JP7345292B2

JP7345292B2 - Ｘ線トモシンセシス装置、画像処理装置、および、プログラム

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Publication number: JP7345292B2
Application number: JP2019117683A
Authority: JP
Inventors: 恵介山川; 啓子高橋; 正中村
Original assignee: 富士フイルムヘルスケア株式会社
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2023-09-15
Anticipated expiration: 2039-06-25
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Description

本発明は、Ｘ線トモシンセシス装置に係り、特にトモシンセシス画像の高吸収体から発生するアーチファクト成分を低減する信号処理ならびに再構成技術に関する。

Ｘ線トモシンセシス装置は、Ｘ線ＣＴ装置と同様に、複数の投影角度から被写体に対してＸ線を照射し、得られた測定投影データから被写体内の各点のＸ線吸収係数を算出し、Ｘ線吸収係数分布画像を得る装置である。通常、Ｘ線吸収係数は、空気と水で規格化したＨｏｕｎｓｆｉｅｌｄＵｎｉｔ値（空気を－１０００、水を０）に置き換えて診断に利用される。

Ｘ線トモシンセシス装置は、体軸方向と体の左右方向とを含む冠状面（Ｃｏｒｏｎａｌ面）に平行な複数の面について被写体の断層面を生成することができる。医療現場において、トモシンセシス画像の利用は、異なる位置の断層面をもとに即時に患者の病状を診断できるため、臨床上有用である。しかし、Ｘ線トモシンセシス装置は、投影角度範囲が２０度から４０度であり、最低１８０度の投影角度範囲について撮影するＸ線ＣＴ装置と比較して、投影角度範囲が狭い。そのため、被写体の内部に金属等のＸ線吸収係数の大きな高吸収体がある場合、その境界部にアーチファクトが発生したり、高吸収体が位置する断層面と他の断層面の隣接面に残像が発生するという課題がある。本明細書では、これらを「高吸収体アーチファクト」と呼ぶ。高吸収体アーチファクトは、臨床上診断能を低下させる原因となる。

高吸収体アーチファクトの発生理由を詳細に説明する。Ｘ線トモシンセシス装置は、トモシンセシス画像を取得するために公知のＦｅｌｄｋａｍｐ法等のFiltered Back Projection（以下、ＦＢＰと呼ぶ）法をベースとする解析的な再構成法を用いる。このＦＢＰ法では、例えばＸ線吸収係数の大きな物質からなる微小球体等のように周辺組織との境界で測定投影データの急峻な立ち上がりや立下りを生じさせる被写体について、逆投影演算時にその形状および吸収値を復元できるようするため、測定投影データに高周波強調の再構成フィルタを適用する。再構成フィルタは、最低１８０度の撮影角度範囲で収集した測定投影データに対して逆投影演算を行った場合に再構成画像上で高周波情報が相殺されるように設計されている。そのため、Ｘ線トモシンセシス装置のように撮影角度範囲が小さい場合、高吸収体のように周辺組織との測定投影データ値の差が急峻になる被写体の形状や吸収値を完全に復元できず、ＦＢＰ法により強調された高周波成分によりアーチファクトが発生する。

このアーチファクトを低減するため、周辺組織の吸収値を用いて高吸収体領域の値を置換し、周辺組織との差を小さくする方法や、測定投影データから高吸収体を分別する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、トモシンセシス撮影により取得された投影データから放射線の高吸収体領域を抽出し、抽出した高吸収体領域の大きさや形状の特徴量を算出し、この特徴量に基づいて、投影データにおける高吸収体領域の画素を補間する技術が開示されている。このため、高吸収体領域を精度よく抽出することが、アーチファクトが低減された画像を得るために重要である。

しかしながら、トモシンセシス画像は、１枚の画像における画素値の変化幅が大きく、二値化処理のような閾値処理では高吸収体領域の抽出が困難なことがある。そのため、公知の領域拡張法により高吸収体領域の抽出が行われる。領域拡張法は、領域抽出を開始する点を定め、開始点近傍の画素の画素値が所定の条件を満たす場合には領域に加えるという処理を繰り返すことにより、領域を順次拡張していく方法である。しかしながら、トモシンセシス撮影により取得される投影角度ごとの測定投影データは少なくとも２０以上あり、測定投影データごとに開始点や開始領域を操作者が設定する場合、操作者の負荷となる。

この問題を解決するために、特許文献２に開示されている技術では、複数の投影角度の２次元（ｘｙ面）の測定投影データを、その投影角度θをｚ方向として積み重ねた３次元投影データを用いて、領域拡張法を３次元に行うことにより、３次元の高吸収体領域を抽出する。そして、抽出された３次元の高吸収体領域がそれぞれの２次元測定投影データにおいて占める領域内の点を開始点として、２次元投影データごとに領域拡張法を行う。これにより、操作者は、複数の２次元投影データごとに開始点を設定する必要がなく、しかも、最終的に２次元投影データごとに領域拡張法を行うため、高吸収体領域を高精度に抽出することができる。

特開２０１６－１１２２４８号公報特許第６３１７５１１号公報

特許文献２の技術は、図１０に示すように３次元の測定投影データ（図１０（ａ））で領域拡張を行って高吸収体領域４２を求め（図１０(ｂ))、求めた高吸収体領域４２内の点４３を開始点として、２次元の測定投影データ（図１０（ｃ））において領域拡張を行うことにより、高精度に２次元高吸収体領域４４を抽出することができる（図１０（ｄ））。

トモシンセシス装置は、複数の投影角度から被写体にＸ線を照射するため、Ｘ線ＣＴ装置と同様に、Ｘ線源を所定の回転中心に対して所定の角度範囲で相対的に回転移動させながら撮影を行う。被写体内の高吸収体（金属等）のサイズが小さく、かつ、Ｘ線照射装置の回転中心からずれた位置に存在する場合、２次元測定投影データ（ｘｙ面）（図１１（ａ））における高吸収体の投影像の径は小さく、しかも、ｘｙ面におけるその座標は、投影角度（回転角）ごとにずれるため、隣り合う２次元測定投影データをｚ方向から見たときに、高吸収体の投影像が重なり合わない位置関係になることがある。例えば、高吸収体が直径の小さな球体であって、回転中心からずれている場合、３次元測定投影データにおける高吸収体領域（図１１（ｂ））は細い柱状になり、しかも、その長軸は測定投影データの２次元平面（ｘｙ面）の法線（ｚ方向）に対して大きな角度を成して傾く。そのため、隣り合う２次元測定投影データをｚ方向に重ねた場合、高吸収体の投影像が、ｘｙ面内で重なり合わず、高吸収体領域がｚ方向に連続しないことがある。

この場合、特許文献２のように３次元測定投影データにおいて領域拡張法を行っても、ｚ方向に高吸収体領域が連続していないため、領域拡張を行うことができない。このため、特許文献２の技術で高吸収体領域を抽出することができないという問題が生じる。

本発明は、被写体内の小さな高吸収体の領域を２次元測定投影データ上で精度よく抽出することが可能なＸ線トモシンセシス装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のＸ線トモシンセシス装置は、体の内部に金属がある被写体にＸ線を照射するＸ線発生部と、被写体を透過後のＸ線を２次元平面に投影した像を検出して２次元測定投影データを得るＸ線検出部と、Ｘ線発生部及びＸ線検出部の少なくとも一方を被写体に対して相対的に移動させ、異なる複数の投影角度から被写体にＸ線照射させる機構部と、複数の投影角度ごとの２次元測定投影データに含まれる金属領域をそれぞれ抽出し、金属領域の測定投影データ値を変換処理する金属領域処理部と、金属領域処理部が処理した後の複数の２次元測定投影データに基づいてトモシンセシス画像を再構成する画像再構成部と、を備える。

金属領域処理部は、シフト処理部と、３次元領域抽出部と、２次元領域抽出部とを含む。シフト処理部は、複数の前記投影角度ごとの２次元測定投影データを投影角度方向に並べた場合に、２次元測定投影データに含まれる金属領域の範囲が、少なくとも隣接する投影角度の２次元測定投影データに含まれる金属領域の範囲と、その一部または全部が２次元平面の面内方向において重なるように、２次元測定投影データをその２次元平面内でシフトさせる。３次元領域抽出部は、シフト処理部がシフトさせた後の複数の投影角度ごとの２次元測定投影データを投影角度方向に並べて３次元の測定投影データを得て、予め設定された第１開始点から、３次元の測定投影データにおいて領域拡張処理を行うことにより、所定の条件を満たす３次元領域を求め、３次元領域が２次元測定投影データにおいて占める領域を求める。

本発明によれば、２次元測定投影データに含まれる小さな高吸収体領域を精度よく抽出することができるため、抽出した高吸収体領域のデータ値を処理して画像再構成することにより、アーチファクトを抑制した画像が得られる。

実施形態における、Ｘ線トモシンセシス装置各部のハードウェアの構成を説明するブロック図である。実施形態における、Ｘ線トモシンセシス装置の機能ブロック図である。 (a-1)微小高吸収体領域を含む２次元測定投影データを示す図、(a-2)２次元測定投影データを投影角度方向に並べた３次元測定投影データを示す図、(b-1)実施形態において微小高吸収体領域を含む２次元測定投影データをシフトさせた図、(b-2)実施形態においてシフトさせた２次元測定投影データを投影角度方向に並べた３次元測定投影データを示す図。（ａ）実施形態において３次元測定投影データの３次元微分処理部１６１の処理結果と第１開始点４１を示す説明図、（ｂ）３次元領域拡張部１６３の処理結果を示す説明図、（ｃ）２次元微分処理部１６４の処理結果と第２開始点４３を示す説明図、（ｄ）２次元領域拡張部の処理結果を示す説明図。（ａ）２次元平面に投影された高吸収体の像と、それを検出した２次元測定投影データと、２次元領域抽出部で抽出される高吸収体領域の輪郭をそれぞれ示す図、（ｂ）実施形態の２次元測定投影データの高吸収体領域を含むＲＯＩの空間周波数を増加させたデータと、抽出される高吸収体領域の輪郭をそれぞれ示す図、（ｃ）実施形態の２次元測定投影データの補間処理後のデータ値を示すグラフと、それをハイパスフィルタで処理したデータ値を示すグラフ。実施形態における、撮影条件受付画面を説明するための図である。（ａ）実施形態の３次元領域抽出部１５１の機能ブロック図、（ｂ）実施形態の２次元領域抽出部１５２の機能ブロック図。実施形態の高吸収体処理部１３６の処理手順を説明するためのフローチャート図である。図８のステップ８０８，８０９を詳細に示すフローチャートである。（ａ）～（ｄ）従来の測定投影データにおける高吸収体領域の抽出手順を示す説明図である。 (ａ)微小高吸収体領域を含む２次元測定投影データと、２次元測定投影データを投影角度方向に並べた３次元測定投影データを示す図、（ｂ）３次元測定投影データにおける高吸収体領域の形状例を示す図。

以下、図面に従い、本発明の一実施形態について順次説明する。

図１に、実施形態に係るＸ線トモシンセシス装置のハードウェア構成を示す図を、図２に実施形態に係るＸ線トモシンセシス装置の機能を示す機能ブロック図を示す。本実施形態は、図２に示すように、撮像部１０２と、高吸収体処理部（金属領域処理部）１３６と、画像再構成部１３７とを少なくとも備えている。撮像部１０２は、図１に示すように、被写体３にＸ線を照射するＸ線発生部１、被写体３を透過後のＸ線を２次元平面に投影した像を検出して２次元測定投影データを得るＸ線検出部２、Ｘ線発生部及びＸ線検出部の少なくとも一方を被写体３に対して相対的に移動させ、異なる複数の投影角度から被写体３にＸ線照射させる機構部１ａを有する。高吸収体処理部１３６は、複数の投影角度ごとの測定投影データに含まれるＸ線の高吸収体（金属）領域をそれぞれ抽出し、高吸収体領域のデータ値を変換処理する。画像再構成部１３７は、高吸収体処理部１３６が処理した後の複数の２次元測定投影データに基づいてトモシンセシス画像を再構成する。

ここで、高吸収体処理部１３６は、図２に示すように、シフト処理部２１と、３次元領域抽出部１５１と、２次元領域抽出部１５２と、抽出領域変換部１５３とを含む。

シフト処理部２１は、複数の投影角度ごとの２次元測定投影データ（図３(a-1)）を投影角度方向に並べた場合（図３(a-2)）、２次元測定投影データに含まれる高吸収体領域３１の範囲が、少なくとも隣接する投影角度の２次元測定投影データに含まれる高吸収体領域３１の範囲と、その一部または全部がその面内方向において重なるように、２次元測定投影データをその２次元平面内でシフトさせる（図３(b-1)）。なお隣接および隣り合う投影角度とは、必ずしも±１枚分だけ異なる投影角度だけでなく、±２枚以上の異なる投影角度、または±１、±２等を含む複数の投影角度を対象としてもよい。

３次元領域抽出部１５１は、シフト処理部２１がシフトさせた後の複数の投影角度ごとの２次元測定投影データを投影角度方向に並べて３次元の測定投影データを得て（図３(b-2)、図４（ａ））、予め設定された第１開始点４１から、３次元の測定投影データにおいて領域拡張処理を行うことにより、所定の条件を満たす３次元高吸収体領域４２を求める（図４（ｂ））。

２次元領域抽出部１５２は、３次元高吸収体領域４２が２次元測定投影データにおいて占める範囲４３内の点を、その２次元測定投影データにおける第２開始点として領域拡張処理を行う（図４（ｃ））。これにより、所定の条件を満たす２次元高吸収体領域４４を求める。

抽出領域変換部１５３は、２次元高吸収体領域４４を２次元測定投影データに含まれるＸ線の高吸収体領域として、そのデータ値を変換処理する。例えば、抽出領域変換部１５３は、周辺領域の値を用いることなく、高吸収体領域４４の測定投影データ値を高吸収体よりもＸ線吸収率が低い場合の測定投影データ値に変換する。

そして、画像再構成部１３７が変換処理後の測定投影データを用いて画像再構成を行うことにより、ＦＢＰ法を用いた場合であっても、Ｘ線吸収率が低い場合の測定投影データ値に変換処理されているため、ＦＢＰ法により高周波成分が強調され過ぎるのを防止でき、高吸収体アーチファクトを抑制することができる。

このように、本実施形態では、高吸収体処理部１３６が、微小なサイズの高吸収体の領域を、２次元測定投影データ上で精度よく抽出できるため、アーチファクトを抑制した画像を生成することができる。

なお、３次元高吸収体領域４２が、投影角度ごとの２次元測定投影データにおいて占める範囲４３をそのまま２次元測定投影データにおける２次元高吸収体領域として用い、測定投影データ値を変換した後、画像再構成を行う構成とすることも可能である。

なお、２次元領域抽出部１５２は、シフト処理部２１が２次元測定投影データをシフトさせたシフト量を打ち消すように２次元測定投影データを逆方向にシフトさせる処理を、２次元測定投影データにおいて領域拡張処理を行う前または後に行う。

また、本実施形態において、高吸収体処理部１３６は、空間周波数増加部２２をさらに備えていてもよい。空間周波数増加部２２は、補間処理部２２ａと高周波強調処理部２２ｂとを含み、補間処理部２２ａは、シフト処理部２１が処理前の２次元測定投影データ、または、シフト処理部２１が処理後であって３次元領域抽出部１５１が処理前の２次元測定投影データについて、投影角度ごとに高吸収体領域を含む関心領域（ＲＯＩ）５１をそれぞれ設定し(図３(b-1)、図５（ａ））、少なくとも関心領域５１内のデータに補間処理を施し空間周波数を増加させる（図５（ｂ）)。高周波強調処理部２２ｂは、補間処理後のデータを高周波強調処理することにより、高吸収体領域の輪郭を明確にする。

このように、空間周波数増加部２２が、高吸収体領域を含む関心領域５１のデータの空間周波数を増加させることにより、高吸収体領域が小さな領域であってもその輪郭形状を高精細に表すことができる。よって、３次元領域抽出部において、高吸収体領域を輪郭まで高精度に抽出することができる。

なお、本実施形態において、開始点とは、領域抽出を開始する点、または、領域抽出を開始する領域（形状）に含まれる点を言う。高吸収体処理部１３６の３次元領域抽出部１５１および２次元領域抽出部１５２は、この開始点または開始点を含む領域（形状）を拡張（または縮小）していくことにより高吸収体領域を抽出する。

なお、本実施形態のＸ線トモシンセシス装置において、被写体とは撮影対象を意味し、被検体３と、被検体３を支える寝台４とを包含する。なお、被検体３は、人体に限らず、ファントムや機械等の検査対象の物体であってもよい。

以下、図面を参照して、実施形態のＸ線トモシンセシス装置についてさらに具体的に説明する。図１は、Ｘ線トモシンセシス装置のハードウェア構成を示す図である。このＸ線トモシンセシス装置は、画像生成部１０３の補正処理部１３５、高吸収体処理部１３６、画像再構成部１３７の機能をソフトウェアにより実現する。図２は、各種のソフトウェア等で実現されるＸ線トモシンセシス装置の機能ブロック図である。

先に概説したように、本実施形態のＸ線トモシンセシス装置は、Ｘ線照射条件等の撮影条件や画像再構成の条件を入力する入力部１０１と、撮影の制御やＸ線の照射および検出を行い、測定投影データを出力する撮影部１０２と、検出した信号である測定投影データに対して補正処理、高吸収体処理や画像再構成を行い、画像を出力する画像生成部１０３とを備えて構成される。なお、入力部１０１および画像生成部１０３は、撮影部１０２を備える本体装置と必ずしも一体に構成する必要はなく、撮影部１０２とは離れた場所に配置し、ネットワークを介して接続してもよい。その場合、画像生成部１０３は、測定投影データを処理する処理装置として、独立した存在としてもよい。

入力部１０１は汎用のコンピュータが備えるハードウェア構成を有し、入出力部であるキーボード１１１やマウス１１２、記憶部であるメモリ１１３や、ＨＤＤ装置１１５、処理部である中央処理装置１１４等を備えている。また、画像生成部１０３は、データ収集システム（ＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ、以下、ＤＡＳ）１１８、記憶部であるメモリ１１９、処理部である中央処理装置１２０、記憶部であるＨＤＤ装置１２１、表示部であるモニタ１２２等を備えている。入力部１０１と画像生成部１０３は、独立したハードウェアとしても良いし、これらのハードウェアを共用した構成としても良い。

図２に示すように、入力部１０１は、撮影条件を入力する撮影条件入力部１３１として機能する。撮影部１０２は、撮影条件入力部１３１で入力された撮影条件に基づき撮影を制御する撮影制御部１３２と、Ｘ線の照射および検出を行う撮影稼動部１３３として機能する。画像生成部１０３は、検出したＸ線信号をディジタル信号に変換する信号収集部１３４、ディジタル信号に対して補正する補正処理部１３５、補正した投影データに対して高吸収体の投影データ値を変換処理する高吸収体処理部１３６、投影データに対して画像再構成する画像再構成部１３７、および、再構成したトモシンセシス画像を出力する画像表示部１３８として機能する。もちろん、ＡＤ変換を行う信号収集部１３４は、撮影部１０２に設置し、撮影部１０２は、ディジタル信号としての測定投影データを出力することも可能であり、ネットワークを介して画像生成部１０３を接続する場合には、その様に構成すると好適である。

図１に示すように、入力部１０１は、撮影条件の入力等を行うために、キーボード１１１およびマウス１１２を備える。また、図示していないが、ペンタブレットやタッチパネル等の他の入力手段を備えていてもよい。さらに、入力部１０１は、中央処理装置（ＣＰＵ；ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１１４と、メモリ１１３やＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）装置１１５等の記憶部と、図示を省略したモニタとを備えている。各構成要素はデータバス１０１ａによって接続されている。

キーボード１１１等により入力されたデータは、処理部であるＣＰＵ１１４に受け渡される。ＣＰＵ１１４は、メモリ１１３、ＨＤＤ装置１１５等に予め格納されている所定のプログラムを展開・起動することにより、図２の撮影条件入力部１３１として機能する。また、ＣＰＵ１１４は、別のプログラムを展開・起動することにより、撮影部１０２に制御信号を送り、図２の撮影制御部１３２の一部としても機能する。

図１の撮影部１０２のＸ線発生部からなるＸ線発生部１とＸ線検出部２は、一般的なＸ線トモシンセシス装置と同様、被検体３へのＸ線の照射および検出を実現する。Ｘ線発生部１のＸ線発生点とＸ線検出部２のＸ線入力面との距離の代表例は１２００［ｍｍ］である。ここではＸ線発生部１が被写体３およびＸ線検出部２に対して移動する構成である。トモシンセシス撮影を行う際のＸ線発生部１から照射されるＸ線の中心軸と、寝台４の被検体３搭載面の法線とのなす角度を、投影角度と呼ぶ。Ｘ線発生部１とＸ線検出部２が正対する位置を０度とすると、投影角度の範囲の代表例は±２０度である。１回のトモシンセシス撮影において撮影部１０２が撮影する投影枚数の代表例は６０である。この場合、Ｘ線発生部１が０．６７度分移動する毎に１回の撮影が行われる。投影角度±２０度の範囲でのトモシンセシス撮影に要する時間の代表例は１０．０［ｓ］である。Ｘ線検出部２は、シンチレータ及びフォトダイオード等から構成される公知のＸ線検出素子を含み、複数の検出素子が、寝台４と平行な面内で２次元方向に配列されている。

例えば、Ｘ線検出部２内に２次元に配列されたＸ方向およびＹ方向のＸ線検出素子の数は、２０００×２０００個である。各Ｘ線検出素子のサイズの代表例は０．２［ｍｍ］である。なお、各仕様は、上記の値に限定されるものはなく、Ｘ線トモシンセシス装置の構成に応じて種々変更可能である。

画像生成部１０３は、ＤＡＳ１１８、ＣＰＵ１２０で構成される処理部、メモリ１１９やＨＤＤ装置１２１等の記憶部、モニタ１２２を備えて構成される。これらはデータバス１０３ａによって接続される。ＤＡＳ１１８は、図２の信号収集部１３４として機能する。

処理部であるＣＰＵ１２０は、メモリ１１９、ＨＤＤ装置１２１等に予め格納されている所定のプログラムを展開・起動することにより、図２の補正処理部１３５、高吸収体処理部１３６および画像再構成部１３７の機能をソフトウェアにより実現する。なお、本実施形態は、少なくとも高吸収体処理部１３６の一部または全部をハードウェアによって実現することも可能である。例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）のようなカスタムＩＣや、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）のようなプログラマブルＩＣを用いて高吸収体処理部１３６を構成し、高吸収体処理部１３６の動作を実現するように回路設計を行えばよい。

モニタ１２２は、画像表示部１３８として機能する。

撮影部１０２のＸ線検出部２で検出された信号は、信号収集部１３４として機能するＤＡＳ１１８によって収集されて、ディジタル信号に変換され、ＣＰＵ１２０に受け渡される。ＣＰＵ１２０は、補正処理部１３５、高吸収体処理部１３６および画像再構成部１３７の機能によって補正を行い、ＦＢＰ処理を用いて画像再構成を行う。また、ＨＤＤ装置１２１等にデータは保存され、必要に応じて、データは外部へ入出力される。画像再構成したトモシンセシス画像は、画像表示部１３８として機能する液晶ディスプレイやＣＲＴ等のモニタ１２２に表示される。上述のようにＣＰＵ１２０やメモリ１２１やモニタ１２２等は入力部１０１と共用できる。

次に、実施形態のＸ線トモシンセシス装置の撮影動作の流れを図２の機能ブロック図を中心に、図１のハードウェア構成および図６の画面例等を用いて説明する。図６は、撮影条件入力部１３１のモニタ１２２に表示される撮影条件受付画面１４１の一例を示す図である。

図２の撮影条件入力部１３１は、図６の撮影条件受付画面１４１をモニタ１２２に表示し、操作者の入力を受け付ける。図６の撮影条件受付画面１４１は、照射するＸ線のエネルギー及び出力量に対応する管電圧、管電流時間積、および、１回のトモシンセシス撮影における投影枚数を操作者が設定するためのＸ線条件設定用領域１４２と、再構成画像の範囲を操作者が設定するための再構成範囲設定用領域１４３と、所望する高吸収体抽出条件を操作者が選択する高吸収体設定用領域１４４と、撮影部位を操作者が設定するための撮影部位設定用領域１４５と、高吸収体の抽出方法を操作者が選択するための抽出方法設定用領域１４６を含む。

操作者は、撮影条件受付画面１４１を見ながら、マウス１１２やキーボード１１１等を操作して、Ｘ線条件をＸ線条件設定用領域１４２に、再構成範囲を再構成範囲設定用領域１４３に、所望する高吸収体抽出条件を高吸収体設定用領域１４４に、撮影部位を撮影部位設定用領域１４５に、高吸収体の抽出方法を抽出方法設定用領域１４６にそれぞれ設定する。以下、本発明に係る撮影条件、再構成条件の設定について、図６を用い、さらに詳しく説明する。

図６では一例として、操作者によってＸ線条件設定用領域１４２に、管電圧値８０［ｋＶ］、管電流時間積２０［ｍＡｓ］、投影枚数６０が設定されている例を示している。なお、図６では、１種類のエネルギースペクトルを有するＸ線を用いる例について示しているが、２種類以上のＸ線を用いるマルチエネルギー撮影の場合には、操作者は、管電圧、管電流時間積、及び撮影回数の項目をＸ線条件設定用領域１４２に追加し、Ｘ線の種類ごとに同様に設定する。

また、図６の再構成範囲設定用領域１４３において、操作者は、画像再構成を行う領域である再構成範囲（ＦｉｅｌｄｏｆＶｉｅｗ、以下、ＦＯＶとする）を設定する。図６の再構成範囲設定用領域１４３は、操作者がＦＯＶの大きさと中心位置を設定することにより再構成範囲を設定する構成である。本実施形態では一例として、ＦＯＶを正方形で定義する。図６の例では、ＦＯＶは一辺３００［ｍｍ］が設定され、ＦＯＶの中心位置は、Ｘ線発生部１の移動を円軌道と仮定したときの回転中心に等しい、Ｘ＝Ｙ＝Ｚ＝０［ｍｍ］に設定されている。ただし、ＦＯＶは、正方形に限ることはなく、円形、長方形、立方体、直方体、球等の任意の形状に設定することも可能である。この場合も本実施形態の構成を適用できる。

図６の高吸収体設定用領域１４４において、操作者は、「微小な高吸収体を検知するかどうか」の選択と、領域抽出の第１開始点４１の設定とを行う。

高吸収体設定用領域１４４において、微小な高吸収体検知を行うことが操作者によって選択された場合には、高吸収体処理部１３６は、この後詳しく説明するように、図２のシフト処理部２１および空間周波数増加部２２を動作させることにより、３次元領域抽出部１５１と２次元領域抽出部１５２が、微小な高吸収体の領域を高精度に抽出できるようにする。

領域抽出の第１開始点４１の設定方法としては、図６に示したように、操作者が測定投影データ値の閾値を入力し、入力された閾値以下の測定投影データの点を第１開始点４１として設定する方法と、取得した測定投影データ上１４８の高吸収体の領域内の点を操作者がポインタ１４７を選択する方法と、高吸収体の情報を操作者が選択する方法が本実施形態では用意されている。ただし、第１開始点４１の設定方法としては、この方法に限定されるものではなく、高吸収体領域内の点が一つ以上指定できる方法であればどのような方法であってもよい。

図６の例では、具体的には、測定投影データ値の閾値として１００以下が操作者によって設定されている。よって、この閾値１００以下の測定投影データを示す点が開始点４１として設定される。

また、図６の撮影部位設定用領域１４５では、撮像部位として、Ｘ線照射対象（頭部、胸部、肺野等の部位や組織）を操作者が選択する。図６の例では、頭部が選択されている。

本実施形態において、高吸収体領域を抽出方法としては、領域抽出を開始する点や領域から領域を拡張（または縮小）していくことにより領域を抽出する方法であればどのような方法を用いてもよい。上述した開始点から領域を拡張する領域拡張法の他、初期形状に基づいて領域を抽出するスネークス法や、初期値に基づいて領域を抽出するレベルセット法や、初期シード（seed)に基づいて領域を抽出するグラフカット法を用いることができる。図６の抽出方法設定用領域１４６では、公知の画像処理技術である領域拡張法、スネークス法、レベルセット法、グラフカット法等から領域の設定方法を操作者は選択する。なお、領域抽出法として、スネークス法のように、開始点ではなく開始領域（開始形状）から領域抽出を行う方法が選択された場合には、撮影条件入力部１３１は、上述の図６の高吸収体設定用領域１４４において、開始領域（開始形状）の入力を操作者から受け付けてもよい。また、撮像条件入力部１３１は、高吸収体設定用領域１４４において開始点４１の設定を操作者から受け付け、開始点４１を含むように所定形状の開始領域（開始形状）を設定してもよい。

なお、撮影条件受付画面１４１は、図６の画面構成に限定されるものではない。また、撮影条件受付画面１４１で設定を受け付けるＸ線条件、再構成範囲、高吸収体設定条件、撮影部位の設定条件、および抽出方法をＨＤＤ装置１１５に予め保存しておき、撮影条件入力部１３１がＨＤＤ装置１１５から設定条件等を読み出す構成にすることも可能である。この場合、毎回操作者が、Ｘ線条件等を入力する必要はない。また、上記設定条件の組み合わせを予め複数種類保存しておき、操作者が複数種類の中から選択する構成にすることも可能である。

次に、図２の撮影部１０２は、撮影条件入力部１３１が操作者から受け付けた撮影条件に応じたトモシンセシス撮影を行う。操作者がマウス１１２やキーボード１１１等を用いて撮影開始を指示すると、ＣＰＵ１１４は、撮影制御部１３２の検出器制御器１１６およびＸ線制御器１１７に制御信号を出力する。Ｘ線制御器１１７は、制御信号を受けて機構部１ａを駆動させ、Ｘ線発生部１を体軸方向に移動させる制御を行い、被検体３の撮影部位が、Ｘ線発生部１とＸ線検出部２の間のＸ線通過範囲、すなわち撮影位置に一致した時点でＸ線発生部１の移動を停止させる。これにより被検体３の撮影開始位置への配置が完了する。

また、Ｘ線制御器１１７は、ＣＰＵ１１４から撮影開始が指示されると同時に、機構部１ａの駆動モーターを介してＸ線発生部１の移動を開始させる。Ｘ線発生部１の移動が定速状態に入り、かつ、被検体３の撮影位置への配置が終了した時点で、ＣＰＵ１１４は、Ｘ線制御器１１７にＸ線発生部１のＸ線照射タイミング、及び、Ｘ線検出部２の撮影タイミングを指示する。Ｘ線制御器１１７は、この指示に従ってＸ線発生部１からＸ線を照射させ、検出器制御器１１６は、Ｘ線検出部２にＸ線を検出させる。また、Ｘ線制御器１１７は、例えば操作者が設定したＸ線発生部１の管電圧および管電流時間積により、照射するＸ線のエネルギースペクトルと出力量を決定する。

なお、ここでは１種類のエネルギースペクトルを有するＸ線を使用する例について説明したが、本実施形態の構成はマルチエネルギー撮影のトモシンセシスにも適用できる。その場合には、例えば、１回の移動毎または１回の移動中に管電圧を高速に切り替えて２種類以上のエネルギースペクトルを有するＸ線を照射し、撮影データを取得するように制御する。

画像生成部１０３の信号収集部１３４は、Ｘ線検出部２の出力信号をディジタル信号に変換し、メモリ１１９に保存する。このデータに対し、補正処理部１３５では、Ｘ線の検出信号のゼロ値を較正するオフセット補正や、検出素子間の感度を補正する公知のエアキャリブレーション処理等の補正を行い、被検体３の測定投影データを取得する。測定投影データは、高吸収体処理部１３６および画像再構成部１３７に送られる。

ソフトウェア等で実現される高吸収体処理部１３６は、図２のようにシフト処理部２１と、空間周波数増加部２２と、３次元領域抽出部１５１と、２次元領域抽出部１５２と、抽出領域変換部１５３を備えている。これらの動作を図８のフローを用いて説明する。

まず、シフト処理部２１は、補正処理部１３５が補正後の２次元測定投影データを投影角度ごとに受け取る(ステップ８０１）。ここでは、図３(a-1)のように、投影角度範囲は、(θ-N)～(θ+N)とする。

シフト処理部２１は、予め定めておいた代表投影角度（ここではθ）の２次元測定投影データの高吸収体領域に関心領域（ＲＯＩ）５１を設定する（ステップ８０２）。例えば、シフト処理部２１は、投影角度θの２次元測定投影データに閾値処理を施し、高吸収体領域３１を大まかに抽出し、その輪郭から予め定めた距離だけ離れた位置にＲＯＩ５１の輪郭が位置するようにＲＯＩ５１を設定する構成とする。また、シフト処理部２１は、投影角度θの２次元測定投影データをモニタ１２２に表示し、マウス１１２等の入力部１０１を介して、操作者が指定する高吸収体領域３１を含む範囲をＲＯＩ５１として設定してもよい。

シフト処理部２１は、代表投影角度θに隣接する投影角度（θ－１）の２次元測定投影データ上で、代表投影角度θのＲＯＩ５１と似た投影データ値分布の領域をパターンマッチングの手法により探索することによりＲＯＩ５１を設定する。投影角度（θ＋１）の２次元測定投影データについても、代表投影角度θのＲＯＩ５１を用いてパターンマッチングを行うことにより、ＲＯＩ５１を設定する。設定したＲＯＩ５１のデータ値分布を用いて、順次隣接する投影角度の２次元測定投影データ上でパターンマッチングを行うことにより、各投影角度の２次元測定投影データ上にＲＯＩ５１を設定する（ステップ８０３）。このように、隣接する投影角度のＲＯＩ５１を用いてパターンマッチングを行うことにより、高吸収体領域３１の形状が、投影角度によって少しずつ異なる場合であっても、各投影角度にＲＯＩ５１を設定することができる。

シフト処理部２１は、代表投影角度θの２次元測定投影データのＲＯＩ５１に、それ以外の投影角度の２次元投影データのＲＯＩ５１を少なくとも一部重ならせるための、２次元投影データを２次元平面内でのシフトさせるシフト量を投影角度ごとに算出する（図３(b-1)参照、ステップ８０４）。例えば、代表投影角度θの２次元測定投影データのＲＯＩ５１と、それ以外の投影角度の２次元投影データのＲＯＩ５１との距離を求めることによりシフト量を求める。

シフト処理部２１は、ステップ８０４で算出したシフト量により、代表投影角度以外の投影角度の２次元投影データをシフトさせる（図３(b-1)参照、ステップ８０５）。これにより、図３(b-2)のように投影角方向をｚ方向として２次元測定投影データを並べる（重ねる）と、２次元測定投影データの高吸収体領域３１はｚ方向に連続した３次元高吸収体領域４２となる。よって、後述するステップ８０８において、微小な高吸収体領域３１を３次元に連続させて抽出することができる。

つぎに、空間周波数増加部２２の補間処理部２２ａは、ＲＯＩ５１内のデータ（図５（ａ）参照）を補間処理することにより、空間周波数を増加させる（図５（ｂ）、図５（ｃ）、ステップ８０６）。補間方法としては、例えば、線形補間を行う。具体的には、Bilinear補間処理を用いることができる。補間処理後のデータは、図５（ｃ）のように、データ密度は増加しているが、投影データ値としてはなだらかな変化になっている。

そこで、空間周波数増加部２２の高周波強調処理部２２ｂは、補間処理後の投影データ値をハイパスフィルタで処理することにより、図５（ｃ）のように、高吸収体領域３１内の投影データ値が０になり、高吸収体領域３１の外側の領域の投影データ値が所定値となったデータを得る（高周波強調処理）（ステップ８０７）。これにより、後述するステップ８０８の３次元領域の抽出処理および８０９の２次元領域の抽出処理において、高吸収体領域３１の急峻な輪郭を図３（ｂ）のように精度よく検出できるため、領域拡張により高吸収体領域３１を高精度に求めることができる。なお、ハイパスフィルタのフィルタ処理後の投影データ値が０になる領域の径が、実際の高吸収体領域３１の径と同等になるように、ハイパスフィルタのフィルタ値を予め設定しておく。

なお、ステップ８０７、８０８は、シフト処理の前（ステップ８０４とステップ８０５の間）に行ってもよい。

つぎに、３次元領域抽出部１５１は、撮影条件入力部１０１が受け付けた第１開始点４１を用いて、３次元の領域拡張法を用いて３次元高吸収体領域４２を求め、投影角度ごとの２次元測定投影データに開始点を設定する（ステップ８０８）。

ステップ８０８の処理をさらに詳しく説明する。３次元領域抽出部１５１は、投影角度ごとの２次元の測定投影データを投影角度方向に並べた３次元の測定投影データに対して３次元微分処理を実施する３次元微分処理部１６１と、微分処理により取得した勾配画像に対して、閾値ａ_３Ｄ以上を境界と判定する３次元境界判定部１６２と、撮影条件受付画面１４１で受け付けた設定に基づき、境界内部を満たすよう領域を拡張する３次元領域拡張部１６３を備えている（図７（ａ））。

３次元微分処理部１６１は、図８のステップ８０８の処理後の２次元測定投影データを投影角度方向θ＝ｚに並べた３次元測定投影データ（３次元サイノグラム）であるｆ（ｘ、ｙ、ｚ）に対して、下式（１）に示すように、例えば公知の画像処理技術である３次元方向の偏微分計算を施すことにより、勾配画像▽ｆ（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する（ステップ１７１）。

式（１）の▽ｆ（ｘ、ｙ、ｚ）は、ｆ（ｘ、ｙ、ｚ）の勾配を示す。以下、▽ｆ（ｘ、ｙ、ｚ）を勾配画像とよび、そのデータを画素、データ値を画素値と呼ぶ。

式（１）において、第３項（ｕｚ）の前に係る係数αは、投影枚数（投影角度間隔）によって決まる係数であり、一般に投影角度間隔が大きいほど大きくなる。原点は、撮影開始後の１投影目における正面左上の検出器とする。ｕｘ、ｕｙは、横方向および縦方向における検出器番号の単位ベクトルを示す。ｕｚは、投影角度方向の単位ベクトルを示す。式（１）は、３×３×３検出器内の近傍６検出器素子の値を用いて測定投影データの勾配画像を算出しているが、測定投影データのＳ／Ｎに応じて、例えばノイズが大きい場合は近傍１８検出器素子の値を用いて勾配画像を算出してもよい。

次に３次元境界判定部１６２では、偏微分計算後に取得した勾配画像▽ｆ（ｘ、ｙ、ｚ）に対して、式（２）に示すように、予め定めた閾値ａ_３Ｄ以上を境界画素ｂ（ｘ、ｙ、ｚ）＝１、閾値ａ_３Ｄ未満を境界画素ｂ（ｘ、ｙ、ｚ）＝０とする。これにより、図４（ａ）に示したように、３次元高吸収体領域の測定投影データと周囲との境界の急峻に測定投影データが変化する位置（境界）の画素が、画素値を１として抽出する（ステップ１７２）。なお、高吸収体領域３１の内部画素および高吸収体の外部の画素は０とする。

次に３次元領域拡張部１６３は、操作者が設定した第１開始点４１を始点として、Ｘ線検出部２の横方向、縦方向、および投影角度方向に領域を拡張する。具体的には、開始点４１の画素ｂ（ｘ、ｙ、ｚ）＝０に対して、隣接する画素の値が０の場合のみ、高吸収体として判定し、ｂ（ｘ、ｙ、ｚ）＝２に変更する。つぎに、ｂ（ｘ、ｙ、ｚ）＝２に変更した高吸収体の画素にさらに隣接する画素について高吸収体かどうかを判定し、隣接する画素の値が０である場合は、ｂ（ｘ、ｙ、ｚ）＝２に変更する。これを判定対象の画素が無い条件に至るまで、３次元方向について処理を繰り返す（図４（ｂ））。これにより、高吸収体の境界よりも内部に位置する画素ｂ（ｘ、ｙ、ｚ）＝２の３次元高吸収体領域４２を抽出する（ステップ１７３）。

つぎに、３次元領域拡張部１６３は、３次元高吸収体領域４２が、第１開始点４１が設定されている投影角度以外の他の投影角度の２次元の測定投影データにおいて占める範囲を求め、その範囲内の１以上の点を、その投影角度の２次元測定投影データにおける第２開始点４３として設定する。

次に２次元領域抽出部１５２は、３次元領域拡張部１６３に設定された第２開始点４３に基づいて、それぞれの投影角度の２次元測定投影データから高吸収体領域を抽出する（図４（ｃ）、ステップ８０９）。

ステップ８０９をさらに詳しく説明する。

２次元領域抽出部１５２は、それぞれ投影角度の測定投影データに対して、２次元微分処理を実施する２次元微分処理部１６４と、微分処理後に取得した勾配画像に対して、閾値ａ_２Ｄ以上を境界と判定する２次元境界判定部１６５と、開始点から境界内部を満たすよう領域を拡張して抽出する２次元領域拡張部１６６を備えている（図７（ｂ））。

２次元微分処理部１６４では、図９のステップ１７４において、下式（３）に示すように、ある投影角度ｚにおいて、横方向ｘおよび縦方向ｙの２次元測定投影データｇ（ｘ、ｙ、ｚ）に、例えば公知の画像処理技術である２次元方向の偏微分計算を施すことにより、勾配画像▽ｇ（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。

次に２次元境界判定部１６５では、図９のステップ１７５において、それぞれ投影角度の偏微分計算後に取得した勾配画像▽ｇ（ｘ、ｙ、ｚ）に対して、式（４）に示すように、予め定めた閾値ａ_２Ｄ以上を境界画像ｅ（ｘ、ｙ、ｚ）＝１、または閾値ａ_２Ｄ未満を境界画像ｅ（ｘ、ｙ、ｚ）＝０とする（図４（ｃ）参照）。

次に２次元領域拡張部１６６では、図９のステップ１７６において、３次元領域抽出部１５１が設定した第２開始点４３に基づき、それぞれ投影角度の測定投影データ上でＸ線検出部２の横方向、縦方向に領域を拡張する。この時、開始点の画素ｅ（ｘ、ｙ、ｚ）＝０に対して、隣接する画素の値が０の場合のみ、高吸収体として判定し、ｅ（ｘ、ｙ、ｚ）＝２に変更する。同様にして、判定した高吸収体の画素と隣接する画素を判定し、判定対象の画素が無い条件に至るまで、処理を繰り返す。これら２次元領域抽出部１５２の処理により、それぞれの投影角度において測定投影データの２次元高吸収体領域４４を抽出する（図４（ｄ）参照）。これにより、高吸収体の測定投影データと周囲との境界の内側である２次元高吸収体領域４４を精度よく抽出することができる。

このように、３次元高吸収体領域４２を求め、その内部の点を第２開始点として２次元高吸収体領域４４を求めることにより、２次元測定投影データごとに操作者が第２開始点４３を設定する必要がない。

また、本実施形態では、ＲＯＩ５１内の空間周波数をステップ８０６において増加させているため、図５（ｂ）のように、２次元高吸収体領域４４を精度よく求めることができる。

つぎに、シフト処理部２１は、各投影角度の２次元測定投影データをステップ８０５においてシフトさせた方向と逆方向に、ステップ８０５と同じシフト量だけシフトさせる（ステップ８１０）。これにより、図３（ａ）のように２次元測定投影データの２次元平面（ｘｙ面）内の位置が、ステップ８０１の取得時の位置に戻る。

つぎに、空間周波数増加部２２の補間処理部２２ａは、各２次元測定投影データ内のＲＯＩ５１内を、ステップ８０１の取得時の２次元測定投影データの空間周波数でサンプリングすることにより、空間周波数を低減し、補間処理前と同等の空間周波数まで戻す（ステップ８１１）。

抽出領域変換部１５３は、ステップ８１１で処理後の２次元高吸収体領域４４の測定投影データ値を、高吸収体（金属等）よりもＸ線吸収率の低い物質の値に置換する。例えば、抽出領域変換部１５３は、２次元高吸収体領域４４の投影データ値ｆ（ｘ、ｙ、ｚ）を、式（５）に示すように、代表的な高吸収体の測定投影データ値ｃに、差（ｆ（ｘ、ｙ、ｚ）－ｃ）のｄ倍分を加えた測定投影データ値ｆ’（ｘ、ｙ、ｚ）へと変換する。係数ｄは、アーチファクトの影響を十分小さくするため、一例としては、ｄ＝１／１０とする。これにより、２次元高吸収体領域４４の周辺領域の値を用いることなく、２次元高吸収体領域４４の測定投影データ値を高吸収体よりもＸ線吸収率が低い物質の測定投影データ値に変換処理することができる。

代表的な高吸収体の測定投影データ値ｃは、撮影条件や再構成条件、被写体の３次元空間の位置（ｘ、ｙ、ｚ）、大よその高吸収体の位置（ｘ、ｙ、ｚ）と大きさ等の情報を用いて推定することができる。その他には、周辺領域の値から補間により推定してもよい。

以上により、高吸収体処理部１３６は、高吸収体のサイズが小さい場合であっても、２次元測定投影データにおいて精度よく高吸収体領域４４を求め、その測定投影データ値を置換することができる。

画像再構成部１３７は、高吸収体処理部１３６から各投影角度の測定投影データを用いて、ＦＢＰ法を用いた再構成を実施する。これにより、高吸収体から発生するアーチファクトを低減したトモシンセシス画像を生成することができる。

なお、２次元測定投影データを逆方向にシフトさせるステップ８１０の処理は、第２開始点４３の設定後であって、画像再構成部１３７による画像再構成のまでであればどのタイミングで行ってもよく、ステップ８０９の前や、ステップ８０９の途中や、ステップ８１１の置換処理の後に行ってもよい。

なお、３次元領域抽出部１５１および２次元領域抽出部１５２において、領域の抽出に用いた領域拡張法は一例であり、公知の画像処理技術であるグラフカット、レベルセット、スネークス法等、他の手法に適用しても構わない。

本実施形態では、抽出した高吸収体の画素値を、アーチファクトの影響が小さい特定値ｆ’（ｘ、ｙ、ｚ）に変換したが、測定投影データから高吸収体のみの測定投影データを分離した後、それぞれ画像再構成部１３７により画像再構成してもよい。この時、画像再構成部１３７では、高吸収体と高吸収体以外の再構成画像を加算する処理が必要となる。

本実施形態では、固定位置のＸ線検出部２を用いたが、Ｘ線発生部１の移動と同期して、Ｘ線検出部２が移動しながら撮影する方式に対しても適用可能である。

本実施形態では、１回のトモシンセシス撮影から取得した測定投影データを用いて、トモシンセシス画像を再構成したが、１回に限定することはなく、例えば２回以上の撮影による異なる時間の測定投影データを用いる再構成に対しても適用可能である。

更に本実施形態では、一例として生体用のＸ線トモシンセシス装置を示したが、爆発物検査や製品検査等の非破壊検査を目的としたＸ線トモシンセシス装置またはラミノグラフィ装置に本実施形態の構成を適用することももちろん可能である。

１Ｘ線発生部、２Ｘ線検出部、３被検体、４寝台、２１シフト処理部、２２空間周波数増加部、２２ａ補間処理部、２２ｂ高周波強調処理部、３１高吸収体領域、４１第１開始点、４２３次元（高吸収体）領域、４３第２開始点、４４２次元高吸収体領域、５１関心領域（ＲＯＩ）、１０１入力部、１０２撮影部、１０３画像生成部、１０３ａデータバス、１１１キーボード、１１２マウス、１１３メモリ、１１４中央処理装置、１１５ＨＤＤ装置、１１６検出器制御器、１１７Ｘ線制御器、１１８ＤＡＳ、１１９メモリ、１２０中央処理装置、１２１ＨＤＤ装置、１２２モニタ、１３１撮影条件入力部、１３２撮影制御部、１３３撮影稼働部、１３４信号収集部、１３５補正処理部、１３６高吸収体処理部、１３７画像再構成部、１３８画像表示部、１４１撮影条件受付画面、１４２Ｘ線条件設定用領域、１４３再構成範囲設定用領域、１４４高吸収体設定用領域、１４５撮影部位設定用領域、１４６抽出方法設定用領域、１４７測定投影データ画面、１４８ポインタ

Claims

体の内部に金属がある被写体にＸ線を照射するＸ線発生部と、前記被写体を透過後の前記Ｘ線を２次元平面に投影した像を検出して２次元測定投影データを得るＸ線検出部と、前記Ｘ線発生部及びＸ線検出部の少なくとも一方を前記被写体に対して相対的に移動させ、異なる複数の投影角度から前記被写体にＸ線照射させる機構部と、複数の前記投影角度ごとの前記２次元測定投影データに含まれる金属領域をそれぞれ抽出し、前記金属領域のデータ値を変換処理する金属領域処理部と、前記金属領域処理部が処理した後の複数の前記２次元測定投影データに基づいてトモシンセシス画像を再構成する画像再構成部と、を備え、
前記金属領域処理部は、シフト処理部と、３次元領域抽出部とを含み、
前記シフト処理部は、複数の前記投影角度ごとの２次元測定投影データを投影角度方向に並べた場合に、前記２次元測定投影データに含まれる前記金属領域の範囲が、少なくとも隣接する前記投影角度の前記２次元測定投影データに含まれる前記金属領域の範囲と、その一部または全部が前記２次元平面の面内方向において重なるように、前記２次元測定投影データをその２次元平面内でシフトさせ、
前記３次元領域抽出部は、前記シフト処理部がシフトさせた後の複数の前記投影角度ごとの２次元測定投影データを前記投影角度方向に並べて３次元の測定投影データを得て、予め設定された第１開始点から、前記３次元の測定投影データにおいて領域拡張処理を行うことにより、所定の条件を満たす３次元領域を求め、当該３次元領域が前記２次元測定投影データにおいて占める領域を求めることを特徴とするＸ線トモシンセシス装置。
請求項１に記載のＸ線トモシンセシス装置であって、前記金属領域処理部は、２次元領域抽出部をさらに備え、
前記２次元領域抽出部は、前記３次元領域が前記２次元測定投影データにおいて占める領域内の点を、その２次元測定投影データにおける第２開始点として領域拡張処理を行うことにより、所定の条件を満たす２次元領域を求め、当該２次元領域を前記２次元測定投影データに含まれるＸ線の金属領域とすることを特徴とするＸ線トモシンセシス装置。
請求項２に記載のＸ線トモシンセシス装置であって、前記金属領域処理部は、空間周波数増加部をさらに含み、
前記空間周波数増加部は、
前記シフト処理部が処理前の前記２次元測定投影データ、または、前記シフト処理部が処理後であって前記３次元領域抽出部が処理前の前記２次元測定投影データについて、前記投影角度ごとの２次元投影データに前記金属領域を含む関心領域をそれぞれ設定し、少なくとも当該関心領域内のデータに補間処理を施し空間周波数を増加させる補間処理部と、
前記補間処理後のデータを高周波強調処理する高周波強調処理部と
を備えることを特徴とするＸ線トモシンセシス装置。
請求項２に記載のＸ線トモシンセシス装置であって、前記３次元領域抽出部が前記３次元領域を抽出後であって、前記２次元領域抽出部が前記２次元測定投影データについて前記領域拡張処理を行う前に、前記シフト処理部は、前記２次元測定投影データをシフトさせた量を打ち消すように前記２次元測定投影データを逆方向にシフトさせることを特徴とするＸ線トモシンセシス装置。
請求項２に記載のＸ線トモシンセシス装置であって、前記２次元領域抽出部は、前記２次元測定投影データにおいて前記領域拡張処理を行った後、前記シフト処理部は、前記２次元測定投影データをシフトさせたシフト量を打ち消すように前記２次元測定投影データを逆方向にシフトさせることを特徴とするＸ線トモシンセシス装置。
請求項３に記載のＸ線トモシンセシス装置であって、前記空間周波数増加部は、前記２次元領域抽出部が前記２次元領域を求めた後、前記関心領域のデータをサンプリングすることにより空間周波数を低減することを特徴とするＸ線トモシンセシス装置。
請求項１に記載のＸ線トモシンセシス装置であって、前記シフト処理部は、前記複数の投影角度ごとの２次元測定投影データに、前記金属領域を含む関心領域をそれぞれ設定し、代表とする予め定めた投影角度の前記２次元測定投影データの前記関心領域と、他の投影角度の前記２次元測定投影データの前記関心領域との前記２次元平面内の距離を求めることにより投影角度ごとにシフト量を求め、求めたシフト量によりその投影角度の前記２次元測定投影データをシフトさせることを特徴とするＸ線トモシンセシス装置。
請求項７に記載のＸ線トモシンセシス装置であって、前記シフト処理部は、前記代表とする予め定めた投影角度の２次元測定投影データ上に、前記金属領域を含む前記関心領域を設定し、前記関心領域内の前記測定投影データの分布と似たパターンの測定投影データの分布を、前記他の投影角度の２次元測定投影データ上でパターンマッチングにより探索し、前記関心領域を設定することを特徴とするＸ線トモシンセシス装置。
請求項８に記載のＸ線トモシンセシス装置であって、前記シフト処理部は、隣り合う投影角度の２次元投影データ同士で前記パターンマッチングを行うにより前記関心領域を順次設定していくことを特徴とするＸ線トモシンセシス装置。
請求項８に記載のＸ線トモシンセシス装置であって、前記金属領域処理部は、金属の検知を行うかどうかの選択を操作者から受け付ける受付部をさらに有し、前記受付部が、前記操作者から金属の検知を行うことを受け付けた場合、前記金属領域処理部は、前記金属領域を抽出し、前記金属領域の前記データ値の前記変換処理を行うことを特徴とするＸ線トモシンセシス装置。
体の内部に金属がある被写体に複数の投影角度ごとにＸ線を照射して、前記被写体を透過したＸ線を２次元平面に投影した２次元投影データを複数の投影角度ごとに受け付けて処理する画像処理装置であって、
前記複数の２次元測定投影データに含まれる金属領域をそれぞれ抽出し、前記金属領域のデータ値を変換処理する金属領域処理部と、前記金属領域処理部が処理した後の複数の前記２次元測定投影データに基づいてトモシンセシス画像を再構成する画像再構成部とを備え、
前金属領域処理部は、シフト処理部と、３次元領域抽出部とを含み、
前記シフト処理部は、複数の前記投影角度ごとの２次元測定投影データを投影角度方向に並べた場合に、前記２次元測定投影データに含まれる前記金属領域の範囲が、少なくとも隣接する前記投影角度の前記２次元測定投影データに含まれる前記金属領域の範囲と、その一部または全部が前記２次元平面の面内方向において重なるように、前記２次元測定投影データをその２次元平面内でシフトさせ、
前記３次元領域抽出部は、前記シフト処理部がシフトさせた後の複数の前記投影角度ごとの２次元測定投影データを前記投影角度方向に並べて３次元の測定投影データを得て、予め設定された第１開始点から、前記３次元の測定投影データにおいて領域拡張処理を行うことにより、所定の条件を満たす３次元領域を求め、当該３次元領域が前記２次元測定投影データにおいて占める領域を求めることを特徴とする画像処理装置。
コンピュータを、
体の内部に金属がある被写体に複数の投影角度ごとにＸ線を照射して、前記被写体を透過したＸ線を２次元平面に投影して得られた、複数の前記投影角度ごとの２次元測定投影データについて、前記２次元測定投影データに含まれる金属領域をそれぞれ抽出し、前記金属領域のデータ値を変換処理する金属領域処理手段として機能させるためのプログラムであって、
前記金属領域処理手段は、
複数の前記投影角度ごとの２次元測定投影データを投影角度方向に並べた場合に、前記２次元測定投影データに含まれる前記金属領域の範囲が、少なくとも隣接する前記投影角度の前記２次元測定投影データに含まれる前記金属領域の範囲と、その一部または全部が前記２次元平面の面内方向において重なるように、前記２次元測定投影データをその２次元平面内でシフトさせる手段と、
前記シフトさせる処理手段がシフトさせた後の複数の前記投影角度ごとの２次元測定投影データを前記投影角度方向に並べて３次元の測定投影データを得て、予め設定された第１開始点から、前記３次元の測定投影データにおいて領域拡張処理を行うことにより、所定の条件を満たす３次元領域を求め、当該３次元領域が前記２次元測定投影データにおいて占める領域を求める手段とを含むことを特徴とするプログラム。