JP2017051395A - 放射線画像処理装置、方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】放射線画像処理装置、方法およびプログラムにおいて、被写体の体厚を考慮しつつ、適切なＳ／Ｎの放射線画像を取得する。【解決手段】画像処理部３１が被写体に放射線を照射することにより撮影された放射線画像を取得する。第１の情報取得部３２が、被写体を撮影する際の撮影条件、被写体条件および放射線検出器の特性である検出器特性の少なくとも１つの情報を取得する。第２の情報取得部３３が、被写体の体厚を表す体厚情報を取得する。目標Ｓ／Ｎ設定部３４が、撮影条件、被写体条件および検出器特性の少なくとも１つの情報と体厚情報とに基づいて、放射線画像の目標Ｓ／Ｎを設定する。画像処理部３５が、放射線画像に対してノイズ除去処理を行い、放射線画像を目標Ｓ／Ｎに補正する。【選択図】図２

Description

本発明は、放射線画像に対してノイズ除去処理を行う放射線画像処理装置、方法およびプログラムに関する。

従来より、被写体の放射線画像を用いて診断を行うに際しては、撮影により取得された放射線画像に対して各種画像処理を施して診断に適する画像とした後に、液晶モニタ等の表示装置に表示させたり、フィルムにハードコピーとして出力することが行われている。ここで、放射線画像は、放射線量が少なく濃度が低い部分において、放射線の量子ノイズ等のノイズが目立ってしまうという問題がある。このため、放射線画像に対する画像処理として、放射線画像中に含まれるノイズを抑制あるいは除去するノイズ除去処理を施す方法が種々提案されている。また、放射線画像のコントラストを変更することにより、放射線画像の画質を向上させるための方法も種々提案されている。

ところで、放射線画像に含まれるノイズおよび放射線画像のコントラストは、撮影条件、被写体条件および被写体を透過した放射線を検出する検出器の特性である検出器特性に応じて変化する。このため、放射線画像に対する画像処理は、撮影条件、被写体条件および検出器特性に応じて行われる。これにより、撮影条件、被写体条件および検出器特性に応じて、適切にノイズが除去され、かつコントラストが調整された、高画質の放射線画像を取得することができる。

一方、被写体の放射線画像を撮影する際、とくに被写体の厚さが大きいと、被写体内で散乱されずに透過して放射線検出器に検出される放射線である一次線が少なくなる。また、被写体を透過した放射線のエネルギーが相対的に高くなる。このため、散乱線の割合が大きくなり、信号値よりもノイズが目立ち易くなる。また、被写体の厚さが大きいと、被写体内において放射線が散乱する散乱放射線（以下散乱線とする）が多くなり、取得される放射線画像のコントラストが低下する。このため、被写体の厚さに応じて、画像処理の程度を変更する各種手法が提案されている。例えば特許文献１においては、被写体の厚さである体厚が小さい場合には、コントラストおよび周波数強調処理のパラメータを小さくし、体厚が大きい場合には、これらのパラメータを大きくする手法が提案されている。また、特許文献２には、体厚に応じたノイズ除去処理およびコントラスト強調処理を行う手法が提案されている。また、特許文献３には、体厚が大きいほど放射線画像に含まれる骨部が強調されるように画像処理を行う手法が提案されている。

特開２００３−２８４７１３号公報 特開２０１１−２３９８０４号公報 特開２０１１−００５２５２号公報

上記特許文献１〜３に記載された手法を用いることにより、体厚に応じて放射線画像に含まれるノイズを除去することができる。しかしながら、撮影条件、被写体条件および検出器特性に応じて、放射線画像に含まれる信号値およびノイズが変化し、放射線画像の信号雑音比、すなわちＳ／Ｎが異なるものとなる。このため、体厚のみを考慮して放射線画像からノイズを除去したのでは、適切なＳ／Ｎの放射線画像を得ることができない。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、被写体の体厚を考慮しつつ、撮影条件等に応じた適切なＳ／Ｎの放射線画像を取得することを目的とする。

本発明による放射線画像処理装置は、被写体に放射線を照射し、被写体を透過した放射線を放射線検出器により検出することにより撮影された放射線画像を取得する画像取得手段と、
被写体を撮影する際の撮影条件、被写体条件および放射線検出器の特性である検出器特性の少なくとも１つの情報を取得する第１の情報取得手段と、
被写体の体厚を表す体厚情報を取得する第２の情報取得手段と、
撮影条件、被写体条件および検出器特性の少なくとも１つの情報、並びに体厚情報に基づいて、放射線画像の目標Ｓ／Ｎを設定する目標Ｓ／Ｎ設定手段と、
放射線画像に対してノイズを除去するノイズ除去処理を行って、放射線画像のＳ／Ｎを目標Ｓ／Ｎに補正する画像処理手段とを備えたことを特徴とするものである。

「体厚」とは、照射された放射線の経路上における空気領域を除いた被写体領域の厚さの総計を意味する。

なお、本発明による放射線画像処理装置においては、画像処理手段を、体厚が大きいほど、放射線画像に含まれるノイズ除去の程度を大きくするものとしてもよい。

また、本発明による放射線画像処理装置においては、画像処理手段を、体厚が大きいほど、放射線画像のボケの程度を大きくしてノイズ除去の程度を大きくするものとしてもよい。

また、本発明による放射線画像処理装置においては、目標Ｓ／Ｎ設定手段を、体厚が大きいほど目標Ｓ／Ｎを低く設定するものとしてもよい。

また、本発明による放射線画像処理装置においては、画像処理手段を、放射線画像に対してコントラスト調整処理をさらに行うものとしてもよい。

この場合、ノイズの除去の程度に応じて放射線画像のコントラストを調整するものとしてもよい。

「コントラスト」とは、被写体に含まれる放射線吸収率が異なる組織についての、放射線画像上における濃淡差を意味する。例えば、被写体が乳房である場合、乳房には乳腺および脂肪が含まれ、それぞれ放射線吸収率が異なる。また、乳腺を構成する組織によっても放射線吸収率が異なる。このため、被写体が乳房の場合、コントラストとは、放射線画像における乳腺と脂肪との濃淡差、さらには乳腺を構成する異なる組織間の濃淡差を意味する。

また、本発明による放射線画像処理装置においては、画像処理手段を、放射線画像に含まれるノイズ成分を放射線画像から分離し、分離したノイズ成分を抑制してノイズ除去処理を行うものとしてもよい。さらにコントラスト調整処理を行う場合には、ノイズ成分が分離された放射線画像のコントラストを調整してコントラスト調整処理を行うものとしてもよい。

また、本発明による放射線画像処理装置においては、画像処理手段を、放射線画像を複数の周波数帯域に分解して複数の周波数帯域の帯域画像を生成し、ノイズに対応する周波数帯域の帯域画像を抑制してノイズ除去処理を行うものとしてもよい。さらにコントラスト調整処理を行う場合には、放射線画像の濃度情報に対応する周波数帯域の帯域画像のコントラストを調整してコントラスト調整処理を行うものとしてもよい。

本発明による放射線画像処理方法は、被写体に放射線を照射し、被写体を透過した放射線を放射線検出器により検出することにより撮影された放射線画像を取得し、
被写体を撮影する際の撮影条件、被写体条件および放射線検出器の特性である検出器特性の少なくとも１つの情報を取得し、
被写体の体厚を表す体厚情報を取得し、
撮影条件、被写体条件および検出器特性の少なくとも１つの情報、並びに体厚情報に基づいて、放射線画像の目標Ｓ／Ｎを設定し、
放射線画像に対してノイズを除去するノイズ除去処理を行って、放射線画像のＳ／Ｎを目標Ｓ／Ｎに補正することを特徴とするものである。

本発明によれば、撮影条件、被写体条件および検出器特性の少なくとも１つの情報、並びに体厚情報に基づいて、放射線画像の目標Ｓ／Ｎが設定され、放射線画像に対してノイズ除去処理が行われて、放射線画像のＳ／Ｎが目標Ｓ／Ｎに補正される。このため、撮影条件、被写体条件および検出器特性の少なくとも１つの、並びに体厚に応じた適切なＳ／Ｎを有する高画質の放射線画像を取得することができる。

本発明の実施形態による放射線画像処理装置を適用した放射線画像撮影システムの構成を示す概略ブロック図 コンピュータに放射線画像処理プログラムをインストールすることにより実現された放射線画像処理装置の概略構成を示す図 線量に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図 Ｘ線エネルギーに応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図 グリッド比に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図 グリッドを構成する中間物質の種類に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図 被写体の濃度に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図 被写体に含まれる構造物の量に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図 放射線検出器の画素サイズに応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図 放射線検出器のシンチレータの膜厚に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図 放射線検出器のＸ線吸収特性に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図 放射線検出器のシンチレータの種類に関して、Ｘ線エネルギーに応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図 放射線検出器の発光特性に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図 線量に応じた体厚と信号値との関係を規定したテーブルを示す図 本実施形態において行われる処理を示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態による放射線画像処理装置を適用した放射線画像撮影システムの構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、本実施形態による放射線画像撮影システムは、被写体Ｍの放射線画像を撮影し、放射線画像に対して、放射線画像に含まれる量子ノイズ（以下単にノイズとする）を抑制または除去するノイズ除去処理を含む各種画像処理を行うためのものであり、撮影装置１と、本実施形態による放射線画像処理装置を内包するコンピュータ２とを備える。

撮影装置１は被写体Ｍに放射線であるＸ線を照射するＸ線源３と、被写体Ｍを透過したＸ線を検出して被写体Ｍの放射線画像Ｇ０を取得する放射線検出器５とを備える。

放射線検出器５は、放射線画像の記録と読み出しを繰り返して行うことができるものであり、放射線の照射を直接受けて電荷を発生する、いわゆる直接型の放射線検出器を用いてもよいし、放射線を一旦可視光に変換し、その可視光を電荷信号に変換する、いわゆる間接型の放射線検出器を用いるようにしてもよい。また、放射線画像信号の読出方式としては、ＴＦＴ（thin film transistor）スイッチをオン・オフさせることによって放射線画像信号が読み出される、いわゆるＴＦＴ読出方式のものや、読取り光を照射することによって放射線画像信号が読み出される、いわゆる光読出方式のものを用いることが望ましいが、これに限らずその他のものを用いるようにしてもよい。

コンピュータ２には表示部６および入力部８が接続されている。表示部６は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）あるいは液晶ディスプレイ等からなり、撮影により取得された放射線画像およびコンピュータ２において行われる処理に必要な各種入力の補助を行う。入力部８は、キーボード、マウスあるいはタッチパネル等からなる。

コンピュータ２には、本実施形態の放射線画像処理プログラムがインストールされている。本実施形態においては、コンピュータは、操作者が直接操作するワークステーションあるいはパソコンでもよいし、それらとネットワークを介して接続されたサーバコンピュータでもよい。放射線画像処理プログラムは、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。もしくは、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、あるいはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じてコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。

図２はコンピュータ２に放射線画像処理プログラムをインストールすることにより実現された放射線画像処理装置の概略構成を示す図である。図２に示すように、放射線画像処理装置は、標準的なコンピュータの構成として、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２１、メモリ２２およびストレージ２３を備えている。

ストレージ２３は、ハードディスクまたはＳＳＤ（Solid State Drive）等のストレージデバイスからなり、撮影装置１の各部を駆動するためのプログラムおよび放射線画像処理プログラムを含む各種情報が記憶されている。また、撮影により取得された放射線画像も記憶される。また、ストレージ２３には、後述する各種テーブルも記憶される。

メモリ２２には、各種処理をＣＰＵ２１に実行させるために、ストレージ２３に記憶されたプログラム等が一時的に記憶される。放射線画像処理プログラムは、ＣＰＵ２１に実行させる処理として、撮影装置１に撮影を行わせて被写体Ｍの放射線画像Ｇ０を取得する画像取得処理、被写体Ｍを撮影する際の撮影条件、被写体条件および放射線検出器５の特性である検出器特性の少なくとも１つの情報を取得する第１の情報取得処理、被写体Ｍの体厚を表す体厚情報を取得する第２の情報取得処理、撮影条件、被写体条件および検出器特性の少なくとも１つの情報と体厚情報とに基づいて、放射線画像Ｇ０の目標Ｓ／Ｎを設定する目標Ｓ／Ｎ設定処理、並びに放射線画像Ｇ０に対してノイズ除去処理を行って、放射線画像Ｇ０のＳ／Ｎを目標Ｓ／Ｎに補正する画像処理を規定している。

そして、ＣＰＵ２１が放射線画像処理プログラムに従いこれらの処理を実行することで、コンピュータ２は、画像取得部３１、第１の情報取得部３２、第２の情報取得部３３、目標Ｓ／Ｎ設定部３４および画像処理部３５として機能する。なお、コンピュータ２は、画像取得処理、第１の情報取得処理、第２の情報取得処理および画像処理をそれぞれ行うプロセッサを備えるものであってもよい。

画像取得部３１は、被写体Ｍを撮影して被写体Ｍの放射線画像を取得する。すなわちＸ線源３を駆動して被写体ＭにＸ線を照射し、被写体Ｍを透過したＸ線を放射線検出器５により検出して、被写体Ｍの放射線画像Ｇ０を取得する。なお、放射線画像処理プログラムとは別個のプログラムにより放射線画像Ｇ０を取得してストレージ２３に保存するようにしてもよい。この場合、画像取得部３１は、ストレージ２３に保存された放射線画像Ｇ０を画像処理のためにストレージ２３から読み出すものとなる。

第１の情報取得部３２は、被写体Ｍを撮影する際の撮影条件、被写体条件および放射線検出器５の特性である検出器特性の少なくとも１つの情報を取得する。ここで、撮影条件および被写体条件は、撮影時において、操作者による入力部８からの入力により設定され、ストレージ２３に記憶される。このため、第１の情報取得部３２は、ストレージ２３から撮影条件および被写体条件の情報を取得する。なお、撮影条件は、撮影装置１から入力されてストレージ２３に記憶されてもよい。また、不図示の解析装置により、撮影により取得した放射線画像Ｇ０を解析することにより被写体条件を生成し、生成された被写体条件をストレージ２３に記憶してもよい。

また、検出器特性は使用する放射線検出器５の種類に応じて定められている。本実施形態においては、放射線検出器５の種類に応じた検出器特性を表すテーブルがストレージ２３に記憶されている。第１の情報取得部３２は、使用する放射線検出器５の種類、例えば放射線検出器５のＩＤ等の入力部８からの操作者による入力を受け付け、放射線検出器５の種類に応じた検出器特性を表すテーブルを参照して、使用する放射線検出器５の種類に応じた検出器特性を取得する。

第２の情報取得部３３は、被写体Ｍの体厚を表す体厚情報を取得する。本実施形態においては、操作者が被写体Ｍの体厚を計測する。そして、第２の情報取得部３３は、操作者による体厚の計測結果の入力部８からのコンピュータ２への入力を受け付けることにより、体厚情報を取得する。なお、超音波距離計等の距離計測装置を撮影装置１に設け、距離計測装置からＸ線源３と放射線検出器５の検出面との距離Ｌ１およびＸ線源３と被写体Ｍの表面との距離Ｌ２を計測して計測結果をコンピュータ２に入力し、第２の情報取得部３３において、距離Ｌ１と距離Ｌ２との差を算出することにより体厚情報を取得してもよい。

また、放射線画像を解析して被写体Ｍの体厚情報を取得してもよい。この場合、第２の情報取得部３３は、初期体厚分布（所定の体厚分布）を有する被写体Ｍの仮想モデルに基づいて、仮想モデルのＸ線撮影により得られる一次線画像を推定した推定一次線画像と、仮想モデルのＸ線撮影により得られる散乱線画像を推定した推定散乱線画像とを合成した画像を、被写体ＭのＸ線撮影により得られる放射線画像を推定した推定画像として生成する。そして、推定画像と放射線画像Ｇ０とに基づいて、推定画像と放射線画像Ｇ０との違いが小さくなるように仮想モデルの初期体厚分布を修正して、被写体Ｍの体厚を取得する。この場合、体厚は放射線画像Ｇ０に含まれる被写体Ｍ上の各画素位置において取得される。このため、各画素位置において取得された体厚を平均する等して、体厚情報を取得する。

目標Ｓ／Ｎ設定部３４は、撮影条件、被写体条件および検出器特性の少なくとも１つの情報と体厚情報とに基づいて、放射線画像Ｇ０の目標Ｓ／Ｎを設定する。ここで、撮影条件、被写体条件および検出器特性が変化すると、放射線画像Ｇ０のＳ／Ｎが変化する。また、被写体Ｍの体厚が変化しても、放射線画像Ｇ０のＳ／Ｎが変化する、例えば、体厚が大きいほど、被写体Ｍを透過した一次線の割合が小さくなり、かつ散乱線の割合が大きくなるため、放射線画像Ｇ０にノイズが目立ち易くなりＳ／Ｎが小さくなる。

本実施形態においては、各種撮影条件に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブル、各種被写体条件に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブル、および各種検出器特性に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルがストレージ２３に記憶されている。以下、撮影条件、被写体条件および検出器特性のそれぞれに応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係について説明する。

撮影条件には、線量、線質、散乱線を除去するためのグリッドの有無、およびグリッドの種類等が撮影条件を構成する要素として含まれる。線量に関して、線量が少ないほどノイズが目立つようになり、放射線画像の信号対ノイズ比であるＳ／Ｎが低くなる。図３は線量に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図である。図３および以下に説明する図４から図１３においては、テーブルＬＵＴ１〜ＬＵＴ１１は横軸に体厚、縦軸に目標Ｓ／Ｎが規定され、さらに各要素に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係が規定されている。図３に示すテーブルＬＵＴ１においては、線量が小さくかつ体厚が大きいほど目標Ｓ／Ｎが小さくなっている。なお、図３から図１３においては、図６を除いて各要素の最大値および最小値における体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を示している。このため、要素の値が最大値と最小値との間の場合は、各テーブルに示されている最大値と最小値との間の値を参照して目標Ｓ／Ｎを設定する。

線質に関して、Ｘ線源３の管電圧並びにターゲットおよびフィルタの種類に応じてＸ線のエネルギーが変化する。ここで、Ｘ線のエネルギーが高いほど、被写体Ｍを透過するＸ線量が大きくなるため、Ｓ／Ｎが高くなる。図４は線質に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図である。図４に示すテーブルＬＵＴ２においては、線質が低エネルギーでありかつ体厚が大きいほど目標Ｓ／Ｎが小さくなっている。

被写体Ｍを透過した散乱線を除去するためのグリッドに関して、グリッド比が小さくなると、被写体Ｍを透過するＸ線量が大きくなるため、Ｓ／Ｎが高くなる。図５はグリッド比に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図である。なお、図５にはグリッドがない場合の体厚に対する目標Ｓ／Ｎも示されている。図５に示すテーブルＬＵＴ３においては、グリッド比が高くかつ体厚が大きいほど目標Ｓ／Ｎが小さくなっている。

ここで、グリッドはＸ線を遮断する鉛とＸ線を透過する中間物質とが交互に配置されて構成されている。グリッドの種類に関しては、グリッドを構成する中間物質の種類が挙げられる。グリッドを構成するグリッドを構成する中間物質に関して、中間物質がアルミニウムよりファイバの方が一次線透過率が増加する一方で、中間物質によって散乱線透過率は変化しないため、Ｓ／Ｎは高くなる。図６はグリッドを構成する中間物質の種類に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図である。なお、図６には中間物質としてアルミニウムおよびファイバについての体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係が示されている。図６に示すテーブルＬＵＴ４においては、中間物質がアルミニウムおよびファイバのいずれの場合であっても、体厚が大きいほど目標Ｓ／Ｎが小さくなっている。また、中間物質がアルミニウムの方が目標Ｓ／Ｎが小さくなっている。

被写体条件には、被写体Ｍの組成に応じた濃度および組成に応じた構造物の量が被写体条件を構成する要素として含まれる。被写体Ｍの組成に応じた濃度に関して、骨および乳腺領域等の低濃度領域はノイズが目立ち易いため、Ｓ／Ｎは低くなる。図７は被写体の濃度に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図である。図７に示すテーブルＬＵＴ５においては、被写体が低濃度でありかつ体厚が大きいほど目標Ｓ／Ｎが小さくなっている。

組成に応じた構造物の量に関して、脂肪領域は構造物が少なく、一定の濃度となる領域が多いことから、構造物を多く含む領域よりもＳ／Ｎは低くなる。図８は被写体に含まれる構造物の量に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図である。図８に示すテーブルＬＵＴ６においては、構造物が少なくかつ体厚が大きいほど目標Ｓ／Ｎが小さくなっている。

検出器特性には、放射線検出器５の鮮鋭度、Ｘ線吸収特性、発光特性、およびＸ線を可視光に変換するためのシンチレータの膜厚が検出器特性を構成する要素として含まれる。鮮鋭度に関して、高周波の鮮鋭度が高いとノイズが増えるためＳ／Ｎが低くなる。鮮鋭度に影響を与える要素として、放射線検出器５の画素サイズ、照射されるＸ線エネルギーの高低および膜厚が挙げられる。画素サイズに関して、画素サイズが大きくなるほど鮮鋭度が低くなるため、Ｓ／Ｎが高くなる。図９は放射線検出器５の画素サイズに応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図である。図９に示すテーブルＬＵＴ７においては、画素サイズが小さくかつ体厚が大きいほど目標Ｓ／Ｎが小さくなっている。

Ｘ線エネルギーの高低に関して、被写体Ｍに照射されるＸ線エネルギーが高いほど鮮鋭度は低くなるため、Ｓ／Ｎが高くなる。この場合において、Ｘ線エネルギーに応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルは、図４に示すテーブルＬＵＴ２と同一となる。

放射線検出器５の膜厚に関して、膜厚が大きいほど鮮鋭度が低くなるため、Ｓ／Ｎが高くなる。図１０は放射線検出器５の膜厚に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図である。図１０に示すテーブルＬＵＴ８においては、膜厚が小さくかつ体厚が大きいほど目標Ｓ／Ｎが小さくなっている。

Ｘ線吸収特性に関して、Ｘ線吸収特性が大きいほど信号値が大きくなり、Ｓ／Ｎが高くなる。図１１はＸ線吸収特性に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図である。図１１に示すテーブルＬＵＴ９においては、Ｘ線吸収特性が小さくかつ体厚が大きいほど目標Ｓ／Ｎが小さくなっている。また、放射線検出器５に使用されているシンチレータの種類に応じて吸収されるＸ線のエネルギーが異なる。例えば、シンチレータがＣｓＩ（ヨウ化セシウム）、ＧＯＳ（ガドリニウムオキサイドサルファ）およびａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）の場合は、一般的な撮影の管電圧領域（６０ｋＶ以上）では、Ｘ線が低エネルギーになるほど吸収量が増えるため、Ｓ／Ｎが高くなる。図１２はシンチレータの種類に関して、Ｘ線エネルギーに応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図である。図１２に示すテーブルＬＵＴ１０においては、Ｘ線エネルギーが高くかつ体厚が大きいほど目標Ｓ／Ｎが小さくなっている。

発光特性に関して、発光量が大きいほど得られる信号値が大きくなり、Ｓ／Ｎが高くなる。図１３は発光特性に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示す図である。図１３に示すテーブルＬＵＴ１１においては、発光特性が小さくかつ体厚が大きいほど目標Ｓ／Ｎが小さくなっている。

放射線検出器５の膜厚に関して、膜厚が大きいほど発光量が大きくなり、信号値が大きくなって、Ｓ／Ｎが高くなる。この場合において、膜厚に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルは、図１０に示すテーブルＬＵＴ８と同一となる。

目標Ｓ／Ｎ設定部３４は、第１の情報取得部３２が取得した撮影条件、被写体条件および検出器特性の少なくとも１つの情報、並びに第２の情報取得部３３が取得した体厚情報に基づいて、ストレージ２３に記憶されたテーブルＬＵＴ１〜ＬＵＴ１１を参照して放射線画像Ｇ０の目標Ｓ／Ｎを設定する。

なお、図３から図１３においては、撮影条件、被写体条件および検出器特性に含まれる各要素に応じた体厚と目標Ｓ／Ｎとの関係を規定したテーブルを示している。目標Ｓ／Ｎ設定部３４は、実際には、第１の情報取得部３２が取得した撮影条件、被写体条件および検出器特性に含まれる要素のそれぞれについてテーブルＬＵＴ１〜ＬＵＴ１１を参照して設定される目標Ｓ／Ｎを統合して、最終的な目標Ｓ／Ｎを設定する。このため、ある１つの要素について上記テーブルを参照して設定される目標Ｓ／Ｎが、他の要素についてのテーブルを参照して設定される目標Ｓ／Ｎと統合されることにより、変更される場合がある。例えば、線量に応じてテーブルＬＵＴ１が参照されて設定された目標Ｓ／Ｎが、発光特性に応じてテーブルＬＵＴ１１が参照されて設定された目標Ｓ／Ｎと統合されることにより、変更される場合がある。

画像処理部３５は、放射線画像Ｇ０に対してノイズ除去処理を行って、放射線画像Ｇ０のＳ／Ｎを目標Ｓ／Ｎに補正する。ノイズ除去処理に際し、画像処理部３５は、まず放射線画像Ｇ０からノイズ成分を分離する。例えば、画像処理部３５は、放射線画像Ｇ０をローパスフィルタによりぼかし、ぼかした放射線画像Ｇｕｓを放射線画像Ｇ０から減算することにより、放射線画像Ｇ０のノイズ成分Ｇｎを分離する。そして、画像処理部３５は、ノイズ成分Ｇｎに対して１より小さい係数を乗算してノイズ成分Ｇｎを抑制し、抑制したノイズ成分Ｇｎをぼかした放射線画像Ｇｕｓに加算することにより、処理済みの放射線画像Ｇ１を生成する。なお、画像処理部３５は、ノイズ成分Ｇｎに対して乗算する係数を目標Ｓ／Ｎに応じて設定することによりノイズ除去の程度を変更し、放射線画像Ｇ０のＳ／Ｎを目標Ｓ／Ｎに補正する。この際、体厚が大きいほど、係数を小さくすることによりノイズ除去の程度を大きくして、放射線画像Ｇ０のＳ／Ｎを目標Ｓ／Ｎに補正する。

なお、放射線画像Ｇ０をローパスフィルタによりぼかすことによって、放射線画像Ｇ０のノイズ成分を除去してもよい。この際、画像処理部３５は、ローパスフィルタのサイズを目標Ｓ／Ｎに応じて設定することによりノイズ除去の程度を変更し、放射線画像Ｇ０のＳ／Ｎを目標Ｓ／Ｎに補正する。この際、体厚が大きいほどぼかす程度を大きくして、放射線画像Ｇ０のＳ／Ｎを目標Ｓ／Ｎに補正する、
また、画像処理部３５は、放射線画像Ｇ０を周波数分解して、複数の周波数帯域毎の周波数成分を表す帯域画像を生成し、ノイズに対応する周波数帯域の帯域画像に対して、１より小さい係数を乗算して、ノイズに対応する周波数帯域の帯域画像を抑制することによりノイズ除去処理を行うものとしてもよい。この場合、係数を乗算した帯域画像および他の周波数帯域の帯域画像を周波数合成することにより、処理済みの放射線画像Ｇ１を取得する。なお、画像処理部３５は、ノイズに対応する周波数帯域の帯域画像に対して乗算する係数を目標Ｓ／Ｎに応じて設定することにより、ノイズ除去の程度を変更する。

なお、ノイズに対応する周波数帯域の帯域画像を抑制する処理は、平滑化処理であってもよい。この場合、特開２００２−１３３４１０号公報に記載されたように、ノイズに対応する周波数帯域の帯域画像における処理の対象となる注目画素のエッジ方向を検出し、エッジ方向に沿って平滑化処理を行うことにより、放射線画像Ｇ０におけるエッジ成分を劣化させることなく、放射線画像Ｇ０に含まれるノイズを除去してもよい。

さらに、画像処理部３５は放射線画像Ｇ０に対してコントラスト調整処理を行う。本実施形態においては、ノイズ除去の程度に応じてコントラスト調整処理を行う。具体的には、ノイズ除去の程度が大きいほど、コントラストを高くするようにコントラスト調整処理を行う。

ここで、上述したように放射線画像Ｇ０からノイズ成分を分離した場合、画像処理部３５は、ぼかした放射線画像Ｇｕｓに対してコントラストを調整処理を行う。この場合、抑制したノイズ成分Ｇｎをコントラスト調整処理が行われた放射線画像Ｇｕｓに加算することにより、処理済みの放射線画像Ｇ１を取得する。また、放射線画像Ｇ０をぼかすことによってノイズ除去処理を行った場合には、ノイズ除去処理が行われた放射線画像Ｇ０に対してコントラスト調整処理を行えばよい。また、放射線画像Ｇ０を周波数分解した場合には、放射線画像Ｇ０の濃度情報を含む低周波数帯域の帯域画像に対してコントラスト調整処理を行い、コントラスト調整処理済みの帯域画像およびノイズ除去処理済みの帯域画像を含む帯域画像を周波数合成して、処理済みの放射線画像Ｇ１を取得すればよい。

なお、放射線画像Ｇ０のコントラストは、撮影条件、被写体条件および検出器特性の少なくとも１つ、並びに体厚に応じても変化する。例えば、Ｘ線のエネルギーが高いほど、被写体Ｍを透過したＸ線のうち、被写体Ｍにより散乱される散乱線の割合が、被写体Ｍ内で散乱されずに透過する一次線よりも高くなり、放射線画像Ｇ０のコントラストが低下する。また、グリッドに関し、グリッドを使用しないと、一次線に対する散乱線の割合が多くなりコントラストが低下する。また、グリッドを構成する物質について、中間物質がアルミニウムよりファイバの方が一次線透過率が増加するためコントラストが高くなる。また、腹部、手および足等の構造物が少ない部位、並びに手および足等の厚みが薄い部位は、コントラストが低い。また、乳房は、乳腺と脂肪とのＸ線の吸収差が小さいため、コントラストが低い。また、放射線検出器５の鮮鋭度に関して、低周波の鮮鋭度が高いとコントラストが大きくなる。このため、画像処理部３５は、撮影条件、被写体条件および検出器特性の少なくとも１つ、並びに体厚に応じて、コントラストの調整量を設定してもよい。

ここで、体厚が大きい場合、放射線検出器５に到達するＸ線量が小さくなるため、放射線画像Ｇ０における各画素の信号値が小さくなる。この場合、コントラストを高くしても放射線画像が見易くならず、逆にノイズが目立つようになるため、放射線画像の画質が低下してしまう。例えば、図１４に示すように、線量に応じた体厚および信号値（画素値）Ｓの関係を規定したテーブルＬＵＴ１２において、画素値がしきい値Ｔｈ１以下となると、コントラストを高くしても放射線画像の画質が低下する。この場合、逆にコントラストを低くする方が放射線画像の画質が向上する。このため、画像処理部３５は、例えば放射線画像Ｇ０の画素値の平均値を放射線画像Ｇ０の信号値として算出し、図１４に示すＬＵＴ１２を参照して、信号値がしきい値Ｔｈ１以下の場合、コントラストを弱めるようにコントラスト調整処理を行ってもよい。

なお、画像処理部３５は、ノイズ除去処理およびコントラスト調整処理に加えて、放射線画像Ｇ０に対して鮮鋭度強調処理および濃度調整処理等の他の画像処理を行うものとしてもよい。本実施形態においては、画像処理部３５はこれらの処理を行って、処理済みの放射線画像Ｇ１を取得するものとする。

次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図１５は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。被写体Ｍの撮影が行われてコンピュータ２の画像取得部３１が放射線画像を取得し（ステップＳＴ１）、第１の情報取得部３２が、撮影条件、被写体条件および検出器特性の少なくとも１つの情報を取得する（撮影条件等の情報取得：ステップＳＴ２）。また、第２の情報取得部３３が、被写体Ｍの体厚情報を取得する（ステップＳＴ３）。そして、目標Ｓ／Ｎ設定部３４が、撮影条件、被写体条件および検出器特性の少なくとも１つの情報と体厚情報とに基づいて、放射線画像の目標Ｓ／Ｎを設定する（ステップＳＴ４）。さらに、画像処理部３５が、放射線画像Ｇ０を目標Ｓ／Ｎとするためのノイズ除去処理およびコントラスト調整処理を含む画像処理を放射線画像Ｇ０に対して行って処理済み放射線画像Ｇ１を生成し（ステップＳＴ５）、処理を終了する。処理済みの放射線画像Ｇ１は表示部６に表示され、診断に供される。

このように、本実施形態においては、撮影条件、被写体条件および検出器特性の少なくとも１つの情報、並びに体厚情報に基づいて、放射線画像Ｇ０の目標Ｓ／Ｎを設定し、放射線画像Ｇ０に含まれるノイズを除去するノイズ除去処理を行って、放射線画像Ｇ０のＳ／Ｎを目標Ｓ／Ｎに補正するようにしたものである。このため、撮影条件、被写体条件および検出器特性の少なくとも１つ、並びに体厚に応じた適切なＳ／Ｎを有する高画質の処理済みの放射線画像Ｇ１を取得することができる。

また、放射線画像Ｇ０のコントラストを補正するコントラスト補正処理をさらに行うことにより、適切なコントラストを有する、より高画質の処理済みの放射線画像Ｇ１を取得することができる。

なお、上記実施形態においては、第１の情報取得部３２が、撮影条件、被写体条件および検出器特性の少なくとも１つの情報を取得しているが、撮影条件、被写体条件および検出器特性のいずれかの情報を取得してもよい。この場合、撮影条件を構成する１つの要素、被写体条件を構成する１つの要素、および検出器特性を構成する１つの要素のみの情報を取得してもよい。撮影条件、被写体条件および検出器特性のいずれかについて複数の要素の情報を取得した場合は、目標Ｓ／Ｎ設定部３４は、要素のそれぞれについてテーブルＬＵＴを参照して設定される目標Ｓ／Ｎを統合して、最終的な目標Ｓ／Ｎを設定する。撮影条件を構成する１つの要素、被写体条件を構成する１つの要素、および検出器特性を構成する１つの要素のいずれかの情報を取得した場合は、目標Ｓ／Ｎ設定部３４は、取得した要素についてのテーブルＬＵＴを参照して、目標Ｓ／Ｎを設定する。

以下、本実施形態の作用効果について説明する。

放射線画像に対してコントラスト調整処理をさらに行うことにより、適切なコントラストを有するより高画質の放射線画像を取得することができる。

放射線画像からノイズ成分を分離し、分離したノイズ成分を抑制してノイズ除去処理を行うことにより、効率よくノイズ除去処理を行うことができる。さらに、ノイズ成分が分離された放射線画像のコントラストを調整してコントラスト調整処理を行うことにより、効率よくコントラスト調整処理を行うことができる。

放射線画像を複数の周波数帯域に分解して複数の周波数帯域の帯域画像を生成し、ノイズに対応する周波数帯域の帯域画像を抑制してノイズ除去処理を行うことにより、効率よくノイズ除去処理を行うことができる。さらに、放射線画像の濃度情報に対応する周波数帯域の帯域画像のコントラストを調整してコントラスト調整処理を行うことにより、効率よくコントラスト調整処理を行うことができる。

１ 放射線画像撮影装置
２ コンピュータ
３ Ｘ線源
５ 放射線検出器
６ 表示部
８ 入力部
２１ ＣＰＵ
２２ メモリ
２３ ストレージ
３１ 画像取得部
３２ 第１の情報取得部
３３ 第２の情報取得部
３４ 目標Ｓ／Ｎ設定部
３５ 画像処理部

Claims (12)

1. 被写体に放射線を照射し、該被写体を透過した放射線を放射線検出器により検出することにより撮影された放射線画像を取得する画像取得手段と、
   前記被写体を撮影する際の撮影条件、被写体条件および前記放射線検出器の特性である検出器特性の少なくとも１つの情報を取得する第１の情報取得手段と、
   前記被写体の体厚を表す体厚情報を取得する第２の情報取得手段と、
   前記撮影条件、前記被写体条件および前記検出器特性の少なくとも１つの情報、並びに前記体厚情報に基づいて、前記放射線画像の目標Ｓ／Ｎを設定する目標Ｓ／Ｎ設定手段と、
   前記放射線画像に対してノイズを除去するノイズ除去処理を行って、該放射線画像のＳ／Ｎを前記目標Ｓ／Ｎに補正する画像処理手段とを備えたことを特徴とする放射線画像処理装置。
2. 前記画像処理手段は、前記体厚が大きいほど、前記放射線画像に含まれるノイズ除去の程度を大きくする請求項１記載の放射線画像処理装置。
3. 前記画像処理手段は、前記体厚が大きいほど、前記放射線画像のボケの程度を大きくして前記ノイズ除去の程度を大きくする請求項２記載の放射線画像処理装置。
4. 前記目標Ｓ／Ｎ設定手段は、前記体厚が大きいほど前記目標Ｓ／Ｎを低く設定する請求項１から３のいずれか１項記載の放射線画像処理装置。
5. 前記画像処理手段は、前記放射線画像に対してコントラスト調整処理をさらに行う請求項１から４のいずれか１項記載の放射線画像処理装置。
6. 前記画像処理手段は、前記ノイズの除去の程度に応じて前記放射線画像のコントラストを調整する請求項５記載の放射線画像処理装置。
7. 前記画像処理手段は、前記放射線画像に含まれるノイズ成分を前記放射線画像から分離し、該分離したノイズ成分を抑制して前記ノイズ除去処理を行う請求項１から６のいずれか１項記載の放射線画像処理装置。
8. 前記画像処理手段は、前記放射線画像を複数の周波数帯域に分解して複数の周波数帯域の帯域画像を生成し、前記ノイズに対応する周波数帯域の帯域画像を抑制して前記ノイズ除去処理を行う請求項１から６のいずれか１項記載の放射線画像処理装置。
9. 前記画像処理手段は、前記放射線画像に含まれるノイズ成分を前記放射線画像から分離し、該分離したノイズ成分を抑制して前記ノイズ除去処理を行い、該ノイズ成分が分離された前記放射線画像のコントラストを調整して前記コントラスト調整処理を行う請求項５または６記載の放射線画像処理装置。
10. 前記画像処理手段は、前記放射線画像を複数の周波数帯域に分解して複数の周波数帯域の帯域画像を生成し、前記ノイズに対応する周波数帯域の帯域画像を抑制して前記ノイズ除去処理を行い、前記放射線画像の濃度情報に対応する周波数帯域の帯域画像のコントラストを調整して前記コントラスト調整処理を行う請求項５または６記載の放射線画像処理装置。
11. 被写体に放射線を照射し、該被写体を透過した放射線を放射線検出器により検出することにより撮影された放射線画像を取得し、
    前記被写体を撮影する際の撮影条件、被写体条件および前記放射線検出器の特性である検出器特性の少なくとも１つの情報を取得し、
    前記被写体の体厚を表す体厚情報を取得し、
    前記撮影条件、前記被写体条件および前記検出器特性の少なくとも１つの情報、並びに前記体厚情報に基づいて、前記放射線画像の目標Ｓ／Ｎを設定し、
    前記放射線画像に対してノイズを除去するノイズ除去処理を行って、該放射線画像のＳ／Ｎを前記目標Ｓ／Ｎに補正することを特徴とする放射線画像処理方法。
12. 被写体に放射線を照射し、該被写体を透過した放射線を放射線検出器により検出することにより撮影された放射線画像を取得する手順と、
    前記被写体を撮影する際の撮影条件、被写体条件および前記放射線検出器の特性である検出器特性の少なくとも１つの情報を取得する手順と、
    前記被写体の体厚を表す体厚情報を取得する手順と、
    前記撮影条件、前記被写体条件および前記検出器特性の少なくとも１つの情報、並びに前記体厚情報に基づいて、前記放射線画像の目標Ｓ／Ｎを設定する手順と、
    前記放射線画像に対してノイズを除去するノイズ除去処理を行って、該放射線画像のＳ／Ｎを前記目標Ｓ／Ｎに補正する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする放射線画像処理プログラム。