JP2019051238A - 乳房撮影装置、画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

乳房撮影装置、画像処理装置及び画像処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 それぞれの特定の組織を観察しやすい3次元画像を表示することができる乳房撮影装置、画像処理装置及び画像処理方法を提供する。【解決手段】 放射線を発生させる放射線発生部から照射された放射線を検出する放射線検出部を対向させた状態で回転させることが可能な乳房撮影装置であって、前記放射線検出部から出力される投影画像から再構成されるボリュームデータから、視線方向の画素値の加算値に基づいて総和投影像を生成する総和投影像生成部701と、視線方向の最大の画素値に基づいて最大値投影像とを生成する最大値投影像生成部705と、総和投影像と最大値投影像を合成する合成部1228とを備える。【選択図】 図6

Description

本発明は、乳房撮影により取得される画像から特定の組織を抽出して表示する乳房撮影装置、画像処理装置及び画像処理方法に関する。
放射線を発生させる放射線発生部と放射線を検出する放射線検出部を回転部で回転させて乳房を撮影する乳房撮影装置がある。乳房を挿入する開口を通る回転軸を挟んで対向配置された放射線発生部と放射線検出部とが、その回転軸の周りに回転するように構成されたCT装置が開示されている(例えば、特許文献1)。トモシンセシス装置で取得された3次元画像を用いて複数の処理を異なるスライス厚で処理したのち合成処理を行う技術が開示されている(例えば、特許文献2)。
特開2010−68929号公報 特開2014−68752号公報
上記特許文献1、2に示される3次元画像には、特定の組織(例えば、腫瘤組織、微小の石灰化組織)が含まれる場合がある。しかしながら、それぞれの組織を観察しやすくなるように3次元画像を表示していない。
本発明では、それぞれの特定の組織を観察しやすい3次元画像を表示することができる乳房撮影装置、画像処理装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。
本発明の目的を達成するため、放射線を発生させる放射線発生部から照射された放射線を検出する放射線検出部を対向させた状態で回転させることが可能な乳房撮影装置であって、前記放射線検出部から出力される投影画像から再構成されるボリュームデータから、視線方向の画素値の加算値に基づいて総和投影像を生成する総和投影像生成部と、前記視線方向の最大の画素値に基づいて最大値投影像とを生成する最大値投影像生成部と、前記総和投影像と前記最大値投影像を合成する合成部とを備える。
本発明によれば、特定の組織を観察しやすい3次元画像を表示することができる。
本発明の乳房撮影装置の外観を示す図。 CT撮影側から見た本発明の乳房撮影装置の外観を示す図。 本発明の乳房撮影装置の断面図。 マンモ撮影側から見た本発明の乳房撮影装置の外観を示す図。 本発明の乳房撮影装置の構成を示す図。 本発明の画像処理部の構成を示す図。 本発明の画像生成部の構成を示す図。 本発明のウィンドウ幅とウィンドウレベルを設定する設定画面を示す図。 本発明の閾値を設定する設定画面を示す図。 本発明の表示部の一表示形態を示す図。 本発明の表示部の一表示形態を示す図。 本発明の表示部の一表示形態を示す図。 本発明の表示部の一表示形態を示す図。
図1は、乳房撮影装置100の外観を示す図である。乳房撮影装置100は、マンモ撮影とCT撮影を行うことができる。マンモ撮影とCT撮影を行う際、被検者は立位である。立位とは、被検者は、床面に両足が置かれ、床面に立った状態である。
乳房撮影装置100は、放射線を発生する放射線発生部10と、放射線発生部10から照射された放射線を検出する放射線検出部12と、放射線発生部10と放射線検出部12を対向させた状態で回転させることが可能である。撮影部102は、主に放射線発生部10と放射線検出部12とからなる。
そして、乳房撮影装置100における第1の側から被検者の撮影対象部位(乳房)を圧迫板14と放射線検出部12との間に挟んだ状態で撮影する。つまり、乳房撮影装置100は、マンモ撮影モードを有している。そして、乳房撮影装置100における第1の側と反対の第2の側から被検者の撮影対象部位(乳房)を放射線発生部10と放射線検出部12との間に挿入させ乳房カップに乗せた状態で放射線発生部10と放射線検出部12を回転させて撮影する。つまり、乳房撮影装置100は、CT撮影モードを有している。
マンモ撮影を行う場合、乳房撮影装置100における第1の側(図中右側)から被検者の撮影対象部位(乳房)を圧迫板14と放射線検出部12との間に挟んだ状態で撮影する。圧迫板14は、透明な材質であり、放射線を透過する材質である。具体的には、圧迫板14を上下動させることにより、被検者の乳房を圧迫板14と放射線検出部12との間に挟むことができる。圧迫板14と放射線検出部12との間に被検者の乳房を挟んだ状態で、放射線発生部10によって放射線を発生させる。放射線検出部12が被検者の乳房を透過した放射線を検出することにより、被検者の乳房を撮影することができる。乳房撮影装置100は、撮影された放射線データに基づいてマンモ画像を生成することができる。
CT撮影を行う場合、乳房撮影装置100における第1の側と反対の第2の側(図中左側)から被検者の撮影対象部位(乳房)を放射線発生部10と放射線検出部12との間に挿入する。そして、この状態で放射線発生部10と放射線検出部12を回転フレーム38で回転させて撮影する。具体的には、乳房撮影装置100のガントリ30には、被検者の乳房を挿入するための開口20が設置されている。被検者の乳房を開口20に挿入させ乳房カップに乗せた状態で放射線発生部10と放射線検出部12を回転フレーム38で回転させて撮影する。放射線発生部10と放射線検出部12を回転フレーム38で回転させている間、放射線発生部10によって放射線を発生させている。放射線検出部12は被検者の乳房を透過した放射線を検出することにより、被検者の乳房を撮影することができる。乳房撮影装置100は、撮影された放射線データを再構成することにより、CT画像を生成することができる。
乳房撮影装置100における第1の側は、マンモ撮影側であり、乳房撮影装置100における第2の側は、CT撮影側である。第1の側(マンモ撮影側)と第2の側(CT撮影側)を水平に結んだ線は、回転フレーム38の回転軸と略平行になる。また、第1の側(マンモ撮影側)と第2の側(CT撮影側)を水平に結んだ線は、略平板状のガントリ30の平面、若しくはフロントカバー26の平面と直交する。
乳房撮影装置100における第1の側(マンモ撮影側)と第2の側(CT撮影側)は、乳房撮影装置100の略平板状のガントリ30、フロントカバー26、撮影部102によって、分割される領域である。
ここで、図2〜図4を用いて、乳房撮影装置100を具体的に説明する。図2は、CT撮影側から見た乳房撮影装置100の外観を示す図である。図3は、乳房撮影装置100の断面図である。乳房撮影装置100の断面図は、図2の乳房撮影装置100の鉛直方向に伸びる中心線(一点鎖線)による断面図である。図4は、マンモ撮影側から見た乳房撮影装置100の外観を示す図である。
図2に示すように、CT撮影側のガントリ30には、CT撮影時に回転する放射線発生部10と放射線検出部12から被検者を保護するフロントカバー26が設置されている。フロントカバー26は、CT撮影を行う被検者の乳房を挿入するための開口20を有し、開口20から乳房カップ34が境目の無いよう連続して設置されている。
図4に示すように、マンモ撮影側のガントリ30には、マンモ撮影を行う被検者の乳房を圧迫する圧迫板14が設置されている。また、マンモ撮影側のガントリ30には、被検者を不要な被曝から保護するための保護板4が設置されている。
図5は、乳房撮影装置100の構成図を示すものである。乳房撮影装置100は、放射線発生部10と放射線検出部12を対向させた状態で放射線発生部10と放射線検出部12を回転させる回転駆動部112を備えている。また、乳房撮影装置100は、圧迫板14を上下動させる圧迫板駆動部114と、支持脚部40に対してガントリ30を上下動させる上下駆動部116とを備えている。
乳房撮影装置100は、放射線発生部10と、放射線検出部12と、回転駆動部112と、圧迫板駆動部114と、上下駆動部116とをそれぞれ制御する制御部110を備えている。また、乳房撮影装置100は、制御部110に対して指示を伝達する操作部50、52と操作卓90とを備えている。ガントリ30には、乳房撮影装置100を操作する操作部50が設置され、放射線検出部12を支持する支持台2には、操作部50と同じ機能を持つ操作部52が設置される。また、操作卓90は撮影室外に設置されている。
また、乳房撮影装置100は、投影画像、断層画像、複数の断層画像からなる3次元画像などの画像を記憶する記憶部120と、複数の投影画像を再構成して取得されるボリュームデータから2次元画像である断層画像と3次元画像を生成する画像処理部122と、断層画像や3次元画像を表示する表示部124とを備えている。放射線検出部12から取得される投影画像は、記憶部120に記憶される。そして、画像処理部122は、複数の投影画像を読み込んで再構成を行い、ボリュームデータに変換する。そして、記憶部120は、画像処理部122によって再構成されたボリュームデータを記憶する。表示部124は、操作者に指示により記憶部120よりボリュームデータを読み出し、断層画像を表示する。表示部124は、3次元画像を表示することもできる。
放射線発生部10は、図示はしないが、主に電子を発生する電子放出源、ターゲットを備えている。電子放出源で発生した電子は、陰極と陽極との間の電位差により、ターゲット側に放出される。ターゲットは電子の衝突により放射線を発生する部材である。ターゲットから放射された放射線は、コーンビーム形状に成形されて外部に向けて照射される。制御部110は、放射線発生部10の撮影条件を制御することができる。
放射線検出部12は、被検者を透過した放射線を光電変換素子によって検出し、電気信号として出力するものである。例えば、放射線検出部12は、被検者を透過した放射線を検出する変換パネル、蓄電部、放射線から電気信号に変換された情報を出力するためのI/F(インタフェース)等よりなる。I/F(インタフェース)によって、制御部110に電気信号を出力する。
図2〜図4に示すように、ガントリ30は、放射線発生部10と放射線検出部12を対向させた状態で回転させるためのリング状の回転フレーム38と、回転フレーム38を回転可能に支持するリング状の固定フレーム30aとを有している。また、ガントリ30は、固定フレーム30aに連結された長円筒状の長円筒部30bを有している。回転フレーム38と固定フレーム30aは、放射線発生部10と放射線検出部12を回転する回転部と称することもできる。固定フレーム30aと長円筒部30bは一体形成されている。固定フレーム30aの方が長円筒部30bよりも上部に位置している。長円筒部30bは、ガントリ30を床面に対して支持する支持脚部40と連結されている。
ガントリ30は、被検者が立位撮影を行うことができるように、鉛直方向に立設されている。放射線発生部10と放射線検出部12を回転する回転部(ガントリ30における回転フレーム38)の回転軸は水平方向である。
長円筒部30bは、支持脚部40における長円筒部42の外周を覆っている。つまり、支持脚部40における長円筒部42をガントリ30における長円筒部30bの内部に組み入れるようになっており、支持脚部40における長円筒部42とガントリ30における長円筒部30bは入れ子になっている。
乳房撮影装置100は、支持脚部40に対して長円筒部30bの上下動を行う上下駆動部116を備えて、被検者の体型に合わせて開口20の高さを調整できる。
乳房撮影装置100は、放射線を発生させる放射線発生部10と、放射線発生部10から照射された放射線を検出する放射線検出部12とを備え、放射線発生部10と放射線検出部12を対向させた状態で回転させることが可能である。
放射線発生部10と放射線検出部12は、ガントリ30の固定フレーム30aに対して回転する回転フレーム38に設置されている。ここでは、図3に示すように、乳房撮影装置100は、CT撮影用の放射線発生部10a及び放射線検出部12aと、マンモ撮影用の放射線発生部10b及び放射線検出部12bとをそれぞれ備えている。ガントリ30は、CT撮影用の放射線発生部10a及び放射線検出部12aと、マンモ撮影用の放射線発生部10b及び放射線検出部12bとをそれぞれ備えている。つまり、乳房撮影装置100は、CT撮影用とマンモ撮影用の2組の放射線発生部及び放射線検出部を備えている。
ガントリ30は、CT撮影用の放射線発生部10a及び放射線検出部12aを対向させ、マンモ撮影用の放射線発生部10b及び放射線検出部12bを対向させた状態で回転させるためのリング状の回転フレーム38を有している。
具体的には、CT撮影用として、回転フレーム38には放射線発生部10aと放射線検出部12aが設置されている。放射線検出部12aは、放射線検出部12aを支持する支持台2を介して回転フレーム38に設置されている。
マンモ撮影用として、回転フレーム38には放射線発生部10bと放射線検出部12bが設置されている。放射線検出部12bは支持台2を介して回転フレーム38に設置されている。
回転フレーム38はベアリング構造を有した軸受けを介して、ガントリ30の固定フレーム30aに連結されている。固定フレーム30aは、不動の状態であり、静止したフレームである。回転フレーム38は、回転駆動部112によって回転することができる。回転駆動部112は、回転フレーム38の回転軸が水平方向になるようにガントリ30内部に設置されている。
また、支持台2には、圧迫板14が上下動可能に設置されている。また、支持台2には、圧迫板14を上下させる回転つまみ54が設置されている。回転つまみ54を回転して圧迫板14を降下させることにより、被検者の乳房を圧迫板14と放射線検出部12bで挟み込むことができる。
このように、支持台2は回転フレーム38に設置され、支持台2は放射線検出部12aと放射線検出部12bと圧迫板14を支持する。回転駆動部112によって回転フレーム38を支持台2とともに回転させることにより、放射線検出部12aと放射線検出部12bを回転させることができる。また、回転駆動部112によって回転フレーム38を回転させることにより、放射線発生部10aと放射線発生部10bを回転させることができる。
図3に示すように、放射線発生部10aと放射線発生部10bは、ほぼ同じ高さに設置されている。放射線検出部12aは、放射線検出部12bよりも高い位置に設置されている。
言い換えれば、回転部(回転フレーム38)の回転軸に対して、放射線発生部10aと放射線発生部10bが同じ位置(同じ距離)となるように、放射線発生部10aと放射線発生部10bが設置されている。
また、回転部(回転フレーム38)の回転軸に対して、放射線検出部12aよりも放射線検出部12bの方が外側に位置するように、放射線検出部12aと放射線検出部12bが設置されている。
CT撮影を行う際に用いる放射線発生部10aと放射線検出部12aの間の距離は、マンモ撮影を行う際に用いる放射線発生部10bと放射線検出部12bの間の距離よりも短い。
マンモ撮影を行う際、被検者の乳房が圧迫板14と放射線検出部12bで挟み込まれる。当該圧迫により、被検者の乳房が潰れて平板状になるため、放射線を照射する面積を増やしてFOV(Field of view:照射野)を確保しなければならない。そのため、マンモ撮影を行う際に用いる放射線検出部12bは、CT撮影を行う際に用いる放射線検出部12aよりも低い位置に設置されている。
照射野8は、マンモ撮影用の放射線発生部10bによる照射野である。放射線発生部10bからの照射野8が圧迫板14を含むように、放射線発生部10bと放射線検出部12bが設置されている。照射野8は、放射線発生部10bの焦点を頂点として広がる四角錐形状(コーンビーム形状)となっている。図3に示すように、照射野8の一側端(左側)は、鉛直方向となっており、照射野8の他側端(右側)は斜め方向になっている。被検者の乳房周囲(腋窩)を撮影するために、マンモ撮影を行う被検者側(左側)の照射野8の端部(照射野端部、照射野端面)が鉛直方向となるように、放射線発生部10bの照射野8が設定されている。
一方、CT撮影を行う際、回転フレーム38の大きさ、乳房撮影装置100(ガントリ30)全体の大きさがコンパクトになるように、放射線発生部10aと放射線検出部12aが設置されている。具体的には、放射線発生部10aと放射線検出部12aの間の距離をできるだけ短くなるように設置されている。乳房保持部34の直下に放射線検出部12aが設置されている。回転フレーム38によって放射線検出部12aを回転しても、放射線検出部12aが乳房保持部34に接触しない位置に放射線検出部12aが設置されている。
照射野6は、CT撮影用の放射線発生部10aによる照射野である。CT撮影を行う被検者の乳房は乳房保持部34上に保持されており、圧迫されていない。放射線発生部10aからの照射野6が乳房保持部34の先端部を含むように、放射線発生部10aと放射線検出部12aが設置されている。
照射野6は、放射線発生部10aの焦点を頂点として広がる四角錐形状(コーンビーム形状)となっている。図3に示すように、照射野6の一側端(右側)は、鉛直方向となっており、照射野6の他側端(左側)は斜め方向になっている。被検者の乳房周囲(腋窩)を撮影するために、CT撮影を行う被検者側(右側)の照射野6の端部(照射野端部、照射野端面)が鉛直方向となるように設定されている。
このように、マンモ撮影を行う被検者側(左側)の照射野8の端部(照射野端部、照射野端面)が鉛直方向となるように設定され、CT撮影を行う被検者側(右側)の照射野6の端部(照射野端部、照射野端面)が鉛直方向となるように設定されている。乳がんでは、乳房周囲(腋窩)への転移が起こる可能性がある。被検者の乳房周囲(腋窩)を撮影することができるように、CT撮影用の放射線発生部10aの照射野6とマンモ撮影用の放射線発生部10bの照射野8とがそれぞれ設定されている。
なお、CT撮影を行う際、FOV(Field of view:照射野)を確保するために、CT撮影用の放射線発生部10aをマンモ撮影用の放射線発生部10bよりも高い位置に設置してもよい。CT撮影を行う際、放射線発生部10aは放射線を焦点から発生させながら、放射線発生部10aと放射線検出部12aの回転を行う。
以上、本発明の乳房撮影装置100は、放射線を発生させる第1の放射線発生部10aと、放射線を発生させる第2の放射線発生部10bとを備える。また、乳房撮影装置100は、第1の放射線発生部10aから照射された放射線を検出する第1の放射線検出部12aと、第2の放射線発生部10bから照射された放射線を検出する第2の放射線検出部12bとを備える。
そして、乳房撮影装置100における第1の側から被検者の撮影対象部位を圧迫板14と第1の放射線検出部12aとの間に挟んだ状態で第1の放射線発生部10aと第1の放射線検出部12aを用いて撮影する。また、乳房撮影装置100における第1の側と反対の第2の側から被検者の撮影対象部位を第2の放射線発生部10bと第2の放射線検出部12bとの間に挿入させた状態で第2の放射線発生部10bと第2の放射線検出部12bを回転させて撮影する。
このように、乳房撮影装置100は、CT撮影用とマンモ撮影用の2組の放射線発生部及び放射線検出部を備えている。よって、CT撮影を行う被検者の乳房とマンモ撮影を行う被検者の乳房のそれぞれに適したFOV(Field of view:照射野)を確保することができる。
乳房撮影装置100は、回転フレーム38を介して放射線発生部10と放射線検出部12を回転させる回転駆動部112を備えている。放射線発生部10は、マンモ撮影用の放射線発生部10bとCT撮影用の放射線発生部10aを内部に有している。
図4は、乳房撮影装置100でCC(頭尾方向:Caranio Caudal view)のマンモ撮影を行う形態を示している。放射線発生部10b、圧迫板14、放射線検出部12bが鉛直方向に並ぶように回転フレーム38の位置が設定されている。
回転つまみ54を回転させることにより、圧迫板14を移動させ、圧迫板14と放射線検出部12bとの距離を調整することができる。圧迫板14の移動により、被検者の乳房を圧迫することができる。図4に示すCCのマンモ撮影において、圧迫板14と放射線検出部12bとの間に配置された乳房は、圧迫板14と放射線検出部12bとの間で圧迫されて放射線撮影される。
回転駆動部112は、固定フレーム30aの内部に設置されている。回転駆動部112には、連結部材(例えば、ベルト)を介して回転フレーム38が回転可能に接続されている。また、固定フレーム30aと回転フレーム38の間隙にはベアリングが設定されている。回転駆動部112の駆動により、回転フレーム38は固定フレーム30aに対して回転する。
乳房撮影装置100は、CT撮影を行う際、放射線検出部12は被検者の乳房を透過した放射線を検出することにより、被検者の乳房についてCT撮影を行うことができる。
<画像処理部>
ここで、図6を用いて画像処理部122について説明する。図6は、画像処理部122の構成を示す図である。画像処理部122は、投影画像の補正を行う画像補正部1222と、複数の投影画像を再構成してボリュームデータを生成する再構成部1224と、ボリュームデータに基づいて、複数の種類の3次元画像を生成する画像生成部1226とを有している。また、複数の種類の3次元画像を合成する合成部1228とを有している。本実施例では、複数の種類の3次元画像は、主に総和投影像と最大値投影像として説明する。合成部1228は、総和投影像に最大値投影像を重畳する。
画像補正部1222は、被検者がいない状態で放射線発生部10aより放射線検出部12aに放射線を照射して各画素の信号に基づくゲイン補正画像を取得する。さらに、画像補正部1222は、放射線発生部10aより放射線を照射しない状態で放射線検出部12aの各画素の信号に基づくオフセット補正画像を取得する。なお、画像補正部1222は、被検者の撮影前にゲイン補正画像及びオフセット補正画像のどちらか一方、もしくは両方を取得できなかった場合、被検者を撮影した後に不足した画像を取得してもよい。画像補正部1222は、ゲイン補正画像とオフセット補正画像を用いて、被検者を撮影した投影画像の補正を行い、補正した投影画像を生成する。
画像補正部1222で補正された投影画像は、記憶部120に記憶される。そして、記憶部120に記憶された投影画像は、画像処理部122の再構成部1224に転送される。放射線検出部12aで取得した投影画像は、再構成部1224に直接転送されてもよい。
再構成部1224は、放射線検出部12aから出力される被検者の乳房周りの複数の投影画像を再構成してボリュームデータを取得する。複数の投影画像は、画像補正部1222によって補正された投影画像であってもよい。再構成を行う手法としてフィルタ補正逆投影法やそれをマルチスライスに対応したフェルドカンプ法、さらに逐次近似法が広く知られているが、本発明ではこれらの再構成手法に依存しない。再構成部1224によって再構成されたボリュームデータは記憶部120に記憶される。
<画像生成部>
画像生成部1226は、再構成部1224で再構成されたボリュームデータから3次元画像(複数の種類の画像)を生成する。画像生成部1226は、ボリュームデータの範囲(3次元領域)を操作卓90で設定することにより、所望の範囲における3次元画像を生成することができる。操作者は、操作卓90を介して、被検者の乳房の関心部位(例えば、乳腺)が表示されるようにボリュームデータの座標範囲を設定することにより、関心部位を含む3次元画像を生成することができる。
画像生成部1226は、ボリュームデータに対して視線方向に投影処理を行なう。具体的には、画像生成部1226は、ボリュームデータにおいて視線方向のすべての画素値を加算し、視線方向の画素値の総和を総和投影像として生成する。また、画像生成部1226は、ボリュームデータにおいて視線方向の最大の画素値を抽出し、最大の画素値を最大値投影像として生成する。
また、画像生成部1226は、ボリュームデータをレンダリングすることにより、3次元画像を生成することもできる。レンダリングとは、ボリュームデータを表示部124の画面に表示するために2次元に表現する処理である。レンダリングは、ボリュームデータの3次元座標から2次元座標への座標変換を行い、立体感を出すための陰影処理が行われる。レンダリングには、ボリュームレンダリング、サーフェースレンダリングなどがある。
図7は、画像生成部1226の構成を示す。画像生成部1226は、ボリュームデータから総和投影像を生成する総和投影像生成部701と、総和投影像生成部701に対して総和投影像に関するパラメータを設定する第一パラメータ設定部702と、ボリュームデータから最大値投影像を生成する最大値投影像生成部705と、最大値投影像生成部705に対して最大値投影像に関するパラメータを設定する第二パラメータ設定部706とを備えている。
なお、画像生成部1226は、図示はしないが、ボリュームデータをレンダリングして3次元画像を生成するレンダリング部、ボリュームデータにおいて視線方向の最小の画素値を抽出し、最小の画素値を最小値投影像として生成する最小値投影像生成部などを備えていてもよい。つまり、画像生成部1226は、複数の種類の3次元画像を生成することができればよい。
総和投影像生成部701は、総和投影法(Ray Sum法)を用いて総和投影像(レイサム像)を生成する。総和投影像生成部701は、ボリュームデータにおける視線方向の画素値の加算値(合計値)を投影像として生成する。総和投影像生成部701は、視線方向に対応する投影面(2次元座標)の画素に対応する座標を通るボリュームデータの画素値をすべて加算し、その加算値を投影面の座標の画素値とする。総和投影像生成部701は、投影面(2次元座標)の各座標において、同様の処理を行う。
第一パラメータ設定部702は、総和投影像生成部701で生成される総和投影像の視線方向を設定する。操作者は、視線方向(アキシャル方向、コロナル方向など)を任意に設定することができる。第一パラメータ設定部702が総和投影像の視線方向を設定した場合、第二パラメータ設定部706は、総和投影像の視線方向になるように最大値投影像の視線方向を設定する。つまり、総和投影像の視線方向と最大値投影像の視線方向は、同一方向となるように設定される。例えば、第一パラメータ設定部702によって総和投影像の視線方向をアキシャル方向と設定すれば、第二パラメータ設定部706は最大値投影像の視線方向をアキシャル方向と同期して設定する。第二パラメータ設定部706によって最大値投影像の視線方向をコロナル方向と設定すれば、第一パラメータ設定部702は総和投影像の視線方向をコロナル方向と同期して設定する。
また、第一パラメータ設定部702は、総和投影像生成部701で生成された総和投影像のウィンドウレベル、ウィンドウ幅を設定する。第一パラメータ設定部702によって、総和投影像のウィンドウレベル、ウィンドウ幅を設定することにより、総和投影像生成部701は総和投影像の階調処理の設定を行うことができる。ウィンドウレベルとウィンドウ幅は、総和投影像の画素値をどのような濃淡(輝度)に変換するかを設定するためのパラメータである。総和投影像の画素値は、例えば、0〜255のレベルの濃淡に変換される。ウィンドウレベルは画像変換する範囲の中心値(中央値)、ウィンドウ幅は画像変換する範囲の幅を表す値である。
図8は、第一パラメータ設定部702の設定画面である。表示部124には、総和投影像のウィンドウレベル、ウィンドウ幅を設定する設定画面が表示される。ここでは、総和投影像生成部701で生成された総和投影像における画素値の分布が表示される。表示部124は、総和投影像の画素値の分布をヒストグラムで表示する。操作者は、ヒストグラムのパターン(凹凸形状)から脂肪組織と乳腺/腫瘤組織の画素値の分布を推定することができる。
操作者は、総和投影像のヒストグラムに対応してウィンドウレベル、ウィンドウ幅を設定することができる。図8では、画素値の分布から脂肪組織と乳腺/腫瘤組織の分布を含むように、ウィンドウ幅が設定されている。乳腺/腫瘤組織の画素値を抽出したい場合、操作者は、乳腺/腫瘤組織の画素値の分布を含むように、第一パラメータ設定部702を介してウィンドウ幅を設定する。総和投影像生成部701は、脂肪組織の画素値を除き、乳腺/腫瘤組織の画素値を含む総和投影像を生成することができる。よって、操作者は、総和投影像から乳腺/腫瘤組織を確認することができる。つまり、第一パラメータ設定部702は、総和投影像に腫瘤組織が描出されるように総和投影像に関するパラメータを設定する。
また、図8では、脂肪組織と乳腺/腫瘤組織の画素値の間にウィンドウレベルが設定されている。乳腺/腫瘤組織の画素値を強調したい場合、操作者は、第一パラメータ設定部702を介して、乳腺/腫瘤組織の画素値の分布の中央にウィンドウレベルを設定する。総和投影像生成部701は、乳腺/腫瘤組織を強調して総和投影像を生成することができる。よって、操作者は、乳腺/腫瘤組織を総和投影像の濃淡(輝度)で確認することができる。
また、第一パラメータ設定部702は、総和投影法によって投影するボリュームデータの範囲(3次元領域)を設定することもできる。第一パラメータ設定部702は、乳腺/腫瘤組織とその周囲が含まれるように、総和投影法によって投影するボリュームデータの範囲を設定することもできる。
最大値投影像生成部705は、最大値投影法(MIP法)を用いて最大値投影像(MIP像)を生成する。最大値投影像生成部705は、視線方向に対応する投影面(2次元座標)の画素に対応する座標を通るボリュームデータの最大の画素値を選択し、その最大値を投影面の座標の画素値とする。最大値投影像生成部705は、投影面(2次元座標)の各座標において、同様の処理を行う。
第二パラメータ設定部706は、最大値投影像生成部705で生成された最大値投影像のウィンドウレベル、ウィンドウ幅を設定する。第一パラメータ設定部702と同様に、表示部124には、最大値投影像のウィンドウレベル、ウィンドウ幅を設定する設定画面が表示される。ウィンドウレベルとウィンドウ幅は、最大値投影像の画素値をどのような濃淡(輝度)に変換するかを設定するためのパラメータである。最大値投影像の画素値は、例えば、0〜255のレベルに変換される。ここでは、最大値投影像生成部705で生成された最大値投影像における画素値の分布を抽出される。表示部124は、最大値投影像の画素値の分布をヒストグラムで表示する。操作者は、最大値投影像のヒストグラムに対応してウィンドウレベル、ウィンドウ幅を設定することにより、最大値投影像生成部705は最大値投影像の階調処理を行うことができる。
また、第二パラメータ設定部706は、最大値投影法によって投影するボリュームデータの範囲(3次元領域)を設定することもできる。第一パラメータ設定部702と第二パラメータ設定部706は、総和投影法によって投影するボリュームデータの範囲と最大値投影法によって投影するボリュームデータの範囲とを異なるように設定することもできる。例えば、第一パラメータ設定部702と第二パラメータ設定部706は、総和投影法によって投影するボリュームデータの範囲を最大値投影法によって投影するボリュームデータの範囲よりも広く設定することもできる。
第二パラメータ設定部706は、ボリュームデータから石灰化組織を最大値投影像に描出するための画素値に関する閾値を設定することができる。最大値投影像生成部705は、石灰化組織の周辺の画素値が同心円状に広がるという特性を用いて、ボリュームデータから石灰化組織を最大値投影像に描出する。
図9は、最大値投影像において石灰化組織を描出するための閾値902を設定する設定画面を示している。閾値902は、破線で示されている。最大値投影画像における一方向(例えば、X方向)のプロファイル(分布)である。操作者は、第二パラメータ設定部706を介して、石灰化組織の画素値900を含むように、閾値902を設定することができる。具体的には、第二パラメータ設定部706は、閾値902を上下方向に移動させる。閾値902は、石灰化組織の画素値の特性から予め設定されていてもよい。また、第二パラメータ設定部706は、最大値投影像の画素値の分布(ヒストグラム)において画素値の高い方から所定の割合(例えば、50パーセント)にあたる画素値を閾値として設定してもよい。
このように、第二パラメータ設定部706は、最大値投影像において画像化する閾値902を設定する。最大値投影像生成部705は、視線方向に対応する投影面(2次元座標)の画素に対応する座標を通るボリュームデータの最大の画素値であり、且つ第二パラメータ設定部706によって設定された閾値以上の画素値を選択し、選択された画素値を投影面の座標の画素値とする。最大値投影像生成部705は、視線方向に対応する投影面(2次元座標)の画素に対応する座標を通るボリュームデータの最大の画素値であっても、第二パラメータ設定部706によって設定された閾値に満たない画素値を選択しない。最大値投影像生成部705は、第二パラメータ設定部706によって設定された閾値に満たない画素値の場合、当該投影面の座標は透明とする。よって、最大値投影像生成部705は、ボリュームデータから石灰化組織を最大値投影像に描出し、石灰化組織以外の組織は最大値投影像に描出しない。つまり、第二パラメータ設定部706は、最大値投影像に石灰化組織が描出されるように最大値投影像に関するパラメータを設定する。
合成部1228は、総和投影像生成部701で生成された総和投影像と最大値投影像生成部705で生成された最大値投影像を合成する。具体的には、合成部1228は、総和投影像に対して最大値投影像の領域(石灰化組織)を重畳する。総和投影像に対して最大値投影像の領域(石灰化組織)が重畳されることにより、最大値投影像の領域(石灰化組織)には、総和投影像が表示されない。つまり、総和投影像よりも最大値投影像が優先して表示されるため、操作者は、最大値投影像の領域(石灰化組織)を確認することができる。最大値投影像の領域(石灰化組織)とは、閾値を満たす画素値からなる画像である。総和投影像には、腫瘤組織と周辺組織の広範囲の領域が含まれる。最大値投影像には、石灰化組織の局所の領域が含まれる。そのため、合成画像には、総和投影像による腫瘤組織及びその周辺組織と、最大値投影像による微小の石灰化組織が表示されることになる。
具体的には、最大値投影像生成部705は、ボリュームデータにおいて画素値が相対的に高い位置を中心にして画素値の勾配を3次元に算出する。画素値の勾配は、石灰化組織の周辺の画素値が同心円状に広がる状況を把握するために用いられる。最大値投影像生成部705は、画素値が相対的に高い位置と画素値の勾配の情報から、石灰化組織を抽出する。画素値が相対的に高い位置の周囲において、画素値に緩やかな3次元の勾配があれば、石灰化組織として抽出される。画素値が相対的に高い位置の周囲において、画素値に緩やかな3次元の勾配がなければ、石灰化組織として抽出されない。
総和投影像生成部701は、視線方向に対応し、投影面(2次元座標)の画素に対応する座標を通るボリュームデータの全ての画素値を加算し、その加算値を投影面の座標の画素値とする。よって、総和投影像生成部701は、全ての画素値を用いて総和投影像を生成しているため、必ずしも画素値に基づき組織を抽出する必要がない。
以上、本発明の乳房撮影装置によれば、放射線検出部から出力される投影画像に基づくボリュームデータから、視線方向の画素値の加算値に基づいて総和投影像と、視線方向の最大の画素値に基づいて最大値投影像とを生成する画像生成部1226と、総和投影像と最大値投影像を合成する合成部1228とを備える。よって、操作者は、複数の種類の3次元画像(総和投影像と最大値投影像)からそれぞれの特定の組織(腫瘤組織と石灰化組織)を観察しやすくなる。
<表示形態>
図10は、表示部124の一表示形態を示している。表示部124は、投影するボリュームデータの範囲(3次元領域)を設定するための画像501と、総和投影像と最大値投影像が合成された合成画像510を表示する。
図10(a)は、乳房全体を示す画像501である。画像501は、ボディーマークを示す画像であっても、ボリュームデータに基づく3次元画像であってもよい。
図10(a)に示される画像501は、投影像として投影するボリュームデータの範囲を設定するための画像である。図10(a)に示される画像501には、腫瘤組織503が含まれているが、石灰化組織は含まれていない。そのため、合成画像510には、最大値投影像が含まれない。総和投影法によって投影するボリュームデータの範囲505は画像501に表示される。ここでは、ボリュームデータの範囲505は、最大値投影法によって投影するボリュームデータの範囲と同じである。操作者は、第一パラメータ設定部702を介して、総和投影法によって投影するボリュームデータの範囲505を設定し、第二パラメータ設定部706を介して、最大値投影法によって投影するボリュームデータの範囲505を設定する。
図10(b)は、ボリュームデータの範囲505において視線方向の画素値の加算値に基づいて生成された総和投影像と、ボリュームデータの範囲505において視線方向の最大の画素値に基づいて生成された最大値投影像との合成画像(重畳画像)510である。ここでは、ボリュームデータの範囲505に、腫瘤組織と石灰化組織が含まれていないため、合成画像には、腫瘤組織と石灰化組織が含まれない。なお、方向500は、画像501の左右方向であり、合成画像510の奥行き方向である。
操作者は、第一パラメータ設定部702を介して、総和投影法によって投影するボリュームデータの範囲505を矢印方向(左右方向)に移動することができる。よって、総和投影像に腫瘤組織が含むように、ボリュームデータの範囲505を設定することができる。同様にして、第二パラメータ設定部706を介して、最大値投影法によって投影するボリュームデータの範囲505を矢印方向(左右方向)に移動することができる。
ボリュームデータの範囲505は、観察領域の奥行方向500で移動可能である。また、ボリュームデータの範囲505の幅は、任意に設定可能である。薄いスライスで3次元画像が生成されると、腫瘤組織と乳腺の観察する際に有用である。また、単一のスライスではノイズ成分が多い場合でも複数のスライスを重ねて3次元画像を生成することによりノイズ低減を行うことができ、立体構造の認識に有用である。
また、3次元画像では腫瘤組織と乳腺の画素値が近似しているため、薄いスライスではその判別が困難である。しかし、腫瘤組織はその内部に脂肪を含まないことが通常であるため、一定の厚みで観察できる総和投影像では腫瘤組織と乳腺で画素値に差が発生する。ボリュームデータの範囲505を調整することにより、腫瘤組織と乳腺の判別が容易になることが期待できる。
図11は、表示部124の一表示形態を示している。表示部124は、投影するボリュームデータの範囲(3次元領域)を設定するための画像501と、総和投影像と最大値投影像が合成された合成画像510を表示する。操作者は、第一パラメータ設定部702を介して、総和投影法によって投影するボリュームデータの範囲505を設定し、第二パラメータ設定部706を介して、最大値投影法によって投影するボリュームデータの範囲505を設定する。ここでは、合成画像510に腫瘤組織503を含むように、ボリュームデータの範囲505を設定している。
図11(b)は、ボリュームデータの範囲505において視線方向の画素値の加算値に基づいて生成された総和投影像と、ボリュームデータの範囲505において視線方向の最大の画素値に基づいて生成された最大値投影像との合成画像(重畳画像)510である。図11(a)に示される画像501には、腫瘤組織503が含まれているが、石灰化組織は含まれていない。よって、合成画像510には腫瘤組織503aが含まれる。合成画像510には、最大値投影像による石灰化組織が含まれない。
図12は、表示部124の一表示形態を示している。表示部124は、投影するボリュームデータの範囲(3次元領域)を設定するための画像501と、総和投影像と最大値投影像が合成された合成画像510を表示する。操作者は、第一パラメータ設定部702を介して、総和投影法によって投影するボリュームデータの範囲505を設定し、第二パラメータ設定部706を介して、最大値投影法によって投影するボリュームデータの範囲505を設定する。ここでは、合成画像510に腫瘤組織503と石灰化組織504を含むように、ボリュームデータの範囲505を設定している。
図12(b)は、ボリュームデータの範囲505において視線方向の画素値の加算値に基づいて生成された総和投影像と、ボリュームデータの範囲505において視線方向の最大の画素値に基づいて生成された最大値投影像との合成画像(重畳画像)510である。ここでは、ボリュームデータの範囲505に総和投影像による腫瘤組織503と最大値投影像による石灰化組織504が含まれているため、合成画像510には腫瘤組織503aと石灰化組織504aが含まれる。
図13は、表示部124の一表示形態を示している。表示部124は、投影するボリュームデータの範囲(3次元領域)を設定するための画像501と、総和投影像と最大値投影像が合成された合成画像510を表示する。操作者は、第一パラメータ設定部702を介して、総和投影法によって投影するボリュームデータの範囲505を設定し、第二パラメータ設定部706を介して、最大値投影法によって投影するボリュームデータの範囲507を設定する。ここでは、ボリュームデータの範囲505とボリュームデータの範囲507は、互いに独立して設定される。
操作者は、第一パラメータ設定部702を介して、総和投影法によって投影するボリュームデータの範囲505の位置と幅を設定することができる。ボリュームデータの範囲505の幅については、矢印505aと矢印505bに示すように、設定することができる。
操作者は、第二パラメータ設定部706を介して、最大値投影法によって投影するボリュームデータの範囲507の位置と幅を設定することができる。ボリュームデータの範囲507は、画像501全体を覆うように設定される。つまり、ボリュームデータの範囲507は、ボリュームデータ全体に設定される。よって、ボリュームデータ全体における石灰化組織を最大値投影像に描出することができる。ボリュームデータの範囲507の幅については、矢印507aと矢印507bに示すように、設定することができる。
なお、画像生成部1226は、ボリュームデータの範囲を設定するための画像501を解析して、ボリュームデータの範囲505及びボリュームデータの範囲507の位置と幅を設定することができる。画像生成部1226における抽出部(図示しない。)は、石灰化組織の周辺の画素値が同心円状に広がるという特性を用いて、3次元画像から石灰化組織を抽出する。
抽出部は、3次元画像で一定の閾値を用いて抽出する方法や、周辺画素を用いた局所的閾値を用いて抽出する方法や、石灰化組織の周辺部から中心部に向かって画素値が高くなる濃度勾配を利用したリング状のフィルタを使う手法等がある。
抽出部は、3次元画像における画素値を3次元に分析し、画素値が相対的に高い位置を特定する。そして、抽出部は、画素値が相対的に高い位置を中心にして画素値の勾配を3次元に算出する。画素値の勾配は、石灰化組織の周辺の画素値が同心円状に広がる状況を把握するために用いられる。抽出部は、画素値が相対的に高い位置と画素値の勾配の情報から、石灰化組織を抽出する。
一方、腫瘤組織は、周囲の組織に比べて画素値が相対的に高く、石灰化組織に比べて大きい組織である。抽出部は、3次元画像における画素値を3次元に分析し、腫瘤組織は所定の大きさがある(例えば、半径a以上)という特性を用いて、腫瘤組織を抽出する。抽出部は、周囲の組織に比べて画素値が相対的に高く、所定の大きさ(面積)を持つ領域を腫瘤組織として抽出する。
抽出部によって抽出された腫瘤組織と石灰化組織を投影できるように、第一パラメータ設定部702は、ボリュームデータの範囲505が腫瘤組織を含むように、ボリュームデータの範囲505の位置と幅を設定する。また、第二パラメータ設定部706は、ボリュームデータの範囲507が石灰化組織を含むように、ボリュームデータの範囲507の位置と幅を設定する。
図13(b)は、ボリュームデータの範囲505において視線方向の画素値の加算値に基づいて生成された総和投影像と、ボリュームデータの範囲505において視線方向の最大の画素値に基づいて生成された最大値投影像との合成画像(重畳画像)510である。ここでは、ボリュームデータの範囲505に総和投影像による腫瘤組織503が含まれ、ボリュームデータの範囲507に複数の石灰化組織504が含まれているため、合成画像510には腫瘤組織503aと複数の石灰化組織504aが含まれる。
以上より、複数の種類の3次元画像を同一位置で重畳することにより、特徴の異なる構造、例えば腫瘤組織と石灰化組織において位置ずれを生じさせることなく、3次元画像を表示させることができる。
なお、合成画像510においては、石灰化組織504の最大値投影像の画素値に該当する濃度を設定して、総和投影像に重畳してもよい。石灰化組織504の最大値投影像の画素値に該当する透過度を設定して、総和投影像に重畳してもよい。
複数画像を重畳する際は単一の画像もしくは複数の画像に透明度を設定してもよい。例えば微小石灰化を示す最大値投影法の各画素の濃度を基に透明度を設定してもよいし、微小石灰化をここに抽出した場合にはその大きさ等をパラメータに透明度を設定してもよい。
また、表示部124は、1つの乳房の3次元画像を表示しても、同時に撮影した被検者の左右の乳房の3次元画像を並べて比較表示してもよい。また、表示部124は、過去に撮影したり、他の被検者を撮影したりした同一部位の3次元画像と並べて比較表示してもよい。
また、本発明の画像処理装置(画像処理部122)は、ボリュームデータにおいて、視線方向の画素値の加算値に基づいて総和投影像と、視線方向の最大の画素値に基づいて最大値投影像とを生成する画像生成部と、総和投影像と最大値投影像を合成する合成部と、合成画像を表示部124に表示させる表示制御部(図示しない。)とを備える。
また、上記実施形態の機能を実現するコンピュータプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体(図示しない。)を介してコンピュータに供給し、当該コンピュータプログラムを実行させることができる。つまり、コンピュータプログラムは、コンピュータで画像処理装置の機能を実現するためのプログラムである。記憶媒体は、当該コンピュータプログラムを記憶している。
10(10a、10b) 放射線発生部
12(12a、12b) 放射線検出部
90 操作卓
110 制御部
120 記憶部
122 画像処理部
124 表示部
701 総和投影像生成部
702 第一パラメータ設定部
705 最大値投影像生成部
706 第二パラメータ設定部
1222 画像補正部
1224 再構成部
1226 画像生成部
1228 合成部

Claims (13)

  1. 放射線を発生させる放射線発生部から照射された放射線を検出する放射線検出部を対向させた状態で回転させることが可能な乳房撮影装置であって、
    前記放射線検出部から出力される投影画像から再構成されるボリュームデータから、視線方向の画素値の加算値に基づいて総和投影像を生成する総和投影像生成部と、前記視線方向の最大の画素値に基づいて最大値投影像とを生成する最大値投影像生成部と、前記総和投影像と前記最大値投影像を合成する合成部とを備えることを特徴とする乳房撮影装置。
  2. 前記総和投影像生成部に対して前記総和投影像に関するパラメータを設定する第一パラメータ設定部と、前記最大値投影像生成部に対して前記最大値投影像に関するパラメータを設定する第二パラメータ設定部とを備えることを特徴とする請求項1に記載の乳房撮影装置。
  3. 前記第一パラメータ設定部は、前記総和投影像に腫瘤組織が描出されるように前記総和投影像に関するパラメータを設定し、前記第二パラメータ設定部は、前記最大値投影像に石灰化組織が描出されるように前記最大値投影像に関するパラメータを設定することを特徴とする請求項2に記載の乳房撮影装置。
  4. 前記第一パラメータ設定部は、総和投影法によって投影するボリュームデータの範囲を設定することを特徴とする請求項2に記載の乳房撮影装置。
  5. 前記第二パラメータ設定部は、最大値投影法によって投影するボリュームデータの範囲を設定することを特徴とする請求項2に記載の乳房撮影装置。
  6. 前記第一パラメータ設定部と前記第二パラメータ設定部は、総和投影法によって投影するボリュームデータの範囲と最大値投影法によって投影するボリュームデータの範囲とを異なるように設定することを特徴とする請求項2に記載の乳房撮影装置。
  7. 前記第一パラメータ設定部と前記第二パラメータ設定部は、総和投影法によって投影するボリュームデータの範囲を最大値投影法によって投影するボリュームデータの範囲よりも広く設定することを特徴とする請求項6に記載の乳房撮影装置。
  8. 前記第二パラメータ設定部は、前記ボリュームデータから石灰化組織を最大値投影像に描出するための画素値に関する閾値を設定することを特徴とする請求項2に記載の乳房撮影装置。
  9. 前記最大値投影像生成部は、視線方向に対応するボリュームデータの最大の画素値であり、且つ前記閾値以上の画素値を選択し、前記最大値投影像を生成することを特徴とする請求項8に記載の乳房撮影装置。
  10. 前記総和投影像の視線方向と前記最大値投影像の視線方向は、同一方向となるように設定されることを特徴とする請求項1に記載の乳房撮影装置。
  11. 前記総和投影像に対して前記最大値投影像が重畳されることを特徴とする請求項1に記載の乳房撮影装置。
  12. ボリュームデータから、視線方向の画素値の加算値に基づいて総和投影像を生成する総和投影像生成部と、前記視線方向の最大の画素値に基づいて最大値投影像とを生成する最大値投影像生成部と、前記総和投影像と前記最大値投影像を合成する合成部とを備えることを特徴とする画像処理装置。
  13. ボリュームデータから、視線方向の画素値の加算値に基づいて総和投影像を生成するステップと、前記視線方向の最大の画素値に基づいて最大値投影像とを生成するステップと、前記総和投影像と前記最大値投影像を合成するステップとを含む画像処理方法。
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