(57)【要約】【課題】濃度ムラが抑制された高画質の透過像を取得することができる技術を提供する。【解決手段】放射線発生部から放射され、検体を透過する放射線を検出部で検出して得られた値分布に対して処理を行う情報処理装置であって、値分布を取得する値分布取得手段と、該値分布のうち、放射線が透過する度合いが既知である所定のチャート部に対応する値の分布に応じて、該値分布を補正する補正手段と、を備える。【選択図】図１
2012120906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線発生部から放射され、検体を透過する放射線を検出部で検出して得られた値分布に対して処理を行う情報処理装置であって、
前記値分布を取得する値分布取得手段と、
前記値分布のうち、放射線が透過する度合いが既知である所定のチャート部に対応する値の分布に応じて、前記値分布を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
情報処理装置に含まれるコンピュータによって実行されることにより、前記情報処理装置を、請求項１に記載の情報処理装置として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理技術、具体的には、放射線発生部から放射され、検体を透過する放射線を検出部で検出して得られた値の分布に対して処理を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療現場では、Ｘ線などを用いて人体の透過像を撮影し、その透過像を読影することで診断が行われている。
【０００３】
このＸ線を用いた撮影によって、検体に対して異なる方向からＸ線を照射して得られる複数の画像データを合成することで、検体の断層面を任意の深さで観察することが可能ないわゆるトモシンセシス用のＸ線診断装置が提案されている。そして、このＸ線診断装置において、検出器で得られた透過像のデータを、所望の断層面に対応する仮想ＣＴ(computed tomography)検出器に投影しつつ、補間処理を適宜施すことで、仮想ＣＴ検出器の仮想ピクセルの強度値を得る技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２５３３８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の技術のように、平面的な検出器に対して斜めの方向からＸ線を照射する撮影（斜入撮影）では、１フレームの画像の撮影範囲に対応する検出器の領域（Ｘ線検出領域）内の位置によって、Ｘ線を発生させる装置（例えばＸ線管）からの距離が大きく異なる。そして、透過像の濃度は検出器で受光されたＸ線の線量に反比例するため、Ｘ線検出領域内の位置によって、到達するＸ線の線量が変わってしまい、画像上の濃度ムラを生じさせてしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、濃度ムラが抑制された高画質の透過像を取得することができる技術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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、放射線発生部から放射され、検体を透過する放射線を検出部で検出して得られた値分布に対して処理を行う情報処理装置であって、前記値分布を取得する値分布取得手段と、前記値分布のうち、放射線が透過する度合いが既知である所定のチャート部に対応する値の分布に応じて、前記値分布を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、情報処理装置に含まれるコンピュータによって実行されることにより、前記情報処理装置を、請求項１に記載の情報処理装置として機能させるプログラムである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、値分布のうち、放射線の透過の度合いが既知であるチャート部に対応する値の分布に応じて、値分布が補正されるため、値分布に対応する放射線の検出時における検出部への放射線の到達状況に応じて、値分布が補正されることとなり、濃度ムラが抑制された高画質の透過像を取得することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る撮影システムの概略構成を示す図である。
【図２】制御部で実現される機能構成を例示する図である。
【図３】撮影時における発生部と検出部と検体とに着目した図である。
【図４】補正部における補正処理の原理を説明するための図である。
【図５】補正部における補正処理の原理を説明するための図である。
【図６】補正処理に係る動作フローを示すフローチャートである。
【図７】トモシンセシスの原理を示す模式図である。
【図８】トモシンセシスの原理を示す模式図である。
【図９】変形例に係る補正処理に係る動作フローを示すフローチャートである。
【図１０】仮想ＣＴ撮影像への変換を説明するための図である。
【図１１】チャート部の配置例を示す側面模式図である。
【図１２】チャート部の配置例を示す平面模式図である。
【図１３】チャート部を配置して撮影された透過像を例示する図である。
【図１４】変形例に係る補正処理に係る動作フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
＜撮像システムの概略構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る撮影システム１の概略構成を示す図である。この撮影システム１では、放射線（典型的には、Ｘ線）を用いて、検体１２０を透過する放射線（透過放射線）の分布を検出し、画素値の分布（透過像）を得て、この透過像を用いた各種画像処理が可能となっている。
【００１４】
撮影システム１は、撮影装置１００と撮影制御処理装置２００とを備えて構成されている。なお、ここでは、撮影対象である検体１２０が、検査を受ける者（被検査者）の身体であるものとし、図中の楕円はこの被検査者の身体を模式的に示している。
【００１５】
撮影装置１００は、主に発生部１０１、ガイド部１０２、載置部１０４、連結部１０５、および検出部１０８を備えている。
【００１６】
発生部１０１は、電磁波の一種である放射線を発生させて放射する。ここでは、発生部１０１が、Ｘ線を発生させて放射するものとする。
【００１７】
ガイド部１０２は、略弧状に延設され、発生部１０１の位置および姿勢を変更可能とする。具体的には、発生部１０１は、ガイド部１０２に対して延設方向に沿って移動自在に結合されており、撮影制御処理装置２００からの制御に応じて、ガイド部１０２上を延設方向に沿って移動する。
【００１８】
載置部１０４は、検体１２０が静置される。この載置部１０４は、連結部１０５によってガイド部１０２に接続された発生部１０１に対して予め定められた相対的配置条件を満足するように配置されており、発生部１０１から照射されるＸ線の照射範囲内で検体１２０が載置される。より詳細には、載置部１０４は、連結部１０５によって、ガイド部１０２が規定する円弧の焦点が位置する側で予め定められた位置に固定されている。なお、載置部１０４は、Ｘ線の吸収が少ないことによってＸ線を実質的に透過する材質で形成されており、Ｘ線に対する減弱係数（吸収係数）は既知である。そして、この載置部１０４上に検体１２０が静置された状態で、発生部１０１がガイド部１０２に沿って適宜移動されつつ、Ｘ線が放射されることで、検体１２０に対して所望の方向からＸ線が照射される。
【００１９】
検出部１０８は、発生部１０１から照射され、載置部１０４に載置された検体１２０および載置部１０４を透過した放射線（ここではＸ線）を検出する。この検出部１０８では、例えば、検体１２０を透過したＸ線、および検体１２０の周辺の空間を通過したＸ線の双方を検出する。また、検出部１０８のうち、発生部１０１側の面、すなわちＸ線を検出する面（検出面）１０８ｓは、例えば、矩形状の外形を有し、Ｘ線を検出する多数のセンサが２次元的（例えば格子状）に配列された略平面状の面を形成している。よって、検出部１０８により、発生部１０１から放射された放射線のうち、検体１２０と載置部１０４とを透過した放射線が検出され、放射線の検出値の分布（ここでは、格子状の２次元分布）が得られる。
【００２０】
ここで、発生部１０１、ガイド部１０２、載置部１０４、および検出部１０８は以下のような位置関係を満足している。すなわち、ガイド部１０２上のいずれの位置に発生部１０１が移動しても、発生部１０１から照射されるＸ線の照射範囲は載置部１０４を略全体にわたってカバーしており、かつガイド部１０２上のいずれの位置から照射されるＸ線であっても検出部１０８によって検出される。
【００２１】
なお、図１においては、ガイド部１０２が略弧状に形成され、発生部１０１が、該弧の中心点へ向かう方向にＸ線を放射しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ガイド部１０２が略直線状に延設され、ガイド部１０２上のいずれの位置に発生部１０１が移動しても、ガイド部１０２の延設方向に対して略垂直方向にＸ線を放射するようにしても良い。いずれの場合も、検体１２０の所定の側（図１では上側）に対して複数の方向から放射線が順次に照射されて放射線の検出値の分布（以下「放射線検出値分布」とも称する）が得られる。
【００２２】
一方、撮影制御処理装置２００は、一般的なパーソナルコンピュータ（パソコン）と同様な構成を有し、主に、制御部２１０、表示部２２０、操作部２３０、および記憶部２４０を備えている。
【００２３】
制御部２１０は、ＣＰＵ２１０ａ、ＲＡＭ２１０ｂ、およびＲＯＭ２１０ｃを有し、撮影システム１の動作を統括制御する。この制御部２１０は、記憶部２４０に格納されるプログラムＰＧを読み込んで実行することで、各種機能や動作を実現する。
【００２４】
表示部２２０は、例えば、液晶ディスプレイなどを備えて構成され、制御部２１０の制御下で、各種画像が可視的に出力される。例えば、撮影装置１００による撮影で得られた透過像などが可視的に出力される。
【００２５】
より詳細には、平面的な画像（平面画像）や特定の方向から見た立体的な画像（立体画像）が可視的に出力される。具体的には、ＲＡＭ２１０ｂなどに記憶された透過像のデータ（透過像データ）によって表現される平面画像の他、画像生成部２１６（後述）によって生成された立体画像データによって表現される立体画像、およびその他の各種画像情報や数値情報や文字情報が表示される。なお、以下、特定の方向から見た立体画像を２次元画像として表示することを「立体画像の表示」と称する。
【００２６】
操作部２３０は、キーボードやマウスなどを備えて構成され、ユーザによる各種入力を受け付けて、制御部２１０に入力に応じた信号を送出する。
【００２７】
記憶部２４０は、ハードディスクなどを備えて構成され、例えば、撮影システム１の各種動作を制御するためのプログラムＰＧや各種データなどを格納する。
【００２８】
＜制御部における機能構成＞
図２は、制御部２１０でプログラムＰＧが実行されることで実現される機能構成を例示する図である。
【００２９】
図２で示すように、制御部２１０は、撮影制御部２１１、検出値取得部２１２、値変換部２１３、条件取得部２１４、補正部２１５、および画像生成部２１６を機能として備える。
【００３０】
撮影制御部２１１は、撮影装置１００の動作を制御する。例えば、撮影制御部２１１は、発生部１０１のガイド部１０２上での位置を制御することで、発生部１０１およびガイド部１０２に対する載置部１０４、すなわち検体１２０の位置関係を制御し、これによって発生部１０１と載置部１０４との空間的な関係が相対的に変化する。このとき、発生部１０１と検出部１０８との距離、および発生部１０１と検出部１０８との角度関係とが適宜変更される。
【００３１】
なお、ここで言う「角度関係」は、発生部１０１から放射される放射線の中心線、すなわち放射線の進行方向と、検出部１０８のうち多数のセンサが配列された面（検出面）１０８ｓとの成す角度の関係を含む意味で使用されている。
【００３２】
検出値取得部２１２は、検出部１０８で検出された放射線の検出値の分布を受け付けて取得する。ここでは、検出面１０８ｓに２次元的に配置されるセンサで検出された検出値の分布、すなわち２次元的な検出値の分布（検出値の２次元分布）が取得される。なお、検出値取得部２１２で取得された検出値の分布は、ＲＡＭ２１０ｂまたは記憶部２４０に一時的に記憶される。
【００３３】
値変換部２１３は、検出値取得部２１２で取得された検出値の分布を、可視的な画像に対応する画素値の分布（以下「画素値分布」とも称する）、すなわち画像データに変換する。例えば、相対的に大きなＸ線の検出値が、低輝度（低い階調）の画素値に変換され、相対的に小さなＸ線の検出値が、高輝度（高い階調）の画素値に変換される。ここで得られた画像データ（透過像データ、「透過像」とも略称する）は、画素値の２次元的な分布（画素値の２次元分布）であり、ＲＡＭ２１０ｂまたは記憶部２４０に一時的に記憶される。なお、本明細書では、「放射線検出値分布」や「画素値分布」などの各種値の分布を適宜「値分布」と総称する。
【００３４】
条件取得部２１４は、発生部１０１と検出部１０８との距離および角度関係を示す情報を取得する。
【００３５】
ここで、「距離を示す情報」については、例えば、検出部１０８の検出面１０８ｓ上の座標と、発生部１０１の焦点（例えば、Ｘ線管の焦点）の座標（以下「焦点座標」とも称する）とを示す情報から得られる。検出面１０８ｓ上の座標については、例えば、２次元的に配列される各センサごとに予め設定しておけば良く、焦点座標については、ガイド部１０２上での発生部１０１の位置によって一義的に決まるように設定されていれば、撮影制御部２１１による制御により、焦点座標を示す情報が一義的に得られる。
【００３６】
また、「角度関係を示す情報」については、例えば、発生部１０１からの放射線の放射方向（進行方向）が、検出面１０８ｓに対して成す角度を示すものであり、例えば、ガイド部１０２上での発生部１０１の位置によって一義的に決まるように設定されていれば、撮影制御部２１１による制御により、角度関係を示す情報が一義的に得られる。
【００３７】
補正部２１５は、条件取得部２１４によって取得された距離および角度関係を示す情報に応じて、透過像、すなわち画素値の分布を補正する。補正部２１５において補正処理を行う必要性、および補正部２１５における補正処理の原理については後述する。
【００３８】
画像生成部２１６は、補正部２１５において補正処理が施された透過像を用いて、各種画像（例えば、断層面の画像）を生成する。
【００３９】
例えば、ガイド部１０２に沿って発生部１０１の位置を異ならせて、複数の画素値の分布、すなわち複数の透過像が得られた場合、画像生成部２１６は、複数の透過像と、各透過像に係る放射線を検出したときの発生部１０１の照射位置とに基づいて、検体１２０の断層面を示す画像（断層面画像）のデータを生成する。また、画像生成部２１６は、この断層面画像のデータに基づいて、３次元的な構造を有する検体１２０の立体的な画像（立体画像）のデータを生成する。
【００４０】
具体的には、例えば、画像生成部２１６は、一時的にデータを保持するＲＡＭ２１０ｂと連携して、透過像のデータを適宜ＲＡＭ２１０ｂに一時的に記憶させながら断層面画像のデータを生成する。さらに、この断層面画像のデータを適宜ＲＡＭ２１０ｂに一時的に記憶させながら立体画像（立体画像）のデータを生成する。なお、断層面画像のデータの生成方法については後述する。
【００４１】
＜補正処理を行う必要性＞
図３は、検体１２０を撮影する際の発生部１０１と検出部１０８と検体１２０とに着目した図である。図３では、発生部１０１の焦点Ｆｐが黒丸で示され、発生部１０１から検体１２０へ照射される放射線の外縁が一点鎖線で示され、発生部１０１から検体１２０へ照射される放射線の中心線（中心軸）Ｌｃが破線で示されている。なお、ここでは、発生部１０１から放射される放射線の外縁は、中心軸Ｌｃに対して所定角度αを成しているものとする。また、図３および図３以降の図では、方位関係を明確化するために、相互に直交するＸＹＺの３軸が適宜付されている。
【００４２】
図３(ａ)では、発生部１０１から検体１２０へ照射される放射線の進行方向、すなわち中心軸Ｌｃが、検出面１０８ｓに対して略直角を成す状態が示されている。換言すれば、検出面１０８ｓに対して正対する発生部１０１から放射線が照射されて、検出部１０８が放射線を検出することで検出値の分布が得られる撮影が行われる状態が示されている。以下、図３(ａ)で示すような状態での撮影を「正対撮影」とも称する。
【００４３】
一方、図３(ｂ)では、発生部１０１から検体１２０に対する放射線の照射方向、すなわち放射線の進行方向が、検出面１０８ｓの法線に対して傾けられた状態が示されている。このように、検出面１０８ｓに対して斜めの方向から放射線が照射されて、検出部１０８が放射線を検出することで検出値の分布が得られる撮影を、以下「斜入撮影」とも称する。
【００４４】
ここで、上述したように、検出面１０８ｓに到達する放射線の線量（以下「到達放射線量」とも称する）は、発生部１０１から検出面１０８ｓまでの距離に反比例する。このため、検出面１０８ｓに対して放射線が照射される角度（照射角度）に応じて、検出面１０８ｓの位置によって発生部１０１までの距離が大きく変化し、到達放射線量も変化する。そして、図３(ｂ)で示すような斜入撮影では、図３(ａ)で示すような正対撮影と比較して、発生部１０１から検出面１０８ｓに到達する放射線の量の分布が大きく異なる。
【００４５】
具体的には、図３(ｂ)で示すような斜入撮影では、図中の右方である程、発生部１０１、すなわち焦点Ｆｐと検出面１０８ｓとの距離が相対的に短くなり、到達放射線量が増大する。一方、図中の左方である程、発生部１０１、すなわち焦点Ｆｐと検出面１０８ｓとの距離が相対的に長くなり、到達放射線量が減少する。つまり、斜入撮影では、１フレームの画像の撮影範囲に対応する検出面１０８ｓの領域（Ｘ線検出領域）内の位置によって、発生部１０１すなわち焦点Ｆｐからの距離の差が大きく生じ、到達放射線量のムラが生じてしまう。このため、このままでは、透過像の濃度ムラを招いてしまう。
【００４６】
そこで、本実施形態に係る撮影システム１は、補正部２１５により、発生部１０１から検出面１０８ｓまでの距離に反比例する到達放射線量の影響が抑制されるように、画素値の分布を補正し、透過像における濃度ムラの発生が抑制されるように構成されている。
【００４７】
＜補正処理の原理＞
図４および図５は、補正部２１５における補正処理の原理を説明するための図である。
【００４８】
この補正処理では、図４で示すように、検出面１０８ｓと中心軸Ｌｃとの交点Ｃｐを支点として、検出面１０８ｓと中心軸Ｌｃとが直交するように、仮想的に検出部１０８を回転させた仮想検出部１０８ａが設定される。つまり、発生部１０１と仮想検出部１０８ａとの位置関係および角度関係が図３(ａ)で示した正対撮影と同様なものに設定される。そして、透過像、すなわち２次元的な画像（２次元画像）を構成する複数の画素値からなる画素値の分布が、画素ごと（すなわち画素値ごと）に補正されることで、仮に仮想検出部１０８ａで放射線が検出されたならば得られるであろう透過像が生成される。
【００４９】
このような補正処理により、斜入撮影によって得られた画素値の分布、すなわち透過像は、正対撮影によって得られた画素値の分布、すなわち透過像と同様に、濃度ムラの発生が抑制されたものとなる。
【００５０】
ここで、図５を参照しつつ、検出面１０８ｓ上の注目点Ｐｏに配置されるセンサで放射線が検出されて得られる画素値を補正することで、仮想検出部１０８ａの検出面（仮想検出面）１０８ｓａ上の対応する注目点（対応注目点）Ｐに配置されるセンサで放射線が検出されたならば得られるであろう画素値を算出する具体例を挙げて説明する。
【００５１】
発生部１０１の焦点Ｆｐから仮想検出面１０８ｓａまでの距離をＬ、その延長線上にある検出面１０８ｓまでの距離をＬｏ、仮想検出面１０８ｓａに対する放射線の照射角度をθ、検出面１０８ｓに対する放射線の照射角度をθｏとすると、下記（式１）により、注目点Ｐｏで検出された放射線に基づいて得られた画素値ＶＰｏが、対応注目点Ｐに係る画素値ＶＰに変換される。
【００５２】
【数１】
2012120906.tif 000003
【００５３】
この変換処理では、（式１）の右辺のうち、画素値ＶＰｏの前に記載された係数が補正係数として、画素値ＶＰｏに対して乗ぜられる。このように補正係数が乗ぜられることで、発生部１０１から検出面１０８ｓまでの距離に反比例する到達放射線量の変化の影響が抑制される。
【００５４】
そして、このような画素値の変換処理が、値変換部２１３で得られた画素値の分布の全画素値に対して施されることで、１フレーム分の画素値の分布に対する補正部２１５における補正処理が完了する。
【００５５】
なお、このような補正処理により、１フレームの透過像を構成する全画素の画素値が、仮想検出面１０８ｓａで検出されるべき放射線の検出値に対応するものとなる。しかしながら、補正処理後の透過像の画素配列は、仮想検出面１０８ｓａに対応するものではなく、検出面１０８ｓに対応するものであり、本補正処理は、あくまでも、到達放射線量の変化の影響を抑制するものである。よって、厳密に言えば、仮想検出面１０８ｓａの位置で放射線量を検出して得られる透過像を仮想的に取得するためには、画素間の間隔を適宜補正することで、仮想検出面１０８ｓａに対応する透過像の画素配列に合わせる必要性がある。
【００５６】
＜補正処理に係る動作フロー＞
図６は、撮影システム１における補正処理に係る動作フローを示すフローチャートである。本動作フローは、制御部２１０がプログラムＰＧを実行することで実現される。なお、本動作フローは、撮影動作が開始されるタイミングで開始される。
【００５７】
まず、ステップＳ１では、発生部１０１から検体１２０に対して放射線が照射され、検出部１０８によって放射線が検出される撮影処理が行われる。このとき、撮影制御部２１１により、ガイド部１０２に対する発生部１０１の相対的な位置、すなわち検出部１０８に対する発生部１０１の相対的な位置および角度が制御される。
【００５８】
ステップＳ２では、検出値取得部２１２により、ステップＳ１で検出部１０８の各センサによって検出された放射線量の検出値に基づき、検出値の２次元分布が取得される。
【００５９】
ステップＳ３では、値変換部２１３により、ステップＳ２で得られた検出値の２次元分布が、画素値の２次元分布に変換されることで、透過像が生成される。
【００６０】
ステップＳ４では、条件取得部２１４により、ステップＳ１における撮影処理時の撮影条件を示す情報が取得される。なお、撮影条件を示す情報には、発生部１０１と検出部１０８との距離および角度関係を示す情報が含まれる。
【００６１】
ステップＳ５では、透過像の画素を指定するためのカウントｉが初期値の１に設定される。なお、カウントｉは、透過像の画素配列の各画素のアドレスに対応する値となっている。
【００６２】
ステップＳ６では、ステップＳ３で生成された透過像、すなわち画素値の２次元分布のうち、ステップＳ５で設定されたカウントｉに応じた画素のアドレスが指定される。
【００６３】
ステップＳ７では、補正部２１５によって、ステップＳ４で取得された撮影条件に基づき補正係数が算出される。この補正係数は、上記（式１）の右辺のうちの画素値ＶＰｏの前に記載された係数であり、図５を示して説明したように、ステップＳ６で指定された画素について、発生部１０１と検出部１０８との距離および角度関係を示す情報に応じて算出される。
【００６４】
ステップＳ８では、補正部２１５によって、ステップＳ７で算出された補正係数が上記（式１）に適用されて、ステップＳ６で指定された画素の画素値が補正される。このとき、画素値ＶＰｏが画素値ＶＰへと変換される。
【００６５】
ステップＳ９では、ステップＳ３で生成された透過像の全画素のアドレスが指定されたか否か判定される。ここでは、全画素のアドレスが指定されていなければ、ステップＳ１０において、カウントｉが１だけ加算されて、ステップＳ６に戻り、次の画素値の補正が行われる（ステップＳ６〜Ｓ８）。一方、全画素のアドレスが指定されていれば、全画素の画素値の補正が完了しているため、本動作フローが終了される。
【００６６】
なお、ガイド部１０２に沿って発生部１０１の位置が異ならされた状態、すなわち発生部１０１と検出部１０８との距離および角度関係をそれぞれ異ならせた状態で、検出部１０８により、放射線が検出されることでそれぞれ複数の検出値の分布が取得され、複数の画素値の分布、すなわち複数の透過像が時間順次に得られる場合には、順次に得られる各透過像に対して、上記補正処理が時間順次に行われる。
【００６７】
＜断層面画像データの生成原理＞
上述したように、ガイド部１０２に沿って発生部１０１の位置が異ならされ、複数の画素値の分布、すなわち複数の透過像が時間順次に得られる場合には、例えば、画像生成部２１６により、検体１２０の断層面画像のデータ（断層面画像データ）が適宜生成される。
【００６８】
ここで、画像生成部２１６における断層面画像データの生成原理、すなわちトモシンセシスの原理について説明する。
【００６９】
図７および図８は、トモシンセシスの原理を示す模式図である。
【００７０】
トモシンセシスでは、検体１２０に対して、検体１２０を透過する放射線、具体的にはＸ線を、検体１２０の一方向の側の異なる角度から照射して、複数の透過像データを得て、それらを合成することによって断層面の画像を得る。ここでは、例えば、図７で示すように、検体１２０の内部構造（具体的には人体組織や病変部など）を模式的に示すものとして星形要素（☆）１２１と丸形要素（○）１２２とが検出面１０８ｓに対して垂直方向に並んでいる場合を例にとって説明する。
【００７１】
図７で示すように、放射線が異なる角度から検体１２０に対して照射されることで複数の透過像のデータが得られる。こうして得られる複数の透過像のデータで表現される透過像４１〜４３では、検出面１０８ｓからの距離（高さ）に応じて各要素の画像位置が異なる。この性質を利用しつつ、複数の画像を合成する公知の手法を用いて任意の断層面画像データが生成される。なお、トモシンセシスにおいて複数の画像を合成する公知の手法としては、シフト加算法がある。
【００７２】
シフト加算法では、複数の透過像４１〜４３と、各透過像４１〜４３に対応する放射線を検出したとき（すなわち撮影処理時）の発生部１０１の位置（ｘ，ｙ，ｚ）とに基づいて、各透過像４１〜４３の相対位置を順次にシフトさせながら各透過像が順次に加算される処理が行われる。
【００７３】
例えば、図８(ａ)で示すように、各透過像４１〜４３ではぼんやりと写っている星形要素１２１が強調された画像５１が得られ、図８(ｂ)で示すように、各透過像４１〜４３ではぼんやりと写っている丸形要素１２２が強調された画像５２が得られる。ここで、画像５１は、検体１２０の内部構造のうち星形要素１２１が存在する高さの横断面が強調された断層面画像であり、画像５２は、検体１２０の内部構造のうち丸形要素１２２が存在する高さの横断面が強調された断層面画像である。
【００７４】
ここでは説明を簡単にするために、３つの透過像４１〜４３が加算合成されることによって画像５１，５２が生成される例を示したが、実際には更に多くの透過像が取得され、多数の透過像が合成されることになる。
【００７５】
なお、透過像の合成においては、必ずしもシフト加算法が用いられる必要はなく、フィルタ補正逆投影法（Filtered Back Projection Method；ＦＢＰＭ）などが用いられても良い。
【００７６】
以上のように、本発明の実施形態に係る撮影システム１では、放射線の検出値の分布を得た際の発生部１０１と検出部１０８との距離および角度関係に応じて、画素値の分布が補正される。このため、画素値の分布に対応する放射線の検出時における検出部１０８への放射線の到達状況に応じて、画素値の分布が補正されることとなり、濃度ムラが抑制された高画質の透過像が取得される。
【００７７】
また、複数の画素値の分布について、各画素値の分布に対応する検出値の分布が得られた際の撮影条件に応じて各画素値の分布が補正される。このため、複数の画素値の分布を用いて生成される断層面画像などといった各種画像の画質が向上する。
【００７８】
＜変形例＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【００７９】
◎例えば、上記実施形態では、透過像を構成する画素ごとに画素値の変換処理が施されることで、画素値の分布が補正される補正処理が行われたが、これに限られない。例えば、ノイズを抑制するための処理（ノイズ抑制処理）が透過像に対して施される場合には、このノイズ抑制処理の度合いが、発生部１０１と検出部１０８との距離および角度関係に応じて変更されることで、画素値の分布が処理されても良い。このノイズ抑制処理としては、例えば、いわゆるガウシアンフィルタを用いたフィルタ処理や、いわゆる平均化フィルタを用いたフィルタ処理などが挙げられる。
【００８０】
ここで、一例として、ガウシアンフィルタを用いたノイズ抑制処理において、ノイズ抑制処理の度合いを変更する原理について説明する。なお、ここでは、上記図４および図５の符号を用いて説明する。
【００８１】
上述したように、斜入撮影を行う場合には、発生部１０１と検出面１０８ｓとの距離が比較的遠い部分が発生し、このような部分では、到達放射線量が低下する傾向にあるため、透過像の対応する領域にノイズ（例えば、若干輝度の高い状態）が発生する。すなわち、濃度ムラが生じる。
【００８２】
そこで、透過像のうちノイズが発生し易い領域では、よりノイズを抑制する方向にノイズ抑制処理が施されれば、濃度ムラが抑制される。
【００８３】
ここで、ガウシアンフィルタを用いたノイズ抑制処理では、ガウシアンフィルタの分散値σが比較的大きければ、ノイズ抑制処理の度合いが大きく、ノイズの抑制効果が大きい。一方、分散値σが比較的小さければ、ノイズ抑制処理の度合いが小さく、ノイズの抑制効果も小さく限定される。よって、ノイズの発生し易さに応じて、ガウシアンフィルタの分散値σが適宜変更されることでノイズ抑制処理の度合いが変更されれば良い。
【００８４】
到達放射線量は、発生部１０１から検出面１０８ｓまでの距離に反比例するため、透過像のうちノイズが発生し易い領域は、発生部１０１と検出部１０８との距離および角度関係によって一義的に決まる。この特徴を利用して、透過像のうち、検出面１０８ｓ上の注目点Ｐｏに配置されるセンサに対応する画素が、ノイズ抑制処理が掛けられる対象（処理対象画素）、すなわちフィルタの中心画素である場合には、ガウシアンフィルタの分散値σは、下記（式２）により表される。
【００８５】
【数２】
2012120906.tif 000004
【００８６】
但し、上記（式２）のｋは、分散値σに変換するための係数である。
【００８７】
このガウシアンフィルタの分散値σでは、上記（式２）の右辺のうち、ｋの後に記載された係数が、上記（式１）の補正係数と同じ値を示す。
【００８８】
このように、発生部１０１から検出面１０８ｓの各センサまでの距離に応じた分散値σが適用されたガウシアンフィルタによって、ノイズ抑制処理が施されることで、発生部１０１から検出面１０８ｓまでの距離に反比例する到達放射線量の変化の影響が抑制される。
【００８９】
そして、このようなノイズ抑制処理が、値変換部２１３で得られた画素値の分布の全画素を順次処理対象画素として透過像の全面に対して施されることで、１フレーム分の画素値の分布に対する補正部２１５の補正処理が完了する。
【００９０】
図９は、ガウシアンフィルタを用いた補正処理に係る動作フローを示すフローチャートである。
【００９１】
ステップＳＴ１〜ＳＴ５では、図６のステップＳ１〜Ｓ５と同様な処理が行われる。
【００９２】
ステップＳＴ６では、ステップＳＴ３で生成された透過像、すなわち画素値の２次元分布のうち、ステップＳＴ５で設定されたカウントｉに応じた画素のアドレスが、フィルタ処理の処理対象画素として指定される。
【００９３】
ステップＳＴ７では、補正部２１５により、ステップＳＴ４で取得された撮影条件に基づきガウシアンフィルタの分散値σが算出される。
【００９４】
ステップＳＴ８では、補正部２１５により、ステップＳＴ７で算出された分散値σが適用されたガウシアンフィルタを用いたフィルタ処理が、ステップＳＴ６で指定された処理対象画素を中心として施される。すなわち、ガウシアンフィルタによるノイズ抑制処理が行われる。
【００９５】
ステップＳＴ９，ＳＴ１０では、図６のステップＳ９，Ｓ１０と同様な処理が行われる。
【００９６】
なお、平均化フィルタを用いたフィルタ処理によって補正処理を行う場合には、例えば、上記（式１）の補正係数をフィルタのサイズを規定するパラメータとして、発生部１０１から検出面１０８ｓの各センサまでの距離に応じてフィルタのサイズを大きくする方法などが挙げられる。
【００９７】
このように、ノイズ抑制処理時に、検出値の分布を得た際の条件に応じた画素値の分布の補正がなされることで、演算量の増加を抑制しつつ、濃度ムラが抑制された高画質の透過像が取得される。但し、上記実施形態のように、放射線の検出値の分布を得た際の条件に応じて、透過像を構成する各画素の画素値が補正される方が、濃度ムラがより高精度に抑制され、最終的に取得される透過像の画質がより向上する。
【００９８】
◎また、上記実施形態では、トモシンセシス用の複数の透過像が取得され、トモシンセシスによる断層面画像が生成されたが、これに限られない。例えば、図１０で示すように、検出部１０８および仮想検出部１０８ａで検出される各透過像を、仮想的に設定したＣＴの撮影法に対応する検出部１０８ａ１〜１０８ａ３で得られるであろう透過像（以下「仮想ＣＴ撮影像」とも称する）に変換し、この仮想ＣＴ撮影像を公知のＣＴの再構成方法を用いて、断層面画像を生成するようにしても良い。このような構成により、例えば、ＣＴで撮影した画像と等価な画像を得ることができ、再構成によって検体１２０の断層面の画像を高精度に生成することが可能となる。
【００９９】
◎また、上記実施形態では、到達放射線量のばらつきが、発生部１０１と検出面１０８ｓとの距離および角度から推定されて、補正処理が行われたが、これに限られない。例えば、放射線を透過する度合い（例えば透過率）が既知の素材からなる所定のチャート部を検出面１０８ｓ上に配置しておき、検出値の分布または透過像における画素値の分布において所定のチャート部に対応する値の分布を検出し、チャート部に係る値の分布に応じて、補正処理が行われても良い。
【０１００】
ここで、チャート部を用いた補正処理の原理について説明する。
【０１０１】
図１１および図１２は、チャート部ＣＨの配置例を示す図である。図１１および図１２では、検体１２０を撮影する際の発生部１０１、検出部１０８、検体１２０、およびチャート部ＣＨに着目した図であり、図１１は側方から見た模式図、図１２は上方から見た模式図である。なお、図１１および図１２では、チャート部には砂地ハッチングが付されている。
【０１０２】
図１１および図１２で示すように、チャート部ＣＨは、検出面１０８ｓ上であって、検出面１０８ｓの比較的縁部に近く、検体１２０を透過する放射線が通過しない位置に配置される。そして、このチャート部ＣＨは、検出部１０８に対して発生部１０１の位置が相対的に大きく変更される方向（ここではＸ方向）に沿って、検出面１０８ｓ上を横断するように延設される。つまり、チャート部ＣＨは、撮影範囲の端部近傍に、撮影範囲の端部に沿って延設される。そして、例えば、チャート部ＣＨは、延設方向に沿って厚み（図中Ｙ方向の厚み）も一定に設定される。
【０１０３】
図１３は、図１１および図１２で示した状態で発生部１０１から放射線を検体１２０に対して照射することで、得られる透過像Ｇを示すイメージ図である。なお、図１３では、実際よりも、濃度ムラが強調されて示されており、検体１２０に対応する画像領域Ｐ１２０に砂地ハッチングが付されている。
【０１０４】
図１１および図１２で示した状態で撮影が行われると、図中の左方である程、発生部１０１と検出面１０８ｓとの距離が相対的に長くなり、到達放射線量が減少し、図中の右方である程、発生部１０１と検出面１０８ｓとの距離が相対的に短くなり、到達放射線量が増加する。このため、図１３で示すように、透過像Ｇでは、チャート部ＣＨを透過する放射線に対応する画素値の分布（以下「パターン」とも称する）Ｐｃｈにおいては、右方から左方にかけて、徐々に輝度が高くなる傾向を示す。
【０１０５】
このパターンＰｃｈにおける輝度のばらつきは、発生部１０１と検出面１０８ｓとの距離の変動による到達放射線量のばらつきに起因したものである。そこで、このチャート部ＣＨに係るパターンＰｃｈ、すなわち画素値の分布が均一となるように、透過像Ｇに対して補正処理が施されることで、透過像の濃度ムラが抑制される。
【０１０６】
ここでは、例えば、チャート部ＣＨに係るパターンＰｃｈが、その平均値となるように、均一化され、透過像Ｇの全体としては、同じＸ座標上に配列されたセンサに対応する画素に係る画素値に対して、同じ補正係数が掛けられる。
【０１０７】
図１４は、チャート部ＣＨを用いた補正処理に係る動作フローを示すフローチャートである。
【０１０８】
ステップＳＰ１〜ＳＰ３では、図６のステップＳ１〜Ｓ３と同様な処理が行われる。
【０１０９】
ステップＳＰ４では、条件取得部２１４により、ステップＳＰ３で取得された透過像から、チャート部ＣＨに対応するパターンＰｃｈが、撮影条件として認識される。
【０１１０】
ステップＳＰ５，ＳＰ６では、図６のステップＳ５，Ｓ６と同様な処理が行われる。
【０１１１】
ステップＳＰ７では、補正部２１５により、ステップＳＰ４で認識されたパターンＰｃｈに基づき、補正係数が設定される。例えば、チャート部ＣＨに係るパターンＰｃｈが、その平均値となるような補正係数が算出され、同じＸ座標のセンサに係る画素値については、同じ補正係数が設定される。
【０１１２】
ステップＳＰ８では、補正部２１５により、ステップＳＰ７で設定された補正係数に基づき、ステップＳＰ６で指定された処理対象画素の画素値が補正される。例えば、画素値に対して補正係数が乗ぜられる。
【０１１３】
ステップＳＰ９，ＳＰ１０では、図６のステップＳ９，Ｓ１０と同様な処理が行われる。
【０１１４】
このように、画素値の分布のうち、放射線の透過の度合いが既知であるチャート部ＣＨに対応する画素値の分布に応じて、画素値の分布が補正されると、画素値の分布に対応する放射線の検出時における検出部１０８への放射線の到達状況に応じて、画素値の分布が補正されることとなり、濃度ムラが抑制された高画質の透過像が取得される。
【０１１５】
なお、上記説明では、チャート部ＣＨが、撮影範囲の端部近傍であって、撮影範囲の端部に沿って延設されたが、これに限られず、例えば、チャート部ＣＨが、撮影範囲の端部近傍であって、撮影範囲の端部に沿った一部に設けられ、チャート部ＣＨに係る画素値のパターンから、仮想的にチャート部ＣＨが撮影範囲の端部に沿って延設されていれば得られたであろう画素値のパターンをいわゆる内挿の演算によって算出するようにしても良い。
【０１１６】
◎また、上記実施形態、および上記変形例では、画素値の分布が補正されたが、これに限られない。例えば、同様な原理で、画素値の分布に変換される前の放射線の検出値の分布が補正されても、上記実施形態と同様な効果が得られる。
【０１１７】
◎また、上記実施形態では、図４で示すように、検出面１０８ｓと中心軸Ｌｃとの交点Ｃｐを支点として、検出面１０８ｓと中心軸Ｌｃとが直交するように、仮想的に検出部１０８を回転させた仮想検出部１０８ａが設定された。しかしながら、仮想検出部１０８ａの設定位置はこの位置に限られず、発生部１０１と仮想検出部１０８ａとの位置関係および角度関係が正対撮影が行われる状態に設定されるようなものであれば、発生部１０１と仮想検出部１０８ａとの離隔距離が他の異なる距離であっても良い。つまり、発生部１０１の焦点Ｆｐから放射線の中心軸Ｌｃと検出部１０８との交点Ｃｐまでの距離が、発生部１０１と仮想検出面１０８ｓａとの距離とされる必要性はなく、発生部１０１と仮想検出面１０８ｓａとの距離が、他の異なる距離に設定されても良い。
【符号の説明】
【０１１８】
１  撮影システム
１００  撮影装置
１０１  発生部
１０８  検出部
１０８ｓ  検出面
１２０  検体
２００  撮影制御処理装置
２１０  制御部
２１１  撮影制御部
２１２  検出値取得部
２１３  値変換部
２１４  条件取得部
２１５  補正部
ＣＨ  チャート部
ＰＧ  プログラム
Ｐｃｈ  パターン
ＶＰ，ＶＰｏ  画素値
【図１】
2012120906.tif 000005
【図２】
2012120906.tif 000006
【図３】
2012120906.tif 000007
【図４】
2012120906.tif 000008
【図５】
2012120906.tif 000009
【図６】
2012120906.tif 000010
【図７】
2012120906.tif 000011
【図８】
2012120906.tif 000012
【図９】
2012120906.tif 000013
【図１０】
2012120906.tif 000014
【図１１】
2012120906.tif 000015
【図１２】
2012120906.tif 000016
【図１４】
2012120906.tif 000017
【図１３】
2012120906.tif 000018