【手続補正書】
【提出日】平成28年7月4日(2016.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の放射線撮影により得られた被写体画像を解析して、前記被写体の体厚分布を推定する放射線画像解析装置であって、
前記被写体画像を取得する画像取得部と、
所定の体厚分布を有する前記被写体の仮想モデルを取得する仮想モデル取得部と、
前記仮想モデルの放射線撮影により得られる一次線画像を前記仮想モデルから推定した推定一次線画像と前記仮想モデルの放射線撮影により得られる散乱線画像を前記仮想モデルから推定した推定散乱線画像とを合成した画像を、前記被写体の放射線撮影により得られる放射線画像を推定した画像である推定画像として生成する推定画像生成部と、
前記推定画像と前記被写体画像の違いを表すエラー値が小さくなるように前記仮想モデルの前記体厚分布を修正する修正部と、
前記修正された前記仮想モデルの前記体厚分布を前記被写体の体厚分布として決定する体厚分布決定部とを備えたことを特徴とする放射線画像解析装置。
【請求項２】
前記エラー値が、前記推定画像と前記被写体画像の各対応する位置の画素の画素値の違いの総和を表すものである請求項１記載の放射線画像解析装置。
【請求項３】
前記体厚分布決定部は、前記エラー値が閾値以下であるかを判定し、前記エラー値が前記閾値以下である場合に、前記仮想モデルの前記体厚分布を前記被写体の体厚分布として決定する請求項１又は２に記載の放射線画像解析装置。
【請求項４】
前記仮想モデル取得部が、前記修正された体厚分布を有する前記仮想モデルをさらに取得し、
前記推定画像生成部が、前記修正された体厚分布を有する前記仮想モデルから前記推定画像をさらに生成し、
前記修正部が、さらに生成された前記推定画像と前記被写体画像の違いが小さくなるように前記仮想モデルの前記体厚分布をさらに修正することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の放射線画像解析装置。
【請求項５】
前記修正部は、前記推定画像と前記被写体画像の差分画像の画素値の絶対値の総和または前記差分画像の画素値の二乗和が小さくなるように、前記仮想モデルの前記体厚分布を修正することを特徴とする請求項１から４のいずれか１記載の放射線画像解析装置。
【請求項６】
前記修正部は、前記仮想モデルの一画素以上の部分領域ごとに、前記仮想モデルの前記体厚分布を変動させて、前記推定画像と前記被写体画像との違いを小さくする前記部分領域の体厚を算出し、算出された各前記部分領域の体厚によって前記仮想モデルの前記体厚分布を修正することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の放射線画像解析装置。
【請求項７】
前記エラー値が前記推定画像と前記被写体画像の違いを表すエラー関数の出力値であり、
前記修正部が、前記仮想モデルの一画素以上の部分領域ごとに、前記仮想モデルの当該部分領域の体厚を変動させて、前記体厚分布に関する前記エラー関数の一次偏微分を算出し、該エラー関数の一次偏微分に基づいて前記エラー関数の出力値を最小化し、該エラー関数の出力値が最小化された際の該部分領域の体厚を該部分領域の体厚の修正値とする請求項６記載の放射線画像解析装置。
【請求項８】
前記所定の体厚分布が、前記被写体とは異なる比較用被写体を放射線撮影して得た比較用被写体画像と、前記比較用被写体を３次元撮影して得た３次元画像を取得し、取得された該３次元画像の各位置において、前記比較用被写体画像の放射線経路に対応する直線上の前記比較用被写体の体厚を計測することにより作成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の放射線画像解析装置。
【請求項９】
前記仮想モデルが、該仮想モデルに含まれる構造物と該構造物の配置と該構造物の放射線に対する特性の少なくとも１つを表す特性情報をさらに有し、
前記推定画像生成部が、前記特性情報に基づいて前記仮想モデルの各位置に対応する構造物に応じて前記推定画像を算出するためのパラメータを選択して前記推定画像を生成することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の放射線画像解析装置。
【請求項１０】
前記推定画像生成部が、前記被写体画像に含まれる構造物と構造物の配置と該構造物の放射線に対する特性とを表す特性情報を前記仮想モデルの前記特性情報として取得し、該特性情報に基づいて、前記仮想モデルの各位置に対応する構造物に応じて前記推定画像を算出するためのパラメータを選択して前記推定画像を生成することを特徴とする請求項９に記載の放射線画像解析装置。
【請求項１１】
決定された前記被写体の前記体厚分布を用いて前記被写体画像の散乱線を推定した散乱線情報を取得する散乱線情報取得部と、
取得した前記散乱線情報に基づいて、前記被写体画像の散乱線の除去処理を行う散乱線除去部とをさらに備えたことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の放射線画像解析装置。
【請求項１２】
前記被写体画像が散乱線除去グリッドを用いないで撮影された画像であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項記載の放射線画像解析装置。
【請求項１３】
前記被写体とは異なる比較用被写体を放射線撮影して得た比較用被写体画像を複数取得し、前記比較用被写体を測定して各々の前記比較用被写体の体厚分布を取得し、前記比較用被写体ごとに、該比較用被写体の体厚分布と、該比較用被写体の体格を表す第１の体格情報とを互いに対応付けし、前記被写体の体格を表す第２の体格情報を取得し、前記第２の体格情報と類似する前記第１の体格情報を有する前記比較用被写体の体厚分布を特定し、前記特定された比較用被写体の体厚分布を前記所定の体厚分布とする特定部をさらに備える、請求項１から１２のいずれか１項記載の放射線画像解析装置。
【請求項１４】
前記第１の体格情報は、前記比較用被写体画像の濃度ヒストグラムであり、
前記第２の体格情報は、前記被写体画像の濃度ヒストグラムである、請求項１３に記載の放射線画像解析装置。
【請求項１５】
放射線画像解析装置に実行される、被写体に放射線を照射することにより撮影された被写体画像を解析して、前記被写体の体厚分布を推定する放射線画像解析方法であって、
前記被写体画像を取得する画像取得ステップと、
所定の体厚分布を有する前記被写体の仮想モデルを取得する仮想モデル取得ステップと、
前記仮想モデルの放射線撮影により得られる一次線画像を前記仮想モデルから推定した推定一次線画像と前記仮想モデルの放射線撮影により得られる散乱線画像を前記仮想モデルから推定した推定散乱線画像とを合成した画像を、前記被写体の放射線撮影により得られる放射線画像を推定した画像である推定画像として生成する推定画像生成ステップと、
前記推定画像と前記被写体画像の違いを表すエラー値が小さくなるように前記仮想モデルの前記体厚分布を修正する修正ステップと、
前記修正された前記仮想モデルの前記体厚分布を前記被写体の体厚分布として決定する体厚分布決定ステップとを有することを特徴とする放射線画像解析方法。
【請求項１６】
被写体に放射線を照射することにより撮影された被写体画像を解析して、前記被写体の体厚分布を推定させる放射線画像解析プログラムであって、
コンピュータに、
前記被写体画像を取得する画像取得ステップと、
所定の体厚分布を有する前記被写体の仮想モデルを取得する仮想モデル取得ステップと、
前記仮想モデルの放射線撮影により得られる一次線画像を前記仮想モデルから推定した推定一次線画像と前記仮想モデルの放射線撮影により得られる散乱線画像を前記仮想モデルから推定した推定散乱線画像とを合成した画像を、前記被写体の放射線撮影により得られる放射線画像を推定した画像である推定画像として生成する推定画像生成ステップと、
前記推定画像と前記被写体画像の違いを表すエラー値が小さくなるように前記仮想モデルの前記体厚分布を修正する修正ステップと、
前記修正された前記仮想モデルの前記体厚分布を前記被写体の体厚分布として決定する体厚分布決定ステップとを実行させることを特徴とする放射線画像解析プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
なお、本発明による放射線画像解析方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明による放射線画像解析装置において、修正部は、仮想モデルの一画素以上の部分領域ごとに仮想モデルの体厚分布を変動させて、推定画像と被写体画像との違いを小さくする部分領域の体厚を算出し、算出された各部分領域の体厚によって仮想モデルの体厚分布を修正することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明によれば、被写体画像を取得し、所定の体厚分布を有する被写体の仮想モデルを取得し、仮想モデルの放射線撮影により得られる一次線画像を仮想モデルから推定した推定一次線画像と仮想モデルの放射線撮影により得られる散乱線画像を仮想モデルから推定した推定散乱線画像とを合成した画像を、被写体の放射線撮影により得られる放射線画像を推定した推定画像として生成し、推定画像と被写体画像の違いが小さくなるように仮想モデルの体厚分布を修正し、修正された仮想モデルの体厚分布を被写体の体厚分布として決定する。このため、推定画像と被写体画像との違いに基づいて、推定画像が被写体画像に近似するように体厚分布を修正できるため、修正した仮想モデルの体厚分布を被写体の体厚分布とすることにより、正確に被写体画像の体厚分布を決定することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
また、仮想モデルＭの初期体厚分布Ｔ０（ｘ，ｙ）には任意の分布とされてよいが、本実施形態においては、仮想モデル取得部３２によって初期体厚分布Ｔ０が生成されて取得される。仮想モデル取得部３２は、被写体Ｋの撮影線量、管電圧、ＳＩＤなどの撮影条件を取得し、記憶部４２から被写体Ｋの撮影条件に応じた画素値と体厚の対応付けテーブルＬＵＴを取得する。図３に画素値と体厚の対応付けテーブルＬＵＴの一例を示す。そして、記憶部４２から比較用被写体（人体）を放射線撮影して得られた画像データを取得し、対応付けテーブルＬＵＴに基づいて、比較用被写体の画像データの各画素の画素値に対応する体厚を特定することにより比較用被写体の画像データの体厚分布を取得する。そして、仮想モデル取得部３２は、画像データの体厚分布を仮想モデルＭの初期体厚分布Ｔ０（所定の体厚分布）として取得する。なお、初期体厚分布Ｔ０は、本実施形態のように仮想モデルＭの取得処理の際に生成されてもよく、仮想モデルＭの取得処理に先立って予め設定されていてもよい。
【数１】
2015043959.tif 000001
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
修正された体厚分布Ｔｎを取得すると、体厚分布決定部３５は、ｎの値を１つ増加して更新し（ｎ＝ｎ＋１とする）、仮想モデル取得部３２は修正された体厚分布Ｔｎを取得する（Ｓ０２）。そして、取得された体厚分布Ｔｎに対して、推定画像生成部３３と体厚分布決定部３５はＳ０３乃至Ｓ０４の処理をそれぞれ先述同様に実行する。そして、被写体画像Ｉｋと推定画像Ｉｍとの違いを示すエラー値Ｖｅｒｒｏｒが終了条件を満たすまで、上記同様に、体厚分布Ｔｎの修正処理（Ｓ０５）と、修正された体厚分布Ｔｎを有する仮想モデルＭの取得処理（Ｓ０２）と、体厚分布Ｔｎを用いた新たな推定画像Ｉｍの生成処理（Ｓ０３）と、新たに生成された推定画像Ｉｍと被写体画像Ｉｋとの違いが終了条件を満たすかを判定する処理（Ｓ０４）とが繰り返される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
また、比較用被写体に関する体厚分布を用意する場合、複数の比較用被写体について、各比較用被写体を測定して得た体厚分布と比較用被写体の体格を表す体格情報とを互いに対応付けたセットを複数用意し、被写体の体格情報を取得し、被写体の体格情報と類似する体格情報を有する比較用被写体の体厚分布を特定し、特定された比較用被写体の体厚分布を、被写体画像の初期体厚分布Ｔ０とすることが考えられる。この場合には、被写体と体格が類似する比較用被写体の体厚分布を初期体厚分布とすることにより、初期体厚分布を被写体の体厚分布と類似するものとできる可能性が高くなり、被写体の姿勢などによる微小な修正を行うだけで体厚分布の決定をすることができ、計算負荷を軽減することができる。また、この被写体の体格情報と比較用被写体の体格情報は、ユーザ入力により入力されたものであってもよく、被写体画像と比較用被写体の放射線画像のそれぞれの濃度ヒストグラムのヒストグラム幅（濃度値の最大値と最小値の差）など被写体画像と比較用被写体から抽出された体格情報であってもよい。また、被写体画像と比較用被写体から抽出可能な体格情報であれば、あらゆる情報を体格情報とすることができ、例えば、被写体の所定部位の長さなどを被写体の体格情報として用いてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
例えば、撮影条件取得部は、Ｘ線源と検出器の面との距離ＳＩＤを任意の方法で取得してよく、例えば超音波センサまたはデジタルメジャーなどの距離を測定可能な測定装置によって測定されたＸ線源と検出器との距離をＳＩＤとして取得することができる。また、撮影条件取得部は、Ｘ線源１２と放射線検出器１４との間であって放射線検出器１４から既知の距離離間した位置に配置された３次元マーカを放射線撮影して得られた放射線画像を取得し、この放射線画像中の３次元マーカの位置や散乱線成分を解析してＳＩＤを算出してもよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
また、上記第３および第４の実施形態においては、グリッドを使用せずに撮影を行うことにより取得した被写体画像Ｉｋに対して散乱線除去処理を行っているが、グリッドを使用して撮影を行うことにより取得した被写体画像を処理の対象としてもよい。この場合、被写体画像に対して、グリッドに起因する縞模様を除去する処理を施し、その後、散乱線除去処理を行う。また、かかる散乱線除去処理においては、所望のグリッドである第１のグリッドが使用されて撮影された放射線画像（第１グリッド使用画像）を取得し、所望の仮想的なグリッドに対応する仮想グリッド特性を取得し、取得された第１グリッド使用画像中の散乱線量と一次線線量を、取得した仮想グリッド特性に対応するグリッド（取得した仮想グリッド特性の散乱線透過率と一次線透過率を有するグリッド）に対応する散乱線量と一次線線量になるように変換すればよい。また、第１のグリッドと仮想グリッド特性に対応するグリッドは、どちらの散乱線除去効果が大きくてもよく、目的や事情に応じて任意に選択されてよい。なお、グリッドに起因する縞模様を除去する処理としては、例えば特開２０１２−２０３５０４号公報に記載された手法を用いることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２０】
このような処理を行うことにより、例えば、グリッド比が３：１であるグリッドを用いて撮影した被写体画像（またはグリッド無しで撮影された被写体画像に第１の仮想グリッド特性に基づいて散乱線除去処理を行った第１処理後画像）に基づいて、使用したグリッドとは異なる、１０：１のグリッド比をもつグリッドを用いて撮影したかのような処理後画像を仮想的に取得することが可能となる。また、逆に、グリッド比が１０：１であるグリッドを用いて撮影した被写体画像（またはグリッド無しで撮影された被写体画像に第１の仮想グリッド特性に基づいて散乱線除去処理を行った第１処理後画像）に基づいて、使用したグリッドとは異なる、３：１のグリッド比をもつグリッドを用いて撮影したかのような処理後画像を仮想的に取得することが可能となる。これらの場合には、被写体の撮影を繰り返さなくても、容易にグリッド比を変換した画像を取得することができるため、意図しないグリッド比をもつグリッドで撮影された被写体画像や上記の第１処理後画像から、所望のグリッド比のグリッドを使用して散乱線除去処理を行った処理後画像を得ることができる。このため、被写体の再撮影無しに、異なる度合いで散乱線除去処理を行った処理後画像を観察したいという要望に応えることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４３】
また、本発明によって得られた被写体の体厚分布と撮影条件とを対応付けた線量管理情報を、被写体毎にそれぞれ記憶することが好ましい。なお、撮影条件は、線源等に設定される設定値と曝射時間を含むものとすることができ、実際に照射された線量等を検出器等で測定した実績値と曝射時間を含むものとすることもできる。被検者ごとに、該被検者の複数の線量管理情報を線量履歴情報として取得し、この線量履歴情報に基づいて、被検者の所定期間中の各位置における累積被曝量を算出することにより、累積被曝量が所定の臓器などの所定領域に対して許容できない所定の閾値以上となっていないかなど領域毎の線量管理の指標となる有用な情報を提供することができる。また、複数の異なる被検者に対する線量管理情報をそれぞれ取得して、統計解析することにより、体厚分布の傾向に応じてどのような撮影条件が用いられたかを特定することができ、新たな被写体に対する撮影条件の決定または過去の被写体に対する撮影条件の推定のために参考になる情報を提供することができる。