JP5968790B2 - マンモグラフィー装置 - Google Patents

Description

本発明は、胸部の悪性細胞を検出するためのマンモグラフィー装置に関する。

この装置は、エックス線源と、胸部のエックス線画像を提供するためにエックス線源と協調するエックス線検出器と、エックス線検出器に対して胸部を押し付けることで胸部を扁平化するためのパドルとを含んでおり、少なくとも一つのセンサが、乳房が胸部を押すパドルの圧力を決定するために使用されるパラメータの測定のために利用されており、胸部に適用される圧力に応じてパドルの作動を制御する制御システムが提供されている。胸部をエックス線検出器にパドルで押し付けることは、胸部の適切なエックス線画像を得るために望ましい、乳房の扁平化に役立つ。

上記のマンモグラフィー装置は米国特許出願公開第７６５６９９３号公報にて知られている。この公知のマンモグラフィー装置では、パドルは胸部の曲線に沿った形状であり、パドルは、胸部の物理的特徴を十分に考慮して、胸部に望ましい圧力を提供するため、複数の圧力センサで測定される圧力に応じて個別に移動および制御される複数の要素を含んでいる。

公知のマンモグラフィー装置の欠点の一つは、エックス線画像の質を向上させるため、胸部に不均等な圧力分布を適用することである。当該技術の一般的な理解によれば、より少ないエックス線照射量で、より良好な画像品質を取得するよう、乳房を扁平化するために均等な圧力の適用が要求される。

米国特許出願公開第７６５６９９３号公報

従って本発明の第１の目的は、特に胸部のエックス線画像の品質向上のため関係があると考えられるこれらのパラメータを考慮することである。これらのパラメータを知り考慮することは、悪性細胞が存在するか否かの確率を高めると考えられる。

本発明の別な目的は、エックス線画像撮影中の胸部の不必要な圧迫を回避するよう、公知のマンモグラフィー装置を向上させることである。

さらに別な目的は、胸部組織の悪性細胞を正確に検出するよう、マンモグラフィー装置の性能を増強することである。

さらに別な目的は、マンモグラフィーの公知の方法を利用する現存の方法の代替方法を提供することであり、そこではマンモグラフィー装置で検出される疑わしい悪性細胞の存在をさらに確定化させるように圧力が利用される。

続く開示内容から明らかとなるであろう本発明のこれらおよびその他の目的は、少なくとも部分的に「特許請求の範囲」で述べられる本発明のマンモグラフィー装置の特徴で達成されている。

本発明の第１の特徴では、マンモグラフィー装置は、胸部とパドルとの間の接触面積を測定するための接触面積測定装置を有する。本発明のマンモグラフィー装置では、パドルは好適には一体的に形成されている。すなわち一部材であり、米国特許出願公開第７６５６９９３号公報で説明された従来技術のように、少なくとも個別に移動可能および制御可能な一連の隣接するパドル要素を有していない。

接触面積測定ユニットは２つの形態で利用できる。１実施態様では、胸部に適用される（かけられる）圧迫力（圧力）を測定するために少なくとも一つのセンサが利用される。この圧迫力は接触面積と共に胸部に適用される平均圧力を提供する。この平均圧力はその後、撮影時の不必要で回避可能な痛みを回避するよう、予め設定されたレベルで制御できる。

さらに、胸部圧による胸部とパドルとの間の測定された接触面積は、個別の胸部のサイズとは無関係に平均圧迫力を計算および適用するよう、予め設定された圧迫力レベルと共に利用できる。この平均圧迫力を知って制御することで、マンモグラフィー操作の改善された標準化が得られ、スクリーニング(検査)される人物の不必要な痛みを回避させながらスクリーニングの精度を向上させる。拡張期血圧程度（最適血圧）の通常時の平均的な圧迫する力は、多くの場合、特に小さな乳房の人物の過度の不快感を回避させる。

前述の内容は、後に解説する好適な実施態様で可能である、胸部に適用される力（かけられる力）ではない圧力を直接的に測定するために少なくとも一つのセンサが利用される場合にも当てはまる。

好適には、接触面積測定ユニットは光学手段を含んでいる。エックス線画像化を妨害せずに胸部とパドルとの間の接触面積を測定することが可能である。好適には、光学手段はカメラ、好適にはＣＣＤカメラを含んでいる。

本発明のさらに別な特徴は、エックス線源と、胸部のエックス線画像を提供するためにエックス線源と協調するエックス線検出器と、エックス線検出器に胸部を押し付けることで乳房を扁平化するためのパドルと、胸部とパドルとの間の接触面積を測定するための、好適にはカメラである光学手段を含んだ接触面積測定ユニットとを含み、パドルは半透明である胸部の悪性細胞を検出するためのマンモグラフィー装置に関する。このようなマンモグラフィー装置では、パドルまたはパドルと一体的に組み立てられる別体の透明プレートが光源に接続されていることが好都合である。パドルまたは別体の透明プレート、および光源は、パドルまたはプレート内の光を拡散させ、パドルまたはプレートからの光を、胸部組織がパドルまたはプレートに接触するとカメラの方向に放出させるように構成されている。これは、パドル（またはプレート）が胸部に接触しているとき、パドル内（またはパドルと一体的に組み立てられるプレート内）で拡散する光のいわゆる内部全反射現象を利用することで接触面積測定ユニットを活用するための非常に効果的で容易な方法を提供する。光量と、光がパドル（または別体のプレート）から放出される面積は、パドル（プレート）に接触する乳房によってかけられる（局部）圧力による。さらにこの現象は、例えばスペックル画像処理を利用して、(局部)圧力による乳房の皮膚の毛細血管のかん流の測定を可能にする。

好適には、パドルおよび/またはパドルと一体的に組立てられる別体のプレートは（登録商標）レキサンポリカーボネート系樹脂製である。（登録商標）レキサンは、その優れた機械的、光学的、電気的および熱的特性で知られる非結晶性エンジニアリング可塑性樹脂を提供するサビックイノベーティブプラスチック社の登録商標である。その光学的特性は、接触面積測定ユニットと検査中の胸部との間に効果的な光学経路をその物質に提供させる。ポリカーボネート樹脂の光学的特性は、その物質に少量の酸化チタンを供給することによってさらに向上する。パドルおよび/または別体のプレートをグラフェンで覆うことも可能である。グラフェンはその強度、半透明性および優れた導電性と熱伝導性で知られている。

公知のマンモグラフィー装置には、エックス線検出器からのデータを処理し、それを乳房のエックス線画像に変換するための処理ユニットが提供されている。好適にはこの処理ユニットと接触面積測定ユニットは、乳房とパドルとの間の接触面積と乳房のエックス線画像から導かれた乳房断面との比率を決定するためのエスティメータに接続されている。この比率も悪性細胞の存在を確定するのに役立つであろう。

好適には、マンモグラフィー装置は、乳房がパドルによって圧迫されて扁平化されている際の乳房の厚みを測定するための厚み測定ユニットを有している。一定状態のみの情報である必要はなく、数レベルの圧迫における乳房の厚みについての情報を含んだ圧迫時の乳房の厚みは（適用される力と共に）乳房の力学的特性の情報を提供するパラメータである。このパラメータを測定することで悪性細胞成長の指標である乳房組織の力学的特性の非線形状態を検出することができる。

適切には、厚み測定ユニットはパドルとエックス線検出器との間の距離、特に乳房と接するパドルの領域とエックス線検出器との間の距離を検出するための手段で構成される。これはパドルとエックス線検出器との間で扁平化されている乳房の厚みを決定するための一つの簡単な方法である。

乳房の局部圧力を計測するため、マンモグラフィー装置がパドルおよび/またはエックス線検出器内に分布された圧力センサを有することがさらに望ましい。一つには、これで圧力センサが処理ユニットに接続されている可能性を提供する。これで圧力センサは局部圧力を乳房のエックス線画像と相関させることができる。この局部圧力情報は圧迫されている際の乳房の断面を示し、局部圧力と乳房のエックス線画像の結合された情報は悪性細胞の存在を検出する信頼性を向上させる。

乳房に適用される、このように測定された圧力に応じてパドルの動作を制御するためにこれら圧力センサを直接的に使用することも可能である。

悪性細胞の存在を検出する信頼性は、パドルおよび/またはエックス線検出器が、パドルとエックス線検出器との間で乳房が扁平化されている際に乳房表面の温度分布を検知するための温度センサを含んだ本発明のマンモグラフィー装置の好適実施例でさらに向上する。さらに、乳房表面の温度分布は圧迫時のパドルとの乳房の接触面積を決定するために利用でき、悪性細胞自体の存在を検出するための有用な情報である。パドルおよび/またはエックス線検出器に温度センサが提供されているという特徴は、センサが（乳房の変形によって）熱発生細胞と乳房の血管にさらに接近し、乳房とパドルおよび/またはエックス線検出器との物理的接触が熱センサへの熱伝達を向上させ、安定した状態に到達するために必要な時間を減少させるという利点を提供する。

乳房の熱分布から得られる情報の分析における最良の結果は、熱センサが処理手段に接続されており、処理手段が乳房の温度分布をエックス線画像と相関させるように配置されているときに得られると考えられる。

最も好適には、圧力センサおよび/または温度センサはエックス線を透過させられる。この場合には、胸部エックス線画像の品質が圧力センサおよび/または温度センサの適用によって妨害されない。

センサが透過性ではない別な実施態様では、好適にはパドルおよび/またはエックス線検出器および圧力センサおよび/または温度センサはほぼ同じレベルのエックス線吸収性能を発揮する。そうすればエックス線画像化への影響は僅かに高いエネルギーレベルのエックス線のものだけに限定される。

センサは透過性ではなく、処理ユニットはエックス線画像を提供するために適用される。さらに別な実施態様では、処理ユニットはエックス線画像からの圧力センサおよび/または温度センサの画像を除去するように構成されている。

本発明者は、圧力センサおよび/または温度センサが好適には薄膜センサおよび/またはファイバブラッグ回析格子センサを含むことを考慮している。ひずみに敏感であると同様に、ファイバブラッグ回析格子センサのブラッグ波長は温度にも敏感である。測定されたひずみはパドルおよび/またはエックス線検出器に適用される圧力に変換される。

薄膜センサとファイバブラッグ回析格子センサの利点は、これらが光学的に透明であり、エックス線に対して相当程度に半透明であることと、エックス線を吸収する限りにおいてはパドルおよび/エックス線検出器の材料はほぼ同じ吸収値のものから容易に選択できる点である。乳房エックス線画像でファイバが認識される程度の影像が残る場合でも、ファイバのこれらの影像は乳房エックス線画像から容易に取り去ることができる。ファイバブラッグセンサの光学的透明性は、エックス線画像のためのパドルと検出器との間での乳房の位置決めに有利である。

約８×８ピクセル、または少なくとも６×６ピクセルの解像度を提供するよう、ファイバブラッグ回析格子センサがパドルおよび/またはエックス線検出器に所定数だけ分布されていることが望ましい。これは乳房エックス線画像に有効に関連する十分な情報を提供する。

本発明のマンモグラフィー装置を図面を参考にして説明する。

本発明のマンモグラフィー装置の概略図である。

図１では、本発明のマンモグラフィー装置を符号１で示している。このマンモグラフィー装置１は乳房２の悪性細胞８のスクリーニング（検査、撮像）のために使用される。この目的で、このマンモグラフィー装置１はエックス線源３と、乳房２のエックス線画像を提供するためにエックス線源と協調するエックス線検出器４とを含んでいる。

マンモグラフィー装置１はエックス線検出器４に乳房２を押し付けることで扁平化するためのパドル５をさらに含んでいる。この実施例ではパドル５にはパドル５が乳房２を扁平化する力を測定するための力覚センサまたはトルクセンサ２０が提供されている。さらに、ライン１１を介してフォースまたはトルクセンサ２０の測定信号を受領し、センサ２０で測定される力に応じてステアリングライン（操作ライン）１２を介してパドル５の動作を制御し、以下で解説する接触面積測定結果を利用する、通常はコンピュータシステム１９の一部を形成する制御システム１０が提供されている。

パドル５の動作の制御においては、センサ２０で測定された力は先ずパドル５と乳房２との間の接触面積を考慮することによって圧力に変換される。この目的で、接触面積測定ユニット６’と６’’が乳房２とパドル５との間の接触面積を測定するために利用される。接触面積測定ユニット６’と６’’はカメラ６’、好適にはＣＣＤカメラなどの光学手段を含んでいる。ＣＣＤカメラ６’の出力は制御システム１０のためのデジタルフォーマットで直接的に利用可能である。

有利には、接触面積測定ユニットの光学手段６’、６’’は光源６’’をさらに含んでおり、それによってパドル５がこの光源６’’に接続されており、パドル５と光源６’’はパドル５内で光を伝達し、乳房２の組織（皮膚組織）がパドル５に接触すると、光をカメラ６’の方向にパドル５から放出する（放射、反射する）ように構成されている。

接触面積測定ユニット６’と６’’から乳房２への光経路を改善するため、（登録商標）レキサンポリカーボネート樹脂（Lexan polycarbonate）でパドルを製造することが有利である。（登録商標）レキサン（Lexan）は、その優れた機械的、光学的、電気的および熱的特性で知られる非結晶エンジニアリング熱可塑性物質を提供するサビックイノベーティブプラスチックス（The firm sabic innovative Plastic）社の登録商標である。ポリカーボネート樹脂の光学的特性は少量の酸化チタンを供給することによってさらに向上するが（図面には示されていない）、乳房に接触するように意図されたパドルの面でパドルと一体化するように組み立てられる別体のプレートを利用して接触面積を測定することも可能である。この実施例では、プレートはその後に光源に接続され、プレートと光源はその後プレート内で光を伝達し、乳房の組織がプレートに接触すると、プレートからカメラの方向に光を放出するように構成されている。

本発明のマンモグラフィー装置はライン２１を介して受領されるエックス線検出器４からのデータを処理し、それを乳房２のエックス線画像に変換するための処理ユニット１７をさらに含んでいる。処理ユニット１７および接触面積測定ユニット６’、６’’はそれぞれのライン１５と１６を介して、乳房２とパドル５との間で測定された接触面積と、乳房２のエックス線画像から導かれる乳房断面積との比率（割合）を確定するためにコンピュータシステム１９内のエスティメータ（推定器）１４に接続されている。

マンモグラフィー装置１は、乳房２がパドルによって扁平化されている際の乳房の厚みを測定するための厚み測定ユニット１３をさらに含んでいる。厚み測定ユニット１３は乳房２に接触するパドル５の領域と、エックス線検出器との間の距離を検出するように構成されている。図示の実施例では、これはパドル５を保持するアームに接続された角度測定ユニットである。

パドル５には好適には、悪性細胞の存在を示す局部圧力を測定するための一連の圧力センサ７が提供されている。圧力センサ７は乳房２の局部圧力を測定するために好適にはパドル５と、エックス線検出器４に分布され、処理ユニット１７（通常はコンピュータシステム１９の一部を形成する）は局部圧力を乳房２のエックス線画像と相関させるように構成されていることが望ましい。乳房２に適用される圧力を制御するため、圧力センサ７を直接的に利用することも可能である。このようにすればパドルが乳房２にかける力を測定するための力覚センサを省くことができる。

図１は、パドル５および/またはエックス線検出器４が、パドル５とエックス線検出器４との間で乳房２が圧迫されている際の乳房２の温度分布を測定するための温度センサ１８を含んでいることをさらに示している。乳房２の温度分布を測定するためのこれらの温度センサ１８は好適にはパドル５による乳房２の圧迫時の全期間にわたって測定する。好適にはコンピュータシステム１９の処理ユニット１７も乳房２の温度分布をエックス線画像と相関させるように構成されている。

前述の本発明の特徴の説明は「請求の範囲」をここに提供されている特定の実施例に限定することを意図しない。本発明の範囲内で多くの変更が実現可能である。例えば、圧力センサ７および/または温度センサ１８はエックス線を透過できることが望ましい。別な実施例では、ここで提供されているパドル５および/またはエックス線検出器４および圧力センサ７および/または温度センサ１８はエックス線の吸収のレベル（程度）がほぼ同じである。さらに別な実施例では、圧力センサ７および/または温度センサ１８はエックス線を完全に透過するのではなく、処理ユニット１７は圧力センサ７および/または温度センサ１８の画像をエックス線画像から除くように構成されている。

Claims (14)

1. 乳房（２）の悪性細胞（８）を検出するためのマンモグラフィー装置（１）であって、
   本装置は、エックス線源（３）と、乳房（２）のエックス線画像を提供するために該エックス線源（３）と協働するエックス線検出器（４）と、
   乳房（２）を前記エックス線検出器（４）に対して押し付けることで扁平化させるためのパドル（５）とを含んでおり、
   前記パドル（５）が前記乳房（２）を圧迫する圧力を決定するために利用されるパラメータを測定するために、少なくとも一つのセンサ（７）が利用され、
   前記乳房（２）に適用される圧力に応じて前記パドル（５）の動作を制御する制御システム（１０）が提供されており、
   前記乳房（２）と前記パドル（５）との間の接触面積を測定するための接触面積測定ユニット（６’、６’’）を有しており、前記接触面積測定ユニット（６’、６’’）は光学的手段を含んでおり、
   前記エックス線検出器（４）からのデータを処理し、それを前記乳房（２）のエックス線画像に変換するための処理ユニット（１７）が提供されており、前記処理ユニット（１７）と前記接触面積測定ユニット（６’、６’’）は、前記接触面積と、前記乳房（２）のエックス線画像から導かれる乳房断面積との間の比率を決定するための推定器（１４）に接続されていることを特徴とするマンモグラフィー装置。
2. 前記パドル（５）は半透明であり、前記パドル（５）、または該パドル（５）と一体的に組立てられた別体の透明プレートが光源（６’’）に接続されており、前記パドル（５）または前記別体の透明プレートおよび前記光源（６’’）は、前記乳房（２）の組織が前記パドル（５）または前記別体のプレートに接触すると、前記パドルまたは前記別体のプレート内で光を伝え、前記カメラ（６’）の方向に前記パドル（５）または前記別体のプレートからの光を放出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマンモグラフィー装置。
3. 前記パドル（５）は（登録商標）レキサンポリカーボネート樹脂製であることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のマンモグラフィー装置。
4. 前記ポリカーボネート樹脂は少量の酸化チタンを含んでいることを特徴とする請求項３記載のマンモグラフィー装置。
5. 前記乳房（２）が前記パドル（５）によって圧迫されている際の乳房の厚みを測定するための厚み測定ユニット（１３）を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマンモグラフィー装置。
6. 前記厚み測定ユニット（１３）は前記パドル（５）と前記エックス線検出器（４）との間の距離を検出する手段により構成されていることを特徴とする請求項５記載のマンモグラフィー装置。
7. 前記パドル（５）はユニット化されており、前記乳房（２）の局部圧力を測定するため、前記パドル（５）および／または前記エックス線検出器（４）に分布された圧力センサ（７）を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のマンモグラフィー装置。
8. 前記パドル（５）および／または前記エックス線検出器（４）は、前記乳房が前記パドル（５）と前記エックス線検出器（４）との間で扁平化されている際の乳房の温度分布を測定するための温度センサ（１８）を含んでいることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のマンモグラフィー装置。
9. 前記圧力センサ（７）および／または前記温度センサ（１８）は前記処理ユニット（１７）に接続されており、前記処理ユニット（１７）は前記乳房（２）の局部的な圧力、および／または前記乳房（２）の前記温度分布をエックス線画像と相関させることを特徴とする請求項８に記載のマンモグラフィー装置。
10. 前記圧力センサ（７）および／または温度センサ（１８）はエックス線を透過できることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のマンモグラフィー装置。
11. 前記パドル（５）および／または前記エックス線検出器（４）、および提供される前記圧力センサ（７）および／または前記温度センサ（１８）は、ほぼ同じエックス線の吸収の程度であることを特徴とする請求項８に記載のマンモグラフィー装置。
12. エックス線画像を提供するために処理ユニット（１７）が利用され、前記圧力センサ（７）および／または前記温度センサ（１８）はエックス線を透過させず、前記処理ユニット（１７）は前記圧力センサ（７）および／または前記温度センサ（１８）の画像をエックス線画像から除くように構成されていることを特徴とする請求項８に記載のマンモグラフィー装置。
13. 前記圧力センサ（７）および／または前記温度センサ（１８）はフィルムセンサおよび／またはファイバーブラッググレーティングセンサを含んでいることを特徴とする請求項９から１２のいずれかに記載のマンモグラフィー装置。
14. 前記ファイバーブラッググレーティングセンサは、少なくとも６×６ピクセルの、好適には少なくとも８×８ピクセルの解像度を提供するように、前記パドル（５）および／または前記エックス線検出器（４）に事前に決められた数だけ、分布されていることを特徴とする請求項１３記載のマンモグラフィー装置。

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