(57)【要約】【課題】マーカー等の特殊な器具を用いることなく、画像データから、放射線撮影装置と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出する。【解決手段】放射線撮影システムにおけるコントローラー５の制御部５１は、微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像のうち少なくとも二つの画像の信号値（画像データ）について回帰分析を行って、画像間の関係性を示す指標値を算出し、算出した指標値に基づいて、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出する。【選択図】図１５
2018202231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの格子が放射線の照射軸方向に設けられ、前記照射軸方向と直交方向に被写体を搬送する機構または自装置を移動させる機構を有し、前記被写体または自装置を移動させることで、複数の周期パターン画像を取得する放射線撮影装置と、
前記放射線撮影装置により取得された複数の周期パターン画像に基づいて、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像のうちの少なくとも二つの再構成画像を生成する再構成手段を備える画像処理装置と、
を備える放射線撮影システムであって、
前記微分位相画像、前記吸収画像を微分した微分吸収画像、前記小角散乱画像を微分した微分小角散乱画像のうち少なくとも二つの画像の信号値について回帰分析を行って、前記少なくとも二つの画像間の関係性を示す指標値を算出し、算出した指標値に基づいて、前記放射線撮影装置と前記被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出する検出手段を備える放射線撮影システム。
【請求項２】
前記検出手段は、前記微分位相画像、前記微分吸収画像、前記微分小角散乱画像のうち二つの画像を一組として、少なくとも一組の画像について単回帰分析を行って、前記少なくとも二つの画像間の関係性を示す指標値を算出し、算出した指標値に基づいて、前記放射線撮影装置と前記被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出する請求項１に記載の放射線撮影システム。
【請求項３】
前記検出手段は、前記微分位相画像、前記微分吸収画像、前記微分小角散乱画像の三つの画像を一組として、前記三つの画像について重回帰分析を行って、前記三つの画像間の関係性を示す指標値を算出し、算出した指標値に基づいて、前記放射線撮影装置と前記被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出する請求項１に記載の放射線撮影システム。
【請求項４】
前記指標値は、回帰係数、決定係数、回帰式を基準とした標準偏差、相関係数、回帰式との誤差のうち一つまたは複数である請求項１〜３の何れか一項に記載の放射線撮影システム。
【請求項５】
前記検出手段は、予め前記放射線撮影装置と前記被写体の相対的な位置変動がない画像データから求めた前記指標値を基準値として記憶しておき、前記算出した指標値の前記基準値との差又は前記算出した指標値を前記基準値で除算した変化率に基づいて、前記放射線撮影装置と前記被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出する請求項１〜４の何れか一項に記載の放射線撮影システム。
【請求項６】
前記被写体が人体である場合、前記回帰分析の対象とする画像から骨部の画素を抽出する抽出手段を備え、
前記検出手段は、前記抽出手段により抽出された骨部の画素データのみを利用して回帰分析を行い、前記放射線撮影装置と前記被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出する請求項１〜５の何れか一項に記載の放射線撮影システム。
【請求項７】
前記回帰分析の対象とする画像に対して、前記回帰分析を行う前にビニング処理またはフィルター処理を施す前処理手段を備える請求項１〜６の何れか一項に記載の放射線撮影システム。
【請求項８】
前記回帰分析の対象とする画像からノイズ画素を抽出するノイズ画素抽出手段を備え、
前記検出手段は、前記ノイズ画素抽出手段により抽出されたノイズ画素を回帰分析の対象から除外する請求項１〜７の何れか一項に記載の放射線撮影システム。
【請求項９】
前記検出手段により前記放射線撮影装置と前記被写体の相対的な位置変動による画質劣化が検出された場合に警告を出力する出力手段を備える請求項１〜８の何れか一項に記載の放射線撮影システム。
【請求項１０】
少なくとも１つの格子が放射線の照射軸方向に設けられ、前記照射軸方向と直交方向に被写体を搬送する機構または自装置を移動させる機構を有し、前記被写体または自装置を移動させることで、複数の周期パターン画像を取得する放射線撮影装置により取得された複数の周期パターン画像に画像処理を施す画像処理装置であって、
前記放射線撮影装置により取得された複数の周期パターン画像に基づいて、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像のうちの少なくとも二つの再構成画像を生成する再構成手段と、
前記微分位相画像、前記吸収画像を微分した微分吸収画像、前記小角散乱画像を微分した微分小角散乱画像のうち少なくとも二つの画像の信号値について回帰分析を行って、前記少なくとも二つの画像間の関係性を示す指標値を算出し、算出した指標値に基づいて、前記放射線撮影装置と前記被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出する検出手段と、
を備える画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮影システム及び画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いた放射線撮影装置により高精細の画像を得るには、格子のうちのひとつを格子のスリット周期の１／Ｍ（Ｍは正の整数、Ｍ＞２)ずつスリット周期方向に移動させＭ回撮影した画像（モアレ縞画像）を用いて再構成を行う縞走査方式が用いられる。
【０００３】
しかし、Ｍ枚のモアレ縞画像を撮影する間に放射線撮影装置と被写体の相対的な位置関係が変化した場合、撮影により測定される物理量に誤差を生じ、再構成により得られる再構成画像に画質劣化が生じることになり好ましくない。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１、２には、被写体表面にマーカーなどを取り付けて撮影し、被写体の移動量を検出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２０６１６２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０６１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および２に記載の技術においては、被写体表面に取り付けられたマーカーが投影される画素の位置変動や強度変化を利用して被写体の動きを検出するため、被写体が三次元的に動いた場合（回転や放射線照射軸方向への移動）、マーカーが配置された場所と配置されていない場所で動きが異なる場合、被写体表面と内部で動き方が異なる場合等において、正確に被写体の動きを検出することができない。
【０００７】
また、操作者が放射線撮影装置と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を再構成画像やモアレ縞画像から判断できればよいが、放射線撮影装置または被写体が大きく動き、強い偽像が発生した場合を除き、動きによる信号の変化を正確に判断することは困難である。例えば、医療用途において関心対象が写っていない場合、もともと存在しないのか、放射線撮影装置または患者の動きによる画質劣化によるものか、患者のポジショニング不良なのか、装置起因などの他の誤差によるものかを切り分けることができないため、誤診や不必要な再撮影による余計な被曝に繋がる。産業用途においても同様に誤った検査結果や余計な検査時間に繋がる。
【０００８】
本発明の課題は、マーカー等の特殊な器具を用いることなく、画像データから、放射線撮影装置と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
少なくとも１つの格子が放射線の照射軸方向に設けられ、前記照射軸方向と直交方向に被写体を搬送する機構または自装置を移動させる機構を有し、前記被写体または自装置を移動させることで、複数の周期パターン画像を取得する放射線撮影装置と、
前記放射線撮影装置により取得された複数の周期パターン画像に基づいて、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像のうちの少なくとも二つの再構成画像を生成する再構成手段を備える画像処理装置と、
を備える放射線撮影システムであって、
前記微分位相画像、前記吸収画像を微分した微分吸収画像、前記小角散乱画像を微分した微分小角散乱画像のうち少なくとも二つの画像の信号値について回帰分析を行って、前記少なくとも二つの画像間の関係性を示す指標値を算出し、算出した指標値に基づいて、前記放射線撮影装置と前記被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出する検出手段を備える。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において
前記検出手段は、前記微分位相画像、前記微分吸収画像、前記微分小角散乱画像のうち二つの画像を一組として、少なくとも一組の画像について単回帰分析を行って、前記少なくとも二つの画像間の関係性を示す指標値を算出し、算出した指標値に基づいて、前記放射線撮影装置と前記被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記検出手段は、前記微分位相画像、前記微分吸収画像、前記微分小角散乱画像の三つの画像を一組として、前記三つの画像について重回帰分析を行って、前記三つの画像間の関係性を示す指標値を算出し、算出した指標値に基づいて、前記放射線撮影装置と前記被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出する。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、
前記指標値は、回帰係数、決定係数、回帰式を基準とした標準偏差、相関係数、回帰式との誤差のうち一つまたは複数である。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、
前記検出手段は、予め前記放射線撮影装置と前記被写体の相対的な位置変動がない画像データから求めた前記指標値を基準値として記憶しておき、前記算出した指標値の前記基準値との差又は前記算出した指標値を前記基準値で除算した変化率に基づいて、前記放射線撮影装置と前記被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出する。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、
前記被写体が人体である場合、前記回帰分析の対象とする画像から骨部の画素を抽出する抽出手段を備え、
前記検出手段は、前記抽出手段により抽出された骨部の画素データのみを利用して回帰分析を行い、前記放射線撮影装置と前記被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出する。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の発明において、
前記回帰分析の対象とする画像に対して、前記回帰分析を行う前にビニング処理またはフィルター処理を施す前処理手段を備える。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の発明において、
前記回帰分析の対象とする画像からノイズ画素を抽出するノイズ画素抽出手段を備え、
前記検出手段は、前記ノイズ画素抽出手段により抽出されたノイズ画素を回帰分析の対象から除外する。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の発明において、
前記検出手段により前記放射線撮影装置と前記被写体の相対的な位置変動による画質劣化が検出された場合に警告を出力する出力手段を備える。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、
少なくとも１つの格子が放射線の照射軸方向に設けられ、前記照射軸方向と直交方向に被写体を搬送する機構または自装置を移動させる機構を有し、前記被写体または自装置を移動させることで、複数の周期パターン画像を取得する放射線撮影装置により取得された複数の周期パターン画像に画像処理を施す画像処理装置であって、
前記放射線撮影装置により取得された複数の周期パターン画像に基づいて、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像のうちの少なくとも二つの再構成画像を生成する再構成手段と、
前記微分位相画像、前記吸収画像を微分した微分吸収画像、前記小角散乱画像を微分した微分小角散乱画像のうち少なくとも二つの画像の信号値について回帰分析を行って、前記少なくとも二つの画像間の関係性を示す指標値を算出し、算出した指標値に基づいて、前記放射線撮影装置と前記被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出する検出手段と、
を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、マーカー等の特殊な器具を用いることなく、画像データから、放射線撮影装置と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る放射線撮影システムの全体構成を示す図である。
【図２】マルチスリットの平面図である。
【図３】図１の本体部の機能的構成を示すブロック図である。
【図４】図１のコントローラーの機能的構成を示すブロック図である。
【図５】タルボ干渉計の原理を説明する図である。
【図６】図３の制御部により実行される撮影制御処理を示すフローチャートである。
【図７】５ステップの撮影により得られるモアレ縞画像を示す図である。
【図８】被写体が動かなかった場合（DATA1）と動いた場合（DATA2〜3）のシミュレーションにより生成した画像である。
【図９】（ａ）は、DATA1〜3の微分位相画像（DPH）のプロファイル（上下方向中央）であり、（ｂ）は、DATA1〜3の微分吸収画像（DAT）のプロファイル（上下方向中央）であり、（ｃ）は、DATA1〜3の微分小角散乱画像（DSC）のプロファイル（上下方向中央）である。
【図１０】（ａ）は、微分吸収画像と微分位相画像のDATA1の散布図であり、（ｂ）は、微分吸収画像と微分位相画像のDATA2の散布図であり、（ｃ）は、微分吸収画像と微分位相画像のDATA3の散布図である。
【図１１】（ａ）は、微分吸収画像と微分小角散乱画像のDATA1の散布図であり、（ｂ）は、微分吸収画像と微分小角散乱画像のDATA2の散布図であり、（ｃ）は、微分吸収画像と微分小角散乱画像のDATA3の散布図である。
【図１２】（ａ）は、微分位相画像と微分小角散乱画像のDATA1の散布図であり、（ｂ）は、微分位相画像と微分小角散乱画像のDATA2の散布図であり、（ｃ）は、微分位相画像と微分小角散乱画像のDATA3の散布図である。
【図１３】実験によりモアレ縞画像を生成したときの被写体位置の組合せを示す図である。
【図１４】実験のSET1、SET5〜SET9の微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像を示す図である。
【図１５】（ａ）は、回帰直線の傾きａ１を示すグラフであり、（ｂ）は、決定係数Ｒ２を示すグラフであり、（ｃ）は、回帰直線を基準とした撮影データの標準偏差σを示すグラフであり、（ｄ）は、基準直線を基準とした撮影データの標準偏差σを示すグラフである。
【図１６】（ａ）は、基準ａ１と傾きａ１の差の二乗和平均平方根を示すグラフであり、（ｂ）は、基準Ｒ２と決定係数Ｒ２の差の二乗和平均平方根を示すグラフであり、（ｃ）は、回帰直線を基準とした標準偏差σの二乗和平均平方根を示すグラフであり、（ｄ）は、基準直線を基準とした標準偏差σの二乗和平均平方根を示すグラフである。
【図１７】（ａ）は、重回帰分析を行って得られた回帰係数a1、a2を示すグラフであり、（ｂ）は、ａ１誤差、ａ２誤差を示すグラフであり、（ｃ）は、ａ１誤差とａ２誤差の二乗和平均平方根を示すグラフである。
【図１８】図４の制御部により実行される再構成画像生成処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本実施形態では、本発明をタルボ・ロー干渉計を用いた放射線撮影システムに適用した例について説明するが、本発明は、タルボ・ロー干渉計を用いたものに限定されるものではなく、少なくとも第１格子を用いて、第１格子の投影またはタルボ効果によって変調された放射線強度に基づく周期パターン画像を複数枚撮影し、縞走査の原理に基づく計算により、微分位相画像、小角散乱画像、吸収画像のうち二種以上の画像を取得する放射線撮影システムであれば適用することが可能ある。
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る放射線撮影システムを示す。放射線撮影システムは、放射線撮影装置１とコントローラー５を備える。放射線撮影装置１はタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影を行い、コントローラー５は当該Ｘ線撮影により得られた複数のモアレ縞画像を用いて被写体の再構成画像を生成する。なお、本実施形態では、Ｘ線を用いて撮影を行う放射線撮影システムを例にとり説明するが、他の放射線、例えば、ガンマ線等を用いてもよい。
【００２３】
放射線撮影装置１は、図１に示すように、放射線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、放射線検出器１６、保持部１７、本体部１８等を備える。
放射線撮影装置１は縦型であり、放射線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、放射線検出器１６は、この順序に重力方向であるｚ方向に配置される。放射線源１１の焦点とマルチスリット１２間の距離をｄ１（ｍｍ）、放射線源１１の焦点と放射線検出器１６間の距離をｄ２（ｍｍ）、マルチスリット１２と第１格子１４間の距離をｄ３（ｍｍ）、第１格子１４と第２格子１５間の距離をｄ４（ｍｍ）で表す。なお、被写体台１３の位置は、第１格子１４と第２格子１５との間に設けられていてもよい。
【００２４】
距離ｄ１は好ましくは５〜５００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは５〜３００（ｍｍ）である。
距離ｄ２は、一般的に撮影室の高さは３（ｍ）程度又はそれ以下であることから、少なくとも３０００（ｍｍ）以下であることが好ましい。なかでも、距離ｄ２は４００〜３０００（ｍｍ）が好ましく、さらに好ましくは５００〜２０００（ｍｍ）である。
放射線源１１の焦点と第１格子１４間の距離（ｄ１＋ｄ３）は、好ましくは３００〜３０００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは４００〜１８００（ｍｍ）である。
放射線源１１の焦点と第２格子１５間の距離（ｄ１＋ｄ３＋ｄ４）は、好ましくは４００〜３０００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは５００〜２０００（ｍｍ）である。
それぞれの距離は、放射線源１１から照射されるＸ線の波長と第１格子１４と第２格子１５の周期から、第２格子１５上に第１格子１４による格子像（自己像）が重なる最適な距離を算出し、設定すればよい。
【００２５】
放射線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、放射線検出器１６は、同一の保持部１７に一体的に保持され、ｚ方向における位置関係が固定されている。保持部１７はアーム状に形成され、本体部１８に設けられた駆動部１８ａによりｚ方向に移動可能に本体部１８に取り付けられている。
放射線源１１は、緩衝部材１７ａを介して保持されている。緩衝部材１７ａは、衝撃や振動を吸収できる材料であれば何れの材料を用いてもよいが、例えばエラストマー等が挙げられる。放射線源１１はＸ線の照射によって発熱するため、放射線源１１側の緩衝部材１７ａは加えて断熱素材であることが好ましい。
【００２６】
放射線源１１はＸ線管を備え、当該Ｘ線管によりＸ線を発生させて重力方向（ｚ方向）にＸ線を照射する。Ｘ線管としては、例えば医療現場で広く一般に用いられているクーリッジＸ線管や回転陽極Ｘ線管を用いることができる。陽極としては、タングステンやモリブデンを用いることができる。
Ｘ線の焦点径は、０．０３〜３（mm）が好ましく、さらに好ましくは０．１〜１（mm）である。
放射線源１１のＸ線照射方向には、Ｘ線の照射範囲を狭めるための図示しない照射野絞りが設けられている。
【００２７】
マルチスリット１２（第３格子）は回折格子であり、図２に示すようにｘ方向に複数のスリットが所定間隔で設けられている。マルチスリット１２はシリコンやガラスといったＸ線の吸収率が低い材質の基板上に、タングステン、鉛、金といったＸ線の遮蔽力が大きい、つまりＸ線の吸収率が高い材質により形成される。例えば、フォトリソグラフィーによりレジスト層がスリット状にマスクされ、ＵＶが照射されてスリットのパターンがレジスト層に転写される。露光によって当該パターンと同じ形状のスリット構造が得られ、電鋳法によりスリット構造間に金属が埋め込まれて、マルチスリット１２が形成される。
【００２８】
マルチスリット１２のスリット周期は１〜６０（μｍ）である。スリット周期は、図２に示すように隣接するスリット間の距離を１周期とする。スリットの幅（ｘ方向の長さ）はスリット周期の１〜６０（％）の長さであり、さらに好ましくは１０〜４０（％）である。スリットの高さ（ｚ方向の長さ）は１〜５００（μｍ）であり、好ましくは１〜１５０（μｍ）である。
マルチスリット１２のスリット周期をｗ０（μｍ）、第１格子１４のスリット周期をｗ１（μｍ）とすると、スリット周期ｗ０は下記式により求めることができる。
ｗ０＝ｗ１・（ｄ３＋ｄ４）／ｄ４
当該式を満たすように周期ｗ０を決定することにより、マルチスリット１２及び第１格子１４の各スリットを通過したＸ線により形成される自己像が、それぞれ第２格子１５上で重なり合い、いわばピントが合った状態とすることができる。
【００２９】
図１に示すように、マルチスリット１２に隣接して、マルチスリット１２をｚ方向と直交するｘ方向に移動させる駆動部１２ａが設けられる。駆動部１２ａとしては、例えばウォーム減速機等の比較的大きな減速比系の駆動機構を単体で又は組合せて用いることができる。
【００３０】
被写体台１３は、放射線源１１からのＸ線照射経路上の被写体配置位置に設けられた、被写体を載置するための台である。
第１格子１４は、マルチスリット１２と同様にｘ方向に所定の周期の複数のスリットが設けられた回折格子である（図２参照）。第１格子１４は、マルチスリット１２と同様にＵＶを用いたフォトリソグラフィーによって形成することもできるし、いわゆるＩＣＰ法によりシリコン基板に微細細線で深掘加工を行い、シリコンのみで格子構造を形成することとしてもよい。第１格子１４のスリット周期は１〜２０（μｍ）である。スリットの幅はスリット周期の２０〜７０（％）であり、好ましくは３５〜６０（％）である。スリットの高さは１〜１００（μｍ）である。
【００３１】
第１格子１４として位相型を用いる場合、スリットの高さはスリット周期を形成する２種の素材、つまりＸ線透過部とＸ線遮蔽部の素材による位相差がπ／８〜１５×π／８となる高さとする。好ましくは、π／２又はπとなる高さである。第１格子１４として吸収型を用いる場合、スリットの高さはＸ線遮蔽部によりＸ線が十分吸収される高さとする。
【００３２】
第１格子１４がＸ線透過部とＸ線遮蔽部の素材による位相差がπ／２の位相型である場合、第１格子１４と第２格子１５間の距離ｄ４は、次の条件をほぼ満たすことが必要である。
ｄ４＝（ｍ＋１／２）・ｗ１２／λ
なお、ｍは整数であり、λはＸ線の波長である。
【００３３】
第２格子１５は、マルチスリット１２と同様にｘ方向に所定の周期の複数のスリットが設けられた回折格子である（図２参照）。第２格子１５もフォトリソグラフィーにより形成することができる。第２格子１５のスリット周期は１〜２０（μｍ）である。スリットの幅はスリット周期の３０〜７０（％）であり、好ましくは３５〜６０（％）である。スリットの高さは１〜１００（μｍ）である。
【００３４】
本実施形態では第１格子１４及び第２格子１５は、それぞれの格子面がｚ方向に対し垂直（ｘ−ｙ平面内で平行）であり、第１格子１４のスリットの方向と第２格子１５のスリットの方向とは、ｘ−ｙ平面内で所定角度だけ（わずかに）傾けて配置されているが、両者を平行な配置としても良い。
【００３５】
上記マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５は、例えば下記のように構成することができる。
放射線源１１の焦点径；３００（μｍ）、管電圧：４０（ｋＶｐ）、付加フィルター：アルミ１．６（ｍｍ）
放射線源１１の焦点からマルチスリット１２までの距離ｄ１  ：  ２４０（ｍｍ）
マルチスリット１２から第１格子１４までの距離ｄ３      ：１１１０（ｍｍ）
マルチスリット１２から第２格子１５までの距離ｄ３＋ｄ４：１３７０（ｍｍ）
マルチスリット１２のサイズ：１０（ｍｍ四方）、スリット周期：２２．８（μｍ）
第１格子１４のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：４．３（μｍ）
第２格子１５のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：５．３（μｍ）
【００３６】
放射線検出器１６は、照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が２次元状に配置され、当該変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取る。
放射線検出器１６の画素サイズは１０〜３００（μｍ）であり、さらに好ましくは５０〜２００（μｍ）である。
【００３７】
放射線検出器１６は第２格子１５に当接するように保持部１７に位置を固定することが好ましい。第２格子１５と放射線検出器１６間の距離が大きくなるほど、放射線検出器１６により得られるモアレ縞画像がボケるからである。
放射線検出器１６としては、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）を用いることができる。ＦＰＤには、検出されたＸ線を光電変換素子を介して電気信号に変換する間接変換型、検出されたＸ線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、何れを用いてもよい。
【００３８】
間接変換型は、ＣｓＩやＧｄ２Ｏ２Ｓ等のシンチレータプレートの下に、光電変換素子がＴＦＴ（薄膜トランジスタ）とともに２次元状に配置されて各画素を構成する。放射線検出器１６に入射したＸ線がシンチレータプレートに吸収されると、シンチレータプレートが発光する。この発光した光により、各光電変換素子に電荷が蓄積され、蓄積された電荷は画像信号として読み出される。
【００３９】
直接変換型は、アモルファスセレンの熱蒸着により、１００〜１０００（μm）の膜圧のアモルファスセレン膜がガラス上に形成され、２次元状に配置されたＴＦＴのアレイ上にアモルファスセレン膜と電極が蒸着される。アモルファスセレン膜がＸ線を吸収するとき、電子正孔対の形で物質内に電圧が遊離され、電極間の電圧信号がＴＦＴにより読み取られる。
なお、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、Ｘ線カメラ等の撮影手段を放射線検出器１６として用いてもよい。
また、第２格子１５を使用せず、第２格子１５の強度変調効果を与えた放射線検出器１６を使用しても良い。この場合、シンチレータに第２格子１５と同等の周期および幅で不感領域を与えるために、シンチレータに溝を掘り、格子状のシンチレータとしても良い（参照文献１：特許第５１２７２４６号公報）。
【００４０】
本体部１８は、図３に示すように、制御部１８１、操作部１８２、表示部１８３、通信部１８４、記憶部１８５等を備えて構成されている。
制御部１８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、記憶部１８５に記憶されているプログラムとの協働により、各種処理を実行する。制御部１８１は、放射線源１１、駆動部１２ａ、駆動部１８ａ、放射線検出器１６等の各部に接続されており、後述する撮影制御処理等を実行することにより、例えば、コントローラー５から入力される撮影条件の設定情報に従って、放射線源１１からのＸ線照射のタイミングやＸ線照射条件、放射線検出器１６による画像信号の読取タイミング、マルチスリット１２の移動等を制御する。
【００４１】
操作部１８２は、曝射スイッチ等を備え、これらの操作に応じた操作信号を生成して制御部１８１に出力する。
表示部１８３は制御部１８１の表示制御に従って、ディスプレイに操作画面や放射線撮影装置１の動作状況等を表示する。
【００４２】
通信部１８４は通信インターフェイスを備え、ネットワーク上のコントローラー５と通信する。例えば、通信部１８４は放射線検出器１６によって読み取られ、記憶部１８５に記憶されたモアレ縞画像をコントローラー５に送信する。
【００４３】
記憶部１８５は、制御部１８１により実行されるプログラム、プログラムの実行に必要なデータを記憶している。また、記憶部１８５は放射線検出器１６によって得られたモアレ縞画像を記憶する。
【００４４】
なお、本実施形態では、放射線撮影装置１は縦型として説明したが、横型でも斜め型でも良い。また放射線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、放射線検出器１６の順序を重力と反対になるように配置しても良い。
【００４５】
コントローラー５は、オペレーターによる操作に従って放射線撮影装置１の撮影動作を制御する。また、コントローラー５は、画像処理装置として、放射線撮影装置１により得られた一連のモアレ縞画像に画像処理を施す。例えば、放射線撮影装置１により得られた一連のモアレ縞画像を用いて被写体の再構成画像（吸収画像、小角散乱画像、微分位相画像）を生成する。
【００４６】
コントローラー５は、図４に示すように、制御部５１、操作部５２、表示部５３、通信部５４、記憶部５５を備えて構成されている。
制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により、後述する再構成画像生成処理をはじめとする各種処理を実行する。制御部５１は、検出手段、抽出手段、前処理手段、ノイズ画素抽出手段として機能する。
【００４７】
操作部５２は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードで押下操作されたキーの押下信号とマウスによる操作信号とを、入力信号として制御部５１に出力する。表示部５３のディスプレイと一体に構成されたタッチパネルを備え、これらの操作に応じた操作信号を生成して制御部５１に出力する構成としてもよい。
【００４８】
表示部５３は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のモニターを備えて構成されており、制御部５１の表示制御に従って、操作画面、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化が検出された旨の警告等を表示する。表示部５３は、出力手段として機能する。
【００４９】
通信部５４は、通信インターフェイスを備え、ネットワーク上の放射線撮影装置１や放射線検出器１６と有線又は無線により通信する。例えば、通信部５４は、放射線撮影装置１に撮影条件や制御信号を送信したり、放射線撮影装置１又は放射線検出器１６からモアレ縞画像を受信したりする。
【００５０】
記憶部５５は、制御部５１により実行されるプログラム、プログラムの実行に必要なデータを記憶している。例えば、記憶部５５は、図示しないＲＩＳ（Radiology Information System）やＨＩＳ（Hospital Information System）等により予約された撮影の情報である撮影オーダー情報を記憶している。撮影オーダー情報は、患者ＩＤ及び患者名等の患者情報、撮影部位（被写体部位）情報等を含む。
【００５１】
また、記憶部５５は、被写体部位と、その被写体部位の撮影に適した撮影条件とを対応付けた撮影条件テーブルを記憶している。
また、記憶部５５は、撮影オーダー情報に基づいて放射線撮影装置１で取得されたモアレ縞画像、モアレ縞画像に基づき生成された再構成画像等を当該撮影オーダー情報に対応付けて記憶する。
また、記憶部５５は、放射線検出器１６に対応するゲイン補正データ、欠陥画素マップ等を予め記憶する。欠陥画素マップは、放射線検出器１６の欠陥画素（画素がないものも含む）の位置情報（座標）である。
更に、記憶部５５は、予め放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動がない状態で生成された画像間で算出された、画像間の関係性を示す指標値（例えば、傾きａ１等）を基準値として記憶する。
【００５２】
＜放射線撮影装置１の動作＞
ここで、上記放射線撮影装置１のタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影方法を説明する。
図５に示すように、放射線源１１から照射されたＸ線が第１格子１４を透過すると、透過したＸ線がｚ方向に一定の間隔で像を結ぶ。この像を自己像といい、自己像が形成される現象をタルボ効果という。自己像を結ぶ位置に第２格子１５が自己像と概ね平行に配置され、第２格子１５を透過したＸ線によりモアレ縞画像（図５においてＭｏで示す）が得られる。即ち、第１格子１４は、周期パターンを形成し、第２格子１５は周期パターンをモアレ縞に変換する。放射線源１１と第１格子１４間に被写体（図５においてＨで示す）が存在すると、被写体によってＸ線の位相がずれるため、図５に示すようにモアレ縞画像上のモアレ縞は被写体の辺縁を境界に乱れる。このモアレ縞の乱れを、モアレ縞画像を処理することによって検出し、被写体像を画像化することができる。これがタルボ干渉計の原理である。なお、上記周期パターンはモアレ縞だけに限定されず、自己像を直接撮影しても良いし、タルボ効果を用いずに第１格子１４の影を観測しても良い。
【００５３】
放射線撮影装置１では、放射線源１１と第１格子１４との間の放射線源１１に近い位置に、マルチスリット１２が配置され、タルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影が行われる。タルボ干渉計は放射線源１１が理想的な点線源であることを前提としているが、実際の撮影にはある程度焦点径が大きい焦点が用いられるため、マルチスリット１２によってあたかも点線源が複数連なってＸ線が照射されているかのような効果が得られる。これがタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影法であり、焦点径がある程度大きい場合にも、タルボ干渉計と同様のタルボ効果を得ることができる。
【００５４】
本実施形態においては、縞走査法により撮影を行う。縞走査とは、一般的には、格子（マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５）のうちの何れか１枚（本実施形態では、マルチスリット１２とする）または２枚をスリット周期方向（ｘ方向）に相対的に動かしてＭ回（Ｍは正の整数、Ｍ＞２）の撮影（Ｍステップの撮影）を行い、１枚の再構成画像を生成するのに必要なＭ枚のモアレ縞画像を取得することをいう。具体的には、移動させる格子のスリット周期をｄ（μｍ）とすると、ｄ／Ｍ（μｍ）ずつ格子をスリット周期方向に動かして撮影を行うことを繰り返し、Ｍ枚のモアレ縞画像を取得する。
【００５５】
図６は、放射線撮影装置１の制御部１８１により実行される撮影制御処理を示すフローチャートである。図６を参照して撮影制御処理の流れについて説明する。
【００５６】
まず、オペレーターにより操作部１８２の曝射スイッチが操作されると（ステップＳ１；ＹＥＳ）、制御部１８１は、放射線源１１、放射線検出器１６、駆動部１２ａを制御して複数ステップの一連の撮影を実行し、モアレ縞の位相が異なる一連のモアレ縞画像を取得する（ステップＳ２）。
【００５７】
一連の撮影では、まず、マルチスリット１２が停止した状態で放射線源１１によるＸ線の照射が開始される。放射線検出器１６では前回の撮影により残存する不要な電荷を取り除くリセット後、Ｘ線照射のタイミングに合わせて電荷が蓄積され、Ｘ線の照射停止のタイミングに合わせて蓄積された電荷が画像信号として読み取られる。これが１ステップ分の撮影である。１ステップ分の撮影が終了するタイミングでマルチスリット１２の移動が開始され、所定量移動すると停止され、次のステップの撮影が行われる。このようにして、マルチスリット１２の移動と停止が所定のステップ数分だけ繰り返され、マルチスリット１２が停止したときにＸ線の照射と画像信号の読み取りが行われる。マルチスリット１２がスリット周期１周期分移動した撮影が終了したときに、１枚の再構成画像を生成するのに必要な複数のモアレ縞画像を取得するための一連の撮影が終了する。
【００５８】
一連の撮影におけるステップ数Ｍは３〜２０、さらに好ましくは３〜１０である。視認性の高い再構成画像を短時間で得るという観点からすれば、５ステップが好ましい（参照文献２：K.Hibino, B.F.Oreb and D.I.Farrant, Phase shifting for nonsinusoidal wave forms with phase-shift errors, J.Opt.Soc.Am.A, Vol.12, 761-768(1995)、参照文献３：A.Momose, W.Yashiro, Y. Takeda, Y.Suzuki and T.Hattori, Phase Tomography by X-ray Talbot Interferometetry for biological imaging, Jpn. J. Appl. Phys., Vol.45,5254-5262(2006)）。
例えば、マルチスリット１２のスリット周期を２２．８（μｍ）とし、５ステップの撮影を１０秒で行うとする。マルチスリット１２がそのスリット周期の１／５に該当する４．５６（μｍ）移動し停止する毎に撮影が行われる。撮影時間でいえば曝射スイッチＯＮ後、２、４、６、８、１０秒後にそれぞれ撮影が行われる。理想的な送り精度によりマルチスリット１２を一定の送り量で移動できた場合、図７に示すように、５ステップの撮影で、マルチスリット１２のスリット周期１周期分のモアレ縞画像５枚が得られる。
【００５９】
一連の各ステップの撮影が終了すると、制御部１８１は、通信部１８４によりコントローラー５に、各ステップのモアレ縞画像を送信させる（ステップＳ３）。通信部１８４からコントローラー５に対しては各ステップの撮影が終了する毎に１枚ずつ送信することとしてもよいし、各ステップの撮影が終了し、全てのモアレ縞画像が得られた後、まとめて送信することとしてもよい。
【００６０】
なお、本実施形態においては、被写体台１３に被写体を配置した撮影（被写体撮影）と被写体台１３に被写体を配置しないＢＧ撮影が行われ、被写体モアレ縞画像（被写体有りのモアレ縞画像）及びＢＧモアレ縞画像（被写体無しのモアレ縞画像）が取得される。
【００６１】
コントローラー５においては、通信部５４により本体部１８からの一連の被写体モアレ縞画像及びＢＧモアレ縞画像が受信されると、受信した一連の被写体モアレ縞画像及びＢＧモアレ縞画像に基づいて、吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像の再構成画像や、微分吸収画像（吸収画像を微分処理した画像）、微分小角散乱画像（小角散乱画像を微分処理した画像）、位相画像（微分位相画像を積分処理した画像）等を生成する。
【００６２】
ここで、複数枚のモアレ縞画像から生成される微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像の信号値（画素値）は、それぞれ異なる物理量を表しているが、例えば、被写体が骨の場合、それらの信号値間に一定の相関関係を有する。複数のモアレ縞画像を撮影している間に放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置が変化した場合、縞走査の原理に基づく再構成処理の特性により、モアレ縞の位相と被写体の相対位置の変化に応じて三つの画像で異なる誤差（信号値の変化）が生じ、画像間の関係性に変化を与える。本願発明者は、この関係性の変化を利用して放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出できることをシミュレーションと実験により検証した。
【００６３】
＜シミュレーションによる検証＞
図８に、被写体が動かなかった場合と動いた場合のシミュレーションにより生成した画像を示す。シミュレーションにおける縞走査回数は４回で、マルチスリット１２を１／４周期ずつ移動させながら４枚のモアレ縞画像を生成し、縞走査の原理に基づいて微分位相画像（DPH）と吸収画像(AT)と小角散乱画像(SC)を生成した。更に、微分吸収画像（DAT）、微分小角散乱画像（DSC）を生成した。ここに示す例では、モアレ縞は完全に広がった状態として計算している。被写体は、人体の関節を模擬したもので、軟骨の球の中に骨の球を配置し、周囲は水である。図８のDATA1は被写体が動かなかった場合を想定したシミュレーションの画像である。DATA2は縞走査毎に被写体位置を右上に50umずつ、合計200um移動させたシミュレーションの画像である。DATA3は縞走査毎に被写体位置を右上に100umずつ、合計400um移動させたシミュレーションの画像である。本シミュレーションでは、被写体によるＸ線の位相変化と吸収変化を考慮しているが、被写体での散乱は無いものとして計算している。図９（ａ）に、DATA1〜3の微分位相画像（DPH）のプロファイル（上下方向中央）を示す。図９（ｂ）に、DATA1〜3の微分吸収画像（DAT）のプロファイル（上下方向中央）を示す。図９（ｃ）に、DATA1〜3の微分小角散乱画像（DSC）のプロファイル（上下方向中央）を示す。図８、図９から分かるように、被写体が動いた場合、微分位相画像（DPH）、微分吸収画像（DAT）、微分小角散乱画像（DSC）の信号値が変化するが、被写体が動いたことによる誤差の入り方（信号値の変化の仕方）が三つの画像で異なる。これは、縞走査の原理に基づく処理の特性であり、モアレ縞画像の位相や被写体の物理量、被写体の動いた方向や量に応じて三つの画像で異なる誤差となる。
【００６４】
図１０（ａ）〜図１２（ｃ）に、図９（ａ）〜（ｃ）のプロファイルの信号値をプロットした散布図を示す。水の部分の信号値は三つの画像で０となるため除外した。
図１０（ａ）〜（ｃ）は、微分吸収画像と微分位相画像のDATA1〜DATA3の散布図である（ｘは微分吸収画像の信号値、ｙは微分位相画像の信号値）。図１１（ａ）〜（ｃ）は、微分吸収画像と微分小角散乱画像のDATA1〜DATA3の散布図である（ｘは微分吸収画像の信号値、ｙは微分小角散乱画像の信号値）。図１２（ａ）〜（ｃ）は、微分位相画像と微分小角散乱画像のDATA1〜DATA3の散布図を示している（ｘは微分位相画像の信号値、ｙは微分小角散乱画像の信号値）。各散布図には、グラフ上のｘ、ｙの値について単回帰分析を行うことにより得られた回帰式及び決定係数Ｒ２を併せて示している。回帰式は、最小二乗法により求めたものである。
【００６５】
図１０（ａ）〜図１２（ｃ）に示すように、撮影中に被写体が動いた場合、全ての画像の組合せで被写体が動かないときに比べて回帰直線の傾きａ１が変化していることが分かる。これは、前述したように、微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像で誤差の入り方が異なることに起因する。図１０では被写体の動きにより傾きａ１が大きくなる傾向が見られるが、モアレ縞画像の位相や被写体の動き方によっては逆に傾きが小さくなることもある。被写体毎（人体の場合部位など）、撮影条件毎（管電圧など）に、被写体の動きがない場合の基準となる回帰直線（基準直線と呼ぶ）の傾きを予め求めて記憶部５５に記憶しておき、その基準直線の傾き（基準ａ１）と、撮影データ（撮影により取得されたモアレ縞画像に基づいて生成された微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像の画像データ。以下同様。）から求めた回帰直線の傾きａ１を比較することで被写体の動きによる画質劣化を検出することができる。
【００６６】
なお、シミュレーションでは、被写体の散乱成分を考慮していないため、微分小角散乱画像を含む図１１（ａ）及び図１２（ａ）のDATA1の回帰直線の傾きはほぼ０となっているが、被写体で散乱しない場合においても、被写体が動くと微分小角散乱画像に誤差が生じ傾きａ１が変化する。図１１、図１２では、微分小角散乱画像の信号値がほぼ０であるため、決定係数Ｒ２もほぼ０となっているが、微分小角散乱画像の信号があれば決定係数Ｒ２も変化することが分かっている。これについては実験データを用いて後述する。
【００６７】
また、撮影中に被写体が動いた場合、被写体が動かない場合に比べて撮影データのばらつきが大きくなっていることがグラフから見てとれる。決定係数Ｒ２は傾きに応じて変化する指標であるため、被写体の動きがあると一概に低下するとは言えないが、被写体毎（人体の場合、撮影部位など）、撮影条件毎（管電圧など）に被写体の動きがない場合の基準となる決定係数Ｒ２を予め求めて記憶部５５に記憶しておき、その基準の決定係数Ｒ２と撮影データから求めた決定係数Ｒ２を比較することで被写体の動きによる画質劣化を検出することができる。ただし、決定係数Ｒ２は被写体の動きに応じて平均的には低下する傾向があるため、決定係数Ｒ２の低下を利用して大まかに被写体の動きによる画質劣化を検出しても良い。さらに決定係数Ｒ２以外の相関を表す指標である相関係数Ｒなどを用いても良い。
【００６８】
また、撮影データから求めた回帰直線、または予め求めておいた被写体の動きがない場合の基準直線と撮影データの誤差（残差）ｄの総和量（標準偏差σでも良い）は被写体の動きに応じて大きくなる傾向があり、これに基づいて被写体の動きによる画質劣化を検出することも可能である。
【００６９】
ここでは単純化のため、線形モデルの単回帰分析を用いているが、高次モデルを用いた高次回帰を用いても良い。例えば、微分位相画像は信号の急峻な変化に対して信号が低下する特性を持つため、高次回帰を用いた方が動きをより正確に検出できる可能性がある。要求される検出精度、モデルの安定性、処理速度などを考慮の上、モデルの次数を決定することが好ましい。また用途や被写体に応じて次数を切り替えても良い。
【００７０】
また、微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像の三つの画像を用いた重回帰分析を行い、重回帰係数や重回帰式との誤差、決定係数を使用して、被写体の動きを検出しても良い。
【００７１】
＜実験データによる検証＞
ここからは、実験データを用いて、回帰分析により得られる複数の画像間の関係性を示す指標値に基づいて被写体の動きによる画質劣化を検出できるか否かを検証した結果について説明する。
【００７２】
実験に使用した被写体は、人体を模擬した手ファントムで、縞走査回数は４回とした。４枚のモアレ縞を撮影する間に手ファントムを動かすことが難しかったため、手ファントムの位置を変えずに縞走査した４枚のモアレ縞画像を撮影し、その後、手ファントムの位置を僅かに変えて、再度縞走査した４枚のモアレ縞画像を撮影した。これを４回繰り返し、手ファントムの位置が異なる４セットのモアレ縞画像（合計１６枚）を撮影した。これらを組み合わせることで、被写体の動きを疑似的に再現した。
【００７３】
図１３に、実験によりモアレ縞画像を生成したときの被写体位置の組合せを示す。SET1〜SET4は、撮影した実験データのセットであり、SET内の被写体位置は同じであるが、SET毎に被写体の位置を変えたものである。SET毎の被写体の移動は約100〜200um程度で動かす方向を変えている。画素サイズは約75um、被写体の拡大率は約1.3倍であるため、移動量は２画素程度である。SET5〜SET8は、SET1とSET2のデータを組み合わせたもので、４枚の内１枚だけが被写体の位置が僅かに異なるデータセットである。SET9は、SET1〜SET4のデータを１枚ずつ使用し、４枚とも被写体位置が異なるようにしたデータである。図１３におけるSET5〜SET9で網掛けで示したモアレ縞画像が被写体が動いたデータに相当する。SET毎に再構成処理を行い、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像を生成した。また、吸収画像を微分処理して微分吸収画像を生成するとともに、小角散乱画像を微分処理して微分小角散乱画像を生成した。
【００７４】
図１４に、被写体の動きがないSET1、被写体の動きがあるSET5〜SET9の微分位相画像（DPH）、吸収画像（AT）、小角散乱画像（SC）を示す。微分位相画像の表示階調は-0.2π〜0.2π、吸収画像の表示階調は0.9〜2.3、小角散乱画像の表示階調は0.0〜1.2である。
【００７５】
図１４を見てわかるように、被写体が１回だけ僅かに動いたことを想定したSET5〜8の画像変化は小さく、SET1とSET5〜SET8を目視で被写体の動きによる影響を判断することは困難である。SET1と見比べれば違いを判別することができるが、実際の撮影では被写体位置や被写体角度などのポジショニング違い、個体差（人体の場合個人差や経時変化）によってSET1のような理想的な正解画像が得られることはなく、見比べて比較することはできないためである。
また、SET5〜8は４枚のモアレ縞画像のうち一枚だけ被写体を同じ方向に同じ量だけ動かしたものであるが、データを入れ替える縞走査位置（モアレ縞の位相）によって微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像に与える影響が異なっている。例えば、SET7はSET1に対して微分位相画像の信号は全体的に強く、吸収画像の信号は少し弱く、小角散乱画像は少し弱くかつ骨梁の描写性が低くなっているのに対して、SET8はSET1に対して微分位相画像はほぼ同じであるが、吸収画像は少し弱く、小角散乱画像は強くかつ骨梁が明瞭に描写されている。
また、SET9は、４枚のモアレ縞画像全てで被写体の位置が異なるようにしたものであり、人体を撮影する場合を想定している。１回あたりの移動量はSET5〜8とほぼ同等であるが、４回とも異なる方向に動くことにより、被写体の動きによる画質劣化、偽像が比較的強く表れている。しかし、理想的な正解画像が得られることがない実際の撮影では、SET9の画質劣化や偽像が被写体の動きによるものなのか、被写体自体の信号なのか操作者が断定することは難しく、また操作者の個人差による判断のばらつきが問題となる。
【００７６】
（一組の画像間の単回帰分析による指標を用いた検出）
図１５（ａ）〜（ｄ）に、被写体が動いていないSET1〜SET2及び被写体が動いたSET9のそれぞれについて、微分位相画像(DPH)、微分吸収画像(DAT)、微分小角散乱画像(DSC)のうち二つを１組として単回帰分析を行い、回帰直線の傾きａ１（図１５（ａ））、回帰直線のあてはまりの良さの尺度である決定係数Ｒ２（図１５（ｂ））、回帰直線を基準とした撮影データの標準偏差σ（図１５（ｃ））、基準直線を基準とした撮影データの標準偏差σ（図１５（ｄ））を求めた結果を示す。グラフ中の凡例は画像の組合せを示しており、DAT-DPHは、微分吸収画像を従属変数ｙ、微分位相画像を独立変数ｘとして単回帰分析
した結果であり、DAT-DSCは、微分吸収画像を従属変数ｙ、微分小角散乱画像を独立変数ｘとして単回帰分析した結果であり、DSC-DPHは、微分小角散乱画像を従属変数ｙ、微分位相画像を独立変数ｘとして単回帰分析したときの結果である。図１５（ａ）〜（ｄ）のグラフに示している破線は、それぞれ、予め求めておいた被写体の動きがないときの値（基準値）であり、ここでは、被写体の動きがないSET1〜4の値を平均して求めたものである。最も間隔の短い破線はDAT-DSCの基準値であり、２番目に間隔の短い破線はDAT-DPHの基準値であり、最も間隔の長い破線はDSC-DPHの基準値である。
【００７７】
なお、実験においては、単回帰分析を行う前処理として、微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像に対して４×４画素でビニング処理を行った後、小角散乱画像を利用して骨部を抽出し、抽出された骨部領域を回帰分析の対象としている。
【００７８】
図１５（ａ）に示すように、微分吸収画像と微分位相画像(DAT-DPH)の回帰直線の傾きａ１、微分小角散乱画像と微分位相画像(DSC-DPH)の回帰直線の傾きａ１、微分吸収画像と微分小角散乱画像(DAT-DSC)の回帰直線の傾きａ１は、被写体の動きがないSET1とSET2では基準値とほぼ同じ値となっているが、被写体が動いたSET9ではそれぞれ基準値の1.91倍、1.23倍、1.64倍に変化している。このように、被写体が動いたときに傾きａ１が変化することを利用して、被写体の動きによる画質劣化を検出することができる。具体的に、回帰直線の傾きａ１と基準値との差の絶対値又は回帰直線の傾きａ１を基準値で割った変化率等の、回帰直線の傾きａ１と基準値との乖離量が部位や撮影条件毎に予め設定した閾値以上となった場合に、被写体の動きによる画質劣化が検出されたと判定することができる。
閾値は被写体の個体差やポジショニングの影響、Ｘ線曝射条件などによるばらつきを誤検出しないように設定することが好ましい。また閾値は注意や警告など段階的に複数設けても良い。
【００７９】
人体を撮影対象とした場合、骨は、微分位相画像と微分吸収画像の相関が高く関係性が安定しているため、微分位相画像と微分吸収画像の組合せを用いて骨の動きによる画質劣化を検出することが好ましい。また、傾きａ１を被写体の動きによる画質劣化を検出する際の指標とするメリットの一つとして、後述する決定係数Ｒ２や誤差ｄ（各撮影データ点からｙ軸に沿って回帰直線まで引いた線分の長さ）と比べて画像の粒状性による影響を受けにくく、Ｘ線の線量や被写体のＸ線照射方向の厚みが異なっても比較的安定して検出することができることが挙げられる。また、後述する決定係数Ｒ２や誤差ｄは照射線量や被写体の厚みに応じて基準値を変える必要があるが、傾きａ１の場合はその基準値の数を減らすことが可能である。
【００８０】
また、図１５（ｂ）に示すように、微分吸収画像と微分位相画像(DAT-DPH)の決定係数Ｒ２、微分小角散乱画像と微分位相画像(DSC-DPH)の決定係数Ｒ２、微分吸収画像と微分小角散乱画像(DAT-DSC)の決定係数Ｒ２は、被写体の動きがないSET1とSET2では基準値とほぼ同じ値となっているが、被写体が動いたSET9ではそれぞれ基準値の0.66倍、0.62倍、1.19倍に変化している。このように、被写体が動いたときに決定係数Ｒ２が変化することを利用して、被写体の動きによる画質劣化を検出することができる。具体的に、決定係数Ｒ２と基準値との差の絶対値又は決定係数Ｒ２を基準値で割った変化率等の、決定係数Ｒ２と基準値との乖離量が部位や撮影条件毎に設定した閾値以上となった場合に、被写体の動きによる画質劣化が検出されたと判定することができる。閾値は、被写体の個体差やポジショニングの影響、Ｘ線曝射条件などによるばらつきを誤検出しないように設定することが好ましい。また閾値は注意や警告など段階的に複数設けても良い。
【００８１】
また、図１５（ｃ）に示すように、微分吸収画像と微分位相画像(DAT-DPH)の回帰直線を基準とした撮影データの標準偏差σ、微分小角散乱画像と微分位相画像(DSC-DPH)の回帰直線を基準とした撮影データの標準偏差σ、微分吸収画像と微分小角散乱画像(DAT-DSC)の回帰直線を基準とした撮影データの標準偏差σは、被写体の動きがないSET1とSET2では基準値とほぼ同じ値となっているが、被写体が動いたSET9ではそれぞれ基準値の3.27倍、1.3倍、1.65倍に変化している。また、図１５（ｄ）に示すように、基準直線を基準とした標準偏差σについても同様に、被写体の動きがないSET1とSET2では基準値とほぼ同じ値となっているが、被写体が動いたSET9では基準値と離れた値に変化している。このように、被写体が動いたときに標準偏差σが変化することを利用して、被写体の動きによる画質劣化を検出することができる。具体的に、標準偏差σと基準値との差の絶対値又は標準偏差σを基準値で割った変化率等の、標準偏差σと基準値との乖離量が部位や撮影条件毎に設定した閾値以上となった場合に、被写体の動きによる画質劣化が検出されたと判定することができる。閾値は、被写体の個体差やポジショニングの影響、Ｘ線曝射条件などによるばらつきを誤検出しないように設定することが好ましい。また、閾値は、注意や警告など段階的に複数設けても良い。
【００８２】
被写体の動きによる画質劣化を検出するための指標値としては、上記の回帰直線の傾きａ１、決定係数Ｒ２、回帰直線や基準直線（回帰式）を基準とした標準偏差σの他、相関係数Ｒや、回帰直線と撮影データとの誤差ｄの絶対値の加算平均などの一般的な誤差の指標を用いても良い。また被写体の動きがない時の基準直線と撮影データとの誤差ｄの絶対値の加算平均などの一般的な誤差の指標を用いても良い。
【００８３】
なお、標準偏差σなどの撮影データのばらつきを指標として用いる場合は、上述のように基準値との差を用いても良いが、被写体が動いた場合ばらつきが大きくなる傾向があることを利用して、単純に指標値の大きさによって、被写体の動きによる画質劣化を検出しても良い。決定係数同様、一組の画像の指標だけでは被写体の動きによる画質劣化を正しく検出することができないケースが存在するが、被写体が比較的大きく動いた場合（SET9）は検出することができる。
【００８４】
（複数組の画像間の単回帰分析による指標を用いた検出）
図１６（ａ）〜（ｄ）に、被写体が動いていないSET1〜SET2、及び被写体が動いたSET5〜SET9のそれぞれについて、微分位相画像(DPH)、微分吸収画像(DAT)、微分小角散乱画像(DSC)のうち二つを１組として単回帰分析を行い、複数組の指標値を組み合わせた結果を示す。図１６（ａ）は、回帰直線の傾きａ１と被写体の動きがない時の基準直線の傾き（基準ａ１）との差の二乗和平均平方根（ｒｍｓ）の値をグラフ化したものである。図１６（ｂ）は、決定係数Ｒ２と被写体の動きがない時の決定係数(基準Ｒ２)との差の二乗和平均平方根をグラフ化したものである。図１６（ｃ）は、回帰直線を基準とした撮影データの標準偏差σの二乗和平均平方根をグラフ化したものである。図１６（ｄ）は、被写体の動きがない時の回帰直線（基準直線）を基準とした撮影データの標準偏差σの二乗和平均平方根をグラフ化したものである。
【００８５】
図１６（ａ）〜（ｂ）に示すように、傾きａ１の変化および決定係数Ｒ２の変化を用いたケースでは、被写体の動きがないSET1〜4と被写体が僅かに動いたSET5〜8の間においても大きさの違いがみられている。即ち、回帰直線の傾きａ１と基準ａ１との差の二乗和平均平方根、又は決定係数Ｒ２と基準Ｒ２との差の二乗和平均平方根を利用して、被写体の動きによる画質劣化を検出することができる。例えば、回帰直線の傾きａ１と基準ａ１との差の二乗和平均平方根、又は決定係数Ｒ２と基準Ｒ２との差の二乗和平均平方根が部位や撮影条件毎に設定した閾値以上となった場合に被写体の動きによる画質劣化が検出されたと判定することができる。
また、図１６（ｃ）〜（ｄ）に示すように、回帰直線を基準とした撮影データの標準偏差σの二乗和平均平方根、および被写体の動きがない時の回帰直線（基準直線）を基準としたデータの標準偏差σの二乗和平均平方根では、被写体が僅かに動いたSET5〜8の値はSET1、2とほぼ同じため、被写体の動きによる画質劣化を検出することは難しい。しかし、閾値を緩めに設定し比較的大きく動いたSET9などを検出することは可能である。
【００８６】
なお、被写体の動きによる画質劣化を検出するために用いる指標値としては、図１６（ａ）〜（ｄ）に示したものに限られず、例えば、回帰直線の傾きａ１の二乗和平均平方根や決定係数Ｒ２の二乗和平均平方根としてもよい。また、傾きａ１や決定係数Ｒ２の代わりに、相関係数Ｒや、回帰直線と撮影データとの誤差（残差）ｄの絶対値の加算平均、被写体の動きがない時の基準直線と撮影データとの誤差ｄの絶対値の加算平均の二乗和平均平方根、或いは、これらと基準値との差の二乗和平均平方根を用いてもよい。
また、複数の指標を組み合わせて総合的に被写体の動きを判断してもよい。例えば、回帰直線の傾きａ１が所定の閾値より大きく、かつ標準偏差σが所定の閾値より大きいことを被写体の動きによる画質劣化を検出する際の条件にしても良く、また複数の指標を正規化してから平均や二乗和平均平方根したものを使用しても良い。また各指標に重みづけしてから平均や二乗和平均平方根を行っても良い。
【００８７】
（重回帰分析による指標を用いた検出）
図１７（ａ）〜（ｃ）に、被写体が動いていないSET1〜SET2及び被写体が動いたSET9のそれぞれについて、微分小角散乱画像(DSC)と微分位相画像(DPH)を従属変数、微分吸収画像(DAT)を独立変数として重回帰分析を行い、回帰係数ａ１、ａ２（図１７（ａ））、回帰係数ａ１、ａ２と被写体が動かない時の基準値との差（それぞれａ１誤差、ａ２誤差と呼ぶ。図１７（ｂ））、およびａ１誤差とａ２誤差の二乗和平均平方根（図１７（ｃ））を求めた結果示す。
【００８８】
図１７（ａ）〜（ｃ）に示すように、回帰係数ａ１，ａ２、回帰係数ａ１，ａ２と被写体が動かない時の基準値との差、ａ１誤差とａ２誤差の二乗和平均平方根の全てで被写体が動いた場合と動かない場合で大きく値が異なり、重回帰を用いても単回帰同様に被写体の動きによる画質劣化を検出することが可能である。
【００８９】
なお、上記シミュレーション及び実験データを用いて被写体の動きによる画質劣化を検出する方法を説明したが、放射線撮影装置１が被写体に対して動くことと被写体が放射線撮影装置に対して動くことは同じ効果であり、放射線撮影装置１が振動などによって動いた場合においても同様に画質劣化が発生する。即ち、放射線撮影装置１が被写体に対して動いた場合の画質劣化についても同じ手法で検出可能である。非破壊用途では、対象となるアルミ鋳物や電子部品などが動くことはないが、放射線撮影装置１が動くことによって画質が劣化することが想定される。
【００９０】
＜コントローラー５の動作＞
以下、コントローラー５の動作について説明する。
コントローラー５においては、再構成画像生成処理を実行することにより、放射線撮影装置１から送信されたモアレ縞画像に基づいて再構成画像を生成するとともに、上述の回帰分析により得られる複数画像間の関係性を示す指標値に基づいて再構成画像に放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を生じているかを判定する。
【００９１】
図１８に、コントローラー５の制御部５１により実行される再構成画像生成処理のフローチャートを示す。再構成画像生成処理は、制御部５１と記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
【００９２】
まず、制御部５１は、通信部５４により放射線撮影装置１の本体部１８から受信した一連のモアレ縞画像をＲＡＭに記憶し、受信した一連のモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成する（ステップＳ１１）。
具体的に、制御部５１は、Ｍ枚の被写体モアレ縞画像及びＭ枚のＢＧモアレ縞画像に基づいて、吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像の３種類の再構成画像を生成する。
【００９３】
上記３種類の再構成画像は、例えば、国際公開第２０１２／０２９３４０号パンフレットに記載のように、公知の手法により生成することができる。
まず、被写体モアレ縞画像とＢＧモアレ縞画像に、オフセット補正処理、ゲイン補正処理、欠陥画素補正処理、Ｘ線強度変動補正等が施される。次いで、補正後の被写体モアレ縞画像に基づいて、被写体有りの３種類の再構成画像（吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像）が生成される。また、補正後のＢＧモアレ縞画像に基づいて、被写体無しの３種類の再構成画像（吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像）が生成される。
具体的には、Ｍ枚のモアレ縞画像のモアレ縞を加算することにより吸収画像が生成される。また、縞走査法の原理を用いてモアレ縞の位相が計算され、微分位相画像が生成される。また、縞走査法の原理を用いてモアレ縞のVisibilityが計算され（Visibility＝振幅÷平均値）、小角散乱画像が生成される。
【００９４】
次いで、被写体無しの再構成画像を用いて、被写体有りの再構成画像から、モアレ縞の位相の除去と、画像ムラ（アーチファクト）を除去するための補正処理が行われ、最終的な再構成画像が生成される。
例えば、被写体有りの再構成画像が微分位相画像である場合には、被写体有りの微分位相画像の各画素の信号値から被写体無しの微分位相画像の対応する（同じ位置の画素）の信号値を減算する処理が行われる（参照文献４；Timm Weitkamp，Ana Diazand，Christian David,  franz Pfeiffer and Marco Stampanoni,  Peter Cloetens and Eric Ziegler,X-ray Phase Imaging with a grating interferometer,OPTICSEXPRESS，Vol.13, No.16,6296-6004(2005)、参照文献５；Atsushi Momose, Wataru Yashiro, Yoshihiro Takeda, Yoshio Suzuki and Tadashi Hattori, Phase Tomography by X-ray Talbot Interferometry for Biological Imaging, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.45, No.6A, 2006, pp.5254-5262（2006）参照)。
被写体有りの再構成画像が吸収画像、小角散乱画像である場合には、参照文献６に記載されているように、被写体有りの再構成画像の各画素の信号値を被写体無しの再構成画像の対応する画素の信号値で除算する割り算処理が行われる（参照文献６;F.Pfeiffer, M.Bech，O.Bunk,  P.Kraft,  E.F.Eikenberry,  CH.Broennimann，C.Grunzweig,  and  C．David，Hard-X-ray dark-field imaging using a grating interferometer, nature materials Vol.7，134-137（2008））。
【００９５】
次いで、制御部５１は、ステップＳ１１で生成された吸収画像を微分処理して微分吸収画像を生成するとともに、小角散乱画像を微分処理して微分小角散乱画像を生成する（ステップＳ１２）。
【００９６】
次いで、制御部５１は、微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像に回帰分析前の前処理を施す（ステップＳ１３）。
【００９７】
ステップＳ１３においては、前処理として、回帰分析の対象画素の抽出及びビニング処理等を行う。
【００９８】
再構成画像生成処理では、再構成画像に生じている放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出するために、上述した微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像の関係性の変化を利用するが、被写体が複数の素材で構成される場合、素材毎に画像間の関係性が変わるため、相関が低下し、また関係性の変化がランダムとなり、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出できないか、または検出が安定しない要因となる。そのため、回帰分析は、できるだけ組成が同じ画素データのみを使用することが好ましい。
【００９９】
例えば、被写体が人体のように複雑な組織で構成される場合は、骨または皮膚表面を描画している画素を抽出して回帰分析の対象とすることが適している。骨と皮膚表面は、微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像の全てでコントラストが得られ、かつ三つの画像間に一定の関係性を有する。また骨の場合は骨梁構造、皮膚の場合は皺などによって信号が大きく変化するため、関係性の変化を検出し易い。
骨部を抽出するためには小角散乱画像の信号を使用すると良い。小角散乱画像は骨で強い信号が得られ、軟部はコントラストが付かないため、軟部の厚みが変化しても安定して骨だけを抽出することができる。また、皮膚と空気の境界は、微分位相画像や小角散乱画像で非常に強いコントラストが得られ、周辺は空気であるため信号がフラットであることを利用すれば容易に検出することができる。非破壊検査の場合においても、できるだけ組成が同じデータのみを使用することが好ましい。
【０１００】
回帰分析の対象とする画素を選別する前後で、微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像に対してビニング処理またはフィルター処理を施すことが好ましい。ビニング処理によって光量子ノイズによるばらつきを抑えることができ、線量や被写体の厚みに対しての安定性を向上させることができる。またビニング処理を使用するメリットとして計算量の低減が挙げられる。フィルター処理の場合、周波数フィルターまたは空間フィルターを用いて画像をぼやかすことで同様の効果が得られる。
【０１０１】
また、回帰分析の対象としてノイズが強い領域を使用した場合、画像間の関係性はランダム成分が支配的となり、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を正しく検出できなくなる。そこで、前処理において、ノイズが強い画素（ノイズ画素）を抽出し、抽出されたノイズ画素を回帰分析の対象から除外しておくことが好ましい。ノイズ画素を抽出する手法としては、特に限定されないが、例えば、ＢＧモアレ縞画像の各画素の位相誤差σΦ（x，y）を求め、予め定められた閾値よりも位相誤差σΦ（x，y）の値が大きい画素をノイズ画素として抽出することができる。
位相誤差σΦ（x，y）は、下記の式により定義できる。
【数１】
2018202231.tif 000003
【数２】
2018202231.tif 000004
【数３】
2018202231.tif 000005
ここで、IはＸ線強度信号値、x，yはモアレ縞画像の２次元座標を表す。Mは縞走査回数である。αは、放射線検出器１６の感度に関わる係数（以降、感度係数と呼ぶ）であり、Ｘ線フォトンを検出器信号に変換する係数である。感度係数はＸ線エネルギーに依存する。
【０１０２】
また、被写体モアレ縞画像とＢＧモアレ縞画像を同時に撮影することはできないため、それぞれ別個に撮影を行うが、これらの撮影間で撮影条件（格子配置等）が変化した場合、微分位相画像にアーチファクトが出てしまう。その場合、微分位相画像と他の画像の関係性に統計誤差が含まれ、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を正しく検出できなくなる可能性がある。そこで、回帰分析を行う前に、予め撮影条件の変化に起因するアーチファクトの補正処理をしておくことが好ましい。撮影条件の変化に起因するアーチファクトの補正処理としては、例えば、特開２０１２−１７０６１８号公報に記載されている、一次関数による補正、二次関数による補正等を用いることができる。なお、Ｘ線の入射角の影響を低減させるため湾曲させた格子を用いる場合は、曲率の変化などが懸念され、３次関数以上の高次関数で補正しても良い。
【０１０３】
前処理が終了すると、制御部５１は、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化の検出処理を行う（ステップＳ１４）。
ステップＳ１４においては、上述のように、微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像のうち二つを一組として単回帰分析を行い、二つの画像間の関係性を示す指標値、例えば、回帰直線の傾きａ１、決定係数Ｒ２、回帰直線を基準としたデータの標準偏差σ、基準直線を基準としたデータの標準偏差σ等を算出する。そして、算出した指標値に基づいて、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化の検出を行う。具体的には、算出した指標値と記憶部５５に記憶されている予め定められた基準値との差の絶対値、又は算出した指標値を基準値で割った変化率が予め定められた閾値以上である場合に、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化が検出されたと判定する。
または、上述のように、微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像のうち二つを一組として、複数組の指標値を組み合わせた指標（例えば、複数の指標値の二乗和平均平方根等）が予め定められた閾値以上である場合、或いは、予め定められた基準値との差の絶対値又は算出した指標値を基準値で割った変化率が予め定められた閾値以上である場合に、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化が検出されたと判定することとしてもよい。
または、上述のように、微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像の三つの画像を一組として重回帰分析を行い、重回帰係数や重回帰式との誤差や決定係数を三つの画像間の関係性を示す指標値として算出し、算出した指標値に基づいて、単回帰と同様の手法により放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出することとしてもよい。
【０１０４】
検出処理の結果、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化が検出された場合（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、制御部５１は、表示部５３に再構成画像及び放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化が生じている旨の警告を表示し（ステップＳ１６）、ステップＳ１８に移行する。
検出処理の結果、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化が検出されなかった場合（ステップＳ１５；ＮＯ）、制御部５１は、表示部５３に再構成画像を表示し（ステップＳ１７）、ステップＳ１８に移行する。なお、表示部５３には、再構成画像や警告とともに、併せて、再構成画像を保存することを指示するための保存ボタンと、再構成画像を保存せずに削除することを指示するための削除ボタンとが表示される。
【０１０５】
このように、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化が検出された場合、再構成画像とともに、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化が生じている旨の警告を表示することで、撮影技師等の操作者は、画質劣化が生じていること及びその原因が放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動であることを認識することができる。その結果、例えば、被写体が動かないように注意を促したり固定したりして再撮影を行う等の適切な対処を行うことができる。また、警告が表示されていないが目視で画質劣化を認識した場合、操作者は、その原因が放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動以外のものであることを知ることができるので、例えば、被写体のポジショニング（位置や角度）を変えて再撮影を行う等の適切な対処を行うことができる。
【０１０６】
ステップＳ１８において、制御部５１は、操作部５２により再構成画像の保存が指示されたか又は削除が指示されたかを判断する。
操作部５２により再構成画像の保存が指示された場合（ステップＳ１８；ＹＥＳ）、制御部５１は、再構成画像及び一連のモアレ縞画像を患者情報に対応付けて記憶部５５に保存し（ステップＳ１９）、再構成画像生成処理を終了する。
操作部５２により再構成画像の削除が指示された場合（ステップＳ１８；ＮＯ）、制御部５１は、再構成画像及び一連のモアレ縞画像をＲＡＭから削除し（ステップＳ２０）、再構成画像生成処理を終了する。
【０１０７】
以上説明したように、コントローラー５の制御部５１は、微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像のうち少なくとも二つの画像の信号値（画像データ）について回帰分析を行って、画像間の関係性を示す指標値を算出し、算出した指標値に基づいて、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出する。
例えば、制御部５１は、微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像のうち二つの画像を一組として、少なくとも一組の画像について単回帰分析を行って、画像間の関係性を示す指標値、例えば、回帰係数、決定係数、回帰式を基準とした標準偏差、相関係数、回帰式との誤差を算出する。そして、算出した指標値と、予め放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動がない画像データから求めた指標値（基準値）との差又は算出した指標値を基準値で除算した変化率に基づいて、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出する。
【０１０８】
従って、マーカー等の特殊な器具を用いることなく、画像データから、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出することが可能となる。
【０１０９】
また、被写体が人体である場合、回帰分析の対象とする画像から骨部の画素を抽出し、抽出された骨部の画素データのみを利用して回帰分析を行って放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出することで、安定した検出を行うことが可能となる。
【０１１０】
また、回帰分析の対象とする画像に対して、回帰分析を行う前にビニング処理またはフィルター処理を施しておくことで、光量子ノイズによるばらつきを抑えることができ、線量や被写体の厚みに対しての検出の安定性を向上させることができる。
【０１１１】
また、回帰分析の対象とする画像からノイズ画素を抽出し、抽出されたノイズ画素を回帰分析の対象から除外しておくようにすることで、被写体の動きを精度良く検出することが可能となる。
【０１１２】
また、放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化が検出された場合に、表示部５３に警告を表示するようにすることで、生成された再構成画像に画質劣化が生じていること、及びその原因が被写体の相対的な位置変動によるものであることを操作者が認識することができるので、例えば、被写体が動かないように注意を促したり固定したりして再撮影を行う等の、適切な対処を行うことが可能となる。
【０１１３】
なお、上述した本実施形態における記述は、本発明に係る好適な一例であり、これに限定されるものではない。
【０１１４】
例えば、上記実施形態では、撮影時にマルチスリット１２を第１格子１４及び第２格子１５に対して移動させる方式のタルボ・ロー干渉計を用いた放射線撮影装置を例にとり説明したが、本発明は、マルチスリット１２又は第１格子１４又は第２格子１５の何れか又はそのうちの二つの格子を移動させる方式のタルボ・ロー干渉計を用いた放射線撮影装置に適用してもよい。また、本発明は、第１格子１４又は第２格子１５の何れかを他の格子に対して移動させる方式のタルボ干渉計を用いた放射線撮影装置に適用してもよい。
【０１１５】
また、上記実施形態においては、マルチスリット１２、第１格子１４及び第２格子１５を一次元格子とした放射線撮影システムを例にとり説明したが、本発明は、二次元格子を用いて二次元状に縞走査を行う放射線撮影システムに適用することも可能である。
【０１１６】
また、上記実施形態においては、微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像の間の関係性の変化を用いて、被写体と放射線撮影装置１の相対的な位置変動による画質劣化を検出する場合について説明したが、微分位相画像を積分した位相画像(PH)と、吸収画像(AT)と小角散乱画像(SC)の間にも一定の関係性があり、位置変動による画質劣化が生じた場合、上述した微分画像間（微分位相画像と、微分吸収画像と、微分小角散乱画像の間）の関係性と同様に、被写体の動きとモアレ縞の位相に応じて関係性が変化する。そのため、微分画像の代わりに、位相画像と吸収画像と小角散乱画像の少なくとも二つ（重回帰分析を用いる場合は三つ）の画像間の関係性の変化を用いて放射線撮影装置１と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出しても良い。
【０１１７】
また、特表２００９−５４３０８０号公報に記載されているような、複数のライン型検出器と複数のライン型格子を組み合わせた放射線撮影装置での撮影により得られた画像おいても、本実施形態に記載した方法で放射線撮影装置と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出することが可能である。この装置構成では、被写体を動かすか、放射線撮影装置を動かしてスキャンする必要があり、被写体を搬送する装置が変動したり、放射線撮影装置をスキャンする際に変動したりすることが想定される。この装置構成の場合、複数のライン検出器で逐次的に取得されるモアレ縞データは一次元となるが、それらを繋ぎ合せて二次元相当の画像が得られる。一次元データから求めた微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像の一次元データに対して回帰分析を行って、放射線撮影装置と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出しても良いし、二次元に繋ぎ合せたモアレ縞画像から微分位相画像、微分吸収画像、微分小角散乱画像を用いて回帰分析を行って、放射線撮影装置と被写体の相対的な位置変動による画質劣化を検出しても良い。ただし、一次元データの取得タイミングの誤差や搬送方向または装置のスキャン方向の速度変化などにより、ライン毎に搬送方向または装置のスキャン方向のずれが発生する場合は、前者のライン毎に処理した方がより正確に動きを検出できるため好ましい。
【０１１８】
また、縞走査しながら複数枚のモアレ縞データを取得し、これを被写体に対する角度を変えながらデータを収集し再構成処理することでＣＴ画像やトモシンセシス画像を作成することが可能であるが、各角度毎のデータに対して本実施形態に記載した方法で被写体の動きを検出することも可能である。
【０１１９】
また、上記実施形態においては、三種の再構成画像を生成する場合について説明したが、少なくとも二種の再構成画像を生成する放射線撮影システムであれば本発明を適用することが可能ある。
【０１２０】
また、上記実施形態においては、３つの格子を用いた装置構成について説明したが、Ｘ線の可干渉性が十分である場合、マルチスリット１２を使用しなくても良く、この場合においても本発明を適用することが可能ある。マルチスリット１２を使用しない装置例としてタルボ干渉計があり、前述した参照文献３に記載されている。
【０１２１】
また、自己像の周期が放射線検出器１６の画素サイズの２倍以上となり、自己像を放射線検出器１６で直接観測できる装置構成の場合は、第２格子１５を使用しなくても良い。この場合、複数枚の自己像画像を撮影し、自己像の強度変化から縞走査の原理に基づく計算により微分吸収画像、小角散乱画像、吸収画像を取得可能である。画素サイズの２倍以上の周期を持つ自己像と、画素サイズより小さい周期の自己像と第２格子１５の周期の包絡線であるモアレ縞は本質的に同じものであり、被写体の動きによる誤差や画像間の関連性の変化は同じである。そのため自己像を直接観測する装置構成においても本発明を適用することが可能ある。
【０１２２】
また、参照文献７（特開２０１２−０８５９９５号公報）に記載されているような吸収型格子の投影を利用する装置構成としても良い。例えば、第１格子１４に吸収型格子を用いて、第１格子１４の投影によって強度が変調された縞画像を複数枚の撮影し、強度変化から縞走査の原理に基づく計算により微分吸収画像、小角散乱画像、吸収画像を取得可能である。吸収格子の投影による周期パターンであってもタルボ効果による自己像であっても被写体の動きが画像に与える影響は同じであり、また縞走査の原理に基づく計算の過程で発生する再構成画像の誤差のメカニズムも同じである。そのため吸収型格子の投影を利用する装置を用いても本発明を適用することが可能ある。吸収格子の投影像、タルボ効果による自己像、自己像を第２格子１５で変換したモアレ縞をまとめて周期パターンと呼ぶ。
【０１２３】
その他、放射線撮影システムを構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１  放射線撮影装置
１１  放射線源
１２  マルチスリット
１２ａ  駆動部
１３  被写体台
１４  第１格子
１５  第２格子
１６  放射線検出器
１７  保持部
１７ａ  緩衝部材
１８  本体部
１８１  制御部
１８２  操作部
１８３  表示部
１８４  通信部
１８５  記憶部
１８ａ  駆動部
５  コントローラー
５１  制御部
５２  操作部
５３  表示部
５４  通信部
５５  記憶部
【図１】
2018202231.tif 000006
【図２】
2018202231.tif 000007
【図３】
2018202231.tif 000008
【図４】
2018202231.tif 000009
【図５】
2018202231.tif 000010
【図６】
2018202231.tif 000011
【図７】
2018202231.tif 000012
【図８】
2018202231.tif 000013
【図９】
2018202231.tif 000014
【図１０】
2018202231.tif 000015
【図１１】
2018202231.tif 000016
【図１２】
2018202231.tif 000017
【図１３】
2018202231.tif 000018
【図１４】
2018202231.tif 000019
【図１５】
2018202231.tif 000020
【図１６】
2018202231.tif 000021
【図１７】
2018202231.tif 000022
【図１８】
2018202231.tif 000023