(57)【要約】【課題】Ｘ線捕獲効率を求めてＸ線画像を容易に評価することができるＸ線評価方法およびその装置を提供することを目的とする。【解決手段】Ｖｑ（ｉ）＝｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）＝［｛Ｎｔ（ｉ）｝２−｛Ｎｅ（ｉ）｝２］／Ｓ（ｉ）なる式で物理量Ｖｑ（ｉ）を求める（Ｎｑ（ｉ）は量子ノイズ、Ｓ（ｉ）はＸ線画像の信号、Ｎｅ（ｉ）は電気ノイズ、Ｎｔ（ｉ）は総合ノイズ）。Ｖｑ（ｉ）＝｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）のように、物理量Ｖｑ（ｉ）は量子ノイズＮｇ（ｉ）の指標であり、｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）＝［｛Ｎｔ（ｉ）｝２−｛Ｎｅ（ｉ）｝２］／Ｓ（ｉ）のように各ノイズを分離することが可能である。したがって、各ノイズを分離して物理量Ｖｑ（ｉ）を求めることができる。この物理量Ｖｑ（ｉ）はＸ線捕獲効率の指標でもあるので、物理量Ｖｑ（ｉ）に基づいてＸ線捕獲効率を求めてＸ線画像を容易に評価することができる。【選択図】図４
2008043430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各ステップごとに得られたＸ線画像に基づいてＸ線画像を評価する方法であって、ｉ番目のステップにおけるＸ線量子による量子ノイズをＮｑ（ｉ）とするとともに、ｉ番目のステップにおけるＸ線画像の信号をＳ（ｉ）として、ｉ番目のステップにおける電気による電気ノイズをＮｅ（ｉ）として、ｉ番目のステップにおける総合ノイズをＮｔ（ｉ）として、ｉ番目のステップにおける物理量をＶｑ（ｉ）としたときに、その物理量Ｖｑ（ｉ）が、
Ｖｑ（ｉ）＝｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）
＝［｛Ｎｔ（ｉ）｝２−｛Ｎｅ（ｉ）｝２］／Ｓ（ｉ）
なる式で前記物理量Ｖｑ（ｉ）を求めて、その物理量Ｖｑ（ｉ）に基づいて、Ｘ線から変換された光子であるＸ線光子を捕獲する効率であるＸ線捕獲効率を求めることで、Ｘ線画像を評価することを特徴とするＸ線画像評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線画像評価方法において、前記Ｘ線画像に基づいて前記信号Ｓ（ｉ）および総合ノイズＮｔ（ｉ）を求め、前記電気ノイズＮｅ（ｉ）が各ステップによらずに一定であるとして、前記式で求められた前記物理量Ｖｑ（ｉ）のステップに対するバラツキが最小値になるように電気ノイズＮｅ（ｉ）を求めることを特徴とするＸ線画像評価方法。
【請求項３】
請求項２に記載のＸ線画像評価方法において、求められた前記信号Ｓ（ｉ）、前記総合ノイズＮｔ（ｉ）および電気ノイズＮｅ（ｉ）に基づいて、前記物理量Ｖｑ（ｉ）を求め、各ステップにおける物理量Ｖｑ（ｉ）の平均値に基づいて、前記Ｘ線捕獲効率を求めることを特徴とするＸ線画像評価方法。
【請求項４】
請求項２に記載のＸ線画像評価方法において、求められた前記総合ノイズＮｔ（ｉ）および電気ノイズＮｅ（ｉ）に基づいて、前記量子ノイズＮｑ（ｉ）を求めることを特徴とするＸ線画像評価方法。
【請求項５】
各ステップごとに得られたＸ線画像に基づいてＸ線画像を評価する装置であって、Ｘ線に基づいて信号処理を行ってＸ線画像を求める信号処理手段を備え、その信号処理手段は、
ｉ番目のステップにおけるＸ線量子による量子ノイズをＮｑ（ｉ）とするとともに、ｉ番目のステップにおけるＸ線画像の信号をＳ（ｉ）として、ｉ番目のステップにおける電気による電気ノイズをＮｅ（ｉ）として、ｉ番目のステップにおける総合ノイズをＮｔ（ｉ）として、ｉ番目のステップにおける物理量をＶｑ（ｉ）としたときに、その物理量Ｖｑ（ｉ）が、
Ｖｑ（ｉ）＝｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）
＝［｛Ｎｔ（ｉ）｝２−｛Ｎｅ（ｉ）｝２］／Ｓ（ｉ）
なる式で前記物理量Ｖｑ（ｉ）を求めて、その物理量Ｖｑ（ｉ）に基づいて、Ｘ線から変換された光子であるＸ線光子を捕獲する効率であるＸ線捕獲効率を求める信号処理を行って、Ｘ線画像を評価することを特徴とするＸ線画像評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各ステップごとに得られたＸ線画像に基づいてＸ線画像を評価するＸ線画像評価方法およびその装置に係り、特に、Ｘ線画像の粒状性を評価する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線画像を印刷出力あるいは画面に表示出力した場合には、Ｘ線画像が粒状にざらついて出力されるときがある。これを「粒状性」と呼んでいる。Ｘ線画像の粒状性を悪くする要因としては、Ｘ線量子による量子ノイズ、電気による電気ノイズ、Ｘ線検出器などの構造による構造ノイズなどがあるが、最も支配的なのは量子ノイズである。なお、電気ノイズとしては、例えば電気回路などに起因する。また、構造ノイズとしては、例えば画像上に現れる二次元的なパターン（縦縞や横縞などのパターン）があり、Ｘ線検出器の入射面に配設されたＸ線グリッドのパターンなどの固有パターンに起因する。量子ノイズによる粒状性を表す指標には、Ｘ線から変換された光子（以下、「Ｘ線光子」と略記する）を捕獲する効率であるＸ線捕獲効率（ＤＱＥ）がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、実際には各医療施設でＸ線捕獲効率ＤＱＥを直接に測定するのは困難である。また、通常のＸ線捕獲効率ＤＱＥは撮影線量によって測定されたものであり、Ｘ線画像が透視撮影によって得られた透視画像の場合には、透視条件でのＸ線捕獲効率ＤＱＥの測定では量子ノイズ以外のノイズが含まれてしまう。したがって、透視画像の場合には、本来のＸ線捕獲効率ＤＱＥのみを測定することは不可能である。
【０００４】
また、透視画像の粒状性は、Ｘ線検出器の検出面（パネル面）への入射線量（パネル入射線量）と線質とに大きく依存する。被曝の低減と透視画像の粒状性とは相反する面がある。したがって、被曝の低減を図ろうとする場合には、そのときの透視画像のノイズの構成がどうなっているのかを知る必要がある。透視画像の粒状性の改善について、Ｘ線捕獲効率ＤＱＥを向上させればいいのか、または電気ノイズ等の他のノイズを減らせばいいのかを判断できるノイズ測定法が必要である。そのためには、各ノイズを分離して求めて、特に量子ノイズを求めて、その指標であるＸ線捕獲効率ＤＱＥを求めることが必要である。また、Ｘ線捕獲効率ＤＱＥがわからないと、粒状性の悪いＸ線画像を撮像する撮像装置を出荷する恐れがある。このように、Ｘ線捕獲効率ＤＱＥがわかることが求められる。
【０００５】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、Ｘ線捕獲効率を求めてＸ線画像を容易に評価することができるＸ線評価方法およびその装置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】
【０００６】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、各ステップごとに得られたＸ線画像に基づいてＸ線画像を評価する方法であって、ｉ番目のステップにおけるＸ線量子による量子ノイズをＮｑ（ｉ）とするとともに、ｉ番目のステップにおけるＸ線画像の信号をＳ（ｉ）として、ｉ番目のステップにおける電気による電気ノイズをＮｅ（ｉ）として、ｉ番目のステップにおける総合ノイズをＮｔ（ｉ）として、ｉ番目のステップにおける物理量をＶｑ（ｉ）としたときに、その物理量Ｖｑ（ｉ）が、
Ｖｑ（ｉ）＝｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）
＝［｛Ｎｔ（ｉ）｝２−｛Ｎｅ（ｉ）｝２］／Ｓ（ｉ）
なる式で前記物理量Ｖｑ（ｉ）を求めて、その物理量Ｖｑ（ｉ）に基づいて、Ｘ線から変換された光子であるＸ線光子を捕獲する効率であるＸ線捕獲効率を求めることで、Ｘ線画像を評価することを特徴とするものである。
【０００７】
［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、Ｖｑ（ｉ）＝｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）＝［｛Ｎｔ（ｉ）｝２−｛Ｎｅ（ｉ）｝２］／Ｓ（ｉ）なる式で、ｉ番目のステップにおける物理量Ｖｑ（ｉ）を求める。なお、Ｎｑ（ｉ）はｉ番目のステップにおける量子ノイズ、Ｓ（ｉ）はｉ番目のステップにおけるＸ線画像の信号、Ｎｅ（ｉ）はｉ番目のステップにおける電気ノイズ、Ｎｔ（ｉ）はｉ番目のステップにおける総合ノイズである。Ｖｑ（ｉ）＝｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）のように、物理量Ｖｑ（ｉ）は量子ノイズＮｇ（ｉ）の指標であり、｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）＝［｛Ｎｔ（ｉ）｝２−｛Ｎｅ（ｉ）｝２］／Ｓ（ｉ）のように各ノイズを分離することが可能である。したがって、各ノイズを分離して物理量Ｖｑ（ｉ）を求めることができる。この物理量Ｖｑ（ｉ）はＸ線捕獲効率の指標でもあるので、物理量Ｖｑ（ｉ）に基づいてＸ線捕獲効率を求めてＸ線画像を容易に評価することができる。
【０００８】
具体的には、Ｘ線画像に基づいて信号Ｓ（ｉ）および総合ノイズＮｔ（ｉ）を求める。そして、電気ノイズＮｅ（ｉ）が各ステップによらずに一定であるとして、上述した式で求められた物理量Ｖｑ（ｉ）のステップに対するバラツキが最小値になるように電気ノイズＮｅ（ｉ）を求める（請求項２に記載の発明）。物理量Ｖｑ（ｉ）のステップに対するバラツキが最小値になるように電気ノイズＮｅ（ｉ）を求めるには、電気ノイズＮｅ（ｉ）を様々な値に設定して、その設定された電気ノイズＮｅ（ｉ）を上述した式に代入して得られた物理量Ｖｑ（ｉ）のステップに対するバラツキを設定毎にそれぞれ求める。そのバラツキが最小値になるように設定された電気ノイズＮｅ（ｉ）が求めるべき電気ノイズの値となる。この手法として代表的なものとして最小自乗法があり、最小自乗法の場合にはバラツキは自乗平均誤差に相当する。
【０００９】
また、求められた信号Ｓ（ｉ）、総合ノイズＮｔ（ｉ）および電気ノイズＮｅ（ｉ）に基づいて、物理量Ｖｑ（ｉ）を求め、各ステップにおける物理量Ｖｑ（ｉ）の平均値に基づいて、上述したＸ線捕獲効率を求める（請求項３に記載の発明）。各ステップにおける物理量Ｖｑ（ｉ）の平均値が、最終的に求められるＶｑ値となる。また、求められた総合ノイズＮｔ（ｉ）および電気ノイズＮｅ（ｉ）に基づいて、量子ノイズＮｑ（ｉ）を求める（請求項４に記載の発明）。総合ノイズＮｔ（ｉ）および電気ノイズＮｅ（ｉ）が求まれば、上述した式にＳ（ｉ）を除算した式｛Ｎｑ（ｉ）｝２＝｛Ｎｔ（ｉ）｝２−｛Ｎｅ（ｉ）｝２によって、量子ノイズＮｑ（ｉ）を求めることができる。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、各ステップごとに得られたＸ線画像に基づいてＸ線画像を評価する装置であって、Ｘ線に基づいて信号処理を行ってＸ線画像を求める信号処理手段を備え、その信号処理手段は、
ｉ番目のステップにおけるＸ線量子による量子ノイズをＮｑ（ｉ）とするとともに、ｉ番目のステップにおけるＸ線画像の信号をＳ（ｉ）として、ｉ番目のステップにおける電気による電気ノイズをＮｅ（ｉ）として、ｉ番目のステップにおける総合ノイズをＮｔ（ｉ）として、ｉ番目のステップにおける物理量をＶｑ（ｉ）としたときに、その物理量Ｖｑ（ｉ）が、
Ｖｑ（ｉ）＝｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）
＝［｛Ｎｔ（ｉ）｝２−｛Ｎｅ（ｉ）｝２］／Ｓ（ｉ）
なる式で前記物理量Ｖｑ（ｉ）を求めて、その物理量Ｖｑ（ｉ）に基づいて、Ｘ線から変換された光子であるＸ線光子を捕獲する効率であるＸ線捕獲効率を求める信号処理を行って、Ｘ線画像を評価することを特徴とするものである。
【００１１】
［作用・効果］請求項５に記載の発明によれば、信号処理手段を備えることで、請求項１に記載の発明を好適に実施することができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係るＸ線画像評価方法およびその装置によれば、Ｖｑ（ｉ）＝｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）＝［｛Ｎｔ（ｉ）｝２−｛Ｎｅ（ｉ）｝２］／Ｓ（ｉ）なる式で、ｉ番目のステップにおける物理量Ｖｑ（ｉ）を求めることで、各ノイズを分離して物理量Ｖｑ（ｉ）を求めることができる。この物理量Ｖｑ（ｉ）はＸ線捕獲効率の指標でもあるので、物理量Ｖｑ（ｉ）に基づいてＸ線捕獲効率を求めてＸ線画像を容易に評価することができる。
【実施例】
【００１３】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線画像評価装置のブロック図であり、図２は、実施例に用いられる測定用ファントムの透視画像および測定場所を示した概略図である。なお、本実施例では、Ｘ線画像評価装置において後述する信号処理部以外の構成（例えばＸ線管やフラットパネル型Ｘ線検出器）は、出荷後にはＸ線透視撮影装置に用いられるものとして、以下を説明する。
【００１４】
本実施例に係るＸ線評価装置は、図１に示すように、Ｘ線をファントムＰＨに照射するＸ線管１と、ファントムＰＨを透過したＸ線を検出するフラットパネル型Ｘ線検出器２（以下、「ＦＰＤ」と呼ぶ）と、検出されたＸ線に基づいて信号処理を行ってＸ線画像（ここでは透視画像）を評価する信号処理部３とを備えている。信号処理部３は、この発明における信号処理手段に相当する。
【００１５】
ファントムＰＨは測定用であって、図１に示すステップ状（階段状）に厚みが厚くなる形状であってもよいし、図２に示すように等方性のあるものであってもよい。後述する図４〜図６のＸ線画像評価処理では、図２に示す等方性のあるファントムＰＨを使用する。
【００１６】
図２に示す等方性のあるファントムＰＨの透視画像は、関心領域ＲＯＩが９つに分かれている。図２に示すように、ＲＯＩ１，ＲＯＩ２，ＲＯＩ３，ＲＯＩ４，ＲＯＩ５，ＲＯＩ６，ＲＯＩ７，ＲＯＩ８，ＲＯＩ９とする。そして、ＲＯＩ１，ＲＯＩ２，ＲＯＩ３，ＲＯＩ４，ＲＯＩ５，ＲＯＩ６，ＲＯＩ７，ＲＯＩ８，ＲＯＩ９の順に各ステップに区分けしてＸ線画像の信号をＦＰＤ２で検出して得る。なお、ＲＯＩ１，ＲＯＩ２，ＲＯＩ３，ＲＯＩ４，ＲＯＩ５，ＲＯＩ６，ＲＯＩ７，ＲＯＩ８，ＲＯＩ９の順にファントムＰＨの厚さが厚くなるとする。図２に示す透視画像のためのファントムＰＨとして、例えば銅板が用いられ、ＲＯＩ１ではファントムＰＨの厚みは０．５ｍｍ程度であり、ＲＯＩ９では厚みは４ｍｍ程度である。
【００１７】
信号処理部３は、第１画像メモリ部３１と積分部３２と減算部３３とＲＯＩ設定部３４と第２画像メモリ部３５と第３画像メモリ部３６と演算部３７とを備えている。第１画像メモリ部３１は、ＦＰＤ２で検出された複数フレーム（例えば３０フレーム程度）分のＸ線画像の信号を書き込んで記憶する。つまり、第１画像メモリ部３１は連続画像用のメモリである。積分部３２は、第１画像メモリ部３１に記憶された複数フレーム分のＸ線画像の信号を読み出して、各フレームのＸ線画像を加算して積分画像を求める。つまり、積分部３２は、構造ノイズを除去するための構造ノイズからなる積分画像を求める。
【００１８】
減算部３３は、第１画像メモリ部３１に記憶された複数フレーム分のＸ線画像のうち、代表となる１フレーム分のＸ線画像の信号を読み出して、その読み出されたＸ線画像の信号から積分部３２で求められた積分画像を減算して、量子ノイズおよび電気ノイズからなるノイズ画像を求める。つまり、減算部３３は、構造ノイズからなる積分画像を減算することで、構造ノイズが除去されて量子ノイズおよび電気ノイズのみを抽出する。ＲＯＩ設定部３４は、上述した図２に示すＲＯＩ１，ＲＯＩ２，ＲＯＩ３，ＲＯＩ４，ＲＯＩ５，ＲＯＩ６，ＲＯＩ７，ＲＯＩ８，ＲＯＩ９を設定する。
【００１９】
第２画像メモリ部３５は、ＲＯＩ設定部３４で設定されたＲＯＩ１，ＲＯＩ２，ＲＯＩ３，ＲＯＩ４，ＲＯＩ５，ＲＯＩ６，ＲＯＩ７，ＲＯＩ８，ＲＯＩ９と、減算部３３で求められたノイズ画像とに基づいて、各ステップにおけるＲＯＩ毎のノイズ画像の標準偏差を書き込んで記憶する。このノイズ画像の標準偏差は総合ノイズでもあるので、第２画像メモリ部３５は、総合ノイズ用のメモリである。第３画像メモリ部３６は、ＲＯＩ設定部３４で設定されたＲＯＩ１，ＲＯＩ２，ＲＯＩ３，ＲＯＩ４，ＲＯＩ５，ＲＯＩ６，ＲＯＩ７，ＲＯＩ８，ＲＯＩ９と、上述した代表となる１フレーム分のＸ線画像の信号とに基づいて、各ステップにおけるＲＯＩ毎のＸ線画像の信号の平均値を書き込んで記憶する。
【００２０】
演算部３７は、第３画像メモリ部３６に記憶されたＸ線画像の信号の平均値を読み出すとともに、第２画像メモリ部３５に記憶された総合ノイズを読み出して、これらの信号（の平均値）および総合ノイズに基づいて物理量を求める。このときに、量子ノイズも求まる。
【００２１】
ステップをＲＯＩに対応させて、ＲＯＩ１を１番目のステップとし、ＲＯＩ２を２番目のステップとし、ＲＯＩ３を３番目のステップとし、ＲＯＩ４を４番目のステップとし、ＲＯＩ５を５番目のステップとし、ＲＯＩ６を６番目のステップとし、ＲＯＩ７を７番目のステップとし、ＲＯＩ８を８番目のステップとし、ＲＯＩ９を９番目のステップとする。ここでｉ番目のステップでの関心領域はＲＯＩｉとなり、ｉは（１≦ｉ≦９）を満たす。
【００２２】
ｉ番目のステップにおける量子ノイズをＮｑ（ｉ）とし、ｉ番目のステップにおけるＸ線画像の信号（の平均値）をＳ（ｉ）とし、ｉ番目のステップにおける電気ノイズをＮｅ（ｉ）とし、ｉ番目のステップにおける総合ノイズをＮｔ（ｉ）とする。また、ｉ番目のステップにおける物理量をＶｑ（ｉ）とする。
【００２３】
［Ｖｑの定義］
次に、物理量Ｖｑ（ｉ）の一般的な定義について、図３を参照して説明する。図３（ａ）は、ＦＰＤでの画像収集モデルであり、図３（ｂ）は、各画像の信号の生成過程である。なお、ｉ番目のステップを表す“（ｉ）”を省略して、信号をＳとし、物理量をＶｑとする。フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）２（図１を参照）は、図３（ａ）に示すように、ＦＰＤセンサ部２１とＦＰＤセンサ制御部２２とからなる。
【００２４】
ＦＰＤセンサ部２１は、Ｘ線から変換された光子であるＸ線光子を捕獲して、捕獲されたＸ線光子を電子（電気信号）へ変換する。このときのＸ線光子を捕獲する効率を「Ｘ線捕獲効率」と呼ぶとともに、Ｘ線光子から電子へ変換する効率を「光子電子変換効率」と呼ぶ。
【００２５】
ＦＰＤセンサ制御部２２は、一定のＸ線量に対して一定の画像信号が得られるように感度補正を行い、かつ用途に応じてディジタルゲインを行う。上述したＸ線捕獲効率をＤＱＥとし、光子電子変換効率をｆとし、ＦＰＤセンサ制御部２２でのディジタルゲインをｇとすると、Ｘ線入射から画像信号の出力までの信号、ノイズは、以下のように詳述できる（図３（ｂ）を参照）。
【００２６】
光子統計の理論から、図３（ｂ）に示すようにＳ´個の（Ｘ線）光子が入射されたとき、その揺らぎ（ノイズ）は√（Ｓ´）個になることは知られている。Ｘ線捕獲効率ＤＱＥを乗じることで信号はＤＱＥ×Ｓ´、揺らぎ（ノイズ）は√（ＤＱＥ×Ｓ´）となる。
【００２７】
捕獲されたＸ線光子は光子電子変換効率ｆによって電子に変換されるが、そのときの信号はＤＱＥ×Ｓ´×ｆ、揺らぎ（ノイズ）は｛√（ＤＱＥ×Ｓ´）｝×ｆとなって、ＦＰＤ２のパネル面（検出面）から出力される。
【００２８】
このように出力された信号および揺らぎ（ノイズ）は、Ｘ線捕獲効率ＤＱＥによる劣化分だけ感度補正される。この補正では、各々を（ＤＱＥ×ｆ）で除算することで１／（ＤＱＥ×ｆ）で正規化し、その結果、信号はＳ´に戻る。一方、揺らぎ（ノイズ）は｛√（ＤＱＥ×Ｓ´）｝×ｆ／（ＤＱＥ×ｆ）＝√（Ｓ´／ＤＱＥ）となる。
【００２９】
ＦＰＤセンサ制御部２２では、一定の（入射）Ｘ線量に対して一定の（画像信号の）出力値を出力するようにゲインを調節するようになっている。その最終のゲイン調整をｇとすると、最終信号ＳはＳ´×ｇ（Ｓ＝Ｓ´×ｇ  …（１））、揺らぎ（ノイズ）、すなわち量子ノイズＮｑは、｛√（Ｓ´／ＤＱＥ）｝×ｇとなる（Ｎｑ＝｛√（Ｓ´／ＤＱＥ）｝×ｇ  …（２））。
【００３０】
物理量ＶｑをＮｑ２／Ｓで定義する（Ｖｑ＝Ｎｑ２／Ｓ  …（３））。上記（１）式および（２）式を（３）式に代入することで、物理量Ｖｑはｇ／ＤＱＥとなり（Ｖｑ＝ｇ／ＤＱＥ  …（４））、物理量Ｖｑはディジタルゲインｇに比例し、Ｘ線捕獲効率ＤＱＥに反比例するようになる。以上、このように定義した物理量Ｖｑは、Ｘ線捕獲効率ＤＱＥを表す指標となる。
【００３１】
［Ｖｑの測定方法］
次に、物理量Ｖｑ（ｉ）などの測定を含んだＸ線画像評価処理について、図４〜図６を参照して説明する。図４は、一連のＸ線画像評価処理を示したフローチャートであり、図５は、各ステップにおける各信号やノイズや自乗平均誤差を一覧にした表であり、図６は、最小自乗法によって電気ノイズＮｅ（ｉ）を求めるときのグラフである。なお、上述したように図２に示す等方性のあるファントムＰＨを使用する。
【００３２】
（ステップＳ１）ファントムの透視画像
Ｘ線管１（図１を参照）からファントムＰＨにＸ線を照射して、ファントムＰＨを透過したＸ線をフラットパネル型Ｘ線検出器２（図１を参照）が検出する。このときの透視画像は図２に示すようになる。この透視画像は１フレーム分のＸ線画像の信号であり、第１画像メモリ部３１（図１を参照）に書き込んで記憶する。
【００３３】
（ステップＳ２）３０フレームに到達？
３０フレームに到達したか否かを判断する。もし、３０フレームに達していなければ、ステップＳ１に戻り、３０フレーム分のＸ線画像の信号を連続的に収集する。もし、３０フレーム分に達していれば、３０フレーム分のＸ線画像の信号を取得したとして、次のステップＳ３に進む。第１画像メモリ部３１に記憶された１フレーム分のＸ線画像の信号を１フレームから順に、Ｓ１，Ｓ２，…，ＳＦ，…，Ｓ２９，Ｓ３０とする（１≦Ｆ≦３０）。
【００３４】
（ステップＳ３）各フレームのＸ線画像の加算
積分部３２（図１を参照）は、第１画像メモリ部３１に記憶された３０フレーム分のＸ線画像の信号Ｓ１，Ｓ２，…，ＳＦ，…，Ｓ２９，Ｓ３０を読み出して、各フレームのＸ線画像を加算して積分画像を求める。この積分画像をＳＡＤＤとすると、積分画像ＳＡＤＤは下記（５）式のように表される。
【００３５】
ＳＡＤＤ＝ΣＳＦ  …（５）
ただし、ΣＳＦは、Ｓ１，Ｓ２，…，ＳＦ，…，Ｓ２９，Ｓ３０の総和である。このように、連続画像である各フレームのＸ線画像を加算すれば、その加算で得られた積分画像ＳＡＤＤはランダムのノイズが減弱し、主構造と構造ノイズのみの画像になる。
【００３６】
（ステップＳ４）Ｘ線画像から積分画像の減算
減算部３３（図１を参照）は、第１画像メモリ部３１に記憶された３０フレーム分のＸ線画像の信号Ｓ１，Ｓ２，…，ＳＦ，…，Ｓ２９，Ｓ３０のうち、代表となる１フレーム分のＸ線画像の信号を読み出す。ここでは、代表となる１フレーム分のＸ線画像の信号としてＳ１を選択する。なお、代表となる１フレーム分のＸ線画像の信号はＳ１に限定されず、Ｓ１，Ｓ２，…，ＳＦ，…，Ｓ２９，Ｓ３０の中から任意に選択すればよい。その読み出されたＸ線画像の信号Ｓ１から積分部３２で求められた積分画像ＳＡＤＤを減算して、ノイズ画像を求める。このノイズ画像をＳＮＯＩＳＥとすると、ノイズ画像ＳＮＯＩＳＥは下記（６）式のように表される。
【００３７】
ＳＮＯＩＳＥ＝Ｓ１−ＳＡＤＤ  …（６）
構造ノイズからなる積分画像ＳＡＤＤを減算することで、構造ノイズが除去されて量子ノイズおよび電気ノイズのみが抽出されて、減算されて得られたノイズ画像ＳＮＯＩＳＥは、量子ノイズおよび電気ノイズからなる画像になる。
【００３８】
（ステップＳ５）Ｘ線画像の信号の平均値の取得
第３画像メモリ部３６（図１を参照）は、ＲＯＩ設定部３４（図１を参照）で設定されたＲＯＩ１，ＲＯＩ２，ＲＯＩ３，ＲＯＩ４，ＲＯＩ５，ＲＯＩ６，ＲＯＩ７，ＲＯＩ８，ＲＯＩ９と、上述した代表となる１フレーム分のＸ線画像の信号Ｓ１とに基づいて、各ステップにおけるＲＯＩ毎のＸ線画像の信号（の平均値）であるＳ（ｉ）を書き込んで記憶する。つまり、各関心領域ＲＯＩに含まれる各画素における平均値をＲＯＩ毎にそれぞれ求め、その平均値をＲＯＩ毎のＸ線画像の信号Ｓ（ｉ）とする。
【００３９】
したがって、ＲＯＩ１でのＸ線画像の信号は、１番目のステップにおけるＸ線画像の信号Ｓ（１）となり、ＲＯＩ２でのＸ線画像の信号は、２番目のステップにおけるＸ線画像の信号Ｓ（２）となり、ＲＯＩ３でのＸ線画像の信号は、３番目のステップにおけるＸ線画像の信号Ｓ（３）となり、ＲＯＩ４でのＸ線画像の信号は、４番目のステップにおけるＸ線画像の信号Ｓ（４）となり、ＲＯＩ５でのＸ線画像の信号は、５番目のステップにおけるＸ線画像の信号Ｓ（５）となり、ＲＯＩ６でのＸ線画像の信号は、６番目のステップにおけるＸ線画像の信号Ｓ（６）となり、ＲＯＩ７でのＸ線画像の信号は、７番目のステップにおけるＸ線画像の信号Ｓ（７）となり、ＲＯＩ８でのＸ線画像の信号は、８番目のステップにおけるＸ線画像の信号Ｓ（８）となり、ＲＯＩ９でのＸ線画像の信号は、９番目のステップにおけるＸ線画像の信号Ｓ（９）となる。つまり、ＲＯＩｉでのＸ線画像の信号は、ｉ番目のステップにおけるＸ線画像の信号Ｓ（ｉ）となる。
【００４０】
（ステップＳ６）総合ノイズの取得
第２画像メモリ部３５（図１を参照）は、ＲＯＩ設定部３４で設定されたＲＯＩ１，ＲＯＩ２，ＲＯＩ３，ＲＯＩ４，ＲＯＩ５，ＲＯＩ６，ＲＯＩ７，ＲＯＩ８，ＲＯＩ９と、減算部３３で求められたノイズ画像ＳＮＯＩＳＥとに基づいて、各ステップにおけるＲＯＩ毎のノイズ画像の標準偏差を書き込んで記憶する。このノイズ画像の標準偏差は総合ノイズでもある。ＲＯＩｉでの総合ノイズＮｔ（ｉ）は、下記（７）式のように表される。
【００４１】
Ｎｔ（ｉ）＝
√［Σ［ＳＮＯＩＳＥ−Σ｛ＳＮＯＩＳＥ／ｎ｝］２／（ｎ−１）］  …（７）
上記（７）式は、上述したように標準偏差（分散の平方根）を表す式でもある。なお、Σ｛ＳＮＯＩＳＥ／ｎ｝はＲＯＩｉに含まれる各画素におけるＳＮＯＩＳＥの相加平均である。
【００４２】
したがって、ＲＯＩ１での総合ノイズは、１番目のステップにおける総合ノイズＮｔ（１）となり、ＲＯＩ２での総合ノイズは、２番目のステップにおける総合ノイズＮｔ（２）となり、ＲＯＩ３での総合ノイズは、３番目のステップにおける総合ノイズＮｔ（３）となり、ＲＯＩ４での総合ノイズは、４番目のステップにおける総合ノイズＮｔ（４）となり、ＲＯＩ５での総合ノイズは、５番目のステップにおける総合ノイズＮｔ（５）となり、ＲＯＩ６での総合ノイズは、６番目のステップにおける総合ノイズＮｔ（６）となり、ＲＯＩ７での総合ノイズは、７番目のステップにおける総合ノイズＮｔ（７）となり、ＲＯＩ８での総合ノイズは、８番目のステップにおける総合ノイズＮｔ（８）となり、ＲＯＩ９での総合ノイズは、９番目のステップにおける総合ノイズＮｔ（９）となる。つまり、ＲＯＩｉでの総合ノイズは、ｉ番目のステップにおける総合ノイズＮｔ（ｉ）となる。
【００４３】
（ステップＳ７）電気ノイズの分離・物理量の算出
演算部３７（図１を参照）は、第３画像メモリ部３６に記憶されたＸ線画像の信号Ｓ（ｉ）を読み出すとともに、第２画像メモリ部３５に記憶された総合ノイズＮｔ（ｉ）を読み出して、これらの信号Ｓ（ｉ）および総合ノイズＮｔ（ｉ）に基づいて物理量Ｖｑ（ｉ）を求める。物理量Ｖｑ（ｉ）を求めるには、量子ノイズおよび電気ノイズのみに抽出されたノイズ画像ＳＮＯＩＳＥに基づく総合ノイズＮｔ（ｉ）から各ノイズを分離して電気ノイズＮｅ（ｉ）を求める。このときに、分離された量子ノイズＮｑ（ｉ）も求まる。
【００４４】
具体的には、総合ノイズＮｔ（ｉ）と量子ノイズ・電気ノイズとの関連性を考慮すると、ランダムノイズではそのパワー（分散）が総合ノイズと量子ノイズ・電気ノイズとの間で等しくなる。すなわち、標準偏差である総合ノイズＮｔ（ｉ）の２乗はノイズ画像ＳＮＯＩＳＥの分散となり、そのノイズ画像ＳＮＯＩＳＥの分散が、量子ノイズに関する画像の分散と電気ノイズに関する画像の分散との和になる。したがって、総合ノイズＮｔ（ｉ）の２乗は、量子ノイズＮｑ（ｉ）の２乗と電気ノイズＮｅ（ｉ）の２乗との和になり、下記（８）式のように表される。
【００４５】
｛Ｎｔ（ｉ）｝２＝｛Ｎｑ（ｉ）｝２＋｛Ｎｅ（ｉ）｝２  …（８）
一方、上記（３）式のように物理量ＶｑはＮｑ２／Ｓで定義されることから、上記（８）式を用いて物理量Ｖｑ（ｉ）は下記（９）式のように表される。
【００４６】
Ｖｑ（ｉ）＝｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）
＝［｛Ｎｔ（ｉ）｝２−｛Ｎｅ（ｉ）｝２］／Ｓ（ｉ）  …（９）
すなわち、物理量Ｖｑ（ｉ）はＸ線光子の揺らぎ、つまり量子ノイズＮｑ（ｉ）が対象になるが、上述したようにＸ線画像が透視画像の場合には、その透視画像の中に電気ノイズＮｅ（ｉ）や構造ノイズも含まれてしまう。そこで、これらのノイズを分離する必要がある。構造ノイズについては、上述したステップＳ４で構造ノイズが除去される。したがって、電気ノイズＮｅ（ｉ）を求めて、それを分離すれば、残りの量子ノイズＮｑ（ｉ）も求めることができて、物理量Ｖｑ（ｉ）も求めることができる。なお、各ＲＯＩ毎に透視線量は異なるが、電気ノイズＮｅ（ｉ）や構造ノイズを分離して除いてしまえば、各ステップにおけるＶｑ（ｉ）は互いに等しくなると考えられる。つまり、物理量Ｖｑは、Ｘ線画像の信号Ｓ（ｉ）の大きさに関係なく、ＦＰＤ２のＸ線捕獲効率ＶＱＥ、システムのディジタルゲインｇのみに依存するからである。
【００４７】
具体的には、放射線の分野では、放射線の測定で得られる測定値はポアソン分布に従うとして取り扱っている（「診療放射線技術（上巻）  南江堂  立入弘、稲邑清也  監修  P386」など）。ポアソン分布の平均値ｍと標準偏差σとは次の関係がある。すなわち、σ＝√ｍとなる。これから、つまり物理量Ｖｑは、上記（９）式中のＶｑ（ｉ）＝｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）にしたがうと、Ｖｑ（ｉ）＝｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）＝ｍ／σ２＝一定値になるといえる。このことから、物理量Ｖｑは、Ｘ線画像の信号Ｓ（ｉ）の大きさに関係なく、ＶＱＥやｇのみに依存するといえる。このことは、後述する図７のグラフにおいて、線量を変えたとしても物理量Ｖｑが変化していないことを示している。したがって、入射線量を精度よく規定しなくても、物理量Ｖｑを測定することができる。
【００４８】
そのためには、分離すべき電気ノイズＮｅ（ｉ）を、本実施例では最小自乗法によって求める。電気ノイズＮｅ（ｉ）が各ステップによらずに一定であるとして、上記（９）式で求められた物理量Ｖｑ（ｉ）のステップに対するバラツキが最小値になるように電気ノイズＮｅ（ｉ）を求める。本実施例のように最小自乗法の場合には、バラツキは自乗平均誤差になる。したがって、各ステップ毎に求められた信号Ｓ（ｉ）および総合ノイズＮｔ（ｉ）を、図５に示すように並べて、各ステップにおける信号Ｓ（ｉ）と総合ノイズＮｔ（ｉ）とを互いに対応させる。このとき、電気ノイズＮｅ（ｉ）が各ステップによらずに一定であるので、例えば、電気ノイズＮｅ（ｉ）をＮｅ１，Ｎｅ２，…，ＮｅＪ，…の各値に設定して、その設定された電気ノイズＮｅ（ｉ）を上記（９）式に代入して得られた物理量Ｖｑ（ｉ）のステップに対するバラツキを設定毎にそれぞれ求める。
【００４９】
図５では、例えば電気ノイズＮｅ（ｉ）をＮｅＪの値に設定した場合の一覧である。この設定されたＮｅＪは、各ステップによらずに一定であるとしているので、各ステップで電気ノイズＮｅ（ｉ）をＮｅＪの値に常に設定する。その設定されたＮｅＪの値上記（９）式に代入すると、得られた物理量Ｖｑ（ｉ）は、図５に示すとおりである。本実施例では、物理量Ｖｑ（ｉ）の自乗平均誤差を物理量Ｖｑ（ｉ）のステップに対するバラツキとしているので、自乗平均誤差であるΣ［Ｖｑ（ｉ）−Σ｛Ｖｑ（ｉ）／９｝］２が最小値になるような電気ノイズＮｅ（ｉ）を設定すればよい。ただし、ΣＶｑ（ｉ）は、Ｖｑ（１），Ｖｑ（２），…，Ｖｑ（９）の総和であり、Σ｛Ｖｑ（ｉ）／９｝はＶｑ（ｉ）の相加平均である。
【００５０】
そこで、図６に示すように横軸に電気ノイズＮｅ（ｉ）をとるとともに、縦軸に自乗平均誤差であるΣ［Ｖｑ（ｉ）−Σ｛Ｖｑ（１）／９｝］２をとり、電気ノイズＮｅ（ｉ）をＮｅ１，Ｎｅ２，…，ＮｅＪ，…の各値に設定して、自乗平均誤差が最小値（図６では「Ｍｉｎ」）となるような値（図６では「ＮｅＭｉｎ」）を見つける。このような値を見つけることで、その値が求めるべき電気ノイズの値となる。
【００５１】
このように求められた電気ノイズＮｅ（ｉ）を上記（９）式に代入するとともに、先に求められた信号Ｓ（ｉ）および総合ノイズＮｔ（ｉ）を上記（９）式に代入することで、物理量Ｖｑ（ｉ）を求めることができる。このとき、総合ノイズＮｔ（ｉ）および電気ノイズＮｅ（ｉ）を上記（８）式に代入することで残りの量子ノイズＮｑ（ｉ）も求めることができる。
【００５２】
このように、求められた信号Ｓ（ｉ）、総合ノイズＮｔ（ｉ）および電気ノイズＮｅ（ｉ）に基づいて、物理量Ｖｑ（ｉ）を求め、各ステップにおける物理量Ｖｑ（ｉ）の平均値をも求める。各ステップにおける物理量Ｖｑ（ｉ）の平均値はΣＶｑ（ｉ）／９となる（ただし、ΣＶｑ（ｉ）は、Ｖｑ（１），Ｖｑ（２），…，Ｖｑ（９）の総和）。この各ステップにおける物理量Ｖｑ（ｉ）の平均値に基づいて、上述したＸ線捕獲効率ＤＱＥを求める。各ステップにおける物理量Ｖｑ（ｉ）の平均値が、最終的に求められるＶｑ値となる。また、求められた総合ノイズＮｔ（ｉ）および電気ノイズＮｅ（ｉ）に基づいて、量子ノイズＮｑ（ｉ）を求める。総合ノイズＮｔ（ｉ）および電気ノイズＮｅ（ｉ）が求まれば、上記（９）式にＳ（ｉ）を除算した式である上記（８）式によって、量子ノイズＮｑ（ｉ）を求めることができる。
【００５３】
本実施例に係るＸ線画像評価方法によれば、上記（９）式であるＶｑ（ｉ）＝｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）＝［｛Ｎｔ（ｉ）｝２−｛Ｎｅ（ｉ）｝２］／Ｓ（ｉ）なる式で、ｉ番目のステップにおける物理量Ｖｑ（ｉ）を求める。上記（９）式中のＶｑ（ｉ）＝｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）のように、物理量Ｖｑ（ｉ）は量子ノイズＮｇ（ｉ）の指標であり、上記（９）式中の｛Ｎｑ（ｉ）｝２／Ｓ（ｉ）＝［｛Ｎｔ（ｉ）｝２−｛Ｎｅ（ｉ）｝２］／Ｓ（ｉ）のように各ノイズを分離することが可能である。したがって、各ノイズを分離して物理量Ｖｑ（ｉ）を求めることができる。この物理量Ｖｑ（ｉ）はＸ線捕獲効率ＤＱＥの指標でもあるので、物理量Ｖｑ（ｉ）に基づいてＸ線捕獲効率ＤＱＥを求めてＸ線画像（本実施例では透視画像）を容易に評価することができる。
【００５４】
また、図１に示すＸ線画像評価装置によれば、信号処理部３を備えることで、本実施例に係るＸ線画像評価方法を好適に実施することができる。
【００５５】
次に、諸条件での評価例を図７〜図１０に示す。各図中の「Ｍｅａｎ」は、画素値の平均値を示し、入射線量に比例する値であって、「Ｖｑ」は、物理量を示し、「Ｎｅ２」は、電気ノイズを示す。
【００５６】
図７は管電圧を変えずに線量を変えた例である。図７では、平均値（図７中の「Ｍｅａｎ」を参照）は増加しているが、物理量（図７中の「Ｖｑ」を参照）や電気ノイズ（図７中の「Ｎｅ２」を参照）は変化していない。Ｖｑが変化しないのはＶｑがＸ線捕獲効率ＤＱＥを間接的に表わす指標だからである。
【００５７】
図８はアース線を意図的に弱化し、電気ノイズを増加させた例である。電気ノイズのみが増加し、Ｖｑに変化はない。
【００５８】
図９は線量を一定にして管電圧を変えた場合である。なお、図９中の「Ｃｕ」はファントムとして用いられる銅板であって、「０．０ｍｍ」や「１．０ｍｍ」や「２．０ｍｍ」や「３．０ｍｍ」は、その厚みをそれぞれ示す。線質が硬くなるほどＶｑが増加し、Ｘ線捕獲効率ＤＱＥが劣化していくのがわかる。
【００５９】
図１０はシステムのディジタルゲインを変えた一例である。全てに同様の変化が見られる。
【００６０】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００６１】
（１）上述した実施例では、Ｘ線画像評価装置は、出荷後にはＸ線透視撮影装置に用いられるものとして説明したが、それ以外のＸ線撮影装置（例えば断層撮影装置やＸ線ＣＴ装置）に用いられてもよい。
【００６２】
（２）上述した実施例では、Ｘ線検出手段はフラットパネル型Ｘ線検出器であったが、例えばイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ）のように、通常に用いられる検出手段であれば、特に限定されない。
【００６３】
（３）上述した実施例では、最小自乗法を例に採って説明するとともに、バラツキとして自乗平均誤差を例に採って説明したが、これに限定されない。バラツキを表わす物理量であれば、単なる平均値との差分でバラツキを表わしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施例に係るＸ線画像評価装置のブロック図である。
【図２】実施例に用いられる測定用ファントムの透視画像および測定場所を示した概略図である。
【図３】（ａ）はフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）での画像収集モデル、（ｂ）は各画像の信号の生成過程である。
【図４】一連のＸ線画像評価処理を示したフローチャートである。
【図５】各ステップにおける各信号やノイズや自乗平均誤差を一覧にした表である。
【図６】最小自乗法によって電気ノイズを求めるときのグラフである。
【図７】諸条件での評価例で、管電圧を変えずに線量を変えた例である。
【図８】諸条件での評価例で、アース線を意図的に弱化し、電気ノイズを増加させた例である。
【図９】諸条件での評価例で、線量を一定にして管電圧を変えた場合である。
【図１０】諸条件での評価例で、システムのディジタルゲインを変えた一例である。
【符号の説明】
【００６５】
３  …  信号処理部
Ｎｑ（ｉ）  …  （Ｘ線量子による）量子ノイズ
Ｓ（ｉ）  …  （Ｘ線画像の）信号
Ｎｅ（ｉ）  …  （電気による）電気ノイズ
Ｎｔ（ｉ）  …  総合ノイズ
Ｖｑ（ｉ）  …  物理量
ＶＱＥ  …  Ｘ線捕獲効率
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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