JP2020000368A - 画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム - Google Patents

画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】乳房を撮影した放射線画像に、脂肪組織のみで構成されていると推定される乳房の部分によって得られる脂肪組織画素が含まれない場合であっても、精度良く乳腺の割合を導出することができる、画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムを提供する。【解決手段】コンソール６では、制御部４０が、同一の乳房について、乳房の圧迫に関して異なる複数の状態の各々で撮影した複数の放射線画像を取得する取得部と、取得部が取得した複数の放射線画像のうち、脂肪組織のみで構成されていると推定される乳房の部分によって得られる脂肪組織画素が乳房画像に含まれる放射線画像における、脂肪組織画素の画素値から導出された到達線量に基づいて、到達線量の導出に用いた放射線画像とは異なる放射線画像における乳房画像の乳腺の割合を導出する導出部と、して機能する。【選択図】図６

Description

本開示は、画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムに関する。
一般に、いわゆるマンモグラフィ装置により被検者の乳房を撮影して得られた放射線画像に基づいて、乳房における乳ガン等の関心物の診断が行われている。乳腺の割合が高い乳房の場合、放射線画像における関心物の画像が乳腺により隠れてしまい、見え難くなる場合があるため、乳腺の割合を導出する技術が知られている。例えば、特許文献１には、乳房全体が脂肪組織のみで構成されていると仮定した場合に得られる脂肪画像を推定し、脂肪画像の画素値と、放射線の減弱係数とを用いて、乳腺の割合を導出する技術が記載されている。
特開２０１０−２５３２４５号公報
特許文献１に記載の技術では、放射線画像に、脂肪組織のみで構成されていると推定される乳房の部分によって得られる脂肪組織画素の画素値が用いられる。しかしながら、例えば、撮影方向等に応じて変化する乳房の圧迫状態に応じて、放射線画像に脂肪組織画素が含まれていない場合があり、このような場合について、特許文献１に記載の技術には、改善の余地があった。
本開示は、上記事情を考慮して成されたもので、乳房を撮影した放射線画像に、脂肪組織のみで構成されていると推定される乳房の部分によって得られる脂肪組織画素が含まれない場合であっても、精度良く乳腺の割合を導出することができる、画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本開示の第１の態様の画像処理装置は、同一の乳房について、乳房の圧迫に関して異なる複数の状態の各々で撮影した複数の放射線画像を取得する取得部と、取得部が取得した複数の放射線画像のうち、脂肪組織のみで構成されていると推定される乳房の部分によって得られる脂肪組織画素が乳房画像に含まれる放射線画像における、脂肪組織画素の画素値から導出された到達線量に基づいて、到達線量の導出に用いた放射線画像とは異なる放射線画像における乳房画像の乳腺の割合を導出する導出部と、を備えた。
本開示の第２の態様の画像処理装置は、第１の態様の画像処理装置において、導出部は、乳腺の割合を画素毎に導出する。
本開示の第３の態様の画像処理装置は、第１の態様または第２の態様の画像処理装置において、複数の放射線画像は、乳房の圧迫方向が各々異なる複数の放射線画像を含む。
本開示の第４の態様の画像処理装置は、第１の態様または第２の態様の画像処理装置において、複数の放射線画像は、撮影方向が頭尾方向の放射線画像と、撮影方向が内外斜位方向の放射線画像とを含む。
本開示の第５の態様の画像処理装置は、第１の態様から第４の態様のいずれか１態様の画像処理装置において、取得部は、複数の放射線画像の撮影における、各々の乳房の厚みを表す情報をさらに取得し、導出部は、乳房の厚みの差に基づいて、乳腺の割合を導出する。
本開示の第６の態様の画像処理装置は、第１の態様から第４の態様のいずれか１態様の画像処理装置において、導出部は、脂肪組織画素を含む放射線画像における、乳房を透過せずに直接照射された放射線に応じた直接領域の画素値に基づいて導出された到達線量と、異なる放射線画像における、乳房を透過せずに直接照射された放射線に応じた直接領域の画素値に基づいて導出された到達線量との比に基づいて、乳腺の割合を導出する。
本開示の第７の態様の画像処理装置は、第１の態様から第６の態様のいずれか１態様の画像処理装置において、導出部は、複数の放射線画像が、脂肪組織画素を含む放射線画像を含まない場合、乳腺組織のみで構成されると推定される乳腺組織画素の乳腺の割合を導出する。
本開示の第８の態様の画像処理装置は、第１の態様から第６の態様のいずれか１態様の画像処理装置において、複数の放射線画像に基づいて、乳房のタイプを判定する判定部をさらに備え、導出部は、判定部が判定した乳房のタイプが、乳腺密度が比較的高い乳房として予め定められたタイプである場合、乳腺組織のみで構成されていると推定される乳房の部分によって得られる乳腺組織画素の画素値に基づいて乳腺の割合を導出する。
本開示の第９の態様の画像処理方法は、同一の乳房について、乳房の圧迫に関して異なる複数の状態の各々で撮影した複数の放射線画像を取得し、取得した複数の放射線画像のうち、脂肪組織のみで構成されていると推定される乳房の部分によって得られる脂肪組織画素が乳房画像に含まれる放射線画像における、脂肪組織画素の画素値から導出された到達線量に基づいて、到達線量の導出に用いた放射線画像とは異なる放射線画像における乳房画像の乳腺の割合を導出する、処理を含む。
本開示の第１０の態様の画像処理プログラムは、コンピュータに、同一の乳房について、乳房の圧迫に関して異なる複数の状態の各々で撮影した複数の放射線画像を取得し、取得した複数の放射線画像のうち、脂肪組織のみで構成されていると推定される乳房の部分によって得られる脂肪組織画素が乳房画像に含まれる放射線画像における、脂肪組織画素の画素値から導出された到達線量に基づいて、到達線量の導出に用いた放射線画像とは異なる放射線画像における乳房画像の乳腺の割合を導出する、処理を実行させるためのものである。
本開示によれば、乳房を撮影した放射線画像に、脂肪組織のみで構成されていると推定される乳房の部分によって得られる脂肪組織画素が含まれない場合であっても、精度良く乳腺の割合を導出することができる。
実施形態の放射線画像撮影システム全体の構成の一例を表す構成図である。 実施形態のコンソール及びマンモグラフィ装置の構成の一例を表すブロック図である。 被検者の左の乳房を撮影する場合のマンモグラフィ装置の状態の一例を示す正面図である。 被検者の右の乳房を撮影する場合のマンモグラフィ装置の状態の一例を示す正面図である。 実施形態の放射線画像撮影システム全体における、被検体の乳房の放射線画像を撮影する撮影動作の流れの一例を表すフローチャートである。 実施形態のマンモグラフィ装置における、放射線画像の撮影動作の流れの一例を表すフローチャートである。 実施形態のコンソールで実行される乳腺割合導出処理の流れの一例を表すフローチャートである。 乳腺割合の導出原理を説明するための模式図である。 ＣＣ画像及びＭＬＯ画像の一例を示す説明図である。 実施形態のコンソールで実行される乳腺割合導出処理の流れの他の例を表すフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態は本発明を限定するものではない。
まず、本実施形態の放射線画像撮影システム全体の構成の一例について説明する。図１には、本実施形態の放射線画像撮影システム１の全体の構成の一例を表す構成図を示す。
本実施形態の放射線画像撮影システム１は、コンソール６を介して外部のシステム（例えば、ＲＩＳ：Radiology Information System）から入力された指示（撮影オーダ）に基づいて、医師や放射線技師等のユーザの操作により放射線画像の撮影を行う機能を有している。
図１に示すように、本実施形態の放射線画像撮影システム１は、コンソール６及びマンモグラフィ装置１０を備えている。図２には、本実施形態のコンソール６及びマンモグラフィ装置１０の構成の一例を表すブロック図を示す。
本実施形態のコンソール６は、無線通信ＬＡＮ（Local Area Network）等を介して外部システム等から取得した撮影オーダや各種情報等を用いて、マンモグラフィ装置１０の制御を行う機能を有している。本実施形態のコンソール６が、本開示の画像処理装置の一例である。
本実施形態のコンソール６は、一例として、サーバーコンピュータである。図２に示すように、コンソール６は、制御部４０、記憶部４２、Ｉ／Ｆ（Interface)部４４、表示部４６、及び操作部４８を備えている。制御部４０、記憶部４２、Ｉ／Ｆ部４４、表示部４６、及び操作部４８はシステムバスやコントロールバス等のバス４９を介して相互に各種情報の授受が可能に接続されている。
本実施形態の制御部４０は、コンソール６の全体の動作を制御する。本実施形態の制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）４０Ｂ、及びＲＡＭ（Random Access Memory）４０Ｃを備える。ＲＯＭ４０Ｂには、ＣＰＵ４０Ａで実行される、後述する乳腺割合導出処理プログラムを含む各種のプログラム等が予め記憶されている。ＲＡＭ４０Ｃは、各種データを一時的に記憶する。
記憶部４２には、マンモグラフィ装置１０で撮影された放射線画像の画像データや、その他の各種情報等が記憶される。記憶部４２の具体例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等が挙げられる。Ｉ／Ｆ部４４は、無線通信及び有線通信の少なくとも一方により、マンモグラフィ装置１０やＲＩＳ及びＰＡＣＳ(Picture Archiving and Communication System：画像保存通信システム）等の外部のシステムとの間で各種情報の通信を行う。
表示部４６は、撮影に関する情報等及び撮影により得られた放射線画像等を表示する。操作部４８は、放射線画像の撮影の指示及び撮影された放射線画像の画像処理に関する指示等を、ユーザが入力するために用いられる。操作部４８は、一例としてキーボードや各種スイッチの形態を有するものであってもよいし、表示部４６と一体化されたタッチパネルの形態を有するものであってもよい。
一方、本実施形態のマンモグラフィ装置１０は、被検者の乳房を被写体とし、乳房に放射線Ｘ（Ｘ線）を照射して乳房の放射線画像を撮影する装置である。マンモグラフィ装置１０は、図１に示すように、撮影部１２と、撮影部１２を支える基台部１４と、を備える。
撮影部１２は、被検者の乳房と接する平面状の撮影面２４を有する撮影台１６と、乳房を撮影台１６の撮影面２４との間に挟んで圧迫するための圧迫板２０と、撮影台１６及び圧迫板２０を支持する保持部１８と、を備える。なお、圧迫板２０には、放射線Ｘを透過する部材が用いられる。また、本実施形態の撮影部１２は、詳細を後述するように、撮影台１６を保持した状態で、撮影部回転部１９により回転する。
保持部１８は、撮影面２４と放射線源２９とを予め定められた間隔離して撮影台１６と放射線源２９とを支持する。また、保持部１８は、圧迫板２０も保持しており、圧迫板２０をスライド移動させることにより、圧迫板２０と撮影面２４との間隔が変化する。
マンモグラフィ装置１０により被検者の乳房の放射線画像を撮影する場合、ユーザにより被検者のポジショニングが行われ、撮影台１６の撮影面２４に載せられた乳房を、圧迫板２０と撮影面２４との間で圧迫することで固定する。
撮影台１６の内部には、乳房及び撮影面２４を通過した放射線Ｘを検出する放射線検出器１１が配置されている。放射線検出器１１が検出した放射線Ｘに基づいて放射線画像が生成される。本実施形態の放射線検出器１１の種類は、特に限定されず、例えば、放射線Ｘを光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換方式の放射線検出器であってもよいし、放射線Ｘを直接電荷に変換する直接変換方式の放射線検出器であってもよい。本実施形態では、マンモグラフィ装置１０の放射線検出器１１から出力された放射線画像を表す画像データは、コンソール６に送信される。
また、本実施形態のマンモグラフィ装置１０は、乳房に対して、撮影方向が頭尾方向である、ＣＣ（Cranio-Cauda）撮影と、撮影方向が内外斜位方向であるＭＬＯ（Medio-Lateral Oblique）撮影との両方を行うことができる装置である。以下の説明では、放射線画像の撮影において、放射線源２９から撮影台１６へ放射線Ｘを出射する場合における放射線源２９の位置を「撮影位置」という。
ＣＣ撮影を行う場合は、撮影面２４がマンモグラフィ装置１０の上側（被検者の頭側）を向いた状態、すなわち撮影面２４の法線方向が垂直となる状態に撮影台１６が調整される。また、この場合、放射線源２９の位置が、撮影台１６の撮影面２４と対向する撮影位置に調整される。具体的には、放射線源２９の位置が撮影面２４の法線ＣＬ（図３Ａ、図３Ｂ参照）に対して垂直方向（すなわち、法線ＣＬ（図３Ａ、図３Ｂ参照）とのなす角度が０度）の撮影位置に調整される。これにより、被検者の頭側から足側に向かって、放射線源２９から乳房へ放射線Ｘが出射されて、ＣＣ撮影がなされる。
また、ＭＬＯ撮影を行う場合は、ＣＣ撮影を行う場合に比べて撮影面２４を４５度以上９０度未満の範囲内の予め定められた角度まで回転された状態に撮影台１６の位置が、撮影部回転部１９により調整される。具体的には、被検者の左の乳房を撮影する場合は、一例として図３Ａの破線で示すように、撮影台１６を撮影部回転部１９により回転させて撮影面２４を右側に傾斜させた状態とする。また、被検者の右の乳房を撮影する場合は、図３Ｂの破線で示すように、撮影台１６を撮影部回転部１９により回転させて撮影面２４を左側に傾斜させた状態とする。これに対して、放射線源２９の位置は、撮影台１６の撮影面２４と対向する撮影位置に調整される。これにより、被検者の胴体の中心側から外側へ向かって（被検者の乳房同士の間から腕側に向けて）、放射線源２９から乳房へ放射線Ｘが出射されて、ＭＬＯ撮影がなされる。
このように、本実施形態のマンモグラフィ装置１０では、ＣＣ撮影及びＭＬＯ撮影のいずれにおいても、撮影位置では、放射線源２９と撮影面２４とが対向する位置となる。以下では、ＣＣ撮影により得られた放射線画像を「ＣＣ画像」といい、ＭＬＯ撮影により得られた放射線画像を「ＭＬＯ画像」といい、また、総称する場合は単に「放射線画像」という。
また、図２に示すように、本実施形態のマンモグラフィ装置１０は、放射線検出器１１、撮影部回転部１９、放射線源２９を有する放射線照射部２８、制御部３０、記憶部３２、Ｉ／Ｆ部３４、及び操作パネル３６を備える。放射線検出器１１、撮影部回転部１９、放射線照射部２８、制御部３０、記憶部３２、Ｉ／Ｆ部３４、及び操作パネル３６は、システムバスやコントロールバス等のバス３９を介して相互に各種情報の授受が可能に接続されている。
本実施形態の制御部３０は、マンモグラフィ装置１０の全体の動作を制御する。また、本実施形態の制御部３０は、放射線画像の撮影を行う場合に、放射線検出器１１及び放射線照射部２８を制御する。本実施形態の制御部３０は、ＣＰＵ３０Ａ、ＲＯＭ３０Ｂ、及びＲＡＭ３０Ｃを備える。ＲＯＭ３０Ｂには、ＣＰＵ３０Ａで実行される、放射線画像の撮影を制御するためのプログラムを含む各種のプログラム等が予め記憶されている。ＲＡＭ３０Ｃは、各種データを一時的に記憶する。
記憶部３２には、放射線検出器１１により撮影された放射線画像の画像データや、その他の各種情報等が記憶される。記憶部３２の具体例としては、ＨＤＤやＳＳＤ等が挙げられる。Ｉ／Ｆ部３４は、無線通信または有線通信により、コンソール６との間で各種情報の通信を行う。操作パネル３６は、例えば、マンモグラフィ装置１０の撮影台１６に複数のスイッチとして設けられている。なお、操作パネル３６は、タッチパネルとして設けられてもよい。
次に、本実施形態の放射線画像撮影システム１の作用について説明する。図４には、本実施形態の放射線画像撮影システム１全体における、被検体の乳房の放射線画像を撮影する撮影動作の流れの一例を表すフローチャートが示されている。
図４に示したステップＳ１０でマンモグラフィ装置１０は、コンソール６を介したユーザの指示に従い、ＣＣ撮影を行う。ユーザにより、被検体のポジショニングが行われると、ユーザの指示に応じて、マンモグラフィ装置１０が放射線の撮影動作を開始する。図５には、本実施形態のマンモグラフィ装置１０における、放射線画像の撮影動作の流れの一例を表すフローチャートが示されている。
図５に示したステップＳ１００で、制御部３０は、圧迫板２０により、撮影台１６の撮影面２４に載せられた乳房を圧迫する。
圧迫板２０により圧迫されることで乳房が固定されると、次のステップＳ１０２で制御部３０は、圧迫板２０の高さ、具体的には、撮影面２４と圧迫板２０との距離を取得する。制御部３０が圧迫板２０の高さを取得する方法は特に限定されず、例えば、予め定められた初期位置から、乳房を圧迫するために圧迫板２０を移動させた移動量を検出し、初期位置及び移動量に基づいて圧迫板２０の高さを取得してもよい。本実施形態の放射線画像撮影システム１では、撮影における圧迫板２０の高さを、撮影における乳房の厚みとみなしている。
次のステップＳ１０４で制御部３０は、ユーザの指示に応じて放射線源２９から放射線Ｘを被検体の乳房に向けて照射し、放射線検出器１１により、乳房の放射線画像を撮影する。なお、放射線検出器１１により撮影された放射線画像の画像データは、撮影の終了直後のタイミングや、コンソール６から画像データの送信を受け付けたタイミング等の予め定められたタイミングで、圧迫板２０の高さを表す情報と対応付けた状態でコンソール６に送信される。
次のステップＳ１０６で制御部３０は、圧迫板２０による乳房の圧迫を解除する。具体的には、制御部３０は、撮影台１６から離れる方向（放射線源２９に近付く方向）に圧迫板２０を移動させることで、乳房の圧迫を解除する。本ステップの終了により、マンモグラフィ装置１０における、放射線画像の撮影動作が終了する。
このようにしてステップＳ１０（図４参照）のＣＣ撮影が終了すると、次のステップＳ１２でマンモグラフィ装置１０は、コンソール６の指示に従い、ＭＬＯ撮影を行う。ＣＣ撮影に続きＭＬＯ撮影を行う場合、マンモグラフィ装置１０では、上述のように、撮影部回転部１９により撮影部１２を回転させる（図３Ａ、図３Ｂ参照）。
その後、ユーザにより、被検体のポジショニングが行われると、マンモグラフィ装置１０では、図５を参照して上述したように、放射線画像の撮影動作が行われ、被検体の乳房の放射線画像（ＭＬＯ画像）が撮影される。
このようにしてマンモグラフィ装置１０により、ＣＣ画像及びＭＬＯ画像が撮影されると、次のステップＳ１４でコンソール６は、図６に一例を示した後述する乳腺割合導出処理を行い、放射線画像から、乳房の乳腺の割合を導出した後、放射線画像撮影システム１の全体における撮影動作が終了する。
このように、本実施形態のコンソール６は、乳房を撮影した放射線画像から、乳房の乳腺の割合を導出する機能を有する。ここで、放射線画像から乳房の乳腺の割合を導出する原理について説明する。なお、ここでいう乳腺の割合とは、乳房組織に占める乳腺組織の体積比を意味する。乳腺の割合は、放射線Ｘの照射方向である乳房の厚み方向における乳腺の割合を示すものであって、乳腺がなく脂肪のみからなる場合には乳腺の割合は０になり、乳腺密度が高くなるほど乳腺の割合は大きくなる。
図７に示すように、放射線Ｘは、被写体Ｗである乳房を透過することにより、減弱するため、放射線検出器１１に到達する線量（以下、「到達線量」という）が異なる。図７に示した（Ａ）は、放射線源２９から照射された放射線Ｘが乳房を透過せずに、直接、放射線検出器１１に到達した場合を、（Ｂ）は、放射線源２９から照射された放射線Ｘが乳房を透過してから放射線検出器１１に到達した場合を模式的に示している。（Ａ）の場合の到達線量と、（Ｂ）の場合の到達線量との差（（Ａ）−（Ｂ））が、乳房による放射線Ｘの減弱に等しい。乳房による放射線Ｘの減弱は、乳房の厚みＴと、乳房の組成（乳腺の割合Ｒ）とによって定まる。乳房の組織が、乳腺組織及び脂肪組織から構成されるとした場合、具体的には、乳房による減弱（（Ａ）−（Ｂ））は、下記（１）式により、導出される。なお、下記（１）式におけるＲは、乳腺の割合（０〜１の数値）を表している。
なお、上記（１）式における、

は、脂肪組織による放射線Ｘの減弱を表し、

は、乳腺組織による放射線Ｘの減弱を表している。
上記（１）式から、放射線画像（乳房画像）の画素毎の乳腺の割合Ｒは、下記（２）式により導出される。
なお、上記（２）式における、Ｉ０は、放射線画像における、乳房を透過せずに直接照射された放射線Ｘに応じた直接領域（いわゆる、素抜け領域）における到達線量であり、Ｉ１は、乳房領域における到達線量である。
上記（２）式により導出された画素毎の乳腺の割合Ｒを、放射線画像の乳房画像（乳房領域）全体で統合することにより、乳房全体における乳腺の体積及び、乳房全体の体積に対する乳腺の割合を導出することができる。
このように、乳房画像の画素毎に乳腺の割合を導出する方法として、例えば、特開２０１０−２５３２４５号公報に記載された方法が知られている。特開２０１０−２５３２４５号公に記載された方法では、放射線画像から得られる情報のみから乳腺の割合を導出するため、乳房全体が脂肪組織のみで構成されていると仮定した場合に得られる脂肪画像Ａを推定する。脂肪画像Ａについて、下記（３）式が得られるため、下記（３）式を用いて、上記（２）式から乳房の厚みＴを消去して得られる下記（４）式により、乳腺の割合を導出する。
上記の方法では、乳房を撮影した放射線画像の乳房画像から、脂肪組織のみで構成されていると推定される乳房の部分によって得られる脂肪組織画素の画素値が用いられる。しかしながら、脂肪組織画素が乳房画像に含まれていない場合がある。乳房のタイプについて、一般的に、乳房撮影精度管理マニュアルの乳腺密度分類に記載されているタイプである、脂肪性タイプ、乳腺散在タイプ、不均一高濃度タイプ、及び高濃度タイプが知られている。これらのうちの乳腺密度が比較的高い乳房が分類されるタイプである、不均一高濃度タイプ及び高濃度タイプ、いわゆるデンスブレストでは、他のタイプに比べて、脂肪組織画素が乳房画像に含まれない場合が多くなる傾向にある。脂肪組織画素が乳房画像に含まれていない場合、上記の方法を適用すると、乳腺の割合の導出精度が低下する懸念があ った。
また、ＣＣ画像とＭＬＯ画像とでは、ＣＣ画像の方が、ＭＬＯ画像に比べて、脂肪組織画素が乳房画像に含まれない傾向が見られる。図３Ａ及び図３Ｂを参照して上述したように、撮影に応じて乳房の圧迫の仕方が異なっているため、図８に示すように、ＣＣ画像５０ＣＣとＭＬＯ画像５０ＭＬＯとでは、乳房の写り方、すなわち乳房画像５２ＣＣと乳房画像５２ＭＬＯとが異なっている。例えば高濃度タイプの乳房の場合、ＣＣ画像５０ＣＣにおける乳房画像５２ＣＣでは、乳腺組織が全体的に写り込む場合が多い。一方、ＭＬＯ画像５０ＭＬＯにおける乳房画像５２ＭＬＯでは、乳房と大胸筋との境界５３の近傍に、脂肪組織が含まれる場合が多い。
そのため、本実施形態のコンソール６は、ＣＣ画像の乳房画像に脂肪組織画素が含まれない場合、ＭＬＯ画像の解析結果を利用して、ＣＣ画像における乳腺の割合を導出する。そこで本実施形態のコンソール６は、ＭＬＯ画像の乳房画像に含まれる脂肪組織画素の画素値を、ＣＣ画像に含まれると推定される脂肪組織画素の画素値に換算する。具体的には、下記（５）式により、ＭＬＯ画像の乳房画像に含まれる脂肪組織画素の画素値ＡＭＬＯを、ＣＣ画像に含まれると推定される脂肪組織画素の画素値ＡＣＣに換算する。
なお、上記（５）式における、Ｉ０ＣＣは、ＣＣ画像における直接領域の到達線量であり、Ｉ０ＭＬＯは、ＭＬＯ画像における直接領域の到達線量であり、ＴＣＣは、ＣＣ画像の撮影における乳房の厚みであり、ＴＭＬＯは、ＭＬＯ画像の撮影における乳房の厚みである。
上記（５）式では、乳房の厚みを用いて換算を行う。撮影において取得した乳房の厚みの誤差は、圧迫板２０の種類、圧迫板２０の厚み、及び圧迫圧等に応じて変化する。しかしながら、同一の乳房であれば、ＣＣ撮影と、ＭＬＯ撮影とでは、圧迫板２０の種類、圧迫板２０の厚み、及び圧迫圧等が等しい場合が多いため、ＣＣ撮影における乳房の厚みの誤差と、ＭＬＯ撮影における乳房の厚み誤差とは、同程度とみなせる。そのため、上記（５）式における、乳房の厚みＴＣＣと乳房の厚みＴＭＬＯとの差には、誤差が含まれず、真の値に近いと考えられる。
次に、図６を参照してコンソール６で実行される乳腺割合導出処理を説明する。図６には、本実施形態のコンソール６の制御部４０が実行する、乳腺割合導出処理の流れの一例を表したフローチャートが示されている。なお、一例として、本実施形態の乳腺割合導出処理では、高濃度タイプの乳房を、乳腺密度が比較的高い乳房としている。
本実施形態のコンソール６では、一例として、マンモグラフィ装置１０において、ＭＬＯ撮影(図４のステップＳ１２）が終了した場合に、制御部４０のＣＰＵ４０ＡがＲＯＭ４０Ｂに記憶されている乳腺割合導出処理プログラムを実行することにより、図６に示した乳腺割合導出処理を実行する。乳腺割合導出処理が実行されることにより、制御部４０が、本開示の取得部、導出部、及び判定部の一例として機能する。
図６に示すように、ステップＳ２００で制御部４０は、ＣＣ画像及び圧迫板２０の高さを取得する。具体的には、制御部４０は、ＣＣ画像の画像データ、及びＣＣ画像の画像データに対応付けられている圧迫板２０の高さを取得する。なお、ＣＣ画像の取得先は、所望のＣＣ画像が記憶されている装置等であれば特に限定されず、マンモグラフィ装置１０及び自装置内の記憶部４２等のいずれであってもよい。
次のステップＳ２０２で制御部４０は、ＣＣ画像における乳房画像に、脂肪組織画素が含まれているか否かを判定する。なお、ここでいう「脂肪組織画素」とは、脂肪組織のみで構成されていると推定される乳房の部分に対応する画素であるが、例えば、少なくとも乳腺組織よりも脂肪組織の割合が高く、かつ脂肪組織の割合が脂肪組織のみとみなすための予め定められた閾値よりも高い乳房の部分に対応する画素であればよい。
乳房画像に脂肪組織画素が含まれている場合、ステップＳ２０２の判定が肯定判定となり、ステップＳ２０４へ移行する。ステップＳ２０４で制御部４０は、ＣＣ画像の脂肪組織画素の画素値を用いて、上記（４）式を適用して、乳腺の割合Ｒを導出した後、ステップＳ２１８へ移行する。なお本実施形態では、乳房全体に対する乳腺の割合を導出するが、本実施形態に限定されず、例えば、乳腺密度が高く見える部分、及び乳腺密度が低く見える部分等、局所的な乳腺の割合を導出する形態としてもよい。
一方、ＣＣ画像における乳房画像に、脂肪組織画素が含まれていない場合、ステップＳ２０２の判定が否定判定となり、ステップＳ２０６へ移行する。ステップＳ２０６で制御部４０は、ＭＬＯ画像及び圧迫板２０の高さを取得する。具体的には、制御部４０は、ＭＬＯ画像の画像データ、及びＭＬＯ画像の画像データに対応付けられている圧迫板２０の高さを取得する。なお、上記ステップＳ２００と同様にＭＬＯ画像の取得先は、特に限定されない。
次のステップＳ２０８で制御部４０は、乳房のタイプが高濃度タイプであるか否かを判定する。制御部４０が乳房のタイプが高濃度タイプであるか否かを判定する方法は特に限定されない。例えば、乳房画像から乳房領域及びスキンラインを検出し、乳房領域の単一組成度合いを表す第１の指標値を算出し、また、乳房画像における、スキンラインから乳房領域内に向かう予め定められた範囲において、脂肪組織と乳腺組織との境界を検出し、境界の強度及びスキンラインからの距離の少なくとも一方に基づいて、乳房領域に対する乳腺の詰まり度合いを表す第２の指標値を算出し、第１の指標値及び第２の指標値に基づいて乳房のタイプを識別する方法が挙げられる。
乳房のタイプが高濃度タイプではない場合、ステップＳ２０８の判定が否定判定となり、ステップＳ２１０へ移行する。この場合、乳房がいわゆるデンスブレストではないため、ＭＬＯ画像における乳房画像には、脂肪組織画素が含まれる。
そこで、次のステップＳ２１０で制御部４０は、上記（５）式を用い、ＭＬＯ画像の脂肪組織画素の画素値をＣＣ画像の脂肪組織画素の画素値に変換する。
次のステップＳ２１２で制御部４０は、上記ステップＳ２１０の処理により変換されたＣＣ画像の脂肪組織画素の画素値を用いて、上述したように乳腺の割合を導出した後、ステップＳ２１８へ移行する。
一方、乳房のタイプが高濃度タイプである場合、ステップＳ２０８の判定が肯定判定となり、ステップＳ２１４へ移行する。この場合、乳房がいわゆるデンスブレストであるため、ＭＬＯ画像及びＣＣ画像の双方において、乳房画像には、脂肪組織画素が含まれない可能性が高い。
そこで、次のステップＳ２１４で制御部４０は、ＣＣ画像、及びＭＬＯ画像の少なくとも一方における、乳房画像に含まれる乳腺組織画素を検出する。上記のように、いわゆるデンスブレストの場合、乳房画像には、乳腺組織のみで構成されていると推定される乳房の部分によって得られる乳腺組織画素が含まれる。なお、ここでいう「乳腺組織画素」とは、乳腺組織のみで構成されていると推定される乳房の部分に対応する画素であるが、例えば、少なくとも脂肪組織よりも乳腺組織の割合が高く、かつ乳腺組織の割合が乳腺組織のみとみなすための予め定められた閾値よりも高い乳房の部分に対応する画素であればよい。なお、ＣＣ画像及びＭＬＯ画像のいずれを用いるかについては、予め定めておいてもよいし、ユーザによる選択が可能であってもよい。
次のステップＳ２１６で制御部４０は、上記ステップＳ２１４で検出した乳腺組織画素の画素値を用いて、乳腺の割合を導出した後、ステップＳ２１８へ移行する。制御部４０が、乳腺組織画素の画素値から乳腺の割合を導出する方法は特に限定されない。例えば、乳腺組織画素の画素値をＧとした場合の、下記（６）式を適用して乳腺の割合Ｒを導出してもよい。
なお、ＭＬＯ画像から検出された乳腺組織画素の画素値Ｇを用いる場合、制御部４０は、上記（６）式の「Ａ」及び「ａ」を「Ｇ」及び「ｇ」と読み替えた式を適用して、ＣＣ画像の乳腺組織画素の画素値に変換したのち、乳腺の割合を導出する。
ステップＳ２１８で制御部４０は、放射線画像、及び導出した乳腺の割合を表示部４６に表示させた後、本乳腺割合導出処理を終了する。なお、制御部４０が表示部４６に表示させる放射線画像は特に限定されないが、少なくともＣＣ画像を表示することが好ましい。
以上説明したように、本実施形態のコンソール６では、制御部４０が、同一の乳房について、乳房の圧迫に関して異なる複数の状態の各々で撮影した複数の放射線画像として、ＣＣ画像及びＭＬＯ画像を取得する取得部と、取得部が取得した複数の放射線画像のうち、脂肪組織のみで構成されていると推定される乳房の部分によって得られる脂肪組織画素が乳房画像に含まれる放射線画像における、脂肪組織画素の画素値から導出された到達線量に基づいて、到達線量の導出に用いた放射線画像とは異なる放射線画像における乳房画像の乳腺の割合を導出する導出部と、して機能する。
このように、本実施形態のコンソール６では、乳房を撮影した放射線画像に、脂肪組織のみで構成されていると推定される乳房の部分によって得られる脂肪組織画素が含まれない場合、同一の乳房について撮影された圧迫に関する条件が異なる放射線画像における脂肪組織画素を用いて乳房画像の乳腺の割合を導出する。
従って、本実施形態のコンソール６によれば、乳房を撮影した放射線画像に、脂肪組織のみで構成されていると推定される乳房の部分によって得られる脂肪組織画素が含まれない場合であっても、精度良く乳腺の割合を導出することができる。
なお、本実施形態では、乳房の圧迫に関して異なる複数の状態の各々で撮影した複数の放射線画像が、ＣＣ画像及びＭＬＯ画像である形態について説明したが、本実施形態に限定されず、脂肪組織画素の写り方が異なる放射線画像を含んでいればよい。例えば、被検体のポジショニングが異なる場合等も、乳房の圧迫に関して状態が異なるため、ポジショニングが異なる複数の放射線画像を用いる形態であってもよい。
また、本実施形態のコンソール６で実行される乳腺割合導出処理では、デンスブレストと判定された場合（図６のステップＳ２０８でＹの場合）に、乳腺の割合の導出に、乳腺組織画素の画素値を用いる形態としたが、ステップＳ２０８の判定に替えて、図９に示した乳腺割合導出処理の他の例におけるステップＳ２０９のように、ＭＬＯ画像における乳房画像に、脂肪組織画素が含まれているか否かを判定し、含まれていない場合に否定判定となりステップＳ２１４へ移行し、含まれている場合に肯定判定となりステップＳ２１０へ移行する形態としてもよい。
また、本実施形態では、上記（５）式を用いて、ＭＬＯ画像の脂肪組織画素の画素値を、ＣＣ画像の脂肪組織画素の画素値に変換する形態について説明したが、変換を行う形態は上記（５）式を適用する形態に限定されない。
また、ＭＬＯ画像を用いて乳腺の割合を導出した場合、コンソール６の制御部４０が、ＭＬＯ画像の脂肪組織画素（または乳腺組織画素）の画素値を用いて、さらにＭＬＯ撮影画像における乳腺の割合を導出し、ＣＣ画像における乳腺の割合と共に、表示部４６に表示させる形態としてもよい。
なお、上記実施形態では、高濃度タイプの乳房を、乳腺密度が比較的高い乳房とした形態について説明したが、乳腺密度が比較的高い乳房をどのような乳房とするかは、上記実施形態に限定されない。例えば、不均一高濃度タイプ、及び高濃度タイプのいずれか一方である乳房を、乳腺密度が比較的高い乳房とする形態としてもよい。また、例えば、米国のＢＩ−ＲＡＤＳ（Breast Imaging Reporting and Data System）（登録商標）評価システムによる分類に応じた形態としてもよい。ＢＩ−ＲＡＤＳでは、乳腺密度に応じて４つのカテゴリー（ａ〜ｄ）のいずれかに分類するが、カテゴリーｄ、またはカテゴリーｃ及びｄに分類される乳房を、乳腺密度が比較的高い乳房とする形態としてもよい。また例えば、いわゆるデンスブレストと定義される乳房を、乳腺密度が比較的高い乳房とする形態としてもよい。なお、デンスブレストと定義される具体的な乳房については、乳房撮影精度管理マニュアル、及びオペレーティングシステムＢＩ−ＲＡＤＳ等の予め定められた基準に基づけばよい。具体的に、いずれの基準に基づくかは、本開示の技術が運用される国や、その時点の標準規格等に応じることができる。また、乳腺密度が比較的高い乳房についてどのような乳房とするか、及びデンスブレストの定義をいずれの基準に基づくかについては、予めコンソール６内に設定されていてもよいし、ユーザによる設定が可能とされていてもよい。
また、上記実施形態でＣＰＵがソフトウェア（プログラム）を実行することにより実行した乳腺割合導出処理を、ＣＰＵ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Programmable Logic Device）、及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、乳腺割合導出処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
また、上記実施形態では、マンモグラフィ装置１０の制御部３０に格納されるプログラム、及びコンソール６の制御部４０に格納される乳腺割合導出処理プログラム等の各種プログラムは、予め制御部３０及び制御部４０のＲＯＭ（３０Ｂ、４０Ｂ）に予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。各種プログラムは各々、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）、及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、各種プログラムは各々、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
また、上記実施形態における放射線Ｘは、特に限定されるものではなく、Ｘ線やγ線等を適用することができる。
その他、上記実施形態で説明した放射線画像撮影システム１、コンソール６、及びマンモグラフィ装置１０等の構成及び動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることはいうまでもない。また、上記各実施形態を適宜組み合わせてもよいこともいうまでもない。
１ 放射線画像撮影システム
６ コンソール
１０ マンモグラフィ装置
１１ 放射線検出器
１２ 撮影部
１４ 基台部
１６ 撮影台
１８ 保持部
１９ 撮影部回転部
２０ 圧迫板
２４ 撮影面
２８ 放射線照射部
２９ 放射線源
３０、４０ 制御部
３０Ａ、４０Ａ ＣＰＵ
３０Ｂ、４０Ｂ ＲＯＭ
３０Ｃ、４０Ｃ ＲＡＭ
３２、４２ 記憶部
３４、４４ Ｉ／Ｆ部
３６ 操作パネル
３９、４９ バス
４６ 表示部
４８ 操作部
５０ＣＣ ＣＣ画像
５０ＭＬＯ ＭＬＯ画像
５２ＣＣ、５２ＭＬＯ 乳房画像
５３ 境界
ＣＬ 法線
Ｘ 放射線
Ｔ 乳房の厚み
Ｗ 被写体

Claims (10)

  1. 同一の乳房について、前記乳房の圧迫に関して異なる複数の状態の各々で撮影した複数の放射線画像を取得する取得部と、
    前記取得部が取得した前記複数の放射線画像のうち、脂肪組織のみで構成されていると推定される前記乳房の部分によって得られる脂肪組織画素が乳房画像に含まれる放射線画像における、前記脂肪組織画素の画素値から導出された到達線量に基づいて、前記到達線量の導出に用いた放射線画像とは異なる放射線画像における乳房画像の乳腺の割合を導出する導出部と、
    を備えた画像処理装置。
  2. 前記導出部は、前記乳腺の割合を画素毎に導出する、
    請求項１に記載の画像処理装置。
  3. 前記複数の放射線画像は、前記乳房の圧迫方向が各々異なる複数の放射線画像を含む、
    請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。
  4. 前記複数の放射線画像は、撮影方向が頭尾方向の放射線画像と、撮影方向が内外斜位方向の放射線画像とを含む、
    請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。
  5. 前記取得部は、前記複数の放射線画像の撮影における、各々の前記乳房の厚みを表す情報をさらに取得し、
    前記導出部は、前記乳房の厚みの差に基づいて、前記乳腺の割合を導出する、
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
  6. 前記導出部は、前記脂肪組織画素を含む放射線画像における、前記乳房を透過せずに直接照射された放射線に応じた直接領域の画素値に基づいて導出された到達線量と、前記異なる放射線画像における、前記乳房を透過せずに直接照射された放射線に応じた直接領域の画素値に基づいて導出された到達線量との比に基づいて、前記乳腺の割合を導出する、
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
  7. 前記導出部は、前記複数の放射線画像が、前記脂肪組織画素を含む放射線画像を含まない場合、乳腺組織のみで構成されると推定される乳腺組織画素の乳腺の割合を導出する、
    請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
  8. 前記複数の放射線画像に基づいて、前記乳房のタイプを判定する判定部をさらに備え、
    前記導出部は、前記判定部が判定した前記乳房のタイプが、乳腺密度が比較的高い乳房として予め定められたタイプである場合、乳腺組織のみで構成されていると推定される前記乳房の部分によって得られる乳腺組織画素の画素値に基づいて乳腺の割合を導出する、
    請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
  9. 同一の乳房について、前記乳房の圧迫に関して異なる複数の状態の各々で撮影した複数の放射線画像を取得し、
    取得した前記複数の放射線画像のうち、脂肪組織のみで構成されていると推定される前記乳房の部分によって得られる脂肪組織画素が乳房画像に含まれる放射線画像における、前記脂肪組織画素の画素値から導出された到達線量に基づいて、前記到達線量の導出に用いた放射線画像とは異なる放射線画像における乳房画像の乳腺の割合を導出する、
    処理を含む画像処理方法。
  10. コンピュータに、
    同一の乳房について、前記乳房の圧迫に関して異なる複数の状態の各々で撮影した複数の放射線画像を取得し、
    取得した前記複数の放射線画像のうち、脂肪組織のみで構成されていると推定される前記乳房の部分によって得られる脂肪組織画素が乳房画像に含まれる放射線画像における、前記脂肪組織画素の画素値から導出された到達線量に基づいて、前記到達線量の導出に用いた放射線画像とは異なる放射線画像における乳房画像の乳腺の割合を導出する、
    処理を実行させるための画像処理プログラム。
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