JP6284898B2 - ノイズ抑制処理装置および方法並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、乳房を撮影した放射線画像に含まれる量子ノイズを乳房に含まれる乳腺量に応じて除去するノイズ除去処理を行うノイズ抑制処理装置および方法並びにプログラムに関する。

従来より、被写体の放射線画像を用いて診断を行うに際しては、撮影により取得された放射線画像に対して周波数強調処理および階調処理等の画像処理を施して診断に適する画像とした後に、液晶モニタ等の表示装置に表示させたり、フィルムにハードコピーとして出力させたりすることが行われている。ここで、放射線画像は、放射線量が少なく濃度が低い部分において、放射線の量子ノイズが目立ってしまうという問題がある。このため、放射線画像に対する画像処理として、放射線画像中に含まれる量子ノイズを抑制あるいは除去するノイズ除去処理を施す方法が種々提案されている。

ノイズ除去処理としては、量子ノイズに対応する平滑化フィルタを用いた平滑化処理が周知である。例えば、特許文献１には、放射線画像上に現れる濃度勾配ベクトルの集中度が高いところが腫瘍などの像が存在する可能性が高い箇所かノイズである可能性が高い箇所かを示す情報と、放射線画像に到達する放射線量を示す情報を用いて、ノイズ抑制の度合いを決定するものが提案されている。

特開２００５−０２１４５６号公報

従来は、線量情報に基づいてノイズ抑制を制御しており、線量が低ければノイズ量が多いとみなし、ノイズ抑制を強くかけていた。また、特許文献１では、さらに、腫瘍などの像が存在する箇所か、ノイズが存在する箇所かに応じてノイズ抑制の程度を変えている。

しかし、脂肪性乳房画像であっても高濃度乳房画像であっても、同等の透過線量であった場合は、同じようにノイズ抑制をかけてしまうと高濃度乳房画像においては、乳腺情報が潰れてボケてしまう。乳腺のような淡い構造は残したいという要求があるが、高濃度領域ではノイズは多いため、ノイズを抑制するために強い抑制を行うと乳腺情報が潰れてしまう。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、乳房を撮影した放射線画像に現れる乳腺のような淡い陰影を潰すことなくノイズ抑制を行うノイズ抑制処理装置および方法並びにプログラムを提供することを目的とする。

本発明のノイズ抑制処理装置は、被写体の乳房に放射線を照射して乳房を透過した放射線から得られた放射線画像の乳房領域を構成する一定数の画素から成る各単位画素ごとに乳腺含有率を取得する乳房組成情報取得部と、各単位画素のそれぞれを注目画素として、注目画素を含む関心領域を設定して、関心領域内に存在する複数の単位画素の乳腺含有率から、関心領域内に存在する単位画素の乳腺含有率の変化の大きさを表す指標値を取得して、指標値が小さいほど注目画素の位置でノイズ抑制の程度を小さくしたノイズ抑制処理を施し、指標値が大きいほど注目画素の位置でノイズ抑制の程度を大きくしたノイズ抑制処理を施すノイズ抑制部とを備えたことを特徴とする。

本発明のノイズ抑制処理方法は、乳房組成情報取得部と、ノイズ抑制部とを備えたノイズ抑制処理装置において、乳房組成情報取得部が、被写体の乳房に放射線を照射して乳房を透過した放射線から得られた放射線画像の乳房領域を構成する一定数の画素から成る各単位画素ごとに乳腺含有率を取得する乳房組成情報取得ステップと、ノイズ抑制部が、各単位画素のそれぞれを注目画素として、注目画素を含む関心領域を設定して、関心領域内に存在する複数の単位画素の乳腺含有率から、関心領域内に存在する単位画素の乳腺含有率の変化の大きさを表す指標値を取得して、指標値が小さいほど注目画素の位置でノイズ抑制の程度を小さくしたノイズ抑制処理を施し、指標値が大きいほど注目画素の位置でノイズ抑制の程度を大きくしたノイズ抑制処理を施すノイズ抑制ステップとを備えたことを特徴とする。

本発明のノイズ抑制処理プログラムは、コンピュータを、被写体の乳房に放射線を照射して乳房を透過した放射線から得られた放射線画像の乳房領域を構成する一定数の画素から成る各単位画素ごとに乳腺含有率を取得する乳房組成情報取得部と、各単位画素のそれぞれを注目画素として、注目画素を含む関心領域を設定して、関心領域内に存在する複数の単位画素の乳腺含有率から、関心領域内に存在する単位画素の乳腺含有率の変化の大きさを表す指標値を取得して、指標値が小さいほど注目画素の位置でノイズ抑制の程度を小さくしたノイズ抑制処理を施し、指標値が大きいほど注目画素の位置でノイズ抑制の程度を大きくしたノイズ抑制処理を施すノイズ抑制部として機能させることを特徴とする。

「一定数の画素から成る単位画素」は、１画素であっても互いに隣接する複数画素をまとめたものであってもよく、ひと纏まりとして扱う一定数の画素をいう。具体的には、例えば、互いに隣接する２画素または４画素などを単位画素とする。あるいは、近接する複数の画素をまとめたものを画素単位としてもよい。近接する画素とは、一定の大きさの円や矩形などの所定の形状内に入る画素をいい、その形状内の全ての画素をいう。単位画素を構成する画素の数は、画像の解像度またはＳ値(読み取り感度)に応じて決定すればよい。Ｓ値に関しては、例えば、特開平２−１０８１７５号公報などを参照するとよい。

「関心領域」は、例えば、放射線画像上の各単位画素のそれぞれを注目画素としたときに、注目画素が略中心にある一定の大きさを有し、かつ、一定の形状を有する領域である。形状は、矩形であっても、円形であって、他の形状であってもよいが、放射線画像上の各単位画素が、関心領域内に存在する単位画素の画素値から乳腺量が多い場所にあるのか、乳腺量が少ない場所にあるのかを判定するのに適した大きさが経験的に決められたものであればよい。また、注目画素が関心領域の中心付近あるのが望ましいが、必ずしも中心にある必要はない。

「関心領域内に存在する単位画素の乳腺含有率の変化の大きさを表す指標値」とは、関心領域内の乳腺組織および脂肪組織を透過した放射線から算出される、乳腺含有率の変化の大きさを表す指標値をいい、ノイズおよび乳腺以外の構造物に影響されない乳腺含有率の変化の大きさを表すものをいう。具体的には、例えば、関心領域内の各単位画素の乳腺含有率の中の最大値と最小値をであってもよいし、関心領域内に存在する各単位画素の乳腺含有率の統計学的に得られた分散値であってもよい。

また、ノイズ抑制部は、関心領域内に存在する複数の単位画素の乳腺含有率の代表値が大きいほど指標値が小さくなり、乳腺含有率の代表値が小さくなるにしたがって指標値が大きくなるように指標値を求めるようにしてもよい。

「代表値」とは、関心領域内の複数の単位画素の乳腺含有率を代表する値をいい、具体的には、中央値、平均値、または最頻出値などであればよい。「中央値」とは、乳腺含有率を小さい順に並べたとき中央に位置する値をいう。「平均値」とは、関心領域内に現れる乳腺含有率の平均を取った値をいう。「最頻出値」は、関心領域内に現れる乳腺含有率のうち最も多く現れる値をいう。

また、乳房組成情報取得部は、乳房に照射された放射線の放射線量と、放射線画像の各単位画素の画素値と、乳房の厚さと、に応じて、各単位画素ごとの乳腺含有率を取得するようにしてもよい。

さらに、乳房組成情報取得部は、放射線画像の乳房領域のうち脂肪組織のみで構成されると推定される場所の画素値と、乳房領域中の各単位画素の画素値を用いて、各単位画素ごとの乳腺含有率を取得するようにしてもよい。

また、単位画素は、１画素であってもよい。

本発明の他のノイズ抑制処理装置は、被写体の乳房に放射線を照射して乳房を透過した放射線から得られた放射線画像から、乳房に乳腺が含まれる乳腺含有率を取得する乳房組成情報取得部と、乳腺含有率が高いほど放射線画像に対してノイズ抑制の程度を小さくしたノイズ抑制処理を施し、乳腺含有率が低いほど放射線画像に対するノイズ抑制の程度を大きくしたノイズ抑制処理を施すノイズ抑制部とを備えたことを特徴とする。

本発明の他のノイズ抑制処理方法は、乳房組成情報取得部と、ノイズ抑制部とを備えたノイズ抑制処理装置において、乳房組成情報取得部が、被写体の乳房に放射線を照射して乳房を透過した放射線から得られた放射線画像から、乳房に乳腺が含まれる乳腺含有率を取得する乳房組成情報取得ステップと、ノイズ抑制部が、乳腺含有率が多いほど放射線画像に対してノイズ抑制の程度を小さくしたノイズ抑制処理を施し、乳腺含有率が少ないほど放射線画像に対するノイズ抑制の程度を大きくしたノイズ抑制処理を施すノイズ抑制ステップと、を備えたことを特徴とする。

本発明の他のノイズ抑制処理プログラムは、コンピュータを、被写体の乳房に放射線を照射して乳房を透過した放射線から得られた放射線画像から、乳房に乳腺が含まれる乳腺含有率を取得する乳房組成情報取得部と、乳腺含有率が多いほど放射線画像に対してノイズ抑制の程度を小さくしたノイズ抑制処理を施し、乳腺含有率が少ないほど放射線画像に対するノイズ抑制の程度を大きくしたノイズ抑制処理を施すノイズ抑制部として機能させることを特徴とする。

また、乳房組成情報取得部は、乳腺含有率を、放射線画像上の乳房領域の面積と乳腺領域の面積の割合から算出するようにしてもよい。

さらに、乳房に放射線を照射して放射線画像に到達した放射線量を表す情報に応じてノイズ量を推定するノイズ量推定部をさらに備え、ノイズ抑制部は、推定されたノイズ量が多くなるほどノイズ抑制の程度を大きくし、推定されたノイズ量が少なくなるほどノイズ抑制の程度を小さくするのが望ましい。

さらに、ノイズ抑制部は、ノイズ抑制処理を平滑化フィルタを用いて行い、ノイズ抑制の程度が小さいほど平滑化フィルタで平滑化する範囲を小さくし、ノイズ抑制の程度が大きいほど平滑化フィルタで平滑化する範囲を大きくするようにしてもよい。

本発明によれば、乳房を撮影した放射線画像の乳房の乳腺含有率が高いほど放射線画像に対してノイズ抑制の程度を小さくしたノイズ抑制処理を施し、乳腺含有率が低いほど放射線画像に対するノイズ抑制の程度を大きくしたノイズ抑制処理を施すことにより、乳房を撮影した放射線画像に現れる淡い乳腺の陰影を残すように、ノイズを抑制することが可能になる。

本発明の実施の形態によるノイズ抑制処理装置を適用した医療システムの構成を示す概略ブロック図 マンモグラフィ撮影装置の構成を示す概略図 マンモグラフィ撮影装置および制御装置を構成する制御回路のブロック図 第１の実施の形態のノイズ抑制処理部のブロック図 第１の実施の形態の医療システムの処理の流れと画像処理装置の動作を示すフローチャート 高濃度乳房画像の乳房領域と脂肪性乳房画像の乳房領域の画素値のばらつきを説明するための図 線量とノイズ量の関係を示す図 第２の実施の形態のノイズ抑制処理部のブロック図 第２の実施の形態の医療システムの処理の流れと画像処理装置の動作を示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態によるノイズ抑制処理装置を適用した医療システムの構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、このシステム１０は、医療施設等に設置されたマンモグラフィ撮影装置１２と、マンモグラフィ撮影装置１２を制御する制御装置１４と、マンモグラフィ撮影装置１２で撮影された乳房画像に対して画像処理を施す画像処理装置１６と、乳房画像を保存する画像データベース１８と、高精細なモニタ（不図示）を有する、読影を行う医師の端末装置２０とから構成されている。これらの装置は、ネットワーク２２により相互に接続されている。

図２はマンモグラフィ撮影装置１２の構成を示す概略図である。図２に示すように、マンモグラフィ撮影装置１２は、立設状態に設置される基台３０と、基台３０の略中央部に配設される旋回軸３２に固定されるアーム部３４と、被写体３６の乳房に対して放射線（Ｘ線）を曝射するＸ線源が収納されてアーム部３４の一端部に固定されるＸ線源収納部３８と、乳房を透過したＸ線を検出して乳房の放射線画像である乳房画像を取得する固体検出器を収納し、アーム部３４の他端部に固定される撮影台４０と、撮影台４０に対して乳房を圧迫する圧迫板４２とを備えている。

Ｘ線源収納部３８、撮影台４０および圧迫板４２が連結されたアーム部３４は、旋回軸３２を中心として図２の矢印Ａ方向に旋回することで、被写体３６の乳房に対する撮影方向が調整可能に構成される。圧迫板４２は、アーム部３４に連結された状態でＸ線源収納部３８および撮影台４０間に配設されており、図２の矢印Ｂ方向に変位可能に構成される。

Ｘ線源収納部３８には、被写体３６の顔面近傍をＸ線の曝射から保護するため、Ｘ線を遮断する部材からなるフェースガードシート４４が配設される。また、基台３０には、被写体３６の撮影部位および撮影方向等の撮影情報、並びに被写体３６のＩＤ情報等を表示する表示器４６が配設される。

図３は本発明の実施の形態におけるマンモグラフィ撮影装置および制御装置を構成する制御部のブロック図である。マンモグラフィ撮影装置１２を制御する制御装置１４は、設定された照射条件に従ってＸ線源５０を駆動制御する線源駆動制御部７０と、圧迫板４２を駆動制御し、被写体３６の乳房Ｍを撮影台４０に対して圧迫する圧迫板駆動制御部７２と、撮影台４０に収納されている検出器７４を制御し、放射線画像を取得する検出器制御部７６と、撮影時の照射条件を設定する照射条件設定部７８とを備える。なお、制御装置１４には、制御装置１４に対して各種入力を行うための入力部８０が接続されている。入力部８０は、例えばキーボード、および／または、マウス等の他、タッチパネル、または、操作ボタン等を用いることができる。

上述の照射条件は、乳房Ｍに照射するＸ線のエネルギスペクトル（線質）を調整して適切なコントラストを有する乳房画像を得るための条件であり、例えば、Ｘ線源５０を構成するターゲットの種類、フィルタの種類、フィラメントとターゲットとの間に印加される管電圧、および照射線量を挙げることができる。照射線量は、管電流（ｍＡ）×照射時間（ｓｅｃ）により決定される。

検出器７４は、放射線画像の記録と読み出しを繰り返して行うことができるものであり、放射線の照射を直接受けて電荷を発生する、いわゆる直接型の放射線検出器を用いてもよいし、放射線を一旦可視光に変換し、その可視光を電荷信号に変換する、いわゆる間接型の放射線検出器を用いるようにしてもよい。また、放射線画像信号の読出方式としては、ＴＦＴ（thin film transistor）スイッチをオンまたはオフさせることによって放射線画像信号が読み出される、いわゆるＴＦＴ読出方式のものや、読取り光を照射することによって放射線画像信号が読み出される、いわゆる光読出方式のものを用いることが望ましいが、これに限らずその他のものを用いるようにしてもよい。

線量検出器７５は、検出器７４の下部に設置され、例えば、放射線の線量を計測するセンサーとして半導体検出器が配列されたＡＥＣ（Automatic Exposure Control）センサーが用いられる。ＡＥＣセンサーは、適正な画像濃度（画素値）を得るために、乳房を透過した放射線の線量を計測して曝射時間を決定する。通常は、乳房の略中心に照射された放射線量を計測できるように乳房の位置を調整して撮影する。

画像処理装置１６は、マンモグラフィ撮影装置１２により取得された乳房を撮影した放射線画像に対して画像処理を施すコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置、補助記憶装置、入出力インターフェース、通信インターフェース、入力装置（マウス、キーボード等）、表示装置（ディスプレイモニタ）、およびデータバス等の周知のハードウェア構成を備え、周知のオペレーティングシステム等がインストールされたものである。本発明のノイズ抑制処理は、この画像処理装置１６に実装されており、この処理は、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の記録媒体からインストールされたプログラムを実行することによって実現される。また、プログラムは、インターネット等のネットワーク経由で接続されたサーバの記憶装置からダウンロードされた後にインストールされたものであってもよい。また、画像処理装置１６には、液晶ディスプレイ等の表示部８２が接続されており、処理済みの放射線画像を表示部８２に表示して、放射線画像を観察することができるようになっている。

図４は、第１の実施の形態の画像処理装置１６のノイズ抑制処理部を示すブロック図である。図に示すように、本発明の実施の形態におけるノイズ抑制処理部は、乳房組成情報取得部８４と、ノイズ抑制部８６と、ノイズ量推定部８８とを備える。

乳房組成情報取得部８４は、被写体の乳房に放射線を照射して得られた放射線画像Ｐから乳腺含有率を取得する。乳房に照射した放射線量は、線源駆動制御部７０に与えた照射条件から算出することが可能であり、照射した放射線の減衰率は、乳房内の脂肪組織であるか乳腺組織であるかによって異なる。したがって、乳房の厚さが分かれば、乳房に照射された放射線量と各画素に到達した放射線量から、脂肪組織と乳腺組織の量を各画素ごとに推定することが可能である。そこで、圧迫板駆動制御部７２で上下に移動させた圧迫板の位置を取得して、圧迫板の位置から乳房の厚さを検出し、各画素に到達した放射線量（つまり、各画素の画素値）と乳房に照射した放射線量の差から、脂肪組織と乳腺組織のおおよその割合を取得して各画素ごとに乳腺含有率を算出する。

あるいは、スキンラインから一定の距離にある画素の画素値は、脂肪のみの成分を撮影したものと推定される。この画素値を用いて、乳房全体を脂肪だけで構成されたと仮定した補助画像を生成して、補助画像と放射線画像Ｐの各画素の画素値を比較して、各画素ごとの乳腺含有率を算出することも可能である。具体的には、例えば特開２０１０−２５３２４５号公報の方法を用いることもできる。

また、ＡＥＣを用いた自動露光制御を行うために、本撮影の前に行われるプレ照射によって得られたプレ撮影画像を解析するが、プレ撮影画像から得られたプレ撮影画像を解析することで乳腺含有率を決定することも可能である。本撮影と並行して、プレ撮影画像を解析して各画素の乳腺含有率を算出することにより、全体の処理速度を短縮することが可能になる。

ノイズ量推定部８８は、乳房に放射線を照射して検出器７４に到達した放射線量を表す情報に応じてノイズ量を推定する。具体的には、検出器７４に到達した放射線量として、検出器７４から得られた放射線画像Ｐの画素値を用いて、ノイズ量と画素値のＬＵＴ（Lookup Table）によりノイズ量を各画素ごとに算出する。ＬＵＴは検出器７４の感度や電気ノイズを考慮したものであり、図７に示すように、線量が少なくなるほどノイズ量が多くなるようなＬＵＴが用いられる。例えば、特開２００５−０２１４５６号公報または特許第４６７９７１０号に記載されているようにＳ値（読取感度）やＬ値（ラチチュード）からノイズ量を推定するノイズ量推定方法を用いることもできる。具体的には、Ｓ値およびＬ値と、各画素の画素値から、各画素の線量を逆算することで、線量に応じた各画素のノイズ量を推定することが可能である。

ノイズ抑制部８６は、乳腺が多い高濃度乳房画像は乳房領域と、乳腺が少ない脂肪性乳房画像は乳房領域では異なるノイズ抑制処理を行う。乳腺量が多い高濃度乳房画像は乳房領域の画素値のばらつきが小さく、乳腺が少ない脂肪性乳房画像の乳房画像は画素値のばらつきが大きいため、高濃度乳房画像と脂肪性乳房画像に同様のノイズ制御を行うと、高濃度乳房画像では乳腺のような淡い陰影は潰れてしまう。

そこで、放射線画像Ｐの各画素の位置で、その画素の周囲にある画素の画素値がどのような分布になっているかを調べることによって、各画素は乳腺が多い領域に存在しているのか、乳腺が少ない領域に存在しているのかを判定してノイズ抑制の程度を変える。

例えば、各画素のそれぞれを注目画素として、注目画素を中心においた所定の大きさの矩形の領域を関心領域として設定した場合、図６に示すように、高濃度乳房画像の乳房領域では、関心領域内にある画素の画素値のばらつきは小さく、関心領域内にある画素の画素値の最大値と最小値の差分は小さい（図６の左図）。一方、脂肪性乳房画像の乳房領域では、関心領域内の画素の画素値のばらつきは大きく、関心領域内の画素の画素値の最大値と最小値の差分は大きい（図６の右図）。そこで、ノイズ抑制部８６は、関心領域内の画素の乳腺含有率の変化の大きさに対応するようにノイズ抑制の平滑化の程度（ノイズ抑制の目標値）を求める。上記の関心領域は、矩形に限られるものではなく円であっても他の形状であってもよい。また、関心領域の大きさは、放射線画像Ｐの大きさおよび解像度に応じて適宜決めるようにしてもよい。

関心領域内にはノイズが含まれていたり、スキンライン等の乳腺以外の構造物が含まれていたりするので、関心領域内の画素の実際の画素値の最大値と最小値の差分は、これらの情報に影響されやすいという特徴がある。関心領域内の乳腺および脂肪による画素値のみの分布の範囲を推定してノイズ抑制の程度を決めることにより、乳腺のような淡い濃度差が小さい陰影を残すようにノイズ抑制を行うことができる。図６に示すようなノイズおよび乳腺以外の構造物の影響を除いた画素値の分布は、乳腺含有率の分布に近いものとなる。そこで、関心領域内に存在する画素の乳腺含有率の変化の大きさを表す指標値を、関心領域内に存在する画素の乳腺含有率から取得して、ノイズ抑制の平滑化の程度と対応する指標値として取得する。以下、指標値とノイズ抑制の目標値は同じものを指すものとして説明する。

例えば、乳腺が多いところでは、関心領域内の画素の乳腺含有率の中央値は大きくなり、ノイズ抑制の平滑化の程度は小さくなるが、乳腺が少ないところでは、関心領域内の画素の乳腺含有率の中央値は小さくなり、ノイズ抑制の平滑化の程度は大きくなる。そこで、例えば、ノイズ抑制の平滑化の程度を、下式（１）を用いて求める。
平滑化の程度（目標値）＝α／関心領域内の乳腺含有率の中央値 （１）
ただし、αは正の定数

平滑化の程度を求める際、式（１）の中央値は、関心領域内に現れる画素値の平均値、または最頻出値などであってもよい。

あるいは、平滑化の程度として、関心領域内の乳腺含有率の最大値と最小値の差分、あるいは、関心領域内の乳腺含有率の分散値などを用いてもよい。

このノイズ抑制の目標値が小さければ、注目画素のノイズ抑制の程度を小さくし、ノイズ抑制の目標値が大きくなるほど、注目画素のノイズ抑制の程度を大きくしていく。具体的には、例えば、平滑化フィルタの範囲を狭めることによってノイズ抑制の程度を小さくし、平滑化フィルタの範囲を広げることによってノイズ抑制の程度を大きくすることができる。

また、各画素の位置でエッジ検出フィルタなどを用いてその画素の周辺構造から方向成分を算出し、方向に沿ったフィルタリングを実施することで、エッジを保存しつつもノイズ抑制を行うことができる。例えば、特許第４６７９７１０に記載されている手法を用いて、各画素の位置の周囲の画素の濃度勾配の方向成分から各画素がエッジ上にあるか否かを判定して、各画素がエッジ上にあるときはエッジ方向の成分を残すように平滑化する平滑化フィルタを用いることができる。

また、ノイズ抑制の目標値が小さいときは、濃度差が小さい淡い陰影となって乳腺が現れている可能性が高い。そこで、ノイズ抑制の目標値が小さいときは、各画素の位置の周囲の画素に現れる方向成分を算出するための領域はより大きく設定し、大きなエッジを検出することができるようにする。具体的には、エッジ検出フィルタのフィルタサイズを大きく設定する。検出されたエッジの方向とサイズに応じて平滑化フィルタで平滑化する方向や平滑化フィルタの特性を決定する。これにより、関心領域内の濃度差が小さい淡い大きな乳腺構造を残して平滑化することが可能になる。

さらに、ノイズ量推定部８８によって推定されたノイズ量が多くなるほどノイズ抑制の程度を大きくし、推定されたノイズ量が少なくなるほどノイズ抑制の程度を小さくするように、平滑フィルタで平滑化する範囲を変える。ここでいうノイズ量には、量子ノイズと電気ノイズが含まれる。

ノイズ抑制部８６は、ノイズ量推定部８８によって推定したノイズ量と目標値からノイズ抑制の程度を決定する。具体的には、ノイズ抑制の程度は、目標値とノイズ量との組み合わせで選択する２次元ＬＵＴを予め用意しておき、ＬＵＴを用いてノイズ抑制の程度を表すノイズ抑制度を算出する。２次元ＬＵＴは、ノイズ抑制の程度が [ノイズ量]と[目標値]から得られるように決めておく。ノイズ抑制の程度とＬＵＴの関係は下式（２）に示す通りである。ノイズ抑制部８６は、このＬＵＴによって得られたノイズ抑制の程度に対応するサイズの平滑化フィルを選択する。
ノイズ抑制の程度＝ＬＵＴ（[ノイズ量]、[目標値]） （２）

具体的には、ノイズ量と目標値によって選択されるノイズ抑制のフィルタサイズは下の表１に例示される。
上表１のフィルタサイズは一例であり、目標値によって淡い陰影として現れる乳腺を消してしまわないノイズ抑制の限界レベルが分かるので、経験値に応じてフィルタサイズを決定することが可能である。上表１では、便宜上、目標値の大小とノイズ量の大小のみで決定されるフィルタサイズの例を示しているが、目標値の複数の数値範囲とノイズ量の複数の数値範囲を組み合わせたＬＵＴを用意して、細かい条件に応じてノイズ抑制を行うようにするが望ましい。

次に、図５のフローチャートに従って、第１の実施の形態の医療システムの処理の流れと画像処理装置の動作について説明する。

技師は、マンモグラフィ撮影装置１２の撮影台４０に対して、乳房Ｍをポジショニングした後、圧迫板駆動制御部７２により圧迫板４２を移動させ、乳房Ｍを圧迫する。乳房Ｍが所望の状態に圧迫されたところで、圧迫板４２の移動を停止させる。次いで、技師により撮影スイッチ（不図示）がオンとされると、線源駆動制御部７０は、照射条件設定部７８で設定された照射条件に従ったＸ線を乳房Ｍに照射して撮影を行う（S1）。

この撮影により検出器７４に記録された乳房Ｍの放射線画像Ｐである乳房画像が検出器制御部７６によって読み取られ、画像処理装置１６に供給される。画像処理装置１６は、乳房組成情報取得部８４は、被写体の乳房に放射線を照射して得られた放射線画像Ｐから各画素の乳腺含有率を取得する（S2）。

ノイズ抑制部８６は、さらに、各画素を注目画素として関心領域を設定し、関心領域内の乳腺含有率を求めて、関心領域内の乳腺含有率の中央値を求めて、式（１）に従って、各画素（注目画素）のノイズ抑制の目標値を決定する（S3）。また、ノイズ量推定部８８で各画素ごとにノイズ量推定部８８でノイズ量を推定する（S4）。

ノイズ抑制部８６は、各画素のノイズ抑制の目標値と、ノイズ量推定部８８によって推定されたノイズ量に応じた、ＬＵＴを用いてノイズ抑制の程度を得て、得られたノイズ抑制の程度に応じた平滑化フィルタのサイズを決定する。また、各画素の位置でエッジ検出フィルタなどを用いてその画素の周辺構造から方向成分を算出し、方向に沿ったフィルタリングが可能な平滑化フィルタを用いる。このようにして決定した平滑化フィルタを用いて、各画素に平滑化処理を施す（S5）。

以上のS3〜S5の処理は、放射線画像Ｐの画素を走査しながら、乳房Ｍの放射線画像Ｐのうち直接放射線が照射された領域の画素を除いた全ての画素に対して行われる。

以上のようにして、第１の実施の形態では、各画素ごとに各画素の近傍にある画素の乳腺含有率からノイズ抑制の程度を決定して、ノイズ抑制処理を行うことにより、乳腺のような淡い陰影を残しながら、ノイズを抑制することが可能になる。

また、上述の第１の実施の形態では、各画素ごとに各画素の近傍にある画素の乳腺含有率と、各画素ごとのノイズ量を基準にノイズ抑制の程度を決定しているが、ノイズ量が画像全体でほぼ一定であるとしてノイズ抑制の程度を決定してもよい。

次に、第２の実施の形態によるノイズ抑制処理装置を適用した医療システムについて説明する。医療システムの概略構成は、図１の第１の実施の形態と同じであるので省略する。図８は、第２の実施の形態の画像処理装置１６のノイズ抑制処理部を示すブロック図である。図に示すように、本発明の本実施の形態におけるノイズ抑制処理部は、乳房組成情報取得部８４Ａと、ノイズ抑制部８６Ａと、ノイズ量推定部８８Ａとを備える。本実施の形態では、第１の実施の形態のように、画素ごとに乳腺含有率とノイズ量を取得して、画素単位でノイズ抑制の程度を変えるのではなく、放射線画像Ｐ全体から、乳腺含有率とノイズ量を取得して、画像全体に同程度のノイズ抑制を行う。

乳房組成情報取得部８４Ａは、乳腺含有率を、放射線画像Ｐ上の乳房領域の面積と乳腺領域の面積とから算出する。放射線画像Ｐのうち放射線が直接された領域を除いた領域を乳房領域として取得する。乳腺領域は、放射線画像Ｐ中の乳房領域に対して乳腺らしい画素値と脂肪領域らしい画素値を分ける閾値を用いて、乳房領域に対して２値化処理を施して２値化画像を取得し、２値化画像のうち閾値以上の部分を乳腺領域として取得する。そこで、乳房領域の面積に対する乳腺領域の面積の割合を乳腺含有率として取得する。

ノイズ量推定部８８Ａは、検出器７４に到達した放射線量を表す情報として、ＡＥＣセンサーで検出した放射線量を検出器７４に到達した放射線量を表す情報として取得する。あるいは、検出器が読取り光を照射することによって放射線画像信号が読み出される光読出方式のものである場合には、読み取り感度を検出器７４に到達した放射線量を表す情報として取得してもよい。

ノイズ抑制部８６Ａは、乳房組成情報取得部８４Ａで取得した乳腺含有率と、ノイズ量推定部８８Ａで推定したノイズ量から、ノイズ抑制の程度を決定し、ノイズ抑制の程度に対応する範囲を平滑化するように平滑化フィルタのサイズを決定する。具体的には、乳腺含有率とノイズ量とに応じて、ノイズ抑制の程度を２次元ＬＵＴなどで記憶しておく。また、エッジ検出フィルタを用いて各画素がエッジ上にあるか否かを判定して、エッジの方向に沿ったフィルタリングを実施することでエッジを保存しつつ平滑化する平滑化フィルタを用いてノイズ抑制処理を実施する。

第２の実施の形態の医療システムの処理の流れと画像処理装置の動作を、図９のフローチャートを用いて説明する。

ステップS1は、第１の実施の形態のステップS1と同様にして乳房Ｍを撮影した放射線画像Ｐを取得する。

次に、乳房組成情報取得部８４Ａで、放射線画像Ｐ中の乳房領域に対して２値化処理を施して２値化画像を取得して、乳腺領域の面積を取得し、乳房領域の面積に対する乳腺領域の面積の割合を放射線画像Ｐ全体の乳腺含有率として取得する（S6）。また、ノイズ量推定部８８Ａで放射線画像Ｐ全体のノイズ量を取得する（S7）。ノイズ抑制部８６Ａは、乳腺含有率とノイズ量に応じた平滑化フィルタのサイズを決定し、エッジ検出フィルタを用いて各画素のエッジの方向を判定して、各画素の位置ではエッジを保存しつつ平滑化する平滑化フィルタを用いてノイズ抑制処理を実施する（S8）。

上述のように、第２の実施の形態では、ノイズ抑制される程度は放射線画像全体で一定に保たれるが、乳腺含有量に応じてノイズ抑制の程度を決定するので、乳腺のような淡い構造物を残すような平滑化を行うことが可能である。

第１の実施の形態では、各画素ごとにノイズ量を推定しているが、第1の実施形態のノイズ量の推定を第２の実施の形態のノイズ量推定部８８Ａで推定したノイズ量を用いるようにするようにして、放射線画像の全て画素に一定のノイズ量が存在するものとして、ノイズ抑制の程度を決定するようにしてもよい。

また、第１の実施の形態では、各画素ごとに、乳腺含有率およびノイズ量を推定しているが、例えば互いに隣接する２画素または４画素を単位画素として、各単位画素毎に乳腺含有率およびノイズ量を推定してもよい。あるいは、近接する複数の画素の一塊を単位画素としてもよい。

また、上記第１および第２の実施形態においては、放射線検出器を用いて被写体の放射線画像を撮影するシステムにおいて取得した放射線画像を用いてノイズ抑制処理を行っているが、特開平８−２６６５２９号公報、特開平９−２２０３９号公報等に示される放射線検出体としての蓄積性蛍光体シートに被写体の放射線画像情報を蓄積記録し、蓄積性蛍光体シートから光電的に読み取ることにより取得した放射線画像を用いた場合においても、本発明を適用できることはもちろんである。

また、上記第１および第２の実施形態においては、乳房領域に対して各実施形態で説明したノイズ抑制を適用するのは当然であるが、乳房領域以外の領域のノイズ抑制は、各実施形態で説明したノイズ抑制を適用しても良いし、それ以外の方法で決めたノイズ抑制を適用しても良い。

１０ 医療システム
１２ マンモグラフィ撮影装置
１４ 制御装置
１６ 画像処理装置
１８ 画像データベース
２０ 端末装置
２２ ネットワーク
３０ 基台
３２ 旋回軸
３４ アーム部
３６ 被写体
３８ 線源収納部
４０ 撮影台
４２ 圧迫板
４４ フェースガードシート
４６ 表示器
５０ Ｘ線源
７０ 線源駆動制御部
７２ 圧迫板駆動制御部
７４ 検出器
７５ 線量検出器
７６ 検出器制御部
７８ 照射条件設定部
８０ 入力部
８２ 表示部
８４、８４Ａ 乳房組成情報取得部
８６、８６Ａ ノイズ抑制部
８８、８８Ａ ノイズ量推定部

Claims (13)

1. 被写体の乳房に放射線を照射して前記乳房を透過した放射線から得られた放射線画像の乳房領域を構成する一定数の画素から成る各単位画素ごとに乳腺含有率を取得する乳房組成情報取得部と、
   前記各単位画素のそれぞれを注目画素として、該注目画素を含む関心領域を設定して、該関心領域内に存在する複数の単位画素の前記乳腺含有率から、該関心領域内に存在する単位画素の乳腺含有率の変化の大きさを表す指標値を取得して、前記指標値が小さいほど前記注目画素の位置でノイズ抑制の程度を小さくしたノイズ抑制処理を施し、前記指標値が大きいほど前記注目画素の位置でノイズ抑制の程度を大きくしたノイズ抑制処理を施すノイズ抑制部とを備えたことを特徴とするノイズ抑制処理装置。
2. 前記ノイズ抑制部は、前記関心領域内に存在する複数の前記単位画素の前記乳腺含有率の代表値が大きいほど前記指標値が小さくなり、前記乳腺含有率の代表値が小さくなるにしたがって前記指標値が大きくなるように前記指標値を求める請求項１記載のノイズ抑制処理装置。
3. 前記乳房組成情報取得部は、前記乳房に照射された放射線の放射線量と、前記放射線画像の前記各単位画素の画素値と、乳房の厚さと、に応じて、前記各単位画素ごとの前記乳腺含有率を取得する請求項１または２記載のノイズ抑制処理装置。
4. 前記乳房組成情報取得部は、前記放射線画像の乳房領域のうち脂肪組織のみで構成されると推定される場所の画素値と、前記乳房領域中の前記各単位画素の画素値を用いて、前記各単位画素ごとの前記乳腺含有率を取得する請求項１または２記載のノイズ抑制処理装置。
5. 前記単位画素は、１画素である請求項１〜４いずれか１項記載のノイズ抑制処理装置。
6. 被写体の乳房に放射線を照射して前記乳房を透過した放射線から得られた放射線画像から、前記乳房に乳腺が含まれる乳腺含有率を取得する乳房組成情報取得部と、
   前記乳腺含有率が高いほど前記放射線画像に対してノイズ抑制の程度を小さくしたノイズ抑制処理を施し、前記乳腺含有率が低いほど前記放射線画像に対するノイズ抑制の程度を大きくしたノイズ抑制処理を施すノイズ抑制部とを備えたことを特徴とするノイズ抑制処理装置。
7. 前記乳房組成情報取得部は、前記乳腺含有率を、前記放射線画像上の乳房領域の面積と乳腺領域の面積の割合から算出する請求項６記載のノイズ抑制処理装置。
8. 前記乳房に放射線を照射して前記放射線画像に到達した放射線量を表す情報に応じてノイズ量を推定するノイズ量推定部をさらに備え、
   前記ノイズ抑制部は、前記推定されたノイズ量が多くなるほど前記ノイズ抑制の程度を大きくし、前記推定されたノイズ量が少なくなるほど前記ノイズ抑制の程度を小さくする請求項１〜７のいずれか１項記載のノイズ抑制処理装置。
9. 前記ノイズ抑制部は、前記ノイズ抑制処理を平滑化フィルタを用いて行い、前記ノイズ抑制の程度が小さいほど前記平滑化フィルタで平滑化する範囲を小さくし、前記ノイズ抑制の程度が大きいほど前記平滑化フィルタで平滑化する範囲を大きくする請求項１〜８いずれか１項記載のノイズ抑制処理装置。
10. 乳房組成情報取得部と、ノイズ抑制部とを備えたノイズ抑制処理装置において、
    前記乳房組成情報取得部が、被写体の乳房に放射線を照射して前記乳房を透過した放射線から得られた放射線画像の乳房領域を構成する一定数の画素から成る各単位画素ごとに乳腺含有率を取得する乳房組成情報取得ステップと、
    前記ノイズ抑制部が、前記各単位画素のそれぞれを注目画素として、該注目画素を含む関心領域を設定して、該関心領域内に存在する複数の単位画素の前記乳腺含有率から、該関心領域内に存在する単位画素の乳腺含有率の変化の大きさを表す指標値を取得して、前記指標値が小さいほど前記注目画素の位置でノイズ抑制の程度を小さくしたノイズ抑制処理を施し、前記指標値が大きいほど前記注目画素の位置でノイズ抑制の程度を大きくしたノイズ抑制処理を施すノイズ抑制ステップとを備えたことを特徴とするノイズ抑制処理方法。
11. コンピュータを、
    被写体の乳房に放射線を照射して前記乳房を透過した放射線から得られた放射線画像の乳房領域を構成する一定数の画素から成る各単位画素ごとに乳腺含有率を取得する乳房組成情報取得部と、
    前記各単位画素のそれぞれを注目画素として、該注目画素を含む関心領域を設定して、該関心領域内に存在する複数の単位画素の前記乳腺含有率から、該関心領域内に存在する単位画素の乳腺含有率の変化の大きさを表す指標値を取得して、前記指標値が小さいほど前記注目画素の位置でノイズ抑制の程度を小さくしたノイズ抑制処理を施し、前記指標値が大きいほど前記注目画素の位置でノイズ抑制の程度を大きくしたノイズ抑制処理を施すノイズ抑制部として機能させるノイズ抑制処理プログラム。
12. 乳房組成情報取得部と、ノイズ抑制部とを備えたノイズ抑制処理装置において、
    前記乳房組成情報取得部が、被写体の乳房に放射線を照射して前記乳房を透過した放射線から得られた放射線画像から、前記乳房に乳腺が含まれる乳腺含有率を取得する乳房組成情報取得ステップと、
    前記ノイズ抑制部が、前記乳腺含有率が多いほど前記放射線画像に対してノイズ抑制の程度を小さくしたノイズ抑制処理を施し、前記乳腺含有率が少ないほど前記放射線画像に対するノイズ抑制の程度を大きくしたノイズ抑制処理を施すノイズ抑制ステップと、を備えたことを特徴とするノイズ抑制処理方法。
13. コンピュータを、
    被写体の乳房に放射線を照射して前記乳房を透過した放射線から得られた放射線画像から、前記乳房に乳腺が含まれる乳腺含有率を取得する乳房組成情報取得部と、
    前記乳腺含有率が多いほど前記放射線画像に対してノイズ抑制の程度を小さくしたノイズ抑制処理を施し、前記乳腺含有率が少ないほど前記放射線画像に対するノイズ抑制の程度を大きくしたノイズ抑制処理を施すノイズ抑制部として機能させるノイズ抑制処理プログラム。