JP2020151382A - 放射線画像処理装置、放射線画像処理方法、プログラム、コンピューター読取可能な記録媒体及び放射線撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】放射線画像に描出されるグリッド縞を精度よく、かつ、再現性よく除去し、放射線画像の高画質化を図ることができる放射線画像処理装置、放射線画像処理方法及びプログラムを提供する。【解決手段】受像面の前方に散乱放射線除去用グリッドが配置された放射線検出装置により撮影された放射線画像データに対して補正処理を行う画像処理装置であって、放射線画像データに含まれる、放射線検出装置の構造及び駆動方式に起因する第１空間周波数の第１ノイズ成分を除去する第１補正処理部と、放射線画像データに含まれる、散乱放射線除去用グリッドの構造に起因する第２空間周波数の第２ノイズ成分を除去する第２補正処理部と、を備える。第２補正処理部は、第１補正処理部による補正処理が実施される前の放射線画像データを用いて、第２ノイズ成分を検出する。【選択図】図４

Description

本発明は、放射線画像処理装置、放射線画像処理方法、プログラム、コンピューター読取可能な記録媒体及び放射線撮影システムに関し、特に、散乱放射線除去用グリッドを使用して撮影された放射線画像の補正技術に関する。

従来、医療分野では、被検体に放射線（例えば、Ｘ線）を照射することにより放射線画像を撮影する放射線撮影システム（例えば、Ｘ線撮影システム）を利用した画像診断が行われている。
Ｘ線撮影システムは、Ｘ線を発生し被検体に向けて照射するＸ線発生装置、被検体を透過したＸ線の入線量に基づいてＸ線画像を撮影するフラットパネルディテクター（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）等のＸ線検出装置、及び、Ｘ線検出装置の動作を制御するとともに得られたＸ線画像データに対して所定の処理（例えば、画像処理及び表示制御処理）を行う撮影用制御装置等を備える。

ここで、Ｘ線が被検体を通過するときに生じる散乱Ｘ線がＸ線検出装置のＸ線入射面（以下、「受像面」と称する）に到達すると、Ｘ線画像のコントラストが低くなり、不鮮明な画像になることが知られている。一般には、Ｘ線検出装置の受像面の前方（受像面と被検体との間）に、例えば、放射線吸収率の大きい物質（例えば、鉛泊）と放射線吸収率の小さい物質（例えば、アルミニウム）とをストライプ状に配列した散乱Ｘ線除去用グリッド（以下、単に「グリッド」と称する）を配置し、受像面に到達する散乱Ｘ線を低減することにより、Ｘ線画像の画質の向上が図られている。
しかしながら、最終的なＸ線画像にグリッド構造に起因するモアレ縞（以下、「グリッド縞」と称する）が残存するため、読影に影響を与える可能性がある。そこで、周波数解析等によりＸ線画像からグリッド縞を検出し、画像上からグリッド縞を除去する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開平３−１２７８５号公報 特開２００６−２７２０１３号公報 特開２０１４−１５０８４４号公報

通常、Ｘ線撮影システムでは、Ｘ線検出装置の構造や駆動方式に起因して発生する画像むらやラインノイズ等のアーチファクトを除去するための基本補正が行われる。ラインノイズは、ＦＰＤを利用した場合に生じるアーチファクトであり、例えば、周囲環境の電磁波の影響により、横方向に延びるゲート線やバイアス線、及び縦方向に延びる信号線を介して、ラインごとに信号値が変動するノイズである。ラインノイズは、例えば、空間フィルターや周辺画素による補完を実施することで補正される。

一方、イメージングプレートを用いたＣＲ（Computed Radiography）システムでは、ＤＲ（Digital Radiography）特有のアーチファクトの補正処理や、対数変換処理は行われず、撮影されたＸ線画像に対して直接グリッド除去処理が行われている。ＤＲにおいても、Ｘ線画像の状態を、グリッド縞の除去処理前の段階でＣＲと同等の状態にすることで、ＣＲシステムの画像処理プラットフォームを適用でき、ＣＲと同様の画像処理を実施することができるとともに、ＣＲからＤＲに移行したユーザーが違和感を覚えにくいという利点がある。そこで、従来は、基本補正を実施した後のＸ線画像からグリッド縞が検出され、除去されることが多い。しかしながら、ラインノイズ補正によりグリッド縞が部分的に消失することにより、グリッド縞を正確に検出できない場合がある。具体的には、グリッド縞の振幅は関心領域（ＲＯＩ：Region of Interest）への到達線量に比例して増加するが、画像信号値が低い領域においてはラインノイズ補正によりグリッド縞が消失しやすいため、周波数解析により得られるグリッド縞を表すノイズ成分の振幅が小さくなり、グリッド縞の検出が困難となる。特に、体厚の大きい部位（例えば、胸、骨盤、腰椎等の体幹部）を撮影する場合、関心領域における画像信号値が相対的に低く、グリッド縞の振幅が小さいため、グリッド縞の検出が困難となる。その結果、グリッド縞を適切に除去できず、画像信号値が相対的に高いスキンラインの周辺にグリッド縞が残存する虞がある。
かかる課題は、近年、Ｘ線検出装置の高性能化（画素数の増大）に伴い、グリッド縞の空間周波数がラインノイズ補正による低減効果が得られる１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の高い空間周波数に近くなったことにより顕在化したものであり、従来は認識すらされていない。

本発明の目的は、放射線画像に描出されるグリッド縞を精度よく、かつ、再現性よく除去し、放射線画像の高画質化を図ることができる放射線画像処理装置、放射線画像処理方法、プログラム、コンピューター読取可能な記録媒体及び放射線撮影システムを提供することである。

本発明に係る放射線画像処理装置は、
受像面の前方に散乱放射線除去用グリッドが配置された放射線検出装置により撮影された放射線画像データに対して補正処理を行う画像処理装置であって、
前記放射線画像データに含まれる、前記放射線検出装置の構造及び駆動方式に起因する第１空間周波数の第１ノイズ成分を除去する第１補正処理部と、
前記放射線画像データに含まれる、前記散乱放射線除去用グリッドの構造に起因する第２空間周波数の第２ノイズ成分を除去する第２補正処理部と、を備え、
前記第２補正処理部は、前記第１補正処理部による補正処理が実施される前の前記放射線画像データを用いて、前記第２ノイズ成分を検出する。

本発明に係る放射線画像処理方法は、
受像面の前方に散乱放射線除去用グリッドが配置された放射線検出装置により撮影された放射線画像データに対して補正処理を行う画像処理方法であって、
前記放射線画像データに含まれる、前記放射線検出装置の構造及び駆動方式に起因する第１空間周波数の第１ノイズ成分を除去する第１工程と、
前記第１工程前の前記放射線画像データを用いて、前記放射線画像データに含まれる、前記散乱放射線除去用グリッドの構造に起因する第２空間周波数の第２ノイズ成分を検出する第２工程と、
前記第１工程後の前記放射線画像データから、前記第２ノイズ成分を除去する第３工程と、を備える。

本発明に係るプログラムは、
受像面の前方に散乱放射線除去用グリッドが配置された放射線検出装置により撮影された放射線画像データに対して補正処理を行うためのプログラムであって、
コンピューターに、
前記放射線画像データに含まれる、前記放射線検出装置の構造及び駆動方式に起因する第１空間周波数の第１ノイズ成分を除去する第１処理と、
前記第１処理前の前記放射線画像データを用いて、前記放射線画像データに含まれる、前記散乱放射線除去用グリッドの構造に起因する第２空間周波数の第２ノイズ成分を検出する第２処理と、
前記第１処理後の前記放射線画像データから、前記第２ノイズ成分を除去する第３処理と、を実行させる。

本発明に係るコンピューター読取可能な記録媒体は、
受像面の前方に散乱放射線除去用グリッドが配置された放射線検出装置により撮影された放射線画像データに対して補正処理を行うコンピューターに、
前記放射線画像データに含まれる、前記放射線検出装置の構造及び駆動方式に起因する第１空間周波数の第１ノイズ成分を除去する第１処理と、
前記第１処理前の前記放射線画像データを用いて、前記放射線画像データに含まれる、前記散乱放射線除去用グリッドの構造に起因する第２空間周波数の第２ノイズ成分を検出する第２処理と、
前記第１処理後の前記放射線画像データから、前記第２ノイズ成分を除去する第３処理と、
を実行させるプログラムを格納する。

本発明に係る放射線撮影システムは、
受像面の前方に散乱放射線除去用グリッドが配置された放射線検出装置と、
前記放射線検出装置により撮影された放射線画像データに対して所定の処理を行う撮影用制御装置と、を備え、
前記撮影用制御装置は、
前記放射線画像データに含まれる、前記放射線検出装置の構造及び駆動方式に起因する第１空間周波数の第１ノイズ成分を除去する第１補正処理部と、
前記放射線画像データに含まれる、前記散乱放射線除去用グリッドの構造に起因する第２空間周波数の第２ノイズ成分を除去する第２補正処理部と、を有し、
前記第２補正処理部は、前記第１補正処理部による補正処理が実施される前の前記放射線画像データを用いて、前記第２ノイズ成分を検出する。

本発明によれば、放射線画像に描出されるグリッド縞を精度よく、かつ、再現性よく除去し、放射線画像の高画質化を図ることができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る放射線画像補正装置を適用したＸ線撮影システムを示す図である。 図２は、ＦＰＤの具体例を示す図である。 図３は、撮影用制御装置の構成を示す図である。 図４は、ノイズ成分の空間周波数を説明する図である。 図５は、撮影用制御装置における画像処理の一例を示すフローチャートである。 図６Ａ〜図６Ｃは、補正処理の前後のＸ線画像データを示す図である。 図７Ａ〜図７Ｃは、骨盤正面のＸ線画像の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る画像処理装置を適用したＸ線撮影システム１を示す図である。Ｘ線撮影システム１では、撮影用制御装置１１に、本発明に係る画像処理装置が適用されている。Ｘ線撮影システム１は、Ｘ線発生装置２０とＸ線撮影装置１０との間で互いに信号等をやりとりして、両者が連携しながらＸ線撮影が行われる一体型の撮影システムである。

図１に示すように、Ｘ線撮影システム１は、Ｘ線撮影装置１０及びＸ線発生装置２０を備える。Ｘ線撮影システム１は、通信ネットワークを介して、画像保存通信システム(ＰＡＣＳ：Picture Archiving and Communication Systems)３１、病院情報システム(ＨＩＳ：Hospital Information Systems)３２、及び放射線科情報システム(ＲＩＳ：Radiology Information Systems)３３に接続される。Ｘ線撮影システム１、ＰＡＣＳ３１、ＨＩＳ３２及びＲＩＳ３３を含む通信ネットワークにおいては、例えば、ＤＩＣＯＭ（Digital Image and Communications in Medicine）規格に従って情報の送受信が行われる。

Ｘ線撮影装置１０は、撮影用制御装置１１、ＦＰＤ１２、撮影台１３及び中継器１４等を備える。Ｘ線撮影装置１０は、例えば、胸部、腹部等の撮影対象部位を透過したＸ線を可視化して、体内の状態を示すＸ線画像を撮影する。

ＦＰＤ１２は、Ｘ線管装置２５から照射され被検体を透過したＸ線を検出し、Ｘ線画像データを出力するＸ線検出装置である。ＦＰＤ１２は、例えば、撮影台１３に装着され、有線通信によって撮影台１３及び中継器１４を介して撮影用制御装置１１と通信可能に接続されている。なお、ＦＰＤ１２は、無線通信によって撮影用制御装置１１と接続されてもよい。ＦＰＤ１２が無線通信機能を有する場合、専用の撮影台１３に装着するのではなく、ＦＰＤ１２を、被検体が仰臥するベッド上に置いたり、被検体自身に持たせたりして使用することもできる。

ＦＰＤ１２は、例えば、入射したＸ線を光に変換するシンチレーター、画素に対応してマトリックス状に配置されたＰＤ（Photo Diode）、及び各ＰＤに対応して配置されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）スイッチからなる検出部を有する（いずれも図示略）。また、ＦＰＤ１２は、第１方向に延在し検出部の読み出し列を選択するゲート線と、第１方向と交差する第２方向に延在し検出部の信号を取得する信号線と、を有する（いずれも図示略）。入射したＸ線はシンチレーターで光に変換され、ＰＤに入射して画素ごとに電荷として蓄積される。ＰＤに蓄積された電荷は、ＴＦＴスイッチ及び信号線を介して流れ出し、増幅、Ａ／Ｄ変換されてＸ線画像データとして撮影用制御装置１１に出力される。なお、ＦＰＤ１２は、上述した間接変換型であってもよいし、Ｘ線を直接電気信号に変換する直接変換型であってもよい。

また、図２に示すように、ＦＰＤ１２の受像面側には、グリッド１５が配置されている。グリッド１５は、例えば、鉛箔とアルミニウムとをストライプ状に配列した散乱Ｘ線除去用グリッドである。グリッドの仕様（サイズ、密度（１ｃｍあたりの鉛泊の本数）、格子比、焦点距離、素材（グリッドの構成物））は、撮影部位、撮影条件、焦点距離に合わせて適宜選択される。グリッド１５を使用することにより、受像面に到達する散乱Ｘ線が低減され、Ｘ線画像の画質の向上を図ることができる。

撮影台１３は、ＦＰＤ１２の受像面がＸ線管装置２５と対向する姿勢となるように、ＦＰＤ１２を着脱自在に保持する。図１では、撮影台１３として、被検体を立位姿勢で撮影する立位用撮影台を例示している。撮影台１３は、被検体を臥位姿勢で撮影する臥位用撮影台でもよい。撮影台１３は、例えば、有線通信によって中継器１４を介して撮影用制御装置１１と通信可能に接続される。

撮影用制御装置１１は、Ｘ線発生用制御装置２１と連携して放射線撮影システム１を制御する。撮影用制御装置１１は、ＦＰＤ１２に対して検出条件を送信し、設定する。検出条件は、撮影する画像サイズ、フレームレート（動態撮影の場合）、及びＦＰＤ１２で実行される信号処理に関する情報（例えば、増幅器のゲイン等）を含む。撮影用制御装置１１は、ＦＰＤ１２の各動作を制御するとともに、ＦＰＤ１２からＸ線画像データを取得し、所定の画像処理を施して表示部１１３（図３参照）に表示させる。撮影用制御装置１１の詳細については後述する。

なお、撮影用制御装置１１は、Ｘ線発生装置２０の一部を構成してもよい。例えば、撮影用制御装置１１は、Ｘ線発生装置２０のＸ線発生用コンソール２２としての機能を有することができる。

Ｘ線発生装置２０は、Ｘ線発生用制御装置２１、Ｘ線発生用コンソール２２、照射スイッチ２３、高電圧発生装置２４、及びＸ線管装置２５等を備える。

Ｘ線管装置２５は、被検体を挟んでＦＰＤ１２と対向する位置に配置される。Ｘ線管装置２５は、高電圧発生装置２４によって高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生し、被検体に向けて照射する。Ｘ線管装置２５は、Ｘ線の照射野を調整するＸ線可動絞りを含む。

Ｘ線発生用コンソール２２及び照射スイッチ２３は、Ｘ線発生用制御装置２１に信号ケーブルを介して接続される。Ｘ線発生用コンソール２２は、照射条件の入力等を行うための操作卓である。照射スイッチ２３は、Ｘ線の照射を指示するためのスイッチであり、例えば、二段階の自動復帰型押しボタンスイッチで構成される。

Ｘ線発生用制御装置２１は、Ｘ線発生用コンソール２２からの照射条件及び照射スイッチ２３からの制御信号（ウォームアップ開始信号及び照射開始信号）に基づいて、高電圧発生装置２４及びＸ線管装置２５の動作を制御する。照射条件は、例えば、管電圧、管電流、曝射時間、曝射量、セッティングモード、焦点サイズ、フォトタイマー、コリメーターサイズ、フィルター種別、撮影姿勢（立位／臥位）等の複数のパラメーターを含む。

照射条件は、Ｘ線発生用コンソール２２を通じて設定することもできるし、撮影用制御装置１１を利用して設定することもできる。Ｘ線撮影装置１０とＸ線発生装置２０が連携している場合、撮影用制御装置１１において検査オーダーが選択されると、検査オーダーに対応して予め設定されている照射条件がＸ線発生用制御装置２１に自動的に送信され、設定される。この場合、利用者は、Ｘ線発生用コンソール２２を通じて照射条件を微調整することができる。

図３は、撮影用制御装置１１の制御系の主要部を示す図である。図３に示すように、撮影用制御装置１１は、制御部１１１、記憶部１１２、表示部１１３、操作部１１４、通信部１１５、及び画像処理部１１６等を備える。

制御部１１１は、演算／制御装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１Ａ、主記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）１１１Ｂ及びＲＡＭ（Random Access Memory）１１１Ｃ等を有する。ＲＯＭ１１１Ｂには、基本プログラムや基本的な設定データが記憶される。ＣＰＵ１１１Ａは、ＲＯＭ１１１Ｂから処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１１１Ｃに展開し、展開したプログラムを実行することにより、撮影用制御装置１１の各機能ブロックの動作を集中制御する。

本実施の形態では、機能ブロックを構成する各ハードウェアと制御部１１１とが協働することにより、各機能ブロックの機能が実現されるが、制御部１１１がプログラムを実行することにより、各機能ブロックの一部又は全部の機能が実現されるようにしてもよい。

記憶部１１２は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）、又はＳＳＤ（Solid State Drive）等の補助記憶装置である。記憶部１１２は、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスク、ＭＯ（（Magneto-Optical disk）等の光磁気ディスクを駆動して情報を読み書きするディスクドライブであってもよい。また例えば、記憶部１１２は、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード等のメモリカードであってもよい。

記憶部１１２は、制御部１１１で実行される各種プログラムや、プログラムの実行に必要なパラメーター、及び処理結果等のデータを記憶する。記憶部１１２は、例えば、撮影条件データや、ＦＰＤ１２から取得したＸ線画像データ等を記憶する。撮影条件データＡは、Ｘ線発生装置２０における照射条件のデータ及びＦＰＤ１２における検出条件のデータを含む。

表示部１１３は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイで構成される。表示部１１３は、制御部１１１からの表示制御信号に基づいて、検査オーダーの内容や、撮影されたＸ線画像を表示する。検査オーダーは、被検体である患者の患者情報（例えば、患者ＩＤ、患者名、生年月日、性別）、撮影時の姿勢情報（例えば、姿勢（立位／臥位）、照射方向（背面／前面／側面）、撮影部位情報（例えば、胸部）、検査項目（肺換気機能、肺血流など）、被検体の検査履歴（前回検査時の撮影条件など）を含む。

操作部１１４は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を有するキーボードと、マウス等のポインティングデバイスで構成される。操作部１１４は、キー操作やマウス操作により入力された操作信号を受け付け、制御部１１１に出力する。利用者は、操作部１１４を通じて、例えば、撮影条件を入力することができる。
なお、表示部１１３及び操作部１１４は、例えば、タッチパネル付きのフラットパネルディスプレイのように一体的に構成されてもよい。

通信部１１５は、例えばＮＩＣ（Network Interface Card）、ＭＯＤＥＭ（MOdulator-DEModulator）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の通信インターフェースである。制御部１１１は、通信部１１５を介して、有線／無線ＬＡＮ等のネットワークに接続された装置との間で、ＤＩＣＯＭ規格に従って各種情報の送受信を行う。通信部１１５には、ＮＦＣ（Near Field Communication）やBluetooth（登録商標）等の近距離無線通信用の通信インターフェースを適用することもできる。

画像処理部１１６は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）等の、各処理に応じた専用もしくは汎用のハードウェア（電子回路）で構成され、制御部１１１と協働して補正処理を含む所定の画像処理を実現する。

画像処理部１１６は、例えば、撮影されたＸ線画像から、被検体信号以外のアーチファクトや変動要因を除去する画像補正処理を行う。具体的には、画像処理部１１６は、第１補正処理部１１６Ａ及び第２補正処理部１１６Ｂを含む。

第１補正処理部１１６Ａは、オフセット補正、ゲイン補正及びラインノイズ補正等を含む基本補正（第１補正）を実施する。基本補正の１つであるラインノイズ補正は、例えば、空間フィルターや周辺画素による補完により行われる。ラインノイズ補正により、例えば、周囲環境の電磁波の影響により、横方向に延びるゲート線やバイアス線、及び縦方向に延びる信号線を介して、ラインごとに信号値が変動する第１ノイズ成分Ｎ１（図４参照）を除去することができる。第１ノイズ成分Ｎ１は、ＦＰＤ１２のパネル構造等に基づいて決まる第１空間周波数ｆ１（例えば、１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）を有する。

第２補正処理部１１６Ｂは、主としてグリッド１５の構造（格子間隔）に起因するグリッド縞を除去するためのグリッド縞補正（第２補正）を実施する。グリッド縞を表す第２ノイズ成分Ｎ２（図４参照）は、通常、ラインノイズ補正で除去される第１ノイズ成分Ｎ１の第１空間周波数ｆ１よりも低い第２空間周波数ｆ２を有する（図４参照）。第２空間周波数ｆ２は、例えば、グリッド１５の格子間隔やＦＰＤ１２のパネル構造（画素ピッチ）等に基づいて、予め設定される。

Ｘ線撮影システム１により撮影されたＸ線画像データは、撮影中に順次、ＦＰＤ１２から撮影用制御装置１１に送信され、記憶部１１２に格納される。そして、撮影用制御装置１１において、Ｘ線画像データに対して各種画像処理が施され、表示部１１３に表示される。このとき、第１補正処理部１１６Ａ及び第２補正処理部１１６Ｂにおいて適切な補正処理が実施されることにより、Ｘ線画像データに含まれるグリッド縞等のノイズ成分を適切に除去することができる。具体的には、図５に示すフローチャートに従って、Ｘ線画像処理が行われる。

図５は、撮影用制御装置１１におけるＸ線画像処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、ＣＰＵ１１１Ａが記憶部１１２に格納されている画像処理プログラムを実行することにより実現される。また、図６Ａ〜図６Ｃに、各補正処理の前後のＸ線画像データを模式的に示す。

ステップＳ１０１において、制御部１１１は、ＦＰＤ１２で撮影されたＸ線画像データを取得する。このＸ線画像データは、被検体信号だけでなく、グリッド縞やその他のラインノイズ等のアーチファクトを示す信号（ノイズ成分）を含んでいる（図６Ａ参照）。

ステップＳ１０２において、制御部１１１は、画像処理部１１６（第１補正処理部１１６Ａ）を制御して、Ｘ線画像の垂直方向及び水平方向に、オフセット補正、ゲイン補正及びラインノイズ補正を含む基本補正を実施する。これにより、第１空間周波数ｆ１である第１ノイズ成分Ｎ１が除去される。また、ラインノイズ補正により、グリッド縞を示す第２ノイズ成分Ｎ２の画像信号値は低減され、関心領域（ＲＯＩ）となる画像中央においては消失する（図６Ｂ参照）。なお、基本補正には公知の技術を適用できるので、詳細な説明は省略する。

ステップＳ１０３において、制御部１１１は、画像処理部１１６（第２補正処理部１１６Ｂ）を制御して、第２空間周波数ｆ２である第２ノイズ成分Ｎ２を検出する。この処理では、ステップＳ１０２の基本補正（少なくともラインノイズ補正）が実施される前のＸ線画像データ（図６Ａ参照）を用いて、例えば、２次元周波数解析（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）により、第２ノイズ成分Ｎ２の検出が行われ、しきい値を超えるピークを持つ周波数成分が第２ノイズ成分Ｎ２として検出される。これにより、第２ノイズ成分Ｎ２を示す情報として、グリッド縞の延在方向（垂直／水平）、延在角度、空間周波数、振幅等が検出される。

本実施の形態では、ラインノイズ補正後のＸ線画像データ（図６Ｂ参照）ではなく、ラインノイズ補正前のＸ線画像データ（図６Ａ参照）、すなわち、第２ノイズ成分Ｎ２が低減されていないＸ線画像データを用いて第２ノイズ成分Ｎ２の検出を行うので、第２ノイズ成分Ｎ２が含まれる場合には、しきい値を超えるピークが確実に存在することとなり、第２ノイズ成分Ｎ２を精度よく検出することができる。

ステップＳ１０３では、第１ノイズ成分Ｎ１の第１空間周波数ｆ１を含む所定の周波数帯（例えば、第１空間周波数ｆ１±０．２５［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］）を、第２ノイズ成分Ｎ２の検出領域から除外してもよい。これにより、第１ノイズ成分Ｎ１を第２ノイズ成分として誤検出するのを防止することができる。

なお、本実施の形態では、ステップＳ１０２の処理が行われる前の元のＸ線画像データが記憶部１１２に一定期間保持されるので、ステップＳ１０２の後にステップＳ１０３の処理を実行することができるが、元のＸ線画像データが記憶部１１２に保持されない場合は、ステップＳ１０３の処理は、ステップＳ１０２の前に実行される。

ステップＳ１０４において、制御部１１１は、画像処理部１１６（第２補正処理部１１６Ｂ）を制御して、基本補正後のＸ線画像データから、第２ノイズ成分を除去する。このとき、ステップＳ１０３で検出された第２ノイズ成分Ｎ２に関する情報が参照される。これにより、第２空間周波数ｆ２であるグリッド縞が除去され、被検体信号のみからなるＸ線画像が得られる（図６Ｃ参照）。

ステップＳ１０４において、周波数強調処理や階調処理等の各種画像処理が行われ、最終的に生成されたＸ線画像データに基づいて、表示部１１３にＸ線画像が表示される。表示されるＸ線画像にはグリッド縞が描出されないので、読影を妨げない高画質のＸ線画像を得ることができる。

ところで、ＦＰＤ１２は、線質や照射線量に応じて画像信号値を出力するが、このときの画像信号値は、入線量に比例するように設計されている。しかし、Ｘ線フィルムにおいては、入力に対する出力は、比例ではなく、対数的になっている。そこで、このギャップを埋めるために、Ｘ線画像テータに対して対数変換処理を施すことが好ましい。
この場合、ステップＳ１０２の処理（第１補正）は、対数変換前のＸ線画像データに対して行われ、ステップＳ１０３の処理（第２ノイズ成分の検出）は、対数変換後のＸ線画像データを用いて行われる。そして、第１補正後のＸ線画像データを対数変換し、変換後のデータから、第２ノイズ成分の除去が行われる。

このように、本実施の形態に係る撮影用制御装置１１（放射線画像処理装置）は、受像面の前方にグリッド１５（散乱放射線除去用グリッド）が配置されたＦＰＤ１２（放射線検出装置）により撮影された放射線画像データに対して補正処理を行う。撮影用制御装置１１は、放射線画像データに含まれる、ＦＰＤ１２の構造及び駆動方式に起因する第１空間周波数ｆ１の第１ノイズ成分Ｎ１を除去する第１補正処理部１１６Ａと、放射線画像データに含まれる、グリッド１５の構造に起因する第２空間周波数ｆ２の第２ノイズ成分Ｎ２を除去する第２補正処理部１１６Ｂと、を備える。第２補正処理部１１６Ｂは、第１補正処理部１１６Ａによる補正処理が実施される前の放射線画像データを用いて、第２ノイズ成分Ｎ２を検出する。

また、本実施の形態に係るＸ線画像処理方法（放射線画像処理方法）は、受像面の前方にグリッド１５（散乱放射線除去用グリッド）が配置されたＦＰＤ１２（放射線検出装置）により撮影された放射線画像データに対して補正処理を行う画像処理方法であって、放射線画像データに含まれる、ＦＰＤ１２の構造及び駆動方式に起因する第１空間周波数ｆ１の第１ノイズ成分Ｎ１を除去する第１工程（図５のステップＳ１０２）と、第１工程前の放射線画像データを用いて、放射線画像データに含まれる、グリッド１５の構造に起因する第２空間周波数ｆ２の第２ノイズ成分Ｎ２を検出する第２工程（図５のステップＳ１０３）と、第１工程後の放射線画像データから、第２ノイズ成分Ｎ２を除去する第３工程（図５のステップＳ１０４）と、を備える。

また、本実施の形態に係るプログラムは、受像面の前方にグリッド１５（散乱放射線除去用グリッド）が配置された放射線検出装置により撮影された放射線画像データに対して補正処理を行うためのプログラムであって、ＣＰＵ１１１Ａ（コンピューター）に、放射線画像データに含まれる、ＦＰＤ１２（放射線検出装置）の構造及び駆動方式に起因する第１空間周波数ｆ１の第１ノイズ成分Ｎ１を除去する第１処理（図５のステップＳ１０２）と、第１処理前の放射線画像データを用いて、放射線画像データに含まれる、グリッド１５の構造に起因する第２空間周波数ｆ２の第２ノイズ成分Ｎ２を検出する第２処理（図５のステップＳ１０３）と、第１処理後の放射線画像データから、第２ノイズ成分Ｎ２を除去する第３処理（図５のステップＳ１０４）と、を実行させる。
このプログラムは、例えば、当該プログラムが格納されたコンピューター読取可能な可搬型記録媒体（光ディスク、光磁気ディスク、及びメモリカードを含む）を介して提供される。また例えば、このプログラムは、当該プログラムを保有するサーバーから、ネットワークを介してダウンロードにより提供することもできる。

実施の形態に係る撮影用制御装置１１、Ｘ線画像処理方法及びプログラムによれば、放射線画像に描出されるグリッド縞を精度よく、かつ、再現性よく除去し、放射線画像の高画質化を図ることができる。

ここで、Ｘ線の照射線量が低下すると、ＦＰＤ１２から出力される画像信号値は低下するので、第２ノイズ成分Ｎ２（グリッド縞）の画像信号値が第１ノイズ成分Ｎ１（ラインノイズ）の画像信号値に近づく。この場合、ラインノイズ補正により低減される振幅の割合が相対的に増加するため、第２ノイズ成分Ｎ２の検出難易度が増大する。実施の形態に係る撮影用制御装置１１によれば、このような場合にも対応することができる。つまり、本発明は、照射線量が多くのメーカーの推奨条件の半分程度以下である場合に有効であり、適切にグリッド縞を除去することができる。

また、例えば、画素サイズ２００μｍのパネルに対して、４０本の鉛泊が配列されたグリッド１５を用いた場合、撮影台１３の構造上、第２ノイズ成分Ｎ２（グリッド縞）の第２空間周波数ｆ２が、グリッド１５の仕様に基づく空間周波数よりも高周波側に変化することがある。この場合、第２ノイズ成分Ｎ２が、ラインノイズ補正により低減する可能性が高くなる。実施の形態に係る撮影用制御装置１１によれば、上述のように撮影台などを利用して拡大撮影を行う場合にも、適切にグリッド縞を除去することができる。
なお、画素サイズ２００μｍのパネルとは、実際の画素サイズが２００μｍであるパネルだけなく、画素サイズ１００μｍのパネルにおいて複数ラインをまとめて読み出すことで模擬的に画素サイズ２００μｍパネルが実現される場合を含む。

また、グリッド縞は、被検体の中心部からスキンラインにかけての画像信号値の変化量が大きい場合に顕著に表れる。特に、骨盤正面、腰椎側面、胸部側面などの場合は、被検体中心部からスキンラインにわたって画像信号値の変化が大きい。図７Ａ〜図７Ｃは、Ｘ線撮影システム１で得られる骨盤正面のＸ線画像の一例を示す図である。図７Ａは、Ｘ線画像の全体図、図７Ｂ及び図７Ｃは、図７ＡのＸ線画像における矩形枠領域の拡大図である。図７Ｂは、画像補正前の状態を示し、図７Ｃは、画像補正後の状態を示す。図７Ａ〜図７Ｃに示すように、本実施の形態に係る撮影用制御装置１１によれば、上述したようにグリッド縞が描出されやすい部位のＸ線画像においても、適切にグリッド縞を除去することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、実施の形態では、第２補正処理部１１６Ｂは、グリッド１５の配置態様に関わらず、第２ノイズ成分Ｎ２（グリッド縞）を除去する補正を実施するが、グリッド１５の格子方向がゲート線の延在方向（第１方向）と一致する場合に、第１補正処理部１１６Ａによる補正処理が実施される前のＸ線画像データを用いて、第２ノイズ成分を検出するようにしてもよい。つまり、グリッド１５の格子方向が信号線の延在方向（第２方向）と一致する場合は、ラインノイズ補正が行われてもグリッド縞は低減されずに残存するので、ラインノイズ補正後のＸ線画像データを用いて第２ノイズ成分Ｎ２を検出してもよい。これにより、撮影用制御装置１１における処理負荷を軽減することができる。

また、実施の形態では、本発明を、病院の撮影室に据え置かれる据置型のＸ線撮影システム１に適用した場合について説明したが、回診車に搭載される移動型のＸ線撮影システムに適用することもできる。
また、グリッド縞の除去処理は演算量が多くなるために、実施の形態では、撮影用制御装置１１のようなコンソール側で行うことを想定して説明したが、本発明の放射線画像処理装置の機能をＦＰＤ１２に内蔵してもよいし、タブレット端末のように、放射線画像の表示機能を有する端末に内蔵してもよい。

また、本発明は、Ｘ線撮影システムに限らず、γ線等の他の放射線を使用した撮影システムに適用することもできる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ Ｘ線撮影システム
１０ Ｘ線撮影装置
１１ 撮影用制御装置（放射線画像処理装置）
１２ ＦＰＤ（放射線検出装置）
１３ 撮影台
１４ 中継器
１５ グリッド
２０ Ｘ線発生装置
２１ Ｘ線発生用制御装置
２２ Ｘ線発生用コンソール
２３ 照射スイッチ
２４ 高電圧発生装置
２５ Ｘ線管装置

Claims (7)

1. 受像面の前方に散乱放射線除去用グリッドが配置された放射線検出装置により撮影された放射線画像データに対して補正処理を行う画像処理装置であって、
   前記放射線画像データに含まれる、前記放射線検出装置の構造及び駆動方式に起因する第１空間周波数の第１ノイズ成分を除去する第１補正処理部と、
   前記放射線画像データに含まれる、前記散乱放射線除去用グリッドの構造に起因する第２空間周波数の第２ノイズ成分を除去する第２補正処理部と、を備え、
   前記第２補正処理部は、前記第１補正処理部による補正処理が実施される前の前記放射線画像データを用いて、前記第２ノイズ成分を検出する、
   放射線画像処理装置。
2. 前記第２補正処理部は、前記第１空間周波数を含む所定の周波数帯を、前記第２ノイズ成分の検出領域から除外する、
   請求項１に記載の放射線画像処理装置。
3. 前記放射線検出装置は、内部にマトリックス状に配置された検出部と、第１方向に延在し前記検出部の読み出し列を選択するゲート線と、前記第１方向と交差する第２方向に延在し前記検出部の信号を取得する信号線と、を有し、
   前記第２補正処理部は、前記散乱放射線除去用グリッドの格子方向が前記第１方向と一致する場合に、前記第１補正処理部による補正処理が実施される前の前記放射線画像データを用いて、前記第２ノイズ成分を検出する、
   請求項１又は２に記載の放射線画像処理装置。
4. 受像面の前方に散乱放射線除去用グリッドが配置された放射線検出装置により撮影された放射線画像データに対して補正処理を行う画像処理方法であって、
   前記放射線画像データに含まれる、前記放射線検出装置の構造及び駆動方式に起因する第１空間周波数の第１ノイズ成分を除去する第１工程と、
   前記第１工程前の前記放射線画像データを用いて、前記放射線画像データに含まれる、前記散乱放射線除去用グリッドの構造に起因する第２空間周波数の第２ノイズ成分を検出する第２工程と、
   前記第１工程後の前記放射線画像データから、前記第２ノイズ成分を除去する第３工程と、を備える、
   放射線画像処理方法。
5. 受像面の前方に散乱放射線除去用グリッドが配置された放射線検出装置により撮影された放射線画像データに対して補正処理を行うためのプログラムであって、
   コンピューターに、
   前記放射線画像データに含まれる、前記放射線検出装置の構造及び駆動方式に起因する第１空間周波数の第１ノイズ成分を除去する第１処理と、
   前記第１処理前の前記放射線画像データを用いて、前記放射線画像データに含まれる、前記散乱放射線除去用グリッドの構造に起因する第２空間周波数の第２ノイズ成分を検出する第２処理と、
   前記第１処理後の前記放射線画像データから、前記第２ノイズ成分を除去する第３処理と、を実行させる、
   プログラム。
6. 受像面の前方に散乱放射線除去用グリッドが配置された放射線検出装置により撮影された放射線画像データに対して補正処理を行うコンピューターに、
   前記放射線画像データに含まれる、前記放射線検出装置の構造及び駆動方式に起因する第１空間周波数の第１ノイズ成分を除去する第１処理と、
   前記第１処理前の前記放射線画像データを用いて、前記放射線画像データに含まれる、前記散乱放射線除去用グリッドの構造に起因する第２空間周波数の第２ノイズ成分を検出する第２処理と、
   前記第１処理後の前記放射線画像データから、前記第２ノイズ成分を除去する第３処理と、
   を実行させるプログラムを格納したコンピューター読取可能な記録媒体。
7. 受像面の前方に散乱放射線除去用グリッドが配置された放射線検出装置と、
   前記放射線検出装置により撮影された放射線画像データに対して所定の処理を行う撮影用制御装置と、を備え、
   前記撮影用制御装置は、
   前記放射線画像データに含まれる、前記放射線検出装置の構造及び駆動方式に起因する第１空間周波数の第１ノイズ成分を除去する第１補正処理部と、
   前記放射線画像データに含まれる、前記散乱放射線除去用グリッドの構造に起因する第２空間周波数の第２ノイズ成分を除去する第２補正処理部と、を有し、
   前記第２補正処理部は、前記第１補正処理部による補正処理が実施される前の前記放射線画像データを用いて、前記第２ノイズ成分を検出する、
   放射線撮影システム。