JP7342140B2 - 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム - Google Patents

Description

開示の技術は、情報処理装置、情報処理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／ｃｍ^３)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（特開２０１８－１５４５３号公報参照）。

また、人工医用材料への置換手術を行うときの、最適形状を有する人工医用材料を検索する方法が知られている（特開２００５－２８７８１３号公報参照）。この方法は、以下の工程を含む。（ａ）人工医用材料の置換手術を必要とする患者の疾患部の断層画像を得る工程、（ｂ）得られた断層画像データを３次元形状に再構成することにより、３次元形状データを作成する工程、（ｃ）工程（ｂ）で得られた３次元形状データをあらかじめ構築しておいた人工医用材料の３次元形状データを含むデータベース中の人工医用材料の３次元形状データと適合させる工程、（ｄ）患者の疾患部の人工医用材料を接合すべき組織と形状が適合する人工医用材料を選択する工程。

人工骨等の人工物は、粉砕骨折や腫瘍などにより失われた骨を代替するため、外科的手術により生体内に埋め込まれる。また、脊椎手術や人工関節手術で生じた骨欠損部への補填目的として使用される。

患者の骨部に人工物を埋め込む手術を行った後の当該骨部の回復の状態の把握は、骨部を撮影したＸ線画像、ＣＴ（Computed Tomography）画像およびＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）画像等の診断用画像を医師が目視で確認することにより行われている。しかしながら、このような医師による診断用画像の目視確認による診断手法によれば、医師の経験等によって診断結果にばらつきが生じるおそれがある。

開示の技術は、上記の点に鑑みてなされたものであり、患者の骨部に人工物を埋め込む手術を行った後の当該骨部の状態を正確に把握することを目的とする。

開示の技術に係る情報処理装置は、被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により取得された第１の放射線画像および第２の放射線画像から、被写体の骨部が強調された骨部画像を生成する骨部画像生成部と、骨部画像の画素毎に骨塩量を導出する骨塩量導出部と、被写体の骨部に埋め込まれた人工物の周辺の骨塩量に基づいて、人工物が被写体の骨部に埋め込まれた後の被写体の骨部の状態を示す情報を、術後情報として導出する術後情報導出部と、を含む。

術後情報導出部は、人工物からの距離が相対的に近い位置における骨塩量と、人工物からの距離が相対的に遠い位置における骨塩量との差異に応じた数値を、術後情報として導出してもよい。

術後情報導出部は、人工物からの距離が相対的に近い位置における骨塩量と、人工物からの距離が相対的に遠い位置における骨塩量との差異に応じた数値の時間推移を示す情報を、術後情報として導出してもよい。

術後情報導出部は、人工物からの距離と骨塩量との関係を示す情報を、術後情報として導出してもよい。

術後情報導出部は、人工物が被写体の骨部に埋め込まれる前の、人工物の埋め込み予定領域の周辺の骨塩量と、人工物が被写体の骨部に埋め込まれた後の人工物の周辺の骨塩量との差異に応じた数値を、術後情報として導出してもよい。

術後情報導出部は、骨部画像の画素毎の骨塩量に基づいて、骨部を構成する海綿骨の領域を特定し、被写体の海綿骨に埋め込まれた人工物の周辺における海綿骨の骨塩量に基づいて、被写体の海綿骨の状態を示す情報を、術後情報として導出してもよい。

術後情報導出部は、骨部画像の画素毎の骨塩量に基づいて、骨部を構成する海綿骨および皮質骨の領域を特定し、被写体の骨部に埋め込まれた人工物の周辺における海綿骨および皮質骨の少なくとも一方の骨塩量に基づいて、被写体の骨部の状態を示す情報を、術後情報として導出してもよい。

情報処理装置は、骨部画像の画素毎の骨塩量に基づいて、骨部画像の画素毎に骨強度を導出する骨強度導出部を更に含んでいてもよい。

情報処理装置は、骨部画像の画素毎の骨塩量または骨強度に基づいて、人工物の埋め込みが行われる予定領域内において、所定の閾値よりも多い骨塩量または所定の閾値よりも高い骨強度を有する領域の面積を導出し、面積に基づいて、人工物を被写体の骨部に埋め込む手術の可否判断を行う手術計画情報導出部を更に含んでいてもよい。

手術計画情報導出部は、骨部画像の画素毎の骨塩量または骨強度に基づいて、人工物を埋め込むべき推奨領域を導出してもよい。

骨部画像生成部は、被写体と、第１の放射線画像または第２の放射線画像を取得するための放射線検出器との間に介在する物体の放射線特性に基づいて、第１の放射線画像および第２の放射線画像から、散乱線成分を除去してもよい。

開示の技術に係る情報処理方法は、被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により取得された第１の放射線画像および第２の放射線画像から、被写体の骨部が強調された骨部画像を生成し、骨部画像の画素毎に骨塩量を導出し、被写体の骨部に埋め込まれた人工物の周辺の骨塩量に基づいて、人工物が被写体の骨部に埋め込まれた後の被写体の骨部の状態を示す情報を、術後情報として導出することを含む。

開示の技術に係るプログラムは、被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により取得された第１の放射線画像および第２の放射線画像から、被写体の骨部が強調された骨部画像を生成し、骨部画像の画素毎に骨塩量を導出し、被写体の骨部に埋め込まれた人工物の周辺の骨塩量に基づいて、人工物が被写体の骨部に埋め込まれた後の被写体の骨部の状態を示す情報を、術後情報として導出する処理をコンピュータに実行させるプログラムである。

開示の技術によれば、患者の骨部に人工物を埋め込む手術を行った後の当該骨部の状態を正確に把握することが可能となる。

開示の技術の実施形態に係る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。 開示の技術の実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 開示の技術の実施形態に係る情報処理装置の機能的な構成の一例を示す機能ブロック図である。 被写体の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。 開示の技術の実施形態に係るルックアップテーブルの一例を示す図である。 被写体の骨部に埋め込まれた人工骨の一例を示す図である。 術後の各段階における、大腿骨内部におけるステムからの距離と骨塩量との関係の一例を示すグラフである。 人間の骨の断面構造の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る術後情報導出処理の流れの一例を示すフローチャートである。 開示の技術の実施形態に係る術後情報を導出する処理の一例を示すフローチャートである。 開示の技術の実施形態に係る数値Ｋの時間推移の一例を示すグラフである。 開示の技術の他の実施形態に係る情報処理装置の機能的な構成の一例を示す機能ブロック図である。 開示の技術の他の実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 開示の技術の実施形態に係る手術計画情報導出処理の流れの一例を示すフローチャートである。 開示の技術の実施形態に係る手術計画情報を導出する処理の一例を示すフローチャートである。 開示の技術の実施形態に係る他の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。

以下、本開示の技術の実施形態について図面を参照しつつ説明する。尚、各図面において、実質的に同一または等価な構成要素または部分には同一の参照符号を付している。

図１は本開示の技術の実施形態に係る放射線画像撮影システム１の構成を示す概略ブロック図である。放射線画像撮影システム１は、Ｘ線源３、第１の放射線検出器５、第２の放射線検出器６、Ｘ線エネルギー変換フィルタ７および情報処理装置１０を含んで構成されている。

第１および第２の放射線検出器５、６は、それぞれ、Ｘ線源３から放射され、被写体Ｈを透過したＸ線に基づいて放射線画像を生成する。第１および第２の放射線検出器５、６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、いわゆるＦＰＤ（Flat Panel Detector）の形態を有していてもよい。この場合において、第１および第２の放射線検出器５、６は、放射線の照射を直接受けて電荷を発生する直接型であってもよいし、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であってもよい。また、第１および第２の放射線検出器５、６は、イメージングプレートに記録した画像を、レーザー光線を照射することによって読み取るＣＲ（Computed Radiography）技術を適用したものであってもよい。Ｘ線エネルギー変換フィルタ７は、Ｘ線に含まれる特定のエネルギー成分を吸収し得る銅板等の金属板によって構成される。

第１の放射線検出器５、Ｘ線エネルギー変換フィルタ７および第２の放射線検出器６がこの順で重ねられた状態で放射線画像が撮影されることにより、１ショットエネルギーサブトラクションが実現される。すなわち、第１の放射線検出器５および第２の放射線検出器６から、エネルギー分布が異なる２つの放射線画像が取得される。

第１の放射線検出器５においては、いわゆる軟線も含む低エネルギーのＸ線による被写体Ｈの第１の放射線画像Ｇ１が取得される。また、第２の放射線検出器６においては、軟線が除かれた高エネルギーのＸ線による被写体Ｈの第２の放射線画像Ｇ２が取得される。第１および第２の放射線画像は、情報処理装置１０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、第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２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。

情報処理装置１０は、骨部に人工骨等の人工物を埋め込む手術が施された被写体Ｈについて取得された第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２に基づいて、当該手術後における骨部の状態を示す術後情報を導出する機能を有する。

図２は、情報処理装置１０のハードウェア構成の一例を示す図である。情報処理装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、メモリ１０２、記憶部１０３、液晶ディスプレイ等の表示部１０４、キーボードとマウス等の入力部１０５、および外部Ｉ／Ｆ（InterFace）１０６を含む。ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、記憶部１０３、表示部１０４、入力部１０５、および外部Ｉ／Ｆ１０６は、バス１０７に接続される。外部Ｉ／Ｆ１０６には、第１および第２の放射線検出器５、６が接続される。情報処理装置１０は、例えば、パーソナルコンピュータまたはサーバコンピュータを構成するものであってもよい。

記憶部１０３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、またはフラッシュメモリ等によって実現される。記憶媒体としての記憶部１０３には、術後情報導出プログラム１０８が記憶される。ＣＰＵ１０１は、記憶部１０３から術後情報導出プログラム１０８を読み出してからメモリ１０２に展開し、展開した術後情報導出プログラム１０８を実行する。また、記憶部１０３には、後述するルックアップテーブル１０９が記憶される。

表示部１０４は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）あるいは液晶ディスプレイ等のディスプレイからなり、撮影により取得された放射線画像等を表示したり、情報処理装置１０において行われる処理に必要な各種入力の補助を行ったりする。

入力部１０５は、キーボード、マウスまたはタッチパネル方式等の入力装置からなり、操作者による情報処理装置１０の操作の指示を受け付ける。

図３は、情報処理装置１０の機能的な構成の一例を示す機能ブロック図である。情報処理装置１０は、取得部２０１、骨部画像生成部２０２、骨塩量導出部２０３および術後情報導出部２０４を含んで構成されている。情報処理装置１０は、ＣＰＵ１０１が、術後情報導出プログラム１０８を実行することで、取得部２０１、骨部画像生成部２０２、骨塩量導出部２０３および術後情報導出部２０４として機能する。

取得部２０１は、被写体Ｈを透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なるＸ線により取得された第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２を取得する。第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２の撮影に際しては、Ｘ線の照射線量、管電圧およびＳＩＤ（Source-to-Image receptor Distance：Ｘ線管焦点・受像面間距離）等の撮影条件が設定される。設定された撮影条件は、記憶部１０３に記憶される。

骨部画像生成部２０２は、第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２から、被写体Ｈの骨部が強調された骨部画像Ｇｂを生成する。具体的には、骨部画像生成部２０２は、第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２に対して、例えば下記の式(１)に示すように、相対応する画素間で重み付け減算を行うことにより骨部画像Ｇｂを生成する。式（１）において、μは重み付け係数であり、ｘ，ｙは骨部画像Ｇｂの各画素の座標である。
Ｇｂ（ｘ，ｙ）＝Ｇ１（ｘ，ｙ）－μ×Ｇ２（ｘ，ｙ）・・・（１）

なお、例えば特開２０１５－０４３９５９号公報に記載された手法を用いて、第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２、さらには軟部画像および骨部画像から、散乱線成分を除去するようにしてもよい。また、第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２は、被写体Ｈからの距離が異なるため、散乱線含有率が異なる。このため、第１の放射線画像Ｇ１と第２の放射線画像Ｇ２との散乱線含有率の相違を補正するようにしてもよい。

骨塩量導出部２０３は、骨部画像Ｇｂの画素毎に骨塩量Ｂを導出する。本実施形態において、骨塩量導出部２０３は、骨部画像Ｇｂの各画素値を、基準撮影条件により取得した場合の骨画像の画素値に変換することにより骨塩量Ｂを導出する。より具体的には、骨塩量導出部２０３は、後述するルックアップテーブル１０９から取得される補正係数を用いて、骨部画像Ｇｂの各画素値を補正することにより骨塩量Ｂを導出する。

ここで、Ｘ線源３における管電圧が高く、Ｘ線源３から放射されるＸ線が高エネルギーであるほど、放射線画像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４は被写体Ｈの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４においては、８０ｋＶ、９０ｋＶおよび１００ｋＶの３つの管電圧における、被写体Ｈの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４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、被写体Ｈの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４に示す関係は、骨部画像Ｇｂにおける骨部領域の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、骨部画像Ｇｂにおける、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ルックアップテーブル１０９が、記憶部１０３に記憶されている。補正係数は、骨部画像Ｇｂの各画素値を補正するための係数である。

図５は、ルックアップテーブル１０９の一例を示す図である。図５において、基準撮影条件を、管電圧９０ｋＶに設定したルックアップテーブルが例示されている。図５に示すようにルックアップテーブル１０９において、管電圧が大きいほど、かつ被写体の体厚が大きいほど、大きい補正係数が設定されている。図５に示す例において、基準撮影条件が管電圧９０ｋＶであるため、管電圧が９０ｋＶで体厚が０の場合に、補正係数が１となっている。なお、図５において、ルックアップテーブル１０９を２次元で示しているが、補正係数は骨部領域の画素値に応じて異なる。このため、ルックアップテーブル１０９は、実際には骨部領域の画素値を表す軸が加わった３次元のテーブルとなる。

骨塩量導出部２０３は、ルックアップテーブル１０９から被写体Ｈの体厚に応じた補正係数を抽出するために、被写体Ｈの体厚分布Ｔ（ｘ，ｙ）を導出する。本実施形態において、骨塩量導出部２０３は、被写体Ｈの体厚の推定に際し、被写体Ｈに近い側の放射線検出器５により取得された第１の放射線画像Ｇ１を用いる。しかしながら、第２の放射線画像Ｇ２を用いてもよい。また、第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２に対して、相対応する画素間で重み付け減算を行うことにより、各放射線画像に含まれる被写体Ｈの軟部が強調された軟部画像を生成し、軟部画像を用いて被写体Ｈの体厚を推定してもよい。また、いずれの画像を用いる場合であっても、画像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。

骨塩量導出部２０３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の体厚分布Ｔ（ｘ，ｙ）を導出してもよい。以下において、被写体Ｈの体厚分布Ｔ（ｘ，ｙ）の導出方法の一例について説明する。

はじめに、骨塩量導出部２０３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。仮想モデルＫは、初期体厚分布Ｔ０（ｘ，ｙ）に従った体厚が、第１の放射線画像Ｇ１の各画素の座標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。なお、初期体厚分布Ｔ０（ｘ，ｙ）を有する被写体Ｈの仮想モデルＫは、記憶部１０３に予め記憶されていてもよい。

次に、骨塩量導出部２０３は、仮想モデルＫの初期体厚分布Ｔ０（ｘ，ｙ）および第１の放射線画像Ｇ１を取得した際の撮影条件に基づいて、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取得する。そして、推定一次線画像と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第１の放射線画像Ｇ１を推定した推定画像として生成する。

次に、骨塩量導出部２０３は、推定画像と第１の放射線画像Ｇ１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。骨塩量導出部２０３は、推定画像と第１の放射線画像Ｇ１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。骨塩量導出部２０３は、終了条件を満たした際の体厚分布を、被写体Ｈの体厚分布Ｔ（ｘ，ｙ）として導出する。なお、骨部画像生成部２０２において、終了条件を満たした体厚分布を取得した際の推定散乱線画像を第１の放射線画像Ｇ１から減算することにより、第１の放射線画像Ｇ１から散乱線成分を除去することができる。また、同様にして第２の放射線画像Ｇ２からも散乱線成分を除去することができる。

骨塩量導出部２０３は、導出した被写体Ｈの体厚分布Ｔ（ｘ，ｙ）および記憶部１０３に記憶された管電圧の設定値を含む撮影条件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１０９から抽出する。そして、骨塩量導出部２０３は、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）に対して、補正係数Ｃ０（ｘ，ｙ）を乗算することにより、骨部画像Ｇｂの画素毎の骨塩量Ｂ（ｘ，ｙ）を導出する。このようにして導出された骨塩量Ｂ（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、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骨部の画素値を表すものとなる。
Ｂ（ｘ，ｙ）＝Ｃ０（ｘ，ｙ）×Ｇｂ（ｘ，ｙ）・・・（２）

術後情報導出部２０４は、被写体の骨部に埋め込まれた人工骨等の人工物の周辺の骨塩量に基づいて、人工物が被写体の骨部に埋め込まれた後の被写体の骨部の状態を示す情報を、術後情報として導出する。人工骨等の人工物は、粉砕骨折や腫瘍などにより失われた骨を代替するため、外科的手術により生体内に埋め込まれる。

図６は、被写体の骨部に埋め込まれた人工骨の一例を示す図である。図６には、人工股関節置換術が施された被写体の骨部が例示されており、被写体の大腿骨５００に人工関節のステム６００が埋め込まれている。

ステム６００を固定する方法として、直接固定法（セメントレス固定）および間接固定法（セメント固定）が知られている。直接固定法においては、セメントを使用することなく、ステム６００を大腿骨５００の内部の空洞に挿入する。大腿骨５００の内部の空洞は、ステム６００がフィットするように、予め形状が整えられる。ステム６００の表面は粗面化されており、骨組織がステム６００の内部に向かって浸透するように成長していく。すなわち、ステム６００を大腿骨５００に埋め込んだ直後においては、ステム６００と大腿骨５００との間には、空洞が存在しているが、大腿骨５００が回復すると、骨組織の成長に伴って空洞は縮小し、消滅する。従って、ステム６００の周辺の骨塩量Ｂを取得することで、術後における大腿骨５００の回復の程度を把握することが可能である。

図７は、術後の各段階における、大腿骨５００内部におけるステム６００からの距離と骨塩量Ｂとの関係の一例を示すグラフである。図７に示すグラフの横軸は、図６における直線Ｘに沿った位置である。図７において、実線はステム６００を大腿骨５００に埋め込んだ直後の初期段階に対応し、点線は回復途中の段階に対応し、一点鎖線は完治段階に対応する。図７に示すように、術後の初期段階では、大腿骨５００とステム６００とは密着しておらず、ステム６００の近傍における骨塩量Ｂは極めて少ない。回復に伴って、骨組織がステム６００の内部に向かって浸透するように成長していくことで、ステム６００の近傍における骨塩量Ｂは増加する。一方、ステム６００から遠方位置における骨塩量Ｂは、術後の各段階において略一定である。完治段階においては、ステム６００の近傍における骨塩量Ｂと遠方位置における骨塩量Ｂとは、略同等となる。

以下において、術後情報導出部２０４が、術後情報を導出する態様について、図６に示す人工股関節置換術が施された場合を例に説明する。術後情報導出部２０４は、ステム６００からの距離が相対的に近い位置Ｘ_Ａにおける骨塩量Ｂ_Ａと、ステム６００からの距離が相対的に遠い位置Ｘ_Ｂにおける骨塩量Ｂ_Ｂとの差異に応じた数値Ｋを、術後情報として導出する。例えば、術後情報導出部２０４は、骨塩量の差（Ｋ＝Ｂ_Ｂ－Ｂ_Ａ）を術後情報として導出してもよい。この場合、術後情報として導出される数値は、回復に伴って小さくなり、０に近づいていく。また、術後情報導出部２０４は、骨塩量の比（Ｋ＝Ｂ_Ａ／Ｂ_Ｂ）を術後情報として導出してもよい。この場合、術後情報として導出される数値は、骨部の回復に伴って、大きくなり、１に近づいていく。すなわち、骨塩量Ｂ_ＡとＢ_Ｂとの差異に応じた数値Ｋは、術後における骨部の回復の度合いを示す数値であるといえる。従って、術後情報として数値Ｋを導出することで、術後における大腿骨５００の回復の程度を定量的に把握することが可能である。術後情報導出部２０４は、導出した術後情報を、表示部１０４に表示させる。

なお、術後情報導出部２０４は、骨塩量導出部２０３によって導出された、骨部画像Ｇｂの画素毎の骨塩量Ｂを用いて術後情報を導出する。第１の放射線画像Ｇ１、第２の放射線画像Ｇ２および骨部画像Ｇｂのいずれの画像においても、ステム６００の画素値は骨部領域における画素値とは顕著に異なっているので、上記の各画像においてステム６００が存在する領域を特定することが可能である。従って、術後情報導出部２０４は、第１の放射線画像Ｇ１、第２の放射線画像Ｇ２および骨部画像Ｇｂのいずれかの画像に基づいて、ステム６００からの距離を特定することが可能である。

図８は、人間の骨の断面構造の一例を示す断面図である。図８に示すように、人間の骨は、海綿骨５０１と、海綿骨５０１の外側を覆う皮質骨５０２と、を含んで構成されている。皮質骨５０２は、海綿骨５０１よりも硬く、緻密である。海綿骨５０１は、骨髄腔内に広がる骨梁と呼ばれる小さな骨の柱の集合体である。骨梁の形態には、板状と棒状構造があり、互いに連結している。海綿骨５０１の骨塩量と、皮質骨５０２の骨塩量とは顕著に異なるため、骨部画像Ｇｂの画素毎の骨塩量Ｂから皮質骨５０２と海綿骨５０１とを区別することが可能である。

海綿骨５０１に人工物が埋め込まれている場合には、術後情報導出部２０４は、骨部画像Ｇｂの画素毎の骨塩量Ｂに基づいて、海綿骨５０１の領域を特定し、人工物の周辺における海綿骨５０１の骨塩量に基づいて、術後情報を導出してもよい。具体的には、術後情報導出部２０４は、人工物からの距離が相対的に近い海綿骨５０１内の位置Ｘ_Ａにおける骨塩量Ｂ_Ａと、人工物からの距離が相対的に遠い海綿骨５０１内の位置Ｘ_Ｂにおける骨塩量Ｂ_Ｂとの差異に応じた数値Ｋを術後情報として導出してもよい。

一方、皮質骨５０２に人工物が埋め込まれている場合には、術後情報導出部２０４は、骨部画像Ｇｂの画素毎の骨塩量Ｂに基づいて、皮質骨５０２の領域を特定し、人工物の周辺における皮質骨５０２の骨塩量に基づいて、術後情報を導出することが好ましい。具体的には、術後情報導出部２０４は、人工物からの距離が相対的に近い皮質骨５０２内の位置Ｘ_Ａにおける骨塩量Ｂ_Ａと、人工物からの距離が相対的に遠い皮質骨５０２内の位置Ｘ_Ｂにおける骨塩量Ｂ_Ｂとの差異に応じた数値Ｋを術後情報として導出してもよい。
また、被写体の骨部に埋め込まれた人工物が海綿骨５０１および皮質骨５０２の双方に及んでいる場合、骨部画像Ｇｂの画素毎の骨塩量Ｂに基づいて、海綿骨５０１および皮質骨５０２の領域を特定し、人工物の周辺における海綿骨５０１および皮質骨５０２の双方の骨塩量に基づいて、術後情報を導出してもよい。具体的には、術後情報導出部２０４は、人工物からの距離が相対的に近い海綿骨５０１内の位置Ｘ_Ａ１における骨塩量Ｂ_Ａ１と、人工物からの距離が相対的に遠い海綿骨５０１内の位置Ｘ_Ｂ１における骨塩量Ｂ_Ｂ１との差異に応じた数値Ｋ１を術後情報として導出するとともに、人工物からの距離が相対的に近い皮質骨５０２内の位置Ｘ_Ａ２における骨塩量Ｂ_Ａ２と、人工物からの距離が相対的に遠い皮質骨５０２内の位置Ｘ_Ｂ２における骨塩量Ｂ_Ｂ２との差異に応じた数値Ｋ２を術後情報として導出してもよい。なお、被写体の骨部に埋め込まれた人工物が海綿骨５０１および皮質骨５０２の双方に及んでいる場合、人工物の周辺における海綿骨５０１および皮質骨５０２のうちの一方の骨塩量に基づいて、術後情報を導出してもよい。すなわち、数値Ｋ１および数値Ｋ２のうちの一方を術後情報として導出してもよい。

以下に、情報処理装置１０の作用について説明する。図９は、ＣＰＵ１０１が、術後情報導出プログラム１０８を実行することによって実施される術後情報導出処理の流れの一例を示すフローチャートである。術後情報導出プログラム１０８は、例えば、ユーザによって入力部１０５を介して実行開始の指示が入力された場合に実行される。

ステップＳＴ１において、取得部２０１は、骨部に人工物を埋め込む手術が行われた被写体である患者について撮影された、第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２を、第１の放射線検出器５および第２の放射線検出器６からそれぞれ取得する。

ステップＳＴ２において、骨部画像生成部２０２は、第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２における相対応する画素間で、式（１）に示す重み付け減算を行うことにより、被写体の骨部が強調された骨部画像Ｇｂを生成する。

ステップＳＴ３において、骨塩量導出部２０３は、ルックアップテーブル１０９から取得される補正係数を用いて、骨部画像Ｇｂの各画素値を補正することにより骨部画像Ｇｂの画素毎に骨塩量Ｂを導出する。

ステップＳＴ４において、術後情報導出部２０４は、被写体の骨部に埋め込まれた人工物の周辺の骨塩量Ｂに基づいて、人工物が被写体の骨部に埋め込まれた後の被写体の骨部の状態を示す情報を術後情報として導出する。

図１０は、本ステップＳＴ４において行われる処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳＴ１０１において、術後情報導出部２０４は、第１の放射線画像Ｇ１、第２の放射線画像Ｇ２および骨部画像Ｇｂのいずれかの画像に基づいて、被写体の骨部に埋め込まれた人工物の位置を特定する。第１の放射線画像Ｇ１、第２の放射線画像Ｇ２および骨部画像Ｇｂのいずれの画像においても、人工物の画素値は骨部領域における画素値とは顕著に異なっているので、上記の各画像において人工物の位置を特定することが可能である。

ステップＳ１０２において、術後情報導出部２０４は、被写体の骨部における、人工物からの距離が相対的に近い位置Ｘ_Ａにおける骨塩量Ｂ_Ａを導出する。なお、位置Ｘ_Ａは、ユーザが指定してもよい。

ステップＳ１０３において、術後情報導出部２０４は、被写体の骨部における、人工物からの距離が相対的に遠い位置Ｘ_Ｂにおける骨塩量Ｂ_Ｂを導出する。なお、位置Ｘ_Ｂは、ユーザが指定してもよい。

ステップＳ１０４において、術後情報導出部２０４は、骨塩量Ｂ_Ａと骨塩量Ｂ_Ｂとの差異に応じた数値Ｋを、術後情報として導出する。術後情報導出部２０４は、数値Ｋとして、例えば、Ｂ_Ｂ－Ｂ_ＡまたはＢ_Ａ／Ｂ_Ｂを導出してもよい。

ステップＳＴ５において、術後情報導出部２０４は、ステップＳＴ４において導出された術後情報を、表示部１０４に表示させる。

以上のように、開示の技術の実施形態に係る情報処理装置１０によれば、被写体の骨部に埋め込まれた人工物の周辺の骨塩量に基づいて、人工物が被写体の骨部に埋め込まれた後の被写体の骨部の状態を示す術後情報が導出される。これにより、被写体である患者の骨部に人工物を埋め込む手術を行った後の当該骨部の状態を正確に把握することができる。従って、医師による診断用画像の目視確認による診断手法を適用した場合に診断結果にばらつきが生じるという問題を解消することができる。

なお、本実施形態においては、人工物からの距離が相対的に近い位置Ｘ_Ａにおける骨塩量Ｂ_Ａと、人工物からの距離が相対的に遠い位置Ｘ_Ｂにおける骨塩量Ｂ_Ｂとの差異に応じた数値Ｋを、術後情報として導出する場合を例示したが、この態様に限定されない。例えば、図７に例示するような、人工物からの距離と骨塩量との関係を示すグラフそのものを術後情報として導出してもよい。

また、人工物からの距離が相対的に近い位置Ｘ_Ａにおける骨塩量Ｂ_Ａおよび人工物からの距離が相対的に遠い位置Ｘ_Ｂにおける骨塩量Ｂ_Ｂを、術後における所定期間毎に取得し、各時点における骨塩量Ｂ_ＡおよびＢ_Ｂの差異に応じた数値Ｋの時間推移を術後情報として導出してもよい。

図１１は、数値Ｋ（＝Ｂ_Ａ／Ｂ_Ｂ）の時間推移の一例を示すグラフである。図１１に例示する数値Ｋの時間推移を術後情報として導出する場合、情報処理装置１０は、術後における所定期間毎（例えば１週間毎）に第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２を取得し、各時点における骨部画像Ｇｂの生成および骨塩量Ｂの導出を行い、これらを記憶部１０３に記憶する。術後情報導出部２０４は、人工物からの距離が相対的に近い位置Ｘ_Ａにおける各時点の骨塩量Ｂ_Ａおよび人工物からの距離が相対的に遠い位置Ｘ_Ｂにおける各時点の骨塩量Ｂ_Ｂを導出し、各時点における数値Ｋ（＝Ｂ_Ａ／Ｂ_Ｂ）を導出し、導出した数値Ｋの時間推移を術後情報として表示部１０４に表示させる。なお、人工物からの距離が相対的に近い位置Ｘ_Ａは各時点において一致していることが好ましく、人工物からの距離が相対的に遠い位置Ｘ_Ｂも各時点において一致していることが好ましい。各時点における位置Ｘ_ＡおよびＸ_Ｂは、例えば、人工物を基準として位置合わせすることが可能である。

術後情報導出部２０４は、術後における骨部の回復の早さを示す情報として、図１１に示すグラフの傾きを導出し、これを表示部１０４に表示させてもよい。また、グラフの傾きに基づいて、回復の早さについての判断結果を導出し、これを表示部１０４に表示させてもよい。例えば、グラフの傾きが、予め定められた閾値よりも大きい場合には、回復が順調である旨のメッセージを表示部１０４に表示させ、グラフの傾きが、予め定められた閾値よりも小さい場合には、回復が遅れている旨のメッセージを表示部１０４に表示させてもよい。また、術後情報導出部２０４は、術後における所定期間毎の数値Ｋ（＝Ｂ_Ａ／Ｂ_Ｂ）を表示部１０４に並べて表示してもよい。

以上のように、数値Ｋの時間推移を術後情報として導出することで、術後の骨部の回復の状況を、適確に把握することが可能となる。なお、術後情報導出部２０４は、ステム６００からの距離が相対的に近い位置Ｘ_Ａにおける骨塩量Ｂ_Ａの時間推移を術後情報として導出してもよい。

また、術後情報導出部２０４は、人工物が被写体の骨部に埋め込まれる前の、人工物の埋め込み予定領域の周辺の骨塩量Ｂ_Ｃと、人工物が被写体の骨部に埋め込まれた後の人工物の周辺の骨塩量Ｂ_Ａとの差異に応じた数値（例えばＢ_Ｃ－Ｂ_ＡまたはＢ_Ａ／Ｂ_Ｃ）を術後情報として導出してもよい。この場合、人工物が被写体の骨部に埋め込まれる前に、被写体である患者について、第１および第２の放射線画像Ｇ１およびＧ２が取得され、これらに基づいて骨部画像Ｇｂが生成される。この骨部画像Ｇｂの画素毎に骨塩量Ｂが導出される。このようにして導出された術前の骨塩量Ｂは、記憶部１０３に記憶される。術後情報導出部２０４は、記憶部１０３に記憶された術前の骨塩量Ｂのうち、人工物の埋め込み予定領域の周辺の骨塩量Ｂ_Ｃを抽出し、上記のように術前の骨塩量Ｂ_Ｃと術後の骨塩量Ｂ_Ａとに基づいて術後情報を導出する。

また、本実施形態では、第１の放射線検出器５および第２の放射線検出器６から、それぞれ、第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２をそれぞれ取得する場合を例示したが、この態様に限定されない。例えば、第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２を単一の放射線検出器から取得してもよい。この場合、Ｘ線源３から第１のエネルギー分布を有するＸ線を照射することにより第１の放射線画像Ｇ１が取得され、Ｘ線源３から第１のエネルギー分布とは異なる第２のエネルギー分布を有するＸ線を照射することにより、第２の放射線画像Ｇ２が取得される。

また、本実施形態では、人工物の一例として人工骨を例示したが、開示の技術は、人工物としてボルト等の締結部材を骨部に埋め込む場合についても適用することが可能である。

［第２の実施形態］
図１２は、開示の技術の第２の実施形態に係る情報処理装置１０の機能的な構成の一例を示す機能ブロック図である。情報処理装置１０は、第１の実施形態に係る情報処理装置１０が備える機能部（図３参照）に加え、骨強度導出部２０５および手術計画情報導出部２０６を備える。

骨強度導出部２０５は、骨塩量導出部２０３によって導出された骨塩量Ｂおよび骨のテクスチャを表す指標値に基づいて、骨部画像Ｇｂの画素毎の骨強度Ｓを導出する。テクスチャを表す指標値として、骨を構成する骨梁構造の密集の程度を定量化した数値を用いることが可能である。骨梁構造の密集の程度は、例えば、骨部画像Ｇｂにおける骨部領域の画像の高周波成分の分散値σ^２によって定量化することが可能である。例えば、骨梁構造の密度が低いほど分散値σ^２は小さくなる。そこで、本実施形態において、骨強度導出部２０５は、例えば、フーリエ変換、ウェーブレット変換またはハイパスフィルタを用いる手法を用いて、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し、骨部領域の画素毎の高周波成分の分散値σ^２を、骨のテクスチャを表す指標値として導出する。骨強度導出部２０５は、画素毎に導出される骨塩量Ｂおよび分散値σ^２について、対応する画素間で乗算を行うことにより、骨部画像Ｇｂの画素毎に骨強度Ｓを導出する。すなわち、骨強度Ｓは、下記の式（３）によって表される。
Ｓ（ｘ，ｙ）＝σ^２（ｘ，ｙ）×Ｂ（ｘ，ｙ）・・・（３）

なお、骨の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。

手術計画情報導出部２０６は、骨強度導出部２０５によって導出された骨強度Ｓに基づいて、手術計画情報を導出する。手術計画情報は、患者の骨部に人工物を埋め込む手術を行う場合に行われる手術計画の策定に資する情報である。本実施形態において、手術計画情報導出部２０６は、人工物の埋め込みが行われる予定領域内において、所定の閾値Ｓ_ＴＨよりも高い骨強度を有する領域の面積である高強度部面積Ｑを導出する。手術計画情報導出部２０６は、導出した高強度部面積Ｑが所定の閾値Ｑ_ＴＨ以上である大きい場合、人工物を患者の骨部に埋め込む手術が可能であると判断する。一方、手術計画情報導出部２０６は、導出した高強度部面積Ｑが所定の閾値Ｑ_ＴＨ未満である場合、人工物を患者の骨部に埋め込む手術が不可能であると判断する。手術計画情報導出部２０６は、判断結果を、表示部１０４に表示させる。

図１３は、本実施形態に係る情報処理装置１０のハードウェア構成の一例を示す図である。本実施形態に係る情報処理装置１０は、記憶部１０３に、手術計画情報導出プログラム１１０が記憶されている点が、第１の実施形態に係る情報処理装置１０と異なる。情報処理装置１０は、ＣＰＵ１０１が、手術計画情報導出プログラム１１０を実行することで、取得部２０１、骨部画像生成部２０２、骨塩量導出部２０３、骨強度導出部２０５および手術計画情報導出部２０６として機能する。

以下に、第２の実施形態に係る情報処理装置１０の作用について説明する。図１４は、ＣＰＵ１０１が、手術計画情報導出プログラム１１０を実行することによって実施される手術計画情報導出処理の流れの一例を示すフローチャートである。手術計画情報導出プログラム１１０は、例えば、ユーザによって入力部１０５を介して実行開始の指示が入力された場合に実行される。

ステップＳＴ１１において、取得部２０１は、骨部に人工物を埋め込む手術が行われる前の被写体である患者について撮影された、第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２を第１の放射線検出器５および第２の放射線検出器６からそれぞれ取得する。

ステップＳＴ１２において、骨部画像生成部２０２は、第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２における相対応する画素間で、式（１）に示す重み付け減算を行うことにより、被写体の骨部が強調された骨部画像Ｇｂを生成する。

ステップＳＴ１３において、骨塩量導出部２０３は、ルックアップテーブル１０９から取得される補正係数を用いて、骨部画像Ｇｂの各画素値を補正することにより骨部画像Ｇｂの画素毎に骨塩量Ｂを導出する。

ステップＳＴ１４において、骨強度導出部２０５は、ステップＳＴ１２おいて導出された骨部画像ＧｂおよびステップＳＴ１３において導出された骨塩量Ｂに基づいて、骨部画像Ｇｂの画素毎に骨強度を導出する。具体的には、骨強度導出部２０５は、例えば、フーリエ変換、ウェーブレット変換またはハイパスフィルタを用いる手法を用いて、ステップＳＴ１２において生成された骨部画像Ｇｂにおいて骨部領域の画像の高周波成分を抽出する。次に骨強度導出部２０５は、骨部領域の画素毎の高周波成分の分散値σ^２を、骨のテクスチャを表す指標値として導出する。次に、骨強度導出部２０５は、導出した分散値σ^２およびステップＳＴ１３において導出された骨塩量Ｂについて、対応する画素間で乗算（Ｂ×σ^２）を行うことにより、骨部画像Ｇｂの画素毎に骨強度を導出する。

ステップＳＴ１５において、手術計画情報導出部２０６は、ステップＳＴ１４において導出された骨強度に基づいて、手術計画情報を導出する。

図１５は、本ステップＳＴ１５において行われる処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳＴ１１１において、手術計画情報導出部２０６は、人工物の埋め込みが行われる予定領域内における骨強度分布を導出する。人工物の埋め込みが行われる予定領域は、例えば、ユーザが入力部１０５を介して指定してもよい。

ステップＳ１１２において、手術計画情報導出部２０６は、人工物の埋め込みが行われる予定領域内において、所定の閾値Ｓ_ＴＨよりも高い骨強度を有する領域を特定し、特定した領域の面積である高強度部面積Ｑを導出する。

ステップＳ１１３において、手術計画情報導出部２０６は、ステップＳ１１２において導出した高強度部面積Ｑが閾値Ｑ_ＴＨ以上であるか否かを判断する。手術計画情報導出部２０６は、高強度部面積Ｑが閾値Ｑ_ＴＨ以上であると判断した場合、処理をステップＳ１１４に移行し、高強度部面積Ｑが閾値Ｑ_ＴＨ未満であると判断した場合、処理をステップＳ１１５に移行する。ステップＳ１１４において、手術計画情報導出部２０６は、手術可能であると判断する。ステップＳ１１５において、手術計画情報導出部２０６は、手術不可能であると判断する。

ステップＳＴ１６において、手術計画情報導出部２０６は、ステップＳＴ１５において導出された判断結果を表示部１０４に表示させる。

以上のように、本実施形態に係る情報処理装置１０は、術前の患者の骨部の骨強度に基づいて、人工物を患者の骨部に埋め込む手術の可否について判断し、その判断結果を手術計画情報として提示する。骨強度が過度に低い領域に人工物を埋め込むと、当該領域が人工物によって損傷するおそれがある。従って、人工物を埋め込む領域においては、埋め込まれる人工物の大きさに応じた一定以上の面積を有する、骨強度が十分に高い領域が確保されていることが好ましい。人工物の埋め込みに適した領域が確保されていない場合には、人工物を埋め込む手術を実施しないことが適切である考えられる場合がある。人工物を骨部に埋め込む手術を行う場合には、当該手術の実施可否についての判断を含めた手術計画が策定される。本実施形態に係る情報処理装置１０によれば、人工物を患者の骨部に埋め込む手術を行う場合に行われる手術計画の策定に資する情報を提供することができる。

なお、手術計画情報導出部２０６が、人工物を患者の骨部に埋め込む手術が可能であると判断した場合、人工物を埋め込むべき推奨領域を導出し、これを表示部１０４に表示させてもよい。例えば、手術計画情報導出部２０６は、閾値Ｓ_ＴＨよりも高い骨強度を有する領域のうち、骨強度が相対的に高い領域を推奨領域として導出してもよい。例えば、閾値Ｓ_ＴＨよりも高い骨強度を有する複数の領域が不連続に存在している場合、最も面積の大きい領域を推奨領域として導出してもよい。

また、本実施形態では、手術計画情報導出部２０６が、骨強度導出部２０５によって導出された骨強度に基づいて手術計画情報を導出する場合を例示したが、この態様に限定されない。手術計画情報導出部２０６は、骨塩量導出部２０３によって導出された骨塩量に基づいて手術計画情報を導出してもよい。具体的には、手術計画情報導出部２０６は、人工物の埋め込みが行われる予定領域内において、所定の閾値Ｂ_ＴＨよりも多い骨塩量を有する領域の面積Ｑを導出する。手術計画情報導出部２０６は、導出した面積Ｑが、閾値Ｑ_ＴＨ以上である場合、人工物を患者の骨部に埋め込む手術が可能であると判断する。一方、手術計画情報導出部２０６は、導出した面積Ｑが、閾値Ｑ_ＴＨ未満である場合、人工物を患者の骨部に埋め込む手術が不可能であると判断する。

また、上記した第１の実施形態では、術後情報導出部２０４が、骨塩量導出部２０３によって導出された骨塩量Ｂに基づいて術後情報を導出する場合を例示したが、この態様に限定されない。術後情報導出部２０４は、骨強度導出部２０５によって導出された骨強度に基づいて術後情報を導出してもよい。具体的には、術後情報導出部２０４は、人工物からの距離が相対的に近い位置Ｘ_Ａにおける骨強度Ｓ_Ａと、人工物からの距離が相対的に遠い位置Ｘ_Ｂにおける骨強度Ｓ_Ｂとの差異に応じた数値Ｋ（例えばＳ_Ｂ－Ｓ_ＡまたはＳ_Ａ／Ｓ_Ｂ）を術後情報として導出してもよい。

なお、上記各実施形態においては、立位で被写体Ｈを撮影しているが、図１６に示すように、臥位で被写体Ｈを撮影してもよい。図１６に示す放射線画像撮影システム１Ａは、撮影台９に仰臥した被写体Ｈの放射線画像を取得するためのシステムである。放射線画像撮影システム１Ａにおいては、Ｘ線源３に近い側から順に、第１の放射線検出器５、Ｘ線エネルギー変換フィルタ７および第２の放射線検出器６が配置されている。また、撮影台９の天板９Ａと第１の放射線検出器５との間に、被写体Ｈを透過したＸ線のうち、被写体Ｈにより散乱された散乱線成分を除去するための散乱線除去グリッド（以下単にグリッドとする）８が配置されている。グリッド８、第１の放射線検出器５、Ｘ線エネルギー変換フィルタ７および第２の放射線検出器６は、撮影台９の天板９Ａの下面に設けられた取付部９Ｂにより、撮影台９に取り外し可能に取り付けられている。

図１６に示す放射線画像撮影システム１Ａを用いた場合、被写体Ｈと第１の放射線検出器５との間には、撮影台９の天板９Ａおよびグリッド８が介在している。また、図１に示す放射線画像撮影システム１および図１６に示す放射線画像撮影システム１Ａにおいて、撮影時に被写体Ｈと第１の放射線検出器５との間に空気が介在する場合がある。このような場合、被写体Ｈを透過したＸ線は、天板９Ａおよびグリッド８、さらには空気層を透過して第１の放射線検出器５に照射されることとなる。ここで、天板９Ａ、グリッド８および空気等の物体は固有の放射線特性を有している。このため、物体を透過することにより、被写体Ｈを透過した一次線成分および散乱線成分の線質が、物体の放射線特性に応じて変化する。したがって、本実施形態において、第１の放射線画像Ｇ１を用いての体厚分布の推定および散乱線成分の除去を行う際に、被写体Ｈと第１の放射線検出器５との間に介在する物体の放射線特性を考慮することが好ましい。

具体的には、被写体Ｈと第１の放射線検出器５との間に介在する物体の種類に応じたＸ線の一次線透過率および散乱線透過率を、各種撮影条件および被写体Ｈの体厚分布に応じて予めテーブル等として生成しておき、記憶部１０３に保存しておく。そして、骨塩量導出部２０３が、被写体Ｈの体厚分布を推定する際に、テーブルを参照して、体厚分布に応じた物体の放射線特性、すなわちＸ線の一次線透過率および散乱線透過率を取得する。また、骨塩量導出部２０３は、取得した放射線特性、撮影条件および体厚分布を用いて、推定一次線画像および推定散乱線画像を取得し、推定一次線画像と推定散乱線画像とを合成して推定画像を生成する。さらに、推定画像と第１の放射線画像Ｇ１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。これにより、骨塩量導出部２０３は、終了条件を満たした際の体厚分布を、被写体Ｈの体厚分布Ｔ（ｘ，ｙ）として導出する。なお、骨部画像生成部２０２において、終了条件を満たした体厚分布を取得した際の推定散乱線画像を第１の放射線画像Ｇ１から減算することにより、被写体Ｈと第１の放射線検出器との間に介在する物体の放射線特性も考慮して、第１の放射線画像Ｇ１から散乱線成分を除去することができる。また、同様にして第２の放射線画像Ｇ２からも散乱線成分を除去することができる。

また、上記実施形態における情報処理装置１０の各機能部等の各種の処理を実行する処理部（processing unit）のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサ（processor）を用いることができる。上記各種のプロセッサには、前述したように、ソフトウェア（プログラム）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であるＣＰＵに加えて、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）、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が含まれる。

１つの処理部は、これらの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の組み合わせや、ＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）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の１つ以上を用いて構成される。

更に、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、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）を用いることができる。

また、上記実施形態では、術後情報導出プログラム１０８および手術計画情報導出プログラム１１０が記憶部１０３に予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。術後情報導出プログラム１０８および手術計画情報導出プログラム１１０は、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、およびＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、術後情報導出プログラム１０８および手術計画情報導出プログラム１１０は、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。

以上の記載から、以下の付記項に係る技術を把握することができる。

［付記項］
プロセッサと、
前記プロセッサに内蔵または接続されたメモリと、を備え、
前記プロセッサは、
被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により取得された第１の放射線画像および第２の放射線画像から、前記被写体の骨部が強調された骨部画像を生成し、
前記骨部画像の画素毎に骨塩量を導出し、
前記被写体の骨部に埋め込まれた人工物の周辺の骨塩量に基づいて、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれた後の前記被写体の骨部の状態を示す情報を、術後情報として導出する
情報処理装置。

１、１Ａ 放射線画像撮影システム
３ 線源
５、６ 放射線検出器
７ 線エネルギー変換フィルタ
８ 散乱線除去グリッド
９ 撮影台
９Ａ 天板
９Ｂ 取付部
１０ 情報処理装置
１０１ ＣＰＵ
１０２ メモリ
１０３ 記憶部
１０４ 表示部
１０５ 入力部
１０７ バス
１０８ 術後情報導出プログラム
１０９ ルックアップテーブル
１１０ 手術計画情報導出プログラム
２０１ 取得部
２０２ 骨部画像生成部
２０３ 骨塩量導出部
２０４ 術後情報導出部
２０５ 骨強度導出部
２０６ 手術計画情報導出部
５００ 大腿骨
５０１ 海綿骨
５０２ 皮質骨
６００ ステム

Claims (19)

1. 被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により取得された第１の放射線画像および第２の放射線画像から、前記被写体の骨部が強調された骨部画像を生成する骨部画像生成部と、
   前記骨部画像の画素毎に骨塩量を導出する骨塩量導出部と、
   前記被写体の骨部に埋め込まれた人工物からの距離が相対的に近い位置における骨塩量と、前記人工物からの距離が相対的に遠い位置における骨塩量との差異に応じた数値を、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれた後の前記被写体の骨部の状態を示す術後情報として導出する術後情報導出部と、
   を含む情報処理装置。
2. 前記術後情報導出部は、前記数値の時間推移を示す情報を、前記術後情報として導出する
   請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記術後情報導出部は、前記人工物からの距離と骨塩量との関係を示す情報を、前記術後情報として導出する
   請求項１または請求項２に記載の情報処理装置。
4. 術後情報導出部は、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれる前の、前記人工物の埋め込み予定領域の周辺の骨塩量と、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれた後の前記人工物の周辺の骨塩量との差異に応じた数値を、前記術後情報として導出する
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
5. 被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により取得された第１の放射線画像および第２の放射線画像から、前記被写体の骨部が強調された骨部画像を生成する骨部画像生成部と、
   前記骨部画像の画素毎に骨塩量を導出する骨塩量導出部と、
   前記被写体の骨部に埋め込まれた人工物からの距離と骨塩量との関係を示す情報を、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれた後の前記被写体の骨部の状態を示す術後情報として導出する術後情報導出部と、
   を含む情報処理装置。
6. 術後情報導出部は、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれる前の、前記人工物の埋め込み予定領域の周辺の骨塩量と、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれた後の前記人工物の周辺の骨塩量との差異に応じた数値を、前記術後情報として導出する
   請求項５に記載の情報処理装置。
7. 被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により取得された第１の放射線画像および第２の放射線画像から、前記被写体の骨部が強調された骨部画像を生成する骨部画像生成部と、
   前記骨部画像の画素毎に骨塩量を導出する骨塩量導出部と、
   前記被写体の骨部に埋め込まれた人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれる前の、前記人工物の埋め込み予定領域の周辺の骨塩量と、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれた後の前記人工物の周辺の骨塩量との差異に応じた数値を、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれた後の前記被写体の骨部の状態を示す術後情報として導出する術後情報導出部と、
   を含む情報処理装置。
8. 前記術後情報導出部は、前記骨部画像の画素毎の骨塩量に基づいて、前記骨部を構成する海綿骨の領域を特定し、前記被写体の海綿骨に埋め込まれた人工物の周辺における海綿骨の骨塩量に基づいて、前記被写体の海綿骨の状態を示す情報を、前記術後情報として導出する
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の情報処理装置。
9. 前記術後情報導出部は、前記骨部画像の画素毎の骨塩量に基づいて、前記骨部を構成する海綿骨および皮質骨の領域を特定し、前記被写体の骨部に埋め込まれた人工物の周辺における海綿骨および皮質骨の少なくとも一方の骨塩量に基づいて、前記被写体の骨部の状態を示す情報を、前記術後情報として導出する
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の情報処理装置。
10. 前記骨部画像の画素毎の骨塩量に基づいて、前記骨部画像の画素毎に骨強度を導出する骨強度導出部を更に含む
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の情報処理装置。
11. 前記骨部画像の画素毎の骨塩量または骨強度に基づいて、前記人工物の埋め込みが行われる予定領域内において、所定の閾値よりも多い骨塩量または所定の閾値よりも高い骨強度を有する領域の面積を導出し、前記面積に基づいて、前記人工物を前記被写体の骨部に埋め込む手術の可否判断を行う手術計画情報導出部を更に含む
    請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の情報処理装置。
12. 前記手術計画情報導出部は、前記骨部画像の画素毎の骨塩量または骨強度に基づいて、前記人工物を埋め込むべき推奨領域を導出する
    請求項１１に記載の情報処理装置。
13. 前記骨部画像生成部は、前記被写体と、前記第１の放射線画像または前記第２の放射線画像を取得するための放射線検出器との間に介在する物体の放射線特性に基づいて、前記第１の放射線画像および前記第２の放射線画像から、散乱線成分を除去する
    請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の情報処理装置。
14. 被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により取得された第１の放射線画像および第２の放射線画像から、前記被写体の骨部が強調された骨部画像を生成し、
    前記骨部画像の画素毎に骨塩量を導出し、
    前記被写体の骨部に埋め込まれた人工物からの距離が相対的に近い位置における骨塩量と、前記人工物からの距離が相対的に遠い位置における骨塩量との差異に応じた数値を、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれた後の前記被写体の骨部の状態を示す術後情報として導出する
    情報処理方法。
15. 被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により取得された第１の放射線画像および第２の放射線画像から、前記被写体の骨部が強調された骨部画像を生成し、
    前記骨部画像の画素毎に骨塩量を導出し、
    前記被写体の骨部に埋め込まれた人工物からの距離と骨塩量との関係を示す情報を、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれた後の前記被写体の骨部の状態を示す術後情報として導出する
    情報処理方法。
16. 被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により取得された第１の放射線画像および第２の放射線画像から、前記被写体の骨部が強調された骨部画像を生成し、
    前記骨部画像の画素毎に骨塩量を導出し、
    前記被写体の骨部に埋め込まれた人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれる前の、前記人工物の埋め込み予定領域の周辺の骨塩量と、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれた後の前記人工物の周辺の骨塩量との差異に応じた数値を、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれた後の前記被写体の骨部の状態を示す術後情報として導出する
    情報処理方法。
17. 被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により取得された第１の放射線画像および第２の放射線画像から、前記被写体の骨部が強調された骨部画像を生成し、
    前記骨部画像の画素毎に骨塩量を導出し、
    前記被写体の骨部に埋め込まれた人工物からの距離が相対的に近い位置における骨塩量と、前記人工物からの距離が相対的に遠い位置における骨塩量との差異に応じた数値を、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれた後の前記被写体の骨部の状態を示す術後情報として導出する
    処理をコンピュータに実行させるプログラム。
18. 被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により取得された第１の放射線画像および第２の放射線画像から、前記被写体の骨部が強調された骨部画像を生成し、
    前記骨部画像の画素毎に骨塩量を導出し、
    前記被写体の骨部に埋め込まれた人工物からの距離と骨塩量との関係を示す情報を、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれた後の前記被写体の骨部の状態を示す術後情報として導出する
    処理をコンピュータに実行させるプログラム。
19. 被写体を透過したそれぞれエネルギー分布が互いに異なる放射線により取得された第１の放射線画像および第２の放射線画像から、前記被写体の骨部が強調された骨部画像を生成し、
    前記骨部画像の画素毎に骨塩量を導出し、
    前記被写体の骨部に埋め込まれた人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれる前の、前記人工物の埋め込み予定領域の周辺の骨塩量と、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれた後の前記人工物の周辺の骨塩量との差異に応じた数値を、前記人工物が前記被写体の骨部に埋め込まれた後の前記被写体の骨部の状態を示す術後情報として導出する
    処理をコンピュータに実行させるプログラム。