(57)【要約】【課題】直接線成分を有する医用画像および被検体のうち部分的に厚みの薄い部分を透過した非直接線成分を有する医用画像であっても、計算量を抑えて過補正なく散乱線低減画像を発生可能な画像処理装置の提供。【解決手段】本実施形態に係る医用画像処理装置１は、医用画像に関するＸ線条件を記憶する記憶部５と、医用画像を構成する複数の画素値の代表値に所定の定数を乗算した基準値を決定する基準値決定部１１と、複数の画素値のうち基準値より高い画素値を基準値より低い画素値に変換する画素値変換部１３と、複数の画素値を画素値変換部１３により変換した変換画像を、散乱関数に基づいて、医用画像における散乱線画像に変換する散乱線画像発生部１５と、医用画像から散乱線画像を差分することにより、散乱線を低減した散乱線低減画像を発生する散乱線低減画像発生部１７と、を具備することを特徴とする。【選択図】図１
2015051081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医用画像に関するＸ線条件を記憶する記憶部と、
前記医用画像を構成する複数の画素値の代表値に所定の定数を乗算した基準値を決定する基準値決定部と、
前記複数の画素値のうち、前記基準値より高い画素値を前記基準値より低い画素値に変換する画素値変換部と、
前記複数の画素値を前記画素値変換部により変換した変換画像を、散乱関数に基づいて、前記医用画像における散乱線画像に変換する散乱線画像発生部と、
前記医用画像から前記散乱線画像を差分することにより、散乱線を低減した散乱線低減画像を発生する散乱線低減画像発生部と、
を具備することを特徴とする医用画像処理装置。
【請求項２】
前記基準値決定部は、
前記複数の画素値の最頻値を前記代表値として用いて、前記基準値を決定すること、
を特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
【請求項３】
前記基準値決定部は、
前記医用画像の関心領域に含まれる複数の画素値の平均値または中央値を前記代表値として用いることで、前記基準値を決定すること、
を特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
【請求項４】
前記Ｘ線条件あるいは投影データに基づいて、被検体厚を決定する被検体厚決定部と、
前記Ｘ線条件と前記被検体厚とに基づいて前記散乱関数を決定する散乱関数決定部とをさらに具備すること、
を特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
【請求項５】
前記散乱線画像発生部は、
前記変換画像のフーリエ変換を、前記散乱関数のフーリエ変換に基づいて、前記散乱線画像に変換すること、
を特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載の医用画像処理装置を備えたＸ線診断装置であって、
Ｘ線を発生するＸ線発生部と、
前記Ｘ線を検出するＸ線検出部と、
前記Ｘ線検出部からの出力に基づいて、前記医用画像を発生する医用画像発生部と、
をさらに具備することを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項７】
Ｘ線を発生するＸ線発生部と、
前記Ｘ線を検出するＸ線検出部と、
前記Ｘ線検出部からの出力に基づいて、医用画像を発生する医用画像発生部と、
前記医用画像に関するＸ線条件を記憶する記憶部と、
前記医用画像を構成する複数の画素値の代表値に所定の定数を乗算した基準値を決定する基準値決定部と、
前記複数の画素値のうち、前記基準値より高い画素値を前記基準値より低い画素値に変換する画素値変換部と、
前記複数の画素値を前記画素値変換部により変換した変換画像を、散乱関数に基づいて、前記医用画像における散乱線画像に変換する散乱線画像発生部と、
前記医用画像から前記散乱線画像を差分することにより、散乱線を低減した散乱線低減画像を発生する散乱線低減画像発生部と、
を具備することを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項８】
Ｘ線を発生するＸ線管に前記Ｘ線を検出するＸ線検出器を対向させて、回転軸周りを回転可能に支持する回転支持機構と、
前記Ｘ線検出部からの出力に基づいて、複数のビューにそれぞれ対応する複数の投影データセットを発生する投影データ発生部と、
前記ビューのうち９０°異なるビューに対応する投影データセットに基づいて、前記ビューごとの被検体厚を決定する被検体厚決定部と、
前記被検体厚とＸ線条件とに基づいて、散乱関数を決定する散乱関数決定部と、
前記投影データセット各々を構成する複数の投影データ値の代表値に所定の定数を乗算することにより、前記投影データセット各々の基準値を決定する基準値決定部と、
前記投影データセット各々に対応する前記基準値を用いて、前記投影データ値のうち前記基準値より高い投影データ値を、前記基準値より低い投影データ値に変換する投影データ値変換部と、
前記投影データ値を前記投影データ値変換部により変換した変換データセット各々を、前記ビューごとの前記散乱関数に基づいて、前記ビュー各々に対応する散乱線データセットに変換する散乱線データ発生部と、
前記投影データセットから前記散乱線データセットを前記ビューごとに差分することにより、散乱線を低減した複数の散乱線低減投影データセットを発生する散乱線低減投影データ発生部と、
前記散乱線低減投影データセットに基づいて、ボリュームデータを再構成する再構成部と、
を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、医用画像処理装置、Ｘ線診断装置およびＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線画像透視撮影装置によってＸ線を検出する場合、被検体により散乱されたＸ線（以下、散乱線と呼ぶ）が検出器に入射することがある。散乱線を検出器に入射させないために、グリッドが使用される。図１４は、Ｘ線管から発生されたＸ線が、フラットパネルディテクタ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：以下、ＦＰＤと呼ぶ）に検出される様子を図示したものである。一点鎖線で示す直接線は、被検体Ｐを透過しないＸ線である。点線で示す散乱線は、被検体Ｐを透過し、その際に被検体Ｐによって散乱されたＸ線である。実線で示す被検体Ｐを透過する非散乱線は、被検体Ｐを透過し散乱されないＸ線である。
【０００３】
グリッドは例えば、Ｘ線を透過するアルミニウムなどの箔とＸ線の散乱線を吸収する鉛などの箔とを交互に並べたパターン構造を有する。図１４のように、グリッドを検出器のＸ線入射面に配置してＸ線撮影あるいはＸ線透視が実行された場合、散乱線はグリッドによって除去される。これにより散乱線は、検出器に到達し難くなる。このことから、検出器に到達する散乱線の線量は低減される。しかしながら、グリッドにより除去されずに検出器に到達する散乱線もある。検出器に到達した散乱線は、検出器からの出力に基づいて発生された画像（以下、医用画像と呼ぶ）においてノイズとして表示される。このため、医用画像における散乱線成分を低減させる処理が実行される（以下、散乱線補正処理と呼ぶ）。
【０００４】
従来、散乱線補正処理のひとつとして、周波数空間上の演算で散乱線補正処理を実行する手法がある。散乱線補正処理により散乱線成分が低減された画像（以下、散乱線低減画像と呼ぶ）のフーリエ変換は、医用画像のフーリエ変換と散乱関数のフーリエ変換とに基づいて、発生される。さらに、散乱線低減画像のフーリエ変換に逆フーリエ変換を適用することにより、散乱線低減画像が発生される。しかしながら、上記手法では、医用画像における画素の位置に応じて散乱関数を変化させることができない。従って、例えば直接線成分を含む医用画像または、被検体Ｐのうち部分的に厚みの薄い部分（以下、薄体厚部分と呼ぶ）を透過した非直接線成分を有する医用画像などにおいて、散乱線成分を適切に低減できない。例えば、散乱線成分を過度に補正してしまう（以下、過補正と呼ぶ）という問題がある。
【０００５】
上記問題を解決するために、以下に示すように、繰り返し演算を所定の回数に亘って実行することにより、散乱線低減画像を発生する方法がある。この方法では、繰り返し回数が１回目のとき、医用画像に基づいて第１の散乱線成分が推定される。ここで、第１の散乱線成分は、医用画像における複数の画素値と散乱関数との畳み込み和に、直接線比率を乗じることにより計算される。直接線比率とは、医用画像各々の画素において、直接線の線量と散乱線の線量との和に対する直接線の線量の比率である。次いで、医用画像から第１の散乱線成分を減算することにより、第１の散乱線低減画像が発生される。
【０００６】
繰り返し回数が２回目のとき、第１の散乱線低減画像に基づいて第２の散乱線成分が推定される。ここで、第２の散乱線成分は、第１の散乱線低減画像における複数の画素値と散乱関数との畳み込み和に、直接線比率を乗じることにより計算される。直接線比率とは、第１の散乱線低減画像各々の画素において、直接線の線量と散乱線の線量との和に対する直接線の線量の比率である。次いで、第２の散乱線成分から第１の散乱線成分を減算することにより、第２の散乱線低減画像が発生される。
【０００７】
すなわち、繰り返し回数がｎ（ｎは２以上の自然数）のとき、第（ｎ−１）の散乱線低減画像に基づいて、第ｎの散乱線成分が推定される。ここで、第ｎの散乱線成分は、第（ｎ−１）の散乱線低減画像における複数の画素値と散乱関数との畳み込み和に、直接線比率を乗じることにより計算される。直接線比率とは、第（ｎ−１）の散乱線低減画像各々の位置において、直接線の線量と散乱線の線量との和に対する直接線の線量の比率である。次いで、第ｎの散乱線成分から第（ｎ−１）の散乱線成分を減算することにより、第ｎの散乱線低減画像が発生される。以上の処理を所定の回数に亘って繰り返すことにより、散乱線低減画像が発生される。
【０００８】
通常、繰り返し回数ｎが大きくなるほど、散乱線補正処理の精度は向上する。しかしながら上記手法では、ｎの値が大きくなるほど畳み込み和の回数が増加するため、計算量が増大する問題がある。すなわち、上記手法では、散乱線補正処理の実行に時間がかかる問題がある。例えば、Ｘ線透視においては表示遅延あるいはフレーム落ちなどが生じ、リアルタイムな表示が困難になる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−１４７６１５号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Meikle, Steven R., Brian F. Hutton, and Dale L. Bailey. "A transmission-dependent method for scatter correction in SPECT." Journal of nuclear medicine: official publication, Society of Nuclear Medicine 35.2 (1994): 360.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
目的は、直接線成分を有する医用画像および、被検体のうち部分的に厚みの薄い部分を透過した非直接線成分を有する医用画像であっても、計算量を抑えて、過補正なく散乱線低減画像を発生することができる医用画像処理装置、Ｘ線診断装置およびＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本実施形態に係る医用画像処理装置は、医用画像に関するＸ線条件を記憶する記憶部と、前記医用画像を構成する複数の画素値の代表値に所定の定数を乗算した基準値を決定する基準値決定部と、前記複数の画素値のうち、前記基準値より高い画素値を前記基準値より低い画素値に変換する画素値変換部と、前記複数の画素値を前記画素値変換部により変換した変換画像を、散乱関数に基づいて、前記医用画像における散乱線画像に変換する散乱線画像発生部と、前記医用画像から前記散乱線画像を差分することにより、散乱線を低減した散乱線低減画像を発生する散乱線低減画像発生部と、を具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置の構成の一例を示す構成図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係り、医用画像を構成する複数の画素値の分布の一例を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係り、直接線成分を有する医用画像に対して、散乱線補正処理を適用して発生した散乱線低減画像の一例を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係り、直接線成分を有しない医用画像に対して、散乱線補正処理を適用して発生した散乱線低減画像の一例を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係り、散乱線補正処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、第１の実施形態の変形例に係り、医用画像における関心領域の設定の一例を示す図である。
【図７】図７は、第１の実施形態の変形例に係り、散乱線補正処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置の構成の一例を示す構成図である。
【図９】図９は、第２の実施形態に係り、散乱線補正処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第２の実施形態の変形例に係り、散乱線補正処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第３の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１２】図１２は、第３の実施形態に係り、ビュー角とチャンネル番号とにより規定される投影データ値を濃淡で表したサイノグラムの一例を示す図である。
【図１３】図１３は、第３の実施形態に係り、散乱線補正処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、従来技術に係る図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら実施形態に係る医用画像処理装置１を説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置１の構成を示している。医用画像処理装置１は、インターフェース部３と、記憶部５と、被検体厚決定部７と、散乱関数決定部９と、基準値決定部１１と、画素値変換部１３と、散乱線画像発生部１５と、散乱線低減画像発生部１７と、入力部１９と、表示部２１と、制御部２３とを有する。
【００１６】
インターフェース部３は、ネットワークを介して複数の医用画像診断装置に接続される。医用画像診断装置は、例えば、Ｘ線診断装置、Ｘ線コンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：以下、ＣＴと呼ぶ）、磁気共鳴イメージング（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ：以下ＭＲＩと呼ぶ）装置、超音波診断装置、核医学診断装置（例えば、陽電子放出コンピュータ断層撮影（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：以下、ＰＥＴと呼ぶ）装置、単光子放出コンピュータ断層撮影（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：以下、ＳＰＥＣＴと呼ぶ）装置）などである。
【００１７】
インターフェース部３は、医用画像診断装置から取り込んだ医用画像およびＸ線条件を、後述する記憶部５に出力する。Ｘ線条件は、Ｘ線撮影およびＸ線透視における、管電圧、管電流、パルス時間、Ｘ線を照射する範囲を示す照射野などの条件である。なお、インターフェース部３は、医用画像診断装置から取り込んだ医用画像を、基準値決定部１１、画素値変換部１３、散乱線低減画像発生部１７、表示部２１などに、適宜出力してもよい。
【００１８】
記憶部５は、インターフェース部３から取り込んだＸ線条件、医用画像、後述する入力部１９から送られてくる操作者の指示などを記憶する。なお、Ｘ線条件は、後述する入力部１９を介して操作者が適宜変更可能である。操作者の指示は、後述する入力部１９にて操作者が入力する各種指示、命令、情報、選択、設定などである。なお、記憶部５は、後述する散乱線補正処理に関するプログラムを記憶してもよい。
【００１９】
被検体厚決定部７は、記憶部５に記憶されたＸ線条件に基づいて被検体厚を決定する。Ｘ線条件はＸ線の発生に関する、管電圧、管電流、撮影時間などの条件である。被検体厚決定部７は図示していないメモリを備え、例えば、管電圧に対する被検体厚の対応表（以下、管電圧体厚対応表と呼ぶ）を記憶する。なお、管電圧体厚対応表は、管電圧以外の他の要素（例えば管電流、管電流時間積など）に対する被検体厚の対応表であってもよい。具体的には、被検体厚決定部７は、記憶部５から読み出したＸ線条件および管電圧体厚対応表に基づいて、被検体厚を決定する。なお、被検体厚は、後述する入力部１９を介して、操作者の指示により決定されてもよい。
【００２０】
散乱関数決定部９は、記憶部５に記憶されたＸ線条件と、被検体厚決定部７で決定された被検体厚とに基づいて、散乱関数を決定する。散乱関数決定部９は図示していないメモリを備え、Ｘ線条件および被検体厚に対する散乱関数の対応表（以下、散乱関数対応表と呼ぶ）を記憶する。なお、散乱関数とは、医用画像において散乱線成分に対応する関数である。具体的には、散乱関数決定部９は、被検体厚決定部７で決定された被検体厚と記憶部５から読み出したＸ線条件、および散乱関数対応表とに基づいて、散乱関数を決定する。
【００２１】
基準値決定部１１は、医用画像を構成する複数の画素値の代表値に所定の定数を乗算し、基準値を決定する。基準値決定部１１は図示していないメモリを備え、所定の定数を記憶する。なお、所定の定数は、後述の入力部１９を介して操作者の指示により変更されてもよい。所定の定数については、後程詳述する。基準値決定部１１は、医用画像を構成する複数の画素値の最頻値を決定し、上記代表値として用いる。
【００２２】
なお、Ｘ線透視あるいは連続Ｘ線撮影などにおいて、上述の被検体厚決定部７、散乱関数決定部９、基準値決定部１１の処理は、Ｘ線透視あるいは連続Ｘ線撮影などの前に実行されてもよい。上記各々の処理に用いられる医用画像は、Ｘ線透視あるいは連続Ｘ線撮影などの前に、インターフェース部３を介して入手される。
【００２３】
図２は、医用画像を構成する複数の画素値の分布（画素値分布）の一例を示す図である。画素値分布において直接線成分は、被検体Ｐの透過による線量の減弱がないため、非直接線成分に比べ高い画素値の範囲に存在する。
【００２４】
また、被検体Ｐのうち部分的に厚みの薄い部分（以下、薄体厚部分と呼ぶ）を透過した非直接線成分は、直接線成分と同様に、被検体Ｐの透過による線量の減弱が少ないため、非直接線成分に比べ高い画素値の範囲に存在する。説明を具体的にするため、胸部を対象とした医用画像を用いて説明する。胸部を対象とした医用画像において、胸部の厚みはほぼ一定である。しかし、被検体Ｐと背景との境界部分あるいは腕や首などの部分が、医用画像に投影される場合がある。上記部分は、胸部に比べ厚みが薄いため、被検体Ｐの透過による線量の減弱が他の非直接線成分に比べて少ない。従って、薄体厚部分を透過した非直接線成分は、他の非直接線成分に比べ高い画素値の範囲に存在する。
【００２５】
以下、説明を簡単にするために、直接線成分を有する医用画像についてのみ説明する。薄体厚部分を透過した非直接線成分を有する医用画像についても、同様の効果を有する。
【００２６】
画素値変換部１３は、図示していないメモリを備え、画素値変換表を記憶する。画素値変換表は、変換前の画素値と変換後の画素値との対応関係を示している。画素値変換部１３は、画素値変換表および基準値に基づいて、医用画像を構成する複数の画素値のうち、基準値より高い画素値を基準値より低い画素値に変換する。例えば、画素値変換部１３は、医用画像における直接線成分を有する画素の画素値を、低い画素値に変換する。
【００２７】
具体的には、画素値変換表は、例えば以下のような、変換前の画素値と変換後の画素値との対応関係を表す。画素値変換部１３は、医用画像の画素値のうち基準値以下の画素値に対して恒等変換を実行する。なお、画素値変換部１３は、医用画像の画素値のうち基準値以下の画素値を不変としてもよい。画素値変換部１３は、医用画像の画素値のうち基準値以上であって基準値の２倍以下である画素値を、基準値以下の画素値に変換する。画素値変換部１３は、医用画像の画素値のうち基準値の２倍以上の画素値を０に変換する。なお、基準値以上であって基準値の２倍以上である画素値を低い画素値に変換することにより、医用画像の画素値を変換した画像（以下、変換画像と呼ぶ）を用いて、後述する散乱線画像発生部１５により発生された散乱線画像において、アーチファクトの発生を抑制させることができる。
【００２８】
以下、説明を具体的にするために、上記対応関係を持つ画素値変換表を一例として用いる。
【００２９】
なお、後述の入力部１９において、操作者などの指示により基準値を変更させることで、画素値変換表は変更される。基準値は、所定の定数を変更することで変更される。所定の定数について、詳細は後述する。以下、医用画像の画素値を変換した画像を、変換画像と呼ぶ。
【００３０】
散乱線画像発生部１５は、医用画像を構成する複数の画素値を画素値変換部１３により変換した変換画像を、散乱関数に基づいて、医用画像における散乱線画像に変換する。具体的には、散乱線画像発生部１５は、変換画像のフーリエ変換を発生する。散乱線画像発生部１５は、散乱関数のフーリエ変換を発生する。散乱線画像発生部１５は、散乱関数のフーリエ変換を散乱関数のフーリエ変換と１との和で除算する（以下、除算の結果を散乱関数項と呼ぶ）。散乱線画像発生部１５は、変換画像のフーリエ変換と散乱関数項とを乗算することで、散乱線画像のフーリエ変換を発生する。
【００３１】
散乱線画像発生部１５は、散乱線画像のフーリエ変換に逆フーリエ変換を適用することで、散乱線画像を発生する。変換画像のフーリエ変換と散乱関数項とを乗算することは、実空間において、医用画像の画素の位置に応じて近似的に散乱関数を変化させることに対応する。すなわち、散乱線画像は、散乱関数を医用画像の画素の位置に応じて近似的に変化させた画像である。
【００３２】
散乱線低減画像発生部１７は、医用画像から散乱線画像を差分することにより、散乱線低減画像を発生する。散乱線画像発生部１５は、散乱線低減画像を表示部２１に出力する。図３は、直接線成分を有する医用画像の散乱線低減画像の一例を示す図である。図３における領域Ａは、直接線成分が多く含まれる画素領域である。図３から明らかなように、直接線成分を有する医用画像においても、本実施形態における散乱線補正処理を適用することにより、適切に散乱線補正処理が実行されている。すなわち、過度に補正すること（以下、過補正と呼ぶ）なく散乱線補正処理が実行されている。図４は、直接線成分を有しない医用画像の散乱線低減画像の一例を示す図である。図４から明らかなように、直接線成分を有しない医用画像においても、本実施形態における散乱線補正処理を適用することにより、適切に散乱線補正処理が実行されている。
【００３３】
入力部１９は、操作者などからの各種指示、命令、情報、選択、設定などを後述する制御部２３に入力する。なお、入力部１９は、所定の定数を操作者の指示により制御部２３に入力してもよい。入力に基づいて、制御部２３は、基準値決定部１１のメモリに記憶された所定の定数を更新する。所定の定数は、直接線成分の画素値を低い画素値に変換するような値が望ましい。
【００３４】
入力部１９は、上記各種指示、命令、情報、選択、設定などを入力するためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、マウス・ホイール、キーボード等の入力デバイスを有する。なお、入力デバイスは、表示部２１における表示画面を覆うタッチパネルでもよい。入力部１９は、基準値決定部１１で用いる医用画像上の関心領域を入力することも可能である。例えば、表示部２１が表示した医用画像上にマウスのカーソルを移動させ、クリック、ドラッグなどを行うことにより、関心領域を設定する操作を入力する。
【００３５】
表示部２１は、散乱線低減画像発生部１７で発生された散乱線低減画像を表示する。また、関心領域を入力する際に、医用画像を表示することも可能である。
【００３６】
制御部２３は、図示していないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）とメモリを備える。制御部２３は、入力部１９から送られてくる操作者の指示などの情報を、図示していないメモリに一時的に記憶する。制御部２３は、メモリに記憶された操作者の指示などに従って、画像処理を実行するために、被検体厚決定部７、散乱関数決定部９、基準値決定部１１、画素値変換部１３、散乱線画像発生部１５、散乱線低減画像発生部１７などを制御する。
【００３７】
図５は、第１の実施形態における散乱線補正処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【００３８】
Ｘ線条件が、記憶部５から読み出される（ステップＳａ１）。Ｘ線条件に基づいて、被検体厚が決定される（ステップＳａ２）。被検体厚とＸ線条件とに基づいて、散乱関数が決定される（ステップＳａ３）。Ｘ線条件によりＸ線撮影あるいはＸ線透視された医用画像を構成する複数の画素値の代表値に所定の定数を乗算し、基準値が決定される（ステップＳａ４）。医用画像を構成する複数の画素値のうち、基準値より高い画素値が基準値より低い画素値に変換される（ステップＳａ５）。医用画像の画素値を変換された変換画像と散乱関数とに基づいて、散乱線画像が発生される（ステップＳａ６）。医用画像から散乱線画像を差分することにより、散乱線低減画像が発生される（ステップＳａ７）。散乱線低減画像が表示される（ステップＳａ８）。
【００３９】
（変形例）
第１の実施形態との相違は、基準値決定部１１において、関心領域に含まれる画素値の代表値に基づいて基準値を決定することにある。
【００４０】
入力部１９は、操作者などからの関心領域の設定を制御部２３に入力する。
【００４１】
基準値決定部１１は、入力部１９で入力された関心領域に含まれる複数の画素値の平均値または中央値を代表値として用いることで、基準値を決定する。図６は、医用画像における関心領域の設定の一例を示す図である。
【００４２】
図７は、第１の実施形態の変形例における散乱線補正処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【００４３】
表示部２１で、医用画像が表示される（ステップＳｂ１）。入力部１９で入力された関心領域が、記憶部５に記憶される（ステップＳｂ２）。Ｘ線条件が、記憶部５から読み出される（ステップＳｂ３）。Ｘ線条件に基づいて、被検体厚が決定される（ステップＳｂ４）。被検体厚とＸ線条件とに基づいて、散乱関数が決定される（ステップＳｂ５）。Ｘ線条件によりＸ線撮影あるいはＸ線透視された医用画像の関心領域に含まれる複数の画素値の代表値に所定の定数を乗算し、基準値が決定される（ステップＳｂ６）。医用画像を構成する複数の画素値のうち、基準値より高い画素値が基準値より低い画素値に変換される（ステップＳｂ７）。医用画像の画素値を変換された変換画像と散乱関数とに基づいて、散乱線画像が発生される（ステップＳｂ８）。医用画像から散乱線画像を差分することにより、散乱線低減画像が発生される（ステップＳｂ９）。散乱線低減画像が表示される（ステップＳｂ１０）。
【００４４】
以上に述べた構成によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００４５】
第１の実施形態における医用画像処理装置１によれば、医用画像に基づいて、基準値を決定することができる。画素値変換表および基準値に基づいて、医用画像を構成する複数の画素各々の画素値を変換し、変換画像を発生することができる。変換画像は、医用画像を構成する複数の画素値のうち、基準値より高い画素値を基準値より低い画素値に変換されたものである。また、Ｘ線条件および被検体厚に基づいて、散乱関数を決定することができる。本実施形態によれば、変換画像を用いることで、散乱関数を医用画像の画素の位置に応じて変化させて散乱線画像を発生することができる。これにより、散乱線画像は、医用画像における直接線成分を低減して発生される。すなわち、直接線成分を有する医用画像に対して、本実施形態における散乱線補正処理を適用することにより、過補正なく散乱線低減画像を発生することができる。
【００４６】
薄体厚部分を透過した非直接線成分についても、直接線成分と同様の効果を有する。変換画像は、医用画像を構成する複数の画素値のうち、基準値より高い画素値を基準値より低い画素値に変換されたものである。ゆえに、上記変換画像と散乱関数とに基づいて発生された散乱線画像は、医用画像における薄体厚部分を透過した非直接線成分を、低減して発生される。すなわち、薄体厚部分を有する医用画像に対して、本実施形態における散乱線補正処理を適用することにより、過補正なく散乱線低減画像を発生することができる。
【００４７】
また、第１の実施形態の変形例によれば、入力された医用画像上の関心領域に基づいて、基準値を決定することができる。基準値は、関心領域に含まれる複数の画素値の中央値あるいは平均値などである。決定された基準値に基づいて、医用画像を構成する複数の画素各々の画素値を変換し、変換画像を発生することができる。すなわち、関心領域を設定した医用画像に対して、関心領域に含まれる複数の画素各々の画素値に基づいて、本実施形態における散乱線補正処理を適用することにより、過補正なく散乱線低減画像を発生することができる。
【００４８】
以上のことから、第１の実施形態における医用画像処理装置１によれば、直接線を含む医用画像および、被検体のうち部分的に厚みの薄い部分（薄体厚部分）を透過した非直接線成分を有する医用画像でも、計算量を抑えて、過補正なく散乱線低減画像を発生することができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置２５の構成の一例を示す構成図である。Ｘ線診断装置２５は、Ｘ線発生部２７と、Ｘ線検出部２９と、支持機構３１と、支持機構駆動部３３と、医用画像発生部３７と、インターフェース部３と、記憶部５と、被検体厚決定部７と、散乱関数決定部９と、基準値決定部１１と、画素値変換部１３と、散乱線画像発生部１５と、散乱線低減画像発生部１７と、入力部１９と、表示部２１と、制御部２３とを有する。
【００５０】
Ｘ線発生部２７は、図示していないＸ線管と高電圧発生器とを有する。高電圧発生器は、Ｘ線管に供給する管電流と、Ｘ線管に印加する管電圧とを発生する。高電圧発生器は、Ｘ線撮影あるいはＸ線透視にそれぞれ適した管電流をＸ線管に供給し、Ｘ線撮影あるいはＸ線透視各々にそれぞれ適した管電圧をＸ線管に印加する。Ｘ線管は、高電圧発生器から供給された管電流と、高電圧発生器により印加された管電圧とに基づいて、Ｘ線の焦点（以下、管球焦点と呼ぶ）からＸ線を発生する。
【００５１】
Ｘ線検出部２９は、Ｘ線発生部２７において発生され、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。Ｘ線検出部２９は、Ｘ線発生部２７において発生されたＸ線を検出する。Ｘ線検出部２９は、例えば平面検出器（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：以下、ＦＰＤと呼ぶ）を有する。ＦＰＤは、光を電気信号に変える光電変換膜を有する。ＦＰＤは、光電変換膜によって、入射Ｘ線を電気信号に変換する。光電変換膜によって発生された電気信号は、図示していないアナログディジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：以下、Ａ／Ｄ変換器と呼ぶ）に出力される。Ａ／Ｄ変換器は、電気信号をディジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換器は、ディジタルデータを、図示していない前処理部に出力する。Ｘ線検出部２９は、ＦＰＤにおけるＸ線入射面の前面に、グリッドを配置する。なお、Ｘ線検出部２９は、イメージインテンシファイア（Ｉｍａｇｅｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）を有してもよい。
【００５２】
支持機構３１は、Ｘ線発生部２７とＸ線検出部２９とを移動可能に支持する。具体的には、支持機構３１は、例えば、図示していないＣアームとＣアーム支持部とを有する。Ｃアームは、Ｘ線発生部２７とＸ線検出部２９とを、互いに向き合うように搭載する。なお、Ｃアームの代わりにΩアームなどが用いられてもよい。なお、Ｘ線診断装置２５は、アームを有しない消化管撮影装置、胸部撮影装置、乳房撮影装置などであってもよい。
【００５３】
支持機構駆動部３３は、後述する制御部２３の制御のもとで、支持機構３１を駆動する。具体的には、支持機構駆動部３３は、制御部２３からの制御信号に応じた駆動信号をＣアーム支持部に供給して、Ｃアームを所定の方向にスライド、回転させる。Ｘ線撮影あるいはＸ線透視時においては、Ｘ線発生部２７とＸ線検出部２９との間に、天板３５に載置された被検体Ｐが配置される。
【００５４】
図示していない天板駆動部は、後述する制御部２３の制御のもとで、天板３５を駆動することにより、天板３５を移動させる。具体的には天板駆動部は、制御部２３からの制御信号に基づいて、天板３５の短軸方向（図８のＸ方向）または天板３５の長軸方向（図８のＹ方向）に、天板３５をスライドさせる。また、天板駆動部は、鉛直方向（図８のＺ方向）に関して、天板３５を昇降する。加えて、天板駆動部は、長軸方向と短軸方向とのうち少なくとも一つの方向を回転軸（図８のＸ軸、Ｙ軸）として、天板３５を傾けるために天板３５を回転してもよい。
【００５５】
図示していない前処理部は、Ｘ線検出部２９から出力されたディジタルデータに対して、前処理を実行する。前処理とは、Ｘ線検出部２９におけるチャンネル間の感度不均一の補正、および脱落に関する補正等である。前処理されたディジタルデータは、後述する医用画像発生部３７に出力される。
【００５６】
医用画像発生部３７は、処理されたディジタルデータに基づいて、医用画像を発生する。医用画像発生部３７は、医用画像を基準値決定部１１、画素値変換部１３、散乱線低減画像発生部１７、表示部２１に適宜出力する。なお、医用画像発生部３７は、発生した医用画像を、後述する記憶部５に出力してもよい。
【００５７】
インターフェース部３は、医用画像診断装置から取り込んだ医用画像を、後述する記憶部５に出力してもよい。なお、インターフェース部３は、他の医用画像診断装置から取り込んだ医用画像およびＸ線条件を、基準値決定部１１、画素値変換部１３、散乱線低減画像発生部１７、表示部２１などに、適宜出力してもよい。
【００５８】
記憶部５は、後述する入力部１９から送られてくる操作者の指示などを記憶する。記憶部５は、後述する入力部１９において操作者の指示により入力されたＸ線条件を記憶する。なお、記憶部５は、インターフェース部３から取り込んだＸ線条件を記憶してもよい。なお、記憶部５は、医用画像発生部３７から取り込んだ医用画像あるいはインターフェース部３から取り込んだ医用画像を記憶してもよい。記憶部５は、後述する散乱線補正処理に関するプログラムを記憶してもよい。
【００５９】
被検体厚決定部７は、記憶部５に記憶されたＸ線条件に基づいて被検体厚を決定する。被検体厚決定部７は、図示していないメモリを備え、管電圧体厚対応表を記憶する。具体的には、被検体厚決定部７は、記憶部５から読み出したＸ線条件および管電圧体厚対応表に基づいて、被検体厚を決定する。
【００６０】
散乱関数決定部９は、記憶部５に記憶されたＸ線条件と、被検体厚決定部７で決定された被検体厚とに基づいて、散乱関数を決定する。散乱関数決定部９は、図示していないメモリを備え、散乱関数対応表を記憶する。具体的には、散乱関数決定部９は、被検体厚決定部７で決定された被検体厚と記憶部５から読み出したＸ線条件、および散乱関数対応表とに基づいて、散乱関数を決定する。
【００６１】
基準値決定部１１は、医用画像を構成する複数の画素値の代表値に所定の定数を乗算し、基準値を決定する。
【００６２】
画素値変換部１３は、図示していないメモリを備え、画素値変換表を記憶する。画素値変換部１３は、画素値変換表および基準値に基づいて、医用画像を構成する複数の画素値のうち、基準値より高い画素値を基準値より低い画素値に変換する。例えば、画素値変換部１３は、医用画像における直接線成分を有する画素の画素値を、低い画素値に変換する。
【００６３】
散乱線画像発生部１５は、画素値変換部１３で変換された変換画像と散乱関数決定部９で決定された散乱関数とに基づいて、散乱線画像を発生する。具体的には、散乱線画像発生部１５は、変換画像のフーリエ変換を発生する。散乱線画像発生部１５は、散乱関数のフーリエ変換を発生する。散乱線画像発生部１５は、散乱関数のフーリエ変換を散乱関数のフーリエ変換と１との和で除算する（散乱関数項）。散乱線画像発生部１５は、変換画像のフーリエ変換と散乱関数項とを乗算することで、散乱線画像のフーリエ変換を発生する。散乱線画像発生部１５は、散乱線画像のフーリエ変換に逆フーリエ変換を適用することで、散乱線画像を発生する。
【００６４】
散乱線低減画像発生部１７は、医用画像から散乱線画像発生部１５で決定された散乱線画像を差分することにより、散乱線低減画像を発生する。散乱線画像発生部１５は、散乱線低減画像を表示部２１に出力する。
【００６５】
入力部１９は、操作者が所望するＸ線条件、Ｘ線撮影位置、Ｘ線透視位置、Ｘ線撮影あるいはＸ線透視の開始および終了と、投影画像の表示と複数の断面画像の表示とを表示させる切り替えなどを入力する。入力部１９は、操作者などからの各種指示、命令、情報、選択、設定などを後述する制御部２３に入力する。なお、入力部１９は、所定の定数を操作者の指示により制御部２３に入力してもよい。入力に基づいて、制御部２３は、基準値決定部１１のメモリに記憶された所定の定数を更新する。
【００６６】
入力部１９は、上記各種指示、命令、情報、選択、設定などを入力するためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、マウス・ホイール、キーボード等の入力デバイスを有する。なお、入力デバイスは、表示部２１における表示画面を覆うタッチパネルでもよい。入力部１９は、基準値決定部１１で用いる医用画像上の関心領域を入力することも可能である。例えば、表示部２１が表示した医用画像上にマウスのカーソルを移動させ、クリック、ドラッグなどを行うことにより、関心領域を設定する操作を入力する。
【００６７】
表示部２１は、散乱線低減画像発生部１７で発生された散乱線低減画像を表示する。また、表示部２１は、関心領域を設定する際に、医用画像を表示することも可能である。
【００６８】
制御部２３は、図示していないＣＰＵとメモリを備える。制御部２３は、入力部１９から送られてくる操作者の指示などの情報を、図示していないメモリに一時的に記憶する。制御部２３は、メモリに記憶された操作者の指示などに従って、Ｘ線診断を実行するために、Ｘ線発生部２７、散乱関数決定部９、画素値変換部１３、散乱線画像発生部１５、散乱線低減画像発生部１７などを制御する。
【００６９】
図９は、第２の実施形態における散乱線補正処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【００７０】
入力部１９で、Ｘ線条件が入力される（ステップＳｃ１）。入力されたＸ線条件に基づいて、被検体厚が決定される（ステップＳｃ２）。被検体厚とＸ線条件とに基づいて、散乱関数が決定される（ステップＳｃ３）。Ｘ線条件によりＸ線撮影あるいはＸ線透視された医用画像を構成する複数の画素値の代表値に所定の定数を乗算し、基準値が決定される（ステップＳｃ４）。医用画像を構成する複数の画素値のうち、基準値より高い画素値が基準値より低い画素値に変換される（ステップＳｃ５）。医用画像の画素値を変換された変換画像と散乱関数とに基づいて、散乱線画像が発生される（ステップＳｃ６）。医用画像から散乱線画像を差分することにより、散乱線低減画像が発生される（ステップＳｃ７）。散乱線低減画像が表示される（ステップＳｃ８）。
【００７１】
（変形例）
第２の実施形態との相違は、以下に記載する処理を実行することにある。Ｘ線透視あるいは連続Ｘ線撮影の前に被検体Ｐを撮影すること（以下、第１撮影と呼ぶ）により、第１撮影に関する医用画像（以下、第１医用画像と呼ぶ）を発生する。さらに、第１医用画像に基づいて、基準値が決定される。加えて、決定された基準値に基づいて、Ｘ線透視あるいは連続Ｘ線撮影（以下、第２撮影と呼ぶ）によって発生された医用画像（以下、第２医用画像と呼ぶ）に対して、散乱線補正処理が実行される。
【００７２】
Ｘ線発生部２７は、第１撮影において、管球焦点からＸ線を発生する。Ｘ線発生部２７は、第２撮影において、管球焦点からＸ線を発生する。
【００７３】
Ｘ線検出部２９は、第１撮影において、Ｘ線発生部２７から発生され被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。Ｘ線検出部２９は、第２撮影において、Ｘ線発生部２７から発生され被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。
【００７４】
図示していない前処理部は、第１撮影によってＸ線検出部２９から出力されたディジタルデータ（以下、第１ディジタルデータと呼ぶ）に対して、前処理を実行する。前処理された第１ディジタルデータは、後述する医用画像発生部３７に出力される。図示していない前処理部は、第２撮影によってＸ線検出部２９から出力されたディジタルデータ（以下、第２ディジタルデータと呼ぶ）に対して、前処理を実行する。前処理された第２ディジタルデータは、後述する医用画像発生部３７に出力される。
【００７５】
医用画像発生部３７は、前処理された第１ディジタルデータに基づいて、第１医用画像を発生する。医用画像発生部３７は、第１医用画像を基準値決定部１１に出力する。医用画像発生部３７は、第２撮影によって、第２ディジタルデータに基づいて、第２医用画像を発生する。医用画像発生部３７は、第２医用画像を、画素値変換部１３および散乱線低減画像発生部１７に出力する。なお、第１および第２医用画像は、記憶部５に記憶されてもよい。
【００７６】
基準値決定部１１は、第１医用画像を構成する複数の画素値の代表値に、所定の定数を乗算した基準値を決定する。
【００７７】
画素値変換部１３は、図示していないメモリを備え、画素値変換表を記憶する。画素値変換部１３は、画素値変換表および基準値に基づいて、第２医用画像を構成する複数の画素値のうち、基準値より高い画素値を基準値より低い画素値に変換する。画素値変換部１３は、画素値変換表および基準値に基づいて、医用画像発生部３７で発生された第２医用画像の画素値を変換する。以下、第２医用画像の画素値を変換した画像を、変換画像と呼ぶ。
【００７８】
散乱線画像発生部１５は、変換画像と散乱関数とに基づいて、散乱線画像を発生する。具体的には、散乱線画像発生部１５は、変換画像のフーリエ変換を発生する。散乱線画像発生部１５は、散乱関数のフーリエ変換を発生する。散乱線画像発生部１５は、散乱関数のフーリエ変換を散乱関数のフーリエ変換と１との和で除算する（散乱関数項）。散乱線画像発生部１５は、変換画像のフーリエ変換と散乱関数項とを乗算することで、散乱線画像のフーリエ変換を発生する。散乱線画像発生部１５は、散乱線画像のフーリエ変換に逆フーリエ変換を適用することで、散乱線画像を発生する。
【００７９】
散乱線低減画像発生部１７は、医用画像発生部３７で発生された第２医用画像から散乱線画像を差分することにより、散乱線低減画像を発生する。散乱線低減画像発生部１７は、散乱線低減画像を表示部２１に出力する。
【００８０】
表示部２１は、散乱線低減画像発生部１７で発生された散乱線低減画像を表示する。
【００８１】
なお、Ｘ線透視あるいは連続撮影などにおいて、Ｘ線発生部２７、Ｘ線検出部２９、図示していない前処理部、医用画像発生部３７、画素値変換部１３、散乱線画像発生部１５、散乱線低減画像発生部１７、表示部２１の処理は、複数回実行されてもよい。
【００８２】
図１０は、第２の実施形態における散乱線補正処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【００８３】
入力部１９で、Ｘ線条件が入力される（ステップＳｄ１）。入力されたＸ線条件に基づいて、被検体厚が決定される（ステップＳｄ２）。被検体厚とＸ線条件とに基づいて、散乱関数が決定される（ステップＳｄ３）。第１撮影において、第１医用画像が発生される（ステップＳｄ４）。第１医用画像を構成する複数の画素値の代表値に所定の定数を乗算し、基準値が決定される（ステップＳｄ５）。第２撮影が開始される（ステップＳｄ６）。医用画像発生部３７で、第２医用画像が発生される（ステップＳｄ７）。第２医用画像を構成する複数の画素値のうち、基準値より高い画素値が基準値より低い画素値に変換される（ステップＳｄ８）。第２医用画像の画素値を変換された変換画像と散乱関数とに基づいて、散乱線画像が決定される（ステップＳｄ９）。第２医用画像から散乱線画像を差分することにより、散乱線低減画像が発生される（ステップＳｄ１０）。散乱線低減画像が表示される（ステップＳｄ１１）。第２撮影終了指示が入力された場合は処理終了、入力されない場合はステップＳｄ７に戻る（ステップＳｄ１２）。
【００８４】
以上に述べた構成によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００８５】
第２の実施形態におけるＸ線診断装置２５によれば、医用画像に基づいて、基準値を決定することができる。画素値変換表および基準値に基づいて、医用画像を構成する複数の画素各々の画素値を変換し、変換画像を発生することができる。変換画像は、医用画像を構成する複数の画素値のうち、基準値より高い画素値を基準値より低い画素値に変換されたものである。また、Ｘ線条件および被検体厚に基づいて、散乱関数を決定することができる。本実施形態によれば、変換画像を用いることで、散乱関数を医用画像の画素の位置に応じて変化させて散乱線画像を発生することができる。これにより、散乱線画像は、医用画像における直接線成分を低減して発生される。すなわち、直接線成分を有する医用画像に対して、本実施形態における散乱線補正処理を適用することにより、過補正なく散乱線低減画像を発生することができる。
【００８６】
薄体厚部分を透過した非直接線成分についても、直接線成分と同様の効果を有する。変換画像は、医用画像を構成する複数の画素値のうち、基準値より高い画素値を基準値より低い画素値に変換されたものである。ゆえに、上記変換画像と散乱関数とに基づいて発生された散乱線画像は、医用画像における薄体厚部分を透過した非直接線成分を低減して発生される。すなわち、薄体厚部分を有する医用画像に対して、本実施形態における散乱線補正処理を適用することにより、過補正なく散乱線低減画像を発生することができる。
【００８７】
また、第２の実施形態の変形例によれば、Ｘ線透視あるいは連続Ｘ線撮影において、Ｘ線透視あるいは連続Ｘ線撮影の前に撮影した第１医用画像に基づいて、基準値を決定することができる。画素値変換表および基準値に基づいて、第２医用画像を構成する複数の画素各々の画素値を変換し、変換画像を発生することができる。変換画像は、第２医用画像を構成する複数の画素値のうち、基準値より高い画素値を基準値より低い画素値に変換されたものである。また、Ｘ線条件および被検体厚に基づいて、散乱関数を決定することができる。変換画像と散乱関数とに基づいて、散乱線画像を発生することができる。散乱線画像は、第２医用画像における直接線成分を低減して発生される。従って、直接線成分を有する第２医用画像においても、過補正なく散乱線低減画像を発生することができる。
【００８８】
薄体厚部分を透過した非直接線成分についても、直接線成分と同様の効果を有する。変換画像は、第２医用画像を構成する複数の画素値のうち、基準値より高い画素値を基準値より低い画素値に変換されたものである。ゆえに、上記変換画像と散乱関数とに基づいて発生された散乱線画像は、第２医用画像における薄体厚部分を透過した非直接線成分を低減して発生される。従って、薄体厚部分を透過した非直接線成分を有する第２医用画像において、過補正なく散乱線低減画像を発生することができる。
【００８９】
以上のことから、第２の実施形態におけるＸ線診断装置２５によれば、直接線成分を有する医用画像および、被検体Ｐのうち部分的に厚みの薄い部分（薄体厚部分）を透過した非直接線成分を有する医用画像でも、計算量を抑えて、過補正なく散乱線低減画像を発生することができる。
【００９０】
（第３の実施形態）
図１１は、第３の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置３９の構成の一例を示す構成図である。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置３９は、ガントリ４１と、投影データ発生部６５と、記憶部５と、被検体厚決定部７と、散乱関数決定部９と、基準値決定部１１と、投影データ値変換部６７と、散乱線データ発生部６９と、散乱線低減投影データ発生部７１と、再構成部７３と、入力部１９と、表示部２１と、制御部２３とを有する。
【００９１】
ガントリ４１には、回転支持機構４３が収容される。回転支持機構４３は、図示していない回転リングと、回転軸Ｚを中心として回転自在に回転リングを支持する図示していないリング支持機構と、回転リングの回転を駆動する回転駆動部４５（電動機）とを有する。回転支持機構４３には、高電圧発生器４７と、Ｘ線管４９と、コリメーターユニット５１、２次元アレイ型または多列型とも称されるＸ線検出器５３、データ収集回路（Ｄａｔａ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ：以下、ＤＡＳ５７と呼ぶ）、非接触データ伝送部５９、図示していない冷却装置及びガントリ制御装置などが搭載される。
【００９２】
高電圧発生器４７は、後述する制御部２３による制御の下で、スリップリング６１を介して供給された電力を用いて、Ｘ線管４９に印加する管電圧と、Ｘ線管４９に供給する管電流とを発生する。高電圧発生器４７は、発生した管電圧をＸ線管４９に印加する。高電圧発生器４７は、発生した管電流をＸ線管４９に供給する。
【００９３】
Ｘ線管４９は、高電圧発生器４７からの管電圧の印加および管電流の供給を受けて、Ｘ線の焦点からＸ線を放射する。
【００９４】
Ｘ線の焦点から放射されたＸ線は、Ｘ線管４９のＸ線放射窓に取り付けられたコリメーターユニット５１により、例えばコーンビーム形（角錐形）に整形される。Ｘ線の放射範囲６３は、点線で示されている。Ｘ軸は、回転軸Ｚと直交し、放射されるＸ線の焦点を通る直線である。Ｙ軸は、Ｘ軸および回転軸Ｚと直交する直線である。なお、説明の便宜上このＸＹＺ座標系は、回転軸Ｚを中心として回転する回転座標系として説明する。
【００９５】
Ｘ線検出器５３は、回転軸Ｚを挟んでＸ線管４９に対峙する位置およびアングルで、回転リングに取り付けられる。Ｘ線検出器５３は、複数のＸ線検出素子を有する。ここでは、単一のＸ線検出素子が単一のチャンネルを構成しているものとして説明する。複数のチャンネルは、回転軸Ｚに直交し、かつ放射されるＸ線の焦点を中心として、この中心から１チャンネル分のＸ線検出素子の受光部中心までの距離を半径とする円弧方向（チャンネル方向）とＺ方向との２方向に関して２次元状に配列される。
【００９６】
なお、Ｘ線検出器５３は、複数のＸ線検出素子を１列に配列した複数のモジュールで構成されてもよい。このとき、モジュール各々は、上記チャンネル方向に沿って略円弧方向に１次元状に配列される。
【００９７】
また、複数のＸ線検出素子は、チャンネル方向とスライス方向との２方向に関して２次元状に配列させてもよい。すなわち、２次元状の配列は、上記チャンネル方向に沿って一次元状に配列された複数のチャンネルを、スライス方向に関して複数列並べて構成される。このような２次元状のＸ線検出素子配列を有するＸ線検出器５３は、略円弧方向に１次元状に配列される複数の上記モジュールをスライス方向に関して複数列並べて構成してもよい。
【００９８】
撮影又はスキャンに際しては、Ｘ線管４９とＸ線検出器５３との間の円筒形の撮影領域５５内に、被検体Ｐが天板３５に載置され挿入される。Ｘ線検出器５３の出力側には、ＤＡＳ５７が接続される。
【００９９】
ＤＡＳ５７には、Ｘ線検出器５３の各チャンネルの電流信号を電圧に変換するＩ−Ｖ変換器と、この電圧信号をＸ線の曝射周期に同期して周期的に積分する積分器と、この積分器の出力信号を増幅するアンプと、このアンプの出力信号をディジタル信号変換するアナログ・ディジタル・コンバータとが、チャンネルごとに取り付けられている。ＤＡＳ５７から出力されるデータ（純生データ（ｐｕｒｅ  ｒａｗ  ｄａｔａ））は、磁気送受信又は光送受信を用いた非接触データ伝送部５９を経由して、後述する投影データ発生部６５に伝送される。
【０１００】
投影データ発生部６５は、ＤＡＳ５７から出力される純生データに対して前処理を施し、投影データ（生データ（ｒａｗ  ｄａｔａ））を発生する。前処理には、例えばチャンネル間の感度不均一補正処理、Ｘ線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下または、信号脱落を補正する処理等が含まれる。投影データは、データ収集したときにビュー角を表すデータと関連付けられて、磁気ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリを備えた記憶部５に記憶される。
【０１０１】
なお、投影データとは、被検体を透過したＸ線の強度に応じたデータ値の集合である。ここでは説明の便宜上、ワンショットで略同時に収集したビュー角が同一である全チャンネルにわたる一揃いの投影データを、投影データセットと称する。また、ビュー角は、Ｘ線管４９が回転軸Ｚを中心として周回する円軌道の各位置を、回転軸Ｚから鉛直上向きにおける円軌道の最上部を０°として３６０°の範囲の角度で表したものである。例えば、円軌道上において、円軌道上の位置が同一である−９０°と２７０°は、同一のビュー角である。円軌道上において、円軌道上の位置が同一である４５０°と９０°は、同一のビュー角である。すなわち、ｎ°と（ｎ±３６０）°は同一のビュー角である。なお、投影データセットの各チャンネルに対する投影データは、ビュー角、コーン角、チャンネル番号によって識別される。
【０１０２】
記憶部５は、投影データ発生部６５で発生された投影データセット、散乱線データセットおよび散乱線低減投影データセットを記憶する。記憶部５は、後述する入力部１９から送られてくる操作者の指示などを記憶する。記憶部５は、インターフェース部３から取り込んだＸ線条件を記憶する。なお、記憶部５は、所定の閾値を記憶してもよい。
【０１０３】
被検体厚決定部７は、投影データ発生部６５から発生されたビューのうち、９０°異なるビュー（以下、被検体厚決定ビューと呼ぶ）に対応する投影データセットに基づいて、ビューごとの被検体厚を決定する。
【０１０４】
図１２は、ビュー角とチャンネル番号とにより規定される投影データ値を濃淡で表したサイノグラムの一例を示す図である。図１２は、ビュー角ｉ°の被検体を決定するとき、ビュー角が９０°異なる（ｉ−９０）°あるいは（ｉ＋９０）°のビュー角に対応する投影データセットを用いることを示す。被検体厚決定部７は、図１２に双方向矢印で示す被検体厚Ａあるいは被検体厚Ｂを、被検体厚として決定する。具体的には、例えば、被検体厚決定部７は、対象ビューと９０°異なるビューの投影データセットにおいて、所定の閾値より大きい投影データ値に対応する複数のチャンネルのうち、最小のチャンネル番号から最大のチャンネル番号との間の距離に基づいて、被検体厚を決定する。具体的には、被検体厚決定部７は、最小のチャンネル番号から最大のチャンネル番号までの距離を拡大率で除することで、被検体厚を決定する。拡大率は、管球焦点と被検体との距離、および管球焦点と被検体との距離に基づいて、決定される。なお、被検体厚決定部７は、被検体厚Ａと被検体厚Ｂとの平均値などに基づいて、被検体厚を決定してもよい。
【０１０５】
なお、対象ビューに対して被検体厚決定ビューが存在しない場合、被検体厚決定部７は、投影データ発生部６５により、補間法などを用いて被検体厚決定ビューに対応する投影データセットを発生させる。投影データ発生部６５は、被検体厚決定ビューに対応する投影データセットを被検体厚決定部７に出力する。被検体厚決定部７は、被検体厚決定ビューに対応する投影データセットに基づいて、被検体厚を決定する。
【０１０６】
散乱関数決定部９は、被検体厚決定部７で決定された被検体厚と、記憶部５に記憶されたＸ線条件とに基づいて、ビューごとの散乱関数を決定する。散乱関数決定部９は図示していないメモリを備え、散乱関数対応表を記憶する。具体的には、散乱関数決定部９は、被検体厚決定部７で決定されたビューごとの被検体厚と記憶部５から読み出したＸ線条件、および散乱関数対応表とに基づいて、ビューごとの散乱関数を決定する。
【０１０７】
基準値決定部１１は、投影データセット各々を構成する複数の投影データ値の代表値に所定の定数を乗算し、ビューごとの基準値を決定する。基準値決定部１１は図示していないメモリを備え、所定の定数を記憶する。
【０１０８】
投影データ値変換部６７は、図示していないメモリを備え、投影データ値変換表を記憶する。投影データ値変換表は、変換前の投影データ値と変換後の投影データ値との対応関係を示している。投影データ値変換部６７は、投影データ値変換表およびビューごとの基準値に基づいて、投影データセットを構成する複数の投影データ値のうち上記基準値より高い投影データ値を、上記基準値より低い投影データ値に変換する。例えば、投影データ値変換部６７は、投影データセットにおける直接線成分を有する投影データ値を、低い投影データ値に変換する。以下、投影データセットの投影データ値を投影データ値変換部６７により変換したものを、変換データセットと呼ぶ。
【０１０９】
散乱線データ発生部６９は、投影データセットを構成する複数の投影データ値を投影データ値変換部により変換した変換データセット各々を、ビューごとの散乱関数に基づいて、ビューにそれぞれ対応する散乱線データセットに変換する。具体的には、散乱線データ発生部６９は、ビューごとに変換データセットのフーリエ変換を発生する。散乱線データ発生部６９は、ビューごとに散乱関数のフーリエ変換を発生する。散乱線データ発生部６９は、ビューごとに散乱関数のフーリエ変換を散乱関数のフーリエ変換と１との和で除算する（散乱関数項）。散乱線データ発生部６９は、ビューごとに変換データセットのフーリエ変換と散乱関数項とを乗算することで、ビューごとの散乱線データセットのフーリエ変換を発生する。散乱線データ発生部６９は、ビューごとに散乱線データセットのフーリエ変換に逆フーリエ変換を適用することで、ビューごとの散乱線データセットを発生する。なお、散乱線データセットは、ビューに対応する数だけ発生される。
【０１１０】
散乱線低減投影データ発生部７１は、投影データセットから散乱線データセットをビューごとに差分することにより、散乱線を低減した散乱線低減投影データセットをビューごとに発生する。なお、散乱線低減投影データセットは、ビューに対応する数だけ発生される。散乱線低減投影データ発生部７１は、散乱線低減投影データセットを表示部２１に出力する。
【０１１１】
再構成部７３は、ビュー角が３６０°又は１８０°＋ファン角の範囲内の散乱線低減投影データセットに基づいて、略円柱形のボリュームデータを再構成する。再構成画像は、記憶部５に記憶される。
【０１１２】
入力部１９は、操作者などからの各種指示、命令、情報、選択、設定などを後述する制御部２３に入力する。なお、入力部１９は、所定の定数を操作者の指示により制御部２３に入力してもよい。入力に基づいて、制御部２３は、基準値決定部１１のメモリに記憶された所定の定数を更新する。
【０１１３】
入力部１９は、上記各種指示、命令、情報、選択、設定などを入力するためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、マウス・ホイール、キーボード等の入力デバイスを有する。なお、入力デバイスは、表示部２１における表示画面を覆うタッチパネルでもよい。
【０１１４】
表示部２１は、散乱線低減投影データ発生部７１で発生された散乱線低減投影データセットを表示する。
【０１１５】
制御部２３は、図示していないＣＰＵとメモリを備える。制御部２３は、入力部１９から送られてくる操作者の指示などの情報を、図示していないメモリに一時的に記憶する。制御部２３は、メモリに記憶された操作者の指示などに従って、画像処理を実行するために、被検体厚決定部７、散乱関数決定部９、基準値決定部１１、投影データ値変換部６７、散乱線データ発生部６９、散乱線低減投影データ発生部７１などを制御する。
【０１１６】
図１３は、第３の実施形態における散乱線補正処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【０１１７】
１スキャンにおける複数のビューにそれぞれ対応する複数の投影データセットが発生される（ステップＳｅ１）。ビューのうち９０°異なるビューに対応する投影データセットに基づいて、ビューごとの被検体厚が決定される（ステップＳｅ２）。被検体厚とＸ線条件とに基づいて、散乱関数が決定される（ステップＳｅ３）。投影データセット各々を構成する複数の投影データ値の代表値に所定の定数を乗算することにより、投影データセット各々の基準値が決定される（ステップＳｅ４）。投影データセット各々に対応する基準値を用いて、投影データ値のうち基準値より高い投影データ値が、基準値より低い投影データ値に変換される（ステップＳｅ５）。変換投影データセット各々が、ビューごとの散乱関数に基づいて、ビュー各々に対応する複数の散乱線投影データセットが変換される（ステップＳｅ６）。投影データセットから散乱線データセットをビューごとに差分することにより、散乱線を低減した複数の散乱線低減投影データセットが発生される（ステップＳｅ７）。散乱線低減投影データセットに基づいて、ボリュームデータが再構成される（ステップＳｅ８）。
【０１１８】
以上に述べた構成によれば、以下のような効果を得ることができる。
【０１１９】
第３の実施形態におけるＸ線コンピュータ断層撮影装置３９によれば、ビューのうち９０°異なるビューに対応する投影データセットに基づいて、ビューごとの被検体厚が決定される。被検体厚とＸ線条件に基づいて、散乱関数を決定することができる。投影データセット各々を構成する複数の投影データ値の代表値に基づいて、投影データセット各々の基準値を決定することができる。投影データセット各々に対応する基準値を用いて複数の投影データ値を変換し、変換投影データセットを発生することができる。変換投影データセットは、投影データセットを構成する複数の投影データ値のうち、基準値より高い投影データ値を基準値より低い投影データ値に変換されたものである。本実施形態によれば、変換データセットを用いることで、散乱関数を投影データセットのデータ番号に応じて変化させて散乱線データセットを発生することができる。これにより、散乱線データセットは、投影データセットにおける直接線成分を低減して発生される。すなわち、直接線成分を有する投影データセットに対して、本実施形態における散乱線補正処理を適用することにより、過補正なく散乱線低減投影データセットを発生することができる。従って、散乱線低減投影データセットを再構成することで、過補正なく散乱線低減処理が実行されたボリュームデータを発生することができる。
【０１２０】
薄体厚部分を透過した非直接線成分についても、直接線成分と同様の効果を有する。変換投影データセットは、投影データセットを構成する複数の投影データ値のうち、基準値より高い投影データ値を基準値より低い投影データ値に変換されたものである。ゆえに、上記変換投影データセットと散乱関数とに基づいて発生された散乱線データセットは、投影データセットにおける薄体厚部分を透過した非直接線成分を低減して発生される。すなわち、薄体厚部分を透過した非直接線成分を有する投影データセットに対して、本実施形態における散乱線補正処理を適用することにより、過補正なく散乱線低減投影データセットを発生することができる。従って、散乱線低減投影データセットを再構成することで、過補正なく散乱線低減処理が実行されたボリュームデータを発生することができる。
【０１２１】
加えて、実施形態に係る各機能は、散乱線補正処理プログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。
【０１２２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２３】
１…医用画像処理装置、３…インターフェース部、５…記憶部、７…被検体厚決定部、９…散乱関数決定部、１１…基準値決定部、１３…画素値変換部、１５…散乱線画像発生部、１７…散乱線低減画像発生部、１９…入力部、２１…表示部、２３…制御部、２５…Ｘ線診断装置、２７…Ｘ線発生部、２９…Ｘ線検出部、３１…支持機構、３３…支持機構駆動部、３５…天板、３７…医用画像発生部、３９…Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、４１…ガントリ、４３…回転支持機構、４５…回転駆動部、４７…高電圧発生器、４９…Ｘ線管、５１…コリメーターユニット、５３…Ｘ線検出器、５５…撮影領域、５７…ＤＡＳ、５９…非接触データ伝送部、６１…スリップリング、６３…放射範囲、６５…投影データ発生部、６７…投影データ値変換部、６９…散乱線データ発生部、７１…散乱線低減投影データ発生部、７３…再構成部
【図１】
2015051081.tif 000003
【図２】
2015051081.tif 000004
【図３】
2015051081.tif 000005
【図４】
2015051081.tif 000006
【図５】
2015051081.tif 000007
【図６】
2015051081.tif 000008
【図７】
2015051081.tif 000009
【図８】
2015051081.tif 000010
【図９】
2015051081.tif 000011
【図１０】
2015051081.tif 000012
【図１１】
2015051081.tif 000013
【図１２】
2015051081.tif 000014
【図１３】
2015051081.tif 000015
【図１４】
2015051081.tif 000016