JP2009273638A - エネルギーサブトラクション方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】多様な部位のエネルギーサブトラクションにおいて、撮影部位によらず動きによらずアーチファクトの低減された画像を得る。
【解決手段】異なる線質の放射線を被写体に照射して撮影された異なる２種類以上の放射線画像を入力する画像入力手段と、撮影部位を指定する撮影部位取得手段と、前記被写体の動きによる前記異なる２種類以上の放射線画像間における対応する点の移動を補償し位置合わせ処理を行う動き補償処理手段と、前記異なる２種類以上の放射線画像に対してエネルギーサブトラクション処理を行うサブトラクション手段と、前記撮影部位に応じて前記動き補償処理手段における位置合わせ処理の動作モードを切り替える動作モード切替手段と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を提供することにより前記課題を解決する。
【選択図】図２

Description

本発明は、エネルギーサブトラクション方法及び装置に係り、特に、異なる放射線エネルギーで少なくとも２種類以上の放射線画像を撮影してこれからエネルギーサブトラクション画像を得る方法を様々な部位に適用するための技術に関する。
従来より、同一の被写体に対して異なるエネルギー分布を有する放射線を照射して、異なる放射線エネルギーで少なくとも２種類以上の放射線画像を撮影し、これからデジタル画像信号を得た後、これらのデジタル画像信号を各画像の各画素を対応させ重み付けして減算（サブトラクション）処理し、特定の放射線吸収特性を持った物質の分布を表す画像を得るエネルギーサブトラクション技術が知られている。
特に、２枚の画像を用いるデュアルエネルギーサブトラクションがよく知られており、これによれば、例えば、骨と軟部組織とを含む被写体から骨を消去したり、軟部組織を消去したりした画像を生成することができる。
従来放射線画像の撮影には、放射線の照射によりこの放射線エネルギーの一部を蓄積し、後に可視光等の励起光の照射によって、蓄積されたエネルギーに応じて輝尽発光を示す蓄積性蛍光体をシート状に構成した蓄積性蛍光体シートが用いられていた。
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場合、サブトラクションに供する２つの放射線画像を得る方法として、１ショット方式と２ショット方式の２つの方法が知られている。
１ショット方式は、２枚の蓄積性蛍光体シートをその間に銅板等の放射線分離フィルタを介して積層させて、あるいは互いに放射線吸収特性の異なる蓄積性蛍光体シートを２枚積層させて、１回の放射線照射によって２枚を同時に曝射することにより、両シートがそれぞれエネルギー分布の異なる放射線が照射されたように１回のみ撮影する方法である。
また、２ショット方式は、２枚の蓄積性蛍光体シートを撮影毎に交換して、それぞれエネルギー分布の異なる２種類の放射線（例えば、高エネルギー及び低エネルギーの放射線）を用いて２回撮影を行う方法である。
また最近、半導体等を利用した極めて多数個のＸ線検出素子をＸ線検出面に縦横に配列したフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ；フラットパネルディテクタ）が用いられるようになり、これを用いれば１つのＦＰＤで何回でも撮影でき、また特に２ショット方式では照射する放射線のエネルギーの自由度が高く、良好な組織分離画像を得易いという特徴があり、ＦＰＤの利用にともない２ショット方式が注目されている。そして、従来効果が認められていた胸部に加え、腹部や頸部へのエネルギーサブトラクション技術の適用も検討されており、今後の適用範囲の拡大が期待される。
なお、２ショット方式では、ショット間の時間差が避けられないため、各ショット間における被写体の動きによるアーチファクトが生じるという問題がある。そこで、従来から、特に心拍や呼吸の影響を考慮する必要のある胸部におけるエネルギーサブトラクション技術において、このようなアーチファクトを低減する手法がいろいろ提案されている。
例えば、第１の心拍トリガを見出すために患者の心周期を監視する工程と、第１の心拍トリガに応じて患者を撮影して、Ｘ線画像を形成する工程と、第２の心拍トリガを探すために患者の心周期を監視する工程と、オフセット画像を記録する工程と、Ｘ線画像とオフセット画像を合成して患者の質の高いＸ線画像を見出す工程を備えた、患者の胸部の２つの画像の獲得と患者の心周期を同期させるシステムにより、患者の心臓の動きによってＸ線画像上にアーチファクトが表れるのを低減させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。
また例えば、エネルギーサブトラクションへの適用に好適なアーチファクト低減方法として、局所領域を用いたテンプレートマッチングにより格子状に配置された各制御点に対するシフトベクトルを求め非線形変換を行い、低エネルギー画像を変形または歪曲させて位置合わせされた低エネルギー画像を形成し、これを高エネルギー画像に位置合わせして画像の間のモーション・アーチファクトを減少させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２等参照）。
特開２００２−３２５７５６号公報 特開２００３−２４４５４２号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載の心拍同期によるアーチファクト低減方法では、心電をモニタリングするための装置が必要となり装置構成が煩雑となるとともにコストがかかるという問題がある。さらに、心電と実際の心臓の動きには約１５０ｍｓｅｃの遅延が生じるという問題もある。
また、上記特許文献２に記載の画像処理によるアーチファクト低減方法では、制御点配置間隔やテンプレートサイズなどのパラメータはユーザが与えるものとされており、適用部位や患者の体格などに応じてその都度適切な指定をしなければならず、そのために手間を要するという問題がある。また、心臓のように局所的な動きのある胸部に対しては局所マッチングと非線形変形を組み合わせた手法は有効であるが、他の部位では局所的な動ききは少なく無駄な計算が多くなる等の問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、多様な部位のエネルギーサブトラクションを行うにあたり、撮影部位によらず、また動きによらずアーチファクトの低減された画像を得ることのできるエネルギーサブトラクション方法及び装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、異なる線質の放射線を被写体に照射して撮影された異なる２種類以上の放射線画像を入力する画像入力手段と、撮影部位を取得する撮影部位取得手段と、前記異なる２種類以上の放射線画像間における前記被写体の動きを補償する動き補償処理手段と、前記異なる２種類以上の放射線画像に対してエネルギーサブトラクション処理を行うサブトラクション手段と、前記撮影部位に応じて前記動き補償処理手段の動作モードを切り替える動作モード切替手段と、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を提供する。
これにより、撮影部位に応じて位置合わせ処理の動作モードを切り替えるようにしたため、撮影部位によらず、動きによるアーチファクトの少ない画像を提供することが可能となる。
また、請求項２に示すように、前記動き補償処理手段は、前記異なる２種類以上の放射線画像間で点の対応を求めるために局所マッチングを行う局所マッチング手段と、画像変形処理の内容を示す画像変形モデルに基づいて前記放射線画像間の対応する点の間での移動量を変形パラメータとして算出する変形パラメータ算出手段と、算出された前記変形パラメータに基づいて前記放射線画像を変形する画像変形手段とを備えるとともに、前記動作モード切替手段は前記局所マッチングで用いる位置合わせパラメータを切り替えることを特徴とする。
また、請求項３に示すように、前記位置合わせパラメータは、前記放射線画像間で点の対応を求める際の基準とするために特定の放射線画像上に所定間隔で設定された制御点の制御点間隔、該制御点を含むように前記特定の放射線画像上に設定されたテンプレートのサイズ及び前記特定の放射線画像以外の放射線画像上に前記制御点に対応する点を含むように設定された探索範囲の値を含むことを特徴とする。
これにより、撮影部位により位置合わせパラメータも切り替えるようにしたため、部位の動きに追従した位置合わせが可能となり、撮影部位によらず、動きによるアーチファクトの少ない画像を提供することが可能となる。
また、請求項４に示すように、前記動き補償処理手段は、前記異なる２種類以上の放射線画像間で点の対応を求めるために局所マッチングを行う局所マッチング手段と、画像変形処理の内容を示す画像変形モデルに基づいて前記放射線画像間の対応する点の間での移動量を変形パラメータとして算出する変形パラメータ算出手段と、算出された前記変形パラメータに基づいて前記放射線画像を変形する画像変形手段とを備えるとともに、前記動作モード切替手段は前記画像変形モデルを切り替えることを特徴とする。
これにより、撮影部位に応じて画像変形のしかたを切り替えることでその部位の動きに適切に追従することができ、撮影部位によらず、動きによるアーチファクトの少ない画像を提供することが可能となる。
また、請求項５に示すように、前記動き補償処理手段は、前記異なる２種類以上の放射線画像間で点の対応を求めるために局所マッチングを行う局所マッチング手段と、画像変形処理の内容を示す画像変形モデルに基づいて前記放射線画像間の対応する点の間での移動量を変形パラメータとして算出する変形パラメータ算出手段と、算出された前記変形パラメータに基づいて前記放射線画像を変形する画像変形手段とを備えるとともに、前記動作モード切替手段は前記撮影部位が胸部である場合と胸部以外の場合とで、前記動作モードを切り替えることを特徴とする。
これにより、撮影部位によらず、動きによるアーチファクトの少ない画像を提供することが可能となる。
また、同様に前記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、異なる線質の放射線を被写体に照射して撮影された異なる２種類以上の放射線画像を入力するステップと、
撮影部位を取得するステップと、
前記異なる２種類以上の放射線画像間における前記被写体の動きを補償するステップと、前記異なる２種類以上の放射線画像に対してエネルギーサブトラクション処理を行うステップと、前記撮影部位に応じて、前記画素位置の移動を補償する動作モードを切り替えるステップと、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方法を提供する。
これにより、撮影部位に応じて位置合わせ処理の動作モードを切り替えるようにしたため、撮影部位によらず、動きによるアーチファクトの少ない画像を提供することが可能となる。
また、請求項７に示すように、前記位置合わせ処理は、前記異なる２種類以上の放射線画像間で点の対応を求めるために局所マッチングを行うステップと、画像変形処理の内容を示す画像変形モデルに基づいて前記放射線画像間の対応する点の間での移動量を変形パラメータとして算出するステップと、算出された前記変形パラメータに基づいて前記放射線画像を変形するステップとを備えるとともに、前記動作モードを切り替えるステップは前記局所マッチングで用いる位置合わせパラメータを切り替えることを特徴とする。
また、請求項８に示すように、前記位置合わせパラメータは、前記放射線画像間で点の対応を求める際の基準とするために特定の放射線画像上に所定間隔で設定された制御点の制御点間隔、該制御点を含むように前記特定の放射線画像上に設定されたテンプレートのサイズ及び前記特定の放射線画像以外の放射線画像上に前記制御点に対応する点を含むように設定された探索範囲の値を含むことを特徴とする。
これにより、撮影部位により位置合わせパラメータも切り替えるようにしたため、部位の動きに追従した位置合わせが可能となり、撮影部位によらず、動きによるアーチファクトの少ない画像を提供することが可能となる。
また、請求項９に示すように、前記位置合わせ処理は、前記異なる２種類以上の放射線画像間で点の対応を求めるために局所マッチングを行うステップと、画像変形処理の内容を示す画像変形モデルに基づいて前記放射線画像間の対応する点の間での移動量を変形パラメータとして算出するステップと、算出された前記変形パラメータに基づいて前記放射線画像を変形するステップとを備えるとともに、前記動作モードを切り替えるステップは前記画像変形モデルを切り替えることを特徴とする。
これにより、撮影部位に応じて画像変形のしかたを切り替えることでその部位の動きに適切に追従することができ、撮影部位によらず、動きによるアーチファクトの少ない画像を提供することが可能となる。
また、請求項１０に示すように、前記位置合わせ処理は、前記異なる２種類以上の放射線画像間で点の対応を求めるために局所マッチングを行うステップと、画像変形処理の内容を示す画像変形モデルに基づいて前記放射線画像間の対応する点の間での移動量を変形パラメータとして算出するステップと、算出された前記変形パラメータに基づいて前記放射線画像を変形するステップとを備えるとともに、前記動作モードを切り替えるステップは前記撮影部位が胸部である場合と胸部以外の場合とで、前記動作モードを切り替えることを特徴とする。
これにより、撮影部位によらず、動きによるアーチファクトの少ない画像を提供することが可能となる。
以上説明したように、本発明によれば、撮影部位に応じて位置合わせ処理の動作モードを切り替えるようにしたため、撮影部位によらず、動きによるアーチファクトの少ない画像を提供することが可能となる。
以下、添付図面を参照して、本発明に係るエネルギーサブトラクション方法及び装置について詳細に説明する。
図１は、本発明に係るエネルギーサブトラクション方法を実施するエネルギーサブトラクション装置の一実施形態を示す概略構成図である。
本実施形態のエネルギーサブトラクション装置は、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）を用いたＸ線撮像システムを構成する。
図１に示すように、本実施形態のエネルギーサブトラクション装置１０は、主に、被検体ＭにＸ線を照射するＸ線源１２と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出して検出信号を出力するフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）１４と、Ｘ線コントローラ１６及びコンソール１８とから構成される。また、コンソール１８にはディスプレイ２０が接続されており、ディスプレイ２０の画面は、オペレータがタッチして所定の指示等を入力することができるタッチパネルとなっている。また、コンソール１８にはこの他にキーボード等の入力手段が接続されていても良い。
Ｘ線源１２は、細かい構成についての説明は省略するが、被検体ＭにＸ線を照射するＸ線管を有し、所定の管電圧及び管電流によって出射されるＸ線のエネルギーが制御されるようになっている。
ＦＰＤ１４は、その表面の受光面が平板状に形成され、受光面が水平または垂直となるように傾きが変更可能となっており、被検体Ｍを透過してきたＸ線を光電的に検出してアナログ電気信号を出力するものである。
ＦＰＤ１４の出力信号（検出信号）は、Ｘ線コントローラ１６を介してコンソール１８に入力されるようになっている。
Ｘ線コントローラ１６は、Ｘ線源１２及びＦＰＤ１４を制御してＸ線画像撮影を行うものである。すなわち、入力された撮影条件あるいは設定された撮影条件に基づいて、Ｘ線源１２の管電圧を所定の値に制御して、低圧でのＸ線撮影あるいは高圧でのＸ線撮影を行うように制御するものである。
コンソール１８は、Ｘ線コントローラ１６を介してＦＰＤ１４の検出信号を受け取り、撮影対象の透視像を再構成して、エネルギーサブトラクション処理を行い、所定の画像を生成してディスプレイ２０に表示するものである。
ディスプレイ２０は、タッチパネル操作により撮影メニュー、撮影部位等のオーダーを入力したり、通常診断画像としての第１の画像の撮影条件を入力したり、予め撮影条件が初期値で設定されている場合にその調整値を入力したりするのにも用いられる。
本実施形態におけるエネルギーサブトラクション装置１０は、診断用画像と非診断用画像とのエネルギーサブトラクション処理において、診断用画像と非診断用画像とを位置合わせする際、複数種類の位置合わせ処理や複数種類の位置合わせパラメータセットを持ち、部位選択に応じて位置合わせ処理や位置合わせパラメータセットを切り替えるようにするものであり、その処理はコンソール１８において行われる。
図２に、本実施形態におけるコンソール１８の構成を示す。
図２に示すように、コンソール１８は、画像入力手段２２、撮影部位取得手段２４、動作モード切替手段２６、動き補償処理手段２８及びサブトラクション手段３０を有して構成されている。
さらに、動き補償処理手段２８は、局所マッチング手段３２、変形パラメータ算出手段３４及び画像変形手段３６を有して構成されている。また、動作モード切替手段２６は、処理選択テーブル３８を有している。
画像入力手段２２は、Ｘ線源１２から被検体Ｍに照射され、被検体Ｍを透過してＦＰＤ１４で検出された検出信号をＸ線画像としてＸ線コントローラ１６より受け取るものである。エネルギーサブトラクションでは、通常の診断と同じ条件で撮影した診断用画像に加えて、別のエネルギー(管電圧など)での撮影で得られた非診断用画像とがあり、これら２種類の画像を用いてサブトラクション画像が得られる。
画像入力手段２２には、この診断用画像と、非診断用画像の２種類の画像がＸ線コントローラ１６から入力される。例えば、撮影部位が胸部の場合には、診断用画像は高い管電圧(１００ｋＶｐ〜１５０ｋＶｐ程度)での撮影となるため、非診断用画像は逆に低い管電圧(６０ｋＶｐ〜８０ｋＶｐ程度)で撮影するのが分離精度の観点で好ましい。
本実施形態においては、サブトラクション用に撮影した非診断用画像を変形するものとして以下説明をするが、本発明のサブトラクション方法はこれに限定されるものではなく、診断用画像の方を変形するようにしても良い。
撮影部位取得手段２４は、オペレータがディスプレイ２０からタッチパネル操作により、あるいはキーボード(図示省略)から入力した撮影部位を受け取るものであり、撮影部位としては、例えば胸部、腹部、頚部、四肢などが挙げられる。しかし、撮影部位はここに挙げたものだけに限定されるものではなく、他の部位を指定することもできる。
動作モード切替手段２６は、撮影部位取得手段２４が取得した撮影部位により、処理選択テーブル３８を参照して、その撮影部位に対応する動作モードを選択する。動作モードの選択とは、詳しくは後で説明するが、どの処理のモデル及び、どのパラメータのセットを選択するかということである。
図に示すように処理選択テーブル３８には、各部位毎にそれに対応する位置合わせパラメータが、胸部に対しては位置合わせ１、腹部に対しては位置合わせ２、・・・のように格納されている。位置合わせパラメータは、動作モードによって決められたものであり、部位依存のパラメータとして、制御点間隔、ＲＯＩテンプレートサイズ、探索範囲の値などのセットである。
ここで制御点とは、非診断用画像と診断用画像とで局所マッチングを行う際に用いられるもので、非診断用画像上に所定の間隔で、例えば格子点のように設定されるものである。その間隔を制御点間隔という。ＲＯＩ（Region Of Interest)テンプレートとは、非診断用画像上の各制御点を含むようにその周囲に設定されるものである。また、これに対して探索範囲は、非診断用画像と局所マッチングが行われる診断用画像上に設定されるものであって、この探索範囲内をＲＯＩテンプレートを相関をとりながらずらして、一番合うところを探索するようにして局所マッチングを行うためのものである。
局所マッチング手段３２は、非診断用画像と診断用画像とで局所マッチングを行い、非診断用画像上の制御点が診断用画像上でどこに移動するかを求めるものである。
変形パラメータ算出手段３４は、局所マッチング手段３２によって求められた非診断用画像上の制御点に対するその診断用画像上での対応点から、その制御点の移動量にあたる変形シフト量（変形パラメータ）を求めるものである。
画像変形手段３６は、非診断用画像を、その各画素を変形パラメータ算出手段３４で求めた変形シフト量（変形パラメータ）に基づいて変形するものである。
このように、動き補償処理手段２８は、局所マッチング手段３２、変形パラメータ算出手段３４及び画像変形手段３６を備え、非診断用画像上の制御点が診断用画像上の対応する点としてどのように移動するのかを求め、変形シフト量を求めて、非診断用画像を変形することにより、非診断用画像上の画素位置の移動を補償し位置合わせ処理を行うものである。
サブトラクション手段３０は、上記動き補償処理手段２８において変形された非診断用画像と、画像入力手段２２から受け取った診断用画像に対してエネルギーサブトラクション処理を施して所定のＸ線画像を生成するものである。
以下、本実施形態の作用を説明する。
最初に、局所変形のパラメータ（位置合わせパラメータ）を切り替える動作モードについて説明する。
図３に、この動作モードにおける処理の流れをフローチャートで示す。
まず、図３のステップＳ１００において、オペレータが撮影部位を入力する。撮影部位としては例えば胸部、腹部、頸部、四肢などが考えられるがこれらに限定されるものではない。撮影部位の入力は図１に示すディスプレイ２０のタッチパネル操作を用いても良いし、図示を省略したキーボード等の入力手段を用いても良い。オペレータによって入力された撮影部位は撮影部位取得手段２４に取り込まれる。
ステップＳ１１０において、動作モードが切り替えられる。入力された撮影部位は撮影部位取得手段２４から動作モード切替手段２６に送られる。動作モード切替手段２６ではこの撮影部位に基づいて処理選択テーブル３８を参照して動作モードを決定する位置合わせパラメータを選択する。前述したように、位置合わせパラメータは部位依存のパラメータとして、制御点間隔、ＲＯＩテンプレートサイズ、探索範囲などの値がセットで処理選択テーブル３８に各部位毎に用意されている。
次にステップＳ１２０において、Ｘ線コントローラ１６でＸ線源１２及びＦＰＤ１４を制御して撮影された診断用画像及び非診断用画像という２種類のＸ線画像が入力される。非診断用画像は、局所マッチング手段３２及び画像変形手段３６に入力され、診断用画像は、局所マッチング手段３２及びサブトラクション手段３０に入力される。
次にステップＳ１３０において、局所マッチング手段３２で局所マッチング処理、すなわち非診断用画像と診断用画像の位置合わせ処理が行われる。
図４に局所マッチングの様子を示す。図４（ａ）は非診断用画像、図４（ｂ）は診断用画像である。図に示すように、非診断用画像は所定の間隔で格子状に分割されており、診断用画像もこれに対応して格子状に分割されている。図４（ａ）に示すように、非診断用画像上の各格子点が制御点Ｐ（ｉ，ｊ）を示している。
そして制御点Ｐ（ｉ，ｊ）に対するＲＯＩテンプレートＴｒｏｉが、制御点Ｐ（ｉ，ｊ）を中心に含む所定サイズの正方形として設定されている。これに対して、図４（ｂ）に示すように、非診断用画像上の制御点Ｐ（ｉ，ｊ）に対応する診断用画像上の点を中心として所定のサイズで探索範囲Ｔｓが設定されている。
そして、診断用画像上の探索範囲内の各位置に対して、正規化相互相関や相互情報量などのマッチング度を評価する。このマッチング度が最大となる位置が非診断用画像上の制御点Ｐ（ｉ，ｊ）に対応する診断用画像上の位置Ｐ’（ｉ，ｊ）である。このようにして、局所マッチングにより非診断用画像上の各制御点Ｐ（ｉ，ｊ）と、これに対応する診断用画像上の点Ｐ’（ｉ，ｊ）の位置合わせが行われる。
次にステップＳ１４０において、変形パラメータ算出手段３４で、変形パラメータを算出する。すなわち上で求めた各点Ｐ（ｉ，ｊ）及びＰ’（ｉ，ｊ）の対応から変形シフト量Ｓ（ｉ，ｊ）を算出する。そして、この変形シフト量Ｓ（ｉ，ｊ）を平滑化する。これは局所的な誤りを補正するためである。そして非診断用画像の制御点以外の各画素に対する変形シフト量を制御点に対する値から補間によって算出する。
次にステップＳ１５０において、画像変形手段３６により、非診断用画像の各画素に対して上で算出した変形シフト量に基づいて非診断用画像を変形する。
このようにして非診断用画像の変形が行われるが、位置合わせパラメータは部位に応じて切り替えるようにする。例えば、局所的な体動（心拍）を含む胸部においては、制御点間隔は小さく、ＲＯＩテンプレートサイズは小さく、そして探索範囲は大きくとるようにする。また、胸部以外の部位においては、制御点間隔は大きく、ＲＯＩテンプレートサイズは大きく、そして探索範囲は小さくするようにする。
具体的には、胸部では、制御点間隔は４〜５ｍｍ程度、ＲＯＩテンプレートサイズは５〜６ｍｍ程度、探索範囲は２〜３ｍｍ程度とすると良い。また、胸部以外の部位では、制御点間隔は１０ｍｍ以上、ＲＯＩテンプレートサイズは１０ｍｍ以上、探索範囲は１ｍｍ以下とすると良い。
このようにすることにより、胸部では心拍など局所的な動きに追従するような位置合わせが可能な処理となり、また胸部以外の部位では姿勢変動などのような比較的大域的な動きに追従するような位置合わせに適した処理となる。
このように、非診断用画像の位置合わせ及び画像変形が行われると、次にステップＳ１６０において、サブトラクション手段３０により、上で変形された非診断用画像と画像入力手段２２から入力された診断用画像に対してエネルギーサブトラクション処理が行われ、所定のＸ線画像が得られる。
ステップＳ１７０において、上で得られた所定のＸ線画像（サブトラクション画像）はディスプレイ２０に出力される。なお、ディスプレイ２０に表示するだけでなく、これと共にあるいはこれに代えてプリンタやその他の記録手段に出力するようにしてもよい。
次に、変形モデルを切り替える動作モードについて説明する。
これは、上記局所変形のパラメータを切り替える動作モードの処理において、図３のステップＳ１００〜ステップＳ１３０までの処理と同様の手順で制御点Ｐ（ｉ，ｊ）に対する診断用画像上の対応位置Ｐ’（ｉ，ｊ）を求めた後の処理を、部位によって切り替えるものである。
例えば、部位が胸部の場合には、心拍など局所的な動きに追従可能な自由変形モデルによる変形処理を行う。自由変形モデルというのは、肺や心臓のように、全体が動くのではなく、局所的に各部分部分で任意の動かし方をするものであり、実際の変形処理としては、前述した図３のフローチャートのステップＳ１４０〜ステップＳ１５０における処理と同様である。
すなわち、局所マッチングにより、非診断用画像上の制御点Ｐ（ｉ，ｊ）に対する診断用画像上の対応位置Ｐ’（ｉ，ｊ）を求め、これらの対応する点から変形シフト量Ｓ（ｉ，ｊ）を算出する。そして、局所的な誤りを補正するために、算出した変形シフト量Ｓ（ｉ，ｊ）を平滑化する。そして、非診断用画像の各画素に対する変形シフト量を補間によって算出する。
そして、非診断用画像の各画素に対する変形シフト量に基づいて、非診断用画像を変形する。
また、胸部以外の部位の場合には、姿勢変動など比較的大域的な動きに追従するように多項式変形モデルへのフィッティングを行って変形する。
まず、局所マッチングにより、非診断用画像上の制御点Ｐ（ｉ，ｊ）に対する診断用画像上の対応位置Ｐ’（ｉ，ｊ）を求める。次にＰ（ｉ，ｊ）及びＰ’（ｉ，ｊ）から多項式モデルへのフィッティングを行う。
すなわち、誤差が最小となるように、次の多項式の係数（変形係数）ａ１，ｂ１，・・・，ａ２，ｂ２，・・・を求める。
ｘｉｊ’＝ａ１＋ｂ１ｘｉｊ＋ｃ１ｙｉｊ＋ｄ１ｘｉｊ ２＋ｅ１ｙｉｊ ２＋ｆ１ｘｉｊｙｉｊ＋・・・
ｙｉｊ’＝ａ２＋ｂ２ｘｉｊ＋ｃ２ｙｉｊ＋ｄ２ｘｉｊ ２＋ｅ２ｙｉｊ ２＋ｆ２ｘｉｊｙｉｊ＋・・・
ここで、Ｐ（ｉ，ｊ）＝（ｘｉｊ，ｙｉｊ）、Ｐ’（ｉ，ｊ）＝（ｘｉｊ’，ｙｉｊ’）とする。
そして、変形係数に基づいて非診断用画像を変形する。
また、位置合わせ処理そのものを複数通り用意して、部位に応じて位置合わせ処理を切り替えるようにしても良い。
例えば、胸部用位置合わせとしては、肋骨運動モデルや心臓運動モデルなどを用いた専用処理にして、他の部位の位置合わせは比較的簡単な上述したようなモデルを用いた処理とするようにしても良い。
また、胸部用位置合わせ処理の具体例として、例えば、特開２００６−１７５０５７号公報に開示されているように、予め撮影して得られた複数の２次元胸部画像の肋骨形状から、統計的手法を用いて得た２次元の標準肋骨形状と、この標準肋骨形状を変形する複数の形状変形ベクトルを記憶し、２次元の標準肋骨形状に対応する３次元の標準肋骨形状を記憶し、被写体を撮影して得た被写体胸部画像に撮影されている２次元の被写体肋骨形状と２次元の標準肋骨形状とに基づいて、２次元の標準肋骨形状を２次元の被写体肋骨形状に一致するように変形する各形状変形ベクトルのパラメータを取得し、このパラメータに応じて３次元の標準肋骨形状を変形して、被写体の撮影時の３次元の被写体肋骨形状を推定する肋骨形状推定方法が知られている。
このような、解剖学的な形状モデルを用いた専用処理を部位毎に用意するようにしても良い。
なお、エネルギーサブトラクションは異なる放射線エネルギーで撮影された２種類以上の放射線画像に対して荷重減算を行うものであるが、例えば、骨が相殺するような荷重で減算を行うことにより、骨を除去した軟部画像を得ることができるが、エネルギーサブトラクションはこのようなものに限定されるものではなく、例えば、特開平３−２８５４７５号公報に開示されているように、粒状抑制処理を含むようなものであっても良い。
またさらに、ギプスなど骨や軟部以外の適当な物質や組織を相殺するような荷重を適用するようにしても良い。
また、上述した実施形態においては、２種類の画像に対してエネルギーサブトラクション処理を行っていたが、３種類以上の画像に対してエネルギーサブトラクション処理を適用するようにしてもよい。また、経時変化を観察するために適用するようにしても良い。
以上説明したように、本実施形態によれば、複数種類の位置合わせ処理及び複数種類の位置合わせパラメータセットを用意し、撮影部位の選択に応じて位置合わせ処理や位置合わせパラメータセットを切り替えるようにしたため、撮影部位によらず、また動きにもよらず、アーチファクトの少ない画像を提供することが可能となった。
以上、本発明のエネルギーサブトラクション方法及び装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
本発明に係るエネルギーサブトラクション方法を実施するエネルギーサブトラクション装置の一実施形態を示す概略構成図である。 図１に示めす本実施形態のコンソールの概略構成図である。 本実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。 局所マッチングの様子を示す説明図であり、（ａ）は非診断用画像、（ｂ）は診断用画像である。
符号の説明
１０…エネルギーサブトラクション装置、１２…Ｘ線源、１４…フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）、１６…Ｘ線コントローラ、１８…コンソール、２０…ディスプレイ、２２…画像入力手段、２４…撮影部位取得手段、２６…動作モード切替手段、２８…動き補償処理手段、３０…サブトラクション手段、３２…局所マッチング手段、３４…変形パラメータ算出手段、３６…画像変形手段、３８…処理選択テーブル

Claims (10)

  1. 異なる線質の放射線を被写体に照射して撮影された異なる２種類以上の放射線画像を入力する画像入力手段と、
    撮影部位を取得する撮影部位取得手段と、
    前記異なる２種類以上の放射線画像間における前記被写体の動きを補償する動き補償処理手段と、
    前記異なる２種類以上の放射線画像に対してエネルギーサブトラクション処理を行うサブトラクション手段と、
    前記撮影部位に応じて前記動き補償処理手段の動作モードを切り替える動作モード切替手段と、
    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。
  2. 前記動き補償処理手段は、前記異なる２種類以上の放射線画像間で点の対応を求めるために局所マッチングを行う局所マッチング手段と、画像変形処理の内容を示す画像変形モデルに基づいて前記放射線画像間の対応する点の間での移動量を変形パラメータとして算出する変形パラメータ算出手段と、算出された前記変形パラメータに基づいて前記放射線画像を変形する画像変形手段とを備えるとともに、前記動作モード切替手段は前記局所マッチングで用いる位置合わせパラメータを切り替えることを特徴とする請求項１に記載のエネルギーサブトラクション装置。
  3. 前記位置合わせパラメータは、前記放射線画像間で点の対応を求める際の基準とするために特定の放射線画像上に所定間隔で設定された制御点の制御点間隔、該制御点を含むように前記特定の放射線画像上に設定されたテンプレートのサイズ及び前記特定の放射線画像以外の放射線画像上に前記制御点に対応する点を含むように設定された探索範囲の値を含むことを特徴とする請求項２に記載のエネルギーサブトラクション装置。
  4. 前記動き補償処理手段は、前記異なる２種類以上の放射線画像間で点の対応を求めるために局所マッチングを行う局所マッチング手段と、画像変形処理の内容を示す画像変形モデルに基づいて前記放射線画像間の対応する点の間での移動量を変形パラメータとして算出する変形パラメータ算出手段と、算出された前記変形パラメータに基づいて前記放射線画像を変形する画像変形手段とを備えるとともに、前記動作モード切替手段は前記画像変形モデルを切り替えることを特徴とする請求項１に記載のエネルギーサブトラクション装置。
  5. 前記動き補償処理手段は、前記異なる２種類以上の放射線画像間で点の対応を求めるために局所マッチングを行う局所マッチング手段と、画像変形処理の内容を示す画像変形モデルに基づいて前記放射線画像間の対応する点の間での移動量を変形パラメータとして算出する変形パラメータ算出手段と、算出された前記変形パラメータに基づいて前記放射線画像を変形する画像変形手段とを備えるとともに、前記動作モード切替手段は前記撮影部位が胸部である場合と胸部以外の場合とで、前記動作モードを切り替えることを特徴とする請求項１に記載のエネルギーサブトラクション装置。
  6. 異なる線質の放射線を被写体に照射して撮影された異なる２種類以上の放射線画像を入力するステップと、
    撮影部位を取得するステップと、
    前記異なる２種類以上の放射線画像間における前記被写体の動きを補償するステップと、
    前記異なる２種類以上の放射線画像に対してエネルギーサブトラクション処理を行うステップと、
    前記撮影部位に応じて、前記画素位置の移動を補償する動作モードを切り替えるステップと、
    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方法。
  7. 前記位置合わせ処理は、前記異なる２種類以上の放射線画像間で点の対応を求めるために局所マッチングを行うステップと、画像変形処理の内容を示す画像変形モデルに基づいて前記放射線画像間の対応する点の間での移動量を変形パラメータとして算出するステップと、算出された前記変形パラメータに基づいて前記放射線画像を変形するステップとを備えるとともに、前記動作モードを切り替えるステップは前記局所マッチングで用いる位置合わせパラメータを切り替えることを特徴とする請求項６に記載のエネルギーサブトラクション方法。
  8. 前記位置合わせパラメータは、前記放射線画像間で点の対応を求める際の基準とするために特定の放射線画像上に所定間隔で設定された制御点の制御点間隔、該制御点を含むように前記特定の放射線画像上に設定されたテンプレートのサイズ及び前記特定の放射線画像以外の放射線画像上に前記制御点に対応する点を含むように設定された探索範囲の値を含むことを特徴とする請求項７に記載のエネルギーサブトラクション方法。
  9. 前記位置合わせ処理は、前記異なる２種類以上の放射線画像間で点の対応を求めるために局所マッチングを行うステップと、画像変形処理の内容を示す画像変形モデルに基づいて前記放射線画像間の対応する点の間での移動量を変形パラメータとして算出するステップと、算出された前記変形パラメータに基づいて前記放射線画像を変形するステップとを備えるとともに、前記動作モードを切り替えるステップは前記画像変形モデルを切り替えることを特徴とする請求項６に記載のエネルギーサブトラクション方法。
  10. 前記位置合わせ処理は、前記異なる２種類以上の放射線画像間で点の対応を求めるために局所マッチングを行うステップと、画像変形処理の内容を示す画像変形モデルに基づいて前記放射線画像間の対応する点の間での移動量を変形パラメータとして算出するステップと、算出された前記変形パラメータに基づいて前記放射線画像を変形するステップとを備えるとともに、前記動作モードを切り替えるステップは前記撮影部位が胸部である場合と胸部以外の場合とで、前記動作モードを切り替えることを特徴とする請求項６に記載のエネルギーサブトラクション方法。
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