JP2016198410A - 断層画像生成システム、画像処理装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】高吸収体にピントが合うスライス面以外のスライス面に対する高吸収体の流れ像の影響を低減することで、断層画像の画質の向上を図る。【解決手段】コンソール９０の制御部９１は、放射線撮影装置１により取得された投影画像から放射線の高吸収体領域を抽出した高吸収体領域のみの投影画像を単純逆投影し、得られた断層画像に基づいて、各スライス面における高吸収体の存在の信頼度を算出する。次いで、高吸収体領域のみの投影画像を逆投影し、得られた高吸収体領域のみの断層画像の各スライス面に対し、信頼度に応じた重み係数を乗算する。次いで、放射線撮影装置１により取得された投影画像の高吸収体領域の画素を補間し、補間後の投影画像を逆投影する。そして、補正後の高吸収体領域のみの断層画像と、補正後の投影画像の逆投影画像とを合成して被写体の断層画像を生成する。【選択図】図１４

Description

本発明は、断層画像生成システム、画像処理装置及びプログラムに関する。

従来、医療の分野では、トモシンセシス撮影やＣＴ（Computed Tomography）撮影によって被写体を放射線撮影し、得られた投影画像を再構成して被写体の断層画像を生成する技術が知られている。

しかしながら、被写体に金属等の放射線の吸収係数（質量吸収係数）の非常に高い高吸収体（以下、高吸収体と呼ぶ）が含まれると、断層画像上に、筋状のストリークアーチファクトが生じてしまう問題がある。また、高吸収体にピントが合うスライス面（即ち、実際に高吸収体が存在する面を写したスライス面）以外のスライス面に対しても高吸収体の流れ像が写りこんでしまうという問題がある。

そこで、例えば、特許文献１には、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法において投影画像から断層画像を再構成する際に、フィルター対象画素と周囲の画素との差分値と閾値との比較結果によってフィルターの形状を変えてＦＢＰ法による再構成を行うことでストリークアーチファクトを低減する技術が記載されている。

特開２０１３−１４４０９７号公報

特許文献１に記載の技術によれば、高吸収体にピントが合うスライス面に対してはストリークアーチファクト等の高吸収体起因のアーチファクトを低減することができる。しかしながら、それ以外のスライス面に対しての高吸収体起因のアーチファクトである流れ像を低減することはできない。そのため、高吸収体の流れ像の影響で、本来存在するはずの構造物が見えない等、画質の劣化を引き起こしてしまう。

本発明の課題は、高吸収体にピントが合うスライス面以外のスライス面に対する高吸収体の流れ像の影響を低減することで、断層画像の画質の向上を図ることである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
被写体に放射線を照射する放射線源と、放射線を検出して電気信号を生成する放射線検出素子が二次元状に配置され、照射された放射線に応じた投影画像を取得する放射線検出器と、を備え、前記放射線源と前記放射線検出器との位置関係を変化させながら、前記放射線源と前記放射線検出器との間に配置された被写体の前記投影画像を所定回数取得する撮影手段と、
前記撮影手段により取得された投影画像を用いて前記被写体の断層画像の生成を行う画像処理手段と、
を備える断層画像生成システムであって、
前記画像処理手段は、
前記撮影手段により取得された投影画像から放射線の高吸収体領域を認識する認識手段と、
前記認識手段により認識された高吸収体領域の画像に基づいて、前記断層画像の各スライス面における高吸収体の存在の信頼度を取得する取得手段と、
前記撮影手段により取得された投影画像から前記高吸収体領域を抽出し、前記高吸収体領域のみの投影画像を取得する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された高吸収体領域のみの投影画像を逆投影して高吸収体領域のみの断層画像を生成する第１の逆投影手段と、
前記第１の逆投影手段により得られた高吸収体領域のみの断層画像の前記各スライス面に対し、前記信頼度に応じた重み係数を乗算する補正手段と、
前記撮影手段により取得された投影画像の前記高吸収体領域の画素を補間する補間手段と、
前記補間手段による補間後の投影画像を逆投影する第２の逆投影手段と、
前記補正手段による補正後の高吸収体領域のみの断層画像と、前記第２の逆投影手段による逆投影により得られた断層画像とを合成して前記被写体の断層画像を生成する生成手段と、
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、
前記認識手段により認識された高吸収体領域のうち同じ高吸収体を示す高吸収体領域に同じラベルを付与するラベリング手段を備え、
前記取得手段は、前記断層画像の各スライス面における高吸収体の存在の信頼度を高吸収体領域毎に取得し、
前記抽出手段は、前記撮影手段により取得された投影画像から高吸収体領域をそれぞれ抽出し、高吸収体領域毎の投影画像を取得し、
前記第１の逆投影手段は、同じラベルが付与された高吸収体領域毎に投影画像の逆投影を行って高吸収体領域毎の断層画像を生成し、
前記補正手段は、前記高吸収体領域毎の断層画像の各スライス面に対し、その高吸収体領域に対して取得された前記信頼度に応じた重み係数を乗算し、
前記生成手段は、前記補正手段による補正後の高吸収体領域毎の断層画像と、前記第２の逆投影手段による逆投影により得られた断層画像とを合成して前記被写体の断層画像を生成する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記取得手段は、前記認識手段により認識された高吸収体領域のうち同じラベルが付与された高吸収体領域毎に、その高吸収体領域のみの投影画像を単純逆投影して断層画像を生成し、得られた断層画像の各スライス面における高吸収体領域の面積又は鮮鋭度に基づいて、前記各スライス面の前記信頼度を算出することにより、前記各スライス面の前記信頼度を取得する。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、
前記取得手段により取得された前記信頼度を重み係数に変換する変換手段を備える。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記変換手段は、σを定数として、以下の式により前記信頼度を重み係数Ａに変換する。
（式）
Ａ＝ｅｘｐ（−（信頼度の最大値−各スライス面の信頼度）÷σ）

請求項６に記載の発明は、
放射線源と放射線検出器との間に被写体を配置して前記放射線源と前記放射線検出器との位置関係を変化させながら所定回数の投影画像の取得を行う撮影装置により取得された投影画像を用いて前記被写体の断層画像の生成を行う画像処理装置であって、
前記撮影装置により取得された投影画像から放射線の高吸収体領域を認識する認識手段と、
前記認識手段により認識された高吸収体領域の画像に基づいて、前記断層画像の各スライス面における高吸収体の存在の信頼度を取得する取得手段と、
前記撮影装置により取得された投影画像から前記高吸収体領域を抽出し、前記高吸収体領域のみの投影画像を取得する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された高吸収体領域のみの投影画像を逆投影して高吸収体領域のみの断層画像を生成する第１の逆投影手段と、
前記第１の逆投影手段により得られた高吸収体領域のみの断層画像の前記各スライス面に対し、前記信頼度に応じた重み係数を乗算する補正手段と、
前記撮影装置により取得された投影画像の前記高吸収体領域の画素を補間する補間手段と、
前記補間手段による補間後の投影画像を逆投影する第２の逆投影手段と、
前記補正手段による補正後の高吸収体領域のみの断層画像と、前記第２の逆投影手段による逆投影により得られた断層画像とを合成して前記被写体の断層画像を生成する生成手段と、
を備える。

請求項７に記載の発明のプログラムは、
放射線源と放射線検出器との間に被写体を配置して前記放射線源と前記放射線検出器との位置関係を変化させながら所定回数の投影画像の取得を行う撮影装置により取得された投影画像を用いて前記被写体の断層画像の生成を行う画像処理装置に用いられるコンピューターを、
前記撮影装置により取得された投影画像から放射線の高吸収体領域を認識する認識手段、
前記認識手段により認識された高吸収体領域の画像に基づいて、前記断層画像の各スライス面における高吸収体の存在の信頼度を取得する取得手段、
前記撮影装置により取得された投影画像から前記高吸収体領域を抽出し、前記高吸収体領域のみの投影画像を取得する抽出手段、
前記抽出手段により抽出された高吸収体領域のみの投影画像を逆投影して高吸収体領域のみの断層画像を生成する第１の逆投影手段、
前記第１の逆投影手段により得られた高吸収体領域のみの断層画像の前記各スライス面に対し、前記信頼度に応じた重み係数を乗算する補正手段、
前記撮影装置により取得された投影画像の前記高吸収体領域の画素を補間する補間手段、
前記補間手段による補間後の投影画像を逆投影する第２の逆投影手段、
前記補正手段による補正後の高吸収体領域のみの断層画像と、前記第２の逆投影手段による逆投影により得られた断層画像とを合成して前記被写体の断層画像を生成する生成手段、
として機能させる。

本発明によれば、高吸収体にピントが合うスライス面以外のスライス面に対する高吸収体の流れ像の影響を低減し、断層画像の画質の向上を図ることが可能となる。

本実施形態に係る断層画像生成システムの全体構成を示す図である。 トモシンセシス撮影を説明するための図である。 図１のコンソール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断層画像生成処理を示すフローチャートである。 高吸収体領域を含む投影画像（一連の投影画像の抜粋）の例を示す図である。 図５に示す投影画像から高吸収体領域のみが抽出された投影画像の例を示す図である。 図５に示す投影画像の高吸収体領域が補間された投影画像の例を示す図である。 同じラベルが付与された高吸収体領域毎の投影画像の例を示す図である。 同じラベルが付与された高吸収体領域毎の単純逆投影画像の例を示す図である。 （ａ）は、高吸収体領域にピントが合うスライス面の画像を示す図、（ｂ）は（ａ）のＬにおけるプロファイル及びこのプロファイルを微分したプロファイルを示す図である。 （ａ）は、高吸収体領域にピントが合わないスライス面の画像を示す図、（ｂ）は（ａ）のＬにおけるプロファイル及びこのプロファイルを微分したプロファイルを示す図である。 同じラベルが付与された高吸収体領域毎の逆投影画像の一例を示す図である。 高吸収体領域が補間された投影画像を投影して得られた逆投影画像の一例を示す図である。 本実施形態の断層画像生成処理によって生成された断層画像の例を示す図である。 従来技術によって生成された断層画像の例を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明に係る好適な実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。

［断層画像生成システム１００の構成］
まず、本発明に係る断層画像生成システム１００の概略構成について説明する。断層画像生成システム１００は、被写体Ｈ（人体の部位）をトモシンセシス撮影することにより得られた投影画像を用いて被写体Ｈの断層画像を生成するシステムである。図１に、本実施形態に係る断層画像生成システム１００の概略構成を示す。図１に示すように、断層画像生成システム１００は、主に、放射線撮影装置１やコンソール９０等で構成されている。
なお、以下の説明において、被写体台５４の長手方向（被写体台５４に配置された被写体Ｈの体軸方向）をｙ軸方向、撮影面（放射線が照射される面）においてｙ軸方向と直交する方向をｘ軸方向、放射線照射方向（被写体Ｈの厚さ方向）をｚ軸方向として説明する。

断層画像生成システム１００は、撮影室１０１ａや前室（操作室等ともいう。）１０１ｂの内外に設けられるようになっている。撮影室１０１ａ内には、放射線撮影装置１の撮影台５０、放射線源６１等が設けられている。また、撮影室１０１ａ内には、放射線検出器Ｆと後述するコンソール９０との間の無線通信を中継するためのアクセスポイントＡＰ等も設けられている。

また、前室１０１ｂには、放射線照射装置６０の操作卓６２や曝射スイッチ６３等が設けられている。また、図１では、制御ＢＯＸ８０やコンソール９０等が前室１０１ｂの外に設けられている場合が示されているが、それらを前室１０１ｂ内等に設けることも可能である。

撮影手段としての放射線撮影装置１は、図１に示すように、放射線検出器Ｆと、放射線検出器Ｆ及び被写体Ｈを保持する撮影台５０と、放射線照射装置６０と、を備えて構成されている。なお、図１においては、一例として、臥位で被写体Ｈを撮影する放射線撮影装置１を側面から見た図を示している。

放射線検出器Ｆは、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）等の半導体イメージセンサーにより構成される。ＦＰＤは、例えば、ガラス基板等を有しており、基板上の所定位置に、放射線源６１から照射されて少なくとも被写体Ｈを透過した放射線（Ｘ線）をその強度に応じて検出し、検出した放射線を電気信号に変換して蓄積する複数の検出素子（画素）がマトリックス状に配列されている。各画素は、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング部を備えて構成されており、当該各画素に蓄積された電気信号の読み取りをスイッチング部によりスイッチングしていき、放射線検出器Ｆに蓄積された電気信号を読み取ることにより、被写体Ｈの投影画像を取得する。なお、ＦＰＤには放射線をシンチレーターを介して光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型、放射線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、何れを用いてもよい。
放射線検出器Ｆは、ネットワークＮ１及び制御ＢＯＸ８０を介してコンソール９０と通信を行う機能、アクセスポイントＡＰを介してコンソール９０と通信を行うための無線通信機能を備えている。

撮影台５０は、検出器装填部５１、装填部支持部５２、搬送装置５３、被写体台５４等を備えて構成されている。
検出器装填部５１は、放射線検出器Ｆを保持する。
装填部支持部５２は、被写体台５４の被写体Ｈを載置する面とは反対の面の側に、被写体台５４の長手方向（被写体Ｈの体軸方向。ｙ軸方向。）に移動可能に設けられ、検出器装填部５１を支持する。
搬送装置５３は、図示を省略するが、例えば、駆動モーター等を備え、駆動モーターの回転力をラックアンドピニオンで装填部支持部５２に伝えて、装填部支持部５２を被写体台５４の長手方向（ｙ軸方向）に移動させる。なお、搬送装置５３は、装填部支持部５２を被写体台５４の長手方向に移動させることができるものであれば、どのような構成や機構等でも採用することが可能であり、上記のラックアンドピニオンを用いた構成等に限定されない。例えばアクチュエーター等の直線的な動きを装填部支持部５２に伝達して装填部支持部５２を移動させるように構成することも可能である。
被写体台５４は、放射線源６１の放射線照射方向に設けられた被写体Ｈを支持する台であり、アクリル板等の樹脂性の板や、カーボン板等の無機材料からなる板、或いは金属板等で構成されている。被写体台５４には、被写体台５４の長手方向（ｙ軸方向）に沿って装填部支持部５２を移動させるためのガイド（図示せず）が設けられている。

放射線照射装置６０は、被写体Ｈを介して放射線検出器Ｆに放射線を照射する放射線源６１と、放射線技師等の撮影者が管電流や管電圧、照射時間等の撮影条件を設定可能な操作卓６２と、撮影者が操作して放射線源６１からの放射線の照射を指示する曝射スイッチ６３と、放射線源６１を被写体台５４における被写体Ｈの体軸方向に沿って（ｙ軸方向に）移動させるとともに、移動させた位置で放射線源６１から照射する放射線が放射線検出器Ｆに照射されるように放射線源６１の照射角度をその位置によって傾ける放射線源移動機構６４等を備えて構成されている。放射線照射装置６０は、制御ＢＯＸ８０を介してコンソール９０から、又は操作卓６２により撮影条件が設定され、曝射スイッチ６３が押下されると、曝射スイッチ６３の押下信号をコンソール９０に送信し、コンソール９０からの制御信号に基づいて、設定された撮影条件で放射線源移動機構６４により放射線源６１を移動させつつ放射線源６１に放射線を照射させる。
また、放射線源６１の放射線照射方向には、放射線源６１から照射された放射線の照射領域を制限するコリメーター７５が設けられている。

本実施形態では、放射線照射装置６０の放射線源６１として、被写体Ｈや放射線検出器Ｆに向けて放射線を円錐状に照射する放射線源、すなわちいわゆるコーンビームを照射する放射線源が用いられているが、放射線源６１を支点として扇のように略平面状に拡がる放射線（すなわちいわゆるファンビーム）を照射する放射線源を用いるように構成することも可能である。ファンビームを照射する放射線源を用いる場合には、当該一定方向にファンビームが拡がるように放射線源から放射線が照射される。

放射線源移動機構６４と搬送装置５３は、後述する制御ＢＯＸ８０を介してコンソール９０から送信される制御信号に応じて、互いに同期して、放射線源６１と装填部支持部５２とを回転中心Ｏ（図２参照）を中心として被写体台５４に沿って（即ち、ｙ軸方向に）互いに反対方向に移動させることにより、図２に示すように、放射線源６１と放射線検出器Ｆとを互いに反対方向に移動させる。

上記構成の放射線撮影装置１は、放射線源６１と放射線検出器Ｆとが同期して予め定められた撮影スタート位置から終了位置に反対方向に移動する間に、所定回数（複数回）のトモシンセシス撮影を行い、撮影ごとに放射線検出器Ｆで投影画像を取得するように構成されている。このとき、放射線源６１の光軸が放射線検出器Ｆの中央に照射されるように構成されている。

その際、例えば、放射線源６１から放射線を途切れることなく連続的に照射し、その間に放射線検出器Ｆが所定回数の投影画像の取得処理を行うように構成することが可能である。或いは、放射線源６１から放射線を所定回数照射（パルス照射）して、放射線が照射されるごとに放射線検出器Ｆで投影画像を取得するように構成してもよい。

なお、放射線検出器Ｆは、投影画像を取得するごとに、制御ＢＯＸ８０を介して画像処理装置としてのコンソール９０に取得した投影画像を送信するように構成してもよく、また、取得した各投影画像を一旦図示しない記憶部に保存しておき、所定回数の投影画像の取得処理が終了した時点で各投影画像をまとめてコンソール９０に送信するように構成することも可能である。

制御ＢＯＸ（中継器等ともいう。）８０は、ネットワークＮ１を介して放射線撮影装置１の各部や、検出器装填部５１に装填された放射線検出器Ｆ、コンソール９０等と接続されている。制御ＢＯＸ８０には、コンソール９０等から放射線照射装置６０に送信するＬＡＮ（Local Area Network）通信用の信号等を放射線照射装置６０用の信号等に変換したり、また、その逆の変換も行う図示しない変換器が内蔵されている。

コンソール９０は、図３に示すように、制御部９１、操作部９２、表示部９３、通信部９４、記憶部９５を備えて構成され、各部がバス９６により接続されて構成されたコンピューター装置である。

制御部９１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等により構成される。制御部９１のＣＰＵは、記憶部９５に記憶されているシステムプログラムや処理プログラム等の各種プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開されたプログラムに従って後述する断層画像生成処理を始めとする各種処理を実行する。制御部９１は、記憶部９５に記憶されているプログラムとの協働により、画像処理手段、認識手段、取得手段、第１の逆投影手段、補正手段、補間手段、第２の逆投影手段、生成手段、ラベリング手段、変換手段として機能する。

操作部９２は、文字入力キー、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９１に出力する。

表示部９３は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のモニターを備えて構成されており、制御部９１から入力される表示信号の指示に従って、各種画面を表示する。

通信部９４は、ＬＡＮカード等により構成され、スイッチングハブを介してネットワークＮ１、Ｎ２に接続された外部機器との間でデータの送受信を行う。

記憶部９５は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）や半導体の不揮発性メモリ等で構成されている。記憶部９５には、前述のようにシステムプログラムや各種処理プログラムが記憶されている。

また、記憶部９５には、放射線検出器Ｆから受信した投影画像を記憶する投影画像記憶部９５１、生成した断層画像を記憶する断層画像記憶部９５２等が設けられている。
更に、記憶部９５には、受付された患者の患者情報等が記憶されている。

コンソール９０は、通信部９４により例えばアクセスポイントＡＰや制御ＢＯＸ８０を介して放射線検出器Ｆに覚醒信号を送信して放射線検出器Ｆをスリープ（sleep）状態から覚醒（wake up）状態に遷移させる等して放射線検出器Ｆを制御したり、放射線技師等の撮影者が操作部９２により設定した管電流等を、制御ＢＯＸ８０を介して放射線照射装置６０に送信して設定したり、制御ＢＯＸ８０を介して搬送装置５３及び放射線源移動機構６４を制御することができるようになっている。

また、本実施形態では、コンソール９０は、画像処理装置としても機能するようになっており、放射線検出器Ｆが取得した投影画像が放射線撮影装置１から送信されてくると、受信した投影画像に基づいて被写体Ｈの断層画像（図１に一点鎖線で示す断面の二次元断層画像）を生成するようになっている。なお、画像処理装置を、コンソール９０とは別体の装置として構成することも可能である。

さらに、図１に示すように、コンソール９０には、ネットワークＮ２を介してアクセスポイントＡＰが接続されている。また、コンソール９０は、ネットワークＮ２を介して図示しないＨＩＳ（Hospital Information System；病院情報システム）やＲＩＳ（Radiology Information System；放射線科情報システム）、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System；医用画像診断支援システム）等に接続されている。そして、コンソール９０は、撮影対象の患者の撮影部位、撮影方向等の撮影オーダー情報をＨＩＳやＲＩＳ等から取得したり、生成した断層画像をＰＡＣＳに送信したりするなど各種の処理を行うように構成されている。

なお、各装置等を結ぶネットワークを、本実施形態のように複数のネットワークＮ１、Ｎ２で分けて構成する必要はなく、各装置を１つのネットワークに接続して断層画像生成システム１００を構成することも可能である。また、各装置を結ぶネットワークとして本実施形態のように複数のネットワークを用いる場合、どの装置をいずれのネットワークに接続するかは適宜変更可能である。

［断層画像生成システム１００の動作］
次に、本実施形態における断層画像生成システム１００の動作について説明する。
断層画像生成システム１００においては、コンソール９０の制御部９１が以下に説明する断層画像生成処理を実行することにより、放射線撮影装置１の各部を制御して放射線源６１及び放射線検出器Ｆを移動させながら所定回数の撮影を行わせ、得られた一連の投影画像に基づいて被写体Ｈの断層画像を生成する。

図４に、コンソール９０の制御部９１により実行される断層画像生成処理のフローチャートを示す。断層画像生成処理は、制御部９１と記憶部９５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。なお、断層画像生成処理において投影画像の逆投影により得られる断層画像（逆投影画像、単純逆投影画像）の各スライス面の位置は一致している。

まず、制御部９１は、トモシンセシス撮影を行い、被写体Ｈの複数の投影画像を取得する（ステップＳ１）。具体的に、操作部９２により撮影対象の患者の患者情報が選択され、曝射スイッチ６３が押下されると、制御部９１は、制御ＢＯＸ８０を介して放射線撮影装置１の各装置を制御して、放射線源６１及び放射線検出器Ｆを回転中心Ｏを中心に被写体Ｈの体軸方向に沿って反対方向に移動させて所定回数の撮影を行わせる。撮影により得られた一連の投影画像は、放射線検出器Ｆによりコンソール９０に送信される。コンソール９０においては、通信部９４により受信した一連の投影画像を患者情報に対応付けて投影画像記憶部９５１に記憶する。

ここで、放射線検出器Ｆにおいて取得される投影画像の各画素の信号値（画素値）は、放射線検出器Ｆに到達した放射線強度を電気信号に変換した値、即ち、放射線検出器Ｆに到達した放射線強度に相関する値であり、到達した放射線強度が高いほど画素値は大きくなる。一方、コンソール９０では、投影画像の各画素値を吸収線量を表すものとして取り扱う。即ち、制御部９１は、通信部９４により受信した一連の投影画像の各画素値を吸収線量を表す値に変換し、投影画像記憶部９５１に記憶する。投影画像の各画素値は、吸収線量が多いほど画素値が高くなり、投影画像上では白く（低濃度で）描画される。

次いで、制御部９１は、取得した各投影画像から高吸収体領域を認識し、認識した高吸収体領域のみを抽出して、高吸収体領域のみの投影画像を取得する（ステップＳ２）。
図５に、高吸収体領域を含む投影画像（一連の投影画像の抜粋）の一例を示す。例えば、被写体Ｈの体内に、金属製のボルトや人工関節等が埋め込まれていると、これらは放射線の吸収係数の非常に高い高吸収体であるため、図５のＲ１、Ｒ２に示すように、投影画像上においては、その領域の画素値が高くなる。ステップＳ２においては、この画素値の高い高吸収体領域を認識して抽出する。高吸収体領域の認識方法としては、例えば、二値化処理や高度な領域抽出処理であるグラフカット処理等により行うことができる。また、認識精度を上げるために、予め投影画像に散乱線補正処理等の各種補正処理を施すこととしてもよい。また、表示部９３に操作者が投影画像上から高吸収体の領域を指定するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示して、操作者が表示部９３に表示した投影画像から操作部９２により高吸収体の領域を指定して、指定した領域を高吸収体領域として認識することともよい。図６に、ステップＳ２において生成される高吸収体領域のみの投影画像の一例を示す。

次いで、制御部９１は、各投影画像において、高吸収体領域を周囲の画素で補間して高吸収体領域のない投影画像を生成する（ステップＳ３）。補間方法としては、例えば、線形補間、多項式補間など、公知の補間方法を用いることができる。図７に、ステップＳ３において生成される、高吸収体領域が補間された投影画像の一例を示す。

次いで、制御部９１は、抽出した高吸収体領域のみの投影画像にラベリング処理を行って、同じ高吸収体を示す高吸収体領域に同じラベルを付与し、同じラベルが付与された高吸収体領域毎の投影画像を生成する（ステップＳ４）。具体的には、ステップＳ２で取得された高吸収体領域のみの投影画像（群）にラベリング処理を行い、同じ高吸収体を示す高吸収体領域に同じラベルを付与する。次いで、ステップＳ２で取得された高吸収体領域のみの各投影画像からラベル付けされた高吸収体領域のそれぞれを抽出して高吸収体領域毎の投影画像を生成し、同じラベルが付与された高吸収体領域毎に分類する。ラベリング処理は、画像処理により行ってもよいし、表示部９３に操作者がラベリングを行うためのＧＵＩを表示して、操作者による操作部９２の操作に応じてラベリングを行うこととしてもよい。図８に、ステップＳ４において生成される、同じラベルが付与された高吸収体領域毎の投影画像の一例を示す。

次いで、制御部９１は、同じラベルが付与された高吸収体領域毎の投影画像を単純逆投影して、同じラベルが付与された高吸収体領域毎の単純逆投影画像を生成する（ステップＳ５）。単純逆投影画像は、投影画像を単純逆投影することにより得られる断層画像である。図９（ａ）、（ｂ）に、同じラベルが付与された高吸収体領域毎の単純逆投影画像の一例を示す。なお、単純逆投影前の投影画像は、後段の処理で使用するため、制御部９１のＲＡＭに記憶しておく。

次いで、制御部９１は、生成された単純逆投影画像のスライス面毎に、高吸収体の存在の信頼度を算出する（ステップＳ６）。高吸収体の存在の信頼度は、高吸収体が実際にそのスライス面に存在している確からしさを示す値である。

ここで、高吸収体にピントが合うスライス面は、実際に高吸収体が存在する面を写したスライス面であり、理論的に高吸収体の逆投影像が重なる箇所が最も多いスライス面である。即ち、高吸収体にピントが合うスライス面は、高吸収体領域の面積が最も大きくなる（高吸収体領域の画素値を持つ画素の数が多くなる。例えば、図９（ａ）、（ｂ）のｍスライス目の画像）。一方、高吸収体にピントが合っていないスライス面は、他のスライス面に存在する高吸収体の流れ像が写りこんでいるスライス面であり、高吸収体領域の面積は小さい（高吸収体領域の画素値を持つ画素の数が少ない。例えば、図９（ａ）、（ｂ）のｎスライス目の画像）。そこで、スライス面毎に、高吸収体領域の画素値をもつ画素の数（面積）を算出し、算出した値を高吸収体の存在の信頼度とする。高吸収体領域は、スライス面において最大の画素値をとるから、最大画素値をもつ画素の数を信頼度として算出することができる。

また、高吸収体にピントが合うスライス面、即ち、実際に高吸収体が存在する面を写したスライス面は、図１０（ａ）に示すように、高吸収体領域のエッジが鮮明であり、鮮鋭度が高い。一方、高吸収体にピントが合っていないスライス面、即ち、本来高吸収体が存在しないスライス面は、図１１（ａ）に示すように、高吸収体領域のエッジがぼやけており、鮮明度が低い。そこで、スライス面毎の鮮鋭度を高吸収体の存在の信頼度としてもよい。
例えば、単純投影画像の各スライス面において、放射線源６１の走査方向に画素値のプロファイルを生成し、生成したプロファイルの微分値を算出すると、高吸収体にピントが合ったスライス面では、図１０（ｂ）に示すように、プロファイルの微分値の絶対値の最大値が大きくなる。一方、高吸収体にピントが合わないスライス面では、図１１（ｂ）に示すように、プロファイルの微分値の絶対値の最大値が小さくなる。即ち、単純投影画像の各スライス面において、放射線源６１の走査方向の画素値のプロファイルの微分値の絶対値の最大値は鮮鋭度を表しており、この値を高吸収体の存在の信頼度としてもよい。

次いで、制御部９１は、算出した各スライス面の信頼度を重み係数に変換する（ステップＳ７）。例えば、以下の［数１］に示す式により信頼度から重み係数Ａを算出することができる。

ここで、信頼度の最大値とは、各スライス面の信頼度のうち最も高い信頼度である。σは、重み係数Ａを調整するための予め定められた定数である。σは小さいほど信頼度に応じて流れ像の補正度合いを大きく変化させることができ、大きいほど、信頼度に応じた流れ像の補正度合いを緩やかに変化させることができる。

次いで、制御部９１は、同じラベルが付与された高吸収体領域毎に、投影画像の逆投影を行って、同じラベルが付与された高吸収体領域毎の逆投影画像を生成する（ステップＳ８）。逆投影画像は、投影画像を逆投影することにより得られる断層画像である。逆投影は、例えば、ＦＢＰ法、逐次近似画像再構成法、フェルドカンプ法、シフト加算法等の公知の手法を用いて行うことができる。図１２に、同じラベルが付与された高吸収体領域毎の逆投影画像の一例を示す。

次いで、制御部９１は、同じラベルが付与された高吸収体領域毎の逆投影画像の各スライス面に、そのスライス面に対して算出された重み係数Ａを乗算する（ステップＳ９）。これにより、各スライス面における高吸収体領域の画素の信号値を補正して高吸収体の流れ像の影響を低減させることができる。

次いで、制御部９１は、ステップＳ３で生成された、高吸収体領域が補間された投影画像の逆投影を行って、高吸収体領域が補間された逆投影画像を生成する（ステップＳ１０）。図１３に、高吸収体領域が補間された逆投影画像の一例を示す。

そして、制御部９１は、ステップＳ９で重み係数が乗算された高吸収体領域の逆投影画像と、ステップＳ１０で生成された高吸収体領域が補間された逆投影画像とを同じスライス面毎に合成して、被写体Ｈの断層画像を生成し（ステップＳ１１）、断層画像生成処理を終了する。
ステップＳ１１においては、例えば、ステップＳ９で重み係数が乗算された高吸収体領域の逆投影画像とステップＳ１０で生成された高吸収体領域が補間された逆投影画像の対応する画素同士を同じスライス面毎に加算して合成する。或いは、高吸収体を全体的に強調したり減弱したりしたい場合は、高吸収体領域の逆投影画像全体を定数倍して加算することとしてもよい。
生成された断層画像は、患者情報に対応付けて断層画像記憶部９５２に記憶される。

図１４に、本実施形態の断層画像生成処理によって生成された被写体の断層画像の例を示す。図１５に、従来の手法によって生成された被写体の断層画像の例を示す。図１５に示すように、従来の手法で生成された断層画像においては、高吸収体にピントが合うスライス面以外のスライス面にも流れ像が写りこんでおり、本来存在するはずの構造物が見えなくなっている。一方、図１４に示すように、本実施形態により生成された断層画像においては、高吸収体にピントが合うスライス面以外のスライス面（他スライス面）の流れ像の影響が低減されており、流れ像で見えなくなっていた構造物が見えやすくなり、画質が向上していることがわかる。

以上説明したように、本実施形態の断層画像生成システム１００によれば、コンソール９０の制御部９１は、放射線撮影装置１により取得された投影画像から放射線の高吸収体領域を抽出した高吸収体領域のみの投影画像を単純逆投影し、得られた断層画像に基づいて、各スライス面における高吸収体の存在の信頼度を算出する。次いで、高吸収体領域のみの投影画像を逆投影し、得られた高吸収体領域のみの断層画像の各スライス面に対し、信頼度に応じた重み係数を乗算する。次いで、放射線撮影装置１により取得された投影画像の高吸収体領域の画素を補間し、補間後の投影画像を逆投影する。そして、補正後の高吸収体領域のみの断層画像と、補正後の投影画像の逆投影画像とを合成して被写体の断層画像を生成する。
従って、高吸収体にピントが合うスライス面以外のスライス面に対する高吸収体の流れ像の影響が低減された被写体の断層画像を得ることができるので、流れ像で見えなくなっていた構造物が見えやすくなり、被写体の断層画像の画質を向上させることができる。

なお、上記実施形態及び変形例における記述内容は、本発明に係る断層画像生成システムの好適な一例であり、これに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態においては、高吸収体領域を投影画像から抽出して高吸収体領域のみの投影画像を生成し、抽出された高吸収体領域のみの画像に基づいて各スライス面における高吸収体の存在の信頼度を算出したが、信頼度の算出のためだけであれば、高吸収体領域のみの投影画像を生成せずに投影画像中の認識した高吸収体領域に基づいて信頼度を算出してもよい。

また、上記実施形態においては、投影画像における高吸収体領域の画像に基づいて各スライス面における高吸収体の存在の信頼度を算出する場合を例にとり説明したが、信頼度を取得する手法はこれに限定されない。例えば、表示部９３に高吸収体領域の投影画像を単純逆投影して得られた各スライス面の断層画像を表示するとともに、ユーザーがこれを参照しつつ各スライス面における高吸収体の信頼度を設定するためのＧＵＩを表示し、ＧＵＩから操作部９２の操作により設定された信頼度を各スライス面における高吸収体の存在の信頼度として取得することとしてもよい。

また、上記実施形態においては、放射線検出器Ｆがいわゆる可搬型（カセッテ型等ともいう。）であり、それを、放射線撮影装置１を構成する撮影台５０の検出器装填部５１（後述する図１参照）に装填して放射線断層撮影を行う場合について説明したが、放射線検出器Ｆが可搬型でなく、撮影台５０と一体的に形成された、いわゆる専用機型の放射線検出器に対しても、本発明を適用することが可能である。

また、上記実施形態においては、放射線撮影装置１は臥位で撮影を行う装置として説明したが、立位の撮影を行う装置としてもよい。

また、上記実施形態においては、好ましい例として、放射線撮影装置１は、放射線源６１及び放射線検出器Ｆを反対方向に移動させてトモシンセシス撮影を行うものとして説明したが、放射線検出器Ｆを固定として放射線源６１を移動させる構成としてもよい。又は、放射線源６１を固定として放射線検出器Ｆを移動させる構成としてもよい。
また、本発明は、トモシンセシス撮影により得られた投影画像から断層画像を生成する場合だけでなく、ＣＴ撮影により得られた投影画像から断層画像を生成する場合についても適用することができる。

また、上記の説明では、本発明に係るプログラムのコンピューター読み取り可能な媒体としてハードディスクや半導体の不揮発性メモリ等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピューター読み取り可能な媒体として、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ（搬送波）も適用される。

その他、断層画像生成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。

１００ 断層画像生成システム
１ 放射線撮影装置
５０ 撮影台
５１ 検出器装填部
５２ 装填部支持部
５３ 搬送装置
５４ 被写体台
６０ 放射線照射装置
６１ 放射線源
６２ 操作卓
６３ 曝射スイッチ
６４ 放射線源移動機構
８０ 制御ＢＯＸ
９０ コンソール
９１ 制御部
９２ 操作部
９３ 表示部
９４ 通信部
９５ 記憶部
９６ バス
Ｆ 放射線検出器
Ｈ 被写体

Claims (7)

1. 被写体に放射線を照射する放射線源と、放射線を検出して電気信号を生成する放射線検出素子が二次元状に配置され、照射された放射線に応じた投影画像を取得する放射線検出器と、を備え、前記放射線源と前記放射線検出器との位置関係を変化させながら、前記放射線源と前記放射線検出器との間に配置された被写体の前記投影画像を所定回数取得する撮影手段と、
   前記撮影手段により取得された投影画像を用いて前記被写体の断層画像の生成を行う画像処理手段と、
   を備える断層画像生成システムであって、
   前記画像処理手段は、
   前記撮影手段により取得された投影画像から放射線の高吸収体領域を認識する認識手段と、
   前記認識手段により認識された高吸収体領域の画像に基づいて、前記断層画像の各スライス面における高吸収体の存在の信頼度を取得する取得手段と、
   前記撮影手段により取得された投影画像から前記高吸収体領域を抽出し、前記高吸収体領域のみの投影画像を取得する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出された高吸収体領域のみの投影画像を逆投影して高吸収体領域のみの断層画像を生成する第１の逆投影手段と、
   前記第１の逆投影手段により得られた高吸収体領域のみの断層画像の前記各スライス面に対し、前記信頼度に応じた重み係数を乗算する補正手段と、
   前記撮影手段により取得された投影画像の前記高吸収体領域の画素を補間する補間手段と、
   前記補間手段による補間後の投影画像を逆投影する第２の逆投影手段と、
   前記補正手段による補正後の高吸収体領域のみの断層画像と、前記第２の逆投影手段による逆投影により得られた断層画像とを合成して前記被写体の断層画像を生成する生成手段と、
   を備える断層画像生成システム。
2. 前記認識手段により認識された高吸収体領域のうち同じ高吸収体を示す高吸収体領域に同じラベルを付与するラベリング手段を備え、
   前記取得手段は、前記断層画像の各スライス面における高吸収体の存在の信頼度を高吸収体領域毎に取得し、
   前記抽出手段は、前記撮影手段により取得された投影画像から高吸収体領域をそれぞれ抽出し、高吸収体領域毎の投影画像を取得し、
   前記第１の逆投影手段は、同じラベルが付与された高吸収体領域毎に投影画像の逆投影を行って高吸収体領域毎の断層画像を生成し、
   前記補正手段は、前記高吸収体領域毎の断層画像の各スライス面に対し、その高吸収体領域に対して取得された前記信頼度に応じた重み係数を乗算し、
   前記生成手段は、前記補正手段による補正後の高吸収体領域毎の断層画像と、前記第２の逆投影手段による逆投影により得られた断層画像とを合成して前記被写体の断層画像を生成する請求項１に記載の断層画像生成システム。
3. 前記取得手段は、前記認識手段により認識された高吸収体領域のうち同じラベルが付与された高吸収体領域毎に、その高吸収体領域のみの投影画像を単純逆投影して断層画像を生成し、得られた断層画像の各スライス面における高吸収体領域の面積又は鮮鋭度に基づいて、前記各スライス面の前記信頼度を算出することにより、前記各スライス面の前記信頼度を取得する請求項２に記載の断層画像生成システム。
4. 前記取得手段により取得された前記信頼度を重み係数に変換する変換手段を備える請求項１〜３の何れか一項に記載の断層画像生成システム。
5. 前記変換手段は、σを定数として、以下の式により前記信頼度を重み係数Ａに変換する請求項４に記載の断層画像生成システム。
   （式）
   Ａ＝ｅｘｐ（−（信頼度の最大値−各スライス面の信頼度）÷σ）
6. 放射線源と放射線検出器との間に被写体を配置して前記放射線源と前記放射線検出器との位置関係を変化させながら所定回数の投影画像の取得を行う撮影装置により取得された投影画像を用いて前記被写体の断層画像の生成を行う画像処理装置であって、
   前記撮影装置により取得された投影画像から放射線の高吸収体領域を認識する認識手段と、
   前記認識手段により認識された高吸収体領域の画像に基づいて、前記断層画像の各スライス面における高吸収体の存在の信頼度を取得する取得手段と、
   前記撮影装置により取得された投影画像から前記高吸収体領域を抽出し、前記高吸収体領域のみの投影画像を取得する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出された高吸収体領域のみの投影画像を逆投影して高吸収体領域のみの断層画像を生成する第１の逆投影手段と、
   前記第１の逆投影手段により得られた高吸収体領域のみの断層画像の前記各スライス面に対し、前記信頼度に応じた重み係数を乗算する補正手段と、
   前記撮影装置により取得された投影画像の前記高吸収体領域の画素を補間する補間手段と、
   前記補間手段による補間後の投影画像を逆投影する第２の逆投影手段と、
   前記補正手段による補正後の高吸収体領域のみの断層画像と、前記第２の逆投影手段による逆投影により得られた断層画像とを合成して前記被写体の断層画像を生成する生成手段と、
   を備える画像処理装置。
7. 放射線源と放射線検出器との間に被写体を配置して前記放射線源と前記放射線検出器との位置関係を変化させながら所定回数の投影画像の取得を行う撮影装置により取得された投影画像を用いて前記被写体の断層画像の生成を行う画像処理装置に用いられるコンピューターを、
   前記撮影装置により取得された投影画像から放射線の高吸収体領域を認識する認識手段、
   前記認識手段により認識された高吸収体領域の画像に基づいて、前記断層画像の各スライス面における高吸収体の存在の信頼度を取得する取得手段、
   前記撮影装置により取得された投影画像から前記高吸収体領域を抽出し、前記高吸収体領域のみの投影画像を取得する抽出手段、
   前記抽出手段により抽出された高吸収体領域のみの投影画像を逆投影して高吸収体領域のみの断層画像を生成する第１の逆投影手段、
   前記第１の逆投影手段により得られた高吸収体領域のみの断層画像の前記各スライス面に対し、前記信頼度に応じた重み係数を乗算する補正手段、
   前記撮影装置により取得された投影画像の前記高吸収体領域の画素を補間する補間手段、
   前記補間手段による補間後の投影画像を逆投影する第２の逆投影手段、
   前記補正手段による補正後の高吸収体領域のみの断層画像と、前記第２の逆投影手段による逆投影により得られた断層画像とを合成して前記被写体の断層画像を生成する生成手段、
   として機能させるためのプログラム。