(57)【要約】  【課題】  胸部のＸ線投影画像から、肺の換気異常領域の検出に有用な情報を得る。  【解決手段】  位置合せ手段１１０が、同一胸部についての胸部Ｘ線画像である、肺に空気が吸入されたときの空気吸入画像Ｐ１と、肺に非放射性キセノンガスが造影剤として吸入されたときのガス吸入画像Ｐ２とを位置合せし、差分画像作成手段１２０が、位置合せされた上記２つの画像間の差分を表す差分画像Ｓｕ１を作成する。差分画像Ｓｕ１には、骨部等の解剖学的ノイズや、被写体の体位変動による位置ずれに起因するアーチファクトが抑制された状態で、換気異常領域を示す情報が現される。【選択図】          図１
2005073122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線撮影によって得られる同一の胸部の放射線投影画像である、前記胸部の肺に空気が吸入されたときの第１の画像と、前記肺に空気と異なる放射線吸収率を有するガスが吸入されたときの第２の画像の、２つの画像を位置合せし、
位置合せされた前記２つの画像を比較して、該２つの画像間の差異を表す差異情報を得、
得られた前記差異情報を出力することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
前記２つの画像が、単純撮影された胸部放射線画像であることを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。
【請求項３】
前記２つの画像が、前記胸部を透過した、エネルギー分布の互いに異なる放射線を記録して得られた２画像に対して画像間演算を施して得られる、前記胸部の骨部が除去されたエネルギーサブトラクション軟部画像であることを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。
【請求項４】
前記エネルギー分布の互いに異なる放射線が、前記ガスのＫ吸収端前に相当するエネルギーを有する単色放射線と、前記ガスのＫ吸収端後に相当するエネルギーを有する単色放射線であることを特徴とする請求項３記載の画像処理方法。
【請求項５】
前記差異情報が、前記２つの画像の差分を表す差分画像であることを特徴とする請求項１から４いずれか記載の画像処理方法。
【請求項６】
前記差異情報が、前記２つの画像において差異のある領域のうち所定の基準を満たす領域を示す情報であることを特徴とする請求項１から４いずれか記載の画像処理方法。
【請求項７】
前記所定の基準が、前記２つの画像間の差分および／または前記差異のある領域の面積が所定の閾値以上であることを特徴とする請求項６記載の画像処理方法。
【請求項８】
前記ガスが、非放射性キセノンガスであることを特徴とする請求項１から７いずれか記載の画像処理方法。
【請求項９】
放射線撮影によって得られる同一の胸部の放射線投影画像である、前記胸部の肺に空気が吸入されたときの第１の画像と、前記肺に空気と異なる放射線吸収率を有するガスが吸入されたときの第２の画像の、２つの画像を位置合せする位置合せ手段と、
該位置合せ手段により位置合せされた前記２つの画像を比較して、該２つの画像間の差異を表す差異情報を得る差異情報取得手段と、
該差異情報取得手段により得られた前記差異情報を出力する出力手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項１０】
コンピュータを、
放射線撮影によって得られる同一の胸部の放射線投影画像である、前記胸部の肺に空気が吸入されたときの第１の画像と、前記肺に空気と異なる放射線吸収率を有するガスが吸入されたときの第２の画像の、２つの画像を位置合せする位置合せ手段と、
該位置合せ手段により位置合せされた前記２つの画像を比較して、該２つの画像間の差異を表す差異情報を得る差異情報取得手段と、
該差異情報取得手段により得られた前記差異情報を出力する出力手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理方法および装置並びにそのためのプログラムに関し、特に詳しくは、肺の換気異常領域の検出に適した、胸部の放射線投影画像に対する画像処理方法および装置並びにそのためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野においては、肺の換気機能を調べ、肺における換気異常領域（吸入した空気等の気体が換気されない領域）を検出するための診断が行われている。その診断手法の１つとして、非放射性キセノンガスを造影剤として用いて撮影された、胸部ＣＴ画像による診断手法が提案されている（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
この診断手法は、非放射性キセノンガスが、空気よりも高いＸ線吸収率を有し、またそのＸ線吸収率がガス濃度に比例するという特徴を有することから、非放射性キセノンガスを肺のＸ線撮影における造影剤として利用し、肺に非放射性キセノンガスを吸入させて撮影したＣＴ画像と、肺に空気を吸入させて撮影したＣＴ画像とを比較して、ＣＴ画像中の肺野領域において濃度に変化が現れない領域を、換気異常領域として検出する手法である。
【非特許文献１】安原美文，池添潤平，清水健治：非放射性キセノンＣＴによる肺内換気図，Medical Imaging Technology, 18,2000,187
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記手法ではＣＴ画像を取得するためのＣＴ撮影装置が必要になるが、このＣＴ撮影装置は、非常に高価であり、その取扱いも容易でない。
【０００５】
一方、一般的なＸ線投影画像（被写体を透過したＸ線を記録して得られる被写体の投影画像）を取得するための設備は、より安価であり、その取扱いは比較的容易である。
【０００６】
したがって、上記手法においてＣＴ画像の代わりにＸ線投影画像を適用し、肺に非放射性キセノンガスが吸入されたときのＸ線投影画像と、肺に空気が吸入されたときのＸ線投影画像とを比較して、換気異常領域を検出することができれば、より安価で簡便な診断を行うことができる。
【０００７】
しかし、ここで問題となるのが、Ｘ線投影画像に含まれる解剖学的ノイズの存在である。解剖学的ノイズとは、画像診断を行う上で障害となる、画像に含まれる被写体組織の像である。Ｘ線投影画像は、その性質上、被写体の厚さ方向の情報がすべて投影される画像であるため、ＣＴ画像より多くの解剖学的ノイズ（換気異常領域の検出では、主に骨部の像）が含まれることとなり、Ｘ線投影画像同士の単純な比較だけでは、換気異常領域の検出が難しい。
【０００８】
そこで、比較する２つのＸ線投影画像間で、対応する場所毎に濃度を比較して、この２つの画像間で差異が存在する領域（換気機能が正常である領域）を抽出し、抽出された領域の分布から換気異常領域を検出する手法が考えられるが、Ｘ線投影画像を取得するための撮影においては、その撮影形態から、被写体の体位が変わり易く、比較する上記２つの画像間に、被写体の体位変動による位置ずれが生じてしまい、換気異常領域を検出するための診断に適した有用な情報が得られないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、胸部の放射線投影画像から換気異常領域の検出に有用な情報を得ることが可能な、画像処理方法および装置並びにそのためのプログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の画像処理方法は、放射線撮影によって得られる同一の胸部の放射線投影画像である、上記胸部の肺に空気が吸入されたときの第１の画像と、肺に空気と異なる放射線吸収率を有するガスが吸入されたときの第２の画像の、２つの画像を位置合せし、位置合せされた上記２つの画像を比較して、当該２つの画像間の差異を表す差異情報を得、得られた差異情報を出力することを特徴とする方法である。
【００１１】
ここで、「放射線投影画像」とは、被写体を透過した放射線を記録して得られる被写体の投影画像であり、代表的なものとして、被写体を透過したＸ線を、蓄積性蛍光体シートやフラットパネルディテクタ等の検出媒体で検出してデジタル的に得られた、被写体のデジタルＸ線画像を考えることができる。
【００１２】
「位置合せ」とは、比較する２つの画像中の被写体領域における解剖学的特徴位置が互いに略一致する（重なる）ように、上記２つの画像のうち少なくとも一方の画像を移動したり変形したりする処理のことであり、例えば、特開２００１−１５７６７５号公報にて開示されているような、アフィン変換処理（回転、平行シフト）や非線形歪変換処理（ワーピング）等を用いることができる。
【００１３】
「差異情報」とは、上記２つの画像をそれぞれ表す２つの画像データ間の画像信号の差異を表す情報であって、少なくとも胸部の肺野領域についての情報を含むものである。
【００１４】
本発明の画像処理方法において、上記２つの画像は、単純撮影された胸部放射線画像であってもよいし、胸部を透過した、エネルギー分布の互いに異なる放射線を記録して得られた２画像に対して画像間演算を施して得られる、胸部の骨部が除去されたエネルギーサブトラクション軟部画像であってもよい。
【００１５】
なお、ここでの「エネルギー」とは、放射線の単純な強度を表すものではなく、放射線の波長（あるいは周波数）に対応するエネルギーである。
【００１６】
ここで、「単純撮影された胸部放射線画像」とは、胸部を透過した放射線を記録してそのまま得られた画像であり、上記エネルギーサブトラクション軟部画像と区別する。
【００１７】
「エネルギーサブトラクション軟部画像」とは、被写体を構成する骨部と軟部で放射線の吸収スペクトルが異なることを利用して生成される、骨部が除去された軟部を表す画像であり、被写体を透過した、エネルギー分布の互いに異なる放射線を記録して、骨部と軟部のコントラストが異なる２画像を得、得られた当該２画像間でサブトラクション処理を主とした画像間演算を行うことにより生成される。
【００１８】
上記２つの画像がエネルギーサブトラクション軟部画像である場合、上記のエネルギー分布の互いに異なる放射線は、上記ガスのＫ吸収端前に相当するエネルギーを有する単色放射線と、上記ガスのＫ吸収端後に相当するエネルギーを有する単色放射線であってもよい。
【００１９】
ここで、「単色放射線」とは、一般的な放射線撮影に用いられる放射線よりも、エネルギー分布（スペクトル）の幅が非常に狭い放射線のことであり、例えば、そのエネルギー分布の幅が０．５ｋｅＶ程度のものが考えられる。
【００２０】
単色放射線は、通常の放射線源から発せられた放射線を分光器等で分光することにより得ることができる。
【００２１】
また、「Ｋ吸収端」とは、個々の元素が有する複数の吸収端（吸収スペクトルにおいて放射線吸収率が局所的に上昇し始める波長位置）のうちの１つであり、それらの中でエネルギーが最も高く、放射線撮影に用いられる放射線のエネルギー領域に近い。なお、「Ｋ吸収端」は「Ｋ殻吸収端」とも呼ばれる。
【００２２】
「Ｋ吸収端前」とは、Ｋ吸収端の長波長側で放射線の吸収率が局所的に低くなる波長領域であり、「Ｋ吸収端後」とは、Ｋ吸収端の短波長側で放射線の吸収率が局所的に高くなる波長領域である。
【００２３】
単色放射線は、その単色性がいかに高いとは言え、通常、そのエネルギー分布は、ある幅と裾の広がりを有しており、単色放射線のエネルギー成分のすべてが、ある特定の波長領域内に含まれるようにすることは容易ではない。しかし、一般的には、そのエネルギー成分の８０％以上が上記波長領域内にあれば、単色放射線としての十分な効果が得られると考えられる。したがって、「Ｋ吸収端前／Ｋ吸収端後に相当するエネルギーを有する単色放射線」は、そのエネルギー成分の８０％以上が、Ｋ吸収端前あるいはＫ吸収端後の波長領域内に含まれるものであればよい。
【００２４】
また、上記差異情報は、上記２つの画像の差分を表す差分画像であってもよいし、上記２つの画像において差異のある領域のうち所定の基準を満たす領域を示す情報であってもよい。
【００２５】
上記差分画像は、上記２つの画像間で、濃度レベルの調整を行わずに、サブトラクション処理を施して得られるものであってもよいし、画像中の肺野領域の平均的な濃度が略一致するように、少なくとも一方の画像の濃度レベルをシフトしてから、サブトラクション処理を施して得られるものであってもよい。
【００２６】
換気異常領域は、換気が略行われない領域であることから、放射線画像においては、肺中の造影剤の有無に関係なく、同じ濃度で現れるという特徴を有する（造影剤の有無以外の撮影条件が同じであることが前提）。従って、上記のような差分画像では、換気異常領域は、肺野領域内において、換気機能が正常な領域とは異なる濃度の領域として現れる。この特徴を利用して、換気異常領域を特定することができる。
【００２７】
上記所定の基準としては、例えば、上記２つの画像間の差分と、上記差異のある領域の面積の、両方あるいは一方が所定の閾値以上とすることができる。
【００２８】
上記ガスとしては、例えば、非放射性キセノンガスを用いることができる。
【００２９】
本発明の画像処理装置は、放射線撮影によって得られる同一の胸部の放射線投影画像である、上記胸部の肺に空気が吸入されたときの第１の画像と、当該肺に空気と異なる放射線吸収率を有するガスが吸入されたときの第２の画像の、２つの画像を位置合せする位置合せ手段と、当該位置合せ手段により位置合せされた上記２つの画像を比較して、当該２つの画像間の差異を表す差異情報を得る差異情報取得手段と、当該差異情報取得手段により得られた差異情報を出力する出力手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００３０】
ここで、「出力手段」としては、例えば、差異情報をＣＲＴや液晶パネルなどの画面に表示する表示手段、差異情報を紙やフイルムにハードコピーするハードコピー手段、差異情報をデータとして、本画像処理装置に接続された記憶装置や他の機器に送信する送信手段等を考えることができる。
【００３１】
なお、上記２つの画像は、もちろん、本画像処理を適用する目的で取得されたものであるか否かを問わない。従って、上記２つの画像のうち少なくとも一方の画像が、過去に他の目的で取得されたものであってもよい。
【００３２】
また、放射線としては、Ｘ線を考えることができるが、これに限定する必要はない。
【００３３】
本発明のプログラムは、コンピュータを、放射線撮影によって得られる同一の胸部の放射線投影画像である、上記胸部の肺に空気が吸入されたときの第１の画像と、当該肺に空気と異なる放射線吸収率を有するガスが吸入されたときの第２の画像の、２つの画像を位置合せする位置合せ手段と、当該位置合せ手段により位置合せされた上記２つの画像を比較して、当該２つの画像間の差異を表す差異情報を得る差異情報取得手段と、当該差異情報取得手段により得られた差異情報を出力する出力手段として機能させるためのプログラムである。
【００３４】
このプログラムを、コンピュータが読取り可能な記録媒体に記録して供給するようにしてもよいし、コンピュータが接続可能なサーバに保存しておき、ダウンロードにより供給するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の画像処理方法および装置によれば、放射線撮影によって得られる同一の胸部の放射線投影画像である、胸部の肺に空気が吸入されたときの第１の画像と、肺に空気と異なる放射線吸収率を有するガスが吸入されたときの第２の画像の、２つの画像を位置合せし、位置合せされた２つの画像を比較して、当該２つの画像間の差異を表す差異情報を得、得られた差異情報を出力するので、放射線投影画像を用いて換気異常領域を検出する際に問題となる、放射線投影画像に多く含まれる解剖学的ノイズによる影響と、被写体の体位変動に起因する位置ずれの影響とが抑制された、上記２つの画像間における上記差異情報を得ることができ、胸部の放射線投影画像から換気異常領域の検出に有用な情報を得ることが可能となる。これにより、より安価で簡便な、換気異常領域の検出のための診断を行うことが可能となる。
【００３６】
本発明の画像処理方法において、上記２つの画像を、単純撮影された胸部放射線画像とすれば、最も一般的な放射線撮影によって得られる放射線画像を用いるので、最も安価で簡便に、換気異常の検出に有用な情報を得ることができる。
【００３７】
本発明の画像処理方法において、上記２つの画像を、胸部を透過した、エネルギー分布の互いに異なる放射線を記録して得られた２画像に対して画像間演算を施して得られる、胸部の骨部が除去されたエネルギーサブトラクション軟部画像とすれば、解剖学的ノイズとなる骨部を予め除去した画像同士で比較することができるので、より解剖学的ノイズの少ない上記差異情報を得ることができる。
【００３８】
なお、ここで、上記エネルギー分布の互いに異なる放射線を、上記ガスのＫ吸収端前に相当するエネルギーを有する単色放射線と、上記ガスのＫ吸収端後に相当するエネルギーを有する単色放射線とすれば、得られた２つの画像において、ガスが吸入された軟部の濃度変化量がより大きくなるので、当該２つの画像から得られるエネルギーサブトラクション画像は、ガスが吸入された軟部である、主に肺野領域が強調された高コントラストな画像となり、より明確な差異情報を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４０】
（実施形態１）
本発明における画像処理装置の実施の形態である第１実施形態について説明する。
【００４１】
図１は、本発明における画像処理装置の一実施形態である、画像処理装置１００を示す図である。画像処理装置１００は、単純撮影された同一の胸部を表す胸部放射線画像である、肺に空気が吸入されたときの空気吸入画像Ｐ１と、肺に非放射性キセノンガスが吸入されたときのガス吸入画像Ｐ２の、２つの画像を位置合せする位置合せ手段１１０と、位置合せ手段１１０により位置合せされた上記２つの画像を比較して、上記２つの画像の差分を表す差分画像Ｓｕ１を得る、差異情報取得手段としての差分画像作成手段１２０と、差分画像作成手段１２０により得られた差分画像Ｓｕ１を出力する出力手段１３０とにより構成されている。
【００４２】
出力手段１３０は、差分画像Ｓｕ１をＣＲＴ等の画面に表示する表示手段１３１と、差分画像Ｓｕ１を紙やフイルムにハードコピーするハードコピー手段１３２と、差分画像Ｓｕ１をデータとして、本画像処理装置１００に接続された不図示の記憶装置や他の機器に送信する送信手段１３３とからなる。
【００４３】
ここで、単純撮影された胸部放射線画像とは、胸部を透過した放射線を記録してそのまま得られた画像である。
【００４４】
なお、本実施形態において、放射線撮影および放射線画像は、Ｘ線撮影およびＸ線画像であるものとする。また、このＸ線画像は、被写体を透過したＸ線量が多い領域が黒く、少ない領域が白く表現されるものであり、高濃度高信号の画像であるものとする。
【００４５】
次に、画像処理装置１００の作用について説明する。図２は、画像処理装置１００の第１実施形態における処理フローを示す図である。
【００４６】
まず、図３に示すような、換気異常領域ｆ１を有する肺を含む同一胸部についての、空気吸入画像Ｐ１およびガス吸入画像Ｐ２が、本画像処理装置１００に入力される。
【００４７】
空気吸入画像Ｐ１は、肺に空気が吸入された胸部をＸ線撮影して得られたものであり、肺でのＸ線吸収量が他の組織よりも少ないので、肺野は黒っぽく、その他の組織部分は比較的白っぽく、被写体外領域は真黒な画像となる。一方、ガス吸入画像Ｐ２は、肺に空気よりもＸ線吸収率の高い非放射性キセノンガスが吸入された胸部をＸ線撮影して得られたものであり、肺でのＸ線吸収量が空気よりも多いので、肺野が空気吸入画像よりも白っぽく、その他は空気吸入画像と略同じ濃度の画像となる。
【００４８】
本画像処理装置１００に、このような空気吸入画像Ｐ１およびガス吸入画像Ｐ２が入力されると、位置合せ手段１１０が、上記２つの画像中の被写体領域における解剖学的特徴位置が互いに略一致するように、上記２つの画像のうち少なくとも一方の画像を移動したり変形したりして位置合せ処理を行う（ステップＳ１１）。この位置合せ処理には、例えば、特開２００１−１５７６７５号公報にて開示されているような、アフィン変換処理（回転、平行シフト）や非線形歪変換処理（ワーピング）等を用いることができる。この処理により、画像Ｐ１，Ｐ２は、それぞれ、画像Ｐ１′，Ｐ２′に変換される。
【００４９】
位置合せ手段１１０により、上記２つの画像Ｐ１，Ｐ２が位置合せされて、画像Ｐ１′，Ｐ２′に変換されると、差分画像作成手段１２０が、画像Ｐ１′，Ｐ２′に対して画像間演算処理を施し、これら２つの画像間における濃度の差分を表す差分画像（サブトラクション画像）Ｓｕ１を作成する（ステップＳ１２）。画像間演算処理としては、画像Ｐ１′と画像Ｐ２′の、対応する画素同士間で減算処理するサブトラクション処理のほか、さらに、減算処理により得られた差分に対して、当該差分の大きさや画像中の位置に応じて重み付けする重み付けサブトラクション処理等を用いることができる。なお、本実施形態においては、差分画像Ｓｕ１は、画像Ｐ１′から画像Ｐ２′を減算するサブトラクション処理により得られた画像であるものとする。
【００５０】
図４は、差分画像Ｓｕ１を示す図である。このようにして作成された差分画像Ｓｕ１では、換気異常領域を検出する際に障害となる、骨部等の解剖学的ノイズが除去され、かつ、体位変動による位置ずれに起因するアーチファクトも抑制され、画像Ｐ１′，Ｐ２′間の差異が強調される。また、換気異常領域は、換気が略行われない領域であることから、Ｘ線画像においては、肺中の造影剤（非放射性キセノンガス）の有無に関係なく、同じ濃度で現れるという特徴を有する。従って、上記差分画像Ｓｕ１では、換気異常領域ｆ１は、中間濃度で表現された肺野領域Ｈ内において、低濃度（略真白）の領域として現れる。この特徴を利用して、換気異常領域を特定することができる。
【００５１】
差分画像作成手段１２０により差分画像Ｓｕ１が作成されると、表示手段１３１が差分画像Ｓｕ１をＣＲＴ等の画面に表示したり、ハードコピー出力手段１３２が差分画像Ｓｕ１を紙やフイルムにハードコピーしたり、あるいは、送信手段１３３が、差分画像Ｓｕ１をデータとして、画像処理装置１００に接続されているデータベースや他の機器（不図示）に送信したりする（ステップＳ１３）。
【００５２】
そして、読影者は、画面に表示され、あるいは、紙やフイルムに記録された差分画像Ｓｕ１を読影し、上述の換気異常領域の特徴をもとに、換気異常領域を検出する。また、データベース等に記憶された差分画像Ｓｕ１を、必要に応じて読み出して利用することも可能である。
【００５３】
このような、本発明の画像処理装置１００によれば、放射線撮影によって得られる同一の胸部の放射線投影画像である、胸部の肺に空気が吸入されたときの第１の画像と、肺に空気と異なる放射線吸収率を有するガスが吸入されたときの第２の画像の、２つの画像を位置合せし、位置合せされた２つの画像を比較して、当該２つの画像間の差異を表す差異情報を得、得られた差異情報を出力するので、放射線投影画像を用いて換気異常領域を検出する際に問題となる、放射線投影画像に多く含まれる解剖学的ノイズによる影響と、被写体の体位変動に起因する位置ずれの影響とが抑制された、上記２つの画像間における上記差異情報を得ることができ、胸部の放射線投影画像から換気異常領域の検出に有用な情報を得ることが可能となる。これにより、より安価で簡便な、換気異常領域の検出のための診断を行うことが可能となる。
【００５４】
（実施形態２）
本発明における画像処理装置の実施の形態である第２実施形態について説明する。
【００５５】
図５は、本発明における画像処理装置の一実施形態である、画像処理装置２００を示す図である。画像処理装置２００は、胸部を透過した、エネルギー分布の互いに異なる放射線を記録して得られた２画像に対して画像間演算を施して得られる、胸部の骨部が除去されたエネルギーサブトラクション軟部画像である、肺に空気が吸入されたときの空気吸入エネサブ画像Ｐ３と、肺に非放射性キセノンガスが吸入されたときのガス吸入エネサブ画像Ｐ４の、２つの画像を位置合せする位置合せ手段２１０と、位置合せ手段２１０により位置合せされた上記２つの画像を比較して、上記２つの画像の差分を表す差分画像Ｓｕ２を得る、差異情報取得手段としての差分画像作成手段２２０と、差分画像作成手段２２０により得られた差分画像Ｓｕ２を出力する出力手段２３０とにより構成されている。
【００５６】
出力手段２３０は、差分画像Ｓｕ２をＣＲＴ等の画面に表示する表示手段２３１と、差分画像Ｓｕ１を紙やフイルムにハードコピーするハードコピー手段２３２と、差分画像Ｓｕ２をデータとして、本画像処理装置２００に接続された不図示の記憶装置や他の機器に送信する送信手段２３３とからなる。
【００５７】
ここで、エネルギーサブトラクション軟部画像とは、被写体を構成する骨部と軟部でＸ線の吸収スペクトルが異なることを利用して生成される、骨部が除去された軟部画像であり、被写体を透過した、エネルギー分布の互いに異なるＸ線を記録して、骨部と軟部のコントラストが異なる２画像を得、得られた当該２画像間でサブトラクション処理を主とした画像間演算を行うことにより生成される。
【００５８】
なお、本実施形態において、放射線撮影および放射線画像は、Ｘ線撮影およびＸ線画像であるものとする。また、このＸ線画像は、被写体を透過したＸ線が多い領域が黒く、少ない領域が白く表現されるものであり、高濃度高信号の画像であるものとする。
【００５９】
次に、画像処理装置２００の作用について説明する。図６は、画像処理装置２００の第２実施形態における処理フローを示す図である。
【００６０】
まず、図７に示すような、換気異常領域ｆ２を有する肺を含む同一の胸部についての、エネルギーサブトラクション軟部画像である、空気吸入エネサブ画像Ｐ３およびガス吸入エネサブ画像Ｐ４が、本画像処理装置２００に入力される。
【００６１】
空気吸入エネサブ画像Ｐ３は、肺に空気が吸入された胸部を透過した、骨部のＸ線吸収率が高くなるエネルギー分布を有するＸ線を記録して得られた、骨部が低濃度化された画像Ｐ３ａと、肺に空気が吸入された胸部を透過した、軟部のＸ線吸収率が高くなるエネルギー分布を有するＸ線を記録して得られた、軟部が低濃度化された画像Ｐ３ｂとを取得し、両画像を骨部の濃度レベルが互いに一致するように調整して、画像Ｐ３ａから画像Ｐ３ｂを減算する処理により得られる、骨部が除去されたエネルギーサブトラクション軟部画像であり、肺でのＸ線吸収量が他の組織よりも少ないので、肺野は黒っぽく、その他の組織部分は比較的白っぽく、被写体外領域は真黒な画像となる。一方、ガス吸入エネサブ画像Ｐ４は、肺に空気よりもＸ線吸収率の高い非放射性キセノンガスが吸入された胸部を透過した、骨部のＸ線吸収率が高くなるエネルギー分布を有するＸ線を記録して得られた、骨部が低濃度化された画像Ｐ４ａと、肺に非放射性キセノンガスが吸入された胸部を透過した、軟部のＸ線吸収率が高くなるエネルギー分布を有するＸ線を記録して得られた、軟部が低濃度化された画像Ｐ４ｂとを取得し、両画像を骨部の濃度レベルが互いに一致するように調整して、画像Ｐ４ａから画像Ｐ４ｂを減算する処理により得られる、骨部が除去されたエネルギーサブトラクション軟部画像であり、肺でのＸ線吸収量が空気よりも多いので、肺野が空気吸入エネサブ画像よりも白っぽく、その他は空気吸入エネサブ画像と略同じ濃度の画像となる。
【００６２】
本画像処理装置２００に、このような上記空気吸入エネサブ画像Ｐ３およびガス吸入エネサブ画像Ｐ４が入力されると、位置合せ手段２１０が、上記２つの画像中の被写体領域における解剖学的特徴位置が互いに略一致するように、上記２つの画像のうち少なくとも一方の画像を変形したり移動したりして位置合せ処理を行う（ステップＳ１１）。この位置合せ処理には、第１実施形態と同様に、例えば、特開２００１−１５７６７５号公報にて開示されているような、アフィン変換処理（回転、平行シフト）や非線形歪変換処理（ワーピング）等を用いることができる。この処理により、画像Ｐ３，Ｐ４は、それぞれ、画像Ｐ３′，Ｐ４′に変換される。
【００６３】
位置合せ手段２１０により、上記２つの画像Ｐ３，Ｐ４が位置合せされて、画像Ｐ３′，Ｐ４′に変換されると、差分画像作成手段２２０が、画像Ｐ３′，Ｐ４′に対して画像間演算処理を施し、これら２つの画像間における濃度の差分を表す差分画像（サブトラクション画像）Ｓｕ２を作成する（ステップＳ２２）。画像間演算処理としては、画像Ｐ３′と画像Ｐ４′の、対応する画素同士間で減算処理するサブトラクション処理のほか、さらに、減算処理により得られる差分に対して、当該差分の大きさや画像中の位置に応じて重み付けする重み付けサブトラクション処理等を用いることができる。なお、本実施形態においては、差分画像Ｓｕ２は、画像Ｐ３′から画像Ｐ４′を減算するサブトラクション処理により得られた画像であるものとする。
【００６４】
図８は、差分画像Ｓｕ２を示す図である。このようにして作成された差分画像Ｓｕ２では、換気異常領域を検出する際に障害となる、骨部等の解剖学的ノイズが略完全に除去され、かつ、体位変動による位置ずれに起因するアーチファクトも抑制され、画像Ｐ３′，Ｐ４′間の差異が強調される。また、換気異常領域は、換気が略行われない領域であることから、Ｘ線画像においては、肺中の造影剤（非放射性キセノンガス）の有無に関係なく、同じ濃度で現れるという特徴を有する。従って、上記差分画像Ｓｕ２では、換気異常領域ｆ２は、中間濃度で表現された肺野領域Ｈ内において、低濃度（略真白）の領域として現れる。この特徴を利用して、換気異常領域を特定することができる。
【００６５】
差分画像作成手段２２０により差分画像Ｓｕ２が作成されると、表示手段２３１が差分画像Ｓｕ２をＣＲＴ等の画面に表示したり、ハードコピー出力手段２３２が差分画像Ｓｕ２を紙やフイルムにハードコピーしたり、あるいは、送信手段２３３が、差分画像Ｓｕ２をデータとして、画像処理装置２００に接続されているデータベースや他の機器（不図示）に送信したりする。
【００６６】
そして、読影者は、画面に表示され、あるいは、紙やフイルムに記録された差分画像Ｓｕ２を読影し、換気異常領域を検出する診断を行う。また、データベース等に記憶された差分画像Ｓｕ２を、必要に応じて読み出して利用することも可能である。
【００６７】
このような、第２実施形態における画像処理装置２００によれば、比較対照となる２つの画像を、胸部を透過した、エネルギー分布の互いに異なる放射線を記録して得られた２画像に対して画像間演算を施して得られる、胸部の骨部が除去されたエネルギーサブトラクション軟部画像とし、解剖学的ノイズとなる骨部を予め除去した画像同士で比較することができるので、より解剖学的ノイズの少ない、上記比較対照となる２つの画像における差異情報（差分画像）を得ることができる。
【００６８】
なお、この第２実施形態において、上記のエネルギー分布の互いに異なるＸ線を、非放射性キセノンガスのＫ吸収端前に相当するエネルギーを有する単色Ｘ線と、同ガスのＫ吸収端後に相当するエネルギーを有する単色Ｘ線にしてもよい。
【００６９】
非放射性キセノンガスのＸ線吸収スペクトルは、Ｋ吸収端前後で大きく変化する。すなわち、Ｘ線が有するエネルギー（波長）に対するＸ線の吸収量が、骨部と非放射性キセノンガスが吸入された軟部とで異なり、図９に示すように、骨部の場合は、Ｋ吸収端前後で大きな変化はないが、非放射性キセノンガスが吸入された軟部の場合は、Ｋ吸収端前で少なく、Ｋ吸収端後で大きくなる。
【００７０】
そこで、エネルギーサブトラクション軟部画像を作成する基になる２画像のうち、一方の画像を、Ｋ吸収端前（Ｋ吸収端の低エネルギー側で局所的にＸ線吸収率が低下している波長領域）のエネルギーを有する単色Ｘ線を用いて撮影したものとし、他方の画像を、Ｋ吸収端後（Ｋ吸収端の高エネルギー側で局所的にＸ線吸収率が上昇している波長領域）のエネルギーを有する単色Ｘ線を用いて撮影したものとすれば、図１０に示すように、Ｋ吸収端前のエネルギーを有するＸ線で撮影された画像では、非放射性キセノンガスが吸入された軟部がより低輝度化（高濃度化）され、Ｋ吸収端後のエネルギーを有するＸ線で撮影された画像では、非放射性キセノンガスが吸入された軟部がより高輝度化（低濃度化）される。よって、上記２画像において、非放射性キセノンガスが吸入された軟部の変化量が大きくなるので、これら２画像から得られるエネルギーサブトラクション軟部画像は、肺野領域を主とした、非放射性キセノンガスが吸入された軟部が強調された高コントラストな画像となり、より明確な差異情報（差分画像）を得ることができる。
【００７１】
なお、上記第１および第２実施形態において、画像処理装置は、差異情報取得手段として、空気吸入（エネサブ）画像とガス吸入（エネサブ）画像との差分を表す差分画像を作成する差分画像作成手段を備えているが、この他に、これら２つの画像において差異のある領域のうち所定の基準を満たす領域を抽出し、抽出された当該領域を示す情報を取得する、差異領域抽出手段を備えるようにしてもよい。この場合、上記所定の基準としては、例えば、上記２つの画像間の差分と、上記差異のある領域の面積の、両方あるいは一方が所定の閾値以上とすることができる。つまり、濃度の変化が一定量を超えた領域や、濃度の変化が見られる領域のうち、一定の大きさの面積を有する領域を、抽出する。このようにすれば、ノイズに相当する変化を超える、より顕著な変化が見られる領域を、換気異常領域の候補として抽出することが可能となる。
【００７２】
なお、コンピュータを、上記画像処理装置における各手段として機能させるためのプログラムを作成し、このプログラムを、コンピュータが読取り可能な記録媒体に記録して供給するようにしてもよいし、コンピュータが接続可能なサーバに保存しておき、ダウンロードにより供給するようにしてもよい。このようにすれば、汎用のコンピュータを上記画像処理装置として動作させ、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明における画像処理装置の第１実施形態を示す図
【図２】画像処理装置の第１実施形態における処理フローを示す図
【図３】空気吸入画像Ｐ１とガス吸入画像Ｐ２を模式的に表した図
【図４】差分画像Ｓｕ１を示す図
【図５】本発明における画像処理装置の第２実施形態を示す図
【図６】画像処理装置の第２実施形態における処理フローを示す図
【図７】空気吸入エネサブ画像Ｐ３とガス吸入エネサブ画像Ｐ４を模式的に表した図
【図８】差分画像Ｓｕ２を示す図
【図９】骨部と非放射性キセノンガスが吸入された軟部についての、Ｘ線エネルギーに対するＸ線吸収量を示す図
【図１０】エネルギー分布の異なるＸ線で撮影さえた各画像のコントラストの違いを示す図
【符号の説明】
【００７４】
１００  画像処理装置
１１０  位置合せ手段
１２０  差分画像作成手段（差異情報取得手段）
１３０  出力手段
１３１  表示手段
１３２  ハードコピー手段
１３３  送信手段
２００  画像処理装置
２１０  位置合せ手段
２２０  差分画像作成手段（差異情報取得手段）
２３０  出力手段
２３１  表示手段
２３２  ハードコピー手段
２３３  送信手段
【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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