JP6158143B2 - 石灰化表示装置及び撮影装置並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像における石灰化した可能性のある組織を表す画素領域を特定し、その結果を表示する技術に関する。

従来、診断用のデジタル（digital）画像における微小石灰化（微細石灰化）を表す画素領域を特定し、微小石灰化のクラスタ（cluster）を表す領域に矩形枠を表示するシステム（system）が提案されている（特許文献１，要約等参照）。このシステムによれば、操作者は、診断用画像における微小石灰化のクラスタを表す領域を客観的及び直感的に把握することができる。

特開２００３−３１０５８７号公報

しかしながら、上記のシステムでは、微小石灰化の画像診断に有用な情報の一つである、個々の微小石灰化の分布状態、特に密集状態を直感的に把握することができず、依然として操作者の診断上の負担が少なくない。

このような事情により、画像における石灰化した可能性のある組織を表す画素領域の密集状態を直感的に把握できるようにする技術が望まれている。

第１の観点の発明は、
画像における石灰化した可能性のある組織を表す画素領域を特定する特定手段と、
前記特定された画素領域ごとに、該画素領域を含む対応領域を拡大させる拡大手段と、
連続的に接触する前記拡大された対応領域に属する前記画素領域を１つのグループ（group）にまとめるグルーピング（grouping）手段と、
前記グループごとに、該グループに属する前記画素領域、該画素領域の拡大された対応領域及び該画素領域を内包する枠のうち少なくとも一つを、該グループに属する前記画素領域の数に応じた色または輝度にて表示する表示手段と、を備えた石灰化表示装置を提供する。

第２の観点の発明は、
前記拡大手段が、前記対応領域を、該対応領域の前記画素領域を中心に所定の拡大率まで拡大させる、上記第１の観点の石灰化表示装置を提供する。

第３の観点の発明は、
前記所定の拡大率が、２倍から１０倍（面積が４倍から１００倍）のいずれかである、上記第２の観点の石灰化表示装置を提供する。

第４の観点の発明は、
前記対応領域が、丸または長丸の形状を有する、上記第１の観点から第３の観点のいずれか一つの観点の石灰化表示装置を提供する。

第５の観点の発明は、
前記画像が、３次元画像であり、
前記対応領域が、３次元領域であり、
前記表示手段が、前記３次元画像を一平面に投影した投影像において、前記グループごとに、該グループに属する前記画素領域、該画素領域の前記拡大された対応領域及び該画素領域を内包する枠のうち少なくとも一つを、該グループに属する前記画素領域の数に応じた色または輝度にて表示する、上記第１の観点から第４の観点のいずれか一つの観点の石灰化表示装置を提供する。

第６の観点の発明は、
前記表示手段が、前記グループに属する前記画素領域の数を、該グループと対応付けて表示する、上記第１の観点から第５の観点のいずれか一つの観点の石灰化表示装置を提供する。

第７の観点の発明は、
前記画像が、超音波画像である、上記第１の観点から第６の観点のいずれか一つの観点の石灰化表示装置を提供する。

第８の観点の発明は、
前記画像が、放射線画像、放射線断層画像または磁気共鳴画像である、上記第１の観点から第６の観点のいずれか一つの観点の石灰化表示装置を提供する。

第９の観点の発明は、
前記画像を撮影により取得する撮影手段と、上記第１の観点から第８の観点のいずれか一つの観点の石灰化表示装置とを備えた撮影装置を提供する。

第１０の観点の発明は、
コンピュータ（computer）を、上記第１の観点から第８の観点のいずれか一つの観点の石灰化表示装置として機能させるためのプログラム（program）を提供する。

上記観点の発明によれば、画像における石灰化した可能性のある組織を表す画素領域を特定し、互いに近接する上記画素領域同士をグルーピングし、グループに属する上記画素領域の数に応じた色または輝度によりそのグループに属する上記画素領域を強調することができ、微小石灰化の画像診断に有用な情報の一つである、上記画素領域の分布状態が、直感的に把握できるようになる。

発明の実施形態に係る超音波画像表示装置の構成を示す図である。 超音波画像処理部の機能的な構成を示す機能ブロック図である。 微小石灰化の候補領域の仮想的な検出例を示す図である。 微小石灰化の候補領域のグルーピングの例を示す図である。 第一実施形態におけるグルーピング結果画像の例を示す図である。 第一実施形態に係る超音波画像表示装置における微小石灰化候補表示処理のフロー図である。 第二実施形態におけるグルーピング結果画像の例を示す図である。 第二実施形態に係る超音波画像表示装置における微小石灰化候補表示処理のフロー図である。

以下、発明の実施形態について説明する。

まず、本実施形態に係る超音波画像表示装置の構成について説明する。

図１は、本実施形態に係る超音波画像表示装置１の構成を示す図である。図１に示すように、超音波画像表示装置１は、超音波プローブ（probe）２、送受信部３、電源回路４、超音波画像処理部５、表示制御部６、表示部７、操作部８及び統括制御部９を有している。

超音波プローブ２は、超音波の送受信を行う超音波振動子２ａが複数設けられている。この超音波振動子２ａに電圧パルス（pulse）波である駆動パルスが印加されると、超音波が発生し、被検体に送信される。

送受信部３は、超音波振動子２ａに駆動パルスを送信する。また、送受信部３は、超音波のエコー（echo）信号の整相加算を行って音線毎のエコー信号を形成する。

電源回路４は、超音波の送受信に必要な電力を送受信部３に供給する。

超音波画像処理部５は、送受信部３からのエコー信号に対し、超音波画像を生成するための処理を行う。例えば、超音波画像処理部５は、対数圧縮処理、包絡線検波処理などからなるＢモード（B mode）処理や、直交検波処理、フィルタ（filter）処理などからなるカラードプラ（color Doppler）処理などを行う。また、超音波画像処理部５は、処理された信号を、スキャンコンバータ（scan converter）によって走査変換して、超音波画像を表す画像データ（data）を生成する。さらに、超音波画像処理部５は、生成された超音波画像データに基づいて、この超音波画像データが表す超音波画像における微小石灰化の候補領域を検出し、その検出結果を表す画像データを生成する。

表示制御部６は、生成された画像データに基づく画像を表示部７に表示させる。

表示部７は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）などで構成される。

操作部８は、操作者が指示や情報を入力するためのキーボード（keyboard）及びポインティングデバイス（pointing device）（図示省略）などを含んで構成されている。

統括制御部９は、超音波画像が表示されるよう超音波画像表示装置１の各部を制御する。統括制御部９は、操作者の操作に応じて超音波の送信条件を設定する。送信条件には、例えば、超音波振動子２ａに送信する駆動パルスを規定するパラメータ（parameter）、すなわち、駆動パルスの振幅やパルス幅、パルス繰返し周期などを決定する要素が含まれている。

なお、超音波画像処理部５、表示制御部６及び統括制御部９は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が図示しない記憶部から所定のプログラムを読み出して実行することにより実現させることができる。

次に、超音波画像処理部５の機能的な構成について説明する。

図２は、超音波画像処理部５の機能的な構成を示す機能ブロック（block）図である。

超音波画像処理部５は、超音波画像取得部５１、微小石灰化候補検出部５２、候補対応領域拡大部５３、近接候補グルーピング部５４及びグルーピング結果画像生成部５５を有している。

超音波画像取得部５１は、超音波画像を取得する。すなわち、収集されたエコー信号に基づいて、被検体の撮影部位における任意断面の超音波画像を表す超音波画像データを生成する。例えば、被検体の***を撮影部位として、そのエコー信号をＢモード処理し、任意断面の超音波画像データを繰り返し生成する。超音波画像取得部５１は、操作者の指定操作に応答して、生成された超音波画像データのうちの１つを、微小石灰化候補検出処理の対象に指定する。

微小石灰化候補検出部５２は、処理対象の超音波画像データが表す超音波画像における微小石灰化の候補領域を検出する。ここで、候補領域とは、石灰化した可能性のある組織を表す画素領域である。候補領域は、典型的には粒状であるが、様々な形状を取り得る。検出方法は、画素値の閾値判定等を用いる方法など、公知の方法でよい。例えば、画素値（輝度）が所定の閾値以上である画素（pixel）が、一定範囲内の面積を有するように空間的に連続して存在している領域を、微小石灰化の候補領域として特定する。

図３に、微小石灰化の候補領域の仮想的な検出例を示す。本例は、***の超音波画像Ｕにおいて、部分領域Ｒ内に多数の候補領域がまとまって検出された様子を示している。

候補対応領域拡大部５３は、検出された微小石灰化の候補領域ごとに、その候補領域の少なくとも一部を含む計算用の対応領域を設定する。この計算用対応領域は、基本的に、検出された候補領域とほぼ同じ大きさ・形状の領域として設定される。ただし、計算用対応領域は、候補領域に近似する真円や楕円など他の形状にて設定してもよい。計算用対応領域が設定されたら、候補対応領域拡大部５３は、その計算用対応領域を少しずつ拡大させる。計算用対応領域の拡大は、その拡大率が所定の上限倍率に達するまで繰り返し行う。上限倍率は、操作者により任意の倍率が設定可能である。上限倍率は、例えば、２倍〜１０倍程度を考えることができる。

近接候補グルーピング部５４は、互いに近接する候補領域同士をグルーピングし、グループごとにその候補領域の個数を計数する。ここでは、拡大された計算用対応領域が連続的に接触するような候補領域群を１つのグループにまとめる。つまり、間隔を開けずに連なる複数の計算用対応領域に属する候補領域群、別の言い方をすると、計算用対応領域が互いに直接的及び間接的に接触する候補領域同士を１つのグループにまとめる。具体的には、例えば、まず、各候補領域をそれぞれ１つのグループに設定し、そのグループの候補領域の数としてそれぞれ１を設定する。次に、計算用対応領域の拡大過程において、ある計算用対応領域が他の計算用対応領域に接触したら、接触した計算用対応領域の候補領域が属するグループ同士を新たな１つのグループにまとめる。そして、まとめられる前のそれぞれのグループの候補領域の数を合算し、その数を新たなグループの候補領域の数とする。これを、計算用対応領域同士が接触する度に繰り返し行う。

図４に、微小石灰化の候補領域のグルーピングの例を示す。図４（ａ）は、検出された各候補領域Ｃを示している。図４（ｂ）は、各候補領域Ｃの計算用対応領域Ｄを拡大する過程において、計算用対応領域Ｄが互いに接触し、グループが形成されていく様子を示している。本例では、計算用対応領域Ｄとして真円または楕円の領域を設定するとともに、計算用対応領域Ｄをその輪郭線（外縁）で示している。また、候補領域Ｃが２個以上のグループには、そのグループの候補領域の数を対応付けて示している。図４（ｃ）は、計算用対応領域Ｄが上限倍率まで拡大されたときのグループの様子を示している。本例では、最終的に、候補領域７個のグループが１つ、候補領域４個のグループが１つ、候補領域２個のグループが１つ、候補領域１個のグループが３つ、生成されている。

グルーピング結果画像生成部５５は、候補領域のグループごとに、そのグループに属する候補領域、その候補領域の拡大された計算用対応領域及びその候補領域を内包する枠のうち少なくとも一つを、そのグループの候補領域の数に応じた色または輝度（明るさ）で表現したグルーピング結果画像データを生成する。

図５に、第一実施形態におけるグルーピング結果画像の例を示す。例えば、図５（ａ）に示すように、グループごとに、そのグループに属する候補領域Ｃそのものを、そのグループの候補領域の数が小さいほど寒色系の色もしくは低い輝度になり、候補領域の数が大きいほど暖色系の色もしくは高い輝度になるように表現する。具体的には、例えば、候補領域の数を、１，２，３，４，５，６，７以上の七段階に分類し、これらに対応する色として、青，水，緑，黄緑，黄，橙，赤をそれぞれ割り当てる。

また例えば、図５（ｂ）に示すように、グループごとに、そのグループに属する候補領域Ｃの拡大された計算用対応領域Ｄを、そのグループの候補領域の数が小さいほど寒色系の色もしくは低い輝度になり、候補領域の数が大きいほど暖色系の色もしくは高い輝度になるように表現する。

また例えば、図５（ｃ）に示すように、グループごとに、そのグループに属する候補領域Ｃを内包する円や多角形の枠Ｅを、そのグループの候補領域の数が小さいほど寒色系の色もしくは低い輝度になり、候補領域の数が大きいほど暖色系の色もしくは高い輝度になるように表現する。

なお、超音波画像Ｕにおいて、上記の表現に加えてあるいは上記の表現に代えて、微小石灰化の候補領域のグループごとに、その候補領域の数を対応付けて付加するように、例えばグループの近傍に重畳するように表現してもよい。

これより、第一実施形態に係る超音波診断装置における微小石灰化候補表示処理の流れについて説明する。

図６は、第一実施形態に係る超音波画像表示装置における微小石灰化候補表示処理のフロー（flow）図である。

ステップ（step）Ｓ１では、超音波画像取得部５１が、１枚の超音波画像を微小石灰化候補検出処理の対象として取得する。

ステップＳ２では、微小石灰化候補検出部５２が、取得された超音波画像における微小石灰化の候補領域を検出する。

ステップＳ３では、候補対応領域拡大部５３が、微小石灰化の候補領域ごとに、計算用対応領域を設定し、その候補領域を含む１つのグループを設定する。

ステップＳ４では、候補対応領域拡大部５３が、各計算用対応領域を、その候補領域を中心に僅かに拡大させる。

ステップＳ５では、近接候補グルーピング部５４が、各候補領域について、その計算用対応領域に他の計算用対応領域が接触したら、接触した計算用対応領域の候補領域が属するグループ同士を１つの新たなグループにまとめる。新たなグループの候補領域の数は、まとめられる前の各グループの候補領域の数の合算値とする。

ステップＳ６では、候補対応領域拡大部５３が、計算用対応領域の拡大率が所定の上限倍率に達したか否かを判定する。達していない場合には、ステップＳ４に戻る。達した場合にはステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、グルーピング結果画像生成部５５が、グループごとに、そのグループに属する候補領域そのもの、その候補領域の拡大された計算用対応領域及びその候補領域を内包する枠の少なくとも一つを、そのグループの候補領域の数に応じた色または輝度で表現したグルーピング結果画像データを生成する。

ステップＳ８では、表示制御部６が、グルーピング結果画像データが表すグルーピング結果画像を表示する。

（第二実施形態）
第二実施形態は、微小石灰化候補検出処理の対象を３次元画像に拡張したものである。第二実施形態では、超音波画像処理部５を構成する各部は、以下のように機能する。

超音波画像取得部５１は、３次元超音波画像を生成する。すなわち、収集されたエコー信号に基づいて、被検体の撮影部位における連続的な複数の断面の超音波画像データを生成する。そして、これら複数の超音波画像データから、複数の２次元超音波画像を積層して成る３次元超音波画像を表すボリュームデータ（volume data）を生成する。例えば、被検体の***を撮影部位として、超音波プローブ２の角度を変えながら収集されたエコー信号を処理し、連続的な複数の断面の超音波画像データを生成する。超音波画像取得部５１は、それらの超音波画像データに基づいて、複数の超音波画像を積層して成る３次元超音波画像を表すボリュームデータを生成する。そして、これを微小石灰化候補検出処理の対象に指定する。

微小石灰化候補検出部５２は、処理対象のボリュームデータが表す３次元超音波画像における微小石灰化の候補領域を検出する。例えば、画素値（輝度）が所定の閾値以上である画素（voxel）が、一定範囲内の体積を有するように連続して存在している領域を、微小石灰化の候補領域として検出する。

候補対応領域拡大部５３は、微小石灰化の候補領域ごとに、この候補領域の少なくとも一部を含む３次元的な計算用の対応領域を設定する。計算用対応領域は、基本的に、検出された候補領域とほぼ同じ大きさ・形状の領域として設定される。ただし、計算用対応領域は、真球または長球で近似して設定してもよい。計算用対応領域が設定されたら、候補対応領域拡大部５３は、その計算用対応領域を少しずつ拡大させる。計算用対応領域の拡大は、その拡大率が所定の上限倍率に達するまで繰り返し行う。上限倍率は、操作者により任意の倍率が設定可能である。上限倍率は、例えば、２倍〜１０倍程度を考えることができる。

近接候補グルーピング部５４は、第一実施形態と同様、計算用対応領域の拡大過程において、計算用対応領域が他の計算用対応領域と接触したら、接触した計算用対応領域の候補領域が属するグループ同士を新たな１つのグループにまとめる。このような方法で、互いに近接する候補領域同士をグルーピングし、グループごとにその候補領域の数を計数する。

グルーピング結果画像生成部５５は、３次元超音波画像及び微小石灰化の各候補領域の拡大された計算用対応領域を任意の一平面に投影し、その投影像を生成する。また、グルーピング結果画像生成部５５は、その投影像において、グループごとに、そのグループに属する候補領域そのもの、その候補領域の拡大された計算用対応領域及びその候補領域を内包する枠のうち少なくとも一つを、そのグループの候補領域の数に応じた色または輝度で表現したグルーピング結果画像データを生成する。

図７に、第二実施形態におけるグルーピング結果画像の例を示す。例えば、図７に示すように、３次元超音波画像Ｖを、計算用対応領域Ｄとともに任意の一平面に投影し、投影像Ｐを生成する。投影像Ｐにおいて、候補領域のグループごとに、そのグループに属する候補領域Ｃの拡大された計算用対応領域Ｄを、そのグループの候補領域の数が小さいほど寒色系の色もしくは低い輝度になり、候補領域の数が大きいほど暖色系の色もしくは高い輝度になるように表現する。

これより、第二実施形態に係る超音波画像表示装置における微小石灰化候補検出処理の流れについて説明する。

図８は、第二実施形態に係る超音波画像表示装置における微小石灰化候補表示処理のフロー図である。

ステップＴ１では、超音波画像取得部５１が、３次元超音波画像を微小石灰化候補検出処理の対象として取得する。

ステップＴ２では、微小石灰化候補検出部５２が、取得された３次元超音波画像における微小石灰化の候補領域を検出する。

ステップＴ３では、候補対応領域拡大部５３が、微小石灰化の候補領域ごとに、３次元的な計算用対応領域を設定し、その候補領域を含む１つのグループを設定する。

ステップＴ４では、候補対応領域拡大部５３が、各計算用対応領域を、その候補領域を中心に僅かに拡大させる。

ステップＴ５では、近接候補グルーピング部５４が、各候補領域について、その計算用対応領域に他の計算用対応領域が接触したら、接触した計算用対応領域の候補領域が属するグループ同士を１つの新たなグループにまとめる。新たなグループの候補領域の数は、まとめられる前の各グループの候補領域の数の合算値とする。

ステップＴ６では、候補対応領域拡大部５３が、計算用対応領域の拡大率が所定の上限倍率に達したか否かを判定する。達していない場合には、ステップＴ４に戻る。達した場合にはステップＴ７に進む。

ステップＴ７では、グルーピング結果画像生成部５５が、３次元超音波画像及び各候補領域の拡大された計算用対応領域を任意の一平面に投影し、投影像を生成する。

ステップＴ８では、グルーピング結果画像生成部５５が、投影像において、グループごとに、そのグループに属する候補領域そのもの、その候補領域の拡大された計算用対応領域及びその候補領域を内包する枠のうち少なくとも一方を、そのグループの候補領域の数に応じた色または輝度で表現したグルーピング結果画像データを生成する。

ステップＴ９では、表示制御部６が、グルーピング結果画像データが表すグルーピング結果画像を表示する。

以上、上記の実施形態によれば、検出された微小石灰化の候補領域ごとに、その計算用対応領域を拡大させ、これらが接触した候補領域同士をグルーピングし、グループごとに、そのグループに属する候補領域、その候補領域の拡大された計算用対応領域及び候補領域を内包する枠のうち少なくとも一つを、そのグループの候補領域の数に応じた色や輝度で表現した画像データを生成する。そのため、微小石灰化の画像診断に有用な情報の一つである、検出された個々の微小石灰化の候補領域の分布状態、特に密集状態を直感的に把握することができる。その結果、操作者の診断上の負担を軽減することができる。

また、上記の実施形態によれば、超音波画像上で微小石灰化の候補領域が集中する領域が複数離れて存在する場合であっても、それらが強引に一つの検出枠にまとめられて強調されることなく、それぞれ別々のまとまりとして強調されるよう表現することができる。

また、上記の第二実施形態によれば、３次元の超音波画像において検出された微小石灰化の候補領域とその分布状態を示す情報とを任意平面に投影した投影像を生成するので、特定の２次元断面では検出されにくい立体的な微小石灰化のクラスタ情報を確認することができるようになる。

なお、発明は、上記実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、処理対象となる画像は超音波画像であるが、一般Ｘ線撮影画像、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）画像、マンモグラム（mammogram）、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）画像等、他のモダリティ（modality）の画像であってもよい。

また例えば、上記実施形態は、撮影手段を含む画像表示装置であるが、撮影手段を含まずに、入力された画像における微小石灰化の候補領域、その候補領域の拡大された計算用対応領域及びその候補領域を内包する枠の少なくとも一つを、その候補領域の数に応じた色または輝度で表示する装置も本発明の一実施形態である。

また例えば、コンピュータを当該装置として機能させるためのプログラムやその記憶媒体もまた、本発明の一実施形態である。

１ 超音波画像表示装置（石灰化表示装置及び撮影装置）
２ 超音波プローブ
２ａ 超音波振動子
３ 送受信部
４ 電源回路
５ 超音波画像処理部
６ 表示制御部（表示手段）
７ 表示部（表示手段）
８ 操作部
９ 統括制御部
５１ 超音波画像取得部
５２ 微小石灰化候補検出部（特定手段）
５３ 候補対応領域拡大部（拡大手段）
５４ 近接候補グルーピング部（グルーピング手段）
５５ グルーピング結果画像生成部（表示手段）

Claims (10)

1. 画像における石灰化した可能性のある組織を表す画素領域を特定する特定手段と、
   前記特定された画素領域ごとに、該画素領域を含む対応領域を拡大させる拡大手段と、
   連続的に接触する前記拡大された対応領域に属する前記画素領域を１つのグループにまとめるグルーピング手段と、
   前記グループごとに、該グループに属する前記画素領域、該画素領域の拡大された対応領域及び該画素領域を内包する枠のうち少なくとも一つを、該グループに属する前記画素領域の数に応じた色または輝度にて表示する表示手段と、を備えた石灰化表示装置。
2. 前記拡大手段は、前記対応領域を、該対応領域の前記画素領域を中心に所定の拡大率まで拡大させる、請求項１に記載の石灰化表示装置。
3. 前記所定の拡大率は、２倍から１０倍のいずれかである、請求項２に記載の石灰化表示装置。
4. 前記対応領域は、丸または長丸の形状を有する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の石灰化表示装置。
5. 前記画像は、３次元画像であり、
   前記対応領域は、３次元領域であり、
   前記表示手段は、前記３次元画像を一平面に投影した投影像において、前記グループごとに、該グループに属する前記画素領域、該画素領域の拡大された前記対応領域及び該画素領域を内包する枠のうち少なくとも一つを、該グループに属する前記画素領域の数に応じた色または輝度にて表示する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の石灰化表示装置。
6. 前記表示手段は、前記グループに属する前記画素領域の数を、該グループと対応付けて表示する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の石灰化表示装置。
7. 前記画像は、超音波画像である、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の石灰化表示装置。
8. 前記画像は、放射線画像、放射線断層画像または磁気共鳴画像である、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の石灰化表示装置。
9. 前記画像を撮影により取得する撮影手段と、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の石灰化表示装置とを備えた撮影装置。
10. コンピュータを、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の石灰化表示装置として機能させるためのプログラム。