JP2010213902A - 放射線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線グリッドの影が放射線検出器に対して移動したとしても診断に好適な放射線透視画像を取得できる放射線撮影装置を提供する。
【解決手段】本発明のＸ線撮影装置によれば、エアー画像、ファントム画像δおよび被検体画像を基に補正画像を取得する構成となっている。この補正画像の取得において、吸収箔の影が写りこんでいない明画素Ｂ１，Ｂ２に係る明方程式と、吸収箔の影Ｓが写りこんでいる暗画素集団Ｋに係る暗方程式を連立させて解くことで直接放射線の成分を求める。これにより、被検体画像補正部は、連立方程式を確実に解くことができ、診断に好適な補正画像を取得することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、放射線で被検体の透視画像を撮影する放射線撮影装置に係り、特に散乱放射線を除去する放射線グリッドを備えた放射線撮影装置に関する。

医療機関には、放射線で被検体の透視画像を撮影する放射線撮影装置が備えられている。この様な放射線撮影装置５１は、図７に示すように被検体Ｍを載置する天板５２と、放射線を照射する放射線源５３と、放射線を検出する放射線検出器５４とを備えている。

放射線検出器５４の放射線入射面には、被検体Ｍで生じた散乱放射線を除去する放射線グリッド５５が備えられている。放射線グリッド５５は、図９（ａ）に示すように細長状の吸収箔５５ａがブラインドのように配列して構成される（例えば、特許文献１参照）。

放射線検出器５４には、図９（ｂ）に示すように放射線検出素子５４ａが２次元マトリックス状に配列している。この放射線検出器５４には、図８（ａ）に示すように被検体Ｍの透視画像と、図８（ｂ）に示すように放射線グリッド５５が除去できなかった間接放射線、放射線グリッド５５の影とが写りこむ。図８（ｂ）においては、間接放射線の強度が一様であるかのように示されている。しかし、実際には、間接放射線は、吸収箔５５ａの位置に応じた分布を示す。

この間接放射線の成分は、被検体Ｍの透視画像を生成する場合に邪魔である。そこで、近年では放射線検出器５４が出力した画素から間接放射線の成分を除くことで被検体Ｍの透視画像を取得する手法が開発されてきている。この様な透視画像を取得する際に、放射線検出器５４に写りこむ吸収箔５５ａの影が問題となる。図９（ａ）に示すように、吸収箔５５ａの影Ｓは、放射線検出器５４に写りこみ、これを平面から見ると、図９（ｂ）のように、吸収箔５５ａの影Ｓが写りこんでいる放射線検出素子５４ａが並んだ列と、吸収箔５５ａの影Ｓが写りこんでいない放射線検出素子５４ａが並んだ列とが規則的に配列している。

吸収箔５５ａの影Ｓが写りこんでいる画像から間接放射線の成分を除くには、次の様な方法が用いられる。まず、画像における影が写りこんでいる画素（暗画素ａ２）と、これに隣接する影が写りこんでいない２つの画素（明画素ａ１，ａ３）で構成される領域Ｒを考える。この領域Ｒのそれぞれの画素についてその画素値は、直接放射線の成分と間接放射線の成分との和であるとする方程式を用意する。領域Ｒには３つの画素が含まれているので、３つの方程式からなる連立方程式が用意されることになる。すなわち、次の様な連立方程式を用意するのである。
暗画素ａ２の画素値 ＝ 直接放射線の成分＋間接放射線の成分
明画素ａ１の画素値 ＝ 直接放射線の成分＋間接放射線の成分
明画素ａ３の画素値 ＝ 直接放射線の成分＋間接放射線の成分

この連立方程式をして解くことで、領域Ｒの直接放射線の成分を求める。この操作を画像の全域ついて行って画像を再構成すれば、間接放射線の影響を受けない診断に好適な放射線透視画像を取得できる。

特開２００２−２５７９３９号公報

しかしながら、従来の放射線撮影装置によれば、次の様な問題がある。
すなわち、従来の放射線撮影装置は、放射線グリッド５５の影の位置が放射線検出器５４に対していつも一定であることを前提としている。しかし、実際は撮影中に影の位置が放射線検出器５４に対してズレることが起こる場合がある。放射線撮影装置には、天板２の長手方向に沿った軸を回転軸として、放射線源５３，および放射線検出器５４が回転可能となっているものがある。この様な放射線撮影装置において、放射線源５３，および放射線検出器５４を回転させながら放射線透視画像の撮影を行うと、放射線源５３は重荷物であるので、回転に応じて放射線源５３を支持する支持体が歪む。すると、放射線源５３と放射線検出器５４との相対位置がズレて来てしまう。

上述の領域Ｒにおける連立方程式を解く方法では、吸収箔５５ａの影は、明画素には含まれないものとしている。仮に、放射線源５３の回転に応じて吸収箔５５ａの影が、暗画素と明画素とに跨った位置に移動すると、上述の方法では、正確に直接放射線を間接放射線から分離できなくなる。

本発明はこの様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、放射線グリッドの影が放射線検出器に対して移動したとしても診断に好適な放射線透視画像を取得できる放射線撮影装置を提供することにある。

本発明は、上述の目的を達成するために、次の様な構成をとる。
すなわち、請求項１に係る発明は、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する放射線検出素子が縦横に配列された放射線検出手段と、放射線検出手段の放射線検出面を覆うように設けられるとともに縦方向に伸びた吸収箔が横方向に配列されている放射線グリッドと、放射線検出手段から出力された検出信号を基に画像を生成する画像生成手段と、放射線源と放射線検出手段との間に被検体を介在させないエアー撮影を行って生成されたエアー画像を記憶するエアー画像記憶手段と、放射線源と放射線検出手段との間に被検体を介在させた被検体撮影を行って生成された被検体画像を記憶する被検体画像記憶手段と、エアー画像、被検体画像を基に被検体画像に含まれる直接放射線の成分を求めて、これを基に補正画像を生成する被検体画像補正手段とを備え、被検体画像補正手段は、各画像における吸収箔の影が写りこんでいる暗画素と暗画素に横方向から隣接する隣接画素で構成される暗画素集団における放射線強度の平均が直接放射線の成分と間接放射線の成分の和であるものした暗方程式と、吸収箔の影が写りこんでいない明画素における放射線強度が直接放射線の成分と間接放射線の成分の和であるものした明方程式から被検体画像の画素値における直接放射線の成分を求めることで補正画像を生成することを特徴とするものである。

また、放射線源と放射線検出手段との間にファントムを介在させたファントム撮影を行って生成されたファントム画像を記憶するファントム画像記憶手段を更に備え、被検体画像補正手段は、エアー画像、被検体画像に加えてファントム画像を基に補正画像を生成すればより望ましい。

［作用・効果］本発明の放射線撮影装置によれば、エアー画像、ファントム画像および被検体画像を基に補正画像を取得する構成となっている。補正画像は被検体を出射した直接放射線の成分のみから取得されるので、間接放射線によってコントラストが劣化していない鮮明な放射線透視画像が取得できる。また、本発明によれば、ファントム画像の撮影を省略することも可能である。

しかも、補正画像の取得において、吸収箔の影が写りこんでいない明画素に係る明方程式と、吸収箔の影が写りこんでいる暗画素集団に係る暗方程式を連立させて解くことで被検体画像の直接放射線の成分を求める。すなわち、吸収箔の影が暗画素集団のどこかに写りこんでいるものとして直接放射線の成分を求めるのである。放射線検出手段における放射線検出素子の配列に対して吸収箔の影が移動するようなことがあっても、吸収箔の影は、暗画素集団のいずれかに存在しており、吸収箔の影が暗画素集団から外れてしまうことがない。したがって、被検体画像補正手段は、連立方程式を確実に解くことができ、診断に好適な補正画像を取得することができる。

また、上述の暗画素集団は、横方向に並んだ３つの画素で構成されればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成によれば、暗画素集団は３つの画素で構成される。吸収箔の影の移動は、放射線検出素子の配列における横方向に１画素分移動する程度である。したがって、暗画素集団を３つの画素に指定しておくことができる。暗画素集団が余りにも大きすぎると、画像のボケにつながる。上述の構成によれば、暗画素集団に含まれる画素数は、最低限のものとなっている。

また、上述の被検体画像補正手段は、暗方程式と、暗画素集団に横方向から隣接する２つの明画素に係る明方程式との３つの方程式を連立させることにより被検体画像における直接放射線の成分を求めればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成によれば、３つの方程式を連立させることにより被検体画像における直接放射線の成分を求める。この様な構成とすれば、確実に連立方程式を解くことができる。

また、上述の放射線源と放射線検出手段とを支持する支持体と、支持体を移動させる支持体移動手段と、これを制御する支持体移動制御手段とを備えればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の具体的な１態様を表している。すなわち、放射線源と放射線検出手段とは移動可能となっている。この移動には回転移動も含まれる。放射線源は重荷物であるので、支持体を回転させると、支持体が撓むことになる。これによって放射線源と放射線検出手段との相対位置がわずかに（２ｍｍ程度）ずれる。すると、放射線検出手段に写りこむ放射線グリッドの吸収箔の影は、放射線検出手段の横方向に検出素子１個分程度移動することになる。上述の構成によれば、この様な現象が生じても、収集箔の影は暗画素集団から横方向にはみ出すことがない。したがって、被検体画像の直接放射線成分は確実に求められることになる。

本発明の放射線撮影装置によれば、エアー画像、および被検体画像を基に補正画像を取得する構成となっている。この補正画像の取得において、吸収箔の影が写りこんでいない明画素に係る明方程式と、吸収箔の影が写りこんでいる暗画素集団に係る暗方程式を連立させて解くことで直接放射線の成分を求める。このとき放射線検出手段における放射線検出素子の配列に対して吸収箔の影が移動するようなことがあっても、吸収箔の影は、暗画素集団のいずれかに存在しているのである。これにより、被検体画像補正手段は、連立方程式を確実に解くことができ、診断に好適な補正画像を取得することができる。

実施例１に係るＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係るＣアームの回転を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線グリッドの構成を説明する平面図である。 実施例１に係る情報記憶部の構成を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明するフローチャートである。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 従来構成のＸ線撮影装置を説明する図である。 従来構成のＸ線撮影装置を説明する図である。 従来構成のＸ線撮影装置を説明する図である。

以降、本発明の実施例を説明する。実施例におけるＸ線は、本発明の放射線に相当する。

＜Ｘ線撮影装置の構成＞
実施例１に係るＸ線撮影装置１は、図１に示すように被検体Ｍを載置する天板２と、天板２の下側に設けられたＸ線を照射するＸ線管３と、Ｘ線を検出するフラットパネル・ディテクタ（ＦＰＤ）４と、Ｘ線管３の管電流、管電圧を制御するＸ線管制御部６と、Ｘ線管３およびＦＰＤ４を支持するＣアーム７と、Ｃアーム７を支持する支柱８と、Ｃアーム７を移動させるＣアーム移動機構２１と、これを制御するＣアーム移動制御部２２とを備えている。Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は、本発明の放射線検出手段に相当する。また、Ｃアーム移動制御部２２は、本発明の支持体移動制御手段に相当し、Ｃアーム移動機構２１は、本発明の支持体移動手段に相当する。また、Ｃアーム７は、本発明の支持体に相当する。

Ｃアーム７は、Ｃアーム移動機構２１により、鉛直方向、水平方向に移動することもできれば回転することもできる。すなわち、Ｃアーム７は、図２（ａ）に示すように湾曲したＣアーム７が沿う仮想円ＶＡに沿って回転することもできれば、図２（ｂ）に示すように、Ｃアーム７の両端の突き出す方向を突出方向（体軸方向Ａ）としたとき、Ｃアーム７は、突出方向と直交する平面上の仮想円ＶＢに両端が沿うように回転することもできる。

Ｘ線グリッド５は、ＦＰＤ４の有するＸ線検出面を覆うように設けられている。図３は、実施例１に係るＸ線グリッドの構成について説明する平面図である。図３に示すように、実施例１に係るＸ線グリッド５は、縦方向に延伸した短冊状の吸収箔５ａを備えている。この吸収箔５ａは、横方向に配列しており、Ｘ線グリッド５全体で見れば、ブラインド状に配列される。そして、その配列ピッチは、例えば、５００μｍとなっている。なお、この吸収箔５ａは、Ｘ線を吸収するモリブデン合金やタンタル合金などからなっている。Ｘ線グリッド５は、本発明の放射線グリッドに相当する。

また、実施例１に係るＸ線撮影装置１は、図１に示すように各種画像を生成する画像生成部１１と、グリッド減弱率マップ取得部１２と、分離部１３と、バラツキマップ取得部１４と、バラツキ率マップ取得部１５と、各種画像から補正画像を生成する被検体画像補正部１６と、術者の指示を入力させる操作卓３１と、補正画像を表示する表示部３２と、各種情報を記憶する情報記憶部３３とを備えている。被検体画像補正部１６は、本発明の被検体画像補正手段に相当する。

また、実施例１に係るＸ線撮影装置１は、各部６，１１，１２，１３，１４，１５，１６，２２を統括的に制御する主制御部３４を備えている。主制御部３４は、ＣＰＵによって構成され、種々のプログラムを実行することにより、各部を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。

情報記憶部３３は、図４に示すように、第１エアー画像αを記憶する第１エアー画像記憶部３３ａと、第２エアー画像βを記憶する第２エアー画像記憶部３３ｂと、グリッド減弱率マップγを記憶するグリッド減弱率マップ記憶部３３ｃと、ファントム画像δを記憶するファントム画像記憶部３３ｄと、直接線成分マップεを記憶する直接線成分マップ記憶部３３ｅと、バラツキマップζを記憶するバラツキマップ記憶部３３ｆと、バラツキ率マップＭηを記憶するバラツキ率マップ記憶部３３ｇと、被検体画像ξを記憶する被検体画像記憶部３３とを備えている。被検体画像記憶部３３ｈは、本発明の被検体画像記憶手段に相当し、ファントム画像記憶部３３ｄは、本発明のファントム画像記憶手段に相当する。第１エアー画像記憶部３３ａおよび第２エアー画像記憶部３３ｂは、本発明のエアー画像記憶手段に相当する。

＜動作の構成＞
次にＸ線撮影装置のおける動作について説明する。Ｘ線撮影装置１の動作は、図５に示すように第１エアー画像αを取得する第１エアー画像取得ステップＴ１と、第２エアー画像βを取得する第２エアー画像取得ステップＴ２と、第１エアー画像α、第２エアー画像βからグリッド減弱率マップγを取得するグリッド減弱率マップ取得ステップＴ３と、ファントム画像δを取得するファントム画像取得ステップＴ４と、グリッド減弱率マップγを用いてファントム画像δの直接線成分と間接線成分とを分離する直接線、間接線分離ステップＴ５と、分離された直接線成分からＸ線グリッド５のＸ線吸収のバラツキを表すバラツキマップζを取得するバラツキマップ取得ステップＴ６と、バラツキマップζからバラツキ率マップＭηを取得するバラツキ率マップ取得ステップＴ７と、被検体画像ξを取得する被検体画像取得ステップＴ８と、グリッド減弱率マップγ、バラツキ率マップＭηを基に被検体画像ξを補正する被検体画像補正ステップＴ９の各過程を備えている。以降、これらの各ステップを時系列順に説明する。

＜第１エアー画像取得ステップＴ１＞
まず、天板２に何も載置せず、かつＸ線グリッド５をＦＰＤ４のＸ線検出面に載置しない状態でＸ線撮影を行う。ＦＰＤ４は、Ｘ線管３から出力されたＸ線は、ＦＰＤ４で検出され、このとき画像生成部１１が生成する画像が第１エアー画像αである。第１エアー画像αは、Ｘ線管３から出力される直接Ｘ線の強度を示している。この第１エアー画像αは、情報記憶部３３に記憶される。

＜第２エアー画像取得ステップＴ２＞
次に、ＦＰＤ４にのＸ線検出面にＸ線グリッド５を載置した状態で、天板２に何も載置せずにＸ線撮影を行う。このとき画像生成部１１が生成する画像が第２エアー画像βである。この第２エアー画像βは、情報記憶部３３に記憶される。第１エアー画像取得ステップＴ１，第２エアー画像取得ステップＴ２における撮影が本発明のエアー撮影である。

＜グリッド減弱率マップ取得ステップＴ３＞
グリッド減弱率マップ取得部１２は、第２エアー画像βにおける画素値の各々をそれぞれの位置に対応する第１エアー画像αにおける画素値の各々で除算する。すると、直接Ｘ線がＸ線グリッド５を通過する際のグリッド減弱率の分布を示すグリッド減弱率マップγが取得できる。なお、Ｘ線がＸ線グリッド５を透過するとき間接Ｘ線は生じないと考えられる。

＜ファントム画像取得ステップＴ４＞
次に、Ｘ線グリッド５を装着した状態で天板２にアクリル板を載置し、Ｘ線撮影を行う。この撮影がファントム撮影である。Ｘ線はアクリル板を透過する際に間接Ｘ線を生じる。つまり、このとき画像生成部１１が生成するファントム画像δには、アクリル板を透過してきた直接Ｘ線と、間接Ｘ線との両方が写りこんでいる。なお、アクリル板で発生した間接Ｘ線のほとんどはＸ線グリッド５で吸収される。ファントム画像δにおける間接Ｘ線は、Ｘ線グリッド５が吸収しきれなかったものである。このファントム画像δは、情報記憶部３３に記憶される。

このとき取得されるファントム画像δについて説明する。Ｘ線グリッド５の吸収箔５ａは、横方向に例えば５００μｍの間隔を空けて配列され、ＦＰＤ４の検出素子４ａは、例えば１２５μｍのピッチで配列されている。したがって、ＦＰＤ４のＸ線検出面には、図６（ａ）に示すように縦方向に伸びた吸収箔５ａの影Ｓが写りこんだ検出素子４ａの列（暗列）と、影Ｓが写りこんでいない検出素子４ａの列（明列）とが横方向に規則的に配列されている。具体的には、明列が３連続した領域と暗列１列とが交互に横方向に配列されている。

ファントム画像δは、図６（ｂ）に示すように、吸収箔５ａに起因して画素値が暗くなった暗部領域と、吸収箔５ａを写しこまない明部領域とが横方向に交互に配列されている。具体的には、吸収箔５ａの影Ｓを写しこまない画素列である明列が３連続した領域と吸収箔５ａの影Ｓを写しこんだ画素列である暗列１列とが交互に横方向に配列されている。

＜直接線、間接線分離ステップＴ５＞
次に、分離部１３は、グリッド減弱率マップγとを用いて、ファントム画像δから直接線成分を分離する。この分離は、ファントム画像δにおける５つの画素を参照して行う。ここで言う５つの画素とは、図６（ｂ）に示すように、横方向に配列した画素群Ｒであり、この横方向に中間の位置に存する画素は、吸収箔５ａを写しこんだ暗画素Ｄとなっている。この暗画素Ｄに横方向から隣接する２つの画素を隣接画素Ｎ１，Ｎ２とし、暗画素Ｄ，隣接画素Ｎ１，Ｎ２をまとめて暗画素集団Ｋとする。そしてこの暗画素集団Ｋに横方向から隣接する２つの画素を明画素Ｂ１，Ｂ２とする。

明画素Ｂ１の画素値には、直接線成分と間接線成分とが含まれている。明画素Ｂ１の画素値を示すＸ線強度をＧ_１とし、Ｘ線グリッド５を透過する前の直接Ｘ線の強度をδＰ_１とし、明画素Ｂ１におけるグリッド減弱率（ステップＴ３参照）をＣ_１とし、間接放射線の強度をδＳ_１とすると、明画素Ｂ１における直接線成分はδＰ_１とＣ_１との積になる。したがって次のような関係が成り立つ。
Ｇ_１＝δＰ_１・Ｃ_１＋δＳ_１ ……（１）

同様に、暗画素集団Ｋに属する画素値の平均が示すＸ線強度をＧ_Ｋとし、明画素Ｂ２の画素値を示すＸ線強度をＧ_２とすると、次の様な関係がある。
Ｇ_Ｋ＝δＰ_Ｋ・Ｃ_Ｋ＋δＳ_Ｋ ……（２）
Ｇ_２＝δＰ_２・Ｃ_２＋δＳ_２ ……（３）

なお、Ｃ_２は、明画素Ｂ２おけるグリッド減弱率Ｃであり、Ｃ_Ｋは、暗画素集団Ｋにおけるグリッド減弱率Ｃの平均である。δＰ_２は、明画素Ｂ２における直接線成分であり、δＰ_Ｋは、暗画素集団Ｋにおける直接線成分の平均である。ここで、δＳ_Ｋ＝（δＳ_１＋δＳ_２）／２であるという近似を行う。なお、アクリル板から出射される直接Ｘ線の強度は、アクリル板全体で一様であると見なすことができるので、δＰ_１＝δＰ_Ｋ＝δＰ_２とすることができる。上述の式（１）、（２）、（３）とこれらの近似を用いて直接線成分δＰ_１，δＰ_Ｋ，δＰ_２および間接線成分δＳ_１，δＳ_Ｋ，δＳ_２を求める。具体的には、次の様に表せる。
δＰ_１＝δＰ_Ｋ＝δＰ_２＝（Ｇ_１−２Ｇ_Ｋ＋Ｇ_２）／（Ｃ_１―２Ｃ_Ｋ＋Ｃ_２）……（４）
δＳ_１＝Ｇ_１−δＰ_１・Ｃ_１ ……（５）
δＳ_Ｋ＝Ｇ_Ｋ−δＰ_Ｋ・Ｃ_Ｋ ……（６）
δＳ_２＝Ｇ_２−δＰ_２・Ｃ_２ ……（７）

分離部１３は、式（４）〜式（７）に基づいてファントム画像δに表れている暗画素Ｄの各々について、直接線成分、および間接線成分を求める。そして分離部１３は、直接線成分を縦横にマッピングして直接線成分マップεを生成する。この直接線成分マップεには、暗画素Ｄとその周辺の４画素から求められた直接線成分が配列されている。アクリル板から出射される直接Ｘ線の強度は、アクリル板全体で一様であると見なすことができるのであるから、直接線成分マップεにおける直接線成分は同一の値となっているはずである。

しかし、直接線成分マップεにはマップの部分によって直接線成分の値にバラツキが見られる。Ｘ線グリッド５の吸収箔５ａの配列が必ずしも理想どおりではないからである。具体的には、Ｘ線グリッド５を間接線成分を透過させる透過率にバラツキがあるので、特にＸ線グリッド５の周縁部においては、ファントム画像δを直接線成分と間接線成分に十分に分離しきれていないのである。そこで、Ｘ線グリッド５の部分によって間接線成分をどの程度透過させるのかということを示すバラツキ率マップＭηを生成する。このバラツキ率マップＭηは、間接線成分におけるグリッド減弱率マップγに相当する。すなわち、グリッド減弱率マップγは、Ｘ線グリッド５の直接線成分についての減弱率であり、バラツキ率マップＭηは、Ｘ線グリッド５の間接線成分の減弱率を表すものである。

＜バラツキマップ取得ステップＴ６＞
バラツキ率マップＭηの取得に先立って、バラツキマップ取得部１４は、ファントム画像δに含まれるＸ線グリッド５に起因するバラツキ成分を求める。まず、直接線成分マップεにおいて直接線成分のバラツキが少ない部分の直接線成分を平均して平均値ε_ａｖｅを取得する。Ｘ線グリッド５の吸収箔５ａは、Ｘ線グリッド５の中央部において、より吸収箔５ａが整然と配列されている性質がある。この性質を利用して平均値ε_ａｖｅは、直接線成分マップεにおける中央部の直接線成分を平均したものとする。すなわち、平均値ε_ａｖｅは、直接線成分マップε全体の平均ではない。バラツキマップ取得部１４は、この平均値ε_ａｖｅを使って、ファントム画像δにおける間接線成分のバラツキを求める。このとき求められる間接線成分のバラツキζＳとすると、ファントム画像δに存する画素群Ｒが図４（ｂ）のように明画素Ｂ１，Ｂ２，暗画素集団Ｋで構成されていたとすると、明画素Ｂ１についての間接線成分のバラツキζＳ_１は、次の様になる。
ζＳ_１＝Ｇ_１−ε_ａｖｅ・Ｃ_１ ……（８）

同様に、暗画素集団ＫについてのバラツキをζＳ_Ｋとし、明画素Ｂ２についてのバラツキをζＳ_２とすると、次の様になる。
ζＳ_Ｋ＝Ｇ_Ｋ−ε_ａｖｅ・Ｃ_Ｋ ……（９）
ζＳ_２＝Ｇ_２−ε_ａｖｅ・Ｃ_２ ……（１０）

バラツキマップ取得部１４は、直接線成分マップεにおける暗画素Ｄの全てについて間接線成分のバラツキζＳを求める。求められたバラツキζＳ_１，ζＳ_Ｋ，ζＳ_２は、バラツキマップ取得部１４によって、縦横に配列され、バラツキマップζが生成される。

＜バラツキ率マップ取得ステップＴ７＞
バラツキマップζは、バラツキ率マップ取得部１５に送出される。バラツキ率マップ取得部１５は、バラツキマップζにおけるバラツキζＳを平均した平均値ε_ａｖｅを取得する。上述のように、平均値ε_ａｖｅは直接線成分マップε全体の平均ではない。そして、バラツキ率マップ取得部１５は、バラツキマップζを構成するバラツキζＳの各々を平均値ε_ａｖｅで除算してバラツキ率ηが縦横に配列したバラツキ率マップＭηを生成する。

以上が、被検体画像を取得する前の準備段階である。複数の被検体画像を取得する場合は、以降のステップを繰返すことになり、上述のステップＴ１〜ステップＴ７はいったん行っておけば足りる。

＜被検体画像取得ステップＴ８＞
次に、ＦＰＤ４のＸ線検出面にＸ線グリッド５を載置した状態で、天板２に被検体Ｍを載置してＸ線撮影を行う。このとき画像生成部１１が生成する画像は、被検体Ｍの透視像が写りこんだ被検体画像ξである。この撮影が被検体撮影である。

＜被検体画像補正ステップＴ９＞
被検体画像ξは、被検体画像補正部１６に送出される。被検体画像補正部１６では、グリッド減弱率マップγ、およびバラツキ率マップＭηを基に被検体画像ξの各画素が示す放射線の強度を直接放射線の成分と間接放射線の成分とに分離する。被検体画像補正部１６は、被検体画像ξにおける暗画素Ｄとこれに横方向から隣接する４つの画素の各々について、直接線成分ξＰを求める。

明画素Ｂ１には、直接線成分と間接線成分とが含まれている。明画素Ｂ１の画素値を示すＸ線強度をＨ_１とし、被検体Ｍを透過しＸ線グリッド５を透過する前の直接Ｘ線の強度をξＰ_１とし、明画素Ｂ１における直接線成分はξＰ_１とＣ_１との積になる。また、Ｘ線グリッド５を透過した後の間接放射線の強度をρＳ_１とする。

Ｘ線グリッド５に透過する前の間接Ｘ線の強度をξＳ_１とすると、これがＸ線グリッド５を透過する際にＸ線グリッド５の部分によってバラツキをもって吸収される。被検体画像ξにおける間接放射線成分ρＳ_１は、Ｘ線グリッド５を透過してきた後の間接放射線の強度であり、いわば見かけ上の間接放射線の成分なのである。Ｘ線グリッド５に透過する前の間接Ｘ線の強度を示すξＳ_１ではない。ρＳ_１とξＳ_１とにはρＳ_１＝ξＳ_１・η_１という関係がある。したがって次のような関係が成り立つ。
Ｈ_１＝ξＰ_１・Ｃ_１＋ρＳ_１＝ξＰ_１・Ｃ_１＋ξＳ_１・η_１ ……（１１）

同様に、暗画素集団Ｋに属する画素値の平均が示すＸ線強度をＨ_Ｋとし、明画素Ｂ２の画素値を示すＸ線強度をＨ_２とすると、次の様になる。
Ｈ_Ｋ＝ξＰ_Ｋ・Ｃ_Ｋ＋ρＳ_Ｋ＝ξＰ_Ｋ・Ｃ_Ｋ＋ξＳ_Ｋ・η_Ｋ ……（１２）
Ｈ_２＝ξＰ_２・Ｃ_２＋ρＳ_２＝ξＰ_２・Ｃ_２＋ξＳ_２・η_２ ……（１３）

なお、Ｃ_２は、明画素Ｂ２おけるグリッド減弱率Ｃであり、Ｃ_Ｋは、暗画素集団Ｋにおけるグリッド減弱率Ｃの平均である。ξＰ_２は、明画素Ｂ２における直接線成分であり、ξＰ_Ｋは、暗画素集団Ｋにおける直接線成分の平均である。ρＳ_２，ξＳ_２は、明画素Ｂ２における間接線成分であり、ρＳ_Ｋ，ξＳ_Ｋは、暗画素集団Ｋにおける間接線成分の平均である。ここで、ξＰ_Ｋ＝（ξＰ_１＋ξＰ_２）／２であるという近似を行う。そして、一般に、間接Ｘ線の強度は隣接する画素の間でなだらかに変化することが知られているので、ξＳ_１＝ξＳ_Ｋ＝ξＳ_２と近似できる。上述の式（１１）、（１２）、（１３）とこれらの近似を用いて直接線成分ξＰ_１，ξＰ_Ｋ，ξＰ_２，間接線成分ξＳ_１，ξＳ_Ｋ，ξＳ_２を求める。具体的には、次の様な式で表せる。

ξＳ_１＝ξＳ_Ｋ＝ξＳ_２
＝（Ｈ_１／Ｃ_１−２Ｈ_Ｋ／Ｃ_Ｋ＋Ｈ_２／Ｃ_２）／（η_１／Ｃ_１−２η_Ｋ／Ｃ_Ｋ＋η_２／Ｃ_２）
……（１４）

被検体画像補正部１６は、式（１４）の関係で、被検体画像ξの間接線成分をいったん求めておいて、これを基に直接線成分ξＰ_１，ξＰ_Ｋ，ξＰ_２を求める。この様にして被検体画像補正部１６は、被検体画像ξの各暗画素Ｄについて直接線成分ξＰ_１，ξＰ_Ｋ，ξＰ_２を求め、これを縦横に配列して直接線成分のみで構成される補正画像を取得する。この補正画像が表示部３２に表示されて実施例１に係るＸ線透視撮影は終了となる。なお、上述の式（１１）、（１３）は本発明の明方程式に、式（１２）は本発明の暗方程式に相当する。

なお、直接線成分ξＰ_１，ξＰ_Ｋ，ξＰ_２は、Ｘ線グリッド５に入射する前の直接Ｘ線を示しているので、補正画像には吸収箔５ａの影に由来する縞模様は写りこんでいない。

以上のように、実施例１のＸ線撮影装置１によれば、エアー画像α，β、ファントム画像δおよび被検体画像ξを基に補正画像を取得する構成となっている。補正画像は被検体を出射した直接Ｘ線成分のみから取得されるので、間接Ｘ線によってコントラストが劣化していない鮮明なＸ線透視画像が取得できる。

しかも、補正画像の取得において、吸収箔５ａの影Ｓが写りこんでいない明画素Ｂに係る明方程式と、吸収箔５ａの影Ｓが写りこんでいる暗画素集団Ｋに係る暗方程式を連立させて解くことで直接Ｘ線成分を求める。すなわち、吸収箔５ａの影Ｓが暗画素集団Ｋのどこかに写りこんでいるものとして直接Ｘ線成分を求めるのである。ＦＰＤ４におけるＸ線検出素子４ａの配列に対して吸収箔５ａの影Ｓが移動するようなことがあっても、吸収箔５ａの影Ｓは、暗画素集団Ｋのいずれかに存在しており、吸収箔５ａの影Ｓが暗画素集団Ｋから外れてしまうことがない。したがって、被検体画像補正部１６は、連立方程式を確実に解くことができ、診断に好適な補正画像を取得することができる。

また、暗画素集団Ｋは３つの画素で構成される。吸収箔５ａの影Ｓの移動は、Ｘ線検出素子４ａの配列における横方向に１画素分程度移動するだけである。したがって、暗画素集団Ｋを３つの画素に指定しておくことができる。暗画素集団Ｋが余りにも大きすぎると、画像のボケにつながる。上述の構成によれば、暗画素集団Ｋに含まれる画素数は、最低限のものとなっている。そして、被検体画像補正部１６は、３つの方程式を連立させることにより被検体画像ξにおける直接Ｘ線成分を求める。この様な構成とすれば、確実に連立方程式を解くことができる。

また、Ｃアーム移動制御部２２の制御にしたがってＸ線管３とＦＰＤ４とは移動可能となっている。この移動には回転移動も含まれる。Ｘ線管３は重荷物であるので、Ｃアーム７を回転させると、Ｃアーム７が撓むことになる。これによってＸ線管３とＦＰＤ４との位置関係がわずかに（２ｍｍ程度）ずれる。すると、ＦＰＤ４に写りこむＸ線グリッド５の吸収箔５ａの影Ｓは、ＦＰＤ４の横方向に検出素子１個分程度移動することになる。上述の構成によれば、この様な現象が生じても、収集箔の影Ｓは暗画素集団Ｋから横方向にはみ出すことがない。したがって、被検体画像ξの直接Ｘ線成分は確実に求められることになる。

本発明は、上述の実施例の構成に限られず、次の様に変形実施することができる。

（１）上述した実施例において、ファントム画像取得ステップＴ４〜バラツキ率マップ取得ステップＴ７とを省略した構成とすることもできる。直接線、間接線分離ステップＴ５で説明したように、グリッド減弱率マップγは、Ｘ線グリッド５の直接線成分についての減弱率であり、バラツキ率マップＭηは、Ｘ線グリッド５の間接線成分の減弱率を表すものである。

直接Ｘ線はグリッド形状の変化を精度良く反映するが、これに比べて間接Ｘ線はかなり一様であり変化が非常に少ない分布を示す。このためにグリッド減弱率Ｃ_１，Ｃ_Ｋ，Ｃ_２の値は概ね７０〜１００％で分布する。これに対して、バラツキ率η_１，η_Ｋ，η_２の値は概ね９９〜１０１％で分布する。そこで、ファントム画像δの撮影は省略して、η_１＝η_Ｋ＝η_２＝１とすることにより、高々数％以内の誤差で間接線成分を算出できる。被検体画像からこの間接線成分を減算することにより直接線画像を得ることができる。

（２）上述した実施例において、Ｘ線撮影装置１には、単一のＣアーム７が設けられていたが、本発明は、これに限らない。本発明は、Ｃアーム７を２つ設けたバイプレーンシステムに適応されてもよい。

（３）上述した実施例は、医用の装置であったが、本発明は、工業用や、原子力用の装置に適用することもできる。

（４）上述した実施例のいうＸ線は、本発明における放射線の一例である。したがって、本発明は、Ｘ線以外の放射線にも適応できる。

α，β エアー画像
δ ファントム画像
ξ 被検体画像
Ｂ 明画素
Ｄ 暗画素
Ｋ 暗画素集団
Ｎ 隣接画素
１ Ｘ線撮影装置（放射線撮影装置）
３ Ｘ線管（放射線源）
４ ＦＰＤ（放射線検出手段）
４ａ Ｘ線検出素子（放射線検出素子）
５ Ｘ線グリッド（放射線グリッド）
５ａ 吸収箔
７ Ｃアーム（支持体）
１６ 被検体画像補正部（被検体画像補正手段）
２１ Ｃアーム移動機構（支持体移動手段）
２２ Ｃアーム移動制御部（支持体移動制御手段）
３３ａ，３３ｂ エアー画像記憶部（エアー画像記憶手段）
３３ｄ ファントム画像記憶部（ファントム画像記憶手段）
３３ｈ 被検体画像記憶部（被検体画像記憶手段）

Claims (5)

1. 放射線を照射する放射線源と、
   放射線を検出する放射線検出素子が縦横に配列された放射線検出手段と、
   前記放射線検出手段の放射線検出面を覆うように設けられるとともに縦方向に伸びた吸収箔が横方向に配列されている放射線グリッドと、
   前記放射線検出手段から出力された検出信号を基に画像を生成する画像生成手段と、
   前記放射線源と前記放射線検出手段との間に被検体を介在させないエアー撮影を行って生成されたエアー画像を記憶するエアー画像記憶手段と、
   前記放射線源と前記放射線検出手段との間に被検体を介在させた被検体撮影を行って生成された被検体画像を記憶する被検体画像記憶手段と、
   前記エアー画像、前記被検体画像を基に前記被検体画像に含まれる直接放射線の成分を求めて、これを基に補正画像を生成する被検体画像補正手段とを備え、
   前記被検体画像補正手段は、各画像における前記吸収箔の影が写りこんでいる暗画素と前記暗画素に横方向から隣接する隣接画素で構成される暗画素集団における放射線強度の平均が直接放射線の成分と間接放射線の成分の和であるものした暗方程式と、前記吸収箔の影が写りこんでいない明画素における放射線強度が直接放射線の成分と間接放射線の成分の和であるものした明方程式から前記被検体画像の画素値における直接放射線の成分を求めることで前記補正画像を生成することを特徴とする放射線撮影装置。
2. 請求項１に記載の放射線撮影装置において、
   前記放射線源と前記放射線検出手段との間にファントムを介在させたファントム撮影を行って生成されたファントム画像を記憶するファントム画像記憶手段を更に備え、
   前記被検体画像補正手段は、前記エアー画像、前記被検体画像に加えて前記ファントム画像を基に補正画像を生成することを特徴とする放射線撮影装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の放射線撮影装置において、
   前記暗画素集団は、横方向に並んだ３つの画素で構成されることを特徴とする放射線撮影装置。
4. 請求項１ないし請求項３に記載の放射線撮影装置において、
   前記被検体画像補正手段は、前記暗方程式と、前記暗画素集団に横方向から隣接する２つの明画素に係る明方程式との３つの方程式を連立させることにより前記被検体画像における直接放射線の成分を求めることを特徴とする放射線撮影装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
   放射線源と放射線検出手段とを支持する支持体と、
   前記支持体を移動させる支持体移動手段と、
   これを制御する支持体移動制御手段とを備えることを特徴とする放射線撮影装置。

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