JP2018166630A - Ｘ線撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】被写体の同一部位であって、かつ被写体設置角度の異なる再構成画像を、被写体方向を一致させて並べて表示し、画質等の画像調整処理を連動させることにより、診断効率を向上できるようにする。
【解決手段】被写体設置角度ごとに複数種類の再構成画像を生成する画像処理装置２が、複数種類の再構成画像を被写体設置角度ごと及び種類ごとにグループ化するグループ化手段と、複数種類の再構成画像における複数の格子１２，１４，１５の格子方向と、その格子方向に対する被写体設置角度を検出する方向検出手段と、グループ化された複数種類の再構成画像の画像方向を基準方向に合わせる画像方向整合手段と、グループ化された複数種類の再構成画像に対して同一の画像調整処理を行う画像調整手段と、グループ化された複数種類の再構成画像が表示される画像表示手段と、を有する。
【選択図】図９

Description

本発明は、Ｘ線撮影システムに関する。

従来、Ｘ線撮影装置として、一次元格子を有する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（以下、Ｘ線タルボ撮影装置という）が知られている。そして、Ｘ線タルボ撮影装置で撮影されたモアレ画像を画像処理装置によって再構成することで、少なくとも吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像の３種類の高精細の再構成画像を得ることができる。特許文献１には、一次元格子を用いたＸ線タルボ撮影装置で撮影して得られた少なくとも３種類の再構成画像が、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）等の外部システムに出力された時に他の再構成画像に紛れ込んだり、紛失したりする等の事態が生じることを防ぐために、少なくとも３種類の再構成画像を画像セットとしてグループ化する技術について開示されている。

特許文献２には、左右一対の被写体を撮影した画像について、それぞれの被写体の画像内の中央位置を検出するとともに中央位置を揃えて、かつ対称的に同一画面に表示する画像表示装置について開示されている。すなわち、特許文献２に記載の画像表示装置では、左右一対の被写体を撮影した各画像を背中合わせに並べて表示できるようになっている。

特開２０１５−１９８７６５号公報 特許第３５４７２４８号公報

一次元格子を用いたＸ線タルボ撮影装置においては、格子と被写体との相対角度（被写体設置角度）に応じてＸ線の透過量が異なり、再構成画像として生成された際に、当該角度に応じて見える像が異なるものとなる。これを利用し、被写体の所定部位について正確な診断を下すために、被写体の同一部位を、被写体設置角度を変えて複数回撮影する場合がある。

このように被写体の同一部位を、被写体設置角度を変えて複数回撮影した場合には、特許文献１に記載の技術のように、同一の被写体設置角度である少なくとも３種類の再構成画像を画像セットとしてグループ化することは可能であるが、特許文献１に記載の技術では、被写体設置角度の異なる再構成画像同士は互いに関連付けられておらず、グループ化されていない。そのため、被写体の同一部位であって、かつ被写体設置角度の異なる再構成画像を比較して診断したい場合には、これらの再構成画像をユーザーがその都度探す必要があり、使い勝手が悪い。

また、被写体の同一部位であって、かつ被写体設置角度の異なる再構成画像を見つけ出して、画像処理装置の画面上で並べて表示するに当たっては、特許文献２に記載の技術を応用すれば、画像処理装置の画面上で背中合わせに並べて表示することは可能である。ところが、特許文献２に記載の技術では、これらの画像同士を、向きを一致させて表示したり、画質等の画像調整を行ったりすることはできない。そのため、被写体の同一部位であって、かつ被写体設置角度の異なる再構成画像を比較して診断したい場合には、ユーザーが各再構成画像を個別に操作する必要があり、使い勝手が悪い。

本発明の課題は、被写体の同一部位であって、かつ被写体設置角度の異なる再構成画像を、被写体方向を一致させて並べて表示し、画質等の画像調整処理を連動させることにより、診断効率を向上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、Ｘ線源と、複数の格子と、Ｘ線検出器とがＸ線照射軸方向に並んで設けられており、前記Ｘ線源から被写体および前記複数の格子を介して前記Ｘ線検出器にＸ線を照射して前記Ｘ線検出器でモアレ画像を撮影する際に、前記被写体の同一部位を、被写体設置角度を変えた状態で複数回撮影するＸ線タルボ撮影装置と、
前記Ｘ線タルボ撮影装置で読み取られた前記モアレ画像に基づいて、前記被写体設置角度ごとに複数種類の再構成画像を生成する画像処理装置と、
を備えるＸ線撮影システムであって、
前記画像処理装置は、
前記複数種類の再構成画像を前記被写体設置角度ごとにグループ化するとともに、前記複数種類の再構成画像を種類ごとにグループ化するグループ化手段と、
前記複数種類の再構成画像における前記複数の格子の格子方向と、その格子方向に対する前記被写体設置角度を検出する方向検出手段と、
前記グループ化された複数種類の再構成画像を、前記方向検出手段によって検出された前記格子方向と前記被写体設置角度に基づいて画像方向を基準方向に合わせる画像方向整合手段と、
前記グループ化された複数種類の再構成画像に対して同一の画像調整処理を行う画像調整手段と、
前記被写体設置角度ごとにグループ化された複数種類の再構成画像又は前記種類ごとにグループ化された複数種類の再構成画像が表示される画像表示手段と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記Ｘ線タルボ撮影装置は、前記再構成画像に対して前記複数の格子における格子方向を判別するためのマーカーの像が写し出されるように前記モアレ画像を撮影可能に構成されており、
前記方向検出手段は、前記マーカーの像に基づいて、前記複数種類の再構成画像における前記複数の格子の格子方向を検出することを特徴とする。

本発明によれば、被写体の同一部位であって、かつ被写体設置角度の異なる再構成画像を、被写体方向を一致させて並べて表示し、画質等の画像調整処理を連動させることにより、診断効率を向上させることができる。

Ｘ線タルボ撮影装置の全体像を表す概略図である。 タルボ干渉計の原理を説明する図である。 線源格子や第１格子、第２格子の概略平面図である。 格子を保持する格子保持部を示す図である。 画像処理装置の機能的構成を示すブロック図である。 グループ化手段による動作を説明する図である。 画像方向整合手段による動作を説明する図である。 画像調整手段による動作を説明する図である。 表示部に表示される画面を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の技術的範囲を以下の実施形態および図示例に限定するものではない。

本実施形態では、Ｘ線タルボ撮影装置１を用いて被写体Ｈの同一部位Ａを、被写体設置角度を変えた状態で複数回撮影し、画像処理装置２によって、Ｘ線タルボ撮影装置１で読み取られたモアレ画像に基づいて、被写体設置角度ごとに複数種類の再構成画像を生成するＸ線撮影システムについて説明する。

Ｘ線タルボ撮影装置１としては、線源格子（Ｇ０格子ともいう。）１２を備えるタルボ・ロー干渉計を用いたものが採用されている。なお、線源格子１２を備えず、第１格子（Ｇ１格子ともいう。）１４と第２格子（Ｇ２格子ともいう。）１５のみを備えるタルボ干渉計を用いたＸ線タルボ撮影装置を採用することもできる。

本実施形態における被写体Ｈは、手指等の関節部（部位Ａ）であり、例えば、手の指にリウマチの症状が現れているような場合には、指の関節部（部位Ａ）の角度を種々変化させて撮影することで、症状をよりはっきりと観察することができる。ただし、被写体Ｈは、手指等の関節部（部位Ａ）に限られるものではなく、人体のいずれの部位でもよいし、人体に限られるものでもない。

［Ｘ線タルボ撮影装置について］
図１は、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１の全体像を表す概略図である。本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１は、図１に示すように、Ｘ線発生装置１１と、線源格子１２と、被写体台１３と、第１格子１４と、第２格子１５と、Ｘ線検出器１６と、支柱１７と、基台部１８と、を備えている。

このようなＸ線タルボ撮影装置１によれば、被写体台１３に対して所定位置にある被写体Ｈのモアレ画像を縞走査法の原理に基づく方法で撮影したり、モアレ画像をフーリエ変換法を用いて解析したりすることで、少なくとも３種類の画像を再構成することができる（再構成画像という）。すなわち、モアレ画像におけるモアレ縞の平均成分を画像化した吸収画像（通常のＸ線の吸収画像と同じ）と、モアレ縞の位相情報を画像化した微分位相画像と、モアレ縞のVisibility（鮮明度）を画像化した小角散乱画像の３種類の画像である。なお、これらの３種類の再構成画像を再合成する等してさらに多くの種類の画像を生成することもできる。

なお、縞走査法とは、複数の格子のうちのひとつを格子のスリット周期の１／Ｍ（Ｍは正の整数、吸収画像はＭ＞２、微分位相画像と小角散乱画像はＭ＞３）ずつスリット周期方向に移動させてＭ回撮影したモアレ画像を用いて再構成を行い、高精細の再構成画像を得る方法である。

また、フーリエ変換法とは、被写体が存在する状態で、Ｘ線タルボ撮影装置でモアレ画像を１枚撮影し、画像処理において、そのモアレ画像をフーリエ変換する等して微分位相画像等の画像を再構成して生成する方法である。

ここで、まず、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計に共通する原理について、図２を用いて説明する。

なお、図２では、タルボ干渉計の場合が示されているが、タルボ・ロー干渉計の場合も基本的に同様に説明される。また、図２におけるｚ方向が図１のＸ線タルボ撮影装置１における鉛直方向に対応し、図２におけるｘ、ｙ方向が図１のＸ線タルボ撮影装置１における水平方向（前後、左右方向）に対応する。

また、図３に示すように、第１格子１４や第２格子１５には（タルボ・ロー干渉計の場合は線源格子１２にも）、Ｘ線の照射方向であるｚ方向と直交するｘ方向に、所定の周期ｄで複数のスリットＳが配列されて形成されている。

図３に示すように、Ｘ線源２から照射されたＸ線（タルボ・ロー干渉計の場合はＸ線源２から照射されたＸ線が線源格子１２（図３では図示省略）で多光源化されたＸ線）が第１格子１４を透過すると、透過したＸ線がｚ方向に一定の間隔で像を結ぶ。この像を自己像（格子像等ともいう。）といい、このように自己像がｚ方向に一定の間隔をおいて形成される現象をタルボ効果という。

すなわち、タルボ効果とは、図３に示すように一定の周期ｄでスリットＳが設けられた第１格子１４を可干渉性（コヒーレント）の光が透過すると、上記のように光の進行方向に一定の間隔でその自己像を結ぶ現象をいう。

そして、図２に示すように、第１格子１４の自己像が像を結ぶ位置に、第１格子１４と同様にスリットＳが設けられた第２格子１５を配置する。その際、第２格子１５のスリットＳの延在方向（すなわち図２ではｘ軸方向）が、第１格子１４のスリットＳの延在方向に対して略平行になるように配置すると、第２格子１５上でモアレ画像Ｍｏが得られる。

なお、図２では、モアレ画像Ｍｏを第２格子１５上に記載するとモアレ縞とスリットＳとが混在する状態になって分かりにくくなるため、モアレ画像Ｍｏを第２格子１５から離して記載している。しかし、実際には第２格子１５上およびその下流側でモアレ画像Ｍｏが形成される。そして、このモアレ画像Ｍｏが、第２格子１５の直下に配置されるＸ線検出器１６で撮影される。

また、図２に示すように、Ｘ線源２と第１格子１４との間に（すなわち図１の被写体台１３上に）被写体Ｈが存在すると、被写体ＨによってＸ線の位相がずれるため、モアレ画像Ｍｏのモアレ縞が被写体の辺縁を境界に乱れる。一方、図示を省略するが、Ｘ線源２と第１格子１４との間に被写体Ｈが存在しなければ、モアレ縞のみのモアレ画像Ｍｏが現れる。以上がタルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計の原理である。

この原理に基づいて、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１においても、例えば図１に示すように、第２のカバーユニット１３０内で、第１格子１４の自己像が像を結ぶ位置に第２格子１５が配置されるようになっている。また、前述したように、第２格子１５とＸ線検出器１６とを離すとモアレ画像Ｍｏ（図２参照）がぼやけるため、本実施形態では、Ｘ線検出器１６は第２格子１５の直下に配置されるようになっている。

なお、第２のカバーユニット１３０は、人や物が第１格子１４や第２格子１５、Ｘ線検出器１６等にぶつかったり触れたりしないようにして、Ｘ線検出器１６等を防護するために設けられている。

図示を省略するが、Ｘ線検出器１６は、照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が二次元状（マトリクス状）に配置され、変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。そして、本実施形態では、Ｘ線検出器１６は、第２格子１５上に形成されるＸ線の像である上記のモアレ画像Ｍｏを変換素子ごとの画像信号として撮影するようになっている。

そして、本実施形態では、Ｘ線タルボ撮影装置１は、いわゆる縞走査法を用いてモアレ画像Ｍｏを複数枚撮影するようになっている。すなわち、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１では、第１格子１４と第２格子１５との相対位置を図１〜図３におけるｘ軸方向（すなわちスリットＳの延在方向（ｙ軸方向）に直交する方向）にずらしながらモアレ画像Ｍｏを複数枚撮影する。

そして、Ｘ線タルボ撮影装置１から複数枚分のモアレ画像Ｍｏの画像信号を受信した画像処理装置２における画像処理で、複数枚のモアレ画像Ｍｏに基づいて、吸収画像や、微分位相画像や、小角散乱画像等を再構成するようになっている。

そのため、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１で、縞走査法によりモアレ画像Ｍｏを複数枚撮影するために、第１格子１４をｘ軸方向に所定量ずつ移動させるための図示しない移動装置等が設けられている。なお、第１格子１４を移動させる代わりに第２格子１５を移動させたり、或いは両方とも移動させたりするように構成することも可能である。

また、Ｘ線タルボ撮影装置１で、第１格子１４と第２格子１５との相対位置を固定したままモアレ画像Ｍｏを１枚だけ撮影し、画像処理装置における画像処理で、このモアレ画像Ｍｏをフーリエ変換法等を用いて解析する等して吸収画像や微分位相画像等を再構成するように構成することも可能である。

そして、この方法を用いる場合には、Ｘ線タルボ撮影装置１に必ずしも上記の移動装置等を設ける必要はない。なお、本発明は、このような移動装置が設けられていないＸ線タルボ撮影装置にも適用される。

本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１における他の部分の構成について説明する。本実施形態では、いわゆる縦型であり、Ｘ線発生装置１１、線源格子１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６が、この順序に重力方向であるｚ方向に配置されている。すなわち、本実施形態では、ｚ方向が、Ｘ線発生装置１１からのＸ線の照射方向ということになる。

Ｘ線発生装置１１は、Ｘ線源１１ａとして、例えば医療現場で広く一般に用いられているクーリッジＸ線源や回転陽極Ｘ線源等を備えている。また、それ以外のＸ線源を用いることも可能である。本実施形態のＸ線発生装置１１は、焦点からＸ線をコーンビーム状に照射するようになっている。すなわち、Ｘ線発生装置１１から離れるほどＸ線が広がるように照射される。

そして、本実施形態では、Ｘ線発生装置１１の下方に線源格子１２が設けられている。その際、Ｘ線源１１ａの陽極の回転等により生じるＸ線発生装置１１の振動が線源格子１２に伝わらないようにするために、本実施形態では、線源格子１２は、Ｘ線発生装置１１には取り付けられず、支柱１７に設けられた基台部１８に取り付けられた固定部材１８ａに取り付けられている。

なお、本実施形態では、Ｘ線発生装置１１の振動が支柱１７等のＸ線タルボ撮影装置１の他の部分に伝播しないようにするために（或いは伝播する振動をより小さくするために）、Ｘ線発生装置１１と支柱１７との間に緩衝部材１７ａが設けられている。

本実施形態では、上記の固定部材１８ａには、線源格子１２のほか、線源格子１２を透過したＸ線の線質を変えるためのろ過フィルター（付加フィルターともいう。）１１２や、照射されるＸ線の照射野を絞るための照射野絞り１１３、Ｘ線を照射する前にＸ線の代わりに可視光を被写体に照射して位置合わせを行うための照射野ランプ１１４等が取り付けられている。

なお、線源格子１２とろ過フィルター１１２と照射野絞り１１３とは、必ずしもこの順番に設けられる必要はない。また、本実施形態では、線源格子１２等の周囲には、それらを保護するための第１のカバーユニット１２０が配置されている。

線源格子１２、第１格子１４及び第２格子１５は、図４に示すように、各々の格子１２，１４，１５を水平方向に沿った姿勢に配置する格子保持部１２ａ，１４ａ，１５ａ（格子ホルダーとも言う。）によって保持されている。上記のような縞走査法による撮影時に第１格子１４や第２格子１５を移動させる場合は、当該格子保持部１４ａ，１５ａ自体を動作させて、第１格子１４や第２格子１５を移動させるようにする。

被写体台１３には、Ｘ線発生装置１１から照射されるＸ線に対して被写体Ｈの位置を固定する固定ユニット（図示せず。）が設けられている。固定ユニットは、被写体Ｈを所定の位置で固定可能とする固定部と、当該固定部をＸ線の照射方向（ｚ方向）に略直交する平面内で所定の曲線上を移動可能とする移動機構と、を有する。このような固定ユニットを用いることで、Ｘ線タルボ撮影装置１によって、被写体Ｈの同一部位を、被写体設置角度を変えた状態で正確に複数回撮影することができる。なお、本実施形態のように、手指の関節部を被写体Ｈとする場合は、指を保持して位置固定するとともに指を牽引して関節部分の体幹側と末梢側との間隔を拡げることが可能な指保持部材が、上記の固定部に設けられていることが望ましい。本実施形態では、被写体Ｈの被写体設置角度の調整を、固定ユニットの移動機構で行うものとしたが、Ｘ線源１１ａ、複数の格子１２，１４，１５（格子保持部でもよい。）及びＸ線検出器１６が、被写体台１３の周囲を回転して被写体Ｈを複数の方向から連続的に撮影できるような構成を採用してもよいものとする。

なお、被写体設置角度とは、各格子１２，１４，１５の格子方向（スリットＳの延在方向）と、水平方向における被写体Ｈとの相対角度を指す。このような被写体設置角度に応じてＸ線の透過量が異なり、再構成画像として生成された際に、当該角度に応じて見える像が異なるものとなる。したがって、被写体Ｈの同一部位を、被写体設置角度を変えて複数回撮影することによって、同一のモアレ画像Ｍｏを基にした３種類の再構成画像の画像セットを複数の角度ごとに取得することができ、被写体Ｈについて正確な診断を下すことができる。

［画像処理装置について］
画像処理装置２は、Ｘ線タルボ撮影装置１により得られたモアレ画像Ｍｏを用いて、被写体Ｈの３種類の高精細な再構成画像（吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像）を生成したり、得られた再構成画像の画像処理を行ったりすることができる。このような画像処理装置２は、図５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、後述する画像生成処理を始めとする各種処理を実行する。

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）等のディスプレイ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線タルボ撮影装置１の動作状況、生成された再構成画像等を表示する。図９は、表示部２３に表示される画面を示す図であり、画面には、再構成画像が表示される複数の小窓２３ａ，２３ｂ，２３ｃと、複数の小窓２３ａ，２３ｂ，２３ｃに表示された再構成画像のうち選択された一つの再構成画像が表示される表示窓２３ｄと、画像調整処理を行うための画像調整部２３ｅが表示される。

通信部２４は、通信インターフェイスを備え、通信ネットワーク上にあるＸ線撮影装置１や、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）等の外部システムと有線又は無線により通信する。

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。なお、この記憶部２５には、Ｘ線タルボ撮影装置１によって撮影されたモアレ画像Ｍｏ又は画像処理装置２によって生成された再構成画像に紐づけられて、撮影日付、患者名、被写体情報（診断対象部位（撮影部位）、又は、診断対象部位及びその部位において診断すべき疾患名の情報）等の基本情報が記憶されている。

また、記憶部２５に記憶されているプログラムに基づいて実行される画像処理には、画像生成処理と、グループ化処理と、方向検出処理と、画像方向整合処理と、画像調整処理と、画像表示処理と、が含まれている。

画像生成処理は、制御部２１と、記憶部２５に記憶されている画像生成プログラム２５ａとの協働により実行される（すなわち、画像生成手段。）。具体的には、Ｘ線タルボ撮影装置１によって撮影されたモアレ画像Ｍｏを用いて３種類の再構成画像を生成することができる。また、被写体Ｈの撮影は、上記のように、複数の被写体設置角度（本実施形態においては例えばｘ°，ｙ°，ｚ°の３つの角度。）で行われるため、被写体設置角度違いの、３種類の再構成画像を生成する。

グループ化処理は、制御部２１と、記憶部２５に記憶されているグループ化プログラム２５ｂとの協働により実行される（すなわち、グループ化手段。）。具体的には、図６に示すように、３種類の再構成画像を被写体設置角度ｘ°，ｙ°，ｚ°ごとにグループ化するとともに、３種類の再構成画像を種類（吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像）ごとにグループ化することができる。

被写体設置角度ｘ°，ｙ°，ｚ°ごとのグループは、被写体設置角度ｘ°における３種類の再構成画像を含んだ第１グループＧ１と、被写体設置角度ｙ°における３種類の再構成画像を含んだ第２グループＧ２と、被写体設置角度ｚ°における３種類の再構成画像を含んだ第３グループＧ３と、からなる。すなわち、被写体Ｈを同一の角度で撮影し、かつ、同一のモアレ画像Ｍｏを基にして生成された３種類の再構成画像の画像セットが、当該被写体設置角度ｘ°，ｙ°，ｚ°ごとのグループである。

再構成画像の種類ごとのグループは、第１〜第３グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３における各吸収画像を含んだ吸収画像グループＧａｂｓと、第１〜第３グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３における各微分位相画像を含んだ微分位相画像グループＧｓｃと、第１〜第３グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３における各小角散乱画像を含んだ小角散乱画像グループＧｄｐｈと、からなる。すなわち、被写体Ｈの同一部位を複数の角度ｘ°，ｙ°，ｚ°で撮影して得られた複数の画像セットにおける３種類の再構成画像のうち、吸収画像ごと、微分位相画像ごと、小角散乱画像ごとにグループ化したものである。
なお、図６〜図９に記載された「Ｉ_ａｂｓ」は吸収画像を示し、「Ｉ_ｓｃ」は微分位相画像を示し、「Ｉ_ｄｐｈ」は小角散乱画像を示している。また、「Ｉ_{ａｂｓ_ｘ°}」は、被写体設置角度ｘ°における吸収画像を示し、「Ｉ_{ａｂｓ_ｙ°}」は、被写体設置角度ｙ°における吸収画像を示し、「Ｉ_{ａｂｓ_ｚ°}」は、被写体設置角度ｚ°における吸収画像を示している。

なお、画像処理装置２は、Ｘ線源１１に対するＸ線タルボ撮影時の撮影条件を設定することができるようになっている。すなわち、Ｘ線源１１に対する管電圧や管電流、照射時間（或いは照射ｍＡｓ値）や使用するろ過フィルター１１２のフィルター種等のＸ線タルボ撮影時の撮影条件の設定を、画像処理装置２上で行うことができるようになっている。また、このような撮影条件の設定を、画像処理装置２を操作するために設けられた条件キーに予め紐づけて保存することができる。そして、本実施形態においては、以上のようにグループ化する画像セットの指定も同様に、条件キーの入力によって、画像処理装置２上で行うことができるようになっている。ただし、これに限られるものではなく、撮影ごとにユーザーが、グループ化する画像セットの指定を行ってもよい。

方向検出処理は、制御部２１と、記憶部２５に記憶されている方向検出プログラム２５ｃとの協働により実行される（すなわち、方向検出手段。）。具体的には、３種類の再構成画像における複数の格子１２，１４，１５の格子方向と、その格子方向に対する被写体設置角度を検出することができる。

方向検出処理による格子方向の検出は、３種類の再構成画像に対して写し出されるマーカー１４ｂの像に基づいて行われている。マーカー１４ｂは、複数の格子１２，１４，１５における格子方向を判別するためのものであり、図４（ａ）に示すように、マーカー１４ｂのある箇所はＸ線が透過しにくく、周囲（格子保持部１４ａ）にＸ線が透過することにより、当該マーカー１４ｂの像が画像に写り込むようにしたものである。その逆に、マーカー１４ｂのある箇所はＸ線が透過しやすく、周囲（格子保持部１４ａ）にＸ線が透過しにくくすることで、マーカー１４ｂの像が画像に写り込むようにしたものであってもよい。さらに、図４（ｂ）に示すように、格子保持部１４ａに切欠き状のマーカー１４ｃを形成して、画像に凸型の像が写り込むようにしてもよい。

本実施形態においては、図４（ａ）に示すように、第１格子１４を保持する格子保持部１４ａに対してマーカー１４ｂが設けられている。例えば、第１格子１４における格子方向がｙ方向である場合に、マーカー１４ｂは、その格子方向と直交するｘ方向の両側に設けられている。そして、Ｘ線タルボ撮影装置１によって被写体Ｈを撮影した際に、モアレ画像Ｍｏにマーカー１４ｂの像が写り込むようになっている。モアレ画像Ｍｏにマーカー１４ｂの像が写り込むと、モアレ画像Ｍｏに基づいて生成された再構成画像にもマーカー１４ｂの像が写り込むこととなり、これによって、複数の格子１２，１４，１５における格子方向を容易に判別することができる。

なお、本実施形態におけるマーカー１４ｂは、上記のように第１格子１４を保持する格子保持部１４ａに設けられるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、他の格子１２，１５を保持する格子保持部１２ａ，１５ａに設けられてもよいし、格子１２，１４，１５自体に設けられてもよいし、上記の、被写体Ｈの位置を固定する固定ユニットに設けられるものとしてもよい。また、本実施形態では、格子の方向と直交する方向の箇所にマーカー１４ｂが設けられるとしたが、格子の方向と平行する方向の箇所に設けられるものとしてもよい。

また、格子方向を検出する手法としては、マーカー１４ｂを用いずに、例えば格子の形状に異方性（例えば長方形など。）を持たせることにより判別できるようにしてもよい。すなわち、格子の形状が異方性のあるものであれば、撮影されたモアレ画像Ｍｏも異方性のあるものとなり、３種類の再構成画像も異方性のあるものとなるので、その結果、格子方向を判別することができる。

方向検出処理による被写体設置角度の検出は、上記した条件キーに予め被写体設置角度を紐づけて保存し、この条件キーに保存された被写体設置角度（すなわち、被写体設置角度ｘ°，ｙ°，ｚ°）を採用して検出するようにしている。

ただし、これに限られるものではなく、生成された再構成画像に基づいて解剖学的見地から被写体設置角度の検出を行ってもよい。すなわち、画像中に写った被写体像を人体構造の情報を基に解析し、被写体設置角度を検出しても良い。撮影される部位は同一なため、当該同一部位の特徴的な部分が再構成画像に写し出されていれば、被写体設置角度は容易に判別できる。

また、被写体Ｈ自体又は上記した固定ユニットに対して、被写体Ｈの方向を判別する被写体方向マーカー（図示せず。）を設けるようにしてもよい。被写体方向マーカーとしては、被写体ＨとはＸ線の透過量が異なるものを画像中に写し出すことができれば特に限定されるものではなく、例えば金属製のパッチ等が好適に設けられる。

また、ユーザーによって入力された角度を被写体設置角度ｘ°，ｙ°，ｚ°としてもよいものとする。

画像方向整合処理は、制御部２１と、記憶部２５に記憶されている画像方向整合プログラム２５ｄとの協働により実行される（すなわち、画像方向整合手段。）。具体的には、図７に示すように、グループ化された３種類の再構成画像を、方向検出手段によって検出された格子方向と被写体設置角度に基づいて画像方向を基準方向に合わせることができる。

画像方向を整合させる際の基準方向は、人体を撮影する場合は、その撮影する部位によって概ね決まっており、撮影部位ごとの基準方向設定情報リストとしてリスト化されて記憶部２５に記憶されている。グループ化された３種類の再構成画像は、その画像方向が、被写体Ｈの部位に応じ、当該リストに記載された基準方向に合わせて補正される。ただし、これに限られるものではなく、過去の撮影情報に基づいて画像方向を補正してもよい。例えば、同一の患者が定期的に同一の部位を撮影する場合には、過去の撮影情報に基づいて再構成画像の画像方向が補正される。また、ユーザーが指定した方向を基準方向としてもよい。また、複数の再構成画像の方向を合わせる場合には、１枚目に読み込まれた再構成画像における被写体Ｈの方向を基準方向としてもよいし、ある既定の設置角度で撮影された画像の被写体方向を基準方向としてもよい。

画像調整処理は、制御部２１と、記憶部２５に記憶されている画像調整処理プログラム２５ｅとの協働により実行される（すなわち、画像調整処理手段。）。具体的には、図８に示すように、グループ化された３種類の再構成画像に対して同一の画像調整処理を行うことができる。そして、画像調整処理を行った後に画像表示手段に画像を出力する。このような画像調整処理とは、画像回転処理、拡大縮小処理、画像トリミング処理や、コントラスト調整処理、画像周波数処理、を指す。

画像方向整合処理を行った後の再構成画像が、ある一定の大きさの表示窓（例えば小窓２３ａ，２３ｂ，２３ｃや表示窓２３ｄ。）に表示される際に、グループ化された再構成画像の被写体サイズを合わせて表示するため、等倍表示する場合には、拡大縮小処理によって、表示窓からはみ出るサイズの再構成画像は縮小し、グループ化された再構成画像はグループ内の最も縮小された再構成画像の縮小率に合わせて縮小処理を行い出力してもよい。

また、被写体サイズを等倍表示で表示し、表示窓からはみ出る再構成画像は、画像トリミング処理によって、はみ出し部の切り取り処理を行った状態で出力してもよい。このように表示窓からはみ出る再構成画像の表示は、画像回転処理によって行われる。

また、コントラスト調整処理を行うことによって、再構成画像のコントラストを調整することができる。すなわち、各再構成画像における明暗の比率を調整することができる。

また、画像周波数処理を行うことによって、再構成画像のノイズを除去して画質を改善することができる。

図８に示す種類ごとにグループ化された再構成画像は、図７に示す種類ごとにグループ化された再構成画像を画像調整処理したものである。

なお、本実施形態においては、グループ化された被写体設置角度の異なる再構成画像は、上記の画像調整処理によって各種の画像調整が行われるが、ユーザーが見たい部分を強調して見ることができるようにするために、これら再構成画像同士の画像演算を行うようにしてもよい。なお、このような画像演算処理は、上記の画像調整処理に含まれるようにしてもよい。

より詳細に説明すると、画像演算処理によって作製される演算画像は画像同士の位置合わせを行った後に各種演算が行われて作製される。つまり、グループ化された再構成画像は被写体設置角度がそれぞれ異なるが、演算する前の画像と方向を合わせ、これら被写体設置角度が異なる再構成画像の差分を取ってユーザーの見たい部分だけが残るように表示したり、被写体設置角度が異なる再構成画像同士を合わせて全部加算してユーザーの見たい部分を強調して表示したりして、画像化演算した画像を同一画面に表示する。このような画像演算処理が行われて得られた画像は、グループ化された再構成画像における一つの画像として同一のグループに追加登録されて、表示部２３に表示されてもよい。

より具体的に説明すると、同一種類の全画像を均等に加算して得られた演算画像は、被写体Ｈである部位Ａの組織の情報が増えたものとなり、ユーザーの見たい部分を強調することができる。

また、被写体設置角度に応じて各再構成画像に重みづけをした後に各再構成画像を加算することで、被写体Ｈである部位Ａの全組織とターゲット組織とを強調した画像を得ることができる。複数の再構成画像のうち、ユーザーが見たい方向の画像がより強調されて写っている再構成画像があっても、その強調されている角度の画像に、ユーザーにとって必要のない部分が写っている場合に、当該再構成画像と、他の被写体設置角度で撮影されて得られた再構成画像とを画像演算処理すると、ユーザーにとって必要のない部分が画像上から減って、より見やすい画像を得ることができる。したがって、このように各再構成画像に重みづけをして、その上で画像演算処理した画像を表示部２３に表示してもよい。

また、被写体設置角度の異なる再構成画像同士を差分することで、被写体Ｈである部位Ａのターゲット組織が強調された画像を得ることができる。

画像表示処理は、制御部２１と、記憶部２５に記憶されている画像表示プログラム２５ｆとの協働により実行される（すなわち、画像表示手段。）。具体的には、図９に示すように、被写体設置角度ごとにグループ化された複数種類の再構成画像又は種類ごとにグループ化された複数種類の再構成画像を表示することができる。なお、表示される再構成画像は、画像調整処理が行われたものである。

表示部２３の画面には、図９に示すように、複数の小窓２３ａ，２３ｂ，２３ｃと、表示窓２３ｄと、画像調整部２３ｅと、が表示される。グループ化された再構成画像は全て、表示部２３の同一画面に並べて表示されるようになっている。つまり、グループ化された再構成画像は、複数の小窓２３ａ，２３ｂ，２３ｃに並べて表示される。また、並べる際の画像サイズは同一でなくてもよく、表示窓２３ｄは、複数の小窓２３ａ，２３ｂ，２３ｃよりも大きく設定されている。さらに、表示された再構成画像のうち、いずれか一枚の再構成画像に対して行われた画像調整処理は、表示された再構成画像の全画像に反映されるようになっている。

なお、表示された再構成画像又は画面に対して、格子方向の情報と被写体設置角度の情報を表示してもよい。また、種類ごとにグループ化された再構成画像の表示と、被写体設置角度ｘ°，ｙ°，ｚ°ごとにグループ化された再構成画像の表示を切り替えられるようにしてもよい。さらに、画像調整処理が行われて各再構成画像が初期表示された後に、各再構成画像を個別に画像調整できるように、全画像連動の画像調整処理が解除可能な切替方式としてもよい。

［画像処理装置による画像処理の説明］
続いて、以上のように構成されたＸ線撮影システムにおける画像処理装置２による画像処理の実施形態について説明する。

画像処理装置２によって画像処理を行う前に、まずは、Ｘ線タルボ撮影装置１によって被写体Ｈの撮影を行う。この時、被写体Ｈの同一部位Ａを、被写体設置角度を変えた状態で複数回の撮影を行う。本実施形態では、ｘ°，ｙ°，ｚ°の３方向で被写体Ｈの撮影を行う。そして、このように撮影を行うことによって、３つの被写体設置角度ｘ°，ｙ°，ｚ°のモアレ画像Ｍｏを取得することができる。なお、モアレ画像Ｍｏには、マーカー１４ｂの像が写り込んだ状態となっている。

以上のようにＸ線タルボ撮影装置１によって被写体Ｈを複数の被写体設置角度ｘ°，ｙ°，ｚ°で撮影してモアレ画像Ｍｏを取得したら、次に、画像処理装置２によって画像処理を行う。

画像処理装置２によって画像処理を行う場合、まずは、画像生成手段によって、Ｘ線タルボ撮影装置１で読み取られたモアレ画像Ｍｏに基づいて、被写体設置角度ｘ°，ｙ°，ｚ°ごとに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）を生成する。すなわち、画像生成プログラム２５ａに基づいて画像生成処理を行い、被写体設置角度ｘ°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）と、被写体設置角度ｙ°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）と、被写体設置角度ｚ°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）と、を得ることができる。

続いて、上記の画像生成手段で得られた各再構成画像を、グループ化手段によって、３種類の再構成画像を被写体設置角度ｘ°，ｙ°，ｚ°ごとにグループ化するとともに、３種類の再構成画像を種類（吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像）ごとにグループ化する。すなわち、画像生成処理が行われて得られた複数の被写体設置角度ごとの３種類の再構成画像を、被写体設置角度ｘ°の第１グループＧ１、被写体設置角度ｙ°の第２グループＧ２、被写体設置角度ｚ°の第３グループＧ３である被写体設置角度ごとのグループと、吸収画像グループＧａｂｓ、微分位相画像グループＧｓｃ、小角散乱画像グループＧｄｐｈである種類ごとのグループと、を作成する。

続いて、上記のグループ化手段によって作成された各グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３・Ｇａｂｓ，Ｇｓｃ，Ｇｄｐｈのうち、表示部２３に表示するグループＧａｂｓ，Ｇｓｃ，Ｇｄｐｈ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の再構成画像を、方向検出手段に入力する。そして、方向検出手段によって、各グループＧａｂｓ，Ｇｓｃ，Ｇｄｐｈ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の再構成画像における格子方向と、その格子方向に対する被写体設置角度ｘ°，ｙ°，ｚ°を検出する方向検出手段によって各グループＧａｂｓ，Ｇｓｃ，Ｇｄｐｈ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の再構成画像における格子方向及び被写体設置角度を検出したら、これら各グループＧａｂｓ，Ｇｓｃ，Ｇｄｐｈ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の再構成画像を画像方向整合手段に出力する。

続いて、画像方向整合手段によって、表示部２３に表示するグループＧａｂｓ，Ｇｓｃ，Ｇｄｐｈ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の再構成画像を、上記した基準方向と、方向検出手段から出力された被写体設置角度ｘ°，ｙ°，ｚ°に基づいて、方向検出手段から出力された画像方向を基準方向に補正し、画像調整手段に出力する。

続いて、画像調整手段によって、画像方向整合手段から出力されたグループＧａｂｓ，Ｇｓｃ，Ｇｄｐｈ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の再構成画像に対して画像調整処理を行う。すなわち、画像方向整合手段から出力されたグループＧａｂｓ，Ｇｓｃ，Ｇｄｐｈ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の再構成画像に対して、上記した画像回転処理、拡大縮小処理、画像トリミング処理、コントラスト調整処理、画像周波数処理、を行うようにする。そして、画像調整処理が行われたグループＧａｂｓ，Ｇｓｃ，Ｇｄｐｈ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の再構成画像を、画像表示手段に出力する。

画像表示手段、すなわち表示部２３には、複数の小窓２３ａ，２３ｂ，２３ｃと、表示窓２３ｄと、画像調整部２３ｅと、が表示されており、複数の小窓２３ａ，２３ｂ，２３ｃに、画像調整処理が行われたグループＧａｂｓ，Ｇｓｃ，Ｇｄｐｈ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の再構成画像を表示する。そして、表示窓２３ｄには、画像調整処理が行われたグループＧａｂｓ，Ｇｓｃ，Ｇｄｐｈ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の再構成画像のうちの一枚を選択して拡大表示する。

複数の小窓２３ａ，２３ｂ，２３ｃと表示窓２３ｄに表示された再構成画像のうち、いずれか一枚の再構成画像に対して行われた画像調整処理は、表示された再構成画像の全画像に反映される。図９の左側には画像調整手段から出力された再構成画像が表示されており、図９の右側には、画像を９０度回転し、エッジを強調し、コントラストを調整した状態の再構成画像が表示されている。

以上のようにして、Ｘ線タルボ撮影装置１によって撮影した被写体Ｈの撮影画像を、画像処理装置２によって画像処理を行うことができる。なお、画像処理装置２による画像処理は、被写体設置角度ごとにグループ化された３種類の再構成画像でも、種類ごとにグループ化された３種類の再構成画像でも同様に行うことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、被写体Ｈの同一部位Ａを被写体設置角度を変えた状態で複数回撮影することで得られたモアレ画像Ｍｏから、被写体設置角度の異なる複数種類の再構成画像を生成し、グループ化手段によって各再構成画像をグループ化し、方向検出手段によって画像の格子方向と被写体設置角度を検出し、画像方向整合手段によって画像（画像に写る被写体Ｈ）の向きが基準方向に一致するように回転し、画像調整手段によってグループ化された再構成画像に対して同一の画像調整処理を行うので、被写体Ｈの同一部位Ａであって、かつ被写体設置角度の異なる再構成画像を、被写体方向を一致させて並べて表示し、画質等の画像調整処理を連動させることができる。これにより、複数種類の再構成画像の表示を、少ない操作で、容易に診断ができる状態に画像調整することができるので使い勝手がよく、Ｘ線撮影システムによる診断効率を向上させることができる。

また、方向検出手段が、マーカー１４ｂの像に基づいて、３種類の再構成画像における複数の格子１２，１４，１５の格子方向を検出するので、マーカー１４ｂの像に基づいて、複数の格子１２，１４，１５における格子方向を容易かつ確実に判別することができる。

１ Ｘ線タルボ撮影装置
２ 画像処理装置
１１ Ｘ線発生装置
１１ａ Ｘ線源
１２ 線源格子（Ｇ０格子）
１２ａ 格子保持部
１３ 被写体台
１４ 第１格子（Ｇ１格子）
１４ａ 格子保持部
１４ｂ マーカー
１５ 第２格子（Ｇ２格子）
１５ａ 格子保持部
１６ Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
２１ 制御部
２２ 操作部
２３ 表示部
２３ａ 小窓
２３ｂ 小窓
２３ｃ 小窓
２３ｄ 表示窓
２３ｅ 画像調整部
２４ 通信部
２５ 記憶部
２５ａ 画像生成プログラム
２５ｂ グループ化プログラム
２５ｃ 方向検出プログラム
２５ｄ 画像方向整合プログラム
２５ｅ 画像調整プログラム
２５ｆ 画像表示プログラム
Ｈ 被写体
Ａ 部位
Ｓ スリット
Ｍｏ モアレ画像

Claims (2)

1. Ｘ線源と、複数の格子と、Ｘ線検出器とがＸ線照射軸方向に並んで設けられており、前記Ｘ線源から被写体および前記複数の格子を介して前記Ｘ線検出器にＸ線を照射して前記Ｘ線検出器でモアレ画像を撮影する際に、前記被写体の同一部位を、被写体設置角度を変えた状態で複数回撮影するＸ線タルボ撮影装置と、
   前記Ｘ線タルボ撮影装置で読み取られた前記モアレ画像に基づいて、前記被写体設置角度ごとに複数種類の再構成画像を生成する画像処理装置と、
   を備えるＸ線撮影システムであって、
   前記画像処理装置は、
   前記複数種類の再構成画像を前記被写体設置角度ごとにグループ化するとともに、前記複数種類の再構成画像を種類ごとにグループ化するグループ化手段と、
   前記複数種類の再構成画像における前記複数の格子の格子方向と、その格子方向に対する前記被写体設置角度を検出する方向検出手段と、
   前記グループ化された複数種類の再構成画像を、前記方向検出手段によって検出された前記格子方向と前記被写体設置角度に基づいて画像方向を基準方向に合わせる画像方向整合手段と、
   前記グループ化された複数種類の再構成画像に対して同一の画像調整処理を行う画像調整手段と、
   前記被写体設置角度ごとにグループ化された複数種類の再構成画像又は前記種類ごとにグループ化された複数種類の再構成画像が表示される画像表示手段と、を有することを特徴とするＸ線撮影システム。
2. 前記Ｘ線タルボ撮影装置は、前記再構成画像に対して前記複数の格子における格子方向を判別するためのマーカーの像が写し出されるように前記モアレ画像を撮影可能に構成されており、
   前記方向検出手段は、前記マーカーの像に基づいて、前記複数種類の再構成画像における前記複数の格子の格子方向を検出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影システム。