JP6184925B2 - 放射線画像解析装置、方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、被写体を撮影して得られた放射線画像上で得られる情報を用いて、放射線源から放射線検出器までの距離を求める放射線画像解析装置、方法、及びプログラムに関する。

放射線画像撮影の分野において、放射線源から放射線検出器までの距離（ＳＩＤ：Source-Image-Distance）は、放射線撮影により放射線画像として得られた被写体像の大きさから被写体の原寸を求める際、撮影された放射線画像に対し散乱線除去処理等の画像処理を行う際等に利用される重要なパラメータであり、従来より、このＳＩＤを求める種々の手法が提案されている。たとえば特許文献１には、コリメータにより照射野を絞って放射線画像を撮影し、その放射線画像から求められる放射線検出器での照射野の幅とコリメータの絞り幅の比に基づいてＳＩＤを算出する手法が提案されている。また、特許文献２には、放射線源から被写体表面までの距離（ＳＯＤ：source object distance）と被写体厚の両方を実測により求め、それらを足し合わせてＳＩＤを得る手法が提案されている。また、放射線照射部と放射線画像検出器との間に被写体が存在しない状態において、放射線照射部に付設された超音波距離計により、ＳＩＤを直接測定する手法も知られている。

特開２００７‐４４１３４号公報 特再公表２００９‐１４２１６６号公報

しかし、特許文献１の手法は、放射線検出器の検出面内にコリメータによる照射野の境界が入るように放射線源、コリメータ、放射線検出器の間の相対的な位置関係を調整して撮影を実施する必要があるが、たとえば被写体によって検出面が隠れてしまう場合、検出面とコリメータによる照射野の境界の位置関係が確認できず、その調整が困難な場合がある。また、特許文献２の手法は、体厚を手動で測定する必要があり、撮影者に手間がかかるという問題がある。また、超音波距離計によりＳＩＤを直接測定する方法は、放射線照射部と放射線画像検出器との間に被写体が存在する場合、測定光が被写体に遮られ、放射線検出器までの距離を測定できないという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、放射線源から放射線検出器までの距離（ＳＩＤ）を自動かつ安定的に求めることができる放射線画像解析装置、方法、及びプログラムを提供することを目的とするものである。

本発明の放射線画像解析装置は、
放射線源から被写体までの距離を取得する線源‐被写体間距離取得部と、
放射線源から被写体への放射線の照射によって撮影された放射線画像上で得られ、かつ、放射線源から放射線検出器までの距離であるＳＩＤ値に応じて変化する距離依存情報を少なくとも一つ取得する情報取得部と、
情報取得部により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第１の情報と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第１の関数に、ＳＩＤ値としては、線源‐被写体間距離取得部により取得された放射線源から被写体までの距離を代入し、かつ、第１の情報としては、情報取得部により取得された第１の情報に該当する情報を代入して被写体の仮の厚さを求める第１の被写体厚算出部と、
第１の被写体厚算出部により求められた被写体の仮の厚さに、線源‐被写体間距離取得部により取得された放射線源から被写体までの距離を足し合わせて仮のＳＩＤ値を求める第１の線源‐検出器間距離算出部と、
情報取得部により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第２の情報と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第２の関数に、ＳＩＤ値としては、第１の線源‐検出器間距離算出部により求められた仮のＳＩＤ値を代入し、かつ、第２の情報としては、情報取得部により取得された第２の情報に該当する情報を代入して、被写体の厚さを求める第２の被写体厚算出部と、
第２の被写体厚算出により求められた被写体の厚さに、線源‐被写体間距離取得部により取得された放射線源から被写体までの距離を足し合わせて第２の線源‐検出器間距離を算出する部第２の線源‐検出器間距離算出部とを備えたことを特徴とする。

ここで、放射線画像上で得られ、かつ、放射線源から放射線検出器までの距離に応じて変化する距離依存情報には、たとえば、放射線源から照射されて被写体を透過して放射線検出器に到達した放射線の到達線量、放射線画像上の所定の基準方向における特定の被写体内構造物の像の長さ等が挙げられる。たとえば、到達線量の情報としては、放射線検出器上の一点または複数の各点における到達線量を取得する。また、被写体内構造物の像の長さとしては、１つまたは複数の各被写体内構造物について、その構造物に予め対応づけられた所定の基準方向における像の長さを取得する。

また、第１の情報と第２の情報は、同じ情報であってもよいし、異なる情報であってもよい。また、第１の情報と第２の情報が同じ情報である場合において、第１の関数と第２の関数は、同じ関数であってもよいし、異なる関数であってもよい。

また、第１の関数と第２の関数は、上述のように第１の情報または第２の情報を使って、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を示す関数であり、このような関数を作成するときは、たとえば第１または第２の情報が、放射線画像上における、被写体である人体のある骨の長さである場合、その骨の実際の長さと、放射線照射方向における、人体の厚さに対する、人体の放射線検出器側の表面からその骨までの距離の比を変数としてさらに含む関数を作成することができる。この場合、それらの変数には既知の値が与えられるものとする。このように、第１の関数と第２の関数は、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さと、第１または第２の情報の３つの変数以外の変数をさらに含むものであってもよい。

また、線源‐被写体間距離取得部は、「放射線源から被写体までの距離」として、放射線源から被写体表面上の一点または複数の各点までの距離、すなわち１つまたは複数の値を取得することができる。第１の線源‐検出器間距離算出部と第２の線源‐検出器間距離算出部は、線源‐被写体間距離取得部により取得された１つの値、または線源‐被写体間距離取得部により取得された複数の値に基づいて求められる１つの代表値を「放射線源から被写体までの距離」として利用して、ＳＩＤ値（または仮のＳＩＤ値）を算出する。一方、第１の被写体厚算出部は、第１の関数の内容に応じて、線源‐被写体間距離取得部により取得された１つの値、線源‐被写体間距離取得部により取得された複数の値に基づいて求められる１つの代表値、または線源‐被写体間距離取得部により取得された複数の値（放射線源から被写体表面上の複数の各点までの距離）を、「放射線源から被写体までの距離」として利用して、被写体の仮の厚さを求める。

また、本発明の放射線画像解析装置において、情報取得部が、距離依存情報の１つとして、放射線源から照射されて被写体を透過して放射線検出器に到達した放射線の到達線量を取得するものであり、第１の関数および第２の関数のいずれか一方または両方が、
（１）ＳＩＤ値と、
（２）放射線照射方向における被写体の厚さと、
（３）被写体の放射線減弱係数と、
（４）放射線源から照射された放射線の照射線量と、
（５）情報取得部により取得された到達線量と
の対応関係を表す関数であってもよい。

また、本発明の放射線画像解析装置において、情報取得部が、距離依存情報の１つとして、放射線画像上の予め設定された基準方向における特定の被写体内構造物の像の長さを取得するものであり、第１の関数および第２の関数のいずれか一方または両方が、
（１）ＳＩＤ値と、
（２）放射線照射方向における被写体の厚さと、
（３）放射線照射方向における、被写体の厚さに対する、被写体の放射線検出器側の表面から特定の被写体内構造物までの距離の比と、
（４）放射線照射方向に垂直な基準方向に対応する方向における特定の被写体内構造物の長さと、
（５）情報取得部により取得された特定の被写体内構造物の像の長さと
の対応関係を表す関数であってもよい。

また、本発明の放射線画像解析装置において、第２の関数は、第１の関数よりも高い精度で被写体の厚さを算出可能な、第１の関数とは異なる関数であってもよい。

また、本発明の放射線画像解析装置において、第１の被写体厚算出部は、第１の関数に、ＳＩＤ値として、線源‐被写体間距離取得部により取得された放射線源から被写体までの距離に予め設定された体厚補正値を加算したもの代入して被写体の仮の厚さを求めるものであってもよい。

ここで、体厚補正値としては、たとえば被写体の標準的な厚さを予め設定しておくことができる。たとえば、被写体が人体のある部位である場合、標準体型の人体における同部位の厚さを予め設定しておくことができる。また、体厚補正値としては、過去の一定期間内に測定された被写体の厚さの平均値、最小値等を体厚補正値として予め設定しておくこともできる。

本発明の放射線画像解析方法は、
放射線源から被写体までの距離を取得する線源‐被写体間距離取得処理と、
放射線源から被写体への放射線の照射によって撮影された放射線画像上で得られ、かつ、放射線源から放射線検出器までの距離であるＳＩＤ値に応じて変化する距離依存情報を少なくとも一つ取得する情報取得処理と、
情報取得処理により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第１の情報と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第１の関数に、ＳＩＤ値としては、線源‐被写体間距離取得処理により取得された放射線源から被写体までの距離を代入し、かつ、第１の情報としては、情報取得処理により取得された第１の情報に該当する情報を代入して被写体の仮の厚さを求める第１の被写体厚算出処理と、
第１の被写体厚算出処理により求められた被写体の仮の厚さに、線源‐被写体間距離取得処理により取得された放射線源から被写体までの距離を足し合わせて仮のＳＩＤ値を求める第１の線源‐検出器間距離算出処理と、
情報取得処理により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第２の情報と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第２の関数に、ＳＩＤ値としては、第１の線源‐検出器間距離算出処理により求められた仮のＳＩＤ値を代入し、かつ、第２の情報としては、情報取得処理により取得された第２の情報に該当する情報を代入して、被写体の厚さを求める第２の被写体厚算出処理と、
第２の被写体厚算出処理により求められた被写体の厚さに、線源‐被写体間距離取得処理により取得された放射線源から被写体までの距離を足し合わせて第２の線源‐検出器間距離を算出する第２の線源‐検出器間距離算出処理とを含むことを特徴とする。
（請求項７）

本発明の放射線画像解析プログラムは、コンピュータを、
放射線源から被写体までの距離を取得する線源‐被写体間距離取得部と、
放射線源から被写体への放射線の照射によって撮影された放射線画像上で得られ、かつ、放射線源から放射線検出器までの距離であるＳＩＤ値に応じて変化する距離依存情報を少なくとも一つ取得する情報取得部と、
情報取得部により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第１の情報と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第１の関数に、ＳＩＤ値としては、線源‐被写体間距離取得部により取得された放射線源から被写体までの距離を代入し、かつ、第１の情報としては、情報取得部により取得された第１の情報に該当する情報を代入して被写体の仮の厚さを求める第１の被写体厚算出部と、
第１の被写体厚算出部により求められた被写体の仮の厚さに、線源‐被写体間距離取得部により取得された放射線源から被写体までの距離を足し合わせて仮のＳＩＤ値を求める第１の線源‐検出器間距離算出部と、
情報取得部により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第２の情報と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第２の関数に、ＳＩＤ値としては、第１の線源‐検出器間距離算出部により求められた仮のＳＩＤ値を代入し、かつ、第２の情報としては、情報取得部により取得された第２の情報に該当する情報を代入して、被写体の厚さを求める第２の被写体厚算出部と、
第２の被写体厚算出により求められた被写体の厚さに、線源‐被写体間距離取得部により取得された放射線源から被写体までの距離を足し合わせて第２の線源‐検出器間距離を算出する第２の線源‐検出器間距離算出部として機能させるためのものである。

また、本発明の放射線画像解析プログラムは、通常、複数のプログラムモジュールからなり、上記各部の機能は、それぞれ、一または複数のプログラムモジュールにより実現される。これらのプログラムモジュール群は、ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤなどの記録メディアに記録され、またはサーバコンピュータに付属するストレージやネットワークストレージにダウンロード可能な状態で記録されて、ユーザに提供される。

本発明の放射線画像解析装置、方法、及びプログラムによれば、放射線源から被写体までの距離を取得し、放射線源から被写体への放射線の照射によって撮影された放射線画像上で得られ、かつ、放射線源から放射線検出器までの距離であるＳＩＤ値に応じて変化する距離依存情報を少なくとも一つ取得し、距離依存情報の取得処理により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第１の情報と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第１の関数に、ＳＩＤ値としては、取得された放射線源から被写体までの距離を代入し、かつ、第１の情報としては、情報取得処理により取得された第１の情報に該当する情報を代入して被写体の仮の厚さを求め、求められた被写体の仮の厚さに放射線源から被写体までの距離を足し合わせて仮のＳＩＤ値を求め、距離依存情報の取得処理により距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第２の情報と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第２の関数に、ＳＩＤ値としては、求められた仮のＳＩＤ値を代入し、かつ、第２の情報としては、情報取得処理により取得された第２の情報に該当する情報を代入して、被写体の厚さを求め、求められた被写体の厚さに取得された放射線源から被写体までの距離を足し合わせて、ＳＩＤ値を求めるようにしているので、放射線照射部と放射線画像検出器との間に被写体が存在する場合であっても、放射線画像上で得られる距離依存情報と放射線源から被写体までの距離を用いて、被写体の厚さと放射線源から放射線検出器までの距離を順次繰り返し求めることにより、放射線源から放射線検出器までの距離を高い精度で自動的に求めることができる。

本発明の実施形態を備えた放射線画像処理システムの概略構成を示す図 被写体厚の算出方法を説明するための図（その１） 被写体厚の算出方法を説明するための図（その２） 画像解析装置により行われる処理の流れを示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態を備えた放射線画像処理システムの構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、この放射線画像処理システムは、撮影装置１０と、システムを制御する制御装置２０と、画像解析装置３０（放射線画像解析装置）とを備える。

撮影装置１０は被写体Ｋに放射線を照射する放射線源１１と、被写体Ｋを透過した放射線を検出して被写体Ｋの放射線画像を取得する放射線検出器１４と、放射線源１１に付設され、放射線源から被写体までの距離を測定する距離測定部１２とを備える。

距離測定部１２は、放射線源１１に付設された超音波センサ等の距離測定器で構成され、放射線源１１から被写体Ｋ表面上の一点または複数の各点までの距離を測定する。ここでは、距離測定部１２は、放射線源１１の側部に取り付け部材を介して放射線源１１からＸ軸方向に数ｃｍ程度ずれた測定位置に位置決めされ、かかる測定位置から被写体Ｋ表面上の一点または複数の各点までの距離を測定する。このように、放射線源から被写体までの距離は、放射線源から被写体までの厳密な距離に限られず、実質的に放射線源から被写体までの距離と等しいと認められるものであればよい。なお、距離測定部１２は放射線源にできるだけ近くに測定位置を位置決めすることが好ましい。なお、放射線源から被写体までの距離として、放射線源１１から被写体Ｋ表面上の一点までの距離を測定する場合には、測定位置から被写体Ｋ表面までの距離を光軸Ｃと略平行に測定するとよい。

制御装置２０は、設定された撮影条件に従って放射線源１１を駆動制御する線源駆動制御部２２と、放射線検出器１４を制御し、被写体Ｋの放射線画像を取得して記憶部４２に記憶する検出器制御部２４と、距離測定部１２を制御する測定部制御部２３を備える。測定部制御部２３は、信号線で接続された距離測定部１２からの検出信号を検出して、検出信号に応じた距離情報を算出して画像解析装置３０の線源‐被写体間距離取得部３１に送信する。

画像解析装置３０は、画像解析装置３０に対する操作者の各種入力を受け付ける入力部４３、表示部４４、中央処理装置（ＣＰＵ）、半導体メモリ、通信インターフェースおよびハードディスクやＳＳＤ等の記憶部４２を備えたコンピュータであり、画像解析装置３０には、本発明の実施形態に係る放射線画像解析プログラムがインストールされている。そして、この放射線画像解析プログラムの実行により、画像解析装置３０の中央処理装置およびメモリが協働して、線源‐被写体間距離取得部３１と、情報取得部３２と、第１の被写体厚算出部３３と、第１の線源‐検出器間距離算出部３４と、第２の被写体厚算出部３５と、第２の線源‐検出器間距離算出部３６として機能する。なお、入力部４３は、キーボード、マウス、タッチパネル等から構成される。なお、入力部４３は、画像解析装置３０に対する操作者の各種入力を受け付ける。また、表示部４４は、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ等からなり、放射線検出器１４より取得された放射線画像の表示や各種その他の所望の処理に必要な情報の表示を行う。

線源‐被写体間距離取得部３１は、記憶部４２から、距離測定部１２によって測定された、放射線源１１から被写体Ｋ表面上の一点または複数の各点までの距離を取得する。

情報取得部３２は、被写体Ｋの放射線画像上で得られ、かつ、放射線源１１から放射線検出器１４までの距離に応じて変化する距離依存情報を少なくとも一つ取得する。距離依存情報としては、たとえば、放射線源１１から照射されて被写体Ｋを透過して放射線検出器１４に到達した放射線の到達線量、放射線画像上の所定の基準方向における特定の被写体内構造物の像の長さ等を取得する。

このとき、到達線量としては、放射線検出器上の一点（たとえば、光軸Ｃとの交点）または複数の各点における到達線量を取得する。放射線検出器上の各位置における到達線量は、その位置に対応する放射線画像の画素の画素値に基づいて取得することができる。

また、被写体内構造物の像の長さとしては、１つまたは複数の各被写体内構造物について、その構造物に予め対応づけられた所定の基準方向における像の長さを取得する。たとえば被写体が人体の胸部である場合、胸骨、鎖骨、背骨、肋骨等から選択される１つまたは複数の各骨について、放射線画像上の所定の方向におけるその骨の像の長さを取得する。たとえば、被写体内構造物が鎖骨であれば、その長手方向、または長手方向に対して略直交する方向に対応する放射線画像上の方向における鎖骨の像の長さを取得することができる。

第１の被写体厚算出部３３は、情報取得部３２により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第１の情報と、放射線源から放射線検出器までの距離であるＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第１の関数に、ＳＩＤ値としては、線源‐被写体間距離取得部３１により取得された放射線源１１から被写体Ｋまでの距離を代入し、かつ、第１の情報としては、情報取得部３２により取得された第１の情報に該当する情報を代入して、被写体Ｋの仮の厚さを求める。

第１の関数としては、たとえば以下に例示する関数Ａ〜Ｅを用いることができる。

＜関数Ａ＞
関数Ａは、下記の式（１）により、被写体Ｋの厚さＴの値を求め、それを被写体Ｋの仮の厚さとするものである。下記の式（１）の関数は、ＳＩＤ値と、放射線源から照射されて被写体を透過して放射線検出器に到達した放射線の到達線量Ｉｋ（第１の情報）と、放射線照射方向における被写体の厚さＴと、被写体の放射線減弱係数μと、放射線源から照射された放射線の照射線量Ｉｏとの対応関係を表すものである。

上記の式（１）の関数に、ＳＩＤ値としては、線源‐被写体間距離取得部３１により取得された放射線源１１から被写体Ｋまでの距離を代入し、到達線量Ｉｋには、情報取得部３２により取得された放射線検出器１４上の一点（たとえば、光軸Ｃとの交点）における到達線量を代入し、放射線減弱係数μと照射線量Ｉｏには、予め取得されて記憶部４２に記憶されている値をそれぞれ代入して、被写体の厚さＴの値を求め、それを被写体Ｋの仮の厚さとする。

このとき、放射線減弱係数μとしては、J. H. Hubbell and S. M. Seltzer, Tables of X-Ray Mass Attenuation Coefficients and Mass Energy-Absorption Coefficients from 1 keV to 20 MeV for Elements Z = 1 to 92 and 48 Additional Substances of Dosimetric Interest. Physical Reference Data (NISTIR 5632),NIST,(1996)等において公表された被写体の種類ごとの減弱係数を参照して、被写体Ｋに対応する値を取得することができる。なお、被写体が人体である場合には、これに代えて、人体の平均的な厚さと同じ厚さのアクリルブロック（実験モデル）を実際の撮影時と同じ撮影条件下で撮影し、その結果求められる放射線の減衰割合から減弱係数の値を求めることもできる。

また、照射線量Ｉｏは、被写体が存在しない状態で実際の撮影時と同じ撮影条件下で撮影を行った場合に得られる到達線量に相当する値であり、撮影時の管電圧および撮影線量（ｍＡｓ値）に基づいて算出することができる。

＜関数Ｂ＞
関数Ｂは、下記の式（２）により、たとえば図２に示すように、放射線検出器１４の検出面上の複数の各位置（ｘｉ，ｙｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）に向かう放射線照射線上の被写体の厚さＴ（ｘ１，ｙ１）〜Ｔ（ｘＮ，ｙＮ）の値を求め、それらの値に基づいて求められる１つの代表値（たとえば、平均値、中央値、最頻値、最大値、最小値等）を被写体Ｋの仮の厚さとするものである。下記の式（２）の関数は、ＳＩＤ値と、放射線検出器１４の検出面上の位置（ｘｉ，ｙｉ）に到達した放射線の到達線量Ｉｋ（ｘｉ，ｙｉ）（第１の情報）と、被写体の厚さＴ（ｘｉ，ｙｉ）と、被写体の放射線減弱係数μと、放射線源から放射線検出器１４の検出面上の位置（ｘｉ，ｙｉ）に照射された放射線の照射線量Ｉｏ（ｘｉ，ｙｉ）との対応関係を表すものである。

複数の位置（ｘｉ，ｙｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）のそれぞれについて、上記の式（２）の関数に、ＳＩＤ値としては、線源‐被写体間距離取得部３１により取得された、放射線検出器１４の検出面上の位置（ｘｉ，ｙｉ）に向かう放射線照射線上での放射線源１１から被写体Ｋまでの距離ＳＯＤ（ｘｉ，ｙｉ）を代入し、到達線量Ｉｋ（ｘｉ，ｙｉ）には、情報取得部３２により取得された放射線検出器１４の検出面上の位置（ｘｉ，ｙｉ）における到達線量を代入し、放射線減弱係数μと照射線量Ｉｏ（ｘｉ，ｙｉ）には、予め取得されて記憶部４２に記憶されている値をそれぞれ代入して、被写体の厚さＴ（ｘｉ，ｙｉ）の値を求める。そして、求められたすべての被写体の厚さＴ（ｘ１，ｙ１）〜Ｔ（ｘＮ，ｙＮ）の値に基づいて１つの代表値（平均値等）を求め、それを被写体Ｋの仮の厚さとする。このとき、記憶部４２には、被写体Ｍの減弱係数と、撮影時の管電圧および撮影線量（ｍＡｓ値）に基づいて算出された照射線量Ｉｏ（ｘｉ，ｙｉ）が予め取得され記憶されているものとする。

＜関数Ｃ＞
関数Ｃは、下記の式（３）により、放射線検出器１４の検出面上の複数の各位置（ｘｊ，ｙｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）に向かう放射線照射線上の被写体の厚さＴ（ｘ１，ｙ１）〜Ｔ（ｘＭ，ｙＭ）の値を求め、それらの値に基づいて求められる１つの代表値（たとえば、平均値、中央値、最頻値、最大値、最小値等）を被写体Ｋの仮の厚さとするものである。下記の式（３）の関数は、ＳＩＤ値と、放射線検出器１４の検出面上の位置（ｘｉ，ｙｉ）に到達した放射線の到達線量Ｉｋ（ｘｉ，ｙｉ）（第１の情報）と、位置（ｘｉ，ｙｉ）を含む放射線検出器１４の検出面上の複数の各位置（ｘｊ，ｙｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）に向かう放射線照射線上の被写体の厚さＴ（ｘｊ，ｙｊ）と、被写体の放射線減弱係数μと、放射線源から放射線検出器１４の検出面上の複数の各位置（ｘｊ，ｙｊ）に照射された放射線の照射線量Ｉｏ（ｘｊ，ｙｊ）と、位置（ｘｉ，ｙｉ）から複数の各位置（ｘｊ，ｙｊ）までの距離Ｄｉｊと、撮影時の管電圧Ｖとの対応関係を表すものである。ここで、ＰＳＦ（Ｄｉｊ，Ｔ（ｘｊ，ｙｊ），Ｖ）は画素位置（ｘｉ，ｙｉ）における散乱線の広がり分布を表す関数である。

複数の位置（ｘｉ，ｙｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）のそれぞれについて、上記の式（３）の関数に、ＳＩＤ値としては、線源‐被写体間距離取得部３１により取得された、放射線検出器１４の検出面上の位置（ｘｉ，ｙｉ）に向かう放射線照射線上での放射線源１１から被写体Ｋまでの距離ＳＯＤ（ｘｉ，ｙｉ）を代入し、到達線量Ｉｋ（ｘｉ，ｙｉ）には、情報取得部３２により取得された放射線検出器１４の検出面上の位置（ｘｉ，ｙｉ）における到達線量を代入し、放射線減弱係数μ、管電圧Ｖ、照射線量Ｉｏ（ｘｊ，ｙｊ）には、予め取得されて記憶部４２に記憶されている値をそれぞれ代入し、距離Ｄｉｊには、位置（ｘｉ，ｙｉ）の座標と（ｘｊ，ｙｊ）の座標から算出される距離の値を代入することによって得られる連立方程式をシンプレックス法や勾配法などにより解くことによって、被写体の厚さＴ（ｘ１，ｙ１）〜Ｔ（ｘＭ，ｙＭ）の値を求める。そして、それらの値に基づいて１つの代表値（平均値等）を求め、それを被写体Ｋの仮の厚さとする。このとき、記憶部４２には、被写体Ｍの減弱係数と、撮影時の管電圧と、撮影時の管電圧および撮影線量（ｍＡｓ値）に基づいて算出された照射線量Ｉｏ（ｘｊ，ｙｊ）が予め取得され記憶されているものとする。

＜関数Ｄ＞
関数Ｄは、下記の式（４），（５）により、たとえば図３に示すように、放射線源１１から放射線検出器１４までの距離と特定の被写体内構造物Ｂの象の拡大率との関係に基づいて被写体の厚さＴの値を求め、それを被写体Ｋの仮の厚さとするものである。下記の式（４）の関数は、放射線照射方向に垂直な予め設定された基準方向（図３に示す例では、紙面の上下方向）における被写体内構造物Ｂの長さＬａと、放射線画像上のその基準方向に対応する方向における被写体内構造物Ｂの像の長さＬｓ（第１の情報）と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における、被写体Ｋの放射線検出器１４側の表面から被写体内構造物Ｂまでの距離Ｄｂとの対応関係を表すものであり、下記の式（５）の関数は、距離Ｄｂと、放射線照射方向における、被写体の厚さＴに対する、被写体Ｋの放射線検出器１４側の表面から被写体内構造物Ｂまでの距離の比ｒと、被写体の厚さＴとの対応関係を表すものである。

まず、上記の式（４）の関数に、ＳＩＤ値としては、線源‐被写体間距離取得部３１により取得された放射線源１１から被写体Ｋまでの距離を代入し、長さＬｓには、情報取得部３２により取得された、放射線画像上の上記設定された基準方向における被写体内構造物Ｂの像の長さを代入し、長さＬａには、予め取得されて記憶部４２に記憶されている被写体内構造物Ｂの長さの値を代入して、距離Ｄｂを求める。次いで、上記の式（５）の関数に、その求められた距離Ｄｂと、予め取得されて記憶部４２に記憶されている比ｒの値を代入して、被写体の厚さＴの値を求め、それを被写体Ｋの仮の厚さとする。

このとき、長さＬｓは、被写体Ｋの被写体内構造物Ｂの厳密な長さに限られず、たとえば被写体内構造物Ｂの平均的な長さ等、実質的に被写体内構造物Ｂの長さに相当する値と認められるものであればよい。同様に、比ｒも、実質的に、放射線照射方向における、被写体の厚さＴに対する、被写体Ｋの放射線検出器１４側の表面から被写体内構造物Ｂまでの距離の厳密な比に相当する値と認められるものであればよい。

＜関数Ｅ＞
関数Ｅは、下記の式（６），（７）により、放射線画像に撮影された複数の各被写体内構造物Ｂｋ（ｋ＝１〜Ｋ）のそれぞれについて、その被写体内構造物の象の拡大率に基づいて被写体の厚さＴ（Ｂｋ）の値を求め、それらの値に基づいて求められる１つの代表値（たとえば、平均値、中央値、最頻値、最大値、最小値等）を被写体Ｋの仮の厚さとするものである。下記の式（６）の関数は、放射線照射方向に垂直な予め設定された基準方向における被写体内構造物Ｂｋの長さＬａ（Ｂｋ）と、放射線画像上のその基準方向に対応する方向における被写体内構造物Ｂｋの像の長さＬｓ（Ｂｋ）（第１の情報）と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における、被写体Ｋの放射線検出器１４側の表面から被写体内構造物Ｂｋまでの距離Ｄｂ（Ｂｋ）との対応関係を表すものであり、下記の式（７）の関数は、距離Ｄｂ（Ｂｋ）と、放射線照射方向における、被写体の厚さＴに対する、被写体Ｋの放射線検出器１４側の表面から被写体内構造物Ｂｋまでの距離の比ｒ（Ｂｋ）と、被写体内構造物Ｂｋを通る放射線照射線上の被写体の厚さＴ（Ｂｋ）との対応関係を表すものである。

複数の被写体内構造物Ｂｋ（ｋ＝１〜Ｋ）のそれぞれについて、まず、上記の式（６）の関数に、ＳＩＤ値としては、線源‐被写体間距離取得部３１により取得された、被写体内構造物Ｂｋを通る放射線照射線上での放射線源１１から被写体Ｋまでの距離を代入し、長さＬｓ（Ｂｋ）には、情報取得部３２により取得された、放射線画像上の上記設定された基準方向における被写体内構造物Ｂｋの像の長さを代入し、長さＬａ（Ｂｋ）には、予め取得されて記憶部４２に記憶されている被写体内構造物Ｂｋの長さの値を代入して、距離Ｄｂ（Ｂｋ）を求める。次いで、上記の式（７）の関数に、その求められた距離Ｄｂ（Ｂｋ）と、予め取得されて記憶部４２に記憶されている比ｒ（Ｂｋ）の値を代入して、被写体の厚さＴ（Ｂｋ）の値を求める。そして、求められたすべての被写体の厚さＴ（Ｂ１）〜Ｔ（Ｂｋ）の値に基づいて１つの代表値（平均値等）を求め、それを被写体Ｋの仮の厚さとする。

なお、第１の被写体厚算出部３３は、上記に例示した関数Ａ〜Ｂのいずれか１つの関数により被写体Ｋの仮の厚さを求めるものであってもよいが、関数Ａ〜Ｂのうちの２以上の各関数により取得される被写体の厚さの平均値を求め、それを被写体Ｋの仮の厚さとするものであってもよい。

第１の線源‐検出器間距離算出部３４は、第１の被写体厚算出部３３により求められた被写体Ｋの仮の厚さに、線源‐被写体間距離取得部３１により取得された放射線源１１から被写体Ｋ表面上の一点（たとえば、光軸Ｃとの交点）までの距離を足し合わせて仮のＳＩＤ値を求める。なお、線源‐被写体間距離取得部３１において放射線源１１から被写体Ｋ表面上の複数の各点までの距離が取得されている場合には、上記一点までの距離に代えて、放射線源１１から被写体Ｋ表面上の複数の各点までの距離に基づいて求められる１つの代表値を足し合わせて仮のＳＩＤ値を求めるようにしてもよい。

第２の被写体厚算出部３５は、情報取得部３２により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第２の情報と、放射線源から放射線検出器までの距離であるＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第２の関数に、ＳＩＤ値としては、第１の線源‐検出器間距離算出部３４により求められた仮のＳＩＤ値を代入し、かつ、第２の情報としては、情報取得部３２により取得された第２の情報に該当する情報を代入して、被写体Ｋの厚さを求める。

第２の関数としては、たとえば、上記の第１の被写体厚算出部３３の説明において例示した関数Ａ〜Ｅを用いることができる。上記の第１の被写体厚算出部３３では、各関数Ａ〜Ｅに、ＳＩＤ値としては、線源‐被写体間距離取得部３１により取得された放射線源１１から被写体Ｋまでの距離を代入するに対し、第２の被写体厚算出部３５では、各関数Ａ〜Ｅに、ＳＩＤ値として、第１の線源‐検出器間距離算出部３４により求められた仮のＳＩＤ値を代入する点でのみ異なる。なお、第２の被写体厚算出部３５も、第１の被写体厚算出部３３の場合と同様、上記に例示した関数Ａ〜Ｂのいずれか１つの関数により被写体Ｋの厚さを求めるものであってもよいが、関数Ａ〜Ｂのうちの２以上の各関数により取得される被写体の厚さの平均値を求め、それを被写体Ｋの厚さとするものであってもよい。

なお、第２の関数として、第１の関数よりも高い精度で被写体の厚さを算出可能な、第１の関数とは異なる関数を用いるようにした場合には、精度の高いＳＩＤ値算出を維持しつつ、処理に係る時間を削減することができる。例えば、関数Ａ〜Ｃにおいては、関数Ｃ＞関数Ｂ＞関数Ａの順により多くの変数による影響が考慮され、より高い精度で被写体の厚さを算出可能と言えることから、第１の関数として関数Ａを用いる場合には、第２の関数としては関数Ｂまたは関数Ｃを用いるようにし、第１の関数として関数Ｂを用いる場合には、第２の関数としては関数Ｃを用いるようにすることができる。関数Ｄ，Ｅにおいては、関数Ｅ＞関数Ｄの順により多くの変数による影響が考慮され、より高い精度で被写体の厚さを算出可能と言えることから、第１の関数として関数Ｄを用いる場合には、第２の関数としては関数Ｅを用いるようにすることができる。

第２の線源‐検出器間距離算出部３６は、第２の被写体厚算出部３５により求められた被写体Ｋの厚さに、線源‐被写体間距離取得部３１により取得された放射線源１１から被写体Ｋ表面上の一点（たとえば、光軸Ｃとの交点）までの距離を足し合わせてＳＩＤ値を求める。なお、線源‐被写体間距離取得部３１において放射線源１１から被写体Ｋ表面上の複数の各点までの距離が取得されている場合には、上記一点までの距離に代えて、放射線源１１から被写体Ｋ表面上の複数の各点までの距離に基づいて求められる１つの代表値を足し合わせてＳＩＤ値を求めるようにしてもよい。

次いで、画像解析装置３０により行われる処理の流れを、図４に示すフローチャートを参照して説明する。まず撮影装置１０において取得された被写体Ｋの放射線画像が画像解析装置３０に入力されると（ステップＳＴ１）、線源‐被写体間距離取得部３１が、撮影装置１０の距離測定部１２によって測定された、放射線源１１から被写体Ｋ表面上の一点または複数の各点までの距離を取得し（ステップＳＴ２）、情報取得部３２が、被写体Ｋの放射線画像から、放射線源１１から放射線検出器１４までの距離に応じて変化する距離依存情報を少なくとも一つ取得する（ステップＳＴ３）。

次いで、第１の被写体厚算出部３３が、ステップＳＴ３で取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第１の情報と、放射線源から放射線検出器までの距離であるＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第１の関数に、ＳＩＤ値としては、ステップＳＴ２で取得された放射線源１１から被写体Ｋまでの距離を代入し、かつ、第１の情報としては、ステップＳＴ３で取得された第１の情報に該当する情報を代入して、被写体Ｋの仮の厚さを求める（ステップＳＴ４）。このとき、第１の関数としては、たとえば上述の関数Ａ〜Ｅを用いることができる。

次いで、第１の線源‐検出器間距離算出部３４が、ステップＳＴ４で求められた被写体Ｋの仮の厚さに、ステップＳＴ２で取得された放射線源１１から被写体Ｋまでの距離を足し合わせて仮のＳＩＤ値を求める（ステップＳＴ５）。次いで、第２の被写体厚算出部３５が、ステップＳＴ３で取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第２の情報と、放射線源から放射線検出器までの距離であるＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第２の関数に、ＳＩＤ値としては、ステップＳＴ５で求められた仮のＳＩＤ値を代入し、かつ、第２の情報としては、ステップＳＴ３で取得された第２の情報に該当する情報を代入して、被写体Ｋの厚さを求める（ステップＳＴ６）。このとき、第２の関数としては、たとえば上述の各関数Ａ〜Ｅを用いることができる。

最後に、第２の線源‐検出器間距離算出部３６が、ステップＳＴ６で求められた被写体Ｋの厚さに、ステップＳＴ２で取得された放射線源１１から被写体Ｋまでの距離を足し合わせてＳＩＤ値を求め（ステップＳＴ７）、処理を終了する。なお、この求められたＳＩＤ値は記憶部４２に保存され、放射線撮影により放射線画像として得られた被写体像の大きさから被写体の原寸を求める処理、撮影された放射線画像に対する散乱線除去処理、被写体の厚さを求める処理等に供される。

以上の構成により、本実施形態の画像解析装置３０では、線源‐被写体間距離取得部３１が、放射線源１１から被写体Ｋまでの距離を取得し、情報取得部３２が、放射線源１１から被写体Ｋへの放射線の照射によって撮影された放射線画像上で得られ、かつ、放射線源１１から放射線検出器１４までの距離であるＳＩＤ値に応じて変化する距離依存情報を少なくとも一つ取得し、第１の被写体厚算出部３３が、情報取得部３２により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第１の情報と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第１の関数に、ＳＩＤ値としては、線源‐被写体間距離取得部３１により取得された放射線源１１から被写体Ｋまでの距離を代入し、かつ、第１の情報としては、情報取得部３２により取得された第１の情報に該当する情報を代入して被写体の仮の厚さを求め、その求められた被写体の仮の厚さに、線源‐被写体間距離取得部３１により取得された放射線源１１から被写体までの距離を足し合わせて仮のＳＩＤ値を求める。また、第１の線源‐検出器間距離算出部３４が、情報取得部３２により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第２の情報と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第２の関数に、ＳＩＤ値としては、第１の被写体厚算出部３３により求められた仮のＳＩＤ値を代入し、かつ、第２の情報としては、情報取得部３２により取得された第２の情報に該当する情報を代入して被写体の厚さを求め、第２の被写体厚算出部３５が、第１の線源‐検出器間距離算出部３４により求められた被写体の厚さに、線源‐被写体間距離取得部３１により取得された放射線源から被写体までの距離を足し合わせてＳＩＤ値を求めるようにしている。これにより、放射線照射部と放射線画像検出器との間に被写体が存在する場合であっても、放射線画像上で得られる距離依存情報と放射線源から被写体までの距離を用いて、被写体の厚さと放射線源から放射線検出器までの距離を順次繰り返し求めることにより、放射線源から放射線検出器までの距離を高い精度で自動的に求めることができる。

なお、上記実施の形態では、第１の被写体厚算出部３３が、第１の関数に、ＳＩＤ値として、線源‐被写体間距離取得部３１により取得された放射線源１１から被写体Ｋまでの距離（ＳＯＤ値）を代入して被写体の仮の厚さを求めるものである場合について説明したが、これに限られず、ＳＩＤ値として、このＳＯＤ値に予め設定された体厚補正値を加算したもの代入して被写体の仮の厚さを求めるものとすることもできる。ここで、体厚補正値としては、たとえば被写体の標準的な厚さを予め設定しておくことができる。たとえば、被写体が人体のある部位である場合、標準体型の人体における同部位の厚さを予め設定しておくことができる。また、体厚補正値としては、これに代えて、過去の一定期間内に測定された被写体の厚さの平均値、最小値等を体厚補正値として予め設定しておくことができる。

また、上記実施の形態では、放射線画像から取得される距離依存情報を用いて被写体の厚さを求め、その求められた被写体の厚さにＳＯＤ値を足し合わせてＳＩＤ値を求める一連の処理を２回繰り返し行い、２回目に求められたＳＩＤ値を最終的なＳＩＤ値とする場合について説明したが、その一連の処理を３回以上繰り返し行い、最後に求められたＳＩＤ値を最終的なＳＩＤ値としてもよい。

１０ 撮影装置
１１ 放射線源
１２ 距離測定部
１４ 放射線検出器
２０ 制御装置
３０ 画像解析装置
３１ 線源‐被写体間距離取得部
３２ 情報取得部
３３ 第１の被写体厚算出部
３４ 第１の線源‐検出器間距離算出部
３５ 第２の被写体厚算出部
３６ 第２の線源‐検出器間距離算出部
４２ 記憶部
Ｋ 被写体
Ｂ 特定の構造物
Ｃ 光軸

Claims (7)

1. 放射線源から被写体までの距離を取得する線源‐被写体間距離取得部と、
   前記放射線源から前記被写体への放射線の照射によって撮影された放射線画像上で得られ、かつ、前記放射線源から放射線検出器までの距離であるＳＩＤ値に応じて変化する距離依存情報を少なくとも一つ取得する情報取得部と、
   該情報取得部により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第１の情報と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第１の関数に、ＳＩＤ値としては、前記取得された放射線源から被写体までの距離を代入し、かつ、前記第１の情報としては、前記情報取得部により取得された前記第１の情報に該当する情報を代入して、前記被写体の仮の厚さを求める第１の被写体厚算出部と、
   該求められた被写体の仮の厚さに、前記取得された放射線源から被写体までの距離を足し合わせて仮のＳＩＤ値を求める第１の線源‐検出器間距離算出部と、
   前記情報取得部により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第２の情報と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第２の関数に、ＳＩＤ値としては、前記求められた仮のＳＩＤ値を代入し、かつ、前記第２の情報としては、前記情報取得部により取得された前記第２の情報に該当する情報を代入して、前記被写体の厚さを求める第２の被写体厚算出部と、
   該求められた被写体の厚さに、前記取得された放射線源から被写体までの距離を足し合わせて第２の線源‐検出器間距離を算出する第２の線源-検出器間距離算出部と
   を備えたことを特徴とする放射線画像解析装置。
2. 前記情報取得部が、前記距離依存情報の１つとして、放射線源から照射されて被写体を透過して放射線検出器に到達した放射線の到達線量を取得するものであり、
   前記第１の関数および前記第２の関数のいずれか一方または両方が、
   （１）ＳＩＤ値と、
   （２）放射線照射方向における被写体の厚さと、
   （３）被写体の放射線減弱係数と、
   （４）放射線源から照射された放射線の照射線量と、
   （５）前記情報取得部により取得された前記到達線量と
   の対応関係を表す関数である請求項１記載の放射線画像解析装置。
3. 前記情報取得部が、前記距離依存情報の１つとして、放射線画像上の予め設定された基準方向における特定の被写体内構造物の像の長さを取得するものであり、
   前記第１の関数および前記第２の関数のいずれか一方または両方が、
   （１）ＳＩＤ値と、
   （２）放射線照射方向における被写体の厚さと、
   （３）放射線照射方向における、被写体の厚さに対する、当該被写体の放射線検出器側の表面から前記特定の被写体内構造物までの距離の比と、
   （４）放射線照射方向に垂直な前記基準方向に対応する方向における前記特定の被写体内構造物の長さと、
   （５）前記情報取得部により取得された前記特定の被写体内構造物の像の長さと
   の対応関係を表す関数である請求項１記載の放射線画像解析装置。
4. 前記第２の関数が、前記第１の関数よりも高い精度で被写体の厚さを算出可能な、前記第１の関数とは異なる関数である請求項１記載の放射線画像解析装置。
5. 前記第１の被写体厚算出部が、前記第１の関数に、ＳＩＤ値として、前記線源‐被写体間距離取得部により取得された放射線源から被写体までの距離に予め設定された体厚補正値を加算したもの代入して、前記被写体の仮の厚さを求めるものである請求項１から４のいずれか１項記載の放射線画像解析装置。
6. 放射線源から被写体までの距離を取得する線源‐被写体間距離取得処理と、
   前記放射線源から前記被写体への放射線の照射によって撮影された放射線画像上で得られ、かつ、前記放射線源から放射線検出器までの距離であるＳＩＤ値に応じて変化する距離依存情報を少なくとも一つ取得する情報取得処理と、
   該情報取得処理により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第１の情報と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第１の関数に、ＳＩＤ値としては、前記取得された放射線源から被写体までの距離を代入し、かつ、前記第１の情報としては、前記情報取得処理により取得された前記第１の情報に該当する情報を代入して、前記被写体の仮の厚さを求める第１の被写体厚算出処理と、
   該求められた被写体の仮の厚さに、前記取得された放射線源から被写体までの距離を足し合わせて仮のＳＩＤ値を求める第１の線源‐検出器間距離算出処理と、
   前記情報取得処理により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第２の情報と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第２の関数に、ＳＩＤ値としては、前記求められた仮のＳＩＤ値を代入し、かつ、前記第２の情報としては、前記情報取得処理により取得された前記第２の情報に該当する情報を代入して、前記被写体の厚さを求める第２の被写体厚算出処理と、
   該求められた被写体の厚さに、前記取得された放射線源から被写体までの距離を足し合わせて第２の線源‐検出器間距離を算出する第２の線源‐検出器間距離算出処理と
   を含むことを特徴とする放射線画像解析方法。
7. コンピュータを、
   放射線源から被写体までの距離を取得する線源‐被写体間距離取得部と、
   前記放射線源から前記被写体への放射線の照射によって撮影された放射線画像上で得られ、かつ、前記放射線源から放射線検出器までの距離であるＳＩＤ値に応じて変化する距離依存情報を少なくとも一つ取得する情報取得部と、
   該情報取得部により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第１の情報と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第１の関数に、ＳＩＤ値としては、前記取得された放射線源から被写体までの距離を代入し、かつ、前記第１の情報としては、前記情報取得部により取得された前記第１の情報に該当する情報を代入して、前記被写体の仮の厚さを求める第１の被写体厚算出部と、
   該求められた被写体の仮の厚さに、前記取得された放射線源から被写体までの距離を足し合わせて仮のＳＩＤ値を求める第１の線源‐検出器間距離算出部と、
   前記情報取得部により取得される距離依存情報のうちの少なくとも一つの情報からなる第２の情報と、ＳＩＤ値と、放射線照射方向における被写体の厚さとの対応関係を表す第２の関数に、ＳＩＤ値としては、前記求められた仮のＳＩＤ値を代入し、かつ、前記第２の情報としては、前記情報取得部により取得された前記第２の情報に該当する情報を代入して、前記被写体の厚さを求める第２の被写体厚算出部と、
   該求められた被写体の厚さに、前記取得された放射線源から被写体までの距離を足し合わせて、第２の線源‐検出器間距離を算出する第２の線源‐検出器間距離算出部として機能させるための放射線画像解析プログラム。