JP6707643B2 - 走査取得中の合成マンモグラムの計算及び表示 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理システム、画像処理方法、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体に関する。

マンモグラフィ撮像システムは、がんとの戦いにおける主力の１つである。正確な高品質画像は、***内のがんの早期発見を可能にし、したがって、多くの女性の命が救われる。これらの撮像システムは、有用ではあるが、それ自体が健康に影響を及ぼすＸ線照射を依然として使用する。したがって、画像ベースの診断において、毎回受けた被ばく量を加味することは、重要な検討事項である。例えば任意のＸ線被ばくによって得られた画像は、最高品質で且つ目の前の作業に関連があるべきである。しかし、医療コミュニティでは、低品質の画像又は特定の目の前の作業に関連のない画像を生成する問題が依然として生じることが観察されている。

したがって、高品質画像の生成及び／又は生成された画像の関連を少なくとも容易にするシステム又は方法が提案される。

本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決される。更なる実施形態は、従属請求項に組み込まれる。なお、以下に説明される本発明の態様は、画像処理方法、画像処理システム、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体に等しく適用される。

本発明の第１の態様によれば、
撮像領域内の各３Ｄ位置を通る投影データであって、撮像装置による走査動作において収集される上記投影データを受信する入力ポートと、
投影データに基づいて、３Ｄ位置の第１の画像セグメントを生成する画像セグメント生成器と、
撮像領域内の異なる３Ｄ位置の投影データが、入力ポートにおいて受信される前又は受信される間に、第１の画像セグメントを表示デバイス上に表示させるビジュアライザＶＩＺとを含む画像処理装置が提供される。具体的には、第１の画像セグメントは、画像装置が異なる３Ｄ位置の投影データを収集する前又は収集する間に表示される。第１の画像セグメントは、完全画像の（空間的に）部分的な画像のみを形成する。

一実施形態では、画像セグメント生成器は、画像再構成器及び画像合成器を含む。再構成器は、投影データに基づいて、上記３Ｄ位置のそれぞれの第１のボリュームセグメントを再構成する。合成器は、第１のボリュームセグメントから第１の画像セグメントを計算する。しかし、これは１つの実施形態であって、単に投影領域における２Ｄ画像セグメントの計算も想定される。

つまり、どちらの実施形態でも、提案されるシステムは、関連性のある画像をより効率的に生成することを可能にする。提案されるシステムは、走査動作が依然として進行している間に、取得した走査データに関する視覚的フィードバックを提供することを可能にする。画像セグメントは、走査動作中から既に（後続の画像セグメントによって）徐々に作成される完全画像（本明細書では、「照合画像」とも言う）の真のサブセットである。照合画像は、画像領域全体に対するものであるが、画像セグメントは、画像領域のそれぞれ異なる部分のみを範囲とする。「成長する」照合画像によって、ユーザ（例えば放射線科医）が、走査の早期段階で、許容画質又は関連性が達成された又は達成されるかどうかを確認することができる。達成されない場合、画像取得は最後まで実行される必要がなく、早期に中止されて、そうでなければ無関係及び低品質の画像に無駄に使用される被ばく量を節約することができる。つまり、提案されるシステムでは、投影データ取得とその視覚化とが、（投影データ取得に対して）準リアルタイムでほぼ同時に生じる。

より具体的には、且つ、一実施形態によれば、再構成器は、様々な３Ｄ位置について、それぞれの第２の像ボリュームを再構成するように動作し、合成器は、第２の画像セグメントを計算するように動作する。第２の画像セグメントは、完全画像の別の部分画像を形成する。ビジュアライザは、既に表示されている第１の画像セグメントと共に第２のセグメントを蓄積的に表示するように動作する。２つ（又はそれ以上）のセグメントは、異なる３Ｄ像位置を表すという意味で、（空間的に）部分的である。第１のセグメントの３Ｄ位置は、第２のセグメント内には表されず、第２のセグメントの３Ｄ位置は、第１のセグメント内には表されず、以降の画像セグメントについて同様である。画像セグメントは相補的である。２つ（又は、通常、それ以上）の画像セグメントが最終的に蓄積されるように一緒に表示されて初めて完全画像が形成される。画像セグメントは全体で、最終的に完全画像を「タイル表示」する。

この蓄積方法により、データ収集演算が展開される間に、全体像が徐々に作成され、ユーザに表示される。照合画像通りの少なくとも（空間的に）部分的な画像情報は、走査において当該部分情報が入手可能となるとすぐに、ユーザに提供される。

一実施形態によれば、画像セグメントは画像ストリップであるが、他の形状での表現も想定される。

一実施形態によれば、画像ビジュアライザは、現在の画像セグメントの表示時間（又は時間遅延）を計算する。一実施形態によれば、表示時間は、以下のパラメータ：撮像装置の走査動作の速度、測定された投影データ、像ボリュームセグメントの計算に必要な時間、計算された像ボリュームセグメント、又は、第２の画像セグメントの表示に必要な時間の何れか１つの関数として計算される。これらのパラメータのそれぞれは、画像内容の複雑さの証拠（tell-tale）を表すものと考えられる。画像内容の複雑さを計算する更なる方法は、例えばシャノンエントロピー計測、エッジ反応フィルタ、輝度（強度）値、ヒストグラム測定又はＣＡＤ（コンピュータ支援検出）特徴から導出される。したがって、表示時間は、画像セグメント内の予想される複雑さに適応される。これにより、ユーザは、次の画像セグメントが再構成及び／又は表示されるのを待つ価値があるのかどうかをよりうまく判断することができる。

一実施形態によれば、３Ｄ位置は、走査動作の幾何学的配置に対応する幾何学的配置を有する座標系において規定される。具体的には、走査動作が、円弧に沿って行われたならば、撮像装置のＸ線源の焦点に原点がある円柱座標系が使用される。これによりＣＰＵ時間が短縮される。本明細書では、他の湾曲（必ずしも円形ではない）経路又は直線経路（又はこれらの組み合わせ）も想定されるので、本明細書に提案されるシステム及び方法は円形経路に限定されない。

一実施形態によれば、撮像装置は、スリット走査撮像装置、具体的には、マンモグラフィスリット走査撮像装置である。

第２の態様によれば、上記実施形態の何れか１つの画像処理装置を含み、撮像装置及び／又は表示デバイスを更に含むシステムが提供される。

第３の態様によれば、
撮像領域内の各３Ｄ位置を通る投影データであって、撮像装置ＩＭによる走査動作において収集される上記投影データを受信するステップと、
投影データに基づいて、３Ｄ位置の第１の画像セグメントを生成するステップと、
異なる３Ｄ位置の投影データを収集する前又は収集する間に、第１の画像セグメントを表示デバイス上に表示するステップとを含む画像処理方法が提供される。

一実施形態によれば、上記方法は更に、上記異なる３Ｄ位置を含む様々な３Ｄ位置について、第２の画像セグメントを生成し、第２の画像セグメントを、表示されている第１の画像セグメントと共に蓄積的に表示するステップを含む。

一実施形態によれば、上記生成するステップは、トモシンセシス再構成を含む。

本発明の例示的な実施形態は、以下の図面を参照して説明される。

図１は、撮像アレンジメントを示す。 図２は、走査動作のための撮像幾何学的配置を示す。 図３は、画像ストリップの蓄積表示の図を示す。 図４は、画像処理方法のフローチャートを示す。 図５は、不完全な投影データから再構成された画像と、欠損画像情報を置き換えるように適切に補間された画像との図を示す。

図１を参照するに、本明細書において構想される撮像アレンジメントが示される。撮像アレンジメントは、Ｘ線撮像装置ＩＭと、Ｘ線撮像装置ＩＭによって供給される画像を処理する画像処理装置ＩＰとを含む。好適には、画像は、撮像装置ＩＭから直接及び／又はリアルタイムで供給される。適切なインターフェースを介してイメージャＩＭから画像がリアルタイムで供給されるとしても、バッファメモリ内での記憶及び／又は画像データベース、ＰＡＣＳ若しくは他のメモリといった永久ストレージへの受信画像のコピーの同時転送を排除しない。

撮像装置ＩＭは、走査型であると想定される。より具体的に及び一実施形態によれば、撮像装置ＩＭ は、スリット走査型マンモグラフィスキャナであるが、マンモグラフィ応用以外のイメージャも想定される。更に、イメージャＩＭは、マンモグラフィ用であっても、本明細書では他の撮像技術も想定されるので、必ずしもスリット走査システムではない。

スキャナは、その基本構成要素として、ピボット点ＰＰの周りを回転可能である移動式ガントリＧを含む。別の実施形態では、ガントリＧの動作は、ガードレール及びアクチュエータによって実現される。更に、ピボット点は必ずしも固定されていない。ガントリ内には、Ｘ線源ＸＲと、そこから反対側に、Ｘ線検出器Ｄモジュールとが固定して配置される。検出器Ｄは、複数の個別的に離間された検出器ラインＤＬを含み、各検出器ラインＤＬは、図１により提供される正面側面図にあるように、図の平面内へと垂直に延在する複数の撮像ピクセルを含む。一実施形態では、検出器モジュールＤは、約２０個の検出器ラインを含む（一実施形態では２１個の検出器ラインがある）が、２０個よりも多い又は２０個よりも少ない検出器ラインも想定されるので、これは例示である。

本明細書において主に想定される走査セットアップによって、移動式ガントリは、本明細書では「走査アーム」と呼ぶ。走査アームの動作も、並進及び回転の組み合わせとして実現される。

Ｘ線源ＸＲと検出器Ｄとの間に撮像領域が画定される。撮像領域は、撮像される物体を収容するように適切に配置される。本明細書において使用される場合、当該物体は、生命体又は非生命体を指す。非生命体は、非破壊的材料検査又は空港等におけるセキュリティスキャン中に検査される。「生命体」は、人間又は動物患者の一部又は全体である。具体的には、本明細書において主に想定される物体は、人間の***であり、これが以下において、本明細書では非生命体又は人間若しくは動物の解剖学的構造の他の部分に関連する撮像応用が排除されないという理解と共に、単なる例示のために言及される。

マンモグラフィ実施形態では、***ＢＲを受けて支える***支持体ＢＳがある。画像コントラストを上げるために、撮像取得中にスライド式圧迫プレートＣＰが***に圧力を加える。非マンモグラフィコンテキストでは、検査領域は、撮像される物体を支える任意のタイプの適切な支持体を含む。例えば患者台が、所望の関心領域（ＲＯＩ）が撮像可能となるように患者がその上に横たわるために配置される。他の実施形態では、撮像領域は、物体又は患者が撮像中にある／いる室内空間の一部に過ぎない。具体的には、胸部走査の場合のように、患者は、撮像中、直立する。

一実施形態では、Ｘ線源ＸＲによって放出された放射ビームを複数の部分ビームに分割するように、通過する放射線をコリメートするプレコリメータアレンジメントＰＣが更にある。各部分ビームは、検出器ラインＤＬの対応する１つと一直線にされる。

撮像取得中、走査アームＧは、検出器Ｄ及び／又はＸ線源ＸＲと共に、走査動作で走査経路を描く。走査経路は、***ＢＲの周りの完全な又は好適には部分的な回転を描く。実際に、本明細書において主に想定されるトモシンセシス撮像では、最大で１００°〜２００°までの例示的な角度区間の円弧のみを描く。しかし、走査経路又は走査軌道は必ずしも湾曲していなくてもよいので、これは限定ではない。例えば幾つかの実施形態では、直線に沿った走査経路も考えられる。走査速度は、通常均一であるが、例えば自動照射モードを使用する場合のように、走査速度が非均一である実施形態も本明細書では想定されている。より具体的には、一実施形態では、経路に沿った走査速度は、照射された組織の密度に応じて変化する。密度は、走査経路の所与の位置において現在検出される投影データに基づいてすぐに計算される。

具体的に、且つ、本明細書において主に想定されるトモシンセシス実施形態では、検出器は、走査動作中、円弧の走査軌道上を進み、下から***のそばを通り過ぎて走査され、その間、検出器は、コリメータ及び***組織を通過した後のＸ線源からの放射線を受け取る。ここでも、当然ながら、図１に示されるトモシンセシス撮像システムは例示に過ぎない。他のシステムでは、ピボット点は、***の下ではなく、その上にある。更に、他のシステムでは、走査アームの動きは、任意のピボット点を使用することなく、ガイドレール及びアクチュエータを使用して実現される。

走査経路に沿った走査中に、経路に沿った複数の様々な位置からの投影データπのセットが取得される。様々な位置から収集される複数の投影データは、深度情報を符号化する。この深度情報は、適切なトモシンセシスアルゴリズムによって、３Ｄ画像データへと処理される。

より詳細には、且つ、図１を引き続き参照するに、投影データは、画像処理装置ＩＰの入力ポートＩＮに転送される。

経路に沿った様々な位置からの投影データは、***がある撮像領域内の様々な３Ｄ位置に対応する様々なボリュームセグメントに再構成される。画像セグメント生成器ＩＳＧが、投影データから複数の画像セグメントを生成する。各セグメントは、***の対応する部分ビューしか提供しないが、複数の画像セグメントは全体で、***の全体像を提供する。所与のセグメントの部分ビューは、走査経路上の特定の角度位置において収集された投影データ内の情報に対応する。ビジュアライザＶＩＺの操作によって、コンピュータモニタＭＴといった表示デバイス上に、画像セグメントの一部又は全部が表示される。

更により詳細には、画像セグメント生成器ＩＳＧは、一実施形態では、３Ｄ再構成器と、画像合成器ＳＹＮとを含む。概念上は、撮像領域は、適切な撮像領域座標系で組織された３Ｄ位置（ボクセル）で作られている。再構成器は、ボクセルで構成される各画像ボリュームセグメントを計算する再構成アルゴリズムを使用する。再構成器ＲＥＣＯＮによってこのように計算された３Ｄ画像ボリュームセグメントは、したがって、モニタＭＴの２Ｄ画像平面上で表すのが難しい。したがって、合成器ＳＹＮの作業は、ボクセルデータの適切な２Ｄ表現又はレンダリングを計算することである。一般に、合成器ＳＹＮは、ボクセルを通り、且つ、２Ｄ画像平面上への順投影を計算して、複数の画像セグメントを生成する。各画像セグメントは、画像セグメントからコンパイル可能である合成マンモグラムの一部を形成する。ビジュアライザＶＩＺを使用して、セグメント内の個々の画像点が各色値又はグレイ値にマッピングされる。ビジュアライザＶＩＺは更に、以下により詳細に説明される方法で画像セグメントをコンパイルするように動作し、ビデオドライバ回路と連動して、モニタＭＴ上に画像セグメントを表示させる。再構成器ＲＥＣＯＮ及び合成器ＳＹＮの機能は、１つの機能ユニットにまとめられてもよい。この場合、画像セグメントの２Ｄレンダリングは、最初にボクセルの３Ｄボリュームセグメントを計算することなく、投影データから直接生成される。これは、２Ｄ画像セグメント生成における非線形操作を回避することによって達成される。

しかし、トモシンセシス撮像における従来のアプローチとはかなり異なるように、本明細書では、走査動作におけるデータ取得中に合成マンモグラムを（実質的にすぐに）計算及び表示し、走査投影データ取得の進行中に、特定の時間間隔で、モニタＭＴ上に現在表示されている画像を更新することを提案する。このようにすると、走査手順の視覚的フィードバックが、走査アームによる走査動作が進むにつれて、計算された画像セグメントから徐々に作成される「照合画像」によって提供される。ユーザは、トモシンセシス画像の対応する部分がどのように見えるかについて視覚的な手掛かりが（以下により詳細に説明される特定の遅延を有して）略即座に提供される。具体的には、画像セグメント生成器は、ビジュアライザＶＩＺと共に動作して、投影データ収集が終了し、完全な合成マンモグラムが表示されるまで、１つずつ蓄積される画像セグメントから完全な照合画像を徐々に作成する。したがって、ユーザは、トモシンセシス画像が目の前の作業のために臨床的な価値があることになるのかどうかを早期に理解することができ、そうではない場合に、データ取得を中止して、患者の被ばく量を削減することができる。したがって、無用になる可能性のある画像に被ばく量が無駄にされることが回避されるか、又は、最小限に抑えられる。提案されるシステムでは、図１に示されるスリット走査取得といった特定のトモシンセシスシステムにおいて、走査アームの任意の所与の位置、したがって、検出器ラインについて様々な角度から複数のライン検出器によるファンビーム投影の実質的に同時の測定が行われる事実を利用する。

収集された投影データからの３Ｄ又は深度情報の抽出が豊富であるほど、より多くの検出器ラインが、走査経路上の様々な位置から所与の３Ｄ位置を見ていることになる。所与の３Ｄ位置／ボクセルが検出器ラインによって「見られる」との表現は、本明細書では、走査経路上の所与の位置における所与の検出器ラインについて、当該検出器ラインからＸ線源ＸＲの焦点まで仮想線（「線（ray）」）を描くことができ、この線は、当該３Ｄ位置を通過する幾何学的状況を簡潔に説明する便利且つ示唆的な表現として使用される。これは、例えば図２Ａに示される。図２Ａは、走査幾何学的配置をより詳細に示す。***領域における小さい四角は特定のボクセルを示す。走査アームが走査経路に沿ってある経路長ｓ_ｔを動いた後、当該ボクセルの深度情報を抽出するために十分な情報が既にあることが分かる。これは、当該ボクセルが、点線及び破線で示される対応する線に沿った少なくとも２つ（３つ）の検出器ラインによって少なくとも２つ（実際には３つ）のビューで見られているからである。つまり、この位置についての再構成器ＲＥＣＯＮによるボリュームセグメントの再構成と、ボリュームセグメントからの２Ｄ画像セグメントの合成器ＳＹＮによる合成とが、走査アームが、時間ｔにおいて走査経路に沿った位置ｓ_ｔを取った瞬間に既に開始する。（図２に例示されるように）円形軌道の単純事例では、経路長を角度によってパラメータ化することができる。

画像セグメント生成器は、その動作を、少なくとも２つの異なる検出器ラインによって見られた他のボクセル位置について同時に行うことが好適である。このように生成された２Ｄ画像点の集合は、照合画像の１つの画像セグメントを形成する画像ストリップに集約される。照合画像は、走査が行われるにつれて、１つずつ蓄積されることで作成される。つまり、ストリップＩＳは、図３に示されるように、ビジュアライザＶＩＺの動作によって、計算された順に互いに並べて表示される。

１ボクセル当たりの投影データから抽出可能な３Ｄ又は深度情報の豊富度は、当然ながら、当該ボクセルが、図２Ａに示されるように３つ（又はそれ以上）といったように２つより多い検出器ラインによって見られる瞬間を待つことによって高められる。例えば検出器が、後の時間_ｔ＋Δにおいて走査経路に沿った経路長ｓ_ｔ＋Δを描くことを待つと、ボクセルは、３つの検出器ラインによって見られたことになる。１つの極端な実施形態では、画像ストリップの生成は、高品質照合画像を生成するために、関連のボクセルがすべての検出器ラインによって見られるまで遅らされる。したがって、提案されるシステムは、適切なユーザ入力機能を提供し、ユーザは、これを使用して、再構成及び合成が開始するためにボクセルが見られなければならない検出器ラインの最小数を設定することができる。設定される数が大きいほど、対応する画像ストリップが視覚化されるための遅延が長くなるが、３Ｄ情報の抽出は良くなる。しかし、視覚化の迅速性が重要である場合、単にボクセルが単一の検出器ラインによって見られるまで待てばよく、この場合、画像セグメントの視覚化は、投影データ自体の視覚化を意味するに過ぎない。この非常に単純な実施形態では、画像セグメント生成器ＩＳＧは、収集中に単に投影データを再現し、これが視覚化される。対応する画像セグメントの生成がいつ開始されるべきかの動作を調整するために、システムは更に、各ボクセル位置について、且つ、走査動作全体を通して、少なくともＮ個の位置（Ｎ＞１、ただ、好適には、Ｎ＞２）から対応する３Ｄ位置を見た検出器ラインの数を追跡する幾何学的追跡構成要素（図示せず）を含む。対応する３Ｄ位置が少なくともＮ個の検出器ラインによって見られると、当該対応する３Ｄ位置についてフラグが設定される。次に、投影データの対応する部分から３Ｄボリュームセグメントを再構成するように、再構成器に信号が送られる。次に、合成器が、表示される画像ストリップについて、対応する２Ｄ画像点を合成するように動作する。この２Ｄ画像点計算は、必要数の検出器ラインによって見られた各画像３Ｄ位置について行われ、このように合成された画像点の集合がビジュアライザの動作によってモニタ上に画像セグメント（例えばストリップ又は他の形状）として表示される。他の画像セグメントが得られるように、同じことが他の３Ｄ位置についても行われ、これらの他の画像セグメントは、モニタＭＴ上で、１つずつ蓄積されるように表示される。

再構成器ＲＥＣＯＮによって実施される再構成は、非フィルタ逆投影（シフト加算（shift-and-add）演算とも呼ばれる）のように単純であってよいが、必要に応じて、より複雑なフィルタ逆投影スキーム又は反復再構成アルゴリズムが代わりに使用されてもよい。更に、計算時間を短縮するために、撮像領域座標系が、走査動作の幾何学的配置に適応されることが好適である。例えば走査動作が円弧に沿って進む場合、円柱座標系が有利である。合成器ＳＹＮによって使用される合成アルゴリズムは、例えば最大強度投影スキーム、線に沿ったボクセルの線形若しくは非線形加算、又は、トモシンセシスの文献に説明されるようなより複雑なＣＡＤ（コンピュータ支援検出）ベースの技術を含む。

上記の改良点として、各位置がより多くの検出器ラインによって見られるにつれて、前の画像ストリップの再構成及び合成演算が、残りの走査動作中に再考される。このようにすると、前に表示された画像ストリップの３Ｄ内容が、走査中に向上される。

図３は、走査中に画像ストリップからどのように照合画像が作成されるのかを時間分解的に説明する。数字は、垂直方向及び水平方向におけるピクセル位置を示す。２つの矢印付きタイムラインは、走査時間Ｓｔと表示時間Ｄｔとを示す。図から分かるように、対応する３Ｄ位置が必要数の検出器ライン（例えば２つ以上）によって見られることを確実にするために必要な時間に相当する表示時間の時間遅延Δがある。照合画像の作成は、最も左にある最初のストリップＩＳ_０で開始し、中間画像ストリップＩＳ_ｉを進み、最後の画像ストリップＩＳ_Ｔで終了する。当然ながら、照合画像は、必要に応じて、右から左に、又は、上から下に垂直に（又はその反対も然り）作成されてもよい。計算された画像セグメント点は、必ずしも画像ストリップ内で組織化されなくてよい。他の幾何学的形状も可能である。実際に、照合画像は、モニタＭＴの２Ｄ画像平面の片側からもう片側へと徐々に成長する「画像点クラウド」として作成されてよい。図から分かるように、いずれの実施形態でも、照合画像は、個々の画像セグメントＩＳ_ｊ（例えばストリップ）が次々と、他の画像セグメントに加えて表示されるにつれて徐々に完成される。画像平面の一部は、走査経路上の必要数の様々な検出器ラインから（又は様々な位置からの同じ検出器ラインから）の十分な投影データが収集されて各画像セグメントで埋められるまで空白のままである。つまり、画像セグメントＩＳは、走査動作中に、準リアルタイム（遅延Δを除く）で表示される。

上記されたように、特定の３Ｄ位置が、単に、異なる位置にある２つの検出器ラインから見られることが十分ではあるが、他の実施形態では、３つ以上の検出器ラインから見られることが必要である場合もあり、また、実際には、一実施形態では、画像ストリップの計算は、各３Ｄ位置がすべての検出器ラインによって見られて初めて開始する。しかし、この最後の実施形態は、図３における遅延Δが最大となることを必然的に伴う。いずれの実施形態でも、予想される最大遅延は、図１及び図２に示されるタイプのスリット走査システムの総走査時間の約２０％の範囲内である。単に２つの検出器ラインから画像セグメントを生成する場合、表示遅延Δを、総走査時間のたったの約１％まで下げることができる。

一実施形態では、提案されるシステムＩＰは、検出器ラインの製造要件に関連して時々生じる複雑化要素に取り組む。即ち、幾つかの実施形態では、検出器ラインの各ピクセルは、準連続的に配置されず、検出器ピクセルのグループ間にギャップを含む。上記方法がギャップのある検出器ラインによって収集された投影データに適用されたならば、逆投影されたデータが検出器ラインにおけるギャップに起因する投影データのギャップを継承する図５Ａに示されるような状況となる。図５Ｂに示されるような「平滑化された」照合画像に達するために、提案されるシステムは、各画像セグメントが２つ（又はそれ以上）の隣接する検出器ラインから組み合わされる投影データに基づいて生成される補間スキームを含む。

より具体的には、合成２Ｄ投影画像セグメントは、次の通りに、データ取得中にライン検出器の隣接する対からのデータを（すぐに）組み合わせることによって生成される。各走査アーム位置について、２つの隣接ライン検出器からのデータは、好適にはそうであるが必ずしもそうである必要はないが、すべての実施形態において円柱グリッドに逆投影される。逆投影は、シフト加算再構成によって行われてよいが、より複雑なフィルタ逆投影又は反復再構成アルゴリズムといった他の再構成技術が使用されてもよい。隣接するラインからの投影データを組み合わせることによって、また、このように組み合わせられた投影データをこのように再構成することによって、欠落しているデータギャップ（図５ａ）を（図５ｂにあるように）除外することができる。その後、画像セグメント情報を一般に合成するために、データは所望の画像平面上に順投影される。画像平面は、両方のライン検出器の平均化された幾何学座標によって画定される。隣接するライン検出器間の角度差は非常に小さいので、再構成される必要のあるラジアル層は数個しかない。更に、また、図２Ｂに示されるように、撮像幾何学的配置の回転左右対称性により、円柱撮像幾何学的配置を使用する場合、計算効率のよい実施態様に単純なシフト加算逆及び順投影を使用することができる。

計算性能の追加の向上は、第２のライン検出器からのデータのみを使用して、第１の検出器のギャップを埋めることによって達成される。これは、ギャップは通常ジグザグ状であるので行うことができる。したがって、１つの検出器ラインによって収集される投影情報の欠落は、ギャップのない隣接する検出器ラインから収集される投影情報を使用する補間によって埋められる。つまり、この実施形態では、１つの検出器ラインからの投影データのすべてが必ずしも他の隣接する検出器ラインからの投影データと組み合わせられるわけではない。それぞれ欠落しているデータの塊だけが隣接する検出器ラインにまとめられる。

より具体的には、走査開始時、検出器ユニットの左側の最も外側の２つのライン検出器（図２Ｃにおける実線を参照）が、次の（即ち、第３の）ライン検出器からのデータが利用可能となるまで、２Ｄストリップ画像（図３に、左の画像ストリップＩＳ_０として示される）にまとめられる。次に、第３のライン検出器からのデータが、第１のライン検出器データの代わりに使用され、以下同様にされる。走査終了時、検出器ユニットの右側の最も外側の２つのライン検出器（図２Ｃに点線で示される）のデータを使用して、２Ｄ照合画像の最終ストリップ（図３におけるストリップＩＳ_Ｔ）にまとめられる。このようにすると、完全な視野の合成投影画像が、任意のデータギャップなく生成される。

２つの隣接ラインからの投影データの組み合わせは、１つのライン検出器から別のライン検出器へと切り替える際の急な遷移ではなく、補間技術を使用することによって精緻化される。図２Ｂ及び図２Ｃに示されるように、直に隣接する２つの検出器ラインを使用することが好適ではあるが、離れた検出器ラインを組み合わせてもよい。

検出器ラインにギャップがない実施形態の場合にそうであるように、画像セグメントの生成は、上記されたような画像と投影領域との間の逆投影及び順投影ではなく、投影領域において直接計算される。

一実施形態では、ビジュアライザが、現在生成されている画像セグメントの個別の表示時間を計算する。この表示時間は、次のセグメントＩＳ_ｊ＋１がモニタＭＴ上で表示される（追加）時間遅延である。この遅延は、前のセグメントＩＳ_ｊが表示された瞬間から計数される。つまり、Ｔ_ｊが、セグメントＩＳ_ｊが表示される瞬間であり、Ｔ_ｊ＋１が、ＩＳ_ｊ＋１が表示される（後の）瞬間であるならば、後のセグメントＩＳ_ｊ＋１の「表示時間」は、Δ_ＤＴ＝Ｔ_ｊ＋１−Ｔ_ｊである。表示時間は、様々なパラメータに依存して計算される。例えば走査速度が、現在走査されている組織の密度に依存する場合、表示時間は、対応する画像セグメントの投影データを収集するために用いられる実際の走査速度に比例して計算される。例えばM. Aslund他による「AEC for scanning digital mammography based on variation of scan speed」（Medical Physics、３２（１１）、３００５、３３６７〜７４頁）を参照されたい。これに加えて又は代わりに、パラメータは、次のパラメータ：ｉ）測定された投影データ、ｉｉ）計算された画像ボリュームセグメント、又は、ｉｉｉ）表示される画像セグメント内の情報内容の何れか１つ又は組み合わせを含む。したがって、情報内容は、投影領域、像領域又は合成画像内で集められる。いずれの場合も、情報内容は、エントロピー、又は、エッジ反応フィルタ、輝度（強度）値、ヒストグラム測定、ＣＡＤ（コンピュータ支援検出）特徴等を使用する他の情報理論に基づいて評価される。別の実施形態では、表示時間は、現在のボリュームセグメントにおける推定平均***厚さの関数となるように計算される。局所***厚さの推定値は、スペクトルマンモグラフィデータから測定されるか、又は、***形状モデルを測定投影データに適合させることによって推定される。

このように表示時間を使用することの効果は、より複雑な情報内容を有するセグメントＩＳが、次のセグメントが表示されるまでより長く表示される点である。これにより、より関連性がある又は興味を持つ可能性のある画像特徴にユーザの注目を集中させることができる。背景を主に符号化する画像ストリップは、より実際の組織情報を符号化する画像ストリップよりも関連性が低い可能性がある。

画像処理システムＩＰＳの構成要素は、単一のソフトウェアスイートにおけるソフトウェアモジュール又はルーチンとして実現され、イメージャＩＭに関連付けられるワークステーション又はイメージャのグループに関連付けられるサーバコンピュータといった汎用コンピュータユニットＰＵ上で動かされる。或いは、画像処理システムＩＰＳの構成要素は、分散型アーキテクチャに構成され、適切な通信ネットワークで接続される。

或いは、一部又はすべての構成要素は、適切にプログラミングされたＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又は配線ＩＣチップといったハードウェア内に配置されてよい。

次に、図４のフローチャートを参照する。図４は、図１の画像処理装置の動作の基礎となる画像処理方法を説明する。しかし、当業者であれば、以下の方法ステップは、必ずしも図１に示されるアーキテクチャに縛られないことは理解できるであろう。つまり、図４のフローチャートに関連する以下の説明は、それ自体で教示内容を構成する。

ステップＳ４１０において、投影データπが受信される。投影データπは、撮像される物体内の各３Ｄ位置を通るＸ線放射線の投影によって測定される。当該物体は、撮像領域内にある。投影データは、スリット走査マンモグラフィ装置等といった撮像装置による走査動作において収集される。一実施形態では、撮像装置は、複数の検出器ラインを有する検出器を含み、この検出器は、物体のそばを通り過ぎて走査され、これにより、走査経路に沿った様々な位置からの各３Ｄ位置を通る投影データが測定される。

ステップＳ４２０において、２Ｄ画像セグメントが２Ｄ画像平面内に生成される。一実施形態（しかし、すべての実施形態ではない）によれば、この演算には、逆投影（Ｓ４２０ａ）及び順投影（Ｓ４２０ｂ）が含まれる。

具体的には、ステップＳ４２０ａにおいて、ステップＳ４１０において収集された投影データの少なくとも一部に基づいて、対応する第１のボリュームセグメントが、それぞれの当該３Ｄ位置について、像領域において再構成される。特に、このステップは、経路上の少なくとも２つの異なる位置からの投影データを収集することを含む。一実施形態では、投影データは、３Ｄ内容抽出を最大限に高めるために、走査経路に沿った２つより多い（例えば３つの）又はすべての可能な異なる位置から収集される。

再構成は、単純な非フィルタ（シフト加算）逆投影として実施されるか、及び／又は、撮像領域座標系が、ある場合には、走査経路の左右対称性に適応される。いずれも高速計算を提供する。

ステップＳ４２０ｂにおいて、第１の画像セグメントが、上記ボリュームセグメントから合成される。このステップは、例えば最大強度保護スキーム、ボリュームの線形若しくは非線形加重加算、又は、より複雑なＣＡＤ技術に基づいていてよい。基本的に、合成演算は、コンピュータモニタといった２Ｄ表示デバイス上でセグメントが表示される画像平面に相当する２Ｄ画像平面上への再構成された３Ｄボリュームセグメントを通る順投影に対応する。つまり、合成ステップの作業は、再構成された３Ｄボリュームセグメント内で具体化されている３Ｄ又は深度情報を、２Ｄ画像平面上の表現に変換することである。

このように生成された画像セグメント（例えば個々のストリップ）は、上記平面における照合画像の視覚的なサブコンポーネントを形成する。一実施形態では、２Ｄ平面の空間における位置は、ユーザによって調整可能である。

一実施形態では、画像セグメント生成ステップＳ４２０は、（３Ｄ）像領域への逆投影なく、投影領域において完全に行われる。代わりに、逆及び順投影演算の効果は、逆及び順投影演算子の線形性を使用して投影データに関し等価の２Ｄフィルタのセットを導出することによって、投影領域において直接計算される。

非常に単純な実施形態において、画像セグメント生成ステップＳ４２０は、投影データ収集中の各ボクセルの投影データ自体の再生に基づいている。したがって、視覚化の反応の速さは最大であるが、各ボクセルは、走査経路に沿った１つの検出器ライン位置にしか見られていないため、３Ｄ情報を入手することはできない。好適には、画像生成Ｓ４２０は、生成されたセグメントによって符号化される３Ｄ情報内容を最大にするためは、少なくとも２つ以上の検出器ライン（例えば３つ）から、更に好適には、すべての検出器ラインから見られた投影データに基づいている。

上記実施形態の何れかとの組み合わせにおいて、上記方法は、検出器における欠陥、具体的には、幾つかの又はすべての検出器ラインのピクセルギャップを補うスキームを含む。一実施形態では、画像セグメント生成（具体的には再構成）が隣接する検出器ラインの対に基づく補間が使用される。

ステップＳ４３０において、生成された画像セグメントは、スクリーン上に表示される。

より具体的には、生成されたセグメントは、提案される方法によって作成される完全な照合画像の真のサブセットである。より具体的には、現在の画像セグメントが生成されると表示されるのは（ある場合には、前に表示された画像セグメントと共に）このサブセットだけである。特に、また、照合画像をできるだけ早く更新するために、現在の画像セグメントは、様々な３Ｄ位置について投影データを収集するように走査動作が進行する前又は進行中に既に表示される。

より具体的には、前のステップＳ４２０（具体的には、該当する場合には、サブステップＳ４２０ａ、Ｓ４２０ｂ）は、異なる第２の像位置について繰り返され、これにより、新しく生成された第２の画像セグメントが第１の画像セグメントと共に蓄積されるように表示される。これらのステップは、最後の画像ストリップが表示され、したがって、ユーザに、走査動作の終わりにおいて、完全な照合画像を最終的に提供するまで、残りの走査動作の間ずっと繰り返される。

一実施形態では、撮像装置は、撮像された組織の密度に応じて、その走査速度を自動的に変更する。各ストリップの表示時間を対応して変更することによって、この追加情報を使用することができる。表示時間は、対応する画像セグメントＩＳ_ｊの実際の走査時間に比例するように計算される。より具体的には、表示時間は、次のパラメータ：走査動作の速度、測定された投影データ、計算された像ボリュームセグメントデータ、（ある場合には）像ボリュームセグメントを計算するのに必要な時間、又は、表示される画像セグメントを計算するのに必要な時間の何れかの関数として計算される。これらのパラメータの何れかは、対応する画像セグメント内に符号化される画像内容の予想される複雑さに表示時間を適応させるための基準として使用される。つまり、対応する画像ストリップ内の画像情報がより複雑であるほど、現在表示されている画像セグメント／ストリップと一緒に次の後続の画像ストリップが（蓄積されて）段階的に表示されるまでの遅延が長くなる。

画像セグメントの個々の幅は、一実施形態では、ユーザによって調整可能である。更に、幅は、必ずしも蓄積表示中に一定のままでなくてもよいが、一定幅を有する画像セグメントの方が好適である。

本発明の別の例示的な実施形態では、上記実施形態のうちの１つによる方法のステップを適切なシステム上で実行するように適応されていることによって特徴付けられるコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。

したがって、コンピュータプログラム要素は、コンピュータユニットに記憶されていてもよい。当該コンピュータユニットも、本発明の一実施形態の一部であってよい。当該コンピュータユニットは、上記方法のステップを行うか又はステップの実行を誘導する。更に、コンピュータユニットは、上記装置のコンポーネントを動作させる。コンピュータユニットは、自動的に動作するか及び／又はユーザの命令を実行する。コンピュータプログラムが、データプロセッサの作業メモリにロードされてよい。したがって、データプロセッサは、本発明の方法を実行する能力を備えている。

本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラムと、アップデートによって、既存のプログラムを、本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムとの両方を対象とする。

更に、コンピュータプログラム要素は、上記方法の例示的な実施形態の手順を満たすすべての必要なステップを提供することができる。

本発明の更なる例示的な実施形態によれば、ＣＤ−ＲＯＭといったコンピュータ可読媒体が提示される。コンピュータ可読媒体に、コンピュータプログラム要素が記憶され、コンピュータプログラム要素は上記セクションに説明されている。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又は他のハードウェアの一部として供給される光学記憶媒体又は固体媒体といった適切な媒体（具体的には、必ずしもそうである必要はないが、非一時的媒体）上に記憶される及び／又は分散配置されるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介した形態といった他の形態で分配されてもよい。

しかし、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブといったネットワークを介して提示され、当該ネットワークからデータプロセッサの作業メモリにダウンロードされてもよい。本発明の更なる例示的な実施形態によれば、ダウンロード用にコンピュータプログラム要素を利用可能にする媒体が提供され、当該コンピュータプログラム要素は、本発明の上記実施形態のうちの１つによる方法を行うように構成される。

なお、本発明の実施形態は、様々な主題を参照して説明されている。具体的には、方法タイプのクレームを参照して説明される実施形態もあれば、デバイスタイプのクレームを参照して説明される実施形態もある。しかし、当業者であれば、上記及び下記の説明から、特に明記されない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、様々な主題に関連する特徴の任意の組み合わせも、本願によって開示されていると見なされると理解できるであろう。しかし、すべての特徴は、特徴の単なる足し合わせ以上の相乗効果を提供する限り、組み合わされることが可能である。

本発明は、図面及び上記説明において詳細に例示され、説明されたが、当該例示及び説明は、例示的に見なされるべきであり、限定的に見なされるべきではない。本発明は、開示される実施形態に限定されない。開示された実施形態の他の変形態様は、図面、開示内容及び従属請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解され、実施される。

請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に引用される幾つかのアイテムの機能を果たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (12)

1. 撮像領域内の各３Ｄ位置を通る投影データであって、撮像装置による走査動作において収集可能な前記投影データを受信する入力ポートと、
   前記投影データに基づいて、前記３Ｄ位置の第１の画像セグメントを生成するトモシンセシス画像セグメント生成器と、
   前記撮像領域内の異なる３Ｄ位置の投影データが、前記入力ポートにおいて受信される前又は受信される間に、前記第１の画像セグメントを表示デバイス上に表示させるビジュアライザと、
   を含み、
   前記第１の画像セグメントは、完全画像の部分画像のみを形成する、画像処理装置において、
   前記画像セグメント生成器は、様々な３Ｄ位置について、第２の画像セグメントをトモシンセシス生成するように動作し、前記第２の画像セグメントは、前記完全画像の別の部分画像を形成し、前記ビジュアライザは、既に表示されている前記第１の画像セグメントと共に前記第２の画像セグメントを蓄積的に表示させ、これにより前記完全画像を徐々に作成することを特徴とする、画像処理装置。
2. 前記画像セグメントは、画像ストリップである、請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記画像ビジュアライザは、現在の画像セグメントの表示時間を計算し、前記表示時間は、次のセグメントが時間遅延で前記表示デバイス上に表示されることになる当該時間遅延である、請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記表示時間は、前記撮像装置の前記走査動作の速度、測定された前記投影データ、計算された画像ボリュームセグメント、前記画像ボリュームセグメントを計算するために必要な時間の何れかの関数として計算される、請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記３Ｄ位置は、座標系において指定され、前記座標系の対称性が、前記走査動作の幾何学的配置の対称性に対応する、請求項１から４の何れか一項に記載の画像処理装置。
6. 前記撮像装置は、スリット走査撮像装置、具体的には、マンモグラフィスリット走査撮像装置である、請求項１から５の何れか一項に記載の画像処理装置。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の画像処理装置を含み、前記撮像装置及び／又は前記表示デバイスを更に含む、システム。
8. 撮像領域内の各３Ｄ位置を通る投影データであって、撮像装置による走査動作において収集可能な前記投影データを受信するステップと、
   前記投影データに基づいて、前記３Ｄ位置の第１の画像セグメントをトモシンセシス生成するステップと、
   前記撮像領域内の異なる３Ｄ位置の投影データを受信する前又は受信する間に、前記第１の画像セグメントを表示デバイス上に表示するステップと、
   を含み、
   前記第１の画像セグメントは、完全画像の部分画像のみを形成する、画像処理方法であって、前記画像処理方法は、
   様々な３Ｄ位置について、第２の画像セグメントをトモシンセシス生成し、前記第２の画像セグメントは、前記完全画像の別の部分画像を形成し、表示されている前記第１の画像セグメントと共に前記第２の画像セグメントを蓄積的に表示し、これにより前記完全画像を徐々に作成するステップを更に含む、画像処理方法。
9. 前記画像セグメントは、画像ストリップである、請求項８に記載の画像処理方法。
10. 前記３Ｄ位置は、走査動作の幾何学的配置に対応する幾何学的配置を有する座標系において規定される、請求項８又は９に記載の画像処理方法。
11. 処理ユニットによって実行されると、請求項８から１０の何れか一項に記載の画像処理方法のステップを行う、請求項７に記載のシステム又は請求項１から６の何れか一項に記載の画像処理装置を制御するための、コンピュータプログラム。
12. 請求項１１に記載のコンピュータプログラムが記憶された、コンピュータ可読媒体。

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