(57)【要約】【課題】複数の２次元（２Ｄ）ビューから被検体（或いは例えば断面画像など他の異なる再構成された２次元画像）の３次元（３Ｄ）画像を再構成する。【解決手段】被検体の複数の２次元ビューをフィルタ処理する段階（２６０）と、フィルタ処理された２次元ビューを被検体の３次元画像に順序統計量ベースで逆投影する段階（２７０）とを含む、被検体の複数の２次元（２Ｄ）ビューから被検体の３次元（３Ｄ）画像を構成する方法が提供される。本発明の別の態様によれば、トモシンセシス装置に撮像対象の被検体の複数の２次元ビューを収集する段階と収集された２次元ビューをフィルタ処理する段階とフィルタ処理された２次元ビューを被検体の３次元画像内へ順序統計量ベースで逆投影する段階とを実行させるプログラム製品が提供される。
2005522305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の複数の２次元（２Ｄ）ビューから前記被検体の３次元（３Ｄ）画像を構成する方法であって、
前記被検体の複数の２次元ビューをフィルタ処理する段階（２６０）と、
前記フィルタ処理された２次元ビューを前記被検体の３次元画像内へ順序統計量ベースで逆投影する段階（２７０）と、
を含む方法。
【請求項２】
前記被検体の複数の２次元ビューを収集する段階（２１０）を更に含み、前記被検体の複数の２次元ビューをフィルタ処理する前記段階が前記被検体の収集された複数の２次元ビューをフィルタ処理することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の２次元ビューを収集する段階が、
前記複数の２次元ビューの１つに対応する所定位置に放射線源の投射角度を調整する段階（３１０）と、
前記放射線源によって前記被検体を照射する段階（３１２）と、
前記被検体から前記放射線を検出する段階（３１４）と、
を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記被検体の複数の２次元ビューをフィルタ処理する前に前記被検体の複数の２次元ビューを前処理する段階（２２０）を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記被検体の複数の２次元ビューの各々を分割する段階（２４０）を更に含み、
各２次元ビューが複数の画素を含み、
前記分割段階は、各ビューを、前記被検体を透過する線束に対応する画素と、前記被検体を透過しない線束に対応する画素とに分割することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記分割された２次元ビューを前記被検体の厚みに対して補正する段階（２５０）を更に含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記分割された２次元ビューを前記被検体の厚みに対して補正する段階（２５０）が、
前記被検体を透過する線束に対応する前記画素と該被検体を透過しない線束に対応する前記画素とを分離する境界曲線を決定する段階（４４２）と、
前記被検体を透過する線束に対応する各画素から前記境界曲線までの距離を算出する段階（４４４）と、
前記境界曲線からの距離に対する平均画素画像値を算出する段階（４４６）と、
前記境界曲線からの距離に対する前記平均画素画像値がほぼ一定であるように、前記被検体を透過する線束に対応する画素の前記画像値を補正する段階（４４８）と、
を含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記被検体が厚みＴを有し、該被検体の複数の２次元ビューをフィルタ処理する前記段階が、特徴サイズＣを有する前記２次元ビュー内の構造体をＴ／Ｃ倍（ＣはＴより小さい）で強調する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記被検体の複数の２次元ビューをフィルタ処理する前記段階（２６０）が、前記２次元ビューをフィルタ処理するフィルタを、ビューを収集するために検出器、放射線源、及び被検体の相対位置に調整する段階を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
フィルタ処理された２次元ビューへ制約を付加する段階（２３０）を更に含む請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にディジタル・イメージングに関し、より具体的には、トモシンセシス装置を用いる３次元（３Ｄ）画像の再構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療界において、乳癌が女性の主要な死因である（少ない程度ではあるが男性にも罹患する）ことは周知である。しかしながら、異常の早期発見と適切な治療が組み合わされると、死亡の危険性及び／又は重篤な医学的影響を大幅に低減することができる。乳房異常をより早期に、従来の装置よりも高精度で検出するための多くの装置及び技術（例えばマンモグラフィ）が現在開発中である。従来の幾つかの装置、技術及びこれらの限界を以下に要約する。
【０００３】
現在、マンモグラフィ装置の大部分が従来のＸ線技術を使用している。患者の乳房をＸ線機械に配置し、Ｘ線を乳房に透過させ、対応するＸ線画像をフィルムに生成する。次いで、熟練の臨床医がフィルムを解析し、腫瘤、嚢腫、微小石灰化、繊維所見、構造的変形、及び／又は良性或いは悪性の異常に関する他の異常所見などの異常についてフィルムを検査する。標準的なディジタル・マンモグラフィにおいて、Ｘ線画像（又は投影放射線写真）は、ディジタル検出器により収集され、得られたディジタル画像を処理して画像内の構造体の視認性を増強し、これにより潜在的により有用な画像を臨床医に提供する。しかしながら、これらの標準的なマンモグラフィ手法には多くの問題点がある。
【０００４】
標準的なマンモグラフィ手法（標準的なディジタル方式及びフィルム方式を含む）の２次元特性により、重畳（例えばオーバーレイ）問題を生じる可能性がある。重畳は、複数の構造体が投影画像の同じ位置に重なる場合に生じる。正常な（つまり悪性でない）構造が重なると、結果として外見上結合して異常として現れ、異常の「偽陽性」同定がなされる可能性がある。現在、偽陽性率は比較的高く、生検の７０％〜９０％程度が正常である。逆に、真の異常が稠密な組織領域上に重畳し、この稠密な組織内に異常を「隠蔽」して、結果として異常の「偽陰性」ミスを生じる。従って、標準的な２次元イメージング（例えば投影放射線写真）において、乳房内部の構造体は互いに重畳し合っており、これにより乳房内部の正常な構造体は、撮像される被検体内で異なる高さ（投射方向に対して）に配置された関心のある構造体（例えば潜在的に悪性であるもの）の明確な判読を「妨げる」可能性がある。
【０００５】
多くのマンモグラフィ手法の別の問題点は、コントラスト問題に関する。乳房内の微小構造体は、その本来の３次元コントラストと比較すると投影画像内で比較的低コントラストで現れる。例えば、厚み６ｃｍの乳房の投影画像において、厚み２ｃｍの構造体は本来のコントラストの３分の１しか現れず、厚み１ｃｍの構造体は本来のコントラストの６分の１しか現れないなどである。従って、画像内のコントラストは構造体の本来のコントラストを正確に表していない。
【０００６】
２次元手法の限界を改善するために、幾つかの技術は、患者の乳房の複数の投影放射線写真を使用して乳房組織の３次元画像を生成する。次いで、熟練の臨床医が３次元画像を検査して乳房異常を指摘する。これらの３次元手法において、撮像対象の乳房は異なる投射角度から照射される。乳房を透過する放射線は、乳房の複数の投影放射線写真、すなわち「２次元ビュー」を生成するのに用いられる。次に、乳房の３次元（３Ｄ）画像は、従来のアルゴリズム又は新規に開発されたアルゴリズムを用いるビューから生成される。一般に、再構成された３次元画像は、２次元画像のセット、すなわち「スライス」として編成されるが、これらは検出器面に対して実質的に平行である。本明細書で用いられる「画像スライス」は、検出器上の一定の高さにある撮像される被検体（例えば乳房組織）内の構造体を表す単一の画像である。この開示の読了後に当業者には容易に明らかであるように、被検体の３次元画像を表すデータの他の配置もまた可能である。複数の放射線写真から３次元画像を生成する１つの技術は、単純逆投影法として公知である。しかしながら、従来の３次元画像再構成法（単純逆投影法を含むものなど）にも同様に欠点がある。
【０００７】
具体的には、撮像される被検体内の高コントラスト構造体は、再構成される画像の品質及び診断価値を有意に低下させる原因となる深刻なアーチファクトをもたらす可能性がある。これらのアーチファクトは、一般に撮像される被検体内の構造体による画像情報が、再構成される３次元画像内の構造体の対応する本来の位置でだけでなく、他の位置でも同様に再構成に寄与するという事実に起因する。対応するアーチファクトは、面外アーチファクト、又はストリークアーチファクトとして公知である。しかしながら、従来の３次元再構成法は、アーチファクトを適正に除去又は低減しない。
【０００８】
ディジタル・トモシンセシスにおいて、例えば「単純逆投影法」又は「シフト及び加算アルゴリズム」として公知の１つの逆投影法が、比較的実施が容易で最小限の計算能力しか必要としないので、画像（例えば３次元画像）の再構成に用いられる場合が多い。しかしながら、シフト及び加算アルゴリズムは再構成アーチファクトを取り込む。実際、高コントラスト面外構造体は、被検体を通る再構成された水平スライスにおいて比較的低コントラストの幾つかの複製として表れる傾向にある。また、微小構造体のコントラストにおける前述の損失は、単純逆投影再構成法では復元することができない。従って、従来のシフト及び加算アルゴリズムでは、この利用分野において大きな問題がある。
【０００９】
トモシンセシスに用いられる別の再構成方法は、代数的再構成法（ＡＲＴ）として公知である。ＡＲＴはシフト及び加算アルゴリズムより高品質の再構成を生成する傾向にあるが、通常、他の技術（例えばシフト及び加算アルゴリズム）よりもはるかに計算量が多くなる。この計算コスト及びこれに関連する乳房の最終３次元画像を臨床医が入手するまでの遅延がにより実際の臨床利用が妨げられる可能性がある。
【００１０】
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングで用いられる別の再構成法（すなわちフィルタ補正逆投影）は、全角度範囲にわたる投射（つまり撮像対象の被検体の周囲の全３６０°画像収集）及び投射間の細かい角度間隔を使用する。このフレーム・ワーク内では、フィルタ補正逆投影はアーチファクトがほとんどない高品質の再構成をもたらす再構成方法である。残念ながら、全３６０°画像収集は、設計上の検討事項により乳房の周囲を完全に回転する機能が制限される場合、乳房イメージングを含む多くの応用では実用的でない。
【非特許文献１】Ｃｌａｕｓ  Ｂ  Ｈ  ｅｔ  ａｌ：“Ａ  Ｎｅｗ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ３Ｄ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｏｍｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ”  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ２００２，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｐｉｅ，  ｖｏｌ．４６８４，  ｎｏ．  Ｐａｒｔ１−３，  ＸＰ００８０２３３６０，  Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，  ＵＳＡ，  ＩＳＳＮ：０２７７−７８６Ｘ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、複数の２次元（２Ｄ）ビューから被検体（或いは例えば断面画像など他の異なる再構成された２次元画像）の３次元（３Ｄ）画像を再構成する方法及び装置に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上述の１つ又はそれ以上の問題及び従来技術で見いだされた他の問題を軽減又は排除することに関する。
【００１３】
本発明の１つの態様によれば、被検体の複数の２次元ビューをフィルタ処理する段階とフィルタ処理された２次元ビューを被検体の３次元画像内へ順序統計量ベースで逆投影する段階とを含む、被検体の複数の２次元（２Ｄ）ビューから被検体の３次元（３Ｄ）画像を構成する方法が提供される。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、トモシンセシス装置に撮像対象の被検体の複数の２次元ビューを収集する段階と収集された２次元ビューをフィルタ処理する段階とフィルタ処理された２次元ビューを被検体の３次元画像内へ順序統計量ベースで逆投影する段階とを実行させるプログラム製品が提供される。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、解析対象の被検体の厚みに対して、被検体を透過する線束に対応する画素と被検体を透過しない線束に対応する画素とを含む２次元ビューを補正する方法であって、被検体を透過する線束に対応する画素と被検体を透過しない線束に対応する画素とを分離する境界曲線を決定する段階と、被検体を透過する線束に対応する各画素から境界曲線までの距離を算出する段階と、境界曲線からの距離に対する平均画素画像値を算出する段階と、境界曲線からの距離に対する平均画素画像値がほぼ一定になるように被検体を透過する線束に対応する画素の画像値を補正する段階とを含む方法が提供される。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、複数の２次元ビュー各々が放射線源の所定位置に対応する投射角度で配置可能な、撮像対象の被検体を透過して放射線を照射する放射線源と、撮像対象の被検体を透過する放射線を検出するように配置され、被検体の像を表す信号を生成する検出器と、検出器と電気的に接続されて信号を解析するプロセッサと、を備える被検体の複数の２次元（２Ｄ）ビューから被検体の３次元（３Ｄ）画像を構成するイメージング装置が提供される。プロセッサは、複数の２次元ビューをフィルタ処理する段階と、フィルタ処理された２次元ビューを被検体の３次元画像内へ順序統計量ベースで逆投影する段階とを実行するようにプログラムされる。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、異なる角度で取得される組織の複数の投影放射線写真から３次元（３Ｄ）構造体を再構成する方法であって、異なる角度で取得される複数の投影放射線写真をディジタル的に収集する段階と、ディジタル的に収集された投影放射線写真の各々を、組織を透過する放射線に対応する画素と組織を透過しない線束に対応する画素とに分割する段階と、分割された画素の画像値を組織の厚みに対して補正する段階と、補正された画素を投影放射線写真内に示される構造体を強調するようにフィルタ処理する段階と、フィルタ処理された画像を組織の再構成された３次元表示内に順序統計量ベースで逆投影する段階とを含む方法が提供される。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、被検体の複数の２次元ビューを２次元フィルタ処理する段階とフィルタ処理された２次元ビューを被検体の３次元画像内に単純逆投影する段階とを含む、被検体の複数の２次元（２Ｄ）ビューから被検体の３次元（３Ｄ）画像を構成する方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の現在好ましいと思われる実施形態を詳細に参照する。可能な限り、同じ又は同様の部位に対して図面全体を通して同じ参照符号が用いられる。
【００２０】
乳房イメージング及び乳癌検出の装置及び方法に関して本発明を説明する。しかしながら、本発明の教示はまた、胸部及び肺イメージング、整形外科イメージング、及び他の医療及び非医療用途（例えば非破壊測定）などの他の分野で用いることもできる点を理解するべきである。
【００２１】
本発明の１つの実施形態によるトモシンセシス装置が図１に示される。Ｘ線放射を照射する放射線源１１０が、組織１２０の複数のビューに対応する複数の照射位置Ａ、Ｂ、Ｃを通じて角度変位可能である。図１には３つの照射位置のみが示されているが、本発明の範囲内でありながら、３つの照射位置又はこれより少ないか又は多い照射位置を使用可能であることは、当業者であれば理解されるであろう。放射線源１１０は、異なる投射角度から乳房の放射線写真を収集できるように角度変位可能である。これは、例えば、好ましくは乳房組織の上方約１５ｃｍにある枢軸点１５０の周りに放射線源１１０を角度変位させることにより達成することができる。放射線源１１０は、好ましくは±１８０°より小さい投射角度φを通じて角度変位可能である。好ましくはφは、約±４５°よりも小さい範囲であり、最も好ましくは約±３０°より小さい。より好ましくは、少なくとも１１の照射位置が用いられ、これらはほぼ一定の角度間隔で離間される。図１のシステム構成において、投射角度φは一般に「ガントリ角度」θより有意に小さい。投射角度φは、ある「ゼロ度」角度を基準にして被検体の「中心」を透過するビームの線束の角度によって本質的に与えられる。コンピュータ断層撮影（ＣＴ）走査とは異なり、放射線源１１０は好ましくは、乳房組織１２０の周囲全ての経路で角度変位可能であるわけではない。
【００２２】
検出器１３０は、放射線源１１０に実質的に対向して位置付けられ、撮像される被検体１２０に対して組織１２０を通して照射される放射線を検出し、該検出器が組織１２０のビューを表す信号を発生する。好ましくは、検出器１３０は、枢軸点１５０の下方約２５ｃｍ未満（最も好ましくは約２２．４ｃｍ）に配置されている。信号は、ビューを解析（及び画像スライス１４０を再構成）するプロセッサを含むコンピュータ１６０に伝送される。好ましくは、コンピュータは、放射線源１１０及び検出器１３０を含むトモシンセシス装置の一部である。或いはまた、信号を記憶媒体に記憶させるか、又は中央コンピュータシステムに伝送して、後でコンピュータ１６０で解析してもよい。かかる構成は、例えば患者の乳房のデータを遠隔の場所で取得して、後でこれを検査室で解析する移動式トモシンセシス・システムにより構築することができる。
【００２３】
この開示を読むと当業者には容易に明らかとなるように、他のトモシンセシス・システム構成もまた考えられる。かかるシステムの１つは、回転式ガントリではなく、軌道に沿って移動可能な放射線源を用いるものとすることができ、放射線源から検出器までの距離は好ましくは約１００ｃｍ〜１８０ｃｍの範囲である。前述の構成は説明のためにのみ提供されており、本出願の範囲を限定するものではない。
【００２４】
本発明の１つの実施形態による被検体（例えば乳房組織）の複数の２次元ビューから被検体の３次元画像を構成する方法を示すフローチャートが図２に示される。段階２１０において、被検体の複数の２次元ビューが収集される。段階２１０は、ビューをディジタル形式で作成（又は変換）することができる場合には、例えば幾つかの技法のうちの任意の１つを用いて（例えばディジタル検出器を用いて）実行することができる。図３に示すように、段階２１０は、好ましくは、放射線源の投射角度を実質的に所定位置（段階３１０における複数の２次元ビューの１つに対応する）に調整する段階と、段階３１２において放射線源によって被検体を照射する段階と、段階３１４において放射線を検出する段階とを含む。
【００２５】
好ましくは、被検体の収集された複数の２次元ビューは、段階２２０において収集された複数のビューに対して画像補正を行うために前処理される。前処理は、Ｘ線管までの距離及び検出器におけるＸ線の入射角などの幾何学的影響の補正、ゲイン及びオフセット補正などの他のシステム影響の補正、組織を通る経路の補正、画像の負の対数をとること、及び本開示の読了後に当業者であれば容易に明らかとなるであろう他の前処理態様の１つ又は複数を含むことができる。前処理はまた、ビュー毎に検出器の位置を変化させることによる影響の補正も含むことができる。好ましくは、前処理段階２２０後、ビューの各画素における画像値は、下にある一定の仮定厚みにおける、当該画素に対応する線束に沿った撮像被検体の平均線形減弱値を表す。
【００２６】
段階２４０において、被検体の複数の２次元ビューの各々は、画像値ヒストグラム分割、エッジ検出、輪郭追跡などの技術を用いて分割される（例えば、各２次元ビューの各画素に「空気」情報のみ又は組織情報のみを含むかどうかを割り当てる）。段階２４０はまた、事前形状情報の使用（例えば皮膚ラインの平滑度制約条件を用いる）なども含むことができる。好ましくは、段階２４０は、各ビューを被検体を透過する線束に対応する画素と、被検体を透過しない線束に対応する画素とに分割する。用語「線束」は、Ｘ線源の焦点と考慮される画素との間の線で表されるＸ線ビームの所定部分を意味する。この分割段階２４０はまた、境界曲線（つまり、被検体を透過する線束に対応する画素と被検体を透過しない線束に対応する画素とを分離する曲線）を与えることができるが、これは厚み補正段階２５０で用いることができる。また、この開示の読了後に当業者には容易に明らかとなるであろう他の分割技術を用いてもよい。
【００２７】
分割段階２４０を実行することにより、有用な情報を含まない画素（すなわち被検体を透過しない線束に対応する画素）は、一定の画像値を与えることができ、好ましくは、被検体を透過する線束に対応する画素の平均画像値にほぼ等しい。発明者らは、これが被検体の再構成される３次元画像内で構造の外観（異常を含む）を強調し、アーチファクトを低減させることを見いだした。従って、再構成の全体の実行を大いに改良することができる。以下に詳細に説明するように、分割段階２４０は、厚み補正段階２５０と組み合わせて用いると特に効果的である。
【００２８】
段階２５０において、被検体の分割された２次元ビューが被検体の厚みに対して補正される。従来の厚み補正法を段階２５０で用いることができる。しかしながら、好ましい実施形態において、段階２５０は、図４に示すように段階４４２、４４４、４４６、及び４４８を含む。具体的には、段階２５０は、好ましくは段階４４２において、被検体を透過する線束に対応する画素と被検体を透過しない線束に対応する画素とを分離する境界曲線を決定する。次いで、段階４４４において、被検体を透過する線束に対応する各画素から境界曲線までの距離が算出される。更に、段階４４６で、境界曲線からの距離に対する平均画像値が算出される。最後に、段階４４８で、被検体を透過する線束に対応する画素の画像値を（例えば補正値を加えることにより）補正して、境界曲線からの距離に対する平均画像グレイ値がほぼ一定になるようにする。発明者らは、この特定の厚み補正法は、境界近傍で撮像される被検体の厚みが低減されることに起因して、再構成アーチファクトの有意な低減をもたらすことを見いだした。他の厚み補正法とは異なり、この補正法は、低減された厚みに起因するものではない組織特性における変動に対応する画像内の粗スケールもまた保持する。
【００２９】
発明者らはまた、逆投影段階２７０が、好ましくは順序統計量演算子を用い、従って異なる投影画像から異なる画像値を「比較する」という意味において、厚み補正段階２５０が逆投影２次元ビューにおける異なる画像値の「正しい比較」を可能にすることも見いだした。対応する位置での低減された厚みに起因する１つ（又はそれ以上）の値における「バイアス」は、結果として得られる再構成された３次元画像に悪影響を及ぼす恐れがある。この影響は、厚み補正段階２５０を最初に適用することにより最小限にすることができる。従って、厚み補正段階２５０は、従来の技術を上回る多くの利点をもたらす。
【００３０】
次いで、複数の２次元ビューが段階２６０においてフィルタ処理される。フィルタ処理段階２６０は、好ましくは１次元（１Ｄ）又は２次元フィルタ処理適用として実行することができる。１Ｄフィルタ処理において、ＣＴ幾何学的配置（すなわち、入射Ｘ線が全ビューについて検出器面にほぼ垂直となるように、検出器がＸ線管の反対側で回転する状態での完全な３６０°収集）から、トモシンセシス幾何学的配置（すなわち、３６０°より小さい収集であり、検出器の入射角度がビュー毎に変化する）へ適正なフィルタをマッピングすることができる。理想的には、マッピングされたフィルタはシフトバリアントであるが、再構成されるボリュームの画像画質に対する影響は、一般に無視できる。従って「古典的な」フィルタの「マッピングされた」バージョン、並びにある再構成画質基準に関して理想的に最適化された他の１Ｄフィルタを用いることができる。特定の収集幾何学的配置によっては、各ビュー毎に異なるフィルタを用いることが有利な場合がある。しかしながら、発明者らは、フィルタ処理方向に本質的に平行である構造体の強調には１Ｄフィルタはあまり効果的でないことを見いだした。従って、２次元フィルタ処理が好ましい。
【００３１】
発明者らは、乳房の圧縮した厚みより小さい特徴サイズを有する構造体では、構造体のコントラスト（撮像されたボリューム内の）は、従来の投影画像における外観のコントラストよりも実際は高いことを見いだした。この「コントラストの損失」は、撮像される構造体のサイズが減少するにつれ、次第に顕著になる。構造体の予測厚みが、ｘ／ｙにおける範囲（すなわち検出器に本質的に平行な面における範囲）とおおよそ同じであると推定することにより、その結果、特徴サイズＣの構造体のコントラストをＴ／Ｃ倍に強調するように、２次元フィルタを設計することができ、ここでＣは構造体のサイズであり、Ｔは撮像される乳房の厚みである。
【００３２】
従って好ましくは、段階２６０は、特定の所定サイズを有する２次元ビュー内の構造体を強調する（例えば構造体のコントラストを強調する）。更にまた、段階２６０は、最小特徴サイズに比べてある所定量よりも小さい特徴サイズを有する構造体は強調しないのが好ましい。この強調の最大量は、画像のノイズの強調を避けるのに有利とすることができる。好ましい実施形態において、段階２６０は、幾つかの異なるサイズ範囲の１つのサイズを有する異なる構造体を、構造体が含まれる特定のサイズ範囲に応じた異なる量だけ強調する。従って、説明のために以下の条件すなわち、（１）組織の厚みが６ｃｍ、（２）特徴サイズ３ｃｍを有する構造体、（３）特徴サイズ１ｃｍを有する構造体、及び（４）特徴サイズ１ｍｍを有する構造体を仮定する。更に、マルチスケールフィルタ処理を以下のように使用すると仮定する、すなわち、（１）特徴サイズが１ｃｍ未満の構造体を６倍に強調する、（２）特徴サイズが１ｃｍから６ｃｍの構造体をＴ／Ｃ倍強調する（ここでＴは乳房の厚み、Ｃは構造体の特徴サイズ）、（３）特徴サイズが６ｃｍより大きい構造体は強調しない（すなわち、１倍に強調する）。従って、特徴サイズ３ｃｍの構造体であれば、６．０／３．０、つまり２．０倍に強調されることになる。同様に、特徴サイズ１ｃｍの構造体であれば、６．０／１．０、つまり６．０倍に強調される。最後に、特徴サイズが１ｍｍであれば６．０倍に強調される。他の妥当な範囲／強調係数もまた、この開示の読了後に当業者には容易に明らかであるように、妥当なものである。
【００３３】
発明者らは、上述の異なる強調量による異なる特徴サイズ範囲の強調は、再構成される画像のコントラスト及び可読性を大いに改善することを見いだした。発明者らは、微細スケール構造体（例えば上記の例の６ｃｍ以下の範囲）のコントラストが強く強調される箇所、及び粗スケール構造体（例えば上記の例の６ｃｍより大きな範囲）の強調が少ない箇所は、結果的に高画質高コントラストの再構成が得られ、アーチファクトが少なく且つ再投影一貫性が高い傾向にあることを見いだした。微小構造体の除去（つまり強調０）は一般に選択の対象ではなく、特にマンモグラフィにおいて、微小石灰化の場合、１画素より小さなサイズのものでも重要となる可能性がある。従って、フィルタ処理された投影放射線写真は、従来の投影放射線写真に比べて（「本来の」３次元コントラストに対して）より現実的なコントラスト・スケールの撮像構造体を示すように強調される。
【００３４】
異なる２次元ビューのフィルタ処理に僅かに異なったフィルタを用いるのは有利とすることができ、ここでフィルタは当該ビューの特定の収集幾何学的配置で適合されている。又、フィルタは複数の２次元ビュー収集の全体の幾何学的配置に適合させることができる。これは、例えば、放射線源が実質的に直線の軌道に沿って変位する場合に有用とすることができる。これは、例えば、検出器に平行な平面内にあって放射線源の走査方向に平行な方向の細長い構造体は、同じ平面内にあるが放射線源の走査方向に垂直の方向の細長い構造体とは、再構成において異なるように強調されるという結果となる。従って、フィルタは再構成プロセスのこの特徴作用を抑制するように適合させることができる。他の用途においては同様に、例えばある特徴サイズの構造体のみを最大量で強調し、任意の他の特徴サイズの構造体は強調しないようにすることも興味深いものとすることができる。
【００３５】
この開示の読了後に当業者には容易に明らかであるように、幾つかの様々な技術において特定のフィルタ設計を行うことができる。用いられる特定のフィルタは、周波数領域内（例えば、各周波数は対応する構造体の通常の特徴サイズと関連付けることができる）、又は空間領域内（例えば、ガウス・カーネルによる畳込みは、ある特徴サイズより大きな構造体を保持するように解釈することができ、従って、ガウス・カーネルを用いて１つの画像から所定サイズの構造体を抽出するフィルタを設計することができ、同様に他のカーネルを用いてもよい）において設計することができる。周波数領域及び空間領域双方の設計において、フィルタは線形フィルタ（又は、幾つかの線形フィルタの組合せ）として設計するのが好ましく、その出力は強調された画像をもたらす。しかしながら、代替的に、モルフォロジ・フィルタ、マルチスケール法（例えばウェーブレット分解又はラプラシアン・ピラミッドなど）及び他の技術を用いて、強調された投影放射線写真を得ることもできる。選択される特定の技術は、特定の適用要件及び撮像される被検体の典型的な構造的特徴によって決定されることになる。
【００３６】
発明者らは更に、「物理的に許容可能な」画像値だけがその後の解析のために保持されるように、段階２３０において、フィルタ処理された２次元ビューに制約を加えることが有用であり得ることを見いだした。例えば、（物理的に現実のものに対応しない）負の数はゼロに設定することができ、又は撮像される被検体の材料の最大減弱は公知とすることができ、これは最大有意値をもたらすことができ、従って画像をその最大有意値で切り捨てることができる。物理的に許容可能な画像値のみが保持されるので、制約を付加することにより、再構成方法のノイズ及びアーチファクト特性が改善される。
【００３７】
次いで、段階２７０において、被検体のフィルタ処理された複数の２次元ビューは、被検体の３次元表示へ逆投影される。段階２７０は、以下に説明するように順序統計量ベースの逆投影法を用いるのが好ましい。
【００３８】
順序統計量ベースでの逆投影は、単純逆投影再構成と幾つかの類似点を有するが、多くの面で有意に異なっている。具体的には、順序統計量ベースでの逆投影において、再構成されたボリューム内の任意の所定配置で個々の逆投影画像を組み合わせるのに用いられる平均化演算子は、順序統計量演算子に置き換えられる。従って、逆投影画素画像値を、再構成されたボリューム内の考慮される各ポイントにおいて単に平均化するのではなく、順序統計量ベース演算子がボクセル毎を基準にして適用される。
【００３９】
特定のフレーム・ワークに応じて、異なる順序統計量演算子（例えば最小値、最大値、メジアンなど）を用いることができるが、乳房イメージングにおいて、ある最大値及び最小値を除く全ての値を平均する演算子が好ましい。より一般的には、並べ替えられた値の加重平均を算出する演算子を用いることができるが、ここで加重は逆投影画像値の順位付けによって決まる。具体的には、ある最大値及び最小値に対応する加重をゼロに設定することができる。乳房イメージングに対して前述の演算子を用いることにより、ストリークアーチファクト（一般的に高コントラスト構造体−最大値、又はある高コントラスト構造体のフィルタ処理によって起こる「オーバーシュート」−最小値、のいずれかの原因によるもの）が最小になると共に、線形平均化演算子のノイズ低減特性の一部が保持される。
【００４０】
逆投影段階２７０は更に、段階２４０においてすでに分割された逆投影データによって改善される。例えば、少なくとも１つの逆投影画像値が「外部」の位置を示す（つまり、そのビューにおける対応する画素が撮像される被検体を透過する線束に一致しないことが特定された）場合、分割結果を用いて再構成値をゼロ（又は他の適正値）に設定することができる。更に、再構成ボリュームのあるボクセルが、全投影放射線写真に含まれない（例えば、ある投射角度により、対応するポイントが検出器の有効領域上に投射されなかった）場合、このボクセルを含む投影放射線写真だけが再構成に取り入れられる。別の方法において、画像の境界に領域を付加し、及び「バックグランド値」に等しいこれら領域に画像値を設定することにより、画像サイズを意図的に大きくすることができる。これらの方法は双方とも、例えば検出器の境界影響に起因するアーチファクトを最小にするのに役立つ。
【００４１】
再構成後に、再構成されたデータ集合／３次元画像に制約を加える段階を追加することができる。制約の付加は、負の値をゼロに設定すること、撮像される被検体の種類に対して高い値を最大値までに切り捨てることなどを含むことができる。この任意選択的な段階は、これ自体を有用とすることができるが、以下に詳細に述べる反復更新段階２８０と組み合わせると特に有用となる場合がある。
【００４２】
必要に応じて、被検体の再構成された３次元表示を反復的に更新するように段階２８０を提供することができる。段階２８０は、被検体の再構成された３次元画像を再投影する段階と、再構成された３次元画像を収集されたビューと比較する段階と、被検体の再構成された３次元画像を更新する段階とを含むことができる。段階２８０は、段階２９０の被検体の再構成された３次元画像を出力する前に実行することができ、或いは、後に更新された出力３次元画像が続く合間に実行してもよい。また、この開示の読了後に当業者には容易に明らかであるように、他の実行の変形形態も妥当なものである。
【００４３】
発明者らは実験において、単純な逆投影及びＡＲＴ法の両方を上回るフィルタ補正逆投影法を用いて画質が実質的に改善されることを見いだした。一般に、画像コントラストの増大及びアーチファクトの低減により、臨床医又はＣＡＤシステムによる解析において実質的により良好な画像が得られる。
【００４４】
本明細書で与えられるフローチャートは、方法の段階の特定の順序を示すが、これらの段階の順序は図示毎に異なるものとすることができ、方法の段階の全て又は任意の一部を実際に使用することができる点を理解されたい。また、２つ又はそれ以上の段階を同時に、又は部分的に並行して実行することができる。かかる変形形態は、選択されるソフトウェア及びハードウェア・システムに応じて決まるが、これは一般に設計者の選択の問題であると考えられる。かかる変形形態の全ては、本発明の範囲内にあることを理解されたい。
【００４５】
本発明の好ましい実施形態の上記説明は、例証及び説明の目的のために提示された。開示された正確な形式は本発明を網羅するか又は限定することを意図するものでは無く、上記の教示に照らし合わせて変更及び変形が可能であり、又は本発明を実施することにより得ることができる。実施形態は、本発明の原理及び実際の応用を説明する目的で選択及び記述されたが、当業者であれば、本発明を様々な実施形態において利用し、及び企図される特定の用途に適するような様々な変更を施して利用することが可能である。本発明の範囲は、本明細書に添付された請求項及びその均等物によって定義することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態によるトモシンセシス装置の図。
【図２】本発明の実施形態による、被検体の複数の２次元ビューから被検体の３次元画像を構成する方法のフローチャート。
【図３】本発明の実施形態による、被検体の複数の２次元ビューを収集する方法のフローチャート。
【図４】本発明の実施形態による、被検体のビューから解析対象の被検体の厚みを補正する方法のフローチャート。
【符号の説明】
【００４７】
１１０  放射線源
１２０  組織（被検体）
１３０  検出器
１４０  画像スライス
１５０  枢軸点
１６０  コンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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