JP5501290B2 - 画像処理装置、放射線画像撮影システム、及び画像処理プログラム - Google Patents

画像処理装置、放射線画像撮影システム、及び画像処理プログラム Download PDF

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Description

本発明は、画像処理装置、放射線画像撮影システム、及び画像処理プログラムに係り、特に被写体に生検針を挿入して生体を採取するための画像処理装置、放射線画像撮影システム、及び画像処理プログラムに関する。
医療診断を目的として、患者の患部の一部を採取する生体検査(生検、バイオプシ)が行われている。生検では、放射線画像撮影装置により撮影された放射線画像や、トモシンセシス撮影により得られた断層画像において、取得したい箇所(病変等の組織)を指定することによりターゲッティングを行い、生体を採取する。
従来、ターゲッティングでは、1点を指定し、その部分に生検を採取するための針(以下、生検針という)の開口部が到達するように患者に挿入している。このため、生検針の経路を医師等のユーザが自由に制御できないことがあり、生検針の経路を任意に指定し、血管等を避けて生検針を患者に挿入することや、近接した複数の患部を同時に取得することが困難とされていた。
これに対して、CT、MRI、及びトモシンセシス等によって撮影された3D画像(3次元画像)に対して医師等のユーザが指示を行うことで、指示された経路を検出したり、生検針の挿入経路を当該3D画像中に表示したりしてユーザに提示する技術が知られている。
例えば、特許文献1には、身体の3次元画像データを表示させ、その画像上でマウスをポイント及びクリックすることによって3次元画像データの中で標的の場所を指定し、その標的を通過する画像データの体積内の直線(試験的経路)を規定する技術が記載されている。
また、特許文献2には、被検体の断面画像を表示した状態で穿刺を行う穿刺位置を指定するのに応じて、穿刺位置と患部中心との間を直線で接続して穿刺パスを設定する技術が記載されている。
また、特許文献3には、被検体の撮影で得た断層像を断層平面と直交する方向に重ねて得られる三次元画像上で、被検体侵入具の侵入点と被検体内到達点とを設定し、その経路を求める技術が記載されている。
特表2010−520006号公報 特開2005−169070号公報 特開2007−209651号公報
生検において、角度をつけて人体に生検針を挿入する場合には、乳房内の腫瘤や石灰化等のターゲットを採取する場合、必ずしも的確に採取できるとは限らない。また、例えば、ステレオガイド下の乳房のバイオプシでは、他の部位よりもターゲットである石灰化が微少であるため、2枚の放射線画像に対してターゲットを指示することにより、バイオプシユニット等の生検針の駆動装置が生検針を人体(乳房)に挿入する。このような生検針を駆動するバイオプシユニット等の駆動装置は、機械の構造的な制約を受けやすい場合がある。
ユーザは、これらを考慮しながら、断層画像等の3D画像において指示をしなければならなかった。
本発明は、人体に対してより的確に生検針を挿入させることができる、画像処理装置、放射線画像撮影システム、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、請求項1に記載の画像処理装置は、人体の部位を被写体とし、放射線画像検出器に対向して設けられた放射線照射部を複数の位置に移動しながら各位置において前記放射線照射部から前記放射線画像検出器上の前記被写体に対して異なる角度から放射線を照射して前記放射線画像検出器から取得した複数の放射線画像に基づいて、前記被写体の前記放射線画像検出器の検出面を基準として再構成した複数の断層画像を生成する断層画像生成手段と、前記断層画像生成手段により生成された前記複数の断層画像のうち、前記被写体中の関心物が撮影されている少なくとも1つの断層画像を表示手段に表示させると共に、当該表示に基づいて前記断層画像中の関心物の位置を指定させるための第1指定手段と、前記第1指定手段で指定された前記関心物の位置に基づいて、生検針を挿入する方向に応じて、前記生検針を挿入する側から前記関心物に至るまでの領域を含む前記断層画像を少なくとも1つ前記表示手段に表示させると共に、当該表示に基づいて前記生検針を通過させたい領域、及び前記生検針を通過させたくない非通過領域の少なくとも一方を指定させるための第2指定手段と、
前記第2指定手段で通過させたい領域が指定された場合は、通過させたい領域を通過領域とし、前記非通過領域が指定された場合は前記非通過領域以外の領域を通過領域として、前記通過領域を通過し、かつ前記関心物に到達する、前記生検針の経路を検出し、複数の前記経路を検出した場合は、予め定められた基準に基づいて、前記経路に優先順位を設定する検出手段と、前記検出手段により検出された経路が、前記生検針の予め定められた移動範囲外である場合は、警告する警告手段と、を備える。
人体の部位を被写体とし、放射線画像検出器に対向して設けられた放射線照射部を複数の位置に移動しながら各位置において放射線照射部から放射線画像検出器上の被写体に対して異なる角度から放射線を照射して放射線画像検出器から取得した複数の放射線画像に基づいて、被写体の放射線画像検出器により複数の放射線画像が撮影される。断層画像生成手段は、放射線画像検出器から取得した複数の放射線画像に基づいて、被写体の放射線画像検出器の検出面を基準として再構成した複数の断層画像を生成する。第1指定手段は、複数の断層画像のうち、被写体中の関心物が撮影されている少なくとも1つの断層画像を表示手段に表示させると共に、当該表示に基づいて断層画像中の関心物の位置を指定させる。また、第2指定手段は、生検針を挿入する方向に応じて、生検針を挿入する側から関心物に至るまでの領域を含む断層画像を少なくとも1つ表示手段に表示させると共に、当該表示に基づいて生検針を通過させたい領域、及び生検針を通過させたくない非通過領域の少なくとも一方を指定させる。
このようにして関心物の位置、及び生検針を通過させたい領域または通過させたくない非通過領域をユーザに対して指定させると、検出手段は、第2指定手段で通過させたい領域が指定された場合は、通過させたい領域を通過領域とし、非通過領域が指定された場合は非通過領域以外の領域を通過領域として、通過領域を通過し、かつ関心物に到達する、生検針の経路を検出前記第2指定手段で通過させたい領域が指定された場合は、通過させたい領域を通過領域とし、前記非通過領域が指定された場合は前記非通過領域以外の領域を通過領域として、前記通過領域を通過し、かつ前記関心物に到達する、前記生検針の経路を検出し、複数の経路を検出した場合は、予め定められた基準に基づいて、経路に優先順位を設定する。また、検出手段により検出された経路が、生検針の予め定められた移動範囲外である場合は、警告手段が、警告する。
生検は、的確に関心物である生体組織等を採取するための生検針の挿入経路を検出しなくてはならない。特に乳房内の組織を採取するためのマンモグラフを用いた生検では、生検針を駆動する駆動手段の機械的構造により、移動範囲の制限をうけやすいため、挿入経路を検出するユーザの負荷が大きくなる場合がある。
これに対して本発明では、ユーザが、断層画像から関心物の位置、及び生検針を通過させたい領域または通過させたくない領域を指定することにより、生検針の挿入経路が検出でき、かつ、検出された経路が予め定められた移動範囲外である場合は、警告することができるため、人体に対してより的確に生検針を挿入させることができる。また、ユーザの負荷が軽減される。
また、本発明は、請求項2に記載の画像処理装置のように、前記予め定められた移動範囲は、前記生検針を駆動する駆動手段の駆動能力により予め定められた移動範囲、及び前記被写体の予め定められた部位を前記生検針が通過しないように予め定められた移動範囲の少なくとも一方であることができる。
また、本発明は、請求項3に記載の画像処理装置のように、前記第2指定手段は、前記断層画像と共に、前記予め定められた移動範囲を表す領域を前記表示手段に表示させることができる。
また、本発明は、請求項4に記載の画像処理装置のように、前記検出手段は、前記第1指定手段により複数の前記関心物が指定された場合は、前記通過領域を通過し、かつ複数の前記関心物のうち少なくとも2つの前記関心物に到達する前記経路を検出することができる。
また、本発明は、請求項に記載の画像処理装置のように、前記予め定められた移動範囲外の領域が前記通過領域として前記第2指定手段により指定された場合は、前記検出手段は、前記予め定められた移動範囲外の領域である前記通過領域を通過しない経路を検出することができる。
請求項に記載の放射線画像撮影システムは、放射線画像検出器に対向して設けられた放射線照射部を複数の位置に移動しながら各位置において前記放射線照射部から前記放射線画像検出器上の前記被写体に対して異なる角度から放射線を照射して放射線画像を撮影する撮影手段と、前記被写体中の関心物を採取するための生検針を駆動する駆動手段と、を備えた放射線画像撮影装置と、前記放射線画像が撮影した複数の放射線画像に応じて、前記生検針の経路を検出する前記請求項1から前記請求項6のいずれか1項に記載の画像処理装置と、を備える。
請求項に記載の画像処理プログラムは、コンピュータを、人体の部位を被写体とし、放射線画像検出器に対向して設けられた放射線照射部を複数の位置に移動しながら各位置において前記放射線照射部から前記放射線画像検出器上の前記被写体に対して異なる角度から放射線を照射して前記放射線画像検出器から取得した複数の放射線画像に基づいて、前記被写体の前記放射線画像検出器の検出面を基準として再構成した複数の断層画像を生成する断層画像生成手段と、前記断層画像生成手段により生成された前記複数の断層画像のうち、前記被写体中の関心物が撮影されている少なくとも1つの断層画像を表示手段に表示させると共に、当該表示に基づいて前記断層画像中の関心物の位置を指定させるための第1指定手段と、前記第1指定手段で指定された前記関心物の位置に基づいて、前記生検針を挿入する方向に応じて、前記生検針を挿入する側から前記関心物に至るまでの領域を含む前記断層画像を少なくとも1つ前記表示手段に表示させると共に、当該表示に基づいて前記生検針を通過させたい領域、及び前記生検針を通過させたくない非通過領域の少なくとも一方を指定させるための第2指定手段と、前記第2指定手段で通過させたい領域が指定された場合は、通過させたい領域を通過領域とし、前記非通過領域が指定された場合は前記非通過領域以外の領域を通過領域として、前記通過領域を通過し、かつ前記関心物に到達する、前記生検針の経路を検出し、複数の前記経路を検出した場合は、予め定められた基準に基づいて、前記経路に優先順位を設定する検出手段と、前記検出手段により検出された経路が、前記生検針の予め定められた移動範囲外である場合は、警告する警告手段と、して機能させるためのものである。
以上説明したように、本発明によれば、人体に対してより的確に生検針を挿入させることができる、という効果が得られる。
本実施の形態の放射線画像撮影装置の構成の一例を示す平面図である。 本実施の形態の放射線画像撮影装置の撮影時における構成の一例を示す図である。 本実施の形態の放射線画像撮影装置の撮影時の説明を行うための説明図である。 本実施の形態の放射線画像撮影システムの構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態の生検の流れの一例を示すフローチャートである。 本実施の形態の画像処理装置において実行される、挿入経路検出処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本実施の形態の挿入経路検出処理において、通過領域の指定可能範囲の具体的一例を説明するための説明図である。 本実施の形態の挿入経路検出処理で検出された挿入経路を断層画像上に表示させた具体的一例を説明するための説明図であり、挿入経路が適正である場合を示している。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態は本発明を限定するものではない。
図1〜図3に示すように、本実施の形態の放射線画像撮影装置10は、被験者Wが立った立位状態において、当該被験者Wの乳房N、を放射線(例えば、X線)により撮影する装置であり、例えば、マンモグラフィと称される。なお、以下では、撮影の際に放射線画像撮影装置10に被験者Wが対面した場合の被験者Wに近い手前側を放射線画像撮影装置10の装置前方側とし、放射線画像撮影装置10に被験者Wが対面した場合の被験者Wから離れた奥側を放射線画像撮影装置10の装置後方側とし、放射線画像撮影装置10に被験者Wが対面した場合の被験者Wの左右方向を放射線画像撮影装置10の装置左右方向として説明する(図1〜図3の各矢印参照)。
また、放射線画像撮影装置10の撮影対象は、乳房Nに限られず、例えば、身体の他の部位、物体であってもよい。また、放射線画像撮影装置10としては、被験者Wがイス(車イスを含む)等に座った座位状態において、その被験者Wの乳房Nを撮影する装置であってもよく、少なくとも被験者Wの上半身が立位した状態でその被験者Wの乳房Nが左右別個に撮影可能な装置であればよい。
放射線画像撮影装置10は、図1に示すように、装置前方側に設けられた側面視略C字状の測定部12と、測定部12を装置後方側から支える基台部14と、を備えている。
測定部12は、立位状態にある被験者Wの乳房Nと当接する平面状の撮影面20が形成された撮影台22と、乳房Nを撮影台22の撮影面20との間で圧迫するための圧迫板26と、撮影台22及び圧迫板26を支持する保持部28と、を備えて構成されている。
圧迫板26には、乳房Nの生検部位から必要な組織を採取するバイオプシハンド部38が備えられている。また、圧迫板26には、バイオプシハンド部38を用いた組織採取のための矩形状の開口部34が設けられている。バイオプシハンド部38は、圧迫板26に固定されたポスト部36及びポスト部36に一端が接続されたアーム部37により構成されている。アーム部37の他端には、生検針40が装着されている。生検針40の先端部には、乳房Nの生検部位の組織を吸引して採取する採取部(図示省略)が設けられている。生検針40は、バイオプシハンド部38により、圧迫板26の面に沿った方向(圧迫板26に並行な方向、図1、x−y軸方向)に移動させることができると共に、乳房Nに挿入する方向(圧迫板26と交差する方向、図1、z軸方向)に移動させることができる。なお、本実施の形態の生検針40は、乳房Nに圧迫板26に対して垂直方向に挿入できると共に、斜め方向に挿入できるように構成されている。なお、圧迫板26には、放射線を透過する部材が用いられる。
また、測定部12は、管球などの放射線源30(図4参照)が設けられ、放射線源30から撮影面20に向けて検査用の放射線を照射する放射線照射部24と、保持部28とは分離され放射線照射部24を支持する支持部29とを備えている。
測定部12には、基台部14に回動可能に支えられている回動軸16が設けられている。回動軸16は、支持部29に対して固定されており、回動軸16と支持部29は一体に回動するようになっている。
保持部28に対しては、回動軸16が連結されて一体に回動する状態と、回動軸16が分離されて空転する状態とに切り替え可能とされている。具体的には、回動軸16及び保持部28にそれぞれギアが設けられ、このギア同士の噛合状態・非噛合状態を切替えるようになっている。
なお、回動軸16の回動力の伝達・非伝達の切替えは、種々の機械要素を用いることができる。
保持部28は、撮影面20と放射線照射部24とが所定間隔離れるように撮影台22と放射線照射部24とを支持するとともに、圧迫板26と撮影面20との間隔が可変であるように圧迫板26をスライド移動可能に保持している。
乳房Nが当接する撮影面20は、放射線透過性や強度の観点から、例えば、カーボンで形成されている。撮影台22の内部には、乳房N及び撮影面20を通過した放射線が照射され、その放射線を検出する放射線検出器32が配置されている。放射線検出器32が検出した放射線が可視化されて放射線画像が生成される。
本実施の形態の放射線画像撮影装置10は、少なくとも、被写体としての乳房Nに対して、複数の方向から撮影を行うことができる装置とされている。図2、図3は、それぞれ、当該撮影時における放射線画像撮影装置10の姿勢、当該撮影時における放射線照射部24の位置を示している。図2及び図3に示すように、当該撮影は、放射線照射部24を支持するとともに、保持部28を介して撮影台22を支持する支持部29を傾けて撮影を行うものである。
放射線撮影装置10では、図3に示すように、乳房Nに対して複数の方向から撮影(トモシンセシス撮影)を行う場合、保持部28に対して回動軸16が空転して撮影台22と圧迫板26が動かず、支持部29が回動することにより放射線照射部24のみが円弧状に移動する。なお、本実施の形態では、図3に示すように角度αから所定角度θずつ撮影位置を移動させて、放射線照射部24の位置がP1〜PNのN箇所で撮影が行われる。
また、本実施の形態の放射線画像撮影装置10では、乳房Nに対して、CC(Cranio & Caudal:頭尾方向)撮影とMLO(Mediolateral−Oblique:内外斜位方向)撮影との両者を行うことができる装置とされている。なお、CC撮影時においては、撮影面20が上方を向いた状態に保持部28の姿勢が調整されると共に、放射線照射部24が撮影面20に対して上方に位置する状態に保持部28の姿勢が調整される。これにより、立位状態の被験者Wの頭側から足側に向かって、放射線照射部24から乳房Nへ放射線が照射されて、CC撮影がなされる。また、MLO撮影時では、一般的に、CC撮影時に比べて撮影台22を45°以上90°未満回転させた状態に保持部28の姿勢が調整され、撮影台22の装置前方側の側壁角部22Aに被験者Wの腋窩を当てるようにポジショニングされる。これにより、被験者Wの胴体の軸中心側から外側へ向かって、放射線照射部24から乳房Nへ放射線が照射されて、MLO撮影がなされる。
なお、撮影台22の装置前方側の面には、撮影時において、被験者Wの乳房Nよりも下方の胸部分を当接させる胸壁面25が形成されている。胸壁面25は平面状とされている。
図4には、本実施の形態の放射線画像撮影システム5の構成の一例のブロック図を示す。
本実施の形態の放射線画像撮影システム5は、放射線画像撮影装置10、画像処理装置50、及び表示装置80を備えて構成されている。
放射線画像撮影装置10は、放射線照射部24、放射線検出器32、撮影装置制御部42、バイオプシユニット44、操作パネル46、及び通信I/F部48を含んで構成されている。
撮影装置制御部42は、放射線画像撮影装置10全体の動作を制御する機能を有するものであり、CPU(Central Processing Unit)60、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)を含むメモリ、HDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ等から成る不揮発性の記憶部を備えて構成されている。また、撮影装置制御部42は、放射線照射部24、放射線検出器32、バイオプシユニット44、操作パネル46、及び通信I/F部48と接続されている。
撮影装置制御部42は、操作パネル46(曝射スイッチ)によりオペレータから照射指示を受け付けると、指定された曝射条件に基づいて設定された撮影メニュー(詳細後述)に従って、放射線照射部24に設けられた放射線源30から撮影面20に対して放射線を照射させる。
放射線検出器32は、画像情報を担持する放射線の照射を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を出力するものであり、例えば、放射線感応層を配置し、放射線をデジタルデータに変換して出力するFPD(Flat Panel Detector)として構成されている。放射線検出器32は、放射線が照射されると、放射線画像を示す画像情報を撮影装置制御部42へ出力する。本実施の形態では、放射線検出器32によって、乳房Nを透過した放射線の照射を受けて放射線画像を示す画像情報が得られる。
操作パネル46は、曝射条件や姿勢情報等の各種の操作情報、各種の操作指示等が設定される機能を有するものである。
操作パネル46で設定される曝射条件には、管電圧、管電流、照射時間、及び姿勢情報等の情報等が含まれている。操作パネル46で指定される姿勢情報には、乳房Nにたいして 複数の方向から撮影を行う場合の撮影位置(撮影姿勢、角度)を表す情報等が含まれている。
なお、これらの曝射条件、姿勢情報等の各種の操作情報及び各種の操作指示等は、操作パネル46によりオペレータが設定するようにしてもよいし、他の制御装置(RIS:Radiology Information System、放射線情報システム、放射線を用いた、診療、診断等の情報の管理を行うシステム)等から得るようにしてもよいし、予め記憶部に記憶させておいてもよい。
操作パネル46から各種情報が設定されると、撮影装置制御部42は、設定された各種情報に基づいて設定された撮影メニューに従って、放射線照射部24から放射線を被験者Wの撮影部位(乳房N)に照射させて放射線画像の撮影を実行する。撮影装置制御部42は、複数の方向から撮影を行う場合には、撮影面20が上方を向いた状態に保持部28の姿勢を調整すると共に放射線照射部24が撮影面20に対して上方に位置する状態に支持部29の姿勢を調整する。そして、撮影装置制御部42は、図3に示すように、支持部29を回動させて放射線照射部24を円弧状に角度αから角度θずつ移動させて撮影条件に基づいて放射線照射部24に設けられた放射線源30から撮影面20に対して異なる角度で個別に放射線Xを照射させる。これによりN枚の放射線画像が得られる。
バイオプシユニット44は、バイオプシハンド部38及び生検針駆動制御部45を備えて構成されている。生検針駆動制御部45は、撮影装置制御部42の指示に応じて、バイオプシユニット44を駆動して、生検針40を所定の位置に移動させると共に、生検針40を挿入角度に傾けた状態で保持する。
通信I/F部48は、放射線画像撮影装置10と、画像処理装置50と、の間で撮影された放射線画像や各種情報等をネットワーク49を介して送受信するための機能を有する通信インターフェイスである。
画像処理装置50は、放射線画像撮影装置10から取得した放射線画像から、再構成した断層画像を生成する機能を有している。
また、本実施の形態では、画像撮影装置50は、再構成された断面画像に基づいて、生検針40の挿入経路を検出し、検出した挿入経路で乳房Nに生検針40が挿入されるように、放射線画像撮影装置10に挿入経路を指示する機能を有している。
画像処理装置50は、CPU52、ROM54、RAM56、HDD58、通信I/F部60、画像表示指示部62、指示受付部64、断層画像生成部66、ターゲット指定部68、通過領域指定部70、及び経路検出部72を備えて構成されている。これらは、コントロールバスやデータバス等のバス75を介して互いに情報等の授受が可能に接続されている。
CPU52は、画像処理装置50全体の制御等を行うものであり、具体的には、ROM54に格納されているプログラム55を実行することにより制御を行っている。なお、本実施の形態では、プログラム55は、予め格納されている構成としているがこれに限らず、プログラム55をCD−ROMやリムーバブルディスク等の記録媒体等に記憶しておき記録媒体からROM54等にインストールするようにしてもよいし、インターネット等の通信回線を介して外部装置からROM54等にインストールするようにしてもよい。RAM56は、CPU52でプログラム55を実行する際の作業用の領域を確保するものである。HDD58は、各種データを記憶して保持するものである。
通信I/F部60は、画像処理装置50と、放射線画像撮影装置10と、の間で撮影された放射線画像や各種情報等をネットワーク49を介して送受信するための機能を有する通信インターフェイスである。
画像表示指示部62は、放射線画像(断層画像)等を表示させるように表示装置80のディスプレイ82に指示する機能を有するものである。
本実施の形態の表示装置80は、撮影された放射線画像(断層画像)の表示を行う機能を有するものであり、放射線画像が表示されるディスプレイ82及び指示入力部84を備えて構成されている。また、指示入力部84は、石灰化や腫瘤等の関心物を採取したいユーザ(例えば、医師等)が放射線画像の表示に関する指示を入力するための機能を有するものであり、例えば、タッチディスプレイや、キーボード、及びマウス等が挙げられる。なお、本実施の形態では、医師等、撮影された放射線画像により腫瘤等の関心物の採取や診断等を行う者をユーザといい、石灰化や腫瘤等、生検の採取対象となる組織を関心物という。
指示受付部64は、表示装置80の指示入力部84により入力されたユーザからの指示を受け付ける機能を有するものである。
断層画像生成部66は、トモシンセシス撮影により得られた複数の放射線画像から、断層画像を再構成して、撮影面20に平行な断層画像を生成する機能を有するものである。なお、本実施の形態では、「平行」としているが、略平行も含むものとする。
断層画像生成部66は、P1、P2、P3、・・・、Pnの位置で撮影された複数の放射線画像Iから断層画像を生成する。放射線源30が各位置から放射線を照射する撮影角度によって、関心物が放射線画像上に投影される位置が異なる。そこで、断層画像生成部66では、放射線画像撮影装置10から当該放射線画像を撮影した際の撮影条件を取得し、当該撮影条件に含まれる撮影角度に基づいて、複数の放射線画像間における関心物の移動量を算出して、公知の再構成方法に基づいて断層画像の再構成を行う。
ターゲット指定部68は、乳房N内の生検を採取すべき組織部位(ターゲット)をユーザに指定させるための機能を有している。本実施の形態では、断層画像生成部66により生成された断層画像を表示装置80のディスプレイ82に表示させ、表示させた断層画像から指示入力部84を用いてターゲットをユーザに指定させている(詳細後述)。
通過領域指定部70は、ターゲット指定部68により指定されたターゲットを採取するために生検針40を通過させる乳房N内の領域をユーザに指定させるための機能を有している。本実施の形態では、断層画像生成部66により生成された断層画像を表示装置80のディスプレイ82に表示させ、表示させた断層画像から指示入力部84を用いて通過領域をユーザに指定させている(詳細後述)。
経路検出部72は、ターゲット指定部68により指定されたターゲットの位置、及び通過領域指定部70により指定された通過領域に基づいて、生検針40の挿入経路を検出する機能を有している。
次に、本実施の形態の放射線画像撮影システム5の作用について図面を参照して説明する。
まず、放射線画像撮影システム5を用いて、生検を行う場合の全体の流れについて図面を参照して説明する。本実施の形態では、生検を行う場合は、まず、放射線画像撮影装置10により、被験者Wの乳房Nのトモシンセシス撮影を行い、画像処理装置50が撮影された放射線画像を再構成して得られた断層画像を用いて、ユーザの指定に基づいて生検針40の挿入経路を検出して放射線画像撮影装置10に対して指示する。放射線画像撮影装置10では、バイオプシユニット44に指示し、生検針駆動制御部45の制御によりバイオプシハンド部38を駆動させて生検針40を挿入経路に応じてセットする。
図5には、生検の流れの一例のフローチャートを示す。
放射線画像の撮影を行なう場合、放射線画像撮影装置10は、撮影メニューが設定されると、撮影メニューに従って撮影が実行される。
放射線撮影装置10は、乳房Nに対して複数の方向から撮影を行う撮影指示が入力された場合、図2に示すように、撮影面20が上方を向いた状態に保持部28の姿勢を調整すると共に放射線照射部24が撮影面20に対して上方に位置する状態に支持部29の姿勢を調整する。
ステップ100では、被験者Wの乳房Nを圧迫する。被験者Wは、放射線画像撮影装置10の撮影面20に乳房Nを当接させる。放射線画像撮影装置10は、この状態でオペレータから操作パネル46に対して圧迫開始の操作指示が行なわれると、圧迫板26が撮影面20に向けて移動する。
次のステップ102では、スカウト撮影を行い、スカウト画像を取得し、被験者Wのポジショニングを確認する。スカウト撮影とは、放射線源30を回転させることなく、すなわち、0°の角度で放射線の照射を行う撮影をいう。オペレータは、スカウト撮影された放射線画像を参照し、被験者Wのポジショニングが適切であるか否か判断する。
次のステップ104では、ポジショニングが適切であるか否か判断し、適切でない場合は、否定されてステップ100に戻り、圧迫板26を移動させて、乳房Nの圧迫を解除して乳房Nをポジショニングし直した後、再度ステップ100〜ステップ104の処理を繰り返す。一方、ポジショニングが適切である場合は、ステップ104で肯定されてステップ106へ進む。
ステップ106では、トモシンセシス撮影を行う。本実施形態に係る放射線撮影装置10は、操作パネル46に、乳房Nに対して複数の方向から撮影を行うトモシンセシス撮影指示が入力された場合、支持部29のみを回動させて放射線照射部24を円弧状に移動させて、図3に示すように、角度αから所定角度θずつ撮影位置を移動させて、放射線照射部24の位置がP1〜PNのN箇所で各々撮影条件に基づいた放射線の照射を行う。放射線照射部24から個別に照射された放射線は、それぞれ乳房Nを透過した後に放射線検出器32に到達する。
放射線検出器32は、放射線が照射されると、照射された放射線画像を示す画像情報をそれぞれ撮像装置制御部46へ出力する。上記のように、放射線照射部24の位置がP1〜PNのN箇所で放射線の照射が行われた場合には、N枚の放射線画像の画像情報を撮影装置制御部42へ出力することとなる。
撮影装置制御部42は、入力された各画像情報を画像処理装置50へ出力する。なお、上記のように、放射線照射部24の位置がP1〜PNのN箇所で放射線の照射が行われた場合には、撮影装置制御部42のCPUは、N枚の放射線画像の画像情報を画像処理装置50へ出力する。
次のステップ108では、画像処理装置50により、断層画像を再構成する。画像処理装置50では、放射線画像撮影装置10から入力されたN枚の放射線画像から断層画像を再構成する。なお、再構成された断層画像を表示装置80に表示させる。
次のステップ110では、画像処理装置50により、挿入経路検出処理を行う。画像撮影装置50では、表示装置80に断層画像を表示させて、ユーザに組織を採取するターゲット及び生検針40を通過させる通過領域を指定させ、当該指定に基づいて生検針40の挿入経路を検出する挿入経路検出処理(詳細後述)を行って挿入経路を検出する。
次のステップ112では、画像処理装置50は、検出された挿入経路を放射線画像撮影装置10に対して指示する。挿入経路が指示されると、放射線画像撮影装置10では、バイオプシユニット44に挿入経路を指示する。挿入経路が指示されると、生検針駆動制御部45は、バイオプシハンド部38を駆動させて、挿入経路に応じた位置及び角度に生検針40を移動させる。
次のステップ114では、生検針40を乳房Nに挿入する。なお、本実施の形態では、バイオプシユニット44による生検針40の乳房Nへの挿入は、医師等のユーザにより行われる。生検針40が挿入されると、次のステップ118では、挿入された生検針40によりターゲットの組織を吸引切除する。
次のステップ118では、終了するか否かを判断する。乳房N中の別のターゲットの組織を採取する場合は、否定されてステップ112に戻り、挿入経路の指示に応じて生検針40を挿入し、ターゲットの組織を吸引切除する処理を繰り返す。一方、否定された場合は、本処理を終了する。
次に、上述のステップ110の挿入経路検出処理について詳細に説明する。図6に、本実施の形態の画像処理装置50において実行される、挿入経路検出処理の流れの一例のフローチャートを示す。なお、本処理は、メモリに格納されている制御プログラム55がCPUで処理されることにより実行される。
ステップ200では、ターゲット指定部68により、ユーザにターゲットを指定させるために、表示装置80のディスプレイ82に生成した断層画像を表示させる。なお、ここでは、断層画像を1枚、または、適宜1枚ずつ表示装置80に表示させるようにしてもよいし、複数枚の断層画像を同時に表示装置80に表示させるようにしてもよい。
ユーザは、表示装置80のディスプレイ82に表示された断層画像から組織を採取するターゲット(関心物)を、指示入力部84により指定する。
次のステップ202では、ユーザにより指定されたターゲットの指示を指示受付部64により受け付ける。次のステップ204では、断層画像に基づいて、ターゲットの位置(3次元座標)を検出し、次のステップ206では、ターゲットの位置が適正であるか否かを確認する。ここでは、ターゲットの位置が放射線画像撮影装置10のバイオプシユニット44の制御範囲内であるか否かを判断する。なお、本実施の形態では、バイオプシユニット44の制御範囲に関する情報は、予め画像処理装置50の図示を省略した記憶部に記憶されている。バイオプシユニット44の制御範囲内にない場合は、N.G.となり、否定されてステップ208へ進む。ステップ208では、バイオプシユニット44の制御範囲外である旨をユーザに警告する。本実施の形態では、具体的一例として、表示装置80のディスプレイ82に警告の表示を行う。なお、警告の方法はこれに限らず、表示装置80等を介して、音声や、光等を用いてユーザに対して警告するようにしてもよい。
一方、バイオプシユニット44の制御範囲内である場合は、O.K.となり、肯定されてステップ210へ進む。ステップ210では、通過領域指定部70により、ユーザに生検針40の挿入経路を指定させるために、ターゲットの位置よりも上の断層画像を表示装置80のディスプレイ82に表示させる。
次のステップ212では、表示装置80に表示させた断層画像の高さ(当該断層画像のz軸方向の位置)を取得し、次のステップ214では、ユーザが指定可能な指定可能範囲を算出する。本実施の形態では、挿入経路の延長上が被験者Wの胸壁側を超えていない場合、及びバイオプシユニット44の制御範囲内である場合を指定可能範囲としている。被験者Wの胸壁側を超えているか否かは挿入経路を考慮して算出する。なお本実施の形態では、胸壁側を越えた領域は、乳房Nではない領域(乳房N以外の生体組織)とみなしている。すなわち、胸壁を乳房Nの境界線としている。また、胸壁を越えた領域には、心臓や肺等の他の臓器が存在する。そのため、乳房Nではない領域に生検針が到達しないように、本実施の形態では、このように胸壁側を越える場合は、指定可能範囲外としている。また、バイオプシユニットの制御範囲内であるか否かは、断層画像の高さ、3次元座標及び生検針40の角度により算出する。
次のステップ216では、算出された指定可能範囲を表示装置80に表示されている断層画像中に表示させる。指定可能範囲の表示の具体的一例を図7に示す。
ユーザは、表示装置80のディスプレイ82に表示された断層画像から生検針40を通過させたい通過領域を、指示入力部84により指定する。一般に、ユーザは、血管や生検を行わない他の病変部等の領域は生検針40を通過させたくない。このような通過させたくない領域を考慮して、ユーザは、生検針40を通過させたい領域を指定する。なお、通過させたい領域自体を通過領域として指定するようにしてもよいし、通過させたくない非通過領域を指定して、指定された非通過領域以外を通過領域としてもよい。
次のステップ218では、このようにして指定された通過領域の指定を指示受付部64により受け付ける。
次のステップ220では、通過領域の指定を継続して行うか否か判断する。ユーザが、高さ(z軸方向の位置)が異なる他の断層画像を用いて通過領域の指定を行いたい場合は、肯定されて、ステップ210に戻り、通過領域の指定を行う処理を繰り返す。一方、継続しない場合は、否定されてステップ222へ進む。
ステップ222では、経路検出部72により、指定されたターゲットの位置、及び指定された通過領域に基づいて挿入経路を検出する。本実施の形態では、ターゲットの3次元座標及び通過領域の3次元座標から、最小二乗法により、挿入経路を算出する。なお、算出方法は、指定されたターゲットの位置、及び指定された通過領域に基づいて算出すればよく、特に限定されるものではない。
なお、ユーザから上述の指定可能範囲外の範囲が通過領域として指定された場合は、指定可能範囲外である通過領域は、含めずに、挿入経路の検出を行ってもよい。なお、このようにユーザから指定された通過領域以外の領域を通過する挿入経路を検出する場合は、その旨をユーザに報知することが好ましい。
次のステップ224では、検出した挿入経路が適正であるか否かを確認する。本実施の形態では、断層画像中に挿入経路を示した画像を表示装置80に表示させてユーザに確認させる。また、画像保存システム50の断層画像生成部72においても、挿入経路が適正であるか否かを確認する。本実施の形態では、挿入経路の延長上が被験者Wの胸壁側を超えていく場合、3次元座標や生検針の角度がバイオプシユニット44の制御範囲外である場合、及び、生検針が血管を通過する、または先端が血管に到達する場合は、適正ではない(N.G.)と判断する。なお、血管を通過するか否かは、断層画像に基づいて、例えば特開2004−313478号公報等に記載のウエーブレット変換を行って検出すればよく、特にその方法は限定されるものではない。適正である場合(O.K.)の挿入経路の具体的一例を図8に示す。適正であると判断された場合(ユーザからの指示を受け付けた場合を含む)は、ステップ230へ進む。
一方、適正ではないと判断された場合(ユーザからの指示を受け付けた場合を含む)は、ステップ226へ進み、ステップ226では、経路が適正ではない旨をユーザに警告する。本実施の形態では、具体的一例として、表示装置80のディスプレイ82に警告の表示を行う。なお、警告の方法はこれに限らず、表示装置80等を介して、音声や、光等を用いてユーザに対して警告するようにしてもよい。また、予め定められた基準に応じて、警告方法を変えてもよい。
なお、本実施の形態では、挿入経路が不適正となった理由を表示装置80に表示させるようにしている。例えば、血管を通過する挿入経路が検出された場合であっても、生検針40が血管を通過することにより生じると予想される出血よりも、ターゲットの採取の方が重要であるとユーザが判断するような場合では、ステップ224の判断により挿入経路が不適正とされた挿入経路であっても、生検を行う必要が生じる場合がある。そのため、本実施の形態では、警告と共に、当該挿入経路を用いて生検を行うか(処理を継続するか)をユーザに判断させる。
そこで次のステップ228では、処理を継続するか否かを判断する。処理を継続しないことを示す指示を指示受付部64で受け付けた場合は、否定されてステップ218に戻り、通過領域の指定及び挿入経路の検出を繰り返す。一方、処理を継続することを示す指示を指示受付部64で受け付けた場合は、肯定されてステップ230へ進む。
ステップ230では、経路を追加するか否か判断する。例えば、1つのターゲットに対して2以上の異なる方向から生検針40を挿入して組織を採取したい場合や、その他のターゲットについても組織を採取したい場合等は、肯定されてステップ200に戻り、本処理を繰り返す。一方、否定された場合は、ステップ232へ進む。
ステップ232では、挿入経路が複数有るか否かを判断する。挿入経路が1つである場合は、否定されて本処理を終了する。一方、挿入経路が複数有る場合は、肯定されてステップ234へ進む。
ステップ234では、採取順を算出し、挿入経路を用いる順番(ターゲットを採取する順番)を決定した後、本処理を終了する。本実施の形態では、挿入経路の優先順位が予め図示を省略した記憶部に記憶されており、当該優先順位に基づいて、ターゲットを採取する順番を決定する。優先順位は、例えば、血管を通らないことを最優先とし、次に、生検針の挿入経路が短い順番(短いほど優先順位が高い)とすることが挙げられる。例示した場合では、生検針の挿入経路が短いほど優先順位が高いとしているがこれは、生検針40の挿入経路が短い方が、生検針40が血管を通過した場合に出血量が少なくなるであろうことを考慮しているためである。なお、採取する順番の決定は、これに限らず、ユーザが設定した順番に基づいて決定してもよい。
このように優先順位に基づいて、採取する順番を決定することにより、例えば、血管を通る挿入経路を最後にすることで、出血した血を拭き取る等の作業を要する採取や、止血が長くかかる採取を最後に行うことができる。また、連続してターゲットの採取を行う場合、後に行われるターゲットの採取の際に、出血した血液でターゲットが見づらくなるのを防止することができる。
以上、説明したように本実施の形態の放射線画像撮影システム5では、被験者Wの乳房Nの関心物に対して生検を行う場合、放射線画像撮影装置10により、被験者Wの乳房Nに異なる角度から放射線を照射して、いわゆるトモシンセシス撮影により複数の放射線画像を撮影する。画像処理装置50の断層画像生成部66では、複数の放射線画像から再構成した断層画像を生成する。ターゲット指定部68は、生成された断層画像を表示装置80のディスプレイ82に表示させる。表示された断層画像に基づいてユーザが指定したターゲットの位置を指示受付部64で受け付けると、次に、通過領域指定部70は、指示されたターゲットの位置よりもz軸方向で上側(生検針40が挿入される側、本実施の形態では圧迫板26側)の断層画像を少なくとも1つ、表示装置80のディスプレイ82に表示させる。また、本実施の形態では、挿入経路が胸壁側を越えない場合や、バイオプシユニット44の制御範囲内である場合を指定可能範囲として算出し、表示装置80に断層画像と共に、表示させる。画像処理装置50は、表示された断層画像に基づいてユーザが指定した生検針40を通過させたい通過領域の指示を受け付けると、経路検出部72では、ターゲットの位置(3次元座標)及び通過領域の位置(3次元座標)を用いて、生検針40の挿入経路を検出する。経路検出部72は、挿入経路を表示装置80のディスプレイ82に表示させて挿入経路の適否をユーザに確認させると共に、胸壁側を越えない、バイオプシユニット44の制御範囲内であるか、及び血管を通過等するか等、予め定められた条件に応じて挿入経路の適否を判断する。画像処理装置50は、適正ではないと判断した場合は、その旨をユーザに対して警告する。また、複数の挿入経路が検出された場合は、予め定められた優先順位に基づいて、ターゲットを採取する順番を決定し、放射線画像撮影装置10に挿入経路を指示する。放射線画像撮影装置10は、指示された挿入経路、挿入順番に基づいてバイオプシユニット44を制御して、生検を行う。
このように、表示装置80に表示させた断層画像からユーザに、組織を採取するターゲットの位置を指定させ、指定されたターゲットよりも生検針40が挿入される側の領域が表示されている断層画像を表示装置80に表示させ、ユーザに生検針40を通過させたい通過領域を指定させ、指定されたターゲットの3次元座標及び通過領域の3次元座標を用いて、生検針40の挿入経路を検出しており、また、挿入経路が適正であるか否かを判断し、適正でない場合は、ユーザに警告するため、バイオプシユニット44の制御範囲及び乳房N領域を考慮した生検針40の挿入経路を検出することができる。従って、人体に対してより的確に生検針を挿入させることができる。
また、ユーザは、表示された断層画像からターゲット及び通過領域を指定すればよいため、挿入経路を検出するユーザの負荷が軽減される。
また、マンモグラフを用い、乳房Nの生検を行う場合、挿入角度や挿入経路によっては、胸壁の近くを通過したり、胸壁の方向に生検針40を挿入したりすることになるが、本実施の形態では、胸壁を越えて乳房N外の領域に生検針40が到達しないように、挿入経路の適否を判断して警告しているため、ユーザに注意を促すことができる。また、挿入経路を表示装置80に表示させることにより、生検針40の位置と胸壁との距離をユーザに認識させることができる。
また、本実施の形態では、上述のように、断層画像と共に通過領域として指定可能な指定可能範囲を表示装置80に表示させているため、ユーザが、指定可能な範囲外を通過領域として指定してしまい、警告を受けることを抑制できる。これにより、経路の指定が容易になり、ユーザの操作性が向上される。
また、本実施の形態では、このようにユーザの負荷が低く、適正に、短時間で挿入経路の検出を行えるため、検査時間を短くすることができ、被験者Wの負担を軽減させられる。
なお、本実施の形態では、経路検出部72で挿入経路が検出された場合について説明しているが、挿入経路が検出できない場合は、その旨を表示装置80によりユーザに対して表示させ、あらためて通過領域の指定をさせる等すればよい。
また、本実施の形態では、撮影面20に対して上方向から下方向(撮影面20に離れた方向から近付く方向)へ生検針40を挿入するため、ターゲットの上方向に位置する断層画像を表示させているが、生検針40の挿入方向が異なる場合等は、これに限らない。ターゲットよりも生検針40の挿入側(被験者Wの外部側)の領域(生検針40が通過する可能性がある領域)に位置する断層画像を表示させるようにすればよい。
また、本実施の形態では、ターゲットが1つの場合について説明したがこれに限らず、複数のターゲットを同時に採取するように挿入経路を決定するようにしてもよい。なお、この場合において、複数指定されたターゲットの全てが採取できるように挿入経路を決定できない場合は、より多くのターゲットを挿入できる経路を決定したり、全てのターゲットを採取するために生検針40を挿入する回数がより少なくてすむ経路を決定したりすればよい。また、その旨を表示装置80に表示させるようにするとよい。
また、本実施の形態では、マンモグラフィにより撮影された放射線画像の断層画像を用いて挿入経路を検出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の放射線画像撮影装置により撮影された放射線画像を用いてもよい。また、生検を行う部位は乳房Nに限らないが、上述したように、乳房Nでは、微少な腫瘤や石灰化等のターゲットを、的確に採取することが重要であるため、乳房Nの生検に用いることが好ましい。
また、放射線画像の撮影に用いられる放射線は、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、本実施の形態で説明した放射線画像撮影システム5、放射線画像撮影装置10、画像処理装置50、及び表示装置80の構成は一例であり、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言うまでもない。
また、本実施の形態で説明した生検の流れ及び挿入経路検出処理の流れも一例であり、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言うまでもない。
5 放射線画像撮影システム
10 放射線画像撮影装置
40 生検針
44 バイオプシユニット
50 画像処理装置
66 断層画像生成部
68 ターゲット指定部
70 通過領域指定部
72 経路検出部
80 表示装置
N 乳房
W 被験者

Claims (7)

  1. 人体の部位を被写体とし、放射線画像検出器に対向して設けられた放射線照射部を複数の位置に移動しながら各位置において前記放射線照射部から前記放射線画像検出器上の前記被写体に対して異なる角度から放射線を照射して前記放射線画像検出器から取得した複数の放射線画像に基づいて、前記被写体の前記放射線画像検出器の検出面を基準として再構成した複数の断層画像を生成する断層画像生成手段と、
    前記断層画像生成手段により生成された前記複数の断層画像のうち、前記被写体中の関心物が撮影されている少なくとも1つの断層画像を表示手段に表示させると共に、当該表示に基づいて前記断層画像中の関心物の位置を指定させるための第1指定手段と、
    前記第1指定手段で指定された前記関心物の位置に基づいて、生検針を挿入する方向に応じて、前記生検針を挿入する側から前記関心物に至るまでの領域を含む前記断層画像を少なくとも1つ前記表示手段に表示させると共に、当該表示に基づいて前記生検針を通過させたい領域、及び前記生検針を通過させたくない非通過領域の少なくとも一方を指定させるための第2指定手段と、
    前記第2指定手段で通過させたい領域が指定された場合は、通過させたい領域を通過領域とし、前記非通過領域が指定された場合は前記非通過領域以外の領域を通過領域として、前記通過領域を通過し、かつ前記関心物に到達する、前記生検針の経路を検出し、複数の前記経路を検出した場合は、予め定められた基準に基づいて、前記経路に優先順位を設定する検出手段と、
    前記検出手段により検出された経路が、前記生検針の予め定められた移動範囲外である場合は、警告する警告手段と、
    を備えた画像処理装置。
  2. 前記予め定められた移動範囲は、前記生検針を駆動する駆動手段の駆動能力により予め定められた移動範囲、及び前記被写体の予め定められた部位を前記生検針が通過しないように予め定められた移動範囲の少なくとも一方である、請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 前記第2指定手段は、前記断層画像と共に、前記予め定められた移動範囲を表す領域を前記表示手段に表示させる、請求項1または請求項2に記載の画像処理装置。
  4. 前記検出手段は、前記第1指定手段により複数の前記関心物が指定された場合は、前記通過領域を通過し、かつ複数の前記関心物のうち少なくとも2つの前記関心物に到達する前記経路を検出する、請求項1から請求項3に記載の画像処理装置。
  5. 前記予め定められた移動範囲外の領域が前記通過領域として前記第2指定手段により指定された場合は、前記検出手段は、前記予め定められた移動範囲外の領域である前記通過領域を通過しない経路を検出する、請求項1から請求項に記載の画像処理装置。
  6. 放射線画像検出器に対向して設けられた放射線照射部を複数の位置に移動しながら各位置において前記放射線照射部から前記放射線画像検出器上の前記被写体に対して異なる角度から放射線を照射して放射線画像を撮影する撮影手段と、前記被写体中の関心物を採取するための生検針を駆動する駆動手段と、を備えた放射線画像撮影装置と、
    前記放射線画像が撮影した複数の放射線画像に応じて、前記生検針の経路を検出する前記請求項1から前記請求項のいずれか1項に記載の画像処理装置と、
    を備えた放射線画像撮影システム。
  7. コンピュータを、
    人体の部位を被写体とし、放射線画像検出器に対向して設けられた放射線照射部を複数の位置に移動しながら各位置において前記放射線照射部から前記放射線画像検出器上の前記被写体に対して異なる角度から放射線を照射して前記放射線画像検出器から取得した複数の放射線画像に基づいて、前記被写体の前記放射線画像検出器の検出面を基準として再構成した複数の断層画像を生成する断層画像生成手段と、
    前記断層画像生成手段により生成された前記複数の断層画像のうち、前記被写体中の関心物が撮影されている少なくとも1つの断層画像を表示手段に表示させると共に、当該表示に基づいて前記断層画像中の関心物の位置を指定させるための第1指定手段と、
    前記第1指定手段で指定された前記関心物の位置に基づいて、生検針を挿入する方向に応じて、前記生検針を挿入する側から前記関心物に至るまでの領域を含む前記断層画像を少なくとも1つ前記表示手段に表示させると共に、当該表示に基づいて前記生検針を通過させたい領域、及び前記生検針を通過させたくない非通過領域の少なくとも一方を指定させるための第2指定手段と、
    前記第2指定手段で通過させたい領域が指定された場合は、通過させたい領域を通過領域とし、前記非通過領域が指定された場合は前記非通過領域以外の領域を通過領域として、前記通過領域を通過し、かつ前記関心物に到達する、前記生検針の経路を検出し、複数の前記経路を検出した場合は、予め定められた基準に基づいて、前記経路に優先順位を設定する検出手段と、
    前記検出手段により検出された経路が、前記生検針の予め定められた移動範囲外である場合は、警告する警告手段と、
    して機能させるための画像処理プログラム。
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