JP2015024068A - 医用画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸収画像と小角散乱画像を用いた読影を医師が容易に行うことができるようにすることである。
【解決手段】コントローラー２によれば、制御部２１は、Ｘ線撮影装置１により被写体を撮影することにより得られた画像信号に基づいて、少なくとも吸収画像及び小角散乱画像を生成する。また、制御部２１は、生成した吸収画像と小角散乱画像の比率を段階的に変えた合成画像を生成し、生成した合成画像を表示部２３に切り替えて表示する。
【選択図】図５

Description

本発明は、医用画像処理装置に関する。

従来、タルボ（Talbot）干渉計やタルボ・ロー（Talbot-Lau）干渉計を用いたＸ線撮影装置により得られる再構成画像としては、Ｘ線の吸収画像や微分位相画像、小角散乱画像が知られている。

これらの再構成画像を診断に用いるための技術として、例えば、特許文献１には、吸収画像と小角散乱画像に主成分分析を行い、吸収画像と小角散乱画像の類似した成分を取り出して１枚の合成画像を生成し、コントラストの向上を図ることが記載されている。

国際公開第２０１３／０１４０８３号パンフレット

吸収画像と小角散乱画像は、被写体の異なる物理特性を表した画像である。吸収画像は、被写体内部の密度分布の違いを、小角散乱画像では、被写体内部の均質性の違いを画像化していると考えられる。例えば、乳房の病変である腫瘤は吸収画像では白く描出されるが、小角散乱画像ではその内部の均質性の違いを反映して、均質な部分は黒、不均一な部分は白で描出される。

従来、吸収画像と小角散乱画像を用いて読影診断を行う場合、医師は、それぞれの画像で描出された情報を頭の中で重ね合わせて読影を行う必要があった。しかし、頭の中で両画像を重ね合わせて読影を行うことは容易ではない。

吸収画像と小角散乱画像の合成画像を用いれば、医師が頭の中で両画像の位置合わせを行う困難さ等は解消される。しかし、特許文献１の手法で生成された合成画像からは、吸収画像と小角散乱画像のそれぞれにより描出されている情報を医師が読み取ることは困難であり、容易に読影を行うことはできない。

本発明の課題は、吸収画像と小角散乱画像を用いた読影を医師が容易に行うことができるようにすることである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
タルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置により被写体を撮影することにより得られた画像信号に基づいて、少なくとも吸収画像及び小角散乱画像を生成する再構成画像生成手段と、
前記生成された吸収画像と小角散乱画像の比率を段階的に変えた合成画像を生成し、生成した合成画像を所定のタイミングで、又は、ユーザー操作に応じて表示手段に順次切り替えて表示する合成画像表示処理手段と、
を備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記被写体は乳房である。

本発明によれば、吸収画像と小角散乱画像を用いた読影を医師が容易に行うことが可能となる。

本実施形態に係るＸ線画像システムの全体構成例を示す図である。 タルボ干渉計の原理を説明する図である。 図１のコントローラーの機能的構成を示すブロック図である。 図３の制御部により実行される再構成画像生成処理を示すフローチャートである。 （ａ）は、乳房を被写体とした吸収画像、（ｂ）は、（ａ）の吸収画像と（ｃ）の小角散乱画像を６：４で合成した合成画像、（ｃ）は小角散乱画像を示す図である。 吸収画像と小角散乱画像の合成画像を表示部に表示する際における表示濃度幅と中心値の設定を説明するための図である。

［第１の実施形態］
＜医用画像システム１００の構成＞
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係る医用画像システム１００の全体構成を示す。
医用画像システム１００は、Ｘ線撮影装置１と、コントローラー２と、オーダー入力装置３とを備えて構成されている。
Ｘ線撮影装置１とコントローラー２は、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ネットワークＮを介してデータ送受信可能に接続されている。また、コントローラー２とオーダー入力装置３は、通信ネットワークＮを介してデータ送受信可能に接続されている。

Ｘ線撮影装置１は、公知のタルボ干渉計、タルボ・ロー干渉計の何れかにより構成され、被写体の再構成画像を得るためのモアレ画像を生成する装置である。

タルボ干渉計及びタルボ・ロー干渉計は、例えば、国際公開第２００４／０５８０７０号（公知文献１）、国際公開第２０１１／０３３７９８号（公知文献２）、国際公開第２０１１／１１４８４５号（公知文献３）に記載のように、タルボ効果を利用して、被写体の再構成画像を得るためのモアレ画像を生成する装置である。タルボ効果とは、図２に示すように、一定の周期でスリットが設けられた第１格子１４を干渉性の光（Ｘ線源１１から照射されたＸ線）が透過すると、光の進行方向（ｚ方向）に一定周期でその格子像を結ぶ現象をいう。この格子像は自己像と呼ばれ、タルボ干渉計は自己像を結ぶ位置に第２格子１５を平行に配置し、この第２格子１５を第１格子１４に対して光軸（Ｘ線焦点と格子の中央を結ぶ）周りに傾けることで生じる干渉縞（モアレ）Ｍを測定する。なお縞走査法を用いる撮影の場合には、第１格子１４と第２格子１５の相対角を０度としても撮影可能である。第１格子１４の前後に被写体Ｈを配置して干渉性Ｘ線を照射し、得られたモアレＭの画像を演算することによって被写体Ｈの再構成画像を得ることが可能である。

タルボ干渉計は、Ｘ線源１１と放射線検出器（図示せず）との間のＸ線照射経路上に、Ｘ線照射方向に略垂直に設けられた第１格子１４及び第２格子１５を備えて構成されている。第１格子１４及び第２格子１５は回折格子であり、Ｘ線の照射方向（ｚ方向）と直交する方向（ｘ方向）に複数のスリットが配列されている。タルボ干渉計は、被写体ＨをＸ線源１１と第１格子１４または第１格子１４と第２格子１５との間に配置し、第１格子１４と第２格子１５とを一定周期間隔で相対移動させ、一定周期間隔での移動毎にＸ線源１１により照射されたＸ線に応じて放射線検出器が画像信号を読み取る処理を繰り返すことで縞走査法用の複数のモアレ画像を生成するものである。

タルボ・ロー干渉計は、上述のタルボ干渉計の構成に対し、更に、Ｘ線源１１と第１格子１４との間のＸ線源１１に近い位置にマルチスリット（図示せず）が配置された構成である。マルチスリットは回折格子であり、第１格子１４及び第２格子１５と同様にＸ線の照射方向と直交する方向に複数のスリットが配列されている。タルボ・ロー干渉計は、被写体Ｈをマルチスリットと第１格子１４との間または第１格子１４と第２格子１５との間に配置し、マルチスリット、第１格子１４、第２格子１５のいずれか１つを残り２つに対して一定周期間隔で相対移動させ、一定周期間隔での移動毎にＸ線源１１により照射されたＸ線に応じて放射線検出器が画像信号を読み取る処理を繰り返すことで縞走査法用の複数のモアレ画像を生成するものである。
Ｘ線撮影装置１であるタルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計において、縞走査法用の複数のモアレ画像を生成する方式を縞走査方式と呼ぶ。

また、例えば、国際公開第２０１２／０２９３４０号（公知文献４）に記載のように、上述のタルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計において、第１格子１４と第２格子１５の相対角度を所定角度に設定した状態で、各格子１４、１５やマルチスリットを移動させることなくＸ線を１回照射し、照射されたＸ線に応じて放射線検出器が画像信号を読み取ってモアレ画像を生成することとしてもよい。このようなモアレ画像の生成方式をフーリエ変換方式と呼ぶ。

コントローラー２は、Ｘ線撮影装置１により得られたモアレ画像を用いて３種類の被写体の再構成画像（吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像）を生成し、被写体部位に応じて３種類の再構成画像のうち少なくとも２種類の再構成画像を合成し、医師による読影のための合成画像を表示する医用画像処理装置である。

コントローラー２は、図３に示すように、制御部２１、操作部２２、表示部２３、通信部２４、記憶部２５を備えて構成されている。
制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、記憶部２５に記憶されているプログラムとの協働により、後述する再構成画像生成処理や、再構成画像生成処理によって生成された再構成画像を合成し表示する処理等を実行する。制御部２１は、再構成画像生成手段、合成画像表示処理手段として機能する。

操作部２２は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードで押下操作されたキーの押下信号とマウスによる操作信号とを、入力信号として制御部２１に出力する。表示部２３のディスプレイと一体に構成されたタッチパネルを備え、これらの操作に応じた操作信号を生成して制御部２１に出力する構成としてもよい。

表示部２３は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のモニタを備えて構成されており、制御部２１の表示制御に従って、操作画面、Ｘ線撮影装置１の動作状況、生成された再構成画像及び合成画像等を表示する。

通信部２４は、通信インターフェイスを備え、通信ネットワークＮ上のＸ線撮影装置１やオーダー入力装置３と有線又は無線により通信する。例えば、通信部２４は、オーダー入力装置３から撮影オーダー情報を受信したり、Ｘ線撮影装置１に撮影条件や制御信号を送信したり、Ｘ線撮影装置１からモアレ画像を受信したりする。

記憶部２５は、制御部２１により実行されるプログラム、プログラムの実行に必要なデータを記憶している。
例えば、記憶部２５は、オーダー入力装置３から送信された撮影オーダー情報を記憶している。撮影オーダー情報は、撮影日付、患者名、被写体部位等の情報が含まれる。
また、記憶部２５は、被写体部位の情報と、その被写体部位の撮影に適した撮影条件とを対応付けた撮影条件テーブルを記憶している。
また、記憶部２５は、後述する表示濃度幅テーブル２５１、パラメーターテーブル２５２を記憶している。
更に、記憶部２５は、Ｘ線撮影装置１の放射線検出器に対応するゲイン補正データ、欠陥画素マップ等を予め記憶する。なお、これらデータは、Ｘ線撮影装置１側で記憶され、これらのデータに基づき各種補正処理済のモアレ画像をコントローラー２に入力するようにしても良い。

オーダー入力装置３は、オペレーターの入力に応じて撮影オーダー情報を生成する装置である。オーダー入力装置３としては、例えば、ＨＩＳ（Hospital Information System）、ＲＩＳ（Radiology Information System）等が適用可能である。

＜医用画像システム１００の動作＞
次に、医用画像システム１００の動作について説明する。

まず、被写体のＸ線撮影から再構成画像を生成するまでの再構成画像生成処理について説明する。
図４に、コントローラー２の制御部２１により実行される再構成画像生成処理のフローチャートを示す。再構成画像生成処理は、操作部２２の操作に応じて制御部２１と記憶部２５に記憶されているプログラムとの協働により実行される。

まず、コントローラー２の表示部２３に撮影オーダー情報の一覧が表示され、操作部２２により撮影対象の撮影オーダー情報の指定が行われる（ステップＳ１）。
次いで、指定された撮影オーダー情報に含まれる被写体部位の情報に応じた撮影条件が記憶部２５の撮影条件テーブルから読み出され、通信部２４によりＸ線撮影装置１に送信され、設定される（ステップＳ２）。

Ｘ線撮影装置１においては、コントローラー２からの撮影条件が受信されると、受信された撮影条件に基づいて被写体有りでのＸ線撮影と被写体無しでのＸ線撮影が行われ、１又は複数の被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像が生成される。そして、生成された被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像がコントローラー２に送信される。

Ｘ線撮影装置１からのモアレ画像が通信部２４により受信されると（ステップＳ３）、受信されたモアレ画像に基づいて、吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像の３種類の被写体の再構成画像が生成される（ステップＳ４）。

吸収画像（Ｘ線吸収画像）は、干渉縞の平均成分を画像化したものであり、被写体によるＸ線減衰量に応じてコントラストが付く。従来から診断に用いられており、医師等の医療従事者にとってなじみのある画像である。Ｘ線の吸収コントラストがつきやすい骨部の描写に優れている。
微分位相画像は、干渉縞の位相情報を画像化したものであり、被写体によるＸ線波面の傾き量に応じてコントラストが付く。吸収画像よりも軟部組織の描写に優れている。
小角散乱画像は、干渉縞のVisibilityを画像化したものであり、被写体によるＸ線散乱に応じてコントラストが付く（公知文献５：Distribution of unresolvable anisotropic microstructures revealed in visibility-contrast images using x-ray Talbot interferometry Wataru Yashiro et.al. PHYSICAL REVIEW B 84, 094106 (2011)参照。）。吸収画像よりも微細構造の描写に優れている。
ステップＳ４で生成される吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像は、Ｘ線撮影装置１から送信された同一のモアレ画像（群）に基づいて生成されるので、３つの画像は同一被写体の同一部分を描写しており、３つの画像間における被写体の位置合わせは不要である。

上記３種類の再構成画像は、例えば、上述の公知文献４に記載のように、公知の手法により生成することができる。
まず、被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像に、オフセット補正処理、ゲイン補正処理、欠陥画素補正処理、Ｘ線強度変動補正等が施される。次いで、補正後の被写体有りのモアレ画像に基づいて、被写体有りの３種類の再構成画像（吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像）が生成される。また、補正後の被写体無しのモアレ画像に基づいて、被写体無しの３種類の再構成画像（吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像）が生成される。
具体的には、Ｘ線撮影装置１において、縞走査方式により、縞走査法用のモアレ画像が生成された場合、複数のモアレ画像の干渉縞を加算することにより吸収画像が生成される。また、縞走査法の原理を用いて干渉縞の位相が計算され、微分位相画像が生成される。また、縞走査法の原理を用いて干渉縞のVisibilityが計算され（Visibility＝振幅÷平均値）、小角散乱画像が生成される。
Ｘ線撮影装置１において、フーリエ変換方式によりモアレ画像が生成された場合、まず、補正後の被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像のそれぞれがフーリエ変換（二次元フーリエ変換）され、それぞれ０次成分、キャリア周波数（＝モアレ周波数）分シフトされた１次成分がＨａｎｎｉｎｇ窓等により切り出される。次いで、切り出された０次成分、１次成分のそれぞれが逆フーリエ変換される。次いで、０次成分の振幅から吸収画像が生成され、１次成分の位相から微分位相画像が生成され、０次成分と１次成分の振幅の比（＝Visibility）から小角散乱画像が生成される。
そして、生成された被写体有りの再構成画像に対し、同種の被写体無しの再構成画像を用いて（例えば、被写体有りの小角散乱画像に対し、被写体無しの小角散乱画像を用いて）、干渉縞の位相の除去と、画像ムラを除去するための補正処理が行われ、最終的な診断用の３種類の再構成画像が生成される。

再構成画像の生成が終了すると、ステップＳ１で指定された撮影オーダー情報と、今回生成された再構成画像とが対応付けて記憶部２５に記憶され（ステップＳ５）、再構成画像生成処理は終了する。

このようにして生成された再構成画像を医師が読影したい場合、医師は操作部２２によりユーザーＩＤを入力してコントローラ２にログインした後、操作部２２の所定の操作により表示部２３に表示される画像の一覧（患者氏名、撮影日、被写体部位等）から所望の画像を選択することで、所望の患者の被写体部位の再構成画像の表示を指示することができる。

本実施形態において、例えば、乳房を被写体部位とした再構成画像の表示が指示された場合、コントローラー２の制御部２１は、吸収画像と小角散乱画像の比率を段階的に変えた合成画像を生成し、生成した合成画像を表示部２３の画面上に自動的に順次切り替えて表示する。

図５（ａ）〜図５（ｃ）に、乳房を被写体部位とした吸収画像、小角散乱画像、及びこれらの合成画像を示す。吸収画像と小角散乱画像は、同じモアレ画像から生成されたものである。図５（ａ）は、吸収画像（吸収画像１＋小角散乱画像０）、図５（ｂ）は、吸収画像０．６＋小角散乱画像０．４の合成画像、図５（ｃ）は、小角散乱画像（吸収画像０＋小角散乱画像１）である。図５（ａ）〜図５（ｃ）においては、矢印で示す高信号の位置に病変部（腫瘤）存在している。この腫瘤の内部には、特に高信号値で石灰化が描出されている。なお、本実施形態において、吸収画像は被写体によるＸ線吸収が大きいほど画素の信号値が大きく（高く）、小角散乱画像では被写体によるＸ線散乱が大きいほど信号値が大きい（高い）ものとする。また、吸収画像及び小角散乱画像の信号値は画像の表示濃度に対応しており、表示部２３に表示された場合、信号値が大きいほど白く、信号値が小さいほど黒く表示される。

吸収画像では、被写体内部の密度分布の違いを、小角散乱画像では被写体内部の均質性の違いを画像化していると考えられる。吸収画像では密度が大きい箇所ほどＸ線吸収が大きいので白く描画され、小角散乱画像では周りと異なる構造がある（不均一な）箇所ほどＸ線の散乱が大きいので白く描画される。図５（ａ）に示す吸収画像では、病変部は白っぽく描出されているが、それ以外の領域についても乳腺等により白っぽく描出されている。一方、図５（ｃ）に示す小角散乱画像においては、大まかに見ると、石灰化や管内成分などの細かい構造が分布している領域は信号値が大きく白っぽく描出され、乳腺等の比較的均質な構造は黒っぽく描出されている。小角散乱画像をより詳細に見ていくと、信号値の大きい石灰化の周りには比較的信号値の小さい（黒っぽい）領域があり、さらに外側には淡く白く描出されている構造が見られる。これらは、病変内部の均質性が異なることを示している。

従来、吸収画像と小角散乱画像を見て読影を行う場合、医師は、吸収画像と小角散乱画像を見比べて、吸収画像と小角散乱画像のそれぞれが示す情報を頭の中で重ね合わせて読影を行う必要があった。しかし、頭の中で２つの画像が示す情報を重ね合わせることは容易ではない。また、吸収画像と小角散乱画像の合成画像を１枚表示しても、吸収画像と小角散乱画像のそれぞれが描出している情報を読み取ることは困難であり、容易に読影を行うことはできない。
そこで、本願発明者等は検討を行った結果、吸収画像と小角散乱画像の両画像の比率を段階的に変えた合成画像を順次（連続的に）切り替えて表示することにより、吸収画像と小角散乱画像のそれぞれが描出している情報の違いを医師が確認可能に表示することが可能になるとともに、両画像に含まれる情報を合わせて視覚的に捉え易く表示することが可能となり、読影が容易になることを見出した。

例えば、図５に示す画像では、図５（ａ）→図５（ｂ）→図５（ｃ）のように、乳房を被写体とした吸収画像と小角散乱画像の比率を段階的に変えた合成画像を順次切り替えて表示していくことで、吸収画像で乳腺構造内に埋もれた石灰化の信号が徐々に明確になるため、石灰化の視認性が向上する。また、従来から診断に用いられ、医師が見慣れた吸収画像で異常陰影が疑われた領域についての内部構造の理解が容易となる。病変部の範囲の特定にも有効であると考えられる。

比率の異なる合成画像は、制御部２１と記憶部２５に記憶されているプログラムとの協同による以下の（１）〜（４）処理により生成される。
（１）吸収画像と小角散乱画像のそれぞれに表示濃度幅を設定する。
吸収画像と小角散乱画像の有する濃度階調数は、モニタの分解能よりも多い。そこで、画像のどの濃度範囲をモニタに表示するかを設定する。
例えば、制御部２１は、ユーザーである医師による操作部２２の所定の操作に応じて表示部２３に吸収画像と小角散乱画像のそれぞれに対して表示濃度幅の幅及び中心値、又は、最大値（上限）及び最小値（下限）を入力するためのユーザーインターフェースが表示された表示濃度幅設定画面（図示せず）を表示し、操作部２２により表示濃度幅設定画面から入力された表示濃度幅を設定する。表示濃度幅の幅及び中心値、又は、最大値及び最小値は、数値として入力する態様であってもよいし、スライドバー等で調整できる態様であってもよい。表示濃度幅設定画面には、吸収画像と小角散乱画像が表示され、制御部２１は、それぞれの表示濃度幅が入力される毎に、入力された表示濃度幅でそれぞれの画像を表示し、ユーザーが確認できるようになっている。

表示濃度幅設定画面から操作部２２の操作に応じて入力されて設定された吸収画像と小角散乱画像の表示濃度幅は、制御部２１により現在ログインしている医師のユーザーＩＤ、及び吸収画像と小角散乱画像のそれぞれの濃度ヒストグラムと対応付けて表示濃度幅テーブル２５１に記憶される。制御部２１は、次回乳房の再構成画像の表示が指示された際に、ログインしているユーザーのユーザーＩＤで表示濃度幅テーブル２５１を検索し、ユーザーＩＤが一致するデータがある場合は、そのデータに基づいて表示濃度幅を自動的に設定する。例えば、表示濃度幅テーブル２５１に記憶されているデータにおいて、吸収画像、小角散乱画像それぞれの濃度ヒストグラムのピークが表示濃度幅のどのあたりに位置するかを求め、今回表示対象となる吸収画像、小角散乱画像のそれぞれの濃度ヒストグラムのピークが表示濃度幅の同様の位置にくるように表示濃度幅の設定を行う。このように、その医師が過去に設定した表示濃度幅に基づいて自動的に表示濃度幅を設定することで、その都度設定操作をすることなく、読影する医師の診断しやすい表示濃度幅で画像を表示することが可能となる。

なお、乳房を被写体として撮影するＸ線撮影装置１においては、圧迫板が設けられており、撮影時に圧迫板で乳房を圧迫して撮影を行う。このときの圧迫板の位置を示す情報（即ち、被写体の厚みを示す情報）はＸ線撮影装置１で取得可能であり、この圧迫板の位置を示す情報及び管電圧の情報に基づいて、表示濃度幅の設定を行うこととしてもよい。
例えば、記憶部２５に、圧迫板の位置と管電圧の組み合わせに応じた表示濃度幅を予めテーブル化して記憶しておく。また、Ｘ線撮影装置１においてコントローラー２へのモアレ画像の送信時に、併せてこの圧迫板の位置を示す情報及び管電圧の情報をコントローラ２に送信する。コントローラー２では、記憶部２５において、モアレ画像に基づいて生成された再構成画像に対応付けて圧迫板の位置を示す情報及び管電圧の情報を記憶しておく。そして、再構成画像の表示が指示された際に、制御部２１は、再構成画像に対応付けられた圧迫板の位置を示す情報及び管電圧の情報に対応する表示濃度幅を記憶部２５に記憶されたテーブルから読み出して、その表示濃度幅を自動的に設定する。このように、被写体の厚み及び撮影時の管電圧に基づいて自動的に表示濃度幅を設定することで、その都度設定操作をすることなく、読影対象の画像に応じた表示濃度幅で画像を表示することが可能となる。

（２）吸収画像或いは小角散乱画像の一方の表示濃度幅に係数（吸収画像と小角散乱画像の表示濃度幅の比）を乗算して他方の表示濃度幅に揃える。
例えば、図６（ａ）に示すように、吸収画像の表示濃度幅が１．０、小角散乱画像の表示濃度幅が１．５に設定された場合、小角散乱画像の表示濃度幅を吸収画像の表示濃度幅に合わせるとすると、小角散乱画像の各画素の信号値に２／３を乗算する。これにより、図６（ｂ）に示すように表示濃度幅を１．０に揃えることができる。

（３）吸収画像と小角散乱画像の表示濃度幅の中心値を合わせる。
例えば、（２）で係数を乗算したほうの画像の表示濃度幅の中心値を他方の画像の表示濃度幅の中心値に合わせる。これにより、図６（ｂ）に示すように、２つの画像の表示濃度幅及び中心値を合わせることができる。

（４）吸収画像と小角散乱画像を比率ａを段階的に変えて合成する。
合成画像は、以下の式により合成画像の各画素の信号値を演算して生成する。
合成画像＝（１−ａ）×（吸収画像の信号値−吸収画像の中心値）＋ａ×（小角散乱画像の信号値−小角散乱画像の中心値）＋吸収画像の中心値
ここで、０≦ａ≦１とし、ａを等間隔で０→１又は１→０の間で変化させる。
なお、デフォルトでは、ａは０→１に変化させる、即ち、吸収画像からスタートし、段階的に比率を変えて、最終的に小角散乱画像となるように合成画像を生成して表示する設定となっていることとするが、表示濃度幅設定画面には、何れの画像からスタートするかを選択するための選択ボタン等が設けられており、制御部２１は、操作部２２の選択ボタンの操作に応じて、ａを０→１又は１→０に段階的に変化させて合成画像を生成し、表示する。これにより、医師が読影しやすい態様で合成画像の表示を行うことが可能となる。

合成画像が生成されると、制御部２１は、生成した合成画像を順次表示部２３の読影画面上に切り替えて表示する。このとき、表示されている合成画像に対応する比率ａの値を併せて表示する。ａの値を合成画像と併せて表示することで、現在表示されている合成画像における吸収画像と小角散乱画像の比率を医師が容易に把握することが可能となる。

以上の（１）〜（４）の処理により合成画像を生成することにより、比率を段階的に変化させたときの各画素の濃度の変化は線形となるので、何れかの画像の濃度に引っ張られることによる急激な濃度の変動（ばたつき）のない安定した濃度で合成画像を表示することが可能となる。

なお、（２）〜（４）の処理は、ｂ：吸収画像と小角散乱画像の表示濃度幅の比として、下記の式の計算にまとめることができる。
合成画像＝（１−ａ）×（吸収画像の信号値−吸収画像の中心値）＋ａ×（小角散乱画像の信号値−小角散乱画像の中心値）×ｂ＋吸収画像の中心値

上記のように小角散乱画像の表示濃度幅を吸収画像の表示の濃度幅に合わせた場合には、合成画像の表示は吸収画像の表示濃度幅および中心値に合わせることにより最適な表示が可能となる。

表示部２３に上記により生成された合成画像を切り替え表示するスピード（枚数／秒）や比率ａを変化させる間隔（或いは、表示枚数）は予め設定されており、制御部２１は、設定されているパラメータに応じたタイミングで合成画像を読影画面上に順次切り替えて表示するが、合成画像を表示する読影画面には、併せて、ユーザーによる操作部２２の操作によりこれらのパラメーターを変更するためのユーザーインターフェースを設けられており、パラメーターが変更されると、制御部２１は、変更されたパラメータに応じたタイミングで合成画像を順次切り替えて表示する。例えば、スピードが変更されると、制御部２１は、変更されたパラメーターに応じた速度で残りの合成画像を順次切り替えて表示する。表示枚数（ａの間隔）が変更されると、制御部２１は、変更されたａの間隔で再度（１）〜（４）の合成画像の生成を行い、生成された合成画像を設定されているスピードで表示部２３の読影画面上に順次切り替えて表示する。このように、合成画像の表示態様は、医師が診易いように容易に変更することができる。
操作部２２によりパラメーターが変更された場合、制御部２１は、変更されたパラメーターをログインしているユーザーのユーザーＩＤと対応付けて記憶部２５のパラメーターテーブル２５２に記憶しておき、次回にそのユーザーが乳房の再構成画像の表示を行った際に、記憶部２５のパラメーターテーブル２５２にユーザーＩＤに対応付けて記憶されているパラメーターに基づいて切り替え表示を行う。

なお、読影画面には、切り替え表示を停止するための停止ボタン及び左右の矢印ボタン等が設けられており、自動による切り替え表示から手動による切り替え表示に変更することができる。操作部２２により停止ボタンが押下されると、制御部２１は、押下された時点の合成画像を表示したまま切り替え表示を停止する。操作部２２により左右矢印ボタンが押下されると、制御部２１は、自動切り替え表示を手動切り替え表示に変更し、その押下に応じて比率ａを段階的に変更した合成画像を順次切り替えて表示する。右矢印ボタンが押下された場合、制御部２１は、表示されている合成画像に対し、ａを進める方向（ａを０→１に変化させているときはａを増加させ、ａを１→０に変化させているときはａを減少させる方向）に１つ変化させた合成画像を表示する。左矢印ボタンが押下された場合、制御部２１は、表示されている合成画像に対し、ａを戻す方向（ａを０→１に変化させているときはａを減少させ、ａを１→０に変化させているときはａを増加させる方向）に１つ変化させた合成画像を表示する。なお、制御部２１は、手動で表示した合成画像の表示時間を計測しておき、最も長い時間表示された合成画像の比率を最適比率としてログインしているユーザーのユーザーＩＤに対応付けて記憶部２５に記憶しておき、同一ユーザーによる次回の乳房画像の表示時にこの最適比率の合成画像をはじめに表示させることとしてもよい。なお最適比率についてはユーザーが画像を見ながら操作部２２の操作により選択するとすることも可能である。

また、上記の説明では、制御部２１は比率を段階的に変えた合成画像を自動的に、即ち、所定のタイミングで順次切り替えて表示することとして説明したが、制御部２１は、読影画面上にスライドバーや左右の矢印ボタンを設け、ユーザーの操作部２２によるスライドバーの操作や左右の矢印ボタンの操作に応じてａを段階的に変更して合成画像を生成し、読影画面上に順次切り替えて表示することとしてもよい。

以上説明したように、第１の実施形態におけるコントローラー２によれば、制御部２１は、Ｘ線撮影装置１により被写体を撮影することにより得られた画像信号に基づいて、少なくとも吸収画像及び小角散乱画像を生成する。また、制御部２１は、生成した吸収画像と小角散乱画像の比率を段階的に変えた合成画像を生成し、生成した合成画像を所定のタイミングで、又は、ユーザー操作に応じて表示部２３に順次切り替えて表示する。
従って、吸収画像と小角散乱画像のそれぞれが描出している情報の違いを医師が確認可能に表示することが可能となるとともに、両画像に含まれる情報を合わせて視覚的に捉え易く表示することが可能となるので、医師による読影が容易となる。

また、微分位相画像は構造の辺縁を描出するため、吸収画像と微分位相画像、或いは、吸収画像と微分位相画像の絶対値を足し合わせることにより生成した合成画像は吸収画像に比べて構造の辺縁が強調された鮮鋭性の高い画像となる。そこで、吸収画像と微分位相画像の合成画像と、小角散乱画像の間で比率の異なる合成画像を表示する、としてもよい。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態において、医用画像システム１００の構成及び再構成画像生成処理は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので説明を援用する。

乳房を被写体とした再構成画像のうち、微分位相画像や小角散乱画像は、従来から診断に使用されているＸ線画像とは異なるため、読影が難しい。しかし、これらの画像は従来から診断に使用されているＸ線画像とは異なる情報を含んでいる。一方、吸収画像は、読影する医師が見慣れたＸ線画像と同等の画像である。
そこで、第２の実施形態においては、乳房の再構成画像の表示の他の形態として、小角散乱画像の信号値に対応するカラー（色）、或いは微分位相画像の信号値を解析して得られる情報に対応するカラーを吸収画像上に重畳して表示させる。

以下、第２の実施形態の具体的な表示処理について説明する。
まず、小角散乱画像の信号値に対応するカラーを吸収画像に重畳させる例について説明する。

操作部２２により、表示対象として乳房を被写体部位とした再構成画像の読影が指示された場合、コントローラー２の制御部２１は、まず、吸収画像を表示した読影画面を表示部２３に表示する。医師は、従来から見慣れた吸収画像を見ておおよその診断をすることができる。読影画面内には、例えば、重畳表示のＯＮ／ＯＦＦの切り替えボタンが設けられ、医師が操作部２２により重畳表示をＯＮに切り替えると、制御部２１は、小角散乱画像の各画素の信号値（信号強度）に応じた色を吸収画像上に重畳表示する。色は、小角散乱画像の信号強度の小さいほうから大きい方にグラデーションなるように予め割り当てられており、医師は、吸収画像上の色の分布を見ることで組織の均質性の違いを容易に視認することができる。操作部２２によりカラー表示のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、医師は、吸収画像で異常を疑う領域を見ながら、その異常陰影を疑う領域の内部構造を理解することが可能となり、異常陰影の視認検出性が向上する。

なお、小角散乱画像の信号値のカラー表示は、半透明にして吸収画像に重畳するようにしてもよい。また、画像全体にカラーを重畳表示するのではなく、例えば、吸収画像で予め定められた基準値よりも信号値が高い画素について重畳表示することとしてもよい。吸収画像の信号値の高い領域は、正常な乳腺の場合もあるし、異常陰影の場合もある。そこで、吸収画像において信号値の高い領域に小角散乱画像の信号分布のカラー表示を行うことにより、異常陰影の視認検出性が向上する。

一方、微分位相画像においては、正常な乳腺領域は構造が入り組んで見えるが、発達した腫瘤においては信号変化が乏しくのっぺりと描出される傾向がある。そこで、微分位相画像を用いる場合は、各画素の信号値をカラー表示するのではなく、信号値分布の特徴量、例えば、各画素について、周囲画素との間で標準偏差を算出し、各画素の色をその画素の標準偏差に応じた色で吸収画像に重畳表示する。

微分位相画像の標準偏差の分布を吸収画像に重畳表示する場合の表示方法は、小角散乱画像の信号分布に重畳表示する場合と同様である。即ち、操作部２２により、表示対象として乳房を被写体部位とした再構成画像の読影が指示された場合、コントローラー２の制御部２１は、まず、吸収画像を表示した読影画面を表示部２３に表示する。医師は、従来から見慣れた吸収画像を見ておおよその診断をすることができる。読影画面内には、例えば、重畳表示のＯＮ／ＯＦＦの切り替えボタンが設けられ、医師が操作部２２により重畳表示をＯＮに切り替えると、制御部２１は、微分位相画像の各画素の信号値（信号強度）と周囲画素の信号値との標準偏差を算出して、各画素の標準偏差に応じた色を吸収画像上に重畳表示する。色は、標準偏差の小さいほうから大きい方にグラデーションなるように予め割り当てられており、読影医は、吸収画像上の色の分布を見ることで微分位相画像の信号のばらつきを容易に視認することができる。操作部２２によりカラー表示のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、読影医は、吸収画像で異常を疑う領域を見ながら、その異常陰影を疑う領域の微分位相信号のばらつきを確認することが可能となり、異常陰影の視認検出性が向上する。

なお、微分位相画像の信号の標準偏差のカラー表示についても同様に、半透明にして吸収画像に重畳するようにしてもよい。また、画像全体にカラーを重畳表示するのではなく、例えば、吸収画像で予め定められた基準値よりも信号値が高い画素について重畳表示することとしてもよい。
また、微分位相画像は構造の辺縁を描出するため、吸収画像と微分位相画像、或いは、吸収画像と微分位相画像の絶対値を足し合わせることにより生成した合成画像は吸収画像に比べて構造の辺縁が強調された鮮鋭性の高い画像となる。そこで、吸収画像と微分位相画像の合成画像の上に、小角散乱画像の信号値分布、或いは、微分位相画像の画素値分布を表すカラーを重畳表示させることとしてもよい。

以上、再構成画像の表示に係る第１の実施形態及び第２の実施形態について説明したが、上述した本実施形態における記述は、本発明に係る好適な一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、Ｘ線撮影装置１により得られたモアレ画像に基づいて、吸収画像、小角散乱画像、微分位相画像の３つの再構成画像を生成することとして説明したが、必ずしも３種類全ての再構成画像を生成する必要はなく、少なくとも、合成画像の生成に必要な再構成画像を生成すればよい。例えば、第１の実施形態においては、被写体部位が乳房である場合は、少なくとも吸収画像と小角散乱画像を生成すればよい。

その他、Ｘ線撮影システムを構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１ Ｘ線撮影装置
２ コントローラー
２１ 制御部
２２ 操作部
２３ 表示部
２４ 通信部
２５ 記憶部
２５１ 表示濃度幅テーブル
２５２ パラメーターテーブル
３ オーダー入力装置

Claims (2)

1. タルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置により被写体を撮影することにより得られた画像信号に基づいて、少なくとも吸収画像及び小角散乱画像を生成する再構成画像生成手段と、
   前記生成された吸収画像と小角散乱画像の比率を段階的に変えた合成画像を生成し、生成した合成画像を所定のタイミングで、又は、ユーザー操作に応じて表示手段に順次切り替えて表示する合成画像表示処理手段と、
   を備える医用画像処理装置。
2. 前記被写体は乳房である請求項１に記載の医用画像処理装置。