JP7210880B2 - 骨密度測定装置および骨密度撮影方法 - Google Patents

骨密度測定装置および骨密度撮影方法 Download PDF

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Description

本発明は、Ｘ線撮影により骨密度の測定を行う骨密度測定装置および骨密度撮影方法に関する。
被検体の腰椎や大腿骨を撮影する骨密度測定のための撮影（以下、「骨密度撮影」と略記する）では、ＤＸＡ（Dual Energy X-Ray Absorptiometry）法（「ＤＥＸＡ法」とも表記される）という２つの異なるエネルギピークを有するＸ線ビームを用いた測定を行う（例えば、特許文献１、２参照）。具体的には、被検体（患者）を天板に寝かせて、大腿骨を撮影する場合には、特許文献１：国際公開第２０１７／０２６０４６号のように脚部を内旋させることで大腿骨近位に対してＸ線を垂直に入射させる。腰椎を撮影する場合には、被検体（患者）を天板に寝かせて被検体の膝を曲げて腰椎を天板に密着させた状態で腰椎に対してＸ線を垂直に入射させる。
ＤＸＡ法による骨密度撮影では、２つの異なるエネルギピークを有するＸ線ビームを照射するために、高管電圧Ｘ線条件と低管電圧Ｘ線条件かつ専用の金属フィルタを組み合わせて行う。特許文献２：特開２０１７－１２７３４２号公報のように、高管電圧Ｘ線条件とはＸ線管に高電圧を印加した高電圧条件であって、低管電圧Ｘ線条件とはＸ線管に高電圧よりも低い低電圧を印加した低電圧条件である。特許文献１：国際公開第２０１７／０２６０４６号のように高電圧モード用および低電圧モード用の２種類からなる金属フィルタをＸ線管の照射側に切り替え可能に備える。高電圧モード用の金属フィルタをＸ線管の照射側に切り替えたときには高電圧モード用の金属フィルタを透過した高エネルギのＸ線を照射する。低電圧モード用の金属フィルタをＸ線管の照射側に切り替えたときには低電圧モード用の金属フィルタを透過した低エネルギのＸ線を照射する。
２つの異なるエネルギピークを有するＸ線ビームにより、高電圧条件で撮影された高電圧画像および低電圧条件で撮影された低電圧画像がそれぞれに生成され、それらをサブトラクションしてサブトラクション画像を生成することでサブトラクション画像中に腰椎や大腿骨などの骨だけが選択的に写り込む（例えば、非特許文献１参照）。本明細書中のサブトラクション処理は、特許文献２：特開２０１７－１２７３４２号公報や非特許文献１の２２頁のように対数変換，重み付け処理および差分処理が含まれ、対数変換および重み付け処理された高電圧画像と低電圧画像との差分を演算することにより、サブトラクション画像が得られる。
ＤＸＡ法による骨密度撮影により、一定量の骨の中に含まれる（カルシウムやリンなどの）ミネラル分の骨の中に含まれる量を示す指標である骨塩定量などの骨密度を求めることができる。
国際公開第２０１７／０２６０４６号 特開２０１７－１２７３４２号公報
友光達志（著）、曽根照喜（著）、福永仁夫（監修）、八重樫チヒロ (イラスト)、「図説DXAによる骨量測定―腰椎と大腿骨近位部―」、ライフサイエンス出版、２０１３年３月１日、ｐ．２０，２２－２５
骨密度測定は定量測定なので、精密な骨密度撮影が望まれる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、骨密度解析の精度向上を図ることができる骨密度測定装置および骨密度撮影方法を提供することを目的とする。
発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
すなわち、一般のＸ線撮影で行われるゲインキャリブレーションやゲイン補正に着目してみた。フラットパネル型Ｘ線検出器（以下、「ＦＰＤ」と略記する）では、ＦＰＤの検出面内（ＦＰＤ面内）の感度のムラ等を補正し、感度を均一に抽出するために、ゲインキャリブレーション処理を行う。ゲインキャリブレーションでは、予め決められたＸ線条件（Ｘ線撮影時と同じＸ線条件）かつ被検体のない状態で撮影して得られた面内分布情報を有したゲイン補正用マップを取得する。面内分布情報は、ＦＰＤで出力されたデータの検出面での２次元分布で表され、感度の２次元分布でもある。したがって、実際の検査（Ｘ線撮影）でＸ線画像を収集する際には、ゲインキャリブレーションで取得した面内分布情報を有したゲイン補正用マップを適用するゲイン補正により、ムラのないＸ線画像を出力する。
しかし、使用するＦＰＤによっては、高電圧条件（高管電圧Ｘ線条件）で撮影された高電圧画像に、図１３（ａ）に示すようなリング状アーティファクトが発生することが判明した。また、使用するＦＰＤによっては、低電圧条件（低管電圧Ｘ線条件）で撮影された低電圧画像に、図１３（ｂ）に示すようなムラが発生することが判明した。特に、胸部撮影(80KV-100KV)に用いられる電圧よりも高い高電圧(140KV)かつ使用するＦＰＤによっては画像（高電圧画像）にリング状アーティファクトが発生する現象が起こり易く、サブトラクション画像に、図１４（ａ）の点線で示すようなリング状アーティファクトが強調される。このようにＸ線管に印加する電圧が高電圧になるにしたがって、使用するＦＰＤの個体差によってリング状アーティファクトが発生する場合がある。このようなリング状アーティファクトが定量測定の妨げになることが判明した。
上記現象はＸ線変換膜（例えばヨウ化セシウム（ＣｓＩ））の膜厚の不均一性に起因すると考えられる。Ｘ線変換膜を近接蒸着法によって形成すると端部の膜厚が薄くなり、高電圧になると上記現象が起こり易くなるという知見を得た。以上より、ゲイン補正をＤＸＡ法による骨密度測定に適用すれば、サブトラクション画像にリング状アーティファクトがなくなり、骨密度解析の精度向上を図ることができるという知見を得た。
このような知見に基づく本発明は、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る骨密度測定装置は、Ｘ線撮影により骨密度の測定を行う骨密度測定装置であって、Ｘ線を照射するＸ線管と、近接蒸着法によって形成されたＸ線変換膜を有しており前記Ｘ線管から照射されたＸ線を検出するＦＰＤと、前記Ｘ線管に高電圧を印加した高電圧条件である高管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されたＸ線を被検体のない状態で前記ＦＰＤが検出することにより、前記高管電圧Ｘ線条件において前記ＦＰＤで出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第１のゲイン補正用マップを生成する第１ゲイン補正用マップ生成手段と、前記Ｘ線管に前記高電圧よりも低い低電圧を印加した低電圧条件である低管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されたＸ線を被検体のない状態で前記ＦＰＤが検出することにより、前記低管電圧Ｘ線条件において前記ＦＰＤで出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第２のゲイン補正用マップを生成する第２ゲイン補正用マップ生成手段と、第１の区分パターンによって、複数の領域に前記第１のゲイン補正用マップを区分する第１ゲイン補正用マップ区分手段と、前記第１の区分パターンとは異なる第２の区分パターンによって、複数の領域に前記第２のゲイン補正用マップを区分する第２ゲイン補正用マップ区分手段と、前記第１ゲイン補正用マップ区分手段で前記第１の区分パターンによって区分された各々の領域内で前記面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、前記第１のゲイン補正用マップを補正する第１ゲイン補正用マップ補正手段と、前記第２ゲイン補正用マップ区分手段で前記第２の区分パターンによって区分された各々の領域内で前記面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、前記第２のゲイン補正用マップを補正する第２ゲイン補正用マップ補正手段と、前記第１ゲイン補正用マップ生成手段による前記第１のゲイン補正用マップの生成時で前記Ｘ線管に印加した高電圧と同じ値の高電圧を前記Ｘ線管に印加した高管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線を前記ＦＰＤが検出することにより、前記ＦＰＤで撮影された高電圧画像を生成する高電圧画像生成手段と、前記第２ゲイン補正用マップ生成手段による前記第２のゲイン補正用マップの生成時で前記Ｘ線管に印加した低電圧と同じ値の低電圧を前記Ｘ線管に印加した低管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線を前記ＦＰＤが検出することにより、前記ＦＰＤで撮影された低電圧画像を生成する低電圧画像生成手段と、前記第１ゲイン補正用マップ補正手段で補正された前記第１のゲイン補正用マップを用いて、前記高電圧画像生成手段で生成された前記高電圧画像をゲイン補正する第１ゲイン補正手段と、前記第２ゲイン補正用マップ補正手段で補正された前記第２のゲイン補正用マップを用いて、前記低電圧画像生成手段で生成された前記低電圧画像をゲイン補正する第２ゲイン補正手段と、前記第１ゲイン補正手段によるゲイン補正後の前記高電圧画像と、前記第２ゲイン補正手段によるゲイン補正後の前記低電圧画像とをサブトラクションするサブトラクション処理手段とを備え、前記サブトラクション処理手段によるサブトラクション処理後の画像によって骨密度の測定を行い、前記第１の区分パターンは、リング状アーティファクトに対応した、前記第１のゲイン補正用マップの中央部と外周部とを分割する区分パターンであり、前記第２の区分パターンは、上側領域と下側領域との間のバラツキであるアーティファクトに対応した、前記第２のゲイン補正用マップを上下に分割する区分パターンであるものである。
［作用・効果］本発明に係る骨密度測定装置によれば、Ｘ線管に高電圧を印加した高電圧条件である高管電圧Ｘ線条件でＸ線管から照射されたＸ線を被検体のない状態でＦＰＤが検出することにより、ＦＰＤで出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第１のゲイン補正用マップを生成する。同様に、Ｘ線管に高電圧よりも低い低電圧を印加した低電圧条件である低管電圧Ｘ線条件でＸ線管から照射されたＸ線を被検体のない状態でＦＰＤが検出することにより、ＦＰＤで出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第２のゲイン補正用マップを生成する。これらの第１／第２のゲイン補正用マップは、高管電圧Ｘ線条件／低管電圧Ｘ線条件かつ被検体のない状態で撮影して得られた面内分布情報を有したマップとして生成される。
そして、第１のゲイン補正用マップの生成時でＸ線管に印加した高電圧と同じ値の高電圧をＸ線管に印加した高管電圧Ｘ線条件でＸ線管から照射されて被検体を透過したＸ線をＦＰＤが検出することにより、ＦＰＤで撮影された高電圧画像を生成する。同様に、第２のゲイン補正用マップの生成時でＸ線管に印加した低電圧と同じ値の低電圧をＸ線管に印加した低管電圧Ｘ線条件でＸ線管から照射されて被検体を透過したＸ線をＦＰＤが検出することにより、ＦＰＤで撮影された低電圧画像を生成する。このように骨密度撮影時には第１／第２のゲイン補正用マップ生成時と同じ値の高電圧および低電圧をＸ線管にそれぞれ印加して、Ｘ線管から被検体に照射することで高電圧画像／低電圧画像を生成する。
第１のゲイン補正用マップを用いて高電圧画像をゲイン補正し、第２のゲイン補正用マップを用いて低電圧画像をゲイン補正することで、高管電圧Ｘ線条件／低管電圧Ｘ線条件でのゲイン補正後の高電圧画像／低電圧画像には、ムラやムラに起因したアーティファクトを抑制することができる。したがって、ゲイン補正後の高電圧画像とゲイン補正後の低電圧画像とをサブトラクションして得られたサブトラクション処理後の画像（サブトラクション画像）にも、ムラやムラに起因したアーティファクトを抑制することができる。その結果、高管電圧Ｘ線条件／低管電圧Ｘ線条件での面内分布情報を有した第１／第２のゲイン補正用マップを用いて高電圧画像／低電圧画像をゲイン補正し、ゲイン補正後の高電圧／低電圧画像をサブトラクションすることで、骨密度解析の精度向上を図ることができる。
本発明に係る骨密度測定装置において、初期設定（すなわちデフォルト(default)）の面内分布情報を有した基準ゲイン補正用マップを取得する基準ゲイン補正用マップ取得手段と、基準ゲイン補正用マップを記憶する基準ゲイン補正用マップ記憶手段とを備え、下記のようなゲイン補正用マップの使用条件を切り替える使用条件切替手段を備えるのが好ましい。（ａ）通常のＸ線撮影時には基準ゲイン補正用マップ記憶手段により記憶される基準ゲイン補正用マップを用いて、通常のＸ線撮影時に得られたＸ線画像をゲイン補正する。一方、（ｂ）サブトラクション処理手段によるサブトラクションでの骨密度撮影時には、高管電圧Ｘ線条件での面内分布情報を有した第１のゲイン補正用マップを用いて高電圧画像をゲイン補正するとともに、低管電圧Ｘ線条件での面内分布情報を有した第２のゲイン補正用マップを用いて低電圧画像をゲイン補正する。骨密度撮影以外の通常のＸ線撮影を行う場合には、通常のＸ線撮影時と同じＸ線条件での面内分布情報を初期設定して、初期設定の面内分布情報を有した基準ゲイン補正用マップを取得して、基準ゲイン補正用マップ記憶手段に記憶する。まとめると、上記（ａ）のように通常のＸ線撮影時には基準ゲイン補正用マップ記憶手段により記憶される基準ゲイン補正用マップを用いて、通常のＸ線撮影時に得られたＸ線画像をゲイン補正し、上記（ｂ）のように骨密度撮影時には、高管電圧Ｘ線条件／低管電圧Ｘ線条件での面内分布情報を有した第１／第２のゲイン補正用マップを用いて高電圧画像／低電圧画像をゲイン補正するように、ゲイン補正用マップの使用条件を切り替える。このように、専用の骨密度測定装置を用いなくとも一般的なＸ線撮影装置を用いて、ゲイン補正を適用した通常のＸ線撮影、ゲイン補正を適用した骨密度撮影をそれぞれ行うことができる。
上述したように、Ｘ線のエネルギスペクトルから特定のエネルギ成分に絞り込むために、高管電圧Ｘ線条件（Ｘ線管に高電圧を印加した高電圧条件）および低管電圧Ｘ線条件（Ｘ線管に低電圧を印加した低電圧条件）と、高電圧モード用および低電圧モード用の２種類からなるフィルタとを組み合わせてもよい。すなわち、これらのフィルタのいずれか一方をＸ線管の照射側に切り替えるように備える。高電圧モード用のフィルタをＸ線管の照射側に設けた状態、かつ高管電圧Ｘ線条件でＸ線管から照射されたＸ線を被検体のない状態でＦＰＤが検出することにより、第１のゲイン補正用マップを生成する。同様に、低電圧モード用のフィルタをＸ線管の照射側に設けた状態、かつ低管電圧Ｘ線条件でＸ線管から照射されたＸ線を被検体のない状態でＦＰＤが検出することにより、第２のゲイン補正用マップを生成する。そして、高電圧モード用のフィルタをＸ線管の照射側に設けた状態、かつ高管電圧Ｘ線条件でＸ線管から照射されて被検体を透過したＸ線をＦＰＤが検出することにより、高電圧画像を生成する。同様に、低電圧モード用のフィルタをＸ線管の照射側に設けた状態、かつ低管電圧Ｘ線条件でＸ線管から照射されて被検体を透過したＸ線をＦＰＤが検出することにより、低電圧画像を生成する。
骨密度撮影においては、スリット状のＸ線の照射野により撮影された複数のＸ線画像を被検体の体軸方向に結合することにより１枚のＸ線画像を生成する「スロット撮影」と呼ばれる術式を適用するのが好ましい。具体的には、本発明に係る骨密度測定装置は、Ｘ線管から照射されたＸ線の照射領域を制限することによりスリット状の照射野を形成するコリメータと、Ｘ線管およびコリメータをＦＰＤに対して被検体の体軸方向に相対的に移動させることにより、スリット状の照射野をＦＰＤに対して体軸方向に相対的に移動させる照射野移動機構とを備える。
照射野移動機構による移動毎に、高管電圧Ｘ線条件でＸ線管から照射されてコリメータにより形成されたスリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態でＦＰＤが検出することによりそれぞれに生成された、スリット状の照射野に対応するスリット状の第１のゲイン補正用マップを体軸方向に結合する。このように結合することによりＦＰＤの全面に対応する１枚の第１のゲイン補正用マップを生成する。同様に、照射野移動機構による移動毎に、低管電圧Ｘ線条件でＸ線管から照射されてコリメータにより形成されたスリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態でＦＰＤが検出することによりそれぞれに生成された、スリット状の照射野に対応するスリット状の第２のゲイン補正用マップを体軸方向に結合する。このように結合することによりＦＰＤの全面に対応する１枚の第２のゲイン補正用マップを生成する。
そして、照射野移動機構による移動毎に、高管電圧Ｘ線条件でＸ線管から照射されてコリメータにより形成されて被検体を透過したスリット状の照射野のＸ線をＦＰＤが検出することによりそれぞれに生成された、スリット状の照射野に対応するスリット状の高電圧画像を体軸方向に結合する。このように結合することによりＦＰＤの全面に対応する１枚の高電圧画像を生成する。同様に、照射野移動機構による移動毎に、低管電圧Ｘ線条件でＸ線管から照射されてコリメータにより形成されて被検体を透過したスリット状の照射野のＸ線をＦＰＤが検出することによりそれぞれに生成された、スリット状の照射野に対応するスリット状の低電圧画像を体軸方向に結合する。このように結合することによりＦＰＤの全面に対応する１枚の低電圧画像を生成する。
Ｘ線の照射領域を制限せずにＦＰＤの全面にＸ線を照射する場合には、ＦＰＤの端部には斜め方向からＸ線が入射することにより、端部でのＸ線画像に歪みが生じる。一方、スロット撮影によりＦＰＤの検出面に垂直にＸ線が入射するので、Ｘ線画像（第１／第２のゲイン補正用マップ，高電圧画像／低電圧画像）の歪みを抑制することができる。また、スリット状にすることで散乱線の影響を抑えた高画質なＸ線画像（第１／第２のゲイン補正用マップ，高電圧画像／低電圧画像）を得ることができる。
また、Ｘ線管およびＦＰＤからなる撮影系を被検体に対して体軸方向に相対的に移動させる撮影系移動機構と、撮影系移動機構による移動毎にそれぞれに生成された、サブトラクション処理後の画像（サブトラクション画像）を体軸方向に結合することにより、長尺画像を生成する長尺画像生成手段とを備えてもよい。骨密度撮影において、スロット撮影と同様に複数のＸ線画像を体軸方向に結合することにより（ＦＰＤの全面における検出領域よりも広い）長尺画像を生成する「長尺撮影」に適用してもよい。
また、スロット撮影と長尺撮影とを組み合わせてもよい。具体的には、スロット撮影においてＸ線管およびコリメータをＦＰＤに対して体軸方向に相対的に移動させながらスリット状のＸ線画像をそれぞれに生成し、それらのＸ線画像を体軸方向に結合することによりＦＰＤの全面に対応する１枚のＸ線画像を生成した後に、撮影系を被検体に対して体軸方向に相対的に移動させながらスロット撮影によりＦＰＤの全面に対応する１枚のＸ線画像を生成することを繰り返す。そして、各々に生成されたＸ線画像を体軸方向に結合することにより長尺画像を生成する。本発明の場合には各々に生成されたサブトラクション処理後の画像（サブトラクション画像）を体軸方向に結合することにより、長尺状のサブトラクション画像を長尺画像として生成する。
なお、ゲイン補正する際に画素毎に行えば精度向上が見込まれるように考えられるが、実際にはそうではない。画素値の揺らぎ（すなわち統計的誤差）により実際の画素値は真値ではない。したがって、真値でないゲイン補正用マップを用いて、高電圧画像／低電圧画像を画素毎にゲイン補正すると、精度が却って下がる恐れがある。そこで、複数の領域に第１のゲイン補正用マップを区分する第１ゲイン補正用マップ区分手段と、複数の領域に第２のゲイン補正用マップを区分する第２ゲイン補正用マップ区分手段と、第１ゲイン補正用マップ区分手段で区分された各々の領域内で面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、第１のゲイン補正用マップを補正する第１ゲイン補正用マップ補正手段と、第２ゲイン補正用マップ区分手段で区分された各々の領域内で面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、第２のゲイン補正用マップを補正する第２ゲイン補正用マップ補正手段とを備える。このように各々の領域内で面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより補正された第１／第２のゲイン補正用マップを用いて高電圧画像／低電圧画像をゲイン補正することにより、ゲイン補正を適切かつ精度良く行うことができる。なお、区分の対象となる領域の形状や個数については、第１／第２のゲイン補正用マップ間で同じである必要はない。また、平滑化の一例として平均値を求めることが挙げられるが、平均値に限定されない。例えば、中央値を用いて平滑化してもよいし、最頻値を用いて平滑化してもよい。つまり、統計量を用いて平滑化すればよい。
また、本発明に係る骨密度撮影方法は、Ｘ線を照射するＸ線管と、近接蒸着法によって形成されたＸ線変換膜を有しており前記Ｘ線管から照射されたＸ線を検出するＦＰＤとを備えた骨密度測定装置を用いて、骨密度を測定するための骨密度撮影方法であって、前記Ｘ線管に高電圧を印加した高電圧条件である高管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されたＸ線を被検体のない状態で前記ＦＰＤが検出することにより、前記高管電圧Ｘ線条件において前記ＦＰＤで出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第１のゲイン補正用マップを生成する第１ゲイン補正用マップ生成工程と、前記Ｘ線管に前記高電圧よりも低い低電圧を印加した低電圧条件である低管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されたＸ線を被検体のない状態で前記ＦＰＤが検出することにより、前記低管電圧Ｘ線条件において前記ＦＰＤで出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第２のゲイン補正用マップを生成する第２ゲイン補正用マップ生成工程と、第１の区分パターンによって、複数の領域に前記第１のゲイン補正用マップを区分する第１ゲイン補正用マップ区分工程と、前記第１の区分パターンとは異なる第２の区分パターンによって、複数の領域に前記第２のゲイン補正用マップを区分する第２ゲイン補正用マップ区分工程と、前記第１ゲイン補正用マップ区分過程により前記第１の区分パターンで区分された各々の領域内で前記面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、前記第１のゲイン補正用マップを補正する第１ゲイン補正用マップ補正工程と、前記第２ゲイン補正用マップ区分過程により前記第２の区分パターンで区分された各々の領域内で前記面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、前記第２のゲイン補正用マップを補正する第２ゲイン補正用マップ補正工程と、前記第１ゲイン補正用マップ生成工程での前記第１のゲイン補正用マップの生成時で前記Ｘ線管に印加した高電圧と同じ値の高電圧を前記Ｘ線管に印加した高管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線を前記ＦＰＤが検出することにより、前記ＦＰＤで撮影された高電圧画像を生成する高電圧画像生成工程と、前記第２ゲイン補正用マップ生成工程での前記第２のゲイン補正用マップの生成時で前記Ｘ線管に印加した低電圧と同じ値の低電圧を前記Ｘ線管に印加した低管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線を前記ＦＰＤが検出することにより、前記ＦＰＤで撮影された低電圧画像を生成する低電圧画像生成工程と、前記第１ゲイン補正用マップ補正工程で補正された前記第１のゲイン補正用マップを用いて、前記高電圧画像生成工程で生成された前記高電圧画像をゲイン補正する第１ゲイン補正工程と、前記第２ゲイン補正用マップ補正工程で補正された前記第２のゲイン補正用マップを用いて、前記低電圧画像生成工程で生成された前記低電圧画像をゲイン補正する第２ゲイン補正工程と、前記第１ゲイン補正工程でのゲイン補正後の前記高電圧画像と、前記第２ゲイン補正工程でのゲイン補正後の前記低電圧画像とをサブトラクションするサブトラクション処理工程とを備え、前記サブトラクション処理工程でのサブトラクション処理後の画像によって骨密度の測定を行い、前記第１の区分パターンは、リング状アーティファクトに対応した、前記第１のゲイン補正用マップの中央部と外周部とを分割する区分パターンであり、前記第２の区分パターンは、上側領域と下側領域との間のバラツキであるアーティファクトに対応した、前記第２のゲイン補正用マップを上下に分割する区分パターンであるものである。
［作用・効果］本発明に係る骨密度撮影方法によれば、各工程（第１ゲイン補正用マップ生成工程，第２ゲイン補正用マップ生成工程，高電圧画像生成工程，低電圧画像生成工程，第１ゲイン補正工程，第２ゲイン補正工程およびサブトラクション処理工程）を実施することにより、骨密度撮影を好適に実施することができ、骨密度解析の精度向上を図ることができる。
本発明に係る骨密度撮影方法において、スリット状のＸ線の照射野により撮影された複数のＸ線画像を被検体の体軸方向に結合することにより１枚のＸ線画像を生成するスロット撮影の際には、Ｘ線管から照射されたＸ線の照射領域をコリメータが制限することによりスリット状の照射野を形成し、Ｘ線管およびコリメータをＦＰＤに対して体軸方向に相対的に移動させることにより、スリット状の照射野をＦＰＤに対して体軸方向に相対的に移動させてスロット撮影を行う。
第１ゲイン補正用マップ生成工程では、スリット状の照射野のＦＰＤに対する体軸方向の相対移動毎に、高管電圧Ｘ線条件でＸ線管から照射されてコリメータにより形成されたスリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態でＦＰＤが検出することによりそれぞれに生成された、スリット状の照射野に対応するスリット状の第１のゲイン補正用マップを体軸方向に結合し、スリット状の第１のゲイン補正用マップを体軸方向に結合することによりＦＰＤの全面に対応する１枚の第１のゲイン補正用マップを生成する。同様に、第２ゲイン補正用マップ生成工程では、スリット状の照射野のＦＰＤに対する体軸方向の相対移動毎に、低管電圧Ｘ線条件でＸ線管から照射されてコリメータにより形成されたスリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態でＦＰＤが検出することによりそれぞれに生成された、スリット状の照射野に対応するスリット状の第２のゲイン補正用マップを体軸方向に結合し、スリット状の第２のゲイン補正用マップを体軸方向に結合することによりＦＰＤの全面に対応する１枚の第２のゲイン補正用マップを生成する。
このようなスロット撮影を適用する場合には下記のような態様がそれぞれ考えられる。
すなわち、第１ゲイン補正用マップ生成工程の後に第２ゲイン補正用マップ生成工程を実施する。または、第２ゲイン補正用マップ生成工程の後に第１ゲイン補正用マップ生成工程を実施する。このように第１ゲイン補正用マップ生成工程および第２ゲイン補正用マップ生成工程を時間的に分離して実施してもよい。
それに対して、高電圧および低電圧を交互にＸ線管に印加しながらスリット状の照射野をＦＰＤに対して体軸方向に相対的に移動させ、スリット状の照射野のＦＰＤに対する体軸方向の相対移動毎に、スリット状の第１のゲイン補正用マップおよび第２のゲイン補正用マップを交互に生成する。そして、スリット状の第１のゲイン補正用マップを体軸方向に結合することによりＦＰＤの全面に対応する１枚の第１のゲイン補正用マップを生成する第１ゲイン補正用マップ生成工程と、スリット状の第２のゲイン補正用マップを体軸方向に結合することによりＦＰＤの全面に対応する１枚の第２のゲイン補正用マップを生成する第２ゲイン補正用マップ生成工程とを同時に実施してもよい。このように高電圧および低電圧を交互にＸ線管に印加しながらスリット状の照射野をＦＰＤに対して体軸方向に相対的に移動させることで、第１ゲイン補正用マップ生成工程および第２ゲイン補正用マップ生成工程を実施してもよい。
また、本発明に係る骨密度撮影方法において、第１のゲイン補正用マップの生成時と同じ値の高電圧および第２のゲイン補正用マップの生成時と同じ値の低電圧を交互にＸ線管に印加して、Ｘ線管から被検体に照射することで、高電圧画像を生成する高電圧画像生成工程と低電圧画像を生成する低電圧画像生成工程とを同時に実施するのが好ましい。これにより、スロット撮影や長尺撮影も含んだ１回の撮影で高電圧画像および低電圧画像を同時に取得することができる。
本発明に係る骨密度測定装置および骨密度撮影方法によれば、Ｘ線管に高電圧／低電圧を印加した高電圧条件／低電圧条件である高管電圧Ｘ線条件／低管電圧Ｘ線条件でＸ線管から照射されたＸ線を被検体のない状態でＦＰＤが検出することにより、ＦＰＤで出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第１／第２のゲイン補正用マップを生成する。そして、第１／第２のゲイン補正用マップの生成時でＸ線管に印加した高電圧／低電圧と同じ値の高電圧／低電圧をＸ線管に印加した高管電圧Ｘ線条件／低管電圧Ｘ線条件でＸ線管から照射されて被検体を透過したＸ線をＦＰＤが検出することにより、ＦＰＤで撮影された高電圧画像／低電圧画像を生成する。第１のゲイン補正用マップを用いて高電圧画像をゲイン補正し、第２のゲイン補正用マップを用いて低電圧画像をゲイン補正することで、高管電圧Ｘ線条件／低管電圧Ｘ線条件でのゲイン補正後の高電圧画像／低電圧画像には、ムラやムラに起因したアーティファクトを抑制することができる。したがって、ゲイン補正後の高電圧画像とゲイン補正後の低電圧画像とをサブトラクションして得られたサブトラクション処理後の画像（サブトラクション画像）にも、ムラやムラに起因したアーティファクトを抑制することができる。その結果、骨密度解析の精度向上を図ることができる。
実施例に係る骨密度測定装置のブロック図である。 フィルタの具体的な斜視図である。 コリメータにおけるコリメータリーフの斜視図である。 画像処理部のブロック図である。 本実施例に係る一連の骨密度撮影方法のフローチャートである。 Ｘ線管およびコリメータの移動動作を示す説明図である。 最大値投影法（ＭＩＰ）を用いたスリット状の第１／第２のゲイン補正用マップの結合を示す説明図である。 第１のゲイン補正用マップの領域区分に関する態様の一例である。 第２のゲイン補正用マップの領域区分に関する態様の一例である。 ＤＸＡ法の原理の説明に供する骨および軟部組織の模式図である。 ＤＸＡ法の測定原理の説明に供する低エネルギおよび高エネルギによる測定部位のプロファイルカーブの模式図である。 ＤＸＡ法における骨塩定量（骨塩量）の計算の説明に供する模式図である。 （ａ）は高管電圧Ｘ線条件の面内分布、（ｂ）は低管電圧Ｘ線条件の面内分布である。 骨を模したファントムを撮影して得られたサブトラクション画像であって、（ａ）は本発明のゲイン補正なしのときのサブトラクション画像、（ｂ）は本発明のゲイン補正を施したときのサブトラクション画像である。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係る骨密度測定装置のブロック図であり、図２は、フィルタの具体的な斜視図であり、図３は、コリメータにおけるコリメータリーフの斜視図であり、図４は、画像処理部のブロック図である。本実施例では、一般的なＸ線撮影装置を骨密度測定装置として用いる。
骨密度測定装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板１と、Ｘ線を照射するＸ線管２と、Ｘ線管２から照射されたＸ線を検出するフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３とを備えている。高電圧モード用および低電圧モード用の２種類からなるフィルタ４のいずれか一方（金属フィルタ４１，４２（図２を参照））をＸ線管２の照射側に切り替えるように備え、高電圧モード用の金属フィルタ４１，低電圧モード用の金属フィルタ４２のいずれか一方を切り替えながら２つの異なるエネルギピークを有するＸ線ビームをそれぞれ照射する。スロット撮影のために、Ｘ線管２から照射されたＸ線の照射領域Ｒ（図３を参照）を制限することによりスリット状の照射野を形成するコリメータ５を備えている。フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３は、本発明における検出器に相当する。
骨密度測定装置は、他に、天板１を昇降移動させ、水平方向（特に長手方向である被検体Ｍの体軸方向）に水平移動させる天板移動機構６や、ＦＰＤ３を水平方向（特に長手方向である被検体Ｍの体軸方向）に水平移動させるＦＰＤ移動機構７や、Ｘ線管２およびコリメータ５を被検体Ｍの体軸方向（長手方向）に移動させることにより、スリット状の照射野を体軸方向（長手方向）に移動させる照射野移動機構８や、Ｘ線管２およびＦＰＤ３からなる撮影系を体軸方向（長手方向）に移動させる撮影系移動機構９や、Ｘ線管２の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部１０や、サブトラクション処理等の画像処理を行う画像処理部１１と、これらの各構成部を統括制御するコントローラ１２や、各種のゲイン補正用マップ（特に基準ゲイン補正用マップ）等を記憶するメモリ部１３や、術者が入力設定を行う入力部１４などを備えている。コントローラ１２は、本発明における基準ゲイン補正用マップ取得手段に相当し、メモリ部１３は、本発明における基準ゲイン補正用マップ記憶手段に相当し、入力部１４は、本発明における使用条件切替手段に相当する。
天板移動機構６は、鉛直方向の直線ラックや体軸方向（長手方向）の直線ラックやピニオンやモータやエンコーダ（図示省略）などで構成される。ＦＰＤ移動機構７は、体軸方向（長手方向）の直線ラックやピニオンやモータやエンコーダ（図示省略）などで構成される。照射野移動機構８は、体軸方向（長手方向）の直線ラックやピニオンやモータやエンコーダ（図示省略）などで構成される。また、長尺撮影する際には、Ｘ線管２およびＦＰＤ３が同期して同じ体軸方向（長手方向）に移動するために、ＦＰＤ移動機構７および照射野移動機構８が同期して駆動するように撮影系移動機構９は構成される。
高電圧発生部１０は、Ｘ線を照射させるための管電圧や管電流を発生してＸ線管２に与える。通常のＸ線撮影では80KV-100KV程度の電圧をＸ線管２に印加し、本実施例の骨密度撮影では、高管電圧Ｘ線条件では140KV程度の高電圧をＸ線管２に印加し、低管電圧Ｘ線条件では100KV程度の低電圧をＸ線管２に印加する。このように骨密度撮影では高電圧および低電圧を交互にＸ線管２に印加することで高管電圧・低管電圧を交互に切り替える。高管電圧・低管電圧の切り替えに伴うＸ線管２からのＸ線照射（曝射）に同期して、高電圧モード用の金属フィルタ４１，低電圧モード用の金属フィルタ４２（図２を参照）を交互に切り替える。
本実施例の骨密度撮影はスロット撮影に対応するためにフィルタ４における金属エリアもスリット分だけ確保できればよい。したがって、図２に示すようにフィルタ４は、通常の全面用のフィルタベース４３上に、短冊状の２種類の金属フィルタ４１，４２を配置して構成されている。そして、コリメータ５（図１を参照）の制御にて曝射信号に同期して金属フィルタ４１，４２の高速切替を実現している。
図３に示すようにコリメータ５は４枚のコリメータリーフ５１を備えている。コリメータリーフ５１を図３中の矢印の方向に移動させることにより、４枚のコリメータリーフ５１で囲まれた開口部のサイズを調節する。当該開口部をスリット状に調節することで、開口部を通るＸ線の照射領域Ｒを図３のように制限する。このようにＸ線の照射領域Ｒを制御することによってスリット状の照射野Ｒを形成する。なお、図３中の黒丸はＸ線管２（図１を参照）の焦点である。
図１の説明に戻り、コントローラ１２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されており、メモリ部１３は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。また、入力部１４は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。
本実施例では、コントローラ１２は、初期設定（デフォルト）の面内分布情報を有した基準ゲイン補正用マップを取得する。上述したように本実施例では、一般的なＸ線撮影装置を骨密度測定装置として用いる。したがって、装置の据付時に通常のＸ線撮影に用いられる80KV-100KV程度の電圧をＸ線管２に印加したＸ線条件でＸ線管２から照射されたＸ線を被検体のない状態でＦＰＤ３が検出することにより、ＦＰＤ３で出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を初期設定し、初期設定（デフォルト）の面内分布情報を有した基準ゲイン補正用マップとして取得する。取得された基準ゲイン補正用マップをメモリ部１３に書き込んで記憶する。なお、ＦＰＤ３の特性の経年変化に伴い基準ゲイン補正用マップも変化する場合があるので、基準ゲイン補正用マップを定期的に取得して、メモリ部１３に定期的に書き込んで記憶するのが好ましい。
通常のＸ線撮影時にはメモリ部１３により記憶される基準ゲイン補正用マップを読み出す。当該基準ゲイン補正用マップを用いて、通常のＸ線撮影時に得られたＸ線画像をゲイン補正する。一方、骨密度撮影時にはゲイン補正用マップの使用条件を切り替えるために、ゲイン補正用マップの使用条件を切り替えるコマンドを術者は入力部１４に入力する。これにより、メモリ部１３により記憶される基準ゲイン補正用マップを用いずに、後述する第１／第２のゲイン補正用マップを用いて高電圧画像／低電圧画像をゲイン補正する。
なお、骨密度撮影に用いられる高電圧／低電圧の値が変化しない限りは、ゲインキャリブレーションの度に第１／第２のゲイン補正用マップを取得する必要はなく、過去に取得された第１／第２のゲイン補正用マップを用いてゲイン補正すればよい。ただし、基準ゲイン補正用マップと同様に、ＦＰＤ３の特性の経年変化に伴い第１／第２のゲイン補正用マップも変化する場合があるので、第１／第２のゲイン補正用マップを定期的に取得するのが好ましい。
画像処理部１１は、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)などで構成されている。図４に示すように画像処理部１１は、第１ゲイン補正用マップ生成部１１１と第２ゲイン補正用マップ生成部１１２と高電圧画像生成部１１３と低電圧画像生成部１１４と第１ゲイン補正部１１５と第２ゲイン補正部１１６とサブトラクション処理部１１７と長尺画像生成部１１８と骨密度測定部１１９とを備えている。第１ゲイン補正用マップ生成部１１１は、本発明における第１ゲイン補正用マップ生成手段に相当し、第２ゲイン補正用マップ生成部１１２は、本発明における第２ゲイン補正用マップ生成手段に相当し、高電圧画像生成部１１３は、本発明における高電圧画像生成手段に相当し、低電圧画像生成部１１４は、本発明における低電圧画像生成手段に相当し、第１ゲイン補正部１１５は、本発明における第１ゲイン補正手段に相当し、第２ゲイン補正部１１６は、本発明における第２ゲイン補正手段に相当し、サブトラクション処理部１１７は、本発明におけるサブトラクション処理手段に相当し、長尺画像生成部１１８は、本発明における長尺画像生成手段に相当する。
第１ゲイン補正用マップ生成部１１１は、Ｘ線管２（図１を参照）に高電圧(140KV)を印加した高電圧条件である高管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されたＸ線を被検体のない状態でＦＰＤ３（図１を参照）が検出することにより、ＦＰＤ３で出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第１のゲイン補正用マップを生成する。本実施例では第１ゲイン補正用マップ生成部１１１は第１ゲイン補正用マップ結合部１１１ａを備えている。第１ゲイン補正用マップ結合部１１１ａは、照射野移動機構８（図１を参照）による移動毎に、高管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されてコリメータ５（図１を参照）により形成されたスリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態でＦＰＤ３が検出することによりそれぞれに生成された、スリット状の照射野に対応するスリット状の第１のゲイン補正用マップを体軸方向（長手方向）に結合する。第１ゲイン補正用マップ結合部１１１ａで結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第１のゲイン補正用マップを生成する。第１ゲイン補正用マップ結合部１１１ａは、本発明における第１ゲイン補正用マップ結合手段に相当する。
その他に、第１ゲイン補正用マップ生成部１１１は、第１ゲイン補正用マップ区分部１１１ｂと第１ゲイン補正用マップ補正部１１１ｃとを備えている。第１ゲイン補正用マップ区分部１１１ｂは、複数の領域に第１のゲイン補正用マップを区分する。第１ゲイン補正用マップ補正部１１１ｃは、第１ゲイン補正用マップ区分部１１１ｂで区分された各々の領域内で面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、第１のゲイン補正用マップを補正する。第１ゲイン補正用マップ区分部１１１ｂについては術者が手動で入力設定する構成であってもよく、入力部１４（図１を参照）で第１ゲイン補正用マップ区分部１１１ｂを構成してもよい。第１ゲイン補正用マップ区分部１１１ｂは、本発明における第１ゲイン補正用マップ区分手段に相当し、第１ゲイン補正用マップ補正部１１１ｃは、本発明における第１ゲイン補正用マップ補正手段に相当する。
第２ゲイン補正用マップ生成部１１２は、Ｘ線管２に高電圧よりも低い低電圧(100KV)を印加した低電圧条件である低管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されたＸ線を被検体のない状態でＦＰＤ３が検出することにより、ＦＰＤ３で出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第２のゲイン補正用マップを生成する。本実施例では第２ゲイン補正用マップ生成部１１２は第２ゲイン補正用マップ結合部１１２ａを備えている。第２ゲイン補正用マップ結合部１１２ａは、照射野移動機構８による移動毎に、低管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されてコリメータ５により形成されたスリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態でＦＰＤ３が検出することによりそれぞれに生成された、スリット状の照射野に対応するスリット状の第２のゲイン補正用マップを体軸方向（長手方向）に結合する。第２ゲイン補正用マップ結合部１１２ａで結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第２のゲイン補正用マップを生成する。第２ゲイン補正用マップ結合部１１２ａは、本発明における第２ゲイン補正用マップ結合手段に相当する。
その他に、第２ゲイン補正用マップ生成部１１２は、第２ゲイン補正用マップ区分部１１２ｂと第２ゲイン補正用マップ補正部１１２ｃとを備えている。第２ゲイン補正用マップ区分部１１２ｂは、複数の領域に第２のゲイン補正用マップを区分する。第２ゲイン補正用マップ補正部１１２ｃは、第２ゲイン補正用マップ区分部１１２ｂで区分された各々の領域内で面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、第２のゲイン補正用マップを補正する。第１ゲイン補正用マップ区分部１１１ｂと同様に、第２ゲイン補正用マップ区分部１１２ｂについては術者が手動で入力設定する構成であってもよく、入力部１４で第２ゲイン補正用マップ区分部１１２ｂを構成してもよい。第２ゲイン補正用マップ区分部１１２ｂは、本発明における第２ゲイン補正用マップ区分手段に相当し、第２ゲイン補正用マップ補正部１１２ｃは、本発明における第２ゲイン補正用マップ補正手段に相当する。
高電圧画像生成部１１３は、第１ゲイン補正用マップ生成部１１１による第１のゲイン補正用マップの生成時でＸ線管２に印加した高電圧と同じ値の高電圧(140KV)をＸ線管２に印加した高管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されて被検体Ｍ（図１を参照）を透過したＸ線をＦＰＤ３が検出することにより、ＦＰＤ３で撮影された高電圧画像を生成する。本実施例では高電圧画像生成部１１３は高電圧画像結合部１１３ａを備えている。高電圧画像結合部１１３ａは、照射野移動機構８による移動毎に、高管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されてコリメータ５により形成されて被検体Ｍを透過したスリット状の照射野のＸ線をＦＰＤ３が検出することによりそれぞれに生成された、スリット状の照射野に対応するスリット状の高電圧画像を被検体Ｍの体軸方向（長手方向）に結合する。高電圧画像結合部１１３ａで結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の高電圧画像を生成する。高電圧画像結合部１１３ａは、本発明における高電圧画像結合手段に相当する。
低電圧画像生成部１１４は、第２ゲイン補正用マップ生成部１１２による第２のゲイン補正用マップの生成時でＸ線管２に印加した低電圧と同じ値の低電圧(100KV)をＸ線管２に印加した低管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されて被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出することにより、ＦＰＤ３で撮影された低電圧画像を生成する。本実施例では低電圧画像生成部１１４は低電圧画像結合部１１４ａを備えている。低電圧画像結合部１１４ａは、照射野移動機構８による移動毎に、低管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されてコリメータ５により形成されて被検体Ｍを透過したスリット状の照射野のＸ線をＦＰＤ３が検出することによりそれぞれに生成された、スリット状の照射野に対応するスリット状の低電圧画像を体軸方向（長手方向）に結合する。低電圧画像結合部１１４ａで結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の低電圧画像を生成する。低電圧画像結合部１１４ａは、本発明における低電圧画像結合手段に相当する。
第１ゲイン補正部１１５は、第１ゲイン補正用マップ生成部１１１で生成された第１のゲイン補正用マップを用いて、高電圧画像生成部１１３で生成された高電圧画像をゲイン補正する。第２ゲイン補正部１１６は、第２ゲイン補正用マップ生成部１１２で生成された第２のゲイン補正用マップを用いて、低電圧画像生成部１１４で生成された低電圧画像をゲイン補正する。
サブトラクション処理部１１７は、第１ゲイン補正部１１５によるゲイン補正後の高電圧画像と、第２ゲイン補正部１１６によるゲイン補正後の低電圧画像とをサブトラクションする。サブトラクション処理部１１７は、対数変換部１１７ａ，１１７ｂと重み付け処理部１１７ｃ，１１７ｄと差分処理部１１７ｅとを備えている。サブトラクション処理後の画像（サブトラクション画像）の具体的な求め方については図５～図１２で後述する。
長尺画像生成部１１８は、撮影系移動機構９（図１を参照）による移動毎にそれぞれに生成された、サブトラクション処理部１１７によるサブトラクション処理後の画像（サブトラクション画像）を体軸方向（長手方向）に結合することにより、長尺画像（長尺状のサブトラクション画像）を生成する。
骨密度測定部１１９は、長尺画像（長尺状のサブトラクション画像）によって骨密度の測定を行う。骨密度の具体的な求め方についても図５～図１２で後述する。
次に、具体的な骨密度撮影方法について、図５～図１２を参照して説明する。図５は、本実施例に係る一連の骨密度撮影方法のフローチャートであり、図６は、Ｘ線管およびコリメータの移動動作を示す説明図であり、図７は、最大値投影法（ＭＩＰ）を用いたスリット状の第１／第２のゲイン補正用マップの結合を示す説明図であり、図８は、第１のゲイン補正用マップの領域区分に関する態様の一例であり、図９は、第２のゲイン補正用マップの領域区分に関する態様の一例であり、図１０は、ＤＸＡ法の原理の説明に供する骨および軟部組織の模式図であり、図１１は、ＤＸＡ法の測定原理の説明に供する低エネルギおよび高エネルギによる測定部位のプロファイルカーブの模式図であり、図１２は、ＤＸＡ法における骨塩定量（骨塩量）の計算の説明に供する模式図である。
上述したようにゲインキャリブレーションの度に第１／第２のゲイン補正用マップを取得する必要はなく、図５のステップＳ１，Ｓ２を毎回行う必要はない。ただし、上述したようにＦＰＤ３（図１を参照）の特性の経年変化が生じ、第１／第２のゲイン補正用マップも変化する可能性があるので、ステップＳ１，Ｓ２を定期的に行う。
（ステップＳ１）第１ゲイン補正用マップ生成
先ず、天板１（図１を参照）に被検体Ｍ（図１を参照）を載置せずに、図６に示すようにＦＰＤ３を固定した状態でＸ線管２およびコリメータ５を被検体Ｍの体軸方向（長手方向）に移動させる。このときの移動距離は、互いに隣接するスリット状の第１のゲイン補正用マップ間に隙間が生じない程度の距離であればよく、第１のゲイン補正用マップのスリット幅以下であればよい。理想的には、第１のゲイン補正用マップのスリット幅を移動距離とすれば、互いに隣接するスリット状の第１のゲイン補正用マップにおいて重複しない。ただし、第１ゲイン補正用マップ結合部１１１ａ（図４を参照）では最大値投影法(MIP: Maximum Intensity Projection)を用いてスリット状の第１のゲイン補正用マップを結合する。よって、互いに隣接するスリット状の第１のゲイン補正用マップが重複しても構わない。その理由については図７で後述する。
Ｘ線管２およびコリメータ５をＦＰＤ３に対して体軸方向（長手方向）に相対的に移動させることにより、スリット状の照射野をＦＰＤ３に対して体軸方向（長手方向）に相対的に移動させる。そのために、本実施例ではＦＰＤ３を固定した状態で照射野移動機構８（図１を参照）はＸ線管２およびコリメータ５を体軸方向（長手方向）に移動させる。この移動によってＦＰＤ３を固定した状態でスリット状の照射野を体軸方向（長手方向）に移動させる。
照射野移動機構８による移動毎に、高管電圧Ｘ線条件でＸ線管２はＸ線を照射し、コリメータ５により形成されたスリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態でＦＰＤ３が検出する。なお、高管電圧Ｘ線条件での曝射信号に同期して高電圧モード用の金属フィルタ４１（図２を参照）に切り替える。この高電圧モード用の金属フィルタ４１によりＸ線のエネルギスペクトルから特定のエネルギ成分に絞り込むことができる。
被検体のない状態でＦＰＤ３から出力されたデータは、「課題を解決するための手段」の欄の知見でも述べたようにＦＰＤ３の感度の２次元分布でもある。よって、感度の２次元分布を、ＦＰＤ３で出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第１のゲイン補正用マップとして生成する。この第１のゲイン補正用マップはスリット状の照射野に対応する形状となっており、必要なのはＦＰＤ３の全面に対応する１枚のマップである。そこで、照射野移動機構８による移動毎に、スリット状の照射野に対応するスリット状の第１のゲイン補正用マップをそれぞれに生成して、第１ゲイン補正用マップ結合部１１１ａは各々のスリット状の第１のゲイン補正用マップを長手方向に結合する。このように結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第１のゲイン補正用マップを生成する。
最大値投影法（ＭＩＰ）を用いて、図７に示すようにスリット状の第１のゲイン補正用マップｍ１１，ｍ１２，…，ｍ１ｎを体軸方向（長手方向）に結合する。互いに隣接するスリット状の第１のゲイン補正用マップが重複する場合において各々のマップを結合するときには、重複する中心位置からの距離に応じた重み付け加算によって各々のマップの結合が行われる。しかし、当該距離および当該重み付けの係数（重み付け係数）を逐次に求めなければならず結合処理において手間がかかる。
そこで、図７に示すように各々のスリット状の第１のゲイン補正用マップｍ１１，ｍ１２，…，ｍ１ｎを被検体Ｍの水平面に平行な冠状断面（コロナル(coronal)断面）に見立てて、最大値投影法（ＭＩＰ）によって投影経路（図７中の一点鎖線を参照）中の画素値の最大値を投影画像とすることにより各々のマップｍ１１，ｍ１２，…，ｍ１ｎを結合して、ＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第１のゲイン補正用マップｍ１を生成する。まとめると、最大値投影法（ＭＩＰ）を用いてスリット状の第１のゲイン補正用マップｍ１１，ｍ１２，…，ｍ１ｎを体軸方向（長手方向）に結合することにより、ＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第１のゲイン補正用マップｍ１を生成する。
以上より、互いに隣接するスリット状の第１のゲイン補正用マップが重複したとしても、重複領域において画素値が高い方の画素を、ＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第１のゲイン補正用マップｍ１の画素とするので、従来のような重複する中心位置からの距離や当該距離に応じた重み付け係数を求める必要がなく、ＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第１のゲイン補正用マップｍ１を簡易に生成することができる。本実施例では、最大値投影法（ＭＩＰ）を用いてスリット状の第１のゲイン補正用マップを結合したが最大値投影法（ＭＩＰ）に限定されない。従来のような重複する中心位置からの距離に応じた重み付け加算によってスリット状の第１のゲイン補正用マップを結合してもよい。
このように生成された第１のゲイン補正用マップにおける面内分布情報は、上述したようにＦＰＤ３の感度の２次元分布で表される。一方で、後述する第２のゲイン補正用マップも含めて第１のゲイン補正用マップにおける面内分布情報には揺らぎ（統計的誤差）が含まれている。したがって、第１ゲイン補正部１１５および第２ゲイン補正部１１６（図４を参照）による後述のゲイン補正を画素毎に行うと精度が却って下がる恐れがある。
そこで、第１ゲイン補正用マップ区分部１１１ｂ（図４を参照）は、複数の領域（図８では例えば９つの領域ａ１，ａ１２，ａ１３，ａ１４，ａ１５，ａ１６，ａ１７，ａ１８，ａ１９）に第１のゲイン補正用マップｍ１を区分する。第１ゲイン補正用マップ補正部１１１ｃ（図４を参照）は、第１ゲイン補正用マップ区分部１１１ｂで区分された各々の領域ａ１１，ａ１２，ａ１３，ａ１４，ａ１５，ａ１６，ａ１７，ａ１８，ａ１９で面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、第１のゲイン補正用マップｍ１を補正する。本実施例では、各々の領域ａ１１，ａ１２，ａ１３，ａ１４，ａ１５，ａ１６，ａ１７，ａ１８，ａ１９での面内分布情報の値をそれぞれに平均して平均値をそれぞれに求めることで平滑化する。
なお、第１のゲイン補正用マップｍ１は高管電圧Ｘ線条件で生成されたマップであって、「課題を解決するための手段」の欄の知見でも述べたように第１のゲイン補正用マップｍ１においてリング状アーティファクトが発生する。したがって、リング状アーティファクトに合わせて中央の領域ａ１１を複数の領域にさらに区分してもよい。また、区分の対象となる領域の形状は図８のような矩形に限定されず、例えばリング状アーティファクトに沿った形状であってもよい。
また、平滑化された面内分布情報の値を正規化することで、最終的な面内分布情報とする。例えば、図８に示す各領域ａ１１，ａ１２，ａ１３，ａ１４，ａ１５，ａ１６，ａ１７，ａ１８，ａ１９で平滑化された面内分布情報の値を、中央の領域ａ１１で平滑化された面内分布情報の値でそれぞれに除算することで正規化する。この場合、中央の領域ａ１１で平滑化された面内分布情報の値は“１”に正規化される。ステップＳ１は、本発明における第１ゲイン補正用マップ生成工程に相当する。
（ステップＳ２）第２ゲイン補正用マップ生成
ステップＳ１と同様に天板１に被検体Ｍを載置せずに、図６に示すようにＦＰＤ３を固定した状態でＸ線管２およびコリメータ５を体軸方向（長手方向）に移動させることによって、照射野移動機構８はスリット状の照射野を体軸方向（長手方向）に移動させる。
ステップＳ２では照射野移動機構８による移動毎に、低管電圧Ｘ線条件でＸ線管２はＸ線を照射し、コリメータ５により形成されたスリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態でＦＰＤ３が検出する。ステップＳ１と同様に低管電圧Ｘ線条件での曝射信号に同期して低電圧モード用の金属フィルタ４２（図２を参照）に切り替える。この低電圧モード用の金属フィルタ４２によりＸ線のエネルギスペクトルから特定のエネルギ成分に絞り込むことができる。
被検体のない状態でＦＰＤ３から出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第２のゲイン補正用マップを生成する。ステップＳ１と同様に、この第２のゲイン補正用マップはスリット状の照射野に対応する形状となっており、必要なのはＦＰＤ３の全面に対応する１枚のマップである。そこで、照射野移動機構８による移動毎に、スリット状の照射野に対応するスリット状の第２のゲイン補正用マップをそれぞれに生成して、第２ゲイン補正用マップ結合部１１２ａ（図４を参照）は各々のスリット状の第２のゲイン補正用マップを体軸方向（長手方向）に結合する。このように結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第２のゲイン補正用マップを生成する。
ステップＳ１と同様に最大値投影法（ＭＩＰ）を用いてスリット状の第２のゲイン補正用マップを体軸方向（長手方向）に結合することにより、ＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第２のゲイン補正用マップを生成する。ステップＳ１と同様に従来のような重複する中心位置からの距離に応じた重み付け加算によってスリット状の第２のゲイン補正用マップを結合してもよい。
ステップＳ１と同様に第２ゲイン補正用マップ区分部１１２ｂ（図４を参照）は、複数の領域（図９では例えば２つの領域ａ２１，ａ２２）に第２のゲイン補正用マップｍ２を区分する。第２ゲイン補正用マップ補正部１１２ｃ（図４を参照）は、第２ゲイン補正用マップ区分部１１２ｂで区分された各々の領域内で面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、第２のゲイン補正用マップｍ２を補正する。図８と同様に図９では、各々の領域ａ２１，ａ２２での面内分布情報の値をそれぞれに平均して平均値をそれぞれに求めることで平滑化する。
なお、第２のゲイン補正用マップｍ２は低管電圧Ｘ線条件で生成されたマップであって、「課題を解決するための手段」の欄の知見でも述べたように上側の領域ａ２１，下側の領域ａ２２間でムラが発生するが、高管電圧Ｘ線条件で生成されたマップ（第１のゲイン補正用マップｍ１）のときのようなリング状アーティファクトは発生しない。したがって、区分の対象となる領域の形状や個数については、第１／第２のゲイン補正用マップ間で同じである必要はない。また、区分の対象となる領域の形状は図８と同様に図９のような矩形に限定されない。
また、ステップＳ１と同様に平滑化された面内分布情報の値を正規化することで、最終的な面内分布情報とする。例えば、図９に示す各領域ａ２１，ａ２２で平滑化された面内分布情報の値を、上側の領域ａ２１で平滑化された面内分布情報の値でそれぞれに除算することで正規化する。この場合、上側の領域ａ２１で平滑化された面内分布情報の値は“１”に正規化される。ステップＳ２は、本発明における第２ゲイン補正用マップ生成工程に相当する。
なお、図５では照射野移動機構８による移動毎に高管電圧Ｘ線条件で生成されたスリット状の第１のゲイン補正用マップを体軸方向（長手方向）に結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第１のゲイン補正用マップを生成した（ステップＳ１）後に、照射野移動機構８による移動毎に低管電圧Ｘ線条件で生成されたスリット状の第２のゲイン補正用マップを体軸方向（長手方向）に結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第２のゲイン補正用マップを生成した（ステップＳ２）が、図５の手順に限定されない。ステップＳ２の後にステップＳ１を行ってもよい。
また、高電圧および低電圧を交互にＸ線管２に印加しながら照射野移動機構８によってスリット状の照射野を体軸方向（長手方向）に移動させ、照射野移動機構８による移動毎にスリット状の第１／第２のゲイン補正用マップを交互に生成し、スリット状の第１のゲイン補正用マップを体軸方向（長手方向）に結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第１のゲイン補正用マップの生成（ステップＳ１）と、スリット状の第２のゲイン補正用マップを体軸方向（長手方向）に結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第２のゲイン補正用マップの生成（ステップＳ２）とを同時に行ってもよい。
（ステップＳ３）高電圧画像生成／低電圧画像生成
天板１に被検体Ｍを載置して、図６に示すようにＦＰＤ３を固定した状態でＸ線管２およびコリメータ５を体軸方向（長手方向）に移動させることによって、照射野移動機構８はスリット状の照射野を体軸方向（長手方向）に移動させる。
第１のゲイン補正用マップの生成（ステップＳ１）時と同じ値の高電圧および第２のゲイン補正用マップの生成（ステップＳ２）時と同じ値の低電圧を交互にＸ線管２に印加する。高電圧および低電圧を交互にＸ線管２に印加した状態でＸ線管２から被検体Ｍに照射することで、高電圧画像生成部１１３（図４を参照）による高電圧画像の生成と低電圧画像生成部１１４（図４を参照）による低電圧画像の生成とを同時に行う。
照射野移動機構８による移動毎に、高管電圧Ｘ線条件でＸ線管２はＸ線を照射し、コリメータ５により形成されて被検体Ｍを透過したスリット状の照射野のＸ線をＦＰＤ３が検出し、低管電圧Ｘ線条件でＸ線管２はＸ線を照射し、コリメータ５により形成されて被検体Ｍを透過したスリット状の照射野のＸ線をＦＰＤ３が検出する。高管電圧・低管電圧の切り替えに伴うＸ線管２からのＸ線照射（曝射）に同期して、高電圧モード用の金属フィルタ４１，低電圧モード用の金属フィルタ４２を交互に切り替える。これらの金属フィルタ４１，４２によりＸ線のエネルギスペクトルから特定のエネルギ成分にそれぞれ絞り込むことができる。
高管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されて被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出することにより、ＦＰＤ３で撮影された高電圧画像を生成し、低管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されて被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出することにより、ＦＰＤ３で撮影された低電圧画像を生成する。ステップＳ１，Ｓ２と同様に、これらの高電圧画像／低電圧画像はスリット状の照射野に対応する形状となっており、必要なのはＦＰＤ３の全面に対応する１枚の画像である。そこで、照射野移動機構８による移動毎に、スリット状の照射野に対応するスリット状の高電圧画像／低電圧画像をそれぞれに生成して、高電圧画像結合部１１３ａ（図４を参照）は各々のスリット状の高電圧画像を体軸方向（長手方向）に結合し、低電圧画像結合部１１４ａ（図４を参照）は各々のスリット状の低電圧画像を体軸方向（長手方向）に結合する。このように結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の高電圧画像／低電圧画像をそれぞれに生成する。
ステップＳ１，Ｓ２と同様に最大値投影法（ＭＩＰ）を用いてスリット状の高電圧画像／低電圧画像を体軸方向（長手方向）に結合することにより、ＦＰＤ３の全面に対応する１枚の高電圧画像／低電圧画像をそれぞれに生成する。ステップＳ１，Ｓ２と同様に従来のような重複する中心位置からの距離に応じた重み付け加算によってスリット状の高電圧画像／低電圧画像を結合してもよい。ステップＳ３は、本発明における高電圧画像生成工程および低電圧画像生成工程に相当する。
（ステップＳ４）第１ゲイン補正／第２ゲイン補正
ステップＳ１で生成された第１のゲイン補正用マップｍ１を用いて、ステップＳ３で生成された高電圧画像を第１ゲイン補正部１１５（図４を参照）がゲイン補正し、ステップＳ２で生成された第２のゲイン補正用マップｍ２を用いて、ステップＳ３で生成された低電圧画像を第２ゲイン補正部１１６（図４を参照）がゲイン補正する。
具体的には、高電圧画像におけるゲイン補正の対象画素の画素値を、当該対象画素が対応した第１のゲイン補正用マップｍ１における位置のＦＰＤ３の感度の値（本実施例では平滑化かつ正規化された感度の値）で除算することでゲイン補正後の高電圧画像の画素値を求める。同様に、低電圧画像におけるゲイン補正の対象画素の画素値を、当該対象画素が対応した第２のゲイン補正用マップｍ２における位置のＦＰＤ３の感度の値（本実施例では平滑化かつ正規化された感度の値）で除算することでゲイン補正後の低電圧画像の画素値を求める。ステップＳ４は、本発明における第１ゲイン補正工程および第２ゲイン補正工程に相当する。
（ステップＳ５）サブトラクション処理
ステップＳ４でのゲイン補正後の高電圧画像と、ステップＳ４でのゲイン補正後の低電圧画像とを、サブトラクション処理部１１７（図４を参照）がサブトラクションしてサブトラクション処理後の画像（サブトラクション画像）を生成する。サブトラクション画像の具体的な算出方法およびＤＸＡ法の原理について、図１０および非特許文献１のｐ．２０，２２を参照して説明する。
Ｘ線を光子とする。人体では骨の周囲には軟部組織が存在し、入射光子は軟部組織および骨の両者で減弱するので、骨の厚さを測定することができない。測定対象が体幹部よりも薄い橈骨や踵骨の場合には、ＳＸＡ（Single Energy X-Ray Absorptiometry）法（「ＳＥＸＡ法」とも表記される）という単一エネルギのＸ線ビームを用いた測定が行われる。しかし、測定対象が腰椎や大腿骨の場合にはＤＸＡ法による測定が行われる。
図１０に示すように、入射光子数をＩ０とし、出射光子数をＩとし、骨(Bone)の厚さをＴｂとし、軟部組織(Soft tissue)の厚さをＴｓとする。厚さＴｂ，Ｔｓの単位は[cm]である。また、骨の質量減弱係数をμｍｂとし、軟部組織の質量減弱係数をμｍｓとし、骨の密度をρｂとし、軟部組織の密度をρｓとする。質量減弱係数μｍｂ，μｍｓの単位は[cm2/g]であり、密度ρｂ，ρｓの単位は[g/cm3]である。骨は軟部組織に覆われているので、下記（１）式の減弱式が成立する。
Figure 0007210880000001
ＤＸＡ法では、軟部組織での減弱の影響を取り除くために、エネルギの異なる２種類のＸ線を用いて上記（１）式を変形した下記（２）、（３）式の減弱式を立てて、連立方程式を解く。
Figure 0007210880000002
上記（２）、（３）式の連立方程式から軟部組織の厚さＴｓを除外すると、骨の厚さＴｂは下記（４）式で表される。
Figure 0007210880000003
なお、測定点の骨量をＭｂとすると、測定点の骨量ＭｂはＭｂ＝Ｔｂ×ρｂの式で表される。測定点の骨量Ｍｂの単位は[g/cm2]である。当該式（Ｍｂ＝Ｔｂ×ρｂ）を上記（４）式に代入すると、測定点の骨量Ｍｂは下記（５）式で表される。
Figure 0007210880000004
上記（４）、（５）式から明らかなように、サブトラクション画像の画素値は、ゲイン補正後の高電圧画像の画素値を対数変換部１１７ａ（図４を参照）によって対数変換した値に重み付け処理部１１７ｃ（図４を参照）による重み付け係数を乗算したものと、ゲイン補正後の低電圧画像の画素値を対数変換部１１７ｂ（図４を参照）によって対数変換した値に重み付け処理部１１７ｄ（図４を参照）による重み付け係数を乗算したものとの差分処理部１１７ｅ（図４を参照）による差分値で表される。なお、上記（４）式は骨の厚さＴｂを算出するための式であって、上記（５）式は測定点の骨量Ｍｂを算出するための式であるので、サブトラクション画像の画素値を算出するために用いられる重み付け係数は、上記（４）、（５）式中の係数とは異なることに留意されたい。ステップＳ５は、本発明におけるサブトラクション処理工程に相当する。
（ステップＳ６）長尺画像生成
測定領域がＦＰＤ３のサイズを超える場合には、長尺画像生成部１１８（図４を参照）は長尺画像（長尺状のサブトラクション画像）を生成する。具体的には、Ｘ線管２およびＦＰＤ３からなる撮影系を体軸方向（長手方向）に移動させる。
Ｘ線管２およびＦＰＤ３からなる撮影系を被検体Ｍに対して体軸方向（長手方向）に相対的に移動させるために、本実施例では被検体Ｍを載置した天板１を固定した状態で撮影系移動機構９（図１を参照）はＸ線管２およびＦＰＤ３からなる撮影系を体軸方向（長手方向）に移動させる。
撮影系移動機構９による移動毎にそれぞれに生成された、サブトラクション処理部１１７によるサブトラクション画像を体軸方向（長手方向）に結合する。このように結合することにより、長尺画像（長尺状のサブトラクション画像）を生成する。
（ステップＳ７）骨密度測定
ステップＳ６で生成された長尺画像によって骨密度測定部１１９（図４を参照）骨密度の測定を行う。骨密度の具体的な算出方法（ＤＸＡ法における骨塩定量の計算手法）およびＤＸＡ法の測定原理について、図１１，図１２および非特許文献１のｐ．２３－２４を参照して説明する。
ＤＸＡ法の測定原理を模式的に表すと、図１１（ａ）に示すような低エネルギおよび高エネルギによる測定部位のプロファイルカーブとなる（図１１（ａ）では高エネルギを「High energy」と表記，低エネルギを「Low energy」と表記）。これらのプロファイルカーブは、図１１（ａ）に示すように、両者ともに軟部組織の領域（図１１（ａ）では「Soft tissue」と表記）ではほぼ一定であり、骨の領域（図１１（ａ）では「Bone」と表記）ではＸ線が透過する部位の骨量に下向きに二峰性の形状となる。そして、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、低エネルギおよび高エネルギの減弱は、低エネルギの方がその度合いが大きく、骨領域ではその差がさらに広がる。
ＤＸＡ法では、この２つのプロファイルカーブのベースライン（軟部組織領域）を図１１（ｂ）に示すように数学的に合わせることで、ベースラインでのプロファイルカーブは数学的に“０”となる。次に両者の差をとって、その差を算出用プロファイルカーブとする。その算出用プロファイルカーブを用いてＤＸＡ法における骨塩定量（骨塩量）を計算する。
先ず、ＤＸＡ法における骨塩定量（骨塩量）の計算では、１断面の骨量Ｍｂのプロファイルカーブの平坦な両端をベースライン（図１２では「Baseline」と表記）とし、その平均値に基づいてボーンエッジが決定される。ボーンエッジの決定法としては、微分法や百分率法や閾値法が用いられる。ここで、図１２（ａ）に示すように、プロファイルカーブにおける測定点の骨量Ｍｂの最大値をＭｂｍａｘとする。百分率法では、ベースラインの平均値およびＭｂｍａｘが用いられる。微分法や百分率法や閾値法の具体的な手法については、ここでは割愛する。
２つのボーンエッジを決定すると、両者の距離が骨幅（図１２（ｂ）では「Bone width」と表記）として決定される。決定された骨幅(Bone width)について、各測定点の骨量Ｍｂおよび測定点の間隔ΔＸ（図１２（ｂ）を参照）を用いて、プロファイルカーブ下面積を区分求積法によって算出する。つまり、ＭｂおよびΔＸで形成される短冊状の面積を骨幅にわたって積算する。短冊状の面積を骨幅にわたって積算して得られた１断面の値を“line BMC”とすると、１断面の値(line BMC)は下記（６）式により求まる。
line BMC=(1/2Mb１+Mb2+…+Mbn-1+1/2Mbn)×ΔX … (6)
１断面の値(line BMC)の単位は[g/cm]である。この１断面の値(line BMC)を、さらに体軸方向（Ｙ）に区分求積することによって、骨塩量(BMC: Bone Mineral Content)が求まる。骨塩量ＢＭＣの単位は[g]である。図１２（ｂ）に示すように体軸方向の測定範囲をLBMC1, LBMCnとし、間隔ΔＹ刻みで（ｎ－１）分割すると、骨塩量ＢＭＣは下記（７）式により求まる。
BMC=(1/2LBMC１+LBMC2+…+LBMCn-1+1/2LBMCn)×ΔY … (7)
上記（７）式から求まった骨塩量ＢＭＣを骨面積(Area[cm2])で除算することによって面積密度である骨密度(BMD: Bone Mineral Density)が求まる。骨密度ＢＭＤの単位は[g/cm2]である。
本実施例に係る骨密度測定装置によれば、Ｘ線管２に高電圧(140KV)を印加した高電圧条件である高管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されたＸ線を被検体のない状態でフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３が検出することにより、ＦＰＤ３で出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第１のゲイン補正用マップを生成する。同様に、Ｘ線管２に高電圧よりも低い低電圧(100KV)を印加した低電圧条件である低管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されたＸ線を被検体のない状態でＦＰＤ３が検出することにより、ＦＰＤ３で出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第２のゲイン補正用マップを生成する。これらの第１／第２のゲイン補正用マップは、高管電圧Ｘ線条件／低管電圧Ｘ線条件かつ被検体のない状態で撮影して得られた面内分布情報を有したマップとして生成される。
そして、第１のゲイン補正用マップの生成時でＸ線管２に印加した高電圧と同じ値の高電圧(140KV)をＸ線管２に印加した高管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されて被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出することにより、ＦＰＤ３で撮影された高電圧画像を生成する。同様に、第２のゲイン補正用マップの生成時でＸ線管２に印加した低電圧と同じ値の低電圧(100KV)をＸ線管２に印加した低管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されて被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出することにより、ＦＰＤ３で撮影された低電圧画像を生成する。このように骨密度撮影時には第１／第２のゲイン補正用マップ生成時と同じ値の高電圧および低電圧をＸ線管２にそれぞれ印加して、Ｘ線管２から被検体Ｍに照射することで高電圧画像／低電圧画像を生成する。
第１のゲイン補正用マップを用いて高電圧画像をゲイン補正し、第２のゲイン補正用マップを用いて低電圧画像をゲイン補正することで、高管電圧Ｘ線条件／低管電圧Ｘ線条件でのゲイン補正後の高電圧画像／低電圧画像には、ムラやムラに起因したアーティファクトを抑制することができる。したがって、ゲイン補正後の高電圧画像とゲイン補正後の低電圧画像とをサブトラクションして得られたサブトラクション処理後の画像（サブトラクション画像）にも、ムラやムラに起因したアーティファクトを抑制することができる。
図１４は、骨を模したファントムを撮影して得られたサブトラクション画像であって、図１４（ａ）は、本発明のゲイン補正なしのときのサブトラクション画像であり、図１４（ｂ）は、本発明のゲイン補正を施したときのサブトラクション画像である。「課題を解決するための手段」の欄の知見でも述べたように、ゲイン補正なしのときのサブトラクション画像に、図１４（ａ）の点線で示すようなリング状アーティファクトが強調される。それに対して、ゲイン補正を施したときのサブトラクション画像には、リング状アーティファクトが現れないことが図１４（ｂ）から確認された。
その結果、高管電圧Ｘ線条件／低管電圧Ｘ線条件での面内分布情報を有した第１／第２のゲイン補正用マップを用いて高電圧画像／低電圧画像をゲイン補正し、ゲイン補正後の高電圧／低電圧画像をサブトラクションすることで、骨密度解析の精度向上を図ることができる。
本実施例において、初期設定（すなわちデフォルト）の面内分布情報を有した基準ゲイン補正用マップを取得する基準ゲイン補正用マップ取得の機能をコントローラ１２が有し、基準ゲイン補正用マップを記憶するメモリ部１３を備えている。さらに、ゲイン補正用マップの使用条件を切り替える使用条件切替の機能を入力部１４が有するのが好ましい。通常のＸ線撮影時にはメモリ部１３により記憶される基準ゲイン補正用マップを用いて、通常のＸ線撮影時に得られたＸ線画像をゲイン補正する。一方、サブトラクション処理部１１７によるサブトラクションでの骨密度撮影時には、高管電圧Ｘ線条件での面内分布情報を有した第１のゲイン補正用マップを用いて高電圧画像をゲイン補正するとともに、低管電圧Ｘ線条件での面内分布情報を有した第２のゲイン補正用マップを用いて低電圧画像をゲイン補正する。
骨密度撮影以外の通常のＸ線撮影を行う場合には、通常のＸ線撮影時と同じＸ線条件での面内分布情報を初期設定して、初期設定の面内分布情報を有した基準ゲイン補正用マップを取得して、メモリ部１３に記憶する。まとめると、通常のＸ線撮影時にはメモリ部１３により記憶される基準ゲイン補正用マップを用いて、通常のＸ線撮影時に得られたＸ線画像をゲイン補正し、骨密度撮影時には、高管電圧Ｘ線条件／低管電圧Ｘ線条件での面内分布情報を有した第１／第２のゲイン補正用マップを用いて高電圧画像／低電圧画像をゲイン補正するように、ゲイン補正用マップの使用条件を切り替える。このように、専用の骨密度測定装置を用いなくとも一般的なＸ線撮影装置を用いて、ゲイン補正を適用した通常のＸ線撮影、ゲイン補正を適用した骨密度撮影をそれぞれ行うことができる。
本実施例では、Ｘ線のエネルギスペクトルから特定のエネルギ成分に絞り込むために、高管電圧Ｘ線条件（Ｘ線管２に高電圧を印加した高電圧条件）および低管電圧Ｘ線条件（Ｘ線管２に低電圧を印加した低電圧条件）と、高電圧モード用および低電圧モード用の２種類からなる金属フィルタ４１，４２とを組み合わせている。すなわち、これらの金属フィルタ４１，４２のいずれか一方をＸ線管２の照射側に切り替えるように備える。高電圧モード用の金属フィルタ４１をＸ線管２の照射側に設けた状態、かつ高管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されたＸ線を被検体のない状態でＦＰＤ３が検出することにより、第１のゲイン補正用マップを生成する。同様に、低電圧モード用の金属フィルタ４２をＸ線管２の照射側に設けた状態、かつ低管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されたＸ線を被検体のない状態でＦＰＤ３が検出することにより、第２のゲイン補正用マップを生成する。そして、高電圧モード用の金属フィルタ４１をＸ線管２の照射側に設けた状態、かつ高管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されて被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出することにより、高電圧画像を生成する。同様に、低電圧モード用の金属フィルタ４２をＸ線管２の照射側に設けた状態、かつ低管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されて被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出することにより、低電圧画像を生成する。
骨密度撮影においては、スリット状のＸ線の照射野により撮影された複数のＸ線画像を被検体Ｍの体軸方向に結合することにより１枚のＸ線画像を生成する「スロット撮影」と呼ばれる術式を適用するのが好ましい。具体的には、本実施例に係る骨密度測定装置は、Ｘ線管２から照射されたＸ線の照射領域を制限することによりスリット状の照射野を形成するコリメータ５と、Ｘ線管２およびコリメータ５をＦＰＤ３に対して被検体Ｍの体軸方向に相対的に移動させることにより、スリット状の照射野をＦＰＤ３に対して体軸方向に相対的に移動させる照射野移動機構８とを備えている。本実施例ではＦＰＤ３を固定した状態でＸ線管２およびコリメータ５を体軸方向に移動させることにより、ＦＰＤ３を固定した状態でスリット状の照射野を体軸方向に移動させている。
照射野移動機構８による移動毎に、高管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されてコリメータ５により形成されたスリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態でＦＰＤ３が検出することによりそれぞれに生成された、スリット状の照射野に対応するスリット状の第１のゲイン補正用マップを体軸方向に結合する。このように結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第１のゲイン補正用マップを生成する。同様に、照射野移動機構８による移動毎に、低管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されてコリメータ５により形成されたスリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態でＦＰＤ３が検出することによりそれぞれに生成された、スリット状の照射野に対応するスリット状の第２のゲイン補正用マップを体軸方向に結合する。このように結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第２のゲイン補正用マップを生成する。
そして、照射野移動機構８による移動毎に、高管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されてコリメータ５により形成されて被検体Ｍを透過したスリット状の照射野のＸ線をＦＰＤ３が検出することによりそれぞれに生成された、スリット状の照射野に対応するスリット状の高電圧画像を体軸方向に結合する。このように結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の高電圧画像を生成する。同様に、照射野移動機構８による移動毎に、低管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されてコリメータ５により形成されて被検体Ｍを透過したスリット状の照射野のＸ線をＦＰＤ３が検出することによりそれぞれに生成された、スリット状の照射野に対応するスリット状の低電圧画像を体軸方向に結合する。このように結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の低電圧画像を生成する。
Ｘ線の照射領域を制限せずにＦＰＤ３の全面にＸ線を照射する場合には、ＦＰＤ３の端部には斜め方向からＸ線が入射することにより、端部でのＸ線画像に歪みが生じる。一方、スロット撮影によりＦＰＤ３の検出面に垂直にＸ線が入射するので、Ｘ線画像（第１／第２のゲイン補正用マップ，高電圧画像／低電圧画像）の歪みを抑制することができる。また、スリット状にすることで散乱線の影響を抑えた高画質なＸ線画像（第１／第２のゲイン補正用マップ，高電圧画像／低電圧画像）を得ることができる。
また、Ｘ線管２およびＦＰＤ３からなる撮影系を被検体Ｍに対して体軸方向に相対的に移動させる撮影系移動機構９と、撮影系移動機構９による移動毎にそれぞれに生成された、サブトラクション処理後の画像（サブトラクション画像）を体軸方向に結合することにより、長尺画像を生成する長尺画像生成部１１８とを備えている。本実施例では被検体Ｍを載置した天板１を固定した状態でＸ線管２およびＦＰＤ３からなる撮影系を体軸方向に移動させている。本実施例では骨密度撮影において、スロット撮影と同様に複数のＸ線画像を体軸方向に結合することにより（ＦＰＤ３の全面における検出領域よりも広い）長尺画像を生成する「長尺撮影」に適用している。
このように、本実施例ではスロット撮影と長尺撮影とを組み合わせている。具体的には、スロット撮影においてＸ線管２およびコリメータ５をＦＰＤ３に対して体軸方向に相対的に移動させながら（本実施例ではＦＰＤ３を固定した状態でＸ線管２およびコリメータ５を体軸方向に移動させながら）スリット状のＸ線画像をそれぞれに生成し、それらのＸ線画像を体軸方向に結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚のＸ線画像を生成した後に、撮影系を被検体Ｍに対して体軸方向に相対的に移動させながら（本実施例では被検体Ｍを載置した天板１を固定した状態で撮影系を体軸方向に移動させながら）スロット撮影によりＦＰＤ３の全面に対応する１枚のＸ線画像を生成することを繰り返す。そして、各々に生成されたＸ線画像を体軸方向に結合することにより長尺画像を生成する。本実施例の場合には各々に生成されたサブトラクション処理後の画像（サブトラクション画像）を体軸方向に結合することにより、長尺状のサブトラクション画像を長尺画像として生成する。
「課題を解決するための手段」の欄でも述べたように、ゲイン補正する際に画素毎に行えば精度向上が見込まれるように考えられるが、実際にはそうではない。画素値の揺らぎ（すなわち統計的誤差）により実際の画素値は真値ではない。したがって、真値でないゲイン補正用マップを用いて、高電圧画像／低電圧画像を画素毎にゲイン補正すると、精度が却って下がる恐れがある。
そこで、本実施例では複数の領域に第１のゲイン補正用マップを区分する第１ゲイン補正用マップ区分部１１１ｂと、複数の領域に第２のゲイン補正用マップを区分する第２ゲイン補正用マップ区分部１１２ｂと、第１ゲイン補正用マップ区分部１１１ｂで区分された各々の領域内で面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、第１のゲイン補正用マップを補正する第１ゲイン補正用マップ補正部１１１ｃと、第２ゲイン補正用マップ区分部１１２ｂで区分された各々の領域内で面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、第２のゲイン補正用マップを補正する第２ゲイン補正用マップ補正部１１２ｃとを備えている。このように各々の領域内で面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより補正された第１／第２のゲイン補正用マップを用いて高電圧画像／低電圧画像をゲイン補正することにより、ゲイン補正を適切かつ精度良く行うことができる。
再三述べたように、区分の対象となる領域の形状や個数については、第１／第２のゲイン補正用マップ間で同じである必要はない。また、本実施例では平滑化の一例として平均値を求めたが、平均値に限定されない。例えば、中央値を用いて平滑化してもよいし、最頻値を用いて平滑化してもよい。つまり、統計量を用いて平滑化すればよい。
また、本実施例に係る骨密度撮影方法によれば、図５に示す各工程に相当するステップＳ１（第１ゲイン補正用マップ生成），ステップＳ２（第２ゲイン補正用マップ生成），ステップＳ３（高電圧画像生成／低電圧画像生成），ステップＳ４（第１ゲイン補正／第２ゲイン補正）およびステップＳ５（サブトラクション処理）を実施することにより、骨密度撮影を好適に実施することができ、骨密度解析の精度向上を図ることができる。
第１ゲイン補正用マップ生成工程に相当するステップＳ１では、スリット状の照射野のＦＰＤ３に対する体軸方向の相対移動毎（本実施例ではＦＰＤ３を固定した状態でのスリット状の照射野の体軸方向の移動毎）に、高管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されてコリメータ５により形成されたスリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態でＦＰＤ３が検出することによりそれぞれに生成された、スリット状の照射野に対応するスリット状の第１のゲイン補正用マップを体軸方向に結合し、スリット状の第１のゲイン補正用マップを体軸方向に結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第１のゲイン補正用マップを生成する。同様に、第２ゲイン補正用マップ生成工程では、スリット状の照射野のＦＰＤ３に対する体軸方向の相対移動毎（本実施例ではＦＰＤ３を固定した状態でのスリット状の照射野の体軸方向の移動毎）に、低管電圧Ｘ線条件でＸ線管２から照射されてコリメータ５により形成されたスリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態でＦＰＤ３が検出することによりそれぞれに生成された、スリット状の照射野に対応するスリット状の第２のゲイン補正用マップを体軸方向に結合し、スリット状の第２のゲイン補正用マップを体軸方向に結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第２のゲイン補正用マップを生成する。
本実施例のようなスロット撮影を適用する場合には上述したような態様がそれぞれ考えられる。
すなわち、第１ゲイン補正用マップ生成工程に相当するステップＳ１の後に第２ゲイン補正用マップ生成工程に相当するステップＳ２を実施する。または、第２ゲイン補正用マップ生成工程に相当するステップＳ２の後に第１ゲイン補正用マップ生成工程に相当するステップＳ１を実施する。このように第１ゲイン補正用マップ生成工程に相当するステップＳ１および第２ゲイン補正用マップ生成工程に相当するステップＳ２を時間的に分離して実施してもよい。
それに対して、高電圧および低電圧を交互にＸ線管２に印加しながらスリット状の照射野をＦＰＤ３に対して体軸方向に相対的に移動させ（本実施例ではＦＰＤ３を固定した状態でスリット状の照射野を体軸方向に移動させ）、スリット状の照射野のＦＰＤ３に対する体軸方向の相対移動毎（本実施例ではＦＰＤ３を固定した状態でのスリット状の照射野の体軸方向の移動毎）に、スリット状の第１のゲイン補正用マップおよび第２のゲイン補正用マップを交互に生成する。そして、スリット状の第１のゲイン補正用マップを体軸方向に結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第１のゲイン補正用マップを生成する第１ゲイン補正用マップ生成工程（ステップＳ１）と、スリット状の第２のゲイン補正用マップを体軸方向に結合することによりＦＰＤ３の全面に対応する１枚の第２のゲイン補正用マップを生成する第２ゲイン補正用マップ生成工程（ステップＳ２）とを同時に実施してもよい。このように高電圧および低電圧を交互にＸ線管２に印加しながらスリット状の照射野をＦＰＤ３に対して体軸方向に相対的に移動させる（ＦＰＤ３を固定した状態でスリット状の照射野を体軸方向に移動させる）ことで、第１ゲイン補正用マップ生成工程（ステップＳ１）および第２ゲイン補正用マップ生成工程（ステップＳ２）を実施してもよい。
本実施例では、第１のゲイン補正用マップの生成時と同じ値の高電圧および第２のゲイン補正用マップの生成時と同じ値の低電圧を交互にＸ線管２に印加して、Ｘ線管２から被検体Ｍに照射することで、高電圧画像を生成する高電圧画像生成工程および低電圧画像を生成する低電圧画像生成工程に相当するステップＳ３を同時に実施するのが好ましい。これにより、本実施例のようなスロット撮影や長尺撮影も含んだ１回の撮影で高電圧画像および低電圧画像を同時に取得することができる。
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
（１）上述した実施例では、Ｘ線のエネルギスペクトルから特定のエネルギ成分に絞り込むために、高管電圧Ｘ線条件（Ｘ線管２に高電圧を印加した高電圧条件）および低管電圧Ｘ線条件（Ｘ線管２に低電圧を印加した低電圧条件）と、高電圧モード用および低電圧モード用の２種類からなる金属フィルタ４１，４２とを組み合わせたが、必ずしも金属フィルタ４１，４２を備える必要はない。
（２）上述した実施例では、高電圧および低電圧を交互にＸ線管２に印加して、Ｘ線管２から被検体Ｍに照射することで、スロット撮影や長尺撮影も含んだ１回の撮影で高電圧画像および低電圧画像を同時に取得したが、このような術式に限定されない。スロット撮影や長尺撮影において、高電圧画像を生成した後に低電圧画像を生成してもよいし、低電圧画像を生成した後に高電圧画像を生成してもよい。
（３）上述した実施例では、長尺撮影においてサブトラクション処理後の画像（サブトラクション画像）を体軸方向に結合することにより、長尺画像を生成したが、体軸方向の結合後にサブトラクション処理を行ってもよい。すなわち、高電圧画像／低電圧画像を体軸方向に結合することにより、長尺高電圧画像／長尺低電圧画像をそれぞれに生成した後に、長尺高電圧画像／長尺低電圧画像との長尺高電圧画像をサブトラクションすることで長尺画像を生成してもよい。
（４）上述した実施例ではスロット撮影を行ったが、サイズが小さい検出器を用いる場合で検出器の端部にＸ線がほぼ垂直に入射するときには第１／第２のゲイン補正用マップや高電圧画像／低電圧画像を体軸方向に結合せずに、検出器の全面に対応する１枚の第１／第２のゲイン補正用マップや高電圧画像／低電圧画像を直接的に生成してもよい。
（５）上述した実施例では、測定領域がＦＰＤ３のサイズを超える場合には長尺画像（長尺状のサブトラクション画像）を生成したが、測定領域がＦＰＤ３のサイズ以内の場合には必ずしも長尺撮影を行う必要はない。
（６）上述した実施例では、スロット撮影において検出器（ＦＰＤ３）を固定した状態でＸ線管２およびコリメータ５を体軸方向に移動させてＦＰＤ３を固定した状態でスリット状の照射野を体軸方向に移動させることにより、Ｘ線管２およびコリメータ５を検出器（ＦＰＤ３）に対して体軸方向に相対的に移動させてスリット状の照射野を検出器（ＦＰＤ３）に対して体軸方向に相対的に移動させたが、移動の態様についてはこれに限定されない。例えば、Ｘ線管２およびコリメータ５を固定した状態で検出器（ＦＰＤ３）を体軸方向に移動させてＸ線管２およびコリメータ５を固定した状態でスリット状の照射野を検出器（ＦＰＤ３）に対して体軸方向に相対的に移動させてもよい。また、検出器（ＦＰＤ３）とＸ線管２およびコリメータ５とを互いに体軸方向の逆方向に移動させることにより、スリット状の照射野を検出器（ＦＰＤ３）に対して体軸方向に相対的に移動させてもよい。
（７）上述した実施例では、長尺撮影において被検体Ｍを載置した天板１を固定した状態で撮影系を体軸方向に移動させることにより、撮影系を被検体Ｍに対して体軸方向に相対的に移動させたが、移動の態様についてはこれに限定されない。例えば、撮影系を固定した状態で天板１を体軸方向に移動させることにより、撮影系を被検体Ｍに対して体軸方向に相対的に移動させてもよい。また、天板１と撮影系とを互いに体軸方向の逆方向に移動させることにより、撮影系を被検体Ｍに対して体軸方向に相対的に移動させてもよい。
（８）上述した実施例では、専用の骨密度測定装置を用いずに一般的なＸ線撮影装置を用いて、ゲイン補正を適用した通常のＸ線撮影、ゲイン補正を適用した骨密度撮影をそれぞれ行うために、通常のＸ線撮影時・サブトラクションでの骨密度撮影時でゲイン補正用マップの使用条件を切り替えたが、専用の骨密度測定装置を用いてゲイン補正する場合には、必ずしもゲイン補正用マップの使用条件を切り替える必要はない。
２ … Ｘ線管
３ … フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
４ … フィルタ
４１ … 高電圧モード用の金属フィルタ
４２ … 低電圧モード用の金属フィルタ
５ … コリメータ
８ … 照射野移動機構
９ … 撮影系移動機構
１１ … 画像処理部
１１１ … 第１ゲイン補正用マップ生成部
１１１ａ … 第１ゲイン補正用マップ結合部
１１１ｂ … 第１ゲイン補正用マップ区分部
１１１ｃ … 第１ゲイン補正用マップ補正部
１１２ … 第２ゲイン補正用マップ生成部
１１２ａ … 第２ゲイン補正用マップ結合部
１１２ｂ … 第２ゲイン補正用マップ区分部
１１２ｃ … 第２ゲイン補正用マップ補正部
１１３ … 高電圧画像生成部
１１３ａ … 高電圧画像結合部
１１４ … 低電圧画像生成部
１１４ａ … 低電圧画像結合部
１１５ … 第１ゲイン補正部
１１６ … 第２ゲイン補正部
１１７ … サブトラクション処理部
１１８ … 長尺画像生成部
１２ … コントローラ
１３ … メモリ部
１４ … 入力部
Ｒ … 照射領域
Ｍ … 被検体

Claims (9)

  1. Ｘ線撮影により骨密度の測定を行う骨密度測定装置であって、
    Ｘ線を照射するＸ線管と、
    近接蒸着法によって形成されたＸ線変換膜を有しており前記Ｘ線管から照射されたＸ線を検出するＦＰＤと、
    前記Ｘ線管に高電圧を印加した高電圧条件である高管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されたＸ線を被検体のない状態で前記ＦＰＤが検出することにより、前記高管電圧Ｘ線条件において前記ＦＰＤで出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第１のゲイン補正用マップを生成する第１ゲイン補正用マップ生成手段と、
    前記Ｘ線管に前記高電圧よりも低い低電圧を印加した低電圧条件である低管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されたＸ線を被検体のない状態で前記ＦＰＤが検出することにより、前記低管電圧Ｘ線条件において前記ＦＰＤで出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第２のゲイン補正用マップを生成する第２ゲイン補正用マップ生成手段と、
    第１の区分パターンによって、複数の領域に前記第１のゲイン補正用マップを区分する第１ゲイン補正用マップ区分手段と、
    前記第１の区分パターンとは異なる第２の区分パターンによって、複数の領域に前記第２のゲイン補正用マップを区分する第２ゲイン補正用マップ区分手段と、
    前記第１ゲイン補正用マップ区分手段で前記第１の区分パターンによって区分された各々の領域内で前記面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、前記第１のゲイン補正用マップを補正する第１ゲイン補正用マップ補正手段と、
    前記第２ゲイン補正用マップ区分手段で前記第２の区分パターンによって区分された各々の領域内で前記面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、前記第２のゲイン補正用マップを補正する第２ゲイン補正用マップ補正手段と、
    前記第１ゲイン補正用マップ生成手段による前記第１のゲイン補正用マップの生成時で前記Ｘ線管に印加した高電圧と同じ値の高電圧を前記Ｘ線管に印加した高管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線を前記ＦＰＤが検出することにより、前記ＦＰＤで撮影された高電圧画像を生成する高電圧画像生成手段と、
    前記第２ゲイン補正用マップ生成手段による前記第２のゲイン補正用マップの生成時で前記Ｘ線管に印加した低電圧と同じ値の低電圧を前記Ｘ線管に印加した低管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線を前記ＦＰＤが検出することにより、前記ＦＰＤで撮影された低電圧画像を生成する低電圧画像生成手段と、
    前記第１ゲイン補正用マップ補正手段で補正された前記第１のゲイン補正用マップを用いて、前記高電圧画像生成手段で生成された前記高電圧画像をゲイン補正する第１ゲイン補正手段と、
    前記第２ゲイン補正用マップ補正手段で補正された前記第２のゲイン補正用マップを用いて、前記低電圧画像生成手段で生成された前記低電圧画像をゲイン補正する第２ゲイン補正手段と、
    前記第１ゲイン補正手段によるゲイン補正後の前記高電圧画像と、前記第２ゲイン補正手段によるゲイン補正後の前記低電圧画像とをサブトラクションするサブトラクション処理手段と
    を備え、
    前記サブトラクション処理手段によるサブトラクション処理後の画像によって骨密度の測定を行い、
    前記第１の区分パターンは、リング状アーティファクトに対応した、前記第１のゲイン補正用マップの中央部と外周部とを分割する区分パターンであり、
    前記第２の区分パターンは、上側領域と下側領域との間のバラツキであるアーティファクトに対応した、前記第２のゲイン補正用マップを上下に分割する区分パターンである
    骨密度測定装置。
  2. 請求項１に記載の骨密度測定装置において、
    初期設定の前記面内分布情報を有した基準ゲイン補正用マップを取得する基準ゲイン補正用マップ取得手段と、
    前記基準ゲイン補正用マップを記憶する基準ゲイン補正用マップ記憶手段と、
    （ａ）通常のＸ線撮影時には前記基準ゲイン補正用マップ記憶手段により記憶される前記基準ゲイン補正用マップを用いて、通常のＸ線撮影時に得られたＸ線画像をゲイン補正し、（ｂ）前記サブトラクション処理手段によるサブトラクションでの骨密度撮影時には、前記高管電圧Ｘ線条件での面内分布情報を有した前記第１のゲイン補正用マップを用いて前記高電圧画像をゲイン補正するとともに、前記低管電圧Ｘ線条件での面内分布情報を有した前記第２のゲイン補正用マップを用いて前記低電圧画像をゲイン補正するように、ゲイン補正用マップの使用条件を切り替える使用条件切替手段と
    を備える
    骨密度測定装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の骨密度測定装置において、
    高電圧モード用および低電圧モード用の２種類からなるフィルタのいずれか一方を前記Ｘ線管の照射側に切り替えるように備え、
    前記高電圧モード用のフィルタを前記Ｘ線管の照射側に設けた状態、かつ前記高管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されたＸ線を被検体のない状態で前記ＦＰＤが検出することにより、前記第１ゲイン補正用マップ生成手段は前記第１のゲイン補正用マップを生成し、
    前記低電圧モード用のフィルタを前記Ｘ線管の照射側に設けた状態、かつ前記低管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されたＸ線を被検体のない状態で前記ＦＰＤが検出することにより、前記第２ゲイン補正用マップ生成手段は前記第２のゲイン補正用マップを生成し、
    前記高電圧モード用のフィルタを前記Ｘ線管の照射側に設けた状態、かつ前記高管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて前記被検体を透過したＸ線を前記ＦＰＤが検出することにより、前記高電圧画像生成手段は前記高電圧画像を生成し、
    前記低電圧モード用のフィルタを前記Ｘ線管の照射側に設けた状態、かつ前記低管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて前記被検体を透過したＸ線を前記ＦＰＤが検出することにより、前記低電圧画像生成手段は前記低電圧画像を生成する
    骨密度測定装置。
  4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の骨密度測定装置において、
    前記Ｘ線管から照射されたＸ線の照射領域を制限することによりスリット状の照射野を形成するコリメータと、
    前記Ｘ線管および前記コリメータを前記ＦＰＤに対して被検体の体軸方向に相対的に移動させることにより、前記スリット状の照射野を前記ＦＰＤに対して前記体軸方向に相対的に移動させる照射野移動機構と
    を備え、
    前記第１ゲイン補正用マップ生成手段は、
    前記照射野移動機構による移動毎に、前記高管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて前記コリメータにより形成された前記スリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態で前記ＦＰＤが検出することによりそれぞれに生成された、前記スリット状の照射野に対応する前記スリット状の前記第１のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合する第１ゲイン補正用マップ結合手段を備え、
    前記第１ゲイン補正用マップ結合手段で結合することにより前記ＦＰＤの全面に対応する１枚の前記第１のゲイン補正用マップを生成し、
    前記第２ゲイン補正用マップ生成手段は、
    前記照射野移動機構による移動毎に、前記低管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて前記コリメータにより形成された前記スリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態で前記ＦＰＤが検出することによりそれぞれに生成された、前記スリット状の照射野に対応する前記スリット状の前記第２のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合する第２ゲイン補正用マップ結合手段を備え、
    前記第２ゲイン補正用マップ結合手段で結合することにより前記ＦＰＤの全面に対応する１枚の前記第２のゲイン補正用マップを生成し、
    前記高電圧画像生成手段は、
    前記照射野移動機構による移動毎に、前記高管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて前記コリメータにより形成されて前記被検体を透過した前記スリット状の照射野のＸ線を前記ＦＰＤが検出することによりそれぞれに生成された、前記スリット状の照射野に対応する前記スリット状の前記高電圧画像を前記体軸方向に結合する高電圧画像結合手段を備え、
    前記高電圧画像結合手段で結合することにより前記ＦＰＤの全面に対応する１枚の前記高電圧画像を生成し、
    前記低電圧画像生成手段は、
    前記照射野移動機構による移動毎に、前記低管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて前記コリメータにより形成されて前記被検体を透過した前記スリット状の照射野のＸ線を前記ＦＰＤが検出することによりそれぞれに生成された、前記スリット状の照射野に対応する前記スリット状の前記低電圧画像を前記体軸方向に結合する低電圧画像結合手段を備え、
    前記低電圧画像結合手段で結合することにより前記ＦＰＤの全面に対応する１枚の前記低電圧画像を生成する
    骨密度測定装置。
  5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の骨密度測定装置において、
    前記Ｘ線管および前記ＦＰＤからなる撮影系を前記被検体に対して前記体軸方向に相対的に移動させる撮影系移動機構と、
    前記撮影系移動機構による移動毎にそれぞれに生成された、前記サブトラクション処理手段によるサブトラクション処理後の画像を前記体軸方向に結合することにより、長尺画像を生成する長尺画像生成手段と
    を備える
    骨密度測定装置。
  6. Ｘ線を照射するＸ線管と、近接蒸着法によって形成されたＸ線変換膜を有しており前記Ｘ線管から照射されたＸ線を検出するＦＰＤとを備えた骨密度測定装置を用いて、骨密度を測定するための骨密度撮影方法であって、
    前記Ｘ線管に高電圧を印加した高電圧条件である高管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されたＸ線を被検体のない状態で前記ＦＰＤが検出することにより、前記高管電圧Ｘ線条件において前記ＦＰＤで出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第１のゲイン補正用マップを生成する第１ゲイン補正用マップ生成工程と、
    前記Ｘ線管に前記高電圧よりも低い低電圧を印加した低電圧条件である低管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されたＸ線を被検体のない状態で前記ＦＰＤが検出することにより、前記低管電圧Ｘ線条件において前記ＦＰＤで出力されたデータの検出面での２次元分布で表された面内分布情報を有した第２のゲイン補正用マップを生成する第２ゲイン補正用マップ生成工程と、
    第１の区分パターンによって、複数の領域に前記第１のゲイン補正用マップを区分する第１ゲイン補正用マップ区分工程と、
    前記第１の区分パターンとは異なる第２の区分パターンによって、複数の領域に前記第２のゲイン補正用マップを区分する第２ゲイン補正用マップ区分工程と、
    前記第１ゲイン補正用マップ区分過程により前記第１の区分パターンで区分された各々の領域内で前記面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、前記第１のゲイン補正用マップを補正する第１ゲイン補正用マップ補正工程と、
    前記第２ゲイン補正用マップ区分過程により前記第２の区分パターンで区分された各々の領域内で前記面内分布情報の値をそれぞれに平滑化することにより、前記第２のゲイン補正用マップを補正する第２ゲイン補正用マップ補正工程と、
    前記第１ゲイン補正用マップ生成工程での前記第１のゲイン補正用マップの生成時で前記Ｘ線管に印加した高電圧と同じ値の高電圧を前記Ｘ線管に印加した高管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線を前記ＦＰＤが検出することにより、前記ＦＰＤで撮影された高電圧画像を生成する高電圧画像生成工程と、
    前記第２ゲイン補正用マップ生成工程での前記第２のゲイン補正用マップの生成時で前記Ｘ線管に印加した低電圧と同じ値の低電圧を前記Ｘ線管に印加した低管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線を前記ＦＰＤが検出することにより、前記ＦＰＤで撮影された低電圧画像を生成する低電圧画像生成工程と、
    前記第１ゲイン補正用マップ補正工程で補正された前記第１のゲイン補正用マップを用いて、前記高電圧画像生成工程で生成された前記高電圧画像をゲイン補正する第１ゲイン補正工程と、
    前記第２ゲイン補正用マップ補正工程で補正された前記第２のゲイン補正用マップを用いて、前記低電圧画像生成工程で生成された前記低電圧画像をゲイン補正する第２ゲイン補正工程と、
    前記第１ゲイン補正工程でのゲイン補正後の前記高電圧画像と、前記第２ゲイン補正工程でのゲイン補正後の前記低電圧画像とをサブトラクションするサブトラクション処理工程と
    を備え、
    前記サブトラクション処理工程でのサブトラクション処理後の画像によって骨密度の測定を行い、
    前記第１の区分パターンは、リング状アーティファクトに対応した、前記第１のゲイン補正用マップの中央部と外周部とを分割する区分パターンであり、
    前記第２の区分パターンは、上側領域と下側領域との間のバラツキであるアーティファクトに対応した、前記第２のゲイン補正用マップを上下に分割する区分パターンである
    骨密度撮影方法。
  7. 請求項６に記載の骨密度撮影方法において、
    スリット状のＸ線の照射野により撮影された複数のＸ線画像を被検体の体軸方向に結合することにより１枚のＸ線画像を生成するスロット撮影の際には、前記Ｘ線管から照射されたＸ線の照射領域をコリメータが制限することにより前記スリット状の照射野を形成し、前記Ｘ線管および前記コリメータを前記ＦＰＤに対して前記体軸方向に相対的に移動させることにより、前記スリット状の照射野を前記ＦＰＤに対して前記体軸方向に相対的に移動させて前記スロット撮影を行い、
    前記第１ゲイン補正用マップ生成工程では、前記スリット状の照射野の前記ＦＰＤに対する前記体軸方向の相対移動毎に、前記高管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて前記コリメータにより形成された前記スリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態で前記ＦＰＤが検出することによりそれぞれに生成された、前記スリット状の照射野に対応する前記スリット状の前記第１のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合し、前記スリット状の前記第１のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合することにより前記ＦＰＤの全面に対応する１枚の前記第１のゲイン補正用マップを生成し、
    前記第２ゲイン補正用マップ生成工程では、前記スリット状の照射野の前記ＦＰＤに対する前記体軸方向の相対移動毎に、前記低管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて前記コリメータにより形成された前記スリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態で前記ＦＰＤが検出することによりそれぞれに生成された、前記スリット状の照射野に対応する前記スリット状の前記第２のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合し、前記スリット状の前記第２のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合することにより前記ＦＰＤの全面に対応する１枚の前記第２のゲイン補正用マップを生成し、
    前記第１ゲイン補正用マップ生成工程の後に前記第２ゲイン補正用マップ生成工程を実施する、または前記第２ゲイン補正用マップ生成工程の後に前記第１ゲイン補正用マップ生成工程を実施する
    骨密度撮影方法。
  8. 請求項６に記載の骨密度撮影方法において、
    スリット状のＸ線の照射野により撮影された複数のＸ線画像を被検体の体軸方向に結合することにより１枚のＸ線画像を生成するスロット撮影の際には、前記Ｘ線管から照射されたＸ線の照射領域をコリメータが制限することにより前記スリット状の照射野を形成し、前記Ｘ線管および前記コリメータを前記ＦＰＤに対して前記体軸方向に相対的に移動させることにより、前記スリット状の照射野を前記ＦＰＤに対して前記体軸方向に相対的に移動させて前記スロット撮影を行い、
    前記第１ゲイン補正用マップ生成工程では、前記スリット状の照射野の前記ＦＰＤに対する前記体軸方向の相対移動毎に、前記高管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて前記コリメータにより形成された前記スリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態で前記ＦＰＤが検出することによりそれぞれに生成された、前記スリット状の照射野に対応する前記スリット状の前記第１のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合し、前記スリット状の前記第１のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合することにより前記ＦＰＤの全面に対応する１枚の前記第１のゲイン補正用マップを生成し、
    前記第２ゲイン補正用マップ生成工程では、前記スリット状の照射野の前記ＦＰＤに対する前記体軸方向の相対移動毎に、前記低管電圧Ｘ線条件で前記Ｘ線管から照射されて前記コリメータにより形成された前記スリット状の照射野のＸ線を被検体のない状態で前記ＦＰＤが検出することによりそれぞれに生成された、前記スリット状の照射野に対応する前記スリット状の前記第２のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合し、前記スリット状の前記第２のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合することにより前記ＦＰＤの全面に対応する１枚の前記第２のゲイン補正用マップを生成し、
    前記高電圧および前記低電圧を交互に前記Ｘ線管に印加しながら前記スリット状の照射野を前記ＦＰＤに対して前記体軸方向に相対的に移動させ、前記スリット状の照射野の前記ＦＰＤに対する前記体軸方向の相対移動毎に、前記スリット状の前記第１のゲイン補正用マップおよび前記第２のゲイン補正用マップを交互に生成し、
    前記スリット状の前記第１のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合することにより前記ＦＰＤの全面に対応する１枚の前記第１のゲイン補正用マップを生成する前記第１ゲイン補正用マップ生成工程と、前記スリット状の前記第２のゲイン補正用マップを前記体軸方向に結合することにより前記ＦＰＤの全面に対応する１枚の前記第２のゲイン補正用マップを生成する前記第２ゲイン補正用マップ生成工程とを同時に実施する
    骨密度撮影方法。
  9. 請求項６から請求項８のいずれかに記載の骨密度撮影方法において、
    前記第１のゲイン補正用マップの生成時と同じ値の高電圧および前記第２のゲイン補正用マップの生成時と同じ値の低電圧を交互に前記Ｘ線管に印加して、前記Ｘ線管から前記被検体に照射することで、前記高電圧画像を生成する前記高電圧画像生成工程と前記低電圧画像を生成する前記低電圧画像生成工程とを同時に実施する
    骨密度撮影方法。
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