JP7430814B2 - 画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム - Google Patents
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Description
本開示は、画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理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。また、マンモグラフィにおいて、放射線源を移動させて複数の線源位置から乳房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再構成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、撮影装置の特性及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、円又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乳房を撮影することにより複数の投影画像を取得する。そして、単純逆投影法若しくはフィルタ逆投影法等の逆投影法、又は逐次再構成法等を用いて、取得した複数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乳房における複数の断層面において生成することにより、乳房内において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、予め定められた方向から被写体に放射線を照射する、従来の単純撮影により取得される２次元画像（以下、「単純２次元画像」という）においては検出が困難であった病変等の異常部位を発見することが可能となる。
また、トモシンセシス撮影により取得された、放射線検出器の検出面から放射線源側に向けた距離（高さ方向の位置）が異なる複数の断層画像を、加算法、平均法、最大値投影法又は最小値投影法等によって合成することにより、単純２次元画像に相当する擬似的な２次元画像（以下、「合成２次元画像」という）を生成する技術が知られている（特開２０１４－１２８７１６号公報参照）。
また、断層画像から腫瘤病変と正常乳房構造とを検出し、腫瘤病変は正常乳房構造よりも強調して合成２次元画像上に表現し、正常乳房構造は単純２次元画像を表すように合成２次元画像上に表現する技術が知られている（特表２０２０－５１２１２９号公報参照）。
しかしながら、特表２０２０－５１２１２９号公報に記載された手法により生成される従来の合成２次元画像では、例えば、単純２次元画像において腫瘤病変のように見える局所的な乳腺の塊は、依然として腫瘤病変のように見えてしまう。すなわち、従来の合成２次元画像では断層画像と同等の診断能が得られない場合があった。このため、医師等の診断者は、合成２次元画像だけではなく、多数の断層画像の読影も行うことになり、読影の負荷が大きくなってしまう。
本開示は、以上の事情を鑑みてなされたものであり、断層画像と同等の診断能を有する合成２次元画像を生成することができる画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムを提供することを目的とする。
本開示の画像処理装置は、少なくとも一つのプロセッサを備える画像処理装置であって、プロセッサは、被写体の複数の断層面を表す複数の断層画像から腫瘤候補領域を検出し、検出した腫瘤候補領域それぞれについて腫瘤であるか又は局所的な乳腺の塊であるかを判定し、腫瘤であると判定した第１の領域においては複数の断層画像から第１の断層画像群を選択し、局所的な乳腺の塊であると判定した第２の領域においては複数の断層画像から第２の断層画像群を選択し、第１の領域及び第２の領域以外の第３の領域においては複数の断層画像から第３の断層画像群を選択し、第１の領域、第２の領域、及び第３の領域それぞれについて選択した断層画像群を用いて合成２次元画像を生成する。
なお、本開示の画像処理装置は、第１の断層画像群が、複数の断層画像のうち腫瘤であると判定された腫瘤候補領域が検出された断層画像群であってもよい。
また、本開示の画像処理装置は、第２の断層画像群が、複数の断層画像のうち局所的な乳腺の塊であると判定された腫瘤候補領域が検出された断層画像以外の断層画像群であってもよい。
また、本開示の画像処理装置は、第２の断層画像群が、複数の断層画像のうち局所的な乳腺の塊であると判定された腫瘤候補領域が検出された断層画像と、その断層画像に隣接する層の断層画像であってもよい。
また、本開示の画像処理装置は、第２の断層画像群が、第３の断層画像群と同じ断層画像群であり、プロセッサが、第２の領域の濃度を第３の領域に近い濃度に制御した合成２次元画像を生成してもよい。
また、本開示の画像処理装置は、第３の断層画像群が、複数の断層画像全て、複数の断層画像のうち注目画素の画素値と複数の断層画像全ての注目画素の画素値の平均値との差の絶対値が予め設定された閾値以上の断層画像群、複数の断層画像のうち注目画素を含む注目領域の画素値の分散値が大きい順に予め設定された枚数の断層画像群、又は複数の断層画像のうちエッジ検出処理によってエッジが検出された画素を有する断層画像群であってもよい。
また、本開示の画像処理装置は、プロセッサが、生成した合成２次元画像を表示する制御を行い、かつ合成２次元画像上に、腫瘤であるか又は局所的な乳腺の塊であるかの判定結果を表示する制御を行ってもよい。
また、本開示の画像処理方法は、被写体の複数の断層面を表す複数の断層画像から腫瘤候補領域を検出し、検出した腫瘤候補領域それぞれについて腫瘤であるか又は局所的な乳腺の塊であるかを判定し、腫瘤であると判定した第１の領域においては複数の断層画像から第１の断層画像群を選択し、局所的な乳腺の塊であると判定した第２の領域においては複数の断層画像から第２の断層画像群を選択し、第１の領域及び第２の領域以外の第３の領域においては複数の断層画像から第３の断層画像群を選択し、第１の領域、第２の領域、及び第３の領域それぞれについて選択した断層画像群を用いて合成２次元画像を生成する処理を画像処理装置が備えるプロセッサが実行するものである。
また、本開示の画像処理プログラムは、被写体の複数の断層面を表す複数の断層画像から腫瘤候補領域を検出し、検出した腫瘤候補領域それぞれについて腫瘤であるか又は局所的な乳腺の塊であるかを判定し、腫瘤であると判定した第１の領域においては複数の断層画像から第１の断層画像群を選択し、局所的な乳腺の塊であると判定した第２の領域においては複数の断層画像から第２の断層画像群を選択し、第１の領域及び第２の領域以外の第３の領域においては複数の断層画像から第３の断層画像群を選択し、第１の領域、第２の領域、及び第３の領域それぞれについて選択した断層画像群を用いて合成２次元画像を生成する処理を画像処理装置が備えるプロセッサに実行させるためのものである。
本開示によれば、断層画像と同等の診断能を有する合成２次元画像を生成することができる。
以下、図面を参照して、本開示の技術を実施するための形態例を詳細に説明する。
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係る放射線画像撮影システム１００の構成を説明する。図１及び図２に示すように、放射線画像撮影システム１００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ためのものである。放射線画像撮影システム１００は、マンモグラフィ撮影装置１、コンソール２、画像保存システム３、及び画像処理装置４を備える。
マンモグラフィ撮影装置１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。
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、及びアナログの電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ(Analog-to-Digital)変換部等が設けられた回路基板等も設置されている。
放射線照射部１４の内部には、放射線源１６が収納されている。放射線源１６は放射線としてＸ線を出射するものであり、放射線源１６から放射線を照射するタイミング及び放射線源１６における放射線発生条件、すなわちターゲット及びフィルタの材質の選択、管電圧並びに照射時間等は、コンソール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と、圧迫板１７を支持する支持部１８と、支持部１８を図１及び図２の上下方向に移動させる移動機構１９とが設けられている。なお、圧迫板１７と撮影台１３との間隔、すなわち圧迫乳房厚はコンソール２に入力される。
コンソール２は、無線通信ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークを介して、不図示のＲＩＳ（Radiology Information System）等から取得した撮影オーダ及び各種情報と、技師等により直接行われた指示等とを用いて、マンモグラフィ撮影装置１の制御を行う機能を有している。具体的には、コンソール２は、マンモグラフィ撮影装置１に乳房Ｍのトモシンセシス撮影を行わせることにより、後述するように複数の投影画像を取得し、複数の投影画像を再構成して複数の断層画像を生成する。一例として、本実施形態では、サーバコンピュータをコンソール２として用いている。
画像保存システム３は、マンモグラフィ撮影装置１により撮影された放射線画像及び断層画像等の画像データを保存するシステムである。画像保存システム３は、保存している画像データから、コンソール２及び画像処理装置４等からの要求に応じた画像データを取り出して、要求元の装置に送信する。画像保存システム３の具体例としては、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication Systems）が挙げられる。
次に、図３を参照して、本実施形態に係る画像処理装置４のハードウェア構成を説明する。図３に示すように、画像処理装置４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０、一時記憶領域としてのメモリ２１、及び不揮発性の記憶部２２を含む。また、画像処理装置４は、液晶ディスプレイ等のディスプレイ２３、キーボードとマウス等の入力装置２４、及びネットワークに接続されるネットワークＩ／Ｆ（InterFace）２５を含む。ＣＰＵ２０、メモリ２１、記憶部２２、ディスプレイ２３、入力装置２４、及びネットワークＩ／Ｆ２５は、バス２７に接続される。
記憶部２２は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、又はフラッシュメモリ等によって実現される。記憶媒体としての記憶部２２には、画像処理プログラム３０が記憶される。ＣＰＵ２０は、記憶部２２から画像処理プログラム３０を読み出してからメモリ２１に展開し、展開した画像処理プログラム３０を実行する。
次に、図４を参照して、本実施形態に係る画像処理装置４の機能的な構成について説明する。図４に示すように、画像処理装置４は、取得部４０、検出部４２、判定部４４、選択部４６、合成部４８、及び表示制御部５０を含む。ＣＰＵ２０が画像処理プログラム３０を実行することにより、取得部４０、検出部４２、判定部４４、選択部４６、合成部４８、及び表示制御部５０として機能する。
取得部４０は、コンソール２がマンモグラフィ撮影装置１にトモシンセシス撮影を行わせることにより生成された複数の断層画像を取得する。取得部４０は、コンソール２又は画像保存システム３からネットワークＩ／Ｆ２５を介して複数の断層画像を取得する。
ここで、コンソール２におけるトモシンセシス撮影及び断層画像の生成処理について説明する。コンソール２は、断層画像を生成するためのトモシンセシス撮影を行うに際し、アーム部１２を回転軸１１の周りに回転させることにより放射線源１６を移動させる。また、コンソール２は、放射線源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に放射線を照射させる。また、コンソール２は、乳房Ｍを透過した放射線が放射線検出器１５により検出されることによって得られた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５に示すように、放射線源１６をＳｉ（ｉ＝１～ｎ）の各線源位置に移動し、各線源位置において放射線源１６を駆動して乳房Ｍに放射線を照射する。乳房Ｍを透過した放射線を放射線検出器１５が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、同一の線量の放射線が乳房Ｍに照射される。
なお、図５において、線源位置Ｓｃは、放射線源１６から出射された放射線の光軸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。以下では、線源位置Ｓｃを基準線源位置Ｓｃと称する。
コンソール２は、複数の投影画像Ｇｉ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複数の断層画像を生成する。具体的には、コンソール２は、単純逆投影法又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を再構成する。これにより、図６に示すように、コンソール２は、乳房Ｍの複数の断層面のそれぞれを表す複数の断層画像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。
コンソール２は、生成した断層画像Ｄｊを画像処理装置４に転送するか、又は画像保存システム３に転送する。
図７に示すように、検出部４２は、取得部４０により取得された複数の断層画像Ｄｊから腫瘤候補領域を検出する。図７では、説明を簡単にするために、断層画像Ｄｊの枚数が５枚（すなわち、ｊ＝１～５）の場合を例示している。また、図７の例では、断層画像Ｄ２に腫瘤候補領域Ｋ２１が含まれ、断層画像Ｄ３に腫瘤候補領域Ｋ３１、Ｋ３２が含まれ、断層画像Ｄ４に腫瘤候補領域Ｋ４１が含まれる。また、図７の例では、断層画像Ｄ４に乳腺Ｎ４１が含まれる。また、腫瘤候補領域Ｋ２１、腫瘤候補領域Ｋ３１、及び腫瘤候補領域Ｋ４１は、それぞれの断層画像Ｄｊ内における重心の位置がほぼ同じ位置であるものとする。また、図７の例では、腫瘤候補領域Ｋ２１、腫瘤候補領域Ｋ３１、及び腫瘤候補領域Ｋ４１が腫瘤であり、腫瘤候補領域Ｋ３２が局所的な乳腺の塊である。
検出部４２は、公知のコンピュータ支援画像診断（ＣＡＤ：Computer Aided Diagnosis）の腫瘤検出用のアルゴリズムを用いて、複数の断層画像Ｄｊから腫瘤候補領域を検出する。ＣＡＤによる腫瘤検出用のアルゴリズムにおいては、断層画像Ｄｊにおける画素が腫瘤候補領域であることを表す確率（尤度）が導出され、その確率が予め定められた閾値以上となる画素が腫瘤候補領域として検出される。１枚の断層画像Ｄｊだけでは、腫瘤と局所的な乳腺の塊とは区別がつきにくいため、局所的な乳腺の塊も腫瘤候補領域として検出される。
なお、腫瘤候補領域の検出はＣＡＤを用いるものに限定されない。腫瘤候補領域を検出するためのフィルタによるフィルタリング処理、又は腫瘤候補領域を検出するためにディープラーニング等により機械学習がなされた検出モデル等によって、断層画像Ｄｊから腫瘤候補領域を検出するものであってもよい。
判定部４４は、検出部４２により検出された腫瘤候補領域それぞれについて腫瘤であるか又は局所的な乳腺の塊であるかを判定する。腫瘤は、癌細胞が増殖することで生じる、内部が癌細胞で充実した３次元構造であるため、断層画像Ｄｊでは連続する複数の断層画像Ｄｊにまたがって写る。一方、局所的な乳腺の塊は、薄く伸ばされた乳腺が重なった構造であるため、１枚の断層画像Ｄｊには腫瘤のように写るものの、隣接する層の断層画像Ｄｊでは正常乳腺のように写る。
そこで、本実施形態に係る判定部４４は、連続する複数の断層画像Ｄｊに写っており、かつそれぞれの断層画像Ｄｊにおける重心の位置がほぼ同じ位置である腫瘤候補領域を腫瘤であると判定する。ここでいう重心の位置がほぼ同じ位置とは、例えば、複数の断層画像Ｄｊのそれぞれに写る腫瘤の重心の位置間の距離が予め定められた閾値以下であることを意味する。この場合の閾値としては、例えば、連続する複数の断層画像Ｄｊに写る腫瘤の重心の位置間の距離の上限値として予め設定された値を適用することができる。また、判定部４４は、隣接する層の断層画像Ｄｊには写っておらず、１枚の断層画像Ｄｊにのみ写っている腫瘤候補領域を局所的な乳腺の塊であると判定する。
図７の例では、判定部４４は、腫瘤候補領域Ｋ２１、Ｋ３１、Ｋ４１が連続する断層画像Ｄ２～Ｄ４に写っており、それぞれの断層画像Ｄ２～Ｄ４における重心の位置がほぼ同じであるため、腫瘤候補領域Ｋ２１、Ｋ３１、Ｋ４１を腫瘤であると判定する。また、図７の例では、判定部４４は、断層画像Ｄ３に写る腫瘤候補領域Ｋ３２については、断層画像Ｄ３に隣接する層の断層画像Ｄ２、Ｄ４のほぼ同じ位置に腫瘤候補領域が写っていないため、腫瘤候補領域Ｋ３２を局所的な乳腺の塊であると判定する。
選択部４６は、判定部４４により腫瘤であると判定された第１の領域においては複数の断層画像Ｄｊから第１の断層画像群を選択する。この選択において、選択部４６は、第１の選択ルールに従って第１の断層画像群を選択する。本実施形態に係る第１の選択ルールは、複数の断層画像Ｄｊのうち、判定部４４により腫瘤であると判定された腫瘤候補領域が検出された断層画像群を選択する、というルールである。図７の例では、選択部４６は、腫瘤候補領域Ｋ２１、Ｋ３１、Ｋ４１が検出された断層画像Ｄ２～Ｄ４を第１の断層画像群として選択する。
選択部４６は、判定部４４により局所的な乳腺の塊であると判定された第２の領域においては複数の断層画像Ｄｊから第２の断層画像群を選択する。この選択において、選択部４６は、第１の選択ルールとは異なる第２の選択ルールに従って第２の断層画像群を選択する。本実施形態に係る第２の選択ルールは、複数の断層画像Ｄｊのうち、判定部４４により局所的な乳腺の塊であると判定された腫瘤候補領域が検出された断層画像以外の断層画像群を選択する、というルールである。図７の例では、選択部４６は、腫瘤候補領域Ｋ３２が検出された断層画像Ｄ３以外の断層画像Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５を第２の断層画像群として選択する。
選択部４６は、第１の領域及び第２の領域以外の第３の領域においては複数の断層画像Ｄｊから第３の断層画像群を選択する。この選択において、選択部４６は、第１の選択ルール及び第２の選択ルールとは異なる第３の選択ルールに従って第３の断層画像群を選択する。本実施形態に係る第３の選択ルールは、複数の断層画像Ｄｊ全てを選択する、というルールである。図７の例では、選択部４６は、断層画像Ｄ１～Ｄ５を第３の断層画像群として選択する。
合成部４８は、第１の領域、第２の領域、及び第３の領域それぞれについて、選択部４６により選択された断層画像群を用いて合成２次元画像を生成する。合成２次元画像は、基準線源位置Ｓｃから乳房Ｍに放射線を照射して撮影した単純２次元画像に相当する擬似的な２次元画像である。本実施形態においては、合成部４８は、図８に示すように、複数の断層画像Ｄｊを積層した状態で、基準線源位置Ｓｃからの放射線検出器１５へ向かう視点方向、すなわち図５に示す光軸Ｘ０に沿って、各断層画像Ｄｊにおいて対応する画素の画素値を合成して、合成２次元画像を生成する。以下、合成２次元画像の生成処理の具体的な一例について説明する。
図９に、合成２次元画像ＣＧ０の一例を示す。図９に示すように、第１の領域Ａ１については、断層画像Ｄ２～Ｄ４において腫瘤であると判定された腫瘤候補領域Ｋ２１、Ｋ３１、Ｋ４１が合成される。この合成の際、合成部４８は、複数の腫瘤候補領域の対応する画素位置の画素については画素値の加算平均値を合成２次元画像ＣＧ０の画素値とする。また、この合成の際、合成部４８は、複数の腫瘤候補領域の何れか１つにのみ含まれる画素位置の画素については、その画素の画素値を合成２次元画像ＣＧ０の画素値とする。なお、例えば、合成部４８は、複数の腫瘤候補領域のうち、最も大きい領域、最も小さい領域、又は各領域の平均の領域を第１の領域Ａ１として、選択された断層画像群の第１の領域Ａ１の各画素の画素値の加算平均値を合成２次元画像ＣＧ０の画素値としてもよい。
また、図９に示すように、第２の領域Ａ２については、断層画像Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５における、局所的な乳腺の塊であると判定された断層画像Ｄ３の腫瘤候補領域Ｋ３２に対応する領域が合成される。この合成の際、合成部４８は、断層画像Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５それぞれの第２の領域Ａ２に含まれる各画素について、画素値の加算平均値を合成２次元画像ＣＧ０の画素値とする。
また、図９に示すように、第３の領域Ａ３については、断層画像Ｄ１～Ｄ５の対応する領域が合成される。この合成の際、合成部４８は、断層画像Ｄ１～Ｄ５それぞれの第３の領域Ａ３に含まれる各画素について、画素値の加算平均値を合成２次元画像ＣＧ０の画素値とする。
表示制御部５０は、合成部４８により生成された合成２次元画像ＣＧ０をディスプレイ２３に表示する制御を行う。
次に、図１０を参照して、本実施形態に係る画像処理装置４の作用を説明する。ＣＰＵ２０が画像処理プログラム３０を実行することによって、図１０に示す合成２次元画像生成処理が実行される。図１０に示す合成２次元画像生成処理は、例えば、ユーザにより入力装置２４を介して実行開始の指示が入力された場合に実行される。
図１０のステップＳ１０で、取得部４０は、コンソール２がマンモグラフィ撮影装置１にトモシンセシス撮影を行わせることにより生成された複数の断層画像Ｄｊを取得する。ステップＳ１２で、検出部４２は、前述したように、ステップＳ１０で取得された複数の断層画像Ｄｊから腫瘤候補領域を検出する。
ステップＳ１４で、判定部４４は、前述したように、ステップＳ１２で検出された腫瘤候補領域それぞれについて腫瘤であるか又は局所的な乳腺の塊であるかを判定する。ステップＳ１６で、選択部４６は、前述したように、ステップＳ１４で腫瘤であると判定された第１の領域においては第１の選択ルールに従って複数の断層画像Ｄｊから第１の断層画像群を選択する。また、選択部４６は、前述したように、ステップＳ１４で局所的な乳腺の塊であると判定された第２の領域においては第２の選択ルールに従って複数の断層画像Ｄｊから第２の断層画像群を選択する。また、選択部４６は、前述したように、第１の領域及び第２の領域以外の第３の領域においては第３の選択ルールに従って複数の断層画像Ｄｊから第３の断層画像群を選択する。そして、合成部４８は、前述したように、第１の領域、第２の領域、及び第３の領域それぞれについて、選択部４６により選択された断層画像群を用いて合成２次元画像ＣＧ０を生成する。
ステップＳ１８で、表示制御部５０は、ステップＳ１６で生成された合成２次元画像ＣＧ０をディスプレイ２３に表示する制御を行う。ステップＳ１８の処理が終了すると、合成２次元画像生成処理が終了する。
上述のとおり、本例の合成２次元画像生成処理において、合成２次元画像ＣＧ０の第２の領域Ａ２の生成に用いる第２の断層画像群は、複数の断層画像Ｄｊのうち局所的な乳腺の塊であると判定された腫瘤候補領域Ｋ３２が検出された断層画像Ｄ３以外の断層画像群（断層画像Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、及びＤ５）である。このため、単純２次元画像において腫瘤のように見えてしまう局所的な乳腺の塊は、図９に示す合成２次元画像ＣＧ０では表現されない。そのため、図９に示す合成２次元画像ＣＧ０において、局所的な乳腺の塊が腫瘤と誤認識されることが抑制される。
以上説明したように、本実施形態によれば、断層画像と同等の診断能を有する合成２次元画像を生成することができる。これにより、医師等の診断者は、１枚の合成２次元画像を読影すればよいため、読影の負荷が軽減する。また、読影に不要になった断層画像を記憶装置上から削除することによって、記憶装置の容量節約にもつながる。
なお、上記実施形態では、第２の断層画像群として、複数の断層画像Ｄｊのうち局所的な乳腺の塊であると判定された腫瘤候補領域が検出された断層画像以外の断層画像群を適用した場合について説明したが、これに限定されない。例えば、第２の断層画像群として、複数の断層画像Ｄｊのうち局所的な乳腺の塊であると判定された腫瘤候補領域が検出された断層画像と、その断層画像に隣接する層の断層画像とを適用する形態としてもよい。この場合、一例として図１１に示す合成２次元画像ＣＧ０のように、第２の領域Ａ２においては、局所的な乳腺の塊であると判定された断層画像Ｄ３の腫瘤候補領域Ｋ３２と、断層画像Ｄ３に隣接する層の断層画像Ｄ４の乳腺Ｎ４１とが合成される。このため、図１１に示す合成２次元画像ＣＧ０では、腫瘤候補領域Ｋ３２と乳腺Ｎ４１とが合成されることにより、腫瘤候補領域Ｋ３２が局所的な乳腺の塊と明確に表現される。このため、図１１に示す合成２次元画像ＣＧ０でも、局所的な乳腺の塊が腫瘤と誤認識されることが抑制される。
また、例えば、第２の断層画像群として、第３の断層画像群と同じ断層画像群を適用する形態としてもよい。この場合、第２の選択ルールと第３の選択ルールとが同じルールとなる。また、この場合、合成部４８は、合成２次元画像ＣＧ０における第２の領域Ａ２の濃度を第３の領域Ａ３に近い濃度に制御した合成２次元画像ＣＧ０を生成する。この場合、一例として図１２に示すように、第２の領域Ａ２内の画素については、濃度が第１の領域Ａ１よりも第３の領域Ａ３に近い濃度になるため、腫瘤の領域と明確に区別することができる。このため、図１２に示す合成２次元画像ＣＧ０でも、局所的な乳腺の塊が腫瘤と誤認識されることが抑制される。
更に、図１０に示すフローチャートに示すように、合成２次元画像ＣＧ０を表示するだけでなく、図１３に示すフローチャートに示すように、合成２次元画像ＣＧ０を表示するステップＳ１８に加えて、表示制御部５０は、判定部４４による判定結果を表示するステップＳ２０を実行してもよい。ステップＳ２０において、表示制御部５０は、合成２次元画像ＣＧ０上に、判定部４４による腫瘤であるか又は局所的な乳腺の塊であるかの判定結果を表示する制御を行う。図１４に、この判定結果の表示状態の一例を示す。図１４に示すように、表示制御部５０は、判定部４４による判定結果を表す文字列を、判定対象の腫瘤候補領域の近傍に表示する制御を行う。図１４の例では、局所的な乳腺の塊であると判定された腫瘤候補領域の下部に「乳腺」との文字列が表示され、腫瘤であると判定された腫瘤候補領域の下部に「腫瘤」との文字列が表示されている。
また、図１５に示すように、表示制御部５０は、判定部４４による判定結果を、判定対象の腫瘤候補領域の枠線の色を異ならせることによって表示する制御を行ってもよい。図１５の例では、局所的な乳腺の塊であると判定された腫瘤候補領域の枠線が破線で表示され、腫瘤であると判定された腫瘤候補領域の枠線が一点鎖線で表示されているが、これは枠線の色が異なることを表している。
また、図１６に示すように、表示制御部５０は、判定部４４による判定結果を表すマークを、判定対象の腫瘤候補領域の近傍に表示する制御を行ってもよい。図１６の例では、局所的な乳腺の塊であると判定された腫瘤候補領域の下部に丸のマークが表示され、腫瘤であると判定された腫瘤候補領域の下部に三角形のマークが表示されている。
また、上記実施形態では、第３の断層画像群として、複数の断層画像Ｄｊ全てを適用した場合について説明したが、これに限定されない。例えば、第３の断層画像群として、複数の断層画像Ｄｊのうち注目画素の画素値と複数の断層画像Ｄｊ全ての注目画素の画素値の平均値との差の絶対値が予め設定された閾値以上の断層画像群を適用する形態としてもよい。また、例えば、複数の断層画像Ｄｊのうち注目画素を含む注目領域の画素値の分散値が大きい順に予め設定された枚数の断層画像群を適用する形態としてもよい。また、例えば、第３の断層画像群として、複数の断層画像Ｄｊのうちエッジ検出処理によってエッジが検出された画素を有する断層画像群を適用する形態としてもよい。
また、上記実施形態では、合成２次元画像ＣＧ０の画素の画素値として、選択された断層画像群の対応する画素の画素値の加算平均値を適用する場合について説明したが、これに限定されない。合成２次元画像ＣＧ０の画素の画素値として、選択された断層画像群の対応する画素の画素値の中央値、最大値、又は最小値を適用する形態としてもよい。
また、上記実施形態において、例えば、取得部４０、検出部４２、判定部４４、選択部４６、合成部４８、及び表示制御部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、前述したように、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、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせや、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、クライアント及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。
更に、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、半導体素子など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。
また、上記実施形態では、画像処理プログラム３０が記憶部２２に予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。画像処理プログラム３０は、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、画像処理プログラム３０は、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
２０２０年９月３０日に出願された日本国特許出願２０２０－１６６４７３号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。また、本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (9)
- 少なくとも一つのプロセッサを備える画像処理装置であって、
前記プロセッサは、
被写体の複数の断層面を表す複数の断層画像から腫瘤候補領域を検出し、
検出した腫瘤候補領域それぞれについて腫瘤であるか又は局所的な乳腺の塊であるかを判定し、
腫瘤であると判定した第１の領域においては前記複数の断層画像から第１の断層画像群を選択し、
局所的な乳腺の塊であると判定した第２の領域においては前記複数の断層画像から第２の断層画像群を選択し、
前記第１の領域及び前記第２の領域以外の第３の領域においては前記複数の断層画像から第３の断層画像群を選択し、
前記第１の領域、前記第２の領域、及び前記第３の領域それぞれについて選択した断層画像群を用いて合成２次元画像を生成する
画像処理装置。 - 前記第１の断層画像群は、前記複数の断層画像のうち腫瘤であると判定された前記腫瘤候補領域が検出された断層画像群である
請求項１に記載の画像処理装置。 - 前記第２の断層画像群は、前記複数の断層画像のうち局所的な乳腺の塊であると判定された前記腫瘤候補領域が検出された断層画像以外の断層画像群である
請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置。 - 前記第２の断層画像群は、前記複数の断層画像のうち局所的な乳腺の塊であると判定された前記腫瘤候補領域が検出された断層画像と、その断層画像に隣接する層の断層画像である
請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置。 - 前記第２の断層画像群は、前記第３の断層画像群と同じ断層画像群であり、
前記プロセッサは、
前記第２の領域の濃度を前記第３の領域に近い濃度に制御した前記合成２次元画像を生成する
請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置。 - 前記第３の断層画像群は、前記複数の断層画像全て、前記複数の断層画像のうち注目画素の画素値と前記複数の断層画像全ての前記注目画素の画素値の平均値との差の絶対値が予め設定された閾値以上の断層画像群、前記複数の断層画像のうち注目画素を含む注目領域の画素値の分散値が大きい順に予め設定された枚数の断層画像群、又は前記複数の断層画像のうちエッジ検出処理によってエッジが検出された画素を有する断層画像群である
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の画像処理装置。 - 前記プロセッサは、
生成した合成２次元画像を表示する制御を行い、かつ
前記合成２次元画像上に、腫瘤であるか又は局所的な乳腺の塊であるかの判定結果を表示する制御を行う
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の画像処理装置。 - 被写体の複数の断層面を表す複数の断層画像から腫瘤候補領域を検出し、
検出した腫瘤候補領域それぞれについて腫瘤であるか又は局所的な乳腺の塊であるかを判定し、
腫瘤であると判定した第１の領域においては前記複数の断層画像から第１の断層画像群を選択し、
局所的な乳腺の塊であると判定した第２の領域においては前記複数の断層画像から第２の断層画像群を選択し、
前記第１の領域及び前記第２の領域以外の第３の領域においては前記複数の断層画像から第３の断層画像群を選択し、
前記第１の領域、前記第２の領域、及び前記第３の領域それぞれについて選択した断層画像群を用いて合成２次元画像を生成する
処理を画像処理装置が備えるプロセッサが実行する画像処理方法。 - 被写体の複数の断層面を表す複数の断層画像から腫瘤候補領域を検出し、
検出した腫瘤候補領域それぞれについて腫瘤であるか又は局所的な乳腺の塊であるかを判定し、
腫瘤であると判定した第１の領域においては前記複数の断層画像から第１の断層画像群を選択し、
局所的な乳腺の塊であると判定した第２の領域においては前記複数の断層画像から第２の断層画像群を選択し、
前記第１の領域及び前記第２の領域以外の第３の領域においては前記複数の断層画像から第３の断層画像群を選択し、
前記第１の領域、前記第２の領域、及び前記第３の領域それぞれについて選択した断層画像群を用いて合成２次元画像を生成する
処理を画像処理装置が備えるプロセッサに実行させるための画像処理プログラム。
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