JP7016293B2 - 骨塩情報取得装置、方法およびプログラム - Google Patents

Description

本開示は、骨を含む放射線画像を用いて骨塩情報を取得する骨塩情報取得装置、方法およびプログラムに関する。

骨粗鬆症等の骨系疾患において、骨密度の診断に用いられる代表的な骨塩定量方法の一つにＤＸＡ法（Dual X-ray Absorptiometry）が知られている。ＤＸＡ法は、人体に入射し透過する放射線が、人体を構成する物質（例えば骨）に依存する質量減弱係数μ（ｃｍ²／ｇ）とその密度ρ(ｇ／ｃｍ³)および厚さｔ(ｃｍ)によって特徴づけされる減弱を受けることを利用し、２種類のエネルギーの放射線で撮影して得られた放射線画像のピクセル値から、骨塩量を算出する手法である。

また、照射された放射線に応じた電荷を蓄積する複数の画素を含む放射線検出器を２つ備え、これらの２つの放射線検出器が積層されて配置された放射線画像撮影装置が知られている。また、この種の放射線画像撮影装置において、各放射線検出器に照射された放射線の線量に応じた電気信号の各々を用いて、被写体の骨塩量を測定する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１８－１５４５３号公報

ところで、放射線画像を取得する際には、被写体内において放射線が散乱することにより散乱線が発生するが、ＤＸＡ法においては、散乱線の影響が低減されるように放射線を被写体に照射している。ＤＸＡ法により骨塩情報を取得するためには、上記のように放射線を被写体に照射するための専用の装置が必要となることから、既存の設備を使用することができない。また、ＤＸＡ法は、個々の骨についての骨塩量を算出するものであるため、骨の部分毎に骨塩情報を評価することができない。

本開示は、上記事情に鑑みなされたものであり、既存の設備を使用して骨塩情報を取得できるようにすることを目的とする。

本開示による骨塩情報取得装置は、骨部および軟部を含む被写体を透過した放射線により取得された、一次線成分および散乱線成分をそれぞれ含む放射線画像に基づいて、放射線画像の画素毎に被写体の体厚を推定する体厚推定部と、
放射線画像に基づいて、被写体の骨部領域の画素値である骨部画素値を取得する骨部画素値取得部と、
放射線画像を取得した際の撮影条件、画素毎の体厚および骨部画素値に基づいて、骨部領域の画素毎に骨部領域における骨塩量を表す骨塩情報を取得する情報取得部とを備える。

なお、本開示による骨塩情報取得装置においては、骨部画素値取得部は、被写体の体厚および放射線画像を取得した際の撮影条件に基づいて、被写体の軟部を表す軟部画像を生成し、放射線画像と軟部画像との差分に基づいて、被写体の骨部を表す骨部画像を生成し、骨部画像の画素値を骨部画素値として取得するものであってもよい。

また、本開示による骨塩情報取得装置においては、骨部画素値取得部は、放射線画像における骨部が強調された骨部強調画像を生成し、骨部強調画像の画素値を骨部画素値として取得するものであってもよい。

また、本開示による骨塩情報取得装置においては、情報取得部は、骨部画素値を、基準撮影条件に基づいて取得される放射線画像に含まれる骨部領域の画素値に変換することにより、骨塩情報を取得するものであってもよい。

また、本開示による骨塩情報取得装置においては、基準撮影条件は、放射線画像を取得する際に、放射線源に印加される管電圧であってもよい。

また、本開示による骨塩情報取得装置においては、情報取得部は、基準撮影条件、体厚に応じたビームハードニング、および撮影時における散乱線除去グリッドの有無の少なくとも１つの情報に応じた補正係数に基づいて、骨部画素値を変換することにより骨塩情報を取得するものであってもよい。

また、本開示による骨塩情報取得装置においては、骨塩情報に関連する関連情報を表示部に表示する表示制御部をさらに備えるものであってもよい。

骨塩情報に関連する関連情報は、骨塩情報から算出される新たな情報、および骨塩情報と他の情報とから算出される新たな情報を含む。また、関連情報は骨塩情報そのものであってもよい。

また、本開示による骨塩情報取得装置においては、表示制御部は、放射線画像から取得された、被写体の軟部領域を表す軟部画像、被写体の骨部領域を表す骨部画像、または放射線画像に骨塩情報を重畳した合成画像を、関連情報として表示部に表示するものであってもよい。

また、本開示による骨塩情報取得装置においては、表示制御部は、骨塩情報から算出された骨強度を、関連情報として表示部に表示するものであってもよい。

また、本開示による骨塩情報取得装置においては、表示制御部は、被写体が複数の骨を含む場合、骨毎に取得された関連情報を表示部に表示するものであってもよい。

また、本開示による骨塩情報取得装置においては、表示制御部は、骨部領域内の部分領域についての関連情報を表示部に表示するものであってもよい。

また、本開示による骨塩情報取得装置においては、部分領域は、骨部領域における海綿骨の領域であってもよい。

また、本開示による骨塩情報取得装置においては、表示制御部は、被写体が複数の骨を含む場合、骨間における骨塩情報の比較結果を、関連情報として表示部に表示するものであってもよい。

また、本開示による骨塩情報取得装置においては、表示制御部は、骨部領域内の部分領域間における骨塩情報の比較結果を、関連情報として表示部に表示するものであってもよい。

また、本開示による骨塩情報取得装置においては、表示制御部は、同一被検体に関して取得日時が異なる過去の骨塩情報と取得した骨塩情報との比較結果を、関連情報として表示部に表示するものであってもよい。

また、本開示による骨塩情報取得装置においては、表示制御部は、骨部領域が椎骨領域である場合、脊柱のアライメントおよび骨塩情報から生成された骨折リスクを表す情報を、関連情報として表示部に表示するものであってもよい。

また、本開示による骨塩情報取得装置においては、関連情報を生成する関連情報生成部をさらに備えるものであってもよい。

本開示による骨塩情報取得方法は、骨部および軟部を含む被写体を透過した放射線により取得された、一次線成分および散乱線成分をそれぞれ含む放射線画像に基づいて、放射線画像の画素毎に被写体の体厚を推定し、
放射線画像に基づいて、被写体の骨部領域の画素値である骨部画素値を取得し、
放射線画像を取得した際の撮影条件、画素毎の体厚および骨部画素値に基づいて、骨部領域の画素毎に骨部領域における骨塩量を表す骨塩情報を取得する。

なお、本開示による骨塩情報取得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。

本開示による他の骨塩情報取得装置は、コンピュータに実行させるための命令を記憶するメモリと、
記憶された命令を実行するよう構成されたプロセッサとを備え、プロセッサは、
骨部および軟部を含む被写体を透過した放射線により取得された、一次線成分および散乱線成分をそれぞれ含む放射線画像に基づいて、放射線画像の画素毎に被写体の体厚を推定し、
放射線画像に基づいて、被写体の骨部領域の画素値である骨部画素値を取得し、
放射線画像を取得した際の撮影条件、画素毎の体厚および骨部画素値に基づいて、骨部領域の画素毎に骨部領域における骨塩量を表す骨塩情報を取得する処理を実行する。

本開示によれば、放射線画像の画素毎に被写体の体厚が推定され、放射線画像に基づいて被写体の骨部領域の画素値である骨部画素値が取得される。そして、放射線画像を取得した際の撮影条件、画素毎の体厚および骨部画素値に基づいて、骨部領域の画素毎に骨部領域における骨塩量を表す骨塩情報が取得される。このため、ＤＸＡ法のように専用の装置を使用しなくても、骨塩情報を取得することができる。また、骨部領域の画素毎に骨塩情報が取得されるため、骨の部分毎に骨塩情報を評価することができる。

本開示の実施形態による骨塩情報取得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 本実施形態による骨塩情報取得装置の概略構成を示す図 体厚推定部の構成を示す概略ブロック図 骨部画像を示す図 体厚に対する骨部と軟部とのコントラストの関係を示す図 補正係数を取得するためのルックアップテーブルを示す図 軟部画像を示す図 表示部に表示された関連情報を示す図 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 表示部に表示された骨塩情報を示す図 表示部に表示された骨強度を示す図 表示部に表示された骨塩情報の統計値を示す図 表示部に表示された骨塩情報の統計値を示す図 表示部に表示された骨部領域内の部分領域の骨塩情報の統計値を示す図 表示部に表示された部分領域の骨塩情報の統計値を示す図 表示部に表示された部分領域の骨塩情報の統計値を示す図 表示部に表示された部分領域の骨塩情報の統計値を示す図 表示部に表示された骨間の統計値の比較結果を示す図 表示部に表示された部分領域間の統計値の比較結果を示す図 表示部に表示された骨塩情報の比較結果を示す図 表示部に表示された骨折リスクを示す図

以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。図１は本開示の実施形態による骨塩情報取得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を撮影して放射線画像を取得し、取得した放射線画像を用いて骨塩情報を取得するためのものであり、撮影装置１と、本実施形態による骨塩情報取得装置を内包するコンピュータ２とを備える。

撮影装置１は、放射線源であるＸ線源３から発せられ、被写体Ｈを透過したＸ線を放射線検出器５に照射して、被写体Ｈの放射線画像を取得する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、被写体Ｈのポジショニングを行って、Ｘ線源３を駆動させる。これにより、放射線検出器５には被写体Ｈを透過したＸ線が照射され、被写体ＨのＸ線の透過画像である放射線画像Ｇ０が取得される。放射線画像Ｇ０は、骨塩情報取得装置であるコンピュータ２に入力される。なお、本実施形態においては、被写体Ｈの撮影時には、被写体Ｈを透過したＸ線の散乱線成分を除去する散乱線除去グリッドは使用されない。このため、放射線画像Ｇ０には、被写体Ｈを透過したＸ線の一次線成分および散乱線成分が含まれる。

放射線検出器５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・オフさせることによって放射線画像信号が読み出されるＴＦＴ読出方式のもの、または読取り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。

コンピュータ２には表示部８および入力部９が接続されている。表示部８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２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９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２には、本実施形態の骨塩情報取得プログラムがインストールされている。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。骨塩情報取得プログラムは、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２は、本実施形態において、コンピュータ２に骨塩情報取得プログラムをインストールすることにより実現された骨塩情報取得装置の概略構成を示す図である。図２に示すように、骨塩情報取得装置は、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骨塩情報取得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。

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。骨塩情報取得プログラムは、ＣＰＵ２１に実行させる処理として、撮影装置１に撮影を行わせて一次線成分および散乱線成分をそれぞれ含む放射線画像Ｇ０を取得する画像取得処理、放射線画像Ｇ０に基づいて、放射線画像Ｇ０の画素毎に被写体Ｈの体厚を推定する体厚推定処理、放射線画像Ｇ０に基づいて、被写体Ｈの骨部領域の画素値である骨部画素値を取得する骨部画素値取得処理、放射線画像Ｇ０を取得した際の撮影条件、画素毎の体厚および骨部画素値に基づいて、骨部領域の画素毎に骨部領域における骨塩量を表す骨塩情報を取得する情報取得処理、骨塩情報に関連する関連情報を生成する関連情報生成処理、および関連情報を表示部に表示する表示制御処理を規定する。

そして、ＣＰＵ２１が骨塩情報取得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２は、画像取得部３１、体厚推定部３２、骨部画素値取得部３３、情報取得部３４、関連情報生成部３５、および表示制御部３６として機能する。なお、本実施形態においては、ＣＰＵ２１が骨塩情報取得プログラムによって、各部の機能を実行するようにしたが、ソフトウェアを実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサとしては、ＣＰＵ２１の他、ＦＰＧＡ (Field Programmable Gate Array)等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）を用いることができる。また、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等により、各部の処理を実行するようにしてもよい。

１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、またはＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ等）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントおよびサーバ等のコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアとの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:ＳｏＣ）等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）である。

画像取得部３１は、Ｘ線源３を駆動して被写体ＨにＸ線を照射し、被写体Ｈを透過したＸ線を放射線検出器５により検出して、放射線画像Ｇ０を取得する。この際、撮影線量、管電圧およびＳＩＤ等の撮影条件が設定される。撮影条件は、操作者による入力部９からの入力により設定すればよい。設定された撮影条件は、ストレージ２３に保存される。なお、骨塩情報取得プログラムとは別個のプログラムにより放射線画像Ｇ０を取得してストレージ２３に保存するようにしてもよい。この場合、画像取得部３１は、ストレージ２３に保存された放射線画像Ｇ０を処理のためにストレージ２３から読み出すものとなる。なお、本実施形態においては、被写体Ｈの胸部から腹部を撮影して、胸部から腹部についての放射線画像Ｇ０を取得するものとする。

体厚推定部３２は、放射線画像Ｇ０に基づいて、放射線画像Ｇ０の画素毎に被写体Ｈの体厚を推定する。体厚は放射線画像Ｇ０の画素毎に推定されることから、体厚推定部３２は、放射線画像Ｇ０における体厚分布を推定することとなる。体厚の推定に際し、体厚推定部３２は、放射線画像Ｇ０の低周波成分を表す低周波画像を生成し、低周波画像を用いて体厚を推定してもよい。

本実施形態においては、体厚推定部３２は、例えば特開２０１５－０４３９５９号公報に記載された手法を用いて、被写体Ｈの体厚を推定する。図３は体厚推定部３２の構成を示す概略ブロック図である。図３に示すように、体厚推定部３２は、仮想モデル取得部４１、推定画像生成部４２、修正部４３および体厚分布決定部４４を備える。

仮想モデル取得部４１は、初期体厚分布Ｔ０（ｘ，ｙ）を有する被写体Ｈの仮想モデルＫを取得する。なお、本実施形態においては、ストレージ２３に、初期体厚分布Ｔ０（ｘ，ｙ）を有する被写体Ｈの仮想モデルＫが記憶される。仮想モデルＫは、初期体厚分布Ｔ０（ｘ，ｙ）に従った体厚がｘｙ平面上の各位置に対応付けられた被写体Ｈを仮想的に表すデータである。

推定画像生成部４２は、仮想モデルＫに基づいて、仮想モデルＫの撮影により得られる一次線画像を推定した推定一次線画像と、仮想モデルＫの撮影により得られる散乱線画像を推定した推定散乱線画像とを合成した画像を、被写体Ｈの撮影により得られた放射線画像Ｇ０を推定した推定画像として生成する。

修正部４３は、推定画像と放射線画像Ｇｄとに基づいて、推定画像と放射線画像Ｇｄとの違いが小さくなるように仮想モデルＫの初期体厚分布Ｔ０（ｘ，ｙ）を修正する。

推定画像生成部４２および修正部４３は、推定画像と放射線画像Ｇ０との違いが予め定められた終了条件を満たすまで推定画像の生成および体厚分布の修正を繰り返し行う。

体厚分布決定部４４は、終了条件を満たした際の体厚分布を放射線画像Ｇ０の体厚分布、すなわち画素毎の体厚Ｔ（ｘ，ｙ）に決定する。

骨部画素値取得部３３は、放射線画像Ｇ０に基づいて被写体Ｈの骨部領域の画素値である骨部画素値を取得する。ここで、放射線画像Ｇ０には被写体Ｈの骨部領域と軟部領域とが含まれるが、骨部領域には軟部領域が重畳している。このため、骨部画素値取得部３３は、放射線画像Ｇｉに含まれる軟部領域の影響を除去した骨部領域の画素値を骨部画素値として取得するものである。本実施形態においては、骨部画素値取得部３３は、体厚推定部３２が推定した放射線画像Ｇ０の画素毎の体厚Ｔ（ｘ，ｙ）および放射線画像Ｇ０を取得した際の撮影条件に基づいて、被写体Ｈの軟部を表す軟部画像Ｇｓを生成する。具体的には、骨部画素値取得部３３は、体厚Ｔ（ｘ，ｙ）および撮影条件を用いて、放射線画像Ｇ０における画素毎のＸ線の透過および散乱の程度を算出し、放射線検出器５に到達するＸ線量を推定し、推定したＸ線量を画像化して軟部画像Ｇｓを生成する。そして、骨部画素値取得部３３は、下記の式(１)に示すように、相対応する画素間で放射線画像Ｇ０から軟部画像Ｇｓを減算することにより、放射線画像Ｇ０に含まれる被写体Ｈの骨部のみが抽出された骨部画像Ｇｂを生成する。図４は骨部画像Ｇｂを示す図である。なお、骨部画像Ｇｂにおける骨部領域内の各画素の画素値が骨部画素値となる。

Ｇｂ（ｘ，ｙ）＝Ｇ０（ｘ，ｙ）－Ｇｓ（ｘ，ｙ） （１）

なお、本実施形態においては、例えば特開２０１５－０４３９５９号公報に記載された手法を用いて、放射線画像Ｇ０、軟部画像Ｇｓおよび骨部画像Ｇｂから、散乱線成分を除去するようにしてもよい。

また、骨部画素値取得部３３においては、例えば特開２００８－１６７９４９号公報に記載されたように、放射線画像Ｇ０における骨部が強調された骨部強調画像を生成し、骨部強調画像の画素値を骨部領域の画素値である骨部画素値として取得するようにしてもよい。特開２００８－１６７９４９号公報に記載された手法は、以下のようにして骨部強調画像を生成する。すなわち、被写体を撮影することにより取得された放射線撮影において、骨部が強調された教師用の放射線画像を予め生成しておく。そして、学習用の放射線画像が入力された際に、教師用放射線画像を教師とした放射線画像、すなわち骨部が強調された骨部強調画像が出力されるように学習を繰り返して教師学習済フィルタ（人工ニューラルネットワークを利用したフィルタ）を作成する。その後、対象となる放射線画像を教師学習済フィルタに入力して、骨部が強調された骨部強調画像を取得する。なお、人工ニューラルネットワークを利用したフィルタを作成する手法としては、例えば米国特許第７５４５９６２号影最初に記載された手法も用いることができる。

情報取得部３４は、放射線画像Ｇ０に含まれる骨部領域の画素毎に、骨部領域における骨塩量を表す骨塩情報を取得する。本実施形態においては、情報取得部３４は、骨部画素値取得部３３が取得した骨部画素値を、基準撮影条件に基づいて取得される放射線画像における、軟部の影響が除去された骨部の画素値に変換することにより、骨塩情報を取得する。

ここで、Ｘ線源３に印加される管電圧が高く、Ｘ線が高エネルギーであるほど、放射線画像Ｇ０における軟部と骨部とのコントラストが小さくなる。また、Ｘ線が被写体Ｈを透過する過程において、Ｘ線の低エネルギー成分が被写体Ｈに吸収され、Ｘ線が高エネルギー化するビームハードニングが生じる。ビームハードニングによるＸ線の高エネルギー化は、被写体Ｈの体厚が大きいほど大きくなる。図５は体厚に対する骨部と軟部とのコントラストの関係を示す図である。なお、図５においては、８０ｋＶ、９０ｋＶおよび１００ｋＶの３つの管電圧における、体厚に対する骨部と軟部とのコントラストの関係を示している。図５に示すように、管電圧が高い程コントラストは低くなる。また、体厚がある値を超えると、体厚が大きいほどコントラストは低くなる。なお、骨部画像Ｇｂにおける骨部領域の画素値である骨部画素値が大きいほど、骨部と軟部とのコントラストは大きくなる。このため、図５に示す関係は、骨部画像Ｇｂにおける骨部領域の画素値、すなわち骨部画素値が大きいほど、高コントラスト側にシフトすることとなる。

本実施形態においては、基準撮影条件を、例えば管電圧９０ｋＶに設定したルックアップテーブルを用意する。ルックアップテーブルは、撮影時の管電圧に応じたコントラストの相違、およびビームハードニングの影響によるコントラストの低下を補正するための補正係数を取得するためのものとなる。なお、ルックアップテーブルはストレージ２３に記憶されている。図６は補正係数を取得するためのルックアップテーブルを示す図である。図６に示すようにルックアップテーブルＬＵＴ１は、管電圧が大きいほど、かつ体厚が大きいほど、補正係数の値が大きいものとなっている。なお、本実施形態においては、基準撮影条件が管電圧９０ｋＶであるため、管電圧が９０ｋＶで厚さが０の場合に、補正係数が１となっている。また、図６にはルックアップテーブルＬＵＴ１を２次元で示しているが、補正係数は骨部画素値に応じて異なる。このため、ルックアップテーブルＬＵＴ１は、実際には骨部画素値を表す軸が加わった３次元のテーブルとなる。

情報取得部３４は、撮影条件および体厚Ｔ（ｘ，ｙ）に応じた画素毎の補正係数Ｃ０（ｘ，ｙ）をルックアップテーブルＬＵＴ１を参照して取得する。そして、下記の式（２）に示すように、骨部画像Ｇｂにおける骨部領域の各画素（ｘ，ｙ）の画素値である骨部画素値Ｇｂ（ｘ，ｙ）に対して、補正係数Ｃ０（ｘ，ｙ）を乗算することにより、骨部領域の画素毎に骨塩情報Ｂ０（ｘ，ｙ）を取得する。このように算出された骨塩情報Ｂ０（ｘ，ｙ）は、基準撮影条件である９０ｋＶの管電圧により被写体Ｈを撮影することにより取得され、被写体Ｈ内の軟部の影響が除去され、かつビームハードニングの影響が除去された放射線画像に含まれる骨部領域の画素値を表すものとなる。

Ｂ０（ｘ，ｙ）＝Ｃ０（ｘ，ｙ）×Ｇｂ（ｘ，ｙ） （２）

なお、被写体Ｈの撮影時においては、放射線検出器５に入射する散乱線を除去するための散乱線除去グリッドが使用される場合がある。このため、散乱線除去グリッドの有無に応じたルックアップテーブルを用意しておき、散乱線除去グリッドの有無に応じて補正係数を取得するためのルックアップテーブルを選択するようにしてもよい。また、散乱線除去グリッドの種類に応じたルックアップテーブルを用意しておき、撮影時に使用された散乱線除去グリッドの種類に応じたルックアップテーブルを選択するようにしてもよい。また、上述した骨部画素値取得部３３において軟部画像Ｇｓを生成する際に、撮影条件として散乱線除去グリッドの有無を考慮するようにしてもよい。

関連情報生成部３５は、骨塩情報に関連する関連情報を生成する。本実施形態においては、関連情報生成部３５は、骨部画素値取得部３３が生成した軟部画像Ｇｓを用いて関連情報を生成する。図７は軟部画像Ｇｓを示す図である。そして、骨部画素値取得部３３は、軟部画像Ｇｓに骨塩情報Ｂ０（ｘ，ｙ）を重畳した合成画像Ｇｃを関連情報として生成する。

なお、本実施形態においては、骨部画像Ｇｂに対して骨塩情報を重畳して合成画像Ｇｃを生成してもよく、放射線画像Ｇ０に対して骨塩情報Ｂ０（ｘ，ｙ）を重畳して合成画像Ｇｃを生成してもよい。

表示制御部３６は、関連情報を表示部８に表示する。図８は表示部８に表示された関連情報を示す図である。図８に示すように、関連情報は上述した合成画像Ｇｃである。

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９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は、撮影装置１に撮影を行わせて放射線画像Ｇ０を取得する（ステップＳＴ１）。次いで、体厚推定部３２が、放射線画像Ｇ０に基づいて、放射線画像Ｇ０の画素毎に被写体Ｈの体厚を推定する（ステップＳＴ２）。さらに、骨部画素値取得部３３が、放射線画像Ｇ０に基づいて被写体Ｈの骨部領域の画素値である骨部画素値を取得する（ステップＳＴ３）。

続いて、情報取得部３４が、放射線画像Ｇ０を取得した際の撮影条件、画素毎の体厚および骨部画素値に基づいて、骨部領域の画素毎に骨部領域における骨塩量を表す骨塩情報を取得する（ステップＳＴ４）。さらに、関連情報生成部３５が、骨塩情報に関連する関連情報を生成し（ステップＳＴ５）、表示制御部３６が、関連情報を表示部８に表示し（ステップＳＴ６）、処理を終了する。

このように、本実施形態によれば、放射線画像Ｇ０の画素毎に被写体Ｈの体厚を推定し、放射線画像Ｇ０に基づいて被写体Ｈの骨部領域の画素値である骨部画素値を取得し、放射線画像Ｇ０を取得した際の撮影条件、画素毎の体厚および骨部画素値に基づいて、骨部領域の画素毎に骨部領域における骨塩量を表す骨塩情報を取得するようにした。このため、ＤＸＡ法のように専用の装置を使用しなくても、骨塩情報を取得することができる。また、骨部領域の画素毎に骨塩情報が取得されるため、骨の部分毎に骨塩情報を評価することができる。

なお、上記実施形態においては、軟部画像Ｇｓに骨塩情報Ｂ０（ｘ，ｙ）を重畳した合成画像Ｇｃを関連情報として生成しているが、これに限定されるものではない。情報取得部３４が取得した画素毎の骨塩情報そのものを関連情報として表示してもよい。図１０は、表示部８に表示された骨塩情報を示す図である。なお、図１０においては、説明を簡単なものとするために脊柱の一部の椎骨のみを示している。本実施形態においては、骨塩情報は画素毎に算出されているため、骨塩情報を表示することにより、骨塩情報の値に応じた骨塩量の分布を確認することができる。とくに、骨塩情報の値に応じて異なる色をマッピングして表示することにより、骨塩量の分布をより容易に確認することができる。なお、図１０においては、骨塩量の分布をハッチングの相違により示している。

また、関連情報生成部３５において、骨塩情報から骨強度を算出し、算出した骨強度を関連情報として用いてもよい。この際、骨強度は、骨塩情報および骨のテクスチャを表す指標値に基づいて算出できる。なお、テクスチャを表す指標値は、骨を構成する骨梁構造の密集の程度を用いる。このため、関連情報生成部３５は、骨部画像Ｇｂにおける骨部領域の画像の高周波成分を抽出する。高周波成分を抽出する手法としては、フーリエ変換、ウェーブレット変換およびハイパスフィルタを用いる手法等、任意の手法を用いることができる。そして、関連情報生成部３５は、骨部領域の画素毎に高周波成分の分散値を算出する。ここで、骨梁構造の密度が低いほど、算出された高周波成分の分散値は小さくなる。このため、関連情報生成部３５は、骨強度を骨塩情報×分散値の演算により算出する。ここで、骨塩情報および分散値は骨部領域における画素毎に取得されているため、骨強度も画素毎に算出される。

なお、テクスチャを表す指標値としては、同時生起行列等によるテクスチャ特徴量、例えば一様性、コントラスト、相関またはエントロピー等を用いてもよい。ここで、同時生起行列は、画像における画素の信号値の分布を示す行列であり、ある信号値を有する画素に隣接する画素が有する信号値の頻度を行列として表したものである。

図１１は表示部８に表示された骨強度を示す図である。なお、図１１においては、説明を簡単なものとするために脊柱の一部の椎骨のみを示している。本実施形態においては、骨強度は画素毎に算出されているため、骨強度を表示することにより、骨強度の分布を確認することができる。とくに、骨強度に応じて異なる色をマッピングして表示することにより、骨強度の分布をより容易に確認することができる。なお、図１１においては、骨強度の分布をハッチングの相違により示している。

なお、骨強度を表示する際には、軟部画像Ｇｓに対して骨強度を重畳して表示してもよく、骨部画像Ｇｂに対して骨強度を重畳して表示してもよい。また、放射線画像Ｇ０に対して骨強度を重畳して表示してもよい。

また、放射線画像Ｇ０に複数の骨が含まれる場合、関連情報生成部３５は、骨毎に関連情報を生成してもよい。この場合、関連情報としては、骨毎の骨塩情報の統計値を用いることができる。なお、統計値としては、骨毎の骨塩情報の平均値、中間値、最大値、および最小値等を用いることができる。図１２は表示部８に表示された骨塩情報の統計値を示す図である。なお、図１２においては、説明を簡単なものとするために脊柱の一部の椎骨のみを示している。本実施形態においては、骨塩情報の統計値は骨毎に算出されているため、骨毎の骨塩情報を確認することができる。とくに、骨塩情報の値に応じて異なる色をマッピングして表示することにより、骨毎の骨塩情報をより容易に確認することができる。なお、図１２においては、骨塩情報の統計値の相違をハッチングの相違により示している。

なお、図１２においては骨塩情報の統計値をその大きさに応じた異なる色によりマッピングしているが、図１３に示すように骨塩情報の統計値を数値として表示してもよい。

また、関連情報生成部３５は、１つの骨について骨部領域内の部分領域の関連情報を生成してもよい。この場合、関連情報としては、部分領域の骨塩情報の統計値を用いることができる。なお、統計値としては、部分領域の骨塩情報の平均値、中間値、最大値、および最小値等を用いることができる。図１４は表示部８に表示された部分領域の骨塩情報の統計値を示す図である。なお、図１４においては、説明を簡単なものとするために椎骨の部分領域を海綿骨の領域とし、海綿骨の領域について骨塩情報の統計値を表示している。本実施形態においては、骨塩情報の統計値は骨毎に算出されているため、骨毎の骨塩情報を確認することができる。とくに、骨塩情報の値に応じて異なる色をマッピングして表示することにより、骨毎の骨塩情報をより容易に確認することができる。なお、図１４においては、骨塩情報の統計値の相違をハッチングの相違により示している。

このように、骨部領域内における海綿骨の領域について関連情報を生成することにより、例えば、骨粗鬆症に対する投薬により、海綿骨に存在する骨芽細胞の活性化の程度を確認することができるため、投薬による治療効果の確認を容易に行うことができる。

なお、図１４においては、海綿骨の領域のみ関連情報を生成しているが、図１５に示すように、海綿骨の領域に加えて皮質骨の領域についても骨塩情報の統計値を関連情報として生成し、かつ表示してもよい。

また、図１４および図１５においては、部分領域毎に算出された骨塩情報の統計値をその大きさに応じた異なる色によりマッピングしているが、図１６に示すように骨塩情報の統計値を数値として表示してもよい。また、図１６においては、海綿骨の領域および皮質骨の領域の双方について統計値の数値を表示しているが、海綿骨の領域のみまたは皮質骨の領域のみ統計値の数値を表示してもよい。

また、上記では骨部領域を皮質骨の領域および海綿骨の領域に分割しているが、これに限定されるものではない。例えば、図１７に示すように、大腿骨を大腿骨頸部の領域とそれ以外の領域とに分割して、骨塩情報の統計値を関連情報として生成し、かつ表示してもよい。この場合においても、図１６と同様に、骨塩情報の統計値を数値として表示してもよい。

また、放射線画像Ｇ０に複数の骨が含まれる場合、関連情報生成部３５は、骨間の骨塩情報の比較結果を関連情報として生成してもよい。この場合、関連情報生成部３５は、骨毎の骨塩情報の統計値を算出し、ある骨を基準とした骨間における骨塩情報の統計値の差分値または比率を関連情報として生成する。図１８は表示部８に表示された骨間の統計値の比較結果を示す図である。なお、図１８においては、説明を簡単なものとするために脊柱の一部の椎骨のみを示している。また、表示されている椎骨のうち一番上の椎骨を基準とした骨塩情報の統計値の比率の数値を比較結果として示している。このように、骨間の骨塩情報の比較結果を関連情報として生成し、かつ表示することにより、ある骨を基準とした他の骨の骨塩量を認識することができる。

また、関連情報生成部３５は、１つの骨について骨部領域内の部分領域間の骨塩情報の比較結果を関連情報として生成してもよい。この場合、関連情報生成部３５は、骨部領域内の部分領域毎の骨塩情報の統計値を算出し、ある部分領域を基準とした部分領域間の骨塩情報の統計値の差分値または比率を関連情報として生成する。図１９は表示部８に表示された部分領域間の統計値の比較結果を示す図である。なお、図１９においては、説明を簡単なものとするために大腿骨の部分のみを示している。また、表示されている大腿骨のうち大腿骨頸部以外の領域を基準とした骨塩情報の統計値の比率の数値を比較結果として示している。このように、骨部領域内における部分領域間の骨塩情報の比較結果を関連情報として生成し、かつ表示することにより、１つの骨において、ある部分を基準とした他の部分の骨塩量を認識することができる。

また、関連情報生成部３５は、同一被検体に関して取得日時が異なる骨塩情報間の比較結果を、関連情報として生成するものであってもよい。この場合、関連情報生成部３５は、同一被検体についての、最新の骨塩情報および過去の骨塩情報の統計値を算出する。なお統計値は骨毎に算出してもよいが、放射線画像に含まれる骨の全体の統計値を算出してもよい。そして、関連情報生成部３５は、過去の統計値と最新の統計値との比較結果を関連情報として生成する。比較結果としては過去の統計値に対する最新の統計値の比率または差分値を用いることができる。

図２０は表示部８に表示された骨塩情報の比較結果を示す図である。なお、図２０においては、過去の骨塩情報と最新の骨塩情報との、椎骨のそれぞれについての統計値の比率を比較結果として示している。また、過去の骨塩情報を取得した日時および最新の骨塩情報を取得した日時５０も示している。このように、同一被検体に関して取得日時が異なる放射線画像から取得した骨塩情報の比較結果を関連情報として生成し、かつ表示することにより、被写体Ｈについての病気の進行の程度あるいは投薬による治癒の程度を認識することができる。また、病気の進行の程度あるいは投薬による治癒の程度に基づいて、治療方針を決定することも容易となる。

また、関連情報生成部３５は、骨部領域が椎骨である場合、脊柱のアライメントおよび骨塩情報から生成された骨折リスクを表す情報を、関連情報として生成してもよい。例えば、図２１に示すように側湾症の被写体の場合、関連情報生成部３５は、脊柱のアライメントとしてコブ角αを算出し、コブ角αと骨塩情報とに基づいて骨折リスクを算出する。ここで、コブ角とは、湾曲の頂点になっている椎骨（頂椎）の上と下でそれぞれ最も大きく傾斜した椎骨の外縁から直線を延ばし、その２本の直線の交差する角度である。なお、コブ角αおよび骨塩情報と骨折リスクとの関係はテーブルまたは計算式により定められている。関連情報生成部３５は、テーブルまたは計算式を参照して、コブ角および骨塩情報から骨折リスクを算出する。図２１には算出した骨折リスクが数値（ここでは８０）として示されている。なお、骨折リスクは数値が大きいほど高いものとなる。このように、骨折リスクを関連情報として生成し、かつ表示することにより、骨折のリスクが高い患者に対して骨折の予防策をとるように指導をすることができる。

なお、上記実施形態においては、各種関連情報の表示について説明したが、互いに異なる複数の関連情報を同時に表示部８に表示してもよいことはもちろんである。

また、上記実施形態においては、放射線検出器５を用いて被写体の放射線画像を撮影するシステムにおいて取得した放射線画像Ｇ０を用いて処理を行っているが、検出部として蓄積性蛍光体シートを用いて放射線画像Ｇ０を取得する場合にも、本開示を適用できることはもちろんである。この場合、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、被写体Ｈの放射線画像情報を蓄積性蛍光体シートに蓄積記録し、蓄積性蛍光体シートから放射線画像情報を光電的に読み取ることにより放射線画像Ｇ０を取得すればよい。

１ 放射線画像撮影装置
２ コンピュータ
３ Ｘ線源
５ 放射線検出器
８ 表示部
９ 入力部
２１ ＣＰＵ
２２ メモリ
２３ ストレージ
３１ 画像取得部
３２ 体厚推定部
３３ 骨部画素値取得部
３４ 情報取得部
３５ 関連情報生成部
３６ 表示制御部
４１ 仮想モデル取得部
４２ 推定画像生成部
４３ 修正部
４４ 体厚分布決定部
５０ 日時
Ｇ０ 放射線画像
Ｇｂ 骨部画像
Ｇｓ 軟部画像
Ｇｃ 合成画像
Ｈ 被写体
α コブ角

Claims (16)

1. 放射線源から出射されて骨部および軟部を含む被写体を透過した放射線により取得された、一次線成分および散乱線成分をそれぞれ含む単一の放射線画像に基づいて、該放射線画像の画素毎に前記被写体の体厚を推定する体厚推定部と、
   前記放射線画像における骨部領域の画素毎に、前記放射線画像に含まれる軟部領域の影響を除去した骨部画素値を取得する骨部画素値取得部と、
   前記放射線源に印加される管電圧に応じて用意された、体厚と補正係数との関係を規定したテーブルであって、前記補正係数は、前記骨部画素値を、基準撮影条件である基準管電圧により取得される放射線画像に含まれる骨部領域の画素毎の画素値に変換するための補正係数であるテーブルを参照して、前記放射線画像を取得した際の撮影条件に含まれる管電圧および前記画素毎の体厚に応じた補正係数を取得し、前記取得した補正係数により前記骨部画素値を補正することによって、前記骨部領域の画素毎に該骨部領域における骨塩量を表す骨塩情報を取得する情報取得部とを備えた骨塩情報取得装置。
2. 前記骨部画素値取得部は、前記被写体の体厚および前記放射線画像を取得した際の撮影条件に基づいて、前記被写体の前記軟部を表す軟部画像を生成し、前記放射線画像と前記軟部画像との差分に基づいて、前記被写体の前記骨部を表す骨部画像を生成し、該骨部画像の画素値を前記骨部画素値として取得する請求項１に記載の骨塩情報取得装置。
3. 前記骨部画素値取得部は、前記放射線画像における前記骨部が強調された骨部強調画像を生成し、該骨部強調画像の画素値を前記骨部画素値として取得する請求項１に記載の骨塩情報取得装置。
4. 前記骨塩情報に関連する関連情報を表示部に表示する表示制御部をさらに備えた請求項１から３のいずれか１項に記載の骨塩情報取得装置。
5. 前記表示制御部は、前記放射線画像から取得された、前記被写体の軟部領域を表す軟部画像、前記被写体の骨部領域を表す骨部画像、または前記放射線画像に前記骨塩情報を重畳した合成画像を、前記関連情報として前記表示部に表示する請求項４に記載の骨塩情報取得装置。
6. 前記表示制御部は、前記骨塩情報から算出された骨強度を、前記関連情報として前記表示部に表示する請求項４または５に記載の骨塩情報取得装置。
7. 前記表示制御部は、前記被写体が複数の骨を含む場合、骨毎に取得された前記関連情報を前記表示部に表示する請求項４から６のいずれか１項に記載の骨塩情報取得装置。
8. 前記表示制御部は、前記骨部領域内の部分領域についての前記関連情報を前記表示部に表示する請求項４から７のいずれか１項に記載の骨塩情報取得装置。
9. 前記部分領域は、前記骨部領域における海綿骨の領域である請求項８に記載の骨塩情報取得装置。
10. 前記表示制御部は、前記被写体が複数の骨を含む場合、骨間における前記骨塩情報の比較結果を、前記関連情報として前記表示部に表示する請求項４から９のいずれか１項に記載の骨塩情報取得装置。
11. 前記表示制御部は、前記骨部領域内の部分領域間における前記骨塩情報の比較結果を、前記関連情報として前記表示部に表示する請求項４から１０のいずれか１項に記載の骨塩情報取得装置。
12. 前記表示制御部は、同一被写体に関して取得日時が異なる過去の骨塩情報と前記骨塩情報との比較結果を、前記関連情報として前記表示部に表示する請求項４から１１のいずれか１項に記載の骨塩情報取得装置。
13. 前記表示制御部は、前記骨部領域が椎骨領域である場合、脊柱のアライメントおよび前記骨塩情報から生成された骨折リスクを表す情報を、前記関連情報として前記表示部に表示する請求項４から１２のいずれか１項に記載の骨塩情報取得装置。
14. 前記関連情報を生成する関連情報生成部をさらに備えた請求項４から１３のいずれか１項に記載の骨塩情報取得装置。
15. 放射線源から出射されて骨部および軟部を含む被写体を透過した放射線により取得された、一次線成分および散乱線成分をそれぞれ含む単一の放射線画像に基づいて、該放射線画像の画素毎に前記被写体の体厚を推定し、
    前記放射線画像における骨部領域の画素毎に、前記放射線画像に含まれる軟部領域の影響を除去した骨部画素値を取得し、
    前記放射線源に印加される管電圧に応じて用意された、体厚と補正係数との関係を規定したテーブルであって、前記補正係数は、前記骨部画素値を、基準撮影条件である基準管電圧により取得される放射線画像に含まれる骨部領域の画素毎の画素値に変換するための補正係数であるテーブルを参照して、前記放射線画像を取得した際の撮影条件に含まれる管電圧および前記画素毎の体厚に応じた補正係数を取得し、前記取得した補正係数により前記骨部画素値を補正することによって、前記骨部領域の画素毎に該骨部領域における骨塩量を表す骨塩情報を取得する骨塩情報取得方法。
16. 放射線源から出射されて骨部および軟部を含む被写体を透過した放射線により取得された、一次線成分および散乱線成分をそれぞれ含む単一の放射線画像に基づいて、該放射線画像の画素毎に前記被写体の体厚を推定する手順と、
    前記放射線画像における骨部領域の画素毎に、前記放射線画像に含まれる軟部領域の影響を除去した骨部画素値を取得する手順と、
    前記放射線源に印加される管電圧に応じて用意された、体厚と補正係数との関係を規定したテーブルであって、前記補正係数は、前記骨部画素値を、基準撮影条件である基準管電圧により取得される放射線画像に含まれる骨部領域の画素毎の画素値に変換するための補正係数であるテーブルを参照して、前記放射線画像を取得した際の撮影条件に含まれる管電圧および前記画素毎の体厚に応じた補正係数を取得し、前記取得した補正係数により前記骨部画素値を補正することによって、前記骨部領域の画素毎に該骨部領域における骨塩量を表す骨塩情報を取得する手順とをコンピュータに実行させる骨塩情報取得プログラム。

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