JP6910323B2 - 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

画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム Download PDF

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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。
一般に、いわゆるマンモグラフィ装置により被検者の***を撮影して得られた放射線画像に基づいて、***における乳ガン等の関心物の診断が行われている。乳腺の割合が高い***の場合、放射線画像における関心物の画像が乳腺により隠れてしまい、見え難くなる場合があるため、乳腺の割合を導出する技術が知られている。例えば、特許文献１には、***全体が脂肪組織のみで構成されていると仮定した場合に得られる脂肪画像を推定し、脂肪画像の画素値と、放射線の減弱係数とを用いて、乳腺の割合を導出する技術が記載されている。
特開２０１０−２５３２４５号公報
特許文献１に記載の技術では、放射線画像に、脂肪組織のみで構成されていると推定される***の部分によって得られる脂肪組織画素の画素値が用いられる。しかしながら、例えば、***のタイプが高濃度タイプであったり、いわゆるデンスブレストであったりする等、乳腺密度が高い***の場合等では、放射線画像に脂肪組織画素が含まれていない場合があり、このような場合について、特許文献１に記載の技術には、改善の余地があった。
本開示は、上記事情を考慮して成されたもので、乳腺密度が比較的高い***であっても、精度良く乳腺の割合を導出することができる、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。
上記目的を達成するために本開示の第１の態様の画像処理装置は、***を撮影した放射線画像を取得する取得部と、取得部が取得した放射線画像における、***を透過せずに直接照射された放射線の領域である直接領域に対する到達線量と、乳腺組織のみで構成されると推定される***の部分によって得られる乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出する導出部と、を備える。
上記目的を達成するために本開示の第２の態様の画像処理装置は、***を撮影した放射線画像、及び放射線画像の撮影における、***の厚みを表す情報を取得する取得部と、取得部が取得した***の厚みを表す情報と、放射線画像における乳腺組織のみで構成されると推定される***の部分によって得られる乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出する導出部と、を備える。
本開示の第３の態様の画像処理装置は、第１の態様の画像処理装置において、取得部が取得した放射線画像に基づいて、***のタイプを判定する判定部をさらに備え、導出部は、判定部が判定した***のタイプが、乳腺密度が比較的高い***として予め定められたタイプである場合、直接領域に対する到達線量と、乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、乳腺の割合を導出する。
本開示の第４の態様の画像処理装置は、第２の態様の画像処理装置において、取得部が取得した放射線画像に基づいて、***のタイプを判定する判定部をさらに備え、導出部は、判定部が判定した***のタイプが、乳腺密度が比較的高い***として予め定められたタイプである場合、***の厚みを表す情報と、乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、乳腺の割合を導出する。
本開示の第５の態様の画像処理装置は、第３の態様または第４の態様の画像処理装置において、導出部は、判定部が判定した***のタイプが予め定められたタイプ以外のタイプである場合、放射線画像における、脂肪組織のみで構成されると推定される***の部分によって得られる脂肪組織画素に対する到達線量に基づいて、乳腺の割合を導出する。
本開示の第６の態様の画像処理装置は、第１の態様または第２の態様の画像処理装置において、導出部は、脂肪組織のみで構成されると推定される***の部分によって得られる脂肪組織画素が***画像に含まれない場合、乳腺組織画素に対する到達線量に基づいて、放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出し、脂肪組織画素が***画像に含まれる場合、脂肪組織画素に対する到達線量に基づいて、放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出する。
本開示の第７の態様の画像処理装置は、第１の態様から第６の態様のいずれか１態様の画像処理装置において、導出部は、乳腺の割合を画素毎に導出する。
本開示の第８の態様の画像処理方法は、***を撮影した放射線画像を取得し、取得した放射線画像における、***を透過せずに直接照射された放射線の領域である直接領域に対する到達線量と、乳腺組織のみで構成されると推定される***の部分によって得られる乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出する、処理を含む。
本開示の第９の態様の画像処理方法は、***を撮影した放射線画像、及び放射線画像の撮影における、***の厚みを表す情報を取得し、取得した***の厚みを表す情報と、放射線画像における乳腺組織のみで構成されると推定される***の部分によって得られる乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出する、処理を含む。
本開示の第１０の態様の画像処理プログラムは、コンピュータに、***を撮影した放射線画像を取得し、取得した放射線画像における、***を透過せずに直接照射された放射線の領域である直接領域に対する到達線量と、乳腺組織のみで構成されると推定される***の部分によって得られる乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出する、処理を実行させるためのものである。
本開示の第１１の態様の画像処理プログラムは、コンピュータに、***を撮影した放射線画像、及び放射線画像の撮影における、***の厚みを表す情報を取得し、取得した***の厚みを表す情報と、放射線画像における乳腺組織のみで構成されると推定される***の部分によって得られる乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出する、処理を実行させるためのものである。
本開示によれば、乳腺密度が比較的高い***であっても、精度良く乳腺の割合を導出することができる。
実施形態の放射線画像撮影システム全体の構成の一例を表す構成図である。 実施形態のコンソール及びマンモグラフィ装置の構成の一例を表すブロック図である。 被検者の左の***を撮影する場合のマンモグラフィ装置の状態の一例を示す正面図である。 被検者の右の***を撮影する場合のマンモグラフィ装置の状態の一例を示す正面図である。 実施形態の放射線画像撮影システム全体における、被検者の***の放射線画像を撮影する撮影動作の流れの一例を表すフローチャートである。 実施形態のマンモグラフィ装置における、放射線画像の撮影動作の流れの一例を表すフローチャートである。 実施形態のコンソールで実行される乳腺割合導出処理の流れの一例を表すフローチャートである。 実施形態の乳腺割合の導出原理を説明するための模式図である。 実施形態のコンソールが表示部に表示させる放射線画像等の表示の一例を示した説明図である。 実施形態のコンソールで実行される乳腺割合導出処理の流れの他の例を表すフローチャートである。 実施形態のコンソールで実行される乳腺割合導出処理の流れの他の例を表すフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態は本発明を限定するものではない。
まず、本実施形態の放射線画像撮影システム全体の構成の一例について説明する。図１には、本実施形態の放射線画像撮影システム１の全体の構成の一例を表す構成図を示す。
本実施形態の放射線画像撮影システム１は、コンソール６を介して外部のシステム（例えば、ＲＩＳ：Radiology Information System）から入力された指示（撮影オーダ）に基づいて、医師や放射線技師等のユーザの操作により放射線画像の撮影を行う機能を有している。
図１に示すように、本実施形態の放射線画像撮影システム１は、コンソール６及びマンモグラフィ装置１０を備えている。図２には、本実施形態のコンソール６及びマンモグラフィ装置１０の構成の一例を表すブロック図を示す。
本実施形態のコンソール６は、無線通信ＬＡＮ（Local Area Network）等を介して外部システム等から取得した撮影オーダや各種情報等を用いて、マンモグラフィ装置１０の制御を行う機能を有している。本実施形態のコンソール６が、本開示の画像処理装置の一例である。
本実施形態のコンソール６は、一例として、サーバーコンピュータである。図２に示すように、コンソール６は、制御部４０、記憶部４２、Ｉ／Ｆ（Interface)部４４、表示部４６、及び操作部４８を備えている。制御部４０、記憶部４２、Ｉ／Ｆ部４４、表示部４６、及び操作部４８はシステムバスやコントロールバス等のバス４９を介して相互に各種情報の授受が可能に接続されている。
本実施形態の制御部４０は、コンソール６の全体の動作を制御する。本実施形態の制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）４０Ｂ、及びＲＡＭ（Random Access Memory）４０Ｃを備える。ＲＯＭ４０Ｂには、ＣＰＵ４０Ａで実行される、後述する乳腺割合導出処理プログラムを含む各種のプログラム等が予め記憶されている。ＲＡＭ４０Ｃは、各種データを一時的に記憶する。
記憶部４２には、マンモグラフィ装置１０で撮影された放射線画像の画像データや、その他の各種情報等が記憶される。記憶部４２の具体例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等が挙げられる。Ｉ／Ｆ部４４は、無線通信及び有線通信の少なくとも一方により、マンモグラフィ装置１０やＲＩＳ及びＰＡＣＳ(Picture Archiving and Communication System：画像保存通信システム）等の外部のシステムとの間で各種情報の通信を行う。
表示部４６は、撮影に関する情報等及び撮影により得られた放射線画像等を表示する。操作部４８は、放射線画像の撮影の指示及び撮影された放射線画像の画像処理に関する指示等を、ユーザが入力するために用いられる。操作部４８は、一例としてキーボードや各種スイッチの形態を有するものであってもよいし、表示部４６と一体化されたタッチパネルの形態を有するものであってもよい。
一方、本実施形態のマンモグラフィ装置１０は、被検者の***を被写体とし、***に放射線Ｘ（Ｘ線）を照射して***の放射線画像を撮影する装置である。マンモグラフィ装置１０は、図１に示すように、撮影部１２と、撮影部１２を支える基台部１４と、を備える。
撮影部１２は、被検者の***と接する平面状の撮影面２４を有する撮影台１６と、***を撮影台１６の撮影面２４との間に挟んで圧迫するための圧迫板２０と、撮影台１６及び圧迫板２０を支持する保持部１８と、を備える。なお、圧迫板２０には、放射線Ｘを透過する部材が用いられる。また、本実施形態の撮影部１２は、詳細を後述するように、撮影台１６を保持した状態で、撮影部回転部１９により回転する。
保持部１８は、撮影面２４と放射線源２９とを予め定められた間隔離して撮影台１６と放射線源２９とを支持する。また、保持部１８は、圧迫板２０も保持しており、圧迫板２０をスライド移動させることにより、圧迫板２０と撮影面２４との間隔が変化する。
マンモグラフィ装置１０により被検者の***の放射線画像を撮影する場合、ユーザにより被検者のポジショニングが行われ、撮影台１６の撮影面２４に載せられた***を、圧迫板２０と撮影面２４との間で圧迫することで固定する。
撮影台１６の内部には、***及び撮影面２４を通過した放射線Ｘを検出する放射線検出器１１が配置されている。放射線検出器１１が検出した放射線Ｘに基づいて放射線画像が生成される。本実施形態の放射線検出器１１の種類は、特に限定されず、例えば、放射線Ｘを光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換方式の放射線検出器であってもよいし、放射線Ｘを直接電荷に変換する直接変換方式の放射線検出器であってもよい。本実施形態では、マンモグラフィ装置１０の放射線検出器１１から出力された放射線画像を表す画像データは、コンソール６に送信される。
また、本実施形態のマンモグラフィ装置１０は、***に対して、撮影方向が頭尾方向である、ＣＣ（Cranio-Cauda）撮影と、撮影方向が内外斜位方向であるＭＬＯ（Medio-Lateral Oblique）撮影との両方を行うことができる装置である。以下の説明では、放射線画像の撮影において、放射線源２９から撮影台１６へ放射線Ｘを出射する場合における放射線源２９の位置を「撮影位置」という。
ＣＣ撮影を行う場合は、撮影面２４がマンモグラフィ装置１０の上側（被検者の頭側）を向いた状態、すなわち撮影面２４の法線方向が垂直となる状態に撮影台１６が調整される。また、この場合、放射線源２９の位置が、撮影台１６の撮影面２４と対向する撮影位置に調整される。具体的には、放射線源２９の位置が撮影面２４の法線ＣＬ（図３Ａ、図３Ｂ参照）に対して垂直方向（すなわち、法線ＣＬ（図３Ａ、図３Ｂ参照）とのなす角度が０度）の撮影位置に調整される。これにより、被検者の頭側から足側に向かって、放射線源２９から***へ放射線Ｘが出射されて、ＣＣ撮影がなされる。
また、ＭＬＯ撮影を行う場合は、ＣＣ撮影を行う場合に比べて撮影面２４を４５度以上９０度未満の範囲内の予め定められた角度まで回転された状態に撮影台１６の位置が、撮影部回転部１９により調整される。具体的には、被検者の左の***を撮影する場合は、一例として図３Ａの破線で示すように、撮影台１６を撮影部回転部１９により回転させて撮影面２４を右側に傾斜させた状態とする。また、被検者の右の***を撮影する場合は、図３Ｂの破線で示すように、撮影台１６を撮影部回転部１９により回転させて撮影面２４を左側に傾斜させた状態とする。これに対して、放射線源２９の位置は、撮影台１６の撮影面２４と対向する撮影位置に調整される。これにより、被検者の胴体の中心側から外側へ向かって（被検者の***同士の間から腕側に向けて）、放射線源２９から***へ放射線Ｘが出射されて、ＭＬＯ撮影がなされる。
このように、本実施形態のマンモグラフィ装置１０では、ＣＣ撮影及びＭＬＯ撮影のいずれにおいても、撮影位置では、放射線源２９と撮影面２４とが対向する位置となる。以下では、ＣＣ撮影により得られた放射線画像を「ＣＣ画像」といい、ＭＬＯ撮影により得られた放射線画像を「ＭＬＯ画像」といい、また、総称する場合は単に「放射線画像」という。
また、図２に示すように、本実施形態のマンモグラフィ装置１０は、放射線検出器１１、撮影部回転部１９、放射線源２９を有する放射線照射部２８、制御部３０、記憶部３２、Ｉ／Ｆ部３４、及び操作パネル３６を備える。放射線検出器１１、撮影部回転部１９、放射線照射部２８、制御部３０、記憶部３２、Ｉ／Ｆ部３４、及び操作パネル３６は、システムバスやコントロールバス等のバス３９を介して相互に各種情報の授受が可能に接続されている。
本実施形態の制御部３０は、マンモグラフィ装置１０の全体の動作を制御する。また、本実施形態の制御部３０は、放射線画像の撮影を行う場合に、放射線検出器１１及び放射線照射部２８を制御する。本実施形態の制御部３０は、ＣＰＵ３０Ａ、ＲＯＭ３０Ｂ、及びＲＡＭ３０Ｃを備える。ＲＯＭ３０Ｂには、ＣＰＵ３０Ａで実行される、放射線画像の撮影を制御するためのプログラムを含む各種のプログラム等が予め記憶されている。ＲＡＭ３０Ｃは、各種データを一時的に記憶する。
記憶部３２には、放射線検出器１１により撮影された放射線画像の画像データや、その他の各種情報等が記憶される。記憶部３２の具体例としては、ＨＤＤやＳＳＤ等が挙げられる。Ｉ／Ｆ部３４は、無線通信または有線通信により、コンソール６との間で各種情報の通信を行う。操作パネル３６は、例えば、マンモグラフィ装置１０の撮影台１６に複数のスイッチとして設けられている。なお、操作パネル３６は、タッチパネルとして設けられてもよい。
次に、本実施形態の放射線画像撮影システム１の作用について説明する。図４には、本実施形態の放射線画像撮影システム１全体における、被検者の***の放射線画像を撮影する撮影動作の流れの一例を表すフローチャートが示されている。
図４に示したステップＳ１０でマンモグラフィ装置１０は、コンソール６を介したユーザの指示に従い、放射線画像の撮影を行う。ユーザにより、被検者のポジショニングが行われると、ユーザの指示に応じて、マンモグラフィ装置１０が放射線の撮影動作を開始する。図５には、本実施形態のマンモグラフィ装置１０における、放射線画像の撮影動作の流れの一例を表すフローチャートが示されている。
図５に示したステップＳ１００で、制御部３０は、圧迫板２０により、撮影台１６の撮影面２４に載せられた***を圧迫する。
圧迫板２０により圧迫されることで***が固定されると、次のステップＳ１０２で制御部３０は、圧迫板２０の高さ、具体的には、撮影面２４と圧迫板２０との距離を取得する。制御部３０が圧迫板２０の高さを取得する方法は特に限定されず、例えば、予め定められた初期位置から、***を圧迫するために圧迫板２０を移動させた移動量を検出し、初期位置及び移動量に基づいて圧迫板２０の高さを取得してもよい。本実施形態の放射線画像撮影システム１では、撮影における圧迫板２０の高さを、撮影における***の厚みとみなしている。
次のステップＳ１０４で制御部３０は、ユーザの指示に応じて放射線源２９から放射線Ｘを被検者の***に向けて照射し、放射線検出器１１により、***の放射線画像を撮影する。なお、放射線検出器１１により撮影された放射線画像の画像データは、撮影の終了直後のタイミングや、コンソール６から画像データの送信を受け付けたタイミング等の予め定められたタイミングで、圧迫板２０の高さを表す情報と対応付けた状態でコンソール６に送信される。
次のステップＳ１０６で制御部３０は、圧迫板２０による***の圧迫を解除する。具体的には、制御部３０は、撮影台１６から離れる方向（放射線源２９に近付く方向）に圧迫板２０を移動させることで、***の圧迫を解除する。本ステップの終了により、マンモグラフィ装置１０における、放射線画像の撮影動作が終了する。
なお、ステップＳ１０によって撮影される放射線画像は、撮影オーダや、ユーザの指示等に応じた画像であればよく、ＣＣ画像及びＭＬＯ画像の一方であってもよいし、両方であってもよい。
このようにしてステップＳ１０（図４参照）における放射線画像の撮影が終了すると、次のステップＳ１２でコンソール６は、図６に一例を示した後述する乳腺割合導出処理を行い、放射線画像から、***の乳腺の割合を導出した後、放射線画像撮影システム１全体における撮影動作が終了する。
上述のように、本実施形態のコンソール６は、***を撮影した放射線画像から、***の乳腺の割合を導出する機能を有する。ここで、放射線画像から***の乳腺の割合を導出する原理について説明する。なお、ここでいう乳腺の割合とは、***組織に占める乳腺組織の体積比を意味する。乳腺の割合は、放射線Ｘの照射方向である***の厚み方向における乳腺の割合を示すものであって、乳腺がなく脂肪のみからなる場合には乳腺の割合は０になり、乳腺密度が高くなるほど乳腺の割合は大きくなる。
図７に示すように、放射線Ｘは、被写体Ｗである***を透過することにより、減弱するため、放射線検出器１１に到達する線量（以下、「到達線量」という）が異なる。図７に示した（Ａ）は、放射線源２９から照射された放射線Ｘが***を透過せずに、直接、放射線検出器１１に到達した場合を、（Ｂ）は、放射線源２９から照射された放射線Ｘが***を透過してから放射線検出器１１に到達した場合を模式的に示している。（Ａ）の場合の到達線量と、（Ｂ）の場合の到達線量との差（（Ａ）−（Ｂ））が、***による放射線Ｘの減弱に等しい。***による放射線Ｘの減弱は、***の厚みＴと、***の組成（乳腺の割合Ｒ）とによって定まる。***の組織が、乳腺組織及び脂肪組織から構成されるとした場合、具体的には、***による減弱（（Ａ）−（Ｂ））は、下記（１）式により、導出される。なお、下記（１）式におけるＲは、乳腺の割合（０〜１の数値）を表している。
Figure 0006910323
なお、上記（１）式における、
Figure 0006910323
は、脂肪組織による放射線Ｘの減弱を表し、
Figure 0006910323
は、乳腺組織による放射線Ｘの減弱を表している。
上記（１）式から、放射線画像（***画像）の画素毎の乳腺の割合Ｒは、下記（２）式により導出される。
Figure 0006910323
なお、上記（２）式における、Ｉ０は、放射線画像における、***を透過せずに直接照射された放射線Ｘに応じた領域である直接領域（いわゆる、素抜け領域）における到達線量であり、Ｉ１は、***領域における到達線量である。
上記（２）式により導出された画素毎の乳腺の割合Ｒを、放射線画像の***画像（***領域）全体で統合することにより、***全体における乳腺の体積及び、***全体の体積に対する乳腺の割合を導出することができる。
このように、***画像の画素毎に乳腺の割合を導出する方法として、例えば、特開２０１０−２５３２４５号公報に記載された方法が知られている。特開２０１０−２５３２４５号公に記載された方法では、放射線画像から得られる情報のみから乳腺の割合を導出するため、***全体が脂肪組織のみで構成されていると仮定した場合に得られる脂肪画像Ａを推定する。脂肪画像Ａについて、下記（３）式が得られるため、下記（３）式を用いて、上記（２）式から***の厚みＴを消去して得られる下記（４）式により、乳腺の割合を導出する。下記（４）式によれば、脂肪組織が最も多く含まれる部分（画素）について、Ｒ＝０（０％）が、乳腺の割合として導出される。
Figure 0006910323
ところで、***のタイプについて、一般的に、***撮影精度管理マニュアルの乳腺密度分類に記載されているタイプである、脂肪性タイプ、乳腺散在タイプ、不均一高濃度タイプ、及び高濃度タイプが知られている。これらのうちの乳腺密度が比較的高い***が分類されるタイプである、不均一高濃度タイプ及び高濃度タイプ、いわゆるデンスブレストでは、他のタイプに比べて、脂肪組織画素が***画像に含まれない場合が多くなる傾向にある。上記の方法では、***を撮影した放射線画像の***画像から、脂肪組織のみで構成されていると推定される***の部分によって得られる脂肪組織画素の画素値が用いられるが、脂肪組織画素が***画像に含まれていない場合、乳腺の割合の導出精度が低下する懸念があった。なお、ここでいう「脂肪組織画素」とは、脂肪組織のみで構成されていると推定される***の部分に対応する画素であるが、例えば、少なくとも乳腺組織よりも脂肪組織の割合が高く、かつ脂肪組織の割合が脂肪組織のみとみなすための予め定められた閾値よりも高い***の部分に対応する画素であればよい。
乳腺密度が比較的高い***の場合、脂肪組織画素が***画像に含まれない場合が多い一方、乳腺組織のみで構成されていると推定される***の部分によって得られる乳腺組織画素が含まれる場合が多い。なお、ここでいう「乳腺組織画素」とは、乳腺組織のみで構成されていると推定される***の部分に対応する画素であるが、例えば、少なくとも脂肪組織よりも乳腺組織の割合が高く、かつ乳腺組織の割合が乳腺組織のみとみなすための予め定められた閾値よりも高い***の部分に対応する画素であればよい。
そのため、本実施形態のコンソール６では、乳腺密度が比較的高い***の場合、脂肪組織画素に替わり、乳腺組織画素を用いて、放射線画像（***画像）における乳腺の割合を導出する。本実施形態では、一例として、乳腺組織画素の画素値をＧとした場合、下記（５）式が得られるため、下記（５）式を用いて、上記（２）式から***の厚みＴを消去して得られる下記（６）式により、乳腺の割合Ｒを導出する。下記（６）式によれば、乳腺組織が最も多く含まれる部分（画素）について、Ｒ＝１（１００％）が、乳腺の割合として導出される。
Figure 0006910323
なお、***の厚みＴが得られる場合、コンソール６は、下記（７）式により、乳腺の割合Ｒを導出してもよい。
Figure 0006910323
なお、上記（７）式では、***の厚みＴを用いているが、撮影において取得した***の厚みには誤差が含まれる場合が多く、この誤差は、圧迫板２０の種類、圧迫板２０の厚み、及び圧迫圧等に応じて変化する。そのため、上記（７）式よりも、（６）式を用いて、乳腺の割合Ｒを導出することが好ましい。
一方、上記（７）式は、直接領域の到達線量Ｉ０が得られない場合に用いることが好ましい。例えば、直接領域における到達線量が多い場合、放射線Ｘの照射に応じて画素に蓄積された電荷を読み出した信号が放射線検出器１１のダイナミックレンジを超えて、画素値が飽和してしまい、到達線量Ｉ０が得られない場合がある。このような場合は、上記（６）式に代えて、上記（７）式を用いて、乳腺の割合Ｒを導出することが好ましい。
次に、図６を参照してコンソール６で実行される乳腺割合導出処理を説明する。図６には、本実施形態のコンソール６の制御部４０が実行する、乳腺割合導出処理の流れの一例を表したフローチャートが示されている。なお、一例として、本実施形態の乳腺割合導出処理では、高濃度タイプの***を、乳腺密度が比較的高い***としている。
本実施形態のコンソール６では、一例として、マンモグラフィ装置１０において、放射線画像の撮影(図４のステップＳ１０）が終了した場合に、制御部４０のＣＰＵ４０ＡがＲＯＭ４０Ｂに記憶されている乳腺割合導出処理プログラムを実行することにより、図６に示した乳腺割合導出処理を実行する。乳腺割合導出処理が実行されることにより、制御部４０が、本開示の取得部、導出部、及び判定部の一例として機能する。
図６に示すように、ステップＳ２００で制御部４０は、上記ステップＳ１０の撮影によって得られた放射線画像を取得する。具体的には、制御部４０は、放射線画像の画像データ、及び放射線画像の画像データに対応付けられている圧迫板２０の高さを表す情報を取得する。なお、放射線画像の取得先は、所望の放射線画像が記憶されている装置等であれば特に限定されず、マンモグラフィ装置１０及び自装置内の記憶部４２等のいずれであってもよい。
次のステップＳ２０２で制御部４０は***のタイプが高濃度タイプであるか否かを判定する。制御部４０が***のタイプが高濃度タイプであるか否かを判定する方法は特に限定されない。例えば、***画像から***領域及びスキンラインを検出し、***領域の単一組成度合いを表す第１の指標値を算出し、また、***画像における、スキンラインから***領域内に向かう予め定められた範囲において、脂肪組織と乳腺組織との境界を検出し、境界の強度及びスキンラインからの距離の少なくとも一方に基づいて、***領域に対する乳腺の詰まり度合いを表す第２の指標値を算出し、第１の指標値及び第２の指標値に基づいて***のタイプを識別する方法が挙げられる。
また例えば、制御部４０は、特開平１１−０１９０７７号公報等に記載された技術を用いて判定してもよい。この公報に記載された技術では、放射線画像における***画像について、その画素値のヒストグラムを導出し、導出したヒストグラムの形状に基づいて、***のタイプを分類する。
***のタイプが高濃度タイプ、いわゆるデンスブレストの場合、ステップＳ２０２の判定が肯定判定となり、ステップＳ２０４へ移行する。
ステップＳ２０４で制御部４０は、乳腺組織画素の画素値を用いて、乳腺の割合を導出した後、ステップＳ２０８へ移行する。具体的には、制御部４０は、放射線画像における***画像に含まれる乳腺組織画素を検出し、検出した乳腺組織画素の画素値を用いて、上記（６）式、または上記（７）式を適用して乳腺の割合Ｒを導出する。なお、上記（６）式及び上記（７）式のいずれを適用するかについては、予め定めておく形態としてもよいし、ユーザの指示等に応じて決定する形態としてもよい。また、直接領域の到達線量Ｉ０が得られているか、***の厚みＴが得られているかに応じて、適用する式を（６）式と（７）式とで切り替える制御を制御部４０が行う形態としてもよい。
なお、制御部４０が、***画像から乳腺組織画素を検出する方法は特に限定されず、例えば、特開２０１０−２５３２４５号公報等に記載された技術を用いて検出すればよい。この公報に記載された技術を用いる場合、まず、放射線画像を、***画像と直接領域とに分割し、次いで、***画像内における、大胸筋領域を抽出して、***画像から大胸筋領域を除く。そして、大胸筋領域が除かれた***画像内で最も放射線Ｘの透過量が少ない画素を、乳腺組織領域画素として検出する。
なお、本実施形態では、***全体に対する乳腺の割合を導出するが、本実施形態に限定されず、例えば、乳腺密度が高く見える部分、及び乳腺密度が低く見える部分等、局所的な乳腺の割合を導出する形態としてもよい。
一方、***のタイプが高濃度タイプ、いわゆるデンスブレストではない場合、ステップＳ２０２の判定が否定判定となり、ステップＳ２０６へ移行する。
ステップＳ２０６で制御部４０は、脂肪組織画素の画素値を用いて、乳腺の割合を導出した後、ステップＳ２０８へ移行する。具体的には、制御部４０は、放射線画像における***画像に含まれる脂肪組織画素を検出し、検出した脂肪組織画素の画素値を用いて、上記（４）式を適用して乳腺の割合Ｒを導出する。
なお、制御部４０が、***画像から脂肪組織画素を検出する方法は特に限定されず、例えば、上記特開２０１０−２５３２４５号公報等に記載された技術を用いて検出すればよい。この公報に記載された技術を用いる場合、まず、放射線画像を、***画像と直接領域とに分割し、次いで、***画像内における、大胸筋領域を抽出して、***画像から大胸筋領域を除く。そして、大胸筋領域が除かれた***画像内で最も放射線Ｘの透過量が多い画素を、脂肪組織画素として検出する。
ステップＳ２０８で制御部４０は、放射線画像、及び導出した乳腺の割合を表示部４６に表示させた後、本乳腺割合導出処理を終了する。
なお、制御部４０は、上記ステップＳ２０４またはＳ２０６で導出した乳腺の割合に基づいて分類される予め定められたカテゴリのうちの、いずれに該当するかを判別して、乳腺の割合に加えて表示させるようにしてもよい。この場合における「カテゴリ」とは、上述した、***のタイプと同様であってもよいし、異なっていてもよく、その基準は特に限定されない。例えば、***全体の乳腺の割合と、局所的な乳腺の割合とを導出する形態とした場合、両者の組合せに応じて分類されるカテゴリであってもよい。図８には、この場合に制御部４０が表示部４６に表示させる、放射線画像、乳腺の割合を表す情報、及びカテゴリを表す情報の表示の一例を示す。図８では、放射線画像５０に***画像５４及び直接領域（直接領域の画像）５６が含まれており、乳腺の割合を表す情報６０及びカテゴリを表す情報６２を、放射線画像５０の直接領域５６に重ねて表示させた例を示している。
以上説明したように、本実施形態のコンソール６では、制御部４０が、***を撮影した放射線画像を取得する取得部と、取得部が取得した放射線画像における、***を透過せずに直接照射された放射線Ｘの領域である直接領域に対する到達線量と、乳腺組織のみで構成されると推定される***の部分によって得られる乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出する導出部と、して機能する。
また、本実施形態のコンソール６では、制御部４０が、***を撮影した放射線画像、及び放射線画像の撮影における、***の厚みを表す情報を取得する取得部と、取得部が取得した***の厚みＴを表す情報と、放射線画像における乳腺組織のみで構成されると推定される***の部分によって得られる乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出する導出部と、して機能する。
このように、本実施形態のコンソール６は、直接領域に対する到達線量と、乳腺組織画素に対する到達線量に基づいて乳腺の割合を導出する機能を有する。また、本実施形態のコンソール６は、***の厚みＴを表す情報と、乳腺組織画素に対する到達線量とに基づいて乳腺の割合を導出する機能を有する。
乳腺密度が比較的高い***は、いわゆるデンスブレストといわれ、脂肪組織画素を含まない可能性が高い。しかしながら、本実施形態のコンソール６によれば、乳腺密度が比較的高い***であっても、精度良く乳腺の割合を導出することができる、
なお、本実施形態のコンソール６で実行される乳腺割合導出処理では、高濃度タイプの***、すなわちデンスブレストと判定された場合（図６のステップＳ２０２でＹの場合）に、乳腺の割合の導出に、乳腺組織画素の画素値を用いる形態としたが、ステップＳ２０２の判定に替えて、図９に示した乳腺割合導出処理の他の例におけるステップＳ２０３のように、放射線画像（***画像）に、脂肪組織画素が含まれているか否かを判定し、含まれていない場合は否定判定となりステップＳ２０４へ移行して乳腺組織画素の画素値を用いて乳腺割合を導出し、脂肪組織画素が含まれている場合は肯定判定となりステップＳ２０６へ移行して脂肪組織画素の画素値を用いて乳腺割合を導出する形態としてもよい。
また、本実施形態のコンソール６で実行される乳腺割合導出処理では、乳腺組織画素の画素値を用いた乳腺割合の導出、及び脂肪組織画素の画素値を用いた乳腺割合の導出の一方を行う形態とした。しかしながら、高濃度タイプの***であっても、***画像に脂肪組織画素が含まれる場合があり、また、乳腺の割合が低い***であっても、***画像に乳腺組織画素が含まれる場合があるため、両方の導出を行う形態としてもよい。この場合の乳腺割合導出処理の一例を図１０に示す。
図１０に示した乳腺割合導出処理では、図６に示した乳腺割合導出処理のステップＳ２０２が行われない。そのため、ステップＳ２００の後に、ステップＳ２０４及びＳ２０６が順次行われる。また、図１０に示した乳腺割合導出処理では、ステップＳ２０６の後に、ステップＳ２０７が行われ、ステップＳ２０８に代わりステップＳ２０８ＡまたはステップＳ２０８Ｂが行われる点で、図６に示した乳腺割合導出処理と異なっている。図１０に示したステップＳ２０７で制御部４０は、ステップＳ２０４において導出された乳腺の割合、及びステップＳ２０６において導出された乳腺の割合の両方共が、予め定められた閾値以上（両乳腺割合≧閾値）であるか否かを判定する。ここで判定に用いる閾値とは、例えば、デンスブレストであるか否かの判定に用いることが可能な閾値が挙げられる。両方の乳腺の割合が閾値以上の場合、ステップＳ２０７の判定が肯定判定となり、ステップＳ２０８Ａへ移行する。ステップＳ２０８Ａで制御部４０は、放射線画像、及び乳腺組織画素を用いて導出した（ステップＳ２０４で導出した）乳腺の割合を表示部４６に表示させた後、本乳腺割合導出処理を終了する。一方、少なくとも一方の乳腺の割合が閾値未満の場合、ステップＳ２０７の判定が否定判定となり、ステップＳ２０８Ｂへ移行する。ステップＳ２０８Ｂで制御部４０は、放射線画像、及び脂肪組織画素を用いて導出した（ステップＳ２０６で導出した）乳腺の割合を表示部４６に表示させた後、本乳腺割合導出処理を終了する。
なお、上記実施形態では、高濃度タイプの***を、乳腺密度が比較的高い***とした形態について説明したが、乳腺密度が比較的高い***をどのような***とするかは、上記実施形態に限定されない。例えば、不均一高濃度タイプ、及び高濃度タイプのいずれか一方である***を、乳腺密度が比較的高い***とする形態としてもよい。また、例えば、米国のＢＩ−ＲＡＤＳ（Breast Imaging Reporting and Data System）（登録商標）評価システムによる分類に応じた形態としてもよい。ＢＩ−ＲＡＤＳでは、乳腺密度に応じて４つのカテゴリー（ａ〜ｄ）のいずれかに分類するが、カテゴリーｄ、またはカテゴリーｃ及びｄに分類される***を、乳腺密度が比較的高い***とする形態としてもよい。また例えば、いわゆるデンスブレストと定義される***を、乳腺密度が比較的高い***とする形態としてもよい。なお、デンスブレストと定義される具体的な***については、***撮影精度管理マニュアル、及びオペレーティングシステムＢＩ−ＲＡＤＳ等の予め定められた基準に基づけばよい。具体的に、いずれの基準に基づくかは、本開示の技術が運用される国や、その時点の標準規格等に応じることができる。また、乳腺密度が比較的高い***についてどのような***とするか、及びデンスブレストの定義をいずれの基準に基づくかについては、予めコンソール６内に設定されていてもよいし、ユーザによる設定が可能とされていてもよい。
また、上記実施形態でＣＰＵがソフトウェア（プログラム）を実行することにより実行した乳腺割合導出処理を、ＣＰＵ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Programmable Logic Device）、及び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例示される。また、乳腺割合導出処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、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、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、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である。
また、上記実施形態では、マンモグラフィ装置１０の制御部３０に格納されるプログラム、及びコンソール６の制御部４０に格納される乳腺割合導出処理プログラム等の各種プログラムは、予め制御部３０及び制御部４０のＲＯＭ（３０Ｂ、４０Ｂ）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。各種プログラムは各々、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk 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、各種プログラムは各々、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。
また、上記実施形態における放射線Ｘは、特に限定されるものではなく、Ｘ線やγ線等を適用することができる。
その他、上記実施形態で説明した放射線画像撮影システム１、コンソール６、及びマンモグラフィ装置１０等の構成及び動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることはいうまでもない。また、上記各実施形態を適宜組み合わせてもよいこともいうまでもない。
１ 放射線画像撮影システム
６ コンソール
１０ マンモグラフィ装置
１１ 放射線検出器
１２ 撮影部
１４ 基台部
１６ 撮影台
１８ 保持部
１９ 撮影部回転部
２０ 圧迫板
２４ 撮影面
２８ 放射線照射部
２９ 放射線源
３０、４０ 制御部
３０Ａ、４０Ａ ＣＰＵ
３０Ｂ、４０Ｂ ＲＯＭ
３０Ｃ、４０Ｃ ＲＡＭ
３２、４２ 記憶部
３４、４４ Ｉ／Ｆ部
３６ 操作パネル
３９、４９ バス
４６ 表示部
４８ 操作部
５０ 放射線画像
５４ ***画像
５６ 直接領域
６０ 乳腺割合を表す情報
６２ カテゴリを表す情報
ＣＬ 法線
Ｘ 放射線
Ｔ ***の厚み
Ｗ 被写体

Claims (11)

  1. ***を撮影した放射線画像を取得する取得部と、
    前記取得部が取得した前記放射線画像における、前記***を透過せずに直接照射された放射線の領域である直接領域に対する到達線量と、乳腺組織のみで構成されると推定される前記***の部分によって得られる乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、前記放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出する導出部と、
    を備えた画像処理装置。
  2. ***を撮影した放射線画像、及び前記放射線画像の撮影における、前記***の厚みを表す情報を取得する取得部と、
    前記取得部が取得した前記***の厚みを表す情報と、前記放射線画像における乳腺組織のみで構成されると推定される前記***の部分によって得られる乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、前記放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出する導出部と、
    を備えた画像処理装置。
  3. 前記取得部が取得した前記放射線画像に基づいて、前記***のタイプを判定する判定部をさらに備え、
    前記導出部は、前記判定部が判定した前記***のタイプが、乳腺密度が比較的高い***として予め定められたタイプである場合、前記直接領域に対する到達線量と、前記乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、前記乳腺の割合を導出する、
    請求項１に記載の画像処理装置。
  4. 前記取得部が取得した前記放射線画像に基づいて、前記***のタイプを判定する判定部をさらに備え、
    前記導出部は、前記判定部が判定した前記***のタイプ、が乳腺密度が比較的高い***として予め定められたタイプである場合、
    前記***の厚みを表す情報と、前記乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、前記乳腺の割合を導出する、
    請求項２に記載の画像処理装置。
  5. 前記導出部は、前記判定部が判定した前記***のタイプが前記予め定められたタイプ以外のタイプである場合、前記放射線画像における、脂肪組織のみで構成されると推定される前記***の部分によって得られる脂肪組織画素に対する到達線量に基づいて、前記乳腺の割合を導出する、
    請求項３または請求項４に記載の画像処理装置。
  6. 前記導出部は、脂肪組織のみで構成されると推定される前記***の部分によって得られる脂肪組織画素が前記***画像に含まれない場合、前記乳腺組織画素に対する到達線量に基づいて、前記放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出し、
    前記脂肪組織画素が前記***画像に含まれる場合、前記脂肪組織画素に対する到達線量に基づいて、前記放射線画像における前記***画像の乳腺の割合を導出する
    請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。
  7. 前記導出部は、前記乳腺の割合を画素毎に導出する、
    請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
  8. ***を撮影した放射線画像を取得し、
    取得した前記放射線画像における、前記***を透過せずに直接照射された放射線の領域である直接領域に対する到達線量と、乳腺組織のみで構成されると推定される前記***の部分によって得られる乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、前記放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出する、
    処理を含む画像処理方法。
  9. ***を撮影した放射線画像、及び前記放射線画像の撮影における、前記***の厚みを表す情報を取得し、
    取得した前記***の厚みを表す情報と、前記放射線画像における乳腺組織のみで構成されると推定される前記***の部分によって得られる乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、前記放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出する、
    処理を含む画像処理方法。
  10. コンピュータに、
    ***を撮影した放射線画像を取得し、
    取得した前記放射線画像における、前記***を透過せずに直接照射された放射線の領域である直接領域に対する到達線量と、乳腺組織のみで構成されると推定される前記***の部分によって得られる乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、前記放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出する、
    処理を実行させるための画像処理プログラム。
  11. コンピュータに、
    ***を撮影した放射線画像、及び前記放射線画像の撮影における、前記***の厚みを表す情報を取得し、
    取得した前記***の厚みを表す情報と、前記放射線画像における乳腺組織のみで構成されると推定される前記***の部分によって得られる乳腺組織画素に対する到達線量と、に基づいて、前記放射線画像における***画像の乳腺の割合を導出する、
    処理を実行させるための画像処理プログラム。
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