JP2019058608A - 画像処理装置、制御装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】放射線画像の撮影の管理が繁雑になるのを抑制しつつ、放射線画像の画質をより向上させることができる、画像処理装置、制御装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムを提供する。【解決手段】コンソール１８の制御部４０は、放射線画像、及び放射線画像が撮影された撮影条件を取得する取得部として機能する。また、制御部４０は、撮影条件に基づいて導出された放射線画像の一次線の分布に基づくか、または撮影条件と放射線画像の被写体の体厚分布とに基づいて、放射線画像に含まれる信号量Ｓを導出し、導出した信号量と放射線画像に含まれるノイズ量Ｎとの比を、放射線画像の撮影において照射された放射線Ｒの線量の指標値として出力する導出部として機能する。【選択図】図８

Description

本開示は、画像処理装置、制御装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムに関する。

従来、放射線画像の撮影では、放射線検出器に到達する放射線の線量を指標として用いて撮影の管理が行われていた。しかしながら放射線検出器に到達する放射線に含まれる散乱線の成分量は、被写体の体厚、散乱線を除去するためのグリッドの有無、及びグリッドを用いた場合はそのグリッドの特性等の条件によって大きく異なる。そのため、散乱線の影響により、結果として、放射線の線量が不足した状態となり、撮影された放射園画像の画質が所望の画質とならない場合があった。

また、従来、放射線画像の撮影において、撮影された放射線画像の画質を向上させることと、被写体の被曝線量を低減させることとは、相反する関係にあるため、診断上必要となる画質が得られる最低限の照射量で行うことが望まれている。特許文献１には、放射線画像のＳＮ比を設定し、設定されたＳＮ比に応じて、被写体の被曝量が最小となる管電圧、管電流、及び放射線の照射時間等の撮影条件を選択する技術が記載されている。

特開平８−６６３８９号公報

上記特許文献１に記載の技術では、上記のように設定されたＳＮ比に応じて、撮影条件を選択するものの、撮影の管理が十分に成されているとはいえず、選択された撮影条件で撮影された放射線画像が、設定されたＳＮ比とはならない場合があった。

本開示は、上記事情を考慮して成されたものであり、放射線画像の撮影の管理が繁雑になるのを抑制しつつ、放射線画像の画質をより向上させることができる、画像処理装置、制御装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の画像処理装置は、放射線画像、及び放射線画像が撮影された撮影条件を取得する取得部と、撮影条件に基づいて導出された放射線画像の一次線の分布に基づくか、または撮影条件と放射線画像の被写体の体厚分布とに基づいて、放射線画像に含まれる信号量を導出し、導出した信号量と放射線画像に含まれるノイズ量との比を、放射線画像の撮影において照射された放射線の線量の指標値として出力する導出部と、を備える。

また、本開示の画像処理装置は、指標値と予め定められた目標値とに基づき、放射線画像の撮影において照射された放射線の線量の過不足を判定して判定結果を出力する判定部をさらに備えてもよい。

また、本開示の画像処理装置の判定部は、指標値が目標値よりも低い場合、放射線画像の撮影において照射された放射線の線量が所望の線量よりも不足していると判定してもよい。

また、本開示の画像処理装置の判定部は、指標値が目標値よりも高い場合、放射線画像の撮影において照射された放射線の線量が所望の線量よりも多いと判定してもよい。

また、本開示の画像処理装置の導出部は、指標値が予め定められた目標値よりも低い場合、及び指標値が予め定められた目標値よりも高い場合、警告を表す情報を出力してもよい。

また、本開示の画像処理装置における撮影条件は、放射線画像の撮影において照射された放射線の線量を含み、撮影条件に含まれる線量と、指標値と、予め定められた目標値とに基づいて照射すべき放射線の線量を導出する線量導出部をさらに備えてもよい。

また、本開示の画像処理装置の取得部は、本撮影の前に、本撮影よりも少ない線量の放射線を照射して行う前撮影により撮影された放射線画像を取得し、線量導出部は、本撮影において照射すべき放射線の線量を導出してもよい。

また、本開示の画像処理装置の取得部は、一連の放射線画像を動画像として撮影する撮影中に予め定められたタイミングで一連の放射線画像に含まれる放射線画像を取得し、指標値が予め定められた目標値以上となった場合、撮影における放射線の照射を停止させる制御を行う制御部をさらに備えてもよい。

また、上記目的を達成するために、本開示の制御装置は、本撮影の前に、本撮影よりも少ない線量の放射線を照射して行う前撮影により撮影された放射線画像、及び放射線画像の撮影において照射された放射線の線量を含む撮影条件を取得する取得部と、撮影条件に基づいて導出された放射線画像の一次線の分布に基づくか、または撮影条件と放射線画像の被写体の体厚分布とに基づいて、放射線画像に含まれる信号量を導出し、導出した信号量と放射線画像に含まれるノイズ量との比を、放射線画像の撮影において照射された放射線の線量の指標値として出力する導出部と、撮影条件に含まれる線量と、指標値と、予め定められた目標値とに基づいて、本撮影において照射すべき放射線の線量を導出する線量導出部と、を備える。

また、上記目的を達成するために、本開示の制御装置は、一連の放射線画像を動画像として撮影する撮影中に予め定められたタイミングで一連の放射線画像に含まれる放射線画像、及び放射線画像が撮影された撮影条件を取得する取得部と、撮影条件に基づいて導出された放射線画像の一次線の分布に基づくか、または撮影条件と放射線画像の被写体の体厚分布とに基づいて、放射線画像に含まれる信号量を導出し、導出した信号量と放射線画像に含まれるノイズ量との比を、放射線画像の撮影において照射された放射線の線量の指標値として出力する導出部と、指標値が予め定められた目標値以上となった場合、撮影における放射線の照射を停止させる制御を行う制御部と、を備える。

また、上記目的を達成するために、本開示の画像処理方法は、放射線画像、及び放射線画像が撮影された撮影条件を取得し、撮影条件に基づいて導出された放射線画像の一次線の分布に基づくか、または撮影条件と放射線画像の被写体の体厚分布とに基づいて、放射線画像に含まれる信号量を導出し、導出した信号量と放射線画像に含まれるノイズ量との比を、放射線画像の撮影において照射された放射線の線量の指標値として出力する、処理を含む。

また、上記目的を達成するために、本開示の画像処理プログラムは、コンピュータに、放射線画像、及び放射線画像が撮影された撮影条件を取得し、撮影条件に基づいて導出された放射線画像の一次線の分布に基づくか、または撮影条件と放射線画像の被写体の体厚分布とに基づいて、放射線画像に含まれる信号量を導出し、導出した信号量と放射線画像に含まれるノイズ量との比を、放射線画像の撮影において照射された放射線の線量の指標値として出力する、処理を実行させるためのものである。

本開示によれば、放射線画像の撮影の管理が繁雑になるのを抑制しつつ、放射線画像の画質をより向上させることができる。

各実施形態の放射線画像撮影システムの構成の一例を示す構成図である。 各実施形態の放射線照射装置、放射線画像撮影装置、及びコンソールの構成の一例を示すブロック図である。 第１実施形態のコンソールの制御部で実行される画像処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第１実施形態において線量が適切である場合に線量に関する情報を表示部に表示させた状態の一例を表した図である。 第１実施形態において線量が不足している場合に線量に関する情報を表示部に表示させた状態の一例を表した図である。 第１実施形態において線量が過剰な場合に線量に関する情報を表示部に表示させた状態の一例を表した図である。 第２実施形態のコンソールの制御部で実行される画像処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第３実施形態のコンソールの制御部で実行される画像処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第１実施形態のコンソールの制御部で実行される画像処理の流れの他の例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本開示の技術を実施するための形態例を詳細に説明する。

［第１実施形態］
まず、図１を参照して、本実施形態の放射線画像撮影システム１０の構成について説明する。図１に示すように、放射線画像撮影システム１０は、放射線照射装置１２、放射線画像撮影装置１６、及びコンソール１８を備えている。なお、本実施形態のコンソール１８が、本開示の画像処理装置の一例である。

本実施形態の放射線照射装置１２は、例えばエックス線（Ｘ線）等の放射線Ｒを撮影対象の一例である被写体Ｗに照射する放射線源１４を備えている。なお、放射線照射装置１２に対して放射線Ｒの照射を指示する方法は、特に限定されない。例えば、放射線照射装置１２が照射ボタン等を備えている場合は、放射線技師等のユーザが照射ボタンにより放射線Ｒの照射の指示を行うことで、放射線照射装置１２から放射線Ｒを照射してもよい。また、例えば、放射線技師等のユーザが、コンソール１８を操作して放射線Ｒの照射の指示を行うことで、放射線照射装置１２から放射線Ｒを照射してもよい。

放射線照射装置１２は、管球（図示省略）を含んでおり、放射線Ｒの照射の指示を受け付けると、設定された管電圧、管電流、及び照射期間等の撮影条件に従って、放射線源１４から放射線Ｒを照射する。

次に、図２を参照して、本実施形態の放射線照射装置１２、放射線画像撮影装置１６、及びコンソール１８の構成について説明する。図２は、本実施形態の放射線照射装置１２、放射線画像撮影装置１６、及びコンソール１８の構成の一例を示すブロック図である。

本実施の形態の放射線画像撮影装置１６は、被写体Ｗを透過した放射線Ｒに応じた放射線画像を撮影する機能を有していれば、特に限定されず、撮影制御部３０、放射線検出器３２、記憶部３４、通信部３６を備えている。撮影制御部３０、放射線検出器３２、記憶部３４、通信部３６放は、システムバスやコントロールバス等のバス３９を介して相互に接続されている。

放射線検出器３２は、撮影制御部３０の制御により、被写体Ｗを透過した放射線Ｒを検出する。本実施形態の放射線検出器３２は、特に限定されず、例えば、放射線Ｒを光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換方式の放射線検出器であってもよいし、放射線Ｒを直接電荷に変換する直接変換方式の放射線検出器であってもよい。

撮影制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０Ｂ、及びＲＡＭ（Random Access Memory）３０Ｃを備えている。ＣＰＵ３０Ａは、放射線画像撮影装置１６の全体の動作を制御する。ＲＯＭ３０Ｂには、ＣＰＵ３０Ａで実行される各種のプログラム等が予め記憶されている。ＲＡＭ３０Ｃは、各種データを一時的に記憶する。

記憶部３４には、撮影した放射線画像を示す画像データ等が記憶される。記憶部３４の具体例としては、ＳＳＤ（Solid State Drive）等が挙げられる。なお、記憶部３４は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、及びＳＤ（Secure Digital）メモリカード（登録商標）等、放射線画像撮影装置１６に着脱可能なものであってもよい。

通信部３６は、無線通信及び有線通信の少なくとも一方により、コンソール１８との間で各種情報の送受信を行う。

一方、本実施形態のコンソール１８は、図２に示すように、制御部４０、表示部４２、操作部４４、通信部４６、及び記憶部４８を備える。制御部４０、表示部４２、操作部４４、通信部４６、及び記憶部４８は、システムバスやコントロールバス等のバス４９を介して相互に接続されている。

制御部４０は、ＣＰＵ４０Ａ、ＲＯＭ４０Ｂ、ＲＡＭ４０Ｃ、及びＨＤＤ（Hard Disk Drive）を備えている。ＣＰＵ４０Ａは、コンソール１８の全体の動作を制御する。ＲＯＭ４０Ｂには、ＣＰＵ４０Ａで実行される各種のプログラム等が予め記憶されている。ＲＡＭ４０Ｃは、各種データを一時的に記憶する。ＨＤＤ４０Ｄは、各種データを記憶して保持する。

表示部４２は、撮影に関する情報等及び撮影により得られた放射線画像等を表示する。操作部４４は、放射線画像の撮影の指示操作及び撮影された放射線画像の画像処理に関する指示等を、ユーザが入力するために用いられる。操作部４４は、一例としてキーボードの形態を有するものであってもよいし、表示部４２と一体化されたタッチパネルの形態を有するものであってもよい。

通信部４６は、無線通信及び有線通信の少なくとも一方により、放射線照射装置１２及び放射線画像撮影装置１６との間で各種情報の送受信を行う。また、通信部４６は、無線通信及び有線通信の少なくとも一方により、ＰＡＣＳ(Picture Archiving and Communication System：画像保存通信システム）及びＲＩＳ（Radiology Information System：放射線情報システム）等の外部のシステムとの間で各種情報の送受信を行う。

記憶部４８は、放射線画像撮影装置１６から取得した放射線画像を示す画像データ、及びその他の各種データを記憶する。記憶部４８の具体例としては、ＨＤＤやＳＳＤ等が挙げられる。

一方、本実施形態の放射線照射装置１２は、図２に示すように、上記放射線源１４、線源制御部２０、及び通信部２６を備える。放射線源１４、線源制御部２０、及び通信部２６は、システムバスやコントロールバス等のバス２９を介して相互に接続されている。

線源制御部２０は、ＣＰＵ２０Ａ、ＲＯＭ２０Ｂ、及びＲＡＭ２０Ｃを備えている。ＣＰＵ２０Ａは、放射線照射装置１２の全体の動作を制御する。ＲＯＭ２０Ｂには、ＣＰＵ２０Ａで実行される各種のプログラム等が予め記憶されている。ＲＡＭ２０Ｃは、各種データを一時的に記憶する。

通信部２６は、無線通信及び有線通信の少なくとも一方により、コンソール１８との間で各種情報の送受信を行う。

次に、本実施形態のコンソール１８の作用として、コンソール１８により行われる画像処理の動作について説明する。

図８には、本実施形態のコンソール１８の制御部４０が実行する画像処理の流れの一例を表したフローチャートを示す。なお、本実施形態のコンソール１８では、予め定められたタイミングに、制御部４０がＲＯＭ４０Ｂに記憶されている画像処理プログラムを実行することにより、図３に示した画像処理が実行される。この画像処理が実行される予め定められたタイミングは、特に限定されず、例えば、放射線画像撮影装置１６により放射線画像の撮影が行われたタイミング、及びユーザから操作部４４を介して、放射線画像の表示を行う指示が成されたタイミング等が挙げられる。なお、本実施形態の制御部４０のＣＰＵ４０Ａが画像処理プログラムを実行することにより、本実施形態の制御部４０が、本開示の取得部及び導出部の一例として機能する。

図３のステップＳ１００で制御部４０は、撮影により得られた放射線画像（以下、単に「放射線画像」という）を取得する。なお、放射線画像の取得先は所望の放射線画像が記憶されている装置等であれば特に限定されず、自装置内の記憶部４８、放射線画像撮影装置１６、及びＰＡＣＳ等のいずれでもよい。

次のステップＳ１０２で制御部４０は、上記ステップＳ１００で取得した放射線画像の撮影における撮影条件を取得する。なお、本実施形態では、ステップＳ１０２において取得する撮影条件には、管電圧、管電流、及びＳＩＤ（Source-to-Image Distance：焦点と放射線検出器３２の撮影面との距離）が含まれる。

次のステップＳ１０４で制御部４０は、上記ステップＳ１００で取得した放射線画像の一次線分布を導出する。制御部４０が一次線分布を導出する方法は特に限定されない。本実施形態では、一例として、取得した放射線画像内の被写体Ｗの体厚分布Ｔ（ｘ，ｙ）から、下記の（１）式及び（２）式に基づいて一次線像及び散乱線像を算出することにより一次線分布を導出している。

Ip(x,y) = Io(x,y)×exp(-μ×T(x,y)) ・・・（１）
Is(x,y) = Io(x,y)＊Sσ(T(x,y)) ・・・（２）

上記（１）式及び（２）式において、（ｘ，ｙ）は放射線画像の画素位置の座標、Ｉｐ（ｘ，ｙ）は画素位置（ｘ，ｙ）における一次線像、Ｉｓ（ｘ，ｙ）は画素位置（ｘ，ｙ）における散乱線像である。また、Ｉｏ（ｘ，ｙ）は画素位置（ｘ，ｙ）における被写体Ｗの表面への入射線量、μは被写体の線減弱係数、Ｓσ（Ｔ（ｘ，ｙ））は画素位置（ｘ，ｙ）における被写体Ｗの体厚に応じた散乱の特性を表す畳みこみカーネルである。上記（１）式は公知の指数減弱則に基づく式であり、（２）式は、「J M Boon et al, An analytical model of the scattered radiation distribution in diagnostic radiolog, Med. Phys. 15(5), Sep/Oct 1988」（参考文献１）に記載された手法に基づく式である。なお、被写体Ｗの表面への入射線量Ｉｏ（ｘ，ｙ）は、どのような値を定義しても散乱線含有率分布Ｓ（ｘ，ｙ）を算出する場合に除算によってキャンセルされるため、例えば、「１」とする等、任意の値とすればよい。

また、被写体Ｗの体厚分布Ｔ（ｘ，ｙ）は、放射線画像における輝度分布が被写体Ｗの体厚の分布と略一致するものと仮定し、放射線画像の画素値を線減弱係数値により厚さに変換することにより算出すればよい。なお、これに代えて、センサ等を用いて被写体Ｗの体厚を計測してもよいし、立方体あるいは楕円柱等のモデルで近似してもよい。

また、上記（２）式における「＊」は、畳みこみ演算を表す演算子である。カーネルの性質は、被写体Ｗの体厚の他に、照射野の分布、被写体Ｗの組成の分布、撮影条件、及び放射線検出器３２の特性等によっても変化する。上記の参考文献１に記載された手法によれば散乱線は一次線に対する点拡散関数（point spread function、上記（２）式におけるSσ（Ｔ（ｘ，ｙ））の畳みこみにより近似することができる。なお、Sσ（Ｔ（ｘ，ｙ））は、照射野情報、被写体情報、及び撮影条件等に応じて実験的に求めることができる。

なお、撮影時における照射野情報、被写体情報、及び撮影条件に基づいてSσ（Ｔ（ｘ，ｙ））を算出してもよいが、各種照射野情報、各種被写体情報、及び各種撮影条件とSσ（Ｔ（ｘ，ｙ））とを対応づけたテーブルを記憶部４８に記憶しておき、撮影における照射野情報、被写体情報、及び撮影条件に基づいて、記憶部４８に記憶されている上記テーブルを参照してSσ（Ｔ（ｘ，ｙ））を求めてもよい。また、Sσ（Ｔ（ｘ，ｙ））をＴ（ｘ，ｙ）にて近似してもよい。

次のステップＳ１０６で制御部４０は、上記ステップＳ１０４で導出した一次線分布に基づいて、放射線画像に含まれる信号量Ｓを導出する。制御部４０が信号量Ｓを導出する方法は特に限定されないが、一例として本実施形態では、信号量Ｓとして一次線のパワースペクトルを導出することで、信号量Ｓを、様々な空間周波数成分から構成される放射線画像内の信号の総量としている。

座標（ｘ，ｙ）における一次線分布をｐ（ｘ，ｙ）とし、空間周波数（ｕ，ｖ）における一次線のフーリエスペクトルをＰ（ｕ，ｖ）とすると、一次線のパワースペクトルＰ_ｐ（ｕ，ｖ）は、下記（３）式により導出される。

Ｐ_ｐ（ｕ，ｖ）＝｜Ｐ（ｕ，ｖ）｜^２ ・・・（３）

なお、制御部４０は、放射線画像の撮影において重要とされる空間周波数１．０（ｃｙｃ／ｍｍ）に限定した信号量Ｓを導出してもよい。

次のステップＳ１０８で制御部４０は、放射線画像に含まれるノイズ量Ｎを導出する。制御部４０がノイズ量Ｎを導出する方法は特に限定されないが、一例として本実施形態では、ノイズのパワースペクトルを用いることで、様々な空間周波数成分から構成される放射線画像内のノイズの総量としてノイズ量Ｎを導出する。

ノイズは、被写体Ｗの構造とは無関係なランダムな粒状成分が作る濃淡差である。放射線検出器３２に到達する放射線Ｒの線量（一次線及び散乱線）がポアソン分布に従ったノイズ成分として生成され、ノイズのパワースペクトルＰ_ｕ（ｕ，ｖ）は、放射線検出器３２に到達した放射線Ｒの線量の平方根に比例する。なお、信号量Ｓを導出する場合と同様に、制御部４０は、放射線画像の撮影において重要とされる空間周波数１．０（ｃｙｃ／ｍｍ）に限定したノイズ量Ｎを導出してもよい。

次のステップＳ１１０で制御部４０は、上記ステップＳ１０６で導出した信号量Ｓに対するノイズ量Ｎの比を導出することで、ＳＮ比を導出する。具体的には、一次線のパワースペクトルＰ_ｐ（ｕ，ｖ）とノイズのパワースペクトルＰ_ｕ（ｕ，ｖ）との比を導出することにより、空間周波数毎のＳＮ比を導出する。なお、信号量Ｓ及びノイズ量Ｎを導出する場合と同様に、制御部４０は、放射線画像の撮影において重要とされる空間周波数１．０（ｃｙｃ／ｍｍ）に限定したＳＮ比を導出してもよい。

次のステップＳ１１２で制御部４０は、上記ステップＳ１１０で導出したＳＮ比（以下、「導出ＳＮ比」という）と、目標ＳＮ比とを比較する。ここで目標ＳＮ比とは、ユーザが所望とする放射線画像の画質、及び臨床上必要な放射線画像の画質等が得られる放射線画像のＳＮ比であり、本実施形態では予め得ておき、コンソール１８内に記憶しておく。

次のステップＳ１１４で制御部４０は、上記ステップＳ１１２の比較結果に基づき、導出ＳＮ比が目標ＳＮ比と同等であるか否かを判定する。導出ＳＮ比と目標ＳＮ比とが同等である場合、ステップＳ１１４の判定が肯定判定となり、ステップＳ１１６へ移行する。なお、本実施形態では、導出ＳＮ比が、目標ＳＮ比を含む、誤差等を加味した範囲内に含まれる場合を、上記同等であるとしている。

このように導出ＳＮ比と目標ＳＮ比とが同等である場合、放射線Ｒの線量が適切である。そのため、ステップＳ１１６で制御部４０は、放射線画像の撮影において照射された放射線Ｒの線量が適切な旨を表示部４２に表示させた後、画像処理を終了する。なお、本実施形態では、一例として図４に示すように、放射線Ｒの線量が適切であるため、撮影された放射線画像の画質は適切な（所望の）画質となっていることを表す情報も、表示部４２に表示させる。図４に示した例では、上記ステップＳ１００で取得した放射線画像１０２と、線量が適切である旨を表す情報１０４と、画質が適切であることを表す情報１０６と、を表示部４２に表示させた状態を示している。

一方、導出ＳＮ比と目標ＳＮ比とが同等ではない場合、ステップＳ１１４の判定が否定判定となり、ステップＳ１１８へ移行する。ステップＳ１１８で制御部４０は、上記ステップＳ１１２の比較結果に基づき、導出ＳＮ比が目標ＳＮ比よりも低いか否かを判定する。導出ＳＮ比が目標ＳＮ比よりも低い場合、ステップＳ１１８の判定が肯定判定となり、ステップＳ１２０へ移行する。

このように導出ＳＮ比が目標ＳＮ比よりも低い場合、放射線Ｒの線量が不足しているためノイズ量Ｎが多くなっている。そのため、ステップＳ１２０で制御部４０は、放射線画像の撮影において照射された放射線Ｒの線量が不足している旨を表示部４２に表示させた後、画像処理を終了する。なお、本実施形態では、一例として図５に示すように、放射線Ｒの線量が不足しているため、例えば粒状性が劣化している等、撮影された放射線画像の画質が適切な（所望の）画質となっていないことを表す情報も、表示部４２に表示させる。図５に示した例では、上記ステップＳ１００で取得した放射線画像１０２と、線量が不足している旨を表す情報１１４と、画質が適切ではないことを表す情報１１６と、を表示部４２に表示させた状態を示している。

一方、導出ＳＮ比が目標ＳＮ比よりも低くない場合、ステップＳ１１８の判定が否定判定となり、ステップＳ１２２へ移行する。この場合、導出ＳＮ比が目標ＳＮ比よりも高い場合である。このように導出ＳＮ比が目標ＳＮ比よりも高い場合、放射線Ｒの線量が過剰であり信号量Ｓが多くなっている。そのため、ステップＳ１２２で制御部４０は、放射線画像の撮影において照射された放射線Ｒの線量が過剰である旨を表示部４２に表示させた後、画像処理を終了する。なお、本実施形態では、一例として図６に示すように、放射線Ｒの線量が過剰であるため、例えばコントラスが低下している等、撮影された放射線画像の画質が適切な（所望の）画質となっていないことを表す情報も、表示部４２に表示させる。図６に示した例では、上記ステップＳ１００で取得した放射線画像１０２と、線量が過剰である旨を表す情報１２４と、画質が適切ではないことを表す情報１２６と、を表示部４２に表示させた状態を示している。

上記処理により本実施形態のコンソール１８は、撮影された放射線画像のＳＮ比を指標として撮影において照射された放射線Ｒの過不足を判定することができ、過不足が生じている場合、その旨を警告することができる。また、本実施形態のコンソール１８は、放射線Ｒの過不足を判定した判定結果により、放射線画像の画質を判定することができる。従って、本実施形態のコンソール１８によれば、放射線画像の撮影の管理が繁雑になるのを抑制しつつ、放射線画像の画質をより向上させることができる。

［第２実施形態］
診断等の目的のために読影に用いる放射線画像を撮影（以下、「本撮影」という）する前に、本撮影よりも少ない線量の放射線Ｒを照射して放射線画像の撮影（以下、「前撮影」という）を行って得られた放射線画像（以下、「プレショット画像」という）により、被検者のポジショニングの確認等が行われることがある。本実施形態では、前撮影において得られたプレショット画像のＳＮ比を指標として、本撮影の線量を管理する形態について説明する。

なお、本実施形態では、上記第１実施形態で説明した構成及び作用と同一の構成及び作用については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。なお、本実施形態でのコンソール１８が、本開示の制御装置の一例である。

本実施形態の放射線画像撮影システム１０の構成は第１実施形態の放射線画像撮影システム１０（図１及び図２参照）と同様であるため、説明を省略する。本実施形態では、コンソール１８の制御部４０で実行される画像処理の一部が第１実施形態の画像処理（図３参照）と異なっているため、本実施形態の制御部４０で実行される画像処理について説明する。

図７には、本実施形態の制御部４０で実行される画像処理の流れの一例のフローチャートを示す。図７に示すように、本実施形態の画像処理は、第１実施形態の画像処理（図３参照）のステップＳ１００の処理に代わり、ステップＳ１０１の処理を実行する点、及びＳ１１２〜Ｓ１２２の処理に代わり、ステップＳ１３０及びＳ１３２の処理を実行する点で異なっている。

本実施形態では、図７に示すように、まずステップＳ１０１で制御部４０は、前撮影により得られたプレショット画像を取得する。制御部４０は、以降のステップＳ１０４〜Ｓ１１０の各処理により、ステップＳ１０１で取得したプレショット画像のＳＮ比を導出する。

また、ステップＳ１３０で制御部４０は、前撮影において照射した放射線Ｒの線量と、導出ＳＮ比と、目標ＳＮ比とから、本撮影において照射すべき放射線Ｒの線量（以下、単に「本撮影の線量」という）を導出する。

具体的には、前撮影において照射した放射線Ｒの線量をＸ_０、本撮影の線量をＸ_１、導出ＳＮ比をＳＮＲ_０、及び目標ＳＮ比をＳＮＲ_１とした場合、本撮影の線量Ｘ_１は、下記（４）式により導出される。

Ｘ_１＝Ｘ_０×（ＳＮＲ_１ ^２／ＳＮＲ_０ ^２） ・・・（４）

次のステップＳ１３２で制御部４０は、上記ステップＳ１３０で導出した本撮影の線量を放射線照射装置１２に指示した後、画像処理を終了する。なお、制御部４０は、線量そのものを指示するのではなく、導出した本撮影の線量が得られる撮影条件を放射線照射装置１２に指示してもよい。

上記処理により本実施形態の放射線照射装置１２は、プレショット画像のＳＮ比を指標としてコンソール１８から指示された線量に応じて本撮影を行うため、本撮影では、所望の画質の放射線が撮影される。従って、本実施形態のコンソール１８によれば、放射線画像の撮影の管理が繁雑になるのを抑制しつつ、放射線画像の画質をより向上させることができる。

［第３実施形態］
放射線画像の撮影中に、被写体に照射される放射線Ｒの線量をコンソール１８等で管理する技術が知られている。本実施形態では、被写体の放射線画像を動画像として撮影する場合に、動画像を構成する複数の静止画像から選択された画像のＳＮ比を指標として、被写体に照射される放射線Ｒの線量を管理する形態について説明する。

なお、本実施形態では、上記第１実施形態で説明した構成及び作用と同一の構成及び作用については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。なお、本実施形態でのコンソール１８が、本開示の制御装置の一例である。

なお、本実施形態の放射線画像撮影システム１０の構成は第１実施形態の放射線画像撮影システム１０（図１及び図２参照）と同様であるため、説明を省略する。本実施形態では、コンソール１８の制御部４０で実行される画像処理の一部が第１実施形態の画像処理（図３参照）と異なっているため、本実施形態の制御部４０で実行される画像処理について説明する。

図８には、本実施形態の制御部４０で実行される画像処理の流れの一例のフローチャートを示す。本実施形態では、動画像の撮影の実行が指示された場合に、制御部４０がＲＯＭ４０Ｂに記憶されている画像処理プログラムを実行することにより、図８に示した画像処理が実行される。

図８に示すように、本実施形態の画像処理は、第１実施形態の画像処理（図３参照）のステップＳ１００の処理の前に、ステップＳ９８の処理を実行する点、ステップＳ１０２の処理を含まない点、及びＳ１１４〜Ｓ１２２の処理に代わり、ステップＳ１４０及びＳ１４２の処理を実行する点で異なっている。

本実施形態では、図８に示すように、まずステップＳ９８で制御部４０は、動画像を撮影するための撮影条件を取得する。なお、本ステップで取得する撮影条件は、上記各実施形態の画像処理のステップＳ１０２において取得する撮影条件と同様である。

なお、本実施形態では、次のステップＳ１００では、動画像の撮影中に、予め定められたタイミングで、放射線検出器３２から、放射線画像（静止画像）を取得した後、ステップＳ１０６へ移行する。予め定められたタイミングは特に限定されず、例えば、動画像の撮影におけるフレームレートに応じて定めてもよい。

放射線Ｒの照射時間の経過に伴い、信号量Ｓが増加し、ＳＮ比は大きくなる。そこで、本実施形態では、ステップＳ１４０で制御部４０は、導出ＳＮ比が目標ＳＮ比以上（導出ＳＮ比≧目標ＳＮ比）となったか否かを判定する。導出ＳＮ比が目標ＳＮ比未満の場合、ステップＳ１４０の判定が否定判定となり、ステップＳ１００に戻り、ステップＳ１０４〜Ｓ１１２の各処理を繰り返す。一方、導出ＳＮ比が目標ＳＮ比以上となった場合、ステップＳ１４０の判定が肯定判定となり、ステップＳ１４２へ移行する。

ステップＳ１４２で制御部４０は、放射線Ｒの照射を停止させるための指示を放射線照射装置１２に出力した後、本画像処理を終了する。放射線照射装置１２は、コンソール１８から入力された指示に応じて、放射線Ｒの照射を停止させる。

上記処理により本実施形態の放射線照射装置１２では、プレショット画像のＳＮ比を指標として指示された線量に応じて本撮影を行うため、本撮影では、所望の画質の放射線が撮影される。

このように本実施形態のコンソール１８は、放射線画像の撮影中に、撮影された放射線画像のＳＮ比を指標として被写体に照射される放射線Ｒの線量を管理するため、放射線Ｒの照射を停止するタイミングを適切に判定することができる。従って、本実施形態のコンソール１８によれば、放射線画像の撮影の管理が繁雑になるのを抑制しつつ、放射線画像の画質をより向上させることができる。

なお、本実施形態では、動画像の撮影において、コンソール１８が、動画像を構成する静止画像のＳＮ比を指標として線量の管理を行う形態について説明したが、本形態に限定されず、例えば、静止画像の撮影において、放射線検出器３２の線量検知用の画素のＳＮ比を指標として線量の管理を行う形態であってもよい。

また例えば、放射線画像撮影装置１６が、コンソール１８の制御によらず、自身で放射線Ｒの照射開始及び照射停止の少なくとも一方を判断して、放射線検出器３２により撮影動作を行う形態の場合、放射線画像撮影装置１６が、上述した画像処理（図８）を実行すればよい。

以上説明したように、上記各実施形態のコンソール１８の制御部４０は、放射線画像、及び放射線画像が撮影された撮影条件を取得する取得部として機能する。また、制御部４０は、撮影条件に基づいて導出された放射線画像の一次線の分布に基づくか、または撮影条件と放射線画像の被写体の体厚分布とに基づいて、放射線画像に含まれる信号量Ｓを導出し、導出した信号量Ｓと放射線画像に含まれるノイズ量Ｎとの比であるＳＮ比を、放射線画像の撮影において照射された放射線Ｒの線量の指標値として出力する導出部として機能する。

従来のコンソール（放射線画像撮影システム）では、放射線画像の撮影では、放射線検出器に到達する放射線の線量を指標として用いて撮影の管理が行われることが一般的であった。例えば、放射線検出器に到達する放射線の線量が予め定められた線量以上となった場合に、放射線の照射を停止させることにより撮影の管理を行うことがある。

しかしながら放射線検出器に到達する放射線に含まれる散乱線の成分量は、被写体の体厚、散乱線を除去するためのグリッドの有無、及びグリッドを用いた場合はそのグリッドの特性等の条件によって大きく異なる。例えば、被写体の体厚が厚くなるほど、散乱線の成分量が多くなる。そのため、これらの条件が異なると、散乱線の成分量が異なるため、その影響により、放射線の線量に過不足が生じ、撮影された放射線画像の画質が所望の画質とならない場合があった。また、撮影された放射線画像の画質を所望の画質とするために、上記条件を管理する場合、条件の種類が多いこと等から、撮影者の負担が大きくなる場合があった。

これに対して上記各実施形態のコンソール１８によれば、放射線画像から導出された信号量Ｓとノイズ量との比であるＳＮ比を放射線Ｒの線量の指標値として、放射線画像の撮影の管理を行うことができる。

従って上記各実施形態のコンソール１８によれば、放射線画像の撮影の管理が繁雑になるのを抑制しつつ、放射線画像の画質をより向上させることができる。

なお、上記各実施形態では、撮影条件に基づいて導出された放射線画像の一次線の分布に基づいて、放射線画像の信号量Ｓを導出する形態について説明したが、信号量Ｓを導出する方法は特に限定されない。例えば、撮影条件と被写体（撮影部位）の体厚分布とに基づいて信号量Ｓを導出してもよい。この場合、例えば、図９に示した画像処理のように、第１実施形態の画像処理（図３参照）のステップＳ１０４に代わり、ステップＳ１０５の処理を行い、ステップＳ１０５において被写体の体厚分布を導出し、次のステップＳ１０６で、導出した体厚分布と、撮影条件とに基づいて信号量Ｓを導出すればよい。

また、上記各実施形態でコンソール１８の制御部４０のＣＰＵ４０Ａがソフトウェア（プログラム）を実行することにより実行した画像処理を、ＣＰＵ４０Ａ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Programmable Logic Device）、及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、画像処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。

また、上記各実施形態では、画像処理プログラムがＲＯＭ４０Ｂに予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。画像処理プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）、及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、画像処理プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。

１０ 放射線画像撮影システム
１２ 放射線照射装置
１４ 放射線源
１６ 放射線画像撮影装置
１８ コンソール
２０ 線源制御部
２６、３６、４６ 通信部
２９、３９、４９ バス
２０Ａ、３０Ａ、４０Ａ ＣＰＵ
２０Ｂ、３０Ｂ、４０Ｂ ＲＯＭ
２０Ｃ、３０Ｃ、４０Ｃ ＲＡＭ
３０ 撮影制御部
３２ 放射線検出器
３４、４８ 記憶部
４０Ｄ ＨＤＤ
４２ 表示部
４４ 操作部
１０２ 放射線画像
１０４、１０６、１１４、１１６、１２４、１２６ 情報
Ｒ 放射線
Ｗ 被写体

Claims (12)

1. 放射線画像、及び前記放射線画像が撮影された撮影条件を取得する取得部と、
   前記撮影条件に基づいて導出された前記放射線画像の一次線の分布に基づくか、または前記撮影条件と前記放射線画像の被写体の体厚分布とに基づいて、前記放射線画像に含まれる信号量を導出し、導出した前記信号量と前記放射線画像に含まれるノイズ量との比を、前記放射線画像の撮影において照射された放射線の線量の指標値として出力する導出部と、
   を備えた画像処理装置。
2. 前記指標値と予め定められた目標値とに基づき、前記放射線画像の撮影において照射された放射線の線量の過不足を判定して判定結果を出力する判定部をさらに備えた、
   請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記判定部は、前記指標値が前記目標値よりも低い場合、前記放射線画像の撮影において照射された放射線の線量が所望の線量よりも不足していると判定する、
   請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記判定部は、前記指標値が前記目標値よりも高い場合、前記放射線画像の撮影において照射された放射線の線量が所望の線量よりも多いと判定する、
   請求項２または請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記導出部は、前記指標値が予め定められた目標値よりも低い場合、及び前記指標値が予め定められた目標値よりも高い場合、警告を表す情報を出力する、
   請求項１に記載の画像処理装置。
6. 前記撮影条件は、前記放射線画像の撮影において照射された放射線の線量を含み、
   前記撮影条件に含まれる線量と、前記指標値と、予め定められた目標値とに基づいて照射すべき放射線の線量を導出する線量導出部をさらに備えた、
   請求項１に記載の画像処理装置。
7. 前記取得部は、本撮影の前に、前記本撮影よりも少ない線量の放射線を照射して行う前撮影により撮影された放射線画像を取得し、
   前記線量導出部は、前記本撮影において照射すべき放射線の線量を導出する、
   請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記取得部は、一連の放射線画像を動画像として撮影する撮影中に予め定められたタイミングで前記一連の放射線画像に含まれる放射線画像を取得し、
   前記指標値が予め定められた目標値以上となった場合、前記撮影における放射線の照射を停止させる制御を行う制御部をさらに備えた、
   請求項１に記載の画像処理装置。
9. 本撮影の前に、前記本撮影よりも少ない線量の放射線を照射して行う前撮影により撮影された放射線画像、及び前記放射線画像の撮影において照射された前記放射線の線量を含む撮影条件を取得する取得部と、
   前記撮影条件に基づいて導出された前記放射線画像の一次線の分布に基づくか、または前記撮影条件と前記放射線画像の被写体の体厚分布とに基づいて、前記放射線画像に含まれる信号量を導出し、導出した前記信号量と前記放射線画像に含まれるノイズ量との比を、前記放射線画像の撮影において照射された放射線の線量の指標値として出力する導出部と、
   前記撮影条件に含まれる線量と、前記指標値と、予め定められた目標値とに基づいて、前記本撮影において照射すべき放射線の線量を導出する線量導出部と、
   を備えた制御装置。
10. 一連の放射線画像を動画像として撮影する撮影中に予め定められたタイミングで前記一連の放射線画像に含まれる放射線画像、及び前記放射線画像が撮影された撮影条件を取得する取得部と、
    前記撮影条件に基づいて導出された前記放射線画像の一次線の分布に基づくか、または前記撮影条件と前記放射線画像の被写体の体厚分布とに基づいて、前記放射線画像に含まれる信号量を導出し、導出した前記信号量と前記放射線画像に含まれるノイズ量との比を、前記放射線画像の撮影において照射された放射線の線量の指標値として出力する導出部と、
    前記指標値が予め定められた目標値以上となった場合、前記撮影における放射線の照射を停止させる制御を行う制御部と、
    を備えた制御装置。
11. 放射線画像、及び前記放射線画像が撮影された撮影条件を取得し、
    前記撮影条件に基づいて導出された前記放射線画像の一次線の分布に基づくか、または前記撮影条件と前記放射線画像の被写体の体厚分布とに基づいて、前記放射線画像に含まれる信号量を導出し、
    導出した前記信号量と前記放射線画像に含まれるノイズ量との比を、前記放射線画像の撮影において照射された放射線の線量の指標値として出力する、
    処理を含む画像処理方法。
12. コンピュータに、
    放射線画像、及び前記放射線画像が撮影された撮影条件を取得し、
    前記撮影条件に基づいて導出された前記放射線画像の一次線の分布に基づくか、または前記撮影条件と前記放射線画像の被写体の体厚分布とに基づいて、前記放射線画像に含まれる信号量を導出し、
    導出した前記信号量と前記放射線画像に含まれるノイズ量との比を、前記放射線画像の撮影において照射された放射線の線量の指標値として出力する、
    処理を実行させるための画像処理プログラム。