JP7105314B2 - 断層画像生成装置、方法およびプログラム - Google Patents

Description

本開示は、複数の線源位置のそれぞれにおいて被写体を撮影して複数の投影画像を取得し、複数の投影画像から断層画像を生成する断層画像生成装置、方法およびプログラムに関するものである。

近年、Ｘ線、ガンマ線等の放射線を用いた放射線画像撮影装置において、患部をより詳しく観察するために、放射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を加算して所望の断層面を強調した断層画像を生成するトモシンセシス撮影が提案されている。トモシンセシス撮影では、撮影装置の特性および必要な断層画像に応じて、放射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、単純逆投影法あるいはフィルタ逆投影法等の逆投影法等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。

このような断層画像を被写体における複数の断層面において生成することにより、断層面が並ぶ深さ方向に重なり合った構造を分離することができる。このため、従来の単純撮影により取得される２次元画像においては検出が困難であった病変を発見することが可能となる。なお、単純撮影とは、被写体に１回放射線を照射して、被写体の透過像である１枚の２次元画像を取得する撮影方法である。

一方、トモシンセシス撮影は、複数の線源位置のそれぞれにおける撮影の時間差に起因する被写体の体動等の影響により、再構成された断層画像がぼけてしまうという問題もある。このように断層画像がぼけてしまうと、とくに乳房が被写体である場合において、乳癌の早期発見に有用な、微小な石灰化等の病変を発見することが困難となる。

このため、トモシンセシス撮影により取得した投影画像から断層画像を生成するに際し、体動を補正する手法が提案されている。例えば、特開２０１６－６４１１９号公報には、トモシンセシス撮影により取得した複数の投影画像の画素値を保持しつつ、複数の投影画像のそれぞれについての撮影時の線源位置と放射線検出器との位置関係に基づいて、複数の投影画像の画素値を被写体の所望とする断層面上の座標位置に投影して複数の断層面投影画像を取得し、複数の断層面投影画像においてエッジ、エッジの交点およびエッジの角部等の特徴点を検出し、検出した特徴点を一致させるように複数の断層面投影画像間の位置ずれを補正し、位置ずれが補正された複数の断層面投影画像から断層画像を生成する手法が提案されている。

一方、トモシンセシス撮影により取得される投影画像は、被写体を透過した放射線により取得されるため、被写体内の複数の構造が重なり合った画像となっている。このため、放射線源の位置が変わると、被写体における放射線の透過方向が異なるものとなることから、投影画像に含まれるエッジ、エッジの交点およびエッジの角部等の特徴点の見え方が、投影画像に応じて異なるものとなる。例えば、ある投影画像においてはエッジの交点として見える構造が、別の投影画像では交点が存在しない複数のエッジとして見えるものとなることがある。したがって、特開２０１６－６４１１９号公報に記載された手法のように、断層面投影画像において検出された特徴点を用いた場合、特徴点の対応関係を精度よく求めることができないため、位置ずれの補正の精度が低下し、その結果、高画質の断層画像が取得できなくなるおそれがある。

本開示は上記事情に鑑みなされたものであり、体動が精度よく補正された高画質の断層画像を取得できるようにすることを目的とする。

本開示による断層画像生成装置は、放射線源を検出部の検出面に対して相対的に移動させ、放射線源の移動による複数の線源位置において被写体に放射線を照射するトモシンセシス撮影を撮影装置に行わせることにより生成された、複数の線源位置のそれぞれに対応する複数の投影画像を取得する画像取得部と、
複数の投影画像の全部または一部を再構成することにより、被写体の複数の断層面のそれぞれにおける断層画像を生成する再構成部と、
複数の断層画像から少なくとも１つの特徴点を検出する特徴点検出部と、
特徴点が検出された断層画像に対応する対応断層面において、特徴点を基準として、被写体の体動に基づく複数の投影画像間の位置ずれ量を導出する位置ずれ量導出部とを備え、
再構成部は、位置ずれ量を補正して複数の投影画像を再構成することにより、被写体の少なくとも１つの断層面における補正済み断層画像を生成する。

「放射線源を検出部に対して相対的に移動させる」とは、放射線源のみを移動する場合、検出部のみを移動する場合、および放射線源と検出部との双方を移動する場合のいずれをも含む。

「複数の投影画像の全部または一部を再構成する」とは、複数の投影画像のすべてを用いて再構成を行ってもよく、複数の投影画像のすべてではなく、複数の投影画像のうちの２以上の投影画像を用いて再構成を行ってもよいことを意味する。

なお、本開示による断層画像生成装置においては、複数の投影画像のそれぞれについての撮影時の線源位置と検出部との位置関係に基づいて、複数の投影画像を対応断層面に投影して、複数の投影画像のそれぞれに対応する断層面投影画像を取得する投影部をさらに備え、
位置ずれ量導出部は、対応断層面において、特徴点を基準として、被写体の体動に基づく複数の断層面投影画像間の位置ずれ量を、複数の投影画像間の位置ずれ量として導出するものであってもよい。

また、本開示による断層画像生成装置においては、位置ずれ量導出部は、複数の断層面投影画像において、特徴点に対応する局所領域を設定し、局所領域に基づいて位置ずれ量を導出するものであってもよい。

また、本開示による断層画像生成装置においては、位置ずれ量導出部は、複数の断層面投影画像において、特徴点を含む複数の第１の局所領域を設定し、特徴点が検出された断層画像において、特徴点を含む第２の局所領域を設定し、第２の局所領域に対する複数の第１の局所領域の位置ずれ量を仮の位置ずれ量としてそれぞれ導出し、複数の仮の位置ずれ量に基づいて位置ずれ量を導出するものであってもよい。

この場合、位置ずれ量導出部は、第２の局所領域における特徴点の周囲の領域に基づいて、仮の位置ずれ量を導出するものであってもよい。

「局所領域」とは、断層画像または断層面投影画像における特徴点を含む領域であり、断層画像または断層面投影画像よりも小さい、任意の大きさの領域とすることができる。
なお、局所領域は、体動として動く範囲よりも大きくする必要がある。体動は大きい場合には２ｍｍ程度となることがある。このため、１画素の大きさが１００μｍ四方の断層画像または断層面投影画像の場合、局所領域は、例えば特徴点の周辺の５０×５０画素、あるいは１００×１００画素等の領域とすればよい。

「局所領域における特徴点の周囲の領域」とは、局所領域内における特徴点を含む、局所領域よりも小さい領域を意味する。

また、本開示による断層画像生成装置においては、再構成部は、位置ずれ量を導出する対象となる対象断層面投影画像に対応する対象投影画像を除いた複数の投影画像を再構成して複数の断層画像を対象断層画像として生成し、
位置ずれ量導出部は、対象断層画像を用いて対象断層面投影画像についての位置ずれ量を導出するものであってもよい。

また、本開示による断層画像生成装置においては、特徴点検出部は、複数の断層画像から複数の特徴点を検出し、
複数の特徴点のそれぞれが検出された断層画像に対応する対応断層面が、焦点面であるか否かを判別する焦点面判別部をさらに備え、
位置ずれ量導出部は、焦点面と判別された対応断層面において位置ずれ量を導出するものであってもよい。

また、本開示による断層画像生成装置においては、複数の断層画像のうちの２以上の断層画像を合成して、合成２次元画像を生成する合成部をさらに備え、
特徴点検出部は、合成２次元画像における２次元特徴点を検出し、複数の断層画像から２次元特徴点に対応する特徴点を検出するものであってもよい。

また、本開示による断層画像生成装置においては、再構成部は、位置ずれ量を補正しつつ複数の投影画像の全部または一部を再構成することにより、被写体の複数の断層面における複数の補正済み断層画像を、新たな複数の断層画像として生成し、
特徴点検出部は、複数の新たな断層画像から特徴点を検出し、
位置ずれ量導出部は、新たな複数の投影画像間の新たな位置ずれ量を導出し、
再構成部は、新たな位置ずれ量を補正しつつ複数の投影画像を再構成することにより、被写体の少なくとも１つの断層面における新たな補正済み断層画像を生成するものであってもよい。

また、本開示による断層画像生成装置においては、再構成部、特徴点検出部および位置ずれ量導出部は、新たな断層画像の生成、新たな断層画像からの特徴点の検出、および新たな位置ずれ量の導出を、新たな位置ずれ量が収束するまで繰り返すものであってもよい。

「収束するまで繰り返す」とは、新たな複数の断層面投影画像間の位置ずれ量が、予め定められたしきい値以下となるまで繰り返すことを意味する。

また、本開示による断層画像生成装置においては、補正済み断層画像における特徴点を含む関心領域の画質評価を行い、画質評価の結果に基づいて、導出された位置ずれ量が適切であるか不適切であるかを判断する位置ずれ量判断部をさらに備えるものであってもよい。

また、本開示による断層画像生成装置においては、位置ずれ量判断部は、断層画像における特徴点を含む関心領域の画質評価を行い、補正済み断層画像についての画質評価の結果と、断層画像についての画質評価の結果とを比較し、画質評価の結果が良い方の断層画像を、最終的な断層画像に決定するものであってもよい。

また、本開示による断層画像生成装置においては、補正済み断層画像における特徴点を含む関心領域の画質評価を行うための評価関数を導出する評価関数導出部をさらに備え、
位置ずれ量導出部は、評価関数を最適化する位置ずれ量を導出するものであってもよい。

また、本開示による断層画像生成装置においては、被写体が乳房であってもよい。

また、本開示による断層画像生成装置においては、位置ずれ量導出部は、乳腺密度、乳房の大きさ、トモシンセシス撮影の撮影時間、トモシンセシス撮影時における乳房の圧迫圧、および乳房の撮影方向の少なくとも１つに応じて、位置ずれ量導出時の探索範囲を変更するものであってもよい。

本開示による断層画像生成方法は、放射線源を検出部の検出面に対して相対的に移動させ、放射線源の移動による複数の線源位置において被写体に放射線を照射するトモシンセシス撮影を撮影装置に行わせることにより生成された、複数の線源位置のそれぞれに対応する複数の投影画像を取得し、
複数の投影画像の全部または一部を再構成することにより、被写体の複数の断層面のそれぞれにおける断層画像を生成し、
複数の断層画像から少なくとも１つの特徴点を検出し、
特徴点が検出された断層画像に対応する対応断層面において、特徴点を基準として、被写体の体動に基づく複数の投影画像間の位置ずれ量を導出し、
位置ずれ量を補正して複数の投影画像を再構成することにより、被写体の少なくとも１つの断層面における補正済み断層画像を生成する。

なお、本開示による断層画像生成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。

本開示による他の断層画像生成装置は、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、
放射線源を検出部の検出面に対して相対的に移動させ、放射線源の移動による複数の線源位置において被写体に放射線を照射するトモシンセシス撮影を撮影装置に行わせることにより生成された、複数の線源位置のそれぞれに対応する複数の投影画像を取得し、
複数の投影画像の全部または一部を再構成することにより、被写体の複数の断層面のそれぞれにおける断層画像を生成し、
複数の断層画像から少なくとも１つの特徴点を検出し、
特徴点が検出された断層画像に対応する対応断層面において、特徴点を基準として、被写体の体動に基づく複数の投影画像間の位置ずれ量を導出し、
位置ずれ量を補正して複数の投影画像を再構成することにより、被写体の少なくとも１つの断層面における補正済み断層画像を生成する処理を実行する。

本開示によれば、体動が精度よく補正された高画質の断層画像を取得できる。

本開示の第１の実施形態による断層画像生成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の実施形態において、コンピュータに断層画像生成プログラムをインストールすることにより実現された断層画像生成装置の概略構成を示す図 投影画像の取得を説明するための図 断層画像の生成を説明するための図 断層画像からの特徴点の検出を説明するための図 断層面投影画像の生成を説明するための図 断層画像の画素値の補間を説明するための図 関心領域の設定を説明するための図 断層面投影画像に設定された関心領域を示す図 第１の実施形態において、体動が発生していない場合の関心領域内の画像を示す図 第１の実施形態において、体動が発生した場合の関心領域内の画像を示す図 関心領域の探索範囲を説明するための図 ３次元空間における特徴点を示す図 補正済み断層画像の表示画面を示す図 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の実施形態において、体動が発生していない場合の関心領域内の画像を示す図 第２の実施形態において、体動が発生した場合の関心領域内の画像を示す図 特徴点の周囲の領域を説明するための図 第３の実施形態において行われる処理を模式的に示す図 コンピュータに第４の実施形態による断層画像生成プログラムをインストールすることにより実現された断層画像生成装置の概略構成を示す図 特徴点マップの生成を説明するための図 第５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 警告表示を示す図 コンピュータに第６の実施形態による断層画像生成プログラムをインストールすることにより実現された断層画像生成装置の概略構成を示す図 リップルアーチファクトを説明するための図 対応点の導出を説明するための図 特徴点および対応点の画素値をプロットした結果を示す図 第６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 コンピュータに第７の実施形態による断層画像生成プログラムをインストールすることにより実現された断層画像生成装置の概略構成を示す図 第７の実施形態における関心領域の設定を説明するための図 第７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 コンピュータに第８の実施形態による断層画像生成プログラムをインストールすることにより実現された断層画像生成装置の概略構成を示す図

以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。図１は本開示の第１の実施形態による断層画像生成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、乳房のトモシンセシス撮影を行って断層画像を生成するために、複数の線源位置から被写体である乳房Ｍを撮影して、複数の放射線画像、すなわち複数の投影画像を取得するマンモグラフィ撮影装置である。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、不図示の基台に対して回転軸１１により連結されたアーム部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。アーム部１２は、放射線照射部１４が取り付けられた端部のみを回転することが可能に構成されており、これにより、撮影台１３を固定して放射線照射部１４のみを回転することが可能となっている。なお、アーム部１２の回転は、コンピュータ２により制御される。

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。放射線検出器１５はＸ線等の放射線の検出面１５Ａを有する。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(Analog Digital)変換部等が設けられた回路基板等も設置されている。なお、放射線検出器１５が検出部に対応する。また、本実施形態においては、検出部として放射線検出器１５を用いているが、放射線を検出して画像に変換することができれば、放射線検出器１５に限定されるものではない。

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、Ｘ線等の放射線を直接電荷に変換する、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るようにしてもよい。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、すなわちターゲットおよびフィルタの材質の選択、管電圧並びに照射時間等は、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、すなわち圧迫厚はコンピュータ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投影画像および２次元画像、並びに生成された断層画像の他、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等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、トモシンセシス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、本実施形態による断層画像生成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ーソナルコンピュータでもよいし、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。断層画像生成プログラムは、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に第１の実施形態による断層画像生成プログラムをインストールすることにより実現される断層画像生成装置の概略構成を示す図である。図３に示すように、断層画像生成装置は、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、ハードディスクドライブまたは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断層画像生成プログラムを含む各種情報が記憶されている。また、トモシンセシス撮影により取得された投影画像、並びに後述するように生成された断層画像および断層面投影画像も記憶される。

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に記憶されたプログラム等が一時的に記憶される。断層画像生成プログラムは、ＣＰＵ２１に実行させる処理として、放射線画像撮影装置１にトモシンセシス撮影を行わせて、複数の線源位置のそれぞれに対応する乳房Ｍの複数の投影画像を取得する画像取得処理、複数の投影画像の全部または一部を再構成することにより、被写体である乳房Ｍの複数の断層面のそれぞれにおける断層画像を生成する再構成処理、複数の断層画像から少なくとも１つの特徴点を検出する特徴点検出処理、複数の投影画像のそれぞれについての撮影時のＸ線源１６の位置と放射線検出器１５との位置関係に基づいて、複数の投影画像を特徴点が検出された断層画像に対応する対応断層面に投影して、複数の投影画像のそれぞれに対応する断層面投影画像を取得する投影処理、対応断層面において、特徴点を基準として、乳房Ｍの体動に基づく複数の断層面投影画像間の位置ずれ量を導出する位置ずれ量導出処理、位置ずれ量を補正して複数の投影画像を再構成することにより、被写体の少なくとも１つの断層面における補正済み断層画像を生成する再構成処理、並びに断層画像等を表示部３に表示する表示制御処理を規定する。

そして、ＣＰＵ２１が断層画像生成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、再構成部３２、特徴点検出部３３、投影部３４、位置ずれ量導出部３５、および表示制御部３６として機能する。

画像取得部３１は、画像取得処理を行うに際し、アーム部１２を回転軸１１の周りに回転させることによりＸ線源１６を移動させ、Ｘ線源１６の移動による複数の線源位置において、トモシンセシス撮影用の予め定められた撮影条件により被写体である乳房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、複数の線源位置における複数の投影画像Ｇｉ（ｉ＝１～ｎ、ｎは線源位置の数であり、例えばｎ＝１５）を取得する。

図４は投影画像Ｇｉの取得を説明するための図である。図４に示すように、Ｘ線源１６をＳ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎの各線源位置に移動し、各線源位置において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により検出することにより、各線源位置Ｓ１～Ｓｎに対応して、投影画像Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｎが取得される。なお、各線源位置Ｓ１～Ｓｎにおいては、同一の線量のＸ線が乳房Ｍに照射される。取得された複数の投影画像Ｇｉはストレージ２３に保存される。また、断層画像生成プログラムとは別個のプログラムにより複数の投影画像Ｇｉを取得してストレージ２３または外部保存装置に保存するようにしてもよい。この場合、画像取得部３１は、ストレージ２３または外部保存装置に保存された複数の投影画像Ｇｉを、再構成処理等のためにストレージ２３または外部保存装置から読み出すものとなる。

なお、図４において、線源位置Ｓｃは、Ｘ線源１６から出射されたＸ線の光軸Ｘ０が放射線検出器１５の検出面１５Ａと直交する線源位置である。線源位置Ｓｃを基準線源位置Ｓｃと称し、基準線源位置Ｓｃにおいて乳房ＭにＸ線を照射することにより取得される投影画像Ｇｃを基準投影画像Ｇｃと称するものとする。ここで、「Ｘ線の光軸Ｘ０が放射線検出器１５の検出面１５Ａと直交する」とは、Ｘ線の光軸Ｘ０が放射線検出器１５の検出面１５Ａに対して９０度の角度で交わることを意味するが、これに限定されるものではなく、９０度に対してある程度の誤差を持って交わる場合も含む。例えば、９０度に対して±３度程度の誤差を持ってＸ線の光軸Ｘ０が放射線検出器１５の検出面１５Ａと交わる場合も、本実施形態における「Ｘ線の光軸Ｘ０が放射線検出器１５の検出面１５Ａと直交する」に含まれる。

再構成部３２は、複数の投影画像Ｇｉの全部または一部を再構成することにより、乳房Ｍの所望とする断層面を強調した断層画像を生成する。具体的には、再構成部３２は、単純逆投影法あるいはフィルタ逆投影法等の周知の逆投影法等を用いて複数の投影画像Ｇｉの全部または一部を再構成して、図５に示すように、乳房Ｍの複数の断層面のそれぞれにおける複数の断層画像Ｄｊ（ｊ＝１～ｍ）を生成する。この際、乳房Ｍを含む３次元空間における３次元の座標位置が設定され、設定された３次元の座標位置に対して、複数の投影画像Ｇｉの対応する画素位置の画素値が再構成されて、その座標位置の画素値が算出される。なお、再構成部３２は、後述するようにトモシンセシス撮影中における乳房Ｍの体動に基づく位置ずれ量が導出されると、位置ずれ量を補正して複数の投影画像Ｇｉを再構成することにより、体動が補正された補正済み断層画像を生成する。

特徴点検出部３３は、複数の断層画像Ｄｊから少なくとも１つの特徴点を検出する。図６は特徴点の検出を説明するための図である。ここでは、複数の断層画像Ｄｊのうちの１つの断層画像Ｄｋからの特徴点の検出について説明する。図６に示すように、断層画像Ｄｋには、断層画像Ｄｋを取得した乳房Ｍの断層面における石灰化等の点状構造物Ｅ１～Ｅ３および血管の交点等のエッジの交点Ｅ４，Ｅ５が含まれる。

特徴点検出部３３は、公知のコンピュータ支援画像診断（ＣＡＤ: Computer Aided Diagnosis、以下ＣＡＤと称する）のアルゴリズムを用いて、断層画像Ｄｋから石灰化等の点状構造物を特徴点として検出する。また、Ｈａｒｒｉｓのコーナー検出法、ＳＩＦＴ(Scale-Invariant Feature Transform)、ＦＡＳＴ（Features from Accelerated Segment Test）あるいはＳＵＲＦ(Speeded Up Robust Features)等のアルゴリズムを用いて、断層画像Ｄｋに含まれる、エッジ、エッジの交点およびエッジの角部等を特徴点として検出する。例えば、特徴点検出部３３は、図６に示す断層画像Ｄｋに含まれる点状構造物Ｅ１を特徴点Ｆ１として検出する。

なお、ここでは説明のために１つの断層画像Ｄｋから１つの特徴点Ｆ１のみを検出しているが、複数の特徴点を検出することが好ましい。例えば、図６に示す断層画像Ｄｋに含まれる点状構造物Ｅ１～Ｅ３および交点Ｅ４，Ｅ５のすべてを特徴点として検出してもよい。なお、特徴点は断層画像Ｄｋにおける１つの画素のみであってもよく、特徴となる構造の位置を表す複数の画素からなるものであってもよい。また、ここでは説明のため、１つの断層画像Ｄｋからのみ特徴点を検出しているが、実際には複数の断層画像のそれぞれから複数の特徴点が検出されるものとする。

投影部３４は、複数の投影画像Ｇｉのそれぞれについての撮影時の線源位置と放射線検出器１５との位置関係に基づいて、特徴点Ｆ１が検出された断層画像に対応する断層面である対応断層面に、複数の投影画像Ｇｉを投影する。そしてこれにより、投影部３４は、複数の投影画像Ｇｉのそれぞれに対応する断層面投影画像ＧＴｉを取得する。以下、断層面投影画像ＧＴｉの取得について説明する。なお、本実施形態においては、複数の断層画像Ｄｊのそれぞれにおいて特徴点が検出されているため、複数の断層画像Ｄｊに対応する複数の断層面Ｔｊのそれぞれに複数の投影画像Ｇｉが投影されて、断層面投影画像ＧＴｉが生成される。

図７は投影画像の投影を説明するための図である。なお、図７においては、線源位置Ｓｉにおいて取得された１つの投影画像Ｇｉを、乳房Ｍにおける１つの断層面Ｔｊに投影する場合について説明する。本実施形態においては、図７に示すように、線源位置Ｓｉと投影画像Ｇｉ上の画素位置とを結ぶ直線と、断層面Ｔｊとが交差する位置に、この直線上に位置する投影画像Ｇｉの画素値を投影する。

なお、投影画像Ｇｉおよび断層面Ｔｊにおいて生成される断層画像は、所定のサンプリング間隔にて２次元状に離散的に配置された複数の画素からなるものであり、所定のサンプリング間隔となる格子点に画素が配置される。図７においては、投影画像Ｇｉおよび断層面Ｔｊに直交する短い線分が、画素の区切り位置を示す。したがって、図７においては、画素の区切り位置の中央の位置が格子点である画素位置となる。

ここで、線源位置Ｓｉにおける線源位置の座標（ｓｘｉ，ｓｙｉ，ｓｚｉ）、投影画像Ｇｉ上の画素位置Ｐｉの座標（ｐｘｉ，ｐｙｉ）、および断層面Ｔｊにおける投影位置の座標（ｔｘ，ｔｙ，ｔｚ）の関係は、下記の式（１）により表される。なお、本実施形態においては、放射線検出器１５の検出面１５Ａに垂直な方向にｚ軸を、放射線検出器１５の検出面においてＸ線源１６が移動する方向と平行な方向にｙ軸を、ｙ軸に直交する方向にｘ軸をそれぞれ設定するものとする。

ｐｘｉ＝（ｔｘ×ｓｚｉ－ｓｘｉ×ｔｚ）／（ｓｚｉ－ｔｚ）
ｐｙｉ＝（ｔｙ×ｓｚｉ－ｓｙｉ×ｔｚ）／（ｓｚｉ－ｔｚ） （１）

したがって、式（１）におけるｐｘｉ，ｐｙｉを投影画像Ｇｉの画素位置とし、式（１）をｔｘ，ｔｙについて解くことにより、投影画像Ｇｉの画素値が投影される断層面Ｔｊ上の投影位置を算出することができる。したがって、算出した断層面Ｔｊ上の投影位置に投影画像Ｇｉの画素値を投影することにより、断層面投影画像ＧＴｉが生成される。

この場合、線源位置Ｓｉと投影画像Ｇｉ上の画素位置とを結ぶ直線と断層面Ｔｊとの交点が、断層面Ｔｊ上の画素位置とならない場合がある。例えば、図８に示すように、断層面Ｔｊ上の投影位置（ｔｘ，ｔｙ，ｔｚ）が、断層面Ｔｊ上の断層画像Ｄｊの画素位置Ｏ１～Ｏ４の間に位置する場合がある。この場合、各画素位置Ｏ１～Ｏ４の周囲にある複数の投影位置における投影画像の画素値を用いた補間演算を行って各画素位置の画素値を算出すればよい。なお、補間演算としては、画素位置とその周囲にある複数の投影位置との距離に応じて、投影位置における投影画像の画素値に重み付けをする線形補間演算を用いることができる。またこれ以外に、画素位置の周囲におけるより多くの投影位置の画素値を用いた非線形のバイキュービック補間演算、およびＢ－スプライン補間演算等の任意の手法を用いることができる。また、補間演算の他、画素位置に最も近い投影位置の画素値をその画素位置の画素値として用いるようにしてもよい。これにより、投影画像Ｇｉについて、断層面Ｔｊの全画素位置における画素値が求められる。本実施形態においては、複数の投影画像Ｇｉのそれぞれについて、このようにして断層面Ｔｊの全画素位置において求められた画素値を有する断層面投影画像ＧＴｉが生成される。したがって、１つの断層面において、断層面投影画像ＧＴｉの数は投影画像Ｇｉの数と一致する。

位置ずれ量導出部３５は、トモシンセシス撮影中の乳房Ｍの体動に基づく、複数の断層面投影画像ＧＴｉ間の位置ずれ量を導出する。まず、位置ずれ量導出部３５は、複数の断層面投影画像ＧＴｉに対して、特徴点Ｆ１に対応する局所領域を関心領域として設定する。具体的には、特徴点Ｆ１の座標位置を中心とする予め定められた大きさの局所領域を関心領域として設定する。図９は関心領域の設定を説明するための図である。なお、図９においては、説明のために断層面Ｔｊに３つの投影画像Ｇ１～Ｇ３が投影されて断層面投影画像ＧＴ１～ＧＴ３が生成されているものとする。図９に示すように、位置ずれ量導出部３５は、断層面Ｔｊにおける断層画像Ｄｊにおいて、特徴点Ｆ１の座標位置を中心とする関心領域Ｒｆ０を設定する。そして、断層面投影画像ＧＴ１～ＧＴ３のそれぞれにおいて、関心領域Ｒｆ０に対応する関心領域Ｒ１～Ｒ３を設定する。なお、図９における破線が関心領域Ｒ１～Ｒ３とそれ以外の領域との境界を示す。したがって、断層面Ｔｊ上において、関心領域Ｒｆ０および関心領域Ｒ１～Ｒ３の位置は一致することとなる。図１０は断層面投影画像ＧＴ１～ＧＴ３に設定された関心領域Ｒ１～Ｒ３を示す図である。なお、体動は大きい場合には２ｍｍ程度となることがある。このため、１画素の大きさが１００μｍ四方の断層画像または断層面投影画像の場合、関心領域Ｒ１～Ｒ３は、例えば特徴点Ｆ１の周辺の５０×５０画素、あるいは１００×１００画素等の領域とすればよい。

さらに、位置ずれ量導出部３５は、関心領域Ｒ１～Ｒ３の位置合わせを行う。この際、基準となる断層面投影画像に設定した関心領域を基準として位置合わせを行う。本実施形態においては、Ｘ線源１６からのＸ線の光軸Ｘ０が放射線検出器１５と直交する線源位置Ｓｃにおいて取得した基準投影画像（Ｇｓとする）についての断層面投影画像（基準断層面投影画像とする）に設定した関心領域を基準として、他の関心領域の位置合わせを行う。

ここで、図１０に示す関心領域Ｒ２が基準断層面投影画像に設定されたものとする。この場合、位置ずれ量導出部３５は、関心領域Ｒ２に対する関心領域Ｒ１，Ｒ３の位置合わせを行い、関心領域Ｒ２に対する関心領域Ｒ１，Ｒ３の移動方向および移動量を表すシフトベクトルを位置ずれ量として導出する。なお、位置合わせは、関心領域Ｒ２に対する関心領域Ｒ１，Ｒ３の相関が最大となるように、予め定められた探索範囲において、関心領域Ｒ２に対する関心領域Ｒ１，Ｒ３の移動方向および移動量を求めることを意味する。ここで、相関としては正規化相互相関を用いればよい。また、断層面投影画像ＧＴｉのうちの１つの基準断層面投影画像を基準としているため、シフトベクトルは断層面投影画像の数よりも１つ少ないものとなる。例えば断層面投影画像の数が１５であれば、シフトベクトルの数は１４となり、断層面投影画像の数が３であれば、シフトベクトルの数は２となる。

図１１は、投影画像Ｇ１～Ｇ３を取得する間に体動が発生していない場合の３つの関心領域Ｒ１～Ｒ３内の画像を示す図である。なお、図１１においては、関心領域Ｒ１～Ｒ３の中心位置、すなわち断層面投影画像ＧＴ１～ＧＴ３における特徴点Ｆ１に対応する位置Ｐ１～Ｐ３を示し、関心領域Ｒ１～Ｒ３に含まれる特徴点Ｆ１の像Ｆ２を大きい丸印により示している。図１１に示すように、投影画像Ｇ１～Ｇ３を取得する間に体動が発生していない場合、３つの関心領域Ｒ１～Ｒ３のすべてにおいて、特徴点Ｆ１に対応する位置Ｐ１～Ｐ３と、特徴点Ｆ１の像Ｆ２の位置とが一致する。このため、関心領域Ｒ２に対する関心領域Ｒ１，Ｒ３のシフトベクトル、すなわち位置ずれ量はいずれも０となる。

図１２は投影画像Ｇ１～Ｇ３のうち、投影画像Ｇ２および投影画像Ｇ３を取得する間に体動が発生した場合の３つの関心領域Ｒ１～Ｒ３内の画像を示す図である。図１２においては、投影画像Ｇ１および投影画像Ｇ２を取得する間には体動が発生していないため、関心領域Ｒ１，Ｒ２における特徴点Ｆ１に対応する位置Ｐ１，Ｐ２と、関心領域Ｒ１，Ｒ２に含まれる特徴点Ｆ１の像Ｆ２の位置とが一致する。このため、関心領域Ｒ２に対する関心領域Ｒ１の位置ずれ量は０となる。一方、投影画像Ｇ２および投影画像Ｇ３を取得する間には体動が発生しているため、関心領域Ｒ３における特徴点Ｆ１に対応する位置Ｐ３と、関心領域Ｒ３に含まれる特徴点Ｆ１の像Ｆ２の位置とが一致しない。このため、関心領域Ｒ３は関心領域Ｒ２に対して移動量および移動方向が発生し、その結果、大きさおよび方向を有するシフトベクトルＶ１０が位置ずれ量として導出される。

なお、位置ずれ量を導出する際には、乳房Ｍについての乳腺密度、乳房Ｍの大きさ、トモシンセシス撮影の撮影時間、トモシンセシス撮影時における乳房Ｍの圧迫圧、および乳房の撮影方向の少なくとも１つに応じて、位置ずれ量導出時の探索範囲を変更してもよい。図１３は探索範囲の変更を説明するための図である。図１３に示すように、基準となる関心領域Ｒ２に対する関心領域Ｒ１，Ｒ３の探索範囲として、小さい探索範囲Ｈ１および大きい探索範囲Ｈ２の２種類の探索範囲が設定されている。

ここで、乳腺密度が小さい場合、乳房Ｍにおける脂肪量が多くなるため、撮影時において体動が大きくなる傾向にある。また、乳房Ｍが大きい場合も、撮影時において体動が大きくなる傾向にある。また、トモシンセシス撮影の時間が長いほど、撮影時において体動が大きくなる傾向にある。また、乳房Ｍの撮影方向がＭＬＯ（Medio-Lateral Oblique、内外斜位方向）の場合、ＣＣ（Cranio-Caudal、頭尾方向）よりも、撮影時において体動が大きくなる傾向にある。

このため、乳房Ｍについての乳腺密度、乳房Ｍの大きさ、トモシンセシス撮影の撮影時間、トモシンセシス撮影時における乳房Ｍの圧迫圧、および乳房Ｍの撮影方向の少なくとも１つの情報の入力部４からの入力を受けて、位置ずれ量導出部３５は、位置ずれ量導出時の探索範囲を変更することが好ましい。具体的には、体動が大きくなる傾向の場合には、図１３に示す大きい探索範囲Ｈ２を設定すればよい。逆に体動が小さくなる傾向の場合には、図１３に示す小さい探索範囲Ｈ１を設定すればよい。

なお、上記では説明のために１つの断層面Ｔｊにおいて検出した１つの特徴点Ｆ１についてのみ、複数の断層面投影画像ＧＴｉの位置ずれ量を導出している。しかしながら、実際には、位置ずれ量導出部３５は、図１４に示すように、複数の断層画像Ｄｊにより表される乳房Ｍ内の３次元空間において複数の異なる特徴点Ｆ（ここでは黒丸で表す１０個の特徴点）に関して位置ずれ量を導出する。これにより、体動が発生した状態で取得された投影画像に対応する断層面投影画像については、複数の異なる特徴点Ｆに関する位置ずれ量が導出される。位置ずれ量導出部３５は、断層画像Ｄｊを生成する３次元空間の座標位置に対して、複数の異なる特徴点Ｆについての位置ずれ量を補間する。これにより、位置ずれ量導出部３５は、体動が発生した状態で取得された断層面投影画像について、断層画像を生成する３次元空間のすべての座標位置について、再構成を行う際の位置ずれ量を導出する。

そして再構成部３２は、このようにして導出された位置ずれ量を補正しつつ、投影画像Ｇｉを再構成することにより、体動が補正された補正済み断層画像Ｄｈｊを生成する。具体的には、再構成が逆投影法を用いたものである場合、位置ずれが生じている投影画像Ｇｉの画素を、導出された位置ずれ量に基づいて、他の投影画像の対応する画素が逆投影される位置に投影されるように位置ずれを補正することにより、再構成を行う。

なお、複数の異なる特徴点Ｆにおいて位置ずれ量を導出することに代えて、複数の異なる特徴点Ｆから１つの位置ずれ量を導出するようにしてもよい。この場合、複数の異なる特徴点Ｆのそれぞれに対して関心領域を設定し、関心領域の全体が同じ方向に同じ量だけ移動していると仮定して、位置ずれ量を導出する。この場合、位置ずれ量導出の対象となる断層面投影画像間におけるすべての関心領域についての相関の代表値（例えば平均値、中間値および最大値等）が最大となるように位置ずれ量を導出すればよい。ここで、断層面投影画像における個々の特徴点Ｆの信号対ノイズ比があまりよくない場合には、位置ずれ量の導出精度が悪くなる。しかしながら、このように複数の異なる特徴点Ｆから１つの位置ずれ量を導出することにより、個々の特徴点Ｆの信号対ノイズ比があまりよくない場合であっても、位置ずれ量の導出精度を向上させることができる。

なお、複数の断層画像Ｄｊにより表される乳房Ｍ内の３次元空間を複数の３次元領域に分割し、領域毎に上記と同様に複数の特徴点Ｆから１つの位置ずれ量を導出するようにしてもよい。

表示制御部３６は、生成された補正済み断層画像を表示部３に表示する。図１５は補正済み断層画像の表示画面を示す図である。図１５に示すように、表示画面４０には、体動補正前の断層画像Ｄｊおよび体動補正がなされた補正済み断層画像Ｄｈｊが表示される。断層画像Ｄｊには体動補正されていないことが分かるように、「補正前」のラベル４１が付与されている。補正済み断層画像Ｄｈｊには体動補正されていることが分かるように、「補正後」のラベル４２が付与されている。なお、断層画像Ｄｊに対してのみラベル４１を付与してもよく、補正済み断層画像Ｄｈｊに対してのみラベル４２を付与してもよい。なお、補正済み断層画像Ｄｈｊのみを表示してもよいことはもちろんである。図１５において、補正前の断層画像Ｄｊに含まれる構造物がぼけていることを破線で示し、補正済み断層画像Ｄｈｊに含まれる構造物がぼけていないことを実線にて示している。

また、断層画像Ｄｊおよび補正済み断層画像Ｄｈｊは同一の断面を表示することが好ましい。また、入力部４からの指示により表示する断層面を切り替える際に、断層画像Ｄｊおよび補正済み断層画像Ｄｈｊにおいて表示する断層面を連動させることが好ましい。また、断層画像Ｄｊおよび補正済み断層画像Ｄｈｊに加えて、投影画像Ｇｉを表示してもよい。

操作者は、表示画面４０を見て、体動補正の成否の確認を行うことができる。また、体動が大きすぎる場合には、本実施形態のように位置ずれ量を補正しつつ再構成を行って断層画像を生成しても、体動を精度よく補正できず、体動補正に失敗する場合がある。このような場合は、体動補正に失敗して補正済み断層画像Ｄｈｊよりも断層画像Ｄｊの方が高画質となる場合がある。このため、入力部４において、断層画像Ｄｊおよび補正済み断層画像Ｄｈｊのいずれを保存するかの指示を受け付け、指示された画像をストレージ２３または外部保存装置に保存するようにしてもよい。

次いで、第１の実施形態において行われる処理について説明する。図１６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、画像取得部３１は放射線画像撮影装置１にトモシンセシス撮影を行わせて複数の投影画像Ｇｉを取得する（ステップＳＴ１）。そして、再構成部３２が、複数の投影画像Ｇｉの全部または一部を再構成して複数の断層画像Ｄｊを生成する（ステップＳＴ２）。次いで、特徴点検出部３３が、複数の断層画像Ｄｊから少なくとも１つの特徴点を検出する（ステップＳＴ３）。さらに、投影部３４が、複数の投影画像Ｇｉのそれぞれについての撮影時の線源位置と放射線検出器１５との位置関係に基づいて、複数の投影画像Ｇｉを特徴点Ｆ１が検出された断層画像に対応する対応断層面に投影して、複数の投影画像Ｇｉのそれぞれに対応する断層面投影画像ＧＴｉを取得する（ステップＳＴ４）。

そして、位置ずれ量導出部３５が、複数の断層面投影画像ＧＴｉ間の位置ずれ量を導出する（ステップＳＴ５）。さらに、再構成部３２が、位置ずれ量を補正しつつ、複数の投影画像Ｇｉを再構成することにより補正済み断層画像Ｄｈｊを生成する（ステップＳＴ６）。そして、表示制御部３６が補正済み断層画像Ｄｈｊを表示部３に表示し（ステップＳＴ７）、処理を終了する。なお、生成された補正済み断層画像Ｄｈｊは、不図示の外部保存装置に送信され、保存される。

このように、第１の実施形態によれば、トモシンセシス撮影による複数の投影画像Ｇｉが取得され、複数の投影画像Ｇｉの全部または一部が再構成されて、乳房Ｍの複数の断層面Ｔｊのそれぞれにおける断層画像Ｄｊが生成される。そして、複数の断層画像Ｄｊから少なくとも１つの特徴点が検出され、複数の投影画像Ｇｉのそれぞれについての撮影時の線源位置と放射線検出器１５との位置関係に基づいて、複数の投影画像Ｇｉが、特徴点が検出された断層画像に対応する対応断層面に投影されて、複数の投影画像Ｇｉのそれぞれに対応する断層面投影画像ＧＴｉが取得される。さらに、対応断層面において、特徴点を基準として複数の断層面投影画像間の位置ずれ量が導出され、位置ずれ量を補正して複数の投影画像Ｇｉを再構成することにより、補正済み断層画像Ｄｈｊが生成される。

このように、第１の実施形態においては、投影画像Ｇｉまたは断層面投影画像ＧＴｉからではなく、複数の断層画像Ｄｊから特徴点を検出している。ここで、断層画像Ｄｊは対応する断層面Ｔｊに含まれる構造物のみを含む。このため、投影画像Ｇｉに含まれるような他の断層面における構造物は断層画像Ｄｊには含まれないこととなる。したがって、第１の実施形態によれば、他の断層面の構造物に影響されることなく、精度よく特徴点を検出することができる。よって、複数の投影画像Ｇｉ間の位置ずれ量を適切に導出することができ、その結果、本実施形態によれば、体動の影響が低減された、高画質の補正済み断層画像Ｄｈｊを取得することができる。

次いで、本開示の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態による断層画像生成装置の構成は、図３に示す第１の実施形態による断層画像生成装置の構成と同一であり、行われる処理のみが異なるため、ここでは装置についての詳細な説明は省略する。上記第１の実施形態においては、断層面投影画像ＧＴｉ間において位置ずれ量を導出している。第２の実施形態においては、断層画像Ｄｊにおいて特徴点Ｆ１の座標位置を中心とする関心領域Ｒｆ０を設定し、設定した関心領域Ｒｆ０に対する断層面投影画像ＧＴｉに設定した関心領域Ｒｉの位置ずれ量を仮の位置ずれ量として導出する。そして、導出した仮の位置ずれ量に基づいて、複数の断層面投影画像ＧＴｉ間の位置ずれ量を導出するようにした点が第１の実施形態と異なる。なお、複数の断層面投影画像ＧＴｉに設定した関心領域Ｒｉが第１の局所領域に対応し、断層画像Ｄｊに設置した関心領域Ｒｆ０が第２の局所領域に対応する。

図１７は第２の実施形態における位置ずれ量の導出を説明するための図である。なお、図１７における関心領域Ｒｆ０および関心領域Ｒ１～Ｒ３は、上記図９等に示した関心領域Ｒｆ０および関心領域Ｒ１～Ｒ３と同一である。第２の実施形態においては、位置ずれ量導出部３５は、まず断層画像Ｄｊに設定した関心領域Ｒｆ０を基準として、関心領域Ｒｆ０に対する断層面投影画像ＧＴｉ（図１７においてはＧＴ１～ＧＴ３）に設定した関心領域Ｒ１～Ｒ３の位置ずれ量を仮の位置ずれ量として導出する。投影画像Ｇ１～Ｇ３を取得する間に体動が発生していない場合、３つの関心領域Ｒ１～Ｒ３のすべてにおいて特徴点Ｆ１に対応する位置Ｐ１～Ｐ３と、特徴点Ｆ１の像Ｆ２の位置とが一致する。このため、関心領域Ｒｆ０に対する関心領域Ｒ１～Ｒ３のシフトベクトル（以下、Ｖｆ１，Ｖｆ２，Ｖｆ３とする）、すなわち仮の位置ずれ量はいずれも０となる。

図１８は投影画像Ｇ１～Ｇ３のうち、投影画像Ｇ２および投影画像Ｇ３を取得する間に体動が発生した場合の３つの関心領域Ｒ１～Ｒ３内の画像を示す図である。図１８においては、投影画像Ｇ１および投影画像Ｇ２を取得する間には体動が発生していないため、関心領域Ｒ１，Ｒ２における特徴点Ｆ１に対応する位置Ｐ１，Ｐ２と、関心領域Ｒ１，Ｒ２に含まれる特徴点Ｆ１の像Ｆ２の位置とが一致する。このため、関心領域Ｒｆ０に対する関心領域Ｒ１，Ｒ２の位置ずれ量は０となる。一方、投影画像Ｇ２および投影画像Ｇ３を取得する間には体動が発生しているため、関心領域Ｒ３における特徴点Ｆ１に対応する位置Ｐ３と、関心領域Ｒ３に含まれる特徴点Ｆ１の像Ｆ２の位置とが一致しない。このため、関心領域Ｒ３は関心領域Ｒｆ０に対して移動量および移動方向が発生する。したがって、関心領域Ｒｆ０に対する関心領域Ｒ１，Ｒ２のシフトベクトルＶｆ１，Ｖｆ２、すなわち、仮の位置ずれ量は０となるが、関心領域Ｒｆ０に対する関心領域Ｒ３のシフトベクトルＶｆ３、すなわち仮の位置ずれ量は値を有するものとなる。

第２の実施形態において、位置ずれ量導出部３５は、仮の位置ずれ量に基づいて断層面投影画像ＧＴｉ間の位置ずれ量を導出する。具体的には、上記第１の実施形態と同様に、Ｘ線源１６からのＸ線の光軸Ｘ０が放射線検出器１５と直交する基準線源位置Ｓｃにおいて取得した投影画像を基準として、位置ずれ量を導出する。ここで、投影画像Ｇ２を基準断層面投影画像とすると、位置ずれ量導出部３５は、断層面投影画像ＧＴ１と断層面投影画像ＧＴ２との位置ずれ量を、関心領域Ｒｆ０に対する関心領域Ｒ１，Ｒ２のシフトベクトルＶｆ１，Ｖｆ２の差分値Ｖｆ１－Ｖｆ２により導出する。また、位置ずれ量導出部３５は、断層面投影画像ＧＴ３と断層面投影画像ＧＴ２との位置ずれ量を、関心領域Ｒｆ０に対する関心領域Ｒ３，Ｒ２のシフトベクトルＶｆ３，Ｖｆ２の差分値Ｖｆ３－Ｖｆ２により導出する。

このように、第２の実施形態においては、断層画像Ｄｊに設定した関心領域Ｒｆ０に対する、断層面投影画像ＧＴｉに設定した関心領域Ｒ１～Ｒ３との仮の位置ずれ量を導出し、仮の位置ずれ量に基づいて、断層面投影画像ＧＴｉ間の位置ずれ量を導出するようにした。ここで、関心領域Ｒｆ０は断層画像Ｄｊに設定されているため、投影画像Ｇｉとは異なり、断層画像Ｄｊを取得した断層面にある構造物のみしか含まれていない。したがって、第２の実施形態によれば、特徴点を設定した断層面以外の断層面に含まれる構造物の影響を低減して、位置ずれ量が導出されることとなる。したがって、第２の実施形態によれば、他の断層面の構造物の影響をより低減して、複数の投影画像Ｇｉ間の位置ずれ量を精度よく導出することができ、その結果、第２の実施形態によれば、体動の影響が低減された、高画質の補正済み断層画像Ｄｈｊを取得することができる。

なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、乳房Ｍについての乳腺密度、乳房Ｍの大きさ、トモシンセシス撮影の撮影時間、トモシンセシス撮影時における乳房Ｍの圧迫圧、および乳房Ｍの撮影方向の少なくとも１つに応じて、位置ずれ量導出時の探索範囲を変更してもよい。

また、第２の実施形態においては、関心領域Ｒｆ０に対する関心領域Ｒ１～Ｒ３のシフトベクトルＶｆ１～Ｖｆ３を仮の位置ずれ量として導出しているが、この際に、図１９に示すように関心領域Ｒｆ０における特徴点Ｆ１の周囲に、関心領域Ｒｆ０よりも小さい周囲領域Ｒａ０を設定し、周囲領域Ｒａ０に基づいて、シフトベクトルを導出してもよい。この場合、周囲領域Ｒａ０のみを用いてシフトベクトルを導出してもよい。また、関心領域Ｒ１～Ｒ３の間の相関を導出する際に、周囲領域Ｒａ０に対して関心領域Ｒ１～Ｒ３における周囲領域Ｒａ０以外の領域よりも大きい重み付けを行うようにしてもよい。

また、上記第２の実施形態においては、断層画像Ｄｊに関心領域Ｒｆ０を設定しているが、仮の位置ずれ量を導出する断層面投影画像ＧＴｉ毎に、生成する断層画像を異なるものとしてもよい。具体的には、仮の位置ずれ量を導出する対象となる対象断層面投影画像に対応する対象投影画像を除いて断層画像を生成することが好ましい。以下、これを第３の実施形態として説明する。

図２０は第３の実施形態において行われる処理を模式的に示す図である。なお、ここでは、乳房Ｍにおける断層面Ｔｊにおいて、１５の投影画像Ｇ１～Ｇ１５のうちの投影画像Ｇ１を対象投影画像、断層面投影画像ＧＴ１を対象断層面投影画像として、投影画像Ｇ１についての仮の位置ずれ量を導出する場合について説明する。この場合、再構成部３２において、断層面Ｔｊにおいて投影画像Ｇ１以外の投影画像Ｇ２～Ｇ１５を再構成して断層画像（Ｄｊ＿１とする）を生成する。そして、特徴点検出部３３が断層画像Ｄｊ＿１から特徴点を検出し、投影部３４が投影画像Ｇ１～Ｇ１５から断層面投影画像ＧＴ１～ＧＴ１５を生成し、位置ずれ量導出部３５が、断層画像Ｄｊ＿１に関心領域Ｒｆ０＿１を設定し、関心領域Ｒｆ０＿１に対する断層面投影画像ＧＴ１に設定した関心領域Ｒ１のシフトベクトルＶｆ１を仮の位置ずれ量として導出する。

なお、投影画像Ｇ２についての仮の位置ずれ量を導出する場合、再構成部３２において、投影画像Ｇ２以外の投影画像Ｇ１，Ｇ３～Ｇ１５を再構成して断層画像（Ｄｊ＿２とする）を生成する。そして、特徴点検出部３３が断層画像Ｄｊ＿２から特徴点を検出し、投影部３４が投影画像Ｇ１～Ｇ１５から断層面投影画像ＧＴ１～ＧＴ１５を生成し、位置ずれ量導出部３５が、断層画像Ｄｊ＿２に関心領域Ｒｆ０_２を設定し、関心領域Ｒｆ０＿２に対する断層面投影画像ＧＴ２に設定した関心領域Ｒ２のシフトベクトルＶｆ２を仮の位置ずれ量として導出する。

そして、対象断層面投影画像を順次変更してすべての断層面投影画像ＧＴｉについての仮の位置ずれ量を導出し、仮の位置ずれ量から上記第２の実施形態と同様に、断層面投影画像ＧＴｉ間の位置ずれ量を導出する。

このように、第３の実施形態によれば、対象投影画像による影響がない断層画像を用いて仮の位置ずれ量が導出されることとなる。このため、仮の位置ずれ量をより精度よく導出することができ，その結果、位置ずれ量を精度よく導出することができる。

なお、第３の実施形態においては、対象投影画像を除いた断層画像を再構成する際には、下記の式（２）に示すように、すべての投影画像Ｇｉを再構成することにより生成した断層画像Ｄｊの各画素の画素値Ｄｐから対象投影画像の対応する画素値Ｇｐを減算し、減算した画素値をｎ／（ｎ－１）倍することにより算出してもよい。式（２）の手法は簡易な手法ではあるが、対象投影画像を除いた断層画像を生成するための演算量を低減することができるため、仮の位置ずれ量導出のための処理を高速に行うことができる。

対象投影画像を除いた断層画像＝（Ｄｐ－Ｇｐ）×ｎ／（ｎ－１） （２）

次いで、本開示の第４の実施形態について説明する。図２１はコンピュータ２に第４の実施形態による断層画像生成プログラムをインストールすることにより実現された断層画像生成装置の概略構成を示す図である。なお、図２１において図３と同一の構成については図３と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４の実施形態による断層画像生成装置は、複数の断層画像のうちの２以上の断層画像、または複数の断層画像の少なくとも１つと複数の投影画像Ｇｉの少なくとも１つとを合成して、合成２次元画像を生成する合成部３７をさらに備えた点が第１の実施形態と異なる。

第４の実施形態においては、合成部３７は例えば特開２０１４－１２８７１６号公報に記載された手法を用いて合成２次元画像を生成する。特開２０１４－１２８７１６号公報に記載された手法は、複数の断層画像のうちの２以上の断層画像、または複数の断層画像の少なくとも１つと少なくとも１つの投影画像とを被写体における断層面が並ぶ深さ方向に投影することにより、合成２次元画像を生成する手法である。なお、合成２次元画像を生成する手法はこれに限定されるものではない。例えば、複数の断層画像のうちの２以上の断層画像、または複数の断層画像の少なくとも１つと投影画像の少なくとも１つとを被写体における断層面が並ぶ深さ方向において、最小値投影法を用いることにより合成２次元画像を生成してもよい。

第４の実施形態においては、特徴点検出部３３は、まず合成２次元画像から２次元特徴点を検出する。２次元特徴点の検出は上記各実施形態と同様に行えばよい。そして、特徴点検出部３３は、予め作成された深さマップを参照して、複数の断層画像Ｄｊから２次元特徴点に対応する特徴点を検出する。

深さマップとは、合成２次元画像上の各位置と、各位置に対応する断層面の位置を表す深さ情報とを対応づけたマップである。深さマップは、例えば国際公開第２０１４／２０３５３１号に記載された手法を用いて予め作成しておく。国際公開第２０１４／２０３５３１号に記載された手法は、まず、合成２次元画像を複数の局所領域に分割し、分割により得られる各領域と複数の断層画像Ｄｊとの相関を求める。例えば、図２２に示すように、合成２次元画像Ｃ０を６×８の局所領域に分割し、分割した各領域について、複数の断層画像Ｄｊとの相関を求める。そして、相関が最も大きくなった領域を含む断層画像Ｄｊの断層面の基準位置からの深さを、各領域の位置と対応づけて深さマップを作成する。基準位置は、例えば乳房Ｍの圧迫板１７との接触面とすればよい。ここで、断層画像Ｄｊを生成する際の断層面Ｔｊの位置は既知である。このため、深さマップを参照すれば、合成２次元画像Ｃ０における各局所領域に対応する断層面の位置を特定することができる。

第４の実施形態において、特徴点検出部３３は、深さマップを参照して、検出した２次元特徴点の断層面を特定する。そして、特定した断層面において、２次元特徴点に対応する特徴点を検出する。

ここで、複数の断層画像Ｄｊは情報量が多いため、特徴点の検出のための演算量が多くなる。第４の実施形態においては、合成２次元画像Ｃ０から２次元特徴点を検出し、深さマップを参照して複数の断層画像Ｄｊから２次元特徴点に対応する特徴点を検出するようにした。このため、深さマップを予め作成しておけば、演算量を低減して迅速に特徴点を検出することができる。

なお、第４の実施形態においては、表示制御部３６は、補正済み断層画像と併せて合成２次元画像を表示部３に表示するようにしてもよい。

次いで、第５の実施形態について説明する。なお、第５の実施形態による断層画像生成装置の構成は、図３に示す第１の実施形態による断層画像生成装置の構成と同一であり、行われる処理のみが異なるため、ここでは装置についての詳細な説明は省略する。第５の実施形態においては、補正済み断層画像Ｄｈｊを新たな断層画像として、特徴点の検出、断層面投影画像の取得、位置ずれ量の導出および新たな補正済み断層画像の生成を繰り返し行うようにした点が第１の実施形態と異なる。

図２３は第５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。なお、図２３において、ステップＳＴ１１～ステップＳＴ１５までの処理は、図１６に示すステップＳＴ１～ステップＳＴ５までの処理と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略する。ステップＳＴ１５において位置ずれ量が導出されると、位置ずれ量導出部３５は、位置ずれ量が収束したか否かを判定する（ステップＳＴ１６）。位置ずれ量が収束したか否かの判定は、各断層面投影画像ＧＴｉについて導出された位置ずれ量が予め定められたしきい値Ｔｈ１以下となった否かを判定することにより行えばよい。しきい値Ｔｈ１は、これ以上位置ずれ量を補正しなくても、断層画像に体動の影響がないといえる程度の値に設定すればよい。なお、複数の断層面投影画像ＧＴｉについて導出された位置ずれ量の平均値が、しきい値Ｔｈ１以下となったか否かを判定することにより、位置ずれ量が収束したか否かの判定を行ってもよい。ステップＳＴ１６が肯定されると、位置ずれ量を補正する必要はないことから、表示制御部３６が断層画像を表示し（ステップＳＴ１７）、処理を終了する。

ステップＳＴ１６が否定されると、再構成部３２は、位置ずれ量を補正しつつ、複数の投影画像Ｇｉを再構成することにより補正済み断層画像Ｄｈｊを新たな断層画像として生成する（ステップＳＴ１８）。そして、ステップＳＴ１３の処理に戻り、特徴点検出部３３が、複数の新たな断層画像から特徴点を検出し、ステップＳＴ１４において、投影部３４が新たな複数の断層面投影画像を取得し、ステップＳＴ１５において、位置ずれ量導出部３５が、新たな複数の断層面投影画像間の新たな位置ずれ量を導出し、ステップＳＴ１６において、位置ずれ量が予め定められたしきい値Ｔｈ１以下であるか否かを判定する。そして、ステップＳＴ１６が肯定されるまで、ステップＳＴ１８およびステップＳＴ１３～ステップＳＴ１５の処理が繰り返される。なお、補正済み断層画像が新たな断層画像として生成された場合、ステップＳＴ１７において表示される断層画像は新たな断層画像となる。

このように、第５の実施形態においては、新たな断層画像に基づく新たな位置ずれ量の導出を、位置ずれ量が収束するまで繰り返すようにした。このため、適切に体動に起因する位置ずれをより効果的に除去することができ、その結果、より高画質の断層画像を取得することができる。

なお、上記第２の実施形態から第４の実施形態においても、第５の実施形態と同様に、新たな断層画像に基づく新たな位置ずれの導出を、位置ずれ量が収束するまで繰り返すようにしてもよい。

また、上記各実施形態においては、位置ずれ量導出部３５が導出した位置ずれ量を予め定められたしきい値と比較し、位置ずれ量がしきい値を超えた場合にのみ、位置ずれ量を補正しつつ、断層画像を再構成するようにしてもよい。なお、しきい値は、位置ずれ量を補正しなくても断層画像に体動の影響がないといえる程度の値に設定すればよい。この場合、図２４に示すように、体動がしきい値を超えたことを通知するための警告表示４５を表示部３に表示してもよい。操作者は警告表示４５において、ＹＥＳまたはＮＯを選択することにより、体動補正を行うか否かの指示を行うことができる。

また、上記各実施形態においては、位置ずれ量および仮の位置ずれ量の導出を容易に行うために、断層画像Ｄｊおよび断層面投影画像ＧＴｉに関心領域を設定し、関心領域の移動方向および移動量をシフトベクトル、すなわち位置ずれ量および仮の位置ずれ量として導出しているが、これに限定されるものではない。関心領域を設定することなく、位置ずれ量を導出してもよい。

次いで、本開示の第６の実施形態について説明する。図２５はコンピュータ２に第６の実施形態による断層画像生成プログラムをインストールすることにより実現された断層画像生成装置の概略構成を示す図である。なお、図２５において図３と同一の構成については図３と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６の実施形態による断層画像生成装置は、複数の特徴点Ｆのそれぞれが検出された断層画像に対応する対応断層面が、焦点面であるか否かを判別する焦点面判別部３８をさらに備え、位置ずれ量導出部３５が、焦点面と判別された対応断層面において位置ずれ量を導出するようにした点が第１の実施形態と異なる。なお、第６の実施形態による処理は、第２から第５の実施形態にも適用可能であるが、ここでは第１の実施形態に適用した場合についてのみ説明する。

ここで、トモシンセシス撮影により取得される断層画像においては、構造物が存在する断層画像以外の断層画像に、その構造物の映り込みが発生する。これをリップルアーチファクトという。図２６はリップルアーチファクトを説明するための図である。図２６に示すように、ある構造物４８が断層画像Ｄ３に含まれていたとすると、断層画像Ｄ３の上下の断層面に対応する断層画像に、構造物４８のリップルアーチファクトが含まれる。リップルアーチファクトは、構造物４８が含まれる断層面から離れるほど範囲が広がり、かつぼけることとなる。なお、リップルアーチファクトが広がる範囲は、Ｘ線源１６が移動する範囲と対応する。

ここで、特徴点検出部３３が対応断層面の断層画像Ｄｊから検出した特徴点Ｆがリップルアーチファクトであった場合、特徴点Ｆはぼけており、かつ広範囲に広がっているものとなる。このため、そのような特徴点Ｆを用いたのでは、位置ずれ量を精度よく導出することができない。

このため、第６の実施形態においては、特徴点Ｆが検出された対応断層面が焦点面であるか否かを、焦点面判別部３８が判別するようにし、焦点面であると判別された対応断層面において、投影部３４が断層面投影画像ＧＴｉを生成し、位置ずれ量導出部３５が位置ずれ量を導出するようにした。具体的には、焦点面であると判別された対応断層面において検出された特徴点を用いて、位置ずれ量を導出するようにした。以下、焦点面であるか否かの判別について説明する。

焦点面判別部３８は、特徴点検出部３３が検出した特徴点について、複数の断層画像における特徴点に対応する対応点を導出する。図２７は対応点の導出を説明するための図である。図２７に示すように、ある断層画像Ｄｋにおいて特徴点Ｆ３が検出されたとすると、位置ずれ量導出部３５は、断層画像Ｄｋの厚さ方向に位置する複数の断層画像において、特徴点Ｆ３に対応する対応点Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…を導出する。なお、以降の説明においては、対応点の参照符号をＲとする。対応点Ｒの導出は特徴点Ｆ３を含む関心領域と、断層画像Ｄｋ以外の断層画像との位置合せにより行えばよい。そして、焦点面判別部３８は、特徴点Ｆ３および対応点Ｒの画素値を断層面が並ぶ順にプロットする。図２８は特徴点および対応点の画素値をプロットした結果を示す図である。図２８に示すように特徴点および対応点の画素値は、リップルアーチファクトの影響により、特徴点において極小値を有するように変化する。ここで、特徴点Ｆ３が焦点面にあれば、その特徴点Ｆ３はぼけておらず、輝度が高いすなわち画素値は小さいものとなる。一方、特徴点Ｆ３が焦点面にない場合、その特徴点Ｆ３はリップルアーチファクトであることから、画素値はぼけ、画素値は最小値よりも大きくなる。

このため、焦点面判別部３８は、特徴点Ｆ３および対応点の画素値をプロットした結果において、特徴点Ｆ３を検出した断層面の位置が、画素値が最小となる図２８に示す位置Ｐ０である場合、特徴点Ｆ３を検出した対応断層面は焦点面であると判別する。一方、特徴点Ｆ３を検出した断層面の位置が、画素値が最小とはならない図２８に示す位置Ｐ１等である場合、特徴点Ｆ３を検出した対応断層面は焦点面でないと判別する。

投影部３４は、焦点面であると判別された対応断層面のみにおいて、上記各実施形態と同様に断層面投影画像ＧＴｉを生成する。位置ずれ量導出部３５は、焦点面であると判別された対応断層面において断層面投影画像ＧＴｉの位置ずれ量を導出する。すなわち、位置ずれ量導出部３５は、焦点面であると判別された対応断層面において検出された特徴点を用いて、断層面投影画像ＧＴｉの位置ずれ量を導出する。

次いで、第６の実施形態において行われる処理について説明する。図２９は第６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。なお、図２９におけるステップＳＴ２１～ステップＳＴ２３の処理は、図１６におけるステップＳＴ１～ステップＳＴ３の処理と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略する。なお、第６の実施形態においては、複数の特徴点が検出されたものとする。特徴点検出部３３が複数の特徴点を検出すると、焦点面判別部３８が、特徴点検出部３３が検出した複数の特徴点のそれぞれが検出された断層画像に対応する対応断層面が、焦点面であるか否かを判別する（焦点面判別；ステップＳＴ２４）。そして、投影部３４が、焦点面であると判別された対応断層面において、断層面投影画像ＧＴｉを生成し（ステップＳＴ２５）、位置ずれ量導出部３５が、焦点面であると判別された対応断層面において検出された特徴点を用いて、位置ずれ量を導出する（ステップＳＴ２６）。

さらに、再構成部３２が、位置ずれ量を補正しつつ、複数の投影画像Ｇｉを再構成することにより補正済み断層画像Ｄｈｊを生成する（ステップＳＴ２７）。そして、表示制御部３６が補正済み断層画像Ｄｈｊを表示部３に表示し（ステップＳＴ２８）、処理を終了する。なお、生成された補正済み断層画像Ｄｈｊは、不図示の外部保存装置に送信され、保存される。

このように、第６の実施形態においては、焦点面であると判別された対応断層面において位置ずれ量を導出するようにした。このため、リップルアーチファクトの影響を受けることなく、精度よく位置ずれ量を導出することができ、その結果、精度よく位置ずれが補正された補正済み断層画像Ｄｈｊを生成することができる。

なお、上記第６の実施形態においては、特徴点および対応点の画素値のプロット結果を用いて、対応断層面が焦点面であるか否かを判別しているが、焦点面であるか否かの判別はこれに限定されるものではない。特徴点とリップルアーチファクトとでは、周囲の画素とのコントラストの相違が特徴点の方が大きくなる。このため、特徴点および対応点における周囲の画素とのコントラストを導出し、特徴点についてのコントラストが最大である場合に、特徴点を検出した対応断層面が焦点面であると判別してもよい。また、投影画像における特徴点に対応する位置の画素値は、特徴点が焦点面にあれば投影画像間でのばらつきは小さいが、特徴点が焦点面にないと、投影画像上においては特徴点に対応する構造以外の構造を表す可能性があるため、投影画像間でのばらつきが大きくなる。このため、投影画像Ｇｉ間における特徴点に対応する画素値の分散値を導出し、分散値が予め定められたしきい値以下の場合に、特徴点を検出した対応断層面が焦点面であると判別してもよい。さらに、焦点面判別部３８を、特徴点およびその周辺の画素値が入力されると、特徴点を検出した対応断層面が焦点面であるか否かの判別結果を出力するように機械学習がなされた判別器を有するものとし、特徴点を検出した対応断層面が焦点面であるか否かを判別器により判別するようにしてもよい。

次いで、本開示の第７の実施形態について説明する。図３０はコンピュータ２に第７の実施形態による断層画像生成プログラムをインストールすることにより実現された断層画像生成装置の概略構成を示す図である。なお、図３０において図３と同一の構成については図３と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７の実施形態による断層画像生成装置は、補正済み断層画像Ｄｈｊにおける特徴点を含む関心領域の画質評価を行い、画質評価結果に基づいて、導出された位置ずれ量が適切であるか不適切であるかを判断する位置ずれ量判断部３９をさらに備えた点が第１の実施形態と異なる。なお、第７の実施形態による処理は、第２から第６の実施形態にも適用可能であるが、ここでは第１の実施形態に適用した場合についてのみ説明する。

位置ずれ量判断部３９は、画質評価を行うために、図３１に示すように補正済み断層画像Ｄｈｊに含まれる複数（ここでは２つ）の特徴点Ｆ４，Ｆ５の座標位置を中心とする関心領域Ｒｈ１，Ｒｈ２を設定する。そして、関心領域Ｒｈ１，Ｒｈ２のそれぞれにおける高周波成分を抽出することにより高周波画像を生成する。高周波成分の抽出は、例えばラプラシアンフィルタ等によるフィルタリング処理を行って、２次微分画像を生成することにより行えばよいが、これに限定されるものではない。さらに、位置ずれ量判断部３９は、関心領域Ｒｈ１，Ｒｈ２の高周波成分の大きさを導出する。高周波成分の大きさは、高周波画像の画素値の二乗和等により導出すればよいが、これに限定されるものではない。そして、位置ずれ量判断部３９は、すべての関心領域Ｒｈ１，Ｒｈ２についての高周波成分の大きさの総和を導出する。

ここで、位置ずれ量が適切に導出されることにより、位置ずれ補正が適切に行われていれば、補正済み断層画像Ｄｈｊにおいては、画像のぼけが少なくなり、高周波成分が多くなる。一方、導出された位置ずれ量が適切でないために、位置ずれ補正が不適切であると、補正済み断層画像Ｄｈｊにおいては、画像のぼけが多くなり、高周波成分が少なくなる。このため、第７の実施形態においては、位置ずれ量判断部３９は、高周波成分の大きさに基づいて画質評価を行う。すなわち、位置ずれ量判断部３９は、上述したように導出した、すべての関心領域Ｒｈ１，Ｒｈ２についての高周波成分の大きさの総和が、予め定められたしきい値Ｔｈ２以上であるか否かを判定する。総和がしきい値Ｔｈ２以上である場合に、位置ずれ量判断部３９は、位置ずれ量が適切であると判断し、総和がしきい値Ｔｈ２未満である場合に、位置ずれ量判断部３９は、位置ずれ量が不適切であると判断する。位置ずれ量判断部３９が、位置ずれ量が不適切であると判断した場合、表示制御部３６は、補正済み断層画像Ｄｈｊに代えて、補正前の断層画像Ｄｊを表示部３に表示する。この場合、補正済み断層画像Ｄｈｊに代えて、補正前の断層画像Ｄｊが外部保存装置に送信される。

次いで、第７の実施形態において行われる処理について説明する。図３２は第７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。なお、図３２におけるステップＳＴ３１～ステップＳＴ３６の処理は、図１６におけるステップＳＴ１～ステップＳＴ６の処理と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略する。再構成部３２が補正済み断層画像Ｄｈｊを生成すると、位置ずれ量判断部３９が、補正済み断層画像Ｄｈｊにおける特徴点を含む関心領域の画質評価を行い、画質評価結果に基づいて、導出された位置ずれ量が適切であるか否かを判断する（ステップＳＴ３７）。

位置ずれ量が適切であった場合、表示制御部３６が補正済み断層画像Ｄｈｊを表示部３に表示し（ステップＳＴ３８）、処理を終了する。なお、生成された補正済み断層画像Ｄｈｊは、不図示の外部保存装置に送信され、保存される。一方、位置ずれ量が不適切であった場合、表示制御部３６が断層画像Ｄｊを表示部３に表示し（ステップＳＴ３９）、処理を終了する。この場合、断層画像Ｄｊが不図示の外部保存装置に送信され、保存される。

ここで、位置ずれ量導出部３５により位置ずれ量を導出するに際し、特徴点以外の構造の影響等により、適切な位置ずれ量を導出できない場合がある。第７の実施形態においては、補正済み断層画像Ｄｈｊの画質評価を行い、画質評価結果に基づいて、位置ずれ量が適切か不適切であるかを判断するようにした。このため、導出された位置ずれ量の適、不適を適切に判断することができる。また、位置ずれ量が不適切であると判断された場合には、補正前の断層画像Ｄｊを表示したり、保存したりするようにしたため、不適切な位置ずれ量に基づいて生成された補正済み断層画像Ｄｈｊにより、誤った診断が行われる可能性を低減できる。

なお、上記第７の実施形態においては、補正済み断層画像Ｄｈｊに設定した関心領域の高周波成分の大きさに基づいて画質評価を行っているが、これに限定されるものではない。位置ずれ量判断部３９において、断層画像Ｄｊにおける特徴点を含む関心領域の画質評価をさらに行い、補正済み断層画像Ｄｈｊについての画質評価の結果と、断層画像Ｄｊについての画質評価の結果とを比較し、画質評価が高い方の断層画像を、最終的な断層画像に決定するようにしてもよい。ここで、最終的な断層画像とは、表示部３に表示されたり、外部装置に送信されて保存されたりする断層画像である。

なお、上記第６の実施形態および第７の実施形態においても、第５の実施形態と同様に、新たな断層画像に基づく新たな位置ずれの導出を、位置ずれ量が収束するまで繰り返すようにしてもよい。

また、上記第６の実施形態および第７の実施形態においても、位置ずれ量導出部３５が導出した位置ずれ量を予め定められたしきい値と比較し、位置ずれ量がしきい値を超えた場合にのみ、位置ずれ量を補正しつつ、断層画像を再構成するようにしてもよい。

次いで、本開示の第８の実施形態について説明する。図３３はコンピュータ２に第８の実施形態による断層画像生成プログラムをインストールすることにより実現された断層画像生成装置の概略構成を示す図である。なお、図３３において図３と同一の構成については図３と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８の実施形態による断層画像生成装置は、補正済み断層画像Ｄｈｊにおける特徴点を含む関心領域の画質評価を行うための評価関数を導出する評価関数導出部５０を備え、位置ずれ量導出部３５が、評価関数を最適化する位置ずれ量を導出するようにした点が第１の実施形態と異なる。なお、第８の実施形態による処理は、第２から第６の実施形態にも適用可能であるが、ここでは第１の実施形態に適用した場合についてのみ説明する。

第８の実施形態において、評価関数導出部５０は、位置ずれ量導出部３５が断層面投影画像ＧＴｉに対して設定した、特徴点Ｆに対応する関心領域について、高周波画像を生成する。高周波画像の生成は、第７の実施形態における位置ずれ量判断部３９と同様に、ラプラシアンフィルタ等によるフィルタリング処理を行って、２次微分画像を生成することにより行えばよい。導出した関心領域内の高周波画像の画素値をｑｋｌとする。ｋはｋ番目の投影画像であることを表し、ｌは関心領域内の画素数を表す。

ここで、位置ずれ量を補正するための変換行列をＷｋ、変換行列における変換パラメータをθｋとする。変換パラメータθｋが位置ずれ量に対応する。この場合、補正済み断層画像Ｄｈｊにおける特徴点Ｆに対応する関心領域における画質評価値は、投影画像Ｇｉのそれぞれにおける位置ずれ補正後の関心領域についての高周波画像の大きさの加算値と見なすことができる。この加算値が最大となるように、変換パラメータθｋ、すなわち位置ずれ量を導出することにより、適切に位置ずれ量が補正された補正済み断層画像Ｄｈｊを生成することができる。

このため、評価関数導出部５０は，下記の式（３）に示す評価関数を導出する。なお、式（３）に示す評価関数Ｅｃは、上記加算結果を最大とすべく、マイナスを付与した右辺の括弧内の値を最小とするための変換パラメータθｋを求める評価関数Ｅｃとなっている。なお、式（３）に示す評価関数は、局所解が複数存在する。このため、変換パラメータθｋの範囲および平均値に制約条件を付与する。例えば、すべての投影画像についての変換パラメータθｋの平均を０とするような制約条件を付与する。より具体的には、変換パラメータθｋが平行移動を表す移動ベクトルである場合、すべての投影画像Ｇｉについての移動ベクトルの平均値を０とする制約条件を付与する。そして、第８の実施形態においては、位置ずれ量導出部３５は、下記式（３）に示す評価関数Ｅｃを最小とするような変換パラメータθｋ、すなわち位置ずれ量を導出する。

このように、第８の実施形態においては、補正済み断層画像Ｄｈｊにおける特徴点を含む関心領域の画質評価を行うための評価関数を導出する評価関数導出部５０を備え、位置ずれ量導出部３５が、評価関数を最適化する位置ずれ量を導出するようにした。このため、不適切な位置ずれ量に基づいて生成された補正済み断層画像Ｄｈｊにより、誤った診断が行われる可能性を低減できる。

なお、上記各実施形態においては、位置ずれ量および仮の位置ずれ量の導出を容易に行うために、断層画像Ｄｊおよび断層面投影画像ＧＴｉに関心領域を設定し、関心領域の移動方向および移動量をシフトベクトル、すなわち位置ずれ量および仮の位置ずれ量として導出しているが、これに限定されるものではない。関心領域を設定することなく、位置ずれ量を導出してもよい。

また、上記各実施形態においては、投影部３４により断層面投影画像ＧＴｉを取得し、位置ずれ量導出部３５により断層面投影画像ＧＴｉ間の位置ずれ量を導出しているが、これに限定されるものではない。断層面投影画像ＧＴｉを取得することなく、投影画像Ｇｉ間の位置ずれ量を導出するようにしてもよい。この場合、上記各実施形態において、投影部３４は不要となる。また、位置ずれ量導出部３５においては、特徴点Ｆが検出された断層画像に対応する対応断層面において、投影画像Ｇｉの位置関係に基づいて位置ずれ量を導出すればよい。

また、上記各実施形態においては、被写体を乳房Ｍとしているが、これに限定されるものではなく、人体の胸部、または腹部等、任意の部位を被写体としてもよいことはもちろんである。

また、上記各実施形態において、例えば、画像取得部３１、再構成部３２、特徴点検出部３３、投影部３４、位置ずれ量導出部３５、表示制御部３６、合成部３７、焦点面判別部３８、位置ずれ量判断部３９、および評価関数導出部５０といった各種の処理を実行する処理部（Processing Unit）のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサ（Processor）を用いることができる。上記各種のプロセッサには、上述したように、ソフトウェア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device :PLD）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。

１つの処理部は、これらの各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせまたはＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。

複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントおよびサーバ等のコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアとの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:SoC）等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの１つ以上を用いて構成される。

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（Circuitry）を用いることができる。

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
１１ 回転軸
１２ アーム部
１３ 撮影台
１４ 放射線照射部
１５ 放射線検出器
１５Ａ 検出面
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 再構成部
３３ 特徴点検出部
３４ 投影部
３５ 位置ずれ量導出部
３６ 表示制御部
３７ 合成部
３８ 焦点面判別部
３９ 位置ずれ量判断部
４０ 表示画面
４１，４２ ラベル
４５ 警告表示
４８ 構造物
５０ 評価関数導出部
Ｃ０ 合成２次元画像
Ｄｊ，Ｄｋ 断層画像
Ｄｈｊ 補正済み断層画像
Ｆ１，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５ 特徴点
Ｆ２ 特徴点の像
Ｇｉ（ｉ＝１～ｎ） 投影画像
Ｇｃ 基準投影画像
ＧＴｉ（ｉ＝１～ｎ） 断層面投影画像
Ｈ１，Ｈ２ 探索範囲
Ｍ 乳房
Ｏ１～Ｏ４ 断層面上の画素位置
Ｐ１～Ｐ３ 投影画像の画素位置
Ｒｆ０，Ｒ１～Ｒ３，Ｒｈ１，Ｒｈ２ 関心領域
Ｒａ０ 周囲領域
Ｓｉ（ｉ＝１～ｎ） 線源位置
Ｓｃ 基準線源位置
Ｔｊ 断層面
Ｖ１０，Ｖｆ３ シフトベクトル
Ｘ０ 光軸

Claims (15)

1. 放射線源を検出部の検出面に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において被写体に放射線を照射するトモシンセシス撮影を撮影装置に行わせることにより生成された、前記複数の線源位置のそれぞれに対応する複数の投影画像を取得する画像取得部と、
   前記複数の投影画像の全部または一部を再構成することにより、前記被写体の複数の断層面のそれぞれにおける断層画像を生成する再構成部と、
   前記複数の断層画像から少なくとも１つの特徴点を検出する特徴点検出部と、
   前記複数の投影画像のそれぞれについての撮影時の前記線源位置と前記検出部との位置関係に基づいて、前記特徴点が検出された断層画像に対応する対応断層面に前記複数の投影画像を投影して、前記複数の投影画像のそれぞれに対応する断層面投影画像を取得する投影部と、
   前記複数の断層面投影画像において、前記特徴点を含む複数の第１の局所領域を設定し、前記特徴点が検出された断層画像において、前記特徴点を含む第２の局所領域を設定し、前記第２の局所領域に対する前記複数の第１の局所領域の位置ずれ量を仮の位置ずれ量としてそれぞれ導出し、該複数の仮の位置ずれ量に基づいて、前記被写体の体動に基づく前記複数の投影画像間の位置ずれ量を導出する位置ずれ量導出部とを備え、
   前記再構成部は、前記位置ずれ量を導出する対象となる対象断層面投影画像に対応する対象投影画像を除いた前記複数の投影画像を再構成して前記複数の断層画像を対象断層画像として生成し、
   前記位置ずれ量導出部は、前記対象断層画像を用いて前記対象断層面投影画像についての前記位置ずれ量を導出し、
   前記再構成部は、前記位置ずれ量を補正して前記複数の投影画像を再構成することにより、前記被写体の少なくとも１つの断層面における補正済み断層画像を生成する断層画像生成装置。
2. 前記位置ずれ量導出部は、前記第２の局所領域における前記特徴点の周囲の領域に基づいて、前記仮の位置ずれ量を導出する請求項１に記載の断層画像生成装置。
3. 放射線源を検出部の検出面に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において被写体に放射線を照射するトモシンセシス撮影を撮影装置に行わせることにより生成された、前記複数の線源位置のそれぞれに対応する複数の投影画像を取得する画像取得部と、
   前記複数の投影画像の全部または一部を再構成することにより、前記被写体の複数の断層面のそれぞれにおける断層画像を生成する再構成部と、
   前記複数の断層画像から複数の特徴点を検出する特徴点検出部と、
   前記複数の特徴点のそれぞれが検出された断層画像に対応する対応断層面が、焦点面であるか否かを判別する焦点面判別部と、
   前記焦点面と判別された対応断層面において、前記特徴点を基準として前記被写体の体動に基づく前記複数の投影画像間の位置ずれ量を導出する位置ずれ量導出部とを備え、
   前記再構成部は、前記位置ずれ量を補正して前記複数の投影画像を再構成することにより、前記被写体の少なくとも１つの断層面における補正済み断層画像を生成する断層画像生成装置。
4. 放射線源を検出部の検出面に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において被写体に放射線を照射するトモシンセシス撮影を撮影装置に行わせることにより生成された、前記複数の線源位置のそれぞれに対応する複数の投影画像を取得する画像取得部と、
   前記複数の投影画像の全部または一部を再構成することにより、前記被写体の複数の断層面のそれぞれにおける断層画像を生成する再構成部と、
   前記複数の断層画像から少なくとも１つの特徴点を検出する特徴点検出部と、
   前記特徴点が検出された断層画像に対応する対応断層面において、前記特徴点を基準として、前記被写体の体動に基づく前記複数の投影画像間の位置ずれ量を導出する位置ずれ量導出部とを備え、
   前記再構成部は、前記位置ずれ量を補正して前記複数の投影画像を再構成することにより、前記被写体の少なくとも１つの断層面における補正済み断層画像を生成し、
   前記補正済み断層画像における前記特徴点を含む関心領域の画質評価を行い、該画質評価の結果に基づいて、導出された前記位置ずれ量が適切であるか不適切であるかを判断する位置ずれ量判断部をさらに備えた断層画像生成装置。
5. 前記位置ずれ量判断部は、前記断層画像における前記特徴点を含む関心領域の画質評価を行い、前記補正済み断層画像についての画質評価の結果と、前記断層画像についての画質評価の結果とを比較し、前記画質評価の結果が良い方の断層画像を、最終的な断層画像に決定する請求項４に記載の断層画像生成装置。
6. 放射線源を検出部の検出面に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において被写体に放射線を照射するトモシンセシス撮影を撮影装置に行わせることにより生成された、前記複数の線源位置のそれぞれに対応する複数の投影画像を取得する画像取得部と、
   前記複数の投影画像の全部または一部を再構成することにより、前記被写体の複数の断層面のそれぞれにおける断層画像を生成する再構成部と、
   前記複数の断層画像から少なくとも１つの特徴点を検出する特徴点検出部と、
   前記特徴点が検出された断層画像に対応する対応断層面において、前記特徴点を基準として、前記被写体の体動に基づく前記複数の投影画像間の位置ずれ量を導出する位置ずれ量導出部とを備え、
   前記再構成部は、前記位置ずれ量を補正して前記複数の投影画像を再構成することにより、前記被写体の少なくとも１つの断層面における補正済み断層画像を生成し、
   前記補正済み断層画像における前記特徴点を含む関心領域の画質評価を行うための評価関数を導出する評価関数導出部をさらに備え、
   前記位置ずれ量導出部は、前記評価関数を最適化する前記位置ずれ量を導出する断層画像生成装置。
7. 前記複数の投影画像のそれぞれについての撮影時の前記線源位置と前記検出部との位置関係に基づいて、前記複数の投影画像を前記対応断層面に投影して、前記複数の投影画像のそれぞれに対応する断層面投影画像を取得する投影部をさらに備え、
   前記位置ずれ量導出部は、前記対応断層面において、前記特徴点を基準として、前記被写体の体動に基づく前記複数の断層面投影画像間の位置ずれ量を、前記複数の投影画像間の位置ずれ量として導出する請求項３から６のいずれか１項に記載の断層画像生成装置。
8. 前記位置ずれ量導出部は、前記複数の断層面投影画像において、前記特徴点に対応する局所領域を設定し、該局所領域に基づいて前記位置ずれ量を導出する請求項７に記載の断層画像生成装置。
9. 前記被写体が乳房である請求項１から８のいずれか１項に記載の断層画像生成装置。
10. 放射線源を検出部の検出面に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において被写体に放射線を照射するトモシンセシス撮影を撮影装置に行わせることにより生成された、前記複数の線源位置のそれぞれに対応する複数の投影画像を取得する画像取得部と、
    前記複数の投影画像の全部または一部を再構成することにより、前記被写体の複数の断層面のそれぞれにおける断層画像を生成する再構成部と、
    前記複数の断層画像から少なくとも１つの特徴点を検出する特徴点検出部と、
    前記特徴点が検出された断層画像に対応する対応断層面において、前記特徴点を基準として、前記被写体の体動に基づく前記複数の投影画像間の位置ずれ量を導出する位置ずれ量導出部とを備え、
    前記再構成部は、前記位置ずれ量を補正して前記複数の投影画像を再構成することにより、前記被写体の少なくとも１つの断層面における補正済み断層画像を生成し、
    前記被写体が乳房であり、
    前記位置ずれ量導出部は、乳腺密度、前記乳房の大きさ、前記トモシンセシス撮影の撮影時間、前記トモシンセシス撮影時における前記乳房の圧迫圧、および前記乳房の撮影方向の少なくとも１つに応じて、前記位置ずれ量導出時の探索範囲を変更する断層画像生成装置。
11. 前記複数の断層画像のうちの２以上の断層画像を合成して、合成２次元画像を生成する合成部をさらに備え、
    前記特徴点検出部は、前記合成２次元画像における２次元特徴点を検出し、前記複数の断層画像から前記２次元特徴点に対応する前記特徴点を検出する請求項１から１０のいずれか１項に記載の断層画像生成装置。
12. 前記再構成部は、前記位置ずれ量を補正しつつ前記複数の投影画像の全部または一部を再構成することにより、前記被写体の複数の断層面における複数の前記補正済み断層画像を、新たな複数の断層画像として生成し、
    前記特徴点検出部は、前記複数の新たな断層画像から前記特徴点を検出し、
    前記位置ずれ量導出部は、前記新たな複数の投影画像間の新たな位置ずれ量を導出し、
    前記再構成部は、前記新たな位置ずれ量を補正しつつ前記複数の投影画像を再構成することにより、前記被写体の少なくとも１つの断層面における新たな補正済み断層画像を生成する請求項１から１１のいずれか１項に記載の断層画像生成装置。
13. 前記再構成部、前記特徴点検出部および前記位置ずれ量導出部は、前記新たな断層画像の生成、前記新たな断層画像からの前記特徴点の検出、および前記新たな位置ずれ量の導出を、前記新たな位置ずれ量が収束するまで繰り返す請求項１２に記載の断層画像生成装置。
14. 放射線源を検出部の検出面に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において被写体に放射線を照射するトモシンセシス撮影を撮影装置に行わせることにより生成された、前記複数の線源位置のそれぞれに対応する複数の投影画像を取得し、
    前記複数の投影画像の全部または一部を再構成することにより、前記被写体の複数の断層面のそれぞれにおける断層画像を生成し、
    前記複数の断層画像から複数の特徴点を検出し、
    前記複数の特徴点のそれぞれが検出された断層画像に対応する対応断層面が、焦点面であるか否かを判別し、
    前記焦点面と判別された前記対応断層面において、前記特徴点を基準として前記被写体の体動に基づく前記複数の投影画像間の位置ずれ量を導出し、
    前記位置ずれ量を補正して前記複数の投影画像を再構成することにより、前記被写体の少なくとも１つの断層面における補正済み断層画像を生成する断層画像生成方法。
15. 放射線源を検出部の検出面に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において被写体に放射線を照射するトモシンセシス撮影を撮影装置に行わせることにより生成された、前記複数の線源位置のそれぞれに対応する複数の投影画像を取得する手順と、
    前記複数の投影画像の全部または一部を再構成することにより、前記被写体の複数の断層面のそれぞれにおける断層画像を生成する手順と、
    前記複数の断層画像から複数の特徴点を検出する手順と、
    前記複数の特徴点のそれぞれが検出された断層画像に対応する対応断層面が、焦点面であるか否かを判別する手順と、
    前記焦点面と判別された対応断層面において、前記特徴点を基準として前記被写体の体動に基づく前記複数の投影画像間の位置ずれ量を導出する手順と、
    前記位置ずれ量を補正して前記複数の投影画像を再構成することにより、前記被写体の少なくとも１つの断層面における補正済み断層画像を生成する手順とをコンピュータに実行させる断層画像生成プログラム。

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