(57)【要約】  照射条件設定部５２は、放射線源２６から照射される放射線の照射角度に応じた照射条件を設定する。放射線源２６は、設定された照射条件に基づいて互いに異なる複数の照射角度で乳房に向けて放射線を照射する。放射線検出器３６は、複数の照射角度の各々に対応する複数の投影画像を生成する。画像補正部５６は、複数の投影画像の各々におけるコントラストおよび濃度値の少なくとも一方の投影画像間における差が小さくなるように投影画像の各々を補正する。再構成部５８は、補正された複数の投影画像に基づいて断層画像を再構成する。
2015046248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる複数の照射角度で乳房に向けて放射線を照射する放射線源と、
前記放射線源から照射される放射線の照射角度に応じた照射条件を設定する条件設定部と、
前記条件設定部によって設定された照射条件に基づいて前記放射線源から照射され、前記乳房を透過した放射線を検出して前記複数の照射角度の各々に対応する複数の投影画像を生成する画像生成部と、
前記複数の投影画像の各々におけるコントラストおよび濃度値の少なくとも一方の前記複数の投影画像間における差が小さくなるように投影画像の各々を補正する補正部と、
前記補正部によって補正された複数の投影画像に基づいて断層画像を再構成する再構成部と、
を含むマンモグラフィ装置。
【請求項２】
前記条件設定部は、放射線の照射角度に応じて前記乳房を透過する放射線の透過距離が長くなる程、前記放射線源における管電圧の設定値を大きくする請求項１に記載のマンモグラフィ装置。
【請求項３】
前記補正部は、所定の照射角度に対応する投影画像における濃度ヒストグラムと、他の照射角度に対応する投影画像の各々における濃度ヒストグラムとの重なる部分の面積が最大となるように、前記他の照射角度に対応する投影画像の各々の濃度値を変換する請求項１または２に記載のマンモグラフィ装置。
【請求項４】
前記補正部は、所定の照射角度に対応する投影画像における最小濃度値と、他の照射角度に対応する投影画像の各々における最小濃度値とが一致し、且つ前記所定の照射角度に対応する投影画像における最大濃度値と、前記他の照射角度に対応する投影画像の各々における最大濃度値とが一致するように、前記他の照射角度に対応する投影画像の各々の濃度値を変換する請求項１または２に記載のマンモグラフィ装置。
【請求項５】
前記補正部は、前記複数の投影画像の各々について濃度値の順で画素をカウントした場合の累積画素数の全画素に対する割合が第１の所定値に達する第１の濃度値および第２の所定値に達する第２の濃度値を取得し、所定の照射角度に対応する投影画像における前記第１の濃度値と、他の照射角度に対応する投影画像の各々における前記第１の濃度値とが一致し、且つ前記所定の照射角度に対応する投影画像における前記第２の濃度値と、前記他の照射角度に対応する投影画像の各々における前記第２の濃度値と、が一致するように、前記他の照射角度に対応する投影画像の各々の濃度値を変換する請求項１または２に記載のマンモグラフィ装置。
【請求項６】
前記補正部は、前記複数の投影画像の各々について濃度値の順で画素をカウントした場合の累積画素数の全画素に対する割合が第１の所定値に達する第１の濃度値、第２の所定値に達する第２の濃度値および頻度が最も高い第３の濃度値を取得し、所定の照射角度に対応する投影画像における前記第１乃至第３の濃度値と、他の照射角度に対応する投影画像の各々における前記第１乃至第３の濃度値との差分が小さくなるように、前記他の照射角度に対応する投影画像の各々の濃度値を変換する請求項１または２に記載のマンモグラフィ装置。
【請求項７】
前記補正部は、所定の照射角度に対応する投影画像における少なくとも１つの画素を含む第１の画素群の濃度値と、他の照射角度に対応する投影画像の各々における前記第１の画素群に対応する少なくとも１つの画素を含む画素群の濃度値とが一致し、且つ前記所定の照射角度に対応する投影画像における少なくとも１つの画素を含む第２の画素群の濃度値と、前記他の照射角度に対応する投影画像の各々における前記第２の画素群に対応する少なくとも１つの画素を含む画素群の濃度値とが一致するように、前記他の照射角度に対応する投影画像の各々の濃度値を変換する請求項１または２に記載のマンモグラフィ装置。
【請求項８】
前記第１の画素群および前記第２の画素群は、前記乳房内の異なる組織から抽出された画素である請求項７に記載のマンモグラフィ装置。
【請求項９】
前記補正部は、所定の照射角度に対応する投影画像における少なくとも３つの画素群の各々の濃度値と、他の照射角度に対応する投影画像の各々における前記少なくとも３つの画素群の各々に対応する画素群の各々の濃度値と、の差分が小さくなるように、前記他の照射角度に対応する投影画像の各々の濃度値を変換する請求項１または２に記載のマンモグラフィ装置。
【請求項１０】
前記条件設定部は、放射線の照射角度に応じて前記乳房を透過する放射線の透過距離が長くなる程、前記放射線源における管電圧の設定値を大きくし、
前記所定の照射角度は、前記乳房を透過する放射線の透過距離が最も短くなる照射角度である請求項３乃至９のいずれか１項に記載のマンモグラフィ装置。
【請求項１１】
前記補正部は、前記複数の投影画像の各々における第１の画素の濃度値が前記第１の画素について設定された第１の標準濃度値に一致し、且つ前記複数の投影画像の各々における第２の画素の濃度値が、前記第２の画素について設定された第２の標準濃度値に一致するように、前記複数の投影画像の各々の濃度値を変換する請求項１または２に記載のマンモグラフィ装置。
【請求項１２】
前記補正部は、線形変換によって各投影画像における各画素の濃度値を変換する請求項３乃至１１のいずれか１項に記載のマンモグラフィ装置。
【請求項１３】
前記補正部は、前記複数の投影画像の各々の画像データをフーリエ変換して周波数領域のデータに変換し、放射線の照射角度に応じて前記乳房を透過する放射線の透過距離が長くなる程、各周波数帯における強調量が大きいフィルタ関数を前記周波数領域のデータに乗じるフィルタ処理を行う請求項１または２に記載のマンモグラフィ装置。
【請求項１４】
コンピュータを、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のマンモグラフィ装置における前記補正部として機能させるためのプログラム。
【請求項１５】
放射線源から照射される放射線の照射角度に応じた照射条件を設定する条件設定ステップと、
前記条件設定ステップにおいて設定された照射条件に基づいて互いに異なる複数の照射角度で前記放射線源から乳房に向けて放射線を照射する照射ステップと、
前記放射線源から照射され前記乳房を透過した放射線を検出して前記複数の照射角度の各々に対応する複数の投影画像を生成する画像生成ステップと、
前記複数の投影画像のコントラストおよび濃度値の少なくとも一方の前記複数の投影画像間における差が小さくなるように投影画像の各々を補正する補正ステップと、
前記補正ステップにおいて補正された複数の投影画像に基づいて断層画像を再構成する再構成ステップと、
を含む放射線画像撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンモグラフィ装置、放射線画像撮影方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
乳がんの早期発見などを目的として乳房のＸ線撮影を行うマンモグラフィ装置等の放射線画像撮影装置が知られている。マンモグラフィ装置においては、放射線を複数の方向から照射することにより取得した複数の投影画像を再構成して断層画像を生成するトモシンセシス撮影機能を搭載した装置が知られている。【０００３】
特開２００５−１４９７６２号公報には、Ｘ線管に与える管電圧と管電流を制御するＸ線制御部と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、透過方向を複数方向に走査する走査手段と、Ｘ線検出器で得られた被検体の複数方向の透過データから被検体の断面像又は３次元画像を作成する手段とを有するＸ線検査装置が記載されている。Ｘ線検査装置は、透過データの透過が最も小さなＸ線経路である最大減衰経路におけるＸ線の透過率が所定値になるように管電圧を調整する手段を備えている。【０００４】
一方、特開２０１１−８７９１７号公報には、被写体に放射線を照射する放射線源と、被写体を透過した放射線を検出する検出手段と、被写体の体厚情報を取得する体厚情報取得手段と、体厚情報に基づいて、被写体における断層画像を取得する範囲を表す断層画像取得条件を設定する条件設定手段と、断層画像取得条件に基づいて断層画像を取得する断層画像取得手段とを備えた放射線撮影装置が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被写体に対して複数の方向から放射線を照射することによって取得された複数の投影画像を用いて断層画像を生成するトモシンセシス撮影においては、放射線の照射角度に応じて放射線が被写体内部を透過する距離（以下透過距離と称する）が変化する。すなわち、通常、被写体の斜め上方から放射線を照射する場合における透過距離は、被写体の真上から放射線を照射する場合における透過距離よりも長くなる。透過距離が長くなる程、被写体内での放射線の減衰が大きくなり画像のＳＮが低下する。ＳＮの低下を回避するためには、透過距離が長くなる程、放射線源における管電圧の設定値をより高くすることが考えられる。しかしながら、管電圧の設定値が高くなるにつれて放射線の吸収差が画像に反映されにくくなるので画像のコントラストが低下する場合がある。【０００６】
ここで、図１Ａおよび図１Ｂは、互いに異なる管電圧を設定して撮影された放射線画像における濃度ヒストグラムである。管電圧の設定値が比較的大きい場合に対応する図１Ａにおける濃度（階調）範囲は、管電圧の設定値が比較的小さい場合に対応する図１Ｂにおける濃度（階調）範囲よりも狭くなっている。これは、比較的大きい管電圧を設定して撮影された図１Ａに対応する放射線画像の方が低コントラストであることを示している。また、図１Ａに示す濃度ヒストグラムは、図１Ｂに示す濃度ヒストグラムに対して全体的に低濃度側に位置しており、濃度値の平均値（以下、平均濃度値ともいう）が、図１Ｂに示す濃度ヒストグラムと異なっている。【０００７】
すなわち、トモシンセシス撮影において、放射線の照射角度に応じて管電圧の大きさを変化させた場合には、平均濃度値およびコントラストが互いに異なる複数の投影画像が生成されることとなる。複数の投影画像の平均濃度値およびコントラストが不均一であると、当該複数の投影画像を用いて再構成される断層画像の画質が低下する。【０００８】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、照射角度毎に異なる条件で放射線を照射して生成された複数の投影画像に基づいて再構成される断層画像の画質を従来よりも向上させることができるマンモグラフィ装置、放射線画像撮影方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、互いに異なる複数の照射角度で乳房に向けて放射線を照射する放射線源と、放射線源から照射される放射線の照射角度に応じた照射条件を設定する条件設定部と、条件設定部によって設定された照射条件に基づいて放射線源から照射され、乳房を透過した放射線を検出して複数の照射角度の各々に対応する複数の投影画像を生成する画像生成部と、複数の投影画像の各々におけるコントラストおよび濃度値の少なくとも一方の複数の投影画像間における差が小さくなるように投影画像の各々を補正する補正部と、補正部によって補正された複数の投影画像に基づいて断層画像を再構成する再構成部と、を含むマンモグラフィ装置が提供される。【００１０】
条件設定部は、放射線の照射角度に応じて乳房を透過する放射線の透過距離が長くなる程、放射線源における管電圧の設定値を大きくしてもよい。【００１１】
補正部は、所定の照射角度に対応する投影画像における濃度ヒストグラムと、他の照射角度に対応する投影画像の各々における濃度ヒストグラムとの重なる部分の面積が最大となるように、他の照射角度に対応する投影画像の各々の濃度値を変換してもよい。【００１２】
補正部は、所定の照射角度に対応する投影画像における最小濃度値と、他の照射角度に対応する投影画像の各々における最小濃度値とが一致し、且つ所定の照射角度に対応する投影画像における最大濃度値と、他の照射角度に対応する投影画像の各々における最大濃度値とが一致するように、他の照射角度に対応する投影画像の各々の濃度値を変換してもよい。【００１３】
補正部は、複数の投影画像の各々について濃度値の順で画素をカウントした場合の累積画素数の全画素に対する割合が第１の所定値に達する第１の濃度値および第２の所定値に達する第２の濃度値を取得し、所定の照射角度に対応する投影画像における第１の濃度値と、他の照射角度に対応する投影画像の各々における第１の濃度値とが一致し、且つ所定の照射角度に対応する投影画像における第２の濃度値と、他の照射角度に対応する投影画像の各々における第２の濃度値と、が一致するように、他の照射角度に対応する投影画像の各々の濃度値を変換してもよい。【００１４】
補正部は、複数の投影画像の各々について濃度値の順で画素をカウントした場合の累積画素数の全画素に対する割合が第１の所定値に達する第１の濃度値、第２の所定値に達する第２の濃度値および頻度が最も高い第３の濃度値を取得し、所定の照射角度に対応する投影画像における第１乃至第３の濃度値と、他の照射角度に対応する投影画像の各々における前記第１乃至第３の濃度値との差分が小さくなるように、他の照射角度に対応する投影画像の各々の濃度値を変換してもよい。【００１５】
補正部は、所定の照射角度に対応する投影画像における少なくとも１つの画素を含む第１の画素群の濃度値と、他の照射角度に対応する投影画像の各々における第１の画素群に対応する少なくとも１つの画素を含む画素群の濃度値とが一致し、且つ所定の照射角度に対応する投影画像における少なくとも１つの画素を含む第２の画素群の濃度値と、他の照射角度に対応する投影画像の各々における第２の画素に対応する少なくとも１つの画素を含む画素群の濃度値とが一致するように、他の照射角度に対応する投影画像の各々の濃度値を変換してもよい。【００１６】
第１の画素群および第２の画素群は、乳房内の異なる組織から抽出された画素であってもよい。【００１７】
補正部は、所定の照射角度に対応する投影画像における少なくとも３つの画素群の各々の濃度値と、他の照射角度に対応する投影画像の各々における上記少なくとも３つの画素群の各々に対応する画素群の各々の濃度値と、の差分が小さくなるように、他の照射角度に対応する投影画像の各々の濃度値を変換してもよい。【００１８】
条件設定部は、放射線の照射角度に応じて乳房を透過する放射線の透過距離が長くなる程、放射線源における管電圧の設定値を大きくし、所定の照射角度は、乳房を透過する放射線の透過距離が最も短くなる照射角度であってもよい。【００１９】
補正部は、複数の投影画像の各々における第１の画素の濃度値が第１の画素について設定された第１の標準濃度値に一致し、且つ複数の投影画像の各々における第２の画素の濃度値が、第２の画素について設定された第２の標準濃度値に一致するように、複数の投影画像の各々の濃度値を変換してもよい。【００２０】
補正部は、線形変換によって各投影画像における各画素の濃度値を変換してもよい。【００２１】
補正部は、複数の投影画像の各々の画像データをフーリエ変換して周波数領域のデータに変換し、放射線の照射角度に応じて乳房を透過する放射線の透過距離が長くなる程、各周波数帯における強調量が大きいフィルタ関数を周波数領域のデータに乗じるフィルタ処理を行ってもよい。【００２２】
本発明によるによれば、コンピュータを、上記のマンモグラフィ装置における補正部として機能させるためのプログラムが提供される。【００２３】
本発明によれば、放射線源から照射される放射線の照射角度に応じた照射条件を設定する条件設定ステップと、条件設定ステップにおいて設定された照射条件に基づいて互いに異なる複数の照射角度で放射線源から乳房に向けて放射線を照射する照射ステップと、放射線源から照射され乳房を透過した放射線を検出して複数の照射角度の各々に対応する複数の投影画像を生成する画像生成ステップと、複数の投影画像のコントラストおよび濃度値の少なくとも一方の複数の投影画像間における差が小さくなるように投影画像の各々を補正する補正ステップと、補正ステップにおいて補正された複数の投影画像に基づいて断層画像を再構成する再構成ステップと、を含む放射線画像撮影方法が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、互いに異なる放射線の照射条件で撮影された複数の投影画像を用いて再構成される断層画像の画質を従来よりも向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】放射線画像における濃度ヒストグラムである。
【図１Ｂ】放射線画像における濃度ヒストグラムである。
【図２】本発明の実施形態に係るマンモグラフィ装置の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るマンモグラフィ装置の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るマンモグラフィ装置におけるトモシンセシス撮影機能を説明するための模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係るマンモグラフィ装置のブロック図である
【図６】本発明の実施形態に係る主制御部の機能ブロック図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態に係る管電圧と吸収係数μとの関係を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態に係る放射線の照射角度と管電圧との関係を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る照射条件設定プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態に係る撮影制御プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０Ａ】放射線の照射角度を０°に設定して撮影された投影画像の濃度ヒストグラムの一例を示す図である。
【図１０Ｂ】放射線の照射角度をθｉ（θｉ≠０°）に設定して撮影された投影画像の濃度ヒストグラムＨｉの一例を示す図である。
【図１０Ｃ】照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の補正後における濃度ヒストグラムの一例を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る画像補正プログラムにおける処理の流れを示す
【図１２】本発明の他の実施形態に係る画像補正プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る濃度値変換手法の概念を示す図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る画像補正プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る濃度値変換手法の概念を示す図である。
【図１６】本発明の他の実施形態に係る画像補正プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【図１７】本発明の他の実施形態に係る画像補正処理の概要を示す図である。
【図１８】本発明の他の実施形態に係る画像補正プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【図１９】本発明の他の実施形態に係る画像補正プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【図２０】本発明の他の実施形態に係る主制御部の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図２１】本発明の他の実施形態に係るフィルタ関数を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態に係るマンモグラフィ装置について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の参照符号を付与している。
【００２７】
［第１の実施形態］
図２は、本発明の実施形態に係るマンモグラフィ装置１０の構成の一例を示す斜視図である。図３は、本発明の実施形態に係るマンモグラフィ装置１０の左右方向の中心線に沿った断面図である。なお、上下方向、左右方向、前後方向とは、被検者Ｐである患者から見た方向である。マンモグラフィ装置１０は、基台部１２と、基台部１２に設けられたガイド部１３に沿って移動可能に設けられた回転軸１４と、回転軸１４に取り付けられた可動アーム部１６とを備えている。可動アーム部１６は、回転軸１４の移動により上下方向に移動可能に構成されるとともに、回転軸１４の回転により左回り及び右回りに回転可能に構成されている。
【００２８】
可動アーム部１６は、回転軸１４に固定された第１の回転部１８と、回転軸１４と切り離し可能に連結された第２の回転部２０とを備えている。第２の回転部２０は、第１の回転部１８よりも被検者Ｐ側に配置されている。回転軸１４は、第１の回転部１８の回転中心に固定されると共に、第２の回転部２０の回転中心に連結されている。回転軸１４と第２の回転部２０とは、例えば、双方にギアが設けられ、第２の回転部２０は、ギアが噛み合った状態で回転軸１４と連結され、ギアが噛み合っていない状態で回転軸１４から切り離される。
【００２９】
第１の回転部１８には、Ｌ字状をなす支持部２４の一端が固定されている。支持部２４の他端には、被検者Ｐの乳房Ｍに対し放射線（Ｘ線）を照射する放射線照射部２８が設けられている。放射線照射部２８は、Ｘ線管球を含む放射線源２６と、後述する主制御部５０からの指示に基づく管電圧値、管電流値、照射時間にて放射線を照射するように放射線源２６を駆動する放射線源駆動部２７（図５参照）と、を備えている。放射線源２６は、回転軸１４の回転により第１の回転部１８とともに回転軸１４の周りに回転する。
【００３０】
第２の回転部２０には、撮影台３２を保持する第１の保持部３４が取り付けられている。また、第１の保持部３４には、取っ手４６が設けられている。撮影台３２は、被検者Ｐの乳房Ｍに当接される撮影面３２Ａを有している。撮影台３２の内部には、放射線源２６から照射され、被検者Ｐの乳房Ｍを透過した放射線を検出する放射線検出器３６が収納されている。
【００３１】
放射線検出器３６は、放射線源２６から照射され、乳房Ｍを透過した放射線を検出して放射線画像の画像データを生成および記録し、記録した画像データを出力する。放射線検出器３６は、例えば、放射線感応層およびＴＦＴ基板等を有する平面検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）として構成されている。放射線検出器３６は、放射線の照射によって放射線感応層において生成され蓄積部に蓄積された電荷を、ＴＦＴによって読み出して、放射線画像を示すデジタル画像データに変換して出力する。
【００３２】
また、第２の回転部２０には、圧迫板４０を保持する第２の保持部３８が取り付けられている。圧迫板４０は、第２の保持部３８に取り付けられた支持機構４２により、上下方向に移動可能に支持されている。圧迫板４０が下降することで、被検者Ｐの乳房Ｍが圧迫されて、撮影面３２Ａと圧迫板４０との間に固定される。
【００３３】
撮影台３２に収納された放射線検出器３６は、回転軸１４と第２の回転部２０とが連結された状態で、回転軸１４の回転により第２の回転部２０と共に回転軸１４の周りに回転する。一方、回転軸１４と第２の回転部２０とが切り離された状態では、回転軸１４が回転しても第２の回転部２０は回転せず、撮影台３２及び放射線検出器３６も回転しない。即ち、放射線照射部２８及び放射線源２６と、撮影台３２及び放射線検出器３６とは、互いに独立に移動可能とされている。
【００３４】
マンモグラフィ装置１０は、被検者Ｐの乳房Ｍが圧迫板４０に圧迫された状態の乳房Ｍの放射線の照射方向における厚さを検出する厚さ検出部６４（図５参照）を備えている。厚さ検出部６４は、圧迫板４０の乳房Ｍとの当接面と、撮影台３２の撮影面３２Ａとの間の距離に基づいて乳房Ｍの放射線の照射方向における厚さを検出する。
【００３５】
マンモグラフィ装置１０は、各種の操作指示等が入力される操作パネル４８を備えている（図５参照）。なお、操作パネル４８は、マンモグラフィ装置１０の一部として設けられていてもよく、マンモグラフィ装置１０とは別体の操作卓においてマンモグラフィ装置１０と通信可能に設けられていてもよい。
【００３６】
次に、マンモグラフィ装置１０の可動アーム部１６の動作について説明する。本実施形態に係るマンモグラフィ装置１０は、上述した通り、放射線照射部２８及び放射線源２６と、撮影台３２及び放射線検出器３６とを、互いに独立に移動できる可動アーム部１６を備えている。従って、ＣＣ撮影（頭尾方向の撮影）、ＭＬＯ撮影（内外斜位方向の撮影）、トモシンセシス撮影を含む、種々の撮影モードでの撮影が可能である。
【００３７】
次に、マンモグラフィ装置１０が有するトモシンセシス撮影機能について説明する。図４は、マンモグラフィ装置１０におけるトモシンセシス撮影機能を説明するための模式図である。トモシンセシス撮影によれば、乳房Ｍに向けて複数の方向から放射線を照射することによって取得された複数の投影画像を用いて断層画像を再構成することができる。
【００３８】
被検者Ｐの立位状態でのトモシンセシス撮影時には、撮影台３２の撮影面３２Ａが上方を向いた状態に固定しつつ可動アーム部１６を回転軸１４の周りに回転させることにより複数の照射角度で放射線源２６から放射線を照射する。
【００３９】
可動アーム部１６が回転軸１４の周りに回転することにより、放射線源２６は、図４に示すように、放射線検出器３６の上方において円弧を描くように移動する。例えば、正方向の回転の場合には、放射線源２６は、角度−Ｘ°から角度＋Ｘ°まで所定の間隔で右周りに回転する。なお、撮影台３２の撮影面３２Ａ（放射線検出器３６の検出面）に対して直交する方向を照射角度０°と定義する。
【００４０】
トモシンセシス撮影では、乳房Ｍを圧迫している間に、可動アーム部１６を回転させることにより、放射線検出器３６に対して放射線源２６の角度位置を移動させ、乳房Ｍに対して複数の異なる方向から放射線を照射して投影画像を取得する。このようにして取得された投影画像を再構成することにより断層画像が生成される。
【００４１】
図５は、マンモグラフィ装置１０の制御構成を示すブロック図である。マンモグラフィ装置１０は、上述したように、放射線源２６および放射線源駆動部２７を含む放射線照射部２８、放射線検出器３６、操作パネル４８および厚さ検出部６４を備えている。また、マンモグラフィ装置１０は、装置全体の動作を統括的に制御する主制御部５０と、撮影時に回転軸１４、可動アーム部１６及び圧迫板４０等の可動部を駆動する可動部駆動機構６０と、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークに接続され当該ネットワークに接続された他の機器との間で各種情報を送受信する通信インターフェース部６２と、を備えている。
【００４２】
主制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０Ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０Ｃ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の不揮発性の外部記憶装置５０Ｄを備えている。主制御部５０は、放射線照射部２８、放射線検出器３６、操作パネル４８、厚さ検出部６４、可動部駆動機構６０及び通信インターフェース部６２の各々と接続されている。ＲＯＭ５０Ｂには、ＣＰＵ５０Ａが実行する各種プログラムや各種データ等が記憶されている。
【００４３】
放射線源駆動部２７および可動部駆動機構６０は、主制御部５０により制御される。厚さ検出部６４によって生成された乳房Ｍの厚さを示す厚さデータ、放射線検出器３６によって生成された放射線画像を示す画像データは、主制御部５０に供給される。操作パネル４８はユーザの入力操作に応じて選択された撮影モードを示す情報などを主制御部５０に通知する。
【００４４】
図６は、主制御部５０の機能構成を示す機能ブロック図である。主制御部５０は、ＣＵＰ５０が、ＲＯＭ５０Ｂに記憶された各種プログラムを実行することによって、照射条件設定部５２、撮影制御部５４、画像補正部５６および再構成部５８として機能する。
＜照射条件の設定＞
照射条件設定部５２は、放射線源２６から照射される放射線の照射条件を設定する機能部である。上記したように、トモシンセシス撮影においては、放射線の照射角度に応じて放射線が被写体内部を透過する透過距離が変化する。すなわち、図４に示すように、乳房Ｍの斜め上方から放射線を照射する場合における透過距離Ｌ１は、乳房Ｍの真上から放射線を照射する場合における透過距離Ｌ２よりも長い。透過距離が長くなる程、被写体内での放射線の減衰が大きくなる。従って、放射線の照射条件が一定である場合には、透過距離が長くなる程、乳房Ｍを透過して放射線検出器３６に到達する放射線の線量は小さくなり、画像のＳＮが低下する。
【００４５】
放射線検出器３６に到達する線量Ｉｄは、下記の（１）式によって表すことができる。（１）式において、Ｉ０は、放射線源２６から出射された放射線の線量、μは被写体を透過する放射線の吸収係数、Ｌは被写体を透過する放射線の透過距離である。
【００４６】
Ｉｄ＝Ｉ０ｅｘｐ（−μ・Ｌ）  ・・・（１）
透過距離Ｌは、乳房Ｍの厚さと放射線の照射角度に応じて定まる。一方、吸収係数μは管電圧に応じて変化する。照射条件設定部５２は、各照射角度において放射線検出器３６に到達する放射線の線量Ｉｄが略一定となるように、各照射角度毎に設定すべき管電圧を導出する。より具体的には、照射条件設定部５２は、診断用の放射線画像の撮影を行う前に、比較的低線量の放射線を乳房Ｍに照射（プレ照射）して、放射線源２６から出射された放射線の線量と放射線検出器３６に到達した線量との比、および計測された乳房Ｍの厚さから吸収係数μを導出する。なお、照射条件設定部５２は、プレ照射で得られた画像を解析して、乳房領域における乳腺と脂肪の割合を導出し、導出した割合に基づいて吸収係数μを導出してもよい。プレ照射は、例えば照射角度０°で行われる。次に、照射条件設定部５２は、放射線の照射角度の変化に伴って透過距離Ｌが変化した場合において、放射線検出器３６に到達する線量Ｉｄが一定となるように（１）式に基づいて各照射角度毎の吸収係数μを導出する。すなわち、照射条件設定部５２は、Ｌ×μが一定となるように、各照射角度毎の吸収係数μを導出する。
【００４７】
ここで、図７Ａは、管電圧と吸収係数μとの関係の一例を示す図である。図７Ａに示すように、管電圧が大きくなる程、放射線は被写体を透過しやすくなるので、吸収係数μは小さくなる傾向を示す。主制御部５０のＲＯＭ５０Ｂには、図７Ａに示すような管電圧と吸収係数μとの関係を示すマッピングデータが格納されている。照射条件設定部５２は、各照射角度毎に導出した吸収係数μに対応する管電圧をＲＯＭ５０Ｂに記憶した上記のマッピングデータに基づいて導出する。
【００４８】
照射条件設定部５２は、例えば、図７Ｂに示すように、放射線の照射角度０°の場合（すなわち、放射線の透過距離が最も短い場合）の管電圧が最小となり、照射角度がプラス側およびマイナス側に大きくなるに従って（すなわち、放射線の透過距離が長くなる程）管電圧が大きくなるように照射条件を設定する。このように放射線の照射角度に応じて管電圧を設定することにより、照射角度に応じて透過距離Ｌが変化しても、放射線検出器３６に到達する放射線の線量Ｉｄは、略一定となり、各照射角度に対応する複数の投影画像のＳＮを均一化することができる。
【００４９】
なお、本実施形態において、照射条件設定部５２は、放射線源２６から照射される放射線の線量Ｉ０が各照射角度において略一定となるように照射条件を設定する。すなわち、例えば、管電流および放射線の照射時間を各照射角度において略一定とする。
【００５０】
図８は、照射条件設定部５２として機能する主制御部５０のＣＰＵ５０Ａが実行する照射条件設定プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。照射条件設定プログラムは、ＲＯＭ５０Ｂに格納されている。
【００５１】
ステップＳ１１においてＣＰＵ５０Ａは、撮影モード選択指示の受信待ちを行う。例えば、ユーザが操作パネル４８に対して、一方向のみから放射線を照射して撮影を行う２Ｄ（二次元）撮影または複数の方向から放射線を照射して撮影を行うトモシンセシス撮影のいずれかの撮影モードを選択すると、ステップＳ１１において肯定判定がなされて処理はステップＳ１２に移行する。ここでは、ユーザによってトモシンセシス撮影が選択されたものとする。
【００５２】
ステップＳ１２においてＣＰＵ５０Ａは、可動部駆動機構６０に対して可動アーム部１６の回転角度位置を初期位置に設定すべき指示を送信する。かかる指示を受信した可動部駆動機構６０は、例えば、放射線の照射角度が０°となるように、可動アーム部１６の回転角度位置を移動させる。
【００５３】
その後、撮影台３２に対する乳房Ｍのポジショニングが行われ、操作パネル４８に対して乳房Ｍのポジショニングが完了した旨の入力操作がなされると、処理はステップＳ１３に移行する。
【００５４】
ステップＳ１３においてＣＰＵ５０Ａは、可動部駆動機構６０に対して圧迫板４０を撮影台３２の方向に移動させ、乳房Ｍを圧迫すべき指示を送信する。かかる指示を受信した可動部駆動機構６０は、圧迫板４０を撮影台３２に向けて移動させて乳房Ｍに当接させる。そして、圧迫板４０の押圧力が設定値に到達すると可動部駆動機構６０は圧迫板４０の移動を停止させる。圧迫板４０の移動が停止すると、厚さ検出部６４は、圧迫板４０の乳房Ｍとの当接面と、撮影台３２の撮影面３２Ａとの間の距離に基づいて撮影面３２Ａに対して垂直方向の乳房Ｍの厚さを検出し、検出した乳房Ｍの厚さを示す厚さデータをＣＰＵ５０Ａに送信する。
【００５５】
ステップＳ１４においてＣＰＵ５０Ａは、厚さ検出部６４からの厚さデータの受信待ちを行う。ＣＰＵ５０Ａが厚さ検出部６４から厚さデータを受信すると、受信した厚さデータをＲＡＭ５０Ｃに記憶するとともに、処理をステップＳ１５に移行する。
【００５６】
ステップＳ１５においてＣＰＵ５０Ａは、プレ照射を行うべき指示を放射線源駆動部２７に送信する。なお、プレ照射とは、本照射時における放射線の照射条件を定めるために行われる放射線の照射をいう。本照射とは、診断用の放射線画像を取得するために行われる放射線の照射をいう。なおプレ照射における放射線の線量は、本照射における放射線の線量よりも小さい値に設定される。プレ照射を行うべき指示を受信した放射線源駆動部２７は、所定の照射条件にて放射線を照射するべく放射線源２６を駆動する。これにより、放射線源２６から照射角度０°で放射線が照射され、乳房Ｍに対してプレ照射が行われる。乳房Ｍを透過した放射線は、放射線検出器３６に照射される。放射線検出器３６は、乳房Ｍを透過して照射された放射線の線量分布に応じた放射線画像を生成し、当該放射線画像を示す画像データをＣＰＵ５０Ａに送信する。
【００５７】
ステップＳ１６においてＣＰＵ５０Ａは、放射線検出器３６からのプレ照射に基づく画像データの受信待ちを行い、放射線検出器３６から画像データを受信すると処理をステップＳ１７に移行する。
【００５８】
ステップＳ１７においてＣＰＵ５０Ａは、ステップＳ１４において取得した乳房Ｍの厚さを示す厚さデータに基づいて、放射線の照射角度θｉに対応する透過距離Ｌｉを導出する。
【００５９】
ステップＳ１８においてＣＰＵ５０Ａは、ステップＳ１６において受信したプレ照射に基づく放射線画像に基づいて、照射角度０°に対応する吸収係数μを導出する。そして、ＣＰＵ５０Ａは、上記の（１）式に基づいて、本照射時における放射線検出器３６に到達する放射線の線量Ｉｄが所定値になるように、ステップＳ１７において導出した透過距離Ｌｉに対応する吸収係数μｉを導出する。なお、本実施形態において、放射線源２６から照射される放射線の線量Ｉ０は、各照射角度において略一定とされている。
【００６０】
ステップＳ１９においてＣＰＵ５０Ａは、ＲＯＭ５０Ｂに格納された、管電圧と吸収係数との関係を示すマッピングデータ（図７Ａ参照）に基づいて、ステップＳ１８において導出した吸収係数μｉに対応する管電圧Ｖｉを導出する。
【００６１】
ステップＳ２０においてＣＰＵ５０Ａは、ｉの値が所定値ｉｍａｘであるか否かを判定する。すなわち、本ステップでは、全ての照射角度において管電圧の導出が終了したか否かが判定される。ＣＰＵ５０Ａは、ｉの値がｉｍａｘではないと判定した場合には処理をステップＳ２１に移行し、ｉの値がｉｍａｘであると判定した場合には本ルーチンを終了させる。
【００６２】
ステップＳ２１においてＣＰＵ５０Ａは、ｉの値を１つインクリメントして処理をステップＳ１７に戻す。ステップＳ１７からステップＳ２１までの処理が繰り返し実行されることにより、各照射角度に対応する管電圧が導出される。
【００６３】
なお、本実施形態では、乳房Ｍの厚さの計測値に基づいて透過距離Ｌを導出することとしているが、乳房Ｍの厚さを一定とみなして透過距離Ｌを導出してもよい。すなわち、この場合には乳房Ｍの厚さの計測を省略することができる。また、管電圧と吸収係数との関係を示すマッピングデータ（図７Ａ参照）を、ステップＳ１６において受信したプレ照射に基づく画像データに基づいて修正してもよい。ＣＰＵ５０Ａは、例えば、プレ照射に基づく画像データから乳房Ｍの乳腺密度が標準よりも高いと判定した場合には、図７Ａに示す吸収係数μのカーブを上方にシフトさせ、乳腺密度が標準よりも低いと判定した場合には吸収係数のカーブを下方にシフトさせる修正を行ってもよい。また、照射条件設定部５２は、放射線の照射角度毎の管電圧を、乳房Ｍの組成や厚さによらず、各照射角度に応じて予め定められた値に設定してもよい。また、本実施形態では、照射角度０°でプレ照射を行うこととしているが、照射角度を最大として（図４に示す−Ｘ°または＋Ｘ°）でプレ照射を行ってもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、放射線検出器３６に到達する放射線の線量が一定となるように、照射角度に応じて管電圧を調整しているが、これに併せて管電流および照射時間（すなわち放射線源２６から照射される放射線の線量Ｉ０）を調整してもよい。乳房Ｍの斜め上方から放射線を照射する場合における線量Ｉ０を、乳房Ｍの真上から放射線を照射する場合における線量Ｉ０よりも大きくすることにより、管電圧を調整する場合と同様、放射線検出器３６に到達する放射線の線量Ｉｄを均一にすることができる。しかしながらこの場合、乳房Ｍの被曝量が大きくなるので、放射線源２６から照射される放射線の線量Ｉ０を一定とし、管電圧を変化させることで到達線量Ｉｄを調整することが好ましい。
＜放射線画像の撮影＞
撮影制御部５４は、照射条件設定部５２において設定された照射条件に基づいて放射線を照射して放射線画像を取得するべく、放射線照射部２８、放射線検出器３６および可動部駆動機構６０を制御する機能部である。
【００６５】
図９は、撮影制御部５４として機能するＣＰＵ５０Ａが実行する撮影制御プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。この撮影制御プログラムは、ＲＯＭ５０Ｂに記憶されており、照射条件設定プログラム（図８参照）が終了すると実行される。すなわち、照射条件設定プログラムにおける処理と、撮影制御プログラムにおける処理は、一連の処理として実行される。
【００６６】
ステップＳ３０においてＣＵＰ５０Ａは、可動部駆動機構６０に対して可動アーム部１６の回転角度位置をトモシンセシス撮影における初期位置に設定すべき指示を送信する。かかる指示を受信した可動部駆動機構６０は、例えば、可動アーム部１６を傾きの最も大きい回転角度位置（図４に示す−Ｘ°の位置）に移動させる。
【００６７】
ステップＳ３１においてＣＰＵ５０Ａは、上記の照射条件設定プログラムを実行することによって導出した放射線の照射角度毎の管電圧、管電流および照射時間を含む照射条件を示す情報を放射線源駆動部２７に供給する。
【００６８】
ステップＳ３２において、ＣＵＰ５０Ａは、放射線源駆動部２７に対して放射線の照射（本照射）の開始を指示する。かかる指示を受信した放射線源駆動部２７は、現在の可動アーム部１６の回転角度位置（すなわち放射線の照射角度）に対応した照射条件にて放射線の照射を行うべく放射線源２６を駆動する。すなわち、放射線源駆動部２７は、図７Ｂに示すように、放射の照射角度に応じて管電圧が変化するように放射線源２６を駆動する。これにより、放射線源２６から放射線が照射され、乳房Ｍに対して本照射が行われる。乳房Ｍを透過した放射線は、放射線検出器３６に照射される。放射線検出器３６は、乳房Ｍを透過して照射された放射線の線量分布に応じた放射線画像を生成し、当該放射線画像を示す画像データをＣＰＵ５０Ａに送信する。
【００６９】
ステップＳ３３においてＣＰＵ５０Ａは、放射線検出器３６からの本照射に基づく画像データの受信待ちを行い、放射線検出器３６から画像データを受信すると処理をステップＳ３４に移行する。ステップＳ３４において、ＣＰＵ５０Ａは、取得した画像データを外部記憶装置５０Ｄに記憶する。
【００７０】
ステップＳ３５においてＣＰＵ５０Ａは、可動アーム部１６の回転角度位置が最終位置（本実施形態では、＋Ｘ°の位置）にあるか否かを判定し、最終位置にない場合は、処理をステップＳ３６に移行する。
【００７１】
ステップＳ３６においてＣＰＵ５０Ａは、可動アーム部１６の回転角度位置を１段階だけ正方向に移動すべき指示を可動部駆動機構６０に送信する。かかる指示を受信した可動部駆動機構６０は、可動アーム部１６の回転角度位置を１段階だけ正方向に移動させる。可動アーム部１６の移動が完了すると、ＣＰＵ５０Ａは、ステップＳ３２からステップＳ３５までの処理を繰り返し実行する。これにより、可動アーム部１６が−Ｘ°から＋Ｘ°まで移動する間に複数回に亘り放射線の照射が行われ、可動アーム部１６の各角度位置毎に画像データが取得され、取得された画像データの各々が外部記憶装置５０Ｄに記憶される。
【００７２】
ステップＳ３５においてＣＰＵ５０Ａが可動アーム部１６の回転角度位置が最終位置にあることを判定すると本ルーチンが終了する。
【００７３】
撮影制御プログラムが実行されることにより、トモシンセシス撮影においては互いに異なる複数の照射角度で放射線源２６から乳房Ｍに向けて放射線が照射され、各照射角度毎に投影画像が生成される。本実施形態に係るマンモグラフィ装置１０によれば、放射線の照射角度に応じて透過距離が長くなる程、管電圧が大きくなるように照射条件が設定されるので、各照射角度に対応する複数の投影画像においてＳＮが均一となる。
＜放射線画像の濃度・コントラスト補正＞
図１０Ａは、放射線の照射角度を０°に設定して撮影された投影画像の濃度ヒストグラムＨ０の一例を示す図である。図１０Ｂは、放射線の照射角度をθｉ（θｉ≠０°）に設定して撮影された投影画像の濃度ヒストグラムＨｉの一例を示す図である。濃度ヒストグラムは、放射線検出器３６において生成された投影画像の各画素における濃度値（画素値）を横軸にとり、その濃度値を持つ画素数を縦軸にとって表した度数分布である。本実施形態に係るマンモグラフィ装置１０においては、放射線の照射角度０°のとき、管電圧が最も小さく、Ｘ線吸収差が画像に反映されやすくなるので、高コントラストの投影画像が得られる。従って、照射角度０°に対応する濃度ヒストグラムＨ０は、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する濃度ヒストグラムＨｉよりも幅広の形状を呈する。
【００７４】
一方、照射角度θｉ（θｉ≠０°）の場合、照射角度０°の場合よりも高い管電圧が設定されるので、濃度ヒストグラムＨｉは、濃度ヒストグラムＨ０よりも全体的に低濃度側に位置している。このように、本実施形態に係るマンモグラフィ装置１０によれば、放射線の照射角度毎に異なる管電圧が設定されて投影画像の撮影が行われるので、各照射角度毎の投影画像のＳＮは均一となる一方、濃度値およびコントラストは投影画像間で不均一となる。なお、一般的に画像のコントラストＣは、下記の（２）式によって表される。（２）式において、Ｐｍａｘは当該画像の最大濃度値であり、Ｐｍｉｎは当該画像の最小濃度値である。
【００７５】
Ｃ＝（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／（Ｐｍａｘ＋Ｐｍｉｎ）  ・・・（２）
濃度値およびコントラストが不均一である複数の投影画像を用いて断層画像の再構成を行うと、当該断層画像において画質の低下を招くおそれがある。
【００７６】
画像補正部５６は、トモシンセシス撮影によって取得した各照射角度毎の投影画像の濃度値およびコントラストの投影画像間における差が小さくなるように、投影画像の各々を補正する機能部である。画像補正部５６は、各照射角度毎の投影画像に基づいて断層画像を再構成する前に、各照射角度毎の投影画像の濃度値およびコントラストが略均一となるように、各投影画像における濃度値およびコントラストを補正する。
【００７７】
以下に、画像補正部５６における画像補正について説明する。画像補正部５６は、トモシンセシス撮影によって取得した各照射角度毎の投影画像の各々について、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すような濃度ヒストグラムを生成する。画像補正部５６は、例えば、管電圧の設定値が最も小さい照射角度０°に対応する投影画像について生成された濃度ヒストグラムＨ０を基準ヒストグラムとし、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像について生成された濃度ヒストグラムＨｉと基準ヒストグラム（濃度ヒストグラムＨ０）との差が小さくなるように、当該照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像を補正する。図１０Ｃは、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の補正後における濃度ヒストグラムの一例を示す図である。
【００７８】
例えば、画像補正部５６は、照射角度０°に対応する濃度ヒストグラムＨ０（基準ヒストグラム）と、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する濃度ヒストグラムＨｉとの重なる部分の面積が最大となるように当該照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各画素の濃度値を変換する。画像補正部５６は、例えば、補正後の画素の濃度値Ｑを下記の（３）式に基づいて導出する。（３）式において、Ｐは補正前の任意の画素の濃度値、ａおよびｂは補正係数であり、ａはゲイン、ｂはオフセットである。
【００７９】
Ｑ＝ａＰ＋ｂ  ・・・  （３）
すなわち、（３）式によれば各画素の濃度値は線形変換される。線形変換によれば、ゲインａによって濃度分布の範囲、すなわちコントラストを調整することができ、オフセットｂによって平均濃度値、すなわち画像全体の明るさを調整することができる。画像補正部５６は、照射角度０°に対応する濃度ヒストグラムＨ０（基準ヒストグラム）と、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する濃度ヒストグラムＨｉとの重なる部分の面積が最大となるゲインａおよびオフセットｂを導出する。画像補正部５６は、当該照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各画素の濃度値を（３）式であらわされる変換関数に基づいて変換する。これにより、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の濃度値およびコントラストを、照射角度０°に対応する投影画像の濃度値およびコントラストに近づけることができる（図１０Ｃ参照）。
【００８０】
画像間における濃度値およびコントラストの差を低減した複数の投影画像を用いて断層画像を再構成することで、高画質の断層画像を得ることができる。また、照射角度０°に対応する投影画像は、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像よりも高コントラストである。従って、照射角度０°に対応する濃度ヒストグラムＨ０を基準ヒストグラムとすることで、再構成される断層画像において高コントラストを維持することができる。なお、図１０Ｃでは、濃度ヒストグラムＨ０と濃度ヒストグラムＨｉにおける濃度の最大値および最小値が互いに一致している場合が示されているが、濃度ヒストグラムＨ０と濃度ヒストグラムＨｉの重なる部分の面積が最大となるようにａおよびｂを求めれば良く、濃度値の最大値および最小値が常に一致するとは限らない。また、画像補正部５６の中に、濃度ヒストグラムＨ０と濃度ヒストグラムＨｉの重なる部分の面積を算出する面積算出部が含まれていてもよい。
【００８１】
図１１は、画像補正部５６として機能するＣＰＵ５０Ａが実行する画像補正プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。この画像補正プログラムは、ＲＯＭ５０Ｂに記憶されている。
【００８２】
ステップＳ４１においてＣＰＵ５０Ａは、上記の撮影制御プログラム（図９参照）を実行することによって取得された各照射角度毎の投影画像の各々について濃度ヒストグラムを生成する。
【００８３】
ステップＳ４２においてＣＰＵ５０Ａは、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各画素の濃度値を変換するための変換関数を導出する。具体的には、ＣＰＵ５０Ａは、照射角度０°に対応する濃度ヒストグラムＨ０（基準ヒストグラム）と、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する濃度ヒストグラムＨｉとの重なる部分の面積が最大となるように、（３）式であらわされる変換関数のゲインａおよびオフセットｂを導出する。
【００８４】
ステップＳ４３においてＣＰＵ５０Ａは、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各画素における濃度値を、ステップＳ４２において導出された変換関数に基づいて変換することにより、当該投影画像の濃度値およびコントラストを補正する。
【００８５】
ステップＳ４４においてＣＰＵ５０Ａは、補正後の投影画像の画像データを外部記憶装置５０Ｄに記憶する。
【００８６】
ステップＳ４５においてＣＰＵ５０Ａは、ｉの値が所定値ｉｍａｘであるか否かを判定する。すなわち、本ステップでは、全ての投影画像の補正が完了したか否かが判定される。ＣＰＵ５０Ａは、ｉの値がｉｍａｘではないと判定した場合には処理をステップＳ４６に移行し、ｉの値がｉｍａｘであると判定した場合には本ルーチンを終了させる。
【００８７】
ステップＳ４６においてＣＰＵ５０Ａは、ｉの値を１つインクリメントして処理をステップＳ４２に戻す。ステップＳ４２からステップＳ４４までの処理が繰り返し実行されることにより、各照射角度に対応する投影画像の各々について補正処理が行われ、補正後の画像データが外部記憶装置５０Ｄに記憶される。
＜断層画像の再構成＞
再構成部５８は、照射角度０°に対応する投影画像および画像補正部５６によって補正処理がなされた照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像に基づいて断層画像の再構成を行う機能部である。
【００８８】
再構成部５８は、例えば、公知の逆投影法（FBP: Filtered Back Projection）によって断層画像の再構成を行う。図６に示すように、再構成部５８は、フィルタ処理部５８１と逆投影処理部５８２と、を含んで構成されている。
【００８９】
投影画像を単純に逆投影した場合には、被写体の周りにぼけを生じる。フィルタ処理部５８１は、投影画像の逆投影を行う前に投影画像の各々に対してぼけを除去するための補正関数を投影画像に重畳する処理を行う。具体的には、フィルタ処理部５８１は、投影画像の各々の画像データを、一次元フーリエ変換を行うことにより周波数領域のデータに変換し、周波数領域のデータにフィルタ関数を乗じて画像データを修正し、逆フーリエ変換を行って空間領域のデータに戻す。逆投影処理部５８２は、フィルタ処理部５８１によってフィルタ処理が施された投影画像の各々を逆投影することにより断層画像を生成する。
【００９０】
なお、本実施形態においては、逆投影法を用いて断層画像を再構成しているが、これに限定されるものではなく、他の公知の再構成手法（例えばシフト加算法や特開２０１１−１２５６９８号公報に記載の反復再構成法）を用いてもよい。
【００９１】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態に係るマンモグラフィ装置１０によれば、放射線の透過距離が長くなる程管電圧が大きくなるように放射線の照射条件が設定する。これにより、放射線の照射角度に応じて透過距離が変化しても複数の投影画像のＳＮを均一とすることができる。
【００９２】
また、画像補正部５６は、照射角度０°に対応する濃度ヒストグラムＨ０と、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する濃度ヒストグラムＨｉとの重なる部分の面積を最大とする変換関数を導出し、変換関数に基づいて照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各画素の濃度値を変換する。これにより、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の濃度値およびコントラストを、照射角度０°に対応する放射線画像の濃度値およびコントラストに近づけることができる。このように複数の投影画像において、濃度値およびコントラストを均一化することにより、再構成される断層画像の画質を従来よりも向上させることが可能となる。
【００９３】
また、照射角度０°に対応する濃度ヒストグラムＨ０を基準ヒストグラムとしているので、再構成される断層画像において高コントラストを維持することができる。
【００９４】
上記の実施形態では、画像補正部５６は、照射角度０°に対応する濃度ヒストグラムＨ０と照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する濃度ヒストグラムＨｉとの重なる部分の面積が最大となるように照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の濃度値変換を行っている。しかしながら、画像補正部５６における画像補正処理は、この態様に限定されるものではない。以下に、画像補正部５６における画像補正処理の変形例を示す。
【００９５】
（変形例１）
画像補正部５６は、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像における最小濃度値Ｐｍｉｎおよび最大濃度値Ｐｍａｘが、それぞれ、照射角度０°に対応する投影画像における最小濃度値Ｑｍｉｎおよび最大濃度値Ｑｍａｘに一致するように、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各画素の濃度値を線形変換してもよい。
【００９６】
この場合、（３）式であらわされる変換関数におけるゲインａを下記の（４）式に基づいて導出することができ、オフセットｂを下記の（５）式に基づいて導出することができる。
ａ＝（Ｑｍａｘ−Ｑｍｉｎ）／（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）  ・・・（４）
ｂ＝Ｑｍｉｎ−ａＰｍｉｎ＝（ＱｍｉｎＰｍａｘ−ＱｍａｘＰｍｉｎ）／（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）・・（５）
画像補正部５６は、（３）式および（４）式に基づいて導出した変換関数に基づいて、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各画素の濃度値の変換を行う。このように最大濃度値と最小濃度値とが投影画像間で一致するように濃度値変換を行っても投影画像間における濃度およびコントラストの差を低減することが可能である。
【００９７】
図１２は、変形例１に係る画像補正プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【００９８】
ステップＳ４１１においてＣＰＵ５０Ａは、照射角度０°に対応する投影画像における最小濃度値Ｑｍｉｎおよび最大濃度値Ｑｍａｘを取得する。
【００９９】
ステップＳ４１２においてＣＰＵ５０Ａは、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像における最小濃度値Ｐｍｉｎおよび最大濃度値Ｐｍａｘを取得する。
【０１００】
ステップＳ４１３においてＣＰＵ５０Ａは、濃度値Ｐｍｉｎを濃度値Ｑｍｉｎに一致させ、且つ濃度値Ｐｍａｘを濃度値Ｑｍａｘに一致させる変換関数を導出する。具体的には、ＣＰＵ５０Ａは、（３）式であらわされる変換関数のゲインａおよびオフセットｂを（４）式および（５）式に基づいて導出する。
【０１０１】
ステップＳ４１４においてＣＰＵ５０Ａは、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各画素における濃度値を、ステップＳ４１３において導出された変換関数に基づいて変換することにより、当該投影画像の濃度値およびコントラストを補正する。
【０１０２】
ステップＳ４１５においてＣＰＵ５０Ａは、補正後の投影画像の画像データを外部記憶装置５０Ｄに記憶する。
【０１０３】
ステップＳ４１６においてＣＰＵ５０Ａは、ｉの値が所定値ｉｍａｘであるか否かを判定する。すなわち、本ステップでは、全ての投影画像の補正が完了したか否かが判定される。ＣＰＵ５０Ａは、ｉの値がｉｍａｘではないと判定した場合には処理をステップＳ４１７に移行し、ｉの値がｉｍａｘであると判定した場合には本ルーチンを終了させる。
【０１０４】
ステップＳ４１７においてＣＰＵ５０Ａは、ｉの値を１つインクリメントして処理をステップＳ４１２に戻す。ステップＳ４１２からステップＳ４１５までの処理が繰り返し実行されることにより、各照射角度に対応する投影画像の各々について補正処理が行われ、補正後の画像データが外部記憶装置５０Ｄに記憶される。
【０１０５】
なお、（４）式に基づいてゲインａを設定した後、平均濃度値または頻度が最大となる濃度値（以下、ピーク濃度値ともいう）が、照射角度０°に対応する投影画像と照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像との間で一致するようにオフセットｂを導出してもよい。
【０１０６】
（変形例２）
画像補正部５６は、濃度値の順で画素をカウントした場合の累積画素数が全画素の例えば１０％に達する濃度値および９０％に達する濃度値が、照射角度０°に対応する投影画像と照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像との間で一致するように、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各画素の濃度値を線形変換してもよい。
【０１０７】
図１３は、かかる濃度値変換手法の概念を示す図である。図１３に示すグラフにおいて、横軸は照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の濃度値であり、縦軸は照射角度０°に対応する投影画像の濃度値である。Ｐ１およびＰ２は、それぞれ、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の画素を濃度値の順でカウントした場合の累積画素数が全画素の１０％に達する濃度値および９０％に達する濃度値である。Ｑ１およびＱ２は、それぞれ、照射角度０°に対応する投影画像の画素を濃度値の順でカウントした累積画素数が全画素の１０％に達する濃度値および９０％に達する濃度値である。濃度値Ｐ１およびＱ１に基づいて点Ａをプロットすることができ、濃度値Ｐ２およびＱ２から点Ｂをプロットすることができる。そして、点Ａと点Ｂを結ぶ直線に基づいて式（３）に示す変換関数を導出することができる。画像補正部５６は、このようにして導出した変換関数に基づいて、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各画素の濃度値の変換を行う。このように濃度値変換を行っても画像間における濃度およびコントラストの差を低減することが可能である。
【０１０８】
図１４は、変形例２に係る画像補正プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【０１０９】
ステップＳ４２１においてＣＰＵ５０Ａは、照射角度０°に対応する投影画像の画素を濃度値の順でカウントした場合の累積画素数が、全画素の１０％に達する濃度値Ｑ１および９０％に達する濃度値Ｑ２を取得する。
【０１１０】
ステップＳ４２２においてＣＰＵ５０Ａは、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の画素を濃度値の順でカウントした場合の累積画素数が、全画素の１０％に達する濃度値Ｐ１および９０％に達する濃度値Ｐ２を取得する。
【０１１１】
ステップＳ４２３においてＣＰＵ５０Ａは、濃度値Ｐ１を濃度値Ｑ１に一致させ、且つ濃度値Ｐ２を濃度値Ｑ２に一致させる変換関数を導出する。具体的には、ＣＰＵ５０Ａは、（３）式であらわされる変換関数のゲインａおよびオフセットｂを図１４に示される点Ａおよび点Ｂを結ぶ直線から導出する。
【０１１２】
ステップＳ４２４においてＣＰＵ５０Ａは、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各画素における濃度値を、ステップＳ４２３において導出された変換関数に基づいて変換することにより、当該投影画像の濃度値およびコントラストを補正する。
【０１１３】
ステップＳ４２５においてＣＰＵ５０Ａは、補正後の投影画像の画像データを外部記憶装置５０Ｄに記憶する。
【０１１４】
ステップＳ４２６においてＣＰＵ５０Ａは、ｉの値が所定値ｉｍａｘであるか否かを判定する。すなわち、本ステップでは、全ての投影画像の補正が完了したか否かが判定される。ＣＰＵ５０Ａは、ｉの値がｉｍａｘではないと判定した場合には処理をステップＳ４２７に移行し、ｉの値がｉｍａｘであると判定した場合には本ルーチンを終了させる。
【０１１５】
ステップＳ４２７においてＣＰＵ５０Ａは、ｉの値を１つインクリメントして処理をステップＳ４２２に戻す。ステップＳ４２２からステップＳ４２５までの処理が繰り返し実行されることにより、各照射角度に対応する投影画像の各々について補正処理が行われ、補正後の画像データが外部記憶装置５０Ｄに記憶される。
【０１１６】
なお、本実施形態においては、濃度値の順で画素をカウントした場合の累積画素数が全画素の１０％に達する濃度値および９０％に達する濃度値を投影画像間で一致させるようにしているが、投影画像間で一致させる濃度値の決め方は、適宜変更することが可能である。
【０１１７】
（変形例３）
画像補正部５６は、濃度値の順で画素をカウントした場合の累積画素数が全画素の例えば１０％および９０％に達する濃度値に加え、頻度が最大となる濃度値（ピーク濃度値）が、照射角度０°に対応する投影画像と照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像との間で略一致するように、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各画素の濃度値を線形変換してもよい。
【０１１８】
図１５は、かかる濃度値変換手法の概念を示す図である。図１５に示すグラフにおいて横軸は照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の濃度値であり、縦軸は照射角度０°に対応する投影画像の濃度値である。Ｐ１およびＰ２は、それぞれ、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の画素を濃度値の順でカウントした場合の累積画素数が全画素の１０％に達する濃度値および９０％に達する濃度値である。Ｐｐは照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像におけるピーク濃度値である。Ｑ１およびＱ２は、それぞれ、照射角度０°に対応する投影画像の画素を濃度値の順でカウントした累積画素数が全画素の１０％に達する濃度値および９０％に達する濃度値である。ＱＰは、照射角度０°に対応する投影画像におけるピーク濃度値である。
【０１１９】
濃度値Ｐ１およびＱ１に基づいて点Ａをプロットすることができ、濃度値Ｐ２およびＱ２から点Ｂをプロットすることができ、濃度値ＰＰおよびＱＰに基づいて点Ｃをプロットすることができる。画像補正部５６は、濃度値Ｐ１とＱ１、濃度値Ｐ２とＱ２、濃度値ＰＰとＱＰのそれぞれの差分が小さくなるように、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各々の濃度値を変換する。その具体的な方法として、以下の３つを例示することができる。
【０１２０】
第１の例として、画像補正部５６は、最小二乗法によって点Ａ〜点Ｃからの距離が小さくなる直線を導出し、この直線に基づいて式（３）に示す変換関数を導出し、当該変換関数に基づいて照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各々の濃度値を変換してもよい。この方法によれば、濃度値の差分の各々を自乗して和をとったものが最小になる。
【０１２１】
第２の例として、画像補正部５６は、点Ａ〜点Ｃのいずれか２点を結ぶ直線を導出し、この直線に基づいて式（３）に示す変換関数を導出し、当該変換関数に基づいて照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各々の濃度値を変換してもよい。この方法によれば、濃度値の差分の各々の絶対値を取ってその和をとったものが最小になる。
【０１２２】
第３の例として、画像補正部は、最小四乗法によって点Ａ〜点Ｃからの距離が小さくなる直線を導出し、この直線に基づいて式（３）に示す変換関数を導出し、当該変換関数に基づいて照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各々の濃度値を変換してもよい。この方法によれば、濃度値の差分の各々を４乗して和をとったものが最小になる。
【０１２３】
このように濃度値変換を行っても投影画像間における濃度およびコントラストの差を低減することが可能である。
【０１２４】
図１６は、変形例３に係る画像補正プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【０１２５】
ステップＳ４３１においてＣＰＵ５０Ａは、照射角度０°に対応する投影画像の画素を濃度値の順でカウントした場合の累積画素数が、全画素の１０％に達する濃度値Ｑ１、９０％に達する濃度値Ｑ２およびピーク濃度値ＱＰを取得する。
【０１２６】
ステップＳ４３２においてＣＰＵ５０Ａは、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の画素を濃度値の順でカウントした場合の累積画素数が、全画素の１０％に達する濃度値Ｐ１、９０％に達する濃度値Ｐ２およびピーク濃度値ＰＰを取得する。
【０１２７】
ステップＳ４３３においてＣＰＵ５０Ａは、濃度値Ｐ１と濃度値Ｑ１、濃度値Ｐ２と濃度値Ｑ２および濃度値ＰＰと濃度値ＱＰとを最も近似させる変換関数を導出する。具体的には、ＣＰＵ５０Ａは、図１５に示される点Ａ、点Ｂおよび点Ｃの各々からの距離が最も近くなる直線を最小二乗法等によって求め、求めた直線から（３）式であらわされる変換関数のゲインａおよびオフセットｂを当該直線から導出する。
【０１２８】
ステップＳ４３４においてＣＰＵ５０Ａは、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各画素における濃度値を、ステップＳ４３３において導出された変換関数に基づいて変換することにより、当該投影画像の濃度値およびコントラストを補正する。
【０１２９】
ステップＳ４３５においてＣＰＵ５０Ａは、補正後の投影画像の画像データを外部記憶装置５０Ｄに記憶する。
【０１３０】
ステップＳ４３６においてＣＰＵ５０Ａは、ｉの値が所定値ｉｍａｘであるか否かを判定する。すなわち、本ステップでは、全ての投影画像の補正が完了したか否かが判定される。ＣＰＵ５０Ａは、ｉの値がｉｍａｘではないと判定した場合には処理をステップＳ４３７に移行し、ｉの値がｉｍａｘであると判定した場合には本ルーチンを終了させる。
【０１３１】
ステップＳ４３７においてＣＰＵ５０Ａは、ｉの値を１つインクリメントして処理をステップＳ４３２に戻す。ステップＳ４３２からステップＳ４３５までの処理が繰り返し実行されることにより、各照射角度に対応する投影画像の各々について補正処理が行われ、補正後の画像データが外部記憶装置５０Ｄに記憶される。
【０１３２】
なお、本実施形態においては、濃度値の順で画素をカウントした場合の累積画素数が全画素の１０％に達する濃度値、９０％に達する濃度値およびピーク濃度値を画像間で略一致させるようにしているが、画像間で略一致させる濃度値の決め方は、適宜変更することが可能である。例えば、ピーク濃度値を平均濃度値に置き換えてもよい。また、濃度値の順で画素をカウントした場合の累積画素数が全画素の１０％に達する濃度値および９０％に達する濃度値を、それぞれ最小濃度値および最大濃度値に置き換えてもよい。
【０１３３】
（変形例４）
上記の各実施形態では、（３）式であらわされる線形変換関数におけるゲインａおよびオフセットｂの双方を設定して濃度値の変換を行うこととしているが、ゲインａのみ、またはオフセットｂのみを設定して濃度値の変換を行ってもよい。例えば、（４）式に基づいてゲインａのみを設定して照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各画素の濃度値を線形変換してもよい。この場合、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像のコントラストを照射角度０°に対応する投影画像のコントラストに近づけることができる。また、例えば、平均濃度値またはピーク濃度値が照射角度０°に対応する投影画像に一致するように、オフセットｂのみを設定して照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各画素の濃度値を変換してもよい。この場合、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像全体の明るさ（平均濃度値）を、照射角度０°に対応する投影画像全体の明るさ（平均濃度値）に近づけることができ、再構成される断層画像の画質改善に一定の効果をもたらすことができる。このように、画像補正部５６は、複数の投影画像におけるコントラストおよび濃度値の少なくとも一方の投影画像間における差が小さくなるように投影画像の各々を補正するように構成され得る。
【０１３４】
上記の各実施形態では、（３）であらわされる線形変換関数を用いて濃度値の変換を行うこととしているが、非線形変換関数を用いて濃度値の変換を行ってもよい。また、上記各実施形態では、照射角度θｉ(θｉ≠０°)に対応する投影画像の濃度値およびコントラストを照射角度０°に対応する投影画像の濃度値およびコントラストに合わせるように画像補正を行うこととしているが、各投影画像の濃度値およびコントラストを、照射角度０°以外の投影画像の濃度値およびコントラストに合わせるようにしてもよい。
[第２の実施形態]
本発明の第２の実施形態について以下に説明する。上記第１の実施形態に係る画像補正部５６は、トモシンセシス撮影によって取得された各照射角度毎の投影画像の濃度ヒストグラム（すなわち統計データ）を用いて画像補正を行うものであった。これに対して、第２の実施形態に係る画像補正部５６は、各照射角度毎の投影画像の画像データを用いて画像補正を行う。
【０１３５】
図１７は、第２の実施形態に係る画像補正部５６における画像補正処理の概要を示す図である。画像補正部５６は、照射角度０°に対応する投影画像Ｚ０において、公知の画像認識技術（例えば、特開２００９−１３６３７６号公報の[００３８]〜[００４０]に記載された方法）を用いて乳腺領域および脂肪領域を特定する。画像補正部５６は、特定した乳腺領域に含まれる例えば、任意の３×３画素からなる画素群ｍ０１および脂肪領域に含まれる例えば、任意の３×３画素からなる画素群ｍ０２を抽出し、抽出した画素群ｍ０１および画素群ｍ０２の平均濃度値（平均画素値）を取得する。画像補正部５６は、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像Ｚｉにおいて、画素群ｍ０１に対応する３×３画素からなる画素群ｍｉ１の平均濃度値および画素群ｍ０２に対応する３×３画素からなる画素群ｍｉ２の平均濃度値を取得する。照射角度０°に対応する投影画像Ｚ０における画素群ｍ０１および画素群ｍ０２の位置は既知であるので、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像Ｚｉにおける、画素群ｍ０１および画素群ｍ０２に対応する画素群ｍｉ１および画素群ｍｉ２の位置を、放射線源２６と放射線検出器３６との位置関係に基づいて特定することが可能である。
【０１３６】
画像補正部５６は、画素群ｍｉ１の平均濃度値が対応する画素群ｍ０１の平均濃度値に一致し、且つ画素群ｍｉ２の平均濃度値が対応する画素群ｍ０２の平均濃度値に一致するように、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像Ｚｉの各画素の濃度値を変換する。照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像Ｚｉの各画素の濃度値の変換は、例えば（３）式によって表される変換関数を用いることが可能である。この場合、画素群ｍ０１、画素群ｍｉ１、画素群ｍ０２、画素群ｍｉ２の各平均濃度値から図１３に示す例に準じて２点間を結ぶ直線を導出し、導出した直線に基づいて（３）式におけるゲインａおよびオフセットｂを求めることが可能である。画像補正部５６は、このようにして導出した変換関数に基づいて、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の各画素の濃度値の変換を行う。このように濃度値変換を行っても投影画像間における濃度およびコントラストの差を低減することが可能である。
【０１３７】
図１８は、第２の実施形態に係る画像補正プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【０１３８】
ステップＳ５１において画像補正部５６として機能するＣＰＵ５０Ａは、公知の画像認識技術を用いて照射角度０°に対応する投影画像Ｚ０において乳腺領域および脂肪領域を特定する。
【０１３９】
ステップＳ５２においてＣＰＵ５０Ａは、投影画像Ｚ０における乳腺領域内において例えば任意の３×３画素からなる画素群ｍ０１を抽出し、脂肪領域内において例えば任意の３×３画素からなる画素群ｍ０２を抽出する。任意の３×３画素の抽出方法としては、例えば、分割された乳腺領域と脂肪領域の各々の濃度平均値、濃度中央値、重心等に相当する画素を抽出する。
【０１４０】
ステップＳ５３においてＣＰＵ５０Ａは、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像Ｚｉにおいて、画素群ｍ０１に対応する位置の画素群ｍｉ１および画素群ｍ０２に対応する位置の画素群ｍｉ２を放射線源２６と放射線検出器３６との位置関係に基づいて特定する。
【０１４１】
ステップＳ５４においてＣＰＵ５０Ａは、画素群ｍｉ１の平均濃度値を画素群ｍ０１の平均濃度値に一致させ、且つ画素群ｍｉ２の平均濃度値を画素群ｍ０２の平均濃度値に一致させる変換関数を導出する。具体的には、ＣＰＵ５０Ａは、画素群ｍ０１、画素群ｍｉ１、画素群ｍ０２、画素群ｍｉ２の各平均濃度値に基づいて（３）式におけるゲインａおよびオフセットｂを導出する。
【０１４２】
ステップＳ５５においてＣＰＵ５０Ａは、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像Ｚｉの各画素における濃度値を、ステップＳ５４において導出された変換関数に基づいて変換することにより、投影画像Ｚｉの濃度値およびコントラストを補正する。
【０１４３】
ステップＳ５６においてＣＰＵ５０Ａは、補正後の投影画像Ｚｉの画像データを外部記憶装置５０Ｄに記憶する。
【０１４４】
ステップＳ５７においてＣＰＵ５０Ａは、ｉの値が所定値ｉｍａｘであるか否かを判定する。すなわち、本ステップでは、全ての投影画像の補正が完了したか否かが判定される。ＣＰＵ５０Ａは、ｉの値がｉｍａｘではないと判定した場合には処理をステップＳ５８に移行し、ｉの値がｉｍａｘであると判定した場合には本ルーチンを終了させる。
【０１４５】
ステップＳ５８においてＣＰＵ５０Ａは、ｉの値を１つインクリメントして処理をステップＳ５３に戻す。ステップＳ５３からステップＳ５６までの処理が繰り返し実行されることにより、各照射角度に対応する投影画像の各々について補正処理が行われ、補正後の画像データが外部記憶装置５０Ｄに記憶される。
【０１４６】
このように、照射角度０°に対応する投影画像Ｚ０および照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像Ｚｉにおける対応する画素群同士の平均濃度値を一致させるように濃度値変換を行うことで、濃度値の統計データを用いて濃度値変換を行う第１の実施形態と比較して各画像間における濃度値およびコントラストの差をより小さくすることが可能となる。従って、複数の投影画像を用いて再構成される断層画像の画質を従来よりも向上させることができる。
【０１４７】
また、乳房Ｍの異なる組織である乳腺領域および脂肪領域の各々から画素群を抽出することにより、濃度値が大きく異なる画素群を抽出することができるので、投影画像間における濃度値およびコントラストをより精度よく均一化することが可能となる。また、第１の実施形態と同様、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の濃度値およびコントラストを、照射角度０°に対応する投影画像の濃度値およびコントラストに近づけるように画像補正を行っているので、再構成される断層画像において高コントラストを維持することができる。
【０１４８】
なお、本実施形態では、３×３画素からなる画素群の平均濃度値を投影画像Ｚ０とＺｉとの間で一致させるようにしているが、乳房領域および脂肪領域の各々から抽出された１画素の濃度値または３×３画素よりも大きい画素群の平均濃度値を投影画像Ｚ０とＺｉとの間で一致させるようにしてもよい。
【０１４９】
また、本実施形態では、乳房領域および脂肪領域からそれぞれ、画素群を１つずつ抽出しているが、乳房領域および脂肪領域の２箇所以上から画素群を抽出してもよい。すなわち、照射角度０°に対応する投影画像Ｚ０における少なくとも３つの画素群の各々の平均濃度値と、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像Ｚｉの各々における上記少なくとも３つの画素群の各々に対応する画素群の各々の平均濃度値との差分が小さくなるように、各投影画像Ｚｉの画素の濃度値を変換する。この場合、図１５に示す例に準じて最小二乗法や最小四乗法等を用いて各点からの距離が小さくなる直線を導出し、この直線に基づいて式（３）であらわされる変換関数を導出してもよい。
【０１５０】
また、照射角度０°に対応する投影画像Ｚ０および照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像Ｚｉにおいて、画像処理を用いて乳房領域全体から乳腺領域と脂肪領域を特定し、特定された乳腺領域全体の平均濃度値および脂肪領域全体の平均濃度値を導出し、これらの平均濃度値が投影画像Ｚ０とＺｉとの間で一致するように濃度値変換を行ってもよい。
【０１５１】
また、本実施形態では、投影画像Ｚ０における乳腺領域および脂肪領域の特定を、画像認識技術を用いてＣＰＵ５０Ａが行うこととしているが、ユーザがモニタ上に表示された投影画像Ｚ０を確認しながら乳腺領域および脂肪領域を指定してもよい。また、ユーザが乳腺領域の画素群ｍ０１および脂肪領域の画素群ｍ０２を指定してもよい。
【０１５２】
また、第２の実施形態では、照射角度θｉ(θｉ≠０°)に対応する投影画像の濃度値およびコントラストを照射角度０°に対応する投影画像の濃度値およびコントラストに合わせるように画像補正を行うこととしているが、各投影画像の濃度値およびコントラストを、照射角度０°以外の投影画像の濃度値およびコントラストに合わせるようにしてもよい。
［第３の実施形態］
上記第１および第２の実施形態に係る画像補正部５６は、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像の濃度値およびコントラストを、照射角度０°に対応する投影画像の濃度値およびコントラストに近づけるように照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像を補正するものであった。第３の実施形態に係る画像補正部５６は、乳腺領域および脂肪領域の各々について予め定められた標準濃度値を有しており、照射角度０°を含む各投影画像における乳腺領域および脂肪領域内の特定の画素の濃度値が、上記標準濃度値に一致するように各投影画像の各画素の濃度値変換を行う。すなわち、第３の実施形態に係る画像補正においては、照射角度０°に対応する投影画像も補正対象となる。
【０１５３】
図１９は、本発明の第３の実施形態に係る画像補正プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【０１５４】
ステップＳ６１において画像補正部５６として機能するＣＰＵ５０Ａは、乳腺領域について予め設定された標準濃度値Ｓ１および脂肪領域について予め設定された標準濃度値Ｓ２をＲＯＭ５０Ｂから読み込む。
【０１５５】
ステップＳ６２においてＣＰＵ５０Ａは、公知の画像認識技術を用いて照射角度θｉ（照射角度０°を含む）に対応する投影画像において乳腺領域および脂肪領域を特定する。
【０１５６】
ステップＳ６３においてＣＰＵ５０Ａは、当該投影画像の乳腺領域内における特定の画素の濃度値を標準濃度値Ｓ１に一致させ、且つ脂肪領域内における特定の画素の濃度値を標準濃度値Ｓ２に一致させる変換関数を導出する。具体的には、ＣＰＵ５０Ａは、当該投影画像の乳腺領域および脂肪領域における特定の画素の濃度値および標準濃度値Ｓ１、Ｓ２から図１３に示す例に準じて２点間を結ぶ直線を導出し、導出した直線に基づいて（３）式におけるゲインａおよびオフセットｂを導出する。
【０１５７】
ステップＳ６４においてＣＰＵ５０Ａは、照射角度θｉ（照射角度０°を含む）に対応する投影画像の各画素における濃度値を、ステップＳ６３において導出された変換関数に基づいて変換することにより、当該投影画像の濃度値およびコントラストを補正する。
【０１５８】
ステップＳ６５においてＣＰＵ５０Ａは、補正後の投影画像の画像データを外部記憶装置５０Ｄに記憶する。
【０１５９】
ステップＳ６６においてＣＰＵ５０Ａは、ｉの値が所定値ｉｍａｘであるか否かを判定する。すなわち、本ステップでは、全ての投影画像の補正が完了したか否かが判定される。ＣＰＵ５０Ａは、ｉの値がｉｍａｘではないと判定した場合には処理をステップＳ５８に移行し、ｉの値がｉｍａｘであると判定した場合には本ルーチンを終了させる。
【０１６０】
ステップＳ６７においてＣＰＵ５０Ａは、ｉの値を１つインクリメントして処理をステップＳ６２に戻す。ステップＳ６２からステップＳ６５までの処理が繰り返し実行されることにより、各照射角度に対応する投影画像の各々について補正処理が行われ、補正後の画像データが外部記憶装置５０Ｄに記憶される。
【０１６１】
このように、照射角度０°を含む投影画像の各々について、標準濃度値Ｓ１およびＳ２に基づいて濃度値変換を行うことによっても各画像間における濃度値およびコントラストの差を小さくすることが可能である。従って、複数の投影画像を用いて再構成される断層画像の画質を従来よりも向上させることができる
また、本実施形態に係る画像補正によれば、照射角度０°に対応する投影画像の濃度値およびコントラストが最適ではなかった場合でも、各投影画像は、標準濃度値Ｓ１およびＳ２に基づいて補正がなされるので、適切な濃度値およびコントラストとすることができる。
【０１６２】
なお、本実施形態では、標準濃度値Ｓ１およびＳ２として固定値を用いることとしたが、乳房Ｍの厚さ、管電圧および管電流等の放射線の照射条件に応じて標準濃度値Ｓ１およびＳ２を変化させてもよい。この場合、例えば、乳房Ｍの厚さおよび放射線の照射条件と、標準濃度値Ｓ１およびＳ２との対応関係を示すテーブルをＲＯＭ５０Ｂに格納しておき、テーブルを参照することによって乳房Ｍの厚さおよび放射線の照射条件に応じた標準濃度値Ｓ１およびＳ２を導出する。
［第４の実施形態］
第４の実施形態では、断層画像を再構成する際の逆投影処理に先立って行われるフィルタ処理において画像間における濃度およびコントラストの差を低減させる処理が行われる。
【０１６３】
図２０は、第４の実施形態に係る主制御部５０の機能構成を示す機能ブロック図である。第４の実施形態に係る主制御部５０は、第１乃至第３の実施形態において再構成部５８を構成するフィルタ処理部が、画像補正部５６に含まれる点が上記第１乃至第３の実施形態と異なる。
【０１６４】
第４の実施形態に係るフィルタ処理部５６１の基本的な機能は、上記第１乃至第３の実施形態に係るフィルタ処理部５８１（図６参照）と同様である。すなわち、本実施形態に係るフィルタ処理部５６１は、投影画像の逆投影を行う前に投影画像の各々に対してぼけを除去するための補正関数を重畳する処理を行う。具体的には、フィルタ処理部５６１は、各投影画像の画像データを、一次元フーリエ変換を行うことにより周波数領域のデータに変換し、周波数領域のデータにフィルタ関数を乗じて画像データを修正する。
【０１６５】
図２１Ａは、フィルタ処理部５６１において用いられるフィルタ関数を示す図である。図２１Ａに示すグラフにおいて、横軸は空間周波数であり縦軸は強調量である。フィルタ処理部５６１は、図２１Ａに示すように、空間周波数が高くなるに従って強調量が増加する高周波強調フィルタ処理を各投影画像の各々に施す。高周波強調フィルタによって投影画像を処理することにより逆投影によって再構成される画像に生じるぼけを防止することができる。また、フィルタ関数の傾きや切片を変化させることで、各投影画像の濃度値およびコントラストを変化させることも可能である。
【０１６６】
本実施形態に係るフィルタ処理部５６１は、図２１に示すように、管電圧の設定値に応じて（すなわち、放射線の照射角度に応じて）異なるフィルタ関数を用いてフィルタ処理を行う。具体的には、フィルタ処理部５８１は、照射角度θｉ（θｉ≠０°）に対応する投影画像に対してフィルタ処理を行う場合には、照射角度０°に対応する投影画像に対してフィルタ処理を行う場合よりも各周波数帯における強調量が大きいフィルタ関数を用いる。フィルタ処理部５８１は、管電圧の設定値がより大きい投影画像に対して、より大きい強調量を有するフィルタ関数を用いて高周波強調処理を行う。このように管電圧の設定値に応じてフィルタ関数の強調量を変化させることで、上記第１乃至第３の実施形態と同様、複数の投影画像間における濃度値およびコントラストの差を低減することが可能である。従って、複数の投影画像を用いて再構成される断層画像の画質を従来よりも向上させることができる。なお、フィルタ関数は、空間周波数に対する強調量の変化が線形であってもよいし、図２１に示すように非線形であってもよい。
【０１６７】
なお、上記の各実施形態においては、照射条件設定部５２、撮影制御部５４、画像補正部５６および再構成部５８をソフトウェアで実現しているが、これらを半導体チップ等のハードウェアで実現してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの混合によって実現してもよい。
【０１６８】
日本国特許出願、特願２０１３−２０２０６１号の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
【０１６９】
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記載された場合と同程度に、本明細書に参照により取り込まれる。
【符号の説明】
【０１７０】
１０  マンモグラフィ装置
２６  放射線源
３６  放射線検出器
４０  圧迫板
５０  主制御部
５０Ａ  ＣＰＵ
５０Ｂ  ＲＯＭ
５０Ｃ  ＲＡＭ
５０Ｄ  外部記憶装置
５２  照射条件設定部
５４  撮影制御部
５６  画像補正部
５８  再構成部
５６１、５８１  フィルタ処理部
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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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１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年12月5日(2016.12.5)
【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】
互いに異なる複数の照射角度で乳房に向けて放射線を照射する放射線源と、
前記放射線源から照射される放射線の照射角度に応じた照射条件を設定する条件設定部と、
前記条件設定部によって設定された照射条件に基づいて前記放射線源から照射され、前記乳房を透過した放射線を検出して前記複数の照射角度の各々に対応する複数の投影画像を生成する画像生成部と、
前記複数の投影画像の各々におけるコントラストおよび濃度値の少なくとも一方の前記複数の投影画像間における差が小さくなるように投影画像の各々を補正する補正部と、
前記補正部によって補正された複数の投影画像に基づいて断層画像を再構成する再構成部と、
を含み、
前記条件設定部は、放射線の照射角度に応じて前記乳房を透過する放射線の透過距離が長くなる程、前記放射線源における管電圧の設定値を大きくし、
前記補正部は、所定の照射角度に対応する投影画像における少なくとも１つの画素を含む第１の画素群の濃度値と、他の照射角度に対応する投影画像の各々における前記第１の画素群に対応する画素群の濃度値とが一致し、且つ前記所定の照射角度に対応する投影画像における少なくとも１つの画素を含む第２の画素群の濃度値と、前記他の照射角度に対応する投影画像の各々における前記第２の画素群に対応する画素群の濃度値とが一致するように、前記他の照射角度に対応する投影画像の各々の濃度値を変換する、マンモグラフィ装置。
【請求項２】
前記第１の画素群および前記第２の画素群は、前記乳房内の異なる組織から抽出された画素である請求項１に記載のマンモグラフィ装置。
【請求項３】
互いに異なる複数の照射角度で乳房に向けて放射線を照射する放射線源と、
前記放射線源から照射される放射線の照射角度に応じた照射条件を設定する条件設定部と、
前記条件設定部によって設定された照射条件に基づいて前記放射線源から照射され、前記乳房を透過した放射線を検出して前記複数の照射角度の各々に対応する複数の投影画像を生成する画像生成部と、
前記複数の投影画像の各々におけるコントラストおよび濃度値の少なくとも一方の前記複数の投影画像間における差が小さくなるように投影画像の各々を補正する補正部と、
前記補正部によって補正された複数の投影画像に基づいて断層画像を再構成する再構成部と、
を含み、
前記条件設定部は、放射線の照射角度に応じて前記乳房を透過する放射線の透過距離が長くなる程、前記放射線源における管電圧の設定値を大きくし、
前記補正部は、所定の照射角度に対応する投影画像における少なくとも３つの画素群の各々の濃度値と、他の照射角度に対応する投影画像の各々における前記少なくとも３つの画素群の各々に対応する画素群の各々の濃度値と、の差分が小さくなるように、前記他の照射角度に対応する投影画像の各々の濃度値を変換する、マンモグラフィ装置。
【請求項４】
前記所定の照射角度は、前記乳房を透過する放射線の透過距離が最も短くなる照射角度である請求項１〜３のいずれか１項に記載のマンモグラフィ装置。
【請求項５】
互いに異なる複数の照射角度で乳房に向けて放射線を照射する放射線源と、
前記放射線源から照射される放射線の照射角度に応じた照射条件を設定する条件設定部と、
前記条件設定部によって設定された照射条件に基づいて前記放射線源から照射され、前記乳房を透過した放射線を検出して前記複数の照射角度の各々に対応する複数の投影画像を生成する画像生成部と、
前記複数の投影画像の各々におけるコントラストおよび濃度値の少なくとも一方の前記複数の投影画像間における差が小さくなるように投影画像の各々を補正する補正部と、
前記補正部によって補正された複数の投影画像に基づいて断層画像を再構成する再構成部と、
を含み、
前記条件設定部は、放射線の照射角度に応じて前記乳房を透過する放射線の透過距離が長くなる程、前記放射線源における管電圧の設定値を大きくし、
前記補正部は、前記複数の投影画像の各々における第１の画素の濃度値が前記第１の画素について設定された第１の標準濃度値に一致し、且つ前記複数の投影画像の各々における第２の画素の濃度値が、前記第２の画素について設定された第２の標準濃度値に一致するように、前記複数の投影画像の各々の濃度値を変換する、マンモグラフィ装置。
【請求項６】
前記補正部は、線形変換によって各投影画像における各画素の濃度値を変換する請求項１〜５のいずれか１項に記載のマンモグラフィ装置。
【請求項７】
互いに異なる複数の照射角度で乳房に向けて放射線を照射する放射線源と、
前記放射線源から照射される放射線の照射角度に応じた照射条件を設定する条件設定部と、
前記条件設定部によって設定された照射条件に基づいて前記放射線源から照射され、前記乳房を透過した放射線を検出して前記複数の照射角度の各々に対応する複数の投影画像を生成する画像生成部と、
前記複数の投影画像の各々におけるコントラストおよび濃度値の少なくとも一方の前記複数の投影画像間における差が小さくなるように投影画像の各々を補正する補正部と、
前記補正部によって補正された複数の投影画像に基づいて断層画像を再構成する再構成部と、
を含み、
前記補正部は、前記複数の投影画像の各々の画像データをフーリエ変換して周波数領域のデータに変換し、放射線の照射角度に応じて前記乳房を透過する放射線の透過距離が長くなる程、各周波数帯における強調量が大きいフィルタ関数を前記周波数領域のデータに乗じるフィルタ処理を行う、マンモグラフィ装置。
【請求項８】
前記条件設定部は、放射線の照射角度に応じて前記乳房を透過する放射線の透過距離が長くなる程、前記放射線源における管電圧の設定値を大きくする請求項７に記載のマンモグラフィ装置。
【請求項９】
コンピュータを、請求項１〜８のいずれか１項に記載のマンモグラフィ装置における前記補正部として機能させるためのプログラム。
【請求項１０】
放射線源から照射される放射線の照射角度に応じた照射条件を設定する条件設定ステップと、
前記条件設定ステップにおいて設定された照射条件に基づいて互いに異なる複数の照射角度で前記放射線源から乳房に向けて放射線を照射する照射ステップと、
前記放射線源から照射され前記乳房を透過した放射線を検出して前記複数の照射角度の各々に対応する複数の投影画像を生成する画像生成ステップと、
前記複数の投影画像のコントラストおよび濃度値の少なくとも一方の前記複数の投影画像間における差が小さくなるように投影画像の各々を補正する補正ステップと、
前記補正ステップにおいて補正された複数の投影画像に基づいて断層画像を再構成する再構成ステップと、
を含み、
前記条件設定ステップにおいて、放射線の照射角度に応じて前記乳房を透過する放射線の透過距離が長くなる程、前記放射線源における管電圧の設定値を大きくし、
前記補正ステップにおいて、所定の照射角度に対応する投影画像における少なくとも１つの画素を含む第１の画素群の濃度値と、他の照射角度に対応する投影画像の各々における前記第１の画素群に対応する少なくとも１つの画素を含む画素群の濃度値とが一致し、且つ前記所定の照射角度に対応する投影画像における少なくとも１つの画素を含む第２の画素群の濃度値と、前記他の照射角度に対応する投影画像の各々における前記第２の画素群に対応する少なくとも１つの画素を含む画素群の濃度値とが一致するように、前記他の照射角度に対応する投影画像の各々の濃度値を変換する、
放射線画像撮影方法。
【国際調査報告】
2015046248.tif 000028
2015046248.tif 000029
2015046248.tif 000030
2015046248.tif 000031