JP6344902B2 - 画像処理装置及びその作動方法、撮影装置及びその作動方法、撮影システム、並びにコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置及びその作動方法、撮影装置及びその作動方法、撮影システム、並びにコンピュータプログラムに関し、特に、乳房からがん等の新生物を検出する技術に関する。

乳房からがん等の新生物を検出する方法として、放射線撮影方法が広く用いられており、一般的にはマンモグラフィー法が用いられる。近年では、マンモグラフィー撮影において、Ｘ線発生部を移動させながら動画撮影を行う方法（特許文献１）、及び複数方向からＸ線撮影を行いトモシンセシス画像を作成する方法（特許文献２）がさらに開発されている。

一方で、複数のＸ線画像を用いて肺塞栓を検出する技術も知られている。Ｘ線画像においては心拍に応じた血流量の変化に伴い血管部分の画素値は変動する。また、塞栓が存在する血管においては心拍に応じた血流量の変化が小さくなる。特許文献３では、肺のＸ線画像における画素値の変化をユーザに提示することにより、ユーザが塞栓部位を判定することを可能としている。

特開２００４−１６６８３４号公報 特表２０１２−５１２６６９号公報 国際公開第２００７／０７８０１２号

マンモグラフィー法には、特に被写体である乳房において乳腺が多い（デンスブレスト）の場合に、石灰化又は腫瘤、すなわちがんがＸ線画像において見えにいという課題があった。

本発明は、乳房の透視像からがん等の新生物を検出するためのさらなる方法を提供する。

本発明の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る撮影装置は以下の構成を備える。すなわち、
乳房のＸ線画像を撮影する撮影手段と、
被験者における血流量の状態を特定する特定手段と、
前記特定した血流量に基づいて、第１のタイミングで乳房を撮影して第１のＸ線画像を取得し、該第１のタイミングよりも血流量が少ない第２のタイミングで前記乳房を撮影して第２のＸ線画像を取得するように、前記撮影手段を制御する制御手段と、
前記第１のＸ線画像及び前記第２のＸ線画像から乳腺を含む領域の差分に基づく画像を生成する生成手段と、
を備えることを特徴とする。

乳房の透視像からがん等の新生物を検出するためのさらなる方法を提供できる。

実施形態１に係る撮影装置の一例のブロック図。 実施形態１における処理の一例の流れを示す図。 実施形態２，３に係る撮影装置の一例のブロック図。 実施形態２における処理の一例の流れを示す図。 実施形態３における処理の一例の流れを示す図。 実施形態１における処理の一例のフローチャート。

本発明者は、乳房におけるがん等の新生物が存在する部位では心拍に応じた血流量の変化が生じること、及びこの血流量の変化は放射線撮影により検知可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る撮影装置のブロック図を示す。実施形態１に係る撮影装置は、被験者のＸ線撮影を行うものであり、Ｘ線発生部１、Ｘ線検出部３、圧迫部４、拍動検出部５、及び演算部６を備える。また、撮影装置は、表示部７に接続されている。Ｘ線発生部１は、複数のＸ線パルスを発生させる。発生されたＸ線パルスは、被写体を透過してＸ線検出部３に到達する。Ｘ線検出部３は、それぞれのＸ線パルスについて到達したＸ線を画像化し、得られた画像を演算部６に転送する。すなわち、Ｘ線発生部１とＸ線検出部３とを用いてＸ線撮影が行われる。以下に、このような撮影装置の作動方法について説明する。

Ｘ線発生部１、Ｘ線検出部３、圧迫部４及び拍動検出部５を備える撮影装置と、演算部６を備える画像処理装置とは、別個の装置であってもよい。この場合、撮影装置と画像処理装置とは撮影システムを構成する。

被験者は特定の生物に限定されるわけではないが、以下ではヒトであるものとして説明する。本実施形態において、撮影装置はマンモグラフィー撮影を行う。すなわち、圧迫部４が被験者の乳房２を圧迫している間に、Ｘ線撮影が行われる。本実施形態においては、マンモグラフィー法により乳房のＸ線透視像が撮影されるが、撮影方法はこの方法に限定されない。例えば、任意の適切な放射線を用いて乳房の透視像を撮影することができる。本明細書において、透視像とは、被写体を透過する放射線等を用いて撮影された画像のことを指し、透視像にはＸ線撮影装置を用いて撮影された通常のＸ線画像が含まれる。また、マンモグラフィー法を用いず、すなわち乳房を圧迫しないで撮影を行ってもよい。また、被写体は乳房に限定されるわけではない。例えば、乳がんに限らず、一般にがん部位には新生血管が多いことから、乳房以外の部位の透視像を撮影し、新生物の検出を行ってもよい。

拍動検出部５は、被験者の拍動を検出する。本実施形態において、拍動検出部５は圧迫部４に接続されている。そして、拍動検出部５は、圧迫部４に圧迫されている乳房２における拍動、すなわち乳房２が有する血管の拍動を検出する。拍動検出部５は、乳房２付近における、又は乳房２又は乳房２付近以外の部分における被験者の拍動を検出してもよい。しかしながら、拍動検出部５は、乳房２又は乳房２付近における拍動を検出することにより、乳房２が有する血管の拍動と、Ｘ線照射のタイミングとをより正確に同期させることができる。拍動検出部５は、例えば近赤外線を用いた酸素飽和度計を用いて拍動を検出することができる。しかし、拍動検出部５による拍動検出方式は特に限定されない。例えば、拍動検出部５は、心電計（不図示）を用いて被験者の拍動を検出することもできるし、乳房２に接する振動センサを用いて拍動を検出することもできる。このように、拍動は血流量の変化に同期するから、拍動を検出することにより、血流量の状態を特定することができる。

Ｘ線発生部１は、少なくとも２パルスのＸ線を発生させる。本実施形態において、それぞれのＸ線パルスは、拍動検出部５によって検出された拍動に同期して曝射される。具体的には、拍動検出部５は、検出した拍動から、第１のタイミングと、この第１のタイミングよりも血流量が少ない第２のタイミングとを決定する。具体的には、Ｘ線検出部により撮影される被写体の撮影領域内の所定領域の血流量が第１のタイミングよりも少ないタイミングが、第２のタイミングとして決定される。例えば、マンモグラフィー撮影のような乳房２の撮影を行う実施形態においては、乳房２の所定領域の血流量が第１のタイミングよりも少ないタイミングが、第２のタイミングとして決定される。乳房２の各領域の血流量が同様に変化すると仮定すれば、第２のタイミングにおいては、乳房２の血流量が第１のタイミングよりも少ないといえる。

差分画像のノイズを減らすために、一実施形態においては、より血流量の多いタイミングが第１のタイミングとして、より血流量の少ないタイミングが第２のタイミングとして、それぞれ決定される。例えば、第１のタイミングは収縮期に、第２のタイミングは拡張期に、それぞれ対応しうる。以下では、第２のタイミングより血流量が多い第１のタイミングを「血流が多いタイミング」と呼び、第１のタイミングより血流量が少ない第２のタイミングを「血流が少ないタイミング」と呼ぶ。

そして、拍動検出部５は、これらのタイミングを示すタイミング信号をＸ線発生部１に送信する。このようにして、Ｘ線発生部１は、少なくとも乳房２における血流が多いタイミングと血流が少ないタイミングとにおいてＸ線を曝射する。

こうして、血流量が多い時に乳房２を撮影することにより乳房２の第１の透視像（以下、収縮期画像と呼ぶ）が得られ、また血流量が少ない時に乳房２を撮影することにより乳房２の第２の透視像（以下、拡張期画像と呼ぶ）が得られる。後述するように、収縮期画像と拡張期画像との比較を行うために、収縮期画像と拡張期画像との差分画像が生成される。このため、収縮期画像と拡張期画像とは同じ所定方向から撮影されている。

演算部６が備える取得部（不図示）は、以上のように得られた、第１のタイミングで乳房を撮影して得られる第１の透視像（収縮期画像）と、第２のタイミングで乳房を撮影して得られる第２の透視像（拡張期画像）と、を含む複数の透視像を得る。そして、演算部６が備える生成部（不図示）は、収縮期画像と拡張期画像との差分に基づく画像を生成する。乳房２を撮影する実施形態において、この差分に基づく画像は、乳腺を含む領域を含んでいる。本実施形態においては、生成部は、収縮期画像と拡張期画像との減算処理を行うことにより得られる差分画像を、差分に基づく画像として生成するものとする。しかしながら、他の実施形態において、生成部は、差分画像に対してさらに任意の画像処理を行って得られる画像を、差分に基づく画像として生成してもよい。こうして得られた差分画像は、乳房２において通常存在する血管の場所の他に、小さい信号であるかもしれないが、存在する場合には新生血管の場所を示す。このような新生血管の存在は、乳がんの存在（例えば微小石灰化又は腫瘤等）を示唆している。

演算部６が有する表示制御部（不図示）は、得られた差分画像を表示部７に表示させる。ユーザは、差分画像を参照することにより、乳がんの存在箇所を発見することができる。特に、従来から用いられているＸ線画像の読影技術と、差分画像とを組み合わせることにより、従来よりも高い精度で乳がんを検出することが可能となる。演算部６は、差分画像に対してさらなる処理を行うことにより、例えば乳がんの存在又はその存在箇所を特定する等の処理を行ってもよい。この場合、表示制御部は、処理結果を含む結果画像を表示部７に表示させることができる。

演算部６が行う画像処理について、図２に示すフローに沿って説明する。図２では、拍動検出部５が心電計により得られた心電図８を取得し、この心電図８に従って乳房２における拍動のタイミングを検出する場合について説明する。心電計により得られた心電図８からは、心臓の収縮期と拡張期とを検知できる。具体的には、電位が大きい時期が収縮期であり、収縮期における透視像１０に示されるように、これは血管を流れる血流（すなわち血液量）が多いタイミングに相当する。一方で、電位が平坦であるタイミングが拡張期であり、拡張期における透視像９に示されるように、これは血管を流れる血流（すなわち血液量）が少ないタイミングに相当する。このように、心電図８を参照することにより、血流量の状態を特定することができる。

心電図８は、血流が心臓から送りだされるタイミングを示している。したがって、血管中（特に動脈）を流れる血液が、心臓から乳房２に到達するまでに要する時間を考慮して、２個のＸ線パルスを曝射するタイミングが決定される。そして、演算部６が有する撮影制御部（不図示）は、乳房２の血流量が多い時に収縮期画像を撮影し、かつ乳房２の血流量が少ない時に拡張期画像を撮影するように、Ｘ線発生部１を制御する。血液が心臓から乳房２に到達するまでに要する時間は、被験者の被検者の年齢や体格等に依存する。この時間は、患者データに基づいて経験的に決定することが可能である。ここでは、説明を簡単にするために、この時間がゼロであるものとして説明する。

収縮期画像では、拡張期画像と比べ、血管中（特に動脈）の血流が増えているため、血管部分におけるＸ線の透過線量が小さくなる。血管を流れる血流が多いタイミングと血管を流れる血流が少ないタイミングとを比較すると、新生血管の部分での血流増加は特に顕著に起こる。したがって、収縮期画像と拡張期画像との差分画像１１を作成することにより、乳がんの存在を示唆する画像を作成することができる。具体的には、収縮期画像では、血管中（特に動脈）の血流が増えるため、乳がん部分（新生血管部分）でのＸ線透過量が比較的小さくなる。Ｘ線透過量が大きいほど画像の画素値が大きい場合、収縮期画像の画素値から拡張期画像の画素値を減算した場合に、乳がん部分２３（新生血管部分）の画素値はマイナスになる。

しかしながら、収縮期画像と拡張期画像との画素値の差は非常に小さいことを考慮して、より正確に検出を行うために、Ｘ線の放射線量に応じて２枚の画像の画素値を補正することができる。一般的に、Ｘ線発生部１から曝射されるそれぞれのＸ線パルスの放射線量には、数％のずれが存在する。このずれを補償するために、一実施形態において、演算部６は、収縮期画像及び拡張期画像を撮影する際に照射された放射線量を検出する放射線量検出部（不図示）を備えている。

例えば、Ｘ線発生部１の近傍に取り付けたリファレンス検出器（不図示）を測定装置として用いることにより、それぞれのパルスの実際の放射線量を測定することができる。このようなリファレンス検出器は、収縮期画像及び拡張期画像を撮影する際に照射されたＸ線パルスが入射する位置に配置される。放射線量検出部は、このようなリファレンス検出器から、収縮期画像及び拡張期画像を撮影する際に照射された放射線量を取得することができる。

別の方法として、補正データ領域の画素値に基づいて、実際の放射線量を検出することもできる。補正データ領域とは、図２に示すような、被写体を透過しないＸ線に対応する画像領域であり、本実施形態においては乳房２が写っていない領域である。図１の例においては、補正データ領域は、Ｘ線検出部３のうち被験者の胸壁とは反対側の領域で撮影された画像の領域である。一実施形態において、放射線量検出部は、補正データ領域の平均画素値に基づいて、照射された放射線量又は放射線量の変化を検出する。

このようにして検出されたＸ線の放射線量に基づいて、演算部６が有する補正部（不図示）は、収縮期画像及び拡張期画像を撮影する際に照射された放射線量の違いを補償するように、収縮期画像と拡張期画像との少なくとも一方の画素値を補正する。こうして、同じ放射線量のＸ線パルスが曝射された場合に得られる収縮期画像及び拡張期画像を推定することができる。具体的な補正方法としては、拡張期画像を撮影するために曝射されたＸ線パルスの放射線量が、収縮期画像を撮影するために曝射されたＸ線パルスの放射線量のａ倍である場合に、拡張期画像の画素値をａで除算する方法が挙げられる。

差分画像は、乳腺を含む領域の画像である。乳がんは乳腺部分に発生することから、乳腺を含む領域の画像から乳がんを検出することができる。差分画像は乳腺を含む乳房全体の画像であってもよいが、一実施形態においては、差分画像は、乳房全体から選択された乳腺部分を含む領域の画像である。差分画像にはノイズ成分が存在する一方、差分画像において乳がん部分を示す画素値は非常に小さい。そこで、差分画像から乳腺部分を含む領域を抽出することにより、ノイズ部分を減らすことができる。

乳腺部分はＸ線透過量が少ないため、所定の閾値より放射線透過量が小さい領域を、乳腺部分の領域として抽出することができる。具体的には、Ｘ線画像を適切な閾値を用いて２値化することにより、差分画像から乳腺部分の領域を抽出することができる。乳腺部分の領域の決定は、収縮期画像と拡張期画像とのどちらに基づいて行ってもよいし、別のＸ線画像に基づいて行ってもよい。ここで、乳腺部分の領域の決定に用いられる画像は、収縮期画像及び拡張期画像と同じ方向から撮影された乳房２の透視像である。

一実施形態においては、収縮期画像と拡張期画像とのうち、上述のように検出された実際の放射線量が多い方の画像に基づいて、乳腺部分の領域が決定される。この場合、乳腺部分の領域２２をより正確に決定することが可能となる。

一方で、乳がんは乳腺部分に発生するが、年齢とともに乳腺は脂肪化する。そこで、検出漏れを減らすために、乳腺を含む領域として、乳腺及び乳腺に隣接する脂肪の領域２２を検出してもよい。具体的には、検出された乳腺部分の領域、すなわちＸ線画像から抽出された所定の閾値より放射線透過量が小さい領域を、モルフォロジー演算等を用いて拡大することにより、乳腺及び乳腺に隣接する脂肪の領域２２を決定することができる。拡大量は特に限定されず、例えば経験的に定められた所定量でありうる。小さい信号を消去するために、拡大処理を行う前に縮小処理を行ってもよい。

（変形例）
実施形態１においては、Ｘ線検出部３は１枚の収縮期画像と１枚の拡張期画像とを取得し、２枚の画像に基づいて差分画像が生成されたが、本変形例においては３枚以上のＸ線画像が撮影され使用される。

本変形例において、Ｘ線パルスは拍動に同期せずに曝射される。この場合、Ｘ線発生部１は、一定の周期で複数のＸ線パルスを曝射することができる。一例においては、Ｘ線発生部１は、拍動の１周期の間に、３以上のＸ線パルスを曝射する。そして、Ｘ線検出部３は、それぞれのＸ線パルスについてＸ線画像を生成する。１周期の間に曝射されるＸ線パルスの数は、例えば３以上１０以下でありうる。拍動の１周期の間隔は拍動検出部５が検出してもよいし、経験的に決定された所定値（例えば１秒間）を１周期の間隔としてもよい。

本変形例においては、演算部６が備える選択部（不図示）は、複数のＸ線画像から、収縮期画像と拡張期画像とを選択する。選択部は、得られた複数のＸ線画像について画像処理を行うことにより、血流が多くなっている時の乳房２の画像と、血流が少なくなっている時の乳房２の画像とを選択することができる。例えば、収縮期においては、血流が増えるので画像全体において放射線透過量が小さくなる一方で、拡張期においては、血流が少なくなるので画像全体において放射線透過量が大きくなる。そこで、選択部は、拡張期画像における平均の放射線透過量が、収縮期画像における平均の放射線透過量よりも大きくなるように、収縮期画像と拡張期画像とを選択する。

一実施形態において、選択部は、複数のＸ線画像のうち、放射線透過量が最小の画像を収縮期画像として選択し、放射線透過量が最大の画像を拡張期画像として選択する。その後、演算部６は、収縮期画像と拡張期画像との差分画像を生成する。

このような構成を用いる場合、撮影装置が拍動検出部５を備えることは必須ではない。しかしながら、このような構成は、拍動検出部５が、心電計を用いて拍動を検出する場合、又は指先に取り付けた酸素飽和度計を用いて拍動を検出する場合にも用いることができる。これらの場合には、拍動の検出部位と乳房２との間で拍動のタイミングがずれるために、正確に乳房２における血流が多いタイミングと血流が少ないタイミングとを決定することが難しい場合がある。しかしながら、拍動検出部５によって検出した拍動の周期等を参照して、血流が多くなっている時の乳房２の画像と、血流が少なくなっている時の乳房２の画像とをより正確に検出することが可能である。

また、画像のＳ／Ｎ比を上げるために、複数のＸ線透過量が大きい画像、又は複数のＸ線透過量が小さい画像を平均化することもできる。さらに、上述のように、リファレンス検出器又は補正データ領域等を使用することで、Ｘ線パルス毎のＸ線量変動を補償するようにそれぞれのＸ線画像を補正することもできる。

また、Ｘ線検出部３のフレームレートを、拍動の１周期の間に所望の数のＸ線画像を取得することができる程度に上げることが困難である場合には、次のような方法を用いることができる。すなわち、それぞれのＸ線パルスを、基準タイミングからそれぞれ異なった時間だけ遅延させて曝射することができる。具体的には、拍動の１周期（１周期の時間をＴとする）についてＮ毎のＸ線画像を取得したい場合、ｎ枚目のＸ線画像を撮影する際には、基準タイミングからｎ・Ｔ／Ｎだけ遅延させてＸ線パルスが曝射される。基準タイミングとは、拍動の周期と同じ周期で繰り返されるタイミングであり、具体的には収縮期のタイミング等でありうる。言い換えれば、ｎ枚目のＸ線画像を撮影する際には、所定の時刻からｍＴ＋ｎ・Ｔ／Ｎ（ｍは自然数）だけ遅延させてＸ線パルスが曝射される。このような構成によれば、フレームレートが小さいＸ線検出部３を用いる場合であっても、拍動の１周期中に撮影されるＮ枚の画像と実質的に同等である、Ｎ枚の画像を得ることができる。

演算部６は、差分画像が、乳房２のＸ線画像に重畳されている画像を、表示部７に表示させてもよい。この際、差分画像とＸ線画像とを異なる色で表示することにより、ユーザによるＸ線画像からの乳がん部位の検出を容易とすることができる。ここで、差分画像が重畳されるＸ線画像は、収縮期画像、拡張期画像、又は収縮期画像及び拡張期画像と同じ方向から撮影された乳房２の透視像である。

以下に、実施形態１又はその変形例における処理のフローチャートを、図６を参照して説明する。ステップＳ６１０において、演算部６が有する撮影制御部は、Ｘ線発生部１に撮影タイミングを指示する。ステップＳ６２０において、演算部６は、Ｘ線検出部３から収縮期画像と拡張期画像とを取得する。ステップＳ６１０において、撮影制御部は、実施形態１のように拍動検出部５の検出結果に従って撮影タイミングを指示することができる。一方で、ステップＳ６１０において、撮影制御部は、変形例のように、一定の周期でＸ線発生部１に撮影を行わせてもよい。この場合、ステップＳ６２０において、演算部６は、複数のＸ線画像から収縮期画像と拡張期画像とを選択する。

ステップＳ６３０において、演算部６は、上述のように差分画像を生成する。ステップＳ６４０において、演算部６が有する表示制御部は、差分画像又は差分画像に対して行った処理の結果を、表示部７に表示させる。

演算部６による処理は、汎用のコンピュータを用いて行うこともできる。この場合、演算部６が行う処理をコンピュータに行わせる命令を含むコンピュータプログラムを含む記憶媒体が用意される。そして、この記憶媒体に含まれるプログラムをコンピュータが有するメモリにロードし、コンピュータが有するプロセッサがこのプログラムに従って動作することにより、演算部６が行う上述の処理を実現できる。

［実施形態２］
図３は、実施形態２に係る撮影装置のブロック図を示す。実施形態２に係る撮影装置は、実施形態１と同様であるが、さらにＸ線移動部１３を有している。また、実施形態２における処理は、収縮期画像、拡張期画像、及び差分画像の取得方法が異なるものの、図６に示したフローチャートに従って行うことができる。

Ｘ線移動部１３は、Ｘ線発生部１を移動させる。Ｘ線発生部１は、移動しながら乳房２に対して多方向から複数のＸ線パルスを曝射する。Ｘ線検出部３は、Ｘ線パルスの曝射に同期してＸ線画像を撮影する。この構成によれば、乳房２について多方向からの画像を取得することができ、画像の解像度及び信号品質等を向上させることができる。こうして撮影された複数のＸ線画像には、乳房２が有する血管の血流量が多い時に複数の方向から撮影された複数のＸ線画像と、乳房２が有する血管の血流量が少ない時に複数の方向から撮影された複数のＸ線画像と、が含まれている。

具体的には、拍動の１周期の間にＮ個のＸ線パルスが曝射され、Ｎ枚のＸ線画像が取得される。Ｘ線パルスの数は、特に限定されないが、例えば１０以上２０以下でありうる。もっとも、拍動の２周期以上にわたってＸ線パルスの曝射が行われてもよい。具体的なＸ線パルスの照射制御は、実施形態１又はその変形例と同様に行うことができる。

演算部６が行う画像処理について、図４に示すフローに沿って説明する。本実施形態において、演算部６は、Ｎ枚のＸ線画像１４から、Ｎ_１枚の収縮期画像と、Ｎ_２枚の拡張期画像とを選択する。一実施形態においては、Ｎ＝Ｎ_１＋Ｎ_２であり、それぞれのＸ線画像は、収縮期画像と拡張期画像とのいずれかに分類される。しかしながら、Ｎ枚のＸ線画像の全てが収縮期画像又は拡張期画像として用いられる必要はない。収縮期画像及び拡張期画像の選択は、実施形態１又はその変形例と同様に、例えば検出した拍動又に基づいて、又はＸ線透過量の大小に基づいて行うことができる。

次に、演算部６が有する超解像処理部（不図示）は、Ｎ_１枚の収縮期画像に対応する超解像画像Ｓ１を作成する。超解像技術は、複数の画像を用いてより解像度の高い１枚の画像を作成する技術として知られている。本実施形態においても、公知の技術に従って超解像処理を行うことができる。超解像処理においては、対象画像が持つ画素情報に加えて、他の方向から得られた画像が持つ画素情報を参照することで、対象画像に含まれるノイズを効果的に除去し、対象画像の画素情報の品質を改善することができる。

超解像処理部は、同様の処理により、Ｎ_２枚の拡張期画像に対応する超解像画像Ｓ２をさらに作成する。

各収縮期画像又は拡張期画像は撮影方向が異なるため、それぞれの画像においては移っている被写体の位置が異なる。本実施形態においては、Ｘ線移動部１３は２軸に沿ってＸ線発生部１を移動させる。そこで、本実施形態においては、このＸ線発生部１の２軸の移動量を考慮して、超解像処理が行われる。Ｘ線発生部１の移動方法はこの方法に限られず、別の実施形態においては、Ｘ線移動部１３は円弧上を移動する。この場合、Ｘ線発生部１の回転角を考慮して超解像処理を行うことができる。

実施形態１の変形例１で説明した、ｎ枚目のＸ線画像を撮影する際に基準タイミングからｎ・Ｔ／Ｎだけ遅延させてＸ線パルスを曝射する方法を採用する場合、超解像処理を行う際にこの遅延時間を考慮する必要がある。具体的には、Ｎ枚のＸ線画像を撮影している間にＸ線発生部１が角度Θだけ回転移動し、撮影間隔がｍＴ＋Ｔ／Ｎである場合、撮影間隔においてＸ線移動部はΘ／Ｎだけ回転移動する（ｍは自然数）。

超解像技術においては、上述のように、Ｎ_１枚の収縮期画像から基準画像Ｔ１が選択され、また、Ｎ_２枚の拡張期画像から基準画像Ｔ２が選択される。そして、超解像画像Ｓ１，Ｓ２は、基準画像Ｔ１，Ｔ２のそれぞれの品質を超解像処理により向上させることにより得られる。すなわち、超解像処理部は、血流量が多いときに複数の方向からさらに撮影された乳房２の複数の透視像を用いて、基準画像Ｔ１の解像度を向上させる。また、超解像処理部は、血流量が少ないときに複数の方向からさらに撮影された乳房２の複数の透視像を用いて、基準画像Ｔ２の解像度を向上させる。

後述するように、超解像画像Ｓ１，Ｓ２の差分画像が計算されるので、一実施形態においては、同じ所定方向からＸ線パルスを曝射して得られた画像が、基準画像Ｔ１，Ｔ２として選択される。もっとも、撮影方向（Ｘ線パルスの曝射方向）が厳密に一致していることは必要ではなく、基準画像Ｔ１，Ｔ２の撮影方向は実質的に一致していればよい。例えば、一実施形態においては、基準画像Ｔ１を撮影する際のＸ線パルスの曝射方向と、基準画像Ｔ２を撮影する際のＸ線パルスの曝射方向とがなす角度が所定の閾値以下となるように、基準画像Ｔ１，Ｔ２が選択される。

また、基準画像Ｔ１を撮影した際のＸ線発生部１の位置が、Ｎ_１枚の収縮期画像を撮影した際のＸ線発生部１の複数の位置の中心付近に位置する場合には、超解像処理により品質をより大きく向上させることができる。この観点から、以下のように基準画像Ｔ１を選択することができる。すなわち、Ｎ_１枚の収縮期画像を撮影した際のそれぞれのＸ線パルスの曝射方向を表すＮ_１個の単位ベクトルの平均ベクトルの向きと、基準画像Ｔ１を撮影する際のＸ線パルスの曝射方向とがなす角度は、所定の閾値以下とされる。基準画像Ｔ２についても同様である。

その後、演算部６は、収縮期画像及び拡張期画像の代わりに、超解像画像Ｓ１及びＳ２を用いて、実施形態１と同様に差分画像を生成する。実施形態１と同様に、差分画像から乳腺及びその周辺脂肪領域を抽出してもよい。

また、実施形態３と同様に、Ｎ枚のＸ線画像１４からトモシンセシス画像１７を再構成してもよい。トモシンセシス画像１７は、超解像画像Ｓ１及びＳ２の撮影方向に直交する断面における複数の断層画像により構成されうる。この場合、演算部６は、差分画像が、複数の断層画像から選択された任意の断層画像に重畳されている画像１８を、表示部７に表示させることができる。この際、差分画像と断層画像とを異なる色で表示することにより、ユーザによる断層画像からの乳がん部位の検出を容易とすることができる。

［実施形態３］
図３は、実施形態３に係る撮影装置のブロック図を示す。実施形態３に係る撮影装置は、実施形態２と同様の構成を有している。また、実施形態３における処理は、収縮期画像、拡張期画像、及び差分画像の取得方法が異なるものの、図６に示したフローチャートに従って行うことができる。

本実施形態に係る撮影装置は、乳房２を多方向から撮影することによりトモシンセシス画像を再構成する。トモシンセシス画像は、乳房２の複数の断層像で構成され、多方向から撮影された被写体画像から各断層像を再構成することにより得られる。再構成は、具体的には限定されない公知の技術を用いて行うことができ、例えば逆投影法又は逐次近似法等を使用することができる。

Ｎ枚のＸ線画像の撮影、及びＮ_１枚の収縮期画像とＮ_２枚の拡張期画像との選択は、実施形態２と同様に行われる。本実施形態において、演算部６は、Ｎ_１枚の収縮期画像を使用して、収縮期のトモシンセシス画像Ｃ１を再構成する。トモシンセシス画像Ｃ１はＭ枚の断層画像Ｃ１（ｍ）（１≦ｍ≦Ｍ）で構成されている。演算部６はまた、Ｎ_２枚の拡張期画像を使用して、Ｍ枚の断層画像Ｃ２（ｍ）で構成される、拡張期のトモシンセシス画像Ｃ２を再構成する。収縮期の断層画像Ｃ１（ｍ）と拡張期の断層画像Ｃ２（ｍ）とは、乳房２の同一断面における断層画像である。言い換えれば、トモシンセシス画像Ｃ１は、乳房２の第１の断面における第１の断層画像Ｃ１（ｍ）を含んでおり、トモシンセシス画像Ｃ２は、乳房２の第１の断面における第２の断層画像を含んでいる。

トモシンセシス画像の再構成は、Ｘ線発生部１の移動量を考慮しながら行われる。Ｘ線発生部１の移動量の考慮は、実施形態２における超解像処理と同様に行うことができる。

そして、演算部６は、収縮期の断層画像Ｃ１（ｍ）と拡張期の断層画像Ｃ２（ｍ）とを用いて、各断面についての差分画像を、実施形態２と同様に生成する。実施形態１と同様に、差分画像から乳腺及びその周辺脂肪領域を抽出してもよい。

別の実施形態において、演算部６はさらに、Ｎ枚のＸ線画像から乳房２のトモシンセシス画像を作成してもよい。演算部６は、得られた差分画像又は差分画像に対してさらなる処理を行って得られた結果画像と、乳房２のトモシンセシス画像とを、同時に表示部７に表示させてもよい。一実施形態において、演算部６は、Ｎ枚のＸ線画像から、Ｍ枚の断層画像Ｃ３（ｍ）で構成される、トモシンセシス画像Ｃ３を再構成する。収縮期の断層画像Ｃ１（ｍ）と拡張期の断層画像Ｃ２（ｍ）と断層画像Ｃ３（ｍ）とは、乳房２の同一断面における断層画像である。そして、演算部６は、収縮期の断層画像Ｃ１（ｍ）と拡張期の断層画像Ｃ２（ｍ）との差分画像が、断層画像Ｃ３（ｍ）に重畳された画像２１を、表示部７に表示させる。この際、差分画像と断層画像とは異なる色で表示される。

（その他の実施形態）
上述の実施形態において、被験者に造影剤を注入してＸ線撮影を行うことにより、血液による信号変化が大きくすることができ、乳がん部分（新生血管部分）をより精度良く検出することができる。

本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムコードを読み出して実行する。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

Claims (14)

1. 乳房のＸ線画像を撮影する撮影手段と、
   被験者における血流量の状態を特定する特定手段と、
   前記特定した血流量に基づいて、第１のタイミングで乳房を撮影して第１のＸ線画像を取得し、該第１のタイミングよりも血流量が少ない第２のタイミングで前記乳房を撮影して第２のＸ線画像を取得するように、前記撮影手段を制御する制御手段と、
   前記第１のＸ線画像及び前記第２のＸ線画像から乳腺を含む領域の差分に基づく画像を生成する生成手段と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記生成手段は、前記乳房を撮影して得られるＸ線画像から、前記乳腺を含む領域として、乳腺及び乳腺に隣接する脂肪の領域を検出することを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記乳腺を含む領域は、前記乳房を撮影して得られるＸ線画像のうち所定の閾値より放射線透過量が小さい領域を拡大して得られた領域であることを特徴とする、請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記第１のＸ線画像及び前記第２のＸ線画像を撮影する際に照射された放射線量の違いを補償するように、前記第１のＸ線画像と前記第２のＸ線画像との少なくとも一方の画素値を補正する補正手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記補正手段は、前記第１のＸ線画像及び前記第２のＸ線画像のうち、乳房が写っていない部分の画素値に基づいて、前記第１のＸ線画像及び前記第２のＸ線画像を撮影する際に照射された放射線量を検出することを特徴とする、請求項４に記載の画像処理装置。
6. 前記補正手段は、前記第１のＸ線画像及び前記第２のＸ線画像を撮影する際に照射された放射線が入射する位置に配置され前記第１のＸ線画像及び前記第２のＸ線画像を撮影する際に照射された放射線量を測定する測定手段から、前記第１のＸ線画像及び前記第２のＸ線画像を撮影する際に照射された放射線量を取得することを特徴とする、請求項４に記載の画像処理装置。
7. 前記複数のＸ線画像を用いて前記第１のＸ線画像と前記第２のＸ線画像との少なくとも一方の解像度を向上させる超解像処理手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像処理装置。
8. 前記第１のＸ線画像及び前記第２のＸ線画像はマンモグラフィー撮影により得られていることを特徴とする、請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像処理装置。
9. 前記制御手段は、
   第１のタイミングで前記乳房を撮影して得られる複数のＸ線画像を取得し、該複数のＸ線画像から前記第１のＸ線画像を含むトモシンセシス画像を生成し、
   第２のタイミングで前記乳房を撮影して得られる複数のＸ線画像を取得し、該複数のＸ線画像から前記第２のＸ線画像を含むトモシンセシス画像を生成する
   ことを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像処理装置。
10. 表示手段に、前記乳房を撮影して得られるＸ線画像に重畳して、前記差分に基づく画像を当該Ｘ線画像とは異なる色で表示させる表示制御手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１乃至９の何れか１項に記載の画像処理装置。
11. 前記特定手段は、被験者における拍動を検出することにより血流量の状態を特定することを特徴とする、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の画像処理装置。
12. 乳房のＸ線画像を撮影する撮影手段と、
    被験者における血流量の状態を特定する特定手段と、
    前記特定した血流量に基づいて、第１のタイミングで乳房を撮影して第１のＸ線画像を取得し、該第１のタイミングよりも血流量が少ない第２のタイミングで前記乳房を撮影して第２のＸ線画像を取得するように、前記撮影手段を制御する制御手段と、
    前記第１のＸ線画像及び前記第２のＸ線画像から乳腺を含む領域の差分に基づく画像を生成する生成手段と、
    を備えることを特徴とする撮影システム。
13. 撮影装置の作動方法であって、
    被験者における血流量の状態を特定する特定工程と、
    前記特定した血流量に基づいて、第１のタイミングで乳房を撮影して第１のＸ線画像を取得し、該第１のタイミングよりも血流量が少ない第２のタイミングで前記乳房を撮影して第２のＸ線画像を取得するように、撮影タイミングを制御する制御工程と、
    前記第１のＸ線画像及び前記第２のＸ線画像から乳腺を含む領域の差分に基づく画像を生成する生成工程と、
    を有することを特徴とする作動方法。
14. コンピュータに、請求項１３に記載の作動方法の各工程を実行させるための、コンピュータプログラム。

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