(57)【要約】【課題】Ｘ線画像中の照射ムラ成分を画像毎に適切に抑制する。【解決手段】直接Ｘ線領域抽出手段４０が、Ｘ線管から被検体に対して照射されたＸ線によって形成されるＸ線画像から被検体を含まない領域の少なくとも一部を直接Ｘ線領域として抽出し、照射ムラ成分推定手段４１が、直接Ｘ線領域中の少なくとも一部の画素の位置とその画素の画素値との関係に基づいて、Ｘ線画像の各画素における照射ムラ成分を推定し、照射ムラ補正手段４２が、推定された照射ムラ成分をＸ線画像から除去する。【選択図】図８
2009297393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管から被検体に対して照射されたＸ線によって形成されるＸ線画像から該被検体を含まない領域の少なくとも一部を直接Ｘ線領域として抽出する直接Ｘ線領域抽出手段と、
前記直接Ｘ線領域中の少なくとも一部の画素の位置と該画素の画素値との関係に基づいて、前記Ｘ線画像の各画素における照射ムラ成分を推定する照射ムラ成分推定手段と、
前記Ｘ線画像中の少なくとも前記被検体を含まない領域から前記照射ムラ成分を除去する照射ムラ補正手段とを備えたことを特徴とする照射ムラ補正装置。
【請求項２】
前記照射ムラ成分推定手段は、前記Ｘ線管の陽極と陰極を結ぶ方向に対応する前記Ｘ線画像上の方向における、前記直接Ｘ線領域中の各画素の画素値の分布を検出する分布検出手段と、
検出された該画素値の分布に基づいて、前記Ｘ線画像上の方向における各位置での照射ムラ成分を推定することによって、前記Ｘ線画像の各画素における照射ムラ成分を推定する手段とからなるものであることを特徴とする請求項１記載の照射ムラ補正装置。
【請求項３】
前記照射ムラ成分は、Ｘ線のヒール効果による照射ムラ成分であることを特徴とする請求項２記載の照射ムラ補正装置。
【請求項４】
前記照射ムラ成分推定手段は、前記画素値の分布を多項式で表された関数で近似することによって、前記照射ムラ成分を推定するものであることを特徴とする請求項３記載の照射ムラ補正装置。
【請求項５】
前記関数が２次関数であることを特徴とする請求項４記載の照射ムラ補正装置。
【請求項６】
前記直接Ｘ線領域抽出手段は、前記Ｘ線画像中の露光量が所定の方法で得られた値よりも大きい領域を抽出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項に記載の照射ムラ補正装置。
【請求項７】
前記照射ムラ補正手段が、前記Ｘ線画像全体から前記照射ムラ成分を除去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項に記載の照射ムラ補正装置。
【請求項８】
前記照射ムラ補正手段が、前記Ｘ線画像中の前記被検体を含まない領域のみから前記照射ムラ成分を除去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項に記載の照射ムラ補正装置。
【請求項９】
前記被検体が乳房であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の照射ムラ補正装置。
【請求項１０】
Ｘ線管から被検体に対して照射されたＸ線によって形成されるＸ線画像から該被検体を含まない領域の少なくとも一部を直接Ｘ線領域として抽出し、
前記直接Ｘ線領域中の少なくとも一部の画素の位置と該画素の画素値との関係に基づいて、前記Ｘ線画像の各画素における照射ムラ成分を推定し、
前記Ｘ線画像中の少なくとも前記被検体を含まない領域から前記照射ムラ成分を除去することを特徴とする照射ムラ補正方法。
【請求項１１】
コンピュータに、
Ｘ線管から被検体に対して照射されたＸ線によって形成されるＸ線画像から該被検体を含まない領域の少なくとも一部を直接Ｘ線領域として抽出する処理と、
前記直接Ｘ線領域中の少なくとも一部の画素の位置と該画素の画素値との関係に基づいて、前記Ｘ線画像の各画素における照射ムラ成分を推定する処理と、
前記Ｘ線画像中の少なくとも前記被検体を含まない領域から前記照射ムラ成分を除去する処理とを実行させることを特徴とする照射ムラ補正プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線画像中の照射ムラを補正する装置、方法、および、この方法をコンピュータに実行させるプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被検体に照射された放射線によって形成される画像情報を、シート状の蓄積性蛍光体層を備えてなる蓄積性蛍光体シート（ＩＰ）に記録するＸ線撮影装置と、蓄積性蛍光体シートにレーザ光等の励起光を走査して輝尽発光光を生じさせ、得られた輝尽発光光を光電的に読み取ってアナログ画像信号を取得し、このアナログ画像信号をデジタル化してデジタル画像データを生成する画像読取装置とからなる画像診断システムが知られている。
【０００３】
このシステムで得られる放射線画像には、放射線源の放射分布や散乱線等による照射ムラ成分や、蓄積性蛍光体シートから発生した輝尽発光光を検出するラインセンサの各画素の感度ムラによるノイズ成分が出現することがある。
【０００４】
このような放射線画像中の照射ムラ成分やノイズ成分の抑制を、撮影装置の種類や撮影部位、撮影環境等の諸条件に合わせて適切に行うために、放射線源から射出する放射線の線量の分布や、ラインセンサの各光電変換素子の感度分布を記憶しておき、上記諸条件に応じて、感度分布のみ、または感度分布と放射線分布の両方を用いて放射線画像データの補正を行う装置が提案されている。ここで、放射線分布は、被検体なしでのベタ撮影により得られた照射ムラ成分のみを表す基準画像から作成されたものである。また、この装置において、撮影環境に応じて複数の放射線分布を記憶しておき、放射線画像の撮影環境に合わせて複数の放射線分布の中から補正に使用するものを選択することや、撮影条件に合わせて放射線分布を修正してから放射線画像の補正を行うようにすることも提案されている。
【０００５】
さらに、乳房を被検体とするマンモグラフィ撮影の場合には、胸壁側の放射線量が乳頭側よりも多くなるような放射線分布を有する放射線が照射され、補正の際には、放射線分布を用いずに感度分布のみを用いる旨が開示されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−２６７４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、マンモグラフィ画像（例えば図１０のＰorg）をディスプレイに表示して診断を行う際に、その画像の階調を変えたり、濃度階調を反転させたりすることが頻繁に行われているが、階調階調の反転時には、被検体が含まれていない直接Ｘ線領域が白くなるため、眩しく、診断しにくいと言われている（例えば図１６のＰrev）。
【０００７】
これに対して、DICOM規格に基づく付帯情報の１つであるPixel Padding Valueを用いて直接Ｘ線領域をマスクする対策方法が考えられる。具体的には、Pixel Padding Valueには直接Ｘ線領域とそれ以外の領域とを区別する閾値が設定されており、DICOM規格に準拠した画像ビューワーでその画像の濃度階調を反転させて表示する際には、このPixel Padding Valueを用いて直接Ｘ線領域をマスクし、防眩する仕組みである。
【０００８】
しかしながら、上記のとおり、Ｘ画像中には照射ムラ成分が含まれるため、Pixel Padding Valueのような単純な閾値では直接Ｘ線領域全体を正しく指定できないことがある。例えば、図１２の画像Ｐbsは図１０の原画像Ｐorgに対して濃度変換を行って背景の照射ムラ成分を強調したものであり、原画像Ｐorgが画像Ｐbsで示したような照射ムラ成分を含んでいる場合、この原画像Ｐorgに対してPixel Padding Valueを用いた単純な閾値処理を行うことによってマスク画像を生成すると、図１１の画像Ｐmskのように、直接Ｘ線領域のうち照射ムラによって放射線量の低くなっている部分（画像Ｐmskの上端付近）はマスク領域（画像Ｐmskの黒色部分）外となってしまう。したがって、図１６に示すように、濃度を反転させた画像Ｐrevに対してこのマスク画像Ｐmskによるマスク処理を行うと、画像Ｐrm1のように直接Ｘ線領域に対するマスクによる防眩が不完全な画像となってしまう。また、直接Ｘ線領域が広く抽出されるようにPixel Padding Valueを設定すると、被検体領域もマスク対象となり、診断に適さない画像となってしまう。
【０００９】
ここで、特許文献１記載の装置を用いた場合、予め記憶させておいた放射線分布を用いることによって照射ムラ成分を抑制することが可能になるが、放射線源の違いや、管電圧の変動等の照射ムラ成分に影響を及ぼす多様な要因毎に放射得線分布を記憶させておいたり、補正対象の放射線画像とは異なる諸条件で得られた放射線分布を修正してから補正を行うようにしたりすることは、システムの煩雑化を招くことになりうる。また、前述のとおり、特許文献１では、マンモグラフィ撮影の場合には、補正の際に放射線分布を用いずに感度分布のみを用いるとしており、マンモグラフィ撮影における照射ムラ成分の抑制処理については何ら言及されていない。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、Ｘ線画像中の照射ムラ成分を画像毎に適切に抑制することを可能にする照射ムラ補正装置、方法および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】
【００１１】
本発明の照射ムラ補正装置は、Ｘ線管から被検体に対して照射されたＸ線によって形成されるＸ線画像から該被検体を含まない領域の少なくとも一部を直接Ｘ線領域として抽出する直接Ｘ線領域抽出手段と、前記直接Ｘ線領域中の少なくとも一部の画素の位置と該画素の画素値との関係に基づいて、前記Ｘ線画像の各画素における照射ムラ成分を推定する照射ムラ成分推定手段と、前記Ｘ線画像中の少なくとも前記被検体を含まない領域から前記照射ムラ成分を除去する照射ムラ補正手段とを設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の照射ムラ補正方法は、Ｘ線管から被検体に対して照射されたＸ線によって形成されるＸ線画像から該被検体を含まない領域の少なくとも一部を直接Ｘ線領域として抽出し、前記直接Ｘ線領域中の少なくとも一部の画素の位置と該画素の画素値との関係に基づいて、前記Ｘ線画像の各画素における照射ムラ成分を推定し、前記Ｘ線画像中の少なくとも前記被検体を含まない領域から前記照射ムラ成分を除去することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の照射ムラ補正プログラムは、上記の照射ムラ補正方法をコンピュータに実行させるものである。
【００１４】
以下、本発明の詳細について説明する。
【００１５】
「被検体」としては、読影の際に画像中の濃度の微差を検出する必要があるものが好ましい。具体例としては、人体の乳房が挙げられる。
【００１６】
「直接Ｘ線領域」は、もとのＸ線画像のうちの被検体を含まない領域のすべてであってもよいし、一部であってもよい。
【００１７】
直接Ｘ線領域の抽出方法の具体例としては、もとのＸ線画像中の露光量が所定の方法で得られた値よりも大きい領域を抽出する方法が挙げられる。ここで、「所定の方法」の具体例としては、もとのＸ線画像中の全画素のうち、露光量（画像の濃度）が大きい方から所定の割合に含まれる画素の露光量（に対応する画素値）を求めることが挙げられる。
【００１８】
「前記直接Ｘ線領域中の少なくとも一部の画素の位置と該画素の画素値との関係に基づいて、前記Ｘ線画像の各画素における照射ムラ成分を推定する」とは、直接Ｘ線領域全体の画素値の分布に基づいて、直接Ｘ線領域だけでなく、もとのＸ線画像全体について、各画素における照射ムラ成分を推定することを意味する。ここで、直接Ｘ線領域全体の画素値の分布は、直接Ｘ線領域中の全画素の分布である必要はなく、直接Ｘ線領域中の局所ではなく全体の分布が得られるのであれば、直接Ｘ線領域中の一部の画素の分布であってもよい。具体例としては、Ｘ線管の陽極と陰極を結ぶ方向（以下、Ｘ線管の管軸方向）に対応する、もとのＸ線画像上の方向（以下、Ｘ線画像上の管軸方向と呼ぶ）における、直接Ｘ線領域中の各画素の画素値の分布を検出し、検出された画素値の分布に基づいて、Ｘ線画像上の管軸方向における各位置での照射ムラ成分を推定することが挙げられる。これにより、Ｘ線画像上の管軸方向には一様ではなく、Ｘ線画像上の管軸方向に垂直な方向には一様な照射ムラ成分を推定することが可能になる。
【００１９】
このような照射ムラ成分の具体例としては、Ｘ線のヒール効果によるものが挙げられる。Ｘ線のヒール効果とは、Ｘ線管の陽極の物質自体にＸ線が吸収されることにより、陰極側に照射されるＸ線の方が陽極側に照射されるＸ線よりも高線量かつ低エネルギーとなる現象であり、マンモグラフィ撮影等で利用される低エネルギーＸ線では、このヒール効果が顕著となる。
【００２０】
なお、Ｘ線画像上の管軸方向の具体的判定方法としては、被検体の撮影方向（ＭＬＯ、ＣＣ等）とＸ線画像上の管軸方向との関係を対応づけて記憶しておき、処理対象のＸ線画像の付帯情報から得られる撮影方向の情報に基づいて、例えば、画像中の短辺方向がＸ線管の管軸方向に対応する、すなわち、Ｘ線画像上の管軸方向であるというように判定することが考えられる。
【００２１】
「照射ムラ成分の推定」の具体的実現方法としては、直接Ｘ線領域全体の画素値の２次元的な分布を、例えば、画素値をｚ軸、画素の２次元的な位置をｘ，ｙ軸とする座標空間における曲面を表す何らかの関数で近似したり、Ｘ線画像上の管軸方向における直接Ｘ線領域中の各画素の画素値の分布を多項式で表された関数で近似したりすることが挙げられる。また、本出願人は、Ｘ線のヒール効果による照射ムラ成分の推定の場合、前記の多項式で表された関数を２次関数とすることが好ましいことを見出した。なお、関数への近似方法としては、最小二乗法等が挙げられる。
【００２２】
照射ムラ成分の除去対象は、Ｘ線画像全体であってもよいし、Ｘ線画像中の被検体を含まない領域のみであってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、Ｘ線画像から該被検体を含まない領域の少なくとも一部を直接Ｘ線領域として抽出し、抽出された直接Ｘ線領域中の少なくとも一部の画素の位置と該画素の画素値との関係に基づいて、もとのＸ線画像の各画素における照射ムラ成分を推定するので、照射ムラ成分の寄与が大きい直接Ｘ線領域のみを照射ムラ成分の推定に用いることにより、高い精度で照射ムラ成分の推定が可能になるとともに、処理対象のＸ線画像毎にその画像中の直接Ｘ線領域を照射ムラ成分の推定に用いることにより、画像毎のＸ線源の違いや管電圧の変動等による照射ムラの多様なバリエーションにも柔軟に対応することが可能になる。
【００２４】
したがって、本発明によれば、このようにして推定された照射ムラ成分をもとのＸ線画像から除去するので、Ｘ線画像中の照射ムラ成分を画像毎にきわめて適切に抑制することが可能になる。
【００２５】
被検体を乳房とするマンモグラフィ画像の読影では、乳腺領域内の腫瘤陰影の検出等、画像の濃度の微差を検出する必要があり、撮影時における被検体のＸ線吸収量（露光量）の微差が画像に精緻に反映されていることが好ましい。また、マンモグラフィ撮影では、低エネルギーのＸ線が用いられるためヒール効果によって画像中に照射ムラ成分がより顕著に出現する。したがって、乳房とするＸ線画像に本発明の照射ムラ補正を適用した場合には、画像中の乳房領域についてもヒール効果による照射ムラ成分が適切に抑制されるので、読影精度の向上にきわめて有効である。
【００２６】
また、このヒール効果による照射ムラ成分を２次関数で近似すれば、より高い精度かつ少ない変数で照射ムラ成分を表現することができ、処理精度と処理効率の両面で効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の照射ムラ補正装置の実施形態について説明する。図１は本発明の照射ムラ補正装置が用いられるＸ線画像読取システムの一例を示す図である。図１に示すように、Ｘ線画像読取システム１は、Ｘ線源２２より被検体にＸ線を照射し被検体を透過したＸ線を蓄積性蛍光体シートＩＰに検出させＸ線画像情報を記録させるＸ線画像撮影装置２と、Ｘ線画像情報が記録された各蓄積性蛍光体シートＩＰからＸ線画像を読み取る画像読取装置３と、Ｘ線画像の表示を行う読影装置５を有している。
【００２８】
本実施の形態では、画像読取装置３が本発明の照射ムラ補正装置の機能を有する場合について説明する。また、本実施の形態では、被検体が乳房であり、Ｘ線画像撮影装置２が乳房撮影用の乳房画像撮影装置である場合について具体的に説明する。
【００２９】
図２は本発明による乳房画像撮影装置２の概略図である。
【００３０】
乳房画像撮影装置２は、内部にＸ線照射部２２を収納する線源収納部２３と、Ｘ線照射部２２と撮影台２４とが対向するように連結するアーム２５と、アーム２５を軸Ｃで取り付ける基台２６と、撮影制御部２７から構成される。
【００３１】
撮影制御部２７は、ＣＰＵと、制御プログラムが記憶されたＲＯＭと、ＲＡＭなどのメモリとを備え、アーム２５の回転、Ｘ線照射部２２からのＸ線照射などの各機構の制御を行う。
【００３２】
基台２６には、オペレータがアーム２５の高さや回転量や方向を調整するための撮影操作部２８と、アーム２５を上下移動および回転移動させるアーム移動部２９が設けられる。撮影操作部２８からの入力は撮影制御部２７に送られ、撮影制御部２７から入力に応じた移動指示の信号がアーム移動部２９に伝達される。
【００３３】
また、アーム２５には、Ｘ線照射部２２と撮影台２４の間に、撮影台２４上に上から乳房Ｍを押さえつけて圧迫する圧迫板２１を取り付けるための取付部２１１と、取付部２１１をアーム２５の縦方向に上下動する圧迫板移動部２１２とが設けられる。
【００３４】
撮影台２４の内部には、画像情報を記録する蓄積性蛍光体シート（以下、イメージングプレートという）ＩＰなどの記録媒体がカセッテ（記録媒体保持部）２４１に収容された画像検出器が設置される。
【００３５】
また、アーム２５はＣ軸で基台２６に取り付けられるが、アーム２５の回転中心が画像検出器の中心とほぼ一致するように取り付けられる。
【００３６】
図３に示すように、Ｘ線照射部２２には、Ｘ線を発生するＸ線管Ｘｔと、Ｘ線管Ｘｔから発生したＸ線が通過する放射窓Ｗとが設けられる。マンモグラフィ画像Ｐorgを撮影する場合には、照射されたＸ線が撮影台２４に載置した乳房Ｍの胸壁Ｈの近くまで十分に照射されるように、Ｘ線管Ｘｔは胸壁Ｈ側の撮影台２４の端の直上に設置する。
【００３７】
Ｘ線管Ｘｔ内には、フィラメント（陰極）Ｆと金属ターゲット（陽極）Ｔが設けられ、高温に熱したフィラメントＦから熱電子ｅを発生させ、10〜300keVの高電圧で加速して、金属ターゲットＴに衝突させることによりＸ線を発生させる。Ｘ線管Ｘｔから発生されるＸ線のエネルギースペクトルは、電子ｅの加速エネルギーを最大エネルギーとする制動放射による連続スペクトル（連続Ｘ線）と、ターゲット金属の原子構造によってその発生エネルギーが決まっている特性Ｘ線とも呼ばれる線スペクトルの混在したものとなる。連続スペクトルを利用する場合には主にタングステンを採用し、線スペクトルを利用する場合には銅、モリブデン、コバルト、クロム、鉄、銀等の中から使用したいＸ線エネルギーにより選定する場合が多い。
【００３８】
マンモグラフィ画像Ｐorgでは、正常組織とのＸ線吸収量の差が極めて少ない病変組織を高いコントラストで描出しなければならないため、15keV〜25keV程度の低エネルギーＸ線が撮影に利用されているが、この領域のＸ線を選択的に取り出すには連続Ｘ線だけでなく、特性Ｘ線を利用した方が必要なＸ線を取り出すことができる。そこで、マンモグラフィ用のＸ線管ＸｔのターゲットＴとしては、モリブデン（Ｍｏ）が使用されることが多い。また、マンモグラフィ画像の撮影用の放射窓Ｗには、Ｘ線吸収の少ないベリリウムを用いるのが望ましい。
【００３９】
フィラメントＦから熱電子ｅを発生させて、ターゲットＴに衝突させて発生させたＸ線はターゲットＴ内を通過した距離により線質や線量が変わり、ターゲットＴ側に照射されるＸ線ＡよりもフィラメントＦ側に照射されるＸ線Ｂの方が、線量は多く（高線量）、線質は軟らかく（低エネルギー）なる（図４参照）。これはヒール効果と呼ばれ、特に、モリブデンなどを使った軟Ｘ線管Ｘｔではより顕著にあらわれる。
【００４０】
図５は、図１の画像読取装置３の一例を示す図である。画像読取装置３はイメージングプレートＩＰが入ったカセッテ２４１が挿入されるカセッテ挿入部３０と、読み取りの指示などの操作が行われる読取操作部３１と、イメージングプレートＩＰから画像の読み取りが行われる画像読取部３２と、各機構の制御を行う読取制御部３３とを備える。
【００４１】
読取制御部３３は、不図示のＣＰＵ、制御プログラムなどが記憶されたＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリを備え、さらに、ハードディスクなどの画像記憶部３８（図６参照）を備える。
【００４２】
カセッテ挿入部３０にイメージングプレートＩＰが入ったカセッテ２４１が挿入された後、読取操作部３１から読み取りの指示が入力されると、カセッテ２４１の蓋が開けられ、カセッテ２４１内のイメージングプレートＩＰが搬送機構（不図示）により画像読取部３２に送られる。
【００４３】
図６は画像読取部３２の斜視図を示している。図６にはいわゆる１次元ライン走査型の画像読取装置について例示しているが、公知のポイント走査型もしくは２次元検出型等の画像読取装置であってもよい。
【００４４】
図６の画像読取部３２は、Ｘ線画像情報が蓄積記録されたイメージングプレートＩＰを載置して矢印Ｙ方向に搬送する走査ベルト３４と、線状の励起光Ｌを発する励起光源３５と、励起光源３５から射出された励起光ＬをイメージングプレートＩＰに照射するための光学系３６と、イメージングプレートＩＰから発光した輝尽発光光を光電変換する多数の光電変換素子を有する光電変換手段３７とを備える。
【００４５】
走査ベルト３４は矢印Ｙ方向に移動し、走査ベルト３４上に載置されたイメージングプレートＩＰが矢印Ｙ方向に搬送される。この搬送と同期して、励起光源３５から線状の励起光Ｌが射出され、光学系３６を通過して矢印Ｘ方向に沿って延びる線状の励起光ＬがイメージングプレートＩＰ表面に対して照射される。さらに、光電変換手段３７の各光電変換素子において、受光した輝尽発光光を光電変換してイメージングプレートＩＰに蓄積記録されたＸ線情報をＸ線画像（マンモグラフィ画像）Ｐorgとして読み取る。
【００４６】
マンモグラフィ画像Ｐorgは、前述のヒール効果の影響により、図７に示すように、Ｘ線管Ｘｔの陽極Ｔから陰極Ｆの方向に向かって露光量が多くなりマンモグラフィ画像Ｐorg上の画素値が低くなる。
【００４７】
読取制御部３３では、光電変換手段３７により光電変換して得られたマンモグラフィ画像Ｐorgを受け取り、画像記憶部３８に記憶する。また、読取制御部３３は照射ムラ補正プログラムを実行することにより照射ムラ補正部（照射ムラ補正装置）３９として機能し、マンモグラフィ画像Ｐorgの照射ムラを補正したマンモグラフィ画像Ｐprを生成する。
【００４８】
照射ムラ補正部３９は、図８に示すように、直接Ｘ線領域抽出手段４０と、照射ムラ成分推定手段４１と、照射ムラ補正手段４２とからなる。
【００４９】
直接Ｘ線領域抽出手段４０は、乳房に照射されたＸ線によって形成されるＸ線画像から直接Ｘ線がイメージングプレートＩＰに照射された直接Ｘ線領域を抽出する。
【００５０】
具体的には、マンモグラフィ画像Ｐorg上の直接Ｘ線領域と乳房領域とでは露光量（マンモグラフィ画像上の画素値）に違いがあるので、特定の値（閾値）を境にして直接Ｘ線領域と乳房領域とに分離することができる。マンモグラフィ画像Ｐorgにあらわれる露光量の典型的なヒストグラムは、図９に示すようなヒストグラムになり、露光量が大きい右側の山が直接Ｘ線領域に相当し、左側の山が乳房領域のデータに相当する。直接Ｘ線領域をマンモグラフィ画像Ｐorgから分離する露光量の閾値は、右の山の裾近くの値が妥当であると考えられる。この閾値を求めるためにＸ線露光量の最大値から低線量側に向かって探索して、例えば、画像全体の画素数の２割程度を含む値を、マンモグラフィ画像Ｐorgから直接Ｘ線領域を分離するための閾値として求める。この閾値は、ＩＨＥ規格のPixel Padding Valueに対応する。
【００５１】
ここで、図１０に示すようなオリジナルのマンモグラフィ画像Ｐorgに対して、上述の閾値を用いて二値化処理を施すと、図１１に示すように乳房領域と直接Ｘ線領域におおまかに分離される。二値化処理された画像下側の白い部分は乳房領域に該当し、黒い部分（以下、この部分を初期マスクＰmskという）は直接Ｘ線領域に該当する。しかし、二値化処理した画像の上端近くの部分は実際には直接Ｘ線領域であるが、ヒール効果の影響で露光量が少ないため直接Ｘ線領域としては抽出されず白くなっている。
【００５２】
この初期マスクＰmskでは直接Ｘ線が照射された領域のみが抽出されているので、オリジナルのマンモグラフィ画像Ｐorgのうち初期マスクＰmskに該当する範囲を直接Ｘ線領域として抽出する（図１２参照。図１２は、オリジナルのマンモグラフィ画像Ｐorgの直接Ｘ線領域のグラデーションをわかりやすくするために濃度調整した画像Ｐbsである）。
【００５３】
二値化処理を行った画像の白い部分は乳房領域と直接Ｘ線領域の一部であるが、乳房の撮影方向、画像の向き、乳房領域の形状、撮影時に置かれたマーカー（画像上の矩形の領域）の位置などから乳房領域は正確に把握することができるので、乳房領域を除いた領域を直接Ｘ線領域として抽出するようにしてもよい。
【００５４】
照射ムラ成分推定手段４１は、直接Ｘ線領域中の各画素の画素値の分布を検出する分布検出手段４３をさらに備える。
【００５５】
分布検出手段４３は、直接Ｘ線領域上のヒール効果があらわれる方向（つまり、Ｘ線管Ｘｔの陽極Ｔと陰極Ｆを結ぶ方向）の画素値の分布を検出する。具体的には、乳房を撮影したマンモグラフィ画像Ｐorgの直接Ｘ線領域では、画像の短辺の方向に沿って画素値が変化し、胸壁Ｈから離れるほど画素値が大きく（つまり、露光量が小さく）なる（図１２参照）。そこで、分布検出手段４３は、マンモグラフィ画像Ｐorgのうちの初期マスクＰmsk内の領域（図１３（ａ）の画像Ｐmxのグレーの領域参照、ただし、同図ではわかりやすくするために画像Ｐbsと同様の濃度調整を施してある）について、長辺方向に沿った直線上に並ぶ画素の画素値を短辺上の各位置で集計を行う。図１３（ｂ）のグラフは、このようにして得られた短辺方向の各位置における画素値の分布である。このグラフに示すように胸壁Ｈから離れるほど（陽極から陰極の方向に向かって）徐々に大きい画素値があらわれることがわかる。
【００５６】
照射ムラ成分推定手段４１では、分布検出手段４３で検出された直接Ｘ線領域の画素値の分布から、直接Ｘ線領域の各位置における照射ムラ成分を推定する。図１３（ｂ）のグラフに示すように、照射ムラ成分は短辺方向に画素値が２次関数に近い変化をすることがわかる。そこで、照射ムラ成分の変化を、図１３（ｃ）に示すように２次関数で近似する。２次関数の係数は、図１３（ｂ）のグラフ上の点から最小二乗法により決定する。あるいは、二次関数ではなく他の多項式を用いて、短辺方向の画素値の分布の平均的な変化を表すようにしてもよい。なお、マンモグラフィ画像Ｐorgの上端部の、初期マスクＰmsk外の直接Ｘ線領域（図１３（ａ）の画像Ｐmxの右端部の黒色の領域）における照射ムラ成分は、上記で得られた２次関数を用いた外挿補間によって求めることができる。
【００５７】
照射ムラ補正手段４２は、照射ムラ成分をオリジナルのマンモグラフィ画像Ｐorgから除去する。ＭＬＯ方向に撮影したマンモグラフィ画像Ｐorgの場合には、照射ムラは短辺方向にあらわれるので、短辺方向に並ぶ画素の画素値を照射ムラ成分推定手段４１で求めた２次関数に従って変化させた濃淡画像Ｑ（図１３（ｄ）参照）を生成して、その濃淡画像Ｑをオリジナルのマンモグラフィ画像Ｐorgから差し引き、補正したマンモグラフィ画像Ｐprを生成する。
【００５８】
読影装置５は、ネットワーク（不図示）などで画像読取装置３に接続され、画像読取装置３からマンモグラフィ画像Ｐを読み出して表示装置の画面上に表示する機能を備える。また、医師などの読影者がマンモグラフィ画像Ｐの読影をするために、読影装置５は高精細なＣＲＴなど表示装置を設けたものが好ましい。
【００５９】
次に、Ｘ線画像読取システムで撮影したマンモグラフィ画像の照射ムラ成分を除去する流れについて図１４のフローチャートに従って説明する。
【００６０】
まず、乳房Ｍの撮影を行うために、イメージングプレートＩＰがセットされたカセッテ２４１を乳房画像撮影装置２の撮影台２４に設置する（Ｓ１００）。患者が乳房画像撮影装置２の横に立つと、オペレータは、操作パネルなどの撮影操作部２８から患者の身長に応じたアーム２５の高さと、乳房Ｍの大きさや形状に応じたアーム２５の回転角を入力し、入力された高さと回転角に応じてアーム移動部２９でアーム２５の高さと角度を調整する。ＭＬＯ方向の撮影の場合は、撮影台２４が患者の胸筋に平行になるように、撮影台２４を水平方向から45°〜80°の範囲で傾けて撮影する。ＣＣ方向の撮影の場合には、撮影台２４を水平方向に保ち、高さを調整する（Ｓ１０１）。
【００６１】
乳房Ｍは立体的で厚みがあるため、そのまま撮影をすると乳腺や脂肪、血管などが障害になり腫瘍が写しだされないことがあるため、マンモグラフィ画像の検査をする際には、圧迫板２１で乳房Ｍをはさんで薄く均等に引き伸ばして、少ないＸ線で小さなしこりの影まではっきり写しだすようにする。そこで、撮影台２４が撮影に最適な高さと傾きに調整されると、乳房Ｍを圧迫板２１で圧迫する（Ｓ１０２）。
【００６２】
オペレータは乳房Ｍの圧迫状態を確認しながら、操作パネルやフットスイッチなどの撮影操作部２８を用いて徐々に乳房Ｍを加圧するような指示を入力すると、徐々に圧迫板２１が押し下げられる。圧迫が完了すると乳房Ｍの撮影を開始し、線源収納部２３のＸ線照射部２２よりＸ線を照射する（Ｓ１０３）。
【００６３】
撮影が完了すると、撮影台２４よりカセッテ２４１を取り出し（Ｓ１０４）、画像読取装置３のカセッテ挿入部３０にカセッテ２４１を挿入する（Ｓ１０５）。読取操作部３１から読み取り開始を指示すると、カセッテ２４１内のイメージングプレートＩＰが読み取り部３０に搬送されイメージングプレートＩＰよりマンモグラフィ画像Ｐorgが読み取られる。読み取られたマンモグラフィ画像Ｐorgは画像記憶部３８に一旦記憶される（Ｓ１０６）。
【００６４】
ここで、直接Ｘ線領域抽出手段４０がマンモグラフィ画像Ｐorgから直接Ｘ線領域を抽出する（Ｓ１０７）。次に、照射ムラ成分推定手段４１が、直接Ｘ線領域中の各位置の画素の画素値から照射ムラ成分を推定する（Ｓ１０８）。照射ムラ補正手段４２は、照射ムラ成分推定手段４１で推定した照射ムラに対応した濃淡画像Ｑを生成して、その濃淡画像Ｑをオリジナルのマンモグラフィ画像Ｐorgから差し引くことで照射ムラを補正し、補正後のマンモグラフィ画像Ｐprを画像記憶部３８に記憶する（Ｓ１０９）。
【００６５】
読影装置５から画像読取装置３にマンモグラフィ画像Ｐの送信要求が送信されると、画像読取装置３ではDICOMのフォーマットに従ってマンモグラフィ画像Ｐprを送信する（Ｓ１１０）。このとき、直接Ｘ線領域抽出手段４０で求めた閾値がＩＨＥ規格のPixel Padding Valueとしてマンモグラフィ画像Ｐprと一緒に読影装置５に送信される。
【００６６】
読影装置５では、マンモグラフィ画像Ｐprを反転表示する際、Pixel Padding Valueを閾値として用いることで直接Ｘ線領域全体をマスクして防眩する（Ｓ１１１）。図１５の画像Ｐrm2は、本実施形態において、直接Ｘ線領域全体が適切にマスクされて反転表示された画像の一例である。なお、上述のようにPixel Padding Valueのような特定の閾値を用いることで直接Ｘ線領域をマスクすることができるが、実際に読影装置５で表示を行う際には、マンモグラフィ画像Ｐorgに対してダイナミックレンジ圧縮や階調変換処理などの種々の画像処理を施した後にマスク処理が行われるため、施された画像処理の条件に応じて閾値を変更してマスク処理を行うのが好ましい。
【００６７】
以上、詳細に説明したように、本発明の実施形態によれば、照射ムラ成分推定手段４１が、直接Ｘ線領域抽出手段４０によって抽出された直接Ｘ線領域内における、ヒール効果があらわれる方向（つまり、Ｘ線管Ｘｔの陽極と陰極を結ぶ方向）の画素値の分布に基づいて、照射ムラ成分を推定し、照射ムラ補正手段４２が照射ムラの補正を行う。これにより、照射ムラ成分の寄与が大きい直接Ｘ線領域のみを照射ムラ成分の推定に用いることにより、高い精度で照射ムラ成分の推定が可能になるとともに、処理対象のＸ線画像毎にその画像中の直接Ｘ線領域を照射ムラ成分の推定に用いることにより、画像毎のＸ線源の違いや管電圧の変動等による照射ムラの多様なバリエーションにも柔軟に対応することが可能になり、その結果、Ｘ線画像中の照射ムラ成分を画像毎にきわめて適切に抑制される。
【００６８】
さらに、読影装置５においてマンモグラフィ画像の反転表示を行う際には、マンモグラフィ画像の直接Ｘ線領域を正確にマスクして防眩することができる。
【００６９】
上記実施形態では、オリジナルのマンモフラフィ画像Ｐorgの短辺方向の各位置における直接Ｘ線領域内の画素値の分布を２次関数で近似することによって照射ムラ成分を推定しているが、マンモフラフィ画像Ｐorg中の直接Ｘ線領域の画素値をｚ軸、各画素の２次元的な位置をｘ，ｙ軸とする座標空間における２次元的な補正（曲面へのフィッティング）により、照射ムラ成分を推定してもよい。
【００７０】
上記実施形態では、オリジナルのマンモフラフィ画像Ｐorg全体から照射ムラ成分を除去しており、被検体である乳房領域内の照射ムラ成分も除去されることにより、乳房領域内においても、本来の乳房の厚みや構造物に応じた画素値に近づくため、画質改善の効果が生じる。一方、上記の読影装置５における反転表示の際の防眩のみを目的とする場合には、マンモフラフィ画像Ｐorg中の乳房領域を除いた領域のみから照射ムラ成分を除去するようにしてもよい。
【００７１】
なお、上記の説明の他、各実施形態におけるシステム構成、処理フロー等に対して、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な改変を行ったものも、本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記の各実施形態はあくまでも例示であり、上記のすべての説明が本発明の技術的範囲を限定的に解釈するために利用されるべきものではない。
【００７２】
例えば、上記実施形態では、マンモグラフィ画像について具体的に説明したが、人体の他の部位、あるいは、動物を撮影したＸ線画像であってもよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、本発明の照射ムラ補正装置を、蓄積性蛍光体シートを用いたＸ線画像読取システムの画像読取装置内に実装した場合について説明を行ったが、実装されるハードウェアはこれに限定されず、例えば、読影装置内に実装してもよい。さらに、実装されるシステムも蓄積性蛍光体シートを用いたものに限定されず、例えば、フラットパネル型の検出器（Flat Panel Detector: FPD）を用いてＸ線を検出するもの等、照射されたＸ線の照射ムラ成分が画像情報として記録されうる様々なシステムに実装可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】Ｘ線画像読取システムの概略構成図
【図２】Ｘ線画像撮影装置（乳房画像撮影装置）の概略構成図
【図３】Ｘ線源の概略構成図
【図４】ヒール効果を説明するための図
【図５】画像読取装置の一例
【図６】画像読取部の斜視図
【図７】マンモグラフィ画像とヒール効果の関係を説明するための図
【図８】照射ムラ補正部（照射ムラ補正装置）の概略構成図
【図９】マンモグラフィ画像にあらわれる画素置の出現頻度の一例
【図１０】オリジナルのマンモグラフィ画像の一例
【図１１】オリジナルのマンモグラフィ画像を二値化処理した図
【図１２】オリジナルのマンモグラフィ画像の直接Ｘ船領域のグラデーションを見やすくした図
【図１３】マンモグラフィ画像の補正方法を説明するための図
【図１４】Ｘ線画像読取システムの処理の流れを説明するための図
【図１５】直接Ｘ線領域が適切にマスクされて反転表示されたマンモグラフィ画像の一例
【図１６】オリジナルのマンモグラフィ画像を反転表示した画像の一例、および、直接Ｘ線領域が適切にマスクされずに反転表示されたマンモグラフィ画像の一例
【符号の説明】
【００７５】
１      Ｘ線画像読取システム
２      Ｘ線画像撮影装置
３      画像読取装置
５      読影装置
２２    Ｘ線照射部
２３    線源収納部
２４    撮影台
２５    アーム
２６    基台
２７    撮影制御部
２８    撮影操作部
２９    アーム移動部
２１    圧迫板
３０    カセッテ挿入部
３１    読取操作部
３２    画像読取部
３３    読取制御部
３４    走査ベルト
３５    励起光源
３６    光学系
３７    光電変換手段
３８    画像記憶部
３９    照射ムラ補正部（照射ムラ補正装置）
４０    直接Ｘ線領域抽出手段
４１    照射ムラ成分推定手段
４２    照射ムラ補正手段
４３    分布検出手段
２１１  取付部
２１２  圧迫板移動部
２４１  カセッテ
ＩＰ    蓄積性蛍光体シート（イメージングプレート）
Ｘｔ    Ｘ線管
Ｗ      放射窓
Ｆ      フィラメント（陰極）
Ｔ      金属ターゲット（陽極）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１４】
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【図４】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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