(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により得られた、少なくとも一部の画像情報が互いに異なる複数の放射線画像を表す複数の画像信号に対して、相対応する画素についての信号間で前記各画像信号に所定の重み付け係数を乗じて減算を行って、前記被写体の特定構造物の画像を表す差信号を得るエネルギーサブトラクション方法において、
前記複数の放射線画像を得た際の各放射線画像間の各画素における放射線量の対数値の差、または該各放射線画像間の各画素における放射線量の比の対数値に基づいて、前記各画素毎に前記所定の重み付け係数を設定することを特徴とするエネルギーサブトラクション方法。
【請求項２】
予め算出された前記対数値の差または前記比の対数値と前記所定の重み付け係数との関係を表すテーブルまたは関数を参照して、前記所定の重み付け係数を設定することを特徴とする請求項１記載のエネルギーサブトラクション方法。
【請求項３】
前記放射線画像を得る際の撮影条件に応じて設定された前記関係を表すテーブルまたは関数を複数用意し、前記放射線画像を得た際の撮影条件に基づいて前記テーブルまたは関数の選択を受け付け、該選択されたテーブルまたは関数を参照して、前記所定の重み付け係数を設定することを特徴とする請求項２記載のエネルギーサブトラクション方法。
【請求項４】
同一被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により得られた、少なくとも一部の画像情報が互いに異なる複数の放射線画像を表す複数の画像信号に対して、相対応する画素についての信号間で前記各画像信号に所定の重み付け係数を乗じて減算を行って、前記被写体の特定構造物の画像を表す差信号を得るエネルギーサブトラクション装置において、
前記複数の放射線画像を得た際の各放射線画像間の各画素における放射線量の対数値の差、または該各放射線画像間の各画素における放射線量の比の対数値に基づいて、前記各画素毎に前記所定の重み付け係数を設定する設定手段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装置。
【請求項５】
予め算出された前記対数値の差または前記比の対数値と前記所定の重み付け係数との関係を表すテーブルまたは関数を記憶した記憶手段をさらに備え、
前記設定手段は、該記憶手段に記憶されたテーブルまたは関数を参照して、前記所定の重み付け係数を設定する手段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装置。
【請求項６】
前記記憶手段は、前記放射線画像を得る際の撮影条件に応じて設定された前記関係を表すテーブルまたは関数が複数記憶されてなり、
前記設定手段は、前記放射線画像を得た際の撮影条件に基づいて前記テーブルまたは関数の選択を受け付け、該選択されたテーブルまたは関数を参照して、前記所定の重み付け係数を設定する手段であることを特徴とする請求項５記載のエネルギーサブトラクション装置。
【請求項７】
同一被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により得られた、少なくとも一部の画像情報が互いに異なる複数の放射線画像を表す複数の画像信号に対して、相対応する画素についての信号間で前記各画像信号に所定の重み付け係数を乗じて減算を行って、前記被写体の特定構造物の画像を表す差信号を得るエネルギーサブトラクション方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体において、
前記プログラムは、前記複数の放射線画像を得た際の各放射線画像間の各画素における放射線量の対数値の差、または該各放射線画像間の各画素における放射線量の比の対数値に基づいて、前記各画素毎に前記所定の重み付け係数を設定する手順を有することを特徴とするコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項８】
前記所定の重み付け係数を設定する手順は、予め算出された前記対数値の差または前記比の対数値と前記所定の重み付け係数との関係を表すテーブルまたは関数を参照して、前記所定の重み付け係数を設定する手順であることを特徴とする請求項７記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項９】
前記放射線画像を得る際の撮影条件に応じて設定された前記関係を表すテーブルまたは関数を複数用意した場合、前記所定の重み付け係数を設定する手順は、前記放射線画像を得た際の撮影条件に基づいて前記テーブルまたは関数の選択を受け付け、該選択されたテーブルまたは関数を参照して、前記所定の重み付け係数を設定する手順であることを特徴とする請求項８記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一被写体の放射線画像を担持する複数の画像信号に対してエネルギーサブトラクション処理を行うエネルギーサブトラクション方法および装置並びにエネルギーサブトラクション方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人により、人体等の被写体の放射線画像を一旦シート状の蓄積性蛍光体に撮影記録し、蓄積性蛍光体シートをレーザ光等の励起光で走査して輝尽発光光を生ぜしめ、得られた輝尽発光光を光電的に読み取ってデジタルの画像信号を得、この画像信号に基づいて被写体の放射線画像を写真感光材料等の記録材料、ＣＲＴ等に可視像として出力させる放射線画像記録再生システムが提案されている。
【０００３】
一方、従来より放射線画像のエネルギーサブトラクション処理が公知となっている（特開平７−２８７３３０号等）。このエネルギーサブトラクション処理とは、同一の被写体に対して相異なるエネルギー分布を有する放射線を照射し、あるいは被写体透過後の放射線をエネルギー分布状態を変えて２つの放射線検出手段（例えば上記蓄積性蛍光体シート）に照射して２つの放射線画像間を得、その後この２つの放射線画像の各画素を対応させて、画像信号間で適当な重み付け係数を乗算した上で引き算（サブトラクト）を行って、特定の構造物の画像を表す差信号を得る方法である。このようにして得た差信号を用いれば、特定構造物のみが抽出された放射線画像を再生することができる。
【０００４】
上記蓄積性蛍光体シートを利用する放射線画像記録再生システムにおいては、シートに記録されている放射線画像が直接電気的画像信号の形で読み取られるから、このシステムによればエネルギーサブトラクション処理を容易に行うことが可能となる。この蓄積性蛍光体シートを用いてエネルギーサブトラクション処理を行うためには、例えば２枚の蓄積性蛍光体シートに特定の構造物に対応する部分の画像情報が異なるように画像記録（撮影）を行えばよく、具体的には、エネルギー分布の異なる２種類の放射線を用いて撮影を２回行う２ショット法と、例えば被写体を透過した放射線を、重ねられた２枚の蓄積性蛍光体シート（それらは互いに接していても、離れていてもよい）に同時に曝射することによって、両シートに互いにエネルギー分布が異なる放射線を照射するようにした１ショット法が知られている。なお、２ショット法を用いる場合、シートの数が増えればその数に応じた回数の撮影が行われる。例えば、３枚の蓄積性蛍光体シートを使用する場合、撮影は３回行われる。したがって、本発明においてはこのように多数回の撮影を行う方法を多数ショット法（２ショット法を含む）と称する。
【０００５】
このような蓄積性蛍光体シートを用いたエネルギーサブトラクション方法において、例えば人物を被写体とした場合に両シートに互いにエネルギー分布が異なる放射線（高圧放射線、低圧放射線）を照射することにより２つの画像信号を得、各画像信号に適当な重み付けを行って差信号を得ることにより、人体の軟部および骨部のみがそれぞれ抽出された放射線画像を得ることができる。具体的には、以下のようにして演算が行われる。低圧放射線が照射されたシートをＩＰ１、高圧放射線が照射されたシートをＩＰ２、シートＩＰ１，ＩＰ２に照射された放射線量の対数値（対数放射線量）をＬ，Ｈとすると、Ｌ，Ｈは下記の式（１）、（２）により表される。
【０００６】
【数１】
0004146071.tif 000002
なお、対数放射線量Ｌ，Ｈとしては、シートＩＰ１，ＩＰ２から得られた画像信号を用いることができる。
【０００７】
ここで、物質は放射線エネルギーに依存した放射線減弱係数を有する。一方、被写体に照射された放射線が単色ではなく、あるエネルギー範囲に分布している場合、検出される（例えば蓄積性蛍光体シートに照射される）放射線のエネルギー分布が、被写体に含まれる物質（人体であれば骨部、軟部）の厚さに依存して変化するビームハードニングという現象が生じる。そこで、物質の放射線減弱係数を検出される放射線のエネルギー分布で重み付け平均したものを平均減弱係数と定義する。したがって、平均減弱係数は物質の厚さに応じて異なるものとなる。
【０００８】
【数２】
0004146071.tif 000003
となり、骨部の厚さを含まない軟部のみが抽出された軟部画像を表す差信号を得ることができる。
【０００９】
【数３】
0004146071.tif 000004
となり、軟部の厚さを含まない骨部のみが抽出された骨部画像を表す差信号を得ることができる。
【００１０】
なお、上記式（３）、（４）においては、Ｌ，Ｈに乗算された平均減弱係数が重み付け係数となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記式（３）、（４）において重み付け係数として用いられる平均減弱係数は、例えば低圧放射線が照射されたシートから得られた画像信号に基づいて推測する等により求めていることから、エネルギーサブトラクション処理を行う際には、全ての画素において同一の平均減弱係数が重み付け係数として用いられる。しかしながら、被写体内の物質（人体であれば軟部、骨部）の厚さは部位に応じて異なり、また、上述したように平均減弱係数は被写体内の物質の厚さに応じて異なるものである。したがって、例えば被写体を人体とした場合、軟部、骨部の厚さが部位に応じて一定であることはなく、全ての画素において同一の平均減弱係数を重み付け係数として用いたのでは、不要な構造物を完全に除去することができず、軟部画像においては骨部が、骨部画像においては軟部が残ってしまうという問題がある。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、被写体に含まれる特定の構造物を適切に抽出できるエネルギーサブトラクション方法および装置並びにエネルギーサブトラクション方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
放射線画像を得た際の放射線量の対数値の差あるいは放射線量の比の対数値と、対数値の差あるいは比の対数値を得た２つの放射線画像についての平均減弱係数との間には、後述するように一定の関係があり、この関係を前もって求めおくことにより、放射線量の対数値の差あるいは放射線量の比の対数値が分かれば、対数値の差あるいは比の対数値を得た２つの放射線画像についての平均減弱係数を求めることができるものである。本発明はこの点に着目してなされたものである。
【００１４】
すなわち、本発明によるエネルギーサブトラクション方法は、同一被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なるＸ線、γ線等の放射線により得られた、少なくとも一部の画像情報が互いに異なる複数の放射線画像を表す複数の画像信号に対して、相対応する画素についての信号間で前記各画像信号に所定の重み付け係数を乗じて減算を行って、前記被写体の特定構造物の画像を表す差信号を得るエネルギーサブトラクション方法において、
前記複数の放射線画像を得た際の各放射線画像間の各画素における放射線量の対数値の差、または該各放射線画像間の各画素における放射線量の比の対数値に基づいて、前記各画素毎に前記所定の重み付け係数を設定することを特徴とするものである。
【００１５】
放射線画像を表す画像信号を得るには、被写体を透過したエネルギー分布が互いに異なる放射線を、蓄積性蛍光体シートあるいは半導体センサ等の放射線検出手段に照射し、この放射線検出手段において、照射された放射線量に応じた画像信号を検出することにより行えばよい。なお、放射線検出手段が半導体センサである場合には半導体センサから出力される信号を画像信号とすればよく、放射線検出手段が蓄積性蛍光体シートである場合には、上記放射線記録再生システムのように、蓄積性蛍光体シートに励起光を照射して輝尽発光光を発生させ、この輝尽発光光を光電的に読み取ることにより画像信号を得ればよい。なお、被写体の撮影は１ショット法および多数ショット法のいずれであってもよい。
【００１６】
所定の重み付け係数は、上記式（３）、（４）に示す平均減弱係数に相当するものであり、１つの放射線画像について被写体に含まれる特定の構造物の種類に応じた数の平均減弱係数が設定される。例えば、放射線画像を３つ、特定の構造物を人体の軟部および骨部とした場合、１つの放射線画像について軟部および骨部の２つの平均減弱係数が得られることから、３×２＝６種類の平均減弱係数が得られる。
【００１７】
放射線画像を得た際の放射線量とは、被写体を撮影する際に被写体を透過して放射線検出手段に照射された放射線量のことをいう。なお、放射線量は放射線検出手段に照射される放射線を直接検出することにより得ることができるが、放射線画像の個々の画素毎に放射線量を検出することは非常に困難である。一方、放射線検出手段において得られる画像信号は、照射される放射線量が多いほどその信号値が大きくなることから、画像信号の信号値と放射線量とは互いに対応付けることができるものである。したがって、放射線検出手段において得られた画像信号（何ら画像処理が施されていないもの）を放射線量とみなし、これを平均減弱係数の設定に用いることが好ましい。
【００１８】
「各放射線画像間における放射線量の対数値の差」と「放射線量の比の対数値」とは、放射線量をＩ１，Ｉ２とした場合ｌｎＩ１−ｌｎＩ２＝ｌｎ（Ｉ１／Ｓ２）の関係があることから、同一の値となる。
【００１９】
対数値の差または比と所定の重み付け係数との関係としては、これらの関係を表したテーブルやこれらの関係を表す関数式などを用いることができる。なお、関係がテーブルである場合にはテーブルを参照して、関係が関数式である場合にはこの関数式による演算を行って、所定の重み付け係数が設定される。
【００２０】
対数値の差または比と所定の重み付け係数との関係は、撮影時に使用する放射線源の電圧、放射線源の種類、放射線検出手段の感度等の撮影条件に応じて異なるものとなる。したがって、種々の撮影条件に応じた複数のテーブルまたは関数を予め用意しておき、撮影条件に基づいてテーブルまたは関数を切り替えて所定の重み付け係数を設定することが好ましい。
【００２１】
本発明によるエネルギーサブトラクション装置は、同一被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により得られた、少なくとも一部の画像情報が互いに異なる複数の放射線画像を表す複数の画像信号に対して、相対応する画素についての信号間で前記各画像信号に所定の重み付け係数を乗じて減算を行って、前記被写体の特定構造物の画像を表す差信号を得るエネルギーサブトラクション装置において、
前記複数の放射線画像を得た際の各放射線画像間の各画素における放射線量の対数値の差、または該各放射線画像間の各画素における放射線量の比の対数値に基づいて、前記各画素毎に前記所定の重み付け係数を設定する設定手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
なお、本発明によるエネルギーサブトラクション装置においては、予め算出された前記対数値の差または前記比の対数値と前記所定の重み付け係数との関係を表すテーブルまたは関数を記憶した記憶手段をさらに備え、
前記設定手段を、該記憶手段に記憶されたテーブルまたは関数を参照して、前記所定の重み付け係数を設定する手段とすることが好ましい。
【００２３】
この場合、前記記憶手段を、前記放射線画像を得る際の撮影条件に応じて設定された前記関係を表すテーブルまたは関数が複数記憶されてなるものとし、
前記設定手段を、前記放射線画像を得た際の撮影条件に基づいて前記テーブルまたは関数の選択を受け付け、該選択されたテーブルまたは関数を参照して、前記所定の重み付け係数を設定する手段とすることが好ましい。
【００２４】
なお、本発明によるエネルギーサブトラクション方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムとしてコンピュータ読取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、放射線画像間における放射線量の対数値の差、または放射線量の比の対数値と平均減弱係数すなわち重み付け係数との間には一定の関係があるという事実に鑑み、対数値の差または比の対数値に基づいて、各画素毎に所定の重み付け係数を設定するようにしたものである。ここで、各放射線画像における各画素毎の放射線量は被写体に含まれる特定構造物の厚さに応じて異なることから、放射線量の対数値の差または比の対数値に基づいて設定された各画素毎の所定の重み付け係数は、特定構造物の厚さに応じた値を有するものとなる。したがって、設定された所定の重み付け係数を各画像信号に乗じて減算を行うことにより、被写体に含まれる構造物の厚さに拘わらず、不要な構造物を略完全に除去することができ、その結果、特定構造物が適切に抽出された画像を表す差信号を得ることができる。
【００２６】
また、放射線量の対数値の差または比の対数値と所定の重み付け係数との関係を表すテーブルまたは関数を予め求めておくことにより、このテーブルまたは関数を参照すれば所定の重み付け係数を簡易に設定することができる。したがって、差信号の算出を効率よく行うことができる。
【００２７】
さらに、撮影条件に応じた複数のテーブルまたは関数を用意し、撮影条件に応じてこれらのテーブルまたは関数を切り替えて所定の重み付け係数を設定することにより、撮影条件に拘わらず、特定構造物を適切に抽出することができることとなる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
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。
【００２９】
図１は２枚の蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２に、同一の被写体１を透過した放射線２を、それぞれエネルギーを変えて照射するいわゆる１ショットエネルギーサブトラクションを行うための撮影装置を示す図である。図１に示すように、放射線源３に近い方に第１の蓄積性蛍光体シートＩＰ１を配置し、それと若干の距離を置いて第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ２を配置し、これら両シートＩＰ１，ＩＰ２の間に、銅板からなる放射線エネルギー変換用フィルター５を配置して、放射線源３を駆動させる。これにより、第１の蓄積性蛍光体シートＩＰ１には、いわゆる軟線も含む低圧の放射線２により、一方第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ２には、軟線が除かれた高圧の放射線２により被写体１の放射線画像が蓄積記録される。このとき蓄積性蛍光体シートＩＰ１とＩＰ２とで被写体１の位置関係は同じとする。これにより、２枚の蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２には、被写体１の少なくとも一部の画像情報が互いに異なる放射線画像が蓄積記録される。
【００３０】
図２は本実施形態によるエネルギーサブトラクション装置を適用した放射線画像読取装置の構成を示す概略図である。上述したように放射線画像が蓄積記録されたシートＩＰ１，ＩＰ２のうち、まず蓄積性蛍光体シートＩＰ１をエンドレスベルト９により矢印Ｙの方向に移動させながら、レーザ光源１０からのレーザ光（励起光）１１を走査ミラー１２によって偏向させ、シートＩＰ１上をＸ方向に主走査させる。この励起光走査により蓄積性蛍光体シートＩＰ１からは、蓄積記録されている放射線画像情報に応じた光量の輝尽発光光１３が発散する。輝尽発光光１３は、透明なアクリル板を成形して作られた光ガイド１４の一端面からこの光ガイド１４の内部に入射し、その中を全反射を繰返しながら進行して、フォトマルチプライヤ（光電子増倍管）１５に受光される。このフォトマルチプライヤ１５からは、輝尽発光光１３の発光量に対応した、つまり上記画像情報を示すアナログの出力信号Ｑ１が出力される。
【００３１】
この出力信号Ｑ１は対数変換器１６により対数変換され、次いでＡ／Ｄ変換器１７に入力されて、デジタルの画像信号Ｓ１に変換される。次に、全く同様にして、もう１枚の蓄積性蛍光体シートＩＰ２に記録された画像情報が読み出されて出力信号Ｑ２が得られ、出力信号Ｑ２が対数変換器１６により対数変換され、さらにＡ／Ｄ変換器１７においてデジタルの画像信号Ｓ２に変換される。
【００３２】
画像信号Ｓ１，Ｓ２はサブトラクション手段１８に入力され、ここでエネルギーサブトラクション処理が行われて被写体中の軟部および骨部の放射線画像を表す差信号ＳS，ＳBが得られる。このエネルギーサブトラクション処理を行う際の画像信号Ｓ１，Ｓ２に対する重み付け係数は、記憶手段２０に記憶されたテーブルＴを参照して設定手段１９において設定される。以下、この重み付け係数の設定について説明する。
【００３３】
サブトラクション手段１８においては、下記の式（５）、（６）に示すようにエネルギーサブトラクション処理が行われ、軟部のみが抽出された軟部画像を表す差信号ＳSおよび骨部のみが抽出された骨部画像を表す差信号ＳBが得られる。
【００３４】
【数４】
0004146071.tif 000005
上記式（５）、（６）においては、画像信号Ｓ１，Ｓ２に乗算された平均減弱係数が重み付け係数となる。
【００３５】
ここで、物質は放射線エネルギーに依存した放射線減弱係数を有する。一方、被写体に照射された放射線が単色ではなく、あるエネルギー範囲に分布している場合、蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２に照射される放射線のエネルギー分布が、被写体に含まれる物質（骨部、軟部）の厚さに依存して変化するビームハードニングという現象が生じる。そこで、本実施形態においては、物質の放射線減弱係数を検出された、すなわち蓄積性蛍光体シートに照射された放射線のエネルギー分布で重み付け平均したものを平均減弱係数と定義する。したがって、平均減弱係数は物質の厚さに応じて異なるものとなる。
【００３６】
ところで、平均減弱係数が放射線エネルギーに対して滑らかに減少する特性を有する複数の物質（例えば人体の骨部と軟部）については、各物質を透過した放射線の放射線エネルギーと平均減弱係数との関係を簡単な式で近似することができる。例えば、人体の骨部および軟部のそれぞれについての放射線エネルギーと平均減弱係数との間には図３（ａ）に示す関係がある。ここで、骨部の平均減弱係数に対して定数ｐを乗算し、さらに定数ｑ（ｑ＞０）を加算することにより、図３（ｂ）および下記の式（７）に示すように軟部の平均減弱係数を骨部の平均減弱係数を用いて近似的に表すことができる。なお、本実施形態において、平均減弱係数の添え字の「Ｓ」は軟部を、「Ｂ」は骨部を表すものとする。
【００３７】
【数５】
0004146071.tif 000006
逆に軟部の平均減弱係数に対して定数ｐ′を乗算し、さらに定数ｑ′（ｑ＞０）を加算することにより、下記の式（８）に示すように骨部の平均減弱係数を軟部の平均減弱係数を用いて近似的に表すことができる。
【００３８】
【数６】
0004146071.tif 000007
ここで、放射線源３のエネルギー放射分布をＳ（Ｅ）、シートＩＰ１，ＩＰ２の放射線エネルギーに対する感度をＤ（Ｅ）とすると、シートＩＰ１，ＩＰ２に照射される放射線のエネルギー分布Ｉ１（Ｅ）,Ｉ２（Ｅ）は下記の式（９）、（１０）により表すことができる。
【００３９】
【数７】
0004146071.tif 000008
式（９）、（１０）において、Ａ（Ｅ）＝Ｓ（Ｅ）Ｄ（Ｅ）、Ｂ（Ｅ）＝Ｓ（Ｅ）exp［−μIP（Ｅ）ｔIP−μCu（Ｅ）ｔCu］Ｄ（Ｅ）と置換すると、蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２に照射される放射線量Ｉ１，Ｉ２は下記の式（１１），（１２）に示すものとなる。
【００４０】
【数８】
0004146071.tif 000009
なお、積分は放射線の全エネルギー域に対して行われるものである。
【００４１】
上述したように、平均減弱係数は物質の放射線減弱係数を検出される放射線のエネルギー分布で重み付け平均したものと定義される。したがって、シートＩＰ１における軟部および骨部の平均減弱係数は、下記の式（１３）、（１４）により表される。
【００４２】
【数９】
0004146071.tif 000010
一方、シートＩＰ２における軟部および骨部の平均減弱係数は、下記の式（１５）、（１６）により表される。
【００４３】
【数１０】
0004146071.tif 000011
上記式（７）の関係が成立するとき、上記式（１１）、（１２）より、放射線量Ｉ１，Ｉ２の対数値ｌｎ（Ｉ１），ｌｎ（Ｉ２）（以下対数線量とする）の差は下記の式（１７）に示すものとなる。
【００４４】
【数１１】
0004146071.tif 000012
式（１７）に示すように、ｔS，ｔBの２変数により表されていた対数線量ｌｎ（Ｉ１），ｌｎ（Ｉ２）が、その差ｌｎ（Ｉ１）−ｌｎ（Ｉ２）を求めることにより、ｐｔS＋ｔBという１変数で表されることが分かる。ここで、簡便のためｔ＝ｐｔS＋ｔBとすると、式（１７）は下記の式（１８）に書き換えることができる。
【００４５】
【数１２】
0004146071.tif 000013
一方、シートＩＰ１の平均減弱係数について考えると、上記式（１３）、（１４）に式（７）の関係を適用して整理することにより、式（１３）、（１４）を下記の式（１９）、（２０）に書き換えることができる。
【００４６】
【数１３】
0004146071.tif 000014
また、シートＩＰ２の平均減弱係数について考えると、上記式（１５）、（１６）に式（７）の関係を適用することにより、式（１５）、（１６）を下記の式（２１）、（２２）に書き換えることができる。
【００４７】
【数１４】
0004146071.tif 000015
シートＩＰ１，ＩＰ２の放射線量ＩＰ１，ＩＰ２の差は、物体の厚さが大きくなると小さくなることから、上記式（１８）はｔに関する単調減少関数であると推測できる。また、図３に示すように、放射線エネルギーに対して平均減弱係数が単調減少する場合、物体の厚さが大きくなって物体を透過後の放射線が高圧側に偏ると平均減弱係数も減少するため、上記式（１９）〜（２２）もｔに関する単調減少関数であると推測できる。ここで、ある変数を媒介として単調減少する関数の値は１対１に対応する。したがって、上記式（１８）と式（１９）〜（２２）とは双方がｔを媒介として単調減少することから、１対１に対応する。よって、対数線量差と平均減弱係数との間には下記の式（２３）〜（２６）に示すように、ある関数ＦS，ＦB，ＦS′，ＦB′を介在した関係が成立することとなる。
【００４８】
【数１５】
0004146071.tif 000016
したがって、上記関数ＦS，ＦB，ＦS′，ＦB′を予め実験的に求めておけば、対数線量差に基づいて平均減弱係数を求めることができることとなる。図４は実験的に軟部および骨部の厚さを種々変化させた際のシートＩＰ１，ＩＰ２に照射される放射線の対数線量差とシートＩＰ１における平均減弱係数とのプロット結果を示す図である。図４に示すように、対数線量差と平均減弱係数とはある関数により表される曲線上に位置することが分かる。
【００４９】
本実施形態においては、上記関数ＦS，ＦB，ＦS′，ＦB′により表される対数線量差と平均減弱係数（シートＩＰ１，ＩＰ２のそれぞれについての軟部および骨部の平均減弱係数）との関係（４種類）をテーブルＴとして予め求めておいてこれを記憶手段２０に記憶しておき、このテーブルＴを参照して、上記式（５）、（６）に示すようにサブトラクション手段１８において差信号ＳS，ＳBを算出する際の平均減弱係数すなわち重み付け係数を設定手段１９において設定する。
【００５０】
なお、シートＩＰ１，ＩＰ２の個々の画素位置における放射線量は直接検出することはできない。一方、シートＩＰ１，ＩＰ２から得られる画像信号Ｓ１，Ｓ２の信号値は放射線量が多いほどその値が大きくなることから、画像信号Ｓ１，Ｓ２と放射線郎Ｉ１，Ｉ２とは互いに対応付けることができる。したがって、本実施形態では対数変換されかつＡ／Ｄ変換された画像信号Ｓ１，Ｓ２を放射線量Ｉ１，Ｉ２として使用する。ここで、画像信号Ｓ１，Ｓ２は対数変換されているため、画像信号Ｓ１，Ｓ２の差信号は対数線量差ｌｎ（Ｉ１）−ｌｎ（Ｉ２）に対応するものとなる。したがって、テーブルＴは、差信号Ｓ１−Ｓ２と平均減弱係数との関係を表すものとして記憶手段２０に記憶されている。
【００５１】
次いで、本実施形態の動作について説明する。図５は本実施形態の動作を示すフローチャートである。シートＩＰ１，ＩＰ２から読み出された出力信号Ｑ１，Ｑ２は対数変換器１６において対数変換され（ステップＳ１）、Ａ／Ｄ変換器１７においてＡ／Ｄ変換されてデジタルの画像信号Ｓ１，Ｓ２が得られる（ステップＳ２）。画像信号Ｓ１，Ｓ２は設定手段１９に入力され、ここで、上述したように対数線量差ｌｎ（Ｉ１）−ｌｎ（Ｉ２）に対応する差信号Ｓ１−Ｓ２が相対応する画素毎に算出され、この差信号Ｓ１−Ｓ２に基づいてテーブルＴを参照して、シートＩＰ１、ＩＰ２のそれぞれについての軟部および骨部の平均減弱係数が重み付け係数として各画素毎に設定される（ステップＳ３）。重み付け係数はサブトラクション手段１８に入力され、この重み付け係数により画像信号Ｓ１，Ｓ２を重み付けて上記式（５）、（６）に示す演算を行って、被写体中の軟部および骨部の放射線画像を表す差信号ＳS，ＳBを得（ステップＳ４）、処理を終了する。得られたＳS，ＳBは、不図示の再生手段（プリンタ、ＣＲＴなど）において再生され、診断に供される。
【００５２】
このように本実施形態においては、シートＩＰ１，ＩＰ２における放射線量の対数値の差すなわち対数線量差と平均減弱係数との間には一定の関係があるという事実に鑑み、対数線量差に基づいて、各画素毎に平均減弱係数すなわちエネルギーサブトラクション処理を行う際の重み付け係数を設定するようにしたものである。ここで、各画素毎の放射線量は被写体に含まれる軟部および骨部の厚さに応じて異なることから、放射線量の対数値の差に基づいて設定された各画素毎の平均減弱係数は、軟部および骨部の厚さに応じた値を有するものとなる。したがって、設定された平均減弱係数を各画像信号Ｓ１，Ｓ２に対する重み付け係数として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、被写体に含まれる軟部および骨部の厚さに拘わらず、軟部および骨部が適切に抽出された画像を表す差信号ＳS，ＳBを得ることができる。
【００５３】
また、上記実施形態においては、対数線量差と平均減弱係数との関係を表すテーブルＴを予め求めているため、重み付け係数を簡易に設定することができ、これにより、差信号ＳS，ＳBの算出を効率よく行うことができる。
【００５４】
なお、上記実施形態においては、放射線量Ｉ１，Ｉ２の対数線量差ｌｎ（Ｉ１）−ｌｎ（Ｉ２）に基づいて平均減弱係数を設定しているが、ｌｎＩ１−ｌｎＩ２＝ｌｎ（Ｉ１／Ｉ２）の関係があることから、放射線量Ｉ１，Ｉ２の比Ｉ１／Ｉ２の対数値ｌｎ（Ｉ１／Ｉ２）に基づいて平均減弱係数を設定してもよい。
【００５５】
また、上記実施形態においては、対数線量差と平均減弱係数との関係をテーブルＴとして求めているが、上記関数ＦS，ＦB，ＦS′，ＦB′を記憶手段２０に記憶しておき、対数線量差ｌｎ（Ｉ１）−ｌｎ（Ｉ２）から各関数ＦS，ＦB，ＦS′，ＦB′を用いて平均減弱係数を算出するようにしてもよい。
【００５６】
ここで、対数線量差と平均減弱係数との関係は、撮影時に使用する放射線源３の電圧、放射線源３の種類、シートＩＰ１，ＩＰ２の感度等の撮影条件に応じて異なるものとなる。したがって、図６に示すように、種々の撮影条件に応じた複数のテーブルＴ１，Ｔ２，…を予め用意して記憶手段２０に記憶しておき、キーボード、マウス等からなる入力手段２１からの撮影条件の入力を受け付け、入力された撮影条件に応じて、その撮影条件に適したテーブルＴを選択して平均減弱係数を設定するようにしてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態としては蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２を放射線検出手段として用いて画像信号Ｓ１，Ｓ２を得ているが、Ｘ線フイルム、半導体センサ等の他の放射線検出手段を用いてもよい。
【００５８】
さらに、上記実施形態においては、１回の撮影によりサブトラクションすべき２つの画像信号Ｓ１，Ｓ２を同時に得るいわゆる１ショット法について説明したが、これに限定されるものではなく、２枚以上の蓄積性蛍光体シートにエネルギー分布が異なる２種類以上の放射線を用いて撮影を行ういわゆる多数ショット法により得られた画像信号をエネルギーサブトラクション処理する場合についても、本願発明を適用できるものである。なお、多数ショット法を用いた場合、多数の画像信号が得られるが、そのうちの２つの画像信号を用いてエネルギーサブトラクション処理が行われる。
【００５９】
また、上記実施形態においては、被写体を人体として、人体の軟部および骨部を表す放射線画像を得るようにしているが、例えば工業製品の製造分野においては、ある製品について耐久試験の前後に撮影された放射線画像を表す画像信号に対してエネルギーサブトラクション処理を行って、構造の変化を検出することが行われてる。また、食品の製造分野においては、正常な食品と出荷する食品の放射線画像を表す画像信号に対してエネルギーサブトラクション処理を行って、製造された食品の異物検査を行う場合がある。本発明は、このように医療用途以外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できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエネルギーサブトラクション方法の実施形態における蓄積性蛍光体シートへの放射線画像の記録を説明するための図
【図２】本発明の実施形態によるエネルギーサブトラクション装置を適用した放射線画像読取装置の構成を示す概略図
【図３】放射線エネルギーと平均減弱係数との関係を示す図
【図４】対数線量差と平均減弱係数との関係を示す図
【図５】本実施形態の動作を示すフローチャート
【図６】本発明の他の実施形態によるエネルギーサブトラクション装置を適用した放射線画像読取装置の構成を示す概略図
【符号の説明】
１    被写体
２    放射線
３    放射線源
ＩＰ１，ＩＰ２    蓄積性蛍光体シート
１０    レーザ光源
１１    レーザ光
１２    走査ミラー
１３    輝尽発光光
１４    光ガイド
１５    フォトマルチプライヤ
１６    対数変換器
１７    Ａ／Ｄ変換器
１８    サブトラクション手段
１９    設定手段
２０    記憶手段
２１    入力手段
【図１】
0004146071.tif 000017
【図２】
0004146071.tif 000018
【図３】
0004146071.tif 000019
【図４】
0004146071.tif 000020
【図５】
0004146071.tif 000021
【図６】
0004146071.tif 000022