(57)【要約】【課題】撮影時のグリッドの使用状態に応じて、より適切なエネルギーサブトラクション処理を実現する。【解決手段】複数の放射線画像の相対応する画素毎に所与の重みづけ係数を用いた重み付き加減算を行うエネルギーサブトラクション処理の際に、重みづけ係数決定部３３が、複数の放射線画像の撮影の際のグリッドの使用状態を表すグリッド情報Ｇ1を取得し、取得されたグリッド情報Ｇ1に基づいて重みづけ係数Ｗ3を決定し、成分画像生成部３５が、この重みづけ係数Ｗ3を用いた重み付き加減算を行う。【選択図】図３
2010005006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を透過した放射線によって形成される、エネルギー分布の異なる複数のパターンの放射線の各々の該被写体中の透過・減衰の程度を表す複数の放射線画像を入力とし、該複数の放射線画像の相対応する画素毎に所与の重みづけ係数を用いた重み付き加減算を行うことによって、前記被写体中の所定の成分を表す成分画像を生成する成分画像生成手段を備えたエネルギーサブトラクション処理装置において、
前記複数の放射線画像の撮影の際のグリッドの使用状態を表すグリッド情報を取得するグリッド情報取得手段と、
該グリッド情報取得手段によって取得された前記グリッド情報に基づいて前記重みづけ係数を決定する重みづけ係数決定手段とをさらに備え、
前記成分画像生成手段が、該重みづけ係数決定手段によって決定された重みづけ係数を用いた前記重み付き加減算を行うものであることを特徴とするエネルギーサブトラクション処理装置。
【請求項２】
前記グリッド情報が、前記撮影の際のグリッドの使用の有無を表す情報、および／または、前記撮影の際に使用されたグリッドの種類を表す情報であることを特徴とする請求項１記載のエネルギーサブトラクション処理装置。
【請求項３】
前記グリッド情報が、前記撮影の際のグリッドの使用の有無を表す情報であり、
前記重みづけ係数決定手段は、前記複数の放射線画像のうち、より高エネルギー側にエネルギー分布を有する放射線の前記透過・減衰の程度を表す画像に対する重みづけ係数の絶対値の、前記撮影の際にグリッドを使用した場合の前記グリッドを使用しなかった場合に対する増加率が、前記複数の放射線画像のうち、より低エネルギー側にエネルギー分布を有する放射線の前記透過・減衰の程度を表す画像に対する重みづけ係数の絶対値の前記増加率よりも大きくなるように、前記重みづけ係数を決定するものであることを特徴とする請求項１記載のエネルギーサブトラクション処理装置。
【請求項４】
前記グリッド情報が前記撮影の際に使用されたグリッドのグリッド比を含むものであり、
前記重みづけ係数決定手段は、前記複数の放射線画像のうち、より高エネルギー側にエネルギー分布を有する放射線の前記透過・減衰の程度を表す画像に対する重みづけ係数の絶対値の、前記グリッド比の増加に伴う増加率が、前記複数の放射線画像のうち、より低エネルギー側にエネルギー分布を有する放射線の前記透過・減衰の程度を表す画像に対する重みづけ係数の絶対値の前記増加率よりも大きくなるように、前記重みづけ係数を決定するものであることを特徴とする請求項１記載のエネルギーサブトラクション処理装置。
【請求項５】
所与のエネルギー分布の放射線を被写体に曝射する放射線曝射手段と、
曝射された放射線を検出する放射線検出手段と、
検出された放射線をデジタル画像信号に変換し、前記被写体を表す放射線画像のデジタル画像データを生成する変換手段と、
前記変換手段によって生成された、前記被写体を透過した前記放射線によって形成される、エネルギー分布の異なる複数のパターンの放射線の各々の該被写体中の透過・減衰の程度を表す複数の放射線画像のデジタル画像データを入力とし、該複数の放射線画像の相対応する画素毎に所与の重みづけ係数を用いた重み付き加減算を行うことによって、前記被写体中の所定の成分を表す成分画像を生成する成分画像生成手段とを備えた放射線画像診断システムであって、
該システムは、前記被写体と前記放射線検出手段との間に所与のグリッドを配設可能に構成されたものであり、
前記複数の放射線画像の撮影の際のグリッドの使用状態を表すグリッド情報を取得するグリッド情報取得手段と、
該グリッド情報取得手段によって取得された前記グリッド情報に基づいて前記重みづけ係数を決定する重みづけ係数決定手段とをさらに備え、
前記成分画像生成手段が、該重みづけ係数決定手段によって決定された重みづけ係数を用いた前記重み付き加減算を行うものであることを特徴とする放射線画像診断システム。
【請求項６】
被写体を透過した放射線によって形成される、エネルギー分布の異なる複数のパターンの放射線の各々の該被写体中の透過・減衰の程度を表す複数の放射線画像を入力とし、該複数の放射線画像の相対応する画素毎に所与の重みづけ係数を用いた重み付き加減算を行うことによって、前記被写体中の所定の成分を表す成分画像を生成する成分画像生成ステップを有するエネルギーサブトラクション処理方法において、
前記複数の放射線画像の撮影の際のグリッドの使用状態を表すグリッド情報を取得するグリッド情報取得ステップと、
取得された該グリッド情報に基づいて前記重みづけ係数を決定する重みづけ係数決定ステップとをさらに有し、
前記成分画像生成ステップが、該重みづけ係数決定手段によって決定された重みづけ係数を用いた前記重み付き加減算を行うものであることを特徴とするエネルギーサブトラクション処理方法。
【請求項７】
コンピュータに、被写体を透過した放射線によって形成される、エネルギー分布の異なる複数のパターンの放射線の各々の該被写体中の透過・減衰の程度を表す複数の放射線画像を入力とし、該複数の放射線画像の相対応する画素毎に所与の重みづけ係数を用いた重み付き加減算を行わせることによって、前記被写体中の所定の成分を表す成分画像を生成する成分画像生成ステップを実行させるエネルギーサブトラクション処理プログラムにおいて、
該コンピュータに、
前記複数の放射線画像の撮影の際のグリッドの使用状態を表すグリッド情報を取得するグリッド情報取得ステップと、
取得された該グリッド情報に基づいて前記重みづけ係数を決定する重みづけ係数決定ステップとをさらに実行させ、
前記成分画像生成ステップにおいて、該重みづけ係数決定手段によって決定された重みづけ係数を用いた前記重み付き加減算を行わせることを特徴とするエネルギーサブトラクション処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー分布の異なる複数の放射線による放射線画像を用いて画像中の特定の画像成分を分離するエネルギーサブトラクション技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医用画像処理の分野において、同一の被写体に対して相異なるエネルギー分布を有する放射線を照射して２つの放射線画像を得、これら２つの放射線画像の各画素を対応させて、画像信号間で適当な重みづけ係数を乗算した上で減算（サブトラクト）を行って、特定の構造物の画像を表す差信号を得るエネルギーサブトラクション処理技術が知られており、この技術を用いれば、入力画像から骨成分を除去した軟部画像や、入力画像から軟部成分を除去した骨部画像を生成することができるので、診断対象ではない部分が除去された画像を読影することにより、診断対象部分の画像上での視認性が向上する（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ところで、図１２に模式的に表したように、放射線源から照射された放射線は、被写体を透過する際、光電効果とコンプトン効果の２つの影響によって減衰するが、これらの効果のうちコンプトン効果によって減衰した放射線の一部は進行方向が変化して散乱線成分となる。この散乱線成分は放射線画像のコントラストの低下を引き起こすため、被写体の放射線画像情報を検出する検出器と被写体との間にグリッドを設けることにより、撮影時に散乱線成分の低減が図られている。
【０００４】
上記特許文献１に記載のエネルギーサブトラクション装置はグリッドが配設された撮影系を有しており、グリッドにより散乱線成分が除去された放射線による画像を用いたエネルギーサブトラクション処理が行われている。
【特許文献１】特開２０００−３４７３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近時のＦＰＤを用いた放射線撮影装置の普及により、様々な部位でのエネルギーサブトラクション処理用の撮影が可能になりつつあり、その撮影の際には、撮影部位に応じて、管電圧や、グリッドの有無・種類等の使用状態が決定されている。
【０００６】
これに対して、特許文献１等に記載の従来のエネルギーサブトラクション処理では、その対象となる部位は限られていたため、撮影の際のグリッドの使用状態は固定的に決定されており、エネルギーサブトラクション処理において、グリッドの使用状態の違いがエネルギーサブトラクション処理に及ぼす影響を考慮する必要性がなかった。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、撮影時のグリッドの使用状態に応じて、より適切なエネルギーサブトラクション処理を実現する装置、方法およびプログラム、並びに放射線画像診断システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のエネルギーサブトラクション処理装置は、被写体を透過した放射線によって形成される、エネルギー分布の異なる複数のパターンの放射線の各々の該被写体中の透過・減衰の程度を表す複数の放射線画像を入力とし、該複数の放射線画像の相対応する画素毎に所与の重みづけ係数を用いた前記重み付き加減算を行うことによって、前記被写体中の所定の成分を表す成分画像を生成する成分画像生成手段を備えたエネルギーサブトラクション処理装置に、前記複数の放射線画像の撮影の際のグリッドの使用状態を表すグリッド情報を取得するグリッド情報取得手段と、該グリッド情報取得手段によって取得された前記グリッド情報に基づいて前記重みづけ係数を決定する重みづけ係数決定手段とをさらに設け、前記成分画像生成手段が、該重みづけ係数決定手段によって決定された重みづけ係数を用いた重み付き加減算を行うようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明のエネルギーサブトラクション処理方法は、被写体を透過した放射線によって形成される、エネルギー分布の異なる複数のパターンの放射線の各々の該被写体中の透過・減衰の程度を表す複数の放射線画像を入力とし、該複数の放射線画像の相対応する画素毎に所与の重みづけ係数を用いた重み付き加減算を行うことによって、前記被写体中の所定の成分を表す成分画像を生成する成分画像生成ステップを有するエネルギーサブトラクション処理方法において、前記複数の放射線画像の撮影の際のグリッドの使用状態を表すグリッド情報を取得するグリッド情報取得ステップと、取得された該グリッド情報に基づいて前記重みづけ係数を決定する重みづけ係数決定ステップとをさらに行うようにし、前記成分画像生成ステップが、該重みづけ係数決定手段によって決定された重みづけ係数を用いた前記重み付き加減算を行うようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明のエネルギーサブトラクション処理プログラムは、上記のエネルギーサブトラクション処理方法をコンピュータに実行させるものである。
【００１１】
本発明の放射線画像診断システムは、所与のエネルギー分布の放射線を被写体に曝射する放射線曝射手段と、曝射された放射線を検出する放射線検出手段と、検出された放射線をデジタル画像信号に変換し、前記被写体を表す放射線画像のデジタル画像データを生成する変換手段と、前記変換手段によって生成された、前記被写体を透過した前記放射線によって形成される、エネルギー分布の異なる複数のパターンの放射線の各々の該被写体中の透過・減衰の程度を表す複数の放射線画像のデジタル画像データを入力とし、該複数の放射線画像の相対応する画素毎に所与の重みづけ係数を用いた重み付き加減算を行うことによって、前記被写体中の所定の成分を表す成分画像を生成する成分画像生成手段とを備えた放射線画像診断システムであって、前記被写体と前記放射線検出手段との間に所与のグリッドを配設可能に該システムを構成し、前記複数の放射線画像の撮影の際のグリッドの使用状態を表すグリッド情報を取得するグリッド情報取得手段と、該グリッド情報取得手段によって取得された前記グリッド情報に基づいて前記重みづけ係数を決定する重みづけ係数決定手段とをさらに設け、前記成分画像生成手段が、該重みづけ係数決定手段によって決定された重みづけ係数を用いた前記重み付き加減算を行うようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、グリッドの使用状態の違いがエネルギーサブトラクション処理に及ぼす影響について、２つの放射線画像を入力とするエネルギーサブトラクション処理を例にして説明する。
【００１３】
入力スペクトルA(E)、被写体の放射線減弱係数μ(E)、被写体の厚さt、放射線検出手段の吸収係数B(E)のとき、放射線検出手段にて検出される放射線量Iは次式（１）のように表すことができる。
【数１】
2010005006.tif 000003
【００１４】
この放射線減弱係数μ(E)は、入射した放射線のスペクトル分布と被写体を構成する組織の原子番号に依存する。一般的に、μは放射線発生装置の管電圧が高いほど小さく、原子番号が高いほど大きくなる。図１３は、エネルギー分布の異なる２種類の放射線（低エネルギーと高エネルギー）のスペクトル分布の一例を示したものであり、図１４は、人体の骨部と軟部の放射線減弱係数と放射線発生装置の管電圧の関係の一例を示したものである。なお、骨部の構成元素の原子番号の方が軟部の構成元素の原子番号よりも大きい。
【００１５】
また、図１４のスペクトル分布に従って放射線減弱係数を積分したものが、スペクトル分布全体を平均した実効的な減弱係数となる。
【００１６】
式（１）に従えば、放射線画像の各画素位置における放射線の対数露光量Eは、放射線減弱係数μと照射した放射線の総量Constを用いて次式（２）のように近似的に表すことができる。
【００１７】
E＝−μ×t＋Const                                          （２）
さらに、Const-Eを新たにE’とおけば、次式（３）のようにさらに簡単に表すことができる。
【００１８】
E’=μ×t                                                  （３）
ここで、被写体が放射線減弱係数μ1、μ2の２つの組織から構成されている場合、各組織の厚さをt1、t2とすると、式（３）を次式（４）のように変形することができる。
【００１９】
E’＝μ1×t1＋μ2×t2                                        （４）
式（４）を用いれば、エネルギー分布の異なる複数のパターンの放射線の各々の該被写体中の透過・減衰の程度を表す２つの放射線画像は、次式（５）（６）のように表される。
【００２０】
EL＝μ1L×t1＋μ2L×t2                                          （５）
EH＝μ1H×t1＋μ2H×t2                                          （６）
ここで、添え字Lは、２つの放射線画像のうち、より低エネルギー側にエネルギー分布を有する放射線の透過・減衰の程度を表す画像（以下、低エネルギー画像と呼ぶ）を表し、添え字Hは、より高エネルギー側にエネルギー分布を有する放射線の透過・減衰の程度を表す画像（以下、高エネルギー画像と呼ぶ）を表す。
【００２１】
エネルギーサブトラクション処理は、式（５）（６）で表される２つの放射線画像の重み付き減算により、上記各式の右辺の分離対象以外の成分を表す各項の係数部分を0にして、分離対象以外の成分の厚さに依存しない関係式を得る処理である。
【００２２】
各放射線画像EL、EHに対する重みづけ係数をｗL、ｗHとすると、重み付き減算は次式（７）のように表される。
【００２３】
ｗL×EL−ｗH×EH＝(ｗL×μ1L−ｗH×μ1H)×t1＋(ｗL×μ2L−ｗH×μ2H)×t2
（７）
ここで、式（７）の厚さt1の組織が除去された画像を生成する場合には、ｔ1の係数部分を0にする必要があるから、
ｗL×μ1L−ｗH×μ1H＝0より、
ｗL/ｗH＝μ1H/μ1L                                （８）
さらに、ｗL＝1とすると、ｗHは次式（９）のように表せる。
【００２４】
ｗH＝μ1L/μ1H                                      （９）
一方、上記と同様に、式（７）の厚さt2の組織が除去された画像を生成する場合には、ｗL×μ2L−ｗH×μ2H＝0より、
ｗL/ｗH＝μ2H/μ2L                                （１０）
さらに、ｗL＝1とすると、ｗHは次式（１１）のように表せる。
【００２５】
ｗH＝μ2L/μ2H                                （１１）
このように、重みづけ係数ｗL、ｗHは、２つの放射線画像を用いたエネルギーサブトラクション処理の場合、もとの放射線画像中の各成分のうち成分画像の生成対象ではない方の成分（除去される方の成分）の放射線減弱係数の比として表すことができる。
【００２６】
なお、放射線画像の対数露光量Eは、被写体を撮影する際に被写体を透過して放射線検出手段に照射された放射線量を対数変換したものである。露光量は放射線検出手段に照射される放射線を直接検出することにより得ることができるが、放射線画像の個々の画素毎に露光量を検出することは非常に困難である。一方、放射線検出手段において得られる画像の各画素の画素値は露光量が多いほど大きくなることから、画素値と露光量とは互いに対応づけることができるものである。したがって、上記各式の露光量を画素値に置き換えることができる。
【００２７】
一方、撮影時に放射線検出手段で検出される放射線には散乱線成分が含まれるため、散乱線成分の量に依存して放射線画像のコントラストが低下するが、撮影の際にグリッドを用いた場合には、グリッドの散乱線除去効果により、放射線検出手段で検出される放射線の量が減少する。また、使用するグリッドの種類によって散乱線除去効果の程度は異なることから、使用するグリッドの種類により、放射線検出手段で検出される放射線の量の減少の程度は異なる。このように、撮影時のグリッドの使用状態によって、放射線の見かけの減弱特性が変化することになり、これに伴い、上式（８）（１０）より、エネルギーサブトラクション処理の重みづけ係数も変化する。
【００２８】
本発明は、このようにグリッドの使用状態の違いがエネルギーサブトラクション処理の重みづけ係数に影響を及ぼすことに鑑み、グリッドの使用状態に応じてエネルギーサブトラクション処理における重みづけ係数を決定するようにしたことを特徴とするものである。
【００２９】
以下、本発明の詳細について説明する。
【００３０】
「グリッド情報」とは、撮影の際のグリッドの使用の有無を表す情報や、撮影の際に使用されたグリッドの種類を表す情報を意味する。グリッドの種類の具体例としては、グリッド比や、グリッド密度、グリッドのパターン（直線グリッド、クロスグリッド）、グリッドの材質等が挙げられる。ここで、グリッド比とは、グリッドの吸収はくの間隔を１としたときの吸収はくの相対的高さ（図１５のグリッドの断面図のh/D）であり、グリッド密度とは、単位長さ当たりのグリッドの吸収はくの数（図１５の1/(d+D)）である。なお、グリッドは静止グリッドであってもよいし、移動グリッドであってもよい。
【００３１】
「前記グリッド情報に基づいて前記重みづけ係数を決定する」方法としては、グリッド情報と重みづけ係数の関係を予め実験的・統計的に求めておき、これらを関連づけた参照情報を予め用意しておき、グリッド情報取得手段によって取得されたグリッド情報に基づいてこの参照情報を参照し、取得されたグリッド情報に関連づけられた重みづけ係数を取得することが考えられる。
【００３２】
グリッド情報と重みづけ係数の関係の具体例としては、より高エネルギーの画像に対する重みづけ係数の絶対値の、撮影の際にグリッドを使用した場合のグリッドを使用しなかった場合に対する増加率が、複数の放射線画像のうち、より低エネルギーの画像に対する重みづけ係数の絶対値の前記増加率よりも大きくなる関係や、より高エネルギーの画像に対する重みづけ係数の絶対値の、グリッド比の増加に伴う増加率が、複数の放射線画像のうち、より低エネルギーの画像に対する重みづけ係数の絶対値の前記増加率よりも大きくなる関係が挙げられる。
【００３３】
放射線検出手段の具体例としては、ＣＭＯＳ等を用いたフラットパネルディテクタ(ＦＰＤ)や、蓄積性蛍光体シート等が挙げられ、これらを撮影方法に応じて適宜選択して採用することができる。
【００３４】
「被写体を透過した放射線によって形成される、エネルギー分布の異なる複数のパターンの放射線の各々の該被写体中の透過・減衰の程度を表す複数の放射線画像」は、エネルギー分布の異なる複数のパターンの放射線を用いて撮影を複数回行う複数ショット法で得られたものであってもよいし、エネルギー分離フィルタ等の付加フィルタを介して重ねられた複数の放射線検出手段に放射線を１度曝射することによって、１回の曝射で被検体を透過した放射線のエネルギー分布を変更させ、上記複数の放射線検出手段で互いにエネルギー分布の異なる放射線が検出されるようにした１ショット法で得られたものであってもよい。
【発明の効果】
【００３５】
本発明では、複数の放射線画像の相対応する画素毎に所与の重みづけ係数を用いた重み付き加減算を行うエネルギーサブトラクション処理の際に、前記複数の放射線画像の撮影の際のグリッドの使用状態を表すグリッド情報を取得し、取得された該グリッド情報に基づいて前記重みづけ係数を決定するようにしたので、撮影時のグリッドの使用状態が適切に反映された重みづけ係数を決定することが可能になり、この重みづけ係数を用いた前記重み付き加減算を行うので、より適切な成分画像が得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態として、エネルギー分布の異なる２パターンのＸ線を人体の胸部に曝射することによって２枚のＸ線画像を生成し、これらの画像に対してエネルギーサブトラクション処理を行うことによって、軟部・骨の各成分を分離した成分画像を生成し、診断用画像とともに表示するＸ線画像診断システムについて説明する。
【００３７】
図１に、本発明の実施形態となるＸ線画像診断システムの構成を模式的に表したものである。図に示すように、このシステムは、Ｘ線発生装置１、Ｘ線検出器２、画像処理装置３、撮影制御装置４、グリッド５、グリッド検出器６から構成されており、Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２は、被検体Ｓを挟んで対向するように配置されている。また、撮影制御装置４は、Ｘ線発生装置１・Ｘ線検出器２・画像処理装置３・グリッド検出器６の各々と接続され、Ｘ線検出器２は画像処理装置３とも接続されている。
【００３８】
Ｘ線発生装置１は、Ｘ線を曝射するＸ線管１１と、Ｘ線管１１に管電圧を印加するＸ線高電圧発生器１２とからなり、撮影制御装置４からの制御により、エネルギー分布の異なるＸ線を複数回連続曝射することができる。ここで、エネルギー分布の異なるＸ線は、曝射毎に管電圧を変更して、Ｘ線のスペクトル分布上の最大値・ピーク値・平均値等を変化させることによって発生させることができるが、同一のエネルギー分布でＸ線を発生させ、曝射毎に、異なる特性をもつフィルタを透過させることによって発生させてもよい（特開昭60-225541号公報等参照）。また、曝射毎に管電流や曝射時間を変更して、Ｘ線の線量を変化させることも可能である。なお、管電圧や、管電流、曝射時間、曝射回数等の撮影条件の設定やそれに基づく動作の制御は撮影制御装置４により行われる。
【００３９】
Ｘ線検出器２は、フラットパネル型の検出器（Flat Panel Detector: FPD）である。図２に模式的に表したように、このＸ線検出器２は、Ｘ線を検出して電荷に変換して蓄積する複数の検出素子２１ａがアクティブマトリックス基板上に２次元的に配置された検出部２１と、検出部２１からの電荷の読出しのタイミングを制御する走査制御部２２と、検出部２１の各検出素子２１ａに蓄積された電荷を読み出し、対数的に増幅した後、デジタル画像データに変換する画像変換部２３と、デジタル画像データを画像処理装置３に送信する画像データ送信部２４とから構成されており、走査制御部２２と各検出素子２１ａとは、検出素子２１ａの行毎に共通の走査信号線２５によって接続され、画像変換部２３と各検出素子２１ａとは、検出素子２１ａの列毎に共通の画像信号線２６によって接続されている。
【００４０】
ここで、検出素子２１ａとしては、非晶質（アモルファス）セレニウム（ａ−Ｓｅ）等の変換層でＸ線を入射線量に応じた電荷に直接変換し、変換された電荷を変換層の下部の電極に接続されたコンデンサに蓄積し、ゲート側が走査信号線２５と、ソース側がコンデンサと、ドレイン側が画像信号線２６と各々接続されたＴＦＴスイッチが走査制御部２２からの制御信号に応じてＯＮにされると、コンデンサに蓄積された電荷によって表される画像信号を画像信号線２６に出力する直接変換方式のものを採用することができる。あるいは、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等の蛍光体（シンチレータ）でＸ線を一旦光に変換し、変換された光をフォトダイオードでさらに電荷に変換し、変換された電荷をコンデンサに蓄積し、上記直接変換方式と同様の接続形態のＴＦＴスイッチが走査制御部２２からの制御信号に応じてＯＮにされると、コンデンサに蓄積された電荷を画像信号線２６に出力する間接変換方式のものを採用してもよい。
【００４１】
走査制御部２２は、ゲート回路として構成されており、撮影制御装置４からの制御により、所定のタイミングで走査信号線２５の各々にパルス信号を送る。
【００４２】
画像変換部２３は、画像信号線２６に出力された画像信号を対数的に増幅する増幅器２３ａと、増幅された画像信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器２３ｂと、デジタル化された画像データを記憶する画像メモリ２３ｃとから構成されている。
【００４３】
さらに、このＸ線画像診断システムは、被検体ＳとＸ線検出器２との間にグリッド５を着脱可能に構成されており、グリッドありでの撮影、グリッドなしでの撮影の両方が可能となっている。また、グリッドありでの撮影の場合、様々な種類（グリッド比、グリッドパターン等）のグリッドが使用可能となっており、そのグリッドの種類の情報はグリッドに付されたタグ（バーコード）に記録されている。なお、本実施形態では、グリッド比の異なるグリッドを選択的に用いる場合を例として説明する。
【００４４】
グリッド検出器６は、グリッド５の着脱を検出するセンサと、装着されたグリッドのタグを読み取る読取部と、センサによって検出されたグリッドの有無や読取部によって読み取られたグリッドの比の情報（以下、グリッド情報と呼ぶ）を撮影制御装置４に送信する通信部とを有している。
【００４５】
画像処理装置３は、画像等の表示を行う高精細液晶ディスプレイと、ユーザからの入力を受け付けるキーボードやマウス等と、ＣＰＵやメモリ、ハードディスク、通信インターフェース等を備えた本体とを有するコンピュータであり、エネルギーサブトラクション処理によって成分画像を生成する機能を有している。
【００４６】
図３のブロック図に模式的に示したように、画像処理装置３によるエネルギーサブトラクション処理は、撮影制御装置４から撮影条件情報を取得する撮影条件受信部３１と、受信した撮影条件情報に基づいて重みづけ係数テーブル３２を参照し、分離対象の成分毎・画像毎の重みづけ係数を取得する重みづけ係数決定部３３と、Ｘ線検出器２から送信された２枚の画像の画像データを受信する画像受信部３４と、受信した２枚の画像の相対応する画素毎に、重みづけ係数決定部３３で決定された重みづけ係数を用いた重み付き減算を行うことによって各成分を表す２つの成分画像を生成する成分画像生成部３５と、生成された成分画像や、画像受信部３４で受信した診断用画像をディスプレイに表示する画像表示部３６とによって実現される。このエネルギーサブトラクション処理は、画像処理装置３に格納されたプログラムを実行することによって実現される。このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体からインストールされたものであってもよいし、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。
【００４７】
撮影条件受信部３１で取得される撮影条件情報には、撮影時の管電圧と、グリッドの使用の有無、グリッド使用時のグリッド比が含まれている。
【００４８】
重みづけ係数テーブル３２は、図４に例示したように、撮影条件情報と分離対象の成分の組合せに対して、２つの放射線画像の各々に対する重みづけ係数を関連づけたものである。すなわち、この重みづけ係数テーブル３２は、入力された放射線画像から分離対象の成分を抽出するための重みづけ係数の値を、入力される放射線画像の撮影時の管電圧、グリッド情報および分離対象の成分毎に定めたものである。図４の例では、撮影条件情報は、２回の曝射におけるエネルギー分布を表す管電圧とグリッド検出器６で得られたグリッド情報とからなり、管電圧は低圧、高圧の順となっている。重みづけ係数は、上式（９）（１１）のように、管電圧の低い方の画像（以下、低エネルギー画像）の重みづけ係数を1とした場合の管電圧の高い方の画像（以下、高エネルギー画像）の重みづけ係数を表している。なお、このテーブルへの値の登録は予め行っておいた実験の結果データに基づいて行うことができる。
【００４９】
図５は、管電圧60kVpと120kVpで撮影した場合に骨部を消去して軟部画像を生成するためのグリッド比と重みづけ係数との関係の一例をグラフ化して表したものである。ここで、重みづけ係数は、上式（９）のように、低エネルギー画像の重みづけ係数を1とした場合の高エネルギー画像の重みづけ係数を表している。また、グリッド比＝0とはグリッドを使用していないことを表している。一般的に、低エネルギーの放射線の方が物質に吸収されやすいことから、撮影の際にグリッドを用いた場合も、低エネルギーの放射線で撮影したときの方がグリッドによる放射線の吸収量が多くなり、散乱線除去効果が大きくなる。したがって、図６に示したように、グリッドを使用することによる減弱係数の絶対値の増加率は、高エネルギー画像よりも低エネルギー画像の方が大きい。同様に、グリッド比が大きくなるほど散乱線除去効果が大きくなることから、グリッド比の増加に伴う減弱係数の絶対値の増加率は、高エネルギー画像よりも低エネルギー画像の方が大きい。したがって、上式（９）における分子の増加率が分母の増加率よりも大きくなり、重みづけ係数とグリッド比の関係は図５に示したものとなる。
【００５０】
図７、８は、成分画像生成部３５の処理によって生成される画像を模式的に表したものである。ここでは、図３に示したように、入力画像Ｉ1、Ｉ2の管電圧が各々Ｖ1、Ｖ2（Ｖ1＜Ｖ2）、撮影時のグリッドのグリッド比がＧ1であり、重みづけ係数決定部３３による図４の重みづけ係数テーブル３２の参照の結果、画像Ｉ2に対する重みづけ係数が、分離対象が軟部の場合はｗ3、分離対象が骨の場合はｗ4に決定されたとする（管電圧Ｖ1の画像Ｉ1に対する重みづけ係数は1）。まず、図７に示したように、軟部成分および骨成分が含まれる入力画像Ｉ1、Ｉ2の相対応する画素毎にＩ1−ｗ3・Ｉ2で表される重み付き減算を行うことによって、骨成分が除去された軟部画像Ｉsが生成される。同様に、図８に示したように、Ｉ1−ｗ4・Ｉ2で表される重み付き減算を行うことによって、軟部成分が除去された骨部画像Ｉbが生成される。なお、相対応する画素は、各Ｘ線画像中の所定の構造物（観察対象部位やマーカー等）を基準として位置的に対応する画素の組を求めることによって特定することができる。例えば、各画像間で所定の構造物の画像中での位置がずれないような撮影方法で得られた画像の場合には、各画像の座標系における座標が一致する画素とすることができるが、位置ずれが生じる撮影方法で得られた画像の場合には、拡大・縮小・平行移動・回転等による線形的な位置合わせや歪変換等による非線形の位置合わせ、これらを組み合わせた位置合わせを行うことが好ましい。なお、この画像間の位置合わせには、特開2002-032764号公報等に記載されている方法の他、本発明の実施時点において公知の方法を用いてもよい。
【００５１】
撮影制御装置４は、画像診断のための撮影や画像生成を含む検査オーダーを発行するオーダリングシステムから検査オーダー情報を受信する検査オーダー受信部４１と、ユーザによる指示の入力を行うタッチパネル等の入力部４２と、検査オーダーや撮影条件等の各種情報を表示する表示部４３と、Ｘ線発生装置１・Ｘ線検出器２・画像処理装置３・グリッド検出器６に対して撮影条件や動作を制御するための信号の送受信を行う通信部４４と、検査オーダー受信部４１で受信した検査オーダー情報や入力部４２から入力された情報に基づいて、前記各部の動作の制御を行う制御部４５とから構成されている。本実施形態における撮影時の管電圧の入力は入力部４２から行われる。また、グリッド５が装着された場合には、グリッド検出器６から送信されるグリッド情報を通信部４４が受信する。さらに、制御部４５は、入力部４２で入力された管電圧、および、通信部４４で受信したグリッド情報を、通信部４４経由で画像処理装置３に送信する。
【００５２】
図１０は、本発明の実施形態となるＸ線画像診断システムで行われる処理の流れを表したフローチャートである。
【００５３】
まず、撮影準備段階として、以下のステップ#1から#3までを行う。すなわち、撮影制御装置４の検査オーダー受信部４２が、「２ショット法による胸部正面の一般撮影によって診断用画像・骨部画像・軟部画像を取得する」という検査オーダーを受信し、制御部４５は、受信した検査オーダーの内容を表示部４３に表示させる(#1)。ユーザである放射線技師は、検査オーダーの内容に応じて、撮影時のグリッドの有無、グリッド比を決定し、グリッド５の着脱を行う。グリッド検出器６は、グリッドの着脱を検出し、グリッドが外された場合にはグリッドがない旨の情報を撮影制御装置４に送信し、グリッドが装着された場合には、グリッド情報を読み取り、読み取られたグリッド情報を撮影制御装置４に送信する(#2)。さらに、放射線技師は、検査オーダーの内容に応じて、Ｘ線の曝射回数、各回の管電圧や管電流、曝射時間を決定し、撮影制御装置４の入力部４２から入力する。入力された管電圧や管電流、曝射時間の情報のうち、１回目の曝射に関する情報は、通信部４４経由でＸ線発生装置１、Ｘ線検出器２に送信され、各機器で撮影のための前処理が行われ、撮影準備が完了したら、撮影準備完了の旨の応答信号が、各機器から撮影制御装置４に送信される。撮影制御装置４の制御部４５は、各機器の撮影準備の完了を検知すると、表示部４３に撮影可能な旨のメッセージを表示させる(#3)。
【００５４】
放射線技師は、撮影可能になったことを確認すると、被検体Ｓの姿勢等を確認し、撮影開始の指示を入力部４２から行う(#4)。制御部４５は、撮影開始の指示を受け付けると、通信部４４経由で曝射信号をＯＮにしてＸ線発生装置１に送信し、Ｘ線発生装置１では、この信号を受信すると、Ｘ線高圧発生器１２がＸ線管１１にエネルギーを印加し、Ｘ線管１１から１回目のＸ線の曝射が開始される。撮影制御装置４では、制御部４５が、設定された曝射時間に達したかどうかを監視しており、その曝射時間に達したら、曝射信号をＯＦＦにしてＸ線発生装置１に送信する。Ｘ線発生装置１では、この信号を受信すると、Ｘ線高圧発生器１２がＸ線管１１にエネルギーの印加を終了し、Ｘ線管１１からの１回目のＸ線の曝射が終了する(#5)。撮影制御装置４では、制御部４５が、１回目の電荷の読出しを指示する情報をＸ線検出器２に送信し、Ｘ線検出器２では、この情報を受信すると、走査制御部２２が制御信号を走査信号線２５に送出し、検出素子２１ａに蓄積された電荷が順次読み出され、増幅、Ａ／Ｄ変換を経て画像メモリ２３ｃに格納され、すべての検出素子２１ａの電荷の読出しが終了したら、画像データ送信部２４が、画像メモリ２３ｃに格納された１回目の曝射による放射線画像の画像データを画像処理装置３に送信する(#6)。さらに、２回目の曝射によるＸ線の検出のための前処理を行った後、２回目の曝射の準備が完了した旨の応答を撮影制御装置４に送信する。
【００５５】
撮影制御装置４では、上記のＸ線検出器２への電荷の読み出しの指示と同時に、２回目の曝射における管電圧および管電流の情報を、通信部４４を経由してＸ線発生装置１に送信する。Ｘ線発生装置１では、これらの２回目の曝射における情報を受信し、２回目の曝射のための前処理を行った後、２回目の曝射の準備が完了した旨の応答を撮影制御装置４に送信する。
【００５６】
撮影制御装置４の制御部４５が、通信部４４を介してＸ線発生装置１およびＸ線検出器２からの応答を受信した後、ステップ#5と同様にして、２回目のＸ線の曝射が行われ(#7)、ステップ#6と同様にして、２回目の曝射によるＸ線画像が生成される(#8)。
【００５７】
一方、撮影制御装置４の制御部４５は、２回の撮影の撮影条件（管電圧、グリッド情報）を、通信部４４経由で画像処理装置３に送信する。
【００５８】
画像処理装置３では、画像受信部３４にて各回の曝射による放射線画像の画像データＩ1、Ｉ2を受信し、画像毎に異なるメモリ領域に格納するとともに(#6,#8)、撮影制御装置４から送信された撮影条件の情報を撮影条件受信部３１が受信する(#9)。次に、重みづけ係数決定部３３が、受信した撮影条件を検索キーとして、重みづけ係数テーブル３２を参照し、今回の撮影で生成された２枚の画像のうちより管電圧の高いＸ線による画像I2に対する重みづけ係数ｗ3、ｗ4を取得する(#10)。さらに、成分画像生成部３５が、重み付き減算Ｉ1−ｗ3・Ｉ2により軟部画像Ｉsを生成するとともに、重み付き減算Ｉ1−ｗ4・Ｉ2により骨部画像Ｉbを生成する(#11)。そして、画像表示部３６が、診断用の高エネルギー画像Ｉ2、軟部画像Ｉs、骨部画像Ｉbをディスプレイに表示する(#12)。
【００５９】
以上のように、本発明の実施形態では、撮影条件受信部３１が、２枚のＸ線画像の撮影の際の管電圧やグリッドの使用状態を表すグリッド情報を取得し、重みづけ係数決定部３３が、重みづけ係数テーブル３２を参照して、管電圧やグリッド情報に応じた重みづけ係数を決定するようにしたので、撮影時の管電圧やグリッドの使用状態が適切に反映された重みづけ係数を決定することが可能になり、成分画像生成部３６は、この重みづけ係数を用いた重み付き減算を行うので、より適切な成分画像が得られるようになる。
【００６０】
上記の実施形態では、グリッド情報としてグリッド比を用いたが、グリッド密度、グリッドのパターン（直線グリッド、クロスグリッド）、グリッドの材質等のグリッドに関する他の情報を用いてもよい。この場合も、グリッド５のタグにその情報を記録しておき、グリッド検出器６でその情報を読み取り、撮影制御装置４がその情報を画像処理装置３に送信するようにし、また、画像処理装置３の重みづけ係数テーブル３２には、管電圧・そのグリッドに関する他の情報・分離対象の成分毎に重みづけ係数を登録しておけばよい。
【００６１】
また、上記の実施形態では、撮影条件受信部３１が、管電圧およびグリッド情報を撮影制御装置４から受信するようにしていたが、これらの情報を受信せずに、検査オーダー情報を受信し、それに基づいて重みづけ係数を決定するようにしてもよい。具体的には、図１に例示したような、撮影部位毎に２枚の画像の管電圧とグリッド情報を定義した参照テーブルをさらに用意しておき、画像処理装置３が検査オーダー情報を受信し、重みづけ係数決定部３３が、その検査オーダー情報に含まれる撮影部位を検索キーとして、図１１のテーブルを参照し、撮影部位に応じた管電圧やグリッド情報を取得し、取得した管電圧やグリッド情報を検索キーとして重みづけ係数テーブル３２を参照し、検索キーによる条件を最もよく満たす重みづけ係数を取得するようにすればよい。なお、エネルギーサブトラクション処理用の撮影で得られる２枚の画像のうち１枚の画像は、通常診断と同じ条件で撮影されることが望ましい。こうすることで、エネルギーサブトラクション処理を行う場合であっても、通常診断に加えて１枚余分に撮影するだけで済み、患者の被ばく量があまり増加しないメリットがある。しかしながら、診断用の画像に適した管電圧は撮影部位によって異なる。そこで、図１１では、２枚のＸ線画像のうちのどちらの画像が診断用の画像となるかも定義しており、画像表示部３６による表示対象の診断用画像の決定にも用いることができる。例えば、撮影部位が胸部の場合、高エネルギー画像が診断用の画像となるが、腹部の場合は、低エネルギー画像が診断用の画像となっている。
【００６２】
なお、図５に示した重みづけ係数テーブル３２の設定は一例であり、そのＸ線画像診断装置で用いられうるグリッドについて予め実験的に求めておいた管電圧およびグリッド情報と重みづけ係数の関係を、重みづけ係数テーブル３２に登録しておけば、どのような特性のグリッドであっても、重みづけ係数決定部３３が、そのグリッドの使用状態に応じて最適な重みづけ係数を決定することができる。
【００６３】
上記の説明の他、各実施形態におけるシステム構成、参照テーブルの構成、処理フロー等に対して、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な改変を行ったものも、本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記の各実施形態はあくまでも例示であり、上記のすべての説明が本発明の技術的範囲を限定的に解釈するために利用されるべきものではない。
【００６４】
例えば、上記実施形態では２ショット法による撮影で得られたＸ線画像を用いたが、１ショット法で得られた画像に対しても同様に適用することができる。
【００６５】
また、上記実施形態では、２枚のＸ線画像から２種類の成分画像を生成する処理について説明したが、Ｎ（Ｎ＝2,3,4,・・・）枚のＸ線画像からＮ種類以下の成分画像を生成する処理に対しても同様に適用することができる。この場合、例えば、重みづけ係数テーブル３２には、管電圧・グリッド情報・分離対象成分毎に、入力となるＮ枚のＸ線画像の各々に対する重みづけ係数を定義するようにすればよい。
【００６６】
さらに、Ｘ線検出器２としては、フラットパネル型の検出器を用いずにシート状の蓄積性蛍光体層を備えてなる蓄積性蛍光体シートを用いてもよい。この場合、被検体の放射線画像情報を蓄積性蛍光体シートに記録し、記録された蓄積性蛍光体シートにレーザ光等の励起光を走査して輝尽発光光を生じさせ、得られた輝尽発光光を光電的に読み取ってアナログ画像信号を取得し、このアナログ画像信号を対数変換後、デジタル化してデジタル画像データを生成する。
【００６７】
また、グリッド５は、静止グリッドであっても移動グリッドであってもよい。
【００６８】
さらに、上記の実施形態では、読み出された画像信号に対して増幅器２３ａが予め対数変換した後でデジタル画像データを生成することを前提としているため、成分画像生成部３５において成分画像を生成するプロセスを「重みづけ加減算」と表現しているが、対数変換していない画像から成分画像を分離する場合には、上記説明における「和」を「積」、「差」を「商」と読み替えれば、上記と同じ結果が得られることも明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態におけるＸ線画像診断システムの構成を模式的に表した図
【図２】Ｘ線検出器の構成を模式的に表した図
【図３】画像処理装置におけるエネルギーサブトラクション処理を実現する構成を模式的に示したブロック図
【図４】重みづけ係数テーブルの一例を示す図
【図５】グリッド比と重みづけ係数との関係の一例を示す図
【図６】グリッド比と各Ｘ線画像の減弱係数との関係の一例を示す図
【図７】エネルギーサブトラクション処理によって軟部画像が生成される様子を模式的に表した図
【図８】エネルギーサブトラクション処理によって骨部画像が生成される様子を模式的に表した図
【図９】撮影制御装置の構成を模式的に表した図
【図１０】本発明の実施形態となる放射線画像診断システムで行われる処理の流れを表したフローチャート
【図１１】撮影部位と管電圧・グリッド情報との関係の一例を示した図
【図１２】グリッドによる散乱線除去効果を模式的に表した図
【図１３】エネルギー分布の異なる２種類の放射線（低エネルギーと高エネルギー）のスペクトル分布の一例を示した図
【図１４】人体の骨部と軟部の放射線減弱係数と放射線発生装置の管電圧の関係の一例を示した図
【図１５】グリッドの断面を模式的に表した図
【符号の説明】
【００７０】
１  Ｘ線発生装置
２  Ｘ線検出器
３  画像処理装置
４  撮影制御装置
５  グリッド
６  グリッド検出器
１１  Ｘ線管
１２  Ｘ線高電圧発生器
２１  検出部
２１ａ  検出素子
２２  走査制御部
２３  画像変換部
２３ａ  増幅器
２３ｂ  Ａ／Ｄ変換機
２３ｃ  画像メモリ
２４  画像データ送信部
２５  走査制御線
２６  画像信号線
３１  撮影条件受信部
３２  重みづけ係数テーブル
３３  重みづけ係数決定部
３４  画像受信部
３５  成分画像生成部
３６  画像表示部
４１  検査オーダー受信部
４２  入力部
４３  表示部
４４  通信部
４５  制御部
【図１】
2010005006.tif 000004
【図２】
2010005006.tif 000005
【図３】
2010005006.tif 000006
【図４】
2010005006.tif 000007
【図５】
2010005006.tif 000008
【図６】
2010005006.tif 000009
【図７】
2010005006.tif 000010
【図８】
2010005006.tif 000011
【図９】
2010005006.tif 000012
【図１０】
2010005006.tif 000013
【図１１】
2010005006.tif 000014
【図１２】
2010005006.tif 000015
【図１３】
2010005006.tif 000016
【図１４】
2010005006.tif 000017
【図１５】
2010005006.tif 000018