(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源から異なるエネルギーの放射線を被写体に照射し撮影したときの高エネルギー画像と低エネルギー画像とを取得する画像取得手段と、
前記高エネルギー画像の画素濃度値と該高エネルギー画像に乗算される第１荷重減算係数とが前記高エネルギー画像の画素濃度値が高くなるほど第１荷重減算係数が非線形に小さくなるように対応付けされた第１荷重減算テーブルを記憶したテーブルデータベースと、
前記画像取得手段により取得された前記高エネルギー画像の各画素の濃度値に応じて、前記第１荷重減算テーブルを用いて前記各画素毎に前記第１荷重減算係数を設定するパラメータ設定手段と、
該パラメータ設定手段により設定された前記第１荷重減算係数および前記低エネルギー画像に乗算される該低エネルギー画像の画素濃度値によらず一定の所定値である第２荷重減算係数に基づいて、前記高エネルギー画像と前記低エネルギー画像とを用いたエネルギーサブトラクション処理を行う画像処理手段と
を備えたことを特徴とするエネルギーサブトラクション処理装置。
【請求項２】
放射線源から異なるエネルギーの放射線を被写体に照射し撮影したときの高エネルギー画像と低エネルギー画像とを取得する画像取得手段と、
前記低エネルギー画像の画素濃度値と前記低エネルギー画像に乗算される第２荷重減算係数とが前記低エネルギー画像の画素濃度値が高くなるほど前記第２荷重減算係数が非線形に大きくなるように対応付けされた第２荷重減算テーブルを記憶したテーブルデータベースと、
前記画像取得手段により取得された前記低エネルギー画像の各画素の濃度値に応じて、前記第２荷重減算テーブルを用いて前記各画素毎に前記第２荷重減算係数を設定するパラメータ設定手段と、
前記高エネルギー画像に乗算される該高エネルギー画像の画素濃度値によらず一定の所定値である第１荷重減算係数および前記パラメータ設定手段により設定された前記第２荷重減算係数に基づいて、前記高エネルギー画像と前記低エネルギー画像とを用いたエネルギーサブトラクション処理を行う画像処理手段と
を備えたことを特徴とするエネルギーサブトラクション処理装置。
【請求項３】
放射線源から異なるエネルギーの放射線を被写体に照射し撮影したときの高エネルギー画像と低エネルギー画像とを取得する画像取得手段と、
前記高エネルギー画像の画素濃度値と該高エネルギー画像に乗算される第１荷重減算係数とが前記高エネルギー画像の画素濃度値が高くなるほど第１荷重減算係数が非線形に小さくなるように対応付けされた第１荷重減算テーブル、および、前記低エネルギー画像の画素濃度値と前記低エネルギー画像に乗算される第２荷重減算係数とが前記低エネルギー画像の画素濃度値が高くなるほど前記第２荷重減算係数が非線形に大きくなるように対応付けされた第２荷重減算テーブルを記憶したテーブルデータベースと、
前記画像取得手段により取得された前記高エネルギー画像および前記低エネルギー画像の各画素の濃度値に応じて、前記第１荷重減算テーブルおよび前記第２荷重減算テーブルを用いて前記各画素毎に前記第１荷重減算係数および前記第２荷重減算係数を設定するパラメータ設定手段と、
該パラメータ設定手段により設定された前記第１荷重減算係数および前記第２荷重減算係数に基づいて、前記高エネルギー画像と前記低エネルギー画像とを用いたエネルギーサブトラクション処理を行う画像処理手段と
を備えたことを特徴とするエネルギーサブトラクション処理装置。
【請求項４】
前記被写体の厚みを検出する厚み検出手段をさらに備え、
前記パラメータ設定手段が前記厚み検出手段により検出された前記被写体の厚みに基づいて、前記第１荷重減算テーブルおよび／または前記第２荷重減算テーブルを用いて設定した前記第１荷重減算係数および／または前記第２荷重減算係数を調整するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか1項記載のエネルギーサブトラクション処理装置。
【請求項５】
前記パラメータ設定手段が前記被写体の前記厚みが大きいほど前記第１荷重減算係数の絶対値を大きく調整するものであることを特徴とする請求項４記載のエネルギーサブトラクション処理装置。
【請求項６】
前記厚み検出手段が、前記高エネルギー画像および前記低エネルギー画像の信号分布の幅を算出するものであり、前記パラメータ設定手段が、前記厚み検出手段により算出された前記高エネルギー画像および前記低エネルギー画像の信号分布の幅の比に基づいて前記第１荷重減算テーブルおよび／または前記第２荷重減算テーブルを用いて設定した前記第１荷重減算係数および／または前記第２荷重減算係数を調整するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のエネルギーサブトラクション処理装置。
【請求項７】
前記低エネルギー画像の取得時に前記放射線源に印加される管電圧を検出する管電圧検出手段をさらに有し、
前記テーブルデータベースが、前記低エネルギー画像の取得時の管電圧毎に複数の前記第１荷重減算テーブルおよび／または複数の前記第２荷重減算テーブルを記憶したものであり、
前記パラメータ設定手段が、前記管電圧検出手段により検出された管電圧に基づいて、前記複数の第１荷重減算テーブルおよび／または前記複数の第２荷重減算テーブルの中からいずれかの前記第１荷重減算テーブルおよび／または前記第２荷重減算テーブルを選択し、前記第１荷重減算係数および／または前記第２荷重減算係数を設定するものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のエネルギーサブトラクション処理装置。
【請求項８】
放射線源から異なるエネルギーの放射線を被写体に照射し撮影したときの高エネルギー画像と低エネルギー画像とを取得し、
前記高エネルギー画像の画素濃度値と該高エネルギー画像に乗算される第１荷重減算係数とが前記高エネルギー画像の画素濃度値が高くなるほど第１荷重減算係数が非線形に小さくなるように対応付けされた第１荷重減算テーブルを用いて、取得した前記高エネルギー画像の各画素の濃度値に応じて該各画素毎に前記第１荷重減算係数を設定し、
設定した前記第１荷重減算係数および前記低エネルギー画像に乗算される該低エネルギー画像の画素濃度値によらず一定の所定値である第２荷重減算係数に基づいて、前記高エネルギー画像と前記低エネルギー画像とを用いたエネルギーサブトラクション処理を行う
ことを特徴とするエネルギーサブトラクション処理方法。
【請求項９】
放射線源から異なるエネルギーの放射線を被写体に照射し撮影したときの高エネルギー画像と低エネルギー画像とを取得し、
前記低エネルギー画像の画素濃度値と該低エネルギー画像に乗算される第２荷重減算係数とが前記低エネルギー画像の画素濃度値が高くなるほど前記第２荷重減算係数が非線形に大きくなるように対応付けされた第２荷重減算テーブルを用いて、取得した前記低エネルギー画像の各画素の濃度値に応じて該各画素毎に前記第２荷重減算係数を設定し、
前記高エネルギー画像に乗算される該高エネルギー画像の画素濃度値によらず一定の所定値である第１荷重減算係数および設定した前記第２荷重減算係数に基づいて、前記高エネルギー画像と前記低エネルギー画像とを用いたエネルギーサブトラクション処理を行う
ことを特徴とするエネルギーサブトラクション処理方法。
【請求項１０】
放射線源から異なるエネルギーの放射線を被写体に照射し撮影したときの高エネルギー画像と低エネルギー画像とを取得し、
前記高エネルギー画像の画素濃度値と該高エネルギー画像に乗算される第１荷重減算係数とが前記高エネルギー画像の画素濃度値が高くなるほど第１荷重減算係数が非線形に小さくなるように対応付けされた第１荷重減算テーブル、および、前記低エネルギー画像の画素濃度値と該低エネルギー画像に乗算される第２荷重減算係数とが前記低エネルギー画像の画素濃度値が高くなるほど前記第２荷重減算係数が非線形に大きくなるように対応付けされた第２荷重減算テーブルを用いて、取得した前記高エネルギー画像および前記低エネルギー画像の各画素の濃度値に応じて該各画素毎に前記第１荷重減算係数および前記第２荷重減算係数を設定し、
設定した前記第１荷重減算係数および前記第２荷重減算係数に基づいて、前記高エネルギー画像と前記低エネルギー画像とを用いたエネルギーサブトラクション処理を行う
ことを特徴とするエネルギーサブトラクション処理方法。
【請求項１１】
コンピュータに、
放射線源から異なるエネルギーの放射線を被写体に照射し撮影したときの高エネルギー画像と低エネルギー画像とを取得し、
前記高エネルギー画像の画素濃度値と該高エネルギー画像に乗算される第１荷重減算係数とが前記高エネルギー画像の画素濃度値が高くなるほど第１荷重減算係数が非線形に小さくなるように対応付けされた第１荷重減算テーブルを用いて、取得した前記高エネルギー画像の各画素の濃度値に応じて該各画素毎に前記第１荷重減算係数を設定し、
設定した前記第１荷重減算係数および前記低エネルギー画像に乗算される該低エネルギー画像の画素濃度値によらず一定の所定値である第２荷重減算係数に基づいて、前記高エネルギー画像と前記低エネルギー画像とを用いたエネルギーサブトラクション処理を行う
ことを実行させるためのエネルギーサブトラクション処理プログラム。
【請求項１２】
コンピュータに、
放射線源から異なるエネルギーの放射線を被写体に照射し撮影したときの高エネルギー画像と低エネルギー画像とを取得し、
前記低エネルギー画像の画素濃度値と該低エネルギー画像に乗算される第２荷重減算係数とが前記低エネルギー画像の画素濃度値が高くなるほど前記第２荷重減算係数が非線形に大きくなるように対応付けされた第２荷重減算テーブルを用いて、取得した前記低エネルギー画像の各画素の濃度値に応じて該各画素毎に前記第２荷重減算係数を設定し、
前記高エネルギー画像に乗算される該高エネルギー画像の画素濃度値によらず一定の所定値である第１荷重減算係数および設定した前記第２荷重減算係数に基づいて、前記高エネルギー画像と前記低エネルギー画像とを用いたエネルギーサブトラクション処理を行う
ことを実行させるためのエネルギーサブトラクション処理プログラム。
【請求項１３】
コンピュータに、
放射線源から異なるエネルギーの放射線を被写体に照射し撮影したときの高エネルギー画像と低エネルギー画像とを取得し、
前記高エネルギー画像の画素濃度値と該高エネルギー画像に乗算される第１荷重減算係数とが前記高エネルギー画像の画素濃度値が高くなるほど第１荷重減算係数が非線形に小さくなるように対応付けされた第１荷重減算テーブル、および、前記低エネルギー画像の画素濃度値と前記低エネルギー画像に乗算される第２荷重減算係数とが前記低エネルギー画像の画素濃度値が高くなるほど前記第２荷重減算係数が非線形に大きくなるように対応付けされた第２荷重減算テーブルを用いて、取得した前記高エネルギー画像および前記低エネルギー画像の各画素の濃度値に応じて該各画素毎に前記第１荷重減算係数および前記第２荷重減算係数を設定し、
設定した前記第１荷重減算係数および前記第２荷重減算係数に基づいて、前記高エネルギー画像と前記低エネルギー画像とを用いたエネルギーサブトラクション処理を行う
ことを実行させるためのエネルギーサブトラクション処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２回曝射法により取得された低エネルギー画像と高エネルギー画像とを用いた行われるエネルギーサブトラクション処理装置および方法ならびにプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からエネルギーの異なる２枚の放射線画像を用いてサブトラクション処理を行い、骨陰影を表した骨部画像と軟部組織を表した軟部画像とを生成することが行われている。エネルギーの異なる２枚の放射線画像を取得する方法として、銅板を２枚の放射線検出器で挟み込み、１回の曝射によりエネルギーの異なる２枚の放射線画像を取得する１回曝射法（たとえば特許文献１−３参照）と、高いエネルギーＸ線で撮影した高エネルギー画像と低いエネルギーＸ線で撮影した低エネルギー画像とを取得する２回曝射法とが提案されている（たとえば特許文献４参照）。
【０００３】
特に、特許文献１−４には、エネルギーサブトラクション処理におけるパラメータ（荷重減算計数）の様々な設定・調整手法が開示されている。具体的には、特許文献１には、１回曝射法において被写体のコントラスト変動を画像の相対的なコントラスト（画像ヒストグラム幅の逆数≡Gp値）の比で推定することにより、被写体毎もしくは画素毎に適切なパラメータを適用する方法が開示されている。特許文献２には、１回曝射法において被写体の厚さに応じてパラメータを変更する方法が開示されている。特許文献３には、高エネルギー画像のヒストグラム（信号分布）の幅に基づいてパラメータを変更することが開示されている。
【０００４】
一方、特許文献４には、２曝射法の高エネルギー画像と低エネルギー画像との撮影管電圧の組み合わせによって、予め用意しておいた管電圧組み合わせテーブルに対応するエネルギーサブトラクション係数を仮決定し、仮係数を用いてエネルギーサブトラクションを行い、軟部画像のエッジ強度が最小となるようにパラメータの最適化される方法が開示されている。
【特許文献１】特開平６−２２２１９号公報
【特許文献２】特開平１０−１１８０５６号公報
【特許文献３】特開２００２−３５９７８１号公報
【特許文献４】特開２００３−３７７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した１回曝射法の特許文献１−３に記載されているビームハードニングは２回曝射法においても生じる現象である。そこで、特許文献４に示す２回曝射法によるエネルギーサブトラクション処理を行う際に、特許文献１−３に開示されたパラメータの設定・調整方法を採用し、適切なパラメータによるエネルギーサブトラクション処理を行うことが考えられる。しかし、ビームハードニングによる影響は１回曝射法と２曝射法とにおいて全く異なるものになり、特許文献１−３に示す１回曝射法のパラメータの最適化をそのまま２回曝射法に適用しても、骨部と軟部との成分分離に失敗するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、２回曝射法においてビームハードニングや放射線散乱等によるサブトラクション画像の画質劣化を低減することができるエネルギーサブトラクション処理装置および方法ならびに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】
【０００７】
本発明のエネルギーサブトラクション装置は、放射線源から異なるエネルギーの放射線を被写体に照射し撮影したときの高エネルギー画像と低エネルギー画像とを取得する画像取得手段と、高エネルギー画像の画素濃度値と高エネルギー画像に乗算される第１荷重減算係数とが濃度値が高くなるほど第１荷重減算係数が非線形に小さくなるように対応付けされた第１荷重減算テーブル、および／または高エネルギー画像の画素濃度値と低エネルギー画像に乗算される第２荷重減算係数とが濃度値が高くなるほど第２荷重減算係数が非線形に大きくなるように対応付けされた第２荷重減算テーブルを記憶したテーブルデータベースと、画像取得手段により取得された高エネルギー画像および／または低エネルギー画像の各画素の濃度値に応じて、第１荷重減算テーブルおよび／または第２荷重減算テーブルを用いて各画素毎に第１荷重減算係数および／または第２荷重減算係数を設定するパラメータ設定手段と、パラメータ設定手段により設定された第１荷重減算係数および／または第２荷重減算係数に基づいて、高エネルギー画像と低エネルギー画像とを用いたエネルギーサブトラクション処理を行う画像処理手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明のエネルギーサブトラクション処理方法は、放射線源から異なるエネルギーの放射線を被写体に照射し撮影したときの高エネルギー画像と低エネルギー画像とを取得し、高エネルギー画像の画素濃度値と高エネルギー画像に乗算される第１荷重減算係数とが濃度値が高くなるほど第１荷重減算係数が非線形に小さくなるように対応付けされた第１荷重減算テーブル、および／または高エネルギー画像の画素濃度値と低エネルギー画像に乗算される第２荷重減算係数とが濃度値が高くなるほど第２荷重減算係数が非線形に大きくなるように対応付けされた第２荷重減算テーブルを用いて、取得した高エネルギー画像および／または低エネルギー画像の各画素の濃度値に応じて各画素毎に第１荷重減算係数および／または第２荷重減算係数を設定し、設定した第１荷重減算係数および／または第２荷重減算係数に基づいて、高エネルギー画像と低エネルギー画像とを用いたエネルギーサブトラクション処理を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明のエネルギーサブトラクション処理プログラムは、コンピュータに、放射線源から異なるエネルギーの放射線を被写体に照射し撮影したときの高エネルギー画像と低エネルギー画像とを取得し、高エネルギー画像の画素濃度値と高エネルギー画像に乗算される第１荷重減算係数とが濃度値が高くなるほど第１荷重減算係数が非線形に小さくなるように対応付けされた第１荷重減算テーブル、および／または高エネルギー画像の画素濃度値と低エネルギー画像に乗算される第２荷重減算係数とが濃度値が高くなるほど第２荷重減算係数が非線形に大きくなるように対応付けされた第２荷重減算テーブルを用いて、取得した高エネルギー画像および／または低エネルギー画像の各画素の濃度値に応じて各画素毎に第１荷重減算係数および／または第２荷重減算係数を設定し、設定した第１荷重減算係数および／または第２荷重減算係数に基づいて、高エネルギー画像と低エネルギー画像とを用いたエネルギーサブトラクション処理を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、濃度値が高いもしくは低いとは各画像内の濃度値が高いもしくは低いことを意味するが、被写体の局所的な厚みが小さいときには濃度値が高くなり、被写体の局所的な厚みが大きいときには濃度値が低くなる。このため、濃度値が高いもしくは低いとは、被写体の局所的な厚みが小さいもしくは大きいことを意味する。
【００１１】
なお、パラメータ設定手段は、第１荷重減算テーブルのみを第１荷重減算係数を設定するようにしてもよいし、第２荷重減算テーブルのみを用いて第２荷重減算係数を設定するようにしてもよいし、第１荷重減算テーブルおよび第２荷重減算テーブルの双方を用いて第１荷重減算係数および第２荷重減算係数を設定するようにしてもよい。なお、いずれか一方の荷重減算テーブルのみを用いた場合、他方の荷重減算係数は濃度値によらず一定の所定値が設定される。
【００１２】
さらに、エネルギーサブトラクション処理装置は被写体の厚みを検出する厚み検出手段をさらに備えたものであってもよい。このとき、パラメータ設定手段は厚み検出手段により検出された被写体の厚みに基づいて、第１荷重減算テーブルおよび／または第２荷重減算テーブルを用いて設定した第１荷重減算係数および／または第２荷重減算係数を調整するものであってもよい。
【００１３】
特に、パラメータ設定手段は被写体の厚みが大きいほど第１荷重減算係数の値を大きく調整することが好ましい。
【００１４】
さらに、厚み検出手段は、被写体の厚みを検出するものであればどのような方法であっても良く、たとえば高エネルギー画像および低エネルギー画像の信号分布の幅を厚み情報として算出するものであってもよい。このとき、パラメータ設定手段は、厚み検出手段により算出された高エネルギー画像および低エネルギー画像の信号分布の幅の比を用いてパラメータを調整する機能を有するものであってもよい。なお、信号分布の幅とは、たとえばスケールファクター値（ヒストグラムの幅の逆数、Ｇｐ値）またはラチチュード値（Ｌ値＝４／Ｇｐ）により定まるものや、濃度ヒストグラムの幅、各エネルギー画像の最大最小濃度の差等を意味する。
【００１５】
また、エネルギーサブトラクション処理装置は、放射線源に印加される管電圧を検出する管電圧検出手段をさらに有するものであってもよい。このとき、テーブルデータベースは、低エネルギー画像の取得時の管電圧毎に複数の前記第１荷重減算テーブルおよび／または複数の前記第２荷重減算テーブルを記憶したものであり、パラメータ設定手段は、管電圧検出手段により検出された管電圧に基づいて、複数の第１荷重減算テーブルおよび／または前記複数の第２荷重減算テーブルの中からいずれかの前記第１荷重減算テーブルおよび／または前記第２荷重減算テーブルを選択し、前記第１荷重減算係数および／または前記第２荷重減算係数を設定するようにしてもよい。
【００１６】
特に、複数の第１荷重減算テーブルが、低エネルギー画像の取得時の管電圧が高い第１荷重減算テーブルほど第１荷重減算係数のオフセット値が小さくなるように設定されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のエネルギーサブトラクション処理装置および方法ならびにプログラムによれば、放射線源から異なるエネルギーの放射線を被写体に照射し撮影したときの高エネルギー画像と低エネルギー画像とを取得し、高エネルギー画像の画素濃度値と高エネルギー画像に乗算される第１荷重減算係数とが濃度値が高くなるほど第１荷重減算係数が非線形に小さくなるように対応付けされた第１荷重減算テーブル、および／または高エネルギー画像の画素濃度値と低エネルギー画像に乗算される第２荷重減算係数とが濃度値が高くなるほど第２荷重減算係数が非線形に大きくなるように対応付けされた第２荷重減算テーブルを用いて、取得した高エネルギー画像および／または低エネルギー画像の各画素の濃度値に応じて各画素毎に第１荷重減算係数および／または第２荷重減算係数を設定し、設定した第１荷重減算係数および／または第２荷重減算係数に基づいて、高エネルギー画像と低エネルギー画像とを用いたエネルギーサブトラクション処理を行うことにより、ビームハードニングや被写体による放射線の散乱等による影響を考慮したパラメータを設定することができるため、適切なエネルギーサブトラクション結果を得ることができるようになる。
【００１８】
なお、被写体の厚みを検出する厚み検出手段をさらに備え、パラメータ設定手段が厚み検出手段により検出された被写体の厚みに基づいて、第１荷重減算テーブルおよび／または第２荷重減算テーブルを用いて設定した第１荷重減算係数および／または第２荷重減算係数を調整するものであり、特に、パラメータ設定手段が被写体の厚みが大きいほど第１荷重減算係数の値を大きく調整するものであれば、被写体の厚み（体格）によりビームハードニングの影響度が被写体毎に異なる場合であっても、最適な荷重減算係数に調整して安定したエネルギーサブトラクション結果を得ることができる。
【００１９】
さらに、放射線源に印加される管電圧を検出する管電圧検出手段をさらに有し、テーブルデータベースが、低エネルギー画像の取得時の管電圧毎に複数の前記第１荷重減算テーブルおよび／または複数の前記第２荷重減算テーブルを記憶したものであり、パラメータ設定手段が、管電圧検出手段により検出された管電圧に基づいて、複数の第１荷重減算テーブルおよび／または前記複数の第２荷重減算テーブルの中からいずれかの前記第１荷重減算テーブルおよび／または前記第２荷重減算テーブルを選択し、前記第１荷重減算係数および／または前記第２荷重減算係数を設定されているものであるとき、低エネルギー画像の取得時における管電圧（放射線エネルギー）の変化によりビームハードニングの影響度が撮影毎に異なる場合であって信号分布の幅の比では適正な調整を行うことができない場合であっても、複数の荷重減算テーブルを用意することにより最適な荷重減算係数に調整して安定したエネルギーサブトラクション結果が得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明のエネルギーサブトラクション処理装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明のエネルギーサブトラクション処理装置の好ましい実施の形態を示すブロック図である。なお、図１のようなエネルギーサブトラクション処理装置１の構成は、補助記憶装置に読み込まれたエネルギーサブトラクション処理プログラムをコンピュータ（たとえばパーソナルコンピュータ等）上で実行することにより実現される。このとき、このエネルギーサブトラクション処理プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に記憶され、もしくはインターネット等のネットワークを介して配布され、コンピュータにインストールされることになる。
【００２１】
エネルギーサブトラクション処理装置１は、画像取得手段１０、位置合わせ手段２０、画像処理手段３０、画像調整手段４０等を備えている。画像取得手段１０は、放射線検出器により検出された放射線画像を取得するものであって、特に、異なるエネルギーを有する放射線を用いて撮影したときの高エネルギー画像（診断画像）ＨＰと低エネルギー画像（参照画像）ＳＰとを取得するものである。たとえば胸部正面撮影において高エネルギー画像ＨＰは放射線源に管電圧が100〜140kVp程度印加されたときに撮影された画像であり、低エネルギー画像ＬＰは放射線源に管電圧が50〜80kVp程度印加されたときに撮影された画像である。階調処理手段１５は、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰに対し前処理として濃度値の階調補正を行うものである。
【００２２】
位置合わせ手段２０は、低エネルギー画像ＬＰを非線形に歪曲変形させる等の公知の位置合わせ手法を用いて高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰとの位置合わせを行うものである。これによりエネルギーサブトラクション処理により軟部組織と骨との分離性能を向上させることができる。
【００２３】
画像処理手段３０は、位置合わせ手段２０により位置合わせ処理が施された高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰとを用いてエネルギーサブトラクション処理を行うものである。具体的には、画像処理手段３０は、サブトラクション処理を行うサブトラクション処理手段３１とサブトラクション処理におけるパラメータを設定するパラメータ設定手段３２とを有している。
【００２４】
サブトラクション処理手段３１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とを生成する機能を有している。一般的に、サブトラクション画像Ｐｓｕｂは、第１荷重減算係数Ｋａを積算した高エネルギー画像ＨＰと第２荷重減算係数Ｋｂを積算した低エネルギー画像ＬＰとの差分により表される。
Ｐｓｕｂ＝Ｋａ・ＨＰ−Ｋｂ・ＬＰ＋Ｋｃ  ・・・（１）
なお、式（１）中のＫａは第１荷重減算係数、Ｋｂは第２荷重減算係数、Ｋｃは所定のオフセット値である。
【００２５】
そして、サブトラクション処理手段３１は、式（１）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。その後、サブトラクション処理手段３１は高エネルギー画像ＨＰから軟部画像ＳＰを減算処理することにより骨部画像ＢＰを取得する（ＢＰ＝ＨＰ−ＳＰ）。
【００２６】
パラメータ設定手段３２は、上記式（１）における各種パラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃを設定するものである。ここで、パラメータ設定手段３２は、高エネルギー画像ＨＰの画素毎に第１荷重減算テーブルＫＴ１に基づき、濃度値に応じて第１荷重減算係数Ｋａを設定する。あるいは、パラメータ設定手段３２は、高エネルギー画像ＨＰの画素毎に第２荷重減算テーブルＫＴ２に基づき濃度値に応じて第２荷重減算係数Ｋｂを設定する。
【００２７】
ここで、図２Ａは画素濃度値と第１荷重減算係数Ｋａとの関係を記憶した第１荷重減算テーブルＫＴ１の一例を示すグラフである。図２Ａにおいて、第１荷重減算係数Ｋａは濃度値が低くなるほど大きくなり、濃度値が高くなるほど小さくなる非線形特性を有している。一方、図２Ｂは画素濃度値と第２荷重減算係数Ｋｂとの関係を記憶した第２荷重減算テーブルＫＴ２の一例を示すグラフである。図２Ｂにおいて、第２荷重減算係数Ｋｂは濃度値が低くなるほど小さくなり、濃度値が高くなるほど大きくなる非線形特性を有している。より具体的には、図２Ａおよび図２Ｂにおいて、濃度値が高い領域および低い領域においては勾配が小さく、濃度値が高い領域と低い領域に挟まれた中間領域では勾配が大きい非線形特性を有している。
【００２８】
なお、図２Ａ、図２Ｂに示す荷重減算テーブルＫＴ１、ＫＴ２は、たとえば下記のように生成（調整）される。まず、高エネルギー画像ＨＰの規格化条件（ＧｐＨ）を低エネルギー画像ＬＰの規格化条件（ＧｐＬ）に合わせることを考慮すれば、サブトラクション画像Ｐｓｕｂである軟部画像ＳＰは下記式（２）のように表すことができる。
【数１】
0005210048.tif 000002
【００２９】
式（２）において、ＧｐＬ／ＧｐＨ×（ＨＰ−Ｃ）＋Ｃは規格化条件補正後の高エネルギー画像、Ｋ1は軟部画像ＳＰに対するコントラスト係数、ＴＡは軟部画像ＳＰにおける骨の消え具合をコントロールするためのエネサブ係数、Cは濃度中央値(たとえば10bitなら512)、TCは軟部画像ＳＰの濃度を安定させるためのオフセット値をそれぞれ示している。なお、式（１）、（２）より、Ｋａ＝Ｋ１×ＴＡ×（ＧｐＬ／ＧｐＨ）、Ｋｂ＝Ｋ１になることがわかる。同様に、骨部画像ＢＰは、下記式（３）のように示すことができる。
【数２】
0005210048.tif 000003
【００３０】
式（３）において、Ｋ２は骨部画像ＢＰに対するコントラスト係数、ＴＢは骨部画像ＢＰにおける軟部の消え具合をコントロールするためのエネサブ係数である。
【００３１】
ここで、骨部画像ＢＰを生成する際、高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰとをＭ１：Ｍ２の混合比率で混合した加算画像ＡＰから軟部画像ＳＰを減算して求める場合（ＢＰ＝ＡＰ−ＳＰ）について考える。まず、加算画像ＡＰは下記式（４）のように表すことができる。
【数３】
0005210048.tif 000004
【００３２】
なお、Ｍ２＝０のとき骨部画像ＢＰが高エネルギー画像ＨＰから軟部画像ＳＰを減算して算出されることを意味する。よって、骨部画像ＢＰ＝ＡＰ−ＳＰは、
【数４】
0005210048.tif 000005
となる。式（３）、（５）より、Ｋ１は、
【数５】
0005210048.tif 000006
となる。
【００３３】
上記式（６）をＫａ＝Ｋ１×ＴＡ×（ＧｐＬ／ＧｐＨ）、Ｋｂ＝Ｋ１に代入すると、
【数６】
0005210048.tif 000007
となる。そして、図２Ａおよび図２Ｂに示すような非線形特性の各荷重減算テーブルＫＴ１、ＫＴ２がエネサブ係数ＴＡ、ＴＢを調整することにより式（７）、式（８）を用いて生成され、テーブルデータベースＴＢに記憶される。
【００３４】
具体的には、エネサブ係数ＴＡ、ＴＢの値を調整することにより、（１）第１荷重減算係数Ｋａが非線形特性（図２Ａ）を有し第２荷重減算係数Ｋｂが所定値であるテーブルＫＴ１、（２）第２荷重減算係数Ｋｂが非線形特性（図２Ｂ）を有し第１荷重減算係数Ｋａが所定値であるテーブルＫＴ２、（３）第１荷重減算係数Ｋａおよび第２荷重減算係数Ｋｂがともに非線形特性（図２Ａ、図２Ｂ）を有するテーブルＫＴ１、ＫＴ２のいずれかが生成されテーブルデータベースＴＢに記憶される。なお、上記（１）〜（３）のいずれの形態であってもエネサブ係数ＴＡ、ＴＢは濃度値に対し図２Ａに示すような非線形なグラフになる。
【００３５】
つまり、パラメータ設定手段３２は第１荷重減算係数Ｋａのみを第１荷重減算テーブルＫＴ１を用いて濃度値に応じて設定するようにしてもよい。このとき第２荷重減算係数Ｋｂは所定値に設定される。あるいは、パラメータ設定手段３２は第１第２荷重減算係数Ｋｂのみを第１荷重減算テーブルＫＴ１を用いて濃度値に応じて設定するようにしてもよい。このとき第１荷重減算係数Ｋａは所定値に設定される。さらには、パラメータ設定手段３２は、第１荷重減算テーブルＫＴ１および第２荷重減算テーブルＫＴ２の双方を用いて、第１荷重減算係数Ｋａおよび第２荷重減算係数Ｋｂの双方を濃度値に応じて設定するようにしてもよい。
【００３６】
図２Ａ、図２Ｂに示すような非線形な特性を有する各荷重減算テーブルＫＴ１、ＫＴ２を用いて各荷重減算係数Ｋａ、Ｋｂを設定することにより、ビームハードニングの影響によるサブトラクション画像Ｐｓｕｂのコントラストの低下等の画質劣化を低減することができる。具体的には、２回曝射法の場合、ビームハードニングの影響により被写体の厚みが大きい部分ほど高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰとのコントラスト比は大きくなる。すなわち、放射線が物質を透過するときには放射線の光子数（線量）は減弱するものであり、放射線は低エネルギーなほど減弱係数が大きく、エネルギーが高くなるにつれて減弱係数が小さくなり透過性が増す。放射線の低エネルギー成分の方が高エネルギー成分よりも大きく減弱するため、放射線は物質を透過するほど低エネルギー成分が減弱されて、高エネルギー成分の割合が多くなる（平均エネルギーが高くなる）。この現象はビームハードニングと呼ばれる。図３は骨部と軟部とにおいても放射線のエネルギー（管電圧）が大きくなればなるほど減弱係数が小さくなることを示している。
【００３７】
また、物質の原子番号が大きいほどさらには密度が高いほど、放射線の減弱係数は大きくなる。つまり、放射線の通過経路上に存在する物質の割合に応じてビームハードニングの程度も異なり、同一被写体であっても局所的な厚みが大きい領域ほど強くビームハードニングの影響を受ける。具体的には、図４に示すように、被写体に照射される放射線のエネルギースペクトルに対し、ビームハードニングの影響が大きいときには減弱する割合が大きく、影響が小さいときには減弱する割合が少ない。
【００３８】
上述したビームハードニングが生じる要因として光電効果とコンプトン効果（コンプトン散乱または非干渉性散乱）とが上げられる。光電効果は、原子核との結合の強い内殻電子を自由電子（光電子）として飛び出させる現象である。このとき、入射した放射線光子はその全エネルギーを失って消滅し、空席ができた内殻電子軌道にはその外側の軌道電子が遷移する。そのため、その前後のエネルギー準位間の差のエネルギーをもった特性X線が二次X線として放射される（蛍光放射線として知られる）。図５に示すように、光電効果は光子エネルギーの比較的低い放射線（およそ50keV以下）で顕著に現れ、物質の密度や原子番号が大きいほど大きくなる。
【００３９】
コンプトン効果は放射線の粒子としての性質が現れた現象であって、入射した放射線光子が自由電子または原子核との結合の弱い外殻電子に衝突したとき、その電子にエネルギーの一部を与えて反跳電子として軌道外に跳ね飛ばし、自分はその分だけエネルギーの小さい、波長の長い放射線になって方向を変える現象である。コンプトン効果は、光子エネルギーと物質の密度に支配される現象（密度が大きいほど強い）であり、図５に示すように、比較的高エネルギーの放射線領域（50keV程度以上）では、原子番号の特に高い物質（重金属やヨウ素など）を除き、光電効果よりも強く現れる。コンプトン散乱によって画像のコントラストは低下する。
【００４０】
図６は２回曝射法において、低エネルギー画像ＬＰを60kVp、高エネルギー画像ＨＰを120kVpで撮影し取得したときに、被写体の局所的な厚さが小さい領域（図６Ａ）と被写体の局所的な厚さが大きい領域（図６Ｂ）とについてのグラフである。図６Ａの被写体の局所的な厚さが小さい場合において、低エネルギー画像ＬＰと高エネルギー画像ＨＰのエネルギースペクトルは近くなる。たとえば低エネルギー画像ＬＰの平均エネルギーが３３．９ｋｅＶであるのに対し、高エネルギー画像ＨＰの平均エネルギーは４５．９ｋｅＶになり、平均エネルギーの差は小さい。従って、高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰのコントラスト比は小さくなる。
【００４１】
一方、図６Ｂの被写体の局所的な厚さが大きい場合において、被写体でのビームハードニングが強く起こり、高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰとのエネルギースペクトルは離れる。このとき、低エネルギー画像ＬＰの平均エネルギーがたとえば４２．９ｋｅＶであるのに対し、高エネルギー画像ＨＰの平均エネルギーは６３．４ｋｅＶになり、平均エネルギーの差が大きいことがわかる。従って、高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰのコントラスト比は大きくなる。
【００４２】
図６Ａおよび図６Ｂに示すように、被写体の局所的な厚みが小さい部分ではビームハードニングの影響はそれほど起こらないが、被写体の局所的な厚みが大きい部分では強くビームハードニングを起こすことがわかる。つまり、被写体の局所的な厚みが増すにつれて高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰのエネルギースペクトルは離れていき、高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰのコントラスト比は大きくなる。
【００４３】
ところで、被写体の局所的な厚みが大きいときには各エネルギー画像ＬＰ、ＨＰ内の濃度値は低くなり、被写体の局所的な厚みが小さいときには濃度値が高くなる。したがって、上述した厚みによるビームハードニングの影響度は画素濃度値の高低によって判別することができる。そこで、パラメータ設定手段３２は図２Ａに示すように濃度値が低くなるほど第１荷重減算係数Ｋａを大きくし、濃度値が高くなるほど第１荷重減算係数Ｋａを小さく設定する。あるいは、パラメータ設定手段３２は図２Ｂに示すように濃度値が低くなるほど第２荷重減算係数Ｋｂを小さくし、濃度値が高くなるほど第２荷重減算係数Ｋｂを大きく設定する。これにより、ビームハードニングの影響によるコントラストの低下を防止し、サブトラクション画像Ｐｓｕｂ（軟部画像ＳＰおよび骨部画像ＢＰ）の画質劣化を低減することができる。
【００４４】
なお、この関係は１回曝射法とは逆になるものであり、従来１回曝射法において適用された非線形テーブルを用いても成分分離をうまく行うことができない。具体的には、図７は横軸に高エネルギー画像ＨＰの濃度値、縦軸に低エネルギー画像ＬＰの濃度値を取り、その頻度をグラフ化したジョイントヒストグラムであって、図７Ａが２回曝射法（２ショット法）によるもの、図７Ｂが１回曝射法（１ショット法）によるものを示している。なお、濃度は0〜127に正規化されているものであって、高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰのコントラスト比に対応してビームハードニングの影響がない場合は直線になる。
【００４５】
図７Ａの２回曝射法の場合、低エネルギー画像ＬＰと高エネルギー画像ＨＰとのコントラスト比はビームハードニングの影響により濃度値が小さい領域において直線の下側にずれた非線形なものになる。一方、図７Ｂの１回曝射法の場合、低エネルギー画像ＬＰと高エネルギー画像ＨＰとのコントラスト比はビームハードニングの影響により濃度値が小さい領域において直線の上側にずれた非線形なものになる。このように、1回曝射法と２回曝射法では特性が逆となっていることがわかる。したがって、従来１回曝射法において適用されている非線形テーブルを用いても成分分離をうまく行うことができないことがわかる。
【００４６】
図８は本発明のエネルギーサブトラクション処理方法の好ましい実施形態を示すフローチャートであり、図１から図８を参照してエネルギーサブトラクション処理方法について説明する。まず、画像取得手段１０において高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰとが取得される（ステップＳＴ１）。その後、階調処理手段１５により高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰの階調が調整される。さらに、位置合わせ手段２０により低エネルギー画像が非線形に歪曲変形することにより、高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰとの位置合わせが行われる（ステップＳＴ２）。
【００４７】
その後、画像処理手段３０において上記式（１）に基づいて軟部画像ＳＰが生成される（ステップＳＴ３）。具体的には、パラメータ設定手段３２において、高エネルギー画像ＨＰの画素毎に濃度に応じた第１荷重減算係数Ｋａもしくは第２荷重減算係数Ｋｂが第１荷重減算テーブルＫＴ１もしくは第２荷重減算テーブルＫＴ２を用いて設定される（ステップＳＴ３−１、図２Ａ、図２Ｂ参照）。そして、サブトラクション処理手段３１において決定された第１荷重減算係数Ｋａもしくは第２荷重減算係数Ｋｂを用いて軟部画像ＳＰが生成される（ステップＳＴ３−２）。高エネルギー画像ＨＰのすべての画素についてステップＳＴ３−１〜ＳＴ３−２の作業が繰り返されて（ステップＳＴ３−３）、軟部画像ＳＰがサブトラクション画像Ｐｓｕｂとして生成される。
【００４８】
次に、画像処理手段３０により高エネルギー画像ＨＰから軟部画像ＳＰを減算することにより骨部画像ＢＰが生成される（ステップＳＴ４）。その後、画像調整手段４０により平滑化によるノイズ除去処理等が施され（ステップＳＴ５）、軟部画像ＳＰおよび骨部画像ＢＰが表示装置等に表示され、もしくはハードディスク装置等の記憶手段に記憶される。
【００４９】
このように、図２Ａもしくは図２Ｂに示す非線形特性を有する荷重減算テーブルＫＴ１、ＫＴ２を用いて各荷重減算係数Ｋａ、Ｋｂを設定することにより、ビームハードニングの影響によるコントラストの低下を防止し、サブトラクション画像Ｐｓｕｂ（軟部画像ＳＰおよび骨部画像ＢＰ）の画質劣化を低減することができる。
【００５０】
図９は本発明のエネルギーサブトラクション処理装置の第２の実施形態を示すブロック図であり、図９を参照してエネルギーサブトラクション処理装置１００について説明する。なお、図９のエネルギーサブトラクション処理装置１００において図１のエネルギーサブトラクション処理装置１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図９のエネルギーサブトラクション処理装置１００が図１のエネルギーサブトラクション処理装置１と異なる点は、被写体の厚み（体格）に基づいて各荷重減算係数Ｋａ、Ｋｂが調整される点である。
【００５１】
図９のエネルギーサブトラクション処理装置１００は、被写体の厚みを検出する厚み検出手段１４０を有している。この厚み検出手段１４０は被写体の厚みを検出するものであり、特に、高エネルギー画像ＨＰのスケールファクター（ヒストグラム幅の逆数）ＧｐＨ値および低エネルギー画像ＬＰのスケールファクター（ヒストグラム幅の逆数）ＧｐＬ値の比ＧｐＨ／ＧｐＬを厚み情報として検出する機能を有している。
【００５２】
以下に、比ＧｐＨ／ＧｐＬが厚み情報を示すことについて説明する。図１０Ａは厚みが小さい（体格が小さい）被写体を撮影したときに取得された低エネルギー画像ＬＰと高エネルギー画像ＨＰのヒストグラムを示すグラフ、図１０Ｂは厚みが大きい（体格が大きい）被写体を撮影したときに取得された低エネルギー画像ＬＰと高エネルギー画像ＨＰのヒストグラムを示すグラフである。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、ヒストグラムの幅の変化に着目すると、高エネルギー画像ＨＰは体格の大小に対する変動が小さいが、低エネルギー画像ＬＰは体格の大小に対する変動が大きい。これは被写体の厚みが大きい場合は厚みが薄い場合に比べて放射線検出器へ露光される被写体を透過したＸ線の放射線量が減少するからである。
【００５３】
つまり、高エネルギー画像ＨＰのスケールファクター値ＧｐＨは被写体の厚さにほとんど依存しないものであるが、低エネルギー画像ＬＰのスケールファクター値ＧｐＬは被写体の厚さに依存して大きく変化する。つまり、被写体の厚さが大きいほどヒストグラムの幅が大きくなりその逆数であるＧｐＬ値が小さくなりＧｐ値の比ＧｐＨ／ＧｐＬは大きくなる。従って、Ｇｐ値の比ＧｐＨ／ＧｐＬは被写体の厚さを示す厚さ情報として用いることができる。
【００５４】
なお、スケールファクターＧｐ値の比ＧｐＨ／ＧｐＬにより体格を推定する場合に限らず、たとえば患者の身長、体重あるいはBMI（Body Mass Index）を用いてもよいし、超音波距離計を用いてX線源と患者の距離を測定することで、被写体の厚みを直接測定するようにしてもよいし、患者の体格を撮影者（医師、あるいは放射線技師）が手入力してもよい。厚み検出手段１４０がスケールファクターＧｐ値の比ＧｐＨ／ＧｐＬ以外の方法で厚み情報を検出したとき、たとえば体格が大きい人、標準的な人、小さい人というように厚みを検出したとき、それぞれ体格に合わせて対応付けされた複数の調整値（ＧｐＨ／ＧｐＬ値となるもの）を有しており、入力された体格情報によって調整値を厚み情報として選択するようにしてもよい。
【００５５】
パラメータ設定手段１３２は、第１荷重減算テーブルＫＴ１を用いて濃度値に応じて設定した第１荷重減算係数Ｋａもしくは第２荷重減算係数Ｋｂを被写体の厚さ情報に応じて調整するものである。具体的には、厚さが大きいときにはオフセット値が大きくなり、厚みが小さいときにはオフセット値が小さくなるように第１荷重減算テーブルＫＴ１を調整する。なお、ＧｐＨ／ＧｐＬ値とオフセット値との関係は予め設定されており、たとえば比例関係を有している。そして、サブトラクション処理手段１３１は、調整された第１荷重減算テーブルＫＴ１を用いて厚みによる調整後の第１荷重減算係数ＴＡ（Ｋａ）を用いて下記式（１）、（２）のようにサブトラクション画像Ｓｓｕｂ（＝軟部画像ＳＰ）を生成する。
【００５６】
このように、被写体の厚み（体格）に応じて第１荷重減算係数Ｋａを調整することにより、体格差によりビームハードニングによる影響の大小が生じることによるサブトラクション画像のコントラストの低下を低減することができる。
【００５７】
なお、式（２）に示すように第１荷重減算係数Ｋａを調整する場合について例示しているが、第２荷重減算係数Ｋｂを調整するようにしてもよい。この場合、第２荷重減算係数Ｋｂは被写体の厚みが薄くなればなるほど小さくなるように調整される。
【００５８】
図１２は本発明のエネルギーサブトラクション処理装置の第３の実施形態を示すブロック図であり、図１２を参照してエネルギーサブトラクション処理装置について説明する。なお、図１２のエネルギーサブトラクション処理装置２００において図９のエネルギーサブトラクション処理装置１００と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１２のエネルギーサブトラクション処理装置２００が図９のエネルギーサブトラクション処理装置１００と異なる点は、放射線源に印加された管電圧値に応じて異なる荷重減算テーブルを用いる点である。
【００５９】
図１２のエネルギーサブトラクション処理装置２００は、管電圧を検出する管電圧検出手段２４０を備えている。管電圧検出手段２４０は、たとえば放射線源を制御する図示しない放射線制御部から放射線源に印加した管電圧値を取得するものである。
【００６０】
一方、テーブルデータベースＴＢには異なる管電圧毎に複数の第１荷重減算テーブルＫＴ１１〜ＫＴ１３が記憶されており、パラメータ設定手段２３２は、管電圧検出手段２４０により検出された低エネルギー画像ＬＰの取得時における管電圧値に基づいて、いずれかの第１荷重減算テーブルＫＴ１１〜ＫＴ１３を選択する。そして、パラメータ設定手段２３２は選択した第１荷重減算テーブルＫＴ１１〜ＫＴ１３を用いて第１荷重減算係数Ｋａを設定する。具体的には図１３Ａ〜Ｃに示すように、たとえば６０、７０、８０kVpに対応して３つの荷重減算テーブルＫＴ１１〜ＫＴ１３が記憶されている。３つの荷重減算テーブルＫＴ１１〜ＫＴ１３において、曲線の勾配はほぼ同一のものであるが、低エネルギー画像の取得時の管電圧が高い第１荷重減算テーブルほど第１荷重減算係数のオフセット値が小さくなるように設定される。
【００６１】
そして、パラメータ設定手段２３２は、低エネルギー画像ＬＰの管電圧によって荷重減算テーブルＫＴ１１〜ＫＴ１３のいずれを使用するかを決定する。その後、パラメータ設定手段２３２は決定したいずれかの荷重減算テーブルＫＴ１１〜ＫＴ１３を用いて各画素毎に第１荷重減算係数Ｋａを設定する。さらに、パラメータ設定手段２３２は、荷重減算テーブルＫＴ１１〜ＫＴ１３を用いて設定した第１荷重減算係数Ｋａを被写体の厚みにより調整する（図９〜図１１参照）。
【００６２】
このように、低エネルギー画像ＬＰの取得時における管電圧により第１荷重減算係数Ｋａを調整することにより、低エネルギー画像ＬＰにおけるビームハードニングの影響によるサブトラクション画像の画質劣化を低減することができる。
【００６３】
以下に、複数の荷重減算テーブルを用意した理由について説明する。はじめに、高エネルギー画像ＨＰは患者の体格や撮影目的に応じて管電圧を変更して撮影されるものであって、管電圧が高くなると透過性の高いエネルギ―成分の割合が増える。このため、メインヒストグラムの対数露光量は増加するとともにヒストグラム幅は狭くなり、高エネルギー画像ＨＰのコントラストは小さくなる。つまりヒストグラム幅の逆数であるスケールファクターGp値は大きくなる。
【００６４】
図１４は高エネルギー画像ＨＰを取得する際の管電圧を100〜140kVpに変化させて同一被写体を撮影した場合のヒストグラムを示すグラフである。図１４に示すように、管電圧が高くなるほど高エネルギー成分のX線の増加によって透過性が増す。このため、放射線画像のヒストグラムのうち直接X線が照射された領域（素抜け部分）のヒストグラムの山と被写体を透過した部分のメインヒストグラムの山が近づく。よって、ヒストグラムの幅が小さくなりスケールファクターGp値は大きくなる。
【００６５】
ここで、低エネルギー画像ＬＰを取得する際の管電圧を60kVpに固定させた場合、Gp値の比GpH/GpLは、高エネルギー画像ＨＰの管電圧が高いほど大きくなる。但し、この場合には上述したパラメータ設定手段１３２により行われるようにＧｐ値の比GpH/GpLにより調整することにより、管電圧変化による分離性能の劣化を低減することができる（図９〜図１１参照）。つまり、高エネルギー画像ＨＰの管電圧変化に対しては、高エネルギー画像ＨＰのGp値の比GpH/GpLを用いて調整することができる。
【００６６】
ところで、低エネルギー画像ＬＰにおいても高エネルギー画像ＨＰにおいて散乱線の影響が生じるのと同様に散乱線の影響が生じる。具体的には、低エネルギー画像ＬＰも管電圧が高くなるほどヒストグラム幅が狭くなり、GpL値が大きくなる。つまり、管電圧が大きくなると低エネルギー画像ＬＰのコントラストが小さくなるため、その分高エネルギー画像ＨＰに乗算される第１荷重減算係数Ｋａを小さく調整する必要がある。このとき、低エネルギー画像ＬＰの管電圧の変化についても上述したGp値の比GpH/GpLで調整することが考えられる。
【００６７】
しかし、低エネルギー画像ＬＰの管電圧の変化をGp値の比GpH/GpLで調整した場合、軟部画像に骨が残ってしまって軟部と骨部との分離が十分ではなく、さらに低エネルギー画像ＬＰの管電圧が大きくなればなる程その傾向が顕著に表れることがわかった。
【００６８】
ここで、図１５は低エネルギー画像ＬＰを取得する際の管電圧を60〜80kVpに変化させて同一被写体を撮影した場合のエネルギースペクトルを示すグラフである。図１５に示すように、低エネルギー画像ＬＰの管電圧を上昇させた場合、50keV以上のエネルギー成分が含まれる割合は、60kVpで9%, 70kVpで22%,80kVpでは32%になる。これは、上述のビームハードニングの要因である光電効果およびコンプトン効果のうち、低エネルギー画像ＬＰの管電圧上昇に応じて光電効果の影響よりもコンプトン散乱の影響がより強くなるためである。言い換えれば、低エネルギー画像ＬＰの取得時に用いる管電圧値は、光電効果とコンプトン効果との双方が混在し管電圧値によって双方の影響度が異なるため（図３参照）、ＧｐＬ値を用いただけでは適正な補正を行うことができないことがわかった。
【００６９】
そこで、低エネルギー画像ＬＰの管電圧変化による係数の調整をＧｐ値の比ＧｐＨ／ＧｐＬによる調整ではなく、別途複数の荷重減算テーブルＫＴ１１〜ＫＴ１３が記憶されており、各管電圧に対応した適切な荷重減算テーブルを用いて第１荷重減算係数Ｋａが設定される。これにより、確実にサブトラクション画像の画質劣化を低減することができる。
【００７０】
なお、従来、高エネルギー画像と低エネルギー画像の管電圧に応じてパラメータ（画像内で一様のスカラー量）を、ルックアップテーブルを用いて選択しているが、胸部正面撮影において高エネルギー画像ＨＰは診断画像であり、そのコントラストが大きく変動する要因は、管電圧よりもむしろ個人の体格変動によるものであると考えられ、上記図１２〜１５とは異なるものである。
【００７１】
また、図１３において、第１荷重減算テーブルＫＴ１１〜ＫＴ１３を用いて第１荷重減算係数Ｋａを設定する場合について例示しているが、第２荷重減算係数Ｋｂを調整するようにしてもよい。この場合、第２荷重減算係数Ｋｂは、図２Ｂのグラフのオフセット値が低エネルギー画像ＬＰの取得時における管電圧が小さくなればなるほど小さくなるような複数の第２荷重減算テーブルが用意される。
【００７２】
上記各実施の形態によれば、放射線源から異なるエネルギーの放射線を被写体に照射し撮影したときの高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰとを取得し、高エネルギー画像の画素濃度値と高エネルギー画像ＨＰに乗算される第１荷重減算係数Ｋａとが濃度値が高くなるほど第１荷重減算係数Ｋａが非線形に小さくなるように対応付けされた第１荷重減算テーブルＫＴ１、および／または高エネルギー画像ＨＰの画素濃度値と低エネルギー画像ＬＰに乗算される第２荷重減算係数Ｋｂとが濃度値が高くなるほど第２荷重減算係数が非線形に大きくなるように対応付けされた第２荷重減算テーブルＫＴ２を用いて、取得した高エネルギー画像ＨＰおよび／または低エネルギー画像ＬＰの各画素の濃度値に応じて各画素毎に第１荷重減算係数Ｋａおよび／または第２荷重減算係数Ｋｂを設定し、設定した第１荷重減算係数Ｋａおよび／または第２荷重減算係数Ｋｂを用いてエネルギーサブトラクション処理を行うことにより、ビームハードニングや被写体による放射線の散乱等による影響を考慮したパラメータを設定することができるため、適切なエネルギーサブトラクション結果を得ることができるようになる。
【００７３】
また、図９に示すように、被写体の厚みを検出する厚み検出手段１４０をさらに備え、パラメータ設定手段１３２が厚み検出手段１４０により検出された被写体の厚みに基づいて、第１荷重減算テーブルＫＴ１および／または第２荷重減算テーブルＫＴ２を用いて設定した第１荷重減算係数Ｋａおよび／または第２荷重減算係数Ｋｂを調整するものであり、特に、パラメータ設定手段１３２が被写体の厚みが大きいほど第１荷重減算係数の値を大きく調整するものであれば、被写体の厚み（体格）によりビームハードニングの影響度が被写体毎に異なる場合であっても、最適な荷重減算係数に調整して安定したエネルギーサブトラクション結果を得ることができる。
【００７４】
さらに、図１２に示すように、放射線源に印加される管電圧を検出する管電圧検出手段２４０をさらに有し、テーブルデータベースＴＢが、低エネルギー画像ＬＰの取得時の管電圧毎に複数の第１荷重減算テーブルＫＴ１１〜ＫＴ１３および／または複数の第２荷重減算テーブルを記憶したものであり、パラメータ設定手段２３２は、管電圧検出手段２４０により検出された管電圧に基づいて、複数の第１荷重減算テーブルＫＴ１１〜ＫＴ１３および／または複数の第２荷重減算テーブルの中からいずれかの第１荷重減算テーブルＫＴ１１〜ＫＴ１３および／または第２荷重減算テーブルを選択し、第１荷重減算係数Ｋａおよび／または第２荷重減算係数Ｋｂを設定する管電圧（放射線エネルギー）の変化によりビームハードニングの影響度が撮影毎に異なる場合であっても、最適な荷重減算係数に調整して安定したエネルギーサブトラクション結果が得られるようになる。
【００７５】
本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されない。たとえば、FPDを用いた撮影コンソールに搭載される画像処理について例示しているが、撮影システムにネットワークを介して接続された画像処理ワークステーションや、画像保管通信システム（PACS：Picture Archiving and Communication System）などに転送された画像データに対してのエネルギーサブトラクション処理にも適用することが可能である。
【００７６】
また、撮影モダリティもFPDに限定されず、CRシステムを用いた2ショットエネサブにも適用可能である。また、撮影コンソールにCRとFPDが同時に接続されているような、CR-DR混在環境の下である場合、CR（1ショット法）用のエネサブ係数パラメータセットと、DR（2ショット）用のエネサブ係数パラメータセットを撮影されたモダリティに応じて切り替えてもよい。
【００７７】
さらに、サブトラクション処理により生成された軟部画像ＳＰの平滑化を行い、ノイズが抑制された軟部画像ＳＰを高エネルギー画像ＨＰから減算することで、ノイズが抑制された骨部画像ＢＰを得ることもできる。
【００７８】
また、ノイズが抑制された骨部画像ＢＰを高エネルギー画像ＨＰもしくは高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰとを加算した加算画像から減算することにより、ノイズが抑制された軟部画像ＳＰを得ることができ、ノイズ抑制処理と診断画像からの減算処理を繰り返すことで、段階的にノイズ抑制することも可能である。
【００７９】
また、上記実施の形態において、サブトラクション処理手段３１は胸部撮影したときの軟部画像ＳＰと骨部画像ＢＰとをサブトラクション画像Ｐｓｕｂとして生成する場合について例示しているが、マンモグラフィ装置により撮影した人体の乳房を被写体とした場合の乳腺が強調された画像と悪性腫瘍が強調された画像をサブトラクション画像Ｐｓｕｂとして生成するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明のエネルギーサブトラクション処理装置の好ましい実施形態を示すブロック図
【図２Ａ】図１のテーブルデータベースに記憶された第１荷重減算テーブルの一例を示すグラフ
【図２Ｂ】図１のテーブルデータベースに記憶された第２荷重減算テーブルの一例を示すグラフ
【図３】被写体である骨もしくは軟部において放射線が減弱される様子を示すグラフ
【図４】ビームハードニングにより放射線エネルギーが減弱された状態を示すグラフ
【図５】放射線エネルギーの強度に対するビームハードニングにおける光電効果とコンプトン効果との影響度を示すグラフ
【図６Ａ】被写体の厚さが局所的に小さい領域に低エネルギーの放射線と高エネルギーの放射線を照射したときのエネルギースペクトルの一例を示すグラフ
【図６Ｂ】被写体の厚さが局所的に大きい領域に低エネルギーの放射線と高エネルギーの放射線を照射したときのエネルギースペクトルを示すグラフ
【図７Ａ】２回曝射法における低エネルギー画像と高エネルギー画像とのジョイントヒストグラムの一例を示すグラフ
【図７Ｂ】１回曝射法における低エネルギー画像と高エネルギー画像とのジョイントヒストグラムの一例を示すグラフ
【図８】本発明のエネルギーサブトラクション処理方法の好ましい実施形態を示すフローチャート
【図９】本発明のエネルギーサブトラクション処理装置の第２の実施形態を示すブロック図
【図１０Ａ】厚みが大きい被写体を撮影したときの低エネルギー画像と高エネルギー画像とのヒストグラムの一例を示すグラフ
【図１０Ｂ】厚みが小さい被写体を撮影したときの低エネルギー画像と高エネルギー画像とのヒストグラムの一例を示すグラフ
【図１１】図９のパラメータ設定手段において、第１荷重減算テーブルを用いて設定された第１荷重減算係数が調整される様子を示すグラフ
【図１２】本発明のエネルギーサブトラクション処理装置の第３の実施形態を示すブロック図
【図１３Ａ】図１２のテーブルデータベースに記憶された、低エネルギー画像の取得時における管電圧＝６０ｋｅＶであるときの第１荷重減算テーブルの一例を示すグラフ
【図１３Ｂ】図１２のテーブルデータベースに記憶された、低エネルギー画像の取得時における管電圧＝７０ｋｅＶであるときの第１荷重減算テーブルの一例を示すグラフ
【図１３Ｃ】図１２のテーブルデータベースに記憶された、低エネルギー画像の取得時における管電圧＝８０ｋｅＶであるときの第１荷重減算テーブルの一例を示すグラフ
【図１４】高エネルギー画像を取得する際の管電圧値変化に対するエネルギースペクトルの変化を示すグラフ
【図１５】低エネルギー画像を取得する際の管電圧値変化に対するエネルギースペクトルの変化を示すグラフ
【符号の説明】
【００８１】
１、１００、２００    エネルギーサブトラクション処理装置
１０   画像取得手段
１５   階調処理手段
２０   位置合わせ手段
３０、１３０、１４０  画像処理手段
３１   サブトラクション処理手段
３２、１３２、２３２  パラメータ設定手段
４０   画像調整手段
１４０ 厚み検出手段
２３２ パラメータ設定手段
ＢＰ   骨部画像
ＳＰ   軟部画像
ＧｐＨ 高エネルギー画像のスケールファクター値
ＧｐＬ 低エネルギー画像のスケールファクター値
ＨＰ   高エネルギー画像
ＬＰ   低エネルギー画像
Ｋａ   第１荷重減算係数
Ｋｂ   第２荷重減算係数
ＫＴ１、ＫＴ１１〜ＫＴ１３    第１荷重減算テーブル
ＫＴ２ 荷重減算テーブル
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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