JP5220383B2

JP5220383B2 - 放射線撮像装置

Info

Publication number: JP5220383B2
Application number: JP2007280292A
Authority: JP
Inventors: 理香馬場; 健植田
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2027-10-29
Also published as: JP2009106433A

Description

本発明は、放射線撮像装置の散乱Ｘ線成分を補正する技術に関する。特に、補正関数を用いた補正技術に関する。

被写体を透過した放射線（Ｘ線）を計測し、被写体の静止像や動画像を得るＸ線計測装置がある。Ｘ線計測においては、Ｘ線が被検体を通過する際に、散乱Ｘ線が発生する。散乱Ｘ線は、真の透過量である直接Ｘ線と混合してＸ線を検出する検出器に入射し、画像のコントラストおよび計測値の正確さを低下させ、画質を劣化させる。

多くのＸ線計測装置では、検出器に入射する散乱Ｘ線を遮蔽するために、被検体と検出器の間にグリッドが設置される。しかし、遮蔽効果を高くすると、検出器に入射するＸ線量が減少し、画像のＳ／Ｎが低下し、画質が劣化する。画質劣化を避けるためには、被検体に照射するＸ線量を増加させる必要があり、被検体の被曝量が増大する。

これらの課題を解決するために、散乱Ｘ線による成分を補正することにより２次元画像および３次元像の画質を向上する技術がある（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に開示されている技術では、事前に計測したエッジ像を用いて散乱Ｘ線分布関数を求め、本計測時に、散乱Ｘ線分布関数とＸ線撮影像との畳み込み演算を行い散乱Ｘ線成分像を算出し、元画像から減算する。

特開平９−１４９８９５号公報

特許文献１に開示の技術では、画像毎に、全ての画素を中心として、散乱Ｘ線分布関数との畳み込み演算を行う。正確な補正を行うためには裾の広いブロードな形状の分布関数を用いる必要があり、散乱Ｘ線分布関数の点数が多くなる。従って、畳み込み演算に時間がかかり、処理速度が低下する。また、散乱Ｘ線分布関数の形状は被検体の厚さに依存するため、正確な補正を行うためには、条件毎に散乱Ｘ線分布関数を求める必要がある。従って、事前に行うエッジ像の計測および散乱Ｘ線分布関数の算出が煩雑であり、事前準備に時間を要する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、簡潔な事前準備と処理演算とにより高精度かつ高速に散乱Ｘ線を補正し、Ｘ線計測により得られる画像の画質を向上させることを目的とする。

本発明は、予め作成されている補正関数であって、計測データと補正値とを対応付けた補正関数を用い、得られた計測データを画素毎に補正する。

具体的には、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、複数の画素を有し、Ｘ線を検出する検出器と、透過率と散乱Ｘ線量条件との関係近似式から求める補正値と、透過率とを関係づける関数を、補正関数として記憶する記憶部と、前記検出器が検出した検出結果を補正する補正処理部と、を備え、前記補正処理部は、前記検出器が検出した前記画素毎の検出結果から得られる透過率を、前記補正関数から得られる当該透過率に対応する前記補正値を用いて補正することを特徴とする放射線撮像装置を提供する。

本発明によれば、簡潔な事前準備と処理演算とにより高精度かつ高速に散乱Ｘ線を補正し、Ｘ線計測により得られる画像の画質を向上させることができる。

＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明を適用する第一の実施形態を説明する。図１は、本実施形態のＸ線撮像装置２００の側面図である。本実施形態のＸ線撮像装置２００はＸ線管２１２内のＸ線源２０１と、検出器２０２と、支柱２０３と、回転装置２０４と被検体保持装置２０５と、制御処理装置２０６と、を備える。Ｘ線源２０１と検出器２０２とは、支柱２０３の両端に対向して設置される。ここでは、支柱２０３には、Ｃ字型のアームが用いられ、被検体保持装置２０５には寝台が用いられる。回転装置２０４は、支柱２０３を被検体保持装置２０５の周りで回転させる。支柱２０３の回転に従って、Ｘ線源２０１および検出器２０２は、回転軸２０７を中心として被検体保持装置２０５上の被検体２０８の周囲を回転する。本図では、回転軸２０７は、床に対して平行であり、支柱２０３に設置されたＸ線源２０１および検出器２０２が寝台に横になった被検体２０８の周囲を回転する。

なお、本実施形態のＸ線撮像装置２００は上記形態に限られない。図２に、本実施形態の他のＸ線撮像装置３００の例を示す。本図において、図１のＸ線撮像装置２００と同じ機能を有するものには、同じ符号を付す。Ｘ線撮像装置３００は、Ｘ線撮像装置２００と基本的に同じ構成を備える。ただし、支柱２０３には、Ｕ字型のアームを用い、床で支えた別の支柱から吊るされる。被検体保持装置２０５には椅子が用いられる。回転軸２０７は、床に直交し、Ｘ線源２０１および検出器２０２が椅子に座った被検体２０８の周囲を床面に平行な面内で回転する。

図３に、本実施形態にさらに別のＸ線撮像装置４００の例を示す。本図において、図１のＸ線撮像装置２００と同じ機能を有するものには、同じ符号を付す。Ｘ線撮像装置４００は、Ｘ線撮像装置２００と基本的に同じ構成を備える。ただし、支柱２０３には、ガントリを用い、図示しない回転装置２０４で回転を行う。

なお、支柱２０３には、その他、コ字型のアーム等が用いられる。また、支柱２０３を天井から吊るす形態や、支柱２０３を床から支える形態であってもよい。さらに、これらのＸ線撮像装置２００、３００、４００において、支柱２０３と被検体保持装置２０５との両方あるいは片方を移動させ、回転軸２０７を被検体２０８の体軸に対して斜めに設定してもよい。

図１にもどり、本実施形態のＸ線撮像装置２００において、Ｘ線源２０１から照射されるＸ線は被検体２０８を透過し、検出器２０２によりＸ線強度に応じた電気信号に変換され、制御処理装置２０６に計測像として入力される。検出器２０２と被検体２０８との間に、散乱Ｘ線を遮蔽するグリッド２１０が設置されていてもよい。Ｘ線源２０１と被検体２０８との間に、被検体２０８に照射するＸ線の範囲を調整するコリメータ２１１が設置されていてもよい。

なお、本実施形態では、検出器２０２に２次元検出器を用いる。１次元検出器を並べて多列化したものも２次元検出器に含める。２次元検出器としては、平面型Ｘ線検出器、Ｘ線イメージインテンシファイアとＣＣＤカメラとの組み合わせ、イメージングプレート、ＣＣＤ検出器、固体検出器等がある。平面型Ｘ線検出器としては、アモルファスシリコンフォトダイオードとＴＦＴを一対としてこれを正方マトリックス上に配置し、これと蛍光板を直接組み合わせたもの等がある。

制御処理装置２０６は、ＣＰＵとメモリとを備える情報処理装置であって、Ｘ線撮像装置２００の各部の動作を制御し、計測を行い計測像を得る計測制御部と、計測像に対して補正処理を実行して補正像を得る補正処理部と、を実現する。例えば、計測制御部は、Ｘ線源２０１におけるＸ線発生、検出器２０２におけるデータの取得、回転装置２０４における支柱２０３の回転を制御し、支柱２０３を回転しながらＸ線の照射と計測像の取得とを行う回転計測を実現する。この場合、制御処理装置２０６は、補正像を再構成処理し、３次元再構成画像を取得することもできる。

また、制御処理装置２０６は、記憶装置（不図示）と入力装置（不図示）とを備える。入力装置は、キーボード、マウスなどのポインティングデバイス等である。また、記憶装置には、補正処理に用いる補正関数、補正処理に用いるパラメータ、補正関数を作成するための処理（補正関数作成処理）の実施モードの種類、補正関数作成処理に用いられるパラメータ、補正モードの種類、等が保持される。これらは、入力装置を介して、ファイルからの読み込み、記憶チップの交換等の手段によって記憶装置に保持される。さらに、記憶装置には、入力装置を介してユーザから入力された指示内容も保持される。例えば、補正処理の実施の有無、選択された補正モード、キャリブレーション時やメンテナンス時における補正関数作成処理の有無等である。

補正関数作成処理の実施モードは、補正関数作成のための計測（補正関数作成計測）を実施し、補正関数を作成するタイミングを特定するものである。例えば、「装置の設置時」、「メンテナンス時」、「キャリブレーション時」、「ユーザーの所望時」、等に補正関数作成処理を行う各モードがある。補正モードは、補正を行うタイミングを指定するもので、例えば、透視・計測時にリアルタイムで補正処理を行う「リアルタイムモード」、再構成演算の前処理時に実施する「オンラインモード」、計測や画像再構成処理とは別個に実施する「オフラインモード」等がある。なお、補正関数が予め記憶装置に格納されている場合、補正関数作成計測の実施モード、パラメータ等はなくてもよい。

また、本実施形態の計測像は、各画素の透過率データから構成される。透過率データは、被写体２０８の計測データを、検出器２０２の感度データで除算したものであり、検出器２０２の感度等、装置に起因するむらを除いた計測結果である。検出器２０２の感度データは、被写体２０８を置かずに計測することにより得る。以下、データとは画像上の１画素あるいは部分的な領域を示し、データの集合体を画像、すなわち、像と呼ぶ。

本実施形態の補正処理部は、記憶装置に保持されている補正関数を用い、透過率データを補正し、補正データを得る。本実施形態の補正関数は、透過率データの値と直接Ｘ線強度である補正値とを対応づけたものである。本実施形態では、補正処理部は、計測により得られた透過率データを、補正関数から得られる当該透過率データに対応する補正値でそのまま置き換え、補正データとする。

以下、本実施形態の補正関数について、補正関数作成処理手順に従って説明する。本実施形態の補正関数は、補正関数作成計測の結果を用いて作成される。なお、補正関数作成処理は、上述の補正関数作成処理の実施モードとして指定されるタイミングで行われる。例えば、本計測の直前に事前計測として行ってもよいし、Ｘ線撮像装置２００の設置時等、本計測とは独立して行ってもよい。補正関数作成処理は、情報処理装置において、プログラムに従ってＣＰＵが演算処理を行うことにより実現される。情報処理装置は、制御処理装置２０６が兼ねてもよいし、Ｘ線撮像装置２００と独立して設けられてもよい。

まず、補正関数作成処理の概略を説明する。図４は、補正関数作成処理の処理フローである。まず、模擬被写体を用いて、補正関数作成計測を行う（ステップ１０１）。得られた計測像から、模擬被写体内の透過距離が同じであって、散乱Ｘ線量の条件が異なる透過率データを複数得る（ステップ１０２）。得られた複数の透過率データから、散乱Ｘ線量の条件と透過率データとを関係づける関数を決定する（ステップ１０３）。決定した関数から、特定の散乱Ｘ線量となる条件での透過率データ（補正値）と、本計測時の散乱Ｘ線量と同一条件の透過率データ（本計測時透過率データ）とを算出する（ステップ１０４）。ここでは、特定の散乱Ｘ線量となる条件として、最も散乱Ｘ線量の少ない状態となるもの、すなわち、直接Ｘ線のみの状態となる条件を選択する。異なる複数の透過距離に関し、ステップ１０２からステップ１０４を繰り返し、それぞれ補正値および本計測時透過率データを算出する。得られた複数の補正値および本計測時透過率データの組から、補正値と本計測時透過率データとを関係付ける関数、すなわち、本実施形態の補正関数を決定する（ステップ１０５）。

次に、各処理の詳細について説明する。まず、補正関数作成計測で用いる計測系において、散乱Ｘ線量の変更手法について説明する。図５（ａ）は、本実施形態の補正関数作成処理で用いる計測系の概要を説明するための図である。本実施形態では、上下２枚の遮蔽板からなるコリメータを用い、２枚の遮蔽板の間隔を変えることにより散乱Ｘ線量を変化させる。本図に示すように、Ｘ線源２０１から照射されたＸ線は、コリメータ７１０で照射領域を制限され、模擬被写体７２０を透過し、検出器２０２に入射する。コリメータ７１０を構成する２枚の遮蔽板７１１、７１２との間隔ｄは、計測像７３０上で幅ｃとなる。幅ｃは、間隔ｄの増減に伴い、増減する。一般に２枚の遮蔽板の間隔ｃを狭くすればするほど、散乱Ｘ線量を抑えることができ、直接Ｘ線の割合が増える。すなわち、幅ｃは、散乱Ｘ線量を特定する条件となる。以下、本実施形態では、計測像７３０上の幅ｃを、コリメータ幅ｃと呼ぶ。

次に、模擬被写体７２０内の透過距離を様々に変え、異なる透過率データを取得する手法について説明する。本実施形態では、図５（ａ）に示すように、模擬被写体７２０として水円柱を用いる。水円柱を用いると、図５（ｂ）に示すように、検出器２０２において、検出位置をｘ１、ｘ２、ｘ３・・・と変化させることにより、１つの模擬被写体７２０で異なる透過距離ｌ１、ｌ２、ｌ３・・・を得ることができる。従って、本実施形態では、１回の計測で、透過距離の異なる複数の透過率データを得ることができる。

なお、透過距離を様々に変えて異なる透過率データを取得するために用いる模擬被写体７２０は水円柱に限られない。例えば、人体を模したファントム、様々な厚さのアクリル板などを用いてもよい。また、１つの水円柱ではなく、様々な直径の水円柱を用いてもよい。人体を模したファントムを用いる場合、実際の被写体の形状に近いため、精度の高い補正が可能となる。また、人体の透過率データを用いてもよい。その場合、さらに精度の高い補正が可能となる。また、本計測で計測される実際の被写体の透過率データを用いてもよい。その場合、最も精度の高い補正が可能となる。なお、異なる透過率データを取得するために、同じ透過距離を有し、材質の異なる模擬被写体を用いることも考えられる。

図６は、本実施形態の補正関数作成計測の概略を説明するための図である。本実施形態では、コリメータ幅ｃをｃ１、ｃ２、・・ｃｉ・・ｃｎ（ｎは２以上の自然数、ｉは２以上ｎ以下の自然数、）と変化させ、それぞれ透過率像を得る。各コリメータ幅ｃｉで得られた透過率像において、様々な位置（ｘ１、ｘ２、・・・ｘｊ、・・・・ｘｍ（ｍは２以上の自然数、ｊは２以上ｍ以下の自然数））の透過率データを計測する。以下、コリメータ幅ｃｉ、位置ｘｊにおける透過率データをＴｃｉ（ｘｊ）と記載する。

次に、補正関数作成計測における計測結果から補正関数を作成する手順を説明する。まず、横軸をコリメータ幅ｃｉ、縦軸を透過率データＴｃｉ（ｘｊ）をとしたグラフ上に計測結果をプロットする。図７は、プロット結果のグラフである。

そして、各計測位置ｘｊについて、近似曲線（９０１−ｊ）を決定し、その曲線を表す式（近似式）を求める。すなわち、計測位置毎に、コリメータ幅ｃｉを変数とする透過率データの関数を得る。近似式には、１次式、２次式、多項式、ｌｏｇ関数等を用いる。近似式は、例えば、プロット結果をディスプレイ等に表示させ、ユーザが作成するよう構成してもよいし、予め保持するプログラムを用い、情報処理装置が作成するよう構成してもよい。

近似式を用い、各計測位置ｘｊについて、実際の計測時のコリメータ幅ｃａにおける透過率データＴｃａ（ｘｊ）、および、特定のコリメータ幅ｃｂにおける透過率データＴｃｂ（ｘｊ）を計算する。なお、ここでは、特定のコリメータ幅ｃｂとして、最も散乱Ｘ線を含まないものとして、最小のコリメータ幅（ｃｂ＝０）のもの、すなわち、近似曲線９０１−ｊにおいて、縦軸の切片の値を用いる。以下、計測位置ｘｊにおいて、コリメータ幅ｃａにおける透過率データをＴ（ｘｊ）、コリメータ幅ｃｂ＝０における透過率データをＰ（ｘｊ）とする。

Ｘ線源から発生したＸ線ビームが真っ直ぐに被写体を通過して検出器に入射する場合の信号が直接Ｘ線、被写体内で散乱して検出器に入射する場合の信号が散乱Ｘ線である。理想的な透過率データは、直接Ｘ線のみの強度であるが、実際に透過率データとして計測されるのは、直接Ｘ線の強度に、ぼけ成分として散乱Ｘ線の強度が付加されたものである。ここで、Ｐ（ｘｊ）は、計測位置ｘｊにおいて、最も散乱Ｘ線を含まない透過率データであるため、略直接Ｘ線強度といえる。本実施形態では、このＰ（ｘｊ）を実際の計測時の条件下の透過率データＴ（ｘｊ）の補正値とする。

上述の手順で求めた、各計測位置ｘｊにおけるコリメータ幅ｃａの透過率データと補正値との組（（Ｔ（ｘｊ）、Ｐ（ｘｊ））を、横軸をＴ（ｘｊ），縦軸をＰ（ｘｊ）としたグラフにプロットする。図８は、プロット結果を表すグラフである。ここで、プロット結果の近似曲線を図８に実線１０１０で示す。そして、近似曲線を表す式（近似式）を求め、プロット結果から透過率データと補正値との関係を示す近似式を求め、補正関数とする。補正関数は、透過率データと補正値とを関連づけたものであり、透過率データに応じた補正値を返す関数である。近似式には、１次式、２次式、多項式、Ｅｘｐ関数等を用いる。

なお、補正値が小さくなりすぎると、補正像においてノイズが増加したり、アーチファクトが発生することがある。従って、所定の閾値Ｔｈを予め定め、とる値が閾値Ｔｈより小さくならないものとなるよう補正関数を変形してもよい（図８点線１０２０）。この場合、実線部分１０１０と点線部分１０２０との接続部において、各々の接線の傾きが等しくなるよう点線部の関数を決定する。これにより、補正関数の微分値が連続となり、段差のないなめらかな補正像を得ることができる。閾値Ｔｈとして、例えば、被検体あるいは模擬被検体の透過率像において、最も透過率の小さい画素を含む周辺領域における標準偏差または標準偏差の２倍の値等にする。また、補正関数がとる値が閾値より小さくなる場合、閾値を補正値とする、あるいは、周辺の補正値から求めた平均値であって、閾値より大きい値を補正値とするよう構成してもよい。

また、補正関数作成計測において、コリメータ幅ｃの変更数、計測位置ｘの数は、近似式を求めることができればよいため、２以上であればよい。また、上記特定のコリメータ幅ｃｂとして、ｃｂ＝０を採用する場合を例にあげて説明した。しかし、特定のコリメータ幅ｃｂはこれに限られない。散乱Ｘ線の含有量が少ないコリメータ幅であればよい。例えば、マルチスライスＣＴのコリメータ幅を用いてもよい。

以上の手順で作成された補正関数は、本実施形態のＸ線撮像装置２００の記憶装置に保持される。本実施形態のＸ線撮像装置２００において、得られた補正関数を用いて行われる本計測における計測処理について説明する。図９は、本実施形態の本計測時の計測処理の処理フローである。ここでは、補正モードとしてリアルタイム処理が選択された場合を例にあげて説明する。

本図に示すように、計測処理部は、上述の計測時のコリメータ幅ｃａで計測を行い（ステップ５０１）透過率データを得る（ステップ５０２）。補正処理部は、得られた各画素の透過率データに対応する補正値を補正関数から抽出し（ステップ５０３）、抽出した補正値を各画素の補正データとし（ステップ５０４）、散乱Ｘ線の影響を補正した補正像を得る（ステップ５０５）。

以上説明したように、本実施形態によれば、透過率データと補正値とを関係づける補正関数を用いて、検出器が検出する透過率データに対応する補正値で置き換えて補正データを得る。また、補正値は、透過率データとコリメータ幅との関係を示す近似式から求める。従って、単純な処理のみの事前準備および簡易な補正演算により、散乱Ｘ線の影響を補正することができ、高精度かつ高速な散乱Ｘ線補正を実現できる。その結果、画像のコントラストを回復し、値の定量性を向上させた高画質の２次元画像または３次元再構成像を取得することができる。

また、上述のように、補正値に対して閾値による判定を加え、閾値より小さくなる場合には、補正値を閾値に変換することも可能である。あるいは、閾値より小さくなる場合には、補正値を周辺の補正データから求めた平均値に変換することも可能である。これにより、補正値が小さくなり過ぎることがないため、補正像においてノイズの増加やアーチファクトの発生を防ぐことができる。

＜＜第二の実施形態＞＞
本発明を適用する第二の実施形態を説明する。本実施形態のＸ線撮像装置は基本的に第一の実施形態と同様である。第一の実施形態では、透過率データと直接Ｘ線強度との関係式を補正関数として用いる。本実施形態では、透過率データと散乱Ｘ線強度との関係式を補正関数として用いる。以下、第一の実施形態と異なる構成に主眼をおいて説明する。以下、本実施形態において、第一の実施形態と同一のものは、同一の符号を用いる。

本実施形態の補正関数について、補正関数作成処理手順に従って説明する。本実施形態においても、補正関数作成のための計測（補正関数作成計測）を行い、その結果を用いて作成する。補正関数作成処理のタイミングおよび装置は、第一の実施形態と同様である。また、作成手順の概略も第一の実施形態同様、図４に示すとおりである。

だたし、本実施形態では、ステップ１０４において、本計測時透過率データから特定の散乱Ｘ線量となる条件での透過率データを減算したものを補正値として算出する。

また、補正処理部は、得られた各画素の透過率データに対応する補正値を補正関数から抽出し、それぞれ透過率データから減算し補正データとする。

以下、本実施形態の補正関数作成の手順を説明する。補正関数作成計測の手順は第一の実施形態と同様である。また、計測結果を図７に示すようにプロットし、近似式を求め、実際の計即時のコリメータ幅ｃａにおける透過率データＴ（ｘｊ）、および、特定のコリメータ幅ｃｂ（ここでは、ｃｂ＝０）における透過率データＰ（ｘｊ）を計算する点も同様である。さらに、本実施形態では、各計測位置ｘｊについて、透過率データＴ（ｘｉ）から透過率データＰ（ｘｊ）を減算し、差Ｓ（ｘｊ）を求める。

上述のように、Ｐ（ｘｊ）は、略直接Ｘ線強度であるため、これを透過率データから減算したＳ（ｘｊ）は、略散乱Ｘ線強度と言える。本実施形態では、このＳ（ｘｊ）を、実際の計測時の条件下の透過率データ（ｘｊ）内の散乱Ｘ線強度を示す補正値とする。

本実施形態では、（（Ｔ（ｘｊ）、Ｓ（ｘｊ））を、横軸をＴ（ｘｋ），縦軸をＳ（ｘ）としたグラフにプロットする。図１０は、プロット結果を説明するための図である。プロット結果の近似曲線を図１０に実線１１１０で示す。近似曲線(実線１１１０）を表す近似式を決定し、補正関数とする。このように、本実施形態では、補正関数は、透過率データと補正値とを対応付けた関数である。近似式には、１次式、２次式、多項式、Ｌｏｇ関数等を用いる。また、本実施形態のプロット結果は、例えば、以下の(式１）で近似できる。

ｋは、実際に本計測時に用いるコリメータ幅ｃａにおける係数である。プロット結果を式１でフィッティングすることによりｋを決定し、近似式、すなわち、補正関数を完成させる。

以上の手順で作成された補正関数は、本実施形態のＸ線撮像装置２００の記憶装置に保持される。本実施形態のＸ線撮像装置２００における計測処理は、基本的に第一の実施形態の図９に示すものと同様である。ただし、本実施形態では、ステップ５０４の補正処理部の処理が異なる。図１１は、本実施形態の計測処理の処理フローである。

計測処理部は、計測時のコリメータ幅ｃａで計測を行い（ステップ６０１）透過率データを得る（ステップ６０２）。補正処理部は、得られた各画素の透過率データに対応する補正値を補正関数から抽出し（ステップ６０３）、抽出した補正値を各画素の透過率データから減算することにより補正データを得（ステップ６０４）、散乱Ｘ線の影響を補正した補正像を得る（ステップ６０５）。

以上説明したように、本実施形態によれば、第一の実施形態と同様に単純な処理のみの事前準備および簡易な補正演算により、散乱Ｘ線の影響を補正することができ、高精度かつ高速な散乱Ｘ線補正を実現できる。その結果、画像のコントラストを回復し、値の定量性を向上させた高画質の２次元画像または３次元再構成像を取得することができる。

また、近似式として（式１）を用いる場合、近似精度が高いため、より高精度な補正を実現できる。

なお、上述の各実施形態において、透過率データＴ（ｘｊ）、補正値Ｐ（ｘｊ）またはＳ（ｘｊ）の代わりに、それぞれの平均値Ｔ（ｘｊ）_Ａｖｒ、Ｐ（ｘｊ）_ＡｖｒまたはＳ（ｘｊ）_Ａｖｒを用いてもよい。平均値は、同じ模擬被写体を複数回計測して得られた複数の上記各データから求める。または、１つの透過率像上で任意の領域を設定し、領域内の複数の上記各データから求める。平均値を用いることにより、近似式の精度を高めることができ、補正の精度もそれに伴い高まる。

また、上記各実施形態では、模擬被写体として１つの水円柱を用い、検出位置を変化させることにより、異なる透過距離の透過率データを得ている。しかし、上述のように、様々な厚さのアクリル板、様々な直径の水円柱を用い、同じ検出位置で異なる透過距離の透過率データを計測するよう構成してもよい。

以下、一例として、直径（ｙ１、ｙ２、・・・ｙｊ・・・ｙｍ（ｍは２以上の自然数、ｊは２以上ｍ以下の自然数））のｍ個の水円柱を用い、透過率データ等の平均値を用いて補正関数を求める場合の手順を説明する。

以下、コリメータ幅ｃをｃ１、ｃ２、・・ｃｉ・・ｃｎと変化させ、それぞれ、各直径ｙｊの水円柱計を計測し、ｍ×ｎ枚の透過率像を得る。なお、ここでは、コリメータ幅を変化させる毎に、全ての透過距離の透過率データを得てもよいし、透過距離を変化させる毎に、全てのコリメータ幅の透過率データを得てもよい。

各透過率像上でコリメータ幅ｃｂの領域を設定し、当該領域内の透過率データＴｃｉ（ｙｊ）の平均値Ｔｃｉ（ｙｊ）_Ａｖｒをそれぞれ求める。結果を横軸をコリメータ幅ｃｉ、縦軸を平均透過率データＴｃｉ（ｙｊ）_Ａｖｒとしたグラフ上にプロットし、近似式を求め、計測時のコリメータ幅ｃａにおける平均透過率データＴｃａ（ｙｊ）_Ａｖｒ、および、特定のコリメータ幅ｃｂにおける平均透過率データＴｃｂ（ｙｊ）_Ａｖｒを計算する。以下、上記各実施形態と同様の手順で、各直径ｙｊにおける平均透過率データと補正値との組（（Ｔ（ｙｊ）_Ａｖｒ、Ｐ（ｙｊ_Ａｖｒ））または（（Ｔ（ｙｊ_Ａｖｒ）、Ｓ（ｙｊ）_Ａｖｒ）を得る。ここで、特定のコリメータ幅ｃｂを例えば１画素とすると、極力散乱Ｘ線量の少ない状態の補正値を求めることができ、補正の精度を高めることができる。あるいは、マルチスライスＣＴにおけるコリメータ幅とすることも考えられる。なお、実際に撮影する際のコリメータ幅ｃａにおける平均透過率データを算出する際、領域として特定のコリメータ幅ｃｂを用いてもよい。その場合、演算時間を短縮することができる。上述のように、それぞれのコリメータ幅を使うと、平均値を求める際に用いるデータ数が増加し、値の精度が向上するため、補正の精度を高めることができる。

次に、上記各透過率像上に、各コリメータ幅ｃｉの領域を設定し、それぞれ、当該領域内の透過率データＴｃｉ（ｙｊ）の平均値Ｔ’ｃｉ（ｙｊ）_Ａｖｒを求める。横軸をコリメータ幅ｃｉ、縦軸を平均透過率データＴｃｉ（ｙｊ）_Ａｖｒとしたグラフ上に結果をプロットし、近似式を求め、実際の計測時のコリメータ幅ｃａにおける平均透過率データＴ’ｃａ（ｙｊ）_Ａｖｒを計算する。そして、上述の平均透過率データと補正値との組の平均透過率データＴ（ｙｊ）_ＡｖｒをＴ’ｃａ（ｙｊ）_Ａｖｒに置き換える。

以下、平均透過率データと補正値との組（（Ｔ’（ｙｊ）_Ａｖｒ、Ｐ（ｙｊ）_Ａｖｒ）または（（Ｔ’（ｙｊ）_Ａｖｒ、Ｓ（ｙｊ）_Ａｖｒ）を用い、横軸を平均透過率データＴ’（ｙｊ）_Ａｖｒ、縦軸を補正値Ｐ（ｙｊ）_ＡｖｒまたはＳ（ｙｊ）_Ａｖｒとしたグラフに結果をプロットし、上記各実施形態同様に近似式を求める。

例えば、補正値として散乱Ｘ線強度を用いる場合の近似式は、以下のものを用いることができる。

プロット結果からｋを決定し、補正関数を作成する。本計測では、各透過率像Ｔに対し、補正関数作成計測で求められた補正関数を用い補正を行う。

透過率像Ｔの位置（ｕ，ｖ）における透過率データＴ（ｕ，ｖ）の補正データＰ（ｕ，ｖ）は、以下の(式３）で表される。

なお、本計測において（式２）を用いて補正値を算出する際、

を、計算する。これを、透過率像Ｔの全画素を用い、その平均値として算出すると、補正値Ｓ_Ａｖｒは、透過率像Ｔの上の全画素に対して同じ値となる。従って、全画素数回計算する必要がないため、処理が高速になる。

一方、透過率像Ｔを複数の領域に分割し、各領域内の画素の平均値をとして算出すると、補正値Ｓ_Ａｖｒは、領域毎に異なる値となる。この場合は、補正の精度が向上する。なお、領域の境界付近では、補正値の平滑化を行うと、領域の境界で補正像に段差が生じることを避けることができる。領域を細かく分割すればするほど、局所的な変動に対応でき、補正の精度を向上させることができる。特に複雑な構造の被検体の補正に精密に対応することができる。

また、得られた透過率データを周囲のデータで重み付け加算平均することによりボケ透過率データを作成し、ボケ透過率データの値を用いて補正値を算出するよう構成してもよい。あるいは、補正値を周囲のデータで重み付け加算平均することによりボケ補正値を算出するよう構成してもよい。ボケ透過率データあるいはボケ補正値を用いることにより、ノイズ等により特異な透過率データの値が生じた場合に、補正値が特異になることを防ぐことができる。また、補正値が小さくなり過ぎる、あるいは大きくなり過ぎることがないため、補正像においてノイズの増加やアーチファクトの発生を防ぐことができる。また、透過率データの値が閾値よりも小さい場合にボケ透過率データを用いる条件を加えるよう構成してもよい。これにより、ノイズの増加やアーチファクトの発生を防ぎながら、高精度の補正が可能となる。第一の実施形態では、補正値が閾値よりも小さい場合にボケ透過率データを用いる条件を加えることにより、ノイズの増加やアーチファクトの発生を防ぎながら、高精度の補正が可能となる。第二の実施形態では、補正値が閾値よりも大きい場合にボケ透過率データを用いる条件を加えることにより、ノイズの増加やアーチファクトの発生を防ぎながら、高精度の補正が可能となる。

なお、上記各実施形態では、コリメータ幅ｃを変化させることにより散乱Ｘ線量を変化させている。しかし、散乱Ｘ線の量を変化させる方法はこれに限られない。模擬被写体から発生する散乱Ｘ線量はＸ線が照射される領域の面積により変化する。従って、Ｘ線が照射される領域の面積を変化させることができればよく、例えば、コリメータの面積を変化させる等の手法を用いてもよい。さらに、照射される領域の面積を変化させるのではなく、照射するＸ線のエネルギーを変えることにより、散乱Ｘ線の量を変化させてもよい。

また、上記各実施形態は、Ｘ線による計測に限定されるものではなく、光、放射線等、散乱線成分を生じる全ての計測に用いることができる。

第一の実施形態のＸ線撮像装置の側面図である。第一の実施形態の他のＸ線撮像装置の側面図である。第一の実施形態の他のＸ線撮像装置の側面図である。第一の実施形態の補正関数作成処理の処理フローである。第一の実施形態の補正関数作成処理用計測系および模擬被写体の概要を説明するための図である。第一の実施形態の補正関数作成計測の概略を説明するための図である。第一の実施形態のコリメータ幅および透過率データのプロット結果の説明図である。第一の実施形態の透過率データおよび補正値のプロット結果の説明図である。第一の実施形態の本計測時の計測処理の処理フローである。第二の実施形態の透過率データおよび補正値のプロット結果の説明図である。第二の実施形態の本計測時の計測処理の処理フローである。

符号の説明

２００：Ｘ線撮像装置、２０１：Ｘ線源、２０２：検出器、２０３：支柱、２０４：回転装置、２０５：被検体保持装置、２０６：制御処理装置、２０７：回転軸、２０８：被検体、２１０：グリッド、２１１：コリメータ、２１２：Ｘ線管、３００：Ｘ線撮像装置、４００：Ｘ線撮像装置

Claims

被検体にＸ線を照射するＸ線源と、
複数の画素を有し、Ｘ線を検出する検出器と、
散乱Ｘ線量を示す補正値と透過率とを関係づける関数を補正関数として記憶する記憶部と、
前記検出器が検出した前記画素毎の検出結果から得られる透過率から、前記補正関数から得られる当該透過率に対応する前記補正値をそれぞれ減算し、前記散乱Ｘ線の影響を補正した補正像を得る補正処理部と、を備え、
前記補正関数は、透過率と散乱Ｘ線量とのプロット結果の近似曲線を表す関数であり、前記透過率から前記透過率をべき乗した値を減算して前記補正値を得る関数であること
を特徴とする放射線撮像装置。
請求項１記載の放射線撮像装置であって、
前記補正関数は、

（Ｓは補正値、Ｔは透過率、ｋは係数）で表され、
ｋは、前記プロット結果をフィッティングすることにより決定されること
を特徴とする放射線撮像装置。
請求項１記載の放射線撮像装置であって、
前記補正関数は、

（Ｓは補正値、Ｔは透過率、ｋは係数、添え字Ａｖｒは平均値を示す。）で表され、
ｋは、前記プロット結果をフィッティングすることにより決定されること
を特徴とする放射線撮像装置。
請求項２または３記載の放射線撮像装置であって、
前記補正値は、本計測時と異なる特定の散乱Ｘ線量条件で得た第一の透過率を、本計測時と同一の散乱Ｘ線量条件で得た第二の透過率から減算したものであり、
前記補正関数において前記補正値に対応づけられる透過率は、前記第二の透過率であること
を特徴とする放射線撮像装置。
請求項４記載の放射線撮像装置であって
前記特定の散乱Ｘ線量条件は、散乱Ｘ線量が最小となるものであること、
を特徴とする放射線撮像装置。
請求項４または５記載の放射線撮像装置であって、
前記散乱Ｘ線量条件は、前記補正関数作成時に用いるコリメータ上でＸ線が照射される領域の面積を変更することにより変更すること
を特徴とする放射線撮像装置。
請求項３から６いずれか１項記載の放射線撮像装置であって、
前記プロット結果は、前記透過率を変えて得られる複数の前記第二透過率それぞれに対し、当該第二透過率で得た前記散乱Ｘ線量を対応づけて得たものであること
を特徴とする放射線撮像装置。
請求項１から７いずれか１項記載の放射線撮像装置であって、
前記透過率は、前記補正関数作成時に用いる模擬被写体を前記Ｘ線が透過する距離により定まるものであること
を特徴とする放射線撮像装置。
請求項８記載の放射線撮像装置であって、
前記模擬被写体は、１の水円柱であり、
当該水円柱内の前記Ｘ線の透過距離が異なる位置における検出結果を用いることにより、異なる透過率を得ること
を特徴とする放射線撮像装置。
請求項１から９いずれか１項記載の放射線撮像装置であって、
前記Ｘ線源と前記検出器とを前記被写体に対して相対的に移動させる制御部と、
前記補正後の検出結果から画像を再構成する再構成処理部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記Ｘ線源と前記２次元検出器とを前記被検体に対して相対的に回転させ、
前記再構成処理部は、前記補正値を用いて再構成演算を行い、３次元像を取得すること
を特徴とする放射線撮像装置。