(57)【要約】【課題】サブトラクション画像を生成する放射線画像処理装置、方法およびプログラムにおいて、被写体の被曝線量を低減しつつ、サブトラクション画像の画質をさらに向上させる。【解決手段】第１の画像取得部３１が、第１の撮影条件により撮影された第１の放射線画像を取得し、第２の画像取得部３２が、第２の撮影条件によりトモシンセシス撮影された複数の投影画像を取得する。再構成部３４が、複数の投影画像を再構成して被写体の断層面における複数の断層画像を生成する。画像合成部３５が、複数の断層画像を用いて第２の放射線画像を生成する。サブトラクション処理部３６が、第１および第２の放射線画像に対してサブトラクション処理を行って、サブトラクション画像を生成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の線源位置から第１の撮影条件により被写体に放射線を照射することによって撮影された第１の放射線画像を取得する第１の画像取得手段と、
放射線源を検出手段に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において、第２の撮影条件により前記被写体に放射線を照射することによって撮影された、前記複数の線源位置のそれぞれに対応する複数の投影画像を取得する第２の画像取得手段と、
前記複数の投影画像を再構成することにより、前記被写体の複数の断層面のそれぞれにおける複数の断層画像を生成する再構成手段と、
前記複数の断層画像を用いて第２の放射線画像を生成する画像合成手段と、
前記第１の放射線画像および前記第２の放射線画像に対してサブトラクション処理を行って、サブトラクション画像を生成するサブトラクション手段とを備えたことを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項２】
前記画像合成手段は、前記複数の断層画像を合成して前記第２の放射線画像を生成する請求項１記載の放射線画像処理装置。
【請求項３】
前記第１の撮影条件と前記第２の撮影条件との差に基づく、前記第１の放射線画像と前記第２の放射線画像との画質の差を補償すべく、前記複数の投影画像に対して画質補正処理を行う画質補正処理手段をさらに備えた請求項１または２記載の放射線画像処理装置。
【請求項４】
前記画質補正処理は、前記第２の撮影条件を用いて撮影する場合に、前記被写体を透過した放射線に含まれる散乱線成分を前記複数の投影画像から除去する散乱線除去処理、および前記第１の撮影条件の線質と前記第２の撮影条件の線質との差に起因する、前記第１の放射線画像と前記複数の投影画像とのコントラストの差を補正する線質補正処理の少なくとも一方を含む請求項３記載の放射線画像処理装置。
【請求項５】
前記画質補正処理は、前記散乱線除去処理および前記線質補正処理を含む請求項４記載の放射線画像処理装置。
【請求項６】
前記画質補正処理手段は、前記線質補正処理よりも先に前記散乱線除去処理を行う請求項５記載の放射線画像処理装置。
【請求項７】
前記再構成手段は、前記投影画像の画素値を保持しつつ、前記投影画像についての撮影時の前記線源位置と前記検出手段との位置関係に基づいて、前記投影画像の画素値を前記被写体の前記断層面上の座標位置に投影する画素値投影手段と、
前記断層面における注目座標位置を基準とするあらかじめ定められた範囲に投影された前記投影画像の複数の画素値に基づいて、前記注目座標位置の画素値を算出することにより、前記断層面の断層画像を生成する画素値算出手段とを備えた請求項１から６のいずれか１項記載の放射線画像処理装置。
【請求項８】
前記画素値算出手段は、前記断層面に投影された前記投影画像の画素値に対して回帰分析を行って、前記注目座標位置の画素値を算出する請求項７記載の放射線画像処理装置。
【請求項９】
前記画像合成手段は、前記複数の断層画像の画素位置を、前記第１の線源位置において前記被写体に前記放射線を照射したものとなるように補正して、前記第２の放射線画像を生成する請求項１から８のいずれか１項記載の放射線画像処理装置。
【請求項１０】
前記画像合成手段は、前記第１の放射線画像と同一サイズの前記第２の放射線画像を生成する請求項１から９のいずれか１項記載の放射線画像処理装置。
【請求項１１】
前記複数の断層画像を表示手段に表示する表示制御手段をさらに備えた請求項１から１０のいずれか１項記載の放射線画像処理装置。
【請求項１２】
前記表示制御手段は、前記サブトラクション画像により特定される異常部位を強調して、前記複数の断層画像を表示する請求項１１記載の放射線画像処理装置。
【請求項１３】
前記表示制御手段は、前記複数の断層画像のそれぞれと前記サブトラクション画像とを重畳して表示する請求項１１または１２記載の放射線画像処理装置。
【請求項１４】
前記第１の放射線画像および前記複数の投影画像の少なくとも一方は、造影剤を用いた撮影により取得されてなる請求項１から１３のいずれか１項記載の放射線画像処理装置。
【請求項１５】
第１の線源位置から第１の撮影条件により被写体に放射線を照射することによって撮影された第１の放射線画像を取得し、
放射線源を検出手段に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において、第２の撮影条件により前記被写体に放射線を照射することによって撮影された、前記複数の線源位置のそれぞれに対応する複数の投影画像を取得し、
前記複数の投影画像を再構成することにより、前記被写体の複数の断層面のそれぞれにおける複数の断層画像を生成し、
前記複数の断層画像を用いて第２の放射線画像を生成し、
前記第１の放射線画像および前記第２の放射線画像に対してサブトラクション処理を行って、サブトラクション画像を生成することを特徴とする放射線画像処理方法。
【請求項１６】
第１の線源位置から第１の撮影条件により被写体に放射線を照射することによって撮影された第１の放射線画像を取得する手順と、
放射線源を検出手段に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において、第２の撮影条件により前記被写体に放射線を照射することによって撮影された、前記複数の線源位置のそれぞれに対応する複数の投影画像を取得する手順と、
前記複数の投影画像を再構成することにより、前記被写体の複数の断層面のそれぞれにおける複数の断層画像を生成する手順と、
前記複数の断層画像を用いて第２の放射線画像を生成する手順と、
前記第１の放射線画像および前記第２の放射線画像に対してサブトラクション処理を行って、サブトラクション画像を生成する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする放射線画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単純撮影により取得される２次元画像、およびトモシンセシス撮影により取得される断層画像からサブトラクション画像を生成する放射線画像処理装置、方法およびプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ｘ線、ガンマ線等の放射線を用いた放射線画像撮影装置において、患部をより詳しく観察するために、放射線源を移動させて複数の線源位置から被写体に放射線を照射して撮影を行い、これにより取得した複数の投影画像から所望とする断層面を強調した断層画像を生成するトモシンセシス撮影が提案されている。トモシンセシス撮影では、撮影装置の特性や必要な断層画像に応じて、放射線源を放射線検出器と平行に移動させたり、円または楕円の弧を描くように移動させたりして、複数の線源位置において被写体を撮影することにより複数の投影画像を取得し、単純逆投影法あるいはフィルタ逆投影法等の逆投影法等を用いてこれらの投影画像を再構成して断層画像を生成する。このような断層画像を被写体における複数の断層面において生成することにより、断層面が並ぶ深さ方向に重なり合った構造を分離することができる。このため、従来の単純撮影により取得される２次元画像においては検出が困難であった病変を発見することが可能となる。なお、単純撮影とは、被写体に１回放射線を照射して、被写体の透過像である１枚の２次元画像を取得する撮影方法である。
【０００３】
一方、トモシンセシス撮影は、撮影装置の機械的な誤差、および複数の線源位置のそれぞれにおける撮影の時間差に起因する被写体の体動等の影響により、再構成された断層画像がぼけてしまうという問題もある。このように断層画像がぼけてしまうと、とくに乳房が被写体である場合において、乳癌の早期発見に有用な、微小な石灰化等の病変を発見することが困難となる。このため、トモシンセシス撮影を行う場合には、単純撮影も行って、断層画像および２次元画像の双方を取得することが一般的に行われている。
【０００４】
このため、乳房を撮影するための放射線画像撮影装置（マンモグラフィと呼ばれる）において、乳房を圧迫した状態のまま、トモシンセシス撮影および単純撮影の双方を行う手法が提案されている（特許文献１，２参照）。
【０００５】
また、マンモグラフィにおいて、病変の識別を容易なものとするために、サブトラクション処理が行われている。ここで、サブトラクション処理とは、互いに異なる撮影条件で撮影された複数の放射線画像の差に対応する画像を得る処理をいい、具体的にはこれら複数の放射線画像の対応する画素毎に減算処理を施すことにより、放射線画像中の特定の被写体部分のみを強調または抽出した放射線画像、すなわちサブトラクション画像を得る処理をいう。
【０００６】
マンモグラフィにおけるサブトラクション処理には基本的には次の２つがある。すなわち、乳房に静脈から造影剤を注入して、乳房の血管が強調された放射線画像から造影剤が注入されていない放射線画像を引き算（サブトラクト）することによって、血管部分を抽出するいわゆる時間サブトラクションと、造影剤が互いに異なるエネルギーを有する放射線に対して異なる放射線吸収率を有することを利用して、造影剤の注入後に、乳房に対して互いに異なるエネルギーを有する放射線を照射してこれら互いに異なるエネルギーを有する各放射線による複数の放射線画像を得、これら複数の放射線画像を適当に重み付けしてその差を演算することによって、乳房の血管部分を抽出するいわゆるエネルギーサブトラクションとがある。また、造影剤の注入後に、乳房に対して時間間隔を空けて放射線を照射して複数の放射線画像を取得し、これら複数の放射線画像を適当に重み付けしてその差を演算することによって、乳房の血管部分における造影剤の広がり方を見る場合もある。
【０００７】
ここで、乳癌は、多くの場合、血管壁が脆弱であり、無秩序に周囲に広がる新生血管が増殖することで進行する。増殖した新生血管は透過性が増大し、蛇行性を有するため、正常の血管と異なる。したがって、サブトラクション画像を用いることにより、増殖した新生血管の部分を抽出することができるため、乳癌の発見が容易なものとなる。
【０００８】
このため、トモシンセシス撮影により断層画像を取得するとともに、サブトラクション処理のための２つの放射線画像を取得してサブトラクション画像を生成し、これらを表示するための手法が提案されている（特許文献１参照）。また、トモシンセシス撮影を行う際に、各線源位置においてサブトラクション処理のための放射線画像を取得する、ＣＥ−ＤＢＴ(Contrast Enhanced Digital Breast Tomosynthesis）の手法も提案されている（特許文献２参照）。
【０００９】
ところで、放射線画像を撮影する際には、被写体内において発生した散乱放射線の影響によるコントラストの低下を防止するために、散乱線除去グリッド（以下単にグリッドとする）を使用して撮影を行う。一方、トモシンセシス撮影は複数の線源位置のそれぞれから放射線を被写体に照射して撮影を行うため、放射線検出器に対する放射線の入射角が各撮影位置において異なる。このため、グリッドを用いて撮影を行うと、線源位置によっては、放射線がグリッドにより遮断されるケラレが生じてしまい、放射線検出器に到達する放射線量が少なくなってしまう。したがって、トモシンセシス撮影を行う場合には、グリッドが使用されないこととなる。
【００１０】
また、トモシンセシス撮影を行う場合、放射線源を移動しながら撮影を行うため、投影画像のボケを防止するために、１回の撮影当たりの被写体への放射線の照射時間をできるだけ少なくする必要がある。その一方で、放射線の照射時間を少なくすると、被写体に照射される放射線量も少なくなるため、放射線検出器に到達する放射線量が少なくなる。このため、トモシンセシス撮影においては、できるだけ少ない照射線量で放射線検出器に到達する放射線量を大きくするために、物体をより透過しやすい高エネルギーの放射線が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表２０１４−５０７２５０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１６６０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、トモシンセシス撮影、単純撮影およびサブトラクション処理のための撮影を行うと、被写体への被曝線量が増大してしまう。このため、特許文献１においては、トモシンセシス撮影により取得された投影画像から単純撮影に相当する２次元画像を合成することが提案されている。しかしながら、トモシンセシス撮影は１回の撮影当たりの放射線量が少ないため、投影画像のＳ／Ｎが悪くなる。このため、そのような投影画像から合成された２次元画像を用いたのでは、サブトラクション画像の画質が低下する。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、サブトラクション画像を生成するに際し、被写体の被曝線量を低減しつつ、サブトラクション画像の画質をさらに向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による放射線画像処理装置は、第１の線源位置から第１の撮影条件により被写体に放射線を照射することによって撮影された第１の放射線画像を取得する第１の画像取得手段と、
放射線源を検出手段に対して相対的に移動させ、放射線源の移動による複数の線源位置において、第２の撮影条件により被写体に放射線を照射することによって撮影された、複数の線源位置のそれぞれに対応する複数の投影画像を取得する第２の画像取得手段と、
複数の投影画像を再構成することにより、被写体の複数の断層面のそれぞれにおける複数の断層画像を生成する再構成手段と、
複数の断層画像を用いて第２の放射線画像を生成する画像合成手段と、
第１の放射線画像および第２の放射線画像に対してサブトラクション処理を行って、サブトラクション画像を生成するサブトラクション手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
「放射線源を検出手段に対して相対的に移動させ」るとは、放射線源のみを移動する場合、検出手段のみを移動する場合、および放射線源と検出手段との双方を移動する場合のいずれをも含む。
【００１６】
「複数の断層画像を用いて第２の放射線画像を生成する」とは、複数の断層画像のみを用いて第２の放射線画像を生成することのみならず、複数の断層画像以外の他の情報、例えば投影画像を用いて第２の放射線画像を生成することをも含む。
【００１７】
「サブトラクション処理」は、時間サブトラクションであってもよく、エネルギーサブトラクションであってもよい。時間サブトラクションの場合、第１の放射線画像を造影剤を用いて撮影を行うことにより取得し、複数の投影画像を造影剤を用いることなく撮影を行うことにより取得すればよい。逆に、第１の放射線画像を造影剤を用いることなく撮影を行うことにより取得し、複数の投影画像を造影剤を用いて撮影を行うことにより取得してもよい。また、造影剤の時間の経過による広がりを見るために、第１の放射線画像および複数の投影画像の双方を造影剤を用いて撮影を行うことにより取得してもよい。
【００１８】
なお、本発明による放射線画像処理装置においては、画像合成手段は、複数の断層画像を合成して第２の放射線画像を生成するものであってもよい。
【００１９】
また、本発明による放射線画像処理装置においては、第１の撮影条件と第２の撮影条件との差に基づく、第１の放射線画像と第２の放射線画像との画質の差を補償すべく、複数の投影画像に対して画質補正処理を行う画質補正処理手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００２０】
この場合、画質補正処理は、第２の撮影条件を用いて撮影する場合に、被写体を透過した放射線に含まれる散乱線成分を複数の投影画像から除去する散乱線除去処理、および第１の撮影条件の線質と第２の撮影条件の線質との差に起因する、第１の放射線画像と複数の投影画像とのコントラストの差を補正する線質補正処理の少なくとも一方を含むものであってもよい。
【００２１】
また、この場合、画質補正処理は、散乱線除去処理および線質補正処理を含むものであってもよい。
【００２２】
また、この場合、画質補正処理手段は、線質補正処理よりも先に散乱線除去処理を行うものであってもよい。
【００２３】
また、本発明による放射線画像処理装置においては、再構成手段は、投影画像の画素値を保持しつつ、投影画像についての撮影時の線源位置と検出手段との位置関係に基づいて、投影画像の画素値を被写体の断層面上の座標位置に投影する画素値投影手段と、
断層面における注目座標位置を基準とするあらかじめ定められた範囲に投影された投影画像の複数の画素値に基づいて、注目座標位置の画素値を算出することにより、断層面の断層画像を生成する画素値算出手段とを備えるものであってもよい。
【００２４】
なお、画質補正処理が行われた場合、投影画像は画質補正処理が行われたものとなる。
【００２５】
この場合、画素値算出手段は、断層面に投影された投影画像の画素値に対して回帰分析を行って、注目座標位置の画素値を算出するものであってもよい。
【００２６】
なお、投影画像および断層面の断層画像は、所定のサンプリング間隔にて２次元状に離散的に配置された複数の画素からなるものであり、所定のサンプリング間隔となる格子点に画素が配置される。本発明における「画素位置」とは、投影画像および断層画像において、画像として画素値が配置される格子点となる位置を意味する。一方、「座標位置」とは、画像として画素が配置される格子点、すなわち画素位置を含むが、格子点の間にある、画像として画素値が配置されない位置をも含む。したがって、「座標位置」とは、画素位置のみならず、画素位置の間の位置をも含む。
【００２７】
「投影画像の画素値を保持しつつ」とは、投影画像の画素値を変更しないことを意味する。なお、本発明においては、投影画像の画素位置における画素値を断層面上の座標位置に投影できない場合がある。すなわち、線源位置と検出手段との位置関係によっては、断層面上の座標位置に対応する投影画像の画素値が、投影画像の画素位置に存在せず、画素位置の間の座標位置に存在することとなる場合がある。このような場合には、投影画像において断層面上に投影される座標位置の画素値は、例えばその座標位置の周囲にある画素位置の画素値を補間することにより算出すればよい。このような場合においても、補間により算出された画素値は投影画像の画素値であることから、補間により算出された投影画像の画素値を保持しつつ、断層面上の座標位置に投影すればよい。
【００２８】
「断層面における注目座標位置」とは、断層面の断層画像を生成するに際し、画素値を算出する対象となる座標位置を意味する。したがって、断層面における注目座標位置を逐次変更して注目座標位置における画素値を算出することにより、その断層面における断層画像を生成することができる。
【００２９】
「注目座標位置を基準とするあらかじめ定められた範囲」とは、注目画素位置を含む、注目画素位置の周囲におけるあらかじめ定められた数の座標位置または画素位置を含む範囲を意味する。例えば、注目画素位置を中心とした３×３の数の座標位置または画素位置の範囲、５×５の数の座標位置または画素位置の範囲等を、注目座標位置を基準とするあらかじめ定められた範囲とすることができる。なお、あらかじめ定められた範囲の大きさは、固定された値であってもよく、操作者の入力により任意の値に変更できるものであってもよい。
【００３０】
「回帰分析」とは、多変量の関係を解析する統計的な手法である。ここで、観測点上での観測値が、真の値に対してノイズが含まれて観測されたとする。回帰分析は、真の値をあらゆる観測点において求める逆問題を、最小二乗法、移動平均法およびカーネルを用いた回帰等で解く手法である。本発明においては、断層面上の投影画像の画素値が投影された座標位置を観測点、観測点の画素値を観測値とし、注目座標位置における画素値を真の値として、注目座標位置における画素値を算出することとなる。
【００３１】
また、本発明による放射線画像処理装置においては、画像合成手段は、複数の断層画像の画素位置を、第１の線源位置において被写体に放射線を照射したものとなるように補正して、第２の放射線画像を生成するものであってもよい。
【００３２】
また、本発明による放射線画像処理装置においては、画像合成手段は、第１の放射線画像と同一サイズの第２の放射線画像を生成するものであってもよい。
【００３３】
また、本発明による放射線画像処理装置においては、複数の断層画像を表示手段に表示する表示制御手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００３４】
この場合、表示制御手段は、サブトラクション画像により特定される異常部位を強調して、複数の断層画像を表示するものであってもよい。
【００３５】
また、この場合、表示制御手段は、複数の断層画像のそれぞれとサブトラクション画像とを重畳して表示するものであってもよい。
【００３６】
また、本発明による放射線画像処理装置においては、第１の放射線画像および複数の投影画像の少なくとも一方は、造影剤を用いた撮影により取得されてなるものであってもよい。
【００３７】
本発明による放射線画像処理方法は、第１の線源位置から第１の撮影条件により被写体に放射線を照射することによって撮影された第１の放射線画像を取得し、
放射線源を検出手段に対して相対的に移動させ、放射線源の移動による複数の線源位置において、第２の撮影条件により被写体に放射線を照射することによって撮影された、複数の線源位置のそれぞれに対応する複数の投影画像を取得し、
複数の投影画像を再構成することにより、被写体の複数の断層面のそれぞれにおける複数の断層画像を生成し、
複数の断層画像を用いて第２の放射線画像を生成し、
第１の放射線画像および第２の放射線画像に対してサブトラクション処理を行って、サブトラクション画像を生成することを特徴とするものである。
【００３８】
なお、本発明による放射線画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、複数の投影画像が再構成されて複数の断層画像が生成され、複数の断層画像の情報に基づいて第２の放射線画像が生成される。ここで、断層画像は複数の投影画像から生成されるため、投影画像よりもノイズが低減されたものとなっている。このため、第２の放射線画像のノイズも低減されている。したがって、第１の放射線画像および第２の放射線画像に対してサブトラクション処理を行うことにより、ノイズが低減された、高画質のサブトラクション画像を生成することができる。また、複数の断層画像の情報に基づいて第２の放射線画像を生成しているため、サブトラクション画像生成のための撮影回数を減らすことができ、これにより、被写体の被曝量も低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態による放射線画像処理装置を適用した放射線画像撮影装置の概略構成図
【図２】放射線画像撮影装置を図１の矢印Ａ方向から見た図
【図３】第１の実施形態において、コンピュータに放射線画像処理プログラムをインストールすることにより実現された放射線画像処理装置の概略構成を示す図
【図４】２次元画像の取得を説明するための図
【図５】２次元画像の取得時における、放射線画像撮影装置を図１の矢印Ａ方向から見た図
【図６】投影画像の取得を説明するための図
【図７】撮影条件のテーブルを示す図
【図８】散乱線除去処理を説明するためのブロック図
【図９】コントラストテーブルを示す図
【図１０】断層画像において異常部位に対応する部分に色を付与して表示した状態を示す図
【図１１】第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図１２】第２の実施形態において、コンピュータに放射線画像処理プログラムをインストールすることにより実現された放射線画像処理装置の概略構成を示す図
【図１３】第２の実施形態における画素値の投影を説明するための図
【図１４】第２の実施形態における投影画像の画素値の補間を説明するための図
【図１５】第２の実施形態において、断層面に投影された画素値を示す図
【図１６】第２の実施形態における外れ値を含めた回帰曲線（回帰曲面）の生成を説明するための図
【図１７】第２の実施形態における外れ値を除去した回帰曲線（回帰曲面）の生成を説明するための図
【図１８】第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図１９】断層面上の構造物の位置と、放射線検出器上に投影される構造物との位置関係を示す図
【図２０】断層画像と放射線画像とにおける構造物の位置の相違を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４１】
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処理装置を適用した放射線画像撮影装置の概略構成図、図２は放射線画像撮影装置を図１の矢印Ａ方向から見た図である。放射線画像撮影装置１は、乳房のトモシンセシス撮影を行って断層画像を生成するために、異なる撮影方向となる複数の線源位置から被写体である乳房Ｍを撮影して、複数の放射線画像、すなわち複数の投影画像を取得するマンモグラフィ撮影装置である。図１に示すように放射線画像撮影装置１は、撮影部１０、撮影部１０に接続されたコンピュータ２、並びにコンピュータ２に接続された表示部３および入力部４を備えている。なお、本実施形態による放射線画像撮影装置１は、後述するように単純撮影を行って、乳房Ｍの透過画像である２次元画像も取得する。本実施形態においては、乳房Ｍに造影剤を注入して単純撮影およびトモシンセシス撮影を行うものとする。
【００４２】
撮影部１０は、不図示の基台に対して回転軸１１により連結されたアーム部１２を備えている。アーム部１２の一方の端部には撮影台１３が、その他方の端部には撮影台１３と対向するように放射線照射部１４が取り付けられている。アーム部１２は、放射線照射部１４が取り付けられた端部のみを回転することが可能に構成されており、これにより、撮影台１３を固定して放射線照射部１４のみを回転することが可能となっている。なお、アーム部１２の回転は、コンピュータ２により制御される。
【００４３】
撮影台１３の内部には、フラットパネルディテクタ等の放射線検出器１５が備えられている。また、撮影台１３の内部には、放射線検出器１５から読み出された電荷信号を電圧信号に変換するチャージアンプ、チャージアンプから出力された電圧信号をサンプリングする相関２重サンプリング回路、および電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部等が設けられた回路基板等も設置されている。なお、放射線検出器１５が検出手段に対応する。
【００４４】
放射線検出器１５は、放射線画像の記録および読み出しを繰り返して行うことができるものであり、放射線の照射を直接受けて電荷を発生する、いわゆる直接型の放射線検出器を用いてもよいし、放射線を一旦可視光に変換し、その可視光を電荷信号に変換する、いわゆる間接型の放射線検出器を用いるようにしてもよい。また、放射線画像信号の読出方式としては、ＴＦＴ（thin film transistor）スイッチをオンおよびオフすることによって放射線画像信号が読み出される、いわゆるＴＦＴ読出方式のものや、読取光を照射することによって放射線画像信号が読み出される、いわゆる光読出方式のものを用いることが望ましいが、これに限らずその他のものを用いるようにしてもよい。
【００４５】
放射線照射部１４の内部には、放射線源であるＸ線源１６が収納されている。Ｘ線源１６から放射線であるＸ線を照射するタイミングおよびＸ線源１６におけるＸ線発生条件、すなわち陽極およびフィルタの材質、管電圧並びに照射時間等の撮影条件は、コンピュータ２により制御される。
【００４６】
また、アーム部１２には、撮影台１３の上方に配置されて乳房Ｍを押さえつけて圧迫する圧迫板１７、圧迫板１７を支持する支持部１８、および支持部１８を図１、２の上下方向に移動させる移動機構１９が設けられている。なお、圧迫板１７と撮影台１３との間隔、すなわち圧迫厚はコンピュータ２に入力される。
【００４７】
表示部３は、ＣＲＴまたは液晶モニタ等の表示装置であり、後述するように取得された投影画像、２次元画像、断層画像およびサブトラクション画像の他、操作に必要なメッセージ等を表示する。なお、表示部３は音声を出力するスピーカを内蔵するものであってもよい。
【００４８】
入力部４はキーボード、マウスまたはタッチパネル方式の入力装置からなり、操作者による放射線画像撮影装置１の操作を受け付ける。また、トモシンセシス撮影を行うために必要な、撮影条件等の各種情報の入力および情報の修正の指示も受け付ける。本実施形態においては、操作者が入力部４から入力した情報に従って、放射線画像撮影装置１の各部が動作する。
【００４９】
コンピュータ２には、放射線画像処理プログラムがインストールされている。本実施形態においては、コンピュータは、操作者が直接操作するワークステーションあるいはパソコンでもよいし、それらとネットワークを介して接続されたサーバコンピュータでもよい。放射線画像処理プログラムは、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。もしくは、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、あるいはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じてコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。
【００５０】
図３はコンピュータ２に放射線画像処理プログラムをインストールすることにより実現された放射線画像処理装置の概略構成を示す図である。図３に示すように、放射線画像処理装置は、標準的なコンピュータの構成として、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２１、メモリ２２およびストレージ２３を備えている。
【００５１】
ストレージ２３は、ハードディスクまたはＳＳＤ（Solid State Drive）等のストレージデバイスからなり、放射線画像撮影装置１の各部を駆動するためのプログラムおよび放射線画像処理プログラムを含む各種情報が記憶されている。また、トモシンセシス撮影により取得された投影画像、単純撮影により取得された２次元画像、並びに後述するように生成された断層画像、合成２次元画像およびサブトラクション画像も記憶される。また、ストレージ２３には、後述する各種テーブルも記憶される。
【００５２】
メモリ２２には、各種処理をＣＰＵ２１に実行させるために、ストレージ２３に記憶されたプログラム等が一時的に記憶される。放射線画像処理プログラムは、ＣＰＵ２１に実行させる処理として、第１の線源位置から第１の撮影条件により被写体である乳房ＭにＸ線を照射することによって撮影された２次元画像を取得する第１の画像取得処理、Ｘ線源１６を放射線検出器１５に対して相対的に移動させ、Ｘ線源１６の移動による複数の線源位置において、第２の撮影条件により乳房ＭにＸ線を照射することによって撮影された、複数の線源位置のそれぞれに対応する複数の投影画像を取得する第２の画像取得処理、第１の撮影条件と第２の撮影条件との差に基づく、投影画像と２次元画像との画質の差を補償すべく、投影画像に対して画質補正処理を行う画質補正処理、画質補正処理が行われた投影画像および２次元画像を再構成することにより、乳房Ｍの複数の断層面における複数の断層画像を生成する再構成処理、複数の断層画像を用いて合成２次元画像を生成する画像合成処理、２次元画像および合成２次元画像に対してサブトラクション処理を行って、サブトラクション画像を生成するサブトラクション処理、並びにサブトラクション画像、２次元画像および断層画像を表示部３に表示する表示制御処理を規定している。
【００５３】
そして、ＣＰＵ２１が放射線画像処理プログラムに従いこれらの処理を実行することで、コンピュータ２は、第１の画像取得部３１、第２の画像取得部３２、画質補正部３３、再構成部３４、画像合成部３５、サブトラクション処理部３６および表示制御部３７として機能する。なお、コンピュータ２は、第１の画像取得処理、第２の画像取得処理、画質補正処理、再構成処理、画像合成処理、サブトラクション処理および表示制御処理をそれぞれ行うプロセッサを備えるものであってもよい。
【００５４】
第１の画像取得部３１は、２次元画像Ｈ１を取得する。なお、２次元画像Ｈ１が第１の放射線画像に対応する。図４は２次元画像Ｈ１の取得を説明するための図である。図４に示すように、第１の画像取得部３１は、アーム部１２を回転軸１１の周りに回転させることによりＸ線源１６を、第１の線源位置Ｓｃに移動させ、第１の線源位置Ｓｃにおいて単純撮影用の第１の撮影条件により被写体である乳房ＭにＸ線を照射し、乳房Ｍを透過したＸ線を放射線検出器１５により検出して、２次元の放射線画像である２次元画像Ｈ１を取得する。なお、単純撮影を行う場合、図５に示すように、乳房Ｍと放射線検出器１５との間には、乳房Ｍを透過した散乱線を除去するための散乱線除去グリッド２０（以下単にグリッドとする）が配置される。なお、トモシンセシス撮影を行う場合は、図２に示すようにグリッド２０は配置されない。また、グリッド２０を配置した場合、圧迫厚はグリッド２０の上面と圧迫板１７との間隔となる。
【００５５】
第２の画像取得部３２は、アーム部１２を回転軸１１の周りに回転させることによりＸ線源１６を移動させ、Ｘ線源１６の移動による複数の線源位置において、トモシンセシス撮影用の第２の撮影条件により被写体である乳房ＭにＸ線を照射し、乳房Ｍを透過したＸ線を放射線検出器１５により検出して、複数の線源位置における複数の投影画像Ｇｉ（ｉ＝１〜ｎ、ｎは線源位置の数）を取得する。図６は投影画像Ｇｉの取得を説明するための図である。図６に示すように、Ｘ線源１６をＳ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎの各線源位置に移動し、各線源位置においてＸ線源１６を駆動して乳房ＭにＸ線を照射し、乳房Ｍを透過したＸ線を放射線検出器１５により検出することにより、各線源位置Ｓ１〜Ｓｎに対応して、投影画像Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｎが取得される。取得された複数の投影画像Ｇｉはストレージ２３に保存される。なお、放射線画像処理プログラムとは別個のプログラムにより複数の投影画像Ｇｉを取得してストレージ２３に保存するようにしてもよい。この場合、第２の画像取得部３２は、ストレージ２３に保存された複数の投影画像Ｇｉを、画質補正処理および再構成処理のためにストレージ２３から読み出すものとなる。
【００５６】
次に、第１および第２の撮影条件について説明する。Ｘ線源１６は、電子線を出力するフィラメント、電子線が衝突することでＸ線を発生させるターゲット、およびＸ線のエネルギスペクトルを調整するフィルタを備える。ターゲットは、複数の異なる陽極物質、例えば、Ｍｏ、ＲｈおよびＷを有し、これらが選択可能に配置されている。フィルタは、複数の異なる物質、例えば、Ｍｏ、Ｒｈ、ＷおよびＡｌを有し、これらが選択可能に配置されている。
【００５７】
撮影条件は、乳房Ｍに照射するＸ線のエネルギスペクトル（線質）を調整して適切な放射線画像を得るための条件であり、例えば、Ｘ線源１６を構成するターゲットの種類、フィルタの種類、およびフィラメントとターゲットとの間に印加される管電圧からなるＸ線発生条件、並びにグリッド２０の有無を表すグリッド条件を含む。なお、撮影条件として、ｍＡｓ値（管電流×放射線照射時間）を含んでいてもよい。また、グリッドを使用する場合において、グリッドの種類、すなわちグリッド比、グリッド密度、収束型か平行型か、収束型の場合の集束距離、およびインタースペース素材（アルミニウム、ファイバー、またはベークライト等）等が異なると、後述するグリッド特性が異なるものとなる。このため、撮影条件には、グリッドの種類を表すグリッド情報も含まれる。
【００５８】
本実施形態においては、トモシンセシス撮影および単純撮影のそれぞれについての撮影条件のテーブルがストレージ２３に記憶されている。図７は撮影条件のテーブルを示す図である。図７に示すように撮影条件のテーブルＬＵＴ１は、複数の乳房厚さに対応する撮影条件を規定したものである。具体的には、ターゲットおよびフィルタの種類を示すＴ／Ｆ、管電圧およびグリッドの有無が設定されている。なお、ＩＮがグリッド有り、ＯＵＴがグリッド無しを表す。テーブルＬＵＴ１を参照することにより、例えば、乳房の厚さが４５ｍｍの場合、単純撮影時には、Ｔ／ＦはＷ／Ｒｈ（ターゲットがＷ、フィルタがＲｈ）、管電圧は２９ｋＶ、およびグリッド有りが第１の撮影条件として設定される。また、トモシンセシス撮影時には、Ｔ／ＦはＷ／Ａｌ（ターゲットがＷ、フィルタがＡｌ）、管電圧は高圧の３２ｋＶ、およびグリッド無しが第２の撮影条件として設定される。なお、管電圧は、トモシンセシス撮影の方が高いため、トモシンセシス撮影時には乳房Ｍには単純撮影時よりも高エネルギーのＸ線が照射される。以降、単純撮影は低エネルギーのＸ線により行われ、トモシンセシス撮影は高エネルギーのＸ線により行われるものとして説明する。設定された第１および第２の撮影条件は、ストレージ２３に記憶される。
【００５９】
画質補正部３３は、散乱線除去部３８および線質補正部３９を備える。散乱線除去部３８は、複数の投影画像Ｇｉに対して、第２の撮影条件を用いてのトモシンセシス撮影時に、乳房Ｍを透過したＸ線に含まれる散乱線成分を投影画像Ｇｉから除去する散乱線除去処理を行う。本実施形態においては、例えば特開２０１４−２０７９５８号公報、および特開２０１５−０８９４２９号公報に記載された手法を用いて、散乱線除去処理を行う。以下、散乱線除去処理について説明する。図８は散乱線除去処理を示すブロック図である。
【００６０】
まず、散乱線除去部３８は、ストレージ２３に記憶されている第１の撮影条件に含まれるグリッド情報から、グリッド特性を取得する。グリッド特性とは、単純撮影時に使用したグリッド２０の散乱線透過率Ｔｓ、および乳房Ｍを透過して直接放射線検出器１５に照射される一次線の透過率（一次線透過率）Ｔｐである。なお、本実施形態においては、グリッド情報とグリッド特性とを対応付けたテーブルがストレージ２３に記憶されており、散乱線除去部３８はこのテーブルを参照して、グリッド情報からグリッド特性を取得する。
【００６１】
また、散乱線除去部３８は、投影画像Ｇｉにおける被写体厚の分布Ｔ（ｘ，ｙ）から、下記の式（１）、（２）に基づいて一次線像および散乱線像を算出し、算出した一次線像および散乱線像から式（３）に基づいて、散乱線含有率分布Ｓ（ｘ，ｙ）を算出する。
【００６２】
Icp(x,y) = Io(x,y)×exp(-μ×T(x,y))  …（１）
Ics(x,y) = Io(x,y)＊Sσ(T(x,y))  …（２）
S(x,y) = Ics(x,y)/(Ics(x,y)+Icp(x,y))  …（３）
ここで、（ｘ，ｙ）は投影画像Ｇｉの画素位置の座標、Ｉｃｐ（ｘ，ｙ）は画素位置（ｘ，ｙ）における一次線像、Ｉｃｓ（ｘ，ｙ）は画素位置（ｘ，ｙ）における散乱線像、Ｉｏ（ｘ，ｙ）は画素位置（ｘ，ｙ）における被写体表面への入射線量、μは被写体である乳房Ｍの線減弱係数、Ｓσ（Ｔ（ｘ，ｙ））は画素位置（ｘ，ｙ）における被写体厚に応じた散乱の特性を表す畳みこみカーネルである。なお、被写体厚の分布Ｔ（ｘ，ｙ）は、本実施形態においては、トモシンセシス撮影時における圧迫厚を用いればよい。圧迫厚は、投影画像Ｇｉに含まれる乳房Ｍの領域において一定となる。このため、本実施形態においては、散乱線含有率分布Ｓ（ｘ，ｙ）の算出を比較的少ない演算量により行うことができる。また、式（２）における＊は畳みこみ演算を表す演算子である。さらに、Sσ（Ｔ（ｘ，ｙ））は、撮影条件に応じて実験的に求めることができる。本実施形態においては、各種撮影条件とSσ（Ｔ（ｘ，ｙ））とを対応付けたテーブルをストレージ２３に記憶しておき、第１の撮影条件からこのテーブルを参照してSσ（Ｔ（ｘ，ｙ））を求める。
【００６３】
そして、散乱線除去部３８は、グリッド特性である散乱線透過率Ｔｓおよび一次線透過率Ｔｐ、並びに散乱線含有率分布Ｓ（ｘ，ｙ）から、投影画像Ｇｉを変換する変換係数Ｒ（ｘ，ｙ）を下記の式（４）により算出する。さらに、散乱線除去部３８は、下記の式（５）により、変換係数Ｒ（ｘ，ｙ）を投影画像Ｇｉの各画素の画素値に乗算することにより、投影画像Ｇｉから散乱線成分を除去して散乱線除去処理済みの投影画像Ｇｓｉを取得する。
【００６４】
R(x,y) = S(x,y)×Ts + (1-S(x,y))×Tp  …（４）
Gs(x,y) =R(x,y) ×G(x,y)   …（５）
なお、投影画像Ｇｉを複数の周波数帯域に分解し、各周波数帯域毎に変換係数の算出、および変換係数の乗算の処理を行うようにしてもよい。この場合、変換係数が乗算された各周波数帯域の投影画像を周波数合成することにより、散乱線除去処理済みの投影画像Ｇｓｉを取得する。
【００６５】
線質補正部３９は、第１の撮影条件の線質と第２の撮影条件の線質との差に起因する、投影画像Ｇｉと２次元画像Ｈ１とのコントラストの差を補正する線質補正処理を行う。なお、線質補正処理は、散乱線除去処理済みの投影画像Ｇｓｉに対して行われる。線質補正処理は、例えば特開２０１４−０１４６５５号公報に記載された手法を用いて行う。以下、線質補正処理について説明する。線質補正部３９は、まず投影画像Ｇｓｉのコントラストを表す第１のコントラスト情報を取得する。ここで、本実施形態においては、撮影時に使用したターゲットおよびフィルタの組み合わせ毎に、複数の乳房Ｍの厚さおよび複数の管電圧に対応するコントラストを規定した３次元のテーブルであるコントラストテーブルが記憶されている。線質補正部３９はコントラストテーブルを参照し、第２の撮影条件および乳房Ｍの厚さに基づいて、投影画像Ｇｓｉのコントラストを表す第１のコントラスト情報を取得する。
【００６６】
図９はコントラスト情報を規定したテーブルであるコントラストテーブルを示す図である。図９に示すように、コントラストテーブルＬＵＴ２は、ターゲットおよびフィルタの組み合わせ毎に、複数の乳房の厚さ、複数の管電圧および複数の乳腺脂肪比率に対応するコントラストを規定した３次元のテーブルである。なお、図９に示すコントラストテーブルＬＵＴ２には、ターゲットおよびフィルタの組み合わせがＷ／Ｒｈの場合における、乳腺脂肪比率が５０％の場合の複数の乳房の厚さおよび複数の管電圧に対応するコントラストが規定されている。なお、図９においては、コントラストテーブルＬＵＴ２は２次元として示しているが、実際には、複数の乳腺脂肪比率に対応して図９に示す２次元のテーブルが規定された３次元テーブルとなっている。また、コントラストテーブルＬＵＴ２は、例えば図９に示すように乳房の厚さは２０ｍｍ間隔、管電圧は２ｋＶ間隔、乳腺脂肪比率は例えば１０％間隔で離散的に規定されているため、コントラストテーブルＬＵＴ２に規定されていない乳房の厚さ、管電圧および乳腺脂肪比率のコントラストの値は、隣接する乳房の厚さの値、管電圧および乳腺脂肪比率の値におけるコントラストの値を用いた補間演算により算出すればよい。
【００６７】
なお、コントラストテーブルに規定されたコントラストは、シミュレーションにより算出される。本実施形態においては、放射線画像において、乳房Ｍに含まれる乳腺における信号値と、脂肪における信号値との差をコントラストとして定義する。実際には乳腺は脂肪と重畳して放射線画像に含まれるため、本実施形態においては、乳腺が５０％存在する（すなわち乳腺脂肪比率５０％）と仮定した場合の放射線画像の信号値と、乳腺脂肪比率５０％となる背景の内部に、厚さ５ｍｍの乳腺が１００％存在する（すなわち乳腺脂肪比率１００％）と仮定した場合の放射線画像の信号値との差をコントラストとして定義する。具体的には、コントラストテーブルに規定する所定の厚さを有する被写体を仮定し、その被写体の内部に厚さ５ｍｍの乳腺１００％の組織（乳腺組織）が存在するものと仮定する。なお、乳腺組織以外の背景組織は、乳腺が５０％存在するものと仮定する。そして、乳腺組織を透過するＸ線により取得される信号値ＱＡおよび背景組織のみを透過するＸ線により取得される信号値ＱＢを算出し、ｌｏｇ（ＱＢ）−ｌｏｇ（ＱＡ）をコントラストの値として算出する。
【００６８】
また、線質補正部３９は、２次元画像Ｈ１のコントラストを表す第２のコントラスト情報を取得する。第２のコントラスト情報も上記コントラストテーブルを参照し、第１の撮影条件および乳房Ｍの厚さに基づいて算出される。
【００６９】
そして、線質補正部３９は、第１のコントラスト情報および第２のコントラスト情報に基づいて、投影画像Ｇｓｉのコントラストの補正量を決定する。ここで、第１のコントラストがＡ、第２のコントラストがＢである場合、補正量はＢ／Ａにより算出される。さらに線質補正部３９は、投影画像Ｇｓｉに対して、決定されたコントラスト補正量に基づく階調処理を行い、画質補正処理が行われた処理済みの投影画像Ｇｓｆｉを取得する。ここで、線質補正部３９は、まず、決定されたコントラスト補正量に基づいて、基準となる階調処理条件を補正する。例えば、コントラスト補正量が１．３５の場合、階調処理条件となる階調カーブの傾きを１．３５倍大きくする。そして、線質補正部３９は、補正された階調処理条件により放射線画像に対して階調処理を行って、処理済みの投影画像Ｇｓｆｉを取得する。なお、画質補正部３３においては、さらに投影画像Ｇｓｆｉを解析して、投影画像Ｇｓｆｉの規格化処理条件、エッジ強調処理条件、周波数処理条件、ノイズフィルタリング処理条件、ダイナミックレンジ調整処理条件、および階調処理条件を設定し、設定された画像処理条件により、さらに画像処理を行うようにしてもよい。また、２次元画像Ｈ１に対しても、散乱線除去処理および線質補正処理以外の画像処理を行うようにしてもよい。
【００７０】
再構成部３４は、処理済みの投影画像Ｇｓｆｉを再構成することにより、乳房Ｍの所望とする断層面を強調した断層画像を生成する。具体的には、再構成部３４は、単純逆投影法あるいはフィルタ逆投影法等の周知の逆投影法、またはシフト加算法等を用いて投影画像Ｇｓｆｉを再構成して、複数の断層面Ｔｊのそれぞれにおける断層画像ＴＧｊを生成する。
【００７１】
画像合成部３５は、再構成部３４が生成した、乳房Ｍの複数の断層面Ｔｊにおける複数の断層画像ＴＧｊを用いて合成２次元画像Ｈ２を生成する。具体的には、複数の断層画像ＴＧｊを合成して合成２次元画像Ｈ２を生成する。なお、合成２次元画像Ｈ２が第２の放射線画像に対応する。具体的には、画像合成部３５は、複数の断層面Ｔｊのそれぞれにおいて生成した複数の断層画像ＴＧｊを、対応する画素位置同士で加算し、さらに２次元画像Ｈ１と同一サイズとなるように拡大縮小することにより、加算断層画像を合成２次元画像Ｈ２として生成する。この際、合成２次元画像Ｈ２が、２次元画像Ｈ１を取得した場合と同様の線源位置において取得されたものとなるように、複数の断層画像ＴＧｊを幾何学的に変換することが好ましい。このようにして生成された加算断層画像は、単純撮影により取得した放射線画像と同一の、乳房Ｍの透過画像を擬似的に表すものとなる。
【００７２】
なお、合成２次元画像Ｈ２の生成は、上記手法に限定されるものではなく、例えば特表２０１２−５１２６６９号公報に記載された手法等、任意の手法を用いることができる。特表２０１２−５１２６６９号公報に記載された手法は、複数の断層画像ＴＧｊに加え、投影画像を用いて合成２次元画像Ｈ２を生成する手法である。
【００７３】
サブトラクション処理部３６は、２次元画像Ｈ１と合成２次元画像Ｈ２との相対応する画素間において重み付け差分値を算出することにより、乳房Ｍにおける異常部位が強調されたサブトラクション画像Ｇｓｕｂを生成する。本実施形態においては、２次元画像Ｈ１は低エネルギーのＸ線により取得され、合成２次元画像Ｈ２は高エネルギーのＸ線により取得されている。このため、２次元画像Ｈ１と合成２次元画像Ｈ２との相対応する画素間において、適切に重み付けしてその差分値を演算することにより、乳房Ｍにおける正常な血管部分が除去され、乳癌に起因する新生血管の部分、すなわち異常部位が抽出されたサブトラクション画像Ｇｓｕｂを生成することができる。この際、２次元画像Ｈ１および合成２次元画像Ｈ２に含まれる構造物のエッジ等の特徴点を用いて、２次元画像Ｈ１と合成２次元画像Ｈ２との位置合せを行うことにより、重み付け差分値の算出を容易に行うことができる。
【００７４】
表示制御部３７は、断層画像ＴＧｊを表示部３に表示する。この際、表示された１つの断層画像ＴＧｊにおいて、サブトラクション画像Ｇｓｕｂにおける異常部位を強調してもよい。例えば図１０に示すように断層画像ＴＧｊにおいて、異常部位に対応する部分に色を付与してもよい。図１０においては色を付与することを斜線を付与することにより示している。また、断層画像ＴＧｊにおける異常部位に対応する部分を枠で囲んだり、矢印を付与したりして、異常部位に対応する部分を強調してもよい。
【００７５】
次いで、第１の実施形態において行われる処理について説明する。図１１は第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。操作者による処理開始の指示を入力部４が受け付けると、Ｘ線源１６が第１の線源位置Ｓｃに移動されて第１の撮影条件により単純撮影が行われ、第１の画像取得部３１が２次元画像Ｈ１を取得する（ステップＳＴ１）。次いで、第２の撮影条件によりトモシンセシス撮影が行われて、第２の画像取得部３２が複数の投影画像Ｇｉを取得する（ステップＳＴ２）。なお、単純撮影よりも先にトモシンセシス撮影を行ってもよい。
【００７６】
そして、画質補正部３３の散乱線除去部３８が、トモシンセシス撮影時に、乳房Ｍを透過したＸ線に含まれる散乱線成分を投影画像Ｇｉから除去する散乱線除去処理を行う（ステップＳＴ３）。さらに、画質補正部３３の線質補正部３９が、第１の撮影条件の線質と第２の撮影条件の線質との差に起因する、投影画像Ｇｉと２次元画像Ｈ１とのコントラストの差を補正する線質補正処理を、散乱線除去処理済みの投影画像Ｇｓｉに対して行い（ステップＳＴ４）、処理済みの投影画像Ｇｓｆｉを取得する。
【００７７】
次いで、再構成部３４が、処理済みの投影画像Ｇｓｆｉおよび２次元画像Ｈ１を再構成して、乳房Ｍの複数の断層面における断層画像ＴＧｊを生成する（ステップＳＴ５）。さらに、画像合成部３５が複数の断層画像ＴＧｊを合成して合成２次元画像Ｈ２を生成する（ステップＳＴ６）。続いて、サブトラクション処理部３６が、２次元画像Ｈ１および合成２次元画像Ｈ２に対してサブトラクション処理を行ってサブトラクション画像Ｇｓｕｂを生成し（ステップＳＴ７）、表示制御部３７がサブトラクション画像Ｇｓｕｂにより特定される乳房Ｍの異常部位を強調して断層画像ＴＧｊを表示部３に表示し（ステップＳＴ８）、処理を終了する。
【００７８】
このように、第１の実施形態においては、複数の投影画像Ｇｉを再構成して複数の断層画像ＴＧｊを生成し、複数の断層画像ＴＧｊを用いて合成２次元画像Ｈ２を生成するようにしたものである。ここで、断層画像ＴＧｊは複数の投影画像Ｇｉから生成されるため、投影画像Ｇｉよりもノイズが低減されたものとなっている。このため、合成２次元画像Ｈ２のノイズも低減されている。したがって、２次元画像Ｈ１および合成２次元画像Ｈ２にサブトラクション処理を行うことにより、ノイズが低減された、高画質のサブトラクション画像Ｇｓｕｂを生成することができる。また、複数の断層画像ＴＧｊから合成２次元画像Ｈ２を生成しているため、サブトラクション画像生成のための撮影回数を減らすことができ、これにより、被写体である乳房Ｍの被曝量も低減することができる。
【００７９】
また、投影画像Ｇｉと２次元画像Ｈ１との画質の差を補償すべく、投影画像Ｇｉに対して画質補正処理を行っているため、投影画像Ｇｉの画質を２次元画像Ｈ１の画質と一致させることができる。あるいは投影画像Ｇｉの画質を２次元画像Ｈ１の画質に近づけて、投影画像Ｇｉの画質と２次元画像Ｈ１の画質との差を小さくすることができる。したがって、断層画像の画質、さらには合成２次元画像Ｈ２の画質をより高画質なものとすることができる。
【００８０】
また、投影画像Ｇｉに対して散乱線除去処理を行うことにより、投影画像Ｇｉから散乱線成分を除去することができる。また、線質補正処理を行うことにより、投影画像Ｇｓｉのコントラストを２次元画像Ｈ１のコントラストと一致させることができる。したがって、散乱線による画像のボケおよび低いコントラストに影響されることなく、断層画像の画質、さらには合成２次元画像Ｈ２の画質をより高画質なものとすることができる。
【００８１】
また、撮影時においては、Ｘ線の線質により散乱線の発生の仕方が異なる。このため、画質補正処理が散乱線除去処理および線質補正処理を含む場合において、先に線質補正処理を行うと、線質に依存する散乱線の発生の程度を考慮しながら線質補正処理を行わなければならない。しかしながら、線質に依存する散乱線の発生の程度を考慮しながら線質補正処理を行うことは、技術的に困難である。このため、線質補正処理よりも先に散乱線除去処理を行うことにより、画質補正処理を容易に行うことが可能となる。
【００８２】
次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。図１２は本発明の第２の実施形態による放射線画像処理装置を適用した放射線画像撮影装置の概略構成図である。なお、第２の実施形態において第１の実施形態と同一の構成については同一の参照番号を付与し、詳細な説明は省略する。図１２示すように、第２の実施形態による放射線画像撮影装置１は、再構成部３４が、画素値投影部４０および画素値算出部４１を備えた点が第１の実施形態と異なる。
【００８３】
画素値投影部４０は、処理済みの複数の投影画像Ｇｓｆｉの画素値を保持しつつ、乳房Ｍの所望とする断層面上の座標位置に、複数の投影画像Ｇｓｆｉの画素値を投影する。図１３は画素値の投影を説明するための図である。なお、図１３においては、線源位置Ｓｉにおいて取得された複数の投影画像Ｇｓｆｉを、乳房Ｍの所望とする断層面Ｔｊ（ｊ＝１〜ｍ：ｍは断層面の数）に投影する場合について説明する。
【００８４】
ここで、投影画像Ｇｓｆｉおよび断層面Ｔｊにおいて後述するように生成される断層画像は、所定のサンプリング間隔にて２次元状に離散的に配置された複数の画素からなるものであり、所定のサンプリング間隔となる格子点に画素が配置される。図１３においては、投影画像Ｇｓｆｉおよび断層面Ｔｊに直交する短い線分が、画素の区切り位置を示す。したがって、図１３においては、画素の区切り位置の中央の位置が格子点である画素位置となる。第２の実施形態においては、図１３に示すように、線源位置Ｓｉと断層面Ｔｊ上の画素位置とを結ぶ直線と交差する複数の投影画像Ｇｓｆｉの画素値を、対応する直線上に位置する断層面Ｔｊ上の画素位置の画素値に投影する。
【００８５】
ここで、線源位置Ｓｉの座標を（ｓｘｉ、ｓｙｉ、ｓｚｉ）、断層面Ｔｊにおける画素位置の座標をＴｊ（ｔｘ，ｔｙ，ｔｚ）とすると、投影画像Ｇｓｆｉ上の座標位置Ｐｉの座標（ｐｘｉ，ｐｙｉ）は、下記の式（６）により表される。なお、本実施形態においては、放射線検出器１５の検出面に垂直な方向にｚ軸を、放射線検出器１５の検出面においてＸ線源１６が移動する方向と平行な方向にｙ軸を、ｙ軸に直交する方向にｘ軸をそれぞれ設定するものとする。
【００８６】
ｐｘｉ＝（ｔｘ×ｓｚｉ−ｓｘｉ×ｔｚ）／（ｓｚｉ−ｔｚ）
ｐｙｉ＝（ｔｙ×ｓｚｉ−ｓｙｉ×ｔｚ）／（ｓｚｉ−ｔｚ）      （６）
なお、投影画像Ｇｓｆｉ上の座標位置Ｐｉは、投影画像Ｇｓｆｉの画素位置とならない場合がある。例えば、図１４に示すように、投影画像Ｇｓｆｉ上の座標位置Ｐｉが、投影画像Ｇｓｆｉ上の４つの画素位置Ｏ１〜Ｏ４の間に位置する場合がある。この場合、図１４に示すように、座標位置Ｐｉに最も近い位置にある投影画像Ｇｓｆｉの４つ画素位置Ｏ１〜Ｏ４における画素値を用いた補間演算を行い、座標位置Ｐｉの画素値を算出し、算出した画素値を断層面Ｔｊ上の画素位置（ｔｘ，ｔｙ，ｔｚ）に投影すればよい。なお、補間演算としては、座標位置Ｐｉと４つの画素位置との距離に応じて４つの画素位置の画素値に重み付けをする線形補間演算の他、座標位置Ｐｉの周囲におけるより多くの画素位置の画素値を用いた非線形のバイキュービック補間演算、およびＢ−スプライン補間演算等の任意の手法を用いることができる。また、補間演算の他、座標位置Ｐｉに最も近い画素位置の画素値を座標位置Ｐｉの画素値として用いるようにしてもよい。
【００８７】
画素値投影部４０は、全ての線源位置Ｓｉについて、複数の投影画像Ｇｓｆｉの画素値を断層面Ｔｊに投影する。これにより、図１５に示すように、断層面Ｔｊ上の各画素位置には、投影された画像の数に対応するｎ個の画素値が投影されることとなる。なお、図１５においては、説明のために各画素位置に５つの投影画像Ｇｓｆｉの画素値が投影された状態を示している。また、図１５および後述する図１６，１７においては、断層面Ｔｊに直交する短い線分が画素の区切り位置を示し、画素の区切り位置の中央の位置が格子点である画素位置を示す。
【００８８】
画素値算出部４１は、断層面Ｔｊ上の各画素値を算出することにより、断層面Ｔｊにおける断層画像を生成する。具体的には、画素値の算出の対象となる注目座標位置を基準とするあらかじめ定められた範囲に投影された複数の投影画像Ｇｓｆｉの複数の画素値に基づいて、注目座標位置の画素値を算出する。なお、注目座標位置は断層面Ｔｊ上の画素位置となる場合がある。第２の実施形態においては、断層面Ｔｊ上の画素位置に複数の投影画像Ｇｓｆｉの画素値が投影されているが、注目座標位置の画素値の算出に際しては、注目座標位置に投影された画素値を使用してもよく、使用しなくてもよい。以下、注目座標位置の画素値の算出について説明する。
【００８９】
画素値投影部４０が断層面Ｔｊに投影した複数の投影画像Ｇｓｆｉの画素値は、互いに近い位置にあるほど同じ値となる傾向がある。このため、画素値算出部４１は、断層面Ｔｊ上に投影した画素値が滑らかに連続するように、鮮鋭度を変更する処理を行う。本実施形態においては、断層面Ｔｊに投影した画素値に対して平滑化フィルタによるフィルタリング処理を行う。具体的には、注目座標位置を中心とする３×３あるいは５×５等のあらかじめ定められた範囲の画素位置の画素値に対して、例えばガウシアンフィルタによるフィルタリング処理を行う。これにより、注目座標位置およびその周囲の画素において、画素値が滑らかに連続するため、断層面Ｔｊ上に投影した画素値において、複数の投影画像Ｇｓｆｉに含まれていた量子ノイズ等のノイズを抑制することができる。
【００９０】
なお、上記あらかじめ定められた範囲の大きさは、固定値としてストレージ２３に保存しておけばよい。また、操作者による入力部４からの入力により、任意の値に変更できるようにしてもよい。この場合、操作者による入力部４からの入力により、ストレージ２３に保存されたあらかじめ定められた範囲の大きさの値が書き換えられて、あらかじめ定められた範囲の大きさが変更されることとなる。
【００９１】
また、ガウシアンフィルタのフィルタサイズを変更することにより、平滑化の程度、すなわちノイズ抑制の程度を変更することができる。具体的には、フィルタサイズを大きくして注目座標位置を中心とするフィルタリングの範囲を大きくするほど、よりノイズを抑制することができる。ここで、投影画像Ｇｓｆｉを撮影する際、放射線検出器１５に到達するＸ線量が少ないほど投影画像Ｇｓｆｉに含まれるノイズが多くなり、その結果、断層面Ｔｊに投影される画素値のノイズが多くなる。また、Ｘ線の線質、すなわちＸ線が高エネルギーであるか低エネルギーであるかによっても、投影画像Ｇｓｆｉに含まれるノイズの量が変化する。また、撮影時に使用される放射線検出器１５の種類によっても、投影画像Ｇｓｆｉに含まれるノイズの量が変化する。さらに、撮影時のグリッドの有無あるいはグリッドの種類によっても、投影画像Ｇｓｆｉに含まれるノイズの量が変化する。
【００９２】
したがって、本実施形態においては、第１および第２の撮影条件に基づいて、平滑化フィルタの特性を変更する。例えば、投影画像Ｇｓｆｉに含まれるノイズが多くなる撮影条件の場合には、フィルタサイズを大きくして、ノイズがより抑制されるようにする。
【００９３】
また、フィルタリングを行う際には、ガウシアンフィルタを用いると、後述するように生成された断層画像に含まれる乳房Ｍの構造であるエッジがぼけてしまう可能性がある。このため、注目座標位置に隣接する画素について、画素間の距離に応じた重み付け、および画素値の差が大きいほど重み付けが小さくなるような正規分布を重み付けとするバイラテラルフィルタを用いてフィルタリングを行うようにしてもよい。また、断層面Ｔｊ上の注目座標位置と任意の画素それぞれの近傍領域の類似性に基づいて重み付けを行うNon-Local Means Filter(非局所平均化フィルタ）を用いて、フィルタリングを行うようにしてもよい。これにより、ノイズを抑制しつつも、エッジを保存することができるため、後述するように生成された断層画像において、鮮鋭度が低下してしまうことを防止できる。
【００９４】
また、断層面Ｔｊに投影された画素値に対して、例えば微分フィルタによるフィルタリングを行うことにより、画素値が所定の閾値を超えて急激に変化する構造であるエッジを検出し、エッジが存在する方向に沿って、フィルタリング処理を行うようにフィルタ特性を変更することにより、鮮鋭度を変更してもよい。また、エッジの境界にある画素値に対しては、エッジを超えた位置に存在する画素値を使用しないように、フィルタリング処理を行うようにしてもよい。これにより、エッジが平滑化されることが無くなるため、ノイズを抑制しつつも、断層面Ｔｊに投影された画素値の分布において鮮鋭度が低下してしまうことを防止できる。
【００９５】
なお、平滑化に代えて、あるいは平滑化に加えて、鮮鋭度を強調する処理を行ってエッジを強調するようにしてもよい。この場合、エッジが存在する方向に沿って、鮮鋭度を強調する処理を行うことが好ましい。
【００９６】
このようにしてフィルタリングが行われた後、画素値算出部４１は、断層面Ｔｊに投影された投影画像Ｇｓｆｉの画素値に対して回帰分析を行うことにより、断層面Ｔｊにおける断層画像を表す曲面を生成する。ここで、説明を容易なものとするために、回帰曲面を回帰曲線と考える。回帰分析は、多変量の関係を解析する統計的な手法である。ここで、観測点上での観測値が、真の値に対してノイズが含まれて観測されたとする。回帰分析は、真の値をあらゆる観測点において求める逆問題を、最小二乗法、移動平均法およびカーネルを用いた回帰等で解く手法である。第２の実施形態においては、断層面Ｔｊ上の投影画像Ｇｓｆｉの画素値が投影された座標位置を観測点ｕｋ、観測点ｕｋに投影された投影画像Ｇｓｆｉの画素値を観測値ｑｋ、注目座標位置ｕｍにおいて算出する画素値を真の値ｒｍとし、回帰分析により注目座標位置ｕｍの画素値ｒｍを算出することとなる。
【００９７】
ここで、最小二乗法を用いる場合、真の値が、分布がγ個のパラメータａにより規定される関数にしたがっていると仮定する。すなわち、ｒ＝ｆ（ｕ｜ａ１，ａ２，・・・．ａγ）であると仮定する。そして、真の値と観測値との二乗誤差を最小にするパラメータａ１，ａ２，・・・．ａγを求めることによって関数ｆを決定することができる。具体的には、下記の式（７）により、観測点における観測値の誤差の総和が最小となるように関数ｆのパラメータを決定することによって、注目座標位置の画素値ｒｍを算出して回帰曲線（曲面）を生成する。なお、式（８）に示すように、観測値ｑｋ毎に重みｗｋを設定し、重み付け最小二乗法により注目座標位置ｕｍの画素値ｒｍを算出して回帰曲線（曲面）を生成するようにしてもよい。算出された回帰曲線（曲面）を図１６に示す。
【００９８】
【数１】
2017143943.tif 000003
また、移動平均を用いる場合、移動平均により注目座標位置の画素値を算出して、回帰曲面を生成する。具体的には、説明を簡単なものとするために、回帰曲面を回帰曲線と考えると、注目座標位置ｕｍの画素値について、注目座標位置ｕｍに隣接する３つの座標位置、すなわち例えば座標位置ｕｋ−１，ｕｋ，ｕｋ＋１に投影された投影画像Ｇｉの画素値の平均値である｛（ｑｋ−１）＋ｑｋ＋（ｑｋ＋１）｝／３を算出し、算出した平均値を注目座標位置ｕｍの画素値とする。なお、各画素値に対して重みを設定するようにしてもよい。例えば、注目座標位置ｕｍからの距離が大きくなるほど小さくなるように重みを設定するようにしてもよい。
【００９９】
カーネルを用いた回帰の手法を用いる場合、投影画像Ｇｓｆｉの画素値が投影された断層面Ｔｊ上の観測点ｕｋおよび注目座標位置ｕｍについて、下記の式（９）によりカーネルを決定することにより、回帰曲線（曲面）を算出する。なお、式（９）において、argminは右辺を最小にするｒ（ｕｍ）の値を算出することを表す。
【０１００】
【数２】
2017143943.tif 000004
ところで、図１５においては、断層面Ｔｊ上の一番右の画素位置に投影された５つの画素値のうち、２つの画素値が隣接する画素位置の画素値と比較して大きく異なっている。このように隣接する画素の画素値と大きく異なる画素値が存在すると、回帰曲面を生成した場合、図１６に示すように、外れ値を含む画素位置において、隣接する画素位置と値が大きく異なるものとなる。このため、算出した回帰曲面から後述するように断層画像を生成すると、外れ値となる画素位置においてアーチファクトが発生する。
【０１０１】
このため、画素値算出部４１は、断層面Ｔｊに投影された画素値において、隣接する画素値と大きく異なる画素値を外れ値に決定し、外れ値となる画素値を除外して、注目座標位置の画素値を算出する。例えば、断層面Ｔｊ上において、注目座標位置に隣接する画素位置の画素値の平均値と、注目座標位置に投影された複数の画素値のそれぞれとの差分を算出し、差分が所定の閾値を超えた画素値を外れ値に決定し、回帰分析の際に外れ値となる画素値を除外すればよい。なお、外れ値を除外することに代えて、外れ値となる画素値の重み付けを小さくしてもよい。
【０１０２】
このように、外れ値を除外してあるいは外れ値の重み付けを小さくして回帰曲線（曲面）を算出すると、図１７に示すように、外れ値を含む画素位置においても、隣接する画素位置と値が大きく変わらないようになる。これにより、断層画像にアーチファクトが含まれることを防止することができる。
【０１０３】
なお、回帰分析に外れ値を除去する処理を組み込むことも可能である。最小二乗法を用いる場合、上記式（８）に示した重み付け最小二乗法を使用し、外れ値となる画素値の重み付けを０とするあるいは小さくすればよい。移動平均を用いる場合、重み付け平均を求めるようにし、外れ値となる画素値の重み付けを０とするか、あるいは小さくすればよい。
【０１０４】
画素値算出部４１は、回帰曲面が生成されると、回帰曲面を所望とするサンプリング間隔によりサンプリングして、断層画像を生成する。なお、サンプリング間隔は、固定された値としてストレージ２３に保存しておけばよい。また、入力部４からの指示により、任意の値に変更できるようにしてもよい。例えば、サンプリング間隔を投影画像Ｇｓｆｉと同一とすれば、断層画像は投影画像Ｇｓｆｉと同一の解像度となり、サンプリング間隔を投影画像Ｇｓｆｉよりも小さくすれば、断層画像は投影画像Ｇｓｆｉよりも高解像度とすることができる。逆に、サンプリング間隔を投影画像Ｇｓｆｉよりも大きくすれば、断層画像は投影画像Ｇｓｆｉよりも低解像度とすることができる。この場合、操作者による入力部４からの入力により、ストレージ２３に保存されたサンプリング間隔の値が書き換えられて、サンプリング間隔が変更されることとなる。また、表示部３の解像度に応じて、サンプリング間隔を調整してもよい。
【０１０５】
次いで、第２の実施形態において行われる処理について説明する。図１８は第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、第２の実施形態は第１の実施形態における再構成の処理のみが異なるため、ここでは再構成の処理についてのみ説明する。再構成処理においては、画素値投影部４０が、投影画像Ｇｓｆｉの画素値を保持しつつ、乳房Ｍの所望とする断層面Ｔｊ上の座標位置に、投影画像Ｇｓｆｉの画素値を投影する（ステップＳＴ１１）。
【０１０６】
そして、画素値算出部４１が、断層面Ｔｊに投影された投影画像Ｇｓｆｉの画素値に対して回帰分析を行い（ステップＳＴ１２）、断層面Ｔｊにおける断層画像を表す回帰曲面を生成する（ステップＳＴ１３）。さらに画素値算出部４１が、回帰曲面を所定のサンプリング間隔によりサンプリングして断層画像を生成し（ステップＳＴ１４）、処理を終了する。なお、他の断層面において断層画像を生成する場合には、断層面の位置を変更して、ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１４の処理を行えばよい。
【０１０７】
このように第２の実施形態においては、複数の投影画像Ｇｓｆｉの画素値を保持しつつ、複数の投影画像Ｇｓｆｉのそれぞれについての撮影時のＸ線源１６の位置と放射線検出器１５との位置関係に基づいて、複数の投影画像Ｇｓｆｉの画素値を被写体である乳房Ｍの所望とする断層面Ｔｊ上の座標位置に投影し、断層面Ｔｊにおける注目座標位置を基準とするあらかじめ定められた範囲に投影された複数の投影画像Ｇｓｆｉの複数の画素値に基づいて、例えば回帰分析による回帰曲面を生成することにより、注目座標位置の画素値を算出して、断層画像を生成するようにしたものである。このため、注目座標位置に投影された複数の投影画像Ｇｓｆｉの画素値のみを用いて注目座標位置の画素値を算出する従来の手法と比較して、注目座標位置の周囲の画素値の影響を考慮することができ、その結果、アーチファクトを低減してより高画質の断層画像を生成することができる。
【０１０８】
また、回帰曲面を所望とするサンプリング間隔によりサンプリングして、注目座標位置の画素値を算出することにより、所望とする解像度の断層画像を生成することができる。
【０１０９】
次いで、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、第３の実施形態による断層画像生成装置の構成は上記第２の実施形態による放射線画像処理装置の構成と同一であり、行われる処理のみが異なるため、ここでは装置の詳細な説明は省略する。第３の実施形態においては、画素値投影部４０が、断層面Ｔｊにおける投影画像Ｇｉの画素値の投影位置を補正するようにした点が第２の実施形態と異なる。
【０１１０】
ここで、Ｘ線源１６から射出されるＸ線は、図１９に示すように、Ｘ線源１６から離れるほど広がるコーンビームとなっている。また、投影画像Ｇｉが取得される放射線検出器１５の表面は、断層面ＴｊよりもＸ線源１６から遠い位置にある。このため、複数の線源位置Ｓｉのうちの第１の線源位置Ｓｃにおいて乳房Ｍを撮影した場合、乳房Ｍに含まれる乳腺および石灰化等の構造物Ｂ０の位置は、図２０に示すように、放射線検出器１５により検出される投影画像Ｇｉと断層面Ｔｊにおける断層画像ＴＧｊとにおいて異なるものとなる。
【０１１１】
単純撮影により２次元画像Ｈ１を取得する場合、Ｘ線源１６の位置が第１の線源位置Ｓｃに固定され、第１の撮影条件により乳房Ｍの撮影が行われる。このため、第１の線源位置Ｓｃにおいて取得される投影画像と２次元画像Ｈ１との幾何学的な位置関係は同一となる。したがって、２次元画像Ｈ１と断層画像ＴＧｊとで、対応する構造物Ｂ０の位置が異なるものとなる。本実施形態においては、サブトラクション画像Ｇｓｕｂを取得するために、断層画像ＴＧｊから合成２次元画像Ｈ２を生成しているため、２次元画像Ｈ１と断層画像とで対応する構造物Ｂ０の位置が一致していることが好ましい。このため、第３の実施形態においては、画素値投影部４０において、投影画像Ｇｉ上の注目座標位置と、この注目座標位置の画素値が投影される断層面Ｔｊ上の座標位置とが一致するように、投影画像Ｇｉの撮影時の線源位置Ｓｉと投影画像Ｇｉ上の注目座標位置との位置関係に基づいて、投影画像Ｇｉ上の注目座標位置の画素値が投影される断層面Ｔｊ上の座標位置を補正するようにしたものである。
【０１１２】
以下、投影位置の補正について説明する。図１９に示すように、線源位置Ｓｉにおける線源位置の座標を（ｓｘｉ、ｓｙｉ、ｓｚｉ）、断層面Ｔｊにおける構造物Ｂ０の座標をＴｊ（ｔｘ，ｔｙ，ｔｚ）とすると、放射線検出器１５上の構造物Ｂ０の投影位置の座標をＰｉ（ｐｘｉ，ｐｙｉ）は、上記式（６）により表される。
【０１１３】
ここで、Ｐｉを注目座標位置とすると、座標位置の補正を行わない場合、注目座標位置Ｐｉは断層面Ｔｊ上の座標位置Ｔｊ（ｔｘ，ｔｙ，ｔｚ）に投影され、式（６）をｔｘ，ｔｙについて解くことにより、注目座標位置Ｐｉの画素値が投影される断層面Ｔｊ上の座標位置を算出することができる。
【０１１４】
一方、図１９に示すように、座標位置Ｐｉ（ｐｘｉ，ｐｙｉ）を通って放射線検出器１５の検出面に直交する線上の第１の線源位置ＳｃにＸ線源１６が存在する場合、断層面Ｔｊの断層画像において、第１の線源位置Ｓｃおよび座標位置Ｐｉを結ぶ直線と断層面Ｔｊとの交点Ｃ０に、注目座標位置Ｐｉが投影される。これにより、断層面Ｔｊの断層画像ＴＧｊにおいて、投影画像Ｇｉと同一の２次元座標に構造物Ｂ０が存在するようになり、その結果、構造物Ｂ０の位置は、第１の線源位置Ｓｃにおいて撮影された投影画像Ｇｉと断層面Ｔｊにおける断層画像とにおいて一致する。したがって、投影画像の画素値を断層面Ｔｊに投影する際の基準となる線源位置を、投影する画素値となる投影画像上の座標位置に直交する直線上にある第１の線源位置Ｓｃに変更することにより、注目座標位置の画素値が投影される断層面Ｔｊ上の座標位置を補正する。ここで、補正の基準となる第１の線源位置Ｓｃの座標位置を（ｓｘｃ，ｓｙｃ，ｓｚｃ）とすると、補正後の注目座標位置Ｐｉと断層面Ｔｊ上の座標位置（ｔｘ，ｔｙ）との関係は下記の式（１０）により表される。
【０１１５】
【数３】
2017143943.tif 000005
式（１０）において、ｐｘｉ，ｐｙｉのそれぞれを表す式の第１項の（ｓｚｃ−ｔｚ）／ｓｚｃが、座標位置の拡大率を、第３項がｘ方向およびｙ方向の座標位置の移動量を表すものとなる。したがって、式（１０）をｔｘ，ｔｙについて解くことにより、注目座標位置Ｐｉの画素値が投影される断層面Ｔｊ上の、補正された座標位置を算出することができる。
【０１１６】
このように、投影画像Ｇｉの画素値を投影する断層面Ｔｊ上の座標位置を補正することにより、対応する構造物の位置を断層画像間で一致させることができ、かつ断層画像に含まれる腫瘍等の構造物の位置と２次元画像Ｈ１に含まれる対応する構造物の位置を一致させることができる。したがって、合成２次元画像Ｈ２の生成時の画素値の対応付けが容易となるため、より高画質の合成２次元画像Ｈ２を生成することができる。また、２次元画像Ｈ１および合成２次元画像Ｈ２からのサブトラクション画像Ｇｓｕｂの生成の際に、対応する画素位置の位置合せを容易に行うことができる。
【０１１７】
なお、上記各実施形態においては、画質補正処理として散乱線除去処理および線質補正処理を行っているが、散乱線除去処理および線質補正処理のいずれか一方のみを行うようにしてもよい。また、画質補正処理を行うことなく再構成を行って断層画像を生成してもよい。
【０１１８】
また、上記各実施形態においては、造影剤を注入した乳房Ｍを単純撮影およびトモシンセシス撮影して、サブトラクション画像Ｇｓｕｂを生成しているが、造影剤を注入した乳房Ｍに対して、単純撮影およびトモシンセシス撮影のいずれか一方のみを行うようにしてもよい。例えば、造影剤を注入する前の乳房Ｍを単純撮影し、造影剤を注入した後の乳房Ｍをトモシンセシス撮影してもよく、造影剤を注入する前の乳房Ｍをトモシンセシス撮影し、造影剤を注入した後の乳房Ｍを単純撮影してもよい。この場合、サブトラクション画像Ｇｓｕｂはエネルギーサブトラクション画像ではなく、時間サブトラクション画像となる。また、造影剤を注入した乳房Ｍを単純撮影およびトモシンセシス撮影して、サブトラクション画像Ｇｓｕｂを生成した場合、単純撮影時とトモシンセシス撮影時とで時間差があるため、取得したサブトラクション画像Ｇｓｕｂにより、造影剤の広がり方を観察することが可能である。
【０１１９】
また、上記各実施形態においては、被写体を乳房Ｍとしているが、これに限定されるものではなく、人体の胸部、または腹部等、任意の部位を被写体としてもよいことはもちろんである。この際、上述した散乱線除去処理においては、散乱線含有率分布Ｓ（ｘ，ｙ）を算出するために、被写体厚の分布が必要となる。被写体厚の分布Ｔ（ｘ，ｙ）は、投影画像における輝度分布が被写体の厚さの分布と略一致するものと仮定し、投影画像の画素値を線減弱係数値により厚さに変換することにより算出すればよい。これに代えて、センサ等を用いて被写体の厚さを計測してもよく、立方体あるいは楕円柱等のモデルで近似してもよい。なお、部位によっては造影剤を使用しないで単純撮影およびトモシンセシス撮影を行うこととなる。
【０１２０】
以下、本実施形態の作用効果について説明する。
【０１２１】
第１の放射線画像と第２の放射線画像との画質の差を補償すべく、複数の投影画像に対して画質補正処理を行うことにより、第２の放射線画像の画質を第１の放射線画像の画質と一致させる、あるいは第２の放射線画像の画質を第１の放射線画像の画質に近づけて、第１の放射線画像の画質と第２の放射線画像の画質との差を小さくすることができる。したがって、断層画像、さらには第２の放射線画像の画質をより高画質なものとすることができる。
【０１２２】
画質補正処理を散乱線除去処理および線質補正処理の少なくとも一方とすることにより、散乱線除去処理を行った場合には、断層画像さらには第２の放射線画像から散乱線成分を除去することができる。また、線質補正処理を行った場合には、第２の放射線画像のコントラストを第１の放射線画像のコントラストと一致させることができる。したがって、散乱線による画像のボケおよび低いコントラストの少なくとも一方に影響されることなく、断層画像、さらには第２の放射線画像の画質をより高画質なものとすることができる。
【０１２３】
撮影時においては、放射線の線質により散乱線の発生の仕方が異なる。このため、画質補正処理が散乱線除去処理および線質補正処理を含む場合において、先に線質補正処理を行うと、線質に依存する散乱線の発生の程度を考慮しながら線質補正処理を行わなければならない。しかしながら、線質に依存する散乱線の発生の程度を考慮しながら線質補正処理を行うことは、技術的に困難である。このため、画質補正処理が散乱線除去処理および線質補正処理を含む場合、線質補正処理よりも先に散乱線除去処理を行うことにより、画質補正処理を容易に行うことが可能となる。
【０１２４】
投影画像の画素値を保持しつつ、投影画像の撮影時の線源位置と検出手段との位置関係に基づいて、投影画像の画素値を被写体の所望とする断層面上の座標位置に投影し、断層面における注目座標位置を基準とするあらかじめ定められた範囲に投影された投影画像の複数の画素値に基づいて、注目座標位置の画素値を算出して断層画像を生成することにより、注目座標位置に投影された投影画像の画素値のみを用いて注目座標位置の画素値を算出する従来の手法と比較して、注目座標位置の周囲の画素値の影響を考慮することができ、その結果、アーチファクトを低減してより高画質の断層画像、さらには第２の放射線画像を生成することができる。
【０１２５】
回帰分析を行って、断層面における断層画像を表す回帰曲面を生成し、この回帰曲面を所望とするサンプリング間隔によりサンプリングして、断層面上の画素位置の画素値を算出することにより、所望とする解像度の断層画像、さらには第２の放射線画像を生成することができる。
【０１２６】
複数の断層画像を表示手段に表示するに際し、サブトラクション画像により特定される異常部位を強調することにより、断層画像における異常部位を正確に認識することができる。
【０１２７】
複数の断層画像を表示手段に表示するに際し、サブトラクション画像と複数の断層画像とを重畳することにより、断層画像における異常部位を正確に認識することができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１    放射線画像撮影装置
２    コンピュータ
３    表示部
４    入力部
１０    撮影部
１５    放射線検出器
１６    Ｘ線源
１７    圧迫板
２０    散乱線除去グリッド
２１    ＣＰＵ
２２    メモリ
２３    ストレージ
３１    第１の画像取得部
３２    第２の画像取得部
３３    画質補正部
３４    再構成部
３５    画像合成部
３６    サブトラクション処理部
３７    表示制御部
３８    散乱線除去部
３９    線質補正部
４０    画素値投影部
４１    画素値算出部
【図１】
2017143943.tif 000006
【図２】
2017143943.tif 000007
【図３】
2017143943.tif 000008
【図４】
2017143943.tif 000009
【図５】
2017143943.tif 000010
【図６】
2017143943.tif 000011
【図７】
2017143943.tif 000012
【図８】
2017143943.tif 000013
【図９】
2017143943.tif 000014
【図１０】
2017143943.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
2017143943.tif 000017
【図１３】
2017143943.tif 000018
【図１４】
2017143943.tif 000019
【図１５】
2017143943.tif 000020
【図１６】
2017143943.tif 000021
【図１７】
2017143943.tif 000022
【図１８】
2017143943.tif 000023
【図１９】
2017143943.tif 000024
【図２０】
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