(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンモグラフィ検査中にＸ線撮像を最適化するための方法であって、
支持プレートと圧迫プレートとの間で乳房を圧迫するステップと、
圧迫中に力−高さ曲線を取得するステップと、
前記力−高さ曲線に基づいて、乳房の弾性機械的特性のモデルを用いて、放射線を用いずに前記乳房の弾性値を決定するステップと、
決定された前記弾性値に基づいて、Ｘ線撮像システムのパラメータを最適化するステップと
を含む方法。
【請求項２】
マンモグラフィ検査中にＸ線撮像を最適化するための方法であって、
支持プレートと圧迫プレートとの間で乳房を圧迫するステップと、
圧迫中に力−高さ曲線を取得するステップと、
前記力−高さ曲線に基づいて、放射線を用いずに前記乳房の弾性値を決定するステップと、
決定された前記弾性値に基づいて、Ｘ線撮像システムのパラメータを最適化するステップと、を含み、
前記弾性値を決定するステップが、前記取得された力−高さ曲線を測定値のデータベースと比較するステップを含む、方法。
【請求項３】
前記比較が、以下の特徴：ルックアップテーブル及び曲線適合の少なくとも１つを実施する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
最適化される前記パラメータが、以下のパラメータの群：Ｘ線源の管アノード電圧、前記Ｘ線源の管電流、Ｘ線プレフィルタ特性、Ｘ線照射時間、及びＸ線検出器エネルギー閾値の少なくとも１つのパラメータである、請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記弾性値を決定するステップが、
前記乳房と前記圧迫プレート又は前記支持プレートとの間の乳房接触面積を決定するステップと、
前記力−高さ曲線に基づいて、前記乳房の硬さを決定するステップと
を含む、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記乳房の前記硬さを決定するステップが、前記圧迫プロセスの最後に実施される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記弾性値が自動で決定される、請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記弾性値を表す第１の出力信号を提供するステップを更に含む、請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の出力信号が光信号及び／又は音響信号である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
以下の量：前記乳房接触面積、前記乳房の前記硬さ、及び前記乳房の乳腺密度の少なくとも１つに基づいて圧迫力限度を決定するステップと、
前記量と前記圧迫力限度との関係を表す第２の出力信号を提供するステップと
を更に含み、
前記マンモグラフィ検査中に前記圧迫力限度に達するときに、前記第２の出力信号が提供される、請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
マンモグラフィ検査中にＸ線撮像を最適化するためのシステムであって、
乳房の放射線画像を取得するためのＸ線撮像システムと、
放射線画像が取得される間、乳房を支持するための支持プレートと、
圧迫プレートであって、前記放射線画像が取得されている間、前記支持プレートと前記圧迫プレートとの間で前記乳房を圧迫するための圧迫プレートと、
圧迫中に力−高さ曲線を取得するための監視ユニットと、
前記力−高さ曲線に基づいて、乳房の弾性機械的特性のモデルを用いて、放射線を用いずに前記乳房の弾性値を決定するための処理ユニットと
を備え、
前記処理ユニットが、決定された前記弾性値に基づいて前記Ｘ線撮像システムのパラメータを最適化する、システム。
【請求項１２】
マンモグラフィ検査中にＸ線撮像を最適化するためのシステムであって、
乳房の放射線画像を取得するためのＸ線撮像システムと、
放射線画像が取得される間、乳房を支持するための支持プレートと、
圧迫プレートであって、前記放射線画像が取得されている間、前記支持プレートと前記圧迫プレートとの間で前記乳房を圧迫するための圧迫プレートと、
圧迫中に力−高さ曲線を取得するための監視ユニットと、
前記力−高さ曲線に基づいて、放射線を用いずに前記乳房の弾性値を決定するための処理ユニットと
を備え、
前記処理ユニットは、前記取得された力−高さ曲線を測定値のデータベースと比較して前記弾性値を決定し、決定された前記弾性値に基づいて前記Ｘ線撮像システムのパラメータを最適化する、システム。
【請求項１３】
最適化される前記パラメータが、以下のパラメータの群：Ｘ線源の管アノード電圧、前記Ｘ線源の管電流、Ｘ線プレフィルタ特性、Ｘ線照射時間、及びＸ線検出器エネルギー閾値の少なくとも１つのパラメータである、請求項１１又は１２に記載のシステム。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３の何れか一項に記載のシステムを制御するためのコンピュータプログラムであって、処理ユニットによって実行されるときに、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の方法のステップを実施する、コンピュータプログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のコンピュータプログラムを記憶しているコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンモグラフィに関する。特に、本発明は、マンモグラフィ検査中にＸ線撮像を最適化するための方法及び対応するシステムに関する。更に、本発明は、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
乳房撮像は、例えば、乳癌スクリーニングのために使用される。マンモグラフィ中、検査中の乳房が機械的に圧迫され、その後、偏平化された乳房組織の放射線画像が取得される。乳房の機械的な圧迫は、画像中のモーションアーチファクトを防止する。更に、圧迫は、より均質な乳房組織の厚さを得ることを促進し、従って平均Ｘ線照射線量を減少させる。圧迫技法は、例えば国際公開第２０１３／０７６６２２Ａ１号から知られている。
【０００３】
ここで、女性の乳房は、主に２つの組織タイプ、即ち乳腺組織と脂肪組織とから構成される。乳房内の乳腺組織の体積分率の尺度は、乳腺密度（ｇ）と称される。通常、乳腺密度は、Ｘ線マンモグラフィ画像の取得後に推定され得、癌リスク査定に臨床的に重要である。
【０００４】
また、乳腺密度値は、Ｘ線撮像の前にプレスキャンによって測定され得る。乳房を通る経路でのＸ線減衰は乳腺密度値に依存するため、この値は、後続のマンモグラフィの設定を調節するために使用され得る。
【０００５】
しかし、プレスキャンは、全体の検査時間、従って乳房の圧迫の時間を延ばすことがあり、これは、患者の不快感が更に増すことを示唆する。更に、プレスキャンは、患者に対してより高い照射線量をもたらすことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、患者の不快感を更に増すことなく、又は追加の照射線量をもたらすことなく、マンモグラフィ検査中にＸ線撮像を向上させる可能性を提供する方法及びシステムを提供する必要があり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され得る。更なる例示的実施形態は、従属請求項及び以下の説明から明らかである。
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、マンモグラフィ検査中にＸ線撮像を最適化するための方法であって、支持プレートと圧迫プレートとの間で乳房を圧迫するステップと、圧迫中に力（ちから）−高さ曲線を取得するステップと、力−高さ曲線に基づいて、放射線を用いずに乳房の弾性値を決定するステップと、決定された弾性値に基づいて、Ｘ線撮像システムのパラメータを最適化するステップとを含む方法が提供される。
【０００９】
即ち、本発明の着想は、乳房の弾性機械的特性を測定することによって、乳房の弾性値の予測又は推定を提供する点に見られ得る。このために、検査中の乳房が例えば２つの平面状のパドルの間で圧迫され、時間にわたる圧迫力（Ｆ）と乳房の高さ（Ｌ）とが記録される。記録された力−高さ曲線から、乳房の密度又は弾性が計算され得る。乳房の弾性機械的特性のモデルを使用して、力−高さ曲線から弾性値が導出され得る。ここで、モデルは、式の組又は測定値のデータベースに基づくことがある。更に、弾性値は、有利には、Ｘ線システムの設定を検査中の乳房に合わせて個別に調節するために採用される。ここで、弾性値は、検査中の乳房の硬さ、弾性、又は乳腺密度（ｇ）を表す。
【００１０】
力−高さ曲線に基づいて弾性値、特に乳腺密度値を決定することによって、放射線を用いずに、臨床的に重要な値を査定することが可能になる。即ち、プレスキャンが回避され得る。従って、Ｘ線プレスキャンによる乳腺密度の決定に比べて、マンモグラフィ検査中の全体的な照射線量が減少され得る。更に、マンモグラフィ検査の全体的な時間、及びまた患者に痛みを及ぼし得る圧迫時間が短縮され得る。
【００１１】
更に、Ｘ線スキャンのパラメータが検査中の乳房に個別に最適化されるため、マンモグラフィ検査の画像品質が向上される。乳房の弾性、特に乳腺密度値はＸ線の減衰に大きな影響を及ぼし得るため、Ｘ線撮像システムのパラメータの個人化された設定は、画像品質を大幅に向上させる。
【００１２】
更に、決定された弾性値又は乳腺密度に基づいて、Ｘ線スキャン中の圧迫力が調節され得る。例えば、多数の脂肪組織を含む乳房に関しては圧迫力が減少され得、一方、高い乳腺組織の体積分率を有する乳房に関しては、例えば検査中の患者の合意の下で力が増加され得る。更に、乳房の密度が非常に高い、即ち乳腺密度が非常に高い特定の場合には、出力信号は、磁気共鳴（ＭＲＩ：magnetic resonance）及び／又は超音波検査が妥当な代替法であり得ることを示すことがある。
【００１３】
本発明の１つの例示的実施形態によれば、Ｘ線システムの最適化されるパラメータは、以下のパラメータの群：Ｘ線源の管アノード電圧、Ｘ線源の管電流、Ｘ線照射時間、Ｘ線プレフィルタ特性、例えばＸ線プレフィルタ材料又はプレフィルタ厚さ、及び少なくとも１つのＸ線検出器エネルギー閾値の少なくとも１つのパラメータである。これらのパラメータの最適化は、信号対雑音比（ＳＮＲ：signal to noise ratio）を向上させる、画像コントラストを向上させる、及び場合によっては照射時間の短縮を促進し得る。
【００１４】
本発明の更なる例示的実施形態によれば、弾性値は自動で決定される。
【００１５】
本発明の更なる例示的実施形態によれば、方法は、弾性値を表す第１の出力信号を提供するステップを更に含む。ここで、第１の出力信号は、光信号及び／又は音響信号でよい。
【００１６】
本発明の更なる例示的実施形態によれば、方法は、以下の量：乳房接触面積、乳房の硬さ、及び乳房の乳腺密度の少なくとも１つに基づいて圧迫力限度を決定するステップと、上記の量と圧迫力限度との関係を表す第２の出力信号を提供するステップとを更に含む。ここで、マンモグラフィ検査中に圧迫力限度に達するときに、第２の出力信号が提供される。
【００１７】
本発明の第２の態様によれば、マンモグラフィ検査中にＸ線撮像を最適化するためのシステムが提供される。このシステムは、乳房の放射線画像を取得するためのＸ線撮像システムと、放射線画像が取得される間、乳房を支持するための支持プレートと、圧迫プレートであって、放射線画像が取得されている間、支持プレートと圧迫プレートとの間で乳房を圧迫するための圧迫プレートと、圧迫中に力−高さ曲線を取得するための監視ユニットと、力−高さ曲線に基づいて、放射線を用いずに乳房の弾性値を決定するための処理ユニットとを備える。ここで、処理ユニットが、決定された弾性値に基づいてＸ線撮像システムのパラメータを最適化するように適合される。
【００１８】
マンモグラフィ検査中にＸ線撮像を最適化するための方法及びシステムは、２次元マンモグラフィ及びＸ線トモシンセシスにおいて採用され得る。
【００１９】
上述及び後述されるマンモグラフィ検査中にＸ線撮像を最適化するための方法に関して述べられる特徴は、システムの特徴ともなり得、また逆も成り立つことに留意すべきである。
【００２０】
本発明のこれら及び他の態様は、本明細書で後述される実施形態から明らかになり、それらの実施形態を参照して説明される。
【００２１】
添付図面を参照して、本発明の例示的実施形態を以下に述べる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態によるマンモグラフィ検査中にＸ線撮像を最適化するための方法の基本的なステップを概略的に示す。
【図２】本発明による方法の更なる実施形態を概略的に示す。
【図３】圧迫された乳房の機械的な二要素モデルを示す。
【図４】様々な乳房ファントムの力−高さ曲線の例を表すグラフを示す。
【図５】ヒト乳房の力−高さ曲線のグラフを示す。
【図６】乳房接触面積を決定するためのマーカを有する支持プレートを示す。
【図７】本発明の一実施形態によるマンモグラフィ検査中の最適化されたＸ線撮像のためのシステムを示す。
【図８】様々な乳房に関する計算された弾性係数を表すグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に、マンモグラフィ検査中にＸ線撮像を最適化するための方法のフローチャートが概略的に示されている。対応するシステム１の詳細及び構成要素は、図７に関して述べる。図１において、第１のステップＳ０１で、支持プレート５と圧迫プレート３との間で乳房７が圧迫される。ステップＳ０３で、圧迫中に力−高さ曲線１３が取得される。更に、ステップＳ０５で、力−高さ曲線１３に基づいて、乳房７の弾性値、特に硬さ、弾性、又は乳腺密度が、放射線を用いずに決定される。その後、ステップＳ０７で、決定された硬さ、弾性、又は乳腺密度に基づいて、Ｘ線撮像システム１のパラメータが最適化される。
【００２４】
即ち、この方法は、放射線を用いずに検査中の乳房７の乳腺密度を予測又は推定することができる可能性を提供する。予測は、Ｘ線スキャン前に測定される乳房の硬さに基づく。このために、圧迫プレート３（圧迫パドルとも称される）と支持プレート５との間に乳房７が位置決めされる。力−高さ曲線１３（圧迫曲線とも称される）は、例えば、力センサ及び距離センサなどのセンサによって取得され得る。ここで、動的な、即ち圧迫中に時間と共に変化する乳房高さＬが決定される。更に、圧迫された乳房の高さＬ及び他の影響因子に依存する、やはり動的な、即ち時間と共に変化する圧迫力Ｆが決定される。
【００２５】
以下の実施形態では、乳腺密度は弾性値として決定される。しかし、Ｘ線撮像システム２１のパラメータは、乳房の弾性又は硬さに基づいても最適化され得る。
【００２６】
検査中の乳房７に関する乳腺密度は、力−高さ曲線１３に基づいて決定され、従って放射線を用いずに決定される。特に、乳腺密度は、乳房７の弾性機械的特性、例えば弾性に基づいて計算される。決定された乳腺密度に基づいて、マンモグラフィ検査中のＸ線撮像システム１、即ちＸ線取得プロトコルの少なくとも１つのパラメータが調節又は最適化される。
【００２７】
乳腺密度がＸ線検査のＸ線減衰に影響を及ぼすため、Ｘ線撮像前の乳房乳腺密度の推定は、最適な個々のスキャンパラメータを選択するのに有益である。上述した方法の更なる利点は、放射線を用いずに乳腺密度が決定され、従ってプレスキャンが必要ないため、患者及び医療従事者に対する追加の照射線量がなくされ得ることである。更に、決定された乳腺密度に基づいて、乳房７に対する圧力、即ち圧迫力及び／又はスキャン期間が調節され得る。乳房の密度、即ち乳腺密度が非常に高い場合、出力信号は、ＭＲＩ又は超音波など他の適当な検査処置を提案することさえあり得る。
【００２８】
図２は、この方法の更なる例示的実施形態によるフローチャートを示す。ステップＳ０１及びＳ０３は、図１に示される最初の２つのステップと同様又は同一である。しかし、ステップＳ０５が分割され、即ち更なるステップＳ０５ａ〜Ｓ０５ｅを含む。即ち、乳房７の乳腺密度を決定することが、更なるステップを含む。
【００２９】
ステップＳ０５ａで、検査中の乳房７と圧迫プレート３又は支持プレート５との間の乳房接触面積Ａが決定される。即ち、乳房接触面積Ａは、圧迫プレート３又は支持プレート５に直接接触している、即ち偏平な乳房の面積と考えられ得る。特に、乳房接触面積Ａは、例えば、カメラと、圧迫プレート３及び支持プレート５の少なくとも一方にある可視マーカ４５とを用いて、自動で決定され得る。可視マーカ４５は、プレート３、５に組み込まれ得るか、又は例えば投影装置４３（図７）によってレーザによりプレート３、５に投影され得る。例えば、乳房接触面積Ａは、撮像された乳房面積Ａを圧迫プレート３上で示される乳房のサイズと比較するアルゴリズムを用いて、カメラによって自動で決定され得る。代替として、乳房接触面積Ａは、手動で、即ち使用者によって視覚的に決定され得る。例えば、使用者は、検査中の乳房７をサイズＡ、Ｂ、Ｃ、．．．として視覚的に分類することができる。更に、乳房接触面積Ａは、直接又は間接的に測定され得る。乳房接触面積Ａの間接的な測定は、胸壁から乳頭までの乳房の長さを決定し、決定された長さを例えば回帰曲線によってある面積に関係付けることを含むことがある。有利には、乳房接触面積Ａは、圧迫プロセスの最後に決定される。
【００３０】
更なる任意選択的なステップＳ０５ｂにおいて、圧迫プロセスの最後に、乳房高さＬが決定される。代替として、圧迫プロセスの最後での乳房高さＬは、取得された力−高さ曲線１３から導出され得る。ここで、乳房高さＬ、即ち全体の乳房高さＬは、乳腺組織の平均高さＬｇと、脂肪組織の平均高さＬｆとの和であり、即ちＬ＝Ｌｇ＋Ｌｆである。
【００３１】
更に、ステップＳ０５ｃで、力−高さ曲線１３に基づいて、硬さｋ＝ΔＦ／ΔＬ（弾性エネルギー係数又はばね定数とも称される）が決定される。例えば、圧迫プロセスの最後に、力−高さ曲線１３の傾きから硬さが導出され得る。力−高さ曲線が大抵は線形であり、乳房７の変形が主に弾性である圧迫プロセスの最後に乳房７の硬さを導出することが有利であり得る。この効果は、乳房７のより少ない血液流出、従ってより小さい弛緩効果によるものであり得る。従って、圧迫プロセスの最後に硬さが決定される場合、硬さ測定の信頼性が改良され得、即ち弾性率のより小さい変化が検出され得る。代替として、弾性機械的モデルはより複雑なものでもよく、粘性項も含むことがあり得、粘性項は、圧迫曲線の最終部分以外の部分の使用を可能にし得る。
【００３２】
ステップＳ０５ｄで、乳腺密度を決定するために式の組が採用される。式の組に基づく乳腺密度の決定は、以下に図３〜図５に関して説明する。代替として又は追加として、ステップＳ０５ｅで、乳腺密度を決定するために、取得された力−高さ曲線１３が測定値のデータベースと比較される。ここで、測定値のデータベースは、ルックアップテーブルとして、又は力−高さ曲線１３の曲線適合のために使用され得る。
【００３３】
ここで、本発明の更なる例示的実施形態によれば、乳腺密度が自動で決定され得る。即ち、乳腺密度は、使用者との対話なしで、システム１によって、例えば処理ユニット３７によって自動で決定され得る。
【００３４】
ステップＳ０５、特にステップＳ０５ｄ及び／又はステップＳ０５ｅで乳腺密度を決定した後、ステップＳ０９で、乳腺密度を表す第１の出力信号２７が発生され得る。第１の出力信号２７は、光信号及び／又は音響信号でよい。例えば、第１の出力信号２７は、デジタルの数値として、又は乳房密度の分類シンボルとして提供され得る。第１の出力信号２７は、１つ又は複数のディスプレイ２５上に提供され得、例えば、所要の圧力及び更なるシステムパラメータの第１の推定を行うために使用者によって利用され得る。
【００３５】
第１の出力信号２７を発生する前、又は第１の出力信号２７の発生と並行して、ステップＳ０７で、決定された乳腺密度に基づいて、Ｘ線撮像システム１の１つ又は複数のパラメータが最適化される。特に、ステップＳ０７ａで、決定された乳腺密度に基づいて、Ｘ線源１５の管アノード電圧、例えば最大管アノード電圧（ＫＶＰ）が最適化され得る。追加として又は代替として、決定された乳腺密度に基づいて、Ｘ線源１５の管電流が最適化され得る。ここで、管電流は、Ｘ線源１５の管内部で電子が加速される単位ｍＡでの値を表す。追加として又は代替として、決定された乳腺密度に基づいて、Ｘ線照射時間が最適化され得る。追加として又は代替として、決定された乳腺密度に基づいて、少なくとも１つのＸ線検出器１７のエネルギー閾値が最適化され得る。追加として又は代替として、決定された乳腺密度に基づいて、材料又はプレフィルタ厚さなどのＸ線プレフィルタ特性が最適化され得る。
【００３６】
アノード電圧は、Ｘ線源１５の電子のエネルギーを決定する。従って、Ｘ線源１５の最大アノード電圧の個々の調節又は最適化は、Ｘ線スキャン中の乳房内部のエネルギー蓄積を減少又は増加させることができ、それにより、信号対雑音比及び／又は画像コントラストが向上され、場合によっては患者の照射線量が減少されると共に、場合によっては検査時間が最適化される。
【００３７】
特に有利には、特にスペクトル検出器に関して、Ｘ線検出器エネルギー閾値が最適化され得る。特に、光子計数検出器１７で２つのエネルギービンを使用するとき、低エネルギービンと高エネルギービンとの間の閾値は、両方のビンでの予想される計数値がほぼ等しくなるように選択され得る。これは、Ｘ線検出器１７のスペクトル感度の最適化を促進する。
【００３８】
Ｘ線プレフィルタ材料又はプレフィルタ厚さは患者に応じて調節され得、例えば、より強力なプレフィルタリングの選択は、管Ｘ線スペクトルの低エネルギー成分を除去することができる。そのような低エネルギー成分は、より高密度の乳房で主に吸収され、従って信号には寄与せず、Ｘ線照射線量にのみ寄与することになる。
【００３９】
ステップＳ０５、特にステップＳ０５ｄ及び／又はステップＳ０５ｅで乳腺密度を決定した後、ステップＳ１１で、以下の量：乳房接触面積Ａ、乳房７の硬さ、及び乳房７の乳腺密度の少なくとも１つに基づく圧迫力限度が決定され得る。ここで、ステップＳ１１は、ステップＳ０７ａ〜Ｓ０７ｅ及び／又はステップＳ０９の前に、後に、又は並行して実行され得る。
【００４０】
ステップＳ０１１で圧迫力限度を決定した後、マンモグラフィ検査中に圧迫力限度に達するときに、上記の量と圧迫力限度との関係を表す第２の出力信号２９が提供される。第１の出力信号２７と同様に、第２の出力信号２９も光信号及び／又は音響信号でよい。例えば、第２の出力信号２９は、１つ又は複数のディスプレイ２５上に提供され得る。特に、第２の出力信号２９は、第１の出力信号２７と同じ又は異なるディスプレイ２５上に提供され得る。
【００４１】
本発明の例示的実施形態によれば、第２の出力信号２９は、決定された乳房接触面積及び／又は乳腺密度に関して、印加された圧迫力が低いか、妥当か、又は高いかをディスプレイ２５上に示すことができる。更なる例示的実施形態によれば、第２の出力信号２９は、現在印加されている力がどの乳腺密度に関して妥当かをディスプレイ２５上に示すことができる。
【００４２】
ステップＳ０３及びＳ０５ａ〜Ｓ０５ｃで決定された値に基づいて、検査中の乳房７の乳腺密度は、図３〜図５を参照して以下で述べるように決定され得る。
【００４３】
図３に、圧迫された乳房７の機械的な二要素モデルが示されており、乳腺密度の計算はこのモデルに基づくものでよい。図示される女性の乳房７は、主に２つの組織タイプ、即ち乳腺組織９と脂肪組織１１から構成される。図３での乳房７は、圧迫プレート３と支持プレート５との間に位置決めされている。圧迫プレート３及び／又は支持プレート５によって乳房７に力Ｆが及ぼされる。符号Ａによって表される支持プレート５上の面積は、乳房接触面積を表す。上述したように、乳房高さＬ、即ち全体の乳房高さＬは、乳腺組織９の平均高さＬｇと、脂肪組織１１の平均高さＬｆとの和である。
Ｌ＝Ｌｇ＋Ｌｆ
【００４４】
乳房７の硬さは、以下のように表され得る。
【数１】
0006479787.tif 000002
【００４５】
乳房７の平均弾性率（ヤング率とも称される）は、以下のように決定又は推定され得る。
【数２】
0006479787.tif 000003
【００４６】
図１での乳腺組織９の硬さ又はばね定数は、以下のように計算され得る。
【数３】
0006479787.tif 000004
【００４７】
図１での脂肪組織１１の硬さ又はばね定数は、以下のように計算され得る。
【数４】
0006479787.tif 000005
【００４８】
２つの組織構成要素、即ち乳腺組織９と脂肪組織１１とは、図３に示されるように順次同じ力Ｆを受ける。従って、全体の硬さ又はばね定数は、以下のようである。
【数５】
0006479787.tif 000006
【００４９】
これは、以下の式と均等である。
【数６】
0006479787.tif 000007
【００５０】
ここで、乳腺密度は、以下のように定義され得る。
【数７】
0006479787.tif 000008
【００５１】
式（６）及び（７）が組み合わされるとき、乳腺密度に関して以下の式が得られる。
【数８】
0006479787.tif 000009
【００５２】
上記の式において、Ｆは、圧迫中に乳房７に及ぼされた測定された力に対応し、Ｌは、測定された圧迫高さに対応し、ｋ＝ΔＦ／ΔＬは、硬さ又は弾性エネルギー係数に対応し、Ａは、乳房７と支持プレート５又は圧迫プレート３との間の乳房接触面積に対応する。
【００５３】
検査中の乳房７の測定された弾性率Ｅａｖｅが脂肪組織１１の弾性率Ｅｆに等しい場合、乳腺密度値は０に対応し、即ちｇ＝０である。更に、脂肪組織１１の弾性率Ｅｆが乳腺組織９の弾性率Ｅｇに等しい場合、乳腺密度値は１に対応し、即ちｇ＝１である。
【００５４】
式（２）に示される平均弾性率Ｅａｖｅは、乳房７の乳房高さＬ、乳房接触面積Ａ、及び硬さｋの測定から決定され得る。乳房接触面積Ａの測定は、図６に関してより詳細に説明する。更に、硬さｋの決定は、図４及び図５に関してより詳細に説明する。
【００５５】
更に、それぞれ乳腺組織９及び脂肪組織１１の弾性率Ｅｇ及びＥｆは、例えば科学文献から、又は例えば実験データベースから取得され得る。従って、平均弾性率Ｅａｖｅを決定した後、乳房７の乳腺密度が式（８）に従って計算され得る。
【００５６】
図４に、様々な乳房ファントムの力−高さ曲線１３の例が示されている。これらの力−高さ曲線１３は、乳房７の硬さを決定するために使用され得る。ｘ軸に、乳房７の高さＬが単位ｍｍで示されている。ｙ軸には、圧迫力が単位Ｎで示されている。ここで、乳房ファントムは、ヒトの女性の乳房の人工モデルである。実線及び白丸で表される線は、組織等価物質（ＣＩＲＳ社製）を含む乳房ファントムの力−高さ曲線１３を表し、即ち、これらのファントムは、ヒト組織と同様の物理的整合性を有する。実線は、硬さｋ＝１０．０Ｎ／ｍｍを有する乳房ファントムの力−高さ曲線１３を表す。白丸で表される線は、硬さｋ＝６．３Ｎ／ｍｍを有する乳房ファントムの力−高さ曲線１３を表す。
【００５７】
更に、破線及び三角で表される線は、発泡プラスチックを含む乳房ファントムの力−高さ曲線１３を表す。破線は、硬さｋ＝８．７Ｎ／ｍｍを有する乳房ファントムの力−高さ曲線１３を表す。三角で表される線は、硬さｋ＝２．５Ｎ／ｍｍを有する乳房ファントムの力−高さ曲線１３を表す。図４から分かるように、乳房７の全体の硬さは、力−高さ曲線１３の傾きに相関され、従って力−高さ曲線１３から導出され得る。
【００５８】
しかし、図３に示されるモデル、及び図４での力−高さ曲線１３を取得するために使用される乳房ファントムは、乳房の単純化された弾性機械的モデルである。現実のヒトの乳房は、非線形挙動を示すことがある。ここで、弾性エネルギー係数は圧迫力に応じて変化し得る。
【００５９】
図５に、図４に比べてより現実的な乳房モデルの力−高さ曲線１３が示されている。ここで、ｘ軸は、乳房７の高さＬを単位ｍｍで示し、ｙ軸は、圧迫力を単位Ｎで示す。図５に関して使用されるモデルでは、圧迫力に応じた乳房７の硬さｋの変化が考慮に入れられる。更に、乳房７の血液流出及び粘弾性変形による弛緩効果への力−高さ曲線１３の依存性が考慮に入れられる。力−高さ曲線１３は、圧迫プロセスの最後に、例えば圧迫プロセスの開始時又は最初の部分よりも線形になる傾向がある。ここで、「圧迫プロセスの最後」は、圧迫が停止される前の乳房高さＬの１〜２ｍｍの変化を表し得る。
【００６０】
上述した効果が圧迫プロセスの最後にあまり顕著でないとき、圧迫プロセスの最後に行われる硬さｋの測定又は推定が、測定の信頼性を高めることを促進し得る。乳腺密度の決定を改良するための追加又は代替の可能性は、測定値のデータベースであり得る。そのようなデータベースは、ルックアップテーブルとして、又は曲線適合のために使用され得る。
【００６１】
図６に、乳房接触面積Ａを決定するための可視マーカ４５を有する支持プレート５が示されている。圧迫プレート３も、同様に可視マーカ４５を有するように設計され得る。式（２）に従ってＥａｖｅを決定するために、乳房接触面積Ａが必要とされる。乳房接触面積Ａの値は、使用者又は操作者によって視覚的に推定され得る。支持プレート５又は同様の圧迫プレート３が、乳房接触面積Ａの決定を促進し得る。ここで、可視マーカ４５は、プレート３、５に組み込まれ得るか、又は代替として例えばレーザ光によってプレート３、５上に投影され得る。このシナリオで、様々なボタンなどの入力デバイスが直に乳房支持体で利用可能であり得るか、又は乳房支持体の近くで利用可能であり得、操作者がシステムにこの情報を引き渡す又は提供することができるようにする。代替として又は追加として、カメラ、特に小型カメラが、乳房接触面積を自動で検出及び測定するために使用され得る。ここで、乳房接触面積は、乳腺密度自体よりも容易に決定することができる。
【００６２】
図７は、本発明の一実施形態によるマンモグラフィ検査中の最適化されたＸ線撮像のためのシステム１を概略的に示す。システム１は、放射線画像が取得されている間、乳房７を支持するための支持プレート５を備える。更に、システムは、放射線画像が取得されている間、支持プレート５と圧迫プレート３との間で乳房７を圧迫するための圧迫プレート３を備える。圧迫プレート３と支持プレート５との一方は、他方のプレートに対して可動に設計され得る。検査中の乳房７は、支持プレート５が乳房７の下になり、圧迫プレート３が乳房７の上になるように、支持プレート５と圧迫プレート３との間に位置決めされ得る。圧迫プレート３及び支持プレート５は、Ｘ線撮像システム２１（マンモグラフィ検査用の装置とも称される）の一部である。
【００６３】
システム１は、更に監視ユニット２３を備え、監視ユニット２３は、処理ユニット３７の一部でよい。監視ユニット２３は、システム１の幾つかの構成要素（図７には図示せず）にワイヤレスで又はケーブルによって接続され得る。例えば、監視ユニット２３は、画面又はディスプレイ２５、対話デバイス３３（インターフェースユニットとも称される）、追跡デバイス３１、Ｘ線源１５、Ｘ線検出器１７、力センサ１９、圧迫デバイス３５、調節可能な支持体４１、及び投影装置４３に接続され得る。
【００６４】
監視ユニット２３は、乳房７の圧迫中に力−高さ曲線１３を取得するように適合される。特に、監視ユニット２３は、力センサ１９又は圧力センサの測定値を特定の時間にわたって取得するように適合され得る。更に、監視ユニット２３は、乳房７と圧迫プレート３との間、又は乳房７と支持プレート５との間の乳房接触面積Ａを自動で決定するように適合され得る。更に、監視デバイス２３は、力−高さ曲線１３から検査中の乳房７の硬さを導出するように適合され得る。
【００６５】
更に、監視デバイス２３は、決定された乳房接触面積Ａ、乳房の硬さ、又は乳房の乳腺密度に基づいて圧迫力限度を決定するように適合され得る。ここで、監視デバイス２３は、取得及び決定された値を処理ユニット３１に伝送することができる。
【００６６】
処理ユニット３７は、放射線を用いずに、力−高さ曲線１３に基づいて乳房７の乳腺密度を決定するように適合される。このために、測定値のデータベース及び／又は対応するアルゴリズムが、処理ユニット３７に記憶され得る。更に、処理ユニット３７は、決定された乳腺密度に基づいてＸ線撮像システム２１のパラメータを最適化するように適合される。最適化すべきパラメータは上述したものである。
【００６７】
システム１、特にＸ線撮像システム２１は、乳房７の放射線画像を取得するために適合される。撮像システムは、Ｘ線源１５と、Ｘ線検出器１７とを備える。図７に示される例は、いわゆる起立型検査システムであり、そのようなシステムでは、例えば乳房が検査されている間、例えば直立姿勢の患者が立つことができる。
【００６８】
従って、Ｘ線検出器１７は、乳房７が受け取られ得る一種のパドル又は小さなテーブルとして提供される。従って、Ｘ線検出器１７は、支持プレート５の下に位置決めされ得るか、又は支持プレート５内に組み込まれ得る。可動の圧迫プレート３は、乳房に対して所望の圧力で作用することを可能にするように、Ｘ線検出器１７に対して適合可能な距離で提供される。圧迫プレート３は、圧迫プレート３の所要の移動を可能にする圧迫デバイス３５に取り付けられる。
【００６９】
Ｘ線源１５は、Ｘ線検出器１７に向けて発するＸ線放射を発生する。従って、圧迫プレート３は、Ｘ線透過性として設計される。Ｘ線源１５及びＸ線検出器１７は、調節可能な支持体４１に取り付けられ、調節可能な支持体４１は、Ｘ線検出器１７の高さが被験者の様々な体型に適合され得るように、垂直方向の調節を可能にする。垂直方向だけでなく、垂直方向に対してある角度、例えば３０°の方向、又は水平にＸ線視野方向でもＸ線画像を取得するために、撮像システムの回転運動が可能である。撮像は、従来のマンモグラフィに関しては単一の固定された向きで行われ得るが、代替として、トモシンセシス取得に関しては様々な複数の角度位置でも行われ得る。例えば検査室の床にしっかりと固定されたベース３９が提供される。
【００７０】
本発明の更なる実施形態によれば、システム１は、第１及び／又は第２の出力信号を表示するように適合されたディスプレイ２５を更に備える。ディスプレイ２５は、光及び音響手段を含むことがある。更に、ディスプレイ２５は、独立したデバイスとして提供され得、及び／又は例えばシステム１のベース３９に含まれ得る。更に、図７に示されるように、幾つかのディスプレイ２５が提供されてもよい。ディスプレイ２５は、処理ユニット３７、特に監視デバイス２３に接続され得る。更に、ディスプレイ２５は、キーボードなどの対話デバイス３３に接続され得る。代替として、ディスプレイ２５は、例えばタッチスクリーンの形態での対話デバイス３３を含むことがある。対話デバイス３３は、例えば、監視デバイス２３への乳房接触面積Ａの手動入力のために使用され得る。
【００７１】
図示されるＸ線撮像システムは、いわゆる起立型であることに留意すべきである。更に、本発明はまた、Ｘ線撮像のための他のタイプ、例えば可動若しくは固定型のＸ線撮像システム、又はテーブルを有するＸ線撮像システムであって、患者が例えばうつ伏せでテーブルに横たわっている状態でＸ線画像を取得するためにテーブルの上に患者が受け取られ得るＸ線撮像システムも備えることに留意されたい。
【００７２】
本発明の更なる実施形態によれば、システム１は、リアルタイムで乳房接触面積Ａを測定するための追跡デバイス３１を備える。例えば、追跡デバイス３１は、乳房７の上方、及び圧迫プレート３の上方に配置され得る。追跡デバイス３１は、例えば図６の実施形態で述べたように可視マーカ４５と協同して乳房接触面積Ａを取得する光学カメラのシステムでよい。測定された乳房接触面積の値は、追跡デバイス３１によって監視デバイス２３に提供され得、監視デバイス２３で乳房の硬さが決定されるか、又は処理ユニット３７に直接提供され得る。
【００７３】
本発明の更なる実施形態によれば、システム１は力センサ１９を備え、力センサ１９は、現在印加されている圧迫力を測定し、測定された値を監視デバイス２３に提供する。
【００７４】
図８に、異なるグループの乳房に関する計算された弾性係数のグラフが示されている。図８でのグラフは、１２名の女性に関する研究に基づく。女性毎に、動的な力−高さ曲線１３が記録された。更に、熟練した放射線科助手が、触診によって（ＢＩＲＡＤＳ）乳房密度を推定した。研究参加者のうち６名は、乳腺散在性の乳房に対応するＢＩＲＡＤＳ密度２と推定され、参加者のうち６名は、不均一高密度の乳房に対応するＢＩＲＡＤＳ密度３と推定された。
【００７５】
取得された力−高さ曲線１３から、式（２）に従って弾性係数が決定された。ここで、硬さｋは、変形が主に弾性である圧迫進行の終了時の傾きとして導出された。乳房７の高さＬは、圧迫プロセスの最後での圧迫高さとして測定され、乳房接触面積Ａは、圧迫プロセスの最後での乳房長さ、即ち胸壁から乳頭までの乳房の長さから推定された。これらの値が、式（２）に代入された。結果が、図８に示されている。
【００７６】
ここで、図８の左部は、乳腺散在性の乳房のグループの弾性係数Ｅａｖｅを表し、図８の右部は、不均一高密度の乳房のグループの弾性係数Ｅａｖｅを表す。ｙ軸に、計算された弾性係数が、単位Ｎ／ｍ２で示されている。×印は、それぞれ、各グループに関する弾性係数の平均値を表す。横棒は、それぞれ、各グループに関する弾性係数の最小値及び最大値を表す。
【００７７】
図８は、弾性係数Ｅａｖｅを決定する、従って力−高さ曲線１３から乳腺密度を決定することができる実用的な実現性を示す。図８で、異なる密度を有する２つのグループの乳房の間で、弾性係数Ｅａｖｅの統計的に有意な差が検出可能である。
【００７８】
本発明の更なる実施形態によれば、上記の実施形態の１つによる方法の方法ステップを適当なシステム上で実行するように適合されていることによって特徴付けられるコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。
【００７９】
従って、コンピュータプログラム要素が計算ユニットに記憶され得、この計算ユニットも本発明の一実施形態の一部でよい。この計算ユニットは、上述の方法のステップを実施する、又は実施を誘発するように適合され得る。更に、この計算ユニットは、上述のシステム又は装置の構成要素を操作するように適合され得る。計算ユニットは、自動で動作する、及び／又は使用者の命令を実行するように適合され得る。コンピュータプログラムは、データ処理装置のワーキングメモリにロードされ得る。従って、データ処理装置は、本発明の方法を実施するように装備され得る。
【００８０】
本発明のこの実施形態は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラムと、既存のプログラムを更新して本発明を使用するプログラムに変えたコンピュータプログラムとの両方を含む。
【００８１】
更に、コンピュータプログラム要素は、上述したような方法の例示的実施形態の処置を実現するのに必要な全てのステップを提供するように適合され得る。
【００８２】
本発明の更なる実施形態によれば、前節で述べたコンピュータプログラム要素を記憶しているＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ可読媒体が提供される。
【００８３】
しかし、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブなどのネットワークを介して提供されてもよく、そのようなネットワークからデータ処理装置のワーキングメモリにダウンロードされ得る。本発明の更なる例示的実施形態によれば、コンピュータプログラム要素をダウンロードして利用できるようにする媒体が提供され、このコンピュータプログラム要素は、本発明の前述の実施形態の１つによる方法を実施するように構成される。
【００８４】
本発明の実施形態が、様々な主題に関連して述べられることに留意すべきである。特に、幾つかの実施形態は、方法タイプの請求項に関連して述べられており、他の実施形態は、デバイス又はシステムタイプの請求項に関連して述べられている。しかし、上述及び後述の説明から、別段の定めがない限り、１タイプの主題に属する特徴の任意の組合せに加えて、異なる主題に関する特徴同士の任意の組合せも本出願によって開示されるものとみなされることを当業者は理解されよう。しかし、全ての特徴が組み合わされてよく、特徴の単なる足し合わせを超えた相乗効果を提供する。
【００８５】
図面及び上記の説明で本発明を詳細に図示して説明してきたが、そのような図示及び説明は、例示又は例説とみなされるべきであり、限定とみなされるべきではない。本発明は、開示される実施形態に限定されない。開示される実施形態に対する他の変形形態は、図面、本開示、及び従属請求項の検討により当業者によって理解され得、特許請求される本発明を実践する際に実施され得る。
【００８６】
特許請求の範囲において、語「備える」は、他の要素又はステップを除外せず、「１つの（ａ）」又は「１つの（ａｎ）」は、複数を除外しない。単一の処理装置又は他のユニットが、特許請求の範囲に記載される幾つかの要素の機能を実現することができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されていることだけでは、これらの手段の組合せが有利に使用され得ないことを示さない。特許請求の範囲内の任意の参照符号は、範囲を限定するものとみなされるべきではない。
【符号の説明】
【００８７】
１  システム
３  圧迫プレート
５  支持プレート
７  乳房
９  乳腺組織
１１  脂肪組織
１３  力−高さ曲線
１５  Ｘ線源
１７  Ｘ線検出器
１９  力センサ
２１  Ｘ線撮像システム（マンモグラフィ検査用の装置）
２３  監視ユニット
２５  ディスプレイ
２７  第１の出力信号
２９  第２の出力信号
３１  追跡デバイス（光学カメラ）
３３  対話デバイス（インターフェースユニット）
３５  圧迫デバイス
３７  処理ユニット
３９  ベース
４１  調節可能な支持体
４３  投影装置
４５  可視マーカ
Ｆ  乳房に及ぼされる圧迫力
Ａ  乳房接触面積
Ｌ  乳房の高さ
Ｌｇ  乳腺組織の高さ
Ｌｆ  脂肪組織の高さ
ｋ  乳房の硬さ
ｇ  乳腺密度
Ｓ０１  支持プレートと圧迫プレートとの間で乳房を圧迫するステップ
Ｓ０３  圧迫中に力−高さ曲線を取得するステップ
Ｓ０５  力−高さ曲線に基づいて、放射線を用いずに乳房の乳腺密度を決定するステップ
Ｓ０５ａ  検査中の乳房と圧迫プレート又は支持プレートとの間の乳房接触面積を決定するステップ
Ｓ０５ｂ  圧迫プロセスの最後に、乳房高さを決定するステップ
Ｓ０５ｃ  力−高さ曲線に基づいて、乳房の硬さを決定するステップ
Ｓ０５ｄ  式の組を使用して乳腺密度を決定するステップ
Ｓ０５ｅ  取得された力−高さ曲線を測定値のデータベースと比較して、乳腺密度を決定するステップ
Ｓ０７  決定された乳腺密度に基づいて、Ｘ線撮像システムのパラメータを最適化するステップ
Ｓ０７ａ  決定された乳腺密度に基づいて、Ｘ線源の管アノード電圧を最適化するステップ
Ｓ０７ｂ  決定された乳腺密度に基づいて、Ｘ線源の管電流を最適化するステップ
Ｓ０７ｃ  決定された乳腺密度に基づいて、Ｘ線照射時間を最適化するステップ
Ｓ０７ｄ  決定された乳腺密度に基づいて、Ｘ線検出器エネルギー閾値を最適化するステップ
Ｓ０９  乳腺密度を表す第１の出力信号を提供するステップ
Ｓ１１  乳房接触面積、乳房の硬さ、及び乳房の乳腺密度のパラメータの少なくとも１つに基づいて、圧迫力限度を決定するステップ
Ｓ１３  マンモグラフィ検査中に圧迫力限度に達するときに、パラメータと圧迫力限度との関係を表す第２の出力信号を提供するステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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