WO2017169091A1 - 放射線撮影装置、放射線撮影システム、放射線撮影方法、及びプログラム - Google Patents

放射線撮影装置、放射線撮影システム、放射線撮影方法、及びプログラム Download PDF

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潤平 城野
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    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/50—Image enhancement or restoration using two or more images, e.g. averaging or subtraction

Definitions

  • the present invention relates to a radiation imaging apparatus, a radiation imaging system, a radiation imaging method, and a program.
  • the X-ray CT apparatus includes an X-ray source (radiation generation unit) and a detection unit that is disposed to face the X-ray source with the subject interposed therebetween, and the X-ray source and the detection unit rotate around the subject.
  • X-rays transmitted through the subject are measured at various angles.
  • a spatial distribution of the linear attenuation coefficient of the subject is obtained by reconstructing the image of the subject using a method such as the filtered back projection (FBP) method. be able to.
  • FBP filtered back projection
  • the spatial distribution of the linear attenuation coefficient of the subject is obtained by measuring how much the radiation irradiated from the radiation source (radiation generator) is attenuated while traveling straight through the subject.
  • the radiation source radiation generator
  • the accuracy of reconstruction of the spatial distribution of the linear attenuation coefficient is lowered. Therefore, it is necessary to estimate the scattered radiation to be mixed and remove it from the measurement amount.
  • Patent Document 1 discloses a method of speeding up scattered radiation estimation by using a common scattered radiation distribution for n adjacent projection directions (see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 has a problem that accuracy is poor because the same scattered radiation distribution is used in adjacent projection directions.
  • the radiation imaging apparatus is based on detection data of the radiation irradiated on the subject from a plurality of rotation angles by rotating a radiation generation unit and a radiation detection unit around the subject.
  • An image acquisition unit that acquires a plurality of radiation images, a first scattered radiation estimation unit that estimates a first scattered radiation distribution of a first radiation image in the plurality of radiation images, and the first scattered radiation distribution
  • a second scattered radiation estimation unit that estimates a second scattered radiation distribution of a second radiation image different from the first radiation image.
  • FIG. 1 shows an exemplary configuration of a radiation imaging system according to an embodiment of the present invention.
  • An example of the processing flow of the radiography apparatus which concerns on embodiment of this invention is shown. It is a figure explaining a some measurement image being acquired by rotation of a rotation part.
  • An example of the relationship between the coordinate of a detection part and a scattered dose is shown.
  • An example of the relationship between the resolution interval and the rotation angle is shown.
  • FIG. 1 shows an example of the configuration of a radiation imaging system according to this embodiment.
  • FIG. 2 shows an example of a processing flow of the radiation imaging apparatus according to the present embodiment.
  • the radiation imaging system includes a radiation generation unit (radiation generation source) 101, a detection unit (detector) 104, and a rotation unit 105.
  • the radiation generation unit 101 is a radiation generation source and irradiates the subject 102 with the radiation 103.
  • the radiation is an X-ray, but it may be an ⁇ -ray, a ⁇ -ray, a heavy particle beam, or a ⁇ -ray.
  • the subject 102 is a living body, but a living body other than a living body such as an industrial product may be used as the subject.
  • the detection unit (radiation detection unit) 104 is disposed opposite to the radiation generation unit 101 with the subject 102 interposed therebetween, and detects the radiation 103 from the radiation generation unit 101.
  • the detection unit 104 uses a flat detector (Flat Panel Detector (FPD)) formed of a semiconductor material and having many detection elements arranged in a lattice pattern, but a line sensor or the like may also be used.
  • FPD Flat Panel Detector
  • the detection elements are arranged two-dimensionally, and the measurement information can be visualized like an image. Therefore, the measurement information (detection data) of the detection unit 104 is referred to as a “measurement image”. This is a convenient name for explanation, and measurement information such as a line sensor is also called a “measurement image”.
  • the rotation unit 105 is a rotation measurement unit that rotates the radiation generation unit 101 and the detection unit 104 around the subject 102.
  • the radiation generation unit 101 and the detection unit 104 are synchronized, rotate around the subject 102 in the rotation direction 116, and the radiation 103 is exposed to the subject 102 from the radiation generation unit 101 and detected.
  • a plurality of measurement images having different rotation angles are acquired.
  • a plurality of measurement images having different rotation angles may be acquired by rotating the rotating unit 105 360 degrees in the rotation direction 116.
  • a plurality of measurement images having different rotation angles are acquired with a rotation of less than 360 °.
  • the detection unit 104 does not rotate, and the radiation generation unit 101 rotates.
  • the present invention can be applied to any radiation imaging apparatus.
  • the image processing unit 106 includes a classification unit 107, a first scattered radiation estimation unit 108, a selection unit 109, and a second scattered radiation estimation unit 110.
  • the image processing unit 106 is a computer.
  • the classification unit 107, the first scattered radiation estimation unit 108, the selection unit 109, and the second scattered radiation estimation unit 110 are functions that function according to each program executed by the computer. As long as the same function is achieved, it is not necessary to be in the form of a function, but may be in the form of an integrated circuit or the like.
  • the display unit 111 displays a result obtained by each configuration of the present embodiment.
  • the display unit 111 is, for example, a liquid crystal display or a CRT.
  • the display unit 111 only needs to be visible to humans.
  • step S205 a rotation measurement process is executed.
  • a plurality of measurement images having different rotation angles are obtained by rotating the rotating unit 105.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining that a plurality of measurement images are acquired by the rotation of the rotation unit 105.
  • the radiation generation unit 101 and the detection unit 104 rotate to change the rotation angle, so that the radiation 103 is exposed from the respective positions 301, 311, and 321 of the radiation generation unit 101, and the detection unit 104 At positions 304, 314, and 324, radiation is detected.
  • the detection unit 104 When the radiation generation unit 101 is at the position 301, the detection unit 104 is at the position 304. Here, the radiation 103 is exposed from the radiation generation source, and the detection unit 104 measures the radiation 103 to obtain a measurement image.
  • the rotation unit 105 rotates, the radiation generation unit 101 is moved to the position 311, and the detection unit 104 is moved to the position 314.
  • the radiation 103 is exposed from the radiation generation source, and the detection unit 104 measures the radiation 103 to obtain a measurement image.
  • the rotation unit 105 rotates, the radiation generation unit 101 is moved to the position 321, and the detection unit 104 is moved to the position 324.
  • the radiation 103 is exposed from the radiation generation source, and the detection unit 104 measures the radiation 103 to obtain a measurement image.
  • the radiation 103 is irradiated to the subject 102 from a plurality of rotation angles by rotating the radiation generation unit 101 and the detection unit (radiation detection unit) 104 around the subject 102.
  • the image acquisition unit image processing unit 106 acquires a plurality of radiation images of the subject 102.
  • a plurality of measurement images having different rotation angles may be acquired by rotating the rotating unit 105 360 degrees in the rotation direction 116.
  • a relatively large rotation angle is set in FIG. 3, but in general, the rotation angle is set to be minute in order to increase the resolution of the measurement image of the subject 102.
  • the radiation 103 is exposed and the detection unit 104 measures the measurement information, but the rotation unit 105 does not stop, The radiation 103 may be exposed and the detection unit 104 may measure the measurement information.
  • step S207 a classification process is executed.
  • the classification unit 107 classifies the plurality of radiation images (measurement images) measured in step S205 into an image set A (first radiation image) and an image set B (second radiation image).
  • the measurement image a 1 measured when the detection unit 104 is at the position 304 and the measurement image a 2 measured when the detection unit 104 is at the position 324 are images. It is classified into set A (first radiation image). The measurement image b 1 measured when the detection unit 104 is at the position 314 is classified into an image set B (second radiation image). The criteria by which the image set A (first radiographic image) and the image set B (second radiographic image) are classified will be described later.
  • a first scattered radiation estimation step is executed.
  • a first scattered radiation distribution of the radiation 103 in the image set A (a plurality of first radiation images) is estimated.
  • first scattered radiation estimation unit 108 estimates the corresponding scattered radiation distribution in each of the measurement images of the image set A, obtained scattered radiation distribution set A s a (first scatter distribution). That is, the first scattered radiation estimation unit 108 estimates the first scattered radiation distribution of the first radiation image in the plurality of radiation images.
  • the scattered radiation distribution included in the measurement image a 1 and the measurement image a 2 that are the image set A is estimated.
  • a known method for estimating the scattered radiation distribution can be applied. For example, as shown in Japanese Patent No. 5052281, the path length through which the scattered radiation passes through the subject 102, the absorption coefficient of the subject 102, the subject By using the scattering probability of the specimen 102, the scattered radiation distribution is obtained.
  • the first scattered radiation estimation unit 108 obtains a scattered radiation distribution a s1 corresponding to the measurement image a 1 and a scattered radiation distribution a s2 corresponding to the measurement image a 2 . Therefore, in the present embodiment, the scattered radiation distribution set A s include scatter distribution a s1 and scattered radiation distribution a s2.
  • step S209 a selection process is performed in step S209.
  • the selection unit 109 selects one measurement image b (second radiation image) from the image set B.
  • the image set B consists of measuring the image b 1, measured image b 1 is selected.
  • a second scattered radiation estimation step is executed.
  • the second scattered radiation estimation unit 110 estimates the second scattered radiation distribution of the radiation 103 in the measurement image b (second radiation image) using the scattered radiation distribution set A s (first scattered radiation distribution).
  • a second scatter estimation unit 110 estimates the scattered radiation distribution b s of the measurement image b (second scatter distribution) from scattered radiation distribution set A s. That is, the second scattered radiation estimation unit 110 estimates the second scattered radiation distribution of the second radiation image different from the first radiation image, using the first scattered radiation distribution.
  • the scattered radiation distribution b s (second scattered radiation distribution a s1 (first scattered radiation distribution) and the scattered radiation distribution a s2 (first scattered radiation distribution) are used with reference to FIG.
  • An example of obtaining (scattered ray distribution) is shown.
  • a measurement image is obtained by rotating the radiation generation unit 101 and the detection unit 104 in step S205.
  • the rotation unit 105 rotates, the measurement image gradually changes, and the scattered radiation distribution of the measurement image also changes gradually. That is, as the detection unit 104 rotates and moves to the positions 304, 314, and 324, the scattered radiation distribution gradually changes.
  • the detection unit 104 Since the scattered radiation distribution gradually changes, the detection unit 104 performs interpolation from the scattered radiation distribution a s1 when the detection unit 104 is at the position 304 and the scattered radiation distribution a s2 when the detection unit 104 is at the position 324.
  • the scattered radiation distribution b s at the position 314 can be obtained.
  • the scattered radiation distribution b s is obtained by the equation (1).
  • ⁇ i is the scattered radiation distribution value of the i-th pixel of the FPD.
  • ⁇ 1 indicates the rotation angle when the detection unit 104 is at the position 304
  • ⁇ 2 indicates the rotation angle when the detection unit 104 is at the position 324
  • ⁇ is when the detection unit 104 is at the position 314.
  • the rotation angle is shown. That is, the value of the scattered radiation distribution b s (second scattered radiation distribution) in a predetermined pixel of the measurement image b (second radiation image) is the same in the same pixel of the plurality of measurement images a (first radiation image).
  • the value of the scattered radiation distribution a s is estimated by interpolating using the rotation angle.
  • FIG. 4 shows an example of the relationship between the coordinates of the detection unit 104 and the scattered dose when ⁇ is within an acute angle defined by the rotation angles of ⁇ 1 and ⁇ 2 .
  • the horizontal axis in FIG. 4 indicates the coordinates of the detection unit 104, and the vertical axis indicates the scattered dose.
  • the scattered radiation distribution 401 in FIG. 4 is a scattered radiation distribution a s1 when the detection unit 104 is at the position 304. Further, the scattered radiation distribution 421 is the scattered radiation distribution a s2 when the detecting unit 104 is in the position 324.
  • the scattered radiation distribution 411 is the interpolated scattered radiation distribution b s and is the scattered radiation distribution b s when the detection unit 104 is at the position 314.
  • the classification unit 107 classifies the radiographic image acquired within the acute angle defined by the rotation angles ⁇ 1 and ⁇ 2 of the plurality of measurement images a (first radiographic image) as the measurement image b (second radiographic image). To do. By interpolating the values of the scattered radiation distributions a s1 and a s2 in the same pixel of the plurality of measurement images a (first radiation images) using the rotation angles ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ , the measurement image b (first scatter distribution b s of the second radiographic images) is estimated.
  • the resolution of the scattered radiation distribution necessary for correction is often lower than the measurement image to be obtained. Therefore, it is not necessary to execute the scattered radiation estimation method having a large calculation amount used in step S208 for all measurement images obtained by the rotation measurement, and the interpolation is performed from the scattered radiation distribution obtained in step S208. Thus, the scattered radiation distribution with sufficient accuracy can be obtained with a small amount of calculation.
  • the second scattered radiation distribution of the image set B (second radiographic image) is estimated from the first scattered radiation distribution of the image set A (first radiographic image), so that estimation is easy.
  • Radiation images can be classified (step S207). As described above, when the scattered radiation distribution is interpolated based on the rotation angle, the first and last radiation images among the three consecutively acquired radiation images are classified into the image set A, and the intermediate radiation images are classified. It can be classified into image set B.
  • the classification unit 107 classifies an arbitrary radiographic image as an image set B (second radiographic image), and 2 acquired at the closest rotation angle before and after the rotation angle of the image set B (second radiographic image).
  • One radiation image may be classified as an image set A (first radiation image).
  • the first scattered radiation estimation unit 108 estimates the first scattered radiation distributions a s1 and a s2 of the two first radiation images a 1 and a 2 .
  • the second scattered radiation estimator 110 uses the two first radiation images a 1 and a 2 based on the rotation angles ⁇ 1 and ⁇ 2 and the second radiation image b rotation angle ⁇ .
  • the first scattered radiation distributions a s1 and a s2 of the radiation images a 1 and a 2 are interpolated.
  • Second scatter estimation unit 110 by interpolating, to estimate a second scatter distribution b s of the second radiation image b.
  • the interval of the rotation angles between the images of the image set A can be suppressed to, for example, about ⁇ s (or within a predetermined rotation angle) in FIG.
  • the sampling point 501 of the scatter distribution in detector 504 are arranged at intervals of .DELTA..xi s. That is, ⁇ s is the resolution interval of the scattered radiation distribution.
  • ⁇ s is a rotation angle of the rotation unit 105 corresponding to the resolution interval ⁇ s .
  • the rotation unit 105 rotates about the rotation center 502 at the rotation angle ⁇ s , the moving distance on the detection surface of the detection unit 504 becomes the resolution interval ⁇ s .
  • the rotation angle ⁇ s is obtained using the resolution interval ⁇ s of the end of the detection surface of the detection unit 504 because the rotation is greater at the end than at the center of the detection surface. This is because the angle ⁇ s becomes small.
  • the classification unit 107 acquires or rotates the rotation angle ⁇ s corresponding to the resolution interval ⁇ s of the first scattered ray distribution.
  • the radiation images acquired within the angle ⁇ s are classified as an image set A (first radiation image).
  • the type of interpolation is not limited to this.
  • the quadratic interpolation interpolation processing of three images from the set A s of the first scattered radiation distribution is selected and it is sufficient performed.
  • the second scattered radiation distribution can be estimated by using extrapolation.
  • the second scattered radiation estimation unit 110 estimates the second scattered radiation distribution by interpolating or extrapolating the plurality of first scattered radiation distributions.
  • step S219 the selection unit 109 determines whether all the second scattered radiation distributions in the image set B have been estimated. When all the second scattered radiation distributions are not estimated, the process returns to step S209, and the selection process and the second scattered radiation estimation process are further performed. On the other hand, when all the second scattered radiation distributions are estimated, the scattered radiation distribution estimation process is terminated.
  • the first scattered radiation distribution is estimated in step S208 for the first radiation image in the image set A
  • the second scattered radiation distribution is estimated in step S210 for the second radiation image in the image set B. Presumed. Thereby, scattered radiation distribution is estimated about all the measurement images of a 1st radiographic image and a 2nd radiographic image.
  • the display unit 111 may display the obtained scattered radiation distribution as necessary. Thereby, the precision of scattered radiation estimation can be confirmed.
  • scattered radiation can be estimated with high accuracy.
  • the scattered radiation can be estimated with higher accuracy than the method of Patent Document 1 using the same scattered radiation distribution in the adjacent projection directions.
  • the scattered radiation since the scattered radiation is estimated by performing the interpolation process, the scattered radiation distribution with sufficient accuracy can be obtained with a small amount of calculation.
  • the radiation imaging apparatus can estimate scattered radiation with high accuracy.
  • the present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
  • a circuit for example, ASIC

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Abstract

高い精度で散乱線を推定することができる放射線撮影装置を提供する。 本発明に係る放射線撮影装置は、放射線発生部及び放射線検出部を被検体の周囲で回転させることにより複数の回転角度から被検体に照射された放射線の検出データに基づいて、被検体の複数の放射線画像を取得する画像取得部と、複数の放射線画像における第１の放射線画像の第１の散乱線分布を推定する第１の散乱線推定部と、第１の散乱線分布を用いて、第１の放射線画像と異なる第２の放射線画像の第２の散乱線分布を推定する第２の散乱線推定部とを備える。

Description

放射線撮影装置、放射線撮影システム、放射線撮影方法、及びプログラム
　本発明は、放射線撮影装置、放射線撮影システム、放射線撮影方法、及びプログラムに関する。
　１９７０年代に開発されたＸ線ＣＴ装置は、その後、普及と進歩を遂げてきた。Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線源（放射線発生部）と、被検体を挟んでＸ線源に対向配置される検出部とを備え、被検体を中心にＸ線源及び検出部が回転しながらＸ線を測定することで、被検体を透過したＸ線を様々な角度で測定する。そして、測定の結果から得られた情報を基に、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ　Ｂａｃｋ　Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＦＢＰ）法などの方法を用いて、被検体の画像を再構成することで、被検体の線減弱係数の空間分布を得ることができる。
　ＣＴ装置では、放射線源（放射線発生部）から照射された放射線が、被検体内を直進する間にどの程度減弱したかを測定することで、被検体の線減弱係数の空間分布を得る。この場合、被検体で散乱した放射線が混入した状態で測定されるため、線減弱係数の空間分布の再構成について精度が低下する。そこで、混入する散乱線を推定し、測定量から取り除く必要がある。
　例えば、特許文献１には、隣接するｎ個の投影方向について、共通する散乱線分布を用いることにより、散乱線推定を高速化する手法が開示されている（特許文献１参照）。
特許第５３８８６８０号公報
　しかしながら、特許文献１で開示されている方法では、隣接する投影方向で同じ散乱線分布を使うため、精度が悪いという課題があった。
　本発明に係る放射線撮影装置は、放射線発生部及び放射線検出部を被検体の周囲で回転させることにより複数の回転角度から前記被検体に照射された前記放射線の検出データに基づいて、前記被検体の複数の放射線画像を取得する画像取得部と、前記複数の放射線画像における第１の放射線画像の第１の散乱線分布を推定する第１の散乱線推定部と、前記第１の散乱線分布を用いて、前記第１の放射線画像と異なる第２の放射線画像の第２の散乱線分布を推定する第２の散乱線推定部とを備える。
　本発明のさらなる特徴が、添付の図面を参照して以下の例示的な実施形態の説明から明らかになる。
本発明の実施形態に係る放射線撮影システムの構成の一例を示す。 本発明の実施形態に係る放射線撮影装置の処理フローの一例を示す。 回転部の回転により複数の測定画像が取得されることを説明する図である。 検出部の座標と散乱線量との関係の一例を示す。 解像間隔と回転角度との関係の一例を示す。
　以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
　図１は、本実施形態に係る放射線撮影システムの構成の一例を示す。図２は、本実施形態に係る放射線撮影装置の処理フローの一例を示す。
　まず、図１の各構成を説明する。本実施形態に係る放射線撮影システムは、放射線発生部（放射線発生源）１０１、検出部（検出器）１０４、及び回転部１０５を備える。放射線発生部１０１は、放射線発生源であり、被検体１０２に放射線１０３を照射する。なお、本実施形態では、放射線はＸ線であるが、α線、β線、重粒子線、又はγ線であってもよい。
　本実施形態では、被検体１０２は生体であるが、工業製品などの生体以外を被検体としてもよい。検出部（放射線検出部）１０４は、被検体１０２を挟んで放射線発生部１０１と対向配置され、放射線発生部１０１からの放射線１０３を検出する。
　本実施形態では、検出部１０４は、半導体材料によって形成され、多くの検出素子が格子状に並んだ平面検出器（Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ（ＦＰＤ））を用いるが、ラインセンサなどを用いてもよい。ＦＰＤでは、検出素子が２次元状に並んでおり、測定情報を画像のように可視化できるため、検出部１０４の測定情報（検出データ）を「測定画像」と呼ぶこととする。これは説明のための便宜的な呼称であり、ラインセンサなどの測定情報も「測定画像」と呼ぶこととする。
　回転部１０５は、放射線発生部１０１及び検出部１０４を被検体１０２の周囲で回転させる回転測定部である。本実施形態では、放射線発生部１０１と検出部１０４が、同調した上で、被検体１０２を中心に回転方向１１６へ回転し、放射線発生部１０１から被検体１０２に放射線１０３が曝射され、検出部１０４の測定により、回転角が異なる複数の測定画像が取得される。
　ＣＴ装置であれば、回転部１０５が回転方向１１６へ３６０°回転することで、回転角が異なる複数の測定画像が取得されてもよい。また、Ｃ－ａｒｍの装置であれば、３６０°未満の回転で、回転角が異なる複数の測定画像が取得される。また、トモシンセシス装置であれば、検出部１０４は回転せずに、放射線発生部１０１が回転する。何れの放射線撮影装置にも、本発明は適用可能である。
　検出部１０４で測定された測定情報は、画像処理部１０６に送られ、処理される。画像処理部１０６は、分類部１０７、第１の散乱線推定部１０８、選択部１０９、及び第２の散乱線推定部１１０を備える。
　本実施形態では、画像処理部１０６はコンピュータである。また、分類部１０７、第１の散乱線推定部１０８、選択部１０９、及び第２の散乱線推定部１１０はコンピュータで実行される各プログラムにより機能する関数である。同様の機能を果たすのであれば、関数の形態である必要もなく、集積回路などの形態であってもよい。
　表示部１１１は、本実施形態の各構成によって得られた結果を表示する。表示部１１１は、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴなどである。その他、表示部１１１は、人間が視認できるものであればよい。
　次に、図２のフローチャートを用いて、図１の構成がどのような動作を行い、散乱線を推定するかを説明する。
　まず、ステップＳ２０５において、回転測定工程が実行される。この工程では、回転部１０５が回転することにより、回転角が異なる測定画像が複数枚得られる。図３は、回転部１０５の回転により複数の測定画像が取得されることを説明する図である。図３では、放射線発生部１０１と検出部１０４とが回転して回転角を変えることにより、放射線発生部１０１のそれぞれの位置３０１，３１１，３２１から放射線１０３が曝射され、検出部１０４のそれぞれの位置３０４，３１４，３２４で放射線が検出される。
　放射線発生部１０１が位置３０１にある場合、検出部１０４は位置３０４にある。ここで、放射線発生源から放射線１０３が曝射され、検出部１０４が放射線１０３を測定し、測定画像を得る。
　回転角の異なる測定画像を得るため、回転部１０５が回転し、放射線発生部１０１を位置３１１に移動させ、検出部１０４を位置３１４に移動させる。ここで、放射線発生源から放射線１０３が曝射され、検出部１０４が放射線１０３を測定し、測定画像を得る。
　さらに回転角の異なる測定画像を得るため、回転部１０５が回転し、放射線発生部１０１を位置３２１に移動させ、検出部１０４を位置３２４に移動させる。ここで、放射線発生源から放射線１０３が曝射され、検出部１０４が放射線１０３を測定し、測定画像を得る。
　このように、本工程において、放射線発生部１０１及び検出部（放射線検出部）１０４を被検体１０２の周囲で回転させることにより複数の回転角度から被検体１０２に放射線１０３が照射される。そして、放射線１０３の検出データに基づいて、画像取得部（画像処理部１０６）は、被検体１０２の複数の放射線画像を取得する。
　ＣＴ装置であれば、回転部１０５が回転方向１１６へ３６０°回転することで、回転角が異なる複数の測定画像が取得されてもよい。説明のため、図３では比較的大きな回転角を設定したが、一般的には、被検体１０２の測定画像の解像度を高めるため、回転角は微小に設定される。また、本実施形態では、回転部１０５が所定の回転角まで回転して停止した後に、放射線１０３が曝射されて検出部１０４が測定情報を測定するが、回転部１０５が停止することなく、放射線１０３が曝射されて検出部１０４が測定情報を測定してもよい。
　次に、ステップＳ２０７において、分類工程が実行される。この工程では、分類部１０７が、ステップＳ２０５で測定された複数の放射線画像（測定画像）を画像集合Ａ（第１の放射線画像）と画像集合Ｂ（第２の放射線画像）とに分類する。
　図３に示すように、本実施形態では、検出部１０４が位置３０４にあるときに測定された測定画像ａ１と、検出部１０４が位置３２４にあるときに測定された測定画像ａ２が画像集合Ａ（第１の放射線画像）に分類される。検出部１０４が位置３１４にあるときに測定された測定画像ｂ１が画像集合Ｂ（第２の放射線画像）に分類される。どのような基準により、画像集合Ａ（第１の放射線画像）と画像集合Ｂ（第２の放射線画像）とが分類されるかについては後述する。
　次に、ステップＳ２０８において、第１の散乱線推定工程が実行される。画像集合Ａ（複数の第１の放射線画像）における放射線１０３の第１の散乱線分布を推定する。この工程では、第１の散乱線推定部１０８が、画像集合Ａのそれぞれの測定画像に対応する散乱線分布を推定し、散乱線分布集合Ａｓ（第１の散乱線分布）を得る。つまり、第１の散乱線推定部１０８は、複数の放射線画像における第１の放射線画像の第１の散乱線分布を推定する。
　本実施形態では、画像集合Ａである測定画像ａ１と測定画像ａ２に含まれる散乱線分布が推定される。散乱線分布を推定する公知の方法が適用可能であり、例えば、特許第５０５２２８１号公報に示されるように、散乱線が被検体１０２を透過するパス長と、被検体１０２の吸収係数と、被検体１０２の散乱確率とを用いることにより、散乱線分布が求められる。
　第１の散乱線推定部１０８が、測定画像ａ１に対応する散乱線分布ａｓ１及び測定画像ａ２に対応する散乱線分布ａｓ２を求める。したがって、本実施形態では、散乱線分布集合Ａｓは、散乱線分布ａｓ１及び散乱線分布ａｓ２を含む。
　次に、ステップＳ２０９において、選択工程が実行される。この工程では、選択部１０９が、画像集合Ｂから１つの測定画像ｂ（第２の放射線画像）を選択する。本実施形態では、画像集合Ｂは測定画像ｂ１からなるため、測定画像ｂ１が選択される。
　次に、ステップＳ２１０において、第２の散乱線推定工程が実行される。第２の散乱線推定部１１０は、散乱線分布集合Ａｓ（第１の散乱線分布）を用いて、測定画像ｂ（第２の放射線画像）における放射線１０３の第２の散乱線分布を推定する。この工程では、第２の散乱線推定部１１０が、散乱線分布集合Ａｓから測定画像ｂの散乱線分布ｂｓ（第２の散乱線分布）を推定する。つまり、第２の散乱線推定部１１０は、第１の散乱線分布を用いて、第１の放射線画像と異なる第２の放射線画像の第２の散乱線分布を推定する。
　本実施形態では、図３を用いて、散乱線分布ａｓ１（第１の散乱線分布）と散乱線分布ａｓ２（第１の散乱線分布）に基づいて、散乱線分布ｂｓ（第２の散乱線分布）を求める例を示す。上述したように、ステップＳ２０５において、放射線発生部１０１と検出部１０４を回転させることにより、測定画像が得られる。回転部１０５の回転に伴って、測定画像は徐々に変化し、測定画像の散乱線分布も徐々に変化する。つまり、検出部１０４が位置３０４，３１４，３２４へと回転移動するに伴って、散乱線分布も徐々に変化する。
　散乱線分布が徐々に変化するため、検出部１０４が位置３０４にあるときの散乱線分布ａｓ１と検出部１０４が位置３２４にあるときの散乱線分布ａｓ２とから、補間によって検出部１０４が位置３１４にあるときの散乱線分布ｂｓを求めることができる。例えば、式（１）により、散乱線分布ｂｓが求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、ξｉはＦＰＤのｉ番目の画素の散乱線分布値である。また、θ１は検出部１０４が位置３０４にあるときの回転角を示し、θ２は検出部１０４が位置３２４にあるときの回転角を示し、θは検出部１０４が位置３１４にあるときの回転角を示している。つまり、測定画像ｂ（第２の放射線画像）の所定の画素における散乱線分布ｂｓ（第２の散乱線分布）の値は、複数の測定画像ａ（第１の放射線画像）の同じ画素における散乱線分布ａｓ（第１の散乱線分布）の値を、回転角を用いて補間することで推定される。
　図４は、θ１及びθ２の回転角により規定される鋭角内にθがある場合における検出部１０４の座標と散乱線量との関係の一例を示す。図４の横軸は検出部１０４の座標を示し、縦軸は散乱線量を示す。図４の散乱線分布４０１は、検出部１０４が位置３０４にあるときの散乱線分布ａｓ１である。また、散乱線分布４２１は、検出部１０４が位置３２４にあるときの散乱線分布ａｓ２である。散乱線分布４１１は、補間された散乱線分布ｂｓであり、検出部１０４が位置３１４にあるときの散乱線分布ｂｓである。
　分類部１０７は、複数の測定画像ａ（第１の放射線画像）の回転角度θ１，θ２により規定される鋭角内で取得された放射線画像を測定画像ｂ（第２の放射線画像）として分類する。複数の測定画像ａ（第１の放射線画像）の同じ画素における散乱線分布ａｓ１，ａｓ２の値を、回転角度θ１，θ２，θを用いて補間することにより、測定画像ｂ（第２の放射線画像）の散乱線分布ｂｓが推定される。
　一般に、得たい測定画像に比べて、補正に必要な散乱線分布の解像度は低いことが多い。したがって、ステップＳ２０８で利用される計算量の多い散乱線推定方法を、回転測定で得られたすべての測定画像に対して実行する必要はなく、ステップＳ２０８で得られた散乱線分布から補間することで、少ない計算量で十分な精度の散乱線分布が得られる。
　また、画像集合Ｂ（第２の放射線画像）の第２の散乱線分布は、画像集合Ａ（第１の放射線画像）の第１の散乱線分布から推定されるので、推定が容易となるように放射線画像が分類されることができる（ステップＳ２０７）。上述のように、回転角に基づいて散乱線分布が補間される場合、連続して取得された３つの放射線画像のうち最初と最後の放射線画像を画像集合Ａに分類し、中間の放射線画像を画像集合Ｂに分類することができる。
　分類部１０７は、任意の放射線画像を画像集合Ｂ（第２の放射線画像）として分類し、画像集合Ｂ（第２の放射線画像）の回転角度の前後で最も近接する回転角度で取得された２つの放射線画像を画像集合Ａ（第１の放射線画像）として分類してもよい。
　この場合、第１の散乱線推定部１０８は、２つの第１の放射線画像ａ１，ａ２の第１の散乱線分布ａｓ１，ａｓ２を推定する。第２の散乱線推定部１１０は、２つの第１の放射線画像ａ１，ａ２の回転角度θ１，θ２及び第２の放射線画像ｂの回転角度θに基づいて、２つの第１の放射線画像ａ１，ａ２の第１の散乱線分布ａｓ１，ａｓ２を補間する。第２の散乱線推定部１１０は、補間することにより、第２の放射線画像ｂの第２の散乱線分布ｂｓを推定する。
　また、画像集合Ａの画像間の回転角の間隔は、例えば、図５のΔθｓ程度（又は、所定の回転角度内）に抑えることができる。図５では、検出部５０４における散乱線分布のサンプリングポイント５０１は、Δξｓの間隔で配置されている。つまり、Δξｓが散乱線分布の解像間隔である。
　Δθｓは、解像間隔Δξｓに対応する回転部１０５の回転角度である。回転部１０５が回転中心５０２を中心に回転角度Δθｓで回転したときに、検出部５０４の検出面における移動距離が解像間隔Δξｓとなる。なお、図５では、検出部５０４の検出面の端部の解像間隔Δξｓを用いて回転角度Δθｓを求めているのは、検出面の中央部に比べて端部の方が、回転角度Δθｓが小さくなるためである。
　また、Δξｓが回転部１０５の回転半径Ｒに比べて十分小さいときは、式（２）により回転角度Δθｓが求められてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　画像集合Ａの画像間の回転角の間隔をΔθｓ程度に抑えるために、分類部１０７は、第１の散乱線分布の解像間隔Δξｓに対応する回転角度Δθｓで取得された又は回転角度Δθｓ内で取得された放射線画像を画像集合Ａ（第１の放射線画像）として分類する。
　式（１）で示したように、本実施形態では線形補間の例を示したが、補間の種類はこれに限られない。例えば、２次補間であれば、第１の散乱線分布の集合Ａｓから３つの画像が選択されて補間処理が行われればよい。また、補外を利用することで、第２の散乱線分布を推定することもできる。第２の散乱線推定部１１０は、複数の第１の散乱線分布を補間又は補外することにより、第２の散乱線分布を推定する。
　次に、ステップＳ２１９では、選択部１０９が、画像集合Ｂにおいてすべての第２の散乱線分布を推定したか否かを判断する。すべての第２の散乱線分布が推定されていない場合には、処理はステップＳ２０９に戻り、選択工程及び第２の散乱線推定工程がさらに実施される。一方、すべての第２の散乱線分布が推定された場合には、散乱線分布の推定処理を終了する。
　これにより、ステップＳ２０９，Ｓ２１０，Ｓ２１９を通じて、画像集合Ｂのそれぞれの第２の放射線画像に対応する第２の散乱線分布が、すべて推定される。
　以上のように、画像集合Ａの第１の放射線画像についてはステップＳ２０８で第１の散乱線分布が推定され、画像集合Ｂの第２の放射線画像についてはステップＳ２１０で第２の散乱線分布が推定される。これにより、第１の放射線画像及び第２の放射線画像のすべての測定画像について散乱線分布が推定される。
　また、必要に応じて、表示部１１１が、得られた散乱線分布を表示してもよい。これにより、散乱線推定の精度を確認することができる。
　本実施形態によれば、高い精度で散乱線を推定することができる。特に、回転角を用いて補間処理を行うことにより、隣接する投影方向で同じ散乱線分布を用いる特許文献１の手法と比べて、より高い精度で散乱線を推定することができる。また、本実施形態によれば、補間処理を行うことで散乱線を推定するため、少ない計算量で十分な精度の散乱線分布が得られる。
　本発明に係る放射線撮影装置によれば、高い精度で散乱線を推定することができる。
（その他の実施形態）
　本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
　以上、特定の実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限らず、特許請求の範囲を逸脱しない限りにおいて、種々の変形例及び応用例を包含する。
　この出願は２０１６年３月２９日に出願された日本国特許出願第２０１６－０６６８８２からの優先権を主張するものであり、その内容を引用してこの出願の一部とするものである。
１０１：放射線発生部、１０４，５０４：検出部（放射線検出部）、１０５：回転部、１０６：画像処理部（画像取得部）、１０７：分類部、１０８：第１の散乱線推定部、１０９：選択部、１１０：第２の散乱線推定部、１１１：表示部

 

Claims (9)

  1. 　放射線発生部及び放射線検出部を被検体の周囲で回転させることにより複数の回転角度から前記被検体に照射された放射線の検出データに基づいて、前記被検体の複数の放射線画像を取得する画像取得部と、
    　前記複数の放射線画像における第１の放射線画像の第１の散乱線分布を推定する第１の散乱線推定部と、
    　前記第１の散乱線分布を用いて、前記第１の放射線画像と異なる第２の放射線画像の第２の散乱線分布を推定する第２の散乱線推定部と、
    を備える、放射線撮影装置。
  2. 　前記複数の放射線画像を前記第１の放射線画像と前記第２の放射線画像とに分類する分類部をさらに備える、請求項１に記載の放射線撮影装置。
  3. 　前記分類部は、前記第１の散乱線分布の解像間隔に対応する前記回転角度の間隔で取得された前記放射線画像を前記第１の放射線画像として分類する、請求項２に記載の放射線撮影装置。
  4. 　前記分類部は、前記複数の第１の放射線画像の前記回転角度により規定される鋭角内で取得された前記放射線画像を前記第２の放射線画像として分類する、請求項２又は３に記載の放射線撮影装置。
  5. 　前記第２の散乱線推定部は、前記第２の放射線画像を撮影した際の回転角を挟んだ複数の前記第１の放射線画像の前記第１の散乱線分布を用いて前記第２の散乱線分布を推定する、請求項１乃至４の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
  6. 　前記第２の散乱線推定部は、複数の前記第１の散乱線分布を補間又は補外することにより、前記第２の散乱線分布を推定する、請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
  7. 　被検体に放射線を照射する放射線発生部と、
    　前記被検体を挟んで前記放射線発生部と対向配置され、前記放射線発生部からの放射線を検出する放射線検出部と、
    　前記放射線発生部及び前記放射線検出部を前記被検体の周囲で回転させる回転部と、
    　前記放射線発生部及び前記放射線検出部を前記被検体の周囲で回転させることにより複数の回転角度から前記被検体に照射された前記放射線の検出データに基づいて、前記被検体の複数の放射線画像を取得する画像取得部と、
    　前記複数の放射線画像における第１の放射線画像の第１の散乱線分布を推定する第１の散乱線推定部と、
    　前記第１の散乱線分布を用いて、前記第１の放射線画像と異なる第２の放射線画像の第２の散乱線分布を推定する第２の散乱線推定部と、
    を備える、放射線撮影システム。
  8. 　放射線発生部及び放射線検出部を被検体の周囲で回転させることにより複数の回転角度から前記被検体に照射された放射線の検出データに基づいて、前記被検体の複数の放射線画像を取得する工程と、
    　前記複数の放射線画像における第１の放射線画像の第１の散乱線分布を推定する工程と、
    　前記第１の散乱線分布を用いて、前記第１の放射線画像と異なる第２の放射線画像の第２の散乱線分布を推定する工程と、
    を含む、放射線撮影方法。
  9. 　コンピュータによって実行されると、該コンピュータに請求項８に記載の放射線撮影方法の各工程を実行させる、プログラム。

     
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