JP6849440B2 - 医用画像処理装置及びｘ線診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置及びＸ線診断装置に関する。

Ｘ線管から被検体へのＸ線の照射角度を変化させながら複数の投影データを取得し、複数の投影データから３次元の情報を持った画像を再構成する方法（トモシンセシス）が知られている。以下、トモシンセシスによる３次元の情報を持った画像を、単に、３次元画像データとも記載する。トモシンセシスによる３次元画像データの複数のスライスのうち、乳腺の石灰化部分等の病変部の位置に対応するスライスでは、病変部に対して焦点（ピント）が合っており、病変部が高い解像度で表現される。一方、病変部の位置するスライスの近傍のスライスでは、病変部に対してピントがずれ、病変部が暈けて表現される。医者は、例えば、３次元画像データの複数のスライスを順次読影し、特にピントの合ったスライスに着目して、病変部を発見したり、観察したりすることができる。

特許第５６９６３０５号公報 特表２０１４−５３４０４２号公報 特開２０１５−０６６３４４号公報

本発明が解決しようとする課題は、トモシンセシスによる３次元画像データに基づいて分解能の高い２次元画像を迅速に生成することができる医用画像処理装置及びＸ線診断装置を提供することである。

実施形態の医用画像処理装置は、画像再構成部と、算出部と、生成部とを備える。画像再構成部は、Ｘ線管から被検体へのＸ線の照射角度を変化させて収集された複数の投影データから、３次元画像データを再構成する。算出部は、前記３次元画像データにおける複数のスライスの各画素について、前記Ｘ線管が前記照射角度を変化させる際に移動した方向の解像度を算出する。生成部は、算出された解像度に基づいて前記複数のスライスを合成することで、２次元画像データを生成する。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の構成の一例を示すブロック図である。 図２Ａは、第１の実施形態に係る投影データの収集について説明するための図である。 図２Ｂは、第１の実施形態に係る投影データの収集について説明するための図である。 図２Ｃは、第１の実施形態に係る投影データの収集について説明するための図である。 図３は、第１の実施形態に係る３次元画像データの再構成について説明するための図である。 図４Ａは、第１の実施形態に係る２次元画像データについて説明するための図である。 図４Ｂは、第１の実施形態に係る２次元画像データについて説明するための図である。 図５Ａは、第１の実施形態に係る関心領域の設定について説明するための図である。 図５Ｂは、第１の実施形態に係る関心領域の設定について説明するための図である。 図５Ｃは、第１の実施形態に係る関心領域の設定について説明するための図である。 図６は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の処理の一連の流れを説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して、実施形態に係る医用画像処理装置を説明する。なお、以下では、実施形態に係る医用画像処理装置を含むＸ線診断装置について説明する。また、以下では、実施形態に係るＸ線診断装置がマンモグラフィ装置である場合を一例として説明する。

（第１の実施形態）
まず、図１を用いて第１の実施形態に係るＸ線診断装置１の一例を説明する。図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１は、基台１０１と、スタンド１０２とを有する。スタンド１０２は、基台１０１上に立設され、撮影台１０３と、圧迫板１０４と、Ｘ線管１０５と、Ｘ線絞り器１０６と、Ｘ線検出器１０７と、信号処理回路１０８とを支持する。ここで、スタンド１０２は、撮影台１０３と、圧迫板１０４と、Ｘ線検出器１０７及び信号処理回路１０８とを、上下方向へ移動可能に支持する。

撮影台１０３は、被検体Ｐを支持する台であり、被検体Ｐが載せられる支持面を有する。ここで、被検体Ｐは、例えば、患者の***である。圧迫板１０４は、撮影台１０３の上方に配置され、撮影台１０３に対して平行に対向するとともに撮影台１０３に対して接離する方向へ移動可能に設けられている。なお、圧迫板１０４は、撮影台１０３に接近する方向に移動した場合に、撮影台１０３上に支持されている被検体Ｐを圧迫する。圧迫板１０４によって圧迫された被検体Ｐは薄く押し広げられ、被検体Ｐ内の乳腺の重なりが減少する。

Ｘ線管１０５は、高電圧発生器１１１から供給された高電圧を用いて、Ｘ線を発生させる。Ｘ線絞り器１０６は、Ｘ線管１０５と圧迫板１０４との間に配置され、Ｘ線管１０５から発生したＸ線の照射範囲を制御する。ここで、Ｘ線管１０５は、被検体ＰへのＸ線の照射角度を変化させられるよう移動可能に構成される。なお、Ｘ線管１０５の移動については後述する。

Ｘ線検出器１０７は、被検体Ｐと撮影台１０３とを透過したＸ線を検出して電気信号（透過Ｘ線データ）に変換する。Ｘ線検出器１０７は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ画素を有する。例えば、Ｘ線検出器１０７は、まず、Ｘ線管１０５から照射されたＸ線パルスを検出して電気信号を生成する。次に、Ｘ線検出器１０７によって生成された電気信号は、Ｘ線検出器１０７に保持され、Ｘ線パルスの照射後に読み出される。そして、信号処理回路１０８は、Ｘ線検出器１０７によって変換された電気信号から投影データを生成し、記憶回路１１２に格納する。

また、図１に示すように、Ｘ線診断装置１は、入力回路１０９と、昇降駆動回路１１０と、高電圧発生器１１１と、記憶回路１１２と、ディスプレイ１１３と、処理回路１１４とを有する。

入力回路１０９は、Ｘ線診断装置１を操作する操作者から各種指示を受け付ける。例えば、入力回路１０９は、マウス、キーボード、ボタン、トラックボール、ジョイスティック、タッチパネルなどを有し、操作者から受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路１１４に出力する。

昇降駆動回路１１０は、撮影台１０３に接続され、処理回路１１４による制御の下、撮影台１０３を上下方向へ昇降させる。さらに、昇降駆動回路１１０は、圧迫板１０４に接続され、処理回路１１４による制御の下、圧迫板１０４を上下方向（撮影台１０３に対して接離する方向）へ昇降させる。

高電圧発生器１１１は、Ｘ線管１０５に接続され、処理回路１１４による制御の下、Ｘ線を発生するための高電圧をＸ線管１０５に供給する。

記憶回路１１２は、Ｘ線診断装置１によって生成された各種の画像データを記憶する。例えば、記憶回路１１２は、後述する投影データや３次元画像データ、２次元画像データを記憶する。また、記憶回路１１２は、処理回路１１４がＸ線診断装置１による処理の全体を制御する際に用いるデータを記憶する。例えば、記憶回路１１２は、図１に示す各回路によって実行されるプログラムを記憶する。

ディスプレイ１１３は、操作者から各種コマンドの入力操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示する。また、ディスプレイ１１３は、Ｘ線診断装置１によって生成された画像を表示する。例えば、ディスプレイ１１３は、後述する３次元画像データをスライスごとに表示したり、後述する２次元画像データを表示したりする。

処理回路１１４は、制御機能１１４ａ、画像再構成機能１１４ｂ、算出機能１１４ｃ及び生成機能１１４ｄを実行することで、Ｘ線診断装置１全体の動作を制御する。例えば、処理回路１１４は、制御機能１１４ａに対応するプログラムを記憶回路１１２から読み出して実行することにより、投影データの収集処理を制御する。また、例えば、処理回路１１４は、生成機能１１４ｄに対応するプログラムを記憶回路１１２から読み出して実行することにより、信号処理回路１０８が生成した投影データに対して、対数変換処理や、オフセット補正、感度補正及びビームハードニング補正等の補正処理を行なって、補正済みの投影データを生成し、記憶回路１１２に格納する。

また、例えば、処理回路１１４は、画像再構成機能１１４ｂに対応するプログラムを記憶回路１１２から読み出して実行することにより、被検体Ｐへの照射角度を変化させて収集された複数の投影データ（補正済みの投影データ）に基づいて、トモシンセシスによる３次元画像データを再構成する。また、例えば、処理回路１１４は、算出機能１１４ｃ及び生成機能１１４ｄに対応するプログラムを記憶回路１１２から読み出して実行することにより、トモシンセシスによる３次元画像データから２次元画像データを生成する。なお、３次元画像データの再構成及び２次元画像データの生成については後述する。

なお、処理回路１１４は、生成機能１１４ｄに対応するプログラムを記憶回路１１２から読み出して実行することにより、撮影台１０３及び圧迫板１０４の位置を、ＭＬＯ（Mediolateral-Oblique：内外斜位）方向やＣＣ（Cranio-Caudal：頭尾）方向で固定し、被検体Ｐへの照射角度を一定に保った状態でＸ線を照射して収集された投影データに基づいて、ＭＬＯ画像やＣＣ画像等のマンモグラフィ画像を生成することもできる。

ここで、図１に示すＸ線診断装置１においては、各処理機能がコンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路１１２へ記憶されている。信号処理回路１０８、昇降駆動回路１１０及び処理回路１１４は、記憶回路１１２からプログラムを読み出して実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の各回路は、読み出したプログラムに対応する機能を有することとなる。なお、図１においては単一の処理回路１１４にて、制御機能１１４ａ、画像再構成機能１１４ｂ、算出機能１１４ｃ及び生成機能１１４ｄが実現するものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路１１４を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、あるいは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit; ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device; ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device; ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array; ＦＰＧＡ））などの回路を意味する。プロセッサは記憶回路１１２に記憶されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路１１２にプログラムを記憶させる代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

以上、Ｘ線診断装置１の構成について説明した。かかる構成の下、Ｘ線診断装置１は、トモシンセシスによる３次元画像データに基づいて分解能の高い２次元画像を迅速に生成する。以下、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１が行う処理について、詳細に説明する。

例えば、図１に示すように、撮影台１０３及び圧迫板１０４にて圧迫するように被検体Ｐを配置した後、制御機能１１４ａは、被検体Ｐの投影データの収集を制御する。ここで、制御機能１１４ａは、トモシンセシスによる３次元画像データを再構成するのに用いる複数の投影データを、Ｘ線の照射角度を変化させながら収集する。以下、トモシンセシスに係る投影データの収集について、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃを用いて説明する。図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、第１の実施形態に係る投影データの収集について説明するための図である。

図２Ａは、位置Ｘ１にＸ線管１０５が位置する場合を示し、図２Ｂは、位置Ｘ２にＸ線管１０５が位置する場合を示し、図２Ｃは、位置Ｘ３にＸ線管１０５が位置する場合を示す。図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、Ｘ線管１０５は、位置Ｘ１、位置Ｘ２及び位置Ｘ３を含む軌道で移動する。また、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃにおける破線は、Ｘ線管１０５から照射されるＸ線の一部を示す。

ここで、Ｘ線の照射角度とは、例えば、被検体ＰにＸ線を照射するＸ線管１０５の位置と、被検体Ｐの位置とを結ぶ直線が示す角度である。例えば、Ｘ線管１０５の位置とは、Ｘ線焦点の位置などである。また、被検体Ｐの位置とは、例えば、被検体Ｐの形状を楕円とみなした場合の中心などである。図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、Ｘ線管１０５は、Ｘ線の照射角度を変化させるように移動する。

まず、制御機能１１４ａは、図２Ａ上図に示すように、位置Ｘ１のＸ線管１０５から被検体ＰへのＸ線の照射を制御する。ここで、照射されたＸ線は、圧迫板１０４、被検体Ｐ及び撮影台１０３を透過した後にＸ線検出器１０７にて検出され、信号処理回路１０８は、図２Ａ下図に示す投影データＡ１を生成する。ここで、被検体Ｐにおける部位ａ、部位ｂ及び部位ｃは、それぞれ、図２Ａ下図の投影データＡ１上に示す位置に投影される。

次に、制御機能１１４ａは、図２Ｂ上図に示すように、図２Ａに示す状態からＸ線の照射角度を変化させ、位置Ｘ２のＸ線管１０５から被検体ＰへのＸ線の照射を制御する。また、信号処理回路１０８は、図２Ｂ下図に示す投影データＡ２を生成する。ここで、被検体Ｐにおける部位ａ、部位ｂ及び部位ｃは、それぞれ、図２Ｂ下図の投影データＡ２上に示す位置に、重畳するようにして投影される。

さらに、制御機能１１４ａは、図２Ｃ上図に示すように、図２Ｂに示す状態からＸ線の照射角度を変化させ、位置Ｘ３のＸ線管１０５から被検体ＰへのＸ線の照射を制御する。また、信号処理回路１０８は、図２Ｃ下図に示す投影データＡ３を生成する。ここで、被検体Ｐにおける部位ａ、部位ｂ及び部位ｃは、それぞれ、図２Ｃ下図の投影データＡ３上に示す位置に投影される。

なお、制御機能１１４ａは、Ｘ線管１０５の位置を連続的に変化させながら、位置Ｘ１や位置Ｘ２、位置Ｘ３等に位置した時にＸ線管１０５からＸ線を照射するように制御する。あるいは、制御機能１１４ａは、Ｘ線管１０５の移動とＸ線の照射とを交互に繰り返すことにより、位置Ｘ１や位置Ｘ２、位置Ｘ３等で停止したＸ線管１０５からＸ線を照射するように制御してもよい。

また、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、Ｘ線管１０５の位置は、Ｘ方向に移動する。即ち、制御機能１１４ａは、被検体Ｐに対するＸ線の照射角度を変化させるように、Ｘ線管１０５がＸ方向に移動するように制御する。Ｘ線管１０５がＸ方向に移動する際の軌道は、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように円弧状でもよいし、直線状でもよいし、その他の軌道であってもよい。

次に、画像再構成機能１１４ｂは、照射角度を変化させて収集された複数の投影データ（例えば、投影データＡ１、投影データＡ２及び投影データＡ３）から、３次元の画像データを再構成する。ここで、トモシンセシスによる３次元画像データの再構成について、図３を用いて説明する。図３は、第１の実施形態に係る３次元画像データの再構成について説明するための図である。なお、以下では、画像再構成の方法の一例として、シフト加算法について説明する。

例えば、画像再構成機能１１４ｂは、図３上図に示す投影データＡ１、投影データＡ２及び投影データＡ３を、各投影データ上に部位ａが投影された位置を合わせるようにして加算し、図３下図に示すスライスＢ１を生成する。スライスＢ１においては、投影データＡ１、投影データＡ２及び投影データＡ３のそれぞれにおいて部位ａが投影された部分が位置を合わせて加算されるため、部位ａが明瞭に表現される。

ここで、個々の投影データには部位ｂや部位ｃを示す信号も含まれているが、スライスＢ１においては位置をずらして重ねられているため、スライスＢ１上では部位ｂや部位ｃの信号は拡散し、暈けて表現される。従って、図３下図に示すように、スライスＢ１には部位ａ、部位ｂ及び部位ｃの信号が含まれているものの、部位ａのみが明瞭に表現される。即ち、画像再構成機能１１４ｂは、被検体Ｐにおいて部位ａを含むＸＹ平面を再構成面として、スライスＢ１を生成する。

同様に、画像再構成機能１１４ｂは、投影データＡ１、投影データＡ２及び投影データＡ３を、各投影データ上に部位ｂが投影された位置を合わせるようにして加算し、図示しないスライスＢ２を生成する。即ち、画像再構成機能１１４ｂは、被検体Ｐにおいて部位ｂを含むＸＹ平面を再構成面として、スライスＢ２を生成する。また、画像再構成機能１１４ｂは、投影データＡ１、投影データＡ２及び投影データＡ３を、各投影データ上に部位ｃが投影された位置を合わせるようにして加算し、図示しないスライスＢ３を生成する。即ち、画像再構成機能１１４ｂは、被検体Ｐにおいて部位ｃを含むＸＹ平面を再構成面として、スライスＢ３を生成する。

上述したように、画像再構成機能１１４ｂは、複数の投影データを用いて、再構成面をずらしながら、複数のスライスを生成する。個々のスライスはＸＹ平面における２次元の情報を有し、Ｚ方向に位置をずらした複数のスライスを生成することで、画像再構成機能１１４ｂは、３次元の情報を持った３次元画像データを再構成することができる。

３次元画像データが再構成された後、制御機能１１４ａは、ディスプレイ１１３に、３次元画像データを表示させる。例えば、制御機能１１４ａは、３次元画像データにおける複数のスライスのいずれかを表示させたり、複数のスライスを順次に表示させたりする。このようにして表示される３次元画像データのスライスは、Ｚ方向の情報の重なりが低減されており、例えば、乳腺が重なると見えにくくなる病変の読影を容易にする。

例えば、制御機能１１４ａは、図３に示すスライスＢ１をディスプレイ１１３に表示させることで、部位ａを含むＸＹ平面を操作者（医者等）に提示する。ここで、部位ａが病変（例えば、乳腺の石灰化）である場合、操作者は、病変を容易に発見し、また、病変を観察することができる。さらに、制御機能１１４ａは、スライスＢ２やスライスＢ３をディスプレイ１１３に表示させることで、３次元的な読影を可能とする。

また、制御機能１１４ａは、ディスプレイ１１３に、３次元画像データから生成した２次元画像データを表示させる。例えば、生成機能１１４ｄは、３次元画像データから、最大値投影法（ＭＩＰ：Maximum Intensity Projection）や最小値投影法（ＭｉｎＩＰ：Minimum Intensity Projection）等の方法によって２次元画像データを生成し、制御機能１１４ａは、生成された２次元画像データをディスプレイ１１３に表示させる。なお、トモシンセシスによる３次元画像データの各スライスを合成することにより生成される２次元画像データについては、Synthesize２Ｄ、あるいは、Synthesized２Ｄとも記載する。ここで、一例として、ＭｉｎＩＰによる２次元画像データについて、図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、第１の実施形態に係る２次元画像データについて説明するための図である。

図４Ａの左図は、画像再構成機能１１４ｂが再構成した３次元画像データのうち、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向にそれぞれ「３画素」の３次元画像データを示す。また、図４Ａの中図は、３次元画像データにおけるＸＹ平面上のスライスごとに、各画素の画素値を示す。即ち、図４Ａの中図は、「Ｚ＝１」のスライス上の各画素の画素値と、「Ｚ＝２」のスライス上の各画素の画素値と、「Ｚ＝３」のスライス上の各画素の画素値とを示す。

生成機能１１４ｄは、複数のスライスの対応する画素（Ｘ座標及びＹ座標が一致する画素）の間で最も小さい画素値を選択していくことで、図４Ａの右図に示すような２次元画像データを生成する。例えば、各スライスの中央の画素の画素値は、「Ｚ＝１」のスライスにおいて「４」であり、「Ｚ＝２」のスライスにおいて「２」であり、「Ｚ＝３」のスライスにおいて「４」であるので、生成機能１１４ｄは、２次元画像データの中央の画素の画素値として「２」を選択する。

ここで、ＭＩＰや、図４Ａに示すＭｉｎＩＰによって２次元画像データを生成する場合、図４Ｂに示すように、２次元画像データに暈けが生じる場合がある。なお、図４Ｂは、石灰化した部位を含む被検体Ｐの２次元画像データである。例えば、図４Ｂに示す２次元画像データの領域Ｒ１においては、Ｘ方向へ滲むように石灰化が表現されている。同様に、図４Ｂに示す２次元画像データの領域Ｒ２はノイズに埋もれており、石灰化を明確に表現できていない。

図４Ｂに示した暈けは、トモシンセシスの３次元画像データの各スライスに含まれる暈けに起因する。例えば、部位ａを含むＸＹ平面を再構成面として再構成したスライスＢ１には、部位ｂや部位ｃなどが暈けて表現される。同様に、部位ｂを含むＸＹ平面を再構成面として再構成したスライスＢ２には部位ａや部位ｃなどが暈けて表現され、部位ｃを含むＸＹ平面を再構成面として再構成したスライスＢ３には、部位ａや部位ｂなどが暈けて表現される。

ここで、例えば、部位ａのみが石灰化部分である場合、石灰化部分にピントが合っているスライスＢ１には暈けが生じないものの、スライスＢ２及びスライスＢ３においては、石灰化部分が暈けて表現される。即ち、スライスＢ２及びスライスＢ３には、Ｘ線管１０５が照射角度を変化させる際に移動した方向と同一の方向の暈け（流れ線）が生じ、ＭｉｎＩＰによる２次元画像データにはかかる暈けが残存する。

そこで、２次元画像データにおけるＸ方向の暈けを低減し、トモシンセシスで得られた分解能を損ねることなく２次元画像データを生成するため、算出機能１１４ｃは、３次元画像データにおける複数のスライスの各画素について、Ｘ方向の解像度を算出し、生成機能１１４ｄは、算出された解像度に基づいて複数のスライスを合成することで、２次元画像データを生成する。以下、この点について詳細に説明する。

まず、算出機能１１４ｃは、画像再構成機能１１４ｂが再構成した３次元画像データにおける複数のスライスの各画素について、Ｘ線管１０５が照射角度を変化させる際に移動した方向（Ｘ方向）を長手方向とする領域を設定する。言い換えると、算出機能１１４ｃは、複数のスライスの各画素について、暈けの方向（Ｘ方向）に長い領域を設定する。なお、以下では、複数のスライスの各画素について設定される領域を関心領域とも記載する。

例えば、算出機能１１４ｃは、図５Ａに示すように、Ｘ方向を長手方向とする矩形の関心領域Ｔ１を設定する。なお、図５Ａは、第１の実施形態に係る関心領域の設定について説明するための図である。図５Ａは、３次元画像データにおける複数のスライスのうち、Ｘ方向の暈けを含まないスライスＢ４を表す。また、図５Ａに示す６つの白点は、例えば、乳腺の石灰化部分を示す。即ち、スライスＢ４は、乳腺の石灰化部分に対し焦点の合ったスライスである。

図５Ａにおける関心領域Ｔ１は、例えば、関心領域Ｔ１の中心に位置する画素について設定された関心領域である。また、算出機能１１４ｃは、図５Ａに示すスライスＢ４の各画素について、同様に、Ｘ方向に長い関心領域を設定する。例えば、算出機能１１４ｃは、図５Ａに示す関心領域Ｔ１を、Ｘ方向又はＹ方向に１画素ずつ平行移動しながら設定する。

さらに、算出機能１１４ｃは、３次元画像データにおける複数のスライスの各々について、Ｘ方向に長い関心領域を設定する。例えば、算出機能１１４ｃは、図５Ｂに示すように、３次元画像データにおける複数のスライスのうちＸ方向の暈けを含むスライスＢ５の画素について、Ｘ方向を長手方向とする矩形の関心領域Ｔ２を設定する。なお、図５Ｂは、第１の実施形態に係る関心領域の設定について説明するための図である。図５Ｂにおいて、６つの石灰化部分は、Ｘ方向に暈けて表現されている。即ち、スライスＢ５は、乳腺の石灰化部分に対し、焦点がずれたスライスである。

また、例えば、算出機能１１４ｃは、図５Ｃに示すように、３次元画像データにおける複数のスライスのうち、６つの石灰化部分が認識できない程にＸ方向に暈けたスライスＢ６の画素について、Ｘ方向を長手方向とする矩形の関心領域Ｔ３を設定する。なお、図５Ｃは、第１の実施形態に係る関心領域の設定について説明するための図である。即ち、スライスＢ６は、乳腺の石灰化部分に対し、焦点が大きくずれたスライスである。

次に、算出機能１１４ｃは、複数のスライスの各画素について設定した関心領域内の解像度を、Ｘ線管１０５が照射角度を変化させる際に移動した方向（Ｘ方向）の解像度として算出する。例えば、算出機能１１４ｃは、図５Ａに示す関心領域Ｔ１内の解像度を、関心領域Ｔ１の中心に位置する画素についてのＸ方向の解像度として算出する。

例えば、算出機能１１４ｃは、まず、図５Ａにおける関心領域Ｔ１内の画像の自己相関関数のフーリエ変換を求める。一例を挙げると、算出機能１１４ｃは、関心領域Ｔ１内の画像をフーリエ変換し、フーリエ変換の結果として出力された実部及び虚部を二乗して加算することで、関心領域Ｔ１内の画像の自己相関関数のフーリエ変換を求める。そして、算出機能１１４ｃは、関心領域Ｔ１内の解像度として、関心領域Ｔ１内の画像の自己相関関数をフーリエ変換した結果のうち、「高周波に対応する値」を算出する。ここで、「高周波に対応する値」としては、例えば、予め設定された周波数の値に対する自己相関関数の振幅値又はその二乗を使用することができる。また、例えば、予め設定された周波数の閾値よりも高周波の領域について、自己相関関数の振幅値又はその二乗を積分し、これを「高周波に対応する値」とすることもできる。また、これらの値を適宜規格化等したものを用いても良い。すなわち、自己相関関数の高周波成分を評価するものであれば、様々な値を用いることができる。同様に、算出機能１１４ｃは、図５Ａに示すスライスＢ４の各画素について設定された関心領域内の解像度を算出する。

また、算出機能１１４ｃは、図５Ｂに示すスライスＢ５や図５Ｃに示すスライスＢ６など、３次元画像データにおける複数のスライスのそれぞれについて、画素ごとに設定された関心領域内の解像度を算出する。なお、算出機能１１４ｃは、上述した高周波に対応する値をそのまま解像度としてもよいし、高周波に対応する値に基づく値（例えば、高周波に対応する値に係数を乗じた値など）を解像度としてもよい。

ここで、図５Ａにおける関心領域Ｔ１内の解像度と、図５Ｂにおける関心領域Ｔ２内の解像度と、図５Ｃにおける関心領域Ｔ３内の解像度とを比較した場合、関心領域Ｔ１内の解像度が最も大きくなる。即ち、関心領域Ｔ１内には、暈けることなく表現された信号（シャープな信号）が含まれ、かかる関心領域Ｔ１内の画像に基づく自己相関関数もシャープな形状となる。そして、シャープな自己相関関数をフーリエ変換した場合、高周波に対応する値（解像度）は大きな値となる。一方で、関心領域Ｔ２内には、暈けた信号が含まれ、かかる関心領域Ｔ２内の画像に基づく自己相関関数はなだらかな形状となり、このような自己相関関数をフーリエ変換した場合、高周波に対応する値（解像度）は小さな値となる。また、関心領域Ｔ３のように、石灰化部分が認識できない程に信号が暈けている関心領域においては、画像ノイズが関心領域内の主な信号となり、解像度は最も小さな値となる。

ここで、算出機能１１４ｃは、暈け方向に長い関心領域内で解像度を算出することにより、各画素の解像度を迅速に算出することができる。即ち、トモシンセシスによる３次元画像データにおいては、スライスに生じる暈けの方向はＸ線管１０５の移動方向（Ｘ方向）であり、例えば、Ｘ線管１０５の移動方向と直交する方向（Ｙ方向）に暈けは生じにくいのであるから、Ｙ方向の解像度を算出する必要性は小さい。従って、算出機能１１４ｃは、暈け方向（Ｘ方向）に長い関心領域内で解像度を算出することで、Ｙ方向の解像度の算出処理の一部又は全部を省略して計算量を低減し、迅速に解像度を算出することができる。

次に、生成機能１１４ｄは、算出機能１１４ｃが算出した解像度に基づいて、３次元画像データにおける複数のスライスを合成して、２次元画像データを生成する。例えば、生成機能１１４ｄは、複数のスライスの各画素の画素値に対して解像度に応じた重み付けを行い、重み付け後の画素値を複数のスライスの対応する画素間で加算して、２次元画像データを生成する。ここで、複数のスライスの対応する画素とは、例えば、各スライスにおいてＸ座標及びＹ座標が一致する画素である。例えば、図５Ａにおける関心領域Ｔ１の中心の画素と、図５Ｂにおける関心領域Ｔ２の中心の画素と、図５Ｃにおける関心領域Ｔ３の中心の画素とは対応する画素である。

関心領域Ｔ１の中心の画素の画素値が「１０」であり、関心領域Ｔ２の中心の画素の画素値が「８」であり、関心領域Ｔ３の中心の画素の画素値が「２」であり、関心領域Ｔ１について算出された解像度が「０．８５」であり、関心領域Ｔ２について算出された解像度が「０．１０」であり、関心領域Ｔ３について算出された解像度が「０．０５」である場合を一例として、生成機能１１４ｄによる処理を説明する。

まず、生成機能１１４ｄは、算出された解像度を係数として、関心領域の中心の画素の画素値に乗じ、重み付き画素値を算出する。例えば、生成機能１１４ｄは、関心領域Ｔ１について画素値「１０」と解像度「０．８５」とを乗じて、重み付き画素値「８．５」を算出する。また、生成機能１１４ｄは、関心領域Ｔ２について画素値「８」と解像度「０．１０」とを乗じて、重み付き画素値「０．８」を算出する。また、生成機能１１４ｄは、関心領域Ｔ３について画素値「２」と解像度「０．０５」とを乗じて、重み付き画素値「０．１」を算出する。

次に、生成機能１１４ｄは、対応する画素間の重み付き画素値を合算し、係数（解像度）の合計値で除する。例えば、生成機能１１４ｄは、関心領域Ｔ１の重み付き画素値「８．５」と、関心領域Ｔ２の重み付き画素値「０．８」と、関心領域Ｔ３の重み付き画素値「０．１」とを合算して「９．４」を算出する。次に、生成機能１１４ｄは、解像度の合計値「１．０」で、重み付き画素値の合計値「９．４」を除して、２次元画像データの画素の画素値「９．４」を算出する。算出された２次元画像データの画素の画素値「９．４」は、解像度が低く算出された関心領域Ｔ２や関心領域Ｔ３の画素値より、解像度が高く算出された関心領域Ｔ１の画素値に近い値となる。

さらに、生成機能１１４ｄは、各スライスにおけるＸ座標及びＹ座標をずらしながら、解像度に応じた重みで複数のスライスの対応する画素間の画素値を加算する処理を行うことで、２次元画像データを生成する。解像度に応じた重みで画素値を加算することにより、生成機能１１４ｄは、２次元画像データの各画素の画素値を、低解像度の関心領域の画素値より、高解像度の関心領域の画素値に近い値とすることができる。即ち、生成機能１１４ｄは、各スライスにおいて焦点が合っている部分が強調され、暈けが低減された２次元画像データを生成する。

あるいは、生成機能１１４ｄは、複数のスライスの対応する画素のうち解像度が最も大きい画素を合成することで、２次元画像データを生成する場合であってもよい。例えば、生成機能１１４ｄは、複数のスライスの対応する画素のうち解像度が最も大きい画素についての係数を「１」とし、他の画素についての係数を「０」として、重み付き画素値を算出し、算出した重み付き画素値を２次元画像データの画素値とする。かかる場合、生成機能１１４ｄは、各スライスにおいて焦点が合っている部分が繋ぎ合わされた２次元画像データを生成することができる。

生成機能１１４ｄは、３次元画像データから生成した２次元画像データを、記憶回路１１２に格納する。また、制御機能１１４ａは、２次元画像データを記憶回路１１２から読み出し、ディスプレイ１１３に表示させる。

なお、Ｘ線診断装置１においては、トモシンセシスによる３次元画像データから２次元画像データを生成するモードの切替が可能である。例えば、Ｘ線診断装置１は、Ｘ線管１０５が照射角度を変化させる際に移動した方向（Ｘ方向）の解像度を算出し、算出した解像度に基づいて複数のスライスを合成することで、２次元画像データを生成するモードと、ＭｉｎＩＰにより２次元画像データを生成するモードと、ＭＩＰにより２次元画像データを生成するモードとを切り替えて実行することができる。

次に、Ｘ線診断装置１による処理の手順の一例を、図６を用いて説明する。図６は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１の処理の一連の流れを説明するためのフローチャートである。ステップＳ１０１は、制御機能１１４ａに対応するステップである。ステップＳ１０２は、画像再構成機能１１４ｂに対応するステップである。ステップＳ１０３は、算出機能１１４ｃに対応するステップである。ステップＳ１０４は、生成機能１１４ｄに対応するステップである。

まず、処理回路１１４は、撮影台１０３と圧迫板１０４との間に配置された被検体Ｐに対するＸ線の照射角度を変化させながら、複数の投影データを収集する（ステップＳ１０１）。次に、処理回路１１４は、複数の投影データから、トモシンセシスによる３次元画像データを再構成する（ステップＳ１０２）。

次に、処理回路１１４は、３次元画像データにおける複数のスライスの各画素について、Ｘ線管１０５が被検体ＰへのＸ線照射角度を変化させる際に移動した方向（複数のスライスに生じる暈けの方向）の解像度を算出する（ステップＳ１０３）。そして、処理回路１１４は、算出した解像度に基づいて、３次元画像データにおける複数のスライスを合成し、２次元画像データを生成する（ステップＳ１０４）。

上述したように、第１の実施形態によれば、画像再構成機能１１４ｂは、Ｘ線管１０５から被検体ＰへのＸ線の照射角度を変化させて収集された複数の投影データから、３次元画像データを再構成する。算出機能１１４ｃは、３次元画像データにおける複数のスライスの各画素について、Ｘ線管１０５が照射角度を変化させる際に移動した方向の解像度を算出する。生成機能１１４ｄは、算出された解像度に基づいて複数のスライスを合成することで、２次元画像データを生成する。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１は、トモシンセシスによる３次元画像データに基づいて分解能の高い２次元画像データを迅速に生成することができる。例えば、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１は、各スライスにおける解像度に基づいて２次元画像データを生成するので、ＭＩＰやＭｉｎＩＰによる場合に比べて、分解能の高い２次元画像データを得ることができる。

また、第１の実施形態によれば、算出機能１１４ｃは、３次元画像データの複数のスライスの各画素における解像度の算出に際して、Ｘ線管１０５が照射角度を変化させる際に移動した方向と、これに直交する方向とで異方性を持たせることで、迅速に解像度を算出することができる。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１は、２次元画像データを迅速に生成することができる。

また、第１の実施形態によれば、生成機能１１４ｄは、３次元画像データから２次元画像データを生成する。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１は、１回の撮影で３次元画像データ及び２次元画像データを生成し、撮影の回数を減らすことで、被検体Ｐの被曝量を低減することができる。

（第２の実施形態）
さて、これまで第１の実施形態について説明したが、上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

上述した実施形態では、算出機能１１４ｃが、３次元画像データにおける複数のスライスの各画素について、暈け方向を長手方向とする矩形の関心領域を設定する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、算出機能１１４ｃは、関心領域として、暈け方向を長手方向（長軸方向）とする楕円形状の領域など、任意の形状の領域を設定することができる。

また、上述した実施形態では、算出機能１１４ｃが、３次元画像データにおける複数のスライスの各画素について、画素ごとに解像度を算出する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、算出機能１１４ｃは、所定数の画素群（例えば、「２×２」の４画素）ごとに関心領域を設定し、関心領域内の解像度を、画素群が含む各画素の解像度として算出する。即ち、算出機能１１４ｃは、各画素についての解像度を算出する際、画素ごとに解像度を算出してもよいし、複数の画素ごとに解像度を算出してもよい。

また、上述した実施形態では、算出機能１１４ｃが、暈け方向に長い領域を設定する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、算出機能１１４ｃは、複数のスライスの各画素について、正方形や円形の関心領域を設定し、設定した関心領域の中で方向ごとに重み付けを変えて、解像度を算出する場合であってもよい。一例を挙げると、算出機能１１４ｃは、まず、正方形の関心領域を暈け方向に直交する方向（Ｙ方向）の座標ごとに分割し、分割後の領域ごとに、領域内の画像の自己相関関数のフーリエ変換を求め、当該自己相関関数のフーリエ変換の高周波成分に基づいて解像度を算出する。そして、算出機能１１４ｃは、Ｙ方向の座標ごとに算出された解像度を平均することにより、正方形の関心領域内の解像度を、暈け方向（Ｘ方向）の解像度として算出する。

また、上述した実施形態では、処理回路１１４を有するＸ線診断装置について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、医用画像処理装置が有する処理回路において、画像再構成機能１１４ｂ、算出機能１１４ｃ及び生成機能１１４ｄに対応する機能が実現される場合であってもよい。一例を挙げると、医用画像処理装置が有する処理回路は、まず、Ｘ線管から被検体へのＸ線の照射角度を変化させて収集された複数の投影データを取得し、取得した複数の投影データから３次元画像データを再構成する。そして、処理回路は、３次元画像データにおける複数のスライスの各画素について、Ｘ線管が照射角度を変化させる際に移動した方向の解像度を算出し、算出した解像度に基づいて複数のスライスを合成することで、２次元画像データを生成する。

第１〜第２の実施形態に係る各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行われる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。

また、第１〜第２の実施形態で説明した制御方法は、予め用意された制御プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、トモシンセシスによる３次元画像データに基づいて分解能の高い２次元画像を迅速に生成することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ Ｘ線診断装置
１１４ 処理回路
１１４ａ 制御機能
１１４ｂ 画像再構成機能
１１４ｃ 算出機能
１１４ｄ 生成機能

Claims (7)

1. Ｘ線管から被検体へのＸ線の照射角度を変化させて収集された複数の投影データから、３次元画像データを再構成する画像再構成部と、
   前記３次元画像データにおける複数のスライスの各画素について領域を設定し、設定した領域内の解像度を、前記Ｘ線管が前記照射角度を変化させる際に移動した方向の解像度として算出する算出部と、
   算出された解像度に基づいて前記複数のスライスを合成することで、２次元画像データを生成する生成部と、
   を備える、医用画像処理装置。
2. 前記算出部は、前記複数のスライスの各画素について、前記Ｘ線管が前記照射角度を変化させる際に移動した方向を長手方向とする領域を設定し、設定した領域内の解像度を、前記Ｘ線管が前記照射角度を変化させる際に移動した方向の解像度として算出する、請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 前記算出部は、前記領域内の画像の自己相関関数のフーリエ変換を求め、当該自己相関関数のフーリエ変換のうち高周波に対応する値に基づいて、前記領域内の解像度を算出する、請求項１又は２に記載の医用画像処理装置。
4. 前記算出部は、前記領域内の画像をフーリエ変換し、出力された実部及び虚部を二乗して加算することで、前記領域内の画像の自己相関関数のフーリエ変換を求める、請求項３に記載の医用画像処理装置。
5. 前記生成部は、前記複数のスライスの各画素の画素値に対して前記解像度に応じた重み付けを行い、重み付け後の画素値を前記複数のスライスの対応する画素間で加算して、前記２次元画像データを生成する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の医用画像処理装置。
6. 前記生成部は、前記複数のスライスの対応する画素のうち前記解像度が最も大きい画素を合成することで、前記２次元画像データを生成する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の医用画像処理装置。
7. 被検体に対するＸ線の照射角度を変化させるよう移動可能なＸ線管と、
   前記照射角度を変化させた複数の投影データの収集を制御する制御部と、
   前記複数の投影データから、３次元画像データを再構成する画像再構成部と、
   前記３次元画像データにおける複数のスライスの各画素について領域を設定し、設定した領域内の解像度を、前記Ｘ線管が前記照射角度を変化させる際に移動した方向の解像度として算出する算出部と、
   算出された解像度に基づいて前記複数のスライスを合成することで、２次元画像データを生成する生成部と、
   を備える、Ｘ線診断装置。

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