(57)【要約】【課題】放射線画像における適切な領域の設定を可能にする。【解決手段】放射線画像処理装置は、放射線撮影装置から異なる放射線のエネルギーによる複数の放射線分布の画像を取得し、複数の放射線分布の画像についてエネルギーサブトラクションを行った結果に基づいて特定物質が強調された処理画像を生成し、処理画像における特定物質の情報に基づいて、放射線画像に設定する領域を決定する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線撮影装置から異なる放射線のエネルギーによる複数の放射線分布の画像を取得する取得手段と、
前記複数の放射線分布の画像についてエネルギーサブトラクションを行った結果に基づいて特定物質が強調された処理画像を生成する生成手段と、
前記処理画像における前記特定物質の情報に基づいて、放射線画像に設定する領域を決定する決定手段と、を備えることを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項２】
前記生成手段は、所定値の範囲の実効原子番号についての面密度画像を前記処理画像として生成することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像処理装置。
【請求項３】
前記所定値の範囲をユーザが任意に設定する設定手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の放射線画像処理装置。
【請求項４】
前記放射線撮影装置は、放射線の単一の照射中に複数回のサンプリングを実施することで前記複数の放射線分布の画像の取得が可能であり、
前記取得手段は、放射線の前記単一の照射ごとに、放射線画像の元となる画像を含む前記複数の放射線分布の画像を取得することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項５】
前記生成手段は、前記複数の放射線分布の画像についてエネルギーサブトラクションを行って生成された実効原子番号の画像と面密度の画像から、前記特定物質の実効原子番号の面密度画像を前記処理画像として生成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項６】
前記生成手段は、前記複数の放射線分布の画像についてエネルギーサブトラクションを行って生成された実効原子番号の画像と面密度の画像から、前記特定物質の放射線吸収率がピークを示す波長の単色放射線を照射した場合の単色放射線画像を、前記処理画像として生成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項７】
前記特定物質は放射線発生装置における絞りを構成する物質または金属であること特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項８】
前記決定手段は前記領域として照射野を決定することを特徴とする請求項７に記載の放射線画像処理装置。
【請求項９】
前記特定物質は、人体と空気を構成する物質を含むが絞りを構成する物質を含まず、前記決定手段は前記領域として照射野を決定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１０】
前記決定手段は、前記処理画像から前記特定物質により規定される形状に当てはまる幾何学的形状を決定し、決定された前記幾何学的形状を用いて前記放射線画像から照射野を検出することにより、照射野の領域を決定することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１１】
前記幾何学的形状は円または矩形であることを特徴とする請求項１０に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１２】
前記決定手段は、前記特定物質により規定される形状に当てはまる幾何学的形状を決定できない場合に、前記処理画像を２値化して得られる２値化画像に基づいて照射野を決定することを特徴とする請求項１０または１１に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１３】
前記決定手段は、前記処理画像を２値化して得られる２値化画像に基づいて照射野を決定することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１４】
前記生成手段は、前記特定物質を空気として素抜け領域が強調された画像を生成し、
前記決定手段は、前記素抜け領域により規定される形状に当てはまる幾何学的形状に基づいて照射野を決定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１５】
前記決定手段は、前記素抜け領域を所定割合以上含むように前記放射線画像における照射野を決定することを特徴とする請求項１４に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１６】
前記照射野の中心が、前記放射線画像の表示領域の中心と一致するように位置を調整する調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項８乃至１５のいずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１７】
前記調整手段は、さらに前記照射野のサイズをデジタルズームにならない範囲で拡大することを特徴とする請求項１６に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１８】
前記放射線画像において、前記決定手段により決定された前記照射野を除く領域がマスクされた画像を表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項８乃至１７のいずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１９】
前記放射線画像から、前記決定手段により決定された前記照射野に外接する矩形により切り取った画像を出力する出力手段をさらに備えることを特徴とする請求項８乃至１８のいずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項２０】
前記決定手段は、前記特定物質の特定の位置を中心とした、所定サイズの領域を視野領域に決定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項２１】
前記放射線画像から前記決定手段により決定された前記視野領域を抽出して表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項２０に記載の放射線画像処理装置。
【請求項２２】
放射線画像処理方法であって、
異なる放射線のエネルギーによる複数の放射線分布の画像を取得する取得工程と、
前記複数の放射線分布の画像についてエネルギーサブトラクションを行った結果に基づいて特定物質が強調された処理画像を生成する生成工程と、
前記処理画像における前記特定物質の情報に基づいて、放射線画像に設定する領域を決定する決定工程と、を備えることを特徴とする放射線画像処理方法。
【請求項２３】
コンピュータを請求項１乃至２１の何れか１項に記載の放射線画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像処理装置、放射線画像処理方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、放射線科の医師によるＸ線画像の読影をより容易にするために、Ｘ線画像の表示に際して種々の操作が行われる。例えば、照射野外の読影に不要な領域をマスクして表示したり、小さい対象領域（関心領域）を拡大して表示したり、パニングにより対象領域を中央に移動して表示したりする。また、外部の読影システムのサーバへＸ線画像データを送る場合、余分なデータの送信を防止するために、Ｘ線画像中の照射野をもとにトリミングした画像データを送ることが行われている。
【０００３】
放射線技師がＸ線撮影の度に上述のような操作をするのは撮影効率が悪く、放射線技師にかかる負担も大きい。特許文献１では、撮影されたＸ線画像から照射野の領域を認識してその領域外をマスクする、その領域を適切な倍率に拡大する、その領域を中央にずらす、その領域をもとにトリミングするなどの処理を行うことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平０５−０４９１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ｘ線画像から照射野を自動的に認識する場合、被写体を透過したＸ線に応じた濃淡の情報から絞りの濃淡のエッジを見つけることにより照射野が抽出される。しかしながら、被写体の姿勢や体格、撮影方法などにより、Ｘ線画像に絞りのエッジと類似した画像が現れることがあり、誤った照射野が認識されるという課題があった。例えば、被写体の固定のため金属製の補助具を用いた撮影が行われた場合には、その補助具の画像が絞りのエッジとして認識され、認識される照射野に影響する可能性がある。
【０００６】
また、放射線動画（放射線透視画像）を得る場合、表示領域を限定するため仮想のコリメータを設定することがある。この場合、仮想のコリメータ内で関心領域が中央からずれると、手動で仮想コリメータの位置を移動しなければならず、操作が煩雑になるという課題がある。あるいは、胃の透視撮影などでは造影剤を充満させるため被写体の撮影姿勢を立位から臥位まで変えているが、重力により胃の位置が移動するため、仮想のコリメータの位置を移動する必要が生じる。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、放射線画像において適切に領域の設定を行うことを可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様による撮影制御装置は以下の構成を備える。すなわち、
放射線撮影装置から異なる放射線のエネルギーによる複数の放射線分布の画像を取得する取得手段と、
前記複数の放射線分布の画像についてエネルギーサブトラクションを行った結果に基づいて特定物質が強調された処理画像を生成する生成手段と、
前記処理画像における前記特定物質の情報に基づいて、放射線画像に設定する領域を決定する決定手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、放射線画像において適切に領域を設定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態による放射線撮影システムの構成例を示すブロック図。
【図２】実施形態による放射線撮影装置の撮影動作を示すタイミングチャート。
【図３】（ａ）はエネルギーサブトラクションを説明する図、（ｂ）は物質と実効原子番号の対応を示す図。
【図４】第１実施形態による撮影制御装置の機能構成例を示すブロック図。
【図５】第１実施形態の撮影制御装置による処理例を示すフローチャート。
【図６】絞りと放射線撮影装置の相対的位置関係と照射野の例を示す図。
【図７】面密度画像とマスク画像の例を示す図。
【図８】第１実施形態の撮影制御装置による処理の他の例を示すフローチャート。
【図９】第２実施形態による撮影制御装置の機能構成例を示すブロック図。
【図１０】第２実施形態による照射野の抽出を説明する図。
【図１１】第２実施形態の撮影制御装置による処理例を示すフローチャート。
【図１２】第３実施形態による撮影制御装置の機能構成例を示すブロック図。
【図１３】第３実施形態による視野領域の決定を説明する図。
【図１４】第３実施形態の撮影制御装置による処理例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態において、放射線という用語は、Ｘ線の他、例えば、α線、β線、γ線粒子線、宇宙線などを含み得る。また、以下の実施形態では、放射線発生装置と、放射線撮影装置（フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）と、撮影制御装置（放射線画像処理装置）とを備え、エネルギーサブトラクション画像の生成を行う放射線撮影システムについて説明する。実施形態によれば、エネルギーサブトラクションにより得られた、特定物質が強調された処理画像において、照射野、部位、被写体、素抜け領域の認識が行われる。そして、その認識結果を用いて放射線画像における照射野、被写体の部位、素抜け認識の認識精度を向上させることで、放射線画像における領域の適正な切り出しを可能にする。
【００１２】
また、以下の各実施形態の放射線撮影システムは、静止画撮影および動画撮影のどちらにも適用可能であるが、動画における１ショット分が静止画であると考えることができるので、動画システムで例を示す。また、エネルギーサブトラクション画像と診断用の放射線透視画像の取得のタイミングは、できるだけ同じほうがより正確な照射野の認識が可能である。したがって、実施形態の放射線撮影システムは、１回の放射線の照射でエネルギーサブトラクションのための高エネルギー画像と低エネルギー画像および、診断用放射線透視画像を取得する。以下、各実施形態について詳細に説明する。なお、以下では、放射線透視画像を透視画像と称する。
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態による放射線撮影システム構成例を示すブロック図である。放射線発生装置１０１は、放射線を発生し所望の方向へ放射線を照射する。放射線制御装置１０２は、放射線発生装置１０１が発生する放射線の線量・線質や照射タイミングを制御する。撮影制御装置１０３は放射線制御装置１０２と接続されて放射線発生装置１０１による放射線の照射タイミングを制御すると共に、放射線撮影装置１０４と接続されて放射線画像の取り込みを行うことにより、放射線撮影の動作を制御する。また、撮影制御装置１０３は、放射線撮影装置１０４から取り込んだ放射線画像に対し、エネルギーサブトラクションを含む放射線画像処理を行う。放射線撮影装置１０４は、ＦＰＤを備え、放射線発生装置１０１から照射された放射線を受けて放射線強度分布情報としての画像を生成し、撮影制御装置１０３へ送信する。表示装置１０５は撮影制御装置１０３と接続され、撮影制御装置１０３にて放射線画像処理（以下、画像処理）を施された放射線画像を表示する。
【００１４】
撮影制御装置１０３は、プロセッサとしてのＣＰＵ１３１、メモリ１３２を有し、ＣＰＵ１３１がメモリ１３２に格納されている所定のプログラムを実行することにより、以下で説明する各種制御を実現する。撮影制御装置１０３は、被写体に照射する放射線のエネルギーが異なる複数の放射線画像を処理することによって新たな画像（例えば、骨画像および軟部組織画像）を得るエネルギーサブトラクション法を用いる。エネルギーサブトラクション法による撮影を実施する場合、１枚のサブトラクション画像を生成するために異なる放射線エネルギーで撮影された少なくとも２枚の放射線画像が必要となる。放射線撮影装置１０４は、１フレームの撮影期間（隣接するReset信号の間）に複数回のサンプリングを行う。これにより、放射線撮影装置１０４は、低エネルギーの放射線による画像（低エネルギー画像）と高エネルギーの放射線による画像（高エネルギー画像）を１フレーム期間で取得できる。以下、図２を参照して、放射線撮影装置１０４の動作を説明する。
【００１５】
図２はＸ線照射および画像取得のタイミングチャートの一例を示している。本実施形態の放射線撮影装置１０４は、放射線の単一の照射中に複数回のサンプリングを実施することで複数の放射線分布の画像の取得が可能である。図２に示されるように、一回の放射線照射で異なる２つのエネルギー（ＸＬ，ＸＨ）の放射線（放射線（ＸＬ）と放射線（ＸＨ））が照射される。放射線（ＸＬ）は放射線（ＸＨ）よりも低いエネルギーの放射線であり、低エネルギー画像（ＸＬ）を生成するために使われ、放射線（ＸＨ）は高エネルギー画像（ＸＨ）を生成するため使われる。また、放射線（ＸＬ）と放射線（ＸＨ）の照射により得られる画像（ＸＬ＋ＸＨ）が、対象部位を読影するのに適した診断用の透視画像となるように撮影条件が設定されている。なお、Tcycは１サイクルを示しており、本実施形態の放射線撮影システム１００では動画撮影（透視撮影）が行われるので、Tcyc1、Tcyc2、Tcyc3と照射および読み出しが繰り返される。
【００１６】
先ず、放射線撮影装置１０４において蓄積済みとなっている放射線分布情報をReset信号で初期化する。サンプリングホールド信号（SHold）を用いて、放射線（ＸＬ）の照射開始から照射完了（放射線（ＸＨ）の照射開始直前）までの期間に蓄積された放射線分布情報（ＸＬ）をサンプリングホールドし、放射線撮影装置１０４内に一時的に保存する。また、SHold信号を用いて、放射線（ＸＬ）の照射開始から放射線（ＸＨ）の照射完了までの期間に蓄積された放射線分布情報（ＸＬ＋ＸＨ）をサンプリングホールドし、放射線撮影装置１０４内に一時的に保存する。なお、放射線撮影装置１０４は、複数の放射線分布情報を蓄積可能である。
【００１７】
放射線撮影装置１０４内に一時保存された放射線分布情報は、サンプリングホールド実施後、読み出し可能となるため、撮影制御装置１０３は、放射線撮影装置１０４から、放射線分布情報（ＸＬ）と放射線分布情報（ＸＬ＋ＸＨ）の読み出しを実施する。放射線分布情報の読み出しが終了したら、撮影制御装置１０３は、放射線分布情報（ＸＬ＋ＸＨ）から放射線分布情報（ＸＬ）を差し引くことで、放射線分布情報（ＸＨ）を得る。ここで、放射線分布情報（ＸＬ）が低エネルギー画像の基の画像、放射線分布情報（ＸＨ）が高エネルギー画像の基の画像、放射線分布情報（ＸＬ＋ＸＨ）が医師により読影される診断用の透視画像の基の画像になる。
【００１８】
エネルギーサブトラクション法を行うことによって、高エネルギー画像と低エネルギー画像から得られる差分画像により物質識別が可能であることが知られている。例えば、このような差分画像から腰椎、横突領域、軟部組織を検出し、その軟部組織の画素値を使って、差分画像の腰椎領域を補正して骨密度を算出することができる。また、物質識別には実効原子番号と呼ばれる概念を用いる方法がある。実効原子番号とは、元素、化合物、混合物の構成元素を平均的に見た場合に相当する原子番号を示し、その物質と同じ割合で光子の減弱をする仮想の元素の原子番号を示す定量指標である。
【００１９】
図３（ａ）に示す様に、高エネルギー画像（ＸＨ）と低エネルギー画像（ＸＬ）から２つの方程式を立て、解を求めることによって、実効原子番号（Ｚ）の画像と面密度（Ｄ）の画像を求めることが出来る。なお、方程式を解くためには、ニュートンラフソン法、二分法などを用いることができる。図１（ｂ）は、物質の実効原子番号を示す。たとえば、放射線可動絞り（以降、絞りと略す）の材質は鉛（Ｐｂ）なので、実効原子番号は８２となる。実効原子番号（Ｚ）の画像と面密度（Ｄ）の画像から、特定物質の実効原子番号の面密度画像を生成することができ、生成された画像は特定物質が強調された画像となる。したがって、実効原子番号が８２の面密度画像を生成すれば、鉛、すなわち絞りの領域の画像が強調された画像を得ることができる。
【００２０】
撮影制御装置１０３は、低エネルギー画像、高エネルギー画像から実効原子番号と面密度の関係を算出して、絞りの材質である鉛（Ｐｂ：実効原子番号８２）の面密度画像を生成し、その画像から絞り領域を抽出する。鉛の面密度画像は、鉛の画像が強調された画像であり、絞り領域を容易に抽出できる。撮影制御装置１０３は、抽出した絞り領域を用いることで、診断用の透視画像におけるマスクの生成、切り出し領域の算出、表示領域の算出を高精度に行うことが可能となる。最終的な読影画像（診断用の放射線画像）は表示装置１０５に表示される。
【００２１】
図４は、第１実施形態による撮影制御装置１０３の画像処理に関わる機能構成例を示すブロック図である。各機能ブロックは、ＣＰＵ１３１がメモリ１３２などに格納されたプログラムを実行することにより実現されてもよいし、専用のハードウエアにより実現されてもよいし、ＣＰＵ１３１と専用のハードウエアとの協働により実現されてもよい。画像取得部２０１は、上述したように放射線撮影装置１０４から異なる放射線のエネルギーによる複数の放射線分布の画像を取得する。画像分離部２０２は、複数の放射線分布の画像についてエネルギーサブトラクションを行った結果に基づいて特定物質が強調された処理画像を生成する。本実施形態では、特定物質は絞り１０７（鉛）である。物質抽出部２０３と照射野確定部２０４は、処理画像における特定物質の情報に基づいて、放射線画像に設定する領域（本実施形態では透視画像における照射野）を決定する。以下、各機能部についてより詳細に説明する。
【００２２】
撮影制御装置１０３において、画像取得部２０１は、放射線撮影装置１０４から放射線分布情報（高エネルギー画像と低エネルギー画像）を取得する。本実施形態の画像取得部２０１は、上述した放射線撮影装置１０４から、放射線の単一の照射ごとに、透視画像の元となる画像を含む、複数の放射線分布の画像を取得する。画像分離部２０２は、画像取得部２０１が取得した高エネルギー画像と低エネルギー画像を用いて図１（ａ）に示されるエネルギーサブトラクションを行い、実効原子番号と面密度の画像を生成する。さらに、画像分離部２０２は、生成した実効原子番号と面密度の画像から、特定物質（本実施形態では絞り１０７）の面密度画像を処理画像として生成する。物質抽出部２０３は、画像分離部２０２が生成した処理画像から特定物質の領域を抽出する。照射野確定部２０４は、物質抽出部２０３による抽出の結果をもとにＸ線透視画像上の照射野を確定する。画像表示部２０５は診断用透視画像の照射野外領域のマスクを修正して、表示装置１０５に表示する。画像出力部２０６は、照射野をもとに切り出した画像を、院内ネットワーク１０６を介して所望の画像サーバ１０８へ出力する。
【００２３】
また、低エネルギー画像保持部２０７は、画像取得部２０１が取得した低エネルギー画像を保持する。高エネルギー画像保持部２０８は、画像取得部２０１が取得した高エネルギー画像を保持する。透視画像保持部２０９は、画像取得部２０１が取得した診断用の透視画像を保持する。処理画像保持部２１０は、画像分離部２０２が生成した実効原子番号と面密度の画像、および特定物質の面密度画像などの処理画像を保持する。抽出データ保持部２１１は、画像分離部２０２が生成した物質抽出データを保持する。補正データ保持部２１２は、算出した実効原子番号の測定誤差を補正するためのデータおよび、面密度の測定誤差を補正するためのデータを保持する。
【００２４】
図５は、本実施形態の撮影制御装置１０３（主に、画像分離部２０２と物質抽出部２０３と照射野確定部２０４と画像表示部２０５）による処理を示すフローチャートである。
【００２５】
図５のフローチャートを説明する前に、本実施形態による照射野について説明する。放射線発生装置１０１から照射された放射線は、被写体を透過して放射線撮影装置１０４で放射線透過画像として取得される。このとき、被写体の撮影を必要とする領域以外の領域へ放射線を照射しないように、絞り１０７で、放射線発生装置１０１からの放射線の照射領域を制限する。絞り１０７で絞られた領域は、撮影画像上で照射野と呼ばれる。図６に絞り１０７と放射線撮影装置１０４の相対的位置関係と照射野の関係を示す。絞り１０７の形状は、図６に示されるように矩形と円形が一般的に使用されている。図６（ａ）は、放射線撮影装置１０４の中心６０１に絞り１０７の中心を合わせた状態を示す。図６（ｂ）は、絞り１０７が回転および／または平行移動した状態を示す。平行移動により、絞りの中心６０２が放射線撮影装置１０４の中心６０１からずれている。また、図６（ｃ）は、放射線撮影装置１０４に対して垂直ではなく斜めに放射線が照射された状態を示す。また、図示していないが矩形や円形以外の形状の絞りも使われる。
【００２６】
ステップＳ５００において、画像取得部２０１は、図３で説明したタイミングで動作する放射線撮影装置１０４から、放射線分布情報（ＸＬ）と放射線分布情報（ＸＬ＋ＸＨ）を取得し、これらに基づいて低エネルギー画像と診断用の透視画像を取得する。画像取得部２０１は、取得した低エネルギー画像と透視画像をそれぞれ低エネルギー画像保持部２０７と透視画像保持部２０９へ保持する。また、画像取得部２０１は、放射線分布情報（ＸＬ＋ＸＨ）と放射線分布情報（ＸＬ）の差を求めることで、放射線分布情報（ＸＨ）を算出し、これに基づいて高エネルギー画像を取得して高エネルギー画像保持部２０８へ保存する。さらに、ステップＳ５００において、画像分離部２０２は、高エネルギー画像と低エネルギー画像を用いてエネルギーサブトラクション処理を行い、実効原子番号と面密度を算出する。得られた実効原子番号の画像と面密度の画像は、処理画像保持部２１０に保持される。
【００２７】
次に、ステップＳ５０１において、画像分離部２０２は、ステップＳ５００で算出された実効原子番号と面密度の画像から、絞りの実効原子番号の画素を抽出して、絞りの面密度画像を生成し、処理画像保持部２１０に格納する。このとき、画像分離部２０２は、補正データ保持部２１２より得られる補正データを用いて面密度画像を補正する。図６で説明したように、照射野は絞りで制限された領域であり、逆に照射野外の領域は絞りの領域となる。絞りは鉛でできているためＸ線を透過しにくいが、すべてが遮断されるのではなく透過して放射線撮影装置１０４で検出されるエネルギーもある。図１（ｂ）に示したように、鉛の実効原子番号が８２であり、放射線画像にはこれより大きい実効原子番号の物質はほぼ存在しない。そこで、所定値の範囲の実効原子番号についての面密度画像を作成することで、例えば絞り（鉛）が強調された処理画像を得ることがきる。例えば実効原子番号が７０以上についての面密度画像を作成すれば、実効原子番号７０以上の物質である鉛が強調された画像、すなわち絞りの面密度画像が得られる。また、実効原子番号が１３以上についての面密度画像を作成すれば、実効原子番号１３以上の物質であるアルミニウム、エナメル質、鉄、鉛が強調された画像、すなわち金属の面密度画像が得られる。ユーザは、撮影制御装置１０３によって所定値の範囲を任意に選択することができる。以上のようにして生成された絞りの面密度画像の例を、図７の画像７００に示す。なお、抽出する物質の実効原子番号を７０以上としたが、これに限られるものではない。鉛の実効原子番号８２を含み、人体や空気を含まないように抽出する物質の実効原子番号を設定すればよい。
【００２８】
次に、ステップＳ５０２において、物質抽出部２０３は、処理画像保持部２１０に保持されている絞りの面密度画像に基づいて、絞りの領域を抽出し、絞りの領域の境界（照射野）の形状が、矩形または円形により表現できるか否かを判定する。例えば、図６の（ａ）〜（ｃ）の上段に示されるような矩形、図６の（ａ）〜（ｂ）の下段に示されるような円形であれば、絞りの形状が矩形または円形により決定されるものと判定され、処理はステップＳ５０３へ進む。他方、図６（ｃ）のように円形の絞りを用いて斜めに照射された場合（楕円形の照射野）、照射野を形成する辺の形状が凸凹になっている場合、などでは、単純な矩形、円として照射野を規定することができないと判定される。この場合、処理はステップＳ５０２からステップＳ５０６へ進む。あるいは、矩形絞りであっても、絞り１０７の中心が放射線撮影装置１０４の中心から著しくずれていて、照射野の形状が決定できないような場合も、処理はステップＳ５０２からステップＳ５０６に進む。
【００２９】
ステップＳ５０３〜Ｓ５０５において、照射野確定部２０４は、処理画像から特定物質により規定される形状に当てはまる幾何学的形状を決定し、決定された幾何学的形状を用いて透視画像から照射野を検出することにより、照射野の領域を決定する。本例で用いられる幾何学的形状は、上述したように矩形か円である。ステップＳ５０３において、物質抽出部２０３は、絞りの面密度画像に対してエッジ強調などの画像処理を施し、照射野と絞りの境界である直線あるいは円のエッジを抽出して照射野の幾何学的形状を確定する。照射野の幾何学的形状は、例えば、座標により規定され得る。例えば照射野が矩形であれば、４つの頂点の位置、円形であれば中心座標と半径により、照射野を確定することができる。物質抽出部２０３は、確定された座標を抽出データ保持部２１１に保持する。
【００３０】
続いて、ステップＳ５０４〜Ｓ５０５において、照射野確定部２０４は、診断用の透視画像（図６の５０３）上での照射野を確定する。まず、ステップＳ５０４において、照射野確定部２０４は、透視画像上で、抽出データ保持部２１１に保持された照射野の座標による領域を照射野の候補（初期値）とし、透視画像から照射野を認識、確定する。ステップＳ５０５において、照射野確定部２０４は、ステップＳ５０４で確定した照射野の座標（矩形なら４頂点、円形なら中心座標と半径）からマスク画像を生成する。
【００３１】
一方、ステップＳ５０２からステップＳ５０６へ処理が進んだ場合、照射野確定部２０４は、絞りの面密度画像を用いてマスク画像を生成する。本実施形態では、処理画像を２値化して得られる２値化画像に基づいて照射野が決定される。すなわち、ステップＳ５０６において、照射野確定部２０４は、抽出データ保持部２１１に保持されている絞りの面密度画像における絞りに対応する画素をマスク画像の画素としてマスク画像を生成し、これを抽出データ保持部２１１に保持する。例えば、照射野確定部２０４は、絞りの面密度画像において、適切な閾値を設けて二値化処理を行うことで、２値のマスク画像（図７の７０１）を生成することができる。従って、単純な矩形や円形以外の形状の絞りであっても容易にマスク画像を生成することができる。照射野確定部２０４は生成したマスク画像を画像表示部２０５、画像出力部２０６へ提供する。
【００３２】
ステップＳ５０５またはＳ５０６でマスク画像が生成されると処理ステップＳ５０７へ進む。ステップＳ５０７において、照射野確定部２０４は、画像領域のトリミングのために、マスク画像の照射野に対する外接矩形の各頂点座標を算出し、画像出力部２０６へ提供する。ステップＳ５０８において、画像表示部２０５は、ステップＳ５０５またはＳ５０６で生成したマスク画像（図７の７０１）と透視画像（図７の７０２）を重畳した画像（図７の７０３）を生成し、表示装置１０５に出力する。ステップＳ５０９において、画像出力部２０６は、ステップＳ５０７で算出された外接矩形の各頂点座標により、重畳画像（図７の７０３）についてトリミング（切り出し）を行った画像（図７の出力画像７０４）を画像サーバ１０８へ出力する。
【００３３】
なお、上記実施形態では、実効原子番号が７０以上の物質の面密度画像を生成することにより絞りの領域を抽出し、これに基づいてマスク画像を生成したがこれに限られるものではない。放射線画像における絞り以外の領域を抽出して照射野を検出するようにしてもよい。例えば、人体と空気を構成する物質を含むが絞りを構成する物質を含まないように実行原子番号を選択して面密度画像を生成し、これに基づいて照射野を決定するようにしてもよい。より具体的には、実効原子番号が７０以下の物質の面密度画像を生成することにより、鉛以外の物質の画像、すなわち絞りによって遮られていない領域である照射野の面密度画像を生成し、これに基づいて照射野を決定するようにしてもよい。
【００３４】
以上のように、第１実施形態によれば、エネルギーサブトラクション処理により得られた絞りの面密度画像あるいは照射野の面密度画像に基づいて絞りに対応するマスク画像が生成される。結果、照射野の誤認識が低減される。
【００３５】
＜変形例＞
第１実施形態では、絞りの実効原子番号から絞りの面密度画像あるいは絞り以外の領域（照射野）の面密度画像を生成し、その結果を用いてマスク画像を生成した。変形例では、素抜け領域の面密度画像に基づいてマスク画像を生成する構成を説明する。素抜け領域の面密度画像は、空気を透過した放射線エネルギーを検出することにより得られた画像である。従って、空気の実効原子番号である７．７６（図１（ｂ））の面密度画像を作成することにより素抜けの面密度画像が得られる。
【００３６】
図７の面密度画像７１１は素抜け領域７１２の面密度画像の一例を示す図である。照射野確定部２０４は、素抜け領域７１２の外辺から照射野を抽出することによりマスク画像を生成する。生成されたマスク画像を用いた表示画像７０３および出力画像７０４の生成方法は、上述した第１実施形態と同様である。以下、図８のフローチャートを参照して、本変形例による処理手順を説明する。なお、図８において、上述した第１実施形態（図５）と同様の処理には同一のステップ番号を付している。
【００３７】
ステップＳ５００において、画像取得部２０１は、低エネルギー画像、高エネルギー画像、透視画像を算出し、それぞれ低エネルギー画像保持部２０７、透視画像保持部２０９に保存する。また、ステップＳ５００において、画像分離部２０２は、高エネルギー画像と低エネルギー画像から実効原子番号の画像と面密度の画像を生成し、処理画像保持部２１０に保持する。
【００３８】
次に、ステップＳ８０１において、画像分離部２０２は、ステップＳ５００で算出された実効原子番号と面密度の画像から、空気の実効原子番号の画素を抽出して、素抜け領域の面密度画像７１１を生成し、処理画像保持部２１０に格納する。図３（ｂ）に示されるように、空気の実効原子番号は７.７６である。ステップＳ８０２において、物質抽出部２０３は、ステップＳ８０１で生成された素抜け領域の面密度画像から決定される照射野の形状が単純な矩形または円形であるかを判定する。照射野の形状が単純な矩形または円形である場合は、処理はステップＳ８０３へ進む。ステップＳ８０３において、照射野確定部２０４は、素抜け領域の面密度画像から、絞りの直線あるいは円のエッジを抽出して照射野の幾何学的形状を規定する座標（矩形の場合は４頂点の座標、円形の場合は中心座標と半径）を算出する。物質抽出部２０３は、算出した座標を抽出データ保持部２１１へ保存する。その後、照射野確定部２０４は、第１実施形態（図５のステップＳ５０４〜Ｓ５０５）と同様の処理により、マスク画像を生成する。以上のように、変形例では、実効原子番号と面密度の画像から、特定物質を空気として素抜け領域が強調された画像が生成され、素抜け領域により規定される形状に当てはまる幾何学的形状に基づいて照射が決定される
【００３９】
他方、素抜け領域の面密度画像から決定される照射野の形状が単純な矩形でも円形でもない場合、処理はステップＳ８０２からステップＳ８０４へ進む。あるいは、素抜け領域の面密度画像を生成したものの被写体が照射野の角などに位置していて、素抜け領域の外周を確定できない場合も、処理はステップＳ８０２からステップＳ８０４へ進む。ステップＳ８０４〜Ｓ８０８では、抽出された素抜け領域を所定割合以上含むように透視画像における照射野が決定される。より具体的には、照射野確定部２０４が、素抜け領域の面密度画像を閾値で二値化した素抜け領域の画像を作成し、これを用いて透視画像から抽出した照射野を補正し、マスク画像を生成する。以下、各ステップにおける動作を説明する。
【００４０】
ステップＳ８０４において、照射野確定部２０４は、素抜け領域の面密度画像７１１を所定の閾値で二値化して、素抜け領域の画素値が１になるような素抜け画像を生成する。ステップＳ８０５において、照射野確定部２０４は、透視画像保持部２０９に保持されている透視画像に対してエッジ強調処理などの照射野が分かりやすくなるような画像処理を施したうえで、照射野候補の抽出を行う。ステップＳ８０６において、照射野確定部２０４は、ステップＳ８０５で抽出した照射野候補と、ステップＳ８０４で生成した素抜け画像との比較により、照射野候補が適正であるか否かを判断する。照射野候補が適正であると判断された場合、その照射野候補を照射野に決定し、処理はステップＳ８０６からステップＳ８０７へ進む。ステップＳ８０７において、照射野確定部２０４は、ステップＳ８０５で抽出した照射野外の領域をマスクするマスク画像を生成する。
【００４１】
他方、ステップＳ８０６において照射野候補が適正でないと判定された場合は、処理はステップＳ８０８へ進む。ステップＳ８０８において、照射野確定部２０４は、照射野を拡げる方向で照射候補領域を設定し、ステップＳ８０５で再度の照射野候補の抽出を行う。そして、ステップＳ８０６において、照射野確定部２０４は、再度、照射野候補が適正であるか否かを判断する。なお、ステップＳ８０６での判断基準は種々あるが、例えば、照射野と素抜け画像を比較し、素抜け画像のうちの所定割合（例えば８０％）以上が照射野候補に含まれている場合にその照射野候補が適正であると判断する。ここで、照射野候補に素抜け画像が含まれる割合をユーザが指定するようにしてもよい。
【００４２】
その後の、ステップＳ５０７〜Ｓ５０９による、マスク画像を用いた表示画像および出力画像の生成は第１実施形態（図５）と同様である。また、上述した絞りと素抜け領域の両方の抽出結果を用いて、Ｘ線透視画像の照射野を確定してもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、実効原子番号と面密度の画像から特定物質（絞り）の面密度画像を生成することにより、特定物質が強調された画像を取得し、これを用いて照射野を決定したがこれに限られるものではない。実効原子番号（Ｚ）と面密度（Ｄ）から任意のエネルギーのＸ線を照射したときの画像を生成できる。つまり、仮想の単色Ｘ線で照射した場合の単色Ｘ線画像が得られる。Ｘ線吸収率がピークを示すＸ線波長が物質毎に異なるため、特定物質のＸ線吸収率が最大となる波長の単色Ｘ線画像を作成することで特定物質が強調された画像を生成することができる。したがって、画像分離部２０２が、実効原子番号の画像と面密度の画像から、特定物質の放射線吸収率がピークを示す波長の単色放射線を照射した場合の単色放射線画像を生成し、これを特定物質が強調された画像として用いるようにしてもよい。このことは、以下に説明する第２、第３の実施形態についても同様である。
【００４４】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、確定した照射野外をマスクした画像を表示画像として生成し、当該マスクに外接する矩形により切り出された画像を出力画像として生成した。第２実施形態では、さらに確定された照射領域の表示位置およびサイズを自動的に調整することが可能な撮影制御装置１０３について説明する。なお、第２実施形態のシステム構成は第１実施形態（図１）と同様である。以下、主として第１実施形態と相違する点について説明する。
【００４５】
図９は、第２実施形態による撮影制御装置１０３の画像処理に関わる機能構成例を示すブロック図である。図９において、第１実施形態（図４）と同様の機能ブロックには同一の参照番号を付してある。表示調整部２２０は、照射野確定部２０４により確定された照射野の位置および大きさに基づいて、当該照射野の位置および表示倍率を調整する。画像表示部２０５は照射野の位置が調整され、表示倍率が調整された調整後の画像を表示装置１０５に表示し、画像出力部２０６は透視画像から必要な領域（照射野の領域）が抽出された画像を出力画像として画像サーバ１０８へ出力する。
【００４６】
図１０は、指関節のように撮影対象部位が小さく、照射領域の大部分を絞り１０７で絞って撮影する手技が行われた場合の画像例を示す図である。透視画像１００２に示されるように、対象領域は、放射線撮影装置１０４の撮影領域の端のほうに位置している。また、図１１は、第２実施形態による撮影制御装置１０３の動作を示すフローチャートである。図５または図８に示したフローチャートのステップＳ５０７とＳ５０９の間において、表示調整部２２０がステップＳ１１０１〜Ｓ１１０４の処理を行う。
【００４７】
第１実施形態で説明したように、画像取得部２０１、画像分離部２０２、物質抽出部２０３、照射野確定部２０４により、照射野が確定され、照射野外のマスク画像が生成される。表示調整部２２０は、表示装置１０５における透視画像を表示するための表示領域の中央に照射野の画像が表示されるように照射野の画像の移動量を決定する（ステップＳ１１０１）。これにより、照射野の中心が、透視画像の表示領域の中心と一致するように位置が調整される。また、表示調整部２２０は、確定された照射野のサイズが所定値以下の場合に（ステップＳ１１０２でＹＥＳ）、照射野の表示サイズを拡大するための拡大率を決定する（ステップＳ１１０３）。より具体的には、表示調整部２２０は、放射線撮影装置１０４の検出器の解像度と表示装置１０５の解像度との関係から決定されるデジタルズームされない範囲の倍率で、かつ、照射野の画像が表示領域をはみ出さないように拡大率を決定する。ステップＳ１１０４において、画像表示部２０５は、例えば図１０に示すような透視画像１００２とマスク画像１００１を重畳するとともに、表示調整部２２０により決定された移動量、拡大率を適用して表示画像１００３を表示装置１０５に表示する。また、画像出力部２０６は、ステップＳ５０７で算出された外接する矩形に基づいて出力画像を切り出し、画像サーバ１０８へ送信する。
【００４８】
なお、絞り１０７が放射線撮影装置１０４に対して回転していた場合、表示調整部２２０が照射野の回転角度を算出し、画像表示部２０５がその回転角度に基づいて回転を戻して表示するようにしてもよい。また、上記では商社のサイズが所定値以下の場合に照射野のサイズを拡大するようにしたがこれに限られるものではない。照射野のサイズが所定値以下か否かに関わらず、デジタルズームされない範囲で、かつ、放射線画像の表示領域を超えない範囲で照射野を拡大して表示するようにしてもよい。
【００４９】
＜第３実施形態＞
第１実施形態、第２実施形態では、エネルギーサブトラクションにより得られた実効原子番号と面密度の画像から特定物質（絞り）が強調された画像を生成し、これに基づいて照射野を確定した。第３実施形態では、実効原子番号と面密度の画像から、特定物質として被写体の特定の組織（例えば、骨）が強調された画像を生成し、特定物質の特定位置に基づいて適切な視野領域を決定する。第１、第２実施形態が対象とした特定物質は撮影中に不動であったが、第３実施形態が対象とする特定物質は撮影中に移動する。したがって、視野領域は動画撮影中に移動することになる。
【００５０】
第３実施形態における放射線撮影システムの構成は第１実施形態（図１）と同様である。図１２は第３実施形態による撮影制御装置１０３の画像処理に関わる機能構成例を示すブロック図である。第１実施形態（図４）と同様の機能ブロックには同一の参照番号を付してある。第３実施形態では、図１３で示されるように、膝関節の動きをみる場合の動画撮影を例示する。膝関節は、大腿骨、膝蓋骨、腓骨、脛骨で構成されており膝の曲げ伸ばしがスムーズに行われるか確認される。この場合、医師は、負荷をかけた状態で被写体に膝の曲げ伸ばしをさせ、その状態を動画で観察する。図１３は、膝関節を放射線撮影装置１０４で撮像した画像であるが、実際に表示装置１０５に表示されるのは所定サイズの視野領域１３０１の領域である。視野領域１３０１は絞りにより絞って制限する場合と、予め設定した仮想の固定コリメータサイズで制限する場合と、画像上でトリミングを設定する場合がある。ここでは予め視野サイズが設定されているとする。いずれにしても視野領域の画像が動画データとして、画像サーバ１０８へ出力される。この撮影では、被写体の動きをみる必要があるので、被写体と視野領域の相対的な位置関係は刻々と変わる。
【００５１】
図１４は第３実施形態による撮影制御装置１０３の動作を示すフローチャートである。第１実施形態と同様に、画像分離部２０２は、画像取得部２０１が取得した低エネルギー画像と高エネルギー画像から実効原子番号と面密度を算出する（ステップＳ１４０１）。画像分離部２０２はさらに、実効原子番号と面密度の画像、骨の実効原子番号を用いて、骨が強調された画像（骨の面密度画像）を生成する（ステップＳ１４０２）。物質抽出部２０３は、生成された骨の面密度画像から大腿骨を抽出し、視野領域の中央に表示する部分を設定する。視野領域の中央に表示する部分をＧＵＩ上でユーザが指定するようにしてもよいが、予め骨の特徴的な部分を設定しておいてもよい。本実施形態では、膝関節、すなわち大腿骨と脛骨の接触部分を観察したいため、大腿骨の最下部１３０２を視野領域の中央に表示する部分とする。視野確定部２２１は、特定物質（骨）の特定位置（大腿骨の最下部）を、物質抽出部２０３が抽出した大腿骨からパターンマッチング等の手法により自動的に検出し、その座標を得る（ステップＳ１４０３）。
【００５２】
視野確定部２２１は、視野サイズ保持部２１３から視野サイズを取得して、検出された大腿骨最下部が視野領域の中央にくるように視野領域を設定する（ステップＳ１４０４）。表示位置調整部２２２は、視野領域が表示領域の中央に移動するための移動量を算出する（Ｓ１４０５）。画像表示部２０５は、透視画像から視野確定部２２１が確定した視野領域を切り出し、これを表示位置調整部２２２で算出された移動量に従って移動し、表示装置１０５に表示する。画像出力部２０６は透視画像から切り出した視野領域の画像を画像サーバ１０８へ送信する。なお、画像出力部２０６による動画の送信は、動画が撮り終わった後で実行されてもよい。以上のように、被写体が動く場合でも関心領域が視野領域の中央に表示される。
【００５３】
画像分離部２０２は、実効原子番号と面密度を算出して、骨の実効原子番号から骨の面密度画像を作成したがこれに限られるものではない。実効原子番号と面密度から骨の吸収率が大きい波長をもつ仮想単波長放射線を照射した場合の単色放射線画像を作成し、その画像から大腿骨を抽出してもよいことは上述の通りである。また、上記第３実施形態では、透視画像から視野領域１３０１の画像を抽出するがこれに限られるものではない。例えば、可動絞りを用いて、大腿骨の最下部の検出結果に応じて、可動絞りを移動し、第２実施形態で説明したように照射野を検出し、その表示位置を調整して表示するようにしてもよい。
【００５４】
また、骨ではなく対象となる部位や器官や臓器をエネルギーサブトラクションで認識してその結果、対象となるものが視野領域の中央になるように表示制御するようにしてもよい。例えば、エネルギーサブトラクションにより得られた画像に基づいて所定の臓器（例えば胃）の領域を検出し、その領域の中心が視野領域の中央になるように表示制御してもよい。
【００５５】
以上のように、単一の照射でエネルギーサブトラクション可能であるとともに透視画像の取得可能な動画システムについて本発明を説明したがこれに限られるものではない。すなわち、動画システムでなく静止画システムであっても、１回の照射でエネルギーサブトラクションと透視画像を同時に取得できないシステムであっても適用可能であり、同様な有効性が得られる。
【００５６】
以上のように、第１実施形態によれば、異なる放射線のエネルギーによる複数の放射線分布の画像から、絞りの面密度画像を生成し、放射線発生装置の絞りの領域を抽出して、放射線画像に適用することで精度よく照射野を認識することが可能になる。また、第２実施形態によれば、照射野を、適切な表示倍率で適切な位置に表示することが可能になる。さらに、第３実施形態によれば、適切な被写体の動きに追従して視野領域を適切に維持することができるので、特に透視画像（動画）において観察しやすい動画が得られる。
【００５７】
なお、実効原子番号が１３以上についての面密度画像を作成すれば、実効原子番号１３以上の物質であるアルミニウム、エナメル質、鉄、鉛が強調された画像、すなわち金属の面密度画像が得られる。上記実施形態では、照射野に限らず、実効原子番号が１３以上の物質（アルミニウム、エナメル質、鉄、鉛）が強調された画像である金属の面密度画像を求めることにより、金属の領域を特定したり、金属の領域を除いた画像を生成したりすることもできる。
【００５８】
＜他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０１：放射線発生装置、１０２：放射線制御装置、１０３：撮影制御装置、１０４：放射線撮影装置、１０５：表示装置、１０６：病院ネットワーク、１０７：絞り、１０８：画像サーバ
【図１】
2019181039.tif 000003
【図２】
2019181039.tif 000004
【図３】
2019181039.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019181039.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019181039.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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