JP2012020045A - 放射線画像処理装置および方法並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】比較読影を行うに際し、周波数特性を一致させるように画像処理を行う。
【解決手段】多重解像度変換部２００が、比較読影を行う２つの乳房画像ＭＡ，ＭＢを多重解像度変換して帯域画像ＦＡｊ、ＦＢｊを生成する。領域分割部２０２が、乳房画像ＭＡ，ＭＢを各組織領域に領域分割する。画像処理部２０４が領域分割結果を用いて、対応する周波数帯域の帯域画像ＦＡｊ、ＦＢｊにおいて、対応する組織の見え方が同一となるように、帯域画像ＦＡｊ、ＦＢｊに画像処理を施す。再構成部２０６が処理済みの帯域画像ＦＡｊ′、ＦＢｊ′を再構成して、処理済みの乳房画像ＭＡ′，ＭＢ′を生成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、乳房画像等の放射線画像を比較読影する際に、放射線画像に画像処理を施す放射線画像処理装置および方法、並びに放射線画像処理プログラムに関するものである。

近年、乳がんの早期発見を促すため、乳房を撮影するための放射線画像撮影装置（マンモグラフィと呼ばれる）を用いた画像診断が注目されている。マンモグラフィで撮影された乳房の放射線画像（乳房画像）は、専用の操作端末等で画像処理された後、ネットワークを介してサーバや閲覧端末に送信される。医師は、閲覧端末に送信された乳房画像をディスプレイに映し出して読影することにより、腫瘤や石灰化等の病変の有無を調べる。

ここで、上述した画像処理は、乳房画像を読影しやすくするために行われる。画像処理は、具体的には、読影の対象となる領域の濃度、コントラスト、階調、ダイナミックレンジ、周波数特性およびノイズ等の画像特性が適切となり、所望とされる画質を有する乳房画像が得られるように、乳房画像から画像処理を行うための画像処理条件を決定し、決定した画像処理条件に基づいて画像処理が行われる。

ところで、放射線画像を用いて診断を行う際には、複数の画像を比較して、その変化や差異を観察することが広く行われている。例えば、同一患者について異なる時期に撮影された複数の画像を高精細な表示装置に並べて表示して、相互に比較して読影することにより、腫瘍等の病変の有無または病変の進行状態の診断を行うことができる。また乳房画像の場合は、同時期に撮影されることが多い左右の乳房画像を比較することにより診断を行うこともある。

しかしながら、例えば過去画像と現在画像とが異なる機種の撮影装置で撮影された場合、または同じ撮影装置であっても異なる撮影条件で撮影された場合には、画像間で画像特性が大きく異なるものとなる。この画像特性の相違が比較読影の障害になり、診断精度および診断効率を低下させてしまうことがあった。このため、比較読影を行う乳房画像間において、画像特性を一致させて、画像の見え方が同じとなるように画像処理を行う各種手法が提案されている。例えば、乳房に含まれる乳腺および脂肪等の組織の構造の違いを考慮し、組織の類似度および関心度に応じて、対応する領域の画像特性を一致させるように画像処理を行う手法が提案されている（特許文献１参照）。

一方、骨部および軟部を含む放射線画像を多重解像度変換して周波数帯域が異なる複数の帯域画像を生成し、帯域画像において骨部および軟部のそれぞれについて適したコントラストとなるように処理を行い、処理された帯域画像を再構成することにより、処理済みの放射線画像を生成する手法も提案されている（特許文献２参照）。

特開２００９−１３６３７６号公報 特開２００３−２８３９２７号公報

ところで、乳房画像には乳腺領域、脂肪領域および病変の他、大胸筋領域の様々な構造物が含まれる。また、乳房画像のみならず、患者の各種部位を撮影することにより取得した放射線画像には、骨部領域および軟部領域が含まれ、撮影部位によっては、血管、縦隔等の様々な構造物が含まれる。放射線画像においては、これらの構造物の周波数特性は異なるものとなる。例えば乳腺組織は高周波成分が、脂肪組織は低周波成分を多く含むものとなる。このように、放射線画像には周波数特性が異なる様々な構造物が含まれているため、画像特性を一致させる際には周波数特性も一致させる必要がある。

しかしながら、特許文献１に記載された手法は、比較読影を行う乳房画像の濃度およびコントラストを一致させるように画像処理を行うものであるため、周波数特性を一致させるように画像処理を行うことができない。また、特許文献２に記載された手法は、多重解像度変換を行って、構造物毎にコントラストを強調するものであり、比較読影に適するように画像処理を行うものではない。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、比較読影を行うに際し、周波数特性を一致させるように画像処理を行うことを目的とする。

本発明による放射線画像処理装置は、比較の対象となる複数の放射線画像を多重解像度変換して、周波数帯域が異なる複数の帯域画像を生成する多重解像度変換手段と、
前記周波数帯域が対応する複数の帯域画像に対して、前記放射線画像に含まれる構造物の解剖学的情報に基づいて見え方を一致させる画像処理条件による画像処理を施す画像処理手段と、
前記画像処理が施された帯域画像を再構成して、処理済みの放射線画像を生成する再構成手段とを備えたことを特徴とするものである。

「比較の対象となる複数の放射線画像」とは、例えば同一患者について同時期に撮影された左右の乳房画像、または同一患者について異なる時期に撮影された乳房画像等の放射線画像を用いることができる。

なお、本発明による放射線画像処理装置においては、前記画像処理手段を、前記周波数帯域が対応する複数の帯域画像において、前記解剖学的情報に基づいて対応する構造物の領域を求め、対応する構造物の画像特性が一致するように画像処理を行う手段としてもよい。

また、本発明による放射線画像処理装置においては、前記画像処理手段を、前記周波数帯域が対応する複数の帯域画像において、特定の構造物を重みづけて画像処理を行う手段としてもよい。

また、本発明による放射線画像処理装置においては、前記解剖学的情報を、乳腺、脂肪および大胸筋の領域の少なくとも１つを特定する情報としてもよい。

本発明による放射線画像処理方法は、比較の対象となる複数の放射線画像を多重解像度変換して、周波数帯域が異なる複数の帯域画像を生成し、
前記周波数帯域が対応する複数の帯域画像に対して、前記放射線画像に含まれる構造物の解剖学的情報に基づいて見え方を一致させる画像処理を施し、
前記画像処理が施された帯域画像を再構成して、処理済みの放射線画像を生成することを特徴とするものである。

なお、本発明による放射線画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。

本発明によれば、比較の対象となる複数の放射線画像が多重解像度変換されて、周波数帯域が異なる複数の帯域画像が生成され、周波数帯域が対応する複数の帯域画像に対して、放射線画像に含まれる構造物の解剖学的情報に基づいて、見え方を一致させる画像処理が施され、画像処理が施された帯域画像が再構成されて、処理済みの放射線画像が生成される。このため、周波数帯域が対応する帯域画像毎に、含まれる構造物に対して見え方が同一となるように画像処理が施されることとなり、これにより、処理済みの放射線画像においては、対応する周波数帯域の周波数特性が、複数の放射線画像間で一致することとなる。したがって、周波数特性が異なる様々な構造物が放射線画像に含まれていても、放射線画像に含まれる構造物の周波数特性を一致させることができ、その結果、複数の放射線画像の比較読影を精度良く行うことができる。

また、特定の構造物を重みづけて画像処理を行うことにより、特定の構造物の周波数特性を優先的に一致させることができるため、特定の構造物の比較読影をより精度良く行うことができる。

本実施形態による放射線画像処理装置を含むシステムの構成を示す概略ブロック図 マンモグラフィ撮影装置の構成を示す概略図 マンモグラフィ撮影装置における撮影台の内部構成図 放射線画像処理装置が行う画像処理プログラムの機能を示す概略ブロック図 多重解像度変換を説明するための図 乳房画像を示す図 乳房画像を領域分割した画像を示す図 一方の乳房画像のヒストグラムの例を示す図 他方の乳房画像のヒストグラムの例を示す図 一方の乳房画像から生成した帯域画像のヒストグラムの例を示す図 他方の乳房画像から生成した帯域画像のヒストグラムの例を示す図 累積ヒストグラムを用いた画像処理条件の設定方法を説明するための図 本実施形態において行われる処理を示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本実施形態による放射線画像処理装置を含むシステムの構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、このシステムは、本発明による放射線画像処理装置１０と、医用施設等に設置されたマンモグラフィ撮影装置４０と、マンモグラフィ撮影装置４０の操作等を行う操作卓４２と、マンモグラフィ撮影装置４０で撮影された乳房画像を保存する画像データベース（画像ＤＢ）４４と、高精細なモニタ（不図示）を有する、読影を行う医師の端末装置４６とから構成されている。

放射線画像処理装置１０は、ワークステーション等のコンピュータによって構成されており、主として各構成要素の動作を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）１２と、装置の制御プログラムが格納されたり、プログラム実行時の作業領域となる主メモリ１４と、液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等のモニタ装置２８の表示を制御するグラフィックボード１６と、医用施設のネットワーク５０と接続される通信インターフェース（通信Ｉ／Ｆ）１８と、本発明による放射線画像処理プログラムを含む各種のアプリケーションソフト等を保存するハードディスク装置２０と、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２２と、キーボード３０のキー操作を検出して指示入力としてＣＰＵ１２に出力するキーボードコントローラ２４と、位置入力装置としてのマウス３２の状態を検出してモニタ装置２８上のマウスポインタの位置やマウス３２の状態等の信号をＣＰＵ１２に出力するマウスコントローラ２６とから構成されている。

図２はマンモグラフィ撮影装置４０の構成を示す概略図である。図２に示すように、マンモグラフィ撮影装置４０は、立設状態に設置される基台１１２と、基台１１２の略中央部に配設される旋回軸１１４に固定されるアーム部材１１６と、被験者１１８の乳房に対して放射線（Ｘ線）を曝射するＸ線源を収納し、アーム部材１１６の一端部に固定されるＸ線源収納部１２０と、乳房を透過したＸ線を検出してＸ線画像情報を取得する検出器を収納し、アーム部材１１６の他端部に固定される撮影台１２２と、撮影台１２２に対して乳房を圧迫する圧迫板１２４とを備えている。

Ｘ線源収納部１２０、撮影台１２２および圧迫板１２４が連結されたアーム部材１１６は、旋回軸１１４を中心として矢印Ａ方向に旋回することで、被験者１１８の乳房に対する撮影方向が調整可能に構成される。圧迫板１２４は、アーム部材１１６に連結された状態でＸ線源収納部１２０および撮影台１２２間に配設されており、矢印Ｂ方向に変位可能に構成される。

Ｘ線源収納部１２０には、被験者１１８の顔面近傍をＸ線の曝射から保護するため、Ｘ線を遮断する部材からなるフェースガードシート１２８が配設される。また、基台１１２には、被験者１１８の撮影部位および撮影方向等の撮影情報、並びに被験者１１８のＩＤ情報等を表示するとともに、必要に応じて、圧迫板１２４による乳房の圧迫状態が解除されるまでの圧迫残り時間に係る情報を表示する表示器１３０が配設される。

図３はマンモグラフィ撮影装置４０における撮影台１２２の内部構成図であり、撮影台１２２および圧迫板１２４間に被験者１１８の撮影部位である乳房１３６を配置した状態を示す。なお、参照符号１３８は、被験者１１８の胸壁を示す。

撮影台１２２の内部には、乳房１３６を透過したＸ線に基づくＸ線画像情報を蓄積し、電気信号として出力する検出器１４０と、検出器１４０に蓄積記録されたＸ線画像情報を読み取るために、検出器１４０に読取光を照射する読取光源部１４２と、Ｘ線の曝射条件の１つである曝射時間を決定するため、乳房１３６を透過したＸ線の線量を検出する線量検出器（自動露出制御用Ｘ線検出器、以下、「ＡＥＣ（Automatic Exposure Control）センサ１４４」という。）と、検出器１４０に蓄積されている不要電荷を除去するために、検出器１４０に消去光を照射する消去光源部１４６とを備える。

検出器１４０は、直接変換方式かつ光読出方式のＸ線検出器であって、乳房１３６を透過したＸ線に基づくＸ線画像情報を静電潜像として蓄積し、読取光源部１４２からの読取光により走査されることで、静電潜像に応じた電流を発生する。

読取光源部１４２は、例えば、複数のＬＥＤチップを一列に並べて構成されるライン光源と、ライン光源から出力された読取光を検出器１４０上に線状に照射させる光学系とを有し、検出器１４０の第２導電層である線状電極の延在方向と直交する方向にＬＥＤチップが配列されたライン光源を線状電極の延在方向（矢印Ｃ方向）に移動させることで検出器１４０の全面を露光走査する。

ＡＥＣセンサ１４４は、例えば、乳房１３６の乳腺密度が高い部分に対応する部位に移動させてＸ線の線量を検出できるよう、検出器１４０に沿って矢印Ｃ方向に移動可能に構成される。消去光源部１４６は、短時間で発光／消光し、かつ残光の非常に小さいＬＥＤチップを２次元状に配列して構成することができる。

乳房１３６を透過したＸ線は、検出器１４０によってＸ線画像情報として検出され、乳房１３６のＸ線画像（乳房画像）がＸ線画像形成部（図示せず）により形成される。一方、Ｘ線画像情報の読み取られた検出器１４０には、消去光源部１４６から消去光が照射されることで、残存するＸ線画像情報の消去処理が行われる。

被験者１１８の乳房撮影を行う場合には、被験者１１８のポジショニングを行い、操作卓４２（図１）を操作して撮影を行う。また、操作卓４２は、被験者を識別するための被験者識別情報（被験者ＩＤ）および撮影者を識別するための撮影者ＩＤを入力する入力手段を備え、ここで入力された被験者ＩＤおよび撮影者ＩＤと、マンモグラフィ撮影装置４０で撮影された乳房画像とは関連づけられて画像ＤＢ４４に保存される。

なお、乳房画像は、例えば、ＤＩＣＯＭ（Digital Image and Communication in Medicine）規格の画像ファイル（ＤＩＣＯＭファイル）として画像ＤＢ４４に保存することができ、この場合には、ＤＩＣＯＭファイルのヘッダに、被験者ＩＤおよび撮影者ＩＤの他に、撮影日および撮影施設等の情報が記録される。

なお、検出器１４０は、直接変換方式かつ光読出方式のＸ線検出器に限定されるものではなく、蓄積性蛍光体を有してなるイメージングプレート（蓄積性蛍光体シート）ＩＰでもよいし、半導体等を利用した極めて多数個のＸ線検出素子をＸ線検出面に２次元的に配列したフラットパネル型Ｘ線検出器（フラットパネルディテクタ）ＦＰＤであってもよい。

次に、被験者１１８のポジショニング、撮影手順について説明する。撮影者（放射線技師）は、指定された撮影方法にしたがってマンモグラフィ撮影装置４０を所定の状態に設定する。例えば、乳房１３６の撮影方向としては、上部から放射線Ｘを照射して撮影を行う頭尾方向（ＣＣ）撮影、側面から放射線Ｘを照射して撮影を行う側面方向（ＭＬ）撮影、斜め方向から放射線Ｘを照射して撮影を行う内外側斜位（ＭＬＯ）撮影があり、これらの撮影方向に応じて、アーム部材１１６を旋回軸１１４を中心に旋回させる。なお、図２は、頭尾方向（ＣＣ）撮影を行う場合を示す。

以上の準備作業が完了した後、マンモグラフィ撮影装置４０に被験者１１８を誘導して乳房１３６の位置決めを開始する。すなわち、放射線技師は、乳房１３６を撮影台１２２に載置した後、圧迫板移動スイッチ（不図示）をＯＮにし、圧迫板１２４を撮影台１２２に対して矢印Ｂ方向（図２）に移動させ、乳房１３６を徐々に圧迫させる。

圧迫圧力が撮影に必要な圧迫圧力に達したことが不図示の圧力センサにより検出されると、圧迫板１２４の移動が停止させられ、撮影許可が出力される。そこで、放射線技師が曝射スイッチ（不図示）をＯＮにすると、乳房１３６の放射線撮影が行われる。

乳房撮影が完了すると、圧迫板１２４を撮影台１２２から離間する方向に移動させることで、乳房１３６の圧迫が解除される。なお、乳房１３６の撮影では、一人の被験者１１８に対して、左右の乳房１３６のＣＣ撮影、ＭＬ撮影、ＭＬＯ撮影といった複数回の撮影が行われる。

次いで、放射線画像処理装置１０が行う画像処理について説明する。図４は放射線画像処理装置１０が行う画像処理プログラムの機能を示す概略ブロック図である。図４に示すように、放射線画像処理装置１０が行う画像処理プログラムの機能は、多重解像度変換部２００、領域分割部２０２、画像処理部２０４、再構成部２０６および関心度設定部２０８により実行される。

多重解像度変換部２００は、比較読影の対象となる２つの乳房画像（ここではＭＡ，ＭＢとする）に対して多重解像度変換を行って、周波数帯域が異なる複数の帯域画像を生成する。図５は多重解像度変換を説明するための図である。なお、多重解像度変換は、乳房画像ＭＡ，ＭＢのいずれに対しても同様に行われるため、ここでは乳房画像ＭＡに対する多重解像度変換についてのみ説明する。

まず、多重解像度変換部２００、乳房画像ＭＡに対してσ＝１のガウシアンフィルタによりフィルタリング処理を行って、乳房画像ＭＡを１／２に縮小して縮小画像ＭＡ１を生成する。次いで、多重解像度変換部２００は、例えば３次Ｂスプライン補間等の補間演算を行って、縮小画像ＭＡ１を乳房画像ＭＡと同一サイズに拡大して拡大画像ＭＡ１′を生成する。そして、乳房画像ＭＡから拡大画像ＭＡ１′を減算して、第１の帯域画像ＦＡ１を生成する。次いで、縮小画像ＭＡ１に対してσ＝１のガウシアンフィルタによりフィルタリング処理を行って、縮小画像ＭＡ１をさらに１／２に縮小して縮小画像ＭＡ２を生成し、縮小画像ＭＡ２を縮小画像ＭＡ１と同一サイズに拡大して拡大画像ＭＡ２′を生成する。そして、拡大画像ＭＡ１′から拡大画像ＭＡ２′を減算して、第２の帯域画像ＦＡ２を生成する。さらに、所望とする周波数帯域の帯域画像が生成されるまで上記の処理を繰り返すことにより、複数の周波数帯域の帯域画像ＦＡｊ（ｊ＝１〜ｎ）を生成する。

なお、最低周波数帯域の帯域画像は、乳房画像ＭＡの周波数成分を表すものではなく、乳房画像ＭＡを縮小した画像となる。また、図４においては、説明を簡単にするために、３つの周波数帯域の帯域画像ＦＡ１〜ＦＡ３，ＦＢ１〜ＦＢ３のみを示している。ここで、乳房画像ＭＡ，ＭＢおよび最低周波数帯域の帯域画像ＦＡｎ，ＦＢｎの各画素の信号値はその画素の濃度を表し、帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊ（ｊ≠ｎ）の各画素の信号値は、その画素におけるその周波数帯域の周波数成分の大きさを表すものとなる。

なお、ウェーブレット変換等の他の多重解像度変換の手法を用いることにより、周波数帯域が異なる複数の帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊを生成するようにしてもよい。また、乳房画像ＭＡ，ＭＢのサイズを変更することなく、高周波成分を低減するフィルタリング処理により周波数帯域が異なる複数の帯域画像を生成するようにしてもよい。

領域分割部２０２は、乳房画像ＭＡ，ＭＢを領域分割する。図６は乳房画像を示す図、図７は領域分割した乳房画像を示す図である。図６に示す乳房画像は、図７に示すように各構造物の領域（乳房全体領域、乳腺領域、脂肪領域、大胸筋領域、素抜け領域（非乳房領域））に分割することができる。

まず、領域分割部２０２は、例えば特開２００５−６５８５５号公報に記載された手法を用いて、乳房画像ＭＡ，ＭＢを乳房領域と素抜け領域とに分割する。素抜け領域は、画像上で特に高濃度を呈しているため、画像全体の濃度ヒストグラムで高濃度側に現れるピークが素抜け領域に相当する。領域分割部２０２は、そのピーク値から一定値引いた値をしきい値として２値化処理を行うことで、乳房画像ＭＡ，ＭＢを乳房領域と素抜け領域とに分割する。あるいは、濃度ヒストグラムで高濃度側から探索を行い、最初に既定値以下となる点をしきい値として２値化処理を行うようにしてもよい。

次いで、領域分割部２０２は、乳房領域の輪郭であるスキンラインを抽出する。乳房領域と素抜け領域との境界点を順次探索し、探索した画素を繋ぐことでスキンラインを抽出することができる。

一方、大胸筋領域については、大胸筋領域と脂肪領域との境界は比較的エッジがはっきりしているため、スキンラインから胸壁側に向けて微分オペレータによる走査を行い、大きな微分値をもつ点を大胸筋領域の境界点として抽出する。そして、抽出された境界点を結ぶ曲線を算出し、曲線に対して胸壁側（素抜け領域と反対側）を大胸筋領域として検出する。

そして、領域分割部２０２は、大胸筋領域およびその近傍の脂肪領域の濃度値から乳腺と脂肪領域を分離するためのしきい値を算出する。このしきい値がやや大きめの値になるようにパラメータ設定することで、確実に脂肪組織のみで構成される画素を抽出することができる。そしてこのしきい値に基づいて、乳房領域を乳腺領域と脂肪領域とに分割する。

なお、乳房画像によっては、大胸筋領域が存在しない場合もある。このため、より簡便には、大胸筋領域を抽出することなく、公知のしきい値決定方法（判別分析等）を利用して、画素値をしきい値処理して乳房領域を乳腺領域と脂肪領域とに分割するようにしてもよい。

画像処理部２０４は、帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊを解析し、対応する周波数帯域の帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊの見え方が同じとなるように、帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊに画像処理を施す。このため、画像処理部２０４は、まず対応する周波数帯域の帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊの見え方が同じとなるようにするための画像処理条件を設定する。なお、ここでは、帯域画像ＦＡｊの見え方が、帯域画像ＦＢｊの見え方と一致するように、帯域画像ＦＡｊのみに対して画像処理を施すものとして説明する。

まず、画像処理部２０４は、帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊの各組織領域（すなわち乳腺領域、脂肪領域および大胸筋領域）のそれぞれから画像情報を抽出する。ここでは、画像情報として各組織領域の信号値のヒストグラムを求める場合について説明する。なお、本実施形態においては、領域分割部２０２により乳房画像ＭＡ，ＭＢが各組織領域に分割されている。また、乳房画像ＭＡ，ＭＢと各帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊとは、同一組織についての画素位置を対応づけることができる。したがって、乳房画像ＭＡ，ＭＢの領域分割結果を用いることにより、帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊを、乳腺領域、脂肪領域および大胸筋領域の各組織領域に分割することができる。

ここで、説明のために、乳房画像ＭＡ，ＭＢのヒストグラムの算出について説明する。乳腺は乳房画像ＭＡ，ＭＢ上に白く高輝度な組織領域として現れ、脂肪領域は乳腺に比べて輝度が低くなる。このように各組織領域に含まれる濃度値は特定の範囲内に分布する傾向があり、乳房画像ＭＡ（図８（ａ））の乳房全体の濃度値のヒストグラムＨＡは図８（ｂ）に示すようになる。さらに、乳房画像ＭＡの乳腺領域Ｇ、脂肪領域Ｆ、大胸筋領域Ｋの各組織領域別のヒストグラムＨＡ−Ｇ、ＨＡ−Ｆ、ＨＡ−Ｋは図８（ｃ）に示すように求められる。同様に、乳房画像ＭＢ（図９（ａ））の乳房全体の濃度値のヒストグラムＨＢは図９（ｂ）に示すようになり、乳房画像ＭＢの乳腺領域Ｇ、脂肪領域Ｆ、大胸筋領域Ｋの各組織領域別のヒストグラムＨＢ−Ｇ、ＨＢ−Ｆ、ＨＢ−Ｋは図９（ｃ）に示すように求められる。

同様にして帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊのヒストグラムも求めることができる。すなわち、帯域画像ＦＡｊ（図１０（ａ））においては、帯域画像ＦＡｊの乳房全体の信号値のヒストグラムＨＡｊは、例えば図１０（ｂ）に示すようになり、乳房画像ＭＡの領域分割結果を用いて、乳腺領域Ｇ、脂肪領域Ｆ、大胸筋領域Ｋの各組織領域別のヒストグラムＨＡｊ−Ｇ、ＨＡｊ−Ｆ、ＨＡｊ−Ｋを求めることができる（図１０（ｃ））。同様に、帯域画像ＦＢｊ（図１１（ａ））においては、帯域画像ＦＢｊの乳房全体の信号値のヒストグラムＨＢｊは、例えば図１１（ｂ）に示すようになり、乳房画像ＭＢの領域分割結果を用いて、乳腺領域Ｇ、脂肪領域Ｆ、大胸筋領域Ｋの各組織領域別のヒストグラムＨＢｊ−Ｇ、ＨＢｊ−Ｆ、ＨＢｊ−Ｋを求めることができる（図１１（ｃ））。

そして、画像処理部２０４は、対応する周波数帯域の帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊについて、帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊの各組織領域の関心度に応じて重みを設定し、各重みに応じて帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊの各組織領域の画像情報を利用して、帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊの画像特性を一致させるように画像処理条件を設定する。例えば、乳腺領域のみ関心度を１、他の領域の関心度を０と設定した場合、領域分割部２０２で求められた領域分割結果に基づいて、帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊ中の乳腺領域のみから画像処理条件を設定する。なお、ここでは、乳腺領域のみ関心度を１、他の領域の関心度を０と設定したが、例えば乳腺領域の関心度を０．８、大胸筋の関心度を０．２と設定しておいて、領域分割部２０２で求められた領域分割結果に基づいて、帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊ中の乳腺領域から求められる画像処理条件と、帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊ中の大胸筋領域から求められる画像処理条件とを重み付け平均して、画像処理条件を設定してもよい。なお、重みは、前述のようにあらかじめ領域分割部２０２において決定される組織領域毎に設定し、テーブル等により保存しておいてもよい、また、特許文献１に記載された手法を用いて、帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊの各組織領域の類似度および関心度に応じて画像毎に重みを設定してもよい。特許文献１の手法を用いる場合、具体的には、各組織領域毎の形態（面積あるいは形状）の類似度および関心度から、各組織領域の重みを（類似度）×（関心度）と設定し、この重みに応じて各組織領域毎にどの程度画像特性を一致させるかに応じて画像処理条件を設定すればよい。

なお、関心度は、ユーザがキーボード３０を用いて放射線画像処理装置１０に入力することにより、関心度設定部２０８において、各組織領域ごとに設定される。ここで、乳房の場合は乳腺が多い乳腺領域に腫瘍が発生しやすく、他の組織領域よりも関心が高くなる。そこで、乳腺領域等の関心領域を観察しやすくするために、脂肪領域、胸筋領域等の非関心領域の影響が小さくなるように関心度を設定しておく。

一方、同じ被写体の同じ乳房であっても２枚の乳房画像ＭＡ，ＭＢの片方に腫瘍が存在する場合には、腫瘍は乳腺と濃度値が似通っている上に乳腺領域と重なって表れることが多いため、乳房画像ＭＡ，ＭＢを組織領域に分割すると腫瘍は乳腺領域に含まれるように分割が行われる。このため、腫瘍が現れている乳腺領域の面積は腫瘍がない乳腺領域の面積より大きくなると考えられる。そこで、各組織領域毎の類似度は、例えば下記の式（１）により求める。なお、式（１）において面積１，２は類似度を算出する組織領域のそれぞれの面積である。

類似度＝１−２×｜面積１−面積２｜／（面積１＋面積２） （１）
ここで、同じ部位を撮影した画像の見え方が一致している場合には、濃度値だけではなくコントラストや階調が似ている場合が多い。したがって、周波数帯域が対応する帯域画像の見え方が一致している場合には、信号値だけではなくコントラストや階調が似ている場合が多い。このため、ここでは、比較する２枚の乳房画像ＭＡ，ＭＢの帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊの各組織領域それぞれ得られた信号値のヒストグラムと、帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊの各組織領域の重みとから、重みの大きい組織領域ほど信号値、コントラスト、階調等が近似するように画像処理条件を設定する手法について、以下説明する。

まず、図１０（ｃ）に示すような帯域画像ＦＡｊの各組織領域のヒストグラムに対して重み（例えば０．４０、０．２７、０．０８）を掛け合わせて加えたヒストグラムＨＡ′（図１０（ｄ））を求める。同様に図１１（ｃ）に示すような帯域画像ＦＢｊの各組織領域のヒストグラムに対して重みを掛け合わせて加えたヒストグラムＨＢ′（図１１（ｄ））を求め、ヒストグラムＨＡ′とヒストグラムＨＢ′とが一致するように、帯域画像ＦＡｊの信号値を調整する。このように調整することにより、重みの大きい組織領域の影響を大きくして、重みの小さい組織領域の影響を小さくすることができる。

具体的には、図１２に示すように信号値の累積ヒストグラムＨＡ−Ｃ、ＨＢ−Ｃを作成し、一方の帯域画像（ＦＡｊ）の信号値を他方の帯域画像（ＦＢｊ）における同じ累積頻度の信号値に変換することで実現させることができる。全ての信号値においてＸ１−＞Ｘ２（Ｘ２−＞Ｘ１）のような信号変換テーブルを作成すれば、ヒストグラムＨＡ′、ＨＢ′を一致させることができる。このようにして作成された信号変換テーブルを、その周波数帯域の帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊの画像処理条件として設定する。

このようにして、周波数帯域毎に帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊの重みづけヒストグラムを作成して、画像処理条件を求めることで、ポジショニング等の違いによりあまり参照したくない領域の影響を抑えつつ、関心度の高い領域の影響を大きくするように、帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊの画像特性を近似させることができる。これは、乳房画像ＭＡ，ＭＢにおけるある周波数帯域の周波数特性を一致させることに相当する。したがって、処理済みの帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊを、後述するように再構成することにより生成した処理済みの乳房画像ＭＡ，ＭＢにおいて、関心度の高い領域の影響を大きくするように周波数特性を一致させることができる。

一方、最低周波数帯域の帯域画像ＦＡｎ，ＦＢｎについては、乳房画像ＭＡ，ＭＢを縮小したものとなっており、各画素の信号値は濃度を表すものとなっている。したがって、最低周波数帯域の帯域画像ＦＡｎ，ＦＢｎについて上記と同様に信号変換テーブルを算出し、算出した信号変換テーブルにより最低周波数帯域の帯域画像ＦＡｎ，ＦＢｎに画像処理を施すことにより、乳房画像ＭＡ，ＭＢ全体の画像特性を近似させることができる。したがって、処理済みの帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊを、後述するように再構成することにより生成した処理済みの乳房画像ＭＡ，ＭＢにおいて、関心度の高い領域の影響を大きくするように、濃度、階調およびコントラストの特性を一致させることができる。

なお、ここでは、重みづけヒストグラムを一致させることで、各周波数帯域の帯域画像の信号値、コントラスト、階調等の画像特性を片方に一致させるときの画像処理条件の設定について述べたが、特定の基準画像に両方の帯域画像の画像特性を合わせるように画像処理条件を設定してもよい。

画像処理部２０４は、設定された信号変換テーブルにしたがって、各周波数帯域の帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊの見え方が一致するように、帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊのいずれか一方に画像処理を施す。例えば、図１２に示すように累積ヒストグラムを用いて信号変換テーブルを作成している場合には、帯域画像ＦＡｊのみに対して画像処理を施して処理済みの帯域画像ＦＡｐｊを生成する。なお、特定の基準画像に両方の画像特性を合わせるように画像処理条件を設定した場合には、双方の帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊに対して画像処理を施して処理済みの帯域画像ＦＡｐｊ，ＦＢｐｊを生成する。

再構成部２０６は、処理済みの帯域画像ＦＡｐｊ，ＦＢｐｊを図５に示す処理と逆の処理を行うことにより再構成して、処理済み乳房画像ＭＡｐ，ＭＢｐを生成する。具体的には、帯域画像ＦＡｊに対してのみ画像処理を施した場合、最低周波数帯域の処理済みの帯域画像ＦＡｐｎを拡大して拡大画像ＦＡｐｎ″を生成し、最低周波数帯域の次の周波数帯域の処理済みの帯域画像ＦＡｐｎ−１に拡大画像ＦＡｐｎ″を加算して縮小画像ＦＡｐｎ−１を生成する。そして、縮小画像ＦＡｐｎ−１を拡大して拡大画像ＦＡｐｎ−１″を生成し、次に高い周波数帯域の処理済みの帯域画像ＦＡｐｎ−２に拡大画像ＦＡｐｎ−１″を加算して縮小画像ＦＡｐｎ−２を生成する。この処理を最高周波数帯域の処理済み帯域画像ＦＡｐ１まで繰り返すことにより、処理済み乳房画像ＭＡｐを生成する。

一方、帯域画像ＦＢｊにも画像処理を施した場合には、処理済み帯域画像ＦＡｐｊと同様に再構成を行って、処理済み乳房画像ＭＢｐを生成すればよい。

なお、ＣＰＵ１２は、画像処理プログラムを実行することにより放射線画像処理装置１０の多重解像度変換部２００、領域分割部２０２、画像処理部２０４、再構成部２０６および関心度設定部２０８として機能する。

次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図１３は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、ここでは、端末装置４６において、画像ＤＢ４４に保存されている乳房画像を用いて比較読影を行う場合の処理について説明する。なお、比較読影を行う乳房画像は、同一患者について同時期に撮影された左右の乳房画像であってもよく、同一患者について異なる時期に撮影された２つの乳房画像を用いてもよい。端末装置４６から比較読影の指示がなされることによりＣＰＵ１２が処理を開始し、画像ＤＢ４４から比較読影を行う２つの乳房画像ＭＡ，ＭＢを取得する（ステップＳＴ１）。そして、ＣＰＵ１２は、２つの乳房画像ＭＡ，ＭＢを多重解像度変換して、帯域制限画像ＦＡｊ，ＦＢｊを生成する（ステップＳＴ２）。さらに、ＣＰＵ１２は、乳房画像ＭＡ，ＭＢを領域分割する（ステップＳＴ３）。なお、ステップＳＴ３の処理を先に行ってもよく、ステップＳＴ２およびステップＳＴ３の処理を並列に行ってもよい。

そして、ＣＰＵ１２は、領域分割結果に応じて各周波数帯域の帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊに対して施す画像処理条件を設定し（ステップＳＴ４）、設定した画像処理条件により、各周波数帯域の帯域画像ＦＡｊ，ＦＢｊに対して画像処理を施して、処理済みの帯域画像ＦＡｊ′，ＦＢｊ′を生成する（ステップＳＴ５）。そして、ＣＰＵ１２は、処理済みの帯域画像ＦＡｊ′，ＦＢｊ′を再構成して、処理済みの乳房画像ＭＡ，ＭＢを生成する（ステップＳＴ６）。

そして、ＣＰＵ１２は処理済みの乳房画像を端末装置４６に送信し（ステップＳＴ７）、処理を終了する。端末装置４６においては、送信された乳房画像がモニタに表示され、医師による比較読影が行われる。

このように、本実施形態においては、比較の対象となる乳房画像ＭＡ，ＭＢを多重解像度変換して周波数帯域が異なる複数の帯域画像帯域画像ＦＡｊ、ＦＢｊを生成し、周波数帯域が対応する帯域画像ＦＡｊ、ＦＢｊに対して、乳房画像ＭＡ，ＭＢに含まれる乳腺組織、脂肪組織および大胸筋組織の画像特性が一致するように画像処理条件を設定して画像処理を施し、画像処理が施された帯域画像ＦＡｐｊ，ＦＢｐｊを再構成して、処理済みの乳房画像ＭＡｐ，ＭＢｐを生成するようにしたものである。

このため、周波数帯域が対応する帯域画像ＦＡｊ、ＦＢｊ毎に、含まれる構造物に対して見え方が同一となるように画像処理が施されることとなり、これにより、対応する周波数帯域の周波数特性が、処理済みの乳房画像ＭＡｐ，ＭＢｐ間で一致することとなる。したがって、周波数特性が異なる様々な構造物が乳房画像ＭＡ，ＭＢに含まれていても、乳房画像ＭＡ，ＭＢに含まれる構造物の周波数特性を一致させることができ、その結果、乳房画像ＭＡ，ＭＢの比較読影を精度よく行うことができる。

なお、上記実施形態においては、各組織領域の類似度および関心度に応じて、各組織領域を重みづけして画像処理条件を設定しているが、あらかじめ組織領域毎に重みを設定しておくようにしてもよい。この場合、例えば乳腺領域を重みづけるモード、脂肪領域を重みづけるモード等、組織領域毎に重みづけを合わせるモードをあらかじめ用意しておき、読影時に医師であるユーザが、関心度の高い領域に応じて、いずれのモードを用いるかを選択できるようにしておくことが好ましい。

また、上記実施形態では、放射線画像撮影装置としてマンモグラフィを例示したが、本発明はこれに限らず、マンモグラフィ以外の他の放射線画像撮影装置から放射線画像が入力されるものに対しても適用することが可能である。

また、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいことはいうまでもない。

１０ 放射線画像処理装置
１２ 中央処理装置（ＣＰＵ）
１４ 主メモリ
１８ 通信インターフェース
２０ ハードディスク装置
２８ モニタ装置
３０ キーボード
３２ マウス
４０ マンモグラフィ撮影装置
４４ 画像ＤＢ
２００ 多重解像度変換部
２０２ 領域分割部
２０４ 画像処理部
２０６ 再構成部
２０８ 関心度設定部

Claims (6)

1. 比較の対象となる複数の放射線画像を多重解像度変換して、周波数帯域が異なる複数の帯域画像を生成する多重解像度変換手段と、
   前記周波数帯域が対応する複数の帯域画像に対して、前記放射線画像に含まれる構造物の解剖学的情報に基づいて見え方を一致させる画像処理を施す画像処理手段と、
   前記画像処理が施された帯域画像を再構成して、処理済みの放射線画像を生成する再構成手段とを備えたことを特徴とする放射線画像処理装置。
2. 前記画像処理手段は、前記周波数帯域が対応する複数の帯域画像において、前記解剖学的情報に基づいて対応する構造物の領域を求め、対応する構造物の画像特性が一致するように画像処理を行う手段であることを特徴とする請求項１記載の放射線画像処理装置。
3. 前記画像処理手段は、前記周波数帯域が対応する複数の帯域画像において、特定の構造物を重みづけて画像処理を行う手段であることを特徴とする請求項２記載の放射線画像処理装置。
4. 前記解剖学的情報が、乳腺、脂肪および大胸筋の領域の少なくとも１つを特定する情報であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の放射線画像処理装置。
5. 比較の対象となる複数の放射線画像を多重解像度変換して、周波数帯域が異なる複数の帯域画像を生成し、
   前記周波数帯域が対応する複数の帯域画像に対して、前記放射線画像に含まれる構造物の解剖学的情報に基づいて見え方を一致させる画像処理を施し、
   前記画像処理が施された帯域画像を再構成して、処理済みの放射線画像を生成することを特徴とする放射線画像処理方法。
6. 比較の対象となる複数の放射線画像を多重解像度変換して、周波数帯域が異なる複数の帯域画像を生成する手順と、
   前記周波数帯域が対応する複数の帯域画像に対して、前記放射線画像に含まれる構造物の解剖学的情報に基づいて見え方を一致させる画像処理を施す手順と、
   前記画像処理が施された帯域画像を再構成して、処理済みの放射線画像を生成する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする放射線画像処理プログラム。

Images