(57)【要約】【課題】放射線撮像画像に基づく第１の画像を基に、異なる放射線の入射線量に対応する第２の画像を生成することができる画像処理装置、放射線撮像システム、画像処理方法及びプログラムを提供することを課題とする。【解決手段】画像処理装置は、放射線撮像装置により撮像された放射線撮像画像に基づく第１の画像（Ａ（ｘ，ｙ））と、前記放射線撮像装置への放射線の入射線量情報（２１３）と、ノイズ量情報（２１２）とを基に、前記放射線撮像装置による撮像時の放射線の入射線量とは異なる放射線の入射線量に対応する第２の画像（Ｂ（ｘ，ｙ））を生成する第１の画像生成部（２０３）を有する。【選択図】図２
2017086762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線撮像装置により撮像された放射線撮像画像に基づく第１の画像と、前記放射線撮像装置への放射線の入射線量情報と、ノイズ量情報とを基に、前記放射線撮像装置による撮像時の放射線の入射線量とは異なる放射線の入射線量に対応する第２の画像を生成する第１の画像生成部を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
さらに、前記放射線撮像画像に対して少なくとも階調補正処理又はエッジ強調処理を含む画像処理を行うことにより、診断画像を生成する診断画像生成部と、
前記診断画像に対して、前記診断画像生成部の画像処理とは逆変換の画像処理を行うことにより、前記第１の画像を生成する第２の画像生成部とを有することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
さらに、前記第２の画像に対して、前記診断画像生成部の画像処理と同じ画像処理を行うことにより、第３の画像を生成する第３の画像生成部を有することを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記第１の画像生成部は、前記ノイズ量情報を基に画素毎のばらつき量を演算し、前記画素毎のばらつき量に応じた乱数に基づいてノイズ画像を生成し、前記入射線量情報に基づく係数を前記第１の画像に乗算した画像に対して前記ノイズ画像を加算することにより、前記第２の画像を生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記第１の画像生成部は、前記放射線撮像装置が検知する入射線量が設定値に達すると放射線照射を終了する際の前記設定値を前記入射線量情報として指定し、前記指定した設定値に基づく係数を前記第１の画像に乗算した画像に対して前記ノイズ画像を加算することにより、前記第２の画像を生成することを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記第１の画像生成部は、放射線源の電流と照射時間の積を前記入射線量情報として指定し、前記指定した放射線源の電流と照射時間の積に基づく係数を前記第１の画像に乗算した画像に対して前記ノイズ画像を加算することにより、前記第２の画像を生成することを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記第１の画像生成部は、前記放射線撮像装置への入射線量の低減率を前記入射線量情報として指定し、前記指定した放射線撮像装置への入射線量の低減率に基づく係数を前記第１の画像に乗算した画像に対して前記ノイズ画像を加算することにより、前記第２の画像を生成することを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記第１の画像生成部は、ＳＮ比を前記入射線量情報として指定し、前記指定したＳＮ比に基づく係数を前記第１の画像に乗算した画像に対して前記ノイズ画像を加算することにより、前記第２の画像を生成することを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記ノイズ量情報は、前記放射線撮像装置の固有ノイズ又は量子ノイズであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
放射線の入射線量に応じた放射線撮像画像を生成する放射線撮像装置と、
放射線を照射する放射線源と
を有することを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項１１】
第１の画像生成部により、放射線撮像装置により撮像された放射線撮像画像に基づく第１の画像と、前記放射線撮像装置への放射線の入射線量情報と、ノイズ量情報とを基に、前記放射線撮像装置による撮像時の放射線の入射線量とは異なる放射線の入射線量に対応する第２の画像を生成する第１の画像生成ステップを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１２】
放射線撮像装置により撮像された放射線撮像画像に基づく第１の画像と、前記放射線撮像装置への放射線の入射線量情報と、ノイズ量情報とを基に、前記放射線撮像装置による撮像時の放射線の入射線量とは異なる放射線の入射線量に対応する第２の画像を生成する第１の画像生成ステップをコンピュータに実行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、画像処理装置、放射線撮像システム、画像処理方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療診断用の放射線撮像画像を撮像する際、放射線撮像装置への放射線の入射線量が多過ぎると、不要な放射線を患者に照射している可能性がある。逆に、放射線撮像装置への放射線の入射線量が不足していると、診断の為に必要な高画質の撮像画像が得られない可能性がある。放射線を利用した医療診断における被ばく量の低減の手段として、ＥＩ（Exposure Index）値等の放射線撮像装置への入射線量に関わる情報の利用やＡＥＣ（Ｘ線自動露出制御）の利用等が挙げられる。入射線量の目標値を設定し、放射線の照射を行うことで、被写体の体形に依存しない、安定した撮像画像が得られる。また、ＡＥＣを利用する場合、放射線撮像装置への入射線量を検知できる位置に、ＡＥＣの検知部を配置し、このＡＥＣの検知部からの出力が事前に設定した設定値に到達した段階で、放射線の照射を停止させることができる。これにより、被写体の被ばく量を低減することができる。しかし、前述の目標値や設定値が適切でなければ、不要な放射線を患者に照射する可能性がある。また、放射線撮像装置への入射線量が不足し、診断の為に必要な高画質が得られない可能性がある。
【０００３】
また、特許文献１には、シミュレートされた患者の画像を発生させるための方法が開示されている。特許文献１では、画像データを実際の患者の画像から獲得し、シミュレートされたノイズデータを発生させ、画像データをシミュレートされたノイズデータと組み合わせて、シミュレートされた患者の画像を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５７８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、画像データとノイズデータとを組みわせて画像を生成するが、ノイズデータからはそのノイズに対応する放射線撮像装置への入射線量を正確に見積もることが困難である。そのため、生成された画像からは、適切な放射線撮像装置への入射線量を決定することは困難である。それにより、不要な放射線を患者に照射したり、高画質の画像を得られない可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、放射線撮像画像に基づく第１の画像を基に、異なる放射線の入射線量に対応する第２の画像を生成することができる画像処理装置、放射線撮像システム、画像処理方法及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の画像処理装置は、放射線撮像装置により撮像された放射線撮像画像に基づく第１の画像と、前記放射線撮像装置への放射線の入射線量情報と、ノイズ量情報とを基に、前記放射線撮像装置による撮像時の放射線の入射線量とは異なる放射線の入射線量に対応する第２の画像を生成する第１の画像生成部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、放射線撮像画像に基づく第１の画像を基に、異なる放射線の入射線量に対応する第２の画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す図である。
【図２】第１の実施形態による画像処理装置の構成例を示す図である。
【図３】第１の実施形態による画像処理方法を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態によるディスプレイの表示例を示す図である。
【図５】第３の実施形態によるディスプレイの表示例を示す図である。
【図６】第３の実施形態によるディスプレイの表示例を示す図である。
【図７】第４の実施形態によるデジタル出力値とＳＮＲの関係を示す図である。
【図８】第４の実施形態によるディスプレイの表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す図である。Ｘ線チューブ（放射線源）６０５０は、画像処理装置６０７０の指示により、Ｘ線（放射線）６０６０を照射する。Ｘ線（放射線）６０６０は、患者等の被検者６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線撮像装置６０４０に入射する。入射したＸ線６０６０には、被検者６０６１の体内部の情報が含まれている。放射線撮像装置６０４０は、入射したＸ線６０６０の入射線量に応じた電気的情報である放射線撮像画像を生成し、その放射線撮像画像をアナログからデジタルに変換する。この放射線撮像画像は、医療診断用の放射線撮像画像である。画像処理装置６０７０は、放射線撮像装置６０４０が出力する放射線撮像画像に対して画像処理し、画像処理した画像をコントロールルーム（制御室）のディスプレイ（表示部）６０８０に検査結果として表示する。また、画像処理装置６０７０は、画像処理した画像を、電話、ＬＡＮ、インターネット等のネットワーク（伝送処理手段）６０９０を介して遠隔地へ転送する。フィルムプロセッサ６１００は、その画像を受信し、ドクタールーム等の別の場所におけるディスプレイ６０８１に検査結果として表示し、遠隔地の医師が診断することが可能である。また、フィルムプロセッサ６１００は、受信した画像を、例えば、光ディスク等に保存したり、レーザープリンタによりフィルム６１１０等の記録媒体に記録することができる。
【００１１】
放射線撮像装置６０４０への放射線６０６０の入射線量が多過ぎると、不要な放射線６０６０を被検者６０６１に照射している可能性がある。逆に、放射線撮像装置６０４０への放射線６０６０の入射線量が不足していると、診断の為に必要な高画質の撮像画像が得られない可能性がある。被検者６０６１に対する被ばく量の低減のため、ＥＩ（Exposure Index）値等の放射線撮像装置６０４０への放射線６０６０の入射線量に関わる情報の利用やＡＥＣ（Ｘ線自動露出制御）の利用が行われる。ＥＩ値を利用する場合、画像処理装置６０７０は、入射線量の目標値を設定し、Ｘ線チューブ６０５０に放射線６０６０の照射を行わせることで、被験者６０６１の体形に依存しない、安定した撮像画像が得られる。また、ＡＥＣを利用する場合、放射線撮像装置６０４０は、入射線量を検知できる位置に放射線６０６０を検知するための検知部を配置する。そして、画像処理装置６０７０は、この検知部からの出力値が事前に設定した設定値に到達した段階で、Ｘ線チューブ６０５０に対して放射線６０６０の照射を停止させる。これにより、被験者６０６１に対する被ばく量を低減することができる。しかし、前述の目標値や設定値が適切でなければ、不要な放射線６０６０を被験者６０６１に照射する可能性がある。また、放射線撮像装置６０４０への入射線量が不足し、診断の為に必要な高画質の撮像画像が得られない可能性がある。以下、放射線撮像装置６０４０への入射線量が不足した場合でも、高画質の撮像画像を得るための実施形態を説明する。
【００１２】
図２は、画像処理装置６０７０の処理ブロックを示す図である。画像処理装置６０７０は、プログラムを実行することにより、図２に示す処理ブロックを実現することができる。画像処理装置６０７０の処理ブロックは、診断画像生成部２０１、第１の画像生成部２０２、第２の画像生成部２０３、及び第３の画像生成部２０４を有する。なお、画像処理装置６０７０の処理ブロックは、ハードウェアで構成してもよい。
【００１３】
図３は、画像処理装置６０７０による画像処理方法を示すフローチャートである。放射線撮像装置６０４０は、（ｘ，ｙ）座標の２次元行列状に配列された複数の画素を有し、オフセット補正（固定ダーク補正）及びゲイン補正（白補正）を行い、デジタルの撮像画像２１１を撮像して画像処理装置６０７０に出力する。撮像画像２１１は、放射線撮像装置６０４０により撮像された放射線撮像画像である。
【００１４】
ステップＳ３０１では、診断画像生成部２０１は、放射線撮像装置６０４０が出力する撮像画像２１１に対して、階調補正処理及びエッジ強調処理を含む画像処理を行い、診断画像２１４を生成する。なお、ステップＳ３０１の処理は、画像処理装置６０７０以外の装置が行ってもよい。なお、撮像画像２１１は、放射線撮像装置６０４０が、過去に撮像した画像でも良いし、ファントムを撮像したものでもよい。
【００１５】
次に、ステップＳ３０２では、第１の画像生成部２０２は、診断画像２１４を基に撮像画像２１１を復元するため、診断画像２１４に対して、ステップＳ３０１の画像処理とは逆変換の画像処理を行い、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）を生成する。第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）は、診断画像２１４と同じ画像であり、行列状の（ｘ，ｙ）座標の画素値を有する。なお、診断画像２１４から画像処理前の撮像画像２１１を可逆的に変換できない場合は、第１の画像生成部２０２は、診断画像２１４から近似的に第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）を生成してもよい。その場合、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）は、撮像画像２１１に近似した疑似撮像画像であり、同一ではない。また、画像処理装置６０７０が画像処理前の撮像画像２１１を保存している場合は、その保存している撮像画像２１１を第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）として利用してもよい。また、ステップＳ３０１は、省略してもよい。その場合、第１の画像生成部２０２は、放射線撮像装置６０４０が出力する撮像画像２１１を第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）として保存する。
【００１６】
次に、ステップＳ３０３では、第２の画像生成部２０３は、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）とノイズ量情報２１２と入射線量情報２１３とを基に、放射線撮像装置６０４０への放射線６０６０の入射線量がβ倍になったと仮定した場合の第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）を生成する。ノイズ量情報２１２は、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）に含まれるノイズ量であり、放射線撮像装置６０４０の固有ノイズ又は量子ノイズである。入射線量情報２１３は、放射線撮像装置６０４０への放射線６０６０の入射線量情報であり、上記のＡＥＣの設定値等の情報である。第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）の入射線量は、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）の入射線量に対してβ倍である。係数βは、入射線量情報２１３を基に決定される。具体的には、まず、第２の画像生成部２０３は、ノイズ量情報２１２を基に、ノイズ画像α（ｘ，ｙ）を生成する。次に、第２の画像生成部２０３は、次式（１）のように、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）に係数βを乗算し、その乗算結果にノイズ画像α（ｘ，ｙ）を加算することにより、第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）を生成する。
Ｂ（ｘ，ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）×β＋α（ｘ，ｙ）  ・・・（１）
【００１７】
単純に第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）をβ倍するだけでは、実際の撮像画像を再現できないため、式（１）では、ノイズ画像α（ｘ，ｙ）を加算する。ここで、ノイズ画像α（ｘ，ｙ）は、画素値の平均値が０であり、画素毎にガウス分布に従った所定のばらつき量σα（ｘ，ｙ）を持ったランダムノイズ画像である。
【００１８】
放射線撮像装置６０４０は、行列状に配置された複数の画素ユニットと、駆動回路と、読出回路とを有し、各画素ユニットは、放射線６０６０を電荷に変換する変換素子と、薄膜トランジスタ等のスイッチ素子とを有する。その場合のばらつき量σα（ｘ，ｙ）の演算方法の一例を以下に示す。
【００１９】
まず、第２の画像生成部２０３は、放射線撮像装置６０４０が持つ固有ノイズσsを事前のキャリブレーションにより取得する。具体的には、第２の画像生成部２０３は、放射線６０６０を放射線撮像装置６０４０に照射しない状態で、放射線撮像装置６０４０から取得した画像のばらつきを演算し、そのばらつきを固有ノイズσsとする。
【００２０】
次に、第２の画像生成部２０３は、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）の各画素値に重畳された放射線の量子ノイズσXA（ｘ，ｙ）を求める。具体的には、第２の画像生成部２０３は、事前のキャリブレーションにより、放射線撮像装置６０４０への放射線６０６０の入射量子数ｎに対し、放射線撮像装置６０４０から取得したデジタル出力値Ｓの関係を得る。そして、第２の画像生成部２０３は、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）に対応する撮像画像の撮像時に入射した放射線量子数ＸA（ｘ，ｙ）及び量子ノイズσXA（ｘ，ｙ）を計算する。具体的には、ｎ＝ｋ×Ｓの関係がある場合、第２の画像生成部２０３は、次式（２）により放射線量子数ＸA（ｘ，ｙ）を計算し、次式（３）により量子ノイズσXA（ｘ，ｙ）を計算する。
ＸA（ｘ，ｙ）＝ｋ×Ａ（ｘ，ｙ）  ・・・（２）
【００２１】
【数１】
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【００２２】
第２の画像生成部２０３は、次式（４）により、量子ノイズσXA（ｘ，ｙ）及び固有ノイズσsを基にばらつき量σα（ｘ，ｙ）を演算する。量子ノイズσXA（ｘ，ｙ）及び固有ノイズσsは、ノイズ量情報２１２である。
σα2（ｘ，ｙ）＝σXA2（ｘ，ｙ）×（β−β2）＋σs2×（１−β2）  ・・・（４）
【００２３】
式（１）の右辺の画像｛Ａ（ｘ，ｙ）×β｝に含まれる固有ノイズ及び量子ノイズの和を｛σA（ｘ，ｙ）×β｝とすると、次式（５）が成り立つ。
｛σA（ｘ，ｙ）×β｝2＝σXA2（ｘ，ｙ）×β2＋σs2×β2  ・・・（５）
【００２４】
また、式（１）の左辺の第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）に含まれる固有ノイズ及び量子ノイズの和をσB（ｘ，ｙ）とすると、次式（６）が成り立つ。
σB2（ｘ，ｙ）＝σXB2（ｘ，ｙ）＋σs2＝σXA2（ｘ，ｙ）×β＋σs2  ・・・（６）
【００２５】
式（５）のノイズ量に式（４）のノイズ量を加算すると、式（６）のノイズ量になる。すなわち、式（１）の演算において、左辺で表される画像のノイズ量と右辺で表される画像のノイズ量が一致することがわかる。
【００２６】
以上のように、第２の画像生成部２０３は、ノイズ量情報２１２を基に式（４）により導出した画素毎のばらつき量σα（ｘ，ｙ）に応じて、画素毎にガウス分布に従った乱数に基づいてノイズ画像α（ｘ，ｙ）を生成する。その後、第２の画像生成部２０３は、式（１）により、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）及びノイズ画像α（ｘ，ｙ）を基に、放射線撮像装置６０４０による撮像時の放射線の入射線量とは異なる放射線の入射線量に対応する第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）を生成する。
【００２７】
次に、ステップＳ３０４では、第３の画像生成部２０４は、第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）に対して、ステップＳ３０１の画像処理と同じ画像処理（階調補正処理及びエッジ強調処理を含む画像処理）を行うことにより、第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）を生成する。これにより、診断画像２１４と同じ画像処理を実施した第３の画像Ｃ（ｘ、ｙ）を得ることができる。第３の画像生成部２０４は、第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）をディスプレイ６０８０に表示させることができる。
【００２８】
次に、画像処理装置６０７０がパソコンである場合を例に説明する。画像処理装置６０７０がプログラムを実行することにより、上記の処理を行う。放射線撮像装置６０４０は、固有のノイズ量σs及び入射量子数ｎに対して得られるデジタル出力値Ｓの関係を有する。また、放射線撮像装置６０４０は、その内部又は近傍に、放射線を検知する検知部を有する。画像処理装置６０７０は、ＡＥＣにより、検知部の出力値が設定値に達すると、Ｘ線チューブ６０５０による放射線照射を終了させる。
【００２９】
第１の処理では、画像処理装置６０７０は、放射線撮像装置６０４０の情報として、固有のノイズ量σsと、入射量子数ｎに対して得られるデジタル出力値Ｓの関係と、ＡＥＣの設定値に対して得られる放射線撮像装置６０４０のデジタル出力値の関係とを保存する。
【００３０】
次に、第２の処理では、画像処理装置６０７０は、操作者の操作により、パソコン上のユーザーインターフェースを介して、適切な入射線量を決定したい手技について、過去に撮像された診断画像２１４を選択する。この診断画像２１４は、適切な放射線撮像装置６０４０への入射線量を決定する前に取得された画像であり、診断に用いることはできるが、撮像時の線量を更に低減できる可能性がある。
【００３１】
次に、第３の処理では、画像処理装置６０７０は、操作者の操作により、パソコン上のユーザーインターフェースを介して、撮像時に利用するＡＥＣの検知部の設置領域を指定する。
【００３２】
次に、第４の処理では、第２の画像生成部２０３は、操作者の操作により、パソコン上のユーザーインターフェースを介して、所望のＡＥＣの設定値を入射線量情報２１３として指定する。ＡＥＣの設定値は、放射線撮像装置６０４０の検知部が検知する入射線量が設定値に達すると放射線照射を終了する際の設定値である。
【００３３】
次に、第５の処理では、第１の画像処理部２０２は、第２の処理で選択された診断画像２１４に対して、ステップＳ３０１の画像処理とは逆変換の画像処理を行い、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）を生成する（Ｓ３０２）。
【００３４】
次に、第６の処理では、第２の画像生成部２０３は、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）から、第３の処理で指定された検知部の設置領域近傍の画素値Ｅ１を演算する。
【００３５】
次に、第７の処理では、第２の画像生成部２０３は、第１の処理で保存した情報を基に、第４の処理で指定されたＡＥＣの設定値に対して得られる画素値Ｅ２を推定する。
【００３６】
次に、第８の処理では、第２の画像生成部２０３は、第６の処理の画素値Ｅ１と第７の処理の画素値Ｅ２を用いて、β＝Ｅ２／Ｅ１を演算し、係数βを導出する。
【００３７】
次に、第９の処理では、第２の画像生成部２０３は、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）及び第１の処理で保存した情報を基に、式（１）及び（４）に従い、第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）を生成する（Ｓ３０３）。具体的には、第２の画像生成部２０３は、式（４）により、ノイズ量情報２１２を基に画素毎のばらつき量σα（ｘ，ｙ）を演算し、画素毎のばらつき量σα（ｘ，ｙ）に応じた乱数に基づいてノイズ画像α（ｘ，ｙ）を生成する。ノイズ量情報２１２は、量子ノイズσXA（ｘ，ｙ）及び固有ノイズσsである。そして、第２の画像生成部２０３は、式（１）により、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）に係数βを乗算した画像に対してノイズ画像α（ｘ，ｙ）を加算することにより、第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）を生成する。
【００３８】
次に、第１０の処理では、第３の画像生成部２０４は、第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）に対し、ステップＳ３０１と同じ画像処理として、階調補正処理及びエッジ強調処理を含む画像処理を行い、第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）を生成する（Ｓ３０４）。そして、第３の画像生成部２０４は、第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）をディスプレイ６０８０に表示する。
【００３９】
次に、第１１の処理では、操作者又は評価者は、ディスプレイ６０８０に表示された第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）の視認性評価を行い、第４の処理で指定したＡＥＣの設定値の撮像による撮像画像を診断に用いることができるか否かの評価を行う。
【００４０】
以上の処理によって、ファントムの入手が困難な手技においても、過去に撮像を行ったことがある手技であれば、簡便に、ＡＥＣの設定値（実質的に入射線量）に応じた第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）を得ることができる。さらには、第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）の評価を基に、適切なＡＥＣの設定値を決定することにより、簡便に被験者６０６１の体躯によらない撮像を実施することができる。
【００４１】
次に、第１１の処理の視認性評価について説明する。視認性評価は、複数のＡＥＣの設定値における第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）をディスプレイ６０８０に表示することにより、評価を容易にすることができる。例えば、図４のように、複数のＡＥＣ設定値に応じた第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）を複数並列にディスプレイ６０８０に表示する。図４におけるＡＥＣ設定値は、数字が大きい程、入射線量が多くなっている。評価者は、図４における最適な第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）をマウスによりクリックすることで、適切なＡＥＣ設定値を決定することができる。図４では、複数の第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）を１個のディスプレイ６０８０に並列に表示しているが、ＡＥＣ設定値毎の第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）を１枚ずつ表示してもよい。
【００４２】
本実施形態によれば、既に取得された診断画像２１４から、実際に放射線６０６０を照射することなく、放射線撮像装置６０４０に入射する線量がβ倍であった場合の第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）をシミュレーションにより生成することができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態による放射線撮像システムは、第１の実施形態による放射線撮像システムに対して、図３のステップＳ３０３の処理が異なる。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。
【００４４】
ステップＳ３０３では、画像処理装置６０７０は、第１の実施形態と同様に、式（１）により、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）に対して、入射線量がβ倍となった場合の第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）を生成する。ここで、本実施形態は、式（１）のノイズ画像α（ｘ，ｙ）におけるばらつき量σα（ｘ，ｙ）の求め方が第１の実施形態と異なる。
【００４５】
具体的に、本実施形態によるばらつき量σα（ｘ，ｙ）の演算方法の一例を示す。本実施形態では、放射線撮像装置６０４０が持つ固有ノイズσsは十分小さいものとして無視し、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）の各画素値に重畳された放射線６０６０の量子ノイズσXA（ｘ，ｙ）のみを求める。この場合、ノイズ量情報２１２は、量子ノイズσXA（ｘ，ｙ）である。量子ノイズσXA（ｘ，ｙ）は、第１の実施形態と同様に、式（３）により求める。第２の画像生成部２０３は、次式（７）により、量子ノイズσXA（ｘ，ｙ）を用いて、ばらつき量σα（ｘ，ｙ）を求める。
σα2（ｘ，ｙ）＝σXA2（ｘ，ｙ）×（β−β2）  ・・・（７）
【００４６】
式（１）の右辺の画像｛Ａ（ｘ，ｙ）×β｝に含まれる量子ノイズを｛σA（ｘ，ｙ）×β｝とすると、次式（８）が成り立つ。
｛σA（ｘ，ｙ）×β｝2＝σXA2（ｘ，ｙ）×β2  ・・・（８）
【００４７】
また、式（１）の左辺の第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）に含まれる量子ノイズをσB（ｘ，ｙ）とすると、次式（９）が成り立つ。
σB2（ｘ，ｙ）＝σXB2（ｘ，ｙ）＋σs2＝σXA2（ｘ，ｙ）×β  ・・・（９）
【００４８】
式（７）のノイズ量に式（８）のノイズ量を加算すると、式（９）のノイズ量になることがわかる。すなわち、式（１）の演算において、左辺で表される画像のノイズ量と右辺で表される画像のノイズ量が一致することがわかる。
【００４９】
例えば、第２の画像生成部２０３は、式（７）により導出した画素毎のばらつき量σα（ｘ，ｙ）に応じて、画素毎にガウス分布に従った乱数に基づいてノイズ画像α（ｘ，ｙ）を生成する。
【００５０】
また、他の例では、画像の横方向に重畳される横引きノイズに注目し、放射線撮像装置６０４０が持つ固有ノイズσs及び放射線の量子ノイズσXA（ｘ，ｙ）は十分に小さいとして無視する。この場合、式（１）に基づき第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）を生成する際に、式（１）のノイズ画像α（ｘ，ｙ）としてｘ方向に一様の画素値を持つ横引きノイズ画像を用いる。この横引きノイズのばらつき量σα（ｙ）は、次式（１０）に基づき導出する。
σα2（ｙ）＝σA2（ｙ）×（１−β2）  ・・・（１０）
【００５１】
式（１０）において、σA（ｙ）は、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）のｘ方向の出力を平均化した場合における横引きノイズのばらつき量である。なお、前述の例で無視した放射線撮像装置６０４０が持つ固有ノイズσs及び放射線の量子ノイズσXA（ｘ，ｙ）の両方を考慮したノイズ画像α（ｘ，ｙ）を生成してもよい。
【００５２】
次に、画像処理装置６０７０がパソコンである場合の具体例を説明する。放射線撮像装置６０４０は、入射量子数ｎに対して得られるデジタル出力値Ｓの関係を有する。
【００５３】
まず、第１の処理では、画像処理装置６０７０は、放射線撮像装置６０４０の情報として、入射量子数ｎに対して得られるデジタル出力値Ｓの関係を保存する。
【００５４】
次に、第２の処理では、画像処理装置６０７０は、操作者の操作により、パソコン上のユーザーインターフェースを介して、適切な入射線量を知りたい手技について、過去に撮像された診断画像２１４を選択する。この診断画像２１４は、適切な放射線撮像装置６０４０への入射線量を決定する前に取得された画像であり、診断に用いることはできるが、撮像時の線量を更に低減できる可能性がある。また、画像処理装置６０７０は、診断画像２１４に対応付けて、撮像時のＸ線チューブ（放射線源）６０５０のｍＡｓ値（管電流と照射時間の積）、及び被験者６０６１の体躯（太め、やせ形、標準）に関わる情報を保存する。
【００５５】
次に、第３の処理では、画像処理装置６０７０は、操作者の操作により、パソコン上のユーザーインターフェースを介して、所望のｍＡｓ値を入射線量情報２１３として指定する。ｍＡｓ値は、Ｘ線チューブ６０５０の管電流と照射時間の積である。
【００５６】
次に、第４の処理では、第１の画像生成部２０２は、第２の処理で選択された診断画像２１４から画像処理前の第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）を生成する（Ｓ３０２）。
【００５７】
次に、第５の処理では、第２の画像生成部２０３は、第２の処理で保存された診断画像２１４に対応するｍＡｓ値と第３の処理で指定されたｍＡｓ値とを基に、係数βを導出する。
【００５８】
次に、第６の処理では、第２の画像生成部２０３は、式（１）、（３）、（７）及びｎ＝ｋ×Ｓの関係を用いて、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）及び第１の処理で保存した入射量子数ｎに対して得られるデジタル出力値Ｓの関係を基に、第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）を生成する。具体的には、第２の画像生成部２０３は、式（１）により、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）に係数βを乗算した画像に対してノイズ画像α（ｘ，ｙ）を加算することにより、第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）を生成する。
【００５９】
次に、第７の処理では、第３の画像生成部２０４は、第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）に対して、ステップＳ３０１と同じ画像処理として、階調補正処理及びエッジ強調処理を含む画像処理を行い、第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）を生成する（Ｓ３０４）。そして、第３の画像生成部２０４は、第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）をディスプレイ６０８０に表示する。
【００６０】
次に、第８の処理では、操作者又は評価者は、ディスプレイ６０８０に表示された第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）の視認性評価を行い、第３の処理で指定したｍＡｓ値の撮像による撮像画像を診断に用いることができるか否かの評価を行う。
【００６１】
なお、本実施形態では、第５の処理における係数βの導出には、ｍＡｓ値以外の撮像条件が、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）に対応する撮像画像の撮像条件と同じである必要である。また、第７の処理で得られる第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）の被験者６０６１の体躯は、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）に対応する撮像画像のものと類似している必要がある。
【００６２】
以上の処理によって、放射線６０６０の照射条件及び被験者６０６１の体躯によって決まる放射線撮像装置６０４０への放射線の入射量に応じた第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）を得ることができる。本実施形態は、第１の実施形態と比較して、被験者６０６１の体躯毎に第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）を評価し、体躯に応じた放射線照射量を決める必要があるが、金属インプラントの利用がある被験者６０６１の撮像等、ＡＥＣの利用が困難なケースにおいて有用である。
【００６３】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態による放射線撮像システムは、第１の実施形態による放射線撮像システムと同様の構成を有する。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。放射線撮像装置６０４０は、固有ノイズσs、及び入射量子数ｎに対して得られるデジタル出力値Ｓの関係を有する。また、放射線撮像装置６０４０は、その内部又は近傍に、放射線を検知する検知部を有する。画像処理装置６０７０は、ＡＥＣにより、検知部の出力値が設定値に達すると、Ｘ線チューブ６０５０による放射線照射を終了させる。
【００６４】
第１の処理では、画像処理装置６０７０は、放射線撮像装置６０４０の情報として、下記の３個の情報を保存する。第１の情報は、固有ノイズσsである。第２の情報は、入射量子数ｎに対して得られるデジタル出力値Ｓの関係である。第３の情報は、ＡＥＣの設定値に対して得られる放射線撮像装置６０４０のデジタル出力値の関係である。
【００６５】
次に、第２の処理では、画像処理装置６０７０は、操作者の操作により、パソコン上のユーザーインターフェースを介して、適切な入射線量を知りたい手技について、過去に撮像された診断画像２１４を選択する。この診断画像２１４は、適切な放射線撮像装置６０４０への入射線量を決定する前に取得された画像であり、診断に用いることはできるが、撮像時の線量を更に低減できる可能性がある。
【００６６】
次に、第３の処理では、画像処理装置６０７０は、操作者の操作により、パソコン上のユーザーインターフェースを介して、撮像時に利用する放射線撮像装置６０４０の検知部の設置領域を指定する。
【００６７】
次に、第４の処理では、画像処理装置６０７０は、操作者の操作により、パソコン上のユーザーインターフェースを介して、放射線撮像装置６０４０への入射線量の低減率を入射線量情報２１３として指定する。例えば、入射線量の低減率として、２０%、３０%、５０%を指定することができる。
【００６８】
次に、第５の処理では、第２の画像生成部２０３は、第３の処理で指定された低減率を基に、係数βを計算する。例えば、低減率が２０%、３０%、５０%の場合、係数βはそれぞれ０．８、０．７、０．５となる。
【００６９】
次に、第６の処理では、第２の画像生成部２０３は、式（１）及び（４）により、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）と第１の処理で保存した情報と係数βとから、第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）を生成する。具体的には、第２の画像生成部２０３は、式（１）により、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）に係数βを乗算した画像に対してノイズ画像α（ｘ，ｙ）を加算することにより、第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）を生成する。
【００７０】
次に、第７の処理では、第３の画像生成部２０４は、第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）に対して、ステップＳ３０１と同じ画像処理として、階調補正処理及びエッジ強調処理を含む画像処理を行い、第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）を生成する。そして、第３の画像生成部２０４は、第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）をディスプレイ６０８０に表示する。
【００７１】
次に、第８の処理では、操作者又は評価者は、ディスプレイ６０８０に表示された第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）の視認性評価を行い、第４の処理で指定した入射線量の低減率の撮像による撮像画像を診断に用いることができるか否かの評価を行う。
【００７２】
次に、第９の処理では、画像処理装置６０７０は、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）及び第８の処理の評価により決定された入射線量の低減率から、放射線撮像装置６０４０の検知部の設置領域近傍における放射線撮像装置６０４０のデジタル出力値を推定する。そして、画像処理装置６０７０は、推定したデジタル出力値を基に、適切なＡＥＣの設定値を導出する。
【００７３】
以上の処理によって、ファントムの入手が困難な手技においても、過去に撮像を行ったことがある手技であれば、簡便に、入射線量の低減率に応じた第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）を得ることができる。更に、本実施形態では、過去の撮像時に比べ、どの程度被験者６０６１への放射線照射線量を減らすことができるかが分かる。
【００７４】
第８の処理における視認性評価では、複数の第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）をディスプレイ６０８０に表示することで、評価を容易にすることができる。本実施形態の一例としては、図５のように複数の入射線量の低減率に応じた複数の第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）を並列にディスプレイ６０８０に表示する。別の一例では、図６のように、入射線量の低減率に対応付けられたスクロールバー１０２を動かすことにより、徐々に入射線量の低減率を変化させて、入射線量の低減率に応じた第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）を表示させる。この場合、スクロールバー１０２を動かすことにより、第４〜第７の処理が自動的に行われる。評価者は、視認性評価を行い、最適な入射線量の低減率を決定する。画像処理装置６０７０は、決定された入射線量の低減率に応じて、適切なＡＥＣの設定値を表示又は記録する。
【００７５】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態による放射線撮像システムは、第１の実施形態による放射線撮像システムと同様の構成を有する。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。放射線撮像装置６０４０は、入射した放射線量に応じてデジタル出力値を出力する。また、放射線撮像装置６０４０は、その内部又は近傍に、放射線を検知する検知部を有する。画像処理装置６０７０は、ＡＥＣにより、検知部の出力値が設定値に達すると、Ｘ線チューブ６０５０による放射線照射を終了させる。また、画像処理装置６０７０は、所定の設定条件における放射線撮像装置６０４０のデジタル出力値ＳにおけるＳＮ比（ノイズに対する信号の比）を事前に取得し、参照可能となっている。例えば、画像処理装置６０７０は、図７に示す放射線撮像装置６０４０のデジタル出力値ＳとＳＮ比（ＳＮＲ）の関係をテーブルとして保存して参照している。
【００７６】
第１の処理では、画像処理装置６０７０は、放射線撮像装置の情報として、以下の４個の情報を保存する。第１の情報は、ＡＥＣの設定値に対して得られる放射線撮像装置６０４０のデジタル出力値の関係である。第２の情報は、放射線撮像装置６０４０の各デジタル出力値Ｓに対するＳＮ比である。第３の情報は、固有ノイズσsである。第４の情報は、入射量子数ｎに対して得られるデジタル出力値Ｓの関係である。
【００７７】
次に、第２の処理では、画像処理装置６０７０は、操作者の操作により、パソコン上のユーザーインターフェースを介して、適切な入射線量を知りたい手技について、過去に撮像された診断画像２１４を選択する。この診断画像２１４は、適切な放射線撮像装置６０４０への入射線量を決定する前に取得された画像であり、診断に用いることはできるが、撮像時の線量を更に低減できる可能性がある。
【００７８】
次に、第３の処理では、画像処理装置６０７０は、操作者の操作により、パソコン上のユーザーインターフェースを介して、撮像時に利用する放射線撮像装置６０４０の検知部の設置領域を指定する。
【００７９】
次に、第４の処理では、第１の画像生成部２０２は、第２の処理で選択された診断画像２１４から画像処理前の第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）を生成する。
【００８０】
次に、第５の処理では、第２の画像生成部２０３は、第３の処理で指定した検知部の設定領域における第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）のデジタル出力値Ｄ１を演算する。更に、第２の画像生成部２０３は、図８のように、デジタル出力値Ｄ１に対するＳＮ比をディスプレイ６０８０に表示する。例えば、第２の画像生成部２０３は、ＳＮ比として、ＳＮＲ＝１００を表示する。また、第２の画像生成部２０３は、選択された診断画像及び第３の処理で指定した検知部の設置領域１０３を表示する。
【００８１】
次に、第６の処理では、第２の画像生成部２０３は、操作者の操作により、パソコン上のユーザーインターフェースを介して、所望のＳＮ比を入射線量情報２１３として指定する。一例では、ＳＮ比として、ＳＮＲ＝１０の指定を行う。
【００８２】
次に、第７の処理では、第２の画像生成部２０３は、図７のテーブルを参照し、第６の処理で指定されたＳＮ比（ＳＮＲ）に対応するデジタル出力値Ｄ２を求める。
【００８３】
次に、第８の処理では、第２の画像生成部２０３は、β＝Ｄ２／Ｄ１を演算し、係数βを導出する。
【００８４】
次に、第９の処理では、第２の画像生成部２０３は、式（１）及び（４）により、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）及び係数βを基に、第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）を生成する。具体的には、第２の画像生成部２０３は、式（１）により、第１の画像Ａ（ｘ，ｙ）に係数βを乗算した画像に対してノイズ画像α（ｘ，ｙ）を加算することにより、第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）を生成する。
【００８５】
次に、第１０の処理では、第３の画像生成部２０４は、第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）に対して、ステップＳ３０１と同じ画像処理として、階調補正処理及びエッジ強調処理を含む画像処理を行い、第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）を生成する。そして、第３の画像生成部２０４は、第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）をディスプレイ６０８０に表示する。第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）に対応する第２の画像Ｂ（ｘ，ｙ）は、第６の処理で指定されたＳＮ比となっている。また、第３の画像生成部２０４は、デジタル出力値Ｄ２に対応するＡＥＣの設定値をディプレイ６０８０に表示する。
【００８６】
次に、第１１の処理では、操作者又は評価者は、ディスプレイ６０８０に表示された第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）の視認性評価を行い、第６の処理で指定したＳＮ比の撮像による撮像画像を診断に用いることができるか否かの評価を行う。
【００８７】
以上の処理によって、ファントムの入手が困難な手技においても、過去に撮像を行ったことがある手技であれば、簡便に、関心領域１０３のＳＮ比に応じた第３の撮像Ｃ（ｘ，ｙ）を得ることができる。また、ＳＮ比に対しての視認性評価結果は、撮像時に使用する放射線撮像装置６０４０に依存しないため、有用な情報となる。
【００８８】
第１〜第４の実施形態によれば、簡便に、放射線撮像装置６０４０への入射線量に応じた第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）を疑似的に得ることができる。第３の画像Ｃ（ｘ，ｙ）を利用することで、様々な手技において最適な入射線量を提供することが可能である。ひいては、最適な入射線量設定がなされ、不要な放射線を被験者６０６１に照射することを防ぐことができる。
【００８９】
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【００９０】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００９１】
２０１  診断画像生成部、２０２  第１の画像生成部、２０３  第２の画像生成部、２０４  第３の画像生成部、６０７０  画像処理装置
【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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