JP2017047103A - 制御装置、乳房撮影システム、乳房撮影装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線を用いて乳房撮影を行う際の撮影条件をより適切に設定可能とする。【解決手段】被写体情報解析部は、乳房を撮像した複数の距離画像から乳房の形状情報を取得する乳房形状算出部３０３と、透過画像および被写体乳房の三次元形状モデルから乳房の乳腺含有率を取得する乳腺含有率算出部３０５と、得られた解析結果を被写体の形状情報と乳腺含有率とを用いて乳房を放射線撮影する際の撮影条件を設定する撮影条件設定手段に出力する解析結果出力部３０６を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、放射線を用いて乳房撮影を行う乳房撮影技術に関するものである。

断層画像撮影装置では、異なる角度から放射線を被写体に照射し、被写体を透過した放射線を検出することによって複数枚の画像データを取得し、画像再構成を行って断層画像を作成する。その際、断層画像の画質および被ばく線量を適切にするために、撮影条件および画像処理条件を適切なものに設定する必要がある。例えば、特許文献１では、光学カメラを用いて得られた３次元の被写体領域の幾何学形状および３次元位置に基づいて設定する手法を開示している。また、特許文献２では、被写体の厚さ情報に基づいて照射条件を設定し、その後コントラスト補正量を決定する手法を開示している。

特開２００７−８９６７４号公報 特開２０１４−１４６５５号公報

ところで、乳腺の断層画像撮影を行う場合、乳房の大きさ、形状、乳腺含有率によって乳腺の被ばく量（以下、乳腺線量と呼ぶ）および必要な画質を得るための放射線量が異なる。そのため、撮影条件をより適切に設定する必要がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、放射線を用いて乳房撮影を行う際の撮影条件をより適切に設定可能とする技術を提供することを目的とする。

上述の問題点を解決するため、本発明に係る制御装置は以下の構成を備える。すなわち、制御装置は、撮影対象の乳房の形態情報を取得する形態情報取得手段と、前記乳房の乳腺情報を取得する乳腺情報取得手段と、前記形態情報と前記乳腺情報とを用いて、前記乳房を放射線撮影する際の撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、を有する。

本発明によれば、放射線を用いて乳房撮影を行う際の撮影条件をより適切に設定可能とする技術を提供することができる。

第１実施形態に係る乳房用ＣＴ撮影システムの全体構成を示す図である。 乳房用ＣＴ撮影システムにおける撮影処理の全体フローチャートである。 被写体情報解析部の構成を示す図である。 被写体情報解析部における処理のフローチャートである。 乳房の円周の長さ、乳房長を説明する図である。 撮影条件設定部の構成を示す図である。 撮影条件設定部における処理のフローチャートである。 乳房の直径に対する管電圧及びウェッジフィルタを規定するテーブルの一例を示す図である。 照射範囲の例を示す図である。 被写体形状（直径，長さ）に対する目標線量を規定するテーブルの一例を示す図である。 各種撮影条件の組み合わせに対する乳腺線量変換係数を規定するテーブルの一例を示す図である。 管電圧とウェッジフィルタの組み合わせに対する照射線量を規定するテーブルの一例を示す図である。 乳房を通過した距離毎の画素値と乳腺含有率との関係を示す図である。 画像処理条件設定部の構成を示す図である。 画像処理条件設定部における処理のフローチャートである。 線質毎の通過距離と透過Ｘ線量との関係を示す図である。 被写体乳房を撮影した画像の例を示す図である。 第２実施形態に係る乳房用ＣＴ撮影システムの全体構成を示す図である。 互いに異なる形状を有する複数の乳房挿入部の例を示す図である。 被写体情報解析部の構成を示す図である。 被写体情報解析部における処理のフローチャートである。 乳房圧迫部を用いた乳房用ＣＴ撮影システムの全体構成を示す図である。 乳房圧迫部を用いた場合に計測される形状情報を説明する図である。

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。なお、以下の実施の形態はあくまで例示であり、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。

（第１実施形態）
本発明に係る制御装置の第１実施形態として、乳房撮影システムを例に挙げて以下に説明する。

＜システム構成＞
図１は、第１実施形態に係る乳房用ＣＴ撮影システムの全体構成を示す図である。乳房用ＣＴ撮影システム１００は、放射線照射部１０１、放射線検出部１０２、回転部１０３、距離画像取得部１０４、被写体情報解析部１０５、撮影条件設定部１０６、画像処理条件設定部１０７、画像再構成部１０８を含んでいる。

放射線照射部１０１は、与えられた撮影条件に基づいて放射線（ここではＸ線）を発生させ、被写体（ここでは乳房）の存在する方向に照射する機能部である。放射線検出部１０２は、放射線照射部１０１により照射され被写体を透過した放射線を検出し、透過画像として取得する機能部である。すなわち、放射線照射部１０１と放射線検出部１０２は、Ｘ線照射部と、当該Ｘ線照射部から照射され撮影対象の乳房を通過したＸ線を検出し透過画像を生成するＸ線検出部と、を含むＸ線撮影装置として機能する。

距離画像取得部１０４は、被写体となる乳房を撮像し距離画像を取得する機能部である。ここで、距離画像とは、被写体の各位置への距離（奥行き）を画像として表現したものである。すなわち、距離画像とは、画像に含まれる各画素に対応する被写体までの距離の情報を各画素が有するように構成された画像である。距離画像を取得する手法としては、光を被写体に投射して往復するのにかかる時間から距離を計測するＴＯＦ（Time Of Flight）方式がある。その他、パターン光を被写体に照射して反射光のパターンのひずみに基づいて距離を測定するパターン照射方式がある。

回転部１０３は、放射線照射部１０１及び距離画像取得部１０４の被写体に対する撮影方向を変更するための機能部である。画像再構成部１０８は、放射線照射部１０１により複数の異なる撮影方向から撮像された複数の透過画像を再構成し断層画像を生成する機能部である。

被写体情報解析部１０５は、被写体の形態、例えば外形形状を決定する機能部である。撮影条件設定部１０６は、放射線照射部１０１により撮影を行う際の撮影条件を設定する機能部である。画像処理条件設定部１０７は、画像再構成部１０８による再構成のための画像処理条件を設定する機能部である。

＜システムの動作＞
図２は、乳房用ＣＴ撮影システムにおける撮影処理の全体フローチャートである。なお、以下の動作は、例えば、画像再構成部１０８内の制御装置が他の各機能部を制御することにより実行されることを想定するが、各機能部間で分散制御するよう構成してもよい。また、以下の動作は、被写体である乳房（以下、被写体乳房と呼ぶ）が所定の位置に配置された後に実行される。

ステップＳ２０１では、距離画像取得部１０４は、被写体乳房を互いに異なる複数の撮影方向から撮影し、複数枚の距離画像を取得する。すなわち、回転部１０３により距離画像取得部１０４の撮影方向を変化させながら、例えば所定の回転角度毎に距離画像を取得する。

ステップＳ２０２では、放射線照射部１０１は、被写体乳房に放射線を照射し、撮影部である放射線検出部１０２によって被写体を透過した放射線を検出する。これにより被写体乳房の放射線透過画像を取得する。なお、このときの撮影条件及び画像処理条件は、所与の設定値、あるいは従来の任意の手法に基づく設定値が利用される。

ステップＳ２０３では、被写体情報解析部１０５は、被写体乳房の距離画像および放射線透過画像に基づいて被写体の形態情報および乳腺情報を取得する。尚、ステップＳ２０３における被写体乳房の形態情報の取得および乳腺情報（乳腺含有率）の取得方法の詳細については図４を参照して後述する。

ステップＳ２０４では、撮影条件設定部１０６は、被写体乳房の形態情報および乳腺情報に基づいて撮影条件を設定する。撮影条件は、例えば、管電圧、ウェッジフィルタ、管電流、撮影時間、照射範囲を含む。尚、ステップＳ２０４における撮影条件設定方法の詳細については図７を参照して後述する。

ステップＳ２０５では、画像処理条件設定部１０７は、被写体の形態情報および乳腺情報、撮影条件に基づいて、断層画像を生成するための画像処理条件を設定する。すなわち、撮影条件に基づいて複数の透過画像に対する処理条件を設定する。画像処理条件は、例えば、散乱係数、線質硬化補正テーブル、再構成パラメータを設定する。尚、ステップＳ２０５における画像処理条件設定方法の詳細については図１５を参照して後述する。

ステップＳ２０６では、透過画像取得手段である放射線照射部１０１、放射線検出部１０２、回転部１０３は、設定された撮影条件に基づいて、被写体乳房を互いに異なる複数の撮影方向からＸ線撮影を行い、複数枚の透過画像を取得する。すなわち、設定された撮影条件に基づいて乳房を複数の異なる方向から撮影した複数の透過画像を取得する。

ステップＳ２０７では、画像再構成部１０８は、設定された画像処理条件に基づいて、取得された複数枚の透過画像に対して画像処理を行い、断層画像を生成する。

以上のステップＳ２０１からＳ２０７の処理を行うことにより、乳房の断層画像を得る際の撮影条件と画像処理条件を設定する。なお、後述するように被写体情報の解析（Ｓ２０３）においては、ユーザから情報の入力を受け付けるように構成してもよい。また、撮影条件の設定（Ｓ２０４）及び画像処理条件の設定（Ｓ２０５）の何れか一方については、従来の設定方法を利用するよう構成してもよい。以下では、被写体情報の解析（Ｓ２０３）、撮影条件の設定（Ｓ２０４）、画像処理条件の設定（Ｓ２０５）について更に説明する。

＜被写体情報の解析（Ｓ２０３）＞
図３は、被写体情報解析部１０５の構成を示す図である。被写体情報解析部１０５は、距離画像入力部３０１、表面形状作成部３０２、乳房形状情報算出部３０３、透過画像入力部３０４、乳腺含有率算出部３０５、解析結果出力部３０６を有する。

図４は、被写体情報解析部１０５における処理のフローチャートである。上述したように、図４の処理は、ステップＳ２０３における詳細な処理を示したものである。

ステップＳ４０１では、距離画像入力部３０１は、Ｓ２０１で得られた複数の距離画像の入力を距離画像取得部１０４から受け付け、表面形状作成部３０２に出力する。

ステップＳ４０２では、表面形状作成部３０２は、複数の距離画像を画像処理し被写体乳房表面の三次元形状モデルを生成し、乳房形状算出部３０３に出力する。ステップＳ４０３では、形態情報取得手段である乳房形状算出部３０３は、被写体乳房表面の三次元形状モデルに基づいて形態情報を算出する。ここでは、形態情報として、乳房の直径と乳房長などの形状情報を導出する。そのため、以下では、形態情報の代わりに形状情報と呼ぶ場合がある。すなわち、乳房を複数の異なる方向から撮影した複数の距離画像に基づいて、乳房の三次元形状モデルを生成し形状情報（直径と乳房長）を決定する。尚、乳房を保持するための保持器具（不図示）などがある場合は、当該保持器具の影響を除去して形状情報を決定するとよい。例えば、保持器具の形状情報に基づいて、生成された三次元形状モデルを補正するとよい。

図５は、乳房の円周の長さ、乳房長を説明する図である。乳房の直径は、撮影領域における胸壁側の周囲５０１の長さＬを測定することによって算出される。すなわち、図５（ａ）に示すように乳房の周囲５０１の形状を円形に近似すると、乳房の直径Ｄは（式１）によって算出することができる。なお、（式１）において、πは円周率である。また、乳房長は、胸壁から乳頭までの距離５０２を測定することによって得ることができる。

Ｄ＝Ｌ／π （式１）
ステップＳ４０４では、透過画像入力部３０４は、Ｓ２０２で得られた被写体乳房の放射線透過画像の入力を受け付け、乳腺含有率算出部３０５に出力する。

ステップＳ４０５では、乳腺情報取得手段である乳腺含有率算出部３０５は、入力した透過画像および被写体乳房の三次元形状モデルを解析して、被写体乳房における乳腺含有率を算出する。なお、乳腺含有率は、乳房における乳腺と脂肪の割合を示す値である。例えば、乳腺含有率は、放射線透過画像を得た際の撮影条件と、放射線が乳房内を通過した距離および放射線透過画像の画素値の関係から算出することが可能である。

図１３は、乳房を通過した距離毎の、画素値と乳腺含有率との関係を示す図である。線１３０１は最も距離が短い場合の、線１３０４は最も距離が長い場合の関係に対応している。これらの関係は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）として予め乳腺含有率算出部３０５に格納されている。また、放射線が乳房を通過する距離の算出には、表面形状作成部３０２で得られた被写体乳房の三次元形状モデルを用いる。図１３のような関係を示すＬＵＴを参照して、放射線透過画像の画素値から乳腺含有率を算出することによって正確な乳腺含有率を決定することが可能となる。すなわち、放射線透過画像の各画素に対して放射線が乳房を通過した通過距離を形状情報に基づいて決定し、放射線透過画像の各画素における画素値と通過距離とに基づいて乳腺含有率を導出することができる。尚、乳房を保持するための保持器具（不図示）などがある場合は、当該保持器具の影響を除去した画素値を決定するとよい。例えば、保持器具の形状情報に基づいて、放射線透過画像の画素値を補正するとよい。

より具体的には、放射線透過画像の各画素に到達した放射線が乳房内を通過した距離および画素値を積算し、ＬＵＴを参照して乳腺含有率を求める。この際、乳房を通過せず、直接放射線が入射した画素は加算しない。なお、放射線透過画像に含まれる複数の画素に対してビニング処理あるいは間引き処理などを行って画素数を減らす処理を行ってもよい。このようにすることによって、効率的に乳腺含有率を求めることが可能である。

尚、例えば、距離および放射線透過画像の画素値の平均値に基づいて乳腺含有率を算出するよう構成してもよい。このようにすることで、被写体乳房に依存する距離の範囲や画素値の範囲の違いを小さくできる。その結果、事前に上述のＬＵＴを作成する際に、効率的に作成することが可能となる。

ステップＳ４０６では、解析結果出力部３０６は、得られた被写体の形状情報と乳腺含有率とを撮影条件設定部１０６に出力する。

以上のステップＳ４０１からＳ４０６の動作を行うことにより、被写体の乳房の形態情報と乳腺情報をより正確に決定することが可能となる。すなわち、撮影対象の乳房の形状などの形態情報、乳房に含まれる乳腺に関する乳腺情報を取得することができる。そして、乳房の放射線透過画像と形態情報とに基づいて乳房における乳腺含有率を乳腺情報として導出することができる。

＜撮影条件の設定（Ｓ２０４）＞
図６は、撮影条件設定部１０６の構成を示す図である。撮影条件設定部１０６は、被写体情報入力部６０１、管電圧・フィルタ設定部６０２、照射範囲設定部６０３、目標線量設定部６０４、変換係数設定部６０５、管電流・撮影時間設定部６０６、撮影条件出力部６０７を有する。

図７は、撮影条件設定部１０６における処理のフローチャートである。上述したように、図７の処理は、ステップＳ２０４における詳細な処理を示したものである。

ステップＳ７０１では、被写体情報入力部６０１は、被写体情報解析部１０５より出力された被写体乳房の形態情報（形状情報）と乳腺含有率の入力を受け付ける。そして、これらの情報を、管電圧・フィルタ設定部６０２、照射範囲設定部６０３、目標線量設定部６０４、変換係数設定部６０５に出力する。

ステップＳ７０２では、管電圧・フィルタ設定部６０２は、被写体乳房の形状情報を用いて、管電圧とウェッジフィルタの設定を行う。そして、設定した管電圧とウェッジフィルタの情報を、変換係数設定部６０５、撮影条件出力部６０７に出力する。

図８（ａ）は、乳房の直径に対する管電圧及びウェッジフィルタを規定するテーブルの一例を示す図である。図８（ｂ）は、互いに異なる複数のウェッジフィルタを例示的に示す図である。

ここでは、管電圧・フィルタ設定部６０２は、被写体の直径に応じて、管電圧及びウェッジフィルタを設定する。つまり、被写体の直径が大きい場合に管電圧を高くすることによって、放射線の透過量を増やし透過画像におけるＳ／Ｎが向上するように設定している。また、被写体の直径が小さい場合に管電圧を低くすることによって、透過画像における被写体内のコントラストが向上するように設定している。また、図８（ｂ）に示すように被写体の直径に応じてウェッジフィルタを変更することにより、透過放射線量を面内で均一化し、放射線被ばく量を小さくすることが可能となる。

ステップＳ７０３では、照射範囲設定部６０３は、被写体の形状情報を用いて、放射線を照射する照射範囲を設定し、撮影条件出力部６０７に出力する。

図９は、照射範囲の例を示す図である。図９（ａ）は照射範囲を被写体側面（左右）方向から見た図である。図９（ｂ）は照射範囲を被写体頭尾方向から見た図である。このように乳頭側および側面方向の放射線を遮断するように設定する。これによって照射範囲を限定し、散乱線の発生を少なくすることが可能となる。ここでは被写体全面をカバーする最小の範囲を照射範囲と設定している。このように被写体乳房表面の三次元形状を用いることによって、照射範囲を適切に設定することが可能となる。

ステップＳ７０４では、目標線量設定部６０４は、被写体の形状情報を用いて、目標乳腺線量を設定し、管電流撮影時間設定部６０６に出力する。

図１０は、被写体形状（直径，長さ）に対する目標乳腺線量を規定するテーブルの一例を示す図である。このように予め設定したテーブルを用いることにより適切に目標乳腺線量を設定することが可能となる。ここでは被写体乳房の直径および長さが大きいほど、目標乳腺線量を多くするよう構成している。このような構成により、被写体乳房の直径が大きく放射線の透過線量が小さくなる場合においても、画質を保つために必要な透過線量を得ることが可能となる。

尚、ここでは目標乳腺線量を予め定められたテーブルより求めたが、他の手法を用いて導出してもよい。例えば、乳腺含有率の算出に用いた透過画像から信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を算出して、目標Ｓ／Ｎを確保するような線量を目標乳腺線量としてもよい。また、ユーザにより指定された目標乳腺線量としてもよい。また、ユーザにより指定された画質目標値を満足するための目標乳腺線量とするよう構成してもよい。

ステップＳ７０５では、変換係数設定部６０５は、被写体乳房の形状情報、管電圧、ウェッジフィルタの種類、乳腺含有率を用いて、乳腺線量変換係数を設定し、管電流・撮影時間設定部６０６に出力する。っこで、乳腺線量変換係数とは、空気カーマの値を乳房に照射された場合の乳腺線量に変換するための係数である。乳腺線量変換係数を算出する方法としては、文献（Medical Physics 31(2), February 2004, P226-235）に記載のようなモンテカルロシミュレーションを用いた手法を用いればよい。尚、例えば、乳房を模した模型（ファントム）を用いて測定した値を用いる方法など、乳腺線量変換係数を算出する他の手法を適用することも可能である。

図１１は、被写体形状（直径，長さ）、管電圧、乳腺含有率、ウェッジフィルタの組み合わせに対する乳腺線量変換係数を規定するテーブルの一例を示す図である。ここでは、図１１で示したテーブルに従い乳腺線量変換係数を設定する。このように被写体乳房の解析情報に基づいて、乳腺線量変換係数を設定することによって、被写体乳房の乳腺線量の推定を精度よく行うことが可能となる。

ステップＳ７０６では、管電流・撮影時間設定部６０６は、管電圧、ウェッジフィルタの種類、目標乳腺線量、乳腺線量変換係数を用いて、管電流・撮影時間を設定し、撮影条件出力部７０７に出力する。

図１２は、管電流時間積あたり（１ｍＡｓあたり）の管電圧とウェッジフィルタの組み合わせに対する照射線量（空気カーマ）を規定するテーブルの一例を示す図である。これらの値は、事前に、管電圧とウェッジフィルタの組み合わせに対する空気カーマを線量計で測定することによって取得することが可能である。

目標乳腺線量Ｔ_Ｄ、空気カーマＤ_Ｒ、乳腺線量変換係数Ｄ_ｇＮ_ＣＴを用いて、管電流時間積Ｃ（単位はｍＡｓ）は、（式２）を利用して求めることが可能である。

Ｃ＝Ｔ_Ｄ／（Ｄ_Ｒ×Ｄ_ｇＮ_ＣＴ) （式２）
次に、管電流時間積から管電流と撮影時間それぞれを設定する。ここでは、管電流、撮影時間を、放射線照射部１０１、放射線検出部１０２、回転部１０３の条件から設定する。まず、管電流を、放射線照射部１０１による放射線の管電圧と管電流の積の設定可能な最大値（以下、最大出力と呼ぶ）に合わせて設定する。ここで、管電圧は、Ｓ７０２において設定されている。そのため、管電流Ａ（単位はｍＡ）は下記（式３）によって求める事が可能である。

Ａ＝Ｐ／Ｖ （式３）
ここでＡ（ｍＡ）は管電流、Ｐ（Ｗ）は最大出力、Ｖ（ｋＶ）は管電圧である。すなわち、管電流は、Ｘ線撮影におけるＸ線照射の最大出力を管電圧で除した値として得られる。

また、管電流と撮影時間の積Ｃは（式２）によって既に設定されている。そのため撮影時間Ｓは（式４）によって求めることが可能である。

Ｓ＝Ｃ／Ａ （式４）
すなわち、撮影時間は、所与の目標乳腺線量と管電圧とに基づいて決定される管電流時間積を管電流で除した値として得られる。

この様に設定することにより、放射線照射部１０１の最大出力に合わせて管電流と撮影時間を設定することが可能である。なお、例えば、放射線検出部１０２におけるフレームレートと撮影枚数に合わせて撮影時間を設定するなど、撮影時間を管電流より先行して設定するよう構成してもよい。また、撮影時間を、回転部１０３における回転速度に合わせて設定してもよい。また、これらの方法を組み合わせた方法を適用することも可能である。このように管電圧、ウェッジフィルタの種類、乳腺線量変換係数を用いて管電流時間積を設定することにより、目標乳腺線量内での適切な撮影条件を設定することが可能となる。

ステップＳ７０７では、撮影条件出力部６０７は、設定した撮影条件（管電圧、ウェッジフィルタの種類、管電流、撮影時間、照射範囲）を、放射線照射部１０１、放射線検出部１０２、回転部１０３、画像処理条件設定部１０７に出力する。

以上のステップＳ７０１からステップＳ７０７の動作を行うことにより、乳腺線量の低減、画質の向上により適した撮影条件を設定することが可能となる。すなわち、形態情報と乳腺情報とを用いて、乳房をＸ線撮影する際の撮影条件を設定することが可能となる。

＜画像処理条件の設定（Ｓ２０５）＞
図１４は、画像処理条件設定部１０７の構成を示す図である。撮影条件設定部１０７は、被写体情報入力部１４０１、撮影条件入力部１４０２、散乱係数設定部１４０３、線質硬化補正テーブル設定部１４０４、再構成条件設定部１４０５、画像処理条件出力部１４０６を有する。

図１５は、画像処理条件設定部１０７における処理のフローチャートである。上述したように、図１５の処理は、ステップＳ２０５における詳細な処理を示したものである。

ステップＳ１５０１では、被写体情報入力部１４０１は、Ｓ２０３で決定された被写体条件（三次元形状モデル、乳腺含有率）の入力を受け付ける。

ステップＳ１５０２では、撮影条件入力部１４０２は、Ｓ２０４で設定された撮影条件（管電圧、ウェッジフィルタの種類、管電流、撮影時間、照射範囲）の入力を受け付ける。

ステップＳ１５０３では、散乱係数設定部１４０３は、乳腺含有率、管電圧、ウェッジフィルタの種類の情報を用いて、透過画像の各位置における散乱の度合いを示す散乱係数を算出する。

具体的には、まず、管電圧およびウェッジフィルタに基づいて実効エネルギーを決定する。これは、例えば、文献（日本放射線技術学会雑誌，第５７巻，第５号，Ｐ５５０−Ｐ５５６）に記載されているように、事前に測定したデータを用いて実効エネルギーを求める方法を用いればよい。そして、実効エネルギーを用いて散乱係数を決定する。決定した散乱係数を用いて、透過画像における散乱線の分布を推定し、撮影した透過画像から差し引くことで散乱線補正を行うことが可能となる。

ステップＳ１５０４では、線質硬化補正テーブル設定部１４０４は、実効エネルギーを用いて、線質硬化補正テーブルを設定する。Ｘ線は人体を透過するに従い線質が硬化していく。特に、Ｘ線の透過距離が異なる場合に硬化が発生しやすい。そこで、硬化の影響を補償するための補正を行う。

図１６は、線質毎の通過距離と透過Ｘ線量との関係を示す図である。線１６０１〜１６０３は、異なる実効エネルギーそれぞれに対する、通過距離と透過Ｘ線量との関係を示す図である。このように実効エネルギーに応じた線質硬化補正量をテーブルとして予め用意しておき、このテーブルに応じて透過画像を補正することによって線質硬化補正が可能である。なお、線質硬化補正テーブルは、例えば、特許文献（特開２００６−６８３９７）に記載のように、事前に測定したデータを用いて作成するとよい。

ステップＳ１５０５では、再構成条件設定部１４０５は、被写体乳房表面の三次元形状モデル、撮影範囲から再構成条件を設定する。例えば、Ｓ２０７における再構成時のボクセルサイズを設定する。例えば、再構成画像の各辺のボクセル数を全て同じＮ（個）、被写体乳房に外接する四角柱の各辺の長さを全て同じＭ（ｍｍ）とすると、ボクセル１辺の長さＬ（ｍｍ）は（式５）であらわすことができる。

Ｌ＝Ｍ／Ｎ （式５）
ステップＳ１５０６では、画像処理条件出力部１４０６は、設定された画像処理条件（散乱係数、線質硬化補正テーブル、再構成条件）を画像処理部１０７に出力する。

以上のステップＳ１５０１からＳ１５０６の処理を行うことにより、再構成後の断層画像の画質をより適切に設定することが可能となる。なお、ここでは散乱線補正のための散乱係数、線質硬化補正のための線質硬化補正テーブル、再構成条件の３つを設定するよう説明した。しかしながら、これらのうちの１つのみを設定してもよい。すなわち、複数の透過画像における散乱線補正、複数の透過画像における線質硬化補正、断層画像を生成するための再構成条件の少なくとも１つを設定すればよい。また、再構成に係る画像処理に利用される他のパラメータを更に設定するよう構成してもよい。

以上説明したとおり第１実施形態によれば、被写体乳房の形態情報を決定し、当該形態情報を利用して、撮影条件及び画像処理条件の少なくとも一方の設定を行う。これにより、断層画像の画質を低下させることなく乳腺線量を低減することが可能となる。特に断層画像の生成に必要となる複数枚の透過画像の取得のためには複数回の放射線照射が必要であるため、上述の構成により乳腺線量をより低く抑えることが可能となる。

（変形例１）
上述の第１実施形態においては、三次元形状モデルを生成し、当該モデルの解析に基づいて乳房の直径及び長さを決定した。一方、乳房の直径の算出においては、体積と長さから直径を算出する方法を用いてもよい。例えば、図５（ｂ）に示すような半楕円体のモデルを使用すると、直径Ｄは（式６）で算出することができる。

Ｄ＝√（６Ｖ／πＬ） （式６）
ここで、Ｄは直径、Ｖは体積、πは円周率、Ｌは乳房長である。

このように構成することで、乳房の体積が同等である一方で乳房の形状が大きく異なるような場合に同様の撮影条件を設定することが可能となる。すなわち、乳房の形状を半楕円体に近似した際の当該半楕円体の直径及び該半楕円体の長さを形状情報として生成する。

（変形例２）
上述の第１実施形態においては、被写体情報解析部１０５は、複数枚の距離画像を用いて被写体乳房表面の三次元形状モデルを生成する構成について説明した。ただし、被写体情報解析部１０５は、他の情報に基づいて乳房の形状情報を取得してもよい。すなわち、被写体となる乳房の形状（外形形状）を特定可能な任意の情報に基づき三次元形状モデルを生成可能である。例えば、被写体乳房を光学的に撮影し光学画像を生成する光学撮影装置を設け、被写体の頭尾（体軸）方向からの透過画像と側面方向の光学画像に基づいて形状情報を生成してもよい。

図１７は、被写体乳房を頭尾方向及び側面方向から撮影した画像の例を示す図である。図１７（ａ）は側面方向からの画像であり、図１７（ｂ）は頭尾方向からの画像である。これらの内一方が光学画像である場合、もう一方が透過画像である。この二つの画像から得られた胸壁側の長さ１７０１，１７０２を用いて楕円の円周長をもとめ、同等の円周長になる円の直径を求めるよう構成してもよい。尚、胸壁側の長さ１７０１，１７０２は被写体、放射線照射部、放射線検出部それぞれの位置関係によって拡大率が異なるため、被写体乳房の位置はトレイ等の保持器具を用いて、装置の決まった場所に正確に配置されることが望ましい。

この場合、図１に示すように、透過画像の撮影方向（放射線の照射方向）と、光学画像の撮影方向とが異なる方向となるように、照射部１０１と距離画像取得部１０４を配置しておくとよい。このようにすることで、被写体情報の取得（Ｓ２０１〜Ｓ２０３）において回転動作を行う必要がなくなり、効率的に被写体情報を取得することが可能となる。また、頭尾方向と側面方向の２方向の光学画像を用いて形状情報を生成することも可能である。すなわち、乳房を複数の異なる方向から撮影した複数の光学画像に基づいて、乳房の三次元形状モデルを生成し形状情報（直径と乳房長）を決定してもよい。

（変形例３）
上述の第１実施形態および変形例においては、画像の解析に基づいて乳房の形状情報を導出した。一方、例えば事前に操作者がメジャーなどの測定器具で測定した形状情報の入力を、キーボードなどを介して受け付けるよう構成してもよい。

（変形例４）
上述の第１実施形態においては乳腺含有率を測定するために放射線を照射して得られた透過画像を用いた。一方、超音波画像など放射線撮影以外の撮影に基づき得られた画像を用いて乳腺含有率を求めてもよい。あるいは、事前に取得したマンモグラフィ像などの他の透過画像を用いるよう構成してもよい。このようにすることで、Ｓ２０２における透過画像の取得におけるＸ線照射が必要なくなり、乳腺線量を更に低減することが可能となる。

（変形例５）
上述の第１実施形態においては、複数方向の画像データから三次元形状モデルを生成し、当該モデルの解析に基づいて乳房の直径及び長さを決定した。一方、乳房の直径の算出においては、例えば、一方向からのみの透過画像又は光学画像を用いてもよい。

なお、放射線撮影においては、放射線照射部１０１、放射線検出部１０２、及び被写体乳房における幾何的位置関係に依存して、透過画像において拡大率の変化が生じる。ところで、図１７（ａ）は乳房の側面方向からの画像を示しているが、乳頭の位置は被写体の乳房の形状によって様々である。一方、一般に、頭尾方向（頭側から足方へ向かう方向）からの画像の方が、側面方向（左右からの方向）から画像よりも安定した乳房形状の画像が得られる。

そのため、乳頭の位置が装置の頭尾の中心にある場合には、頭尾方向からの画像を用いるとよい。なお、図１７（ｂ）に示す乳房の側面方向からの画像に対して、乳房の直径は長さ１７０２であり、乳房の長さは長さ１７０４となる。一方、乳頭の位置が装置の頭尾の中心に無い場合には、拡大率の変化による乳房長の検出誤差を低減するため、側面方向からの画像を用いると好適である。なお、図１７（ａ）に示す乳房の側面方向からの画像に対して、乳房の直径は長さ１７０１であり、乳房の長さは長さ１７０３となる。このように、一方向からのみの画像を用いて形状情報を決定することにより装置の簡略化、検査時間の短縮が可能となる。特に形態解析に透過画像を用いた場合、同じ透過画像により乳腺含有率も決定可能であり好適である。

また、操作者が被写体乳房の配置位置を調整する場合、操作者は、被写体乳房の側面方向から当該被写体乳房にアクセスすることが考えられる。そのため、被写体乳房の側面方向からのアクセスの邪魔とならないように、放射線照射部１０１及び放射線検出部１０２を被写体の頭尾方向に沿って配置することが望ましい。これにより、被写体乳房の形状および乳腺含有率の決定に使用する透過画像の取得においては、回転部１０３による回転を行う必要が無くなり検査時間の短縮が可能となる。

さらに、操作者による被写体乳房のアクセスを容易にするため、回転部１０３によって放射線照射部１０１及び放射線検出部１０２を移動するように構成してもよい。例えば、放射線照射部１０１及び放射線検出部１０２の配置が、操作者による被写体乳房へのアクセス開口がより大きくなる配置となるように、回転部１０３による所定角度のチルト（傾ける）を行い、当該配置で撮影を行うよう構成するとよい。

（第２実施形態）
第２実施形態では、乳房を挿入する乳房挿入部を使用してＸ線撮影を行う形態について説明する。具体的には、撮影の際に利用する乳房挿入部の形状に基づいて形状情報を決定する形態について説明する。なお、乳房用ＣＴ撮影システムの他の機能部については第１実施形態とほぼ同様であるため説明を省略する。以下では、第１実施形態と異なる部分について説明する。

＜装置構成＞
図１８は、第２実施形態に係る乳房用ＣＴ撮影システムの全体構成を示す図である。乳房用ＣＴ撮影システムは、放射線照射部１９０１、放射線検出部１９０２、回転部１９０３、乳房挿入部１９０４、被写体情報解析部１９０５、撮影条件設定部１９０６、画像処理条件設定部１９０７、画像再構成部１９０８を有する。

乳房挿入部１９０４は、Ｘ線撮影の際に被写体乳房を挿入し固定するよう構成された乳房固定手段である。このような乳房挿入部１９０４を設けることによって、乳房を適切な照射範囲内に安定して保持することが可能となる。また、乳房挿入部１９０４は、被写体乳房の形状に応じて、異なる挿入部形状のものに変更することが可能に構成されている。

図１９は、互いに異なる形状を有する複数の乳房挿入部１９０４の例を示す図である。図１９（ａ）〜（ｆ）のように複数の長さ、直径の乳房挿入部１９０４を用意することによって、隙間なく乳房を挿入することが可能となる。

また、乳房挿入部１９０４に吸引機構を設け、挿入部へ乳房を挿入した際に当該乳房を吸引する構成にしてもよい。このような吸引機構を設けることによって、被写体乳房を乳房挿入部１９０９の挿入部形状に合わせることが容易となる。

＜被写体情報の解析＞
図２０は、第２実施形態における被写体情報解析部１９０５の構成を示す図である。被写体情報解析部１９０５は、挿入部情報入力部２１０１、透過画像入力部２１０２、乳房形状算出部２１０３、乳腺含有率算出部２１０４、解析結果出力部２１０５を有する。

図２１は、被写体情報解析部１９０５における処理のフローチャートである。図２１の処理は、図２のステップＳ２０３における詳細な処理に対応するものである。

ステップＳ２２０１では、挿入部情報入力部２１０１は、挿入部情報を入力し、乳房形状算出部２１０３に出力する。ここで、挿入部情報とは、乳房挿入部１９０４の挿入部の形状に関わる情報であり、挿入部の直径や長さの情報を入力する。また、例えば、図１９（ａ）〜（ｆ）に示すような複数の挿入部の１つを示す情報として入力してもよい。

ステップＳ２２０２では、透過画像入力部２１０２は、乳房挿入部１９０４に挿入された乳房の透過画像を入力し、乳房形状算出部２１０３乳腺含有率算出部２１０４に出力する。

ステップＳ２２０３では、乳房形状算出部２１０３は、乳房挿入部の形状情報と、透過画像から、乳房形状を算出する。ここでは乳房の直径と長さを算出する。

図１９（ｇ）は、乳房が乳房挿入部の側面方向には隙間なく配置される一方、乳頭側には隙間が残っている様子を示した図である。このように乳房が配置された場合、乳房の直径は乳房挿入部の直径と同等であるため、乳房挿入部の形状情報をそのまま用いることが可能である。一方、乳房長については、透過画像から胸壁と乳頭方向の長さを求めることによって算出することが可能である。

このように構成することにより、第１実施形態に比較して、光学画像の撮影が不要となるほか、形状を求めるための計算も不要となる。すなわち、挿入部の形状に基づいて形状情報の少なくとも一部を決定するため、処理がより単純化されることになる。

ステップＳ２２０４では、乳腺含有率算出部２１０４は、入力した透過画像を解析して、乳腺含有率を算出する。乳腺含有率の決定方法は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。また、ステップＳ２２０５では、解析結果出力部２１０５は、被写体乳房の形状情報と乳腺含有率とを、撮影条件設定部１９０６、画像処理条件設定部１９０７に出力する。

以上のステップＳ２２０１からＳ２２０５の処理を行うことにより、被写体乳房の形状情報と乳腺含有率を正確に算出することが可能となる。

以上説明したとおり第２実施形態によれば、撮影の際に被写体乳房を挿入し固定するよう構成された乳房挿入部における挿入部の形状情報を部分的に利用する。この構成により、第１実施形態に比較して処理をより単純化することが可能となる。

（変形例６）
上述の第２実施形態では乳房の形状情報を取得するために透過画像を用いたが、代わりに光学画像を用いてもよい。このようにすることで、乳腺線量を更に低減することが可能となる。

（変形例７）
上述の第２実施形態では乳房挿入部を用いたが、乳房圧迫部を用いてもよい。図２２は、乳房圧迫部２５０４を用いた乳房用ＣＴ撮影システムの全体構成を示す図である。乳房圧迫部２５０４を用いることによって、乳房挿入部と同様に乳房を安定して固定することが可能となる。

図２３は、乳房圧迫部２５０４を用いた場合に計測される形状情報を説明する図である。図２３（ａ）は、乳房圧迫部２５０４により圧迫されている乳房を正面方向から見た場合の模式図である。また、図２３（ｂ）は、圧迫されている乳房を側面方向から見た場合の模式図である。

長さ２６０１は乳房圧迫後の乳房厚である。この乳房厚の情報は乳房圧迫部２５０４により計測される。また、乳房の横幅２６０２および乳房長２６０３は透過画像から求めることが可能である。このように構成することで、乳房圧迫部を用いた場合においても形状情報を導出することが可能であることが分かる。また、乳房の直径は、乳房厚２６０１および乳房の横幅２６０２を楕円の径として円周を求め、真円に換算した際の直径を利用するとよい。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１０１ 放射線照射部； １０２ 放射線検出部； １０３ 距離画像取得部； １０４ 回転部； １０５ 被写体情報解析部； １０６ 撮影条件設定部； １０７ 画像再構成部

Claims (23)

1. 撮影対象の乳房の形態情報を取得する形態情報取得手段と、
   前記乳房の乳腺情報を取得する乳腺情報取得手段と、
   前記形態情報と前記乳腺情報とを用いて、前記乳房を放射線撮影する際の撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、
   を有することを特徴とする制御装置。
2. 前記形態情報取得手段は、前記乳房を複数の異なる方向から撮影した複数の距離画像に基づいて、前記乳房の三次元形状モデルを生成し前記形態情報を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記形態情報取得手段は、前記乳房を複数の異なる方向から撮影した複数の光学画像に基づいて、前記乳房の三次元形状モデルを生成し前記形態情報を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
4. 前記形態情報取得手段は、前記乳房の形状を半楕円体に近似した際の該半楕円体の直径及び該半楕円体の長さを前記形態情報として生成する
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の制御装置。
5. 前記乳腺情報取得手段は、前記乳房の放射線透過画像と前記形態情報とに基づいて前記乳房における乳腺含有率を前記乳腺情報として導出する
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の制御装置。
6. 前記形態情報取得手段は、前記乳房の放射線透過画像に基づいて前記乳房における乳房の直径及び長さを前記形態情報として生成し、前記乳腺情報取得手段は、前記乳房の放射線透過画像に基づいて前記乳房における乳腺含有率を前記乳腺情報として導出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
7. 前記乳房の放射線透過画像は、前記乳房を側面方向から撮影した画像である
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の制御装置。
8. 前記乳房の放射線透過画像は、前記乳房を頭尾方向から撮影した画像である
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の制御装置。
9. 前記乳房の放射線透過画像は、前記放射線透過画像を取得する撮影部が前記乳房に対して所定の配置となる位置から撮影した画像であり、
   前記所定の配置は、操作者による前記乳房へのアクセス開口がより大きくなる配置である
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の制御装置。
10. 前記形態情報取得手段は、前記乳房を保持する器具の影響を除去して前記形態情報を決定し、前記乳腺情報取得手段は、前記器具の影響を除去して前記乳腺情報を取得する
    ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の制御装置。
11. 前記乳腺情報取得手段は、前記放射線透過画像の各画素に対して放射線が前記乳房を通過した通過距離を前記形態情報に基づいて決定し、前記放射線透過画像の各画素における画素値と通過距離とに基づいて前記乳腺含有率を導出する
    ことを特徴とする請求項５又は６に記載の制御装置。
12. 前記撮影条件に基づいて前記乳房を複数の異なる方向から撮影した複数の透過画像を取得する透過画像取得手段と、
    前記撮影条件に基づいて前記複数の透過画像に対する処理条件を設定する処理条件設定手段と、
    前記処理条件に基づいて前記複数の透過画像に対して画像処理を行い断層画像を生成する生成手段と、
    を更に有する
    ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の制御装置。
13. 前記処理条件は、前記複数の透過画像における散乱線補正、前記複数の透過画像における線質硬化補正、前記断層画像を生成するための再構成条件の少なくとも１つを含む
    ことを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。
14. 前記撮影条件は、前記乳房を放射線撮影する際に使用する管電圧、管電流、撮影時間を含む
    ことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の制御装置。
15. 前記管電流は、前記放射線撮影における放射線照射の最大出力を前記管電圧で除した値として得られ、
    前記撮影時間は、所与の目標乳腺線量と前記管電圧とに基づいて決定される管電流時間積を前記管電流で除した値として得られる
    ことを特徴とする請求項１４に記載の制御装置。
16. 前記撮影条件は、前記乳房を放射線撮影する際に使用するウェッジフィルタと、放射線を照射する照射範囲の少なくとも１つを更に含む
    ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の制御装置。
17. 前記乳房を放射線撮影する際に該乳房を挿入する乳房挿入部を有する乳房固定手段を更に有し、
    前記形態情報取得手段は、前記乳房挿入部の形状に基づいて前記形態情報を決定する
    ことを特徴とする請求項１乃至１６の何れか１項に記載の制御装置。
18. 前記乳房固定手段は、前記乳房を前記乳房挿入部へ挿入した際に該乳房を吸引するための吸引手段を有する
    ことを特徴とする請求項１７に記載の制御装置。
19. 放射線照射部と、該放射線照射部から照射され撮影対象の乳房を通過した放射線を検出し透過画像を生成する放射線検出部と、を含む放射線撮影装置と、
    前記放射線撮影装置を制御するための、請求項１乃至１８の何れか１項に記載の制御装置と、
    を含む乳房撮影システム。
20. 撮影対象の乳房を光学的に撮影し光学画像を生成する光学撮影装置を更に含む
    ことを特徴とする請求項１９に記載の乳房撮影システム。
21. 前記光学撮影装置は、前記光学画像に含まれる各画素に対応する被写体までの距離の情報を各画素が有するように構成された距離画像を更に生成する
    ことを特徴とする請求項２０に記載の乳房撮影システム。
22. 乳房撮影装置の制御方法であって、
    撮影対象の乳房の形態情報を取得する形態情報取得工程と、
    前記乳房の乳腺情報を取得する乳腺情報取得工程と、
    前記形態情報と前記乳腺情報とを用いて、前記乳房を放射線撮影する際の撮影条件を設定する撮影条件設定工程と、
    を有することを特徴とする制御方法。
23. コンピュータを、請求項１乃至１８の何れか１項に記載の制御装置の各手段として機能させるためのプログラム。

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