(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に放射線を照射する放射線源と、
前記被写体を透過した放射線を検出する検出器と、
前記放射線源の位置を表す線源基準点と前記検出器の位置を表す検出器基準点とを通る基準線上における前記線源基準点と前記被写体との間の距離である第１距離を測定する第１距離測定部と
前記検出器に取り付けられ、前記検出器基準点に対して前記線源基準点から前記検出器基準点に向かう第１の向きに位置する前記基準線上の第１参照点と前記検出器基準点との間の距離である第１参照距離を測定する第１参照距離測定部と、
前記放射線源に取り付けられ、前記放射線源に対して前記第１の向きと逆向きに位置する前記基準線上の第２参照点と前記線源基準点との間の距離である第２参照距離を測定する第２参照距離測定部と、
前記第１距離と前記第１参照距離と前記第２参照距離と前記被写体の前記基準線上の体厚である基準線上体厚との総和が、前記第１参照点と前記第２参照点との間の距離である第３参照距離に等しいという関係に従って前記被写体の前記基準線上の体厚である基準線上体厚を算出する算出部とを備え、
前記第１参照点を有する第１の物体と前記第２参照点を有する第２の物体がそれぞれ撮影環境に固定され、前記第３参照距離が固定値であることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
前記被写体を表す被写体画像の画素値と、前記基準線上体厚と、前記線源基準点と前記検出器基準点との間の距離である第２距離と、前記被写体に照射された放射線の線質と線量の少なくとも一方を表す撮影条件との関係を予め対応づけた第１対応付け情報に基づいて、前記被写体を表す被写体画像の画素値と前記基準線上体厚と前記第２距離とに対応する前記撮影条件を推定する撮影条件推定部をさらに備えた請求項１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記被写体を表す被写体画像と、該被写体画像に対して推定された前記撮影条件と、前記基準線上体厚とに基づいて、前記被写体画像における各位置の前記被写体の体厚分布を推定する体厚分布取得部をさらに備えた請求項２記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４】
前記体厚分布取得部が、
前記基準線上体厚の一様分布である体厚分布を有する前記被写体の仮想モデルを取得する仮想モデル取得部と、
前記仮想モデルの前記撮影条件に対応する放射線撮影により得られる一次線画像を前記仮想モデルから推定した推定一次線画像と、前記仮想モデルの前記撮影条件に対応する放射線撮影により得られる散乱線画像を前記仮想モデルから推定した推定散乱線画像とを合成した画像を、前記仮想モデルの前記撮影条件に対応する放射線撮影により得られる放射線画像を推定した画像である推定画像として生成する推定画像生成部と、
前記仮想モデルの前記体厚分布を修正することにより前記推定画像と前記被写体画像の違いを小さくする修正部と、
前記修正部に修正された前記仮想モデルの前記体厚分布を前記被写体の各位置の体厚を表す体厚分布として決定する体厚分布決定部とを備えた請求項３記載の放射線画像撮影装置。
【請求項５】
前記推定された撮影条件に応じた処理パラメータを用いて前記被写体画像の画像処理を実行して処理後画像を取得する第１画像処理部と、
前記処理後画像を表示装置に表示させる第１表示制御部とをさらに備えた請求項２から４のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項６】
前記被写体の放射線撮影に用いられる放射線の線質と線量の少なくとも一方を表す撮影条件と前記基準線上体厚との関係を予め対応づけた第２対応付け情報に基づいて、前記基準線上体厚に対応する前記撮影条件を前記放射線源に設定する撮影条件設定部をさらに備えた請求項１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項７】
前記設定された撮影条件に応じた処理パラメータを用いて前記被写体を表す被写体画像の画像処理を実行して処理後画像を取得する第２画像処理部と、
前記処理後画像を表示装置に表示させる第２表示制御部とをさらに備えた請求項６記載の放射線画像撮影装置。
【請求項８】
前記被写体の放射線撮影に用いられる放射線の線質と線量の少なくとも一方を表す撮影条件と前記基準線上体厚との関係を予め対応づけた第３対応付け情報に基づいて、前記基準線上体厚に対応する前記撮影条件を表示装置に表示させる第３表示制御部をさらに備えた請求項１または２記載の放射線画像撮影装置。
【請求項９】
被写体に放射線を照射する放射線源と、
前記被写体を透過した放射線を検出する検出器とを備えた放射線画像解析装置に実行させる放射線画像撮影装置の作動方法であって、
前記放射線源の位置を表す線源基準点と前記検出器の位置を表す検出器基準点とを通る基準線上における前記線源基準点と前記被写体との間の距離である第１距離を測定する第１距離測定ステップと、
前記検出器基準点に対して前記線源基準点から前記検出器基準点に向かう第１の向きに位置する前記基準線上の第１参照点と前記検出器基準点との間の距離である第１参照距離を測定する第１参照距離測定ステップと、
前記放射線源に対して前記第１の向きと逆向きに位置する前記基準線上の第２参照点と前記線源基準点との間の距離である第２参照距離を測定する第２参照距離測定ステップと、
前記第１参照点と前記第２参照点との間の距離である第３参照距離を取得する第３参照距離取得ステップと、
前記第１距離と前記第１参照距離と前記第２参照距離と前記被写体の前記基準線上の体厚である基準線上体厚との総和が、前記第３参照距離に等しいという関係に従って前記被写体の前記基準線上の体厚である基準線上体厚を算出する算出ステップを有し、
前記第１参照点を有する第１の物体と前記第２参照点を有する第２の物体がそれぞれ撮影環境に固定され、前記第３参照距離が固定値であることを特徴とする放射線画像撮影装置の作動方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の放射線画像を撮影する放射線画像撮影装置および放射線画像撮影装置の作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被写体の放射線撮影の際には、被写体の体厚が大きいほど被写体内部における放射線の散乱の発生、放射線透過率の低下などの影響が大きくなり、取得される放射線画像の画質が変動することが知られている。
【０００３】
このため、特許文献１−６には、放射線源と放射線検出器との間の距離（ＳＩＤ：Source to Image-receptor Distance）から放射線源と被写体との間の距離（ＳＯＤ：Source to Object Distance）を減算して被写体の体厚を求める技術が提案されている。また、被写体の体厚に応じて、被写体の放射線撮影に用いるための撮影条件を決定する技術が開示されており（特許文献１、２および４など）、被写体の体厚に応じて、撮影された放射線画像に対する散乱線除去処理等の画像処理パラメータを変更する技術が提案されている（特許文献５−７など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６-２７７２０４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４０２８６号公報
【特許文献３】特表２０１０／１１６４９４号公報
【特許文献４】特開平３−２２４５４５号公報
【特許文献５】特開２００７−２３６７６６号公報
【特許文献６】特開平４−２４１８４２号公報
【特許文献７】特開２０１４−１１３４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１−６に記載された技術は、放射線源と放射線検出器との間の距離を何らかの手法で取得する必要があるが、状況によっては放射線源と放射線検出器との間の距離を必ずしも容易に取得できるとは限らない。このため、放射線源と放射線検出器との間の距離を取得できない場合であっても、被写体の体厚を算出可能な技術が求められている。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、放射線源と放射線検出器との間の距離を容易に取得できない場合であっても、被写体の体厚を算出することができる放射線画像撮影装置および放射線画像撮影装置の作動方法を新たに提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による放射線画像撮影装置は、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器と、放射線源の位置を表す線源基準点と検出器の位置を表す検出器基準点とを通る基準線上における線源基準点と被写体との間の距離である第１距離を測定する第１距離測定部と、検出器に取り付けられ、検出器基準点に対して線源基準点から検出器基準点に向かう第１の向きに位置する基準線上の第１参照点と検出器基準点との間の距離である第１参照距離を測定する第１参照距離測定部と、放射線源に取り付けられ、放射線源に対して第１の向きと逆向きに位置する基準線上の第２参照点と線源基準点との間の距離である第２参照距離を測定する第２参照距離測定部と、第１距離と第１参照距離と第２参照距離と被写体の基準線上の体厚である基準線上体厚との総和が、第１参照点と第２参照点との間の距離である第３参照距離に等しいという関係に従って基準線上体厚を算出する算出部とを備え、第１参照点を有する第１の物体と第２参照点を有する第２の物体がそれぞれ撮影環境に固定され、第３参照距離が固定値であることを特徴とする。
【０００８】
本発明による放射線画像撮影装置の作動方法は、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器とを備えた放射線画像解析装置に実行させる放射線画像撮影装置の作動方法であって、放射線源の位置を表す線源基準点と検出器の位置を表す検出器基準点とを通る基準線上における線源基準点と被写体との間の距離である第１距離を測定する第１距離測定ステップと、検出器基準点に対して線源基準点から検出器基準点に向かう第１の向きに位置する基準線上の第１参照点と検出器基準点との間の距離である第１参照距離を測定する第１参照距離測定ステップと、放射線源に対して第１の向きと逆向きに位置する基準線上の第２参照点と線源基準点との間の距離である第２参照距離を測定する第２参照距離測定ステップと、第１参照点と第２参照点との間の距離である第３参照距離とを取得する第３参照距離取得ステップと、第１距離と第１参照距離と第２参照距離と被写体の基準線上の体厚である基準線上体厚との総和が第３参照距離に等しいという関係に従って基準線上体厚を算出する算出ステップを有し、第１参照点を有する第１の物体と第２参照点を有する第２の物体がそれぞれ撮影環境に固定され、第３参照距離が固定値であることを特徴とする。
【０００９】
上記「線源基準点」とは、放射線源の位置を表す点であり、放射線源と被写体表面との距離を測定するための基準となる点を意味する。線源基準点として、例えば放射線源から照射される放射線の光軸上の照射野絞りの中心など放射線源の位置を代表的に表す点が適宜選択される。
【００１０】
また、「検出器基準点」とは、検出器の位置を表す点であり、検出器の検出面と放射線源との距離などを算出するための基準となる点を意味する。検出器基準点として、例えば検出器の検出面の中心など検出器の位置を代表的に表す点が適宜選択される。
【００１１】
また、「放射線源の位置を表す線源基準点と検出器の位置を表す検出器基準点とを通る基準線上における線源基準点と被写体との間の距離である第１距離」とは、線源基準点と被写体の表面との間の基準線上の距離を意味する。また、被写体の表面と線源基準点との間の基準線上の距離が複数ある場合には、複数の距離のうち最も短い距離が第１距離として測定される。
【００１２】
また、「検出器基準点に対して線源基準点から検出器基準点に向かう第１の向きに位置する基準線上の第１参照点と検出器基準点との間の距離である第１参照距離」とは、第１の物体の表面と検出器基準点との間の基準線上の距離を意味する。また、第１の物体の表面と基準点との間の基準線上の距離が複数ある場合には、複数の距離のうち最も短い距離が第１参照距離として測定される。
【００１３】
また、「放射線源に対して第１の向きと逆向きに位置する基準線上の第２参照点と放射線源との間の距離である第２参照距離」とは、第２の物体の表面と放射線源との間の基準線上の距離を意味する。また、第２の物体の表面と放射線源との間の基準線上の距離が複数ある場合には、複数の距離のうち最も短い距離が第２参照距離として測定される。
【００１４】
また、「被写体の基準線上の体厚である基準線上体厚」とは、基準線上の被写体の厚さを意味する。例えば、基準線上の体厚は、基準線上における、肺内の空気領域など被写体内の空気領域を含む被写体の第１の表面から第２の表面までの距離とされる。
【００１５】
また、「第１参照点を有する第１の物体と第２参照点を有する第２の物体がそれぞれ撮影環境に固定され」るとは、第１の物体と第２の物体が撮影環境にそれぞれ固定され、撮影時に実質的に固定位置に位置する物体であることを意味する。例えば、第１および第２の物体を撮影室に固定された任意の物体とすることができ、第１および第２の物体を撮影室において、基準線上で線源基準点と検出器基準点とを挟んで対向する、一対の床と天井（または対向する一対の壁）によって構成することができる。あるいは、第１の物体（または第２の物体）を撮影室の基準線上に位置する壁、天井または床などに固定され、第１参照点（または第２参照点）を有する露出した表面を有し、露出した表面を固定位置に位置させる任意の物体としてもよい。また、第１と第２の物体は互いに独立した２つの物体であってもよく、１つの物体の異なる部分が第１の物体と第２の物体として機能するものであってよい。
【００１６】
本発明にかかる放射線画像撮影装置において、被写体を表す被写体画像の画素値と、基準線上体厚と、線源基準点と検出器基準点との間の距離である第２距離と、被写体に照射された放射線の線質と線量の少なくとも一方を表す撮影条件との関係を予め対応づけた第１対応付け情報に基づいて、被写体を表す被写体画像の画素値と基準線上体厚と第２距離とに対応する撮影条件を推定する撮影条件推定部をさらに備えることが好ましい。
【００１７】
「被写体画像の画素値」とは、被写体画像に含まれる画素値を意味する。例えば、画素値は、被写体画像に含まれる各位置の画素値のうち、１つの位置の画素値であってもよく、複数の位置の画素値の平均値や中央値などであってもよい。
【００１８】
上記の場合に、被写体を表す被写体画像と、被写体画像に対して推定された撮影条件と、基準線上体厚とに基づいて、被写体画像における各位置の被写体の体厚分布を推定する体厚分布取得部をさらに備えることが好ましい。
【００１９】
本発明にかかる放射線画像撮影装置において、体厚分布取得部が、基準線上体厚の一様分布である体厚分布を有する被写体の仮想モデルを取得する仮想モデル取得部と、仮想モデルの撮影条件に対応する放射線撮影により得られる一次線画像を仮想モデルから推定した推定一次線画像と、仮想モデルの撮影条件に対応する放射線撮影により得られる散乱線画像を仮想モデルから推定した推定散乱線画像とを合成した画像を、仮想モデルの撮影条件に対応する放射線撮影により得られる放射線画像を推定した画像である推定画像として生成する推定画像生成部と、仮想モデルの体厚分布を修正することにより推定画像と被写体画像の違いを小さくする修正部と、修正部に修正された仮想モデルの体厚分布を被写体の各位置の体厚を表す体厚分布として決定する体厚分布決定部とを備えていることが好ましい。
【００２０】
上記「被写体画像の各位置の体厚を表す体厚分布」における各位置の体厚は、照射された放射線の経路上における、空気領域を除いた被写体領域の厚さの総計を意味する。例えば、各位置の体厚は、照射された放射線の経路上における、肺内の空気領域など被写体内の空気領域を除いた被写体組織の厚さの総計とされる。
【００２１】
また、「推定画像」は、仮想モデルの放射線撮影により得られる一次線画像を仮想モデルから推定した推定一次線画像と仮想モデルの放射線撮影により得られる散乱線画像を仮想モデルから推定した推定散乱線画像を加算して合成した画像であると実質的に見なせるものであればよい。例えば、仮想モデルに推定一次線画像生成用の関数を適用して推定一次線画像を作成し、仮想モデルに推定散乱線画像生成用の関数を適用して推定散乱線画像とを別途生成してから合成してもよく、仮想モデルに推定画像生成用の関数を適用して推定画像を推定してもよい。
【００２２】
上記「推定画像と被写体画像との違い」とは、推定画像と被写体画像の互いに対応する各位置における画素値の相関の高さを意味する。また、「被写体画像と推定画像との違いを小さくする」とは、被写体画像と推定画像の互いに対応する各位置の画素値の相関が高くなる（両画像が類似する）ことを意味する。
【００２３】
本発明にかかる放射線画像撮影装置において、推定された撮影条件に応じた処理パラメータを用いて被写体画像の画像処理を実行して処理後画像を取得する第１画像処理部と、処理後画像を表示装置に表示させる第１表示制御部とをさらに備えることが好ましい。
【００２４】
本発明にかかる放射線画像撮影装置において、被写体の放射線撮影に用いられる放射線の線質と線量の少なくとも一方を表す撮影条件と基準線上体厚との関係を予め対応づけた第２対応付け情報に基づいて、基準線上体厚に対応する撮影条件を放射線源に設定する撮影条件設定部をさらに備えてもよい。
【００２５】
本発明にかかる放射線画像撮影装置において、設定された撮影条件に応じた処理パラメータを用いて被写体画像の画像処理を実行して処理後画像を取得する第２画像処理部と、処理後画像を表示装置に表示させる第２表示制御部とをさらに備えることが好ましい。
【００２６】
本発明にかかる放射線画像撮影装置において、被写体の放射線撮影に用いられる放射線の線質と線量の少なくとも一方を表す撮影条件と基準線上体厚との関係を予め対応づけた第３対応付け情報に基づいて、基準線上体厚に対応する撮影条件を表示装置に表示させる第３表示制御部をさらに備えてもよい。
【００２７】
「放射線の線質と線量の少なくとも一方を表す撮影条件」とは、放射線の透過しやすさを表す性質である線質と放射線量を表す線量の一方または両方を表す撮影条件を意味する。線質を表す撮影条件として、例えば管電圧を採用できる。線量を表す撮影条件として、例えば、管電流および／または照射時間を採用できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、放射線源と放射線検出器との間の距離が容易に取得できない場合であっても、被写体の体厚を算出する放射線画像撮影装置および放射線画像撮影装置の作動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放射線画像撮影装置の構成を示す概略ブロック図
【図２】第１の実施形態にかかる体厚分布取得部の構成を示す概略ブロック図
【図３】推定画像の生成方法の一例を説明するための図
【図４】推定画像の生成方法の別の一例を説明するための図
【図５】第１の実施形態に係る放射線画像撮影装置によって行われる処理を示すフローチャート
【図６】第１の実施形態に係る体厚分布取得部の処理を示すフローチャート
【図７】本発明の第２の実施形態に係る放射線画像撮影装置の構成を示す概略ブロック図
【図８】第２実施形態に係る放射線画像撮影装置によって行われる処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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は本発明の第１の実施形態による放射線画像解析装置を適用した放射線画像撮影装置１の構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、本実施形態による放射線画像撮影装置１は、撮影室１０と、システムを制御する制御装置２０と、画像解析装置３０とを備える。
【００３１】
撮影室１０は被写体Ｋに放射線を照射する放射線源１１と、被写体Ｋを透過した放射線を検出して被写体Ｋの放射線画像を取得する検出器１４（放射線検出器）と、放射線源１１に取り付けられ、第１距離ＳＯＤを測定する第１距離測定部１２と、検出器１４に取り付けられ、第１参照距離Ｄ１を測定する第１参照距離測定部１５と、放射線源１１に取り付けられ、第２参照距離Ｄ２を測定する第２参照距離測定部１３を備える。なお、本実施形態においては、被写体Ｋと検出器１４との間には、被写体Ｋを透過したＸ線のうち、被写体Ｋにより散乱した散乱線を除去するための散乱線除去グリッド（グリッド）は配置されない。なお、図１において、撮影室１０に示す各要素の相対的な大きさや相対的な距離などは、説明のために実際の撮影環境とは適宜異ならせている。
【００３２】
第１距離測定部１２は、放射線源１１の位置を表す線源基準点ＣＳと検出器１４の位置を表す検出器基準点ＣＰとを通る基準線Ｃ上における線源基準点ＣＳと被写体Ｋとの間の距離である第１距離ＳＯＤを測定する。また、基準線Ｃは、放射線源１１による放射線の照射方向を表しており、放射線源１１の光軸と略平行である。ここでは、線源基準点ＣＳは、放射線源１１の不図示の照射野絞りの中心である。また、検出器基準点ＣＰは、検出器１４の検出面の中心である。また、図１に示すように、第１距離ＳＯＤの被写体Ｋ側の端点は、被写体Ｋの表面の基準線Ｃ上の点ＣＯとなる。以下、点ＣＯを被写体基準点と記載する。
【００３３】
ここでは、第１距離測定部１２は、放射線源１１の側部に取り付け部材を介して線源基準点ＣＳからＸ軸方向に数ｃｍ程度ずれた測定位置に位置決めされ、かかる測定位置から基準線Ｃと略平行に被写体表面までの距離を測定し、測定された距離（図１第１距離測定部１２から伸びる破線参照）を第１距離ＳＯＤとして測定する。このように、第１距離ＳＯＤは、線源基準点ＣＳと被写体Ｋとの厳密な基準線Ｃ上の距離に限られず、実質的に線源基準点ＣＳと被写体Ｋとの基準線Ｃ上の距離と等しいと認められるものであればよい。なお、線源基準点ＣＳのできるだけ近くに測定位置を位置決めすることが好ましい。
【００３４】
また、例えば、基準線Ｃ上に、例えば、被写体Ｋの腹側の表面と背側の表面がある場合などのように、被写体Ｋの表面と線源基準点ＣＳとの間の基準線Ｃ上の距離が複数ある場合もありうる。このような場合には、複数の距離のうち最も短い距離が第１距離ＳＯＤとして測定される。例えば、被写体Ｋの腹側の表面と背側の表面のうち、基準点ＣＳに近い方の被写体表面と基準点ＣＳとの距離が第１距離ＳＯＤとなる。
【００３５】
第１参照距離測定部１５は、検出器基準点ＣＰに対して第１の向きに位置する基準線Ｃ上の第１参照点Ｃ１と検出器基準点ＣＰとの間の第１参照距離Ｄ１を測定する。第１の向きは、線源基準点ＣＳから検出器基準点ＣＰに向かう向きであり、図１の例ではＺ軸負の向き（第１の向きを矢印ＣＺに示す）に相当する。また、第１参照距離Ｄ１は、検出器基準点ＣＰから第１参照点Ｃ１までの基準線Ｃ上の厳密な距離に限定されず、実質的に検出器基準点ＣＰから第１参照点Ｃ１までの基準線Ｃ上の距離と等しいと認められるものであればよい。ここでは、基準線Ｃと床Ｗ１の法線が平行であるため、第１距離測定部１５は、検出器１４の側部に取り付け部材を介して基準点ＣＰからＸ軸方向に１０ｃｍ程度ずれた測定位置に位置決めされており、かかる測定位置から床Ｗ１までの距離を基準線Ｃと平行に測定して、測定された距離（図１第１参照距離測定部１５から伸びる破線参照）を第１参照距離Ｄ１として取得する。
【００３６】
また、基準線Ｃ上の検出器１４の厚さが既知である場合には、検出器１４の下面（図１におけるＺ軸負側の面）に第１参照距離測定部１５を取り付けてもよい。この場合には、第１距離測定部１２によって測定された距離に、検出器１４の基準線Ｃ上の厚さを加えた距離を第１参照距離Ｄ１とすればよい。なお、第１の参照点Ｃ１を有する第１の物体の表面と検出器基準点ＣＰとの間の基準線Ｃ上の距離が複数ある場合もありうる。このような場合には、基準線Ｃ上の複数の距離のうち最も短い距離が第１参照距離Ｄ１として測定される。
【００３７】
第２参照距離測定部１３は、放射線源１１に対して第１の向きと逆向き（図１におけるＺ軸正の向き）に位置する基準線Ｃ上の第２参照点Ｃ２と線源基準点ＣＳと間の第２参照距離Ｄ２を測定する。また、第２参照距離Ｄ２は、線源基準点ＣＳから第２参照点Ｃ２までの基準線Ｃ上の厳密な距離に限定されず、実質的に線源基準点ＣＳから第２参照点Ｃ２までの基準線Ｃ上の距離と等しいと認められるものであればよい。ここでは、基準線Ｃと天井Ｗ２の法線が平行であるため、第２参照距離測定部１３は、放射線源１１の側部に取り付け部材を介して基準点ＣＳからＸ軸方向に数ｃｍ程度ずれた測定位置に位置決めされており、かかる測定位置から天井Ｗ２までの距離を基準線Ｃと平行に測定して（図１第２参照距離測定部１３から伸びる破線参照）、測定された距離を第２参照距離Ｄ２として取得する。
【００３８】
なお、第２の参照点Ｃ２を有する第２の物体の表面と線源基準点ＣＳとの間の基準線Ｃ上の距離が複数ある場合もありうる。このような場合には、基準線Ｃ上の複数の距離のうち最も短い距離が第２参照距離Ｄ２として測定される。
【００３９】
なお、第１距離測定部１２と第１参照距離測定部１５と第２参照距離測定部１３とは、超音波を用いて物体までの距離を測定する公知の超音波センサによってそれぞれ構成されている。なお、第１参照距離測定部１５と第２参照距離測定部１３は、第１参照距離Ｄ１と第２参照距離Ｄ２をそれぞれ測定可能であれば、任意の距離測定方式を採用してよい。例えば、超音波に代えてレーザーまたは赤外線等を用いて物体までの距離を測定するものであってもよく、磁気を用いて物体までの距離を測定するものであってもよい。
【００４０】
また、撮影室１０において、第１参照点Ｃ１を有する第１の物体（図１の例における床Ｗ１）と第２参照点Ｃ２を有する第２の物体（図１の例における天井Ｗ２）がそれぞれ撮影環境（図１の例における撮影室１０）に固定されて、第１参照点Ｃ１と第２参照点Ｃ２との相対的な位置関係が固定され、第３参照距離が固定値である。ここでは、互いに対向して平行に設けられた床Ｗ１と天井Ｗ２とが撮影環境に固定された第１の物体と第２の物体にそれぞれ該当し、第１参照点Ｃ１と第２参照点Ｃ２との相対的な位置関係が固定されている。
【００４１】
ここで、「第１参照点を有する第１の物体と第２参照点を有する第２の物体がそれぞれ撮影環境に固定され」るとは、第１の物体と第２の物体が撮影環境にそれぞれ固定され、撮影時に実質的に固定位置に位置する物体であることを意味する。例えば、第１および第２の物体を撮影室に固定された任意の物体とすることができ、第１および第２の物体を撮影室において、基準線上で線源基準点と検出器基準点を挟んで対向する一対の床と天井（または対向する一対の壁）によって構成することができる。あるいは、第１の物体（または第２の物体）を撮影室の基準線上に位置する壁、天井または床などに固定され、第１参照点（または第２参照点）を有する露出した表面を有し、露出した表面を固定位置に位置させる任意の物体としてもよい。また、第１と第２の物体は互いに独立した２つの物体であってもよく、１つの物体の異なる部分が第１の物体と第２の物体として機能するものであってよい。
【００４２】
ここで、本発明は、放射線源１１と検出器１４とを挟んで互いに対向し、お互いの相対的な位置関係が保持されるように位置決めされた第１の物体と第２の物体を介して、放射線源１１の位置を表す線源基準点ＣＳと検出器１４の位置を表す検出器基準点ＣＰとを通る基準線Ｃ上において、放射線源１１と検出器１４と被写体Ｋの表面との位置関係を取得して、基準線Ｃ上の被写体Ｋの体厚Ｔｃ（基準線上体厚Ｔｃ）を取得するものである。つまり、放射線源１１と検出器１４とを挟んで互いに対向して位置する第１の物体（本実施形態では床Ｗ１）と第２の物体（本実施形態では天井Ｗ２）に対して、第１の物体と基準線Ｃとの交点である第１参照点Ｃ１を設け、第２の物体と基準線Ｃとの交点である第２参照点Ｃ２を設ける。そして、検出器基準点ＣＰと第１参照点Ｃ１との間の第１参照距離Ｄ１と、線源基準点ＣＳと第２参照点Ｃ２との間の第２参照距離Ｄ２とをそれぞれ測定し、第１参照点Ｃ１と第２参照点Ｃ２との間の第３参照距離Ｄ３とを取得する。そして第１距離ＳＯＤと第１参照距離Ｄ１と第２参照距離Ｄ２と被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃとの総和が第３参照距離Ｄ３に等しいという関係を用いて被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃを算出する。
【００４３】
なお、本実施形態においては、検出器１４を支持する不図示の撮影台として臥位撮影台を採用し、第１の物体と第２の物体として、放射線源１１と検出器１４とを挟んで鉛直方向に互いに対向する床Ｗ１と天井Ｗ２をそれぞれ用いた例であるが、撮影環境における放射線源１１と検出器１４との相対的な位置関係に応じて適宜第１の物体と第２の物体を選択してよい。例えば、立位撮影台を採用した放射線画像撮影装置にこの発明を適用し、放射線源１１から水平方向に放射線を照射して検出器１４で被写体画像を検出する放射線画像撮影装置においては、第１の物体と第２の物体として、放射線源１１と検出器１４とを挟んで水平方向に互いに対向する第１の壁と第２の壁をそれぞれ用いるようにしても、本実施形態と同等の効果を奏することができる。
【００４４】
また、本実施形態においては、床Ｗ１の法線と天井Ｗ２の法線が平行であり、さらに床Ｗ１の法線と天井Ｗ２の法線に対して、放射線源１１の照射方向を表す基準線Ｃが平行となるように放射線源１１と検出器１４とが位置決めされている。このように、第１の物体と第２の物体が、基準線Ｃと平行な法線をそれぞれ有し、互いに平行な平面状の物体である場合には、第１および第２の物体の平面状部分に直交する方向に（平面状部分の法線と平行な方向に）第１参照距離Ｄ１および第２参照距離Ｄ２をそれぞれ測定すればよいため、第１参照距離測定部１５および第２参照距離測定部１３の位置決めや測定方向の調整が容易であり、測定精度を高めやすい。また、複数方向に距離を測定する機能を有する第１参照距離測定部１５および第２参照距離測定部１３を採用し、第１参照距離測定部１５に検出器基準点ＣＰから床Ｗ１に平行に移動させた測定位置から床Ｗ１までの最短距離を第１参照距離Ｄ１として測定させ、第２参照距離測定部１３に線源基準点ＣＳから天井Ｗ２に平行に移動させた測定位置から天井Ｗ２までの最短距離を第２参照距離Ｄ２として測定させることにより、正確に第１参照距離Ｄ１と第２参照距離Ｄ２を測定することができる。なお、同効果を奏するために、第１の物体と第２の物体として、放射線源１１と検出器１４とを挟んで水平方向に互いに対向する第１の壁と第２の壁をそれぞれ用いる場合にも、第１の壁の法線と第２の壁の法線が平行であり、さらに第１の壁の法線と第２の壁の法線に対して、放射線源１１の照射方向を表す基準線Ｃが平行となるように放射線源１１と検出器１４とが位置決めされていることが好ましい。
【００４５】
第３参照距離Ｄ３は、第１参照点Ｃ１と第２参照点Ｃ２との間の距離である。本実施形態においては、第３参照距離Ｄ３は、撮影室１０の対向する床Ｗ１、天井Ｗ２との間の距離である。第３参照距離Ｄ３は、撮影環境に固定された第１の物体の第１参照点と第２の物体の第２参照点との距離を取得可能な任意の方法によって取得してよい。例えば、第３参照距離Ｄ３を、撮影室１０の構成を説明する図（例えば、病院の設計図や間取り図など）から取得してもよい。また、第１の物体の第１参照点と第２の物体の第２参照点との間の距離の測定値などから取得してもよい。ここでは、病院の設計図を参照してユーザが第３参照距離の数値を入力し、入力部４１が入力された数値を受け付けて、第３参照距離Ｄ３として記憶部４２に記憶する。
【００４６】
制御装置２０は、設定された撮影条件に従って放射線源１１を駆動制御する線源駆動制御部２２と、検出器１４を制御し、被写体Ｋの放射線画像である被写体画像Ｉｋを取得して記憶部４２に記憶する検出器制御部２４と、第１距離測定部１２と第１参照距離測定部１５と第２参照距離測定部１３とを制御する測定部制御部２３を備える。なお、測定部制御部２３は、信号線でそれぞれ接続された各距離測定部１２、１３、１５からの検出信号をそれぞれ検出して、検出信号に応じた距離情報を算出して画像解析装置３０の算出部３１に送信するものである。なお、測定部制御部２３は、適宜各測定部１２、１３、１５を構成する超音波センサを制御可能な公知の構成と機能を備えたものである。
【００４７】
画像解析装置３０は、画像解析装置３０に対する操作者の各種入力を受け付ける入力部４１、表示部４３、中央処理装置（ＣＰＵ）、半導体メモリ、通信インターフェースおよびハードディスクやＳＳＤ等の記憶部４２を備えたコンピュータであり、画像解析装置３０には、本実施形態にかかる放射線画像撮影装置制御プログラムがインストールされている。そして、この放射線画像撮影装置制御プログラムの実行により、画像解析装置３０の中央処理装置およびメモリが協働して、算出部３１と、画像取得部３２と、撮影条件推定部３３と、体厚分布取得部３４と、散乱線情報取得部３５と、散乱線除去部３６と、画像処理部３７と、表示制御部３８（第１表示制御部）として機能する。なお、入力部４１は、キーボード、マウス、タッチパネル等から構成される。なお、入力部４１は、画像解析装置３０に対する操作者の各種入力を受け付ける。また、表示部４３は、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ等からなり、検出器１４より取得された放射線画像の表示や各種その他の所望の処理に必要な情報の表示を行う。
【００４８】
算出部３１は、第１距離ＳＯＤと第１参照距離Ｄ１と第２参照距離Ｄ２と被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃとの総和が第３参照距離Ｄ３に等しいという関係を用いて被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃを算出する。ここでは、第１距離測定部１２に測定された第１距離ＳＯＤと、第１参照距離測定部１５に測定された第１参照距離Ｄ１と、第２参照距離測定部１３に測定された第２参照距離Ｄ２と、記憶部４２に予め記憶された第３参照距離Ｄ３を取得し、下記条件式（Ａ１）に代入することにより、被写体Ｋの被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃを算出する。また、被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃと第１距離測定部１２に測定された第１距離ＳＯＤとを条件式（Ａ２）に代入することにより、第２距離ＳＩＤを算出する。
Ｄ３＝Ｄ１＋Ｄ２＋ＳＯＤ＋Ｔｃ    （Ａ１）
ＳＩＤ＝ＳＯＤ＋Ｔｃ              （Ａ２）
【００４９】
なお、ここでは、被写体Ｋと検出器基準点ＣＰとの間に間隙（エアギャップ）が存在しないものとして、第２距離を算出しているが、被写体Ｋと検出器基準点ＣＰとの間に間隙が存在する場合には、適宜その間隙の基準線Ｃ上の距離（被写体Ｋと検出器基準点ＣＰとの間の空気領域の厚さ）を条件式（Ａ１）の右辺にさらに加えて、被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃを算出すればよい。
【００５０】
画像取得部３２は、検出器制御部２４または記憶部４２などから、被写体画像Ｉｋを取得する。
【００５１】
撮影条件推定部３３は、第１対応付け情報に基づいて、被写体画像Ｉｋの画像値と被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃと第２距離ＳＩＤとに対応する撮影条件を推定する。第１対応付け情報は、被写体画像の画素値と、体厚（基準線上体厚）と、第２距離ＳＩＤと、放射線源１１の管電圧と管電流と放射線照射時間とを表す撮影条件と、を対応づけたテーブルである。第１対応付け情報は、既知の撮影条件および既知の第２距離ＳＩＤを適用して、既知の体厚を有する模擬被検体を放射線撮影して検出器によって画素値を取得することにより予め作成されて記憶部４２に記憶されている。第１対応付け情報は、複数の撮影条件、複数の第２距離ＳＩＤ、複数の体厚の各組み合わせに対して、画素値を取得して作成されたものである。また、撮影条件推定部３３は、推定した撮影条件を記憶部４２に記憶する。なお、第１対応付け情報を被写体画像の画像値と被写体の基準線上体厚と撮影条件を対応づけたものとしてもよい。この場合には、撮影条件推定部３３は、被写体画像Ｉｋの画像値と被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃとに対応する撮影条件を推定すればよい。
【００５２】
「撮影条件」は、放射線の透過しやすさを表す性質である線質と放射線量を表す線量の一方または両方を表す撮影条件を意味する。線質を表す撮影条件として、例えば管電圧を採用できる。線量を表す撮影条件として、例えば、管電流および／または照射時間を採用できる。
【００５３】
散乱線情報取得部３５は、体厚分布取得部３４によって取得された体厚分布Ｔｋを適用して、後述の式（２）によって被写体画像Ｉｋの各位置における一次線の画素値を表す推定一次線画像Ｉｐを取得し、後述の式（３）に従って、被写体画像Ｉｋの各位置における散乱線の画素値を表す推定散乱線画像Ｉｓを取得する。
【００５４】
散乱線除去部３６は、被写体画像Ｉｋの推定散乱線画像Ｉｓの各位置の画素値を被写体画像Ｉｋの対応する各位置の画素値から減算することにより散乱線による影響を除去した散乱線除去処理後画像を生成して記憶部４２に記憶する。
【００５５】
画像処理部３７は、被写体画像Ｉｋに対して、ノイズを除去するノイズ除去処理、階調処理および周波数処理等の所要の画像処理を行って処理済みの被写体画像である処理後画像を取得する。また、記憶部４２には、ノイズ除去処理と階調処理、周波数処理などの各所要の画像処理のそれぞれに対して、撮影条件ごとにそれぞれ処理パラメータを予め対応づけて記憶しており、画像処理部３７は、撮影条件に応じた処理パラメータを用いて被写体画像に対する各画像処理を実行して処理後画像を取得する。第１の実施形態における画像処理部３７（第１画像処理部）は、撮影条件推定部３３によって推定された撮影条件を取得し、かかる撮影条件に応じた処理パラメータを用いて被写体画像に対する各画像処理を実行する。
【００５６】
また、画像処理部３７は、所要の画像処理が実施された処理後画像を記憶部４２に記憶する。また、画像処理部３７は、被写体画像Ｉｋに対して所要の画像処理を行うものであればよく、被写体画像Ｉｋそのものに対して所要の画像処理を行ってもよく、散乱線除去処理が施された被写体画像Ｉｋ（散乱線除去処理後画像）に対して所要の画像処理を行ってもよい。
【００５７】
表示制御部３８（第１表示制御部）は、画像処理部３７（第１画像処理部）による画像処理が実行された処理後画像を表示部４３（表示装置）に表示させる。また、表示制御部３８は、本実施形態による画像解析装置３０による処理に必要な情報や、制御装置２０の撮影制御処理に必要な情報などを、適宜表示部４３に表示させる。
【００５８】
記憶部４２には、検出器制御部２４および線源駆動制御部２２を制御する不図示の撮影制御部によって取得した被写体画像Ｉｋと、撮影条件推定部３３に推定された撮影条件（被写体画像Ｉｋの放射線撮影に使用されたと推定された撮影条件）など各処理で生成された情報（推定一次線画像、推定散乱線画像など）、各処理で必要とされる各種パラメータ、各実施形態に対応する対応付け情報が記憶される。
【００５９】
なお、推定されて記憶された撮影条件は、後述の体厚分布取得部３４による処理、散乱線情報取得部３５による処理、画像処理部３７による処理などその他各種所望の画像処理などに適宜利用される。
【００６０】
体厚分布取得部３４は、被写体Ｋを表す被写体画像Ｉｋと、被写体画像Ｉｋに対して推定された撮影条件と被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃとに基づいて、被写体画像Ｉｋにおける各位置の被写体Ｋの体厚分布Ｔｋを推定する。なお、「被写体画像の各位置の体厚を表す体厚分布」における各位置の体厚は、照射された放射線の経路上における、空気領域を除いた被写体領域の厚さの総計を意味する。例えば、各位置の体厚は、照射された放射線の経路上における、肺内の空気領域など被写体内の空気領域を除いた被写体組織の厚さの総計とされる。
【００６１】
図２に、第１の実施形態にかかる体厚分布取得部３４の構成を示す概略ブロック図を示す。体厚分布取得部３４は、記憶部４２から、算出部３１によって算出された被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃを取得し、被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃの一様分布の初期体厚分布Ｔ０（ｘ，ｙ）を生成して取得し、仮想モデルＭと対応づけて記憶部４２に記憶する。その後、体厚分布取得部３４は、被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃの一様分布である推定体厚分布Ｔｎ−１を有する仮想モデルＭを取得し、仮想モデルＭの推定体厚分布を修正して、修正された推定体厚分布Ｔｎを出力するものである。なお、体厚分布取得部３４による体厚分布推定処理の実行回数をｎ回目（ｎは自然数）とする。
【００６２】
詳細には、体厚分布取得部３４は、初期体厚分布Ｔ０（受付された推定体厚分布）を有する仮想モデルＭを取得する仮想モデル取得部５１と、取得した仮想モデルＭの放射線撮影により得られる一次線画像を推定した推定一次線画像Ｉｐと仮想モデルＭの放射線撮影により得られる散乱線画像を推定した推定散乱線画像Ｉｓとを合成した画像を、被写体Ｋの放射線撮影により得られる放射線画像を推定した推定画像Ｉｍとして生成する推定画像生成部５２と、推定画像Ｉｍと被写体画像Ｉｋの違いを小さくするように、取得した推定体厚分布Ｔｎを修正して出力する修正部５３と後述の体厚分布決定部５４とを有する。
【００６３】
仮想モデル取得部５１は、初期体厚分布Ｔ０を有する被写体Ｋの仮想モデルＭを取得する。また、体厚分布推定処理の繰り返し中は、後述の修正部５３によって少なくとも１回以上修正された推定体厚分布Ｔｎ−１を有する仮想モデルＭを取得する。仮想モデルＭは、初期体厚分布Ｔ０（ｘ，ｙ）に従った体厚がｘｙ平面上の各位置に対応付けられた被写体Ｋを仮想的に表すデータである。また、仮想モデルＭに含まれる構造物（ここでは肺野、骨、臓器などの解剖学的構造物）と構造物の配置と、構造物の放射線に対する特性などを示す特性情報は、比較用被写体の胸腹部の肺野、骨などの解剖学的構造物の配置および組成に基づいて予め設定され、記憶部４２に記憶されている。
【００６４】
なお、被写体画像用の仮想モデルＭの初期体厚分布は、後述の修正部５３により修正されるものであるため、例えば、標準的な人体の体厚分布を表すものであってもよく、一様分布を表すものであってもよく、任意の分布とされてよい。例えば、仮想モデル取得部５１は、被写体画像Ｉｋの撮影条件を取得し、記憶部４２から被写体Ｋの撮影条件に応じた画素値（濃度値）と体厚とを対応付けたテーブルに基づいて、被写体画像Ｉｋの各画素の画素値に対応する体厚を特定することにより、被写体画像Ｉｋの初期体厚分布Ｔ０を取得してもよい。以上の処理は下記の式（１）により表される。なお、式（１）における、Ｉｋ（ｘ，ｙ）は、被写体画像における各画素の画素値、Ｔ０（ｘ，ｙ）は各画素位置における初期体厚分布を示す。また、初期体厚分布Ｔ０は、各仮想モデルＭの初期体厚分布を取得する処理の際に生成されて取得されてもよく、各仮想モデルＭの取得処理に先立って予め設定されていてもよい。
【数１】
0006296553.tif 000002
【００６５】
推定画像生成部５２は、仮想モデルＭの放射線撮影により得られる一次線画像を推定した推定一次線画像Ｉｐと仮想モデルＭの放射線撮影により得られる散乱線画像を推定した推定散乱線画像Ｉｓとを加算して合成した画像を、被写体画像Ｉｋを推定した画像である被写体画像Ｉｋの推定画像Ｉｍとして生成する。
【００６６】
図３および図４は、推定画像Ｉｍの生成方法を説明するための図である。図３に示すように、推定画像生成部５２は、仮想モデルＭを、被写体画像Ｉｋの撮像時の撮影条件と被写体画像Ｉｋの撮像時の第２距離ＳＩＤを適用して仮想モデルＭを撮影した場合に得られる推定一次線画像Ｉｐを、下記式（２）に従って生成し、生成した推定一次線画像Ｉｐを用いて、式（３）に従って推定散乱線画像Ｉｓを生成する。そして、推定画像生成部５２は、式（４）に示すように推定一次線画像Ｉｐと推定散乱線画像Ｉｓを加算して合成することにより、推定画像Ｉｍを生成する。なお、推定一次線画像Ｉｐと推定散乱線画像Ｉｓを１回目に作成する際には、推定式（２）、式（３）において初期体厚分布Ｔ０（ｘ，ｙ）が用いられる（式（２）、（３）においてｎ＝１である）。
【数２】
0006296553.tif 000003
【数３】
0006296553.tif 000004
【数４】
0006296553.tif 000005
【００６７】
ここで、（ｘ，ｙ）は被写体画像Ｉｋの画素位置の座標、Ｉｐ（ｘ，ｙ）は画素位置（ｘ，ｙ）における推定一次線画像（一次線の画素値）、Ｉｓ（ｘ，ｙ）は画素位置（ｘ，ｙ）における推定散乱線画像（散乱線の画素値）、Ｉｏ（ｘ，ｙ）は画素位置（ｘ，ｙ）における線量、Ｉｍ（ｘ，ｙ）は画素位置（ｘ，ｙ）における推定画像、μは被写体の線減弱係数、Ｋｓ(ｘ，ｙ，Ｔｎ（ｘ’，ｙ’），θｘ’，ｙ’)は画素位置（ｘ，ｙ）における被写体の体厚に応じた点拡散関数(Point Spread Function)を表す畳みこみカーネルである。なお、線量Ｉｏ（ｘ，ｙ）は、被写体が存在しないと仮定した際に放射線が検出器で検出される線量（画素値）であり、放射線源１１と検出器１４の検出面との第２距離（ＳＩＤ）、管電圧および撮影線量に応じて変化する。また、θｘ’，ｙ’は、撮影条件と第２距離ＳＩＤと仮想モデルＭの特性情報によって特定されるパラメータを表している。
【００６８】
なお、推定画像Ｉｍは、仮想モデルＭを放射線撮影した場合に得られると推定される画像であればよく、推定一次線画像Ｉｐと推定散乱線画像Ｉｓを加算して合成した画像と実質的にみなせるものであればよい。例えば、図４に示すように、式（２）〜（４）に替えて下記式（５）を用いて、一次線成分と散乱線成分を合わせたカーネルを畳み込み積分して推定画像Ｉｍを生成してもよい。ここで、Ｋｐ＋ｓ（ｘ，ｙ，Ｔｎ−１（ｘ’，ｙ’），θｘ’，ｙ’)は、一次線成分と散乱線成分を合わせた点拡散関数を表すカーネルである。また、放射線撮影により得られた画像から推定一次線画像および推定散乱線画像を合成した推定画像を生成可能であれば、任意のモデル関数を用いてよい。
【００６９】
なお、Ｋｐ＋ｓ（ｘ，ｙ，Ｔｎ−１（ｘ’，ｙ’），θｘ’，ｙ’)は、撮影条件等に応じて実験的に求めることができる。
【００７０】
本実施形態においては、撮影条件ごとにカーネルＫｓ(ｘ，ｙ，Ｔｎ（ｘ’，ｙ’），θｘ’，ｙ’)、Ｋｐ＋ｓ（ｘ，ｙ，Ｔｎ−１（ｘ’，ｙ’），θｘ’，ｙ’)を予め算出し、各種撮影条件とカーネルＫｓ(ｘ，ｙ，Ｔｎ（ｘ’，ｙ’），θｘ’，ｙ’)、Ｋｐ＋ｓ（ｘ，ｙ，Ｔｎ−１（ｘ’，ｙ’），θｘ’，ｙ’)とを予め対応付けたテーブルを記憶部４２に記憶しておき、撮影時の照射野情報、被写体情報および撮影条件に基づいて、このテーブルを参照してカーネルＫｓ(ｘ，ｙ，Ｔｎ（ｘ’，ｙ’），θｘ’，ｙ’)、Ｋｐ＋ｓ（ｘ，ｙ，Ｔｎ−１（ｘ’，ｙ’），θｘ’，ｙ’)を求める。なお、カーネルＫｓ、Ｋｐ＋ｓは、カーネルＫｓ、Ｋｐ＋ｓが用いられる前であれば任意のタイミングで算出してよい。
【数５】
0006296553.tif 000006
【００７１】
修正部５３は、被写体画像Ｉｋの推定画像Ｉｍと被写体画像Ｉｋとに基づいて、被写体画像Ｉｋの推定画像Ｉｍと被写体画像Ｉｋの違いが小さくなるように被写体Ｋの仮想モデルＭの初期体厚分布Ｔ０、または、少なくとも１回以上修正された推定体厚分布Ｔｎ−１を修正する。具体的には、推定画像Ｉｍと被写体画像Ｉｋの対応する位置の画素値の差が小さくなるように修正する。
【００７２】
修正部５３は、推定体厚分布Ｔｎ−１の修正処理を行うために、被写体画像Ｉｋと推定画像Ｉｍの違いが小さくなるように推定体厚分布Ｔｎ−１の各位置の修正値を取得できる任意の方法を適用可能である。本実施形態では、修正部５３は、仮想モデルＭの一画素以上の部分領域ごとに、仮想モデルＭの推定体厚分布Ｔｎ−１を変動させて、推定画像Ｉｍと被写体画像Ｉｋとの違いを小さくする部分領域の体厚を算出する処理を実施する。そして、算出された各部分領域の体厚によって仮想モデルの体厚分布を修正する。
【００７３】
ここでは、修正部５３は、最急降下法を用いて推定体厚分布Ｔｎ−１の体厚の修正値を求めるものとする。下記式（６）、（７）を用いて、仮想モデルＭの画素のうち、Ｔｎ−１（ｘ，ｙ）において１つの特定の座標の体厚のみを変動させて、エラー関数ｆｅｒｒｏｒの一次偏微分（勾配）に基づいて繰り返しｄＴｎ−１（ｘ，ｙ）を算出することにより、エラー関数ｆｅｒｒｏｒの出力値を最小化することができる。そして、エラー関数ｆｅｒｒｏｒの出力値を最小化した際の、１つの特定の座標の体厚を、その特定の座標の体厚の修正値として決定する。また、他の画素についても同様に、それぞれ体厚の修正値を求めることにより、各画素の体厚分布を修正し、修正した推定体厚分布Ｔｎを取得する。
【数６】
0006296553.tif 000007
【数７】
0006296553.tif 000008
【数８】
0006296553.tif 000009
【００７４】
ただし、式（６）において、αは、体厚の更新速度を表すパラメータである更新係数である。式（７）に示すＫｐ＋ｓの微分値部分の算出方法の一例として、例えば、Ｔｎ−１（ｘ，ｙ）に極めて小さい値ｄｔを加えたとき値の変化を式（８）によって算出して、式（７）のＫｐ＋ｓの値とすることができる。
【００７５】
体厚分布決定部５４は、体厚分布取得部３４における繰り返し処理を制御する機能を有する。体厚分布決定部５４は、体厚分布取得部３４による繰り返し処理の実行回数をｎ回目（ｎは自然数）とすると、ｎ＝１の場合には、初期体厚分布Ｔｎ−１（Ｔ０）を用いて、仮想モデル取得部５１に推定体厚分布Ｔｎ−１（Ｔ０）を有する仮想モデルＭを取得させ、推定画像生成部５２に仮想モデルＭから推定画像Ｉｍを生成させ、修正部５３に、初期体厚分布Ｔ０を修正させて、ｎの値を１つ増加して更新し（ｎ＝ｎ＋１とする）、推定体厚分布Ｔｎ（Ｔ１）として出力させる。その後は、体厚分布決定部５４は、修正部５３に仮想モデルＭの推定体厚分布Ｔｎ−１を修正させて推定体厚分布Ｔｎとして出力させ、出力された推定体厚分布Ｔｎを有する仮想モデルＭを仮想モデル取得部５１に入力して取得させ、推定画像生成部５２に仮想モデルＭから推定画像Ｉｍを生成させる体厚分布修正処理（後述のＳ２４、Ｓ２１、Ｓ２２に示される一連の処理）の繰り返し実行を制御する。
【００７６】
また、体厚分布決定部５４は、終了条件を満たすまで体厚分布修正処理を繰り返し実行する。具体的には、体厚分布決定部５４は、体厚分布修正処理が終了条件を満たすか否かを判定し、終了条件を満たさない場合には、体厚分布修正処理を実行し、終了条件を満たしていることを判定した場合には、終了条件を満たした際の体厚分布修正処理において出力された推定体厚分布を被写体の体厚分布として決定する。例えば、終了条件を初めて満たした際の体厚分布修正処理の実行回数がｎ回目であれば、推定体厚分布Ｔｎを被写体の体厚分布として決定する。
【００７７】
終了条件は、被写体画像Ｉｋと推定画像Ｉｍとの違いを表すエラー値Ｖｅｒｒｏｒの閾値（被写体画像Ｉｋと推定画像Ｉｍとの違いの許容値である第１の閾値）を表すものである。かかる閾値は、目標精度に応じた適切な値があらかじめ設定される。
【００７８】
体厚分布決定部５４の第１の終了条件の判定方法を説明する。体厚分布決定部５４は、式（９）および式（１０）に示すように、下記の被写体画像Ｉｋと推定画像Ｉｍとの違いを表すエラー値Ｖｅｒｒｏｒを定義し、終了条件としてエラー値Ｖｅｒｒｏｒがしきい値以下であるか否かを判定する。また、式（１０）に示すように、被写体画像Ｉｋから推定画像Ｉｍを減算した差分画像Ｉｄの各画素値の２乗和をエラー関数ｆｅｒｒｏｒとして規定する。なお、第１の終了条件として、被写体画像Ｉｋと推定画像Ｉｍとの違いが許容可能な程度に十分小さくなったことを判定可能なあらゆる判定手法を適用可能である。
【数９】
0006296553.tif 000010
【数１０】
0006296553.tif 000011
【００７９】
また、上記例に限定されず、エラー関数ｆｅｒｒｏｒを、被写体画像Ｉｋと推定画像Ｉｍとの違いを表すあらゆる方法で規定することができる。例えば、下記式（１１）に示すように、被写体画像Ｉｋから推定画像Ｉｍを減算した差分画像Ｉｄの各画素値の絶対値の総和をエラー関数ｆｅｒｒｏｒとしてもよい。
【数１１】
0006296553.tif 000012
【００８０】
なお、式（１）〜（１１）において、同じ要素には同じ符号を付して、説明を省略する。被写体画像Ｉｋと推定画像Ｉｍの違いを表すエラー値Ｖｅｒｒｏｒを最小化するあらゆる最適化手法を適用可能であり、例えば、シンプレックス法や最急降下法、共役勾配法を用いることができる。
【００８１】
また、推定画像生成部５２は、被写体画像Ｉｋに含まれる構造物と、構造物の配置と、構造物の放射線に対する特性を表す特性情報を仮想モデルＭの特性情報として取得し、特性情報に基づいて、仮想モデルＭの各位置に対応する構造物に応じて推定画像Ｉｍを算出するためのパラメータを選択して推定画像Ｉｍを生成してもよい。例えば特性情報に基づいて、仮想モデルＭから式（２）を用いて推定一次線画像Ｉｐを作成する際の式（２）の線減弱係数を、各位置における構造物（構造物の組成）に応じて切り換えて用いることが考えられる。放射線撮影された画像において一次線成分や散乱線成分は、被写体の骨、臓器の種類、臓器などに含まれる空洞の有無などの被写体に含まれる構造物と、構造物の空間的な位置によって、放射線撮影された画像の各位置において複雑に変動する。このため、被写体画像Ｉｋの特性情報を仮想モデルＭの特性情報として取得し、仮想モデルＭの各位置に（仮想的に）含まれる構造物に応じて、推定一次線画像や推定散乱線画像などに用いるパラメータを適切に選択することにより、構造物に起因する一次線成分や散乱線成分の誤差を低減して、より正確に推定一次線画像Ｉｐ、推定散乱線画像Ｉｓを生成することができる。
【００８２】
なお、式（３）で示すＫｓのパラメータθｘ’，ｙ’についても、構造物ごとに異なるθｘ’，ｙ’の値を設定し、各位置の構造物に応じて各位置に適用されるθｘ’，ｙ’を異ならせてもよい。また、被写体画像Ｉｋと同一の被写体Ｋを撮影したＣＴ画像やＭＲＩ画像などの３次元画像を取得し、取得したＣＴ画像やＭＲＩ画像から被写体画像Ｉｋの特性情報を測定して取得してもよい。同じ被写体Ｋの３次元画像を用いて特性情報を取得した場合には、臓器や骨の空間的な位置などの情報についても正確に取得できる。
【００８３】
また、推定一次線画像Ｉｐと推定散乱線画像Ｉｓを生成できる種々の方法を適用してよい。例えば、式（２）および（３）に替えて、例えば、加藤秀起、「ディジタルX線画像の後処理による散乱線成分除去法」, 日本放射線技術学会雑誌第62巻第9号, 2006年9月, p.1359-1368に記載されたように、モンテカルロシミュレーション法を用いて推定一次線画像Ｉｐと推定散乱線画像Ｉｓを生成してもよい。また、モンテカルロシミュレーション法を用いる場合に、仮想モデルＭに含まれる構造物と構造物の配置と構造物の放射線に対する特性とを表す情報である特性情報を用いることが好ましい。この場合には、より高精度に推定一次線画像Ｉｐと推定散乱線画像Ｉｓを生成することができる。
【００８４】
また、修正部５３が、取得した撮影条件（または撮影条件と第２距離ＳＩＤの両方）に応じて、推定画像Ｉｍの生成に用いられる、撮影条件（または撮影条件と第２距離ＳＩＤの両方）によって変動するパラメータ（例えば、上記式（７）、（８）におけるθｘ’，ｙ’など）を選択し、選択したパラメータを用いて推定画像Ｉｍの体厚分布の修正処理（Ｓ０６）を行うことが好ましい。この場合には、被写体画像Ｉｋの撮影条件（または撮影条件と第２距離ＳＩＤの両方）に応じて、撮影条件によって変動するパラメータを適切に設定して推定画像Ｉｍを生成することができるため、推定画像Ｉｍをより正確に推定して生成することができる。このため、結果として、被写体Ｋの体厚分布をより正確に決定することができる。
【００８５】
以下、図５に示すフローチャートを用いて本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の処理の流れを説明する。
【００８６】
まず、図５に示すように、放射線画像撮影装置１は、第１距離測定部１１によって第１距離ＳＯＤを測定する第１距離測定ステップを実行し（Ｓ０１）、第１参照距離測定部１５によって第１参照距離Ｄ１を測定する第１参照距離測定ステップを実行し（Ｓ０２）、第２参照距離測定部１３によって第２参照距離Ｄ２を測定する第２距離測定ステップを実行し（Ｓ０３）、記憶部４２に記憶された第３参照距離Ｄ３を取得する第３参照距離ステップを実行する（Ｓ０４）。なお、Ｓ０１からＳ０４の各ステップは、任意の順番で実行してよく、同時に実行してもよい。
【００８７】
算出部３１は、第１距離ＳＯＤと、第１参照距離Ｄ１と、第２参照距離Ｄ２と、第３参照距離Ｄ３とを取得し、式（Ａ１）を用いて、被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃを算出する算出ステップを実行する（Ｓ０５）。また、算出部３１は、被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃと第１距離ＳＯＤの和として第２距離ＳＩＤを取得する。続いて、画像取得部３２は、記憶部４２から、被写体Ｋである患者を放射線撮影して得られた被写体画像Ｉｋを取得する（Ｓ０６）。
【００８８】
撮影条件推定部３３は、第１対応付け情報に基づいて、被写体画像Ｉｋに含まれる特定の画素（ここでは、検出器１４の中心に位置する画素とする）の画素値と被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃと第２距離ＳＩＤとに対応する撮影条件を推定する撮影条件推定ステップを実行する（Ｓ０７）。
【００８９】
次に、体厚分布取得部３４は、被写体画像Ｉｋと、被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃと、第２距離ＳＩＤと、推定された撮影条件とを用いて、被写体Ｋの体厚分布Ｔｋを推定する体厚分布推定ステップを実行する（Ｓ０８）。図６は、体厚分布取得部３４によって実施される体厚分布推定ステップ（Ｓ０８）の流れを詳細に示すフローチャートである。図６を用いて体厚分布取得部３４によって実施される体厚分布推定ステップ（Ｓ０８）の流れを説明する。
【００９０】
まず、仮想モデル取得部５１は、記憶部４２から、被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃの一様分布である初期体厚分布Ｔ０（ｘ，ｙ）を有する仮想モデルＭを取得する（Ｓ２１）。
【００９１】
次いで推定画像生成部５２は、被写体画像と同等の撮影条件で仮想モデルＭを撮影した場合に得られる推定一次線画像Ｉｐと、被写体画像と同等の撮影条件で仮想モデルＭを撮影した場合に得られる推定散乱線画像Ｉｓとを合成した推定画像Ｉｍを生成する（Ｓ２２）。
【００９２】
そして、体厚分布決定部５４は、終了条件を満たさない場合には（Ｓ２３，Ｎｏ）、修正部５３に、仮想モデルＭの体厚分布である推定体厚分布Ｔｎ−１（ｎ＝１の場合には、初期体厚分布Ｔ０）を修正させ、ｎの値を１つ増加して更新させ（ｎ＝ｎ＋１とする）、推定体厚分布Ｔｎとして出力する修正処理を実施させる（Ｓ２４）。
【００９３】
修正された推定体厚分布Ｔｎが出力されると、体厚分布決定部５４は、仮想モデル取得部５１に修正された推定体厚分布Ｔｎを取得させ（Ｓ２１）、取得された推定体厚分布Ｔｎに対して、推定画像生成部５２に、被写体画像と同等の撮影条件で推定体厚分布Ｔｎを有する仮想モデルＭを撮影した場合に得られる推定一次線画像Ｉｐと、被写体画像と同等の撮影条件で同仮想モデルＭを撮影した場合に得られる推定散乱線画像Ｉｓとを合成した推定画像Ｉｍを生成させる（Ｓ２２）。そして、体厚分布決定部５４は、終了条件を満たすか否かを判断する（Ｓ２３）。
【００９４】
そして、以降同様に、終了条件を満たすまで、修正部５３が推定体厚分布Ｔｎ−１を修正し、ｎの値を１つ増加して更新し（ｎ＝ｎ＋１とする）、推定体厚分布Ｔｎとして出力する修正処理（Ｓ２４）と、仮想モデル取得部５１が修正された推定体厚分布Ｔｎを取得する処理（Ｓ２１）と、推定画像生成部５２が推定体厚分布Ｔｎを有する仮想モデルＭの推定画像Ｉｍを生成する処理（Ｓ２２）と、体厚分布決定部５４が終了条件を満たすか否かを判断する処理（Ｓ２３）の処理がこの順番で繰り返される。
【００９５】
体厚分布決定部５４は、終了条件を満たしていることを判定した場合には（Ｓ２３，Ｙｅｓ）、終了条件を満たした際に修正された修正後の推定体厚分布Ｔｎを被写体画像Ｉｋの体厚分布Ｔｋとして決定する（Ｓ２５）。なお、Ｓ２４、Ｓ２１、Ｓ２２が本実施形態における推定体厚修正処理に相当し、Ｓ２１-Ｓ２５に示す処理が本実施形態における体厚分布推定ステップ（Ｓ０８）に相当する。
【００９６】
図５に戻って、続く処理を説明する。次に、散乱線情報取得部３５は、取得した体厚分布Ｔｋを適用して、式（２）によって被写体画像Ｉｋの推定一次線画像を取得し、式（３）に従って、被写体画像Ｉｋ（ｘ，ｙ）の推定散乱線画像Ｉｓ（ｘ，ｙ）を取得する（Ｓ０９）。そして、散乱線除去部３６は、被写体画像Ｉｋの推定散乱線画像Ｉｓ（ｘ，ｙ）を被写体画像Ｉｋ（ｘ，ｙ）から減算することにより散乱線による影響を除去した散乱線除去処理後画像を生成して記憶部４２に記憶する（Ｓ１０）。
【００９７】
その後、画像処理部３７は、被写体画像Ｉｋに対して、所要の画像処理を実行して処理後画像を生成する（Ｓ１１）。また、所要の画像処理に含まれる各画像処理において、撮影条件推定部３３に推定された撮影条件に応じた画像処理パラメータが適宜使用される。表示制御部３８は、ユーザからの表示終了の入力を入力部４１が受け付けるまで、生成された処理後画像を表示部４３に表示させる表示制御を行う（Ｓ１２）。
【００９８】
本実施形態によれば、放射線源１１と検出器１４とを挟んで互いに対向し、お互いの相対的な位置関係が保持されるように位置決めされた第１の物体と第２の物体を介して、放射線源１１の位置を表す線源基準点ＣＳと検出器１４の位置を表す検出器基準点ＣＰとを通る基準線Ｃ上において、第１距離ＳＯＤと第１参照距離Ｄ１と第２参照距離Ｄ２と被写体Ｋの基準線上の体厚である基準線上体厚Ｔｃとの総和が、第１参照点Ｃ１と第２参照点Ｃ２との間の距離である第３参照距離Ｄ２に等しいという関係に従って、被写体の基準線上の体厚である基準線上体厚Ｔｃを算出することができる。このため、線源基準点ＣＳと検出器基準点ＣＰとの間の距離である第２距離ＳＩＤが容易に取得できない撮影システムであっても、被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃを算出することができる。
【００９９】
また、放射線源１１と検出器１４とを挟んで互いに対向し、お互いの相対的な位置関係が保持されるように位置決めされた第１の物体と第２の物体に第１参照点Ｃ１と第２参照点Ｃ２を設定して、第１参照距離Ｄ１、第２参照距離Ｄ２を測定するため、放射線源と検出器の間に被写体などの物体が検出器を覆うように位置する状態であっても、被写体の体厚（基準線上体厚）を算出することができる。また、例えば、病室での回診時の放射線撮影または救命救急時の放射線撮影など、携帯型の放射線画像撮影装置を用いて放射線撮影を行う際に、まず放射線検出器に対して被写体を位置決めし、その後放射線検出器および被写体に対して放射線源を位置決めして放射線撮影を行う場合がある。このような場合に、被写体によって検出器表面が放射線源に対して露出されていない状態がありうるため、本実施形態の手法を好適に適用することができる。
【０１００】
本実施形態によれば、第１参照点を有する第１の物体と第２参照点を有する第２の物体がそれぞれ撮影環境に固定され、第３参照距離Ｄ３を固定値とされているため、第１参照点と第２参照点との間の第３参照距離が放射線撮影ごとに変化することがない。このため、一旦第３参照距離Ｄ３を取得すれば、その後は、第１参照点Ｃ１、第２参照点Ｃ２がそれぞれ共通である複数の放射線撮影において、取得した第３参照距離Ｄ３を共通して用いることができる。また、病室の天井と床（または、病室の対向する一対の壁）を第１の物体と第２の物体として用い、病室の天井と床（または、病室の対向する一対の壁）の法線に平行になるように放射線源１１の照射方向を設定した場合には、病室の天井から床までの距離（または対向する壁の距離）が第３の距離Ｄ３に相当する。この場合には、１つの病室で床と天井との距離（または対向する壁の距離）を取得すると、病室の天井から床までの距離（または対向する壁の距離）が共通する各病室に対しても、取得した第３参照距離Ｄ３を共通して用いることができる。
【０１０１】
第１の実施形態によれば、第１対応付け情報に基づいて、被写体Ｋを表す被写体画像Ｉｋの画素値と被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃと第２距離ＳＩＤとに対応する撮影条件を推定する撮影条件推定部３３を備えることにより、被写体画像Ｉｋの画素値と被写体Ｋの体厚Ｔｃと第２距離ＳＩＤとに対応する撮影条件を好適に推定することができる。
【０１０２】
例えば、複数の制御システムを組み合わせて構成された放射線画像撮影装置においては、放射線源１１を制御する制御システムと検出器１４を制御する制御システムが接続されていない場合もある。この場合には、被写体画像Ｉｋの画素値と、基準線上体厚Ｔｃと、第２距離ＳＩＤとを取得して、被写体画像Ｉｋの画素値に対応する撮影条件を推定することにより、放射線源１１を制御する制御システムから有線通信または無線通信によって撮影条件を取得できない場合であっても、放射線源１１を制御する制御システムに用いられた撮影条件を推定して取得することができる。また、推定された撮影条件を、被写体画像Ｉｋに施される各画像処理の画像処理パラメータを決定するための参考情報、または、その後の同一被写体の同一部位の放射線撮影のための撮影条件を決定するための参考情報として提供することができる。
【０１０３】
また、体厚分布取得部３４は、被写体Ｋを表す被写体画像Ｉｋと、被写体画像Ｉｋに対して推定された撮影条件と被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃとに基づいて、被写体画像Ｉｋにおける各位置の被写体Ｋの体厚分布Ｔｋを推定するため、被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃと推定された撮影条件とを利用することにより、精度よく被写体Ｋの体厚分布Ｔｋを推定することができる。
【０１０４】
さらに、本実施形態のように体厚分布取得部３４が、仮想モデルＭを放射線撮影した場合に得られると推定される画像である、推定一次線画像Ｉｐと推定散乱線画像Ｉｓを合成した推定画像Ｉｍを生成して、推定画像Ｉｍと被写体画像Ｉｋとの違いが小さくなるように、仮想モデルＭの体厚分布を修正する場合には、推定画像Ｉｍと被写体画像Ｉｋとの違いに基づいて、推定画像Ｉｍが被写体画像Ｉｋに近似するように正確に推定体厚分布Ｔｎを修正でき、修正した仮想モデルＭの推定体厚分布Ｔｎを被写体Ｋの体厚分布Ｔｋとすることにすることにより、正確に被写体画像Ｉｋの体厚分布Ｔｋを決定することができる。また、従来方法ではグリッドを用いないで撮影された画像からは散乱線成分による影響が大きく正確な体厚分布を算出することが難しかったことに対し、本実施形態の手法によれば、推定画像Ｉｍが被写体画像Ｉｋに近似するように正確に推定体厚分布Ｔｎを修正して、被写体Ｋの体厚分布Ｔｋとして決定しているため、被写体画像Ｉｋがグリッドを用いないで撮影された画像であっても、従来方法よりも正確に体厚分布Ｔｋを得ることができる。
【０１０５】
また、仮想モデル取得部５１が、修正された推定体厚分布Ｔｎを有する仮想モデルＭをさらに取得し、推定画像生成部５２が、修正された推定体厚分布Ｔｎを有する仮想モデルＭから推定画像Ｉｍをさらに生成し、修正部５３が、さらに生成された推定画像Ｉｍと被写体画像Ｉｋの違いが小さくなるように仮想モデルＭの推定体厚分布Ｔｎをさらに修正する場合には、修正された推定体厚分布Ｔｎを有する仮想モデルに基づいて、体厚分布Ｔの修正を繰り返すことにより、推定画像Ｉｍが被写体画像Ｉｋにより近似するように体厚分布Ｔをより正確に修正できるため、修正した仮想モデルＭの推定体厚分布Ｔｎ＋１を被写体Ｋの体厚分布Ｔｋとすることで、さらに正確に被写体画像Ｉｋの体厚分布Ｔｋを決定することができる。
【０１０６】
また、体厚分布決定部５４が、推定画像Ｉｍと被写体画像Ｉｋとの違いが許容可能な程度に十分小さくなった場合に、仮想モデルＭの推定体厚分布Ｔｎを被写体Ｋの体厚分布Ｔｋとして決定している場合には、推定画像Ｉｍと被写体画像Ｉｋとが近似する体厚分布となるように、繰り返し体厚分布を修正して、非常に正確に被写体画像の体厚分布を決定することができる。また、体厚分布決定部５４は、推定画像Ｉｍと被写体画像Ｉｋとの違いが閾値以下となったか否かを判定することにより、推定画像Ｉｍと被写体画像Ｉｋとの違いが許容可能な程度に十分小さくなったか否かを好適に判別して、推定画像Ｉｍと被写体画像Ｉｋとが近似する体厚分布となるように、繰り返し体厚分布を修正して、非常に正確に被写体画像の体厚分布を決定することができる。
【０１０７】
また、修正部５３が、推定画像と被写体画像の違い画像の画素値の絶対値の総和または違い画像の画素値の二乗和が小さくなるように、仮想モデルの体厚分布を修正しているため、好適に推定画像Ｉｍと被写体画像Ｉｋとの違いの大きさを判定することができる。
【０１０８】
また、修正部５３が、仮想モデルＭの１画素以上の部分領域ごとに、仮想モデルＭの推定体厚分布Ｔｎ−１のうち１つの部分領域の体厚を変動させて、推定画像Ｉｍと被写体画像Ｉｋとの違いを最小化する場合のその１つの部分の体厚を算出し、算出された各部分の体厚によって仮想モデルＭの体厚分布を修正する場合には、各画素の体厚の修正値を正確に算出でき、好適に修正された推定体厚分布Ｔｎを取得することができる。
【０１０９】
また、本実施形態によれば、好適に決定された被写体Ｋの体厚分布Ｔｋを用いて被写体画像の散乱線を推定した散乱線情報を取得する散乱線情報取得部３５と、取得した散乱線情報に基づいて、被写体画像の散乱線の除去処理を行う散乱線除去部３６を備えているため、精度よく散乱線除去処理を行った処理後画像を取得することができる。散乱線情報を取得する任意の方法を採用可能であり、散乱線情報に基づいて散乱線を除去する任意の方法を採用可能である。
【０１１０】
また、推定された撮影条件に応じた処理パラメータを用いて被写体画像の画像処理を実行して処理後画像を取得する画像処理部３７（第１画像処理部）と、処理後画像を表示装置に表示させる表示制御部３８（第１表示制御部）とを備えているため、撮影条件に応じた観察に適したより高品質な処理後画像を提供してユーザの観察作業を支援することができる。さらに、本実施形態によれば、推定された撮影条件と推定された体厚分布Ｔｋに応じて処理パラメータが設定されており、画像処理部３７が、推定された撮影条件と体厚分布とに応じた処理パラメータを用いて被写体画像の画像処理を実行して処理後画像を取得するため、撮影条件と体厚分布を用いて設定された適切な処理パラメータを用いて、観察に適したさらに高品質な処理後画像を提供することができる。
【０１１１】
また、上記の各実施形態において、図５のＳ０６に示す被写体画像Ｉｋの取得処理は、Ｓ０７に示す撮影条件を推定する処理に先だって行われるものであれば任意のタイミングで行ってよい。
【０１１２】
また、本発明の第２の実施形態として、第１の実施形態において、撮影条件推定部３３、散乱線情報取得部３５、散乱線除去部３６を省略した構成とし、撮影条件設定部３９と第１の実施形態とは異なる体厚分布取得部３４を備えるように構成してもよい。なお、第２の実施形態にかかる放射線画像撮影装置制御プログラムが画像解析装置３０にインストールされ、この放射線画像撮影装置制御プログラムの実行により、画像解析装置３０の中央処理装置およびメモリが協働して、本実施形態における撮影条件設定部３９と体厚分布取得部３４およびその他の各部として機能する。図８に第２の実施形態に係る本発明の第２の実施形態に係る放射線画像解析装置３０を適用した放射線画像撮影装置の構成を示す概略ブロック図を示す。第２実施形態においては、第１の実施形態と共通する構成および機能については、詳細な説明を省略し、第１の実施形態と相違する構成および機能を中心に説明する。
【０１１３】
撮影条件設定部３９は、被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃと被写体に照射された放射線の線質と線量の少なくとも一方を表す撮影条件の関係を予め対応づけた第２対応付け情報に基づいて、被写体Ｋの体厚Ｔｃに対応する撮影条件を放射線源１１に設定する。なお、撮影条件を放射線源１１に設定するとは、測定部制御部２３を介して放射線源１１に対して線質および線量の少なくとも一方を表す撮影パラメータを設定して、放射線源１１による放射線撮影を行うことを意味する。また、第２対応付け情報は、少なくとも被写体の体厚と撮影条件とを対応づけたものであればよく、例えば、第２対応付け情報を被写体の体厚（基準線上体厚）と第２距離（ＳＩＤ）と撮影条件とを対応づけたものとしてもよい。この場合には撮影条件設定部３９は、算出部３１によって算出された基準線上体厚Ｔｃと第２距離ＳＩＤに対応する撮影条件を放射線源１１に設定すればよい。
【０１１４】
また、第２実施形態における体厚分布取得部３４は、被写体Ｋを表す被写体画像Ｉｋと、被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃとに基づいて、第１の実施形態とは異なる体厚分布の推定手法を用いて被写体画像Ｉｋにおける各位置の被写体Ｋの体厚分布Ｔｋを推定するものである。体厚分布取得部３４は、算出部３１に算出された被写体Ｋの体厚Ｔｃを被写体Ｋの最大体厚とし、被写体Ｋの最小体厚をゼロとして、被写体画像Ｉｋの被写体Ｋを表す画素値と体厚分布との関係を定義する第１関数を生成し、第１関数に基づいて、被写体画像Ｉｋの各位置の画素の画素値に対応する体厚を求めて被写体画像Ｉｋの体厚分布を算出する。
【０１１５】
人体の胸、腹、手、足など略楕円柱状の被写体Ｋの放射線撮影時には、検出器１４の中心に、被写体Ｋの略楕円柱状の中心軸を位置させ、かつ、被写体Ｋの断面の略楕円形状の短軸（または長軸）と放射線の光軸方向が略平行になるように放射線撮影をすることが多い。このような場合には、検出器１４の中心を検出器基準点ＣＰとして設定すると、算出部３１に算出された被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃは、放射線の照射方向における被写体Ｋの最大体厚とほぼ等しくなる。このことを利用して、体厚分布取得部３４は、検出器１４の中心を検出器基準点ＣＰとして設定すると、算出部３１に算出された被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃを、放射線の照射方向における被写体Ｋの最大体厚Ｔｍａｘとして取得する。
【０１１６】
また、体厚分布取得部３４は、被写体画像Ｉｋの被写体Ｋを通過した放射線による最小画素値と、被写体画像Ｉｋの被写体Ｋを通過した放射線による最大画素値とを、画像のヒストグラム解析を行って公知の方法により取得する。そして、体厚分布取得部３４は、被写体画像Ｉｋの被写体Ｋを通過した放射線による最小画素値に対応する体厚を最大体厚Ｔｍａｘとし、被写体画像Ｉｋの被写体Ｋを通過した放射線による最大画素値に対応する体厚を０として、画素値と体厚との関係を定義する第１関数を作成する。ここでは、第１関数は、横軸を画素値、縦軸を体厚とすると、最小画素値において最大体厚Ｔｍａｘとなり最大画素値において最小体厚Ｔｍｉｎ（体厚ゼロ）となる一次関数（線形関数）とする。そして、体厚分布取得部３４は、第１関数を用いて、被写体画像Ｉｋの各位置の画素の画素値に対応する体厚を求めて被写体画像Ｉｋの体厚分布を算出する。
【０１１７】
画像処理部３７（第２画像処理部）は、撮影条件設定部３９によって放射線源１１に設定された撮影条件を取得し、かかる撮影条件に応じた処理パラメータを用いて被写体画像に対する所要の画像処理を実行して処理後画像を取得する。画像処理部３７は、被写体画像Ｉｋに対する所要の画像処理として、ノイズを除去するノイズ除去処理、階調処理および周波数処理等の各画像処理を行って処理済みの被写体画像である処理後画像を取得する。また、記憶部４２は、ノイズ除去処理と階調処理、周波数処理などの各所要の画像処理のそれぞれに対して、撮影条件ごとにそれぞれ処理パラメータを予め対応づけて記憶しており、画像処理部３７は、撮影条件に応じた処理パラメータを用いて被写体画像に対する各画像処理を実行して処理後画像を取得する。また、画像処理部３７は、所要の画像処理が実施された処理後画像を記憶部４２に記憶する。
【０１１８】
表示制御部３８（第２表示制御部）は、画像処理部３７（第２画像処理部）による画像処理が実行された処理後画像を表示部４３（表示装置）に表示させる。また、表示制御部３８は、本実施形態による画像解析処理に必要な情報や、制御装置２０の撮影制御処理に必要な情報などを、適宜表示部４３に表示させる。
【０１１９】
図８は、第２の実施形態に係る放射線画像解析装置１によって行われる処理を示すフローチャートである。図８を用いて、第２の実施形態における放射線画像撮影装置１の処理の流れを説明する。
【０１２０】
まず、図８に示すように、放射線画像撮影装置１は、第１距離測定部１１によって第１距離ＳＯＤを測定する第１距離測定ステップを実行し（Ｓ３１）、第１参照距離測定部１５によって第１参照距離Ｄ１を測定する第１参照距離測定ステップを実行し（Ｓ３２）、第２参照距離測定部１３によって第２参照距離Ｄ２を測定する第２距離測定ステップを実行し（Ｓ３３）、記憶部４２に記憶された第３参照距離Ｄ３を取得する第３参照距離ステップを実行する（Ｓ３４）。Ｓ３１からＳ３４の各ステップは、任意の順番で実行してよく、同時に実行してもよい。
【０１２１】
算出部３１は、第１距離ＳＯＤと、第１参照距離Ｄ１と、第２参照距離Ｄ２と、第３参照距離Ｄ３とを取得し、式（Ａ１）を用いて、被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃを算出する算出ステップを実行する（Ｓ３５）。また、算出部３１は、被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃと第１距離ＳＯＤの和として第２距離ＳＩＤを取得する。なお、Ｓ３１からＳ３５のステップは、Ｓ０１からＳ０５にそれぞれ対応するステップである。
【０１２２】
続いて、撮影条件設定部３９は、第２対応付け情報に基づいて、被写体Ｋの体厚Ｔｃに対応する撮影条件を推定して、放射線源１１に対して設定する（Ｓ３６）。画像取得部３２は、放射線源１１に対して設定された撮影条件に応じて放射線源１１によって放射線撮影された被写体Ｋの被写体画像を取得する（Ｓ３７）。次に、体厚分布取得部３４は、被写体画像Ｉｋと被写体Ｋの体厚Ｔｃから第１関数を作成して、第１関数に基づいて、被写体画像Ｉｋの各位置の画素値に対応する体厚を取得して、被写体画像Ｉｋの体厚分布Ｔｋを推定する（Ｓ３８）。その後、画像処理部３７は、被写体画像に対して、所要の画像処理を実行して処理後画像を生成する（Ｓ３９）。また、所要の画像処理に含まれる各画像処理において、放射線源１１に対して設定された撮影条件に応じた画像処理パラメータが適宜使用される。表示制御部３８は、ユーザからの表示終了の入力を入力部４１が受け付けるまで、生成された処理後画像を表示部４３に表示させる表示制御を行う（Ｓ４０）。
【０１２３】
第２の実施形態によれば、被写体Ｋの体厚Ｔｃ対応する撮影条件を放射線源１１に設定することができるため、ユーザによる撮影条件の設定入力の負担を低減して、好適な撮影条件によって被写体Ｋの放射線撮影を行って被写体画像を取得することができる。このため、連続して放射線撮影を行う医療現場において、好適に放射線撮影の効率化を図ることができる。
【０１２４】
また、第２の実施形態によれば、設定された撮影条件に応じた処理パラメータを用いて被写体画像の画像処理を実行して処理後画像を取得する画像処理部３７（第２画像処理部）と、処理後画像を表示装置に表示させる表示制御部３８（第２表示制御部）とを備えたため、被写体Ｋの体厚Ｔｃと放射線源１１に設定した撮影条件に応じた観察に適したより高品質な処理後画像を提供してユーザの観察作業を支援することができる。
【０１２５】
また、第２の実施形態によれば、算出部３１に算出された被写体Ｋの体厚Ｔｃを被写体Ｋの最大体厚とし、被写体Ｋの最小体厚をゼロとして、被写体画像Ｉｋの被写体Ｋを表す画素値と体厚分布との関係を定義する第１関数を生成し、第１関数に基づいて、被写体画像Ｉｋの各位置の画素の画素値に対応する体厚を求めて被写体画像Ｉｋの体厚分布を算出する体厚分布取得部３４を備えたため、比較的簡易な方法で精度よく被写体画像の体厚分布を算出することができる。
【０１２６】
また、第２の実施形態の変形例として、第２の実施形態における撮影条件設定部３９を省略し、表示制御部３８を、被写体の放射線撮影に用いられる放射線の線質と線量の少なくとも一方を表す撮影条件と被写体の体厚（基準線上体厚）との関係を予め対応づけた第３対応付け情報に基づいて、被写体Ｋの体厚Ｔｃに対応する撮影条件を表示装置に表示させる第３表示制御部として機能させてもよい。この場合には、表示制御部３８は、第３対応付け情報に基づいて、被写体Ｋの基準線上体厚Ｔｃに対応する撮影条件を表示部４３に表示させることにより、操作者に、撮影条件の設定支援のための情報を提供することができる。
【０１２７】
なお、この場合には、表示制御部３８によって、表示された撮影条件（第３対応付け情報に基づいて、被写体Ｋの体厚Ｔｃに対応する撮影条件）を、画像処理部３７等の各部が必要に応じて用いればよい。また、第３対応付け情報は、被写体の放射線撮影に用いられる放射線の線質と線量の少なくとも一方を表す撮影条件と被写体の体厚との関係を対応づけたものであればよく、第２対応付け情報と同じものであってもよく、異なるものであってもよい。また、第３対応付け情報は、少なくとも被写体の体厚と撮影条件とを対応づけたものであればよく、例えば、第３対応付け情報を被写体の体厚と第２距離（ＳＩＤ）と撮影条件とを対応づけたものとしてもよい。この場合には表示制御部３８は、算出部３１によって算出された体厚Ｔｃと第２距離ＳＩＤに対応する撮影条件を表示すればよい。
【０１２８】
また、例えば、管電圧を異ならせて高エネルギーと低エネルギーの放射線をそれぞれ撮影して取得された２つの放射線画像の違いによって放射線画像を取得するエネルギーサブトラクション技術において、本発明によって得られた被写体Ｋの体厚Ｔｃに応じて、被写体Ｋの体厚Ｔｃが大きくなるほど、撮影条件の照射線量と線質の少なくとも一方を大きくするように撮影条件を決定する処理を行ってもよい。また、高エネルギーの放射線撮影に対する撮影条件と低エネルギーの放射線撮影に対する撮影条件の一方について、被写体Ｋの体厚Ｔｃに応じて、被写体Ｋの体厚Ｔｃが大きくなるほど、撮影条件の照射線量と線質の少なくとも一方を大きくしてもよく、高エネルギーの放射線撮影に対する撮影条件と低エネルギーの放射線撮影に対する撮影条件の両方について、被写体Ｋの体厚Ｔｃに応じて、被写体Ｋの体厚Ｔｃが大きくなるほど、撮影条件の照射線量と線質の少なくとも一方を大きくしてもよい。この場合には、被写体画像Ｉｋに対する正確な体厚が適用されて、適切な撮影条件が適用されることにより、被写体Ｋの厚さＴｃに応じて放射線の線質が変動するビームハードニング現象の発生の影響を低減して、サブトラクション処理後の画像の画質を好適に改善することができる。
【０１２９】
また、例えば、本発明によって得られた被写体Ｋの体厚Ｔｃを、エネルギーサブトラクション技術において、高エネルギーの放射線撮影により取得された高エネルギー放射線画像から低エネルギーの放射線撮影により取得された低エネルギー放射線画像を重み付け減算する際の重み付けパラメータに反映してもよい。例えば、高エネルギー放射線画像から低エネルギー放射線画像を重み付け減算する際の重み付けパラメータを、本発明によって得られた被写体Ｋの体厚Ｔｃに基づいて、被写体Ｋの体厚Ｔｃが大きくなるほど、重み付けパラメータが小さくなるように調整することが好適である。
【０１３０】
例えば、上記場合に、画像解析装置３０は、高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰとを用いて、骨を除去した被写体の軟部を示す軟部画像ＳＰと被写体の骨部を示す骨部画像ＢＰとを生成するサブトラクション処理部によってサブトラクション処理を実行することができる。サブトラクション処理部の処理の一例を以下に説明する。一般的に、サブトラクション画像Ｐｓｕｂは、第２荷重減算係数Ｕｂに対する第１荷重減算係数Ｕａの比を乗算した高エネルギー画像ＨＰと、低エネルギー画像ＬＰとの差分により表される。
Ｐｓｕｂ＝（Ｕａ／Ｕｂ）×ＨＰ−ＬＰ  （Ｂ１）
なお、式（Ｂ１）中のＵａは低エネルギー画像の実行エネルギーに対応する対象部位の線減弱係数である第１荷重減算係数、Ｕｂは高エネルギー画像の実行エネルギーに対応する対象部位の線減弱係数である第２荷重減算係数である。
【０１３１】
サブトラクション処理部は、軟部組織に対応する第１荷重減算係数Ｕａと第２荷重減算係数Ｕｂとを用いて、式（Ｂ１）を算出することにより軟部画像ＳＰをサブトラクション画像Ｐｓｕｂとして生成する。また、サブトラクション処理部は、骨部に対応する第１荷重減算係数Ｕａと第２荷重減算係数Ｕｂとを用いて、式（Ｂ１）を算出することにより骨部画像ＳＰをサブトラクション画像Ｐｓｕｂとして生成する。この際に、被写体Ｋの体厚Ｔｃに基づいて、被写体Ｋの体厚Ｔｃが大きくなるほど、第２荷重減算係数Ｕｂに対する第１荷重減算係数Ｕａの比が小さくなるように、第２荷重減算係数Ｕｂに対する第１荷重減算係数Ｕａの比を調整することが考えられる。
【０１３２】
このように、エネルギーサブトラクション技術において、被写体Ｋの体厚Ｔｃが大きくなるほど、第２荷重減算係数Ｕｂに対する第１荷重減算係数Ｕａの比が小さくなるように、重み付けパラメータ（第２荷重減算係数Ｕｂに対する第１荷重減算係数Ｕａの比）を調整した場合には、周波数成分の分離精度を向上させることができるため、観察に適したより高品質な処理後画像を提供してユーザの観察作業を支援することができる。
【０１３３】
上記の各実施形態はあくまでも例示であり、上記のすべての説明が本発明の技術的範囲を限定的に解釈するために利用されるべきものではない。本発明の態様は、上述した個々の実施例に限定されるものではなく、個々の実施例の各要素のいかなる組合せも本発明に含み、また、当業者が想到しうる種々の変形も含むものである。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【０１３４】
また、上記の実施形態におけるシステム構成、ハードウェア構成、処理フロー、モジュール構成、ユーザインターフェースや具体的処理内容等に対して、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な改変を行ったものも、本発明の技術的範囲に含まれる。たとえば、画像解析装置の構成要素の一部または全部は、1台のワークステーションにより構成されたものであってもよく、ネットワークを介して接続された一台以上のワークステーション、サーバ、記憶装置によって構成されたものであってもよい。
【０１３５】
また、上記実施形態においては、検出器１４を用いて被写体の放射線画像を撮影する検出器１４において取得した放射線画像を用いて散乱線除去処理を行っているが、特開平８−２６６５２９号公報、特開平９−２４０３９号公報等に示される放射線検出体としての蓄積性蛍光体シートに被写体の放射線画像情報を蓄積記録し、蓄積性蛍光体シートから光電的に読み取ることにより取得した放射線画像を用いた場合においても、本発明を適用できることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１３６】
１   放射線画像撮影装置
１０  撮影室
１１  放射線源
１２  第１距離測定部
１３  第２参照距離測定部
１４  検出器（放射線検出器）
１５  第１参照距離測定部
２０  制御装置
３０  画像解析装置
３１  算出部
３２  画像取得部
３３  撮影条件推定部
３４  体厚分布取得部
３７  画像処理部
３８  表示制御部
３９  撮影条件設定部
４０  体厚分布算出部
４１  入力部
４２  記憶部
４３  表示部
Ｃ    基準線
Ｃ１、Ｃ２  第１参照点、第２参照点
ＣＰ、ＣＳ  検出器基準点、線源基準点
ＣＯ  被写体基準点
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３  第１参照距離、第２参照距離、第３参照距離
ＳＯＤ  第１距離
ＳＩＤ  第２距離
Ｔｃ  体厚（基準線上体厚）
Ｔｋ 体厚分布
Ｗ１  床（第１の物体）
Ｗ２  天井（第２の物体）
【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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