(57)【要約】【課題】微分位相画像を積分することにより生成される位相画像のノイズを低減し、位相画像の視認性を向上させる。【解決手段】コントローラー５の制御部５１は、Ｘ線撮影装置１により被写体を撮影することにより得られたモアレ画像に基づいて、少なくとも微分位相画像を生成し、生成された微分位相画像の各行の端部を除く位置に積分開始位置を設定し、微分位相画像の各行において、設定された積分開始位置から両側に画素の信号値を積分することにより位相画像を生成する。【選択図】図１５
2015043931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次元格子を有するタルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置により被写体を撮影することにより得られた画像信号に基づいて、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像の３種の再構成画像のうち、少なくとも微分位相画像を生成する再構成画像生成手段と、
前記生成された微分位相画像の各行の端部を除く位置に積分開始位置を設定する積分開始位置設定手段と、
前記微分位相画像の各行において、前記積分開始位置設定手段により設定された積分開始位置から両側に画素の信号値を積分することにより位相画像を生成する位相画像生成手段と、
を備える医用画像処理装置。
【請求項２】
前記積分開始位置設定手段は、前記微分位相画像の中央付近の列に前記積分開始位置を設定する請求項１に記載の医用画像処理装置。
【請求項３】
前記微分位相画像の全部または一部の領域を範囲とする一以上の積分対象範囲を前記微分位相画像に設定する積分対象範囲設定手段を備え、
前記積分開始位置設定手段は、前記設定された積分対象範囲の各行に積分開始位置を設定し、
前記位相画像生成手段は、前記設定された積分対象範囲の各行において前記設定された積分開始位置から両側に前記積分対象範囲内で画素の信号値を積分することにより前記位相画像を生成する請求項１に記載の医用画像処理装置。
【請求項４】
前記積分対象範囲設定手段は、前記微分位相画像における着目位置毎に、当該着目位置を含む積分対象範囲を設定する請求項３に記載の医用画像処理装置。
【請求項５】
前記積分対象範囲設定手段は、ユーザー操作に応じて前記積分対象範囲を設定する請求項３又は４に記載の医用画像処理装置。
【請求項６】
前記積分対象範囲設定手段は、前記微分位相画像、前記吸収画像、前記小角散乱画像、前記微分位相画像に対応する患者情報、及び前記微分位相画像に対応する被写体部位情報のうち少なくとも一つに基づいて、前記積分対象範囲を設定する請求項３又は４に記載の医用画像処理装置。
【請求項７】
前記積分開始位置設定手段は、ユーザー操作に応じて前記積分開始位置を設定する請求項１、３〜６の何れか一項に記載の医用画像処理装置。
【請求項８】
前記積分開始位置設定手段は、前記微分位相画像、前記吸収画像、前記小角散乱画像、前記微分位相画像に対応する患者情報、及び前記微分位相画像に対応する被写体部位情報のうち少なくとも一つに基づいて、前記積分開始位置を設定する請求項１、３〜６の何れか一項に記載の医用画像処理装置。
【請求項９】
前記積分開始位置設定手段は、前記微分位相画像に対応する被写体部位情報に基づいて前記微分位相画像において着目位置となる構造物を特定し、前記微分位相画像、前記吸収画像、前記小角散乱画像の少なくとも一つに基づいて前記微分位相画像から前記着目位置を認識し、前記微分位相画像の各行における前記認識した着目位置近傍の列に前記積分開始位置を設定する請求項８に記載の医用画像処理装置。
【請求項１０】
前記位相画像生成手段は、前記積分により得られた各画素の値に、当該画素の属する行の積分開始位置の位相情報を加算することにより、前記位相画像を生成する請求項１〜９の何れか一項に記載の医用画像処理装置。
【請求項１１】
前記位相画像の全部又は一部、前記位相画像と前記吸収画像とを加算することにより生成された合成画像、前記位相画像と前記微分位相画像とを加算することにより生成された合成画像、のうち少なくとも一つを表示する表示手段を備える請求項１〜１０の何れか一項に記載の医用画像処理装置。
【請求項１２】
一次元格子を有するタルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置により被写体を撮影することにより得られた画像信号に基づいて、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像の３つの再構成画像のうち、少なくとも微分位相画像を生成する工程と、
前記生成された微分位相画像の各行の端部を除く位置に積分開始位置を設定する工程と、
前記微分位相画像の各行において、前記設定された積分開始位置から両側に画素の信号値を積分することにより位相画像を生成する工程と、
を含む位相画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医用画像処理装置及び位相画像生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線の屈折の情報に基づいて画像を形成するタルボ（Talbot）干渉計やタルボ・ロー（Talbot-Lau）干渉計を用いたＸ線撮影装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、この装置を用いて得ることのできる、被写体によるＸ線の位相の変化を描出した微分位相画像を画像端から積分して位相画像を生成し、さらに位相画像を最適化して被写体によるＸ線の位相情報を画像化する装置が知られている（例えば、特許文献２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５８１２６２９号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１２／０２９０４８号パンフレット
【特許文献３】国際公開第２０１２／０８０１２５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、微分位相画像の積分開始位置を画像端として位相画像を生成した場合、積分終了位置では微分位相画像の端から端までのノイズが累積され最も大きいノイズとなってしまい、位相画像の視認性が低下してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明の課題は、微分位相画像を積分することにより生成される位相画像のノイズを低減し、位相画像の視認性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の医用画像処理装置は、
一次元格子を有するタルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置により被写体を撮影することにより得られた画像信号に基づいて、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像の３種の再構成画像のうち、少なくとも微分位相画像を生成する再構成画像生成手段と、
前記生成された微分位相画像の各行の端部を除く位置に積分開始位置を設定する積分開始位置設定手段と、
前記微分位相画像の各行において、前記積分開始位置設定手段により設定された積分開始位置から両側に画素の信号値を積分することにより位相画像を生成する位相画像生成手段と、
を備える。
【０００７】
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、
前記積分開始位置設定手段は、前記微分位相画像の中央付近の列に前記積分開始位置を設定する。
【０００８】
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、
前記微分位相画像の全部または一部の領域を範囲とする一以上の積分対象範囲を前記微分位相画像に設定する積分対象範囲設定手段を備え、
前記積分開始位置設定手段は、前記設定された積分対象範囲の各行に積分開始位置を設定し、
前記位相画像生成手段は、前記設定された積分対象範囲の各行において前記設定された積分開始位置から両側に前記積分対象範囲内で画素の信号値を積分することにより前記位相画像を生成する。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記積分対象範囲設定手段は、前記微分位相画像における着目位置毎に、当該着目位置を含む積分対象範囲を設定する。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の発明において、
前記積分対象範囲設定手段は、ユーザー操作に応じて前記積分対象範囲を設定する。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項３又は４に記載の発明において、
前記積分対象範囲設定手段は、前記微分位相画像、前記吸収画像、前記小角散乱画像、前記微分位相画像に対応する患者情報、及び前記微分位相画像に対応する被写体部位情報のうち少なくとも一つに基づいて、前記積分対象範囲を設定する。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項１、３〜６の何れか一項に記載の発明において、
前記積分開始位置設定手段は、ユーザー操作に応じて前記積分開始位置を設定する。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項１、３〜６の何れか一項に記載の発明において、
前記積分開始位置設定手段は、前記微分位相画像、前記吸収画像、前記小角散乱画像、前記微分位相画像に対応する患者情報、及び前記微分位相画像に対応する被写体部位情報のうち少なくとも一つに基づいて、前記積分開始位置を設定する。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、
前記積分開始位置設定手段は、前記微分位相画像に対応する被写体部位情報に基づいて前記微分位相画像において着目位置となる構造物を特定し、前記微分位相画像、前記吸収画像、前記小角散乱画像の少なくとも一つに基づいて前記微分位相画像から前記着目位置を認識し、前記微分位相画像の各行における前記認識した着目位置近傍の列に前記積分開始位置を設定する。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９の何れか一項に記載の発明において、
前記位相画像生成手段は、前記積分により得られた各画素の値に、当該画素の属する行の積分開始位置の位相情報を加算することにより、前記位相画像を生成する。
【００１６】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０の何れか一項に記載の発明において、
前記位相画像の全部又は一部、前記位相画像と前記吸収画像とを加算することにより生成された合成画像、前記位相画像と前記微分位相画像とを加算することにより生成された合成画像、のうち少なくとも一つを表示する表示手段を備える。
【００１７】
請求項１２に記載の発明の位相画像生成方法は、
一次元格子を有するタルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置により被写体を撮影することにより得られた画像信号に基づいて、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像の３つの再構成画像のうち、少なくとも微分位相画像を生成する工程と、
前記生成された微分位相画像の各行の端部を除く位置に積分開始位置を設定する工程と、
前記微分位相画像の各行において、前記設定された積分開始位置から両側に画素の信号値を積分することにより位相画像を生成する工程と、
を含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、微分位相画像を積分することにより生成される位相画像のノイズを低減し、位相画像の視認性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係るＸ線画像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４の制御部により実行される画像生成表示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画像を示す図である。
【図８】（ａ）は、微分位相画像の一例を示す図、（ｂ）は、（ａ）の微分位相画像の各行の画素の信号値を左端から右端まで積分することにより得られた位相画像を示す図、（ｃ）は、（ａ）の微分位相画像の各行の画素の信号値を中央列から両端に積分することにより得られた位相画像を示す図である。
【図９】図８（ｂ）に示す画像（左端開始）と、図８（ｃ）に示す画像（中央開始）の、或る行（同一行）のノイズをプロットしたグラフである。
【図１０】（ａ）は、手指を被写体とした微分位相画像の一例を示す図、（ｂ）は、（ａ）の微分位相画像の各行の画素の信号値を左端から右端まで積分することにより得られた位相画像を示す図、（ｃ）は、（ａ）の微分位相画像の各行において骨部と骨部の間の１画素を積分開始位置として両端に画素の信号値を積分することにより得られた位相画像を示す図である。
【図１１】図１０（ｃ）の位相画像を生成したときの各行の積分開始位置を示す図である。
【図１２】図４の制御部により実行される位相画像生成処理を示すフローチャートである。
【図１３】関節部を撮影した微分位相画像のｘ方向のプロファイルの一例を示す図である。
【図１４】微分位相画像と位相画像の画素配列を示す図である。
【図１５】（ａ）は、中央付近の列（同じ列）を積分開始位置としたときの積分方法を簡略化して示す図、（ｂ）は、各行のそれぞれに任意の積分開始位置を設定したときの積分方法を簡略化して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、第１の実施形態に係るＸ線画像システムを示す。Ｘ線画像システムは、Ｘ線撮影装置１とコントローラー５を備える。Ｘ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画像を用いて被写体の再構成画像を生成する。
【００２１】
Ｘ線撮影装置１は、図１に示すように、Ｘ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、Ｘ線検出器１６、保持部１７、本体部１８等を備える。
Ｘ線撮影装置１は縦型であり、Ｘ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、Ｘ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。Ｘ線源１１の焦点とマルチスリット１２間の距離をｄ１（ｍｍ）、Ｘ線源１１の焦点とＸ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。
【００２２】
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。
Ｘ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。
Ｘ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、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の波長から、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。
【００２３】
Ｘ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、Ｘ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。
Ｘ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。Ｘ線源１１はＸ線の照射によって発熱するため、Ｘ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。
【００２４】
Ｘ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。
【００２５】
マルチスリット１２は回折格子（一次元格子）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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
被写体台１３は、被写体を載置するための台である。ここで、Ｘ線撮影装置１のような１次元格子（一次元スリット）を用いたタルボ・ロー干渉計やタルボ干渉計では、第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向（ここでは、ｘ方向。わずかにずれた方向も含む）にのみ微分位相信号が現れる。よって、例えば、手指や膝等の関節部が被写体部位の場合、診断上重要な着目位置となる関節軟骨（以下、単に軟骨という）の先端部分の微分位相信号が得られるように、軟骨の先端部分を第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と直交する方向（ｙ方向）に略平行に配置したポジショニングで撮影が行われる。
【００２９】
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（一次元格子）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。
【００３０】
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／４〜３×π／４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。
【００３１】
第１格子１４が位相型である場合、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。
【００３２】
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（一次元格子）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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
Ｘ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）
Ｘ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）
【００３５】
Ｘ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。
Ｘ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。
【００３６】
Ｘ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Ｘ線検出器１６間の距離が大きくなるほど、Ｘ線検出器１６により得られるモアレ画像がボケるからである。
Ｘ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。
【００３７】
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。Ｘ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。
【００３８】
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Ｘ線検出器１６
として用いてもよい。
【００３９】
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、Ｘ線源１１、駆動部１２ａ、駆動部１８ａ、Ｘ線検出器１６等の各部に接続されており、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、Ｘ線源１１からのＸ線照射のタイミングやＸ線照射条件、Ｘ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。
【００４０】
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Ｘ線撮影装置１の動作状況等を表示する。
【００４１】
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Ｘ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画像をコントローラー５に送信する。
【００４２】
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Ｘ線検出器１６によって得られたモアレ画像を記憶する。
【００４３】
コントローラー５は、オペレーターによる操作に従ってＸ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、医用画像処理装置として、Ｘ線撮影装置１により得られた複数のモアレ画像を用いて被写体の再構成画像を生成し、生成した再構成画像から位相画像等を生成し、表示する。
【００４４】
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、後述する画像生成表示処理をはじめとする各種処理を実行する。制御部５１は、再構成画像生成手段、積分開始位置設定手段、積分対象範囲設定手段、位相画像生成手段として機能する。
【００４５】
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。
【００４６】
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、Ｘ線撮影装置１の動作状況、生成された再構成画像や位相画像等を表示する。
【００４７】
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Ｘ線撮影装置１やＸ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、Ｘ線撮影装置１に撮影条件や制御信号を送信したり、Ｘ線撮影装置１又はＸ線検出器１６からモアレ画像を受信したりする。
【００４８】
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。
【００４９】
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Ｘ線撮影装置１で取得されたモアレ画像、モアレ画像に基づき生成された再構成画像、再構成画像に基づき生成された位相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、Ｘ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、Ｘ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。
【００５０】
＜Ｘ線画像システムの動作＞
ここで、上記Ｘ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、Ｘ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線によりモアレ画像（図５においてＭで示す）が得られる。Ｘ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。
【００５１】
Ｘ線撮影装置１では、Ｘ線源１１と第１格子１４との間のＸ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Ｘ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に多光源化する。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。
【００５２】
本実施形態におけるＸ線画像システムでは、コントローラー５において操作部５２の操作に応じて画像生成表示処理が実行されることにより、Ｘ線撮影装置１に撮影条件が設定され、Ｘ線撮影が行われる。Ｘ線撮影により得られたモアレ画像は、コントローラー５に送信され、モアレ画像に基づいて再構成画像が生成される。また、再構成画像に基づいて、位相画像等が生成される。
【００５３】
＜画像生成表示処理＞
図６に、コントローラー５の制御部５１により実行される画像生成表示処理のフローチャートを示す。画像生成表示処理は、操作部５２の操作に応じて制御部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。
【００５４】
まず、コントローラー５の表示部５３に撮影オーダー情報の一覧が表示され、操作部５２により撮影対象の撮影オーダー情報の指定が行われる（ステップＳ１）。
次いで、指定された撮影オーダー情報に含まれる被写体部位に応じた撮影条件が記憶部５５の撮影条件テーブルから読み出され、通信部５４によりＸ線撮影装置１に送信され、設定される（ステップＳ２）。
【００５５】
Ｘ線撮影装置１においては、コントローラー５からの撮影条件が受信されると、受信された撮影条件に基づいて、１枚の再構成画像を生成するために必要なモアレ画像を取得するための一連の撮影が行われる。
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Ｘ線源１１によるＸ線の照射が開始される。Ｘ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画像を取得するための一連の撮影が終了する。読み取られた画像信号はモアレ画像として本体部１８に出力され、通信部１８４によりコントローラー５に送信される。
なお、被写体台１３に被写体を載置したＸ線撮影（被写体有りでのＸ線撮影）と被写体台１３に被写体を載置しないＸ線撮影（被写体無しでのＸ線撮影）が行われる。
【００５６】
一連の撮影におけるステップ数は２〜２０、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１：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２：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)）。ここでは、５ステップの撮影を行うこととして説明する。
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周期分のモアレ画像５枚が得られる。
【００５７】
Ｘ線撮影装置１からのモアレ画像が通信部５４により受信されると（ステップＳ３）、受信されたモアレ画像に基づいて、吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像の３種類の被写体の再構成画像が生成される（ステップＳ４）。
吸収画像（Ｘ線吸収画像）は、干渉縞の平均成分を画像化したものであり、被写体によるＸ線減衰量に応じてコントラストが付く。従来から診断に用いられており、医師等の医療従事者にとってなじみのある画像である。Ｘ線の吸収コントラストがつきやすい骨部の描写に優れている。
微分位相画像は、干渉縞の位相情報を画像化したものであり、被写体によるＸ線波面の傾き量に応じてコントラストが付く。吸収画像よりも軟部組織の描写に優れている。
小角散乱画像は、干渉縞のVisibilityを画像化したものであり、被写体によるＸ線散乱に応じてコントラストが付く（参考文献３：Distribution of unresolvable anisotropic microstructures revealed in visibility-contrast images using x-ray Talbot interferometry Wataru Yashiro et.al. PHYSICAL REVIEW B 84, 094106 (2011)参照。）。吸収画像よりも微細構造の描写に優れている。
ステップＳ４で生成される吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像は、Ｘ線撮影装置１によりから送信された同一のモアレ画像（群）に基づいて生成されるので、３つの画像は同一被写体の同一部分を描写しており、３つの画像間における被写体の位置合わせは不要である。
【００５８】
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、被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像に、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、補正後の被写体有りのモアレ画像に基づいて、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、補正後の被写体無しのモアレ画像に基づいて、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、複数のモアレ画像の干渉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干渉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干渉縞のVisibilityが計算され（Visibility＝振幅÷平均値）、小角散乱画像が生成される。
そして、生成された被写体有りの再構成画像に対し、同種の被写体無しの再構成画像を用いて（例えば、被写体有りの小角散乱画像に対し、被写体無しの小角散乱画像を用いて）、干渉縞の位相の除去と、画像ムラを除去するための補正処理が行われ、最終的な３種類の被写体の再構成画像が生成される。
なお、本実施形態においては、３種類の再構成画像を生成することとして説明するが、位相画像の生成のためには、少なくとも微分位相画像の生成が必要である。
【００５９】
再構成画像の生成が終了すると、位相画像生成処理が実行され、ステップＳ４で生成された微分位相画像に基づいて位相画像が生成される（ステップＳ５）。
【００６０】
ここで、位相画像について説明する。
位相画像は、微分位相画像の画素の信号値（画素値）を積分することにより生成される画像であり、Ｘ線の位相情報を示す。位相画像の元となる微分位相画像が一次元格子を用いた撮影に基づき得られたものである場合、位相画像は、微分位相画像の画素の信号値を行方向（ｘ方向）に積分することにより生成される。従来、微分位相画像の各行の画素の信号値を一端から他端まで積分することにより位相画像が生成されている。
ここで、一次元格子を有するタルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計による撮影に基づいて生成された画像（再構成画像、位相画像等）における「行」とは、第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向に対応する（ほぼ平行な）画素配置の方向（ｘ方向）をいい、「列」とは、「行」に直交する方向をいう。
【００６１】
しかしながら、位相画像では、積分方向に直線的なノイズが生じ、位相画像の視認性が著しく低下してしまう。これは、元となる微分位相画像での粒状ノイズが原因であり、ノイズのある画素を積分すると、積分方向の隣の画素に順次影響が及んでいくため、結果的に直線的なノイズとなると考えられる。積分区間が広ければその分だけノイズが累積していき、ノイズ量が大きくなると考えられる。
【００６２】
図８（ａ）に、微分位相画像の一例を示す。図８（ｂ）に、図８（ａ）の微分位相画像の各行の画素の信号値を左端から右端まで積分することにより得られた位相画像を示す。図８（ｃ）に、図８（ａ）の微分位相画像の各行の画素の信号値を中央列から両端に積分することにより得られた位相画像を示す。なお、図８（ａ）の画像における階調幅は、０．４π［ｒａｄ］であり、図８（ｂ）及び（ｃ）の画像における階調幅は、５．０π［ｒａｄ］である。図９に、図８（ｂ）に示す画像（左端開始）と、図８（ｃ）に示す画像（中央開始）の、或る行（同一行）のノイズをプロットしたグラフを示す。なお、ここでいうノイズは、位相画像の或る行の画素を数画素おきに注目画素としてＮ画素×Ｎ画素（Ｎは整数）の領域を設定し、設定した領域内の画素の信号値の平均値と各画素の信号値から算出した標準偏差の値である。
【００６３】
図８（ｂ）に示す位相画像は、最も広い範囲である行全体を積分区間として積分して生成されたものであり、図９のグラフに示すように、積分終了位置である右端に向かってノイズが累積していき、位相画像全体のノイズは図８（ｃ）に示す画像よりも大きくなっている。
【００６４】
これに対し、図８（ｃ）に示す位相画像は、図８（ｂ）に対して約半分の積分区間（右半分の区間、左半分の区間）で生成されたものであり、図９のグラフに示すように、図８（ｂ）に示す画像よりも全体的なノイズ量が低減しており、画像右端では４０％程度ノイズが低減している。また、積分開始位置である画像中央では、ノイズがほとんどない状態となっている。
【００６５】
このように、各行の積分区間を小さくするほどノイズの累積が小さくなるため画像全体のノイズは小さくなる。また、積分開始位置に近いほどノイズは小さくなる。よって、微分位相画像全体が着目する領域である場合は、各行における積分区間を最小にするという観点から、微分位相画像の中央付近の列を積分開始位置にすることが、画像全体のノイズの低減にとって最も効果的であり好ましいと考えられる。
また、微分位相画像の一部に着目する位置（着目位置）がある場合は、着目位置近傍を積分開始位置とすることで、生成される位相画像の着目位置におけるノイズを低減することができ、着目位置における視認性を高めることができるので好ましいと考えられる。
何れの場合においても、ノイズ低減の観点から、積分開始位置は画像端を除く位置とすることが好ましい。
【００６６】
微分位相画像の一部に着目位置がある場合の例として、図１０（ａ）に、手指を被写体とした微分位相画像の一例を示す。図１０（ｂ）に、図１０（ａ）の微分位相画像の各行の画素の信号値を左端から右端まで積分することにより得られた位相画像を示す。図１０（ｃ）に、図１０（ａ）の微分位相画像の各行において骨部と骨部（Ｂ１とＢ２、Ｂ３とＢ４）の間の１画素（骨部、軟骨部Ｃ１、Ｃ２の構造物の画素を除く）を積分開始位置として両端に画素の信号値を積分することにより得られた位相画像を示す。図１１に、図１０（ｃ）の位相画像を生成したときの各行の積分開始位置を示す。なお、図１０（ａ）の画像における階調幅は、０．４π［ｒａｄ］であり、図１０（ｂ）及び（ｃ）の画像における階調幅は、５．０π［ｒａｄ］である。
【００６７】
手指の関節部は、骨と骨の間に、それぞれの骨に付随して軟骨が存在し、その間が滑液に満たされた構造となっており、その中で、特に軟骨部分がリウマチなどの診断に重要である。即ち、手指を被写体とした画像では、関節部、特に軟骨（図１０においてＣ１、Ｃ２で示す）が着目位置となる。しかし、手指の微分位相画像において、構造物の中では骨の信号レベルが突出して高いため、骨の境界値での信号がジャンプしてしまうことがある。このような微分位相画像の各行の画素の信号値を画像の一端から他端まで積分すると、図１０（ｂ）に示すように、ジャンプした信号値を含む画素が着目位置に生じて糸が引いたように見えてしまい、着目位置の視認性が低下する。
【００６８】
一方、図１１に点線で示すように、着目位置である軟骨付近の関節部を積分開始位置にすれば、着目位置である軟骨部分に骨境界起因のジャンプした信号値を含めずに積分することが可能となり、軟骨の視認性を大幅に向上させることができる。図１０（ｂ）の画像（左端開始）と図１０（ｂ）の画像（着目位置近傍開始）の関節部のノイズを比較すると、［表１］に示すように、図１０（ｃ）に示す画像は、図１０（ｂ）に示す画像と比べて、画像上部の関節部では約１／７、画像下部の関節部では約１／９までノイズが低減した。
【表１】
2015043931.tif 000003
【００６９】
なお、微分位相画像のうち、診断に必要な領域が一部領域のみである場合は、画像全体を積分対象範囲（位相画像化する範囲）とするのではなく、その一部領域のみを積分対象範囲とすることが好ましい。積分対象範囲を狭めることで、面積は小さいが偽像の少ない位相画像が得られるとともに、位相画像生成のための積分にかかる処理時間を短縮することが可能となる。
【００７０】
そこで、ステップＳ５において実行される位相画像生成処理では、まず、積分対象範囲及び積分対象範囲内の各行の積分開始位置を設定し、設定した積分対象範囲の各行の画素の信号値を設定した積分開始位置から両側に積分対象範囲内で積分することで、最低限の処理時間で診断に必要な領域においてノイズが少なく視認性のよい位相画像を生成する。
【００７１】
図１２に、ステップＳ５においてコントローラー５の制御部５１により実行される位相画像生成処理のフローチャートを示す。位相画像生成処理は、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。
【００７２】
位相画像生成処理においては、まず、微分位相画像から積分対象範囲の設定が行われる（ステップＳ１１）。ステップＳ１１においては、微分位相画像の全部又は一部の領域を範囲とする一以上の積分対象範囲が設定される。
【００７３】
積分対象範囲は、ユーザー操作により手動で設定することもできるし、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自動的に設定することもできる。手動で積分対象範囲を設定するか、自動的に積分対象範囲を設定するかは、操作部５２により指定することができる。
【００７４】
ユーザー操作により手動で積分対象範囲を設定する場合は、例えば、表示部５３に微分位相画像を表示し、微分位相画像上から操作部５２により指定入力された範囲を積分対象範囲として設定することとしてもよいし、積分対象範囲とする領域の座標（例えば、左上と右下の座標）を表す数値を入力するためのユーザーインターフェースを表示部５３に表示し、操作部５２により入力された座標に対応する領域を積分対象範囲として設定してもよい。
【００７５】
自動的に積分対象範囲を設定する場合は、積分対象の微分位相画像に対応する撮影オーダー情報に含まれる患者情報、被写体部位情報、或いは、吸収画像、小角散乱画像、微分位相画像の少なくとも一つに基づいて、積分対象範囲が設定される。
例えば、被写体部位が乳房である場合、微分位相画像全体に乳房が描出されているため、微分位相画像全体が積分対象範囲として設定される。
また、例えば、被写体部位が関節系（手指、膝等）である場合、上述のように、骨と骨の間の関節部にある軟骨が着目位置であるので、この着目位置を含む関節部の領域（関心領域）が積分対象範囲として設定される。
【００７６】
積分対象範囲としての関節部の領域の認識は、吸収画像、小角散乱画像、又は微分位相画像の少なくとも何れかを用いて行うことができる。例えば、吸収画像や小角散乱画像においては、骨領域は比較的高い信号値で描出されるので、吸収画像或いは小角散乱画像の各画素の信号値が予め定められた閾値と比較され、「吸収画像の信号値＞閾値」或いは「小角散乱画像の信号値＞閾値」を満たす領域を骨領域として認識し、骨領域の間を関節部として認識して、認識された関節部を含む領域が積分対象範囲として設定される。なお、本実施形態において、吸収画像は被写体によるＸ線吸収が大きいほど画素の信号値が大きく、小角散乱画像では被写体によるＸ線散乱が大きいほど画素の信号値が大きいものとする。或いは、関節部を撮影した微分位相画像では、ｘ方向のプロファイルをとると、図１３に示すように、一方の骨領域のエッジが最も低い信号値（図１３のＡ２参照）、他方の骨領域のエッジが最も高い信号値として現れる（図１３のＡ３参照）。そこで、各行においてｘ方向のプロファイルをとって骨領域を認識し、骨領域の間を関節部として認識して、関節部を含む領域を積分対象範囲として設定することとしてもよい。
【００７７】
着目位置が複数個所存在する場合は、着目位置毎に、当該着目位置を含む積分対象範囲を設定することができる。例えば、図１０に示す手指の画像の場合は、上下に２本の手指が描出されているので、上下の手指毎に積分対象範囲を設定することができる。
【００７８】
被写体部位に応じた着目位置となる構造物の情報や、その着目位置を含む関心領域の認識アルゴリズムについては、被写体部位の情報に対応付けて記憶部５５に記憶されている。ステップＳ１１においては、微分位相画像に対応する被写体部位情報に応じた着目位置の情報及び認識アルゴリズムを読み出して積分対象範囲の設定が行われる。
【００７９】
なお、過去の位相画像に対し、撮影オーダー情報及び積分対象範囲（積分対象範囲の左上と右下の座標値）を対応付けて記憶部５５に記憶しておくこととし、記憶部５５から今回と同一の患者情報に対応する過去の位相画像（同一の被写体部位の位相画像）の積分対象範囲を読み出して、これと同じ積分対象範囲を今回の積分対象範囲に設定することとしてもよい。
【００８０】
積分対象範囲の設定が終了すると、積分対象範囲の各行についての積分開始位置の設定が行われる（ステップＳ１２）。上述したノイズ低減の観点から、積分開始位置は画像端部を除く位置に設定される。
【００８１】
積分開始位置の設定は、ユーザー操作により手動で設定することもできるし、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自動的に設定することもできる。手動により積分開始位置を設定するか、自動的に積分開始位置を設定するかは、操作部５２により指定することができる。
【００８２】
ユーザー操作により手動で積分開始位置を設定する場合は、例えば、表示部５３にステップＳ５で設定された積分対象範囲をそれぞれ表示し、操作部５２により積分対象範囲上から指定された位置を積分開始位置として設定することとしてもよいし、積分開始位置の座標を表す数値を入力するためのユーザーインターフェースを表示部５３に表示し、操作部５２により入力された座標の位置を積分開始位置として設定してもよい。また、被写体部位によって各行の積分開始位置をつなげた好ましい形状は略決まっている。例えば、手指を被写体とした画像では、着目位置である軟骨を跨がないように、積分開始位置は軟骨に沿った円弧形状であることが好ましい。そこで、被写体部位毎に予め開始位置パターン形状を用意して記憶部５５に記憶しておき、表示部５３に積分対象範囲の画像と開始位置パターンを表示して、ユーザーが操作部５２により開始位置パターンを積分対象範囲上で拡大縮小、回転、平行移動させることにより定めた位置を積分開始位置として設定することとしてもよい。
【００８３】
自動的に積分開始位置を設定する場合は、積分対象の微分位相画像に対応する撮影オーダー情報に含まれる患者情報、被写体部位情報、吸収画像、小角散乱画像、微分位相画像の少なくとも一つに基づいて、積分開始位置が設定される。
【００８４】
例えば、被写体部位が乳房である場合、微分位相画像全体に乳房が描出されているため、微分位相画像全体が着目する領域となる。このような場合、各行の中央付近の列が積分開始位置として設定される。上述のように、各行の中央付近の列を積分開始位置とすると、中央列から両側に画素の信号値の積分が行われるので、積分区間が短くて済み、ノイズを低減することができるためである。
【００８５】
また、例えば、被写体部位が関節系（手指、膝等）の場合のように、微分位相画像の一部に着目位置がある場合、（ａ）積分対象範囲内の、被写体部位に対応する着目位置の近傍で、（ｂ）構造物を跨がない位置であって、（ｃ）各行の微分位相画像の信号値が互いに近似している位置（例えば、信号値の差が所定の閾値以内の位置）に、各行の積分開始位置が設定される。着目位置の近傍に設定するのは、上述のように、着目位置のノイズを低減させるためである。構造物を避けるのは、積分開始位置が構造物を跨いでしまうと、後述する積分の計算方法からわかるように、構造物内の同じ信号値をもつ画素であっても積分開始位置の右に位置するか左に位置するかによって異なる値として算出されてしまうからである。また、微分位相画像の信号値が互いに近似している位置に各行の積分開始位置を設定するのは、各行の画素の信号値の連続性を高めるためである。上記（ａ）〜（ｃ）の全ての条件を満たす位置がない場合は、例えば、予め条件（ａ）〜（ｃ）に優先順位をつけておき、優先順位の高い条件を満たす位置に各行の積分開始位置が設定される。なお、着目位置のノイズを低減させる観点から、（ａ）は最優先となる。
【００８６】
具体的には、まず、微分位相画像において着目位置となる構造物が微分位相画像に対応する被写体部位情報に基づいて特定される。そして、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像の少なくとも一つに基づいて微分位相画像から着目位置が認識され、微分位相画像の各行における認識された着目位置近傍の列（上記（ａ）〜（ｃ）を満たす列）に積分開始位置が設定される。
被写体部位に応じた着目位置となる構造物の情報や、その近傍にある構造物の認識アルゴリズムについては、被写体部位情報に対応付けて記憶部５５に記憶されている。ステップＳ１２においては、微分位相画像に対応する被写体部位情報に応じた着目位置の情報及びアルゴリズムを読み出して積分開始位置の設定が行われる。
【００８７】
例えば、被写体部位が関節系（手指、膝等）である場合、骨、軟骨、皮膚のシワが構造物として含まれるので、まず、骨領域、軟骨領域及びシワが認識され、着目位置である軟骨近傍で、認識された領域を避けた位置であって、微分位相画像の信号値が互いに近似している位置に各行の積分開始位置が設定される。
骨領域、軟骨、皮膚のシワの認識は、例えば、以下のようにして行うことができる。上述のように、吸収画像や小角散乱画像においては、骨領域は比較的高い信号値で描出されるので、吸収画像或いは小角散乱画像の各画素の信号値が予め定められた閾値と比較され、「吸収画像の信号値＞閾値」或いは「小角散乱画像の信号値＞閾値」を満たす領域が骨領域として認識される。また、微分位相画像において、ｘ方向のプロファイルが取得され、図１３に示すように、ｘ方向のプロファイルにおいて、骨部を表すＡ２とＡ３の間の極小値となる箇所であって、Ａ２の次に信号値が低い箇所（Ａ１）が軟骨の位置として認識される。また、Ａ２とＡ３の間のその他の極小値がある場合は、その箇所が皮膚のシワと認識される。
なお、上記の条件（ａ）〜（ｃ）を満たす領域に、上述の開始位置パターンを自動的に拡大縮小、回転、平行移動させることにより各行の積分開始位置をとして設定することとしてもよい。
【００８８】
また、過去の位相画像に対し、撮影オーダー情報とともに各行の積分開始位置を対応付けて記憶部５５に記憶しておくこととし、記憶部５５から今回と同一の患者情報に対応する過去の位相画像（同一の被写体部位の位相画像）の積分開始位置を読み出して、これと同じ積分開始位置を今回の積分開始位置に設定することとしてもよい。
【００８９】
次いで、微分位相画像の設定された積分対象範囲内の各行において、設定された積分開始位置から両側に、積分対象範囲内で画素の信号値を積分していくことにより、位相画像が生成される（ステップＳ１３）。例えば、図１４（ａ）に示す微分位相画像のｎ行ｍ列の画素をＤｎ,ｍとし、この微分位相画像を積分することにより得られる位相画像（図１４（ｂ））のｎ行ｍ列の画素をＳｎ,ｍとすると、Ｓｎ,ｍは下記の［数１］の式により算出される。なお、図１４（ａ）、図１４（ｂ）においては、１０画素×１０画素で図示しているが、これに限定されるものではない。
【数１】
2015043931.tif 000004
ここで、αは積分開始位置の列、Ｃｎ,αは積分開始位置の位相情報を表す定数である。
図１５（ａ）に、中央付近の列（同じ列）を積分開始位置としたときの［数１］による積分方法を簡略化して示す。図１５（ｂ）に、各行のそれぞれに任意の積分開始位置を設定したときの［数１］による積分方法を簡略化して示す。
【００９０】
ここで、微分位相画像は、Ｘ線の位相の変化量を画像化したものであり、これを積分することにより得られる位相画像は、Ｘ線の位相の変化量を積分した値となる。本来の位相情報は、このＸ線の位相の変化量を積分した値に積分開始位置の位相情報を加算した値となる。そこで、本実施形態においては、微分位相画像の積分開始位置から各画素までの信号値を積分することにより得られた各画素の値に、積分開始位置の位相情報に相当する定数Ｃｎ,αを加算することにより、位相画像の各画素の信号値を算出する。なお、各行の積分開始位置を構造物が跨がらないように設定すれば、定数Ｃｎ,αを加算しなくても本来の位相情報とのずれを抑えることができる。
【００９１】
定数Ｃｎ,αは、吸収画像の積分開始位置に対応する位置の画素の信号値に基づいて推測することができる。具体的には、積分開始位置の位相情報である定数Ｃｎ,αは、吸収画像の積分開始位置に対応する位置の画素の信号値に比例すると推測される。そこで、例えば、積分開始位置の吸収画像の画素の信号値に比例定数を乗算したものを定数Ｃｎ,αとすることができる。
【００９２】
位相画像の生成が終了すると、位相画像生成処理は終了し、図６のステップＳ６に移行する。
図６のステップＳ６においては、生成された位相画像が表示部５３に表示される（ステップＳ６）。
ステップＳ６における位相画像の表示方法としては、例えば、位相画像の全体を表示してもよいし、着目位置付近等の診断に有効な一部のみを表示することとしてもよい。微分位相画像は、被写体のエッジ部分が線として描出された画像となるが（図１０（ａ）参照）、位相画像は、微分位相画像の有する情報を面として描出することができる（図１０（ｃ）参照）。即ち、従来から医師が診断に使用している吸収画像と同じ次元の情報として描出することができる。そのため、位相画像を表示することで、微分位相画像が有する情報を医師が見慣れた態様で提供することができる。例えば軟骨等、微分位相画像に描出されるが吸収画像では描出できない情報について、吸収画像と同じ次元の画像として提供することができる。
また、位相画像の各画素の信号値を吸収画像の対応する画素の信号値に足し合わせて（加算して）表示することとしてもよい。上述のように、吸収画像では軟骨を描出することができないが、軟骨を描出できる位相画像と吸収画像を合成した合成画像を表示することで、医師が見慣れた吸収画像に軟骨の情報を加えることができるので、医師は吸収画像の確認と軟骨の確認の双方を行うことが可能となる。
また、位相画像の各画素の信号値を微分位相画像の対応する画素の信号値に足し合わせて表示することとしてもよい。このようにすれば、位相画像にエッジの情報が加わるため、医師が見慣れた吸収画像と同じ次元の位相画像を輪郭を明確にして提供することが可能となる。
【００９３】
画像表示が終了すると、ステップＳ１で指定された撮影オーダー情報と、今回生成されたモアレ画像、再構成画像、及び位相画像とが対応付けられて記憶部５５に記憶され（ステップＳ７）、画像生成表示処理は終了する。
【００９４】
以上説明したように、コントローラー５の制御部５１は、Ｘ線撮影装置１により被写体を撮影することにより得られたモアレ画像に基づいて、少なくとも微分位相画像を生成し、生成された微分位相画像の各行の端部を除く位置に積分開始位置を設定し、微分位相画像の各行において、設定された積分開始位置から両側に画素の信号値を積分することにより位相画像を生成する。
従って、従来の画像端部を積分開始位置とした場合に比べて各行の積分区間を小さくすることができるので、積分によるノイズの累積を低減することができ、位相画像の視認性を向上させることができる。
【００９５】
例えば、微分位相画像の中央付近の列に積分開始位置を設定することで、各行の積分区間を最小にすることができるので、位相画像全体の平均ノイズを低減し、視認性を向上させることができる。
【００９６】
また、積分対象範囲を設定する積分対象範囲設定手段を備え、微分位相画像において設定された積分対象範囲内で積分を行うようにすることで、積分を行う範囲を小さくして積分にかかる処理時間を短縮できるとともに、積分対象範囲においてノイズが少なく視認性の良い位相画像を得ることが可能となる。
【００９７】
また、微分位相画像における着目位置毎に当該着目位置を含む積分対象範囲を設定することで、積分を行う範囲を小さくして積分にかかる処理時間を短縮できるとともに、着目位置のノイズが少なく視認性の良い位相画像を得ることが可能となる。
【００９８】
また、ユーザー操作に応じて積分対象範囲を設定するようにすることで、ユーザーの着目している任意の位置を含む積分対象範囲を設定することが可能となる。
【００９９】
また、制御部５１により、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像、微分位相画像に対応する患者情報、及び微分位相画像に対応する被写体部位情報のうち少なくとも一つに基づいて、積分対象範囲を設定するようにすることで、ユーザーが操作することなく自動的に最適な積分対象範囲を設定することが可能となる。
【０１００】
また、ユーザー操作に応じて積分開始位置を設定するようにすることで、ユーザーが着目している位置に応じて積分開始位置を設定することが可能となる。
【０１０１】
また、制御部５１により、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像、微分位相画像に対応する患者情報、及び微分位相画像に対応する被写体部位情報のうち少なくとも一つに基づいて、積分開始位置を設定するようにすることで、ユーザーが操作することなく自動的に最適な積分開始位置を設定することが可能となる。
特に、微分位相画像に対応する被写体部位情報に基づいて微分位相画像において着目位置となる構造物を特定し、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像の少なくとも一つに基づいて微分位相画像から着目位置を認識し、微分位相画像の各行における前記認識した着目位置近傍の列に積分開始位置を設定することで、被写体部位の着目位置近傍に積分開始位置を設定することが可能となり、着目位置のノイズを低減することができる。
【０１０２】
また、積分により得られた各画素の値に、当該画素の属する行の積分開始位置の位相情報を加算することにより、位相画像を生成することで、本来の位相情報とのずれを抑えた位相画像を得ることが可能となる。
【０１０３】
また、位相画像の全部又は一部を表示部５３に表示することで、医師に位相画像を提供することが可能となる。また、位相画像と吸収画像とを加算することにより生成された合成画像を表示部５３に表示するようにすることで、医師が見慣れた吸収画像に、吸収画像では見られない軟骨等の情報を加えて表示することが可能となる。また、位相画像と微分位相画像とを加算することにより生成された合成画像を表示することで、医師が見慣れた吸収画像と同じ次元の位相画像を輪郭を明確にして提供することが可能となる。
【０１０４】
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。
例えば、上記実施形態においては、一次元格子を用いた場合について説明したが、２次元格子を用いて撮影されたモアレ画像に基づく微分位相画像を積分して位相画像を生成する場合においても、積分開始位置を画像端ではなく画像中心にすることで、画像全体のノイズを低減することが可能となる。また、着目位置の近傍を積分開始位置とすることで、着目位置付近のノイズを低減することが可能となる。
【０１０５】
また、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Ｘ線撮影装置を例にとり説明したが、本発明は、第１格子１４又は第２格子１５の何れか又は双方を移動させる方式のタルボ・ロー干渉計を用いたＸ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Ｘ線撮影装置に適用してもよい。
【０１０６】
また、上記実施形態においては、縞走査法により生成した再構成画像（微分位相画像）を用いて位相画像を生成する場合を例にとり説明したが、フーリエ変換法により生成した再構成画像を用いて位相画像を生成することとしてもよい。
【０１０７】
その他、Ｘ線画像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】
【０１０８】
１  Ｘ線撮影装置
１１  Ｘ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  Ｘ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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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