JP2020000460A - Radiographic apparatus, radiography method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線撮影装置、放射線撮影方法およびプログラムに関するものである。 The present invention relates to a radiation imaging apparatus, a radiation imaging method, and a program.
放射線による医療画像診断に用いる撮影装置として、平面検出器（Flat Panel Detector、以下「ＦＰＤ」と略す）を用いた放射線撮影装置が普及している。ＦＰＤは、撮影画像をデジタル画像処理することができるため、例えば医療画像診断においては、一般撮影のような静止画撮影や、透視撮影のような動画撮影のデジタル撮影装置やＣＴ装置として用いられている。 2. Description of the Related Art Radiation imaging apparatuses using a flat panel detector (Flat Panel Detector, hereinafter abbreviated as “FPD”) have become widespread as imaging apparatuses used for medical image diagnosis using radiation. Since the FPD can perform digital image processing on a captured image, for example, in medical image diagnosis, the FPD is used as a digital imaging device or a CT device for still image imaging such as general imaging or moving image imaging such as fluoroscopic imaging. I have.
特許文献１には、ＣＴ装置において、２種類の管電圧を用いて被写体を撮影するデュアルエネルギースキャンという手法を適用して物質の同定を行い、物質ごとに適切な放射線エネルギーを用いて放射線画像を生成する構成が開示されている。 In Patent Document 1, a substance is identified by applying a technique called dual energy scan in which an object is photographed using two types of tube voltages in a CT apparatus, and a radiation image is formed using appropriate radiation energy for each substance. A generating configuration is disclosed.
しかし、放射線エネルギーの減弱特性は物質ごとに異なるため、断層画像が得られない一般撮影や透視撮影では、放射線のビームライン上に存在している複数の物質ごとに放射線エネルギーを設定して放射線画像を再構成することが必要とされる。 However, since the attenuation characteristics of radiation energy differ depending on the substance, in general imaging or fluoroscopy, where a tomographic image cannot be obtained, radiation energy is set for each of multiple substances existing on the radiation beam line. Need to be reconstructed.
本発明は、複数の物質ごとに異なる放射線エネルギーを設定して放射線画像を再構成することが可能な放射線撮影技術の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a radiation imaging technique capable of reconstructing a radiation image by setting different radiation energies for a plurality of substances.
本発明の一態様による放射線撮影装置は以下の構成を備える。すなわち、放射線撮影装置は、異なる放射線のエネルギーで撮影した放射線画像に含まれる複数の物質について物質特性画像を生成する生成手段と、
前記複数の物質ごとに異なる放射線エネルギーを設定し、前記異なる放射線エネルギーに基づいた物質ごとの単色放射線画像に基づいて再構成画像を生成する再構成手段と、
を備えることを特徴とする。
A radiation imaging apparatus according to one aspect of the present invention has the following configuration. That is, the radiation imaging apparatus is a generation unit that generates a material characteristic image for a plurality of substances included in a radiation image captured with different radiation energies,
Reconstruction means to set different radiation energy for each of the plurality of substances, to generate a reconstructed image based on a monochromatic radiation image for each substance based on the different radiation energy,
It is characterized by having.
本発明の他の態様による放射線撮影装置は以下の構成を備える。すなわち、放射線撮影装置は、放射線発生手段からの単一の放射線照射によって得られた複数の放射線画像から低エネルギーの放射線分布情報と、エネルギーレベルの高い高エネルギーの放射線分布情報とを取得する取得手段と、
前記低エネルギーの放射線分布情報および前記高エネルギーの放射線分布情報から第一の物質と第二の物質とに分離した物質特性画像を生成する生成手段と、
前記第一の物質に対応する第一の放射線エネルギーに基づく単色放射線画像と、前記第二の物質に対応する第二の放射線エネルギーに基づく単色放射線画像と、に基づいて再構成画像を生成する再構成手段と、を備えることを特徴とする。
A radiation imaging apparatus according to another aspect of the present invention has the following configuration. That is, the radiation imaging apparatus obtains low-energy radiation distribution information and high-energy high-energy radiation distribution information from a plurality of radiation images obtained by a single irradiation of radiation from the radiation generation unit. When,
A generation unit that generates a material characteristic image separated into a first substance and a second substance from the low energy radiation distribution information and the high energy radiation distribution information,
Generating a reconstructed image based on a monochromatic radiation image based on a first radiation energy corresponding to the first substance and a monochromatic radiation image based on a second radiation energy corresponding to the second substance; And structural means.
本発明によれば、複数の物質ごとに異なる放射線エネルギーを設定して放射線画像を再構成することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to reconstruct a radiation image by setting different radiation energies for a plurality of substances.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be illustratively described in detail with reference to the drawings. However, the components described in this embodiment are merely examples, and the technical scope of the present invention is determined by the claims, and is not limited by the following individual embodiments. Absent.
(第１実施形態)
図１は、本発明の第１実施形態に係る放射線撮影システム１００の構成例を示す図である。放射線撮影システム１００は、放射線発生装置１０４、放射線源１０１、ＦＰＤ１０２（放射線検出装置）、情報処理装置１２０を有する。尚、放射線撮影システム１００の構成を単に放射線撮影装置ともいう。情報処理装置１２０は、被写体を撮影した放射線画像に基づく情報を処理する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a radiation imaging system 100 according to the first embodiment of the present invention. The radiation imaging system 100 includes a radiation generating device 104, a radiation source 101, an FPD 102 (radiation detecting device), and an information processing device 120. Note that the configuration of the radiation imaging system 100 is also simply referred to as a radiation imaging apparatus. The information processing device 120 processes information based on a radiographic image of a subject.
放射線発生装置１０４は照射スイッチの押下により放射線源１０１に高電圧パルスを与え放射線を発生させ、放射線源１０１は被写体１０３に放射線を照射する。放射線の種類は特に限定はしないが、一般的にはＸ線を用いることが可能である。 The radiation generator 104 applies a high-voltage pulse to the radiation source 101 by pressing an irradiation switch to generate radiation, and the radiation source 101 irradiates the subject 103 with radiation. The type of radiation is not particularly limited, but generally, X-rays can be used.
放射線源１０１から放射線が被写体１０３に照射されると、ＦＰＤ１０２は画像信号に基づく電荷の蓄積を行って放射線画像を取得する。ＦＰＤ１０２は、放射線画像を情報処理装置１２０に転送する。尚、ＦＰＤ１０２は、撮影毎に放射線画像を情報処理装置１２０に転送してもよいし、撮影した画像を、撮影毎に転送せずに、ＦＰＤ１０２の内部の画像記憶部に記憶しておき、所定のタイミングでＦＰＤ１０２から情報処理装置１２０に画像を、まとめて転送することが可能である。ＦＰＤ１０２と情報処理装置１２０との間の通信は、有線通信でもよいし、無線通信でもよい。 When radiation is applied to the subject 103 from the radiation source 101, the FPD 102 accumulates charges based on the image signal to acquire a radiation image. The FPD 102 transfers the radiation image to the information processing device 120. The FPD 102 may transfer the radiographic image to the information processing apparatus 120 for each radiograph, or store the radiographed image in the image storage unit inside the FPD 102 without transmitting the radiograph for each radiograph. It is possible to transfer the images from the FPD 102 to the information processing apparatus 120 at the same time. Communication between the FPD 102 and the information processing device 120 may be wired communication or wireless communication.
ＦＰＤ１０２は、放射線に応じた信号を生成するための画素アレイを備えた放射線検出部（不図示）を有する。放射線検出部は、被写体１０３を透過した放射線を画像信号として検出する。放射線検出部には、入射光に応じた信号を出力する画素がアレイ状（二次元の領域）に配置されている。各画素の光電変換素子は蛍光体により可視光に変換された放射線を電気信号に変換し、画像信号として出力する。このように、放射線検出部は被写体１０３を透過した放射線を検出して、画像信号（放射線画像）を取得するように構成されている。ＦＰＤ１０２の駆動部は、制御部１０５からの指示に従って読み出した画像信号（放射線画像）を制御部１０５に出力する。 The FPD 102 has a radiation detection unit (not shown) including a pixel array for generating a signal corresponding to radiation. The radiation detection unit detects radiation transmitted through the subject 103 as an image signal. In the radiation detection unit, pixels that output signals according to incident light are arranged in an array (two-dimensional area). The photoelectric conversion element of each pixel converts the radiation converted into visible light by the phosphor into an electric signal and outputs it as an image signal. Thus, the radiation detection unit is configured to detect radiation transmitted through the subject 103 and acquire an image signal (radiation image). The drive unit of the FPD 102 outputs an image signal (radiation image) read in accordance with an instruction from the control unit 105 to the control unit 105.
制御部１０５は、ＦＰＤ１０２から取得した放射線画像を処理する画像処理部１０９と、画像処理の結果や各種プログラムを記憶する記憶部１０８とを有する。記憶部１０８は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。記憶部１０８は制御部１０５から出力された画像や画像処理部１０９で画像処理された画像、画像処理部１０９における計算結果を記憶することが可能である。 The control unit 105 includes an image processing unit 109 that processes a radiation image acquired from the FPD 102, and a storage unit 108 that stores results of image processing and various programs. The storage unit 108 includes, for example, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. The storage unit 108 can store an image output from the control unit 105, an image processed by the image processing unit 109, and a calculation result in the image processing unit 109.
画像処理部１０９は、機能構成として、生成部１１０、再構成部１１１、解析部１１２を有している。これらの機能構成は、例えば、一つ又は複数のＣＰＵ（central processing unit）、記憶部１０８から読み込んだプログラムを用いて、各部の機能が構成される。画像処理部１０９の各部の構成は、同様の機能を果たすのであれば、それらは集積回路などで構成してもよい。また、情報処理装置１２０の内部構成として、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のグラフィック制御部、ネットワークカード等の通信部、キーボード、ディスプレイ又はタッチパネル等の入出力制御部等を含むように構成することが可能である。 The image processing unit 109 includes a generation unit 110, a reconfiguration unit 111, and an analysis unit 112 as functional components. In these functional configurations, for example, the function of each unit is configured using one or a plurality of CPUs (central processing units) and a program read from the storage unit 108. The configuration of each unit of the image processing unit 109 may be configured by an integrated circuit or the like as long as they perform the same function. The information processing apparatus 120 may be configured to include a graphic control unit such as a GPU (Graphics Processing Unit), a communication unit such as a network card, and an input / output control unit such as a keyboard, a display, or a touch panel. It is possible.
モニタ１０６（表示部）は、制御部１０５がＦＰＤ１０２から受信した放射線画像（デジタル画像）や画像処理部１０９で画像処理された画像を表示する。表示制御部１１６は、モニタ１０６（表示部）の表示を制御することが可能である。操作部１０７は、画像処理部１０９やＦＰＤ１０２に対する指示を入力することができ、ユーザーインターフェイスを介してＦＰＤ１０２に対する指示の入力を受け付ける。 The monitor 106 (display unit) displays the radiation image (digital image) received by the control unit 105 from the FPD 102 and the image processed by the image processing unit 109. The display control unit 116 can control the display on the monitor 106 (display unit). The operation unit 107 can input an instruction to the image processing unit 109 and the FPD 102, and receives an input of an instruction to the FPD 102 via a user interface.
制御部１０５は、被写体に照射する放射線のエネルギーが異なる複数の放射線画像を処理することによって新たな画像（例えば、骨画像および脂肪画像）を得るエネルギーサブトラクション法を用いた撮影制御を行うことが可能である。エネルギーサブトラクション法による撮影を実施する場合、１枚のサブトラクション画像を生成するために異なる放射線エネルギーで撮影された少なくとも２枚の放射線画像が必要となる。ＦＰＤ１０２は、１回の放射線照射に対して複数回のサンプリングを行う。これにより、ＦＰＤ１０２は、低エネルギーの放射線による画像（低エネルギー放射線画像）と高エネルギーの放射線による画像（高エネルギー放射線画像）を１回の放射線照射で取得できる。ＦＰＤ１０２による撮影は静止画撮影または動画撮影であってもよい。 The control unit 105 can perform imaging control using an energy subtraction method that obtains new images (for example, a bone image and a fat image) by processing a plurality of radiation images having different energies of radiation applied to a subject. It is. When imaging by the energy subtraction method is performed, at least two radiation images captured with different radiation energies are required to generate one subtraction image. The FPD 102 performs sampling a plurality of times for one irradiation. Thereby, the FPD 102 can acquire an image by low-energy radiation (low-energy radiation image) and an image by high-energy radiation (high-energy radiation image) by one radiation irradiation. The shooting by the FPD 102 may be still image shooting or moving image shooting.
ＦＰＤ１０２内に一時保存された放射線分布情報は、サンプリングホールド実施後、読み出し可能となり、制御部１０５は、ＦＰＤ１０２から異なるタイミングで、放射線分布情報（ＸＬ）と放射線分布情報（ＸＬ＋ＸＨ）の読み出しを実施する。制御部１０５は、放射線分布情報（ＸＬ＋ＸＨ）から放射線分布情報（ＸＬ）を差し引くことで、放射線分布情報（ＸＨ）を得ることができる。ここで、低エネルギーの放射線分布情報（ＸＬ）が低エネルギー放射線画像の基の画像になり、高エネルギーの放射線分布情報（ＸＨ）が高エネルギー放射線画像の基の画像になる。図３（ａ）は高エネルギー放射線画像を例示する図であり、図３（ｂ）は低エネルギー放射線画像を例示する図である。図３（ｂ）の低エネルギー放射線画像の骨部３０２は、図３（ａ）の高エネルギー放射線画像の骨部３０１に比べて、コントラストが明確に表示されている。 FPD 102 temporarily stored radiation distribution information in the after sampling hold embodiment allows reading, control unit 105, at different timings from FPD 102, the radiation distribution information (X L) and the radiation distribution information (X L + X H) Perform a read. Control unit 105, by subtracting the radiation distribution information (X L) from the radiation distribution information (X L + X H), can be obtained radiation distribution information (X H). Here, the low-energy radiation distribution information ( XL ) is the base image of the low-energy radiation image, and the high-energy radiation distribution information ( XH ) is the base image of the high-energy radiation image. FIG. 3A is a diagram illustrating a high-energy radiation image, and FIG. 3B is a diagram illustrating a low-energy radiation image. The bone part 302 of the low-energy radiation image of FIG. 3B has a clearer contrast than the bone part 301 of the high-energy radiation image of FIG.
画像処理部１０９は、機能構成として、生成部１１０、再構成部１１１、解析部１１２を有している。生成部１１０は、異なる放射線のエネルギーで撮影した放射線画像に含まれる複数の物質を抽出することが可能である。また、生成部１１０は、異なる放射線エネルギーによる複数の放射線画像を用いて複数の物質特性画像を生成することが可能である。 The image processing unit 109 includes a generation unit 110, a reconfiguration unit 111, and an analysis unit 112 as functional components. The generation unit 110 can extract a plurality of substances included in radiation images captured with different radiation energies. In addition, the generation unit 110 can generate a plurality of material characteristic images using a plurality of radiation images with different radiation energies.
生成部１１０は、異なる放射線のエネルギーで撮影した放射線画像に含まれる複数の物質について物質特性画像を生成する。すなわち、ＦＰＤ１０２で撮影された放射線画像から、物質識別画像や物質分離画像などの物質特性画像を生成する。物質識別画像には、被写体に含まれる複数の物質について、実効原子番号の分布を示す実効原子番号画像と、面密度の分布を示す面密度画像とが含まれる。また、物質分離画像には、被写体を特定の２以上の物質で表した場合に、各物質の厚さ又は密度の分布を示す画像が含まれる。 The generation unit 110 generates material characteristic images for a plurality of substances included in radiation images captured with different radiation energies. That is, a material characteristic image such as a material identification image or a material separation image is generated from the radiation image captured by the FPD 102. The substance identification image includes, for a plurality of substances included in the subject, an effective atomic number image indicating an effective atomic number distribution and an area density image indicating an area density distribution. Further, the substance separation image includes an image showing the distribution of the thickness or density of each substance when the subject is represented by two or more specific substances.
ここで、実効原子番号とは、元素、化合物、混合物の元素を平均的に見た場合に相当する原子番号を示し、その構成物質と同じ割合で光子の減弱をする仮想の元素の原子番号を示す定量指標である。実効原子番号画像とは画素を単位として、被写体を単一の構成物質で表した場合に相当する原子番号で構成された画像をいう。生成部１１０は、ＦＰＤ１０２で撮影された放射線画像から、実効原子番号画像といった物質特性画像を生成することが可能である。 Here, the effective atomic number refers to the atomic number corresponding to the average of the elements of the element, compound, and mixture, and the atomic number of the virtual element that attenuates photons at the same ratio as the constituent material. It is a quantitative index shown. The effective atomic number image is an image composed of atomic numbers corresponding to a case where a subject is represented by a single constituent substance in units of pixels. The generation unit 110 can generate a material property image such as an effective atomic number image from a radiation image captured by the FPD 102.
エネルギーサブトラクション法により、制御部１０５が、放射線発生装置１０４からの単一の放射線照射によって得られた複数の放射線画像から低エネルギーの放射線分布情報と、エネルギーレベルの高い高エネルギーの放射線分布情報とを取得すると、この取得結果に基づいて、生成部１１０は、低エネルギーの放射線分布情報および高エネルギーの放射線分布情報から第一の物質と第二の物質とに分離した物質特性画像を生成する。 By the energy subtraction method, the control unit 105 divides low-energy radiation distribution information and high-energy radiation distribution information with a high energy level from a plurality of radiation images obtained by a single radiation irradiation from the radiation generator 104. When acquired, the generation unit 110 generates a material characteristic image separated into a first substance and a second substance from the low-energy radiation distribution information and the high-energy radiation distribution information based on the acquisition result.
生成部１１０は、物質特性画像として複数の物質の厚さ、または面密度の分布を示す画像を生成することが可能である。 The generation unit 110 can generate, as a material characteristic image, an image indicating a distribution of thicknesses or areal densities of a plurality of materials.
また、再構成部１１１は、複数の物質ごとに異なる放射線エネルギーを設定し、異なる放射線エネルギーに基づいた物質ごとの単色放射線画像に基づいて再構成画像を生成する。 The reconstruction unit 111 sets different radiation energies for a plurality of substances, and generates a reconstructed image based on a monochromatic radiation image for each substance based on the different radiation energies.
例えば、複数の物質として、第一の物質と第二の物質に分離された場合、再構成部１１１は、第一の物質に対応する第一の放射線エネルギーに基づく単色放射線画像と、第二の物質に対応する第二の放射線エネルギーに基づく単色放射線画像と、に基づいて再構成画像を生成する。 For example, when a plurality of substances are separated into a first substance and a second substance, the reconstructing unit 111 includes a monochromatic radiation image based on the first radiation energy corresponding to the first substance, and a second radiation image. And generating a reconstructed image based on the second radiation energy based on the monochromatic radiation image corresponding to the substance.
再構成部１１１は、物質の厚さ又は面密度に、異なる放射線エネルギーにおける減弱係数（線減弱係数又は質量減弱係数）を乗じた単色放射線画像を取得し、物質ごとの乗算結果を足し合わせることにより再構成画像を生成する。 The reconstructing unit 111 obtains a monochromatic radiation image obtained by multiplying the thickness or area density of a substance by an attenuation coefficient (linear attenuation coefficient or mass attenuation coefficient) at different radiation energies, and adds up the multiplication results for each substance. Generate a reconstructed image.
解析部１１２は、再構成部１１１の処理により生成された再構成画像を解析し、複数の物質のコントラストに関する評価情報を取得する。 The analyzing unit 112 analyzes the reconstructed image generated by the processing of the reconstructing unit 111, and acquires evaluation information on the contrast of a plurality of substances.
次に、第１実施形態の画像処理部１０９における処理を、図２に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。制御部１０５は、ＦＰＤ１０２で撮影された放射線画像を記憶部１０８に記憶するとともに、画像処理部１０９に放射線画像を転送する。 Next, the processing in the image processing unit 109 of the first embodiment will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. The control unit 105 stores the radiation image captured by the FPD 102 in the storage unit 108 and transfers the radiation image to the image processing unit 109.
（Ｓ２０１：物質特性画像の生成）
ステップＳ２０１において、生成部１１０は、物質特性画像として物質分離画像を生成する。具体的には、生成部１１０は、ＦＰＤ１０２で撮影された図３（ａ）に示すような高エネルギー放射線画像と図３（ｂ）に示すような低エネルギー放射線画像から以下の[数１]式、[数２]式に基づいて物質分離画像を生成する。
(S201: Generation of material property image)
In step S201, the generation unit 110 generates a substance separation image as a substance characteristic image. Specifically, the generation unit 110 calculates the following [Equation 1] from a high-energy radiation image as shown in FIG. 3A and a low-energy radiation image as shown in FIG. , [Equation 2], a substance separation image is generated.
ここで、ＸＬは低エネルギーの放射線分布情報であり、低エネルギーの放射線分布情報（ＸＬ）が低エネルギー放射線画像の基の画像になる。また、ＸＨは高エネルギーの放射線分布情報であり、高エネルギーの放射線分布情報（ＸＨ）が高エネルギー放射線画像の基の画像になる。以下、低エネルギー放射線画像を低エネルギー放射線画像ＸＬとして表記し、高エネルギー放射線画像を高エネルギー放射線画像ＸＨとして表記する。 Here, XL is low-energy radiation distribution information, and the low-energy radiation distribution information ( XL ) is the base image of the low-energy radiation image. XH is high-energy radiation distribution information, and the high-energy radiation distribution information ( XH ) is an image based on the high-energy radiation image. Hereinafter, the low-energy radiation image represented as a low-energy radiation image X L, denoted a high energy radiation image as a high-energy radiation image X H.
μは線減弱係数、ｄは物質の厚さであり、添え字のＨとＬはそれぞれ高エネルギーと低エネルギーを示し、添え字のＡとＢはそれぞれ分離する物質（例えば、脂肪と骨）を意味する。なお、ここでは、分離する物質の例として、脂肪と骨を物質例として用いるが、特に限定するものでなく任意の物質を用いることができる。 μ is the linear attenuation coefficient, d is the thickness of the substance, the subscripts H and L indicate high energy and low energy, respectively, and the subscripts A and B indicate the substances to be separated (eg, fat and bone). means. Here, fat and bone are used as examples of the substance to be separated, but the substance is not particularly limited, and any substance can be used.
本実施形態において、制御部１０５は、放射線源１０１からの単一の放射線照射によってＦＰＤ１０２（放射線検出装置）が撮影した複数の放射線画像（ＸＬ、ＸＨ）を取得する取得部として機能する。制御部１０５（取得部）は、ＦＰＤ１０２（放射線検出装置）が撮影した複数の放射線画像を、異なる放射線エネルギーによる複数の放射線画像として取得する。生成部１１０は、制御部１０５（取得部）が取得した複数の放射線画像（ＸＬ、ＸＨ）に基づいて、複数の物質特性画像を生成する。 In the present embodiment, the control unit 105 functions as an acquisition unit for FPD102 by a single irradiation (radiation detecting device) acquires a plurality of radiographic images captured (X L, X H) from the radiation source 101. The control unit 105 (acquisition unit) acquires a plurality of radiation images captured by the FPD 102 (radiation detection device) as a plurality of radiation images with different radiation energies. The generation unit 110 generates a plurality of material property images based on the plurality of radiation images ( XL , XH ) acquired by the control unit 105 (acquisition unit).
生成部１１０は、[数１]式と[数２]式の連立方程式を解く演算処理を行うことにより、各物質に分離した物質分離画像を得ることができる。図３（ｃ）は脂肪の厚さｄＡに基づいて取得した物質分離画像を例示する図であり、図３（ｄ）は骨の厚さｄBに基づいて取得した物質分離画像を例示する図である。 The generation unit 110 can obtain a substance separation image separated into each substance by performing a calculation process for solving the simultaneous equations of [Equation 1] and [Equation 2]. FIG. 3 (c) is a diagram illustrating a material separation image obtained based on the thickness d A of fat, FIG. 3 (d) illustrate the material separation image obtained based on the thickness d B of the bone FIG.
（Ｓ２０２：再構成画像の生成）
ステップＳ２０２において、再構成部１１１は、ステップＳ２０１で生成した物質特性画像である物質分離画像から以下の[数３]式に基づいて、再構成した放射線画像（Ｘproc）を生成する。例えば、分離した物質が、脂肪及び骨である場合、再構成部１１１は、脂肪の厚さｄＡに基づいて取得した物質分離画像、及び骨の厚さｄBに基づいて取得した物質分離画像から以下の[数３]式に基づいて、再構成した放射線画像（Ｘproc）を生成する。以下、再構成した放射線画像（Ｘproc）を再構成画像、または再構成放射線画像ともいう。
(S202: Generation of Reconstructed Image)
In step S202, the reconstructing unit 111 generates a reconstructed radiation image ( Xproc ) from the material separation image, which is the material characteristic image generated in step S201, based on the following [Equation 3]. For example, separate materials, when fats and bone reconstruction unit 111, material separation image acquired on the basis of the obtained material separation images based on the thickness d A of the fat, and the thickness d B of the bone Then, a reconstructed radiation image (X proc ) is generated based on the following [Equation 3]. Hereinafter, the reconstructed radiation image ( Xproc ) is also referred to as a reconstructed image or a reconstructed radiation image.
ここで、Ｅは再構成画像（Ｘproc）の生成に用いる単一の放射線エネルギーあり、Ｅ１とＥ２は異なる放射線エネルギーであることを示す。ｄは物質の厚さであり、添え字のＡとＢはそれぞれ分離した物質（脂肪と骨）を示す。μは線減弱係数であり、μＥ１Ａは放射線エネルギーＥ１Ａに対応した線減弱係数であり、μＥ2Bは放射線エネルギーＥ2Bに対応した線減弱係数である。再構成部１１１は、物質の厚さに、異なる放射線エネルギーにおける減弱係数（線減弱係数）を乗じた単色放射線画像（μＥ１ＡｄＡ、μＥ2BｄＢ）を取得し、物質ごとの乗算結果を足し合わせることにより再構成画像（Ｘproc）を生成する。 Here, E is there a single radiation energy used for generating the reconstructed image (Xproc), E 1 and E 2 indicates a different radiation energies. d is the thickness of the substance, and the suffixes A and B indicate the separated substances (fat and bone), respectively. μ is the linear attenuation coefficient, μ E1A is the linear attenuation coefficient corresponding to the radiation energy E 1A , and μ E2B is the linear attenuation coefficient corresponding to the radiation energy E 2B . Reconstruction unit 111, the thickness of the material, different monochromatic radiation image multiplied by the attenuation coefficient (linear attenuation coefficient) in the radiation energy (μ E1A d A, μ E2B d B) acquires, the result of the multiplication of each substance A reconstructed image (X proc ) is generated by summing.
図４は、第１実施形態の効果を説明する図である。図４には、放射線エネルギーと線減弱係数との対応関係（減弱特性情報）が示されており、波形４０１は骨の減弱特性を示す波形であり、波形４０２は脂肪の減弱特性を示す波形である。記憶部１０８は、放射線エネルギーと減弱係数（線減弱係数、質量減弱係数）との対応関係を示す減弱特性情報を記憶する。複数の物質ごとに減弱特性情報は異なる。例えば、図４の波形４０１、４０２に示すように、複数の物質ごとに減弱特性情報は異なるものとなる。 FIG. 4 is a diagram illustrating the effect of the first embodiment. FIG. 4 shows the correspondence between the radiation energy and the linear attenuation coefficient (attenuation characteristic information). The waveform 401 is a waveform showing the attenuation characteristic of bone, and the waveform 402 is a waveform showing the attenuation characteristic of fat. is there. The storage unit 108 stores attenuation characteristic information indicating the correspondence between the radiation energy and the attenuation coefficient (linear attenuation coefficient, mass attenuation coefficient). The attenuation characteristic information differs for each of a plurality of substances. For example, as shown by waveforms 401 and 402 in FIG. 4, the attenuation characteristic information differs for each of a plurality of substances.
一般的に、低い放射線エネルギーで物質を透過させると、画像のコントラストは上がるが、ノイズも大きくなる。一方、より高い放射線エネルギーで物質を透過させると、画像のコントラストは下がり、ノイズも小さくなる。図４に示すように、よく見たい物質（例えば、骨）については、より放射線を吸収してコントラストを上げるように低い放射線エネルギーで物質を透過させ、骨の周りの脂肪部分のノイズの影響を低減するように、より高い放射線エネルギーで物質を透過させることで、分離した画像間における相対的なコントラストを向上させることができる。 Generally, when a substance is transmitted with low radiation energy, the contrast of an image is increased, but the noise is also increased. On the other hand, when a substance is transmitted with higher radiation energy, the contrast of an image is reduced and noise is reduced. As shown in FIG. 4, for a substance (for example, bone) that the user wants to see well, the substance is transmitted with low radiation energy so as to absorb more radiation and increase the contrast, and the influence of noise in the fat portion around the bone is reduced. By transmitting the material with higher radiation energy to reduce it, the relative contrast between the separated images can be improved.
例えば、脂肪と骨を１００ｋｅＶの単色放射線で画像化（再構成）した場合、骨と脂肪との間の相対的なコントラストはコントラスト１で示される。一方、本実施形態の処理により、物質ごとに放射線エネルギーを設定して放射線画像を再構成する場合、例えば、脂肪に対する放射線エネルギーをＥ１＝１００ｋｅＶとし、骨に対する放射線エネルギーをＥ2＝３０ｋｅＶとした単色放射線で画像化（再構成）する場合、骨と脂肪との間の相対的なコントラストはコントラスト２で示され、分離した脂肪と骨のコントラストがつきやすくなる。 For example, when fat and bone are imaged (reconstructed) with 100 keV monochromatic radiation, the relative contrast between bone and fat is indicated by contrast 1. On the other hand, when reconstructing a radiation image by setting radiation energy for each substance by the processing of the present embodiment, for example, the radiation energy for fat is set to E 1 = 100 keV, and the radiation energy for bone is set to E 2 = 30 keV. When imaging (reconstructing) with monochromatic radiation, the relative contrast between bone and fat is indicated by Contrast 2, making it easier to contrast the separated fat and bone.
人体の大部分は脂肪で構成されているため、軟物質である脂肪の厚さが厚く、放射線吸収が強すぎると、再構成した放射線画像の黒潰れや白潰れを生じさせてしまう。そこで、物質ごとに放射線エネルギーを設定して放射線画像を再構成する。すなわち、脂肪に対しては高エネルギーを設定し、骨に対しては低エネルギーを設定して再構成画像（Ｘproc）を生成することで、脂肪の厚さの影響を低減した再構成放射線画を取得することが可能になる。 Since most of the human body is composed of fat, fat, which is a soft substance, has a large thickness and if radiation absorption is too strong, a reconstructed radiographic image may be crushed by black or white. Therefore, a radiation image is reconstructed by setting radiation energy for each substance. That is, by setting a high energy for fat and setting a low energy for bone to generate a reconstructed image (Xproc), a reconstructed radiation image in which the influence of fat thickness is reduced can be obtained. It becomes possible to acquire.
例えば、コントラストの下限となる値（基準値）を設定した場合、再構成部１１１は、図４に示すような減弱特性情報に基づいて、複数の物質のコントラストが予め設定された基準値より大きくなるように、物質ごとに異なる放射線エネルギーを設定することが可能である。また、コントラストの上限となる値は、以下に説明する再構成放射線画像の解析に基づいた繰り返し計算によるシミュレーションにより、解析結果が収束したときの値となる。 For example, when a lower limit value of the contrast (reference value) is set, the reconstruction unit 111 sets the contrasts of the plurality of substances to be larger than a preset reference value based on the attenuation characteristic information as shown in FIG. Thus, it is possible to set different radiation energy for each substance. The upper limit value of the contrast is a value when the analysis result converges by a simulation based on the repetitive calculation based on the analysis of the reconstructed radiation image described below.
尚、本実施形態では、再構成部１１１は、ステップＳ２０１で生成した物質特性画像である物質分離画像から[数３]式に基づいて、再構成した放射線画像（Ｘproc）を生成しているが、この例に限定されない。例えば、生成部１１０が異なる放射線のエネルギーで撮影した放射線画像に含まれる複数の物質を抽出し、抽出した物質の情報を［数３］式に適用した結果に基づいて、再構成部１１１は再構成した放射線画像（Ｘproc）を生成することも可能である。 In the present embodiment, the reconstructing unit 111 generates a reconstructed radiation image (X proc ) from the material separation image, which is the material characteristic image generated in step S201, based on Expression 3. However, the present invention is not limited to this example. For example, based on the result of the generation unit 110 extracting a plurality of substances included in the radiographic images captured with different radiation energies and applying the information of the extracted substances to Expression 3, the reconstruction unit 111 performs It is also possible to generate a composed radiation image (X proc ).
（Ｓ２０３：再構成放射線画像の解析）
ステップＳ２０３において、解析部１１２は、再構成した放射線画像を解析し評価情報を取得する。解析部１１２は、ステップＳ２０２で生成した再構成画像（Ｘproc）を解析する。ここで、再構成画像（Ｘproc）の解析のための評価情報として、以下の[数４]式に示す情報を用いることができる。評価情報として以下の[数４]式では、複数の物質の関心領域間のコントラストと、複数の物質のうちいずれか一方の物質の関心領域における画素値の標準偏差と、の比（コントラスト雑音比）として取得されるＣＮＲ(Contrast to Noise Ratio)を用いるが、この他に標準偏差ＳＤ(Standard Deviation)や、分離した物質について、複数の物質の関心領域における画素値の平均値を差分することにより取得されるコントラスト（ＭＡ−ＭＢ）、ＳＮ比（ＳＮＲ：signal-to-noise ratio）等を評価情報として用いることも可能である。
(S203: Analysis of Reconstructed Radiation Image)
In step S203, the analysis unit 112 analyzes the reconstructed radiation image and acquires evaluation information. The analysis unit 112 analyzes the reconstructed image (Xproc) generated in step S202. Here, as the evaluation information for analyzing the reconstructed image (Xproc), information shown in the following Expression 4 can be used. In the following [Equation 4] as the evaluation information, the ratio (contrast noise ratio) between the contrast between the regions of interest of a plurality of substances and the standard deviation of the pixel value in the region of interest of any one of the plurality of substances is expressed. The CNR (Contrast to Noise Ratio) obtained as) is used. In addition, the standard deviation SD (Standard Deviation) and the average value of the pixel values in the region of interest of a plurality of substances for the separated substances are calculated. obtained the contrast (M a -M B), SN ratio: may be used as the evaluation information (SNR signal-to-noise ratio ) and the like.
ＣＮＲは、複数の物質の関心領域における画素値の平均値を差分することにより取得されるコントラスト（ＭＡ−ＭＢ）と、複数の物質のうちいずれか一方の物質の関心領域における画素値の標準偏差（ＳＤ値）と、の比として取得される。 CNR is the contrast to be obtained by subtracting the average value of the pixel values in the region of interest of the plurality of substance (M A -M B), the pixel values in the region of interest of one of the substances of the plurality of substances It is obtained as the ratio between the standard deviation (SD value).
ここで、Ｍは図５に示す関心領域における画素値の平均値であり、ＳＤは関心領域における画素値の標準偏差（ＳＤ値）である。添え字Ａは脂肪の関心領域５０１の値を示し、ＭＡは脂肪の関心領域における画素値の平均値を示す。ＳＤＡは脂肪の関心領域における画素値の標準偏差を示す。また、添え字Ｂは骨の関心領域５０２の値を示し、ＭＢは骨の関心領域における画素値の平均値を示す。関心領域の設定方法は事前に指定しても良いし、解析処理の実行開始の際に技師が操作部１０７の操作により関心領域を設定することも可能である。 Here, M is the average value of the pixel values in the region of interest shown in FIG. 5, and SD is the standard deviation (SD value) of the pixel value in the region of interest. Subscript A is a fat value of the region of interest 501, M A represents an average value of pixel values in the region of interest of the fat. SD A shows the standard deviation of the pixel values in the region of interest of the fat. The subscript B indicates the value of the bone region of interest 502, M B represents the average value of the pixel values in the region of interest of the bone. The method of setting the region of interest may be specified in advance, or the technician may set the region of interest by operating the operation unit 107 at the start of the execution of the analysis process.
（Ｓ２０４：解析値の収束判定）
ステップＳ２０４において、解析部１１２は、ＣＮＲが収束した解析値（最適値）になっているかどうか判定する。再構成放射線画像を生成する[数３]式において、放射線エネルギーを示すＥ１、Ｅ２は未知の量であるため、初期値を定め微小変化させながら、分離した物質毎に任意の単一放射線エネルギーに基づいた再構成画像（Ｘproc）を[数３]式により生成し、[数４]式の評価関数に基づいて、ＣＮＲの最適値を求めることになる。
(S204: Convergence determination of analysis value)
In step S204, the analysis unit 112 determines whether or not the CNR has reached a converged analysis value (optimum value). In Equation [3] for generating a reconstructed radiation image, E 1 and E 2 indicating radiation energy are unknown quantities, and therefore, an initial value is determined and minutely changed, and any single radiation is determined for each separated substance. A reconstructed image (Xproc) based on the energy is generated by Expression [3], and the optimum value of CNR is determined based on the evaluation function of Expression [4].
解析値の収束判定処理として、解析部１１２は、最初の計算で取得した評価情報（ＣＮＲの値）を記憶部１０８に記憶する。そして、解析部１１２は、２回目以降の繰り返し計算で取得した評価情報（ＣＮＲの値）について収束判定を行う。解析部１１２は、例えば、ｎ＋１回目（ｎ≧１の整数）の繰り返し計算で取得した評価情報と、記憶部１０８に記憶しているｎ回目の計算に基づく評価情報とを比較する。具体的には、２回目の繰り返し計算で取得した評価情報と、記憶部１０８に記憶している１回目の計算に基づく評価情報とを比較する。あるいは、３回目の繰り返し計算で取得した評価情報と、記憶部１０８に記憶している２回目の計算に基づく評価情報とを比較する。 As the analysis value convergence determination process, the analysis unit 112 stores the evaluation information (CNR value) acquired in the first calculation in the storage unit 108. Then, the analysis unit 112 performs convergence determination on the evaluation information (CNR value) acquired in the second and subsequent repetitive calculations. The analysis unit 112 compares, for example, the evaluation information acquired in the (n + 1) -th (n ≧ 1 integer) repetition calculation with the evaluation information based on the n-th calculation stored in the storage unit 108. Specifically, the evaluation information obtained in the second repetition calculation is compared with the evaluation information based on the first calculation stored in the storage unit 108. Alternatively, the evaluation information obtained in the third repetition calculation is compared with the evaluation information based on the second calculation stored in the storage unit 108.
最適化方法には、例えば、二分法、勾配法、ニュートン法等種々の非線形最適化手法を用いることができる。収束判定は所定の回数を設定してもよいし、放射線エネルギーの微小変化量ΔＥ刻みで、放射線エネルギーＥ１、Ｅ２を変化させながら、放射線エネルギーＥ１,Ｅ２の組み合わせの総当たりで評価情報を算出し、放射線エネルギーＥ１及び放射線エネルギーＥ２が収束する解析値（最適値）を取得しても良い。例えば、一般の放射線機器の場合、放射線エネルギーＥ１、Ｅ２の取りうる範囲は20keV〜200keV程度となるため、プリセット範囲としてこの範囲で放射線エネルギーＥ１、Ｅ２を変化させることが可能である。また、それ以外の範囲で再構成画像（Ｘproc）を生成することも可能であるため、プリセット範囲を変更し、変更後の範囲で放射線エネルギーＥ１、Ｅ２を変化させ変化させながら、放射線エネルギーＥ１及び放射線エネルギーＥ２が収束する解析値（最適値）を取得しても良い。 For the optimization method, for example, various non-linear optimization methods such as a bisection method, a gradient method, and a Newton method can be used. The convergence determination may be set at a predetermined number of times, or may be performed by changing the radiation energies E 1 and E 2 in small increments of the radiation energy ΔE and evaluating the total round of the combination of the radiation energies E 1 and E 2. calculates information, radiation energy E 1 and the radiation energy E 2 may obtain an analysis value converges (optimum value). For example, for general radiation equipment, the range that can be taken of the radiation energy E 1, E 2 is to become approximately 20KeV～200keV, it is possible to vary the radiation energy E 1, E 2 in this range as a preset range . In addition, since the reconstructed image (Xproc) can be generated in a range other than the range, the preset range is changed, and while changing and changing the radiation energies E 1 and E 2 in the changed range, the radiation energy is changed. E 1 and radiation energy E 2 may obtain an analysis value converges (optimum value).
あるいは、[数４]式の評価情報（ＣＮＲの値）が繰り返し計算により変動しなくなった時点を設定してもよい。例えば、比較結果により得られる評価情報の差分または評価情報の変化率が収束判定の基準値以下となる場合、解析部１１２は、評価情報が収束したと判定することが可能である。 Alternatively, a point in time at which the evaluation information (CNR value) of Expression 4 does not change due to repeated calculation may be set. For example, when the difference of the evaluation information or the rate of change of the evaluation information obtained by the comparison result is equal to or smaller than the convergence determination reference value, the analysis unit 112 can determine that the evaluation information has converged.
ステップＳ２０４の収束判定で、評価情報（ＣＮＲの値）が収束した場合（Ｓ２０４−Ｙｅｓ）、処理を終了する。一方、ステップＳ２０４の収束判定で、評価情報が収束していない場合（Ｓ２０４−Ｎｏ）、解析部１１２は、処理をステップＳ２０５に進める。 In the convergence determination in step S204, when the evaluation information (CNR value) has converged (S204-Yes), the process ends. On the other hand, if the convergence determination in step S204 indicates that the evaluation information has not converged (S204-No), the analysis unit 112 advances the process to step S205.
（Ｓ２０５：放射線エネルギーＥ１、Ｅ２の変更）
ステップＳ２０４で解析値の収束が十分でないと判定された場合、ステップＳ２０５において、解析部１１２は放射線エネルギーＥ１、Ｅ２を変更する。解析部１１２は、評価情報が最大値となるように、物質ごとに異なる放射線エネルギーを設定する。例えば、両方の放射線エネルギー（Ｅ１、Ｅ２）の差分が大きくなるように、一方の放射線エネルギー（例えば、Ｅ１）を固定し、他方の放射線エネルギー（例えば、Ｅ２）を、より大きな単色放射線エネルギーに変更してもよい。解析部１１２は放射線エネルギーを変更した後、処理をステップＳ２０２に戻す。
(S205: change of the radiation energy E 1, E 2)
If convergence of the analysis values is determined not to be sufficient in step S204, in step S205, the analysis unit 112 changes the radiation energy E 1, E 2. The analysis unit 112 sets different radiation energies for each substance so that the evaluation information has the maximum value. For example, one radiation energy (for example, E 1 ) is fixed and the other radiation energy (for example, E 2 ) is changed to a larger single color so that the difference between both radiation energies (E 1 , E 2 ) becomes large. It may be changed to radiation energy. After changing the radiation energy, the analyzer 112 returns the process to step S202.
ステップＳ２０２において、再構成部１１１は、設定を変更した異なる放射線エネルギーに基づいて再構成画像（Ｘproc）を生成する。すなわち、再構成部１１１は、変更された放射線エネルギーＥ１、Ｅ２に対応する線減弱係数μを取得し、[数３]式に基づいて、再構成画像（Ｘproc）を生成する。そして、ステップＳ２０３で、解析部１１２は、生成された再構成画像（Ｘproc）に基づいて評価情報を解析し、ステップＳ２０４で収束が十分と判定されるまでステップ２０２〜ステップ２０５の処理が繰り返される。 In step S202, the reconstruction unit 111 generates a reconstructed image ( Xproc ) based on different radiation energies whose settings have been changed. That is, the reconstruction unit 111 acquires the linear attenuation coefficient μ corresponding to the changed radiation energies E 1 and E 2 , and generates a reconstructed image (Xproc) based on Expression 3. Then, in step S203, the analysis unit 112 analyzes the evaluation information based on the generated reconstructed image (Xproc), and the processing in steps 202 to 205 is repeated until it is determined in step S204 that convergence is sufficient. .
解析部１１２は、繰り返し計算により取得した評価情報が収束したか判定し、評価情報が収束した場合、再構成部１１１は、収束した評価情報の計算の際に用いた放射線エネルギーを、物質ごとに異なる放射線エネルギーとして設定する。評価情報の解析結果が収束し、分離した物質ごとに異なる放射線エネルギーＥ１、Ｅ２が最終的に設定されると、再構成部１１１は、設定した放射線エネルギーＥ１、Ｅ２に対応する線減弱係数μを、記憶部１０８に記憶されている減弱特性情報に基づいて取得し、[数３]式を用いて、再構成画像（Ｘproc）を生成し、モニタ１０６（表示部）に出力する。 The analysis unit 112 determines whether the evaluation information obtained by the repetitive calculation has converged, and when the evaluation information has converged, the reconstruction unit 111 calculates, for each substance, the radiation energy used in the calculation of the converged evaluation information. Set as different radiation energies. When the analysis results of the evaluation information converge and the radiation energies E 1 and E 2 that are different for each separated substance are finally set, the reconstructing unit 111 sets the lines corresponding to the set radiation energies E 1 and E 2. The attenuation coefficient μ is obtained based on the attenuation characteristic information stored in the storage unit 108, a reconstructed image (Xproc) is generated using Expression 3, and is output to the monitor 106 (display unit). .
モニタ１０６（表示部）は、制御部１０５がＦＰＤ１０２から受信した放射線画像（デジタル画像）や画像処理部１０９で画像処理された画像を表示することが可能である。表示制御部１１６は、再構成部１１１により生成された再構成画像（Ｘproc）をモニタ１０６（表示部）に表示させる。また、表示制御部１１６は、再構成画像（Ｘproc）と、物質特性画像である物質分離画像とを並べてモニタ１０６（表示部）に表示させるよう表示制御を行うことも可能である。また、表示制御部１１６は、モニタ１０６（表示部）に表示されている画像から技師により選択された少なくとも一つの画像を表示部に表示させるよう表示制御を行うことも可能である。 The monitor 106 (display unit) can display a radiographic image (digital image) received by the control unit 105 from the FPD 102 or an image processed by the image processing unit 109. The display control unit 116 causes the monitor 106 (display unit) to display the reconstructed image (Xproc) generated by the reconstructing unit 111. Further, the display control unit 116 can perform display control so that the reconstructed image (Xproc) and the material separation image, which is the material characteristic image, are displayed side by side on the monitor 106 (display unit). The display control unit 116 can also perform display control so that at least one image selected by a technician from the images displayed on the monitor 106 (display unit) is displayed on the display unit.
本実施形態によれば、一般撮影や透視撮影であっても、断層画像を用いることなく、複数の物質ごとに放射線エネルギーを設定して放射線画像を再構成することができ、特定物質の強調画像を簡便に取得するが可能となる。 According to the present embodiment, it is possible to reconstruct a radiation image by setting radiation energy for each of a plurality of substances without using a tomographic image even in general imaging or fluoroscopic imaging, and to enhance an image of a specific substance. Can be easily obtained.
（第２実施形態）
第１実施形態では解析により放射線エネルギーを求める構成を説明したが、本実施形態では、放射線エネルギーＥ１、Ｅ２の値をテーブルなどで事前に保持しておくことで、分離した物質に対応する放射線エネルギーＥ１、Ｅ２を決定する解析時間を短縮する構成について説明する。
(2nd Embodiment)
In the first embodiment, the configuration in which the radiation energy is obtained by analysis has been described. However, in the present embodiment, the values of the radiation energies E 1 and E 2 are stored in advance in a table or the like so as to deal with the separated substances. A configuration for shortening the analysis time for determining the radiation energies E 1 and E 2 will be described.
以下の説明では、第１実施形態と同様の部分は重複を避けるために説明を省略し、第２実施形態に特有な構成部分についてのみ説明を行う。本実施形態の構成は、透視撮影時などのリアルタイム性が要求される場合に有利な効果がある。 In the following description, the same parts as those in the first embodiment will not be described in order to avoid duplication, and only the components unique to the second embodiment will be described. The configuration of the present embodiment has an advantageous effect when real-time properties are required such as during fluoroscopic imaging.
図７は放射線エネルギーＥ１、Ｅ２の値を保持するテーブルの構成を例示する図であり、記憶部１０８は、被写体の情報と、物質ごとに異なる放射線エネルギーとを対応づけたテーブルを保持している。被写体の情報には、被写体の体厚の情報または物質の厚さの情報が含まれる。図７に示すテーブルには、被写体の情報として、被写体の体厚に応じて放射線エネルギーの値が保持されている。被写体の体厚を求めることができれば、被写体の体厚に対応した、異なる放射線エネルギーＥ１、Ｅ２を取得することができる。 FIG. 7 is a diagram exemplifying a configuration of a table holding the values of the radiation energies E 1 and E 2 , and the storage unit 108 holds a table in which information on a subject is associated with different radiation energies for each substance. ing. The subject information includes information on the body thickness of the subject or information on the thickness of the substance. In the table shown in FIG. 7, the value of the radiation energy according to the body thickness of the subject is stored as the subject information. If the body thickness of the subject can be obtained, different radiation energies E 1 and E 2 corresponding to the body thickness of the subject can be obtained.
第２実施形態の画像処理部１０９における処理を、図６に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。まず、ステップＳ６０１において、生成部１１０は、物質特性画像である物質分離画像を生成する。この処理は図２のステップＳ２で説明したフローチャートのステップＳ２０１の処理と同様の処理となる。 The processing in the image processing unit 109 according to the second embodiment will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. First, in step S601, the generation unit 110 generates a substance separation image that is a substance characteristic image. This processing is similar to the processing of step S201 of the flowchart described in step S2 of FIG.
ステップＳ６０２において、再構成部１１１は、記憶部１０８に記憶されているテーブルの参照により、撮影対象の被写体の情報に対応する、物質ごとに異なる放射線エネルギーＥ１、Ｅ２を設定する。被写体の体厚は、撮影情報に基づいて被写体の体厚を取得してもよいし、技師が操作部１０７から選択しても良いし、物質分離画像における各物質の厚さ（例えば、脂肪の厚さ）から被写体の体厚を推定してもよい。 In step S602, the reconstruction unit 111 sets different radiation energies E 1 and E 2 for each substance corresponding to the information on the subject to be imaged by referring to the table stored in the storage unit 108. The body thickness of the subject may be obtained based on the photographing information, may be selected by a technician from the operation unit 107, or may be the thickness of each substance (for example, fat The thickness of the subject may be estimated from the (thickness).
ステップＳ６０３において、再構成部１１１は、ステップＳ６０１で生成した物質特性画像である物質分離画像（脂肪と骨の厚み画像）から[数３]式に基づいて、再構成画像（Ｘproc）を生成する。ここで、再構成画像（Ｘproc）の生成に用いる単一の放射線エネルギーＥ１、Ｅ２はステップＳ６０２においてテーブルの参照により設定した値である。 In step S603, the reconstructing unit 111 generates a reconstructed image (Xproc) from the material separation image (fat and bone thickness image), which is the material characteristic image generated in step S601, based on [Equation 3]. . Here, the single radiation energies E 1 and E 2 used for generating the reconstructed image (Xproc) are the values set by referring to the table in step S602.
表示制御部１１６は、再構成部１１１により生成された再構成画像（Ｘproc）をモニタ１０６（表示部）に表示させる。表示制御部１１６は、再構成画像（Ｘproc）の表示とともに、異なる放射線エネルギーＥ１、Ｅ２の設定を連続的に変更するユーザインタフェース（ＵＩ）としてスクロールバーをモニタ１０６（表示部）に表示させる。スクロールバーを技師が操作することにより、放射線エネルギーＥ１、Ｅ２を連続的に変更することができる。再構成部１１１は、ユーザーインターフェイス（スクロールバー）の操作により変更された放射線エネルギーＥ１、Ｅ２に対応する減弱特性情報を図４の参照により取得して再構成画像（Ｘproc）を生成することができる。表示制御部１１６は、変更された放射線エネルギーに基づいて生成された再構成画像（Ｘproc）をモニタ１０６（表示部）に表示させる。 The display control unit 116 causes the monitor 106 (display unit) to display the reconstructed image (Xproc) generated by the reconstructing unit 111. The display control unit 116 displays a reconstructed image (Xproc) and displays a scroll bar on the monitor 106 (display unit) as a user interface (UI) for continuously changing the settings of different radiation energies E 1 and E 2 . . When the technician operates the scroll bar, the radiation energies E 1 and E 2 can be continuously changed. The reconstruction unit 111 acquires attenuation characteristic information corresponding to the radiation energies E 1 and E 2 changed by operating the user interface (scroll bar) with reference to FIG. 4 to generate a reconstructed image (Xproc). Can be. The display control unit 116 causes the monitor 106 (display unit) to display a reconstructed image (Xproc) generated based on the changed radiation energy.
技師は、放射線エネルギーＥ１、Ｅ２の値を連続的に変化させながら、変化に対応して生成される再構成画像（Ｘproc）の変化を観察することができる。例えば、骨成分の減弱を強めていく場合（放射線エネルギーを低く設定する場合）に、強調される病変であれば、骨に関わる病変であることがわかる。これにより病変が脂肪成分に依存した病変であるのか骨成分に依存した病変であるのかを見分けることが可能になる。 While continuously changing the values of the radiation energies E 1 and E 2 , the technician can observe a change in the reconstructed image (Xproc) generated in response to the change. For example, when the attenuation of the bone component is increased (when the radiation energy is set low), a lesion that is emphasized is a lesion related to bone. This makes it possible to determine whether the lesion is a fat component-dependent lesion or a bone component-dependent lesion.
また、ステップＳ６０２において、表示制御部１１６は、テーブルに保持されている値を推奨値としてモニタ１０６（表示部）に表示させることも可能である。技師はモニタ１０６（表示部）に表示された値を参照して、見たい物質を強調するように、放射線エネルギーの値を操作部１０７から変更することが可能である。再構成部１１１は、操作部１０７からの入力により変更された放射線エネルギーＥ１、Ｅ２に対応する線減弱係数を図４から取得して再構成画像（Ｘproc）を生成し、表示制御部１１６は、変更された放射線エネルギーに基づいて生成された再構成画像（Ｘproc）をモニタ１０６（表示部）に表示させる。 Further, in step S602, the display control unit 116 can display the value held in the table on the monitor 106 (display unit) as a recommended value. The technician can change the value of the radiation energy from the operation unit 107 with reference to the value displayed on the monitor 106 (display unit) so as to emphasize a desired substance. The reconstructing unit 111 acquires the line attenuation coefficients corresponding to the radiation energies E 1 and E 2 changed by the input from the operation unit 107 from FIG. 4, generates a reconstructed image (Xproc), and displays the reconstructed image (Xproc). Causes the monitor 106 (display unit) to display a reconstructed image (Xproc) generated based on the changed radiation energy.
本実施形態によれば、事前に放射線エネルギーＥ１、Ｅ２の値をテーブルに保持しておくことで、最適化手法の処理を実行することなく良好な再構成放射線画像を生成することが可能となる。透視撮影では、例えば、15ＦＰＳ程度の描画速度が求められるため、本実施形態の処理は透視撮影時などのリアルタイム性が要求される処理においても本実施形態の処理を適用することが可能である。 According to the present embodiment, by storing the values of the radiation energies E 1 and E 2 in a table in advance, it is possible to generate a good reconstructed radiation image without executing the processing of the optimization method. It becomes. In fluoroscopic imaging, for example, a drawing speed of about 15 FPS is required, so that the processing of this embodiment can be applied to processing that requires real-time processing such as during fluoroscopic imaging.
本実施形態によれば、一般撮影や透視撮影であっても、断層画像を用いることなく、複数の物質ごとに放射線エネルギーを設定して放射線画像を再構成することができ、特定物質の強調画像を簡便に取得するが可能となる。 According to the present embodiment, it is possible to reconstruct a radiation image by setting radiation energy for each of a plurality of substances without using a tomographic image even in general imaging or fluoroscopic imaging, and to enhance an image of a specific substance. Can be easily obtained.
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
(Other embodiments)
The present invention supplies a program for realizing one or more functions of the above-described embodiments to a system or an apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or the apparatus read and execute the program. It can also be realized by the following processing. Further, it can be realized by a circuit (for example, an ASIC) that realizes one or more functions.
１００：放射線撮影システム、１０１：放射線源、１０２：ＦＰＤ（放射線検出装置）、１０４：放射線発生装置、１０５：制御部、１０６：モニタ（表示部）、１０７：操作部、１０８：記憶部、１０９：画像処理部、１１０：生成部、１１１ 再構成部、１１２：解析部、１２０ 情報処理装置 100: radiation imaging system, 101: radiation source, 102: FPD (radiation detection device), 104: radiation generation device, 105: control unit, 106: monitor (display unit), 107: operation unit, 108: storage unit, 109 : Image processing unit, 110: generation unit, 111 reconstruction unit, 112: analysis unit, 120 information processing device
Claims (22)
前記複数の物質ごとに異なる放射線エネルギーを設定し、前記異なる放射線エネルギーに基づいた物質ごとの単色放射線画像に基づいて再構成画像を生成する再構成手段と、
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。 Generating means for generating a material characteristic image for a plurality of substances included in a radiation image taken with different radiation energies,
Reconstruction means to set different radiation energy for each of the plurality of substances, to generate a reconstructed image based on a monochromatic radiation image for each substance based on the different radiation energy,
A radiation imaging apparatus comprising:
前記低エネルギーの放射線分布情報および前記高エネルギーの放射線分布情報から第一の物質と第二の物質とに分離した物質特性画像を生成する生成手段と、
前記第一の物質に対応する第一の放射線エネルギーに基づく単色放射線画像と、前記第二の物質に対応する第二の放射線エネルギーに基づく単色放射線画像と、に基づいて再構成画像を生成する再構成手段と、
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。 Acquisition means for acquiring low-energy radiation distribution information from a plurality of radiation images obtained by a single radiation irradiation from the radiation generation means, and high-energy radiation distribution information having a high energy level,
A generation unit that generates a material characteristic image separated into a first substance and a second substance from the low energy radiation distribution information and the high energy radiation distribution information,
Generating a reconstructed image based on a monochromatic radiation image based on a first radiation energy corresponding to the first substance and a monochromatic radiation image based on a second radiation energy corresponding to the second substance; Constituent means;
A radiation imaging apparatus comprising:
前記評価情報が収束した場合、前記再構成手段は、当該収束した評価情報の計算の際に用いた放射線エネルギーを、前記物質ごとに異なる放射線エネルギーとして決定することを特徴とする請求項１２に記載の放射線撮影装置。 The analysis means determines whether the evaluation information obtained by the iterative calculation has converged,
13. The method according to claim 12, wherein, when the evaluation information converges, the reconstructing unit determines radiation energy used for calculating the converged evaluation information as radiation energy that differs for each substance. Radiation imaging equipment.
前記生成手段は、前記取得手段が取得した複数の放射線画像に基づいて、前記複数の物質特性画像を生成することを特徴とする請求項１４に記載の放射線撮影装置。 The acquisition unit acquires a plurality of radiation images captured by the radiation detection device as a plurality of radiation images with the different radiation energies,
15. The radiation imaging apparatus according to claim 14, wherein the generation unit generates the plurality of material characteristic images based on the plurality of radiation images acquired by the acquisition unit.
前記再構成手段は、前記テーブルの参照により、撮影対象の前記被写体の情報に対応する、前記物質ごとに異なる放射線エネルギーを設定することを特徴とする請求項６に記載の放射線撮影装置。 The storage means holds a table in which information of the subject and radiation energy that is different for each substance are associated with each other,
The radiation imaging apparatus according to claim 6, wherein the reconstructing unit sets different radiation energies for the respective substances corresponding to information on the subject to be imaged by referring to the table.
前記複数の物質ごとに異なる放射線エネルギーを設定し、前記異なる放射線エネルギーに基づいた物質ごとの単色放射線画像に基づいて再構成画像を生成する再構成手段と、
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。 Extraction means for extracting a plurality of substances contained in radiation images taken with different radiation energies,
Reconstruction means to set different radiation energy for each of the plurality of substances, to generate a reconstructed image based on a monochromatic radiation image for each substance based on the different radiation energy,
A radiation imaging apparatus comprising:
前記表示制御手段は、前記再構成画像の表示とともに、異なる放射線エネルギーの設定を連続的に変更するユーザーインターフェイスを前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。 Further comprising a display control means for displaying the reconstructed image on a display means,
19. The display device according to claim 1, wherein the display control unit causes the display unit to display a user interface for continuously changing settings of different radiation energies together with the display of the reconstructed image. A radiation imaging apparatus according to claim 1.
異なる放射線のエネルギーで撮影した放射線画像に含まれる複数の物質について物質特性画像を生成する生成工程と、
前記複数の物質ごとに異なる放射線エネルギーを設定し、前記異なる放射線エネルギーに基づいた物質ごとの単色放射線画像に基づいて再構成画像を生成する再構成工程と、
を有することを特徴とする放射線撮影方法。 A radiation imaging method using a radiation imaging apparatus,
A generation step of generating a material characteristic image for a plurality of substances included in a radiation image captured with different radiation energies,
A different reconstruction energy for each of the plurality of substances, a reconstruction step of generating a reconstruction image based on a single-color radiation image for each substance based on the different radiation energies,
A radiographic method comprising:
異なる放射線のエネルギーで撮影した放射線画像に含まれる複数の物質を抽出する抽出工程と、
前記複数の物質ごとに異なる放射線エネルギーを設定し、前記異なる放射線エネルギーに基づいた物質ごとの単色放射線画像に基づいて再構成画像を生成する再構成工程と、
を有することを特徴とする放射線撮影方法。 A radiation imaging method using a radiation imaging apparatus,
An extraction step of extracting a plurality of substances contained in radiation images taken with different radiation energies,
A different reconstruction energy for each of the plurality of substances, a reconstruction step of generating a reconstruction image based on a single-color radiation image for each substance based on the different radiation energies,
A radiographic method comprising:
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