JPS6320535B2

JPS6320535B2 -

Info

Publication number: JPS6320535B2
Application number: JP54023090A
Authority: JP
Inventors: Hisatoyo Kato; Masamitsu Ishida; Seiji Matsumoto
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1979-02-28
Filing date: 1979-02-28
Publication date: 1988-04-28
Also published as: US4340911A; JPS55116338A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は乳房Ｘ線画像の階調処理方法およびそ
のための装置、さらに詳しくは乳房Ｘ線画像を記
録したオリジナルＸ線写真から診断性能の向上し
た再生画像を得るための階調処理方法および装置
に関するものである。一般に、乳房Ｘ線撮影にはＸ線写真フイルムが
用いられ、このＸ線写真フイルムに記録されたＸ
線画像を肉眼やてんがん鏡を用いて観察すること
によつて医学的診断を行なつている。この乳房Ｘ
線写真フイルムには、乳腺組織、脂肪組織、表皮
等が写されている。乳腺組織はＸ線が透過しにく
いため濃度が最も低い。脂肪組織は乳腺組織より
はＸ線が透過しやすいため濃度が多少高い。この
両者の中を血管が走つており、その吸収差が小さ
いためこの両組織の画像はコントラストが非常に
低い。一方表皮は薄いためＸ線が透過しやすく濃
度が高い。更に被写体のない部分は全てのＸ線が
記録されるため、濃度が非常に高くなつている。このように乳房Ｘ線写真フイルムの濃度域はか
なり広く、例えば光学濃度で０〜3.5の範囲にわ
たる場合もある。しかし各部分がそれぞれ所望の
コントラストに仕上がつてはいないため、僅かな
濃度変化から病巣を見つけ出すＸ線診断において
は、観察が困難で診断しにくいという問題があ
る。ここで光学濃度とは、通常写真の分野で使わ
れる通常(D)で表わす光学濃度（optical density）
のことを意味し、詳しくは、入射光の強度をI₀、
透過または反射光の強度をＩとしたときlog₁₀
（I₀／Ｉ）で表わされる値である。一般に画像処理をすることによつて画像の特性
を変化させることができることは知られており、
Ｘ線画像の場合も、このＸ線写真フイルムをオリ
ジナル写真とし、これを光学的に走査し、読み取
つた情報を画像処理してから、別のコピー用フイ
ルムに再生すれば、画像の画質を変化させること
ができる。しかしながらＸ線画像の場合、目的は「診断」
であり、診断しやすいか否かといつた性能（以下
「診断性能」と呼ぶ）は正常陰影との対比、解剖
学的構造との対応、他診断所見の利用など複合的
要因のからみで決まるものであり、単にシヤープ
ネスがよく、粒状性が少く、コントラストが高
い、いわゆる「よい画質」の画像がそのまま必ず
よい診断性能を持つた画像になるとは言えないと
いつた事情がある。本発明は診断性能を大幅に改善することができ
るようにした乳房Ｘ線画像の階調処理方法および
そのための装置を提供することを目的とするもの
である。本発明は、オリジナル乳房Ｘ線画像から再生画
像を写真フイルム等の記録材料に再生する際に、
乳腺組織の最低濃度を記録材料のカブリ濃度レベ
ルに低下させ、これに応じて再生画像全体の濃度
を濃度の低い方から高い方へ次第に下げ幅が小さ
くなるように（下げ幅が負になる場合を含む）低
下させて再生画像全体のコントラストを向上させ
るような濃度変換を行なう階調処理を提供するも
のである。これにより、再生画像全体のコントラ
ストが向上するので、診断的に見やすい画像が得
られる。ここでカブリ濃度とは、通常写真の分野で使わ
れるカブリ濃度（fog density）のことを意味し、
写真感光材料において、現像された未露光部の写
真濃度（光学濃度）と支持体濃度（光学濃度）と
の差である。また、本発明は上記のような処理を施した濃度
変換曲線に対して脂肪組織の濃度と表皮の濃度と
の間の境界濃度を上昇させることによつて表皮の
コントラストを低下させ、その分だけ乳腺組織と
脂肪組織のコントラストを向上させるような濃度
変換を行なう階調処理をも提供するものである。
これにより再生画像における乳腺組織の濃度が下
がり、かつそのコントラストが向上するから、診
断的に見やすい画像が得られる。またこの場合は
脂肪組織と表皮の画像のコントラストが下がる
が、元来この両者のコントラストは大きいし、再
生画像全体のコントラストが乳腺組織の濃度を低
下させることにより向上しているので、オリジナ
ル画像のコントラストに比べて大幅に低下するこ
とはないから、見えにくくなることはない。一般に乳房Ｘ線撮影は、その殆どが乳腺組織、
脂肪組織の観察を対象としている。したがつて、
本発明の方法を用いれば表皮の診断性能をそこな
うことなく、乳腺組織、脂肪組織の診断性能を大
幅に向上することができる。以下、本発明について詳細に説明する。第１図は乳房Ｘ線写真を示すものであり、この
写真の中に乳腺組織１、脂肪組織２、表皮３、被
写体のない部分４が写し込まれている。この乳房
Ｘ線写真は、所望の濃度とコントラストに仕上が
つていないためこのままでは診断しにくい。そこで、この乳房Ｘ線写真フイルムをオリジナ
ル写真として、これからＸ線画像情報を読み取つ
て写真フイルムにコピーする。このコピーする際
に、濃度変換を行なつて階調を変化させる。第２図ａ，ｂはこの階調処理を示すグラフであ
る。オリジナル写真に記録されている画像では、
乳腺組織１が最も濃度値が低く、脂肪組織２、表
皮３、被写体のない部分４の順に濃度が高くな
る。被写体のない部分４は、乳房Ｘ線画像の診断
には無関係で表皮との区別さえできればよいの
で、以下差しつかえない場合は、画像の最高濃度
値Dmaxを表皮の濃度値で代表させる。したがつ
て乳腺組織１の最小濃度値Dminと表皮３の最大
濃度値Dmaxを調べて、この２つの値の間の濃度
領域に含まれているものについて濃度変換を行な
えば、必要な画像の階調を変えて見やすい再生像
すなわちコピー写真を得ることができる。第２図ａ，ｂにおいて一点鎖線５は階調処理を
施すことなくオリジナル写真のＸ線画像をそのま
まコピー写真に記録した場合の濃度を示すもので
ある。以下濃度変換曲線の傾きをガンマ（γ）と
記す。したがつて一点鎖線５はγ＝１となる。実
線６および７はいずれも本発明の方法による階調
処理を行なつた場合の濃度変換曲線を示すもので
ある。まず第２図ａの実線６は乳腺組織１の最小
濃度値Dminをコピー写真フイルムのカブリ濃度
レベルD′minに低下させて、濃度変換のガンマ
（γ′）を大きくして階調処理を行なつたものであ
る。この場合D′minをカブリ濃度レベルから光学
濃度で0.3程度上げてもよい。D′minをカブリ濃
度レベルより0.3以上高くすると、画像のヌケが
悪くなり、見やすい再生像が得られない。したが
つてDminからDmaxの濃度域に存在する乳腺組
織１、脂肪組織２、表皮３のコントラストが上げ
られ、全体の濃度も低くなる。なお、カブリ濃度
より0.3までの範囲でD′minを高くした場合でも、
その値は元のDminより低くなければならない。
次に実線７は、前記濃度変換６からの脂肪組織２
の濃度と表皮３の濃度との間の境界濃度Doの上
げ幅△Ｄが最大になるように濃度変換を行なつて
階調処理を行なつたものである。したがつてDminからDoの間の濃度領域に存在
している乳腺組織１、脂肪組織２のコントラスト
は上げられ、DoからDmaxの間の濃度領域に存
在している表皮３のコントラストは下げられる。
なお表皮３の最大濃度値Dmaxがあまり高くない
とき、例えば1.7以下のときには、コピー写真上
での最大濃度値がオリジナル写真よりも高くなる
ようにして、さらにコントラストを上げるとよ
い。第２図ｂの実線８，９はこの階調処理を示す
ものである。これは、前記下げ幅△Ｄが高濃度領
域で０より小さくなり、負になつたものと見るこ
とができる。前記境界濃度のオリジナル写真に対するコピー
写真上での濃度の上げ幅△Ｄは、個々の写真（脂
肪組織と表皮の濃度差）、診断する医師の個人差
等によつて異なる。実験の結果、△Ｄが０〜0.7
であれば診断性能が向上することが分つた。ま
た、△Ｄが0.1〜0.6であればさらに診断性能が向
上することが分つた。第２図ａ，ｂの階調処理においては、Doを境
にして急に階調が変化するようになつているた
め、濃度の「とび」があり、不自然になる。そこ
で、第３図に示すようにDo付近を滑らかにした
り、あるいは第４図に示すように全体を滑らかに
するのが望ましい。この階調処理による診断性能の向上について
は、写真系の物理的評価値（例えば鮮鋭度、コン
トラスト、粒状性等）で裏付けることが困難であ
る。そこで４人の放射線読影の専門家（放射線
医）に観察を依頼し、その主観的評価を統計的に
処理して診断性能を評価した。評価の基準は次の
通りである。＋２：オリジナル写真では診断がしにくいが、コ
ピー写真では病変部が非常に見やすくなり、診
断性能が明らかに向上した。＋１：オリジナル写真に比べて見やすくなり、診
断性能が向上した。０：オリジナル写真に比べて特に診断性能の向上
は見られなかつた。 −１：診断性能が向上した領域もあるが、診断し
にくい領域も発生した。 −２：診断性能が向上した領域がなく、診断しに
くい領域が発生した。この基準のもとに、乳房症例10種（正常、ガン
陰影、石灰化陰影等を含むもの）のオリジナル写
真を第５図ａ，ｂに示すように階調処理したコピ
ー写真を提示し、その診断性能を４人の放射線専
門医に評価してもらつた。この結果を第１表に示す。第５図ａ，ｂにおい
て、グラフ１２，１４，１６，１７は本発明によ
る階調処理をそれぞれ示し（グラフ１４，１７の
濃度上げ幅△Ｄは0.3）、グラフ１０は階調処理を
行なわない場合を示す。またグラフ１１，１３，
１５は本発明とは異なる階調処理をそれぞれ示し
ている。

【表】る
次に脂肪組織と表皮との境界の濃度Doのγ′に
対する上げ幅△Ｄの有効範囲を見つけるため10種
の写真を４人の放射線専門医に評価してもらつ
た。実現した階調は第６図にグラフ１９，２０，２
１，２２で示す。△Ｄはそれぞれ０、0.3、0.6、
0.9である。またグラフ１８は階調処理を行なわ
ない場合を示す。第２表はその診断性能を示す結果である。

【表】本発明者等は△Ｄの範囲をその他にも種々検討
した結果、△Ｄが０〜0.7の範囲で有効に、さら
に0.1〜0.6の範囲で最も有効に診断性能が向上す
ることを見出した。上記の実験結果から、グラフ１２，１６に見ら
れるようにオリジナルＸ線写真の最小濃度値を記
録材料である写真フイルムのカブリ濃度レベルと
し、画像全体の濃度を濃度の低い方から高い方へ
次第に下げ幅が小さくなるように低下させて、再
生画像全体のコントラストを向上させるように信
号の処理をすることにより、そういう処理をしな
いままのコピー写真（グラフ１０）よりも診断性
能のよい写真が得られることが判明した。また、
グラフ１４，１７，２０に共通して見られるよう
に、上記のように信号処理した上にさらに脂肪組
織の平均濃度と表皮の平均濃度との間の境界濃度
を０〜0.7の範囲で上げることにより、すなわち
この境界濃度より高い濃度領域における再生画像
のコントラストをこの境界濃度より低い濃度領域
における再生画像のコントラストより低くするよ
うに信号処理することにより、さらに診断性能の
よい写真が得られることが判明した。第７図は本発明の方法を実施する装置の概略を
示すブロツク図である。乳房Ｘ線撮影によつてＸ
線画像を記録したオリジナル写真３０を透明ドラ
ム３１に装着する。この透明ドラム３１は回転す
ると同時に軸方向に移動し、内部に設けた読取用
光源３２からの光ビームをオリジナル写真３０に
照射してこれを２次元的に光走査する。なお、この光走査装置としては、CRTあるい
はフライングスポツトスキヤナを用いることがで
きる。オリジナル写真３０を透過した光ビームは、光
電変換器３３で電気信号に変換され、アンプ３４
で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３５でデジタル信
号に変換される。このデジタル信号は、記録媒体
例えば磁気テープ３６に記録される。この磁気テープ３６に記録されたデータは演算
装置例えばコンピユーター２７に入力され、ここ
でDmin、Do、Dmaxが解析される。通常の乳房Ｘ線写真では乳房全体のデータを演
算装置で計算すると、第８図のようなヒストグラ
ムを作ることができる。このヒストグラムには３
つの山があり、最も濃度の低い所の山は乳腺組織
１、次の山は表皮３、最も濃度の高い所の山は被
写体のない部分４の分布を示す。３つの山の高さ
やその幅のヒストグラムをとる領域、乳房の形
状、濃度分布等で異なるが、このヒストグラムの
頻度が０におちこむ点あるいは頻度が一定％（例
えば最大頻度の１〜２％）におちこむ点から、
Dmin、Dmaxが算出できる。前記したように
Dmaxは被写体のない部分の濃度ではなく表皮の
最大濃度であるから０におちこむ点の低濃度側か
ら２番目の濃度値となる。また後述の方法でDo
が算出できる。上記方式で山のピークや脂肪組織と表皮との境
界がはつきりしない場合（特に表皮）は乳腺組
織、脂肪組織、表皮の位置が分つているから、こ
の位置の情報を演算装置に入力すれば、第９図の
ようなヒストグラムを作ることができ、よりはつ
きり各部の位置を知ることができる。このような３つのピークを有するヒストグラム
から、脂肪組織と表皮との境界の濃度Doを求め
る方法について以下述べる。まず第９図のように乳房Ｘ線写真の走査を、脂
肪組織と表皮とで別々に行ない、それぞれに対応
するヒストグラムを作つた場合には、この２つの
ヒストグラムの交叉する点を前記Doとすること
ができる。また第９図のヒストグラムから脂肪組織と表皮
のピーク値DhとDfを求め、その平均値DH＋Df／２を算出しこれを境界の濃度Doとすることもでき
る。ヒストグラムから前記境界の濃度Doを求める
にはこの他にも種々の方法が考えられるが、演算
が容易であるという点で上述の方法のいずれかが
有利である。なお、ヒストグラムから正しいDoを求めるこ
とは実際には困難であるが、上述のような近似値
を用いても、コピー写真上で問題となるほどの違
いはない。このようにしてDmin、Do、Dmaxを調べてか
ら、コピー写真が第２図ａ，ｂに示す階調になる
ように磁気テープ３６のデータを演算処理して濃
度変換を行なう。この濃度変換を行なつたデータ
を再び磁気テープ３６に戻してこれに記憶させ
る。なおこの演算処理は、アナログ演算で行なうこ
ともできる。また、コピーフイルムの階調がオリ
ジナル写真のそれと異なつている場合には、この
階調変換も同時に行なう。さらに、非鮮鋭マスク処理や周波数フイルタリ
ング等の周波数処理を行なつて鮮鋭度を調節して
もよい。階調処理されたデータは、磁気テープ３６から
読み出され、Ｄ／Ａ変換器４０でアナログ信号に
戻され、アンプ４１で増幅された後、記録用光源
４２に入力される。この記録用光源４２から発生した光は、レンズ
４３を通つてコピーフイルム４４に照射される。
このコピーフイルム４４は、焼付ドラム４５に装
着されており、焼付ドラム４５が回転と移動を行
なうから、階調処理されたＸ線画像がコピーフイ
ルム４４に記録される。コピー用の感光材料としては、銀塩の写真フイ
ルムだけでなく、ジアゾフイルム、電子写真材料
等も利用できる。また感光材料に記録するかわり
にCRT等のモニターに表示して観察し、診断し
てもよい。上記構成を有する本発明は、以上詳述したよう
にオリジナル乳房Ｘ線画像の乳腺組織の最小濃度
値をコピー写真のカブリ濃度レベルに低下させ乳
房Ｘ線画像全体のコントラストを向上させて濃度
変換を行なう階調処理、あるいはこの濃度変換曲
線に対して脂肪組織の濃度と表皮の濃度との間の
境界濃度を上昇させることによつて表皮のコント
ラストを低下させ、その分だけ乳腺組織、脂肪組
織のコントラストを上げるように濃度変換を行な
う階調処理によつて、表皮の診断性能をそこなう
ことなく、乳腺組織、脂肪組織の診断性能を大幅
に改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は乳房Ｘ線写真を示す模式図、第２図
ａ，ｂは本発明の階調処理を示すグラフ、第３図
および第４図は別の階調処理を示すグラフ、第５
図ａ，ｂおよび第６図は本発明の階調処理とそう
でない階調処理をいくつか挙げて示したグラフ、
第７図は本発明を実施する装置のブロツク図、第
８図および第９図は乳腺組織、脂肪組織表皮のヒ
ストグラムである。１……乳腺組織、２……脂肪組織、３……表
皮、６，７，８，９……本発明の階調処理を示す
直線、Dmin……乳腺組織の最小濃度値、Do……
脂肪組織と表皮の境目の濃度値、Dmax……表皮
の最大濃度値、３０……オリジナル写真、３２…
…読取用光源、３３……光電変換器、３６……磁
気テープ、４２……記録用光源、４４……コピー
フイルム、４５……焼付ドラム。

Claims

【特許請求の範囲】１乳房Ｘ線画像情報を記録したオリジナルＸ線
写真を走査して前記画像情報を読み出し、この画
像の濃度を電気信号に変換した後、この電気信号
を使用して記録材料に前記画像情報を再生記録す
る乳房Ｘ線画像の再生記録方法において、前記乳
房Ｘ線画像の乳腺組織の最小濃度値を前記記録材
料のカブリ濃度からカブリ濃度より光学濃度で
0.3だけ高い濃度の範囲に低下させ、これに応じ
て再生画像全体の濃度を濃度の低い方から高い方
へ次第に下げ幅が小さくなるように低下させて、
再生画像全体のコントラストをオリジナルＸ線写
真のコントラストより向上させるように前記電気
信号への変換を行なうようにしたことを特徴とす
る階調処理方法。２乳房Ｘ線画像情報を記録したオリジナルＸ線
写真を走査して前記画像情報を読み出し、この画
像の濃度を電気信号に変換した後、この電気信号
を使用して記録材料に前記画像情報を再生記録す
る乳房Ｘ線画像の再生記録方法において、前記乳
房Ｘ線画像の乳腺組織の最小濃度値を前記記録材
料のカブリ濃度レベルに低下させるとともに、前
記乳房Ｘ線画像の脂肪組織の平均濃度と表皮の平
均濃度との間の境界濃度より高い濃度領域におけ
る再生画像のコントラストを前記境界濃度より低
い濃度領域における再生画像のコントラストより
低くするように前記電気信号への変換を行なうよ
うにしたことを特徴とする階調処理方法。３前記再生画像における前記境界濃度が、前記
再生画像のコントラストを全濃度領域に亘つて一
定とした場合の該境界濃度よりも光学濃度値で０
〜0.7だけ高くなるように前記電気信号への変換
を行なうようにしたことを特徴とする特許請求の
範囲第２項記載の階調処理方法。４乳房Ｘ線画像情報を記録したオリジナルＸ線
写真を走査し、前記画像情報を読み出して電気信
号に変換する手段、この電気信号の頻度分布から
前記乳房Ｘ線画像の脂肪組織の平均濃度と表皮の
平均濃度との間の境界濃度に対応する信号レベ
ル、前記信号の実質的最大値および最大値にそれ
ぞれ対応する信号レベルの各信号レベルを検出す
る手段、および検出された前記各信号レベルを所
定のレベルに変更し、これに基づいて信号全体の
レベルを変更する手段からなる乳房Ｘ線画像の階
調処理装置。