JP2020156710A - 画像処理装置、表示装置、断層画像表示システム、画像処理方法、および、プログラム - Google Patents

画像処理装置、表示装置、断層画像表示システム、画像処理方法、および、プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】乳房トモシンセシスにおいて、暗色化処理の演算量を低減して画像表示速度を向上させる。【解決手段】複数の断層画像を表示装置に表示する画像処理装置であって、被検体の乳房から取得された複数の断層画像を断層画像群として取得する画像取得部と、前記断層画像群に含まれる１以上の断層画像から乳房領域のスキンラインを検出するスキンライン検出部と、前記スキンライン検出部がスキンラインを検出した断層画像から選択された第１断層画像の前記スキンラインに基づき、前記第１断層画像の非乳房領域にマスク領域を設定するマスク設定部と、前記断層画像群に含まれる前記第１断層画像とは異なる第２断層画像の、前記第１断層画像の前記マスク領域と同じ領域を暗色化処理して表示装置に表示する画像処理部とを備える。【選択図】図４

Description

本開示は、医用画像処理装置および画像処理方法に関し、特に、トモシンセシス撮影により取得されたマンモグラフィ画像の画像処理および表示に関する。
従来、医療分野において乳房画像を撮影する撮影装置としてマンモグラフィが知られている。マンモグラフィ装置は、例えばＸ線を被検体の乳房に向かって照射し、被検体を透過したＸ線を検出してデジタル画像データを取得するものである。
これに対し、近年、空間内の濃度や密度の分布を示したデータであるボクセルデータを得るための手法として、トモシンセシス撮影法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。トモシンセシス撮影法では、被検体に対してＸ線源と検出器とを相対的に移動させながら複数回撮影を行い、ボクセルデータを構成して複数の断層画像を再構成するものである。マンモグラフィに替えてトモシンセシス撮影を行うことにより、マンモグラフィにおけるＸ線が透過する向きについても情報を得ることができ、より精度の高い検査を行うことが可能となる。
国際特許出願公開２０１５／０５９９３３号 特開２０１１−１０４１４９号公報 特開２０１１−１２５３６３号公報
乳房を撮像したＸ線画像は、一般的に非常に微細で被写体コントラストが低いため、読影時の表示装置（モニタ）の輝度は一般的に高い。したがって、検査者が眩しく感じることを防ぐため、マンモグラフィ画像の読影時には、例えば、皮膚に対応するスキンラインを基準として、非乳房領域を暗色に表示する処理が行われている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。しかしながら、トモシンセシス撮影の場合、一度の撮影により、一つの被検体に対して対応平面の位置が異なる多数の断層画像が得られるため、暗色に表示する処理を行うための演算量が膨大となり、画像表示速度が低下する課題がある。
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、暗色化処理の演算量を低減して画像表示速度を向上させることを目的とする。
本開示の一態様に係る画像処理装置は、複数の断層画像を表示装置に表示する画像処理装置であって、被検体の乳房から取得された複数の断層画像を断層画像群として取得する画像取得部と、前記断層画像群に含まれる１以上の断層画像から乳房領域のスキンラインを検出するスキンライン検出部と、前記スキンライン検出部がスキンラインを検出した断層画像から選択された第１断層画像の前記スキンラインに基づき、前記第１断層画像の非乳房領域にマスク領域を設定するマスク設定部と、前記断層画像群に含まれる前記第１断層画像とは異なる第２断層画像の、前記第１断層画像の前記マスク領域と同じ領域を暗色化処理して表示装置に表示する画像処理部とを備えることを特徴とする。
上記構成によれば、第１断層画像のスキンライン抽出結果に基づいて第２断層画像の暗色化処理を行う。したがって、断層画像群を構成する全ての断層画像に対してスキンライン抽出処理を行う必要がなく、演算量を低減して断層画像の表示速度を向上させることができる。
実施の形態に係る画像表示システム１０００の構成を示す概略図である。 （ａ）は実施の形態に係る３次元ボクセルデータ４００の概略を示す概略図であり、（ｂ）は実施の形態に係る断層画像群４２０の概略を示す概略図である。 画像処理装置１００の断層画像群４２０に対する処理の流れを示す概略図である。 画像処理装置１００の断層画像群４２０の画像処理および表示処理の概略を示す模式図である。 画像処理装置１００の動作を示すフローチャートである。 （ａ）は断層画像からスキンラインを抽出する処理の模式図であり、（ｂ）は抽出されたスキンラインの一例を示す模式図であり、（ｃ）はマスク領域の設定例を示す模式図である。 （ａ）および（ｂ）はマスク領域の設定例を示す模式図であり、（ｃ）は断層画像の表示の一例を示す模式図である。 乳房トモシンセシス撮像装置の外観図である。 トモシンセシスにおける３次元ボクセルデータの構成処理の概略を示す模式図である。
≪実施の形態≫
以下、実施の形態に係る画像表示システム１０００について、図面を参照しながら説明する。
≪全体構成≫
図１は、実施の形態に係る画像表示システム１０００の機能ブロック図である。図１に示すように、画像表示システム１０００は、３次元ボクセルデータを記憶管理する断層画像データベース２００と、画像処理装置１００と、表示装置３００とを含んでなる。
＜断層画像データベース２００＞
断層画像データベース２００は、３次元ボクセルデータに基づく複数の断層画像を１つの断層画像群として記憶管理するサーバ装置である。３次元ボクセルデータおよび断層画像群については後述する。断層画像データベース２００は、断層画像群を構成する複数の断層画像を記憶するためのストレージと、画像処理装置１００と通信するためのインターフェースとを備える。断層画像データベース２００は、例えば、プロセッサとメモリ、および、ソフトウェアを備えるコンピュータとして実現され、ストレージとして、例えば、ハードディスク、ＳＳＤ等を備え、インターフェースとして、例えば、１０ＧＢＡＳＥ−Ｔ対応のインタフェースカードを備える。
＜表示装置３００＞
表示装置３００は、画像処理装置１００と接続され、画像処理装置１００から出力される画像を表示するディスプレイ装置である。表示装置は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＣＲＴ等を備え、画像処理装置１００から画像を受信するためのインターフェースとして、例えば、ＤＶＩ、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ等を備える。
≪画像処理装置１００の構成≫
画像処理装置１００は、断層画像データベース２００から３次元ボクセルデータに基づく複数の断層画像を断層画像群として生成し、画像処理を行って表示装置３００に表示する装置である。画像処理装置１００は、例えば、一般的なＣＰＵ(Central Processing Unit)およびＧＰＵ(Graphics Processing Unit)とＲＡＭと、これらで実行されるプログラムを備えるコンピュータとして実現される。画像処理装置１００は、図１に示すように、断層画像取得部１０１、断層画像保持部１０２、スキンライン抽出部１０３、マスクデータ作成部１０４、マスク処理部１０５、表示制御部１０６を備える。
＜断層画像取得部＞
断層画像取得部１０１は、断層画像データベース２００から、被検体の乳房に係る３次元ボクセルデータから生成された複数の断層画像からなる断層画像群を取得する回路である。
図２は、３次元ボクセルデータ４００と断層画像群４２０との関係の概略を示す概略図である。３次元ボクセルデータ４００は、被検体の乳房における、Ｘ線の透過率、または、Ｘ線の透過率に基づいて算出された密度を、３次元直交座標上にマッピングしたデータである。なお、以下の説明において、被検体を基準として左右方向をｘ方向、前後方向をｙ方向、上下方向をｚ方向とする。また、３次元ボクセルデータ４００は、ｘｙ平面と平行な２面によってｚ方向に乳房が押圧された状態で取得されたデータであるものとする。断層画像群４２０は、撮像時の押圧方向と直交するｘｙ平面と平行な面である平面４０１により３次元ボクセルデータ４００を切り出して生成された断層画像の集合である。より具体的には、３次元ボクセルデータ４００を構成する各点のうち平面４０１上に存在する点におけるＸ線透過率または密度を、平面４０１上にマッピングしたものが各断層画像である。ここで、平面４０１の位置をｚ方向に変更した複数の断層画像、具体的には、図２（ｂ）に示すような、複数の断層画像４１０−１、４１０−２、…、４１０−ｎ（ｎは任意の自然数）が、断層画像群４２０を構成する。なお、複数の断層画像４１０−１、４１０−２、…、４１０−ｎは、この順に、平面４０１のｚ座標が大きくなる。なお、実施の形態では、断層画像群における断層画像の数（ｎの値）は６０であるが、３次元ボクセルデータ４００のｚ方向の分解能および画像処理装置１００の処理能力が許容する範囲において６０に限らず任意の数でよい。また、ここでは、３次元ボクセルデータは、ｚ方向に乳房が押圧される、いわゆるＣＣ（Cranio-Caudal：頭尾方向）であり、ｘｙ平面と平行な向きに断層画像を生成するとしたが、３次元ボクセルデータが、大胸筋の角度に合わせて乳房が押圧される、いわゆるＭＬＯ（Medio-Lateral Oblique：内外斜位）の場合は、断層画像群を構成する各断層画像は、押圧方向に直交する平面と平行な平面に沿った断層画像であってよい。
断層画像取得部１０１は、取得した断層画像群４２０を断層画像保持部１０２に出力する。
＜断層画像保持部＞
断層画像保持部１０２は、断層画像４１０−１、４１０−２、…、４１０−ｎからなる断層画像群４２０を記憶保持する回路である。断層画像保持部１０２は、例えば、半導体メモリで実現される。
＜スキンライン抽出部＞
スキンライン抽出部１０３は、断層画像群４２０を構成する断層画像から１以上の断層画像を選択し、それぞれの断層画像からスキンラインを抽出する回路である。実施の形態において、スキンライン抽出部１０３は、ｚ座標が最も小さい断層画像４１０−１、ｚ座業が最も大きい断層画像４１０−ｎ、ｚ座標が中央値である断層画像４１０−（ｎ／２）の３つを選択する。
スキンライン抽出部１０３は、選択したそれぞれの断層画像に対し、皮膚の像であるスキンラインを抽出する。スキンラインを抽出する方法としては公知の技術を使用することができ、例えば、断層画像のヒストグラム解析を行い、乳房領域と非乳房領域との境界であるスキンラインの輝度値を求め、胸壁側から乳頭側に当該輝度値を有する画素を探索する方法を用いることができる。または、例えば、Ｓｏｂｅｌフィルタを用いて２つの画素間の輝度変化に対応する輪郭データを取得し、輪郭データを２値化して２値化された輪郭データを凸包処理することで、スキンラインを抽出する。より具体的には、Ｓｏｂｅｌフィルタによって輝度値（Ｘ線強度）が変化する領域を取り出し、２値化によって輝度値の変化度合いが閾値以上である領域のみを抽出して輪郭抽出を行う。または、スキンライン抽出部１０３は、特許文献３に開示されているように、断層画像をウェーブレット変換した後高周波成分のみを逆変換し、画素値に基づいて探索を行ってスキンラインを抽出するとしてもよい。
スキンライン抽出部１０３は、選択したそれぞれの断層画像に係るスキンラインデータを、マスクデータ作成部１０４に出力する。
≪マスクデータ作成部＞
マスクデータ作成部１０４は、スキンラインデータを基準として、断層画像群４２０を構成するそれぞれの断層画像に対する暗色化処理の対象となる領域（以下、「マスク」と呼ぶ）を決定する回路である。
マスクデータ作成部１０４は、スキンラインが抽出された複数の断層画像について、乳房領域の割合が最も大きい断層画像を特定する。そして、特定した断層画像のスキンラインに基づいて、マスクを決定する。マスクの決定方法としては、例えば、スキンラインより胸壁とは逆側である非乳房領域の全域をマスクとして設定することができる。または、例えば、スキンラインの非乳房領域側に予備領域を設け、非乳房領域のうち予備領域を除いた部分をマスクとして設定してもよい。予備領域としては、例えば、ｙ方向の幅が乳頭のｙ方向の幅程度の領域とすることができる。これにより、検出したスキンラインより非乳房領域側に乳房の一部の像が入っている場合においても、乳房領域をマスクすることを抑止することができる。一方で、予備領域を過度に大きくしないことにより、暗色化処理による視認性向上の効果を担保することができる。
マスクデータ作成部１０４は、作成したマスクの範囲を示すマスクデータを、マスク処理部１０５に出力する。
＜マスク処理部＞
マスク処理部１０５は、断層画像群４２０を構成するそれぞれの断層画像に対して、マスクデータに基づいて暗色化処理を行う回路である。
マスク処理部１０５は、断層画像保持部１０２から断層画像群４２０を構成する断層画像を、マスクデータ作成部１０４からマスクデータを、それぞれ取得し、断層画像のうちマスクデータで指定されているマスク領域に対して暗色化処理を行う。暗色化処理は、例えば、マスク領域を黒色、または、灰色などの明るさの低い単一色で塗りつぶす処理である。なお、暗色化処理はこれに限られず、ハッチング、トーンなどのパターンを張り付ける処理であってもよいし、マスク領域の明度を低下させる処理であってもよい。但し、単一色による塗りつぶし、または、単調なパターンの貼り付けは、ユーザに対して読影の必要がない非乳房領域であることを明示的に示すことができる点において好ましい。
マスク処理部１０５は、暗色化処理後の断層画像を表示制御部１０６に出力する。
＜表示制御部＞
表示制御部１０６は、マスク処理部１０５が暗色化処理を行った後の断層画像を表示装置３００に表示させる回路である。
＜その他の構成＞
なお、図示していないが、画像処理装置１００は、上記した各機能部を制御する制御部と、ユーザからの入力を受け付ける入力部とを備える。入力部は、例えば、キーボード、マウス、トラックボール等により実現される。なお、入力部は、表示装置３００の表示部と一体で形成されるタッチパネルを含んでもよい。
≪動作≫
以下、画像処理装置１００の動作について、図面を参照しながら説明する。図３は画像処理装置１００におけるデータの流れを、図４は画像処理装置１００における処理の流れをそれぞれ示す概略図であり、図５は画像処理装置１００の動作を示すフローチャートである。
まず、画像処理装置１００は、断層画像取得部１０１において、３次元ボクセルデータに基づく複数の断層画像からなる断層画像群を取得する（ステップＳ１０）。断層画像取得部１０１は、上述したように、断層画像データベース２００から、複数のｚ座標においてｘｙ平面と平行な面により３次元ボクセルデータを切り出した断層画像から構成される断層画像群を取得する。実施の形態では、図４のＡ列に示すように、ｚ＝０の断層画像４１０−１、ｚ＝１の断層画像４１０−２、…、ｚ＝ｚmax／２の断層画像４１０−（ｎ／２）、…、ｚ＝ｚmax−１の断層画像４１０−（ｎ−１）、ｚ＝ｚmaxの断層画像４１０−ｎのｎ枚（ｎは任意の偶数）の断層画像からなる断層画像群を取得する。なお、３次元ボクセルデータに基づく断層画像は断層撮像により得られた断層画像ではなく演算により生成された疑似断層画像であるが、複数の平行な面のそれぞれと乳房との交差領域のみを断層撮像した断層画像とみなすことができる。本明細書においては、撮像により生成される断層画像と演算により生成される疑似断層画像とを区別せず、いずれも単に「断層画像」と呼ぶ。
次に、画像処理装置１００は、スキンライン抽出部１０３において、断層画像群から複数の断層画像を基準断層画像として抽出する（ステップＳ２０）。実施の形態においては、図４のＢ列に示すように、ｚ座標が最も小さい断層画像４１０−１、最も大きい断層画像４１０−ｎ、ｚ座標が中央である断層画像４１０−（ｎ／２）、の３つを基準断層画像として抽出する。
次に、画像処理装置１００は、スキンライン抽出部１０３において、基準断層画像それぞれのスキンラインを抽出し、乳房領域の面積が最大の基準断層画像を特定する。
まず、スキンライン抽出部１０３はインデックスｉを初期化した後（ステップＳ３１）、ｉ番目の基準断層画像ＰｉのスキンラインＬｉを抽出し、乳房領域面積Ｓｉを算出する（ステップＳ３２）。スキンラインの抽出は、例えば、断層画像のヒストグラム解析を行い、乳房領域と非乳房領域との境界であるスキンラインの輝度値を求め、図６（ａ）に示すように、基準断層画像４１０において、探索領域６００内を胸壁側から乳頭側に当該輝度値を有する画素を探索する。または、スキンライン抽出部１０３は、例えば、Ｓｏｂｅｌフィルタを用いて２つの画素間の輝度変化に対応する輪郭データを取得して２値化し、２値化された輪郭データを凸包処理してもよい。または、特許文献３に開示されているような方法でもよい。具体的には、断層画像をウェーブレット変換した後高周波成分のみを逆変換し、ｙ座標ごとに画素値が最大となる画素を探索してその中央値に基づいて閾値を設定する。次に、ｘ方向にスキンラインの輝度値である境界値を超える最初の画素を探索する第１の探索を行い、当該画素を基準として第２の探索を行い、スキンラインを抽出する。
次に、スキンライン抽出部は、抽出したスキンラインＬｉを基準として、乳房領域面積Ｓｉを算出する。図６（ｂ）に示すように、スキンライン５０１を基準として、胸壁側が乳房領域５０３であり、その逆側が非乳房領域５０２であるから、乳房領域５０３の占める面積ＳｉをスキンラインＬｉに基づいて算出することができる。乳房領域面積Ｓｉとしては、例えば、乳房領域５０３に存在する画素の総数を用いることができる。そして、ステップＳ３２の処理を基準断層画像Ｐｉの数だけ繰り返すことにより（ステップＳ３３、Ｓ３４）、すべての基準断層画像に対してスキンラインの抽出と乳房領域面積の算出を行う。そして、乳房領域面積Ｓｉが最も大きい基準断層画像Ｐｉのｉの値ｋを特定する（ステップＳ４０）。この処理により、図４のＣ列に示すように、乳房領域面積が最大である１つの基準断層画像Ｐｋと、基準断層画像ＰｋのスキンラインＬｋが確定される。
次に、画像処理装置１００は、マスクデータ作成部１０４において、基準断層画像ＰｋのスキンラインＳｋに基づいて、マスク領域Ｍを設定する（ステップＳ５０）。マスク領域Ｍの設定方法としては、例えば、図６（ｃ）に示すように、非乳房領域５０２の全域をマスク領域５１０としてもよい。または、例えば、図７（ａ）に示すように、非乳房領域５０２−１のスキンライン５０１−１近傍に予備領域６２０−１を設け、非乳房領域５０２−１のうち予備領域６２０−１以外の領域６３０−１を、図７（ｂ）に示すようにマスク領域５１０としてもよい。予備領域６２０−１を規定するエッジ６１０は例えば、スキンライン５０１−１を胸壁とは逆側（図中の左側）に所定距離だけ移動させることで決定できる。ここで、所定距離は、例えば、乳頭の像の幅程度の微小量であることが好ましい。この処理により、図４のＤ列に示すように、乳房領域面積が最大である１つの基準断層画像Ｐｋに基づくマスク領域Ｍが確定される。
次に、画像処理装置１００は、断層画像のフレーム番号ｊを初期化し（ステップＳ６１）、断層画像群の断層画像Ｔｊのマスク領域Ｍを暗色化処理して、表示装置３００に表示する（ステップＳ６２）。具体的には、断層画像Ｔｊを断層画像保持部１０２から取得し、マスク領域Ｍに含まれる全域の表示色を単一の暗色（例えば黒色）に変更して、表示装置３００に出力する。なお、上述したように暗色化処理は、単一の灰色に変更する、ハッチングやトーンに置換する、であってもよい。そして、ユーザからの入力を受け付け（ステップＳ６３）、断層画像のフレーム番号ｊの変更指示があれば、ｊを変更して（ステップＳ６４）、ステップＳ６２を再実行する。これにより、断層画像群４２０に含まれるすべての断層画像４１０に対して、同一のマスク領域Ｍを用いた暗色化処理が行われるため、表示フレームの変更があってもマスク領域Ｍの再設定を行う必要がなく、高速に断層画像を表示できる。
＜まとめ＞
上記構成によれば、断層画像群に含まれる複数の断層画像に対して単一のマスク領域を用いるため、断層画像それぞれに対してスキンラインを検出しマスク領域を設定する必要がない。したがって、断層画像を高速に表示することができ、特に、断層画像を連続的に表示したり、被検体内において近接する２つの場所に対応する２つの断層画像を比較したりする場合において、ユーザビリティを向上することができる。また、上記構成では、断層画像群に含まれる複数の断層画像のうち、乳房領域面積が最大となる断層画像に基づいてマスク領域を設定する。断層画像群に含まれる複数の断層画像は乳房領域の位置、範囲、大きさが互いに類似しているから、断層画像に対して他の断層画像に基づくマスク領域を適用しても、乳房領域が最大の断層画像における乳房領域に該当する箇所がマスク領域によってマスクされないため、マスク領域によって乳房領域がマスクされる可能性を低減させることができる。また、実施の形態では、非乳房領域にスキンラインに接する予備領域を設け、予備領域をマスク領域から排除することとした。この構成によれば、乳房領域面積が最大となる断層画像における非乳房領域に乳房領域の一部が存在するような断層画像が存在しても、マスク領域によって乳房領域がマスクされる可能性を低減させることができる。具体的には、例えば図７（ｃ）に示すように、乳房領域面積が最大となる断層画像におけるスキンライン５０１−１に対して、断層画像４５０−２におけるスキンライン５０２−２の一部がスキンライン５０１−１より非乳房領域側に存在する場合においても、マスク領域の胸壁側のエッジ６１０は常にスキンライン５０１−１より非乳房領域側に存在するため、乳房領域の一部がマスク５１０によってマスクされない。
≪３次元ボクセルデータの生成≫
実施の形態では、断層画像データベース２００が３次元ボクセルデータに基づく複数の断層画像からなる断層画像群を既に記憶保存しているとしたが、画像表示システム１０００はさらに撮像装置と、ボクセルデータ生成装置、および、ボクセルデータ変換装置とを含むとしてもよい。
図８は、撮像装置の概略図である。撮像装置は、例えば、Ｘ線断層画像を撮像する装置であり、Ｘ線検出部を含む撮影台８０１と、撮影台８０１と共働して被検体の乳房を固定する固定部８０２と、Ｘ線源８１０を保持するアーム８２０と、Ｘ線源８１０を被検体の乳房を中心とした円周上で移動可能とするガイド８３０とを備える。アーム８２０は、例えば、５０°の範囲で移動可能である。この構成により、撮像装置は、固定された被検体の乳房に対し、Ｘ線の透過向きが異なる複数の断層画像を撮影することが可能である。
図９は、ボクセルデータ生成装置の動作の概略を説明する図である。ボクセルデータ作成装置は、断層画像９１０や断層画像９２０に基づいて、ボクセルデータ９００を作成する。ボクセルデータ９００は、撮影台８０１上の被検体の乳房に対応し、断層画像９１０と断層画像９２０とは、撮影台８０１上の被検体の乳房を撮像したＸ線断層画像である。以下、説明を単純化するため、断層画像９１０は、Ｘ線の透過向きがｚ方向である撮像で得られたものとし、断層画像９２０は、Ｘ線の透過向きがｚ方向である撮像で得られたものとする。
より具体的には、以下の処理を行う。
断層画像９１０上の画素９１１は、被検体の乳房において、Ｘ線の透過方向であるｚ方向に延びる棒状の領域に対応している。したがって、棒状の領域に対応するボクセルデータ９００内の領域９１１Ｌを構成する複数の各画素のＸ線減衰率の積算値が、断層画像９１０上の画素９１１の輝度値（Ｘ線の検知強度）から算出できる。同様に、断層画像９１０上の画素９１２は、被検体の乳房において、Ｘ線の透過方向であるｚ方向に延びる棒状の領域に対応しているから、当該領域に対応するボクセルデータ９００内の領域９１２Ｌを構成する複数の各画素のＸ線減衰率の積算値が、断層画像９１０上の画素９１２の輝度値（Ｘ線の検知強度）から算出できる。図９には断層画像９１０上の画素を２つしか示していないが、同様の手法により、ボクセルデータ９００内のｚ方向に延びる複数の領域それぞれに対して、ｚ方向に一直線上に並ぶ複数の画素のＸ線減衰率の積算値が算出できる。
また、同様に、断層画像９２０上の画素９２１は、被検体の乳房において、Ｘ線の透過方向であるｘ方向に延びる棒状の領域に対応している。したがって、棒状の領域に対応するボクセルデータ９００内の領域９２１Ｌを構成する複数の各画素のＸ線減衰率の積算値が、断層画像９２０上の画素９２１の輝度値から算出できる。同様に、断層画像９２０上の画素点９２２は、被検体の乳房において、Ｘ線の透過方向であるｘ方向に延びる棒状の領域に対応しているから、当該領域に対応するボクセルデータ９００内の領域９２２Ｌを構成する複数の各画素のＸ線減衰率の積算値が、断層画像９２０上の画素９２２の輝度値（Ｘ線の検知強度）から算出できる。図９には断層画像９２０上の画素を２つしか示していないが、同様の手法により、ボクセルデータ９００内のｘ方向に延びる複数の領域それぞれに対して、ｘ方向に一直線上に並ぶ複数の画素のＸ線減衰率の積算値が算出できる。
ボクセルデータ生成装置は、上記データに基づいて、例えば、特許文献１に開示の再構築技術を用いて、複数の断層画像から、３次元ボクセルデータを再構築する。
なお、ここではＸ線の透過方向が９０°異なるとしたが、同一の被検体を撮像した、Ｘ線の透過方向が同一でない複数の断層画像を合成することにより、同様に３次元ボクセルデータの形成が可能である。
ボクセルデータ変換装置は、上述した３次元ボクセルデータと断層画像群との関係に基づき、図２（ａ）に示すように３次元ボクセルデータを互いに平行な複数の平面それぞれで切り出すことにより複数の断層画像を生成し、断層画像群として出力する。
≪実施の形態に係るその他の変形例≫
（１）実施の形態では、スキンライン抽出部は、ｚ方向に並ぶ複数の断層画像からなる断層画像群に対して、ｚ方向の両端と中央の断層画像を基準断層画像として選択するとした。しかしながら、基準断層画像の選択基準はこれに限られず、例えば、ｚ方向に並べたときに２、４、６、…、２ｍ番目の画像を選択する、３、６、…、３ｐ番目の画像を選択する、など、ｑ枚おき（ｑは１以上の自然数）に断層画像を選択する、としてもよい。または、基準断層画像をｚ方向に均等に抽出せず、例えば、ｚ方向の中央付近について多くの基準断層画像を抽出する、ｚ方向の鉛直上側について基準断層画像を少なくする、としてもよい。または、例えば、ｚ方向の両端と中央の断層画像のうちのいずれか１つのみを選択し、乳房領域面積の算出を行わず、選択された１つの断層画像のスキンラインに基づいてマスク領域を決定する、としてもよい。
また、実施の形態では、断層画像群を構成する全ての断層画像に対して単一のマスク領域を設定するとしたが、画像処理装置は、例えば、複数の基準断層画像それぞれに基づいてマスク領域を作成し、ｚ方向に並べたときに、表示しようとする断層画像に最も近い基準断層画像に基づいて暗色化処理を行ってもよい。具体的には、例えば、断層画像群に６０枚の断層画像が含まれ、ｚ方向に並べたときに１番目、３０番目、６０番目の断層画像を基準断層画像とする。このとき、１番目から１５番目の断層画像については１番目の断層画像に基づいてマスク領域を作成して暗色化処理を行い、１６番目から４５番目の断層画像については３０番目の断層画像に基づいてマスク領域を作成して暗色化処理を行い、４６番目から６０番目の断層画像については６０番目の断層画像に基づいてマスク領域を作成して暗色化処理を行う。または、例えば、３以上の基準断層画像を選択し、ｚ方向に並べたときに２つの基準断層画像の間に位置する断層画像について、当該２つの基準断層画像のうち、乳房領域面積の大きい基準断層画像に基づいたマスク領域を設定するとしてもよい。具体的には、例えば、断層画像群に６０枚の断層画像が含まれ、ｚ方向に並べたときに１番目、３０番目、６０番目の断層画像を基準断層画像とする。このとき、１番目から３０番目の断層画像については、１番目の断層画像と３０番目の断層画像のうち乳房領域面積の広い断層画像に基づいてマスク領域を作成して暗色化処理を行う。また、３１番目から６０番目の断層画像については、３０番目の断層画像と６０番目の断層画像のうち乳房領域面積の広い断層画像に基づいてマスク領域を作成して暗色化処理を行う。
（２）実施の形態では、画像処理装置は１つの断層画像を表示し、ユーザの入力により表示する断層画像を変更する、とした。しかしながら、例えば、画像処理装置は、ｚ方向に並ぶ複数の断層画像からなる断層画像群に対して、ｚ方向に並べた順に、マスク処理後の断層画像を動画として表示、または、連続して表示するとしてもよい。
（３）実施の形態では、画像処理装置は、断層画像群に含まれる断層画像のうち、基準断層画像として選択されない断層画像については、選択された基準断層画像のいずれかに基づくマスク領域に基づいて暗色化処理を行うとした。しかしながら、例えば、選択された基準断層画像のいずれかに基づくマスク領域の生成を行った後に、表示しようとする全ての断層画像に対してスキンライン抽出を行ってマスク領域の生成を行い、表示しようとする断層画像についてのマスク領域の生成が完了していない場合には選択された基準断層画像のいずれかに基づくマスク領域に基づく暗色化処理を行う、としてもよい。または、例えば、画像処理装置は、ｚ方向に並ぶ複数の断層画像からなる断層画像群に対して、ｚ方向に並べた順に、マスク処理後の断層画像を動画として表示、または、連続して表示する場合には選択された基準断層画像のいずれかに基づくマスク領域に基づく暗色化処理を行い、１つの断層画像を選択して表示する場合には当該断層画像に基づくマスク領域に基づく暗色化処理を行う、としてもよい。
（４）実施の形態では、３次元ボクセルデータは被検体から見て前後方向がｙ軸、左右方向がｘ軸、上下方向がｚ軸で示される直方体形状であり、断層画像群を構成する断層画像はｚ座標が異なるｘｙ平面による切断面であるとした。しかしながら、３次元ボクセルデータの形状はこれに限られず、例えば乳房の圧迫方向と、断層画像の面とが直交していなくてもよいし、断層画像が平行四辺形であってもよい。
（５）実施の形態では、画像処理装置が３次元ボクセルデータに基づく複数の断層画像からなる断層画像群を取得したが、画像処理装置が断層画像データベースから３次元ボクセルデータを取得し、上述したボクセルデータ変換装置の機能により３次元ボクセルデータから断層画像群を生成するとしてもよい。また、画像表示装置と断層画像データベースは遠隔地に配されてＶＰＮ等で接続されてもよく、同様に、撮像装置と断層画像データベースは遠隔地に配されてＶＰＮ等で接続されてもよい。
（６）なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、以下のような場合も本発明に含まれる。
例えば、本発明において、画像処理装置は、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)やＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)をプロセッサとした装置であってもよい。また、画像処理装置と表示装置は、単一の装置として実現されてもよい。
また、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、１つのシステムＬＳＩ(Large Scale Integration（大規模集積回路）)から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。なお、ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。上記ＲＡＭには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。上記マイクロプロセッサが、上記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。例えば、本発明のユーザ補助方法がＬＳＩのプログラムとして格納されており、このＬＳＩがコンピュータ内に挿入され、所定のプログラムを実施する場合も本発明に含まれる。
なお、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡや、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサー(Reconfigurable Processor)を利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
上記実施の形態に係る断層画像データベースでは、記憶部をサーバに含む構成としたが、記憶部はこれに限定されず、半導体メモリ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、磁気記憶装置、等が、サーバに外部から接続される構成であってもよい。または、記憶部またはこれに代わる機構を含む装置、例えば、ファイルサーバの機能を有するサーバコンピュータが、断層画像データベースとは独立して画像表示システムに含まれる構成であってもよい。
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウエア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
また、上記のステップが実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。
また、各実施の形態に係る画像処理装置、及びその変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。更に上記で用いた数字は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。
さらに、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本発明に含まれる。
≪まとめ≫
（１）実施の形態に係る画像処理装置は、複数の断層画像を表示装置に表示する画像処理装置であって、被検体の乳房から取得された複数の断層画像を断層画像群として取得する画像取得部と、前記断層画像群に含まれる１以上の断層画像から乳房領域のスキンラインを検出するスキンライン検出部と、前記スキンライン検出部がスキンラインを検出した断層画像から選択された第１断層画像の前記スキンラインに基づき、前記第１断層画像の非乳房領域にマスク領域を設定するマスク設定部と、前記断層画像群に含まれる前記第１断層画像とは異なる第２断層画像の、前記第１断層画像の前記マスク領域と同じ領域を暗色化処理して表示装置に表示する画像処理部とを備えることを特徴とする。
また、実施の形態に係る表示装置は、複数の断層画像を表示する表示装置であって、被検体の乳房から取得された複数の断層画像を断層画像群として取得する画像取得部と、前記断層画像群に含まれる１以上の断層画像から乳房領域のスキンラインを検出するスキンライン検出部と、前記スキンライン検出部がスキンラインを検出した断層画像から選択された第１断層画像の前記スキンラインに基づき、前記第１断層画像の非乳房領域にマスク領域を設定するマスク設定部と、前記断層画像群に含まれる前記第１断層画像とは異なる第２断層画像の、前記第１断層画像の前記マスク領域と同じ領域を暗色化処理する画像処理部と、前記画像処理部が暗色化処理した後の前記第２断層画像を表示する表示部とを備えることを特徴とする。
また、実施の形態に係る断層画像表示システムは、３次元ボクセルデータに基づく複数の画像を表示する断層画像表示システムであって、３次元ボクセルデータを保持するサーバ装置と、表示装置とを備え、前記表示装置は、被検体の乳房から取得された３次元ボクセルデータを前記サーバ装置から取得して複数の断層画像からなる断層画像群に変換する断層画像変換部と、前記断層画像群に含まれる１以上の断層画像から乳房領域のスキンラインを検出するスキンライン検出部と、前記スキンライン検出部がスキンラインを検出した断層画像から選択された第１断層画像の前記スキンラインに基づき、前記第１断層画像の非乳房領域にマスク領域を設定するマスク設定部と、前記断層画像群に含まれる前記第１断層画像とは異なる第２断層画像の、前記第１断層画像の前記マスク領域と同じ領域を暗色化処理する画像処理部と、前記画像処理部が暗色化処理した後の前記第２断層画像を表示する表示部とを含むことを特徴とする。
また、実施の形態に係る画像処理方法は、複数の断層画像を表示装置に表示する画像処理方法であって、被検体の乳房から取得された複数の断層画像を断層画像群として取得し、前記断層画像群に含まれる１以上の断層画像から乳房領域のスキンラインを検出し、スキンラインを検出した断層画像から選択された第１断層画像の前記スキンラインに基づき、前記第１断層画像の非乳房領域にマスク領域を設定し、前記断層画像群に含まれる前記第１断層画像とは異なる第２断層画像の、前記第１断層画像の前記マスク領域と同じ領域を暗色化処理して前記表示装置に表示することを特徴とする。
また、実施の形態に係るプログラムは、複数の断層画像を表示装置に表示する画像処理を表示装置に接続されるコンピュータに実行させるプログラムであって、前記画像処理は、被検体の乳房から取得された複数の断層画像を断層画像群として取得し、前記断層画像群に含まれる１以上の断層画像から乳房領域のスキンラインを検出し、スキンラインを検出した断層画像から選択された第１断層画像の前記スキンラインに基づき、前記第１断層画像の非乳房領域にマスク領域を設定し、前記断層画像群に含まれる前記第１断層画像とは異なる第２断層画像の、前記第１断層画像の前記マスク領域と同じ領域を暗色化処理して前記表示装置に表示する処理であることを特徴とする。
これら上記構成によれば、第１断層画像のスキンライン抽出結果に基づいて第２断層画像の暗色化処理を行う。したがって、断層画像群を構成する全ての断層画像に対してスキンライン抽出処理を行う必要がなく、演算量を低減して断層画像の表示速度を向上させることができる。
（２）また、上記（１）の画像処理装置は、前記複数の断層画像を３次元ボクセルデータとして取得し、前記３次元ボクセルデータから前記断層画像群を生成して前記画像取得部に出力するボクセルデータ変換部をさらに備える、としてもよい。
上記構成によれば、断層画像群を構成する複数の断層画像間で乳房領域の形状や大きさが類似するため、マスク領域によって第２断層画像の乳房領域が覆われる可能性を低下させることができる。
（３）また、上記（１）または（２）の画像処理装置は、前記スキンライン検出部は、複数の前記断層画像からスキンラインを検出し、前記マスク設定部は、複数の前記断層画像のうち、乳房領域の面積が最大である断層画像を第１断層画像として選択する、としてもよい。
上記構成によれば、スキンライン検出部が選択した断層画像の中から乳房領域の面積が最大である断層画像に基づいてマスク領域が設定されるため、マスク領域によって第２断層画像の乳房領域が覆われる可能性をさらに低減させることができる。
（４）また、上記（３）の画像処理装置は、前記スキンライン検出部は、前記断層画像群に含まれる断層画像を対応する被検体の領域が一方向に並ぶように並べたときに順序が最初、中央、最後の順となる断層画像のスキンラインを検出する、としてもよい。
上記構成によれば、スキンラインの抽出処理の対象となる断層画像の数を削減しつつ、マスク領域によって第２断層画像の乳房領域が覆われる可能性を低下させることができる。
（５）また、上記（３）の画像処理装置は、前記スキンライン検出部は、前記断層画像群に含まれる断層画像を対応する被検体の領域が一方向に並ぶように並べたときにｎ枚おき（ｎは１以上の整数）となる断層画像のスキンラインを検出する、としてもよい。
上記構成によれば、スキンラインの抽出処理の対象を断層画像群全体でなく適正な量に削減しながら、マスク領域によって第２断層画像の乳房領域が覆われる可能性を低下させることができる。
（６）また、上記（１）または（２）の画像処理装置は、前記スキンライン検出部は、前記断層画像群に含まれる断層画像を対応する被検体の領域が一方向に並ぶように並べたときに順序が最初、中央、最後の順のいずれかとなる断層画像のスキンラインを検出し、前記マスク設定部は、前記スキンライン検出部がスキンラインを検出した前記断層画像を前記第１断層画像として選択する、としてもよい。
上記構成によれば、スキンラインの抽出処理の演算量を最低限にしながら、マスク領域によって第２断層画像の乳房領域が覆われる可能性を低下させることができる。
（７）また、上記（１）〜（６）の画像処理装置は、前記マスク設定部は、前記スキンラインに基づき、非乳房領域から前記スキンラインに近接する予備領域を除く領域をマスク領域として設定する、としてもよい。
上記構成によれば、第１断層画像の非乳房領域と第２断層画像の乳房領域とで重複する領域が発生しても、マスク領域によって第２断層画像の乳房領域が覆われることを抑止することができる。
（８）また、上記（１）〜（６）の画像処理装置は、前記マスク設定部は、前記スキンラインに基づいて、前記第１断層画像のうち乳房領域以外の全域をマスク領域として設定する、としてもよい。
上記構成によれば、暗色化処理の対象領域を最大限に広げることができ、ユーザの目の負担を最小限にすることができる。
（９）また、上記（１）〜（８）の画像処理装置は、前記画像処理部は、前記暗色化処理として、前記マスク領域を単一色で塗りつぶす、としてもよい。
上記構成によれば、暗色化処理を単純化して演算量を削減できるとともに、ユーザに対して非乳房領域であることを視覚的に示し診断のアシストを行うことができる。
本開示はマンモグラフィの読影、特に、トモシンセシスによる３Ｄマンモグラフィの読影におけるユーザの負担を軽減する技術として有用である。
１００ 画像処理装置
１０１ 断層画像取得部
１０２ 断層画像保持部
１０３ スキンライン抽出部
１０４ マスクデータ作成部
１０５ マスク処理部
１０６ 表示制御部
２００ 断層画像データベース
３００ 表示装置
１０００ 画像表示システム

Claims (13)

  1. 複数の断層画像を表示装置に表示する画像処理装置であって、
    被検体の乳房から取得された複数の断層画像を断層画像群として取得する画像取得部と、
    前記断層画像群に含まれる１以上の断層画像から乳房領域のスキンラインを検出するスキンライン検出部と、
    前記スキンライン検出部がスキンラインを検出した断層画像から選択された第１断層画像の前記スキンラインに基づき、前記第１断層画像の非乳房領域にマスク領域を設定するマスク設定部と、
    前記断層画像群に含まれる前記第１断層画像とは異なる第２断層画像の、前記第１断層画像の前記マスク領域と同じ領域を暗色化処理して表示装置に表示する画像処理部と
    を備えることを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記複数の断層画像を３次元ボクセルデータとして取得し、前記３次元ボクセルデータから前記断層画像群を生成して前記画像取得部に出力するボクセルデータ変換部
    をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
  3. 前記スキンライン検出部は、複数の前記断層画像からスキンラインを検出し、
    前記マスク設定部は、複数の前記断層画像のうち、乳房領域の面積が最大である断層画像を第１断層画像として選択する
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
  4. 前記スキンライン検出部は、前記断層画像群に含まれる断層画像を対応する被検体の領域が一方向に並ぶように並べたときに順序が最初、中央、最後の順となる断層画像のスキンラインを検出する
    ことを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
  5. 前記スキンライン検出部は、前記断層画像群に含まれる断層画像を対応する被検体の領域が一方向に並ぶように並べたときにｎ枚おき（ｎは１以上の整数）となる断層画像のスキンラインを検出する
    ことを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
  6. 前記スキンライン検出部は、前記断層画像群に含まれる断層画像を対応する被検体の領域が一方向に並ぶように並べたときに順序が最初、中央、最後の順のいずれかとなる断層画像のスキンラインを検出し、
    前記マスク設定部は、前記スキンライン検出部がスキンラインを検出した前記断層画像を前記第１断層画像として選択する
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
  7. 前記マスク設定部は、前記スキンラインに基づき、非乳房領域から前記スキンラインに近接する予備領域を除く領域をマスク領域として設定する
    ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
  8. 前記マスク設定部は、前記スキンラインに基づいて、前記第１断層画像のうち乳房領域以外の全域をマスク領域として設定する
    ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
  9. 前記画像処理部は、前記暗色化処理として、前記マスク領域を単一色で塗りつぶす
    ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
  10. 複数の断層画像を表示する表示装置であって、
    被検体の乳房から取得された複数の断層画像を断層画像群として取得する画像取得部と、
    前記断層画像群に含まれる１以上の断層画像から乳房領域のスキンラインを検出するスキンライン検出部と、
    前記スキンライン検出部がスキンラインを検出した断層画像から選択された第１断層画像の前記スキンラインに基づき、前記第１断層画像の非乳房領域にマスク領域を設定するマスク設定部と、
    前記断層画像群に含まれる前記第１断層画像とは異なる第２断層画像の、前記第１断層画像の前記マスク領域と同じ領域を暗色化処理する画像処理部と、
    前記画像処理部が暗色化処理した後の前記第２断層画像を表示する表示部と
    を備えることを特徴とする表示装置。
  11. ３次元ボクセルデータに基づく複数の画像を表示する断層画像表示システムであって、
    ３次元ボクセルデータを保持するサーバ装置と、表示装置とを備え、前記表示装置は、
    被検体の乳房から取得された３次元ボクセルデータを前記サーバ装置から取得して複数の断層画像からなる断層画像群に変換する断層画像変換部と、
    前記断層画像群に含まれる１以上の断層画像から乳房領域のスキンラインを検出するスキンライン検出部と、
    前記スキンライン検出部がスキンラインを検出した断層画像から選択された第１断層画像の前記スキンラインに基づき、前記第１断層画像の非乳房領域にマスク領域を設定するマスク設定部と、
    前記断層画像群に含まれる前記第１断層画像とは異なる第２断層画像の、前記第１断層画像の前記マスク領域と同じ領域を暗色化処理する画像処理部と、
    前記画像処理部が暗色化処理した後の前記第２断層画像を表示する表示部とを含む
    ことを特徴とする断層画像表示システム。
  12. 複数の断層画像を表示装置に表示する画像処理方法であって、
    被検体の乳房から取得された複数の断層画像を断層画像群として取得し、
    前記断層画像群に含まれる１以上の断層画像から乳房領域のスキンラインを検出し、
    スキンラインを検出した断層画像から選択された第１断層画像の前記スキンラインに基づき、前記第１断層画像の非乳房領域にマスク領域を設定し、
    前記断層画像群に含まれる前記第１断層画像とは異なる第２断層画像の、前記第１断層画像の前記マスク領域と同じ領域を暗色化処理して前記表示装置に表示する
    ことを特徴とする画像処理方法。
  13. 複数の断層画像を表示装置に表示する画像処理を表示装置に接続されるコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記画像処理は、
    被検体の乳房から取得された複数の断層画像を断層画像群として取得し、
    前記断層画像群に含まれる１以上の断層画像から乳房領域のスキンラインを検出し、
    スキンラインを検出した断層画像から選択された第１断層画像の前記スキンラインに基づき、前記第１断層画像の非乳房領域にマスク領域を設定し、
    前記断層画像群に含まれる前記第１断層画像とは異なる第２断層画像の、前記第１断層画像の前記マスク領域と同じ領域を暗色化処理して前記表示装置に表示する処理である
    ことを特徴とするプログラム。
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