JP6576519B2 - 放射線画像処理装置、方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、被写体を透過した放射線を検出する複数の検出手段の検出面間の距離情報を取得する距離情報取得装置、方法およびプログラムに関するものである。また、本発明は、距離情報を用いて放射線画像に対して画像処理を行う放射線画像処理装置、方法およびプログラムに関するものである。

従来、被写体を透過した放射線により被写体の放射線画像を撮影する際、被写体内において放射線が散乱し、この散乱放射線（以下散乱線とする）により、取得される放射線画像のコントラストが低下するという問題がある。このため、放射線画像の撮影時には、放射線を検出して放射線画像を取得するための放射線検出器等の検出手段に散乱線が照射されないように、被写体と検出手段との間に散乱線除去グリッド（以下単にグリッドとする）を配置して撮影を行うことがある。グリッドを用いて撮影を行うと被写体により散乱された放射線が検出手段に照射されにくくなるため、放射線画像のコントラストを向上させることができる。

一方、グリッドを用いた撮影を行うと、被写体像とともにグリッドに対応した縞模様（グリッド縞）が放射線画像に含まれてしまうため、画像が見難いものとなってしまう。このため、グリッドを使用することなく放射線画像の撮影を行い、グリッドによる散乱線の除去による画質改善の効果を、画像処理により放射線画像に対して付与する散乱線除去処理が提案されている（特許文献１，２参照）。特許文献１には、仮想的なグリッドを想定した仮想グリッド特性に基づいて散乱線除去処理を行う手法が提案されている。また、特許文献２には、被写体の体厚を推定して散乱線除去処理を行う手法が提案されている。

また、近年、可搬型の放射線照射装置および可搬型の検出手段を用いた、いわゆるポータブル撮影も行われている。ポータブル撮影を行うための放射線照射装置は、操作者が手で持って操作できる程度に軽量化されており、容易に持ち運ぶことができるため、例えば、病室および災害現場等の様々な場所において、被写体を撮影することが可能となっている。

特開２０１４−２０７９５８号公報 特開２０１５−０４３９５９号公報

ところで、上述した散乱線除去処理等の画像処理を行う際には、放射線源と検出手段の検出面との距離である線源画像面間距離、すなわちＳＩＤ（Source to Image Distance）が必要となる。ＳＩＤは、撮影室のように放射線源および検出手段が固定位置に設置されている場所においては、容易に取得することができる。このため、取得したＳＩＤを用いることにより、精度よく画像処理を行うことができる。

しかしながら、上述したポータブル撮影を行う際には、放射線照射装置は手で持った状態で使用され、さらに検出手段は被写体の背後に配置されるため、正確なＳＩＤを取得することは困難である。この場合、目視によりＳＩＤを計測し、その値を画像処理に用いることが考えられる。しかしながら、目視により計測したＳＩＤは正確ではないため、画像処理を精度よく行うことができない。また、ＳＩＤを計測するためのセンサ等を放射線照射装置に設けることが考えられる。しかしながら、そのようなセンサ等を設けると装置の構成が複雑となり、かつ装置のコストが上昇する。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、正確なＳＩＤを取得できるようにすることを第１の目的とする。

また、本発明は、ＳＩＤを用いて精度よく画像処理を行うことを第２の目的とする。

本発明による線源画像面間距離取得装置は、放射線源から発せられて被写体を透過した放射線を検出する複数の検出手段を、放射線の照射方向に少なくとも一部分を重複させて配置し、複数の検出手段に検出される位置に少なくとも１つのマーカを配置し、被写体およびマーカを透過した放射線を複数の検出手段のそれぞれにより検出することにより生成された複数の放射線画像を取得する画像取得手段と、
複数の検出手段のうちの放射線源に最も近い位置にある第１の検出手段の検出面と、複数の検出手段のうちの第１の検出手段以外の第２の検出手段の検出面との距離を表す第１の情報を取得する第１の情報取得手段と、
第１の検出手段により取得された第１の放射線画像に含まれる少なくとも１つのマーカの第１のマーカ像に対する、第２の検出手段により取得された第２の放射線画像に含まれる少なくとも１つのマーカの第２のマーカ像の拡大率を表す第２の情報を取得する第２の情報取得手段と、
第１の情報および第２の情報に基づいて、放射線源と第１の検出手段の検出面との距離である線源画像面間距離を算出する距離算出手段とを備えたことを特徴とするものである。

「検出手段」としては、放射線検出器の他、放射線の照射により放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光やレーザ光等の励起光の照射により、蓄積された放射線エネルギーに応じた輝尽発光光を発光する蓄積性蛍光体を利用した蓄積性蛍光体シートを用いることができる。検出手段が放射線検出器の場合、画像取得手段は、放射線検出器から出力された画像信号により表される放射線画像を取得すればよい。検出手段が蓄積性蛍光体シートの場合、撮影装置を用いて被写体を透過した放射線を蓄積性蛍光体シートに照射することにより、放射線画像情報が蓄積性蛍光体シートに一旦蓄積記録され、画像読取装置を用いてこの蓄積性蛍光体シートに励起光を照射して輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電変換することにより放射線画像を表す画像信号が生成される。このため、画像取得手段は、このように指定生成された画像信号により表される放射線画像を取得すればよい。

「複数の検出手段を放射線画像の照射方向に少なくとも一部分を重複させて配置する」とは、複数の検出手段の検出面が、放射線源から発せられる放射線の光軸に対して垂直に並ぶように、少なくとも一部分を重複させて配置することを意味する。この際、複数の検出手段は、重複する部分において密着していても、間隔を開けていてもよい。また、「少なくとも一部分を重複させて配置する」とは、複数の検出手段の全体を重複させて配置すること、および例えば長尺撮影のように、複数の検出手段の一部を重複させて配置する場合の双方を含む。

「マーカ」は、検出手段の面方向に広がる形状を有する。例えば、線分が十字に交差する形状を有するものであってもよい。また、マーカは、放射線画像にその像であるマーカ像を被写体像とは区別可能に含ませることができる任意の材料により構成されるが、被写体の組織とのコントラストを考えた場合、マーカは放射線を透過しない金属等の材料から構成されることが好ましい。なお、マーカは第１の検出手段の検出面に密着していることが好ましいが、第１の検出手段の検出面から離れた位置に配置されてもよい。

なお、本発明による線源画像面間距離取得装置においては、複数のマーカが配置された場合、第２の情報取得手段を、マーカ毎に取得した拡大率の平均値を第２の情報として取得するものとしてもよい。

本発明による放射線画像処理装置は、本発明の線源画像面間距離取得装置と、
線源画像面間距離取得装置が取得した線源画像面間距離を用いて、複数の放射線画像の少なくとも１つに対して画像処理を行う画像処理手段とを備えたことを特徴とするものである。

なお、本発明による放射線画像処理装置においては、画像処理手段を、画像処理として散乱線除去処理を行うものとしてもよい。

本発明による線源画像面間距離取得方法は、放射線源から発せられて被写体を透過した放射線を検出する複数の検出手段を、放射線の照射方向に少なくとも一部分を重複させて配置し、複数の検出手段に検出される位置に少なくとも１つのマーカを配置し、被写体およびマーカを透過した放射線を複数の検出手段のそれぞれにより検出することにより生成された複数の放射線画像を取得し、
複数の検出手段のうちの放射線源に最も近い位置にある第１の検出手段の検出面と、複数の検出手段のうちの第１の検出手段以外の第２の検出手段の検出面との距離を表す第１の情報を取得し、
第１の検出手段により取得された第１の放射線画像に含まれる少なくとも１つのマーカの第１のマーカ像に対する、第２の検出手段により取得された第２の放射線画像に含まれる少なくとも１つのマーカの第２のマーカ像の拡大率を表す第２の情報を取得し、
第１の情報および第２の情報に基づいて、放射線源と第１の検出手段の検出面との距離である線源画像面間距離を算出することを特徴とするものである。

本発明による放射線画像処理方法は、本発明の線源画像面間距離取得方法により線源画像面間距離を取得し、
線源画像面間距離を用いて、複数の放射線画像の少なくとも１つに対して画像処理を行うことを特徴とするものである。

なお、本発明による線源画像面間距離取得方法および放射線画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。

本発明によれば、複数の検出手段のうちの放射線源に最も近い位置にある第１の検出手段の検出面と、複数の検出手段のうちの第１の検出手段以外の第２の検出手段の検出面との距離を表す第１の情報が取得される。また、第１の検出手段により取得された第１の放射線画像に含まれる少なくとも１つのマーカの第１のマーカ像に対する、第２の検出手段により取得された第２の放射線画像に含まれる少なくとも１つのマーカの第２のマーカ像の拡大率を表す第２の情報が取得される。そして、第１および第２の情報に基づいて線源画像面間距離が算出される。このため、センサ等を設けることなく、簡易かつ安価な構成の装置を用いて正確な線源画像面間距離を取得することができる。

また、線源画像面間距離を用いて複数の放射線画像の少なくとも１つに対して画像処理を施すことにより、正確な線源画像面間距離を用いた高精度の画像処理を行うことができる。

本発明の実施形態による線源画像面間距離取得装置および放射線画像処理装置を適用した放射線画像撮影システムの構成を示す概略ブロック図 画像読取装置の構成を示す概略図 コンピュータに放射線画像処理プログラムをインストールすることにより実現された放射線画像処理装置の概略構成を示す図 第１および第２の放射線画像を示す図 エネルギーサブトラクション撮影時におけるＳＩＤの算出を説明するための図 散乱線除去処理を示すブロック図 本実施形態において行われる処理を示すフローチャート 長尺撮影を説明するための図 長尺撮影時におけるＳＩＤの算出を説明するための図

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による線源画像面間距離取得装置および放射線画像処理装置を適用した放射線画像撮影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、本実施形態による放射線画像撮影システムは、被写体Ｈの放射線画像を撮影し、放射線画像に対して散乱線除去処理を含む各種画像処理を行うためのものであり、撮影装置１と、画像読取装置２と、本実施形態による線源画像面間距離取得装置および放射線画像処理装置を内包するコンピュータ３とを備える。

撮影装置１は、２枚の蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２に、放射線源であるＸ線源４から発せられ、被写体Ｈを透過したＸ線を、それぞれエネルギーを変えて照射するいわゆる１ショットエネルギーサブトラクションを行うための撮影装置である。撮影時においては、図１に示すように、Ｘ線源４に近い側から順に第１の蓄積性蛍光体シートＩＰ１および第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ２を配置し、これら両シートＩＰ１，ＩＰ２の間に、銅板からなるＸ線エネルギー変換フィルタ５を配置して、Ｘ線源４を駆動させる。ここで、蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２およびＸ線エネルギー変換フィルタ５は密着されている。

なお、本実施形態においては、第１の蓄積性蛍光体シートＩＰ１の検出面には、鉛等のＸ線を透過しない金属からなる複数のマーカ６が配置される。これにより、第１の蓄積性蛍光体シートＩＰ１には、いわゆる軟線も含む低圧のＸ線により、第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ２には、軟線が除かれた高圧のＸ線により被写体Ｈの放射線画像情報がそれぞれ蓄積記録される。このとき蓄積性蛍光体シートＩＰ１と蓄積性蛍光体シートＩＰ２とで被写体Ｈの位置関係は同じとする。これにより、２枚の蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２には、被写体Ｈの少なくとも一部の画像情報が互いに異なる放射線画像情報が蓄積記録される。なお、蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２が検出手段に対応する。

図２は画像読取装置の構成を示す概略図である。上述したように放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２のうち、まず蓄積性蛍光体シートＩＰ１をエンドレスベルト９により矢印Ｙの方向に移動させながら、レーザ光源１０からのレーザ光である励起光１１を走査ミラー１２によって偏向させ、シートＩＰ１上をＸ方向に主走査させる。励起光走査により蓄積性蛍光体シートＩＰ１からは、蓄積記録されている放射線画像情報に応じた光量の輝尽発光光１３が発散する。輝尽発光光１３は、透明なアクリル板を成形して作られた光ガイド１４の一端面からこの光ガイド１４の内部に入射し、その中を全反射を繰り返しながら進行して、フォトマルチプライヤ１５に受光される。フォトマルチプライヤ１５からは、輝尽発光光１３の発光量に対応した、すなわち被写体Ｈの放射線画像情報を示すアナログの出力信号Ｑ１が出力される。

出力信号Ｑ１は変換部１６により対数変換され、さらにＡ／Ｄ変換されてデジタルの第１の放射線画像Ｇ１に変換される。次に、全く同様にして、もう１枚の蓄積性蛍光体シートＩＰ２に記録された画像情報が読み出されて出力信号Ｑ２が得られ、出力信号Ｑ２が変換部１６によりデジタルの第２の放射線画像Ｇ２に変換される。第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２はコンピュータ３に入力される。

コンピュータ３には表示部１８および入力部１９が接続されている。表示部１８は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）あるいは液晶ディスプレイ等からなり、撮影により取得された放射線画像およびコンピュータ３において行われる処理に必要な各種入力の補助を行う。入力部１９は、キーボード、マウスあるいはタッチパネル等からなる。

コンピュータ３には、本実施形態の線源画像面間距離取得プログラムおよび放射線画像処理プログラムがインストールされている。なお、線源画像面間距離取得プログラムは放射線画像処理プログラムに内包されるため、以降の説明においては、単に放射線画像処理プログラムと称する。本実施形態においては、コンピュータは、操作者が直接操作するワークステーションあるいはパソコンでもよいし、それらとネットワークを介して接続されたサーバコンピュータでもよい。放射線画像処理プログラムは、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。もしくは、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、あるいはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じてコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。

図３はコンピュータ３に放射線画像処理プログラムをインストールすることにより実現された放射線画像処理装置の概略構成を示す図である。図３に示すように、放射線画像処理装置は、標準的なコンピュータの構成として、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２１、メモリ２２およびストレージ２３を備えている。

ストレージ２３は、ハードディスクまたはＳＳＤ（Solid State Drive）等のストレージデバイスからなり、撮影装置１の各部を駆動するためのプログラムおよび放射線画像処理プログラムを含む各種情報が記憶されている。また、撮影により取得された放射線画像も記憶される。また、ストレージ２３には、後述する各種テーブルも記憶される。

メモリ２２には、各種処理をＣＰＵ２１に実行させるために、ストレージ２３に記憶されたプログラム等が一時的に記憶される。放射線画像処理プログラムは、ＣＰＵ２１に実行させる処理として、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得する画像取得処理、Ｘ線源４に最も近い位置にある第１の蓄積性蛍光体シートＩＰ１の検出面と、第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ２の検出面との距離を表す第１の情報を取得する第１の情報取得処理、第１の蓄積性蛍光体シートＩＰ１により取得された第１の放射線画像Ｇ１に含まれるマーカ６の第１のマーカ像に対する、第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ２により取得された第２の放射線画像Ｇ２に含まれるマーカ６の第２のマーカ像の拡大率を表す第２の情報を取得する第２の情報取得処理、第１および第２の情報に基づいて、Ｘ線源４と第１の蓄積性蛍光体シートＩＰ１の検出面との距離であるＳＩＤを算出する距離算出処理、ＳＩＤを用いての放射線画像Ｇ１，Ｇ２に対する画像処理、並びに処理済みの放射線画像Ｇ１，Ｇ２に対するエネルギーサブトラクション処理を規定している。

そして、ＣＰＵ２１が放射線画像処理プログラムに従いこれらの処理を実行することで、コンピュータ３は、画像取得部３１、第１の情報取得部３２、第２の情報取得部３３、距離算出部３４、画像処理部３５およびエネルギーサブトラクション処理部３６として機能する。なお、コンピュータ３は、画像取得処理、第１の情報取得処理、第２の情報取得処理、距離算出処理、画像処理およびエネルギーサブトラクション処理をそれぞれ行うプロセッサを備えるものであってもよい。ここで、蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２がそれぞれ第１および第２の検出手段に対応する。また、画像取得部３１、第１の情報取得部３２、第２の情報取得部３３および距離算出部３４が、本発明の線源画像面間距離取得装置を構成する。

画像取得部３１は、画像読取装置２が生成した第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得してストレージ２３に保存する。なお、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２がサーバ等の他の記憶装置に記憶されている場合は、その記憶装置から第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得すればよい。

第１の情報取得部３２は、第１の蓄積性蛍光体シートＩＰ１の検出面と、第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ２の検出面との距離Ｄを表す第１の情報Ｊ１を取得する。なお、第１および第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２の厚さおよびフィルタ５の厚さは既知であるため、距離Ｄは第１の蓄積性蛍光体シートＩＰ１の厚さにフィルタ５の厚さを加えたものとなる。第１の情報取得部３２は、操作者による入力部１９からの入力を受け付けることにより、距離Ｄを表す第１の情報Ｊ１を取得する。なお、第１の情報Ｊ１をストレージ２３に記憶しておくようにしてもよい。この場合、第１の情報取得部３２は、ストレージ２３から第１の情報Ｊ１を読み出すことにより取得する。

第２の情報取得部３３は、第１の蓄積性蛍光体シートＩＰ１により取得された第１の放射線画像Ｇ１に含まれるマーカ６の第１のマーカ像に対する、第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ２により取得された第２の放射線画像Ｇ２に含まれるマーカ６の第２のマーカ像の拡大率を表す第２の情報Ｊ２を取得する。図４は第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を示す図である。図４に示すように、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２には、被写体Ｈの画像情報およびマーカ６の複数のマーカ像Ｍ１，Ｍ２が含まれる。なお、マーカは円形の枠と、十字に交差する線分が組み合わされた形状をなしている。

ここで、Ｘ線源４から出射されるＸ線はコーンビームであるため、第２の放射線画像Ｇ２に含まれる第２のマーカ像Ｍ２のサイズは、第１の放射線画像Ｇ１に含まれる第１のマーカ像Ｍ１のサイズよりも大きい。第２の情報取得部３３は、第１のマーカ像Ｍ１に対する第２のマーカ像Ｍ２の拡大率Ｋを第２の情報Ｊ２として取得する。本実施形態においては、４つのマーカ６を使用しているため、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２にはそれぞれ４つの第１および第２のマーカ像Ｍ１，Ｍ２が含まれる。第２の情報取得部３３は、マーカ６毎に４つの拡大率を算出し、４つの拡大率の平均値または中間値等の代表値となる拡大率Ｋを第２の情報Ｊ２として取得する。なお、拡大率Ｋは、対応する第１および第２のマーカ像Ｍ１，Ｍ２間におけるテンプレートマッチングにより算出する。また、第１および第２のマーカ像Ｍ１，Ｍ２における円形部分のあらかじめ定められた方向における直径の比率を用いてもよい。

距離算出部３４は、第１の情報Ｊ１および第２の情報Ｊ２に基づいて、ＳＩＤを算出する。図５はＳＩＤの算出を説明するための図である。図５において、破線はＸ線源４から出射されたＸ線におけるマーカ６に照射される部分を示している。第１のマーカ像Ｍ１の範囲は第１の蓄積性蛍光体シートＩＰ１とＸ線の破線の部分とが交差する範囲であり、第２のマーカ像Ｍ２の範囲は第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ２とＸ線の破線の部分とが交差する範囲である。第２の情報取得部３３が取得した第２の情報Ｊ２である拡大率Ｋは、ＳＩＤおよび第１の蓄積性蛍光体シートＩＰ１の検出面と、第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ２の検出面との距離Ｄとを用いて、下記の式（１）により表すことができる。

Ｋ＝（ＳＩＤ＋Ｄ）／ＳＩＤ （１）
したがって、ＳＩＤは、距離Ｄおよび拡大率Ｋを用いて下記の式（２）により算出することができる。

ＳＩＤ＝Ｄ／（Ｋ−１） （２）
例えば、Ｄが２ｃｍ、拡大率Ｋが１．０１の場合、ＳＩＤは２００ｃｍとなる。

画像処理部３５は、ＳＩＤを用いて第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２に対して画像処理を行う。本実施形態においては、散乱線除去処理を含む画像処理を行う。以下、散乱線除去処理について説明する。図６は散乱線除去処理を示すブロック図である。

本実施形態においては、撮影時にはグリッドは使用されていない。このため、画像処理部３５は、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２に対して、実際にグリッドを使用して撮影を行った場合と同様の散乱線を除去する効果を付与するように散乱線除去処理を行う。散乱線除去処理は例えば上記特許文献１に記載されたように、実際に使用することが想定される仮想グリッド特性を用いて行う。このため、画像処理部３５は、操作者による入力部１９からの入力により仮想グリッド特性を取得する。本実施形態においては、仮想グリッド特性は、仮想グリッドについての散乱線透過率Ｔｓ、および被写体Ｈを透過して第１および第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２に照射される一次線の透過率（一次線透過率）Ｔｐとする。なお、散乱線透過率Ｔｓおよび一次線透過率Ｔｐは０〜１の間の値をとる。

画像処理部３５は、散乱線透過率Ｔｓおよび一次線透過率Ｔｐの値の入力を直接受け付けることにより仮想グリッド特性を取得してもよいが、本実施形態においては、放射線画像の取得時の撮影条件の入力部１９からの入力を受け付けることにより、仮想グリッド特性、すなわち散乱線透過率Ｔｓおよび一次線透過率Ｔｐを取得する。

撮影条件は、ＳＩＤ、撮影線量、管電圧、線源のターゲットおよびフィルタの材質、並びに撮影に使用される蓄積性蛍光体シートの種類等を含む。ここで、放射線画像の撮影時には、一般的に撮影条件に応じて使用するグリッドの種類が決められており、グリッドの種類に応じて散乱線透過率Ｔｓおよび一次線透過率Ｔｐが異なるものとなる。このため、撮影条件に関して、各種撮影条件と仮想グリッド特性とを対応づけたテーブルがストレージ２３に記憶されている。なお、各種撮影条件は、放射線画像撮影システムが設置される施設に応じて決まっていることが多い。このため、実際の撮影時の撮影条件が不明である場合は、施設に応じた撮影条件を使用すればよい。画像処理部３５は、ストレージ２３に記憶されたテーブルを参照して、入力部１９から入力された撮影条件に基づいて仮想グリッド特性を取得する。

そして、画像処理部３５は、放射線画像Ｇ１，Ｇ２における被写体厚の分布Ｔ（ｘ，ｙ）から、下記の式（３）、（４）に基づいて一次線像および散乱線像を算出し、算出した一次線像および散乱線像から式（５）に基づいて、散乱線含有率分布Ｓ（ｘ，ｙ）を算出する。

Icp(x,y) = Io(x,y)×exp(-μ×T(x,y)) （３）
Ics(x,y) = Io(x,y)＊Sσ(T(x,y)) （４）
S(x,y) = Ics(x,y)/(Ics(x,y)+Icp(x,y)) （５）
ここで、（ｘ，ｙ）は投影画像Ｇｉの画素位置の座標、Ｉｃｐ（ｘ，ｙ）は画素位置（ｘ，ｙ）における一次線像、Ｉｃｓ（ｘ，ｙ）は画素位置（ｘ，ｙ）における散乱線像、Ｉｏ（ｘ，ｙ）は画素位置（ｘ，ｙ）における被写体表面への入射線量、μは被写体Ｈの線減弱係数、Ｓσ（Ｔ（ｘ，ｙ））は画素位置（ｘ，ｙ）における被写体厚に応じた散乱の特性を表す畳みこみカーネルである。

また、被写体厚の分布Ｔ（ｘ，ｙ）は、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２における輝度分布が被写体の厚さの分布と略一致するものと仮定し、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２の画素値を線減弱係数値により厚さに変換することにより算出すればよい。これに代えて、センサ等を用いて被写体Ｈの厚さを計測してもよく、立方体あるいは楕円柱等のモデルで近似してもよい。

入射線量Ｉｏ（ｘ，ｙ）は、被写体Ｈが存在しないと仮定した際に蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２に照射されるＸ線の線量であり、ＳＩＤ、管電圧およびｍＡｓ値に応じて変化する。本実施形態においては、各種ＳＩＤ、管電圧およびｍＡｓ値と入射線量とを対応づけたテーブルをストレージ２３に記憶しておき、ＳＩＤ、管電圧およびｍＡｓ値からこのテーブルを参照して入射線量Ｉｏ（ｘ，ｙ）を求める。

式（４）における＊は畳みこみ演算を表す演算子である。さらに、Sσ（Ｔ（ｘ，ｙ））は、撮影条件に応じて実験的に求めることができる。本実施形態においては、各種撮影条件とSσ（Ｔ（ｘ，ｙ））とを対応づけたテーブルをストレージ２３に記憶しておき、撮影条件からこのテーブルを参照してSσ（Ｔ（ｘ，ｙ））を求める。

そして、画像処理部３５は、仮想グリッド特性である散乱線透過率Ｔｓおよび一次線透過率Ｔｐ、並びに散乱線含有率分布Ｓ（ｘ，ｙ）から、放射線画像Ｇ１，Ｇ２を変換する変換係数Ｒ（ｘ，ｙ）を下記の式（６）により算出する。さらに、画像処理部３５は、下記の式（７）により、変換係数Ｒ（ｘ，ｙ）を第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２の各画素の画素値に乗算することにより、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２から散乱線成分を除去して第１および第２の処理済みの放射線画像を取得する。

R(x,y) = S(x,y)×Ts + (1-S(x,y))×Tp …（６）
Gs(x,y) =R(x,y) ×G(x,y) …（７）
なお、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を複数の周波数帯域に分解し、各周波数帯域毎に変換係数の算出、および変換係数の乗算の処理を行うようにしてもよい。この場合、変換係数が乗算された各周波数帯域の投影画像を周波数合成することにより、処理済みの第１および第２の放射線画像Ｇｓ１，Ｇｓ２を取得する。

また、画像処理部３５は、処理済みの放射線画像Ｇｓ１，Ｇｓ２に対して、階調補正処理、濃度補正処理および周波数強調処理等の他の画像処理を施すようにしてもよい。

エネルギーサブトラクション処理部３６は、処理済みの放射線画像Ｇｓ１，Ｇｓ２の対応する画素間において重みづけ減算処理を行う。これにより、エネルギーサブトラクション処理部３６は、被写体Ｈの軟部のみが抽出された軟部画像および骨部のみが抽出された骨部画像を生成する。この際、処理済みの放射線画像Ｇｓ１，Ｇｓ２の位置合せは、マーカ像Ｍ１，Ｍ２を用いて行う。すなわち、マーカ像Ｍ１，Ｍ２が一致するように、処理済みの放射線画像Ｇｓ１，Ｇｓ２の少なくとも一方を平行移動、回転および拡大縮小して、処理済みの放射線画像Ｇｓ１，Ｇｓ２の位置合せを行えばよい。

次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図７は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、画像取得部３１が、画像読取装置２により第１および第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２から生成された第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得する（ステップＳＴ１）。次いで、第１の情報取得部３２が、第１の蓄積性蛍光体シートＩＰ１の検出面と、第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ２の検出面との距離Ｄを表す第１の情報Ｊ１を取得する（ステップＳＴ２）。さらに、第２の情報取得部３３が、第１の蓄積性蛍光体シートＩＰ１により取得された第１の放射線画像Ｇ１に含まれるマーカ６の第１のマーカ像に対する、第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ２により取得された第２の放射線画像Ｇ２に含まれるマーカ６の第２のマーカ像の拡大率Ｋを表す第２の情報Ｊ２を取得する（ステップＳＴ３）。

そして、距離算出部３４が、第１の情報Ｊ１および第２の情報Ｊ２に基づいて、ＳＩＤを算出する（ステップＳＴ４）。次いで、画像処理部３５が、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２に対して、散乱線除去処理を含む画像処理を行って処理済みの放射線画像Ｇｓ１，Ｇｓ２を取得する（ステップＳＴ５）。さらに、エネルギーサブトラクション処理部３６が、処理済みの放射線画像Ｇｓ１，Ｇｓ２にエネルギーサブトラクション処理を行って、被写体Ｈの軟部のみが抽出された軟部画像および骨部のみが抽出された骨部画像を生成し（ステップＳＴ６）、処理を終了する。軟部画像および骨部画像は表示部１８に表示されて診断に供される。

このように、本実施形態においては、第１の情報Ｊ１および第２の情報Ｊ２に基づいてＳＩＤを算出するようにしたため、センサ等を設けることなく、簡易かつ安価な装置を用いて正確なＳＩＤを取得することができる。

また、取得したＳＩＤを用いて複数の第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２に対して画像処理を施すことにより、正確なＳＩＤを用いた高精度の画像処理を行うことができる。

なお、上記実施形態においては、エネルギーサブトラクション処理を行うために２枚の蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２を重ねて被写体Ｈの放射線画像を取得しているが、被写体Ｈの骨全体（全脊椎）や足全体（全下肢）等の長尺領域を撮影対象とした長尺撮影により取得した放射線画像を用いても、本願の手法を用いてＳＩＤを算出することが可能である。図８は長尺撮影を説明するための図である。なお、図８においては、３枚の蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２，ＩＰ３を使用している。図８に示すように、長尺撮影時には、３枚の蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２，ＩＰ３が、一部が重複するように配置される。また、Ｘ線源４に近い側にある蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ３のうち、蓄積性蛍光体シートＩＰ１の表面にはマーカ６が配置される。長尺撮影は、配置された３枚の蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２，ＩＰ３に被写体Ｈの全身の放射線画像情報を蓄積記録し、蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２，ＩＰ３のそれぞれから放射線画像情報を読み出して、放射線画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を生成し、生成した３つの放射線画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３をつなげることにより、長尺の放射線画像ＧＬを生成するようにしている。

ここで、長尺撮影により取得された放射線画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３のうち、放射線画像Ｇ１，Ｇ２の重複部分にはマーカ６のマーカ像Ｍ１，Ｍ２がそれぞれ含まれる。図９は長尺撮影時におけるＳＩＤの算出を説明するための図である。図９において、破線はＸ線源４から出射されたＸ線のうちマーカ６を通過する部分を示している。第１のマーカ像Ｍ１の範囲は第１の蓄積性蛍光体シートＩＰ１とＸ線の破線の部分とが交差する範囲であり、第２のマーカ像Ｍ２の範囲は第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ２とＸ線の破線の部分とが交差する範囲である。図９に示すように、第１のマーカ像Ｍ１に対する第２のマーカ像Ｍ２の拡大率Ｋ、蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２の検出面間の距離ＤおよびＳＩＤの関係は、図５に示すものと同一である。したがって、長尺撮影を行った場合にも、第１の情報取得部３２により蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２の検出面間の距離Ｄを第１の情報Ｊ１として取得し、第２の情報取得部３３により第１のマーカ像Ｍ１に対する第２のマーカ像Ｍ２の拡大率Ｋを第２の情報Ｊ２として取得することにより、距離算出部３４において、上記式（２）を用いてＳＩＤを算出することができる。

なお、上記実施形態においては、蓄積性蛍光体シートに被写体Ｈを透過したＸ線を照射して、画像読取装置２において蓄積性蛍光体シートから放射線画像情報を読み出すことにより放射線画像を取得している。しかしながら、蓄積性蛍光体シートに代えて放射線検出器を用いて放射線画像を取得してもよい。

放射線検出器は、放射線画像の記録および読み出しを繰り返して行うことができるものであり、放射線の照射を直接受けて電荷を発生する、いわゆる直接型の放射線検出器を用いてもよいし、放射線を一旦可視光に変換し、その可視光を電荷信号に変換する、いわゆる間接型の放射線検出器を用いるようにしてもよい。また、放射線画像信号の読出方式としては、ＴＦＴ（thin film transistor）スイッチをオンおよびオフすることによって放射線画像信号が読み出される、いわゆるＴＦＴ読出方式のもの、あるいは読取光を照射することによって放射線画像信号が読み出される、いわゆる光読出方式のものを用いることが望ましいが、これに限らずその他のものを用いるようにしてもよい。

なお、放射線検出器を用いる場合においても、上記実施形態と同様にＳＩＤを算出することができる。ここで、上記実施形態における第１および第２の蓄積性蛍光体シートＩＰ１，ＩＰ２に代えて、第１および第２の放射線検出器ＤＲ１，ＤＲ２を使用し、第１および第２の放射線検出器ＤＲ１，ＤＲ２からそれぞれ第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２が取得されるものとする。第１の情報取得部３２は、第１の放射線検出器ＤＲ１の検出面と、第２の放射線検出器ＤＲ２の検出面との距離を表す第１の情報Ｊ１を取得する。この場合においても、第１および第２の放射線検出器ＤＲ１，ＤＲ２の厚さおよびフィルタ５の厚さは既知であるため、距離Ｄは第１の放射線検出器ＤＲ１の厚さにフィルタ５の厚さを加えたものとなる。一方、第２の情報取得部３３は、第１の放射線検出器ＤＲ１により取得された第１の放射線画像Ｇ１に含まれるマーカ６の第１のマーカ像に対する、第２の放射線検出器ＤＲ２により取得された第２の放射線画像Ｇ２に含まれるマーカ６の第２のマーカ像の拡大率を表す第２の情報Ｊ２を取得する。そして、距離算出部３４が上記式（２）により、第１の情報Ｊ１および第２の情報Ｊ２に基づいてＳＩＤを算出することができる。

また、上記実施形態においては、複数のマーカ６を用いているが、１つのマーカ６のみを用いるようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、Ｘ線を透過しない金属からなるマーカ６を用いているが、放射線画像に被写体像と区別可能にマーカ像を含ませることが可能であれば、Ｘ線を透過する金属または樹脂等の材料からなるマーカ６を用いてもよい。

また、上記実施形態においては、マーカ６をＸ線源４に近い側の蓄積性蛍光体シートに密着させているが、蓄積性蛍光体シートから離れた位置に配置してもよい。例えば、被写体Ｈの上に配置してもよい。

また、上記実施形態においては、Ｘ線の光軸に対して２枚の蓄積性蛍光体シートが重なるようにして撮影を行っているが、３枚以上の蓄積性蛍光体シートを重なるように配置して撮影を行うようにしても、上記実施形態と同様にＳＩＤを算出することができる。この場合、Ｘ線源に最も近い蓄積性蛍光体シートの検出面と、Ｘ線源に近い側から２番目以降のいずれかの蓄積性蛍光体シートの検出面との間の距離Ｄ、およびＸ線源に最も近い蓄積性蛍光体シートから取得した放射線画像に含まれるマーカ像に対する、上記距離Ｄの取得に用いた蓄積性蛍光体シートから取得した放射線画像に含まれるマーカ像の拡大率Ｋを取得して、ＳＩＤの算出に用いればよい。

また、上記実施形態においては、散乱線除去処理として特許文献１に記載された手法を用いているが、特許文献２に記載された手法等、任意の手法を用いることが可能である。

また、上記実施形態においては、ＳＩＤを用いた処理として散乱線除去処理を行っているが、ＳＩＤを用いる他の画像処理を行うようにしてもよい。

１ 撮影装置
２ 画像読取装置
３ コンピュータ
４ Ｘ線源
５ Ｘ線エネルギー変換フィルタ
６ マーカ
２１ ＣＰＵ
２２ メモリ
２３ ストレージ
３１ 画像取得部
３２ 第１の情報取得部
３３ 第２の情報取得部
３４ 距離算出部
３５ 画像処理部
３６ エネルギーサブトラクション処理部

Claims (4)

1. 放射線源から発せられて被写体を透過した放射線を検出する複数の検出手段を、前記放射線の照射方向に少なくとも一部分を重複させて配置し、前記複数の検出手段に検出される位置に少なくとも１つのマーカを配置し、前記被写体および前記マーカを透過した前記放射線を前記複数の検出手段のそれぞれにより検出することにより生成された複数の放射線画像を取得する画像取得手段と、
   前記複数の検出手段のうちの前記放射線源に最も近い位置にある第１の検出手段の検出面と、前記複数の検出手段のうちの前記第１の検出手段以外の第２の検出手段の検出面との距離を表す第１の情報を取得する第１の情報取得手段と、
   前記第１の検出手段により取得された第１の放射線画像に含まれる前記少なくとも１つのマーカの第１のマーカ像に対する、前記第２の検出手段により取得された第２の放射線画像に含まれる前記少なくとも１つのマーカの第２のマーカ像の拡大率を表す第２の情報を取得する第２の情報取得手段と、
   前記第１の情報および前記第２の情報に基づいて、前記放射線源と前記第１の検出手段の検出面との距離である線源画像面間距離を算出する距離算出手段と、
   前記線源画像面間距離を用いて、前記複数の放射線画像の少なくとも１つに対して画像処理を行う画像処理手段と、
   前記画像処理が行われた放射線画像を含む前記複数の放射線画像の対応する画素間において重みづけ減算処理を行うエネルギーサブトラクション手段とを備えた放射線画像処理装置。
2. 前記画像処理手段は、前記画像処理として散乱線除去処理を行う請求項１記載の放射線画像処理装置。
3. 放射線源から発せられて被写体を透過した放射線を検出する複数の検出手段を、前記放射線の照射方向に少なくとも一部分を重複させて配置し、前記複数の検出手段に検出される位置に少なくとも１つのマーカを配置し、前記被写体および前記マーカを透過した前記放射線を前記複数の検出手段のそれぞれにより検出することにより生成された複数の放射線画像を取得し、
   前記複数の検出手段のうちの前記放射線源に最も近い位置にある第１の検出手段の検出面と、前記複数の検出手段のうちの前記第１の検出手段以外の第２の検出手段の検出面との距離を表す第１の情報を取得し、
   前記第１の検出手段により取得された第１の放射線画像に含まれる前記少なくとも１つのマーカの第１のマーカ像に対する、前記第２の検出手段により取得された第２の放射線画像に含まれる前記少なくとも１つのマーカの第２のマーカ像の拡大率を表す第２の情報を取得し、
   前記第１の情報および前記第２の情報に基づいて、前記放射線源と前記第１の検出手段の検出面との距離である線源画像面間距離を算出し、
   前記線源画像面間距離を用いて、前記複数の放射線画像の少なくとも１つに対して画像処理を行い、
   前記画像処理が行われた放射線画像を含む前記複数の放射線画像の対応する画素間において重みづけ減算処理を行う放射線画像処理方法。
4. 放射線源から発せられて被写体を透過した放射線を検出する複数の検出手段を、前記放射線の照射方向に少なくとも一部分を重複させて配置し、前記複数の検出手段に検出される位置に少なくとも１つのマーカを配置し、前記被写体および前記マーカを透過した前記放射線を前記複数の検出手段のそれぞれにより検出することにより生成された複数の放射線画像を取得する手順と、
   前記複数の検出手段のうちの前記放射線源に最も近い位置にある第１の検出手段の検出面と、前記複数の検出手段のうちの前記第１の検出手段以外の第２の検出手段の検出面との距離を表す第１の情報を取得する手順と、
   前記第１の検出手段により取得された第１の放射線画像に含まれる前記少なくとも１つのマーカの第１のマーカ像に対する、前記第２の検出手段により取得された第２の放射線画像に含まれる前記少なくとも１つのマーカの第２のマーカ像の拡大率を表す第２の情報を取得する手順と、
   前記第１の情報および前記第２の情報に基づいて、前記放射線源と前記第１の検出手段の検出面との距離である線源画像面間距離を算出する手順と、
   前記線源画像面間距離を用いて、前記複数の放射線画像の少なくとも１つに対して画像処理を行う手順と、
   前記画像処理が行われた放射線画像を含む前記複数の放射線画像の対応する画素間において重みづけ減算処理を行う手順とをコンピュータに実行させる放射線画像処理プログラム。