JP6757303B2 - 乳房タイプ識別装置、方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、マンモグラフィ撮影装置により乳房を撮影して得られた乳房画像に基づいて、乳房のタイプを識別する乳房タイプ識別装置、方法およびプログラムに関する。

近年、乳がんの早期発見を促すため、乳房を撮影するための放射線画像撮影装置（マンモグラフィと呼ばれる）を用いた画像診断が注目されている。マンモグラフィにおいては、乳房は撮影台の上に置かれ、圧迫板により圧迫された状態で撮影が行われる。乳房は主に乳腺組織と脂肪組織とからなり、乳腺組織に隠れた腫瘤および石灰化等の病変を発見することが診断の上で重要となっている。このため、マンモグラフィで撮影された乳房の放射線画像（乳房画像）は、専用の操作端末等で画像処理された後、医師による診断に供される。医師は、乳房画像をディスプレイに表示して読影することにより、病変の有無を調べる。

一方、乳房は乳腺組織および脂肪組織が混在しており、乳腺組織と脂肪組織との割合、および乳腺組織と脂肪組織との分布状況によって、乳房を高濃度タイプ、脂肪性タイプ、乳腺散在タイプおよび不均一高濃度タイプの４つの乳房タイプに分類することができる。これらの乳房タイプのうち、高濃度タイプに分類される乳房は、乳腺組織が一様に分布しており、脂肪の混在がほとんどなく、乳房画像に基づいて病変を検出することが困難である。このような高濃度タイプの乳房を撮影することにより取得した乳房画像を用いた診断を精度よく行うために、高濃度タイプの乳房の乳房画像に対して、コントラストを高くする画像処理を行うことが望まれている。例えば、特許文献１においては、乳房における乳腺組織と脂肪組織との割合、および乳腺組織と脂肪組織との分布状況等に応じて、乳房画像に対してコントラストを強調する処理等の画像処理を行う手法が提案されている。

ここで、乳房のタイプに拘わらず、乳房画像にコントラストを強調する処理を行うことが考えられる。しかしながら、脂肪性タイプの乳房画像に対してコントラストを強調する処理を行うと、粒状性が悪化したり、コントラストが過度に強調されたりして、診断に好ましくない画質となるおそれがある。このため、コントラストを強調する処理を行うためには、乳房画像に基づいて乳房が高濃度タイプであることを識別する必要がある。しかしながら、上述した４つのタイプのうち、高濃度タイプと脂肪性タイプとは、いずれも乳房が単一組成であって画像が類似するため、乳房画像を見て高濃度タイプと脂肪性タイプとを識別するには熟練を要する。

一方、乳房画像を用いた診断システムによっては、マンモグラフィ撮影装置から撮影条件を取得できない場合がある。このため、乳房画像のみを用いて乳房のタイプを判別する手法が提案されている。例えば、特許文献２には、乳房画像に含まれる脂肪および胸筋部の画素値に基づいて、脂肪と乳腺とを分離する濃度のしきい値を算出し、算出したしきい値に基づいて乳腺領域を算出し、乳房画像における乳房領域に対する乳腺領域が占める割合に基づいて、乳房のタイプを識別する手法が提案されている。

特開２００６−２６３０５５号公報 特開２００５−０６５８５７号公報

しかしながら、特許文献２に記載された手法は、胸筋が含まれるポジショニングで乳房を撮影する必要がある。このため、乳房画像に胸筋が含まれないと、乳房のタイプを識別することができない。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、乳房のみが含まれる乳房画像を用いて、乳房のタイプを識別することを目的とする。

本発明による乳房タイプ識別装置は、乳房を放射線により撮影して得られた乳房画像から、乳房領域およびスキンラインを検出する第１の検出部と、
乳房領域の単一組成度合いを表す第１の指標値を取得する第１の指標値取得部と、
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あらかじ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する第２の検出部と、
境界の強度およ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の指標値を取得する第２の指標値取得部と、
第１の指標値および第２の指標値に基づいて、乳房のタイプを識別する識別部とを備える。

「乳房領域」とは、乳房画像において、乳房を透過した放射線による乳房の放射線透過画像が表されている領域であり、撮影時に放射線が検出器に直接照射することにより得られる直接放射線領域を乳房画像から除いた領域である。

「スキンライン」とは、乳房画像における皮膚と背景との境界線を意味する。

「単一組成度合いを表す第１の指標値」とは、乳房領域が１つの組成のみからなることの程度を表す指標値であり、乳房領域が単一組成であるほど値が大きくなる（または小さくなる）ものである。

「乳腺の詰まり度合いを表す第２の指標値」とは、乳房領域に乳腺がどの程度多く含まれるかを表す指標値であり、乳腺がより多く含まれるほど値が大きくなる（または小さくなる）ものである。

なお、本発明による乳房タイプ識別装置においては、第１の指標値取得部は、乳房領域におけるヒストグラムに基づいて、第１の指標値を取得するものであってもよい。

また、本発明による乳房タイプ識別装置においては、第２の検出部は、スキンラインから乳房領域内に向かう複数位置においてラインプロファイルを生成し、ラインプロファイルにおいて信号値がピークを持って変化する位置を境界として検出するものであってもよい。

また、本発明による乳房タイプ識別装置においては、第２の指標値取得部は、複数のラインプロファイルのそれぞれにおいて、境界の強度を表す指標値に対してスキンラインからの距離に基づく重み係数を乗算し、複数のラインプロファイルについての重み係数が乗算された境界の強度を表す指標値を加算して第２の指標値を取得するものであってもよい。

また、本発明による乳房タイプ識別装置においては、乳房のタイプを表示部に表示する表示制御部をさらに備えるものであってもよい。

また、本発明による乳房タイプ識別装置においては、表示制御部は、乳房のタイプに応じた警告表示をさらに行うものであってもよい。

本発明による乳房タイプ識別方法は、乳房を放射線により撮影して得られた乳房画像から、乳房領域およ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の指標値を取得し、
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あらかじ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、
境界の強度およ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の指標値を取得し、
第１の指標値および第２の指標値に基づいて、乳房のタイプを識別する。

なお、本発明による乳房タイプ識別方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。

本発明による他の乳房タイプ識別装置は、コンピュータに実行させるための命令を記憶するメモリと、
記憶された命令を実行するよう構成されたプロセッサとを備え、プロセッサは、
乳房を放射線により撮影して得られた乳房画像から、乳房領域およ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の指標値を取得し、
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あらかじ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、
境界の強度およ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の指標値を取得し、
第１の指標値および第２の指標値に基づいて、乳房のタイプを識別する処理を実行する。

本発明によれば、乳房画像から検出された乳房領域の単一組成度合いを示す第１の指標値が取得され、脂肪組織と乳腺組織との境界の強度およ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の指標値が取得され、第１および第２の指標値に基づいて、乳房のタイプが識別される。このため、乳房画像に乳房以外の組織が含まれなくても、乳房のタイプを識別することができる。

本発明の第１の実施形態による乳房タイプ識別装置を適用した放射線画像撮影装置の概略構成図 放射線画像撮影装置を図１の矢印Ａ方向から見た図 第１の実施形態による乳房タイプ識別装置の概略構成を示す図 乳房領域およびスキンラインの検出を説明するための図 乳房タイプに応じたヒストグラムを示す図 ヒストグラムの混合ガウス分布での近似を説明するための図 圧迫板と撮影台との間に挟まれた乳房を示す図 乳房画像におけるスキンラインからあらかじめ定められた範囲の設定を説明するための図 乳房画像に設定された複数のラインを示す図 ラインプロファイルを示す図 乳房画像における脂肪組織と乳腺組織との境界線を示す図 強度指標値および境界のスキンラインからの距離のマッピング結果を示す図 強度指標値および境界のスキンラインからの距離のマッピング結果を示す図 乳房タイプが表示されかつ警告表示がなされた乳房画像を示す図 第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 第２の実施形態による乳房タイプ識別装置の概略構成を示す図

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態による乳房タイプ識別装置を適用した放射線画像撮影装置の概略構成図、図２は放射線画像撮影装置を図１の矢印Ａ方向から見た図である。放射線画像撮影装置１は、被写体である乳房Ｍの撮影を行うマンモグラフィ装置である。図１に示すように放射線画像撮影装置１は、撮影部１０、撮影部１０に接続されたコンピュータ２、並びにコンピュータ２に接続された表示部３および入力部４を備えている。

撮影部１０は、アーム部１２を備えている。アーム部１２の一方の端部には撮影台１３が、その他方の端部には撮影台１３と対向するように放射線照射部１４が取り付けられている。

撮影台１３の内部には、フラットパネルディテクタ等の放射線検出器１５が備えられている。また、撮影台１３の内部には、放射線検出器１５から読み出された電荷信号を電圧信号に変換するチャージアンプ、チャージアンプから出力された電圧信号をサンプリングする相関２重サンプリング回路、および電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部等が設けられた回路基板等も設置されている。

放射線検出器１５は、放射線画像の記録および読み出しを繰り返して行うことができるものであり、放射線の照射を直接受けて電荷を発生する、いわゆる直接型の放射線検出器を用いてもよいし、放射線を一旦可視光に変換し、その可視光を電荷信号に変換する、いわゆる間接型の放射線検出器を用いてもよい。また、放射線画像信号の読出方式としては、ＴＦＴ（thin film transistor）スイッチをオンおよびオフすることによって放射線画像信号が読み出される、いわゆるＴＦＴ読出方式のものまたは読取光を照射することによって放射線画像信号が読み出される、いわゆる光読出方式のものを用いることが望ましいが、これに限らずその他のものを用いるようにしてもよい。

放射線照射部１４の内部には、放射線源であるＸ線源１６が収納されている。Ｘ線源１６から放射線であるＸ線を照射するタイミングおよびＸ線源１６におけるＸ線発生条件、すなわち管電圧およびｍＡｓ値等の撮影条件は、コンピュータ２により制御される。

また、アーム部１２には、撮影台１３の上方に配置されて乳房Ｍを押さえつけて圧迫する圧迫板１７、圧迫板１７を支持する支持部１８、および支持部１８を図１および図２の上下方向に移動させる移動機構１９が設けられている。なお、圧迫板１７と撮影台１３との間隔である圧迫板１７の高さの情報はコンピュータ２に入力される。

表示部３は、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)または液晶モニタ等の表示装置であり、後述するように取得された乳房ＭのＸ線画像である乳房画像の他、操作に必要なメッセージ等を表示する。なお、表示部３は音声を出力するスピーカを内蔵するものであってもよい。

入力部４はキーボード、マウスまたはタッチパネル方式の入力装置からなり、操作者による放射線画像撮影装置１の操作を受け付ける。また、撮影を行うために必要な、撮影条件等の各種情報の入力および情報の修正の指示も受け付ける。本実施形態においては、操作者が入力部４から入力した情報に従って、放射線画像撮影装置１の各部が動作する。

コンピュータ２には、乳房タイプ識別プログラムがインストールされている。本実施形態においては、コンピュータは、操作者が直接操作するワークステーションあるいはパソコンでもよいし、それらとネットワークを介して接続されたサーバコンピュータでもよい。エネルギーサブトラクション処理プログラムは、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。もしくは、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、あるいはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じてコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。

図３はコンピュータ２に乳房タイプ識別プログラムをインストールすることにより実現された、第１の実施形態による乳房タイプ識別装置の概略構成を示す図である。図３に示すように、第１の実施形態による乳房タイプ識別装置は、標準的なコンピュータの構成として、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２１、メモリ２２およびストレージ２３を備えている。

ストレージ２３は、ハードディスクまたはＳＳＤ（Solid State Drive）等のストレージデバイスからなり、放射線画像撮影装置１の各部を駆動するためのプログラムおよび乳房タイプ識別プログラムを含む、処理に必要な各種情報が記憶されている。また、撮影により取得された乳房画像も記憶される。

メモリ２２には、各種処理をＣＰＵ２１に実行させるために、ストレージ２３に記憶された乳房タイプ識別プログラム等が一時的に記憶される。乳房タイプ識別プログラムは、ＣＰＵ２１に実行させる処理として、放射線画像撮影装置１にＸ線撮影を行わせて、乳房画像を取得する画像取得処理、乳房画像から乳房領域およびスキンラインを検出する第１の検出処理、乳房領域の単一組成度合いを表す第１の指標値を取得する第１の指標値取得処理、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あらかじ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する第２の検出処理、境界の強度およ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の指標値を取得する第２の指標値取得処理、第１の指標値および第２の指標値に基づいて、乳房のタイプを識別する識別処理、並びに乳房のタイプの識別結果を表示部３に表示する表示制御処理を規定している。

そして、ＣＰＵ２１が乳房タイプ識別プログラムに従いこれらの処理を実行することで、コンピュータ２は、画像取得部３１、第１の検出部３２、第１の指標値取得部３３、第２の検出部３４、第２の指標値取得部３５、識別部３６および表示制御部３７として機能する。なお、本実施形態は、乳房タイプ識別プログラムによるソフトウェア構成によって、各部の機能を実行するものには限定されず、例えば複数のＩＣ（Integrated Circuit）、プロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、メモリおよびこれらの組み合せ等のハードウェア構成のみによって、各部の機能を実行するようにしてもよい。また、各部の処理をソフトウェア構成とハードウェア構成との組み合わせによって実行してもよい。

画像取得部３１は、あらかじめ定められた撮影条件により放射線照射部１４を制御して、乳房画像Ｇ０を取得する。具体的には、あらかじめ定められた撮影条件にしたがって、Ｘ線源１６を駆動して乳房ＭにＸ線を照射し、乳房Ｍを透過したＸ線を放射線検出器１５により検出して、乳房画像Ｇ０を取得する。

第１の検出部３２は、乳房画像Ｇ０から乳房領域およびスキンラインを検出する。図４は乳房領域およびスキンラインの検出を説明するための図である。図４に示すように乳房画像Ｇ０は、乳房領域Ａ１および放射線検出器１５にＸ線が直接照射した領域に対応する直接放射線領域Ａ２を含む。ここで直接放射線領域Ａ２は乳房領域Ａ１よりも高濃度となっている。このため、第１の検出部３２は、乳房領域Ａ１と直接放射線領域Ａ２とを区別するためのしきい値を用いたしきい値処理を行うことにより、乳房画像Ｇ０から乳房領域Ａ１を検出する。また、検出した乳房領域Ａ１と直接放射線領域Ａ２との境界を、スキンラインＳＬ０として検出する。

第１の指標値取得部３３は、乳房領域Ａ１の単一組成度合いを表す第１の指標値を取得する。単一組成度合いを表す第１の指標値とは、乳房領域Ａ１が１つの組成のみからなることの程度を表す指標値である。このために、第１の指標値取得部３３は、乳房画像Ｇ０から検出した乳房領域Ａ１のヒストグラムを生成する。図５は乳房タイプに応じたヒストグラムを示す図である。図５には、高濃度タイプ、脂肪性タイプ、乳腺散在タイプおよび不均一高濃度タイプの４つの乳房タイプのそれぞれについてのヒストグラムＨ１〜Ｈ４が示されている。

ここで、高濃度タイプの乳房においては、乳房領域Ａ１内に乳腺が多く含まれるため、組成が実質的に単一である。このため、高濃度タイプのヒストグラムＨ１は、１つのピークのみを含む単峰形の分布を有するものとなる。また、脂肪性タイプの乳房においては、乳房領域Ａ１内に脂肪が多く含まれるため、組成が実質的に単一である。このため、脂肪性タイプのヒストグラムＨ２も、１つのピークのみを含む単峰形の分布を有するものとなる。

一方、乳腺散在タイプおよび不均一高濃度タイプの乳房においては、乳房領域Ａ１内に乳腺および脂肪の双方が混在して含まれるため、複数の組成からなる。このため、乳腺散在タイプおよび不均一高濃度タイプのヒストグラムＨ３，Ｈ４は、複数のピークを含む多峰形の分布を有するものとなる。

第１の指標値取得部３３は、乳房領域Ａ１の単一組成度合いを第１の指標値として取得するための判別器を備える。判別器は、多数の単一組成の乳房領域のヒストグラムおよび非単一組成の乳房領域のヒストグラムを教師データとして機械学習を行うことにより生成される。機械学習の手法としては、例えばアダブーストおよびサポートベクタマシン等の任意の手法を用いることができる。

機械学習に際して、学習に使用するヒストグラムは混合ガウス分布で近似される。図６はヒストグラムの混合ガウス分布での近似を説明するための図である。図６の上側に示す単峰形の分布を有するヒストグラムＨ１０は、破線で示すガウス分布Ｂ１１、一点鎖線で示すガウス分布Ｂ１２および二点鎖線で示すガウス分布Ｂ１３により近似される。また、図６の下側に示す多峰形の分布を有するヒストグラムＨ２０は、破線で示すガウス分布Ｂ２１、一点鎖線で示すガウス分布Ｂ２２および二点鎖線で示すガウス分布Ｂ２３により近似される。

判別器は、教師データであるヒストグラムにおけるガウス分布のパラメータを入力とし、ヒストグラムの分布が単峰形であるほど大きい値を出力するように学習がなされる。したがって、本実施形態においては、乳房領域Ａ１が単一組成であるほど、第１の指標値は大きくなる。ここで、ガウス分布のパラメータとは、ガウス分布の平均値および分散等を用いる。このようにして学習がなされた判別器に乳房領域Ａ１のヒストグラムを入力すると、乳房領域Ａ１の単一組成度合いを表す第１の指標値が出力される。なお、第１の指標値の取得に際しては、入力される乳房領域Ａ１のヒストグラムは、学習時と同様に混合ガウス分布により近似され、判別器にはヒストグラムが近似されることにより得られたガウス分布のパラメータが入力される。

第２の検出部３４は、乳房画像Ｇ０における、スキンラインＳＬ０から乳房領域Ａ１内に向かうあらかじ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する。具体的には、スキンラインＳＬ０から乳房領域Ａ１内に向かう複数位置においてラインプロファイルを生成し、ラインプロファイルにおいて信号値がピークを持って変化する位置を脂肪組織と乳腺組織との境界として検出する。

このために、第２の検出部３４は、乳房画像Ｇ０におけるスキンラインＳＬ０からあらかじめ定められた範囲を設定する。図７は圧迫板１７と撮影台１３との間に挟まれた乳房を示す図、図８は乳房画像Ｇ０におけるスキンラインＳＬ０からあらかじめ定められた範囲の設定を説明するための図である。乳房Ｍは撮影時には図７に示すように撮影台１３と圧迫板１７との間に挟まれている。このため、撮影により取得された乳房画像Ｇ０においては、スキンラインＳＬ０から乳房領域Ａ１の内側に向けて、乳房Ｍにおいて撮影台１３にも圧迫板１７にも接触していない部分に対応する領域が存在する。

第２の検出部３４は、撮影部１０から圧迫板１７の高さの情報を取得する。ここで、乳房ＭのスキンラインＳＬ０付近においては、乳房Ｍの形状が断面半円状になっているものと仮定する。この場合、圧迫板１７の高さをｈとすると、乳房画像Ｇ０における乳房領域Ａ１において、スキンラインＳＬ０からの距離がｈ／２となる点において、乳房Ｍが圧迫板１７および撮影台１３と接するようになる。第２の検出部３４は、スキンラインＳＬ０からの距離がｈ／２となる複数の点からなるラインＴＬ０を設定する。そして、図７および図８に示すように、乳房領域Ａ１においてスキンラインＳＬ０とラインＴＬ０との間の領域を、乳房画像Ｇ０におけるスキンラインＳＬ０からあらかじめ定められた範囲Ｒ０に設定する。

なお、あらかじめ定められた範囲Ｒ０を設定するための、スキンラインＳＬ０とラインＴＬ０との間隔は、ラインＴＬ０が乳房領域Ａ１における乳腺領域内に位置するように、統計的に求められたあらかじめ定められた値を用いてもよい。

第２の検出部３４は、さらにスキンラインＳＬ０上にあらかじめ定められた複数の基準点を等間隔に設定する。なお、基準点の数は例えば４０とすればよいが、これに限定されるものではない。そして、各基準点を開始位置とし、各基準点に最も近いラインＴＬ０上の点を終了位置とする複数のラインを乳房画像Ｇ０に設定する。図９は乳房画像Ｇ０に設定されたラインを示す図である。そして、第２の検出部３４は、各ラインについてのラインプロファイルを生成する。

なお、ラインプロファイルは、乳房Ｍの厚さによる値の変動を防止するために、下記の式（１）により正規化する。ここで、Ｌｓｉ（ｘ，ｙ）は、ラインＬｉ上における正規化された画素値、Ｌｉ（ｘ，ｙ）は、ラインＬｉ上における正規化前の画素値である。また、スキンライン画素値は、乳房画像Ｇ０におけるスキンラインＳＬ０上の画素値の最大値である。スキンライン画素値は、各ラインＬｉがラインプロファイル上において取りうる最大値となる。

乳腺画素値は、乳房画像Ｇ０における乳腺含有率が最大となる画素の画素値である。ここで、乳腺含有率の算出は、例えば特開２０１０−２５３２４５号公報に記載された手法を用いることができる。特開２０１０−２５３２４５号公報に記載された手法は、マンモグラフィにおいて、被写体である乳房を透過することなく放射線検出器に直接到達したＸ線量、乳房を透過して放射線検出器に到達したＸ線量、脂肪によるＸ線の減弱係数、乳腺によるＸ線の減弱係数、および乳房の厚さの関係に基づいて、乳腺含有率を算出する手法である。乳腺画素値は、各ラインＬｉがラインプロファイル上において取りうる最小値となる。図１０はラインプロファイルを示す図である。

Lsi(x,y)＝(Li(x,y)-乳腺画素値)/(スキンライン画素値-乳腺画素値) （１）

第２の検出部３４は、さらに各ラインプロファイルＰ０を平滑化する。具体的には隣接する複数画素の画素値の平均値を算出することにより、ラインプロファイルＰ０を平滑化する。なお、平均値を算出する画素数としては、例えば５画素とすることができるが、これに限定されるものではない。平滑化したラインプロファイルＰ１を図１０に一点鎖線で示す。そして、第２の検出部３４は、平滑化前のラインプロファイルＰ０から平滑化されたラインプロファイルＰ１を減算して、ラインプロファイルの差分値Ｐ２を算出する。ラインプロファイルの差分値Ｐ２を図１０に破線で示す。図１０に示すように、ラインプロファイルの差分値Ｐ２には、上に凸となるピークが出現する。このピークの位置は、ラインプロファイルＰ０における信号値が変化する位置に相当する。第２の検出部３４は、ラインプロファイルの差分値Ｐ２のピークの位置、すなわちラインプロファイルＰ０の信号値がピークを持って変化する位置を、乳房領域Ａ１における脂肪組織と乳腺組織との境界として検出する。なお、各ラインＬｉにおいて検出した境界をラインＬｉ間において補間すれば、図１１に示すように、乳房画像Ｇ０において、脂肪組織と乳腺組織との境界線ＫＬ０を示すことができる。

第２の指標値取得部３５は、乳房領域Ａ１に対する乳腺の詰まり度合いを表す第２の指標値を取得する。第２の指標値とは、乳腺がどの程度多く含まれるかを表す指標値であり、本実施形態においては、乳腺がより多く含まれるほど値が大きくなるものである。第２の指標値を取得するために、第２の指標値取得部３５は、第２の検出部３４が検出した、脂肪組織と乳腺組織との境界の強度を表す指標値および境界のスキンラインＳＬ０からの距離を、各ラインＬｉ毎にマッピングする。なお、境界の強度を表す指標値（以下、強度指標値とする）としては、第２の検出部３４が脂肪組織と乳腺組織との境界を検出した際に算出した、ラインプロファイルの差分値Ｐ２のピーク位置の値を用いる。図１２および図１３は強度指標値および境界のスキンラインＳＬ０からの距離のマッピング結果を示す図である。なお、マッピングは３次元空間で表されるが、ここでは説明のために、強度指標値の大きさを丸の大きさで表した２次元空間でマッピング結果を示している。また、図１２および図１３においては、説明のためにラインの数は２０まで示している。ここで、強度指標値はその値が大きいほど、脂肪組織と乳腺組織との境界が、乳房画像Ｇ０において明確に表されていることとなる。

図１２に示すマッピングにおいては、比較的大きい強度指標値が、スキンラインＳＬ０からの距離が３〜５ｍｍの狭い範囲に分布する。一方、図１３に示すマッピングにおいては、比較的大きい強度指標値が存在するものの、スキンラインＳＬ０からの距離が広い範囲に亘って分布している。

第２の指標値取得部３５は、各ラインにおける強度指標値に対して、境界のスキンラインＳＬ０からの距離の一致性に基づく重み係数を乗算し、重み係数が乗算された強度指標値を加算することにより第２の指標値を取得する。なお、スキンラインからの距離の一致性に基づく重み係数は、以下のようにして設定する。すなわち、あるラインＬｉについての境界の位置を、隣接するライン、例えば番号が次のラインＬｉ＋１についての境界の位置と比較し、隣接するラインＬｉ＋１との境界の位置が近いほど大きくなるように重み係数を設定する。例えば、隣接するラインＬｉ＋１との境界の位置が一致していれば重み係数を１．０とし、隣接するラインＬｉ＋１との境界の位置が離れるほど重み係数を小さくする。

このようにして第２の指標値を取得した場合、脂肪組織と乳腺組織との境界が乳房画像Ｇ０において明確に現れており、かつ連続している場合に、第２の指標値が大きくなる。ここで、図１２に示すマッピングとなる乳房画像と図１３に示すマッピングとなる乳房画像とを比較すると、図１２に示すマッピングとなる乳房画像の方が第２の指標値は大きくなる。

識別部３６は、第１の指標値および第２の指標値に基づいて、乳房のタイプを識別する。具体的には、第１の指標値があらかじめ定められたしきい値Ｔｈ１以上であるか否かの第１の判定を行い、かつ第２の指標値があらかじめ定められたしきい値Ｔｈ２以上であるか否かの第２の判定を行う。ここで、第１の指標値がしきい値Ｔｈ１以上の場合、単一組成度合いが大きいため、乳房のタイプは、高濃度タイプおよび脂肪性タイプのいずれか一方であると識別することができる。一方、高濃度タイプの場合、乳房画像Ｇ０における乳房領域Ａ１において、スキンラインＳＬ０の内部に、脂肪領域と乳腺領域との境界が明確にかつ連続して存在する。逆に、脂肪性タイプの場合、脂肪領域と乳腺領域との境界が明確に存在しない。このため、第２の指標値を高濃度タイプと脂肪性タイプとで比較すると、高濃度タイプの方が大きい値となる。

一方、第１の指標値がしきい値Ｔｈ１未満の場合、乳房のタイプは乳腺散在タイプおよび不均一高濃度タイプのいずれか一方であると識別することができる。ここで、不均一高濃度タイプの場合、乳房画像Ｇ０における乳房領域Ａ１において、スキンラインＳＬ０の内部に、脂肪領域と乳腺領域との境界が明確にかつ連続して存在する。逆に、乳腺散在タイプの場合、脂肪領域と乳腺領域との境界が明確に存在しない。このため、第２の指標値を乳腺散在タイプおよび不均一高濃度タイプとで比較すると、不均一高濃度タイプの方が大きい値となる。

したがって、識別部３６は、第１および第２の判定結果に応じて、下記のように乳房タイプを識別する。

第１の指標値≧Ｔｈ１、かつ第２の指標値≧Ｔｈ２…高濃度タイプ

第１の指標値≧Ｔｈ１、かつ第２の指標値＜Ｔｈ２…脂肪性タイプ

第１の指標値＜Ｔｈ１、かつ第２の指標値≧Ｔｈ２…不均一高濃度タイプ

第１の指標値＜Ｔｈ１、かつ第２の指標値＜Ｔｈ２…乳腺散在タイプ

表示制御部３７は、識別部３６が識別した乳房のタイプを表示部３に表示する。ここで、４つの乳房のタイプのうち、高濃度タイプは画像診断において病変を見落としやすいため、超音波検診等の画像診断以外の手法を併用することが望まれている。このため、識別部３６が識別した乳房のタイプが高濃度タイプである場合には、警告表示を行うことが好ましい。警告表示としては、例えば高濃度タイプと識別された場合のみ、表示部３に表示される文字の色を変更したり、表示される文字を点滅表示させたり、マークを付与したりすることが考えられる。図１４は、表示部３に表示された乳房タイプを示す図である。図１４に示すように、乳房画像Ｇ０における直接放射線領域Ａ２に、識別された乳房タイプ（図１４においては高濃度タイプ）が表示されている。また、高濃度タイプの文字の左側に星印による警告表示４０がなされている。

次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図１５は第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。操作者による処理開始の指示を入力部４が受け付けると、乳房Ｍの撮影が行われて、画像取得部３１が乳房画像Ｇ０を取得する（ステップＳＴ１）。次いで、第１の検出部３２が、乳房画像Ｇ０から乳房領域Ａ１およびスキンラインＳＬ０を検出し（ステップＳＴ２）、第１の指標値取得部３３が、乳房領域Ａ１の単一組成度合いを表す第１の指標値を取得する（ステップＳＴ３）。

さらに、第２の検出部３４が、乳房画像Ｇ０における、スキンラインＳＬ０から乳房領域Ａ１内に向かうあらかじめ定められた範囲Ｒ０において、脂肪組織と乳腺組織との境界を検出する（ステップＳＴ４）。そして、第２の指標値取得部３５が、境界の強度およ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Ａ１に対する乳腺の詰まり度合いを表す第２の指標値を取得する（ステップＳＴ５）。さらに、識別部３６が、第１の指標値および第２の指標値に基づいて乳房のタイプを識別し（ステップＳＴ６）、表示制御部３７が、乳房のタイプの識別結果を表示部３に表示し（ステップＳＴ７）、処理を終了する。

このように、本実施形態においては、乳房画像Ｇ０から検出された乳房領域Ａ１の単一組成度合いを示す第１の指標値を取得し、脂肪組織と乳腺組織との境界の強度およ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Ａ１に対する乳腺の詰まり度合いを表す第２の指標値を取得し、第１および第２の指標値に基づいて、乳房のタイプを識別するようにした。このため、乳房画像Ｇ０に乳房以外の組織が含まれなくても、乳房のタイプを識別することができる。

次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。図１６は本発明の第２の実施形態による乳房タイプ識別装置の概略構成を示す図である。なお、図１６において図３と同一の構成については同一の参照番号を付与し、ここでは詳細な説明は省略する。第２の実施形態による乳房タイプ識別装置は、識別された乳房のタイプに応じた画像処理を乳房画像Ｇ０に対して行う画像処理部３８を備えた点が第１の実施形態と異なる。

ここで、高濃度タイプに分類される乳房は、乳腺組織が一様に分布しており、脂肪の混在がほとんどなく、乳房画像Ｇ０に基づいて病変を検出することが困難である。このため、第２の実施形態においては、画像処理部３８は、乳房タイプが高濃度タイプに識別された場合、乳房画像Ｇ０に対してコントラストを強調する画像処理を行う。このように、高濃度タイプに識別された場合、乳房画像に対してコントラストを強調する画像処理を行うことにより、乳房画像Ｇ０のコントラストを強調することができる。このように、コントラストが強調された乳房画像Ｇ０を用いることにより、病変の見落としを低減することができる。

一方、識別された乳房タイプが脂肪性タイプである場合、画像処理部３８において濃度を高くする（すなわち暗くする）ようにしてもよい。これにより、脂肪らしい画像濃度を有する乳房画像Ｇ０を得ることができる。

なお、上記各実施形態において、識別された乳房タイプに応じて、乳腺全体についての乳腺に吸収された線量の平均値である平均乳腺線量の算出式を変更してもよい。ここで、平均乳腺線量は、照射線量に対して吸収線量変換係数を乗算することにより算出される。例えば、高濃度タイプに識別された場合、吸収線量変換係数の値を大きくする等して、平均乳腺線量を算出すればよい。

また、上記各実施形態において、識別された乳房タイプに応じて、次回の撮影時における撮影条件を変更してもよい。ここで、変更する撮影条件としては、管電圧およびｍＡｓ値の少なくとも一方を用いることができる。例えば、高濃度タイプ以外のタイプに識別された場合、管電圧およびｍＡｓ値の少なくとも一方を小さくすることにより、乳房画像の画質を維持しつつも、乳房Ｍへの被曝量を低減することができる。

なお、上記各実施形態において、放射線画像撮影装置１のアーム部１２を、放射線照射部１４が取り付けられた端部のみを回転させることが可能に構成することができる。このようにアーム部１２を回転させることにより、放射線画像撮影装置１は、トモシンセシス撮影を行って、乳房Ｍの断層画像を取得することが可能である。トモシンセシス撮影は、患部をより詳しく観察するために、Ｘ線源を移動させて複数の線源位置から被写体に放射線を照射して撮影を行い、これにより取得した複数の投影画像から所望とする断層面を強調した断層画像を生成する手法である。トモシンセシス撮影では、撮影装置の特性や必要な断層画像に応じて、Ｘ線源を放射線検出器と平行に移動させたり、円または楕円の弧を描くように移動させたりして、複数の線源位置において被写体を撮影することにより複数の投影画像を取得し、シフト加算法、単純逆投影法あるいはフィルタ逆投影法（ＦＢＰ法；Filtered Back Projection法）等の再構成方法を用いてこれらの投影画像を再構成して断層画像を生成する。

このように、放射線画像撮影装置１をトモシンセシス撮影可能なように構成した場合、上記各実施形態において、識別された乳房タイプに応じて、乳房Ｍの撮影に引き続き、トモシンセシス撮影を行うか否かを制御するようにしてもよい。例えば、識別された乳房タイプが高濃度タイプの場合、乳房画像Ｇ０に基づいて病変を検出することが困難である。このため、識別された乳房タイプが高濃度タイプの場合、乳房Ｍの撮影に引き続き、トモシンセシス撮影を行うように、放射線画像撮影装置１を制御するようにしてもよい。

また、上記各実施形態においては、境界の強度およびスキンラインからの距離に基づいて、第２の指標値を取得しているが、境界の強度およびスキンラインからの距離のいずれか一方に基づいて、第２の指標値を取得してもよい。

また、上記各実施形態においては、第２の検出部３４はラインプロファイルの差分値に基づいて、乳房領域Ａ１における脂肪組織と乳腺組織との境界を検出しているが、これに限定されるものではない。例えば、微分フィルタを用いる手法等、任意の手法を用いて乳房領域Ａ１における脂肪組織と乳腺組織との境界を検出することが可能である。

１ 放射線画像撮影装置
２ コンピュータ
３ 表示部
４ 入力部
１０ 撮影部
１２ アーム部
１３ 撮影台
１４ 放射線照射部
１５ 放射線検出器
１６ Ｘ線源
１７ 圧迫板
１８ 支持部
１９ 移動機構
２１ ＣＰＵ
２２ メモリ
２３ ストレージ
３１ 画像取得部
３２ 第１の検出部
３３ 第１の指標値取得部
３４ 第２の検出部
３５ 第２の指標値取得部
３６ 識別部
３７ 表示制御部
３８ 画像処理部
４０ 警告表示
Ａ１ 乳房領域
Ａ２ 直接放射線領域
Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ１３，Ｂ２１，Ｂ２２，Ｂ２３ ガウス分布
Ｈ１〜Ｈ４，Ｈ１０，Ｈ２０ ヒストグラム
Ｋ０ 境界線
Ｌ１，Ｌ２，Ｌｎ ライン
Ｍ 乳房
Ｇ０ 乳房画像
ＳＬ０ スキンライン
ＴＬ０ ライン

Claims (8)

1. 乳房を放射線により撮影して得られた乳房画像から、乳房領域およびスキンラインを検出する第１の検出部と、
   前記乳房領域の単一組成度合いを表す第１の指標値を取得する第１の指標値取得部と、
   前記乳房画像における、前記スキンラインから前記乳房領域内に向かうあらかじ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する第２の検出部と、
   前記境界の強度および前記スキンラインからの距離の少なくとも一方に基づいて、前記乳房領域に対する乳腺の詰まり度合いを表す第２の指標値を取得する第２の指標値取得部と、
   前記第１の指標値および前記第２の指標値に基づいて、前記乳房のタイプを識別する識別部とを備えた乳房タイプ識別装置。
2. 前記第１の指標値取得部は、前記乳房領域におけるヒストグラムに基づいて、前記第１の指標値を取得する請求項１に記載の乳房タイプ識別装置。
3. 前記第２の検出部は、前記スキンラインから前記乳房領域内に向かう複数位置においてラインプロファイルを生成し、該ラインプロファイルにおいて信号値がピークを持って変化する位置を前記境界として検出する請求項１または２に記載の乳房タイプ識別装置。
4. 前記第２の指標値取得部は、複数の前記ラインプロファイルのそれぞれにおいて、前記境界の強度を表す指標値に対して前記スキンラインからの距離に基づく重み係数を乗算し、前記複数のラインプロファイルについての前記重み係数が乗算された前記境界の強度を表す指標値を加算して前記第２の指標値を取得する請求項３に記載の乳房タイプ識別装置。
5. 前記乳房のタイプを表示部に表示する表示制御部をさらに備えた請求項１から４のいずれか１項に記載の乳房タイプ識別装置。
6. 前記表示制御部は、前記乳房のタイプに応じた警告表示をさらに行う請求項５に記載の乳房タイプ識別装置。
7. 乳房を放射線により撮影して得られた乳房画像から、乳房領域およびスキンラインを検出し、
   前記乳房領域の単一組成度合いを表す第１の指標値を取得し、
   前記乳房画像における、前記スキンラインから前記乳房領域内に向かうあらかじ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、
   前記境界の強度および前記スキンラインからの距離の少なくとも一方に基づいて、前記乳房領域に対する乳腺の詰まり度合いを表す第２の指標値を取得し、
   前記第１の指標値および前記第２の指標値に基づいて、前記乳房のタイプを識別する乳房タイプ識別方法。
8. 乳房を放射線により撮影して得られた乳房画像から、乳房領域およびスキンラインを検出する手順と、
   前記乳房領域の単一組成度合いを表す第１の指標値を取得する手順と、
   前記乳房画像における、前記スキンラインから前記乳房領域内に向かうあらかじ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する手順と、
   前記境界の強度および前記スキンラインからの距離の少なくとも一方に基づいて、前記乳房領域に対する乳腺の詰まり度合いを表す第２の指標値を取得する手順と、
   前記第１の指標値および前記第２の指標値に基づいて、前記乳房のタイプを識別する手順とをコンピュータに実行させる乳房タイプ識別プログラム。