JP6468179B2

JP6468179B2 - 乳房検査用画像撮影装置

Info

Publication number: JP6468179B2
Application number: JP2015249959A
Authority: JP
Inventors: 篤大谷; 哲郎水田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2035-12-22
Also published as: JP2017116326A

Description

本発明は、被検体から放射される消滅放射線のペアを検出して、被検体内の放射性薬剤分布のイメージングを行う乳房検査用画像撮影装置に係る。

医療機関には、放射性薬剤の分布をイメージングする放射線断層撮影装置が配備されている。この様な放射線断層撮影装置の具体的な構成について説明する。従来の放射線断層撮影装置は、放射線を検出する放射線検出器が円環状に並んで構成される検出器リングが備えられている。この検出器リングは、被検体内の放射性薬剤から照射される互いに反対方向となっている一対の放射線（消滅放射線のペア）を検出する（例えば、特許文献１参照）。この様な装置は、陽電子放射断層撮影装置と呼ばれる。

この様な放射線断層撮影装置の一種として、乳房検査用の放射線断層撮影装置がある。この乳房検査用画像撮影装置について具体的に説明する。図９は、従来の乳房検査用画像撮影装置について説明する図である。従来の乳房検査用画像撮影装置５１では、検査に際し、被検体Ｍの乳房Ｂの片側が検出器リング６２に導入される。この状態で、検出器リング６２は、被検体Ｍから照射される消滅放射線のペアを検出する。

検出器リング６２は、乳房Ｂから発せられた消滅放射線のペアの発生源を特定して、この位置情報を基に放射性薬剤の分布が生成される。放射性薬剤は、正常組織と比べがん組織により多く集積する性質があるので、放射性薬剤の分布図を診断すれば、乳がんの検診が行える。

放射性薬剤の分布をイメージングするには、検出器リング６２に被検体の左右の乳房の内の１つが導入される。被検体の右乳房についての放射性薬剤の分布を知りたければ、検出器リング６２に被検体の右乳房が導入されることになる。

特開２００９−０７２４１０

しかしながら、従来構成に係る乳房検査用画像撮影装置には次のような問題点がある。
すなわち、従来構成に係る乳房検査用画像撮影装置は、乳房に関する指標を十分に提供できていない。

従来構成の乳房検査用画像撮影装置は、乳房全体の特性を表したような指標を提供できないでいる。乳房検査用画像撮影装置は、そもそもの用途としては、乳房内に現れる病巣のイメージングである。従って、乳房全体の特性を表したような指標を提供しようという発想自体がない。

乳房の異常をイメージングしようとする装置として、Ｘ線マンモグラフィー装置がある。この装置は、乳房にＸ線を照射し乳房内の形態画像を得るという装置である。この様な装置で乳房を撮影すると、乳房全体の内部構造がうっすらと現れた画像が得られる。この画像には、乳房内部に存在する乳腺が写り込んでいる。Ｘ線マンモグラフィー装置は、この乳腺がどの程度多く乳房内に分布しているかを示す指標である乳腺密度を算出することができる。乳腺密度とは、乳房全容積に対する乳腺の占める割合を示す。乳腺密度という指標は、これで何かを判断できるという性格のものではないが、乳房の特性を理解するときの手助けとなる。乳腺密度は、Ｘ線マンモグラフィー装置の画像診断において付加的に得られる情報であり、乳房検査用画像撮影装置による診断では得られないのが現状である。

Ｘ線マンモグラフィー装置の乳腺密度は、乳腺組織と脂肪組織をＸ線撮影で見分けることで算出される。組織の見分け方は、Ｘ線を透過しやすいかどうかで判断される。乳房の特性を理解するときの手助けとして乳腺密度を算出する場合に、この様な画一的な組織の見分け方が理にかなっている保証はない。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、画期的な乳腺密度を提示することができる乳房検診用撮影装置を提供することにある。

本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る乳房検診用撮影装置は、放射線を検出する放射線検出器が弧状に配列されて構成されるとともに、被検体の乳房内に分布する放射性薬剤に由来する放射線を検出する検出器リングと、検出器リングの出力に基づいて、乳房内の放射性薬剤分布を示した三次元画像を生成する三次元画像生成手段と、三次元画像を構成する各ボクセルのうち画素値が所定の範囲にあるものを乳房に属するボクセルである乳房ボクセルと判別するとともに、三次元画像を構成する各ボクセルのうち画素値が所定の範囲にあるものを乳腺組織に位置するボクセルである乳腺ボクセルと判別する判別手段と、乳房ボクセルの個数と乳腺ボクセルの個数とにより乳腺密度を算出する乳腺密度算出手段とを備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明によれば、画期的な乳腺密度を提示することができる乳房検診用撮影装置を提供することができる。すなわち、本発明では乳房内に分布する放射性薬剤の分布により被検体の乳腺組織の分布を認識して乳腺密度を算出するようにしている。放射性薬剤の分布のイメージング像は、機能画像の一種であり、被検体内の活動を表したものとなっている。したがって、本発明によれば、乳腺組織のうち活動が活発なもの（活動乳腺組織）に基づいた乳腺密度が算出できる。従来のＸ線撮影によって得られる乳腺密度は、形態画像に基づいて算出されるものであり、算出するときに必要な乳房内の組織が乳腺かどうかの判断は見た目でなされる。このような判断手法に基づいて算出される乳腺密度に比べ、本発明の構成によれば、より乳房内部の実情に即した乳腺組織の様子を示した乳腺密度を算出することができる。

また、上述の乳房検診用撮影装置において、乳腺密度算出手段は、乳房に属するボクセルの個数を乳房ボクセルの個数で除することにより乳腺密度を算出すればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成となっていれば、より確実に乳腺密度を算出することができる。

また、上述の乳房検診用撮影装置において、三次元画像の断層画像を生成する断層像生成手段と、断層画像を構成する各ピクセルのうち、乳腺ボクセルに相当するものを強調表示させる編集を行う編集手段と、編集後の断層画像を表示する表示手段を備えればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成となっていれば、乳腺密度の信憑性について確認することができる。

また、上述の乳房検診用撮影装置において、判別手段が動作するときに用いられる画素値の範囲の変更についての術者の指示を入力させる入力手段を備えればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成となっていれば、乳腺組織の認定を調節することができる。

また、上述の乳房検診用撮影装置において、放射性薬剤がグルコースを放射性ラベルしたものとなっていればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成となっていれば、乳腺組織のうちより活発に活動している活動乳腺に基づいて乳腺密度を算出することができる。

本発明によれば、画期的な乳腺密度を提示することができる乳房検診用撮影装置を提供することができる。すなわち、本発明では乳房内に分布する放射性薬剤の分布により被検体の乳腺組織の分布を認識して乳腺密度を算出するようにしている。放射性薬剤の分布のイメージング像は、機能画像の一種であり、被検体内の活動を表したものとなっている。したがって、本発明によれば、乳腺組織のうち活動が活発なもの（活動乳腺組織）に基づいた乳腺密度が算出できる。

実施例１に係る放射線断層撮影装置の全体構成を説明する機能ブロック図である。実施例１に係る検出器リングを説明する模式図である。実施例１に係る放射線検出器を説明する斜視図である。実施例１に係る三次元画像を説明する模式図である。実施例１に係る活動乳腺抽出部の動作を説明する模式図である。実施例１に係る活動乳腺抽出部の動作を説明する模式図である。実施例１に係る重畳画像を説明する模式図である。実施例１に係る乳腺密度の表示について説明する模式図である。従来構成に係る放射線断層撮影装置について説明する模式図である。

以下、本発明に係る放射線断層撮影装置の実施例について図面を参照しながら説明する。実施例１におけるγ線は本発明の放射線の一例である。なお、実施例１の構成は、乳房検査用画像診断装置となっている。すなわち、実施例１の放射線断層撮影装置は、乳房Ｂに分布する放射性薬剤のイメージングを行って断層画像を生成する。そして、実施例１の装置は、被検体Ｍの右乳房と左乳房とを個別に撮影する構成となっている。なお、本発明係る乳房検査に用いられる放射性薬剤は、グルコースを放射性ラベルしたものとなっている。したがって、本発明に係る放射線断層撮影装置は、乳房内における糖代謝活性の分布をイメージングする構成となっている。

＜放射線断層撮影装置の全体構成＞
図１は、実施例１に係る放射線断層撮影装置の具体的構成を説明する機能ブロック図である。実施例１に係る放射線断層撮影装置９は、被検体Ｍの乳房Ｂをｚ方向から導入させるリング状の検出器リング１２とを備えている。検出器リング１２に設けられた開口部は、ｚ方向に伸びた円筒形（正確には、正１０角柱）となっている。したがって、検出器リング１２自身もｚ方向に伸びている。なお、検出器リング１２の開口部の領域が、放射線断層撮影装置９の断層画像が生成できる撮影視野となっている。ｚ方向は、検出器リング１２の中心軸の伸びる方向に沿っている。検出器リング１２は、放射線を検出する後述の放射線検出器が弧状に配列されて構成される。検出器リング１２は、放射線を検出する放射線検出器が弧状（円環状）に配列されて構成されるとともに、被検体の乳房内に分布する放射性薬剤に由来する放射線を検出する。

天板１０は、腹ばいの状態となった被検体Ｍを載置する目的で設けられている。天板１０には、被検体Ｍの乳房Ｂを挿通する穴がｚ方向に貫通するように設けられており、乳房Ｂは、この穴を通じて乳房Ｂを検出器リング１２の内部に導入される。検出器リング１２の開口部は、鉛直上向きに設けられており、乳房Ｂは、この開口部に鉛直下向きの方向から導入されることになる。

検出器リング１２は、支持台３８に載置されている。遮蔽プレート１３は、タングステンや鉛等で構成される（図１参照）。放射性薬剤は、被検体Ｍの乳房Ｂ以外の部分にも存在するので、そこからも消滅γ線ペアが発生している。この様な関心部位以外から発生する消滅γ線ペアが検出器リング１２に入射すると、断層画像撮影の邪魔となる。そこで、検出器リング１２のｚ方向における被検体Ｍに近い側の一端を覆うようにリング状でγ線を吸収する遮蔽プレート１３が設けられているのである。遮蔽プレート１３は、天板１０と検出器リング１２とに挟まれる位置に配置されている。

この様な乳房検査では、ＦＤＧ（フルオロデオキシグルコース）が被検体内に投与される。この薬剤は、被検体内に投与されると糖代謝が強い部分に集まる性質がある。したがって、このＦＰＤの分布をイメージングすれば被検体の乳房内の糖代謝の分布を知ることができる。

検出器リング１２の構成について説明する。検出器リング１２は、１０個の放射線検出器１がｚ方向（中心軸方向）に垂直な平面上の仮想円に配列されることで、１つの単位リング１２ａが形成される。この単位リング１２ａがｚ方向に３個配列されて検出器リング１２が構成される（具体的には、図２参照）。

放射線検出器１の構成について簡単に説明する。図３は、実施例１に係る放射線検出器の構成を説明する斜視図である。放射線検出器１は、図３に示すように放射線を光に変換するシンチレータ２と、光を検出する光電子増倍管から構成される光検出器３とを備えている。そして、シンチレータ２と光検出器３との介在する位置には、光を授受するライトガイド４が備えられている。

シンチレータ２は、シンチレータ結晶が３次元的に配列されて構成されている。シンチレータ結晶は、Ｃｅが拡散したＬｕ_{２（１−Ｘ）}Ｙ_２ＸＳｉＯ_５（以下、ＬＹＳＯとよぶ）によって構成されている。そして、光検出器３は、どのシンチレータ結晶が光を発したかという光の発生位置を特定することができるようになっているとともに、光の強度や、光の発生した時刻をも特定することができる。また、実施例１の構成のシンチレータ２は、採用しうる態様の例示にすぎない。したがって、本発明の構成は、これに限られるものではない。

同時計数部２１（図１参照）には、検出器リング１２から出力された検出信号が送られてきている。検出器リング１２に同時に入射した２つのγ線は、被検体内の放射性薬剤に起因する消滅γ線ペアである。同時計数部２１は、検出器リング１２を構成するシンチレータ結晶のうちの２つの組み合わせ毎に消滅γ線ペアが検出された回数をカウントし、この結果を三次元画像生成部２２に送出する。同時計数部２１による検出信号の同時性の判断は、クロックによって検出信号に付与された時刻情報が用いられる。

同時計数部２１から出力された同時計数データは、三次元画像生成部２２に送出される。三次元画像生成部２２は、同時計数データに基づき、図４に示すような放射性薬剤の濃度が三次元的にマッピングされた三次元画像ＤＲを生成する。三次元画像ＤＲには、被検体の乳房の片側が写り込んでいる。三次元画像生成部２２は、検出器リング１２の出力に基づいて、乳房内の放射性薬剤分布を示した三次元画像ＤＲを生成する。三次元画像生成部２２は本発明の三次元画像生成手段に相当する。

＜本発明の特徴的構成＞
本発明の特徴は、この三次元画像ＤＲに基づいて、活動乳腺の量を算出する構成にある。活動乳腺について説明する。乳房は、皮膚と、脂肪組織と乳腺組織の３つで構成されている。このうち乳腺組織には、盛んに代謝を行い、ホルモンにより刺激を受けて活動する活動乳腺と、活動を停止し、機能することがなくなった非活動乳腺とが存在する。活動乳腺は、糖代謝が活発であるので、放射性薬剤を積極的に取り入れる傾向がある。一方、非活動乳腺や脂肪組織は、さほど糖代謝が活発でなく、放射性薬剤を取り入れにくい。三次元画像ＤＲには、乳房内の糖代謝の活発さがイメージングされたものとなっているので、活動乳腺とその他の組織とを区別することができるのである。このような区別は活動乳腺抽出部２３で実行される。活動乳腺抽出部２３は本発明の判別手段に相当する。

＜活動乳腺抽出部＞
三次元画像生成部２２が生成した三次元画像ＤＲは、活動乳腺抽出部２３に送出される。活動乳腺抽出部２３には、図５で説明されているようなｔ１，ｔ２，ｔ３という３つの閾値が設定されている。活動乳腺抽出部２３は、三次元画像ＤＲを構成する各ボクセルの画素値と閾値とを比較してこのボクセルが何を写し込んでいるものなのかを判定する構成となっている。

ボクセルの画素値が０以上閾値ｔ１未満のとき、このボクセルが空気を写し込んでいる。そこで、活動乳腺抽出部２３は、ボクセルの画素値がｔ１以上のとき、このボクセルが乳房を写し込んでいるものと判定する。活動乳腺抽出部２３は、三次元画像を構成する各ボクセルのうち画素値が所定の範囲にあるものを乳房に属するボクセルである乳房ボクセルと判別する。

ボクセルの画素値がｔ１以上閾値ｔ２未満のとき、このボクセルが脂肪組織または非活動乳腺を写し込んでいる。また、ボクセルの画素値がｔ３以上のとき、このボクセルが病巣を写し込んでいる。病巣とは、例えば乳がんに関するガン組織であり、細胞分裂を異常なほど活発に行っている。したがって、この組織はより多くの糖を必要とし、相当の放射性薬剤を取り入れる。このような組織は、明らかに正常な活動乳腺ではない。

そこで、活動乳腺抽出部２３は、ボクセルの画素値がｔ２以上閾値ｔ３未満のとき、このボクセルが活動乳腺を写し込んでいるものと判定する。活動乳腺抽出部２３は、三次元画像を構成する各ボクセルのうち画素値が所定の範囲にあるものを乳腺組織に位置するボクセルである乳腺ボクセルと判別する。

活動乳腺抽出部２３は、上述の閾値を用いた判定に基づいて、図６に示すように、三次元画像ＤＲ上における活動乳腺に係るボクセルの分布を示す活動乳腺三次元画像ＤＭを生成する。

活動乳腺三次元画像ＤＭは、表示部３６を通じて表示ができるようになっているのでこの点について説明する。活動乳腺三次元画像ＤＭは、活動乳腺断層画像生成部２６に送出される。一方、三次元画像ＤＲは、断層画像生成部２５に送出される。活動乳腺断層画像生成部２６は、ある裁断面で活動乳腺三次元画像ＤＭを裁断したときの断層画像である活動乳腺断層画像を生成する。そして、断層画像生成部２５は、同じ裁断面で三次元画像ＤＲを裁断したときの乳房断層画像を生成する。活動乳腺断層画像と乳房断層画像とは、重合部２７に送出される。重合部２７は、乳房断層画像に活動乳腺断層画像を重ね合わせて、図７左側に示すような重合画像を生成する。この重合画像は、乳房の断層画像に活動乳腺の分布する領域である活動乳腺領域が重畳表示されたような画像となっている。これにより、術者は、装置が乳房のどの当たりに活動乳腺領域が存在していると認定しているのかを知ることができる。この表示は、後述の乳腺密度の信憑性の確認に用いることができる。この点については後述とする。重合部２７は、本発明の編集手段に相当する。重合部２７は、断層画像を構成する各ピクセルのうち、乳腺ボクセルに相当するものを強調表示させる編集を行う構成である。

なお、重合画像を生成する際に活動乳腺三次元画像ＤＭのどこを裁断するかについては、術者が操作卓３５を通じた指示の入力により変更することができる。この指示の入力に伴い、活動乳腺断層画像生成部２６は、裁断位置を変更して活動乳腺断層画像を再生成する。断層画像生成部２５は、この動作に伴い裁断位置が活動乳腺断層画像と同じとなっている乳房断層画像を再生成する。再生成された各画像は、重合部２７に送出され重合画像に加工されたあと、表示部３６で表示される。操作卓３５は、本発明の入力手段に相当する。

また、術者は操作卓３５を通じて指示を入力することにより、図７右側に表示部３６に重合処理までの乳房断層画像を表示させることもできる。術者は、操作卓３５を通じて表示部３６に図７左側に示すように重畳画像を表示させるようにすることもできれば、図７右側に示すように乳房断層画像を表示させるようにすることもできる。

＜乳腺密度算出部＞
活動乳腺抽出部２３が実行した三次元画像ＤＲを構成するボクセルの判定結果は、乳腺密度算出部２４に送出される。乳腺密度算出部２４は、活動乳腺抽出部２３が活動乳腺組織と判定したボクセル（乳腺ボクセル）の個数Ｎｂおよび空気以外と判定したボクセル（乳房ボクセル）の個数Ｎａとを用いて乳腺密度Ｄを算出する。したがって、個数Ｎｂは、画素値がｔ２以上閾値ｔ３未満のボクセルが三次元画像ＤＲ上にいくつあるかを示し、個数Ｎａは、画素値がｔ１以上のボクセルが三次元画像ＤＲ上にいくつあるかを示している。乳腺密度Ｄは、Ｎｂ／Ｎａ×１００％に等しい。乳腺密度算出部２４は、乳房に属するボクセルの個数を乳房ボクセルの個数で除することにより乳腺密度を算出する。

なお、本装置は、乳房のどこを乳腺と考えて乳腺密度Ｄを算出したものなのかを確認することができる（図７参照）。乳腺の位置は乳房の中心付近に分布しているはずである。したがって、重畳画像のうち乳房の中心に活動乳腺が分布していることが確認されれば、乳腺密度Ｄは信憑性が高いものと評価できる。乳腺密度算出部２４は本発明の乳腺密度算出手段に相当する。

図８は、乳房密度が表示部３６に表示されている様子を示している。図８の場合、被検体の両方の乳房の撮影が終了しており、右乳房と左乳房の乳房断層画像が一度に表示されている。表示部３６には、右乳房に係る乳房断層画像には、右乳房に係る乳腺密度が重畳表示され、左乳房に係る乳房断層画像には、左乳房に係る乳腺密度が重畳表示される。

主制御部４１は、ＣＰＵによって実現され、各部２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７を実現するためのプログラムを実行する構成である。記憶部３７には、各部の動作に必要なパラメータが収納されている。また、主制御部４１に代えて各部を個別に実現する演算装置を備える構成としてもよい。

以上のように、本発明によれば、画期的な乳腺密度を提示することができる乳房検診用撮影装置を提供することができる。すなわち、本発明では乳房内に分布する放射性薬剤の分布により被検体の乳腺組織の分布を認識して乳腺密度を算出するようにしている。放射性薬剤の分布のイメージング像は、機能画像の一種であり、被検体内の活動を表したものとなっている。したがって、本発明によれば、乳腺組織のうち活動が活発なもの（活動乳腺組織）に基づいた乳腺密度が算出できる。従来のＸ線撮影によって得られる乳腺密度は、形態画像に基づいて算出されるものであり、算出するときに必要な乳房内の組織が乳腺かどうかの判断は見た目でなされる。このような判断手法に基づいて算出される乳腺密度に比べ、本発明の構成によれば、より乳房内部の実情に即した乳腺組織の様子を示した乳腺密度を算出することができる。

本発明は、上述の実施例に限られず、下記のような変形実施が可能である。

（１）活動乳腺抽出部２３が動作するときに用いられる画素値の範囲の変更についての術者の指示を操作卓３５に入力させるように構成してもよい。この構成によれば、上述の各閾値ｔ１，ｔ２，ｔ３を術者の意思のままに変更することができる。

（２）実施例１に係る検出器リング１２は、円環状であったが、本発明はこの構成に限られない。検出器リング１２を円弧状に構成することもできる。

１２検出器リング
２２三次元画像生成部（三次元画像生成手段）
２３活動乳腺抽出部（判別手段）
２４乳腺密度算出部（乳腺密度算出手段）

Claims

放射線を検出する放射線検出器が弧状に配列されて構成されるとともに、被検体の乳房内に分布する放射性薬剤に由来する放射線を検出する検出器リングと、
前記検出器リングの出力に基づいて、乳房内の放射性薬剤分布を示した三次元画像を生成する三次元画像生成手段と、
前記三次元画像を構成する各ボクセルのうち画素値が所定の範囲にあるものを乳房に属するボクセルである乳房ボクセルと判別するとともに、前記三次元画像を構成する各ボクセルのうち画素値が所定の範囲にあるものを乳腺組織に位置するボクセルである乳腺ボクセルと判別する判別手段と、
前記乳房ボクセルの個数と前記乳腺ボクセルの個数とにより乳腺密度を算出する乳腺密度算出手段とを備えることを特徴とする乳房検診用撮影装置。
請求項１に記載の乳房検診用撮影装置において、
前記乳腺密度算出手段は、前記乳腺ボクセルの個数を前記乳房ボクセルの個数で除することにより前記乳腺密度を算出することを特徴とする乳房検診用撮影装置。
請求項１または請求項２に記載の乳房検診用撮影装置において、
前記三次元画像の断層画像を生成する断層像生成手段と、
前記断層画像を構成する各ピクセルのうち、前記乳腺ボクセルに相当するものを強調表示させる編集を行う編集手段と、
編集後の前記断層画像を表示する表示手段を備えることを特徴とする乳房検診用撮影装置。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の乳房検診用撮影装置において、
前記判別手段が動作するときに用いられる画素値の範囲の変更についての術者の指示を入力させる入力手段を備えることを特徴とする乳房検診用撮影装置。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の乳房検診用撮影装置において、
放射性薬剤がグルコースを放射性ラベルしたものとなっていることを特徴とする乳房検診用撮影装置。