WO2007049464A1

WO2007049464A1 - Ｘ線画像撮影システム及びｘ線画像撮影方法

Info

Publication number: WO2007049464A1
Application number: PCT/JP2006/320391
Authority: WO
Inventors: Yuko Shinden; Hiromu Ohara
Original assignee: Konica Minolta Medical & Graphic, Inc.
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2007-05-03

Abstract

　微小な対象物であっても視認性の高い撮影画像を得ることができるＸ線画像撮影システム及びＸ線画像撮影方法を提供する。Ｘ線画像撮影システム１００は、被写体Ｗに焦点径Ｄ（μｍ）のＸ線を照射するＸ線管２と、当該照射されたＸ線を検出する画像検出器３１とを備えている。このＸ線画像撮影システム１００は、径ｓ（μｍ）が０．０５≦ｓ≦５０の撮影対象物を撮影する際に、前記Ｘ線管の焦点径Ｄを１≦Ｄ≦３０とし、前記拡大率Ｍを１０≦Ｍ≦４０とする拡大率Ｍの位相コントラスト撮影を行うことを特徴とする。

Description

明細書

X線画像撮影システム及び X線画像撮影方法

技術分野

[0001] 本発明は、被写体に X線を照射し、その X線画像を撮影する X線画像撮影システム及び X線画像撮影方法に関する。

背景技術

[0002] 従来から、撮影画像の視認性を向上させるため、位相コントラスト法による撮影が行われている（例えば、特許文献 1参照)。位相コントラスト撮影は、 X線管の焦点径、 X 線管から被写体までの距離、被写体から画像検出器までの距離を所定の関係とする拡大撮影である。この位相コントラスト撮影では、 X線屈折の現象から被写体のエッジ部分が強調された画像を得ることができるため、精査を要する読影に最適な画像を医師に提供することが可能となる。このエッジ強調はエッジ効果と呼ばれて、る。

[0003] また、近年の医療システムのデジタルィ匕に伴、、前記位相コントラスト撮影をデジタル検出器を用いて実施するシステムが開発されてヽる (特許文献 2参照)。

[0004] 位相コントラスト撮影は、乳房を被写体とする乳房撮影システムにおヽて、東芝社製乳房撮影装置「MGU— 100B」（X線管の焦点径 100 /z m)で撮影し、コ-カミノルタネ土製レジウスシステム（model 190)でデータ処理を行ヽ、同社製イメージャ（ドラィプロ model 793)でフィルム出力を行うシステムが実用化されている。乳房撮影は主に乳癌の所見となる腫瘤、微小石灰化クラスタといった病変部の陰影 (以下、異常陰影という）を検出するために行われるものである。これらの検出は精査を要するため、位相コントラスト撮影によるエッジ効果は読影に際して非常に有用なものとなる。

[0005] エッジ効果は、 X線管の焦点径との関係に大きく左右されることが分力つている（例えば、特許文献 3参照)。被写体の細部まで精細に観察可能な撮影画像を得るためには、位相コントラスト撮影時の拡大率を上げる、或いは X線管の焦点径を大きくし照射する X線量を増加させることが考えられるが、拡大率及び Z又は焦点径の増大とともにエッジ強調の度合いが低下するボケと呼ばれる現象が生じる。ボケが生じるとェッジ効果が失われ、位相コントラスト撮影の意義が薄れてしまう。特許文献 1：特開 2001— 91479号公報

特許文献 2：特開 2001— 299733号公報

特許文献 3：特開 2001— 311701号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 上記乳房撮影では、腫瘤は約 3〜15 (mm)、微小石灰化クラスタは数百 m)と、検出対象は有る程度の大きさを有して、る。これらよりもさらに小さ!/、50 μ m以下の対象物、例えばアスベスト等にっ、ても位相コントラスト撮影により視認性の高、撮影画像を得るためには、拡大率を上げる必要がある。

[0007] し力しながら、上述したように単純な拡大率の増加はボケを生じさせ、エッジ効果の低下を招くこととなる。このため、乳房撮影と同じ条件で撮影を行っても微小な対象物を視認できる画質を得ることはできな、。

[0008] 本発明の課題は、微小な対象物であっても視認性の高ヽ撮影画像を得ることができる X線画像撮影システム及び X線画像撮影方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明の上記目的は、下記構成により達成された。

[0010] 本発明の X線画像撮影システムは、被写体に焦点径 D ( μ m)の X線を照射する X 線管と、該 X線管により照射された X線を検出する画像検出器とを備え、前記 X線管と前記画像検出器とを用いて拡大率 M (ただし、前記 X線管の焦点力前記被写体までの距離を R1、前記 X線管の焦点カゝら前記画像検出器までの距離を R3としたとき、拡大率 M=R3ZR1とする。）の位相コントラスト撮影を行う X線画像撮影システムにおいて、前記 X線管と前記画像検出器により、径 s m)が 0. 05≤s≤50の撮影対象物を撮影するにあたり、前記 X線管の焦点径 Dを、 1≤D≤30とし、前記拡大率 Mを、 10≤M≤40とすることを特徴とする。

[0011] また、本発明の X線画像撮影方法は、被写体に焦点径 D m)の X線を照射する X線管と、該 X線管により照射された X線を検出する画像検出器とを用いて、拡大率 M (ただし、前記 X線管の焦点から前記被写体までの距離を Rl、前記 X線管の焦点力も前記画像検出器までの距離を R3としたとき、拡大率 M=R3ZR1とする。）の位相コントラスト撮影を行う X線画像撮影方法にぉ、て、前記 X線管と前記画像検出器により、径 s m)が 0. 05≤s≤ 50の撮影対象物を撮影するにあたり、前記 X線管の焦点径 Dを、 1≤D≤30とし、前記拡大率 Mを、 10≤M≤40とすることを特徴とする発明の効果

[0012] 直径が 0. 05〜50 ( m)と非常に微小な対象物であっても、鮮明に視認することができる高画質の拡大画像を医師に提供することができる。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]本実施形態における X線画像撮影システムの構成を示す図である。

[図 2]図 1の撮影装置を示す図である。

[図 3]拡大撮影について説明する図である。

[図 4]拡大撮影によるエッジ効果について説明する図である。

[図 5]エッジ効果におけるエッジ強度とボケの関係を示す図である。

[図 6]拡大撮影においてボケが生じる場合について説明する図である。

[図 7]図 1の画像処理装置の内部構成を示す図である。

[図 8]画像処理装置における画像処理の流れを説明するフローチャートである。

[図 9]目標とする階調変換特性を示す図である。

[図 10]階調変換処理時の信号値の変換の流れを示す図である。

符号の説明

[0014] 2 X線管

3 画像生成装置

10 撮影装置

20 画像処理装置

30 フィルム出力装置

31 画像検出器

40 画像サーバ

50 表示装置

100 X線画像撮影システム Rl X線管の焦点力被写体までの距離

R2 被写体から画像検出器までの距離

R3 X線管の焦点から画像検出器までの距離

W 被写体

発明を実施するための最良の形態

[0015] [第 1の実施形態]

以下、本発明を適用した第 1の実施形態について説明する。

[0016] 図 1に、本実施形態における X線画像撮影システム 100を示す。

[0017] X線画像撮影システム 100は、図 1に示すように、撮影装置 10、画像処理装置 20、フィルム出力装置 30、画像 DB (データベース) 40aを有する画像サーバ 40、表示装置 50を備えて構成されている。各装置 10〜50はネットワーク Nを介して相互に通信可能に接続されている。ネットワーク Nは、 DICOM (Digital Imaging and Com munication in Medicine)規格が適用された LAN (Local Area Network)である。

[0018] X線画像撮影システム 100では、撮影装置 10において被写体に X線を照射することにより X線画像を撮影し、当該 X線画像のデジタルデータを生成すると、当該 X線画像に対する各種画像処理を画像処理装置 20により施す。画像処理装置 20から出力された処理画像は画像サーバ 40に保存され、フィルム出力装置 30に出力されたり、或いは表示装置 50からの要求に応じて表示装置 50に出力される。

[0019] 以下、各構成装置について詳細に説明する。

[0020] 撮影装置 10は、図 2に示すように、 X線管 2、画像生成装置 3を備えて構成されており、 X線管 2から被写体 Wに向けて照射した X線を画像生成装置 3内の画像検出器 31で検出し、その X線量に応じた X線画像のデジタルデータを生成するものである。撮影時には、被写体 Wと X線管 2、被写体 Wと画像検出器 31間の距離 Rl、 R2を調整することにより拡大率 Mの位相コントラスト撮影 (拡大撮影)を行う。

[0021] X線管 2は、焦点径 D ( m)の X線を発生させて被写体 Wに向けて照射するものである。 X線管 2では、この焦点径 Dが大きくなるほど一定時間内に照射される X線量が大きくなる。 [0022] 画像生成装置 3は、画像検出器 31を含む撮影部 32、撮影制御を行うための本体部 33等を備えて構成されて、る。

[0023] 撮影部 32は、画像検出器 31を内蔵し、撮影部位に合わせてその高さ位置を調整可能

に構成されている。

[0024] 画像検出器 31は照射される X線を検出するものである。画像検出器 31としては、 X 線エネルギーを吸収、蓄積可能な揮尽性蛍光体プレートや FPD (Flat Panel Det ector)等を適用することができる。揮尽性蛍光体プレートを適用する場合、当該揮尽性蛍光体プレートにレーザ光等の励起光を照射し、蛍光体プレートから出射される輝尽光を画像信号に光電変換する読取部が撮影部 32内に設けられる。読取部により生成された画像信号 (アナログ信号）は本体部 33に出力される。

[0025] なお、画像検出器 31として、蛍光体プレートが筐体に収容された力セッテが用いられた場合には、力セッテ専用の読取装置を用いて画像信号の読取処理、デジタル化力 S行われることとなる。

[0026] 一方、 FPDは入射した X線量に応じて電気信号を生成する変換素子がマトリクス状に配設されたものであり、 FPD内で直接電気信号 (アナログ）を生成する点で上記蛍光体プレートと異なる。 FPDを適用した場合、 FPD内で生成された電気信号がサンプリングによりデジタル信号に変換され、本体部 33に出力される。

[0027] 本体部 33は X線管 2と接続されており、 X線管 2及び撮影部 32の撮影動作の制御操作を行うための操作部や、画像信号をデジタルデータに変換する等の各種信号処理、データ処理を行う処理部、画像生成装置 3の各部を集中制御する制御部、他の外部装置と通信を行う通信部等を備えて、る。

[0028] 本体部 33では、操作部を介して X線管 2における管電圧、管電流等の X線の照射条件や照射タイミング等を指示操作することが可能であり、制御部ではこの指示操作に応じて X線管 2、撮影部 32等の各部の動作を集中制御する。

[0029] 次に、撮影装置 10における拡大撮影について説明する。

[0030] 図 3は、拡大撮影の概略を説明する図である。

[0031] 図 3に示すように、通常の撮影方法の場合、被写体と接する位置 (図 3の密着撮影位置）に画像検出器 31が配置され、 X線管 2から照射された X線を受けるように構成されている。この場合、その X線画像はライフサイズ (被写体 Wと同一サイズであることをヽぅ）とほぼ等サイズとなる。

[0032] これに対し、拡大撮影は、被写体 Wと画像検出器 31間に距離を設けて画像検出器 31を配置するものであり、 X線管 2からコーンビーム状に照射された X線により、ラィフサイズに対して拡大された X線画像 (以下、拡大画像という）力 S得られることとなる

[0033] ここで、拡大画像のライフサイズに対する拡大率 Mは、 X線管 2の焦点 aから被写体 Wまでの距離を Rl、被写体 Wから画像検出器 31までの距離を R2、 X線管 2の焦点 a 力画像検出器 31までの距離を R3 (R3=R1 +R2)とすると、下記式（1)により求めることがでさる。

[0034] M=R3/R1 - - - (1)

拡大画像では、図 4に示すように、被写体 Wの辺縁を通過することにより屈折した X 線が被写体 Wを介さずに通過した X線と画像検出器 31上で重なり合ヽ、重なった部分の X線強度が強くなる。一方で、屈折した X線の分だけ、被写体 Wの辺縁内側の部分において X線強度が弱くなる現象が生じる。そのため、被写体 Wの辺縁を境にして X線強度差が広がるエッジ強調作用（エッジ効果ともいう）が働き、辺縁部分が鮮鋭に描写された視認性の高い X線画像を得ることができる。

[0035] X線源が点線源（つまり、焦点 aが点）であるとみなした場合、辺縁部分における X線強度は図 5の実線で示すようなものとなる。図 5に示す Eは、エッジ強調の半値幅を示し、下記式（2)により求めることができる。半値幅 Eはエッジの山一谷間の距離を示す

[0036]

††£し

δは、 X線の屈析が生じる部分での屈析差

rは、物体（被写体）の半径 [0037] しかし、医療現場や非破壊検査施設では、クーリッジ X線管 (熱電子 X線管ともいう) が広く使用されており、このクーリッジ X線管では、図 6に示すように焦点径 Dが有る程度大きくなるため、理想的な点線源とみなすことができない。この場合、図 6に示すように、エッジ強調の半値幅 Eが広がり、かつ強度が低下することとなるため、幾何学的不鋭が生じることとなる。この幾何学的不鋭をボケと、う。

[0038] ボケが生じた場合の辺縁部分における X線強度は、図 5の点線で示すようなものとなる。ボケが生じた際のエッジ強調の半値幅は、幾何学的不鋭のため理想的な点線源を想定した場合のエッジ強調幅 Eより広がることとなる。このボケが生じた場合のェッジ強調の半値幅を EBとすると、 EBは下記式（3)から求めることができる。

[0039] [数 2] へ R2 R2

EB = 2.3 1 +—、 1 Riノ Rl

[0040] 式中、 δ及び rの定義は、式（2)と同じである。

[0041] また、 EBはボケが無、場合のエッジ強調半値幅 Eにボケの大きさを示す Bをカロえ、 EB = E + Bで示される。

[0042] ここで、アスベスト等のような、径が 50 /z m以下という微小な撮影対象物の視認性を向上させるためには、拡大率 Mを大きくすることが必要である。拡大率 Mを大きくするためには、式（1)より距離 R2を大きくすればよいが、距離 R2の増加はボケの半値幅 EBの増大を招くこととなる。ここで、上記撮影対象物の径を s m)とすると、径 sとは撮影対象物が略球形や略立方体等の異形体ではない場合はその外接円の直径を、糸状の細長いもの等、異形体である場合には異形体の延展方向（細長い方向）と直交方向の断面の直径を意味するものとする。

[0043] なお、拡大率 Mを調整する場合、距離 R1を固定し、距離 R2を増減することにより拡大率 Mを可変することができるが、距離 R2の設定が余りにも大きいと実際の撮影において不適切な距離設定となる場合がある。例えば拡大率 M = 20 (倍)のとき、距離 Rl = l (m)とすると距離 R2は 19 (m)に設定しなければならないが、通常の撮影室ではこのような設定は現実的ではな、。 [0044] これに対し、距離 R1の設定を小さくすると、照射野力 S小さくなり、被写体 Wの一部しか撮影できないこととなってしまう。一般的には、被写体 Wと X線管 2の間には余分な被爆を防ぐための照射野絞りや筐体を設置していることが多いため、距離 R1を小さくするには限界がある。

[0045] よって、撮影室内等、距離 R3の設定に制限がある場合には、距離 R3を固定し、その固定した距離 R3の中で距離 Rl、 R2の比率を変えることが好ましい。例えば、 R3 = 3. 5 (m)に決定した場合、この距離 R3に対し、 R1 = 0. 7 (m)、R2 = 2. 8 (m)とする。一般的な撮影室の広さを考慮すると、距離 Rを 3≤R3≤5の範囲とし、この範囲内で拡大率 Mと拡大画像の視認性との関係を見ながら、経験的、実験的に最適な距離 R3、 Rl、 R2を決定すればよい。

[0046] また、式（3)からも分力るように、ボケ Bの程度は焦点径 Dに依るところが大き、。 0.

05≤ s≤ 50の微小な撮影対象物を拡大画像上で観察する場合には、焦点径 Dを大きくすれば X線の照射量が増えて拡大画像の視認性が向上するが、その分ボケの程度も大きくなり、結果として最終的な観察画像はエッジ強調効果の減少した、場合によってはエッジ強調効果の無い画像となってしまう。

[0047] よって、 0. 05≤ s≤ 50 ( m)の微小な撮影対象物を撮影対象とする際、 X線管 2 の焦点径 Dを 1≤D≤ 30 ( μ m)と小さくしてなるベく点源に近、ものとし、拡大率 Mを 10≤Μ≤40 ( ;ζ ΐη)と比較的大きく設定することで、その撮影画像を出力した際に良好な視認性を得ることができる。この範囲内で実際に適用する焦点径0、拡大率 Μ、拡大率 Μに応じた距離 Rl、 R2、 R3を決定する際には、ボケ Bの程度、すなわちボケ Bにより影響を受ける撮影対象物辺縁の視認性劣化の度合、の他、エッジ強調効果の減弱の度合い、生成された X線画像に対して後に施される画像処理（階調変換処理、周波数強調処理）による視認性の向上度合いを勘案して適宜決定すればよい。

[0048] 次に、撮影装置 10における画像生成について説明する。

[0049] 拡大撮影が行われると、画像検出器 31により検出された拡大画像の読み取りが行われ、本体部 33 (画像検出器 31として FPDを適用した場合には FPD)では拡大画像のアナログ画像信号がサンプリング (読み取り）によりデジタル画像信号に変換されて画像データが生成される（画像生成手段)。 [0050] このとき、拡大画像データの生成単位である読取画素サイズ P ( m)は、 P≤ s X M を満たすことが好ましい。この条件下では、拡大画像において撮影対象物の画像領域内（面積 s X M)で少なくとも 1ピクセル (画素）分の読取データ (デジタル信号値）が撮影対象物に対応する信号値レベルになる可能性が増え、微小な撮影対象物の信号を検出することが可能となる。

[0051] さらに好ましくは、 2P≤s X Mを満たす読取画素サイズ Pで読み取る。すなわち、拡大画像の撮影対象物の画像領域内（面積 s X M)にお、て少なくとも 2画素分の読取力 S行われることなる。上記 P≤s X Mの条件の場合には、読み取り時の結像位相によつては 1つの撮影対象物画像領域の信号が、複数のピクセルにわたって検出され、アスベスト領域の信号強度が損なわれる場合も考えられる。しかし、 2P≤s X Mとした場合、読み取り時の結像位相によらず撮影対象物の径内で少なくとも 1ピクセル (画素)分の読取データが撮影対象物に対応する信号値レベルになるため、常に明確な信号強度で撮影対象物領域の信号を検出する場合には、 2P≤s X Mを満たすことが好ましい。

[0052] 以上のような拡大撮影により、本体部 33において拡大画像のデジタルデータが生成されると、本体部 33から画像処理装置 20にその拡大画像データが出力される。

[0053] そして、画像処理装置 20から得られた処理画像は画像サーバ 40に送信され、画像サーバ 40にお!/、て画像 DB40aに保存される。画像 DB40aに保存された処理画像は、表示装置 50からの要求に応じて表示装置 50に出力される場合と、フィルム出力装置 30に出力される場合がある。

[実験例 1]

上記 X線画像撮影システム 100にお、て下記の実験条件により拡大撮影を行!、、得られた拡大画像につ!、ての視覚評価を行った。

〈実験条件〉

直径 5 (mm)のガラスウールを被写体として拡大撮影を行ヽ、得られた拡大画像をフィルムに出力して視覚評価を行った。

[0054] X線管球は、コ-カミノルタ社で試作したものを用い、焦点径0= 10 m)のものを使用した。撮影装置についても同社製の試作機を用、た。 [0055] 被写体は、直径 5 (mm)のガラスウールである。

[0056] また、画像検出器は同社製の蛍光体プレートであるレジウスプレート RP— 5PM及びレジウスカセッテ RC— 110Mを用いた。

[0057] 上記画像検出器により検出された拡大画像の読取は、コ-カミノルタ社製 Regius

Model 190により、読取画素ピッチ 43. 75 ( m)で読み取った。

[0058] フィルム出力装置は、同社製 DRYPO model 793により、書込画素ピッチ 25 ( m)で出力した。このとき、読取画像の各画素と出力画像の各画素を 1 : 1に対応させて補間処理を行わずに出力した。

〈撮影条件〉

撮影時の X線管の管電圧は 65 (kVp)、管電流は 1 (mA)である。

[0059] また、 X線管の焦点から画像検出器までの距離 R3は、 R3=R1 +R2 = 3. 5 (m)で固定し、距離 R1、R2をそれぞれ 2≥R1≥0. 07、 3. 43≥R2≥1. 5の範囲で可変して拡大率 Mが 1≤ M≤ 50となる範囲で撮影を行った。

〈評価基準〉

フィルム上に出力形成された拡大画像の評価基準は以下の通りである。

[0060] 〇：繊維一本のそれぞれを鮮明に認識することが可能。

[0061] Δ：繊維の存在が確認できる。

[0062] X：繊維の存在が確認できない。

[0063] 上記の評価基準に従って、 7人の画像評価者がフィルム上の画像を観察し、被写体となったガラスウール繊維の画像について評価を行った。

〈評価結果〉

評価結果は、下記の表 1の通りである。

[0064] 上述した実験条件において被写体であるガラスウール繊維の直径 sを 0. 05〜50 ( m)まで一定値毎に段階的に変化させて同じ撮影条件で撮影を行った場合も同様の評価結果が得られた。

[0065] [表 1] 焦点径 D ボケ B エッジ

No. 拡大率 M 1 [m] R2[m] 強調幅 EB

[ m] 判定

1 1 2 0 10 0 0 X

2 「75 2 1 .5 10 7.5 28.6 X

3 5 0.7 2.8 10 40 68.9 X

4 10 0.35 3.1 5 10 90 129.5 Δ

5 15 0.23 3.27 10 140 198.8 A

6 20 0.1 75 3.33 10 190 241.7 〇

7 35 0, 1 3.4 10 340 403.2 〇

8 40 0.0875 3.413 10 390 456.2 Δ

9 50 0.07 3.43 10 490 561 .5 X

[0066] なお、表 1中の No. 1は拡大撮影との比較を行うために、拡大率 1の通常撮影を行つたものである。

[0067] また、表 1中のボケ B、エッジ強調幅 EBは、式 2、 3力算出している。

[0068] 表 1の評価結果において、 No. 4〜No. 8力拡大率 Mが 10〜40のとき、直径 s = 0. 05-50 ( μ m)と非常に微小な撮影対象も確認可能な画質が得られることが分かる。拡大率 Mが 1〜5と比較的小さい No.：!〜 No. 3では、微小な撮影対象を確認することができない結果となっている。これは、拡大率 Mが小さいためボケ Bが小さくなつてエッジ効果が得られるものの、微小な撮影対象物を視認するのに充分な拡大がなされていないことによるものと考えられる。一方、 No. 9の結果から、拡大率 M = 50 とすると拡大による視認性が高くなるのに対してボケ Bの比率が大きくなり、逆にガラスウール繊維が確認できない画質となることが分かる。

[0069] ガラスウール繊維を視認可能な No. 4〜No. 8のうち、 No. 6、 No. 7は微小な繊維が鮮明となる非常に良好な結果が得られている。 No. 1と No. 6、 No. 7を比較すると、拡大率 Mを 20〜35としたとき、拡大による視認性向上、エッジ強調効果による視認性向上及びボケによる視認性低下を含めた総合的な視認性が最適となる。

[実験例 2]

実験例 2では、実験例 1の実験条件において、 X線管の焦点径 D = 30 m)として撮影を行ヽ、得られた拡大画像の画像評価を行った。

〈実験条件〉

焦点径 D= 30 ( m)の X線管を使用していることを除き、実験条件は実験例 1と同一である。

〈撮影条件〉及び〈評価条件〉

撮影条件及び評価条件は、実験例 1と同一である。

〈評価結果〉

評価結果は、下記の表 2の通りである。

[0070] 実験例 2におレ、ても被写体であるガラスウール繊維の直径 sを 0. 05-50 m)まで一定値毎に段階的に変化させて同じ撮影条件で撮影を行ったところ、同様の評価結果が得られた。

[0071] [表 2]

[0072] なお、表 2中の No. 1は拡大撮影との比較を行うために、拡大率 1の通常撮影を行つたものである。

[0073] また、表 2中のボケ B、エッジ強調幅 EBは、式 2、 3から算出している。

[0074] 表 2の評価結果において、 No. 4〜No. 8力も拡大率 Mが 10〜40のとき、直径 s = 0. 05〜50 ( μ m)と非常に微小な撮影対象も確認可能な画質が得られることが分かる。拡大率 Mが 1〜5と比較的小さい No. l〜No. 3では、微小な撮影対象を確認することができない結果となっている。これは、拡大率 Mが小さいためボケ Bが小さくなつてエッジ効果が得られるものの、微小な撮影対象物を視認するのに充分な拡大がなされていないことによるものと考えられる。一方、 No. 9の結果から、拡大率 M = 50 とすると拡大による視認性が高くなるのに対してボケの比率が大きくなり、逆にガラスウール繊維が確認できない画質となることが分力る。 [0075] 撮影対象を視認可能な No. 4〜No. 8のうち、拡大率 Mが 15〜20である No. 5、 No. 6は微小な撮影対象が鮮明となる非常に良好な結果が得られている。表 1の評価結果と併せて考慮すると、 X線管の焦点径 Dを大きくしたことにより、拡大率 Mを大きくするとボケ Bの比率が大きくなり出力画像の鮮鋭性が低下することが考えられる。よって、焦点径 Dを 10から 30へと大きくする場合には拡大率 Mを 20〜35の範囲から 15〜20の範囲に小さくすることにより、鮮鋭性が高い出力画像が得られることが分かる。

[0076] 一般に、 R1が大きくなると、画像検出器に到達する単位時間あたりの X線量が減少するため、出力画像において充分な濃度が得られなくなり、視認性が低下する。

[0077] 逆に、 R1が小さすぎると、画像検出器の全面に X線を照射できないため、出力画像において濃度ムラが生じ、均一性が低くなる。また、撮影できる被写体の範囲が小さくなるため、撮影目的によっては不適切な場合がある。

[0078] また、 R2が大き、ほど散乱線が除去され、ノイズの少ない良好な画質となり、拡大率 Mが大き、ほど鮮鋭性、粒状性が良好となる。

[0079] 拡大率 M及び R2は、位相コントラスト効果 (エッジ効果）に寄与する因子となり、拡大率 M及び R2がともに大きくなるほど位相コントラスト効果が大きくなり、被写体の細部が鮮明となる、良好な画像が得られる。

[0080] 実際に、適用する焦点径0、拡大率 M、拡大率 Mに応じた距離 Rl、 R2、 R3等を決定する際には、ボケ Bの程度や、上述したような出力画像の画質とその画質を左右する因子との関係から、実験的又は経験的に最良の画質が得られるものを選択すればよい。

[0081] なお、 X線源は点線源に近いほどボケ Bが小さくなるので、焦点径 Dは限りなく小さいものが良い。

[0082] 以上のように、本実施形態によれば、 X線管の焦点径 D m)を 1≤D≤30とし、拡大撮影における拡大率 Mを、 10≤M≤40とすること〖こより、直径 sが 0. 05≤s≤5 0と非常に微小な撮影対象を視認可能な高画質の拡大画像を得ることができる。

[0083] また、撮影室内の広さを考慮して、 X線管の焦点から前記画像検出器までの距離 R 3 (m)を、 3≤R3≤5の範囲内で固定し、その固定された距離 R3の中で距離 Rl、 R 2を可変して拡大率 Mを調整している。よって、限られた撮影環境 (室内）の中であつても、拡大率 Mを 10≤M≤40と比較的大きい拡大率 Mに調整することが可能となる

[第 2の実施形態]

次に、 0. 05≤s≤ 10 m)であるアスベストを撮影対象物としたときの、 X線画像撮影システム 100の動作を説明する。本実施の形態では、 X線画像撮影システム 10 0の画像処理装置 20で、アスベストの検出に応じた画像処理を施すことにより、ァスベストの視認性が高、X線画像を生成する。

[0084] 人体の構造物は、主に C、 H、 0、 Ca等の元素力構成されて!、る一方、アスベストは主に Si、 0、 Fe、 Mg等の元素から構成されている。各構成元素とその X線吸収率の関係は下記表 3のようになる。

[0085] [表 3]

[0086] アスベストは、口から吸入され肺胞中に存在することが多い。肺胞構成元素は主に C、 H、 0、 N等であり、アスベストの主成分である Siとの X線吸収率を比較すると、その差は 10倍以上である。そのため、同一 X線量が人体に照射された場合には画像検出器に到達する X線量の差も大きぐその X線画像上におけるコントラスト (濃度差) ち大さくなる。

[0087] また、人体の骨部は X線吸収率の大きい Caの含有率が多いため、人体を透過しづらぐ画像検出器に到達する X線量が減少する。アスベストの構成元素 Siと比較すると、 Siの X線吸収率は Caの 1Z3であり、アスベストと肺胞のコントラストは、骨と肺胞のコントラストより小さ、ことが分かる。 [0088] 従来カゝら胸部を撮影した X線画像では、 X線吸収率差が大きヽ骨部と肺胞部、肺血管部とを同時に読影しやすい濃度とするように、 X線画像上の階調特性を調整している。しかし、このように調整された階調特性の下では、アスベストと肺胞のような比較的到達 X線量の差が小さ、画像部分にお!、て充分なコントラストが得られず、ァスべストと肺胞の境界部分が判別できなくなってしまう。

[0089] よって、本実施の形態では、微小なアスベストを視認可能な X線画像を得るため、拡大撮影を行って撮影時に用いる X線管の焦点径、拡大率を制御するとともに、拡大撮影により得られたデジタル X線画像にアスベストの検出に応じたデジタル処理ならではの画像処理である階調変換処理及び Z又は周波数強調処理を施すことにより、アスベストの視認性が高い X線画像を生成する。

[0090] なお、本実施の形態における X線画像撮影システム 100は、上述した第 1の実施形態と同一の構成であり、すでに説明したものについては同一符号を付してその説明を省略する。

[0091] 画像処理装置 20について説明する。

[0092] 図 1に示す画像処理装置 20は、撮影装置 10から入力された拡大画像データを用いて各種画像処理を施すものであり、図 7に示すように、制御部 21、操作部 22、表示部 23、通信部 24、記憶部 25、画像メモリ 26、画像処理部 27を備えて構成されている。

[0093] 制御部 21は、記憶部 25に記憶されている制御プログラムに従って、各種演算を行う或いは各部 22〜26の動作を集中制御する。

[0094] 操作部 22は、マウスやキーボード等を備え、これらが操作されるとその操作に応じた操作信号を生成して制御部 21に出力する。

[0095] 表示部 23は、 LCD (Liquid Crystal Display)等の表示ディスプレイを備え、制御部 21の制御に従って各種操作画面や拡大画像、処理画像等を表示する。

[0096] 通信部 24は、通信用のインターフェイスを備え、ネットワーク N上の各装置と通信を行う。例えば、撮影装置 10から拡大画像のデータを受信したり、画像処理部 27により生成された処理画像のデータを画像サーバ 40に送信する。

[0097] 記憶部 25は、各種制御プログラムや画像処理部 26における画像処理プログラム、プログラムの実行に必要なパラメータ、データ等を記憶して、る。

[0098] 画像メモリ 26は、画像処理対象の拡大画像、画像処理後の処理画像のデータを一時的に記憶するためのメモリである。

[0099] 階調変換処理手段及び周波数強調処理手段としての画像処理部 27は、図 8に示すように、拡大画像に対し、階調変換処理、周波数強調処理等の各種画像処理を施して、その処理画像を生成する。

[0100] 以下、図 8を参照して各画像処理の内容とその流れを説明する。

〈照射野認識処理〉

画像処理部 27は、階調変換処理、周波数強調処理等の前提として、まず入力された拡大画像において照射野認識処理を実行する (ステップ Sl)。照射野とは被写体を介して X線が到達した領域を! ヽ、照射野認識処理ではこの照射野領域と照射野外領域 (照射野を除く他の領域)との判別が行われる。これは、偏った信号値 (デジタル信号値)の照射野外領域の画像も含めて階調変換処理等を行うと適切な処理がなされないためである。

[0101] 照射野認識の手法は何れのものを採用してもよい。例えば特開平 5— 7579号に開示のように、拡大画像を複数の小領域に分割し、この分割領域毎に分散値を求め、求めた分散値に基づいて照射野領域のエッジを検出して照射野領域を判別することとしてもよい。通常、照射野外領域では略一様の到達 X線量となるため、その小領域の分散値は小さくなる。一方、照射野領域のエッジを含む小領域では到達 X線量が大き、部分 (照射野外領域)と被写体によって到達 X線量カ^、くらか低減された部分 (照射野領域)とが混在することから、分散値は大きくなる。よって、分散値が一定値以上大きい小領域にエッジが含まれるとしてこのような小領域に囲まれる領域を照射野領域と判別する。

〈関心領域の設定〉

照射野領域が判別されると、この照射野領域力関心領域 (以下、 ROI :R_egion Of Interestという）を設定する（ステップ S2)。このとき、 ROIの設定とともに、基準信号値の設定が行われる。以下、アスベストが存在する肺野部を ROIとして設定する例を説明する。 [0102] まず、拡大画像データの水平方向及び垂直方向を順次走査してそれぞれの方向における信号値のプロファイルを作成する。肺野部は気管や胸椎等の周辺器官に比ベて高い値を示すので、プロファイルにおいてその変曲点を検出し、この変曲点の位置により肺野部の領域を特定する。なお、ノターンマッチングにより肺野部を検出してもよく、その手法は何れを適用してもよい。

[0103] そして、特定された肺野部の領域のヒストグラムを作成し、このヒストグラムにお、て最大値側、最小値側から所定の割合のところの値をそれぞれ最大基準値 H、最小基準値 Lとして決定する。この最大基準値 H、最小基準値 Lは、生成直後の拡大画像の信号値範囲を出力画像における信号値範囲 (最大値 SH、最小値 SL)に変換する際の基準値として用いられるものである。

〈階調変換処理〉

以上のようにして前処理が終了すると、階調変換処理が行われる (ステップ S3)。

[0104] 階調変換処理は、画像出力時の濃度、コントラストを調整するための処理である。

医師が X線画像の読影により人体構造の疾病（例えば胸部における肺癌）の有無を診断する場合、 X線画像上における構造物の濃度やコントラスト（階調性）に基づき、疾病の有無が判断される。よって、読影に適した濃度、コントラストに調整することにより、医師の疾病の検出作業を支援することができる。

[0105] 階調変換処理は、（1)正規化処理、（2)基本 LUT (ルックアップテーブル)を用いての変換処理の 2段階で行い、最終的に所望の信号値範囲、階調特性となるよう〖こ階調変換を行うものである。

[0106] 従来、撮影にはスクリーン Zフィルム方式が採用されていた背景から、揮尽性蛍光体プレートや FPD等の画像検出器 31を用ヽたデジタル処理方式が採用された現在でも、医師の読影能 (診断性能)を維持するため、スクリーン Zフィルム方式で培われた階調特性 (コントラスト)を目標として入力信号 (読取信号)の変換処理が行われている。

[0107] スクリーン Zフィルム方式で得られる階調特性は、図 9に示すように S字状の曲線となる。階調変換処理では、この階調特性を示す LUTを基本 LUTとして準備しておき、正規化処理により対象画像について個々の信号調整を行った後、この基本 LUTを用いて信号値の変換を行う。

[0108] 図 10に、画像検出器 31 (蛍光体プレートの場合）により検出される X線量とその X 線量に応じて最終的に出力される X線画像の信号値との関係を示す。

[0109] 図 10の座標系において、第 1象限は読取特性を示しており、画像検出器 31への到達 X線量と、読取信号値 (アナログ信号値)との関係を示している。また、第 2象限は正規化特性を示しており、その読取信号値と、正規化処理が施された後の正規化信号値 (デジタル信号値)の関係を示して!/、る。第³象限は階調変換特性を示すものであり、正規化信号値と、基本 LUTにより変換された出力濃度値 (デジタル濃度信号値）との関係を示している。なお、ここでは出力濃度値を 0〜4095の 12ビット分解能としている。

[0110] 第 2象限において、正規ィ匕特性を示す直線はその傾きを変化させることにより出力値の範囲（SH— SL間の大きさ）を調整することができるとともに画像全体のコントラストを変化させることができる。この傾きを G値とする。また、階調変換特性を示す直線の切片を変化させることにより、出力値の範囲全体の高低 (SH— SLの移動）を調整し、これにより画像全体の濃度を変化させることができる。この切片を S値とする。

[0111] 例えば、図 10に示す直線 h2と直線 h3で正規化を行った場合を比較すると、直線 h 2は直線 h3より G値及び S値が大きいため、直線 h3により正規ィ匕を行った場合に比ベて SH— SL間が小さくなるとともにその位置が低信号値側にずれる。

[0112] すなわち、階調変換特性を示す直線の傾き G値、切片 S値を階調変換パラメータとしてこれを制御することにより、出力画像の濃度範囲、コントラストを調整することができる。

[0113] G値は、図 9に示すスクリーン Zフィルム方式における階調特性曲線の傾きを求める下記式 (4)により決定される。

[0114] G= (D2 - D 1 ) / (logE2 - logE 1 ) · · · (4)

ここで、

D1 = 0. 25+Fog, D2 = 2. 0+Fog、 Fog = 0. 2であり、

El、 E2はそれぞれ D2、 Dlに対応する入射 X線量である。

[0115] 胸部や乳房等の人体各部位を観察対象とする場合、 G値は一般に、 2. 5〜5. 0程度のものが用いられることが多、。

[0116] また、 S値は下記式（5)により求められる。

[0117] S = QRX P1/P2- - - (5)

ここで、

QRは量子化領域値であり、

P1は信号値 1535 (QR= 200、出力濃度 1. 2)となる到達 X線量、 P2は階調変換後の画像で出力濃度 1. 2となった画素の実際の到達 X線量である。

[0118] P1の値は、撮影前の量子化領域 QR値の設定で一意に決まるものである。

[0119] 求めた G値、 S値により定まる直線力対象画像の信号変換を行うことにより対象画像の正規化を行う。そして、この正規ィ匕画像に基本 LUTを用いて階調変換を行い、所望の階調特性の処理画像を得る。

[0120] すなわち、 G値、 S値を用いて正規ィ匕を行うことにより同一の LUTを用いても X線量のばらつき及び出力手段における出力特性に応じた階調変換を行うことができるものである。

[0121] 以上が通常時の階調変換処理の内容であるが、本実施形態では、出力画像におけるアスベスト一肺胞間のコントラスト差に注目し、アスベストの視認性を向上させるため、アスベスト肺胞間のコントラスト差が大きくなるよう、上記の式 (4)によらず G値を引き上げることが必要である。

[0122] 図 10中、符号 hで示すのはアスベストが存在する肺野部についての X線量のヒストグラムである。アスベスト部分の信号値は、肺野部の中でも低信号値側に偏っており、その信号幅は狭い。よって、出力可能な濃度範囲 (コントラスト)をヒストグラム全体の信号幅に割り付けるのではなぐ当該狭い領域に割り付けて、 G値を 20以上とし、アスベスト画像のコントラストを向上させることが好ましい。

〈周波数強調処理〉

階調変換が終了すると、その処理画像に対し、周波数強調処理が施される (ステツプ S4)。

[0123] 周波数強調処理の手法としては、非鮮鋭マスク処理を行う手法や、多重解像度分解を行う手法等がある力ここでは、特開平 9— 44645号公報等に記載されている多重解像度分解を行う手法を例に説明する。

[0124] 多重解像度分解を行う手法では、処理対象画像を複数の周波数帯域の信号に分解し、この分解された信号のうち、所望とする周波数帯域の信号を強調する。

[0125] まず、処理対象画像から 1画素おきにサンプリングし、そのサンプリングした画素間に信号値「0」の画素を補間する。すなわち、サンプリング画像においてマトリクス状に並ぶ各画素の一列おき及び一行おきに「0」の画素が挿入されることとなる。

[0126] 次いで、この補間された補間画像に対してローノスフィルタによるフィルタ処理を施して、低解像度画像 gを得る。この低解像度画像 glは元の処理対象画像と比較して空間周波数が半分より低い低周波数帯域が抽出されたものとなっている。これは、サンプリングにより画像の大きさを 1Z4とし、画素値「0」の画素を補間したことにより、空間周波数が半分より高い周波数帯域の画像が失われたためである。

[0127] 次いで、処理対象画像から低解像度画像 gを減算し、高解像度画像 iを得る。この高解像度画像 ^は空間周波数が半分より高い高周波数帯域の画像が抽出されたものであり、原画像のナイキスト周波数 Nのうち、 NZ2〜Nの周波数帯域を示す画像である。

[0128] 次に、低解像度画像 gに対し、上記のローノスフィルタによるフィルタ処理、補間処理を施して低解像度画像 g 2を得、低解像度画像 g 1から低解像度画像 g2を減算して高解像度画像 j この

2を得る。高解像度画像 j 2は原画像のナイキスト周波数 Nのうち、

NZ4〜NZ2の周波数帯域のみの画像である。

[0129] このようにフィルタ処理、補間処理を繰り返すことにより、低解像度画像 gkから、 N Z2^k+1〜NZ2^kの周波数帯域を示す高解像度画像 j (k= l、2、 · · ·）を得ることがで k

きる。

[0130] そして、所望の周波数帯域の高解像度画像 jが得られると、強調すべき周波数帯 k

域の高解像度画像 j kに強調係数を乗じる。次いで、多重解像度分解された画像を復元するため、この強調係数が乗じられた高解像度画像を含む各画像 jの

k 逆変換を行

[0131] まず、低解像度画像 gに対して各画素間の補間処理を施し、低解像度画像 gの k k 4 倍の大きさの逆変換画像 ggを生成する。次に、この逆変換画像 ggと高解像度画像 jとを加算し、加算画像 gj を得る。この加算画像 gj に対し、補間処理により逆変 k k- 1 k- 1

換画像 gg

k-2を生成し、これに高解像度画像 j 1

k- を加算して加算画像 gj

k-2を得る。

[0132] このような処理を繰り返し、最高解像度を有する高解像度画像 ^との加算により得られた加算画像 jkを周波数強調処理による処理画像として出力する。

[0133] ここで、ある幅 A ( m)以下の構造物の視認に必要な空間周波数 F (lpZmm)は、 F≥500ZAでなければならない。拡大撮影では、画像検出器 31上の被写体幅 Aは、被写体サイズ rに拡大率 Mを乗算してボケ幅 Bをカ卩えた A=r X M + Bとなる。径が 0 . 05≤s≤10のアスベストはその最大サイズが 10 m)であることから、 A= 10M + Bで表されるので、アスベストの視認に必要な空間周波数 Fは、 F = 500/ (10M + B)である。

[0134] 従って、出力画像におけるアスベストの視認性を高めるため、上記周波数強調を行う際には空間周波数 F = 500/ (10M + B)以上の高解像度画像 jにつ、て強調処 k

理を行う。

[0135] このように、本実施の形態においては、本体部 33において拡大画像のデジタルデータが生成されると、本体部 33から画像処理装置 20にその拡大画像データが出力される。そして、画像処理装置 20においてアスベストの検出に応じた階調変換処理、周波数強調処理などが施された後、処理画像が画像サーバ 40に送信され、画像サーバ 40にお!/、て画像 DB40aに保存される。画像 DB40aに保存された処理画像は、表示装置 50からの要求に応じて表示装置 50に出力される場合と、フィルム出力装置 30に出力される場合がある。

[実験例 3]

X線画像撮影システム 100におヽて下記の実験条件により拡大撮影を行!ヽ、得られた拡大画像をフィルムに出力した出力画像について視覚評価を行った。

〈実験条件〉

被写体は、直径 5 ( μ m)のガラスウールを厚さ 5cmのアクリル板に貼り付け、これを胸部中のアスベストの模擬ファントムとして使用した。

[0136] X線管球は、コ-カミノルタ社で試作したものを用い、焦点径 D= 10 m)のものを使用した。撮影装置についても同社製の試作器を用ヽた。 [0137] また、画像検出器は同社製の蛍光体プレートであるレジウスプレート RP— 5PM及びレジウスカセッテ RC— 110Mを用いた。

[0138] 上記画像検出器により検出された拡大画像の読取は、コ-カミノルタ社製 Regius

Model 190により読み取った。この読取装置は、読取画素サイズを 43. 75又は 87

. 5 ( m)に切り替えることが可能である。

[0139] フィルム出力装置は、同社製の DRYPO model 793を用いて、書込画素サイズ

25 m)でフィルムに出力した。このとき、出力対象画像の各画素と出力画像の各画素を 1： 1に対応させて補間処理を行わずに出力した。

〈撮影条件〉

撮影時の X線管の管電圧は 65 (kVp)、 80 (kVp)であり、管電流は l (mA)である。

[0140] また、 X線管の焦点から画像検出器までの距離 R3は、 R3=R1 +R2 = 3. 5 (m)で固定し、距離 R1、R2をそれぞれ 2≥R1≥0. 07、 3. 43≥R2≥1. 5の範囲で可変して拡大率 Mが 1≤ M≤ 50となる範囲で撮影を行った。

[0141] このときの撮影条件とその条件によって生じたボケ Bの測定結果を下記表 4に示す。各撮影条件を識別するため、撮影条件 No.を付与している。これら各撮影条件は、拡大による視認性向上の度合い、ボケ増大によるアスベスト辺縁の視認性劣化の度合、、エッジ強調効果の度合、が異ならせるものとなって、る。

[0142] [表 4]

[0143] 〈画像処理条件〉

撮影により得られた拡大画像に対し、階調変換処理、周波数強調処理を施した処理画像と、未処理のままの拡大画像とを作成し、これらを上記フィルム出力装置により出力した。処理を施したものについては、階調変換処理では G値を、周波数強調処理では強調する周波数帯域をそれぞれ変化させて！/ヽる。

〈評価基準〉

[0144] ◎：繊維一本のそれぞれを鮮明に認識することが可能。

[0145] 〇：繊維数本のまとまりを認識することが可能。

[0146] △:繊維の塊があることが分かる。

[0147] X：繊維が視認できな!/、。

[0148] なお、上記評価にぉ、て、繊維を認識できる本数は比較例と変わりな、が、繊維の見え方がより鮮明である場合には「 +」の符号を付して!/、る。

[0149] 上記の評価基準に従って、 7人の画像評価者がフィルム上の画像を観察し、被写体となったガラスウール繊維の画像について評価を行った。

〈実施例 1〜7の評価結果〉

上記 No. 1〜9の撮影条件で撮影を行い、読取画素サイズ 43. 75 m)で生成された拡大画像に対して階調変換処理のみを施した場合 (実施例 1〜3)、階調変換処理及び周波数強調処理を組み合わせて施した場合 (実施例 4〜7)の画像評価結果を下記表 5に示す。実施例 1〜3はそれぞれ 10、 20、 50の G値で階調変換処理を施したものであり、実施例 4〜7はそれぞれ 0. 1以上、 1以上、 1. 28以上、 2以上の周波数帯域に強調処理を施し、それぞれ 4. 89の G値で階調変換処理を施したものである。これに対し、比較例として 4. 89の G値で階調変換処理のみを施した画像を用总した o

[0150] [表 5]

[0151] 表 5に示す評価結果から、比較例 1及び実施例 1 7に共通して P≤5Mを満たし、かつ拡大率 Mが 10≤ M≤ 40を満たす条件 4 8のとき、被写体の繊維を視認できる良好な結果となっている。また、比較例 1と実施例 1 3を比較すると、 G値を 20以上とすることにより繊維を細力べ識別することができるまで視認性が向上していることが分かる。これは、 G値を調整してコントラストを大きくしたことによるものと考えられる。

[0152] 比較例 1と実施例 4 5では、画像の評価に違いが見られないが、 500/ (10M + B )以上の周波数帯域に対して強調処理を行った実施例 6 7では、特に条件 5 7のときに最良の結果が得られており、鮮明に繊維を確認できる画質となっている。

[0153] また、最も良い評価がなされている実施例 2、 3と実施例 6、 7とを比較すると、 G値を制御してコントラストを調整した画像の方が全体的に良い評価が得られることが分かる。

〈実施例 8〜12〉

上記 No. 1〜9の撮影条件で撮影を行い、読取画素サイズ 87. 5 m)で生成された拡大画像に対して階調変換処理のみを施した場合 (実施例 8、 9)、階調変換処理及び周波数強調処理を組み合わせて施した場合 (実施例 10〜12)の画像評価結果を下記表 6に示す。実施例 8、 9はそれぞれ 10、 20の G値で階調変換処理を施したものであり、実施例 10〜12はそれぞれ 0. 1以上、 1. 28以上、 2以上の周波数帯域に強調処理を施し、それぞれ 4. 89の G値で階調変換処理を施したものである。これに対し、比較例として 4. 89の G値で階調変換処理のみを施した画像を用意した。

[0154] [表 6]

[0155] 表 6に示す評価結果から、比較例 2及ぴ実施例 8〜12に共通して 2 X P≤5Mを満たし、かつ拡大率 Mが 10≤M≤40を満たす条件 6〜8のとき、被写体の繊維を視認できる良好な結果となって、る。

[0156] また、比較例 2と実施例 8、 9とを比較すると、 G値 20以上の階調変換処理を行った実施例 9の方が良好な結果となっている。また、 500Z (10M + B)以上の周波数帯域に対して強調処理を行った実施例 11 12では、比較例 2と比較するとおおむねの評価は変わらないが、繊維の束が識別可能な程度に鮮明となっていることが分かる。

[0157] 〈実施例 13 18〉

上記 No. 1 9の撮影条件で撮影を行い、読取画素サイズ 43. 75 m)で生成された拡大画像に対して階調変換処理及び周波数強調処理を組み合わせて施した場合 (実施例 13 18)の画像評価結果を下記表 7に示す。実施例 13 15は G値 10で、実施例 16 18は G値 20で階調変換処理を施したものであり、それぞれ強調する周波数帯域を 0. 1以上、 1. 28以上、 2以上と可変させたものである。これに対し、比較例として 4. 89の G値で階調変換処理のみを施した画像を用意した。

[0158] [表 7]

[0159] 表 7に示す評価結果から、比較例 3及び実施例 13〜18に共通して P≤5Mを満たし、かつ拡大率 Mが 10≤M≤40を満たす条件 4〜8のとき、被写体の繊維を視認できる良好な結果となっていることが分かる。また、比較例 3と実施例 13〜15との比較から、 G値 10以上とすることにより拡大率がやや小さヽ場合や逆に拡大率が大きくボケの割合も大きくなる場合であっても繊維を視認しゃす、画質となることが分かる。階調変換処理に加え、 500Z (10M + B)以上の周波数帯域に対して強調処理を行つた実施例 14、 15では、繊維の構造物が鮮明な画質が得られている。

[0160] 実施例 16〜18では、 G値 20としてコントラストを大きくすることにより、一本の繊維を識別可能な画質が得られることが分かる。また、実施例 14、 15と同様に、 500/ (10 Μ + Β)以上の周波数帯域に対して強調処理を行った実施例 17、 18では鮮鋭性も向上している。

〈実施例 19〜24〉

上記 No. 1〜9の撮影条件で撮影を行い、読取画素サイズ 87. 5 m)で生成された拡大画像に対して階調変換処理及び周波数強調処理を組み合わせて施した場合 (実施例 19〜24)の画像評価結果を下記表 8に示す。実施例 19〜21は G値 10で、実施例 22〜24は G値 20で階調変換処理を施したものであり、それぞれ強調する周波数帯域を 0. 1以上、 1. 28以上、 2以上と可変させたものである。これに対し、比較例として 4. 89の G値で階調変換処理のみを施した画像を用意した。

[0161] [表 8]

[0162] 表 8に示す評価結果から、比較例 4及び実施例 19〜24に共通して 2 X P≤5Mを満たし、かつ拡大率 Mが 10≤M≤40を満たす条件 6〜8のとき、被写体の繊維を視認できる良好な結果となって、る。

また、比較例 4と実施例 19では評価に違いが見られないが、実施例 20、 21から、階調変換処理に加え、 500Z (10M + B)以上の周波数帯域に対して周波数強調処理を行うことにより、繊維の構造物が鮮明な画質が得られることが分力る。

[0163] G値 20で階調変換処理を行った実施例 22〜24では、 G値 10の実施例 19〜21より良い評価が得られている。コントラストを大きくすることにより、繊維の視認性が向上したものと考えられる。これにさらに 500Ζ (10Μ + Β)以上の周波数帯域に対して強調処理を行うことにより、鮮鋭性が高まることが実施例 23、 24から確認できる。

[0164] なお、被写体のガラスウール繊維の直径を 0. 05-10 ( μ m)まで一定値毎に段階的に変化させて同様の実験を行った場合も上記表 5〜8に示した評価と同様の結果が得られた。

[0165] また、上記評価では焦点径 D= 30 ( μ m)の場合の実験のみ示して、るが、 X線源は点線源に近、ほどボケ Bが小さくなるので、焦点径 Dは限りなく小さ、ものが良、。

[0166] 以上のように、本実施形態によれば、 X線管の焦点径 Dを 1≤D≤30とし、拡大率 Mを 10≤M≤40とする拡大撮影を行い、得られた拡大画像について G値 20以上とする階調変換処理を施すことにより、 0. 05≤s≤ 10と非常に微小なアスベストを視認可能な高画質の拡大画像を得ることができる。

[0167] アスベストは、 0. 05≤s≤ 10と非常に微小であり、通常の撮影方法ではアスベストを視認可能に画像ィ匕するのは困難である。また、アスベストは人体の肺の肺胞部分に存在して疾病を引き起こすが、胸部を撮影した X線画像においてこのような肺胞とアスベストとのコントラスト (濃度差）は、肺野部分と骨等の他の領域のコントラストから見て小さいものとなる。従って、通常の人体 (肺野)構造物の観察用にスクリーン Zフイルム方式で培われた階調特性 (コントラスト)を踏襲した入力信号出力階調の信号変換処理 (G値処理)では、小焦点の X線管球を用い拡大撮影を行ったとしてもェッジ強調効果により視認性は向上するものの大幅な向上は期待できない。

[0168] そこで、本実施の形態にぉヽては、デジタル処理における階調変換特性設定の自由度に鑑み、通常の人体構造物ではなぐ体内に吸飲されたアスベスト部分に着目し、当該アスベスト部分の視認性が大幅に向上するような G値処理を行うことで、ァスベストと周辺部 (肺野部）とのコントラストを引き上げ、視認性を大幅に向上させることが可能となる。

[0169] さらに、拡大画像データの生成単位 Pを、 P≤s X Mを満たすように選択することにより、アスベスト部分の信号の検出性を向上させることができ、出力画像におけるァスベストの視認性が向上する。また、 2P≤s X Mとすることによりアスベストの径内で少なくとも 1回信号ィ匕を行うこととなるため、アスベスト部分の信号検出精度を向上させることができ、より視認性の高い出力画像を得ることが可能となる。 [0170] また、 X線管の焦点径 Dを 1≤D≤30とし、拡大率 Mを 10≤M≤40とする拡大撮影を行い、 500Z (10M + B)以上の周波数帯域に対して周波数強調処理を施すことにより、拡大画像に対してアスベストの視認に必要な空間周波数に対して強調処理を行うことができ、拡大画像におけるアスベストの鮮鋭性を高めて視認性をより向上させることができる。

[0171] また、撮影室内の広さを考慮して、 X線管の焦点から画像検出器までの距離 R3を、 3≤R3≤5の範囲内で固定し、その固定された距離 R3の中で距離 Rl, R2を可変して拡大率 Mを調整している、よって、限られた環境条件（室内）の中で拡大率 Mを 10 ≤ M≤ 40と比較的大き、拡大率 Mに調整することが可能となる。

[0172] なお、本件のような信号処理を行った場合、肺野等の人体構造物は一様に黒くつぶれ (最高濃度 Dmaxに該当する）、骨部は白くつぶれる（Dminiに想到する）ため、アスベストが吸飲されていた場合、黒くつぶれた背景部に所定濃度のアスベスト部が散在するパターンとなる。これは、乳房画像において、背景となる高濃度の乳房部に数 100 μ m前後の微小石灰化クラスタが存在するケースに類似するパターンとなる。乳房画像では、特開平 10— 91758号公報等に記載されているように、このようなパターンについて濃度勾配を算出し、その算出結果力微小石灰化クラスタ部分を自動検出することが行われて、る。このような手法をアスベストの場合にも適用することは可能であり、アスベスト部分を異常陰影として自動検出することができる。

[0173] また、 G値 20以上で処理した処理画像により読影を行った後、アスベストが吸飲されてヽたと診断された場合、再度元の読取信号を用いてスクリーン Zフィルム方式で培われた G値で階調変換処理 (式 (4)により G値を算出する通常の階調変換処理)を行い、画像出力することで、アスベストに起因する疾病の進行状況を確認でき、好ましい。

Claims

請求の範囲

[1] 被写体に焦点径 D ( μ m)の X線を照射する X線管と、該 X線管により照射された X 線を検出する画像検出器とを備え、前記 X線管と前記画像検出器とを用いて拡大率 M (ただし、前記 X線管の焦点から前記被写体までの距離を Rl、前記 X線管の焦点力も前記画像検出器までの距離を R3としたとき、拡大率 M=R3ZR1とする。）の位相コントラスト撮影を行う X線画像撮影システムにおいて、

前記 X線管と前記画像検出器により、径 s m)が 0. 05≤s≤50の撮影対象物を撮影するにあたり、

前記 X線管の焦点径 Dを、 1≤D≤30とし、

前記拡大率 Mを、 10≤ M≤ 40とすることを特徴とする X線画像撮影システム。

[2] 前記画像検出器により検出された X線の X線量に応じて、生成単位 Pで X線画像のデジタルデータを生成する画像生成手段と、

該画像生成手段により生成されたデジタルデータに階調変換処理を施す階調変換処理手段を備えており、

前記 X線管と前記画像検出器により、径 s m)が 0. 05≤s≤10のアスベストを撮影するにあたり、

前記階調変換処理に係るコントラストのパラメータ G値を 20以上とすることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の X線画像撮影システム。

[3] 前記画像生成手段における生成単位 Pを P≤s X Mとすることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の X線画像撮影システム。

[4] 前記画像生成手段における生成単位 Pを 2P≤s X Mとすることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の X線画像撮影システム。

[5] 前記階調変換処理が施された処理画像に、 500Z (10M + B)以上の周波数帯域

(lpZmm)を強調する周波数強調処理を施す周波数強調処理手段を備えることを特徴とする請求の範囲第 2項〜第 4項の何れか一項に記載の X線画像撮影システム

[6] 前記 X線管の焦点力も前記画像検出器までの距離 R3 (m)を、 3≤R3≤ 5とすることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 5項の何れか一項に記載の X線画像撮影システム。

[7] 被写体に焦点径 D ( μ m)の X線を照射する X線管と、該 X線管により照射された X 線を検出する画像検出器とを用いて、拡大率 M (ただし、前記 X線管の焦点から前記被写体までの距離を R1、前記 X線管の焦点カゝら前記画像検出器までの距離を R3としたとき、拡大率 M=R3ZR1とする。）の位相コントラスト撮影を行う X線画像撮影方法において、

前記 X線管の焦点径 Dを、 1≤D≤30とし、

前記拡大率 Mを、 10≤ M≤ 40とすることを特徴とする X線画像撮影方法。

[8] 前記 X線管と前記画像検出器により、径 s m)が 0. 05≤s≤10のアスベストを撮影するにあたり、

前記画像検出器により検出された X線の X線量に応じて、生成単位 Pで X線画像のデジタルデータを生成し、

該生成されたデジタルデータに、コントラストのパラメータ G値が 20以上である階調変換処理を施すことを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の X線画像撮影方法。

[9] 前記生成単位 Pを、 P≤s X Mとすることを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の X 線画像撮影方法。

[10] 前記生成単位 Pを、 2P≤s X Mとすることを特徴とする請求の範囲第 9項に記載の X線画像撮影方法。

[11] 前記階調変換処理が施された処理画像に、 500Z (10M + B)以上の周波数帯域

(lpZmm)を強調する周波数強調処理を施すことを特徴とする請求の範囲第 8項〜第 10項の何れか一項に記載の X線画像撮影方法。

[12] 前記 X線管の焦点力も前記画像検出器までの距離 R3 (m)を、 3≤R3≤ 5とすることを特徴とする請求の範囲第 7項〜第 11項の何れか一項に記載の X線画像撮影方法。