JP2015097590A - Image processing apparatus and operation method thereof, imaging apparatus and operation method thereof, imaging system and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像処理装置及びその作動方法、撮影装置及びその作動方法、撮影システム、並びにコンピュータプログラムに関し、特に、乳房からがん等の新生物を検出する技術に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus and an operating method thereof, an imaging apparatus and an operating method thereof, an imaging system, and a computer program, and more particularly to a technique for detecting a neoplasm such as cancer from a breast.
乳房からがん等の新生物を検出する方法として、放射線撮影方法が広く用いられており、一般的にはマンモグラフィー法が用いられる。近年では、マンモグラフィー撮影において、X線発生部を移動させながら動画撮影を行う方法(特許文献1)、及び複数方向からX線撮影を行いトモシンセシス画像を作成する方法(特許文献2)がさらに開発されている。 As a method for detecting a neoplasm such as cancer from the breast, a radiographic method is widely used, and a mammography method is generally used. In recent years, in mammography photography, a method of taking a moving image while moving the X-ray generator (Patent Document 1) and a method of creating a tomosynthesis image by taking X-ray photography from a plurality of directions (Patent Document 2) have been further developed. ing.
一方で、複数のX線画像を用いて肺塞栓を検出する技術も知られている。X線画像においては心拍に応じた血流量の変化に伴い血管部分の画素値は変動する。また、塞栓が存在する血管においては心拍に応じた血流量の変化が小さくなる。特許文献3では、肺のX線画像における画素値の変化をユーザに提示することにより、ユーザが塞栓部位を判定することを可能としている。
On the other hand, a technique for detecting pulmonary embolism using a plurality of X-ray images is also known. In the X-ray image, the pixel value of the blood vessel portion varies with changes in blood flow in accordance with the heartbeat. Further, in a blood vessel in which an embolus exists, a change in blood flow volume corresponding to the heartbeat is small. In
マンモグラフィー法には、特に被写体である乳房において乳腺が多い(デンスブレスト)の場合に、石灰化又は腫瘤、すなわちがんがX線画像において見えにいという課題があった。 The mammography method has a problem that calcification or a tumor, that is, cancer is not visible in an X-ray image, particularly when the breast as a subject has a large number of mammary glands (dense breast).
本発明は、乳房の透視像からがん等の新生物を検出するためのさらなる方法を提供する。 The present invention provides a further method for detecting a neoplasm such as cancer from a fluoroscopic image of the breast.
本発明の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る撮影装置は以下の構成を備える。すなわち、
第1のタイミングで乳房を撮影して得られる第1のX線画像と、該第1のタイミングよりも血流量が少ない第2のタイミングで前記乳房を撮影して得られる第2のX線画像とを含む複数のX線画像を得る取得手段と、
前記第1のX線画像及び前記第2のX線画像から乳腺を含む領域の差分に基づく画像を生成する生成手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the object of the present invention, an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention comprises the following arrangement. That is,
A first X-ray image obtained by imaging a breast at a first timing, and a second X-ray image obtained by imaging the breast at a second timing with less blood flow than the first timing Obtaining means for obtaining a plurality of X-ray images including:
Generating means for generating an image based on a difference between regions including mammary glands from the first X-ray image and the second X-ray image;
It is characterized by providing.
乳房の透視像からがん等の新生物を検出するためのさらなる方法を提供できる。 Additional methods for detecting neoplasms such as cancer from fluoroscopic images of the breast can be provided.
本発明者は、乳房におけるがん等の新生物が存在する部位では心拍に応じた血流量の変化が生じること、及びこの血流量の変化は放射線撮影により検知可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施例に限定されるものではない。 The present inventor has found that a change in blood flow according to the heartbeat occurs at a site where a neoplasm such as cancer exists in the breast, and that this change in blood flow can be detected by radiography. It came to complete. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.
[実施形態1]
図1は、実施形態1に係る撮影装置のブロック図を示す。実施形態1に係る撮影装置は、被験者のX線撮影を行うものであり、X線発生部1、X線検出部3、圧迫部4、拍動検出部5、及び演算部6を備える。また、撮影装置は、表示部7に接続されている。X線発生部1は、複数のX線パルスを発生させる。発生されたX線パルスは、被写体を透過してX線検出部3に到達する。X線検出部3は、それぞれのX線パルスについて到達したX線を画像化し、得られた画像を演算部6に転送する。すなわち、X線発生部1とX線検出部3とを用いてX線撮影が行われる。以下に、このような撮影装置の作動方法について説明する。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram of the photographing apparatus according to the first embodiment. The imaging apparatus according to
X線発生部1、X線検出部3、圧迫部4及び拍動検出部5を備える撮影装置と、演算部6を備える画像処理装置とは、別個の装置であってもよい。この場合、撮影装置と画像処理装置とは撮影システムを構成する。
The imaging device including the
被験者は特定の生物に限定されるわけではないが、以下ではヒトであるものとして説明する。本実施形態において、撮影装置はマンモグラフィー撮影を行う。すなわち、圧迫部4が被験者の乳房2を圧迫している間に、X線撮影が行われる。本実施形態においては、マンモグラフィー法により乳房のX線透視像が撮影されるが、撮影方法はこの方法に限定されない。例えば、任意の適切な放射線を用いて乳房の透視像を撮影することができる。本明細書において、透視像とは、被写体を透過する放射線等を用いて撮影された画像のことを指し、透視像にはX線撮影装置を用いて撮影された通常のX線画像が含まれる。また、マンモグラフィー法を用いず、すなわち乳房を圧迫しないで撮影を行ってもよい。また、被写体は乳房に限定されるわけではない。例えば、乳がんに限らず、一般にがん部位には新生血管が多いことから、乳房以外の部位の透視像を撮影し、新生物の検出を行ってもよい。
Although a test subject is not necessarily limited to a specific living thing, it demonstrates as a human being below. In the present embodiment, the photographing apparatus performs mammography photographing. That is, X-ray imaging is performed while the
拍動検出部5は、被験者の拍動を検出する。本実施形態において、拍動検出部5は圧迫部4に接続されている。そして、拍動検出部5は、圧迫部4に圧迫されている乳房2における拍動、すなわち乳房2が有する血管の拍動を検出する。拍動検出部5は、乳房2付近における、又は乳房2又は乳房2付近以外の部分における被験者の拍動を検出してもよい。しかしながら、拍動検出部5は、乳房2又は乳房2付近における拍動を検出することにより、乳房2が有する血管の拍動と、X線照射のタイミングとをより正確に同期させることができる。拍動検出部5は、例えば近赤外線を用いた酸素飽和度計を用いて拍動を検出することができる。しかし、拍動検出部5による拍動検出方式は特に限定されない。例えば、拍動検出部5は、心電計(不図示)を用いて被験者の拍動を検出することもできるし、乳房2に接する振動センサを用いて拍動を検出することもできる。このように、拍動は血流量の変化に同期するから、拍動を検出することにより、血流量の状態を特定することができる。
The
X線発生部1は、少なくとも2パルスのX線を発生させる。本実施形態において、それぞれのX線パルスは、拍動検出部5によって検出された拍動に同期して曝射される。具体的には、拍動検出部5は、検出した拍動から、第1のタイミングと、この第1のタイミングよりも血流量が少ない第2のタイミングとを決定する。具体的には、X線検出部により撮影される被写体の撮影領域内の所定領域の血流量が第1のタイミングよりも少ないタイミングが、第2のタイミングとして決定される。例えば、マンモグラフィー撮影のような乳房2の撮影を行う実施形態においては、乳房2の所定領域の血流量が第1のタイミングよりも少ないタイミングが、第2のタイミングとして決定される。乳房2の各領域の血流量が同様に変化すると仮定すれば、第2のタイミングにおいては、乳房2の血流量が第1のタイミングよりも少ないといえる。
The
差分画像のノイズを減らすために、一実施形態においては、より血流量の多いタイミングが第1のタイミングとして、より血流量の少ないタイミングが第2のタイミングとして、それぞれ決定される。例えば、第1のタイミングは収縮期に、第2のタイミングは拡張期に、それぞれ対応しうる。以下では、第2のタイミングより血流量が多い第1のタイミングを「血流が多いタイミング」と呼び、第1のタイミングより血流量が少ない第2のタイミングを「血流が少ないタイミング」と呼ぶ。 In order to reduce the noise of the difference image, in one embodiment, a timing with a larger blood flow is determined as a first timing, and a timing with a smaller blood flow is determined as a second timing. For example, the first timing may correspond to the systole and the second timing may correspond to the diastole. In the following, the first timing with more blood flow than the second timing is referred to as “timing with high blood flow”, and the second timing with less blood flow than the first timing is referred to as “timing with low blood flow”. .
そして、拍動検出部5は、これらのタイミングを示すタイミング信号をX線発生部1に送信する。このようにして、X線発生部1は、少なくとも乳房2における血流が多いタイミングと血流が少ないタイミングとにおいてX線を曝射する。
Then, the
こうして、血流量が多い時に乳房2を撮影することにより乳房2の第1の透視像(以下、収縮期画像と呼ぶ)が得られ、また血流量が少ない時に乳房2を撮影することにより乳房2の第2の透視像(以下、拡張期画像と呼ぶ)が得られる。後述するように、収縮期画像と拡張期画像との比較を行うために、収縮期画像と拡張期画像との差分画像が生成される。このため、収縮期画像と拡張期画像とは同じ所定方向から撮影されている。
In this way, a first fluoroscopic image (hereinafter referred to as a systolic image) of the
演算部6が備える取得部(不図示)は、以上のように得られた、第1のタイミングで乳房を撮影して得られる第1の透視像(収縮期画像)と、第2のタイミングで乳房を撮影して得られる第2の透視像(拡張期画像)と、を含む複数の透視像を得る。そして、演算部6が備える生成部(不図示)は、収縮期画像と拡張期画像との差分に基づく画像を生成する。乳房2を撮影する実施形態において、この差分に基づく画像は、乳腺を含む領域を含んでいる。本実施形態においては、生成部は、収縮期画像と拡張期画像との減算処理を行うことにより得られる差分画像を、差分に基づく画像として生成するものとする。しかしながら、他の実施形態において、生成部は、差分画像に対してさらに任意の画像処理を行って得られる画像を、差分に基づく画像として生成してもよい。こうして得られた差分画像は、乳房2において通常存在する血管の場所の他に、小さい信号であるかもしれないが、存在する場合には新生血管の場所を示す。このような新生血管の存在は、乳がんの存在(例えば微小石灰化又は腫瘤等)を示唆している。
The acquisition unit (not shown) included in the
演算部6が有する表示制御部(不図示)は、得られた差分画像を表示部7に表示させる。ユーザは、差分画像を参照することにより、乳がんの存在箇所を発見することができる。特に、従来から用いられているX線画像の読影技術と、差分画像とを組み合わせることにより、従来よりも高い精度で乳がんを検出することが可能となる。演算部6は、差分画像に対してさらなる処理を行うことにより、例えば乳がんの存在又はその存在箇所を特定する等の処理を行ってもよい。この場合、表示制御部は、処理結果を含む結果画像を表示部7に表示させることができる。
A display control unit (not shown) included in the
演算部6が行う画像処理について、図2に示すフローに沿って説明する。図2では、拍動検出部5が心電計により得られた心電図8を取得し、この心電図8に従って乳房2における拍動のタイミングを検出する場合について説明する。心電計により得られた心電図8からは、心臓の収縮期と拡張期とを検知できる。具体的には、電位が大きい時期が収縮期であり、収縮期における透視像10に示されるように、これは血管を流れる血流(すなわち血液量)が多いタイミングに相当する。一方で、電位が平坦であるタイミングが拡張期であり、拡張期における透視像9に示されるように、これは血管を流れる血流(すなわち血液量)が少ないタイミングに相当する。このように、心電図8を参照することにより、血流量の状態を特定することができる。
The image processing performed by the
心電図8は、血流が心臓から送りだされるタイミングを示している。したがって、血管中(特に動脈)を流れる血液が、心臓から乳房2に到達するまでに要する時間を考慮して、2個のX線パルスを曝射するタイミングが決定される。そして、演算部6が有する撮影制御部(不図示)は、乳房2の血流量が多い時に収縮期画像を撮影し、かつ乳房2の血流量が少ない時に拡張期画像を撮影するように、X線発生部1を制御する。血液が心臓から乳房2に到達するまでに要する時間は、被験者の被検者の年齢や体格等に依存する。この時間は、患者データに基づいて経験的に決定することが可能である。ここでは、説明を簡単にするために、この時間がゼロであるものとして説明する。
The
収縮期画像では、拡張期画像と比べ、血管中(特に動脈)の血流が増えているため、血管部分におけるX線の透過線量が小さくなる。血管を流れる血流が多いタイミングと血管を流れる血流が少ないタイミングとを比較すると、新生血管の部分での血流増加は特に顕著に起こる。したがって、収縮期画像と拡張期画像との差分画像11を作成することにより、乳がんの存在を示唆する画像を作成することができる。具体的には、収縮期画像では、血管中(特に動脈)の血流が増えるため、乳がん部分(新生血管部分)でのX線透過量が比較的小さくなる。X線透過量が大きいほど画像の画素値が大きい場合、収縮期画像の画素値から拡張期画像の画素値を減算した場合に、乳がん部分23(新生血管部分)の画素値はマイナスになる。
In the systolic image, since the blood flow in the blood vessel (particularly the artery) is increased as compared with the diastole image, the transmitted dose of X-rays in the blood vessel portion is reduced. When comparing the timing when the blood flow flowing through the blood vessel is large and the timing when the blood flow flowing through the blood vessel is small, the increase in blood flow in the neovascular portion is particularly noticeable. Therefore, by creating the
しかしながら、収縮期画像と拡張期画像との画素値の差は非常に小さいことを考慮して、より正確に検出を行うために、X線の放射線量に応じて2枚の画像の画素値を補正することができる。一般的に、X線発生部1から曝射されるそれぞれのX線パルスの放射線量には、数%のずれが存在する。このずれを補償するために、一実施形態において、演算部6は、収縮期画像及び拡張期画像を撮影する際に照射された放射線量を検出する放射線量検出部(不図示)を備えている。
However, considering that the difference between the pixel values of the systolic image and the diastolic image is very small, in order to perform detection more accurately, the pixel values of the two images are set in accordance with the X-ray radiation dose. It can be corrected. In general, there is a deviation of several percent in the radiation dose of each X-ray pulse emitted from the
例えば、X線発生部1の近傍に取り付けたリファレンス検出器(不図示)を測定装置として用いることにより、それぞれのパルスの実際の放射線量を測定することができる。このようなリファレンス検出器は、収縮期画像及び拡張期画像を撮影する際に照射されたX線パルスが入射する位置に配置される。放射線量検出部は、このようなリファレンス検出器から、収縮期画像及び拡張期画像を撮影する際に照射された放射線量を取得することができる。
For example, by using a reference detector (not shown) attached in the vicinity of the
別の方法として、補正データ領域の画素値に基づいて、実際の放射線量を検出することもできる。補正データ領域とは、図2に示すような、被写体を透過しないX線に対応する画像領域であり、本実施形態においては乳房2が写っていない領域である。図1の例においては、補正データ領域は、X線検出部3のうち被験者の胸壁とは反対側の領域で撮影された画像の領域である。一実施形態において、放射線量検出部は、補正データ領域の平均画素値に基づいて、照射された放射線量又は放射線量の変化を検出する。
As another method, the actual radiation dose can be detected based on the pixel value in the correction data area. The correction data area is an image area corresponding to an X-ray that does not transmit through the subject as shown in FIG. 2, and is an area in which the
このようにして検出されたX線の放射線量に基づいて、演算部6が有する補正部(不図示)は、収縮期画像及び拡張期画像を撮影する際に照射された放射線量の違いを補償するように、収縮期画像と拡張期画像との少なくとも一方の画素値を補正する。こうして、同じ放射線量のX線パルスが曝射された場合に得られる収縮期画像及び拡張期画像を推定することができる。具体的な補正方法としては、拡張期画像を撮影するために曝射されたX線パルスの放射線量が、収縮期画像を撮影するために曝射されたX線パルスの放射線量のa倍である場合に、拡張期画像の画素値をaで除算する方法が挙げられる。
Based on the X-ray radiation dose detected in this way, the correction unit (not shown) included in the
差分画像は、乳腺を含む領域の画像である。乳がんは乳腺部分に発生することから、乳腺を含む領域の画像から乳がんを検出することができる。差分画像は乳腺を含む乳房全体の画像であってもよいが、一実施形態においては、差分画像は、乳房全体から選択された乳腺部分を含む領域の画像である。差分画像にはノイズ成分が存在する一方、差分画像において乳がん部分を示す画素値は非常に小さい。そこで、差分画像から乳腺部分を含む領域を抽出することにより、ノイズ部分を減らすことができる。 The difference image is an image of an area including the mammary gland. Since breast cancer occurs in the mammary gland portion, it can be detected from an image of an area including the mammary gland. Although the difference image may be an image of the entire breast including the mammary gland, in one embodiment, the difference image is an image of an area including the mammary gland portion selected from the entire breast. While the difference image includes a noise component, the pixel value indicating the breast cancer portion in the difference image is very small. Therefore, the noise portion can be reduced by extracting a region including the mammary gland portion from the difference image.
乳腺部分はX線透過量が少ないため、所定の閾値より放射線透過量が小さい領域を、乳腺部分の領域として抽出することができる。具体的には、X線画像を適切な閾値を用いて2値化することにより、差分画像から乳腺部分の領域を抽出することができる。乳腺部分の領域の決定は、収縮期画像と拡張期画像とのどちらに基づいて行ってもよいし、別のX線画像に基づいて行ってもよい。ここで、乳腺部分の領域の決定に用いられる画像は、収縮期画像及び拡張期画像と同じ方向から撮影された乳房2の透視像である。
Since the mammary gland portion has a small amount of X-ray transmission, a region having a radiation transmission amount smaller than a predetermined threshold can be extracted as a mammary gland region. Specifically, the region of the mammary gland portion can be extracted from the difference image by binarizing the X-ray image using an appropriate threshold value. The determination of the mammary gland region may be performed based on either the systolic image or the diastolic image, or may be performed based on another X-ray image. Here, the image used for determining the region of the mammary gland is a fluoroscopic image of the
一実施形態においては、収縮期画像と拡張期画像とのうち、上述のように検出された実際の放射線量が多い方の画像に基づいて、乳腺部分の領域が決定される。この場合、乳腺部分の領域22をより正確に決定することが可能となる。
In one embodiment, the region of the mammary gland portion is determined based on the image having the larger actual radiation dose detected as described above, between the systolic image and the diastolic image. In this case, the
一方で、乳がんは乳腺部分に発生するが、年齢とともに乳腺は脂肪化する。そこで、検出漏れを減らすために、乳腺を含む領域として、乳腺及び乳腺に隣接する脂肪の領域22を検出してもよい。具体的には、検出された乳腺部分の領域、すなわちX線画像から抽出された所定の閾値より放射線透過量が小さい領域を、モルフォロジー演算等を用いて拡大することにより、乳腺及び乳腺に隣接する脂肪の領域22を決定することができる。拡大量は特に限定されず、例えば経験的に定められた所定量でありうる。小さい信号を消去するために、拡大処理を行う前に縮小処理を行ってもよい。
On the other hand, breast cancer occurs in the mammary gland, but the mammary gland becomes fat with age. Therefore, in order to reduce detection omission, the mammary gland and the
(変形例)
実施形態1においては、X線検出部3は1枚の収縮期画像と1枚の拡張期画像とを取得し、2枚の画像に基づいて差分画像が生成されたが、本変形例においては3枚以上のX線画像が撮影され使用される。
(Modification)
In the first embodiment, the
本変形例において、X線パルスは拍動に同期せずに曝射される。この場合、X線発生部1は、一定の周期で複数のX線パルスを曝射することができる。一例においては、X線発生部1は、拍動の1周期の間に、3以上のX線パルスを曝射する。そして、X線検出部3は、それぞれのX線パルスについてX線画像を生成する。1周期の間に曝射されるX線パルスの数は、例えば3以上10以下でありうる。拍動の1周期の間隔は拍動検出部5が検出してもよいし、経験的に決定された所定値(例えば1秒間)を1周期の間隔としてもよい。
In this modification, the X-ray pulse is exposed without being synchronized with the pulsation. In this case, the
本変形例においては、演算部6が備える選択部(不図示)は、複数のX線画像から、収縮期画像と拡張期画像とを選択する。選択部は、得られた複数のX線画像について画像処理を行うことにより、血流が多くなっている時の乳房2の画像と、血流が少なくなっている時の乳房2の画像とを選択することができる。例えば、収縮期においては、血流が増えるので画像全体において放射線透過量が小さくなる一方で、拡張期においては、血流が少なくなるので画像全体において放射線透過量が大きくなる。そこで、選択部は、拡張期画像における平均の放射線透過量が、収縮期画像における平均の放射線透過量よりも大きくなるように、収縮期画像と拡張期画像とを選択する。
In this modification, a selection unit (not shown) included in the
一実施形態において、選択部は、複数のX線画像のうち、放射線透過量が最小の画像を収縮期画像として選択し、放射線透過量が最大の画像を拡張期画像として選択する。その後、演算部6は、収縮期画像と拡張期画像との差分画像を生成する。
In one embodiment, the selection unit selects an image with the smallest amount of radiation transmission as a systolic image from among a plurality of X-ray images, and selects an image with the largest amount of radiation transmission as an diastolic image. Thereafter, the
このような構成を用いる場合、撮影装置が拍動検出部5を備えることは必須ではない。しかしながら、このような構成は、拍動検出部5が、心電計を用いて拍動を検出する場合、又は指先に取り付けた酸素飽和度計を用いて拍動を検出する場合にも用いることができる。これらの場合には、拍動の検出部位と乳房2との間で拍動のタイミングがずれるために、正確に乳房2における血流が多いタイミングと血流が少ないタイミングとを決定することが難しい場合がある。しかしながら、拍動検出部5によって検出した拍動の周期等を参照して、血流が多くなっている時の乳房2の画像と、血流が少なくなっている時の乳房2の画像とをより正確に検出することが可能である。
When such a configuration is used, it is not essential that the photographing apparatus includes the
また、画像のS/N比を上げるために、複数のX線透過量が大きい画像、又は複数のX線透過量が小さい画像を平均化することもできる。さらに、上述のように、リファレンス検出器又は補正データ領域等を使用することで、X線パルス毎のX線量変動を補償するようにそれぞれのX線画像を補正することもできる。 In order to increase the S / N ratio of an image, a plurality of images with a large amount of X-ray transmission or a plurality of images with a small amount of X-ray transmission can be averaged. Furthermore, as described above, by using a reference detector, a correction data area, or the like, each X-ray image can be corrected so as to compensate for the X-ray dose variation for each X-ray pulse.
また、X線検出部3のフレームレートを、拍動の1周期の間に所望の数のX線画像を取得することができる程度に上げることが困難である場合には、次のような方法を用いることができる。すなわち、それぞれのX線パルスを、基準タイミングからそれぞれ異なった時間だけ遅延させて曝射することができる。具体的には、拍動の1周期(1周期の時間をTとする)についてN毎のX線画像を取得したい場合、n枚目のX線画像を撮影する際には、基準タイミングからn・T/Nだけ遅延させてX線パルスが曝射される。基準タイミングとは、拍動の周期と同じ周期で繰り返されるタイミングであり、具体的には収縮期のタイミング等でありうる。言い換えれば、n枚目のX線画像を撮影する際には、所定の時刻からmT+n・T/N(mは自然数)だけ遅延させてX線パルスが曝射される。このような構成によれば、フレームレートが小さいX線検出部3を用いる場合であっても、拍動の1周期中に撮影されるN枚の画像と実質的に同等である、N枚の画像を得ることができる。
When it is difficult to increase the frame rate of the
演算部6は、差分画像が、乳房2のX線画像に重畳されている画像を、表示部7に表示させてもよい。この際、差分画像とX線画像とを異なる色で表示することにより、ユーザによるX線画像からの乳がん部位の検出を容易とすることができる。ここで、差分画像が重畳されるX線画像は、収縮期画像、拡張期画像、又は収縮期画像及び拡張期画像と同じ方向から撮影された乳房2の透視像である。
The
以下に、実施形態1又はその変形例における処理のフローチャートを、図6を参照して説明する。ステップS610において、演算部6が有する撮影制御部は、X線発生部1に撮影タイミングを指示する。ステップS620において、演算部6は、X線検出部3から収縮期画像と拡張期画像とを取得する。ステップS610において、撮影制御部は、実施形態1のように拍動検出部5の検出結果に従って撮影タイミングを指示することができる。一方で、ステップS610において、撮影制御部は、変形例のように、一定の周期でX線発生部1に撮影を行わせてもよい。この場合、ステップS620において、演算部6は、複数のX線画像から収縮期画像と拡張期画像とを選択する。
Below, the flowchart of the process in
ステップS630において、演算部6は、上述のように差分画像を生成する。ステップS640において、演算部6が有する表示制御部は、差分画像又は差分画像に対して行った処理の結果を、表示部7に表示させる。
In step S630, the
演算部6による処理は、汎用のコンピュータを用いて行うこともできる。この場合、演算部6が行う処理をコンピュータに行わせる命令を含むコンピュータプログラムを含む記憶媒体が用意される。そして、この記憶媒体に含まれるプログラムをコンピュータが有するメモリにロードし、コンピュータが有するプロセッサがこのプログラムに従って動作することにより、演算部6が行う上述の処理を実現できる。
The processing by the
[実施形態2]
図3は、実施形態2に係る撮影装置のブロック図を示す。実施形態2に係る撮影装置は、実施形態1と同様であるが、さらにX線移動部13を有している。また、実施形態2における処理は、収縮期画像、拡張期画像、及び差分画像の取得方法が異なるものの、図6に示したフローチャートに従って行うことができる。
[Embodiment 2]
FIG. 3 is a block diagram of the photographing apparatus according to the second embodiment. The imaging apparatus according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment, but further includes an
X線移動部13は、X線発生部1を移動させる。X線発生部1は、移動しながら乳房2に対して多方向から複数のX線パルスを曝射する。X線検出部3は、X線パルスの曝射に同期してX線画像を撮影する。この構成によれば、乳房2について多方向からの画像を取得することができ、画像の解像度及び信号品質等を向上させることができる。こうして撮影された複数のX線画像には、乳房2が有する血管の血流量が多い時に複数の方向から撮影された複数のX線画像と、乳房2が有する血管の血流量が少ない時に複数の方向から撮影された複数のX線画像と、が含まれている。
The
具体的には、拍動の1周期の間にN個のX線パルスが曝射され、N枚のX線画像が取得される。X線パルスの数は、特に限定されないが、例えば10以上20以下でありうる。もっとも、拍動の2周期以上にわたってX線パルスの曝射が行われてもよい。具体的なX線パルスの照射制御は、実施形態1又はその変形例と同様に行うことができる。 Specifically, N X-ray pulses are exposed during one cycle of pulsation, and N X-ray images are acquired. The number of X-ray pulses is not particularly limited, but may be, for example, 10 or more and 20 or less. However, the X-ray pulse may be exposed over two or more cycles of pulsation. Specific X-ray pulse irradiation control can be performed in the same manner as in the first embodiment or its modification.
演算部6が行う画像処理について、図4に示すフローに沿って説明する。本実施形態において、演算部6は、N枚のX線画像14から、N1枚の収縮期画像と、N2枚の拡張期画像とを選択する。一実施形態においては、N=N1+N2であり、それぞれのX線画像は、収縮期画像と拡張期画像とのいずれかに分類される。しかしながら、N枚のX線画像の全てが収縮期画像又は拡張期画像として用いられる必要はない。収縮期画像及び拡張期画像の選択は、実施形態1又はその変形例と同様に、例えば検出した拍動又に基づいて、又はX線透過量の大小に基づいて行うことができる。
The image processing performed by the
次に、演算部6が有する超解像処理部(不図示)は、N1枚の収縮期画像に対応する超解像画像S1を作成する。超解像技術は、複数の画像を用いてより解像度の高い1枚の画像を作成する技術として知られている。本実施形態においても、公知の技術に従って超解像処理を行うことができる。超解像処理においては、対象画像が持つ画素情報に加えて、他の方向から得られた画像が持つ画素情報を参照することで、対象画像に含まれるノイズを効果的に除去し、対象画像の画素情報の品質を改善することができる。
Next, a super-resolution processing unit (not shown) included in the
超解像処理部は、同様の処理により、N2枚の拡張期画像に対応する超解像画像S2をさらに作成する。 The super-resolution processing unit further creates a super-resolution image S2 corresponding to the N 2 expansion period images by the same processing.
各収縮期画像又は拡張期画像は撮影方向が異なるため、それぞれの画像においては移っている被写体の位置が異なる。本実施形態においては、X線移動部13は2軸に沿ってX線発生部1を移動させる。そこで、本実施形態においては、このX線発生部1の2軸の移動量を考慮して、超解像処理が行われる。X線発生部1の移動方法はこの方法に限られず、別の実施形態においては、X線移動部13は円弧上を移動する。この場合、X線発生部1の回転角を考慮して超解像処理を行うことができる。
Since each systolic image or diastole image has a different shooting direction, the position of the moving subject is different in each image. In the present embodiment, the
実施形態1の変形例1で説明した、n枚目のX線画像を撮影する際に基準タイミングからn・T/Nだけ遅延させてX線パルスを曝射する方法を採用する場合、超解像処理を行う際にこの遅延時間を考慮する必要がある。具体的には、N枚のX線画像を撮影している間にX線発生部1が角度Θだけ回転移動し、撮影間隔がmT+T/Nである場合、撮影間隔においてX線移動部はΘ/Nだけ回転移動する(mは自然数)。
When adopting the method of exposing an X-ray pulse delayed by n · T / N from the reference timing when taking an n-th X-ray image, which is described in the first modification of the first embodiment, the super solution This delay time needs to be taken into account when performing image processing. Specifically, when the
超解像技術においては、上述のように、N1枚の収縮期画像から基準画像T1が選択され、また、N2枚の拡張期画像から基準画像T2が選択される。そして、超解像画像S1,S2は、基準画像T1,T2のそれぞれの品質を超解像処理により向上させることにより得られる。すなわち、超解像処理部は、血流量が多いときに複数の方向からさらに撮影された乳房2の複数の透視像を用いて、基準画像T1の解像度を向上させる。また、超解像処理部は、血流量が少ないときに複数の方向からさらに撮影された乳房2の複数の透視像を用いて、基準画像T2の解像度を向上させる。
In the super-resolution technique, as described above, the reference image T1 is selected from N 1 systolic images, and the reference image T2 is selected from N 2 diastolic images. The super-resolution images S1 and S2 are obtained by improving the quality of the reference images T1 and T2 by super-resolution processing. That is, the super-resolution processing unit improves the resolution of the reference image T1 by using a plurality of fluoroscopic images of the
後述するように、超解像画像S1,S2の差分画像が計算されるので、一実施形態においては、同じ所定方向からX線パルスを曝射して得られた画像が、基準画像T1,T2として選択される。もっとも、撮影方向(X線パルスの曝射方向)が厳密に一致していることは必要ではなく、基準画像T1,T2の撮影方向は実質的に一致していればよい。例えば、一実施形態においては、基準画像T1を撮影する際のX線パルスの曝射方向と、基準画像T2を撮影する際のX線パルスの曝射方向とがなす角度が所定の閾値以下となるように、基準画像T1,T2が選択される。 As will be described later, since the difference image between the super-resolution images S1 and S2 is calculated, in one embodiment, the images obtained by exposing the X-ray pulse from the same predetermined direction are the reference images T1 and T2. Selected as. However, it is not necessary that the imaging directions (X-ray pulse exposure directions) are exactly the same, and it is only necessary that the imaging directions of the reference images T1 and T2 are substantially the same. For example, in one embodiment, the angle formed by the exposure direction of the X-ray pulse when capturing the reference image T1 and the exposure direction of the X-ray pulse when capturing the reference image T2 is equal to or less than a predetermined threshold. Thus, the reference images T1 and T2 are selected.
また、基準画像T1を撮影した際のX線発生部1の位置が、N1枚の収縮期画像を撮影した際のX線発生部1の複数の位置の中心付近に位置する場合には、超解像処理により品質をより大きく向上させることができる。この観点から、以下のように基準画像T1を選択することができる。すなわち、N1枚の収縮期画像を撮影した際のそれぞれのX線パルスの曝射方向を表すN1個の単位ベクトルの平均ベクトルの向きと、基準画像T1を撮影する際のX線パルスの曝射方向とがなす角度は、所定の閾値以下とされる。基準画像T2についても同様である。
In addition, when the position of the
その後、演算部6は、収縮期画像及び拡張期画像の代わりに、超解像画像S1及びS2を用いて、実施形態1と同様に差分画像を生成する。実施形態1と同様に、差分画像から乳腺及びその周辺脂肪領域を抽出してもよい。
Thereafter, the
また、実施形態3と同様に、N枚のX線画像14からトモシンセシス画像17を再構成してもよい。トモシンセシス画像17は、超解像画像S1及びS2の撮影方向に直交する断面における複数の断層画像により構成されうる。この場合、演算部6は、差分画像が、複数の断層画像から選択された任意の断層画像に重畳されている画像18を、表示部7に表示させることができる。この際、差分画像と断層画像とを異なる色で表示することにより、ユーザによる断層画像からの乳がん部位の検出を容易とすることができる。
As in the third embodiment, the
[実施形態3]
図3は、実施形態3に係る撮影装置のブロック図を示す。実施形態3に係る撮影装置は、実施形態2と同様の構成を有している。また、実施形態3における処理は、収縮期画像、拡張期画像、及び差分画像の取得方法が異なるものの、図6に示したフローチャートに従って行うことができる。
[Embodiment 3]
FIG. 3 is a block diagram of the photographing apparatus according to the third embodiment. The photographing apparatus according to the third embodiment has the same configuration as that of the second embodiment. Further, the processing in the third embodiment can be performed according to the flowchart shown in FIG. 6 although the acquisition method of the systolic image, the diastolic image, and the difference image is different.
本実施形態に係る撮影装置は、乳房2を多方向から撮影することによりトモシンセシス画像を再構成する。トモシンセシス画像は、乳房2の複数の断層像で構成され、多方向から撮影された被写体画像から各断層像を再構成することにより得られる。再構成は、具体的には限定されない公知の技術を用いて行うことができ、例えば逆投影法又は逐次近似法等を使用することができる。
The imaging apparatus according to the present embodiment reconstructs a tomosynthesis image by imaging the
N枚のX線画像の撮影、及びN1枚の収縮期画像とN2枚の拡張期画像との選択は、実施形態2と同様に行われる。本実施形態において、演算部6は、N1枚の収縮期画像を使用して、収縮期のトモシンセシス画像C1を再構成する。トモシンセシス画像C1はM枚の断層画像C1(m)(1≦m≦M)で構成されている。演算部6はまた、N2枚の拡張期画像を使用して、M枚の断層画像C2(m)で構成される、拡張期のトモシンセシス画像C2を再構成する。収縮期の断層画像C1(m)と拡張期の断層画像C2(m)とは、乳房2の同一断面における断層画像である。言い換えれば、トモシンセシス画像C1は、乳房2の第1の断面における第1の断層画像C1(m)を含んでおり、トモシンセシス画像C2は、乳房2の第1の断面における第2の断層画像を含んでいる。
Imaging of N X-ray images and selection of N 1 systolic images and N 2 diastolic images are performed in the same manner as in the second embodiment. In the present embodiment, the
トモシンセシス画像の再構成は、X線発生部1の移動量を考慮しながら行われる。X線発生部1の移動量の考慮は、実施形態2における超解像処理と同様に行うことができる。
The reconstruction of the tomosynthesis image is performed in consideration of the movement amount of the
そして、演算部6は、収縮期の断層画像C1(m)と拡張期の断層画像C2(m)とを用いて、各断面についての差分画像を、実施形態2と同様に生成する。実施形態1と同様に、差分画像から乳腺及びその周辺脂肪領域を抽出してもよい。
Then, the
別の実施形態において、演算部6はさらに、N枚のX線画像から乳房2のトモシンセシス画像を作成してもよい。演算部6は、得られた差分画像又は差分画像に対してさらなる処理を行って得られた結果画像と、乳房2のトモシンセシス画像とを、同時に表示部7に表示させてもよい。一実施形態において、演算部6は、N枚のX線画像から、M枚の断層画像C3(m)で構成される、トモシンセシス画像C3を再構成する。収縮期の断層画像C1(m)と拡張期の断層画像C2(m)と断層画像C3(m)とは、乳房2の同一断面における断層画像である。そして、演算部6は、収縮期の断層画像C1(m)と拡張期の断層画像C2(m)との差分画像が、断層画像C3(m)に重畳された画像21を、表示部7に表示させる。この際、差分画像と断層画像とは異なる色で表示される。
In another embodiment, the
(その他の実施形態)
上述の実施形態において、被験者に造影剤を注入してX線撮影を行うことにより、血液による信号変化が大きくすることができ、乳がん部分(新生血管部分)をより精度良く検出することができる。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, by injecting a contrast medium into a subject and performing X-ray imaging, a signal change due to blood can be increased, and a breast cancer portion (neovascular portion) can be detected with higher accuracy.
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムコードを読み出して実行する。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。 The present invention is also realized by executing the following processing. That is, software (program) that implements the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media. Then, the computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or apparatus reads and executes the program code. In this case, the program and the storage medium storing the program constitute the present invention.
Claims (18)
前記第1のX線画像及び前記第2のX線画像から乳腺を含む領域の差分に基づく画像を生成する生成手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 A first X-ray image obtained by imaging a breast at a first timing, and a second X-ray image obtained by imaging the breast at a second timing with less blood flow than the first timing Obtaining means for obtaining a plurality of X-ray images including:
Generating means for generating an image based on a difference between regions including mammary glands from the first X-ray image and the second X-ray image;
An image processing apparatus comprising:
第1のタイミングで前記乳房を撮影して得られる複数のX線画像を取得し、該複数のX線画像から前記第1のX線画像を含むトモシンセシス画像を生成し、
第2のタイミングで前記乳房を撮影して得られる複数のX線画像を取得し、該複数のX線画像から前記第2のX線画像を含むトモシンセシス画像を生成する
ことを特徴とする、請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像処理装置。 The acquisition means includes
Acquiring a plurality of X-ray images obtained by imaging the breast at a first timing, generating a tomosynthesis image including the first X-ray image from the plurality of X-ray images;
A plurality of X-ray images obtained by imaging the breast at a second timing are acquired, and a tomosynthesis image including the second X-ray image is generated from the plurality of X-ray images. Item 4. The image processing device according to any one of Items 1 to 3.
被験者における血流量の状態を特定する特定手段と、
前記特定した血流量に基づいて、第1のタイミングで乳房を撮影して第1のX線画像を取得し、該第1のタイミングよりも血流量が少ない第2のタイミングで前記乳房を撮影して第2のX線画像を取得するように、前記撮影手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする撮影装置。 Photographing means for photographing an X-ray image of the breast;
A specifying means for specifying the state of blood flow in the subject;
Based on the identified blood flow volume, the breast is imaged at a first timing to obtain a first X-ray image, and the breast is imaged at a second timing when the blood flow volume is lower than the first timing. Control means for controlling the imaging means so as to acquire a second X-ray image;
An imaging apparatus comprising:
被験者における血流量の状態を特定する特定手段と、
前記特定した血流量に基づいて、第1のタイミングで乳房を撮影して第1のX線画像を取得し、該第1のタイミングよりも血流量が少ない第2のタイミングで前記乳房を撮影して第2のX線画像を取得するように、前記撮影手段を制御する制御手段と、
前記第1のX線画像及び前記第2のX線画像から乳腺を含む領域の差分に基づく画像を生成する生成手段と、
を備えることを特徴とする撮影システム。 Photographing means for photographing an X-ray image of the breast;
A specifying means for specifying the state of blood flow in the subject;
Based on the identified blood flow volume, the breast is imaged at a first timing to obtain a first X-ray image, and the breast is imaged at a second timing when the blood flow volume is lower than the first timing. Control means for controlling the imaging means so as to acquire a second X-ray image;
Generating means for generating an image based on a difference between regions including mammary glands from the first X-ray image and the second X-ray image;
An imaging system comprising:
第1のタイミングで乳房を撮影して得られる第1のX線画像と、該第1のタイミングよりも血流量が少ない第2のタイミングで前記乳房を撮影して得られる第2のX線画像とを含む複数のX線画像を得る取得工程と、
前記第1のX線画像及び前記第2のX線画像から乳腺を含む領域の差分に基づく画像を生成する生成工程と、
を有することを特徴とする作動方法。 An operation method of an image processing apparatus,
A first X-ray image obtained by imaging a breast at a first timing, and a second X-ray image obtained by imaging the breast at a second timing with less blood flow than the first timing Obtaining a plurality of X-ray images including:
A generation step of generating an image based on a difference between regions including a mammary gland from the first X-ray image and the second X-ray image;
An operating method characterized by comprising:
被験者における血流量の状態を特定する特定工程と、
前記特定した血流量に基づいて、第1のタイミングで乳房を撮影して第1のX線画像を取得し、該第1のタイミングよりも血流量が少ない第2のタイミングで前記乳房を撮影して第2のX線画像を取得するように、撮影タイミングを制御する制御工程と、
を有することを特徴とする作動方法。 A method of operating a photographing device,
A specific step of identifying the state of blood flow in the subject;
Based on the identified blood flow volume, the breast is imaged at a first timing to obtain a first X-ray image, and the breast is imaged at a second timing when the blood flow volume is lower than the first timing. A control process for controlling imaging timing so as to acquire a second X-ray image;
An operating method characterized by comprising:
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