JP3901770B2 - エネルギーサブトラクション処理方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエネルギーサブトラクション処理方法および装置に関し、詳細にはエネルギーサブトラクション処理のためのパラメータ変更の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、放射線写真フイルムに記録された放射線画像を光電的に読み取って画像データを得、この画像データに適切な画像処理を施した後、画像を再生記録することが種々の分野で行われている。たとえば、後の画像処理に適合するように設計されたガンマ値の低いＸ線フィルムを用いてＸ線画像を記録し、このＸ線画像が記録されたフィルムからＸ線画像を光電的に読み取って電気信号を得、この画像信号をデジタル画像データに変換し、この画像データに画像処理を施した後、コピー写真等に可視像として再生することにより、コントラスト，シャープネス，粒状性等の画質性能の良好な再生画像を得ることが行われている（特公昭61-5193 号参照）。
【０００３】
また本願出願人により、放射線（Ｘ線，α線，β線，γ線，電子線，紫外線等）を照射すると、この放射線エネルギーの一部が蓄積され、その後可視光等の励起光を照射すると蓄積されたエネルギーに応じて輝尽発光を示す蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）を利用して、人体等の被写体の放射線画像情報を一旦シート状の蓄積性蛍光体に記録し、この蓄積性蛍光体シートをレーザー光等の励起光で走査して輝尽発光光を生ぜしめ、得られた輝尽発光光を光電的に読み取って画像データを得、この画像データに基づき被写体の放射線画像を写真感光材料等の記録材料、ＣＲＴ等に可視像として出力させる放射線画像記録再生システムがすでに提案されている（特開昭55-12429号，同56-11395号，同55-163472 号，同56-104645 号，同55- 116340号等）。このシステムは、従来の銀塩写真を用いる放射線写真システムと比較して極めて広い放射線露出域にわたって画像を記録しうるという実用的な利点を有している。
【０００４】
上記システムにおいて、蓄積性蛍光体シートに照射された放射線の線量等に応じて最適な読取条件で読み取って画像信号を得る前に、予め低レベルの光ビームにより蓄積性蛍光体シートを走査してこのシートに記録された放射線画像の概略を読み取る先読みを行い、この先読みにより得られた先読画像信号を分析し、その後上記シートに高レベルの光ビームを照射して走査し、この放射線画像に最適な読取条件で読み取って画像信号を得る本読みを行うように構成されたシステムが知られている。
【０００５】
ここで読取条件とは、読取りにおける輝尽発光光の光量と読取装置の出力との関係に影響を与える各種の条件を総称するものであり、例えば入出力の関係を定める読取ゲイン，スケールファクタあるいは、読取りにおける励起光のパワー等を意味するものである。
【０００６】
また、この先読みを行わずに読取条件を設定するための方法が本願出願人により提案されている（特開昭55-48672号，同55-50180号，同56-11348号等）。この方法は、蓄積性蛍光体シートに放射線を照射したときにシートから発せられる瞬時発光光を検光検出器により検出し、この瞬時発光光から放射線画像の特性あるいは蓄積性蛍光体シートに蓄積記録された放射線の蓄積量等の情報を得て、読取条件を決定する方法である。
【０００７】
さらに、この先読みを行うシステムか先読みを行わないシステムかによらず、得られた画像信号（先読画像信号を含む）を分析し、画像信号に画像処理を施す際の最適な画像処理条件を決定するようにしたシステムもある。ここで画像処理条件とは、画像信号に基づく再生画像の階調や感度等に影響を及ぼす処理を該画像信号に施す際の各種の条件を総称するものであり、前述した先読みを行なわないシステムにおいては前述した読取条件である読取ゲイン，スケールファクタをも含むものである。この画像信号に基づいて最適な画像処理条件を決定する方法は、蓄積性蛍光体シートを用いるシステムに限られず、たとえば従来のＸ線フィルム等の記録シートに記録された放射線画像から画像信号を得るシステムにも適用されている（以下、本明細書中、このような読取条件および／または画像処理条件を決定するシステムをＥＤＲ処理システムまたはＥＤＲ処理手段ということがある）。
【０００８】
また上記のようにＸ線フイルムや蓄積性蛍光体シート等を用いるシステムにおいて、記録された複数の放射線画像を読み取って複数の画像データを得た後、これらの画像データに基づいて上記放射線画像のサブトラクション処理を施すことがある。
【０００９】
ここで、放射線画像のサブトラクション処理とは、互いに異なった条件で撮影された複数の放射線画像の差に対応する画像を得る処理をいい、具体的にはこれら複数の放射線画像を所定のサンプリング間隔で読み取って各放射線画像に対応する複数のデジタルの画像データを得、これら複数の画像データの各対応するサンプリング点（画素）毎に減算処理を施すことにより、放射線画像中の特定の被写体部分（以下、組織または構造物等の陰影とも称する）のみを強調または抽出した放射線画像を得る処理をいう。
【００１０】
このサブトラクション処理には基本的には次の二つがある。すなわち、造影剤の注入により被写体の特定の部分（たとえば人体を被写体としたときの血管等の陰影）が強調された放射線画像から造影剤が注入されていない放射線画像を引き算（サブトラクト）することによって被写体の特定の部分（血管等の陰影）を抽出するいわゆる時間サブトラクションと、被写体の特定の部分が互いに異なるエネルギーを有する放射線に対して異なる放射線吸収率を有することを利用して、同一の被写体に対して互いに異なるエネルギーを有する放射線を照射してこれら互いに異なるエネルギーを有する各放射線による複数の放射線画像を得、これら複数の放射線画像を適当に重み付けしてその差を演算すること（下記式（１）参照）によって被写体の特定部分を抽出するいわゆるエネルギーサブトラクションとがある。本出願人も蓄積性蛍光体シートを用いたエネルギーサブトラクションについて提案している（特開昭59-83486号公報，特開昭60-225541 号公報参照）。
【００１１】
Ｓproc＝Ｋａ・Ｈ−Ｋｂ・Ｌ＋Ｋｃ （１）
ただし、Ｓprocはサブトラクション処理により得られるサブトラクション画像データ、Ｋａ、Ｋｂは重み付け係数、Ｋｃはバイアス成分（以下、Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃをまとめてサブトラクション処理のパラメータという）、Ｈはいわゆる高圧側の画像データ、Ｌはいわゆる低圧側の画像データをそれぞれ意味する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記エネルギーサブトラクション処理に関し、被写体の放射線撮影を行なう際、所定のエネルギー分布を有する放射線を被写体に照射すると、被写体の厚さに応じて放射線透過率が異なり、しかも低エネルギーの放射線ほど透過率が低いため、放射線が被写体を透過するにしたがって放射線のエネルギー分布が全体として高エネルギー側に偏るいわゆるビームハードニングの現象が生じることが知られている。
【００１３】
例えば骨部の骨塩定量をエネルギーサブトラクション処理によって行なう場合、骨部の厚さが同一であってもこの骨部を取り囲む軟部組織の厚さが厚い場合はビームハードニングによる影響が大きいため骨部濃度が薄くなり、一方、軟部組織の厚さが薄い場合はビームハードニングによる影響が小さいため骨部濃度が濃くなる。
【００１４】
このようにビームハードニングの影響の大小によって、抽出した組織の濃度が変動したのでは的確な診断に悪影響を与えることになる。特に過去に得られたエネルギーサブトラクション画像と現在得られたエネルギーサブトラクション画像とを比較する場合に、両画像間でビームハードニングの影響度合に差があれば、現在も病巣部が存在するにも拘らず、治癒したとの誤った判断がなされる虞もある。
【００１５】
またエネルギーサブトラクション画像は、放射線の被写体内部における散乱の影響を受けやすく、散乱の度合に応じてエネルギーサブトラクション画像の画質が変化する。したがってエネルギーサブトラクション画像の画質を向上させるためには放射線の被写体内部における散乱の影響も考慮する必要がある。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、放射線のビームハードニング、散乱の影響を低減することを可能にしたエネルギーサブトラクション処理方法および装置を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のエネルギーサブトラクション処理方法および装置は、被写体の体厚に応じてサブトラクション処理のパラメータを変更して、放射線のビームハードニングや散乱の影響を低減させることを特徴とするものである。
【００１８】
すなわち本発明の第１のエネルギーサブトラクション処理方法は、同一の被写体を撮影したエネルギー状態の互いに異なる複数の放射線画像をそれぞれ読み取って得られた複数の放射線画像データについて、対応する画素ごとに前記放射線画像データの、所定のパラメータに基づいたサブトラクション処理を行なうことにより、前記放射線画像中の所望の組織の陰影を抽出または強調するエネルギーサブトラクション処理方法において、
前記被写体の厚さに応じて前記パラメータを変更することを特徴とするものである。
【００１９】
ここで上記パラメータとは上記式（１）におけるサブトラクション処理のパラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃを意味する。また被写体の厚さに応じてパラメータをどのように変更するかは、通常あらかじめ実験的、経験的に定められる。
【００２０】
本発明の第２のエネルギーサブトラクション処理方法は、同一の被写体を撮影したエネルギー状態の互いに異なる複数の放射線画像をそれぞれ読み取って得られた複数の放射線画像データについて、対応する画素ごとに前記放射線画像データの、所定のパラメータに基づいたサブトラクション処理を行なうことにより、前記放射線画像中の所望の組織の陰影を抽出または強調するエネルギーサブトラクション処理方法において、
前記複数の放射線画像データのうち１つの画像データまたは２以上の画像データの平均値に基づいて求められた、前記放射線画像中の所望とする組織の陰影を最適な階調で再生し得る画像処理条件に応じて、前記パラメータを変更することを特徴とするものである。
【００２１】
ここで上記画像処理条件とは、前述した画像処理条件を決定するシステムにおける画像処理条件を意味し、具体的にはスケールファクター（Ｇｐ）値等を意味する。なおこのスケールファクター（Ｇｐ）値に代えてラチチュード（Ｌ＝４／Ｇｐ）値を用いてもよい。
【００２２】
なお本発明の第２のエネルギーサブトラクション処理方法は、本願出願人が、被写体の体厚が大きくなるにしたがって上記スケールファクター（Ｇｐ）値が小さくなることを実験的に確かめたことに基づくものである。
【００２３】
本発明の第３のエネルギーサブトラクション処理方法は、同一の被写体の胸部を撮影したエネルギー状態の互いに異なる複数の胸部放射線画像をそれぞれ読み取って得られた複数の胸部放射線画像データについて、対応する画素ごとに前記放射線画像データの、所定のパラメータに基づいたサブトラクション処理を行なうことにより、前記放射線画像中の所望の組織の陰影を抽出または強調するエネルギーサブトラクション処理方法において、
前記複数の胸部放射線画像のうち少なくとも１つの放射線画像に基づいて、該放射線画像中の肺野部と横隔膜下部との面積比を求め、
該面積比に応じて、前記パラメータを変更することを特徴とするものである。
【００２４】
体厚が厚い被写体は体厚の薄い被写体に比べて、肺野部の面積Ｓ_A と横隔膜下部の面積Ｓ_B との比（Ｓ_B ／Ｓ_A ）が大きくなることを見出したことに基づくものである。
【００２５】
なお横隔膜下部とは腹腔を意味する。
【００２６】
本発明の第１のエネルギーサブトラクション処理装置は、同一の被写体を撮影したエネルギー状態の互いに異なる複数の放射線画像をそれぞれ読み取って得られた複数の放射線画像データについて、対応する画素ごとに前記放射線画像データの、所定のパラメータに基づいたサブトラクション処理を行なうことにより、前記放射線画像中の所望の組織の陰影を抽出または強調するエネルギーサブトラクション処理装置において、
前記被写体の厚さを入力する入力手段と、
該入力された被写体の厚さに応じて前記パラメータを変更するパラメータ変更手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２７】
また本発明の第２のエネルギーサブトラクション処理装置は、同一の被写体を撮影したエネルギー状態の互いに異なる複数の放射線画像をそれぞれ読み取って得られた複数の放射線画像データについて、対応する画素ごとに前記放射線画像データの、所定のパラメータに基づいたサブトラクション処理を行なうことにより、前記放射線画像中の所望の組織の陰影を抽出または強調するエネルギーサブトラクション処理装置において、
前記複数の放射線画像データのうち１つの画像データまたは２以上の画像データの平均値に基づいて所定の画像処理条件算出手段により求められた、前記放射線画像中の所望とする組織の陰影を最適な階調で再生し得るスケールファクター値またはラチチュード値等の画像処理条件に応じて、前記パラメータを変更するパラメータ変更手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２８】
ここで上記画像処理条件算出手段における画像処理条件とは、前述した画像処理条件を決定するシステムにおける画像処理条件を意味し、具体的にはスケールファクター（Ｇｐ）値等を意味する。なおこのスケールファクター（Ｇｐ）値に代えてラチチュード（Ｌ＝４／Ｇｐ）値を用いてもよい。
【００２９】
本発明の第３のエネルギーサブトラクション処理装置は、同一の被写体の胸部を撮影したエネルギー状態の互いに異なる複数の胸部放射線画像をそれぞれ読み取って得られた複数の胸部放射線画像データについて、対応する画素ごとに前記放射線画像データの、所定のパラメータに基づいたサブトラクション処理を行なうことにより、前記放射線画像中の所望の組織の陰影を抽出または強調するエネルギーサブトラクション処理装置において、
前記複数の胸部放射線画像のうち少なくとも１つの放射線画像に基づいて、該放射線画像中の肺野部と横隔膜下部との面積比を求める面積比算出手段と、
該面積比に応じて、前記パラメータを変更するパラメータ変更手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のエネルギーサブトラクション処理方法および装置は、被写体の体厚、体厚と相関を有するスケールファクター値もしくはラチチュード値等の画像処理条件または体厚と相関を有する肺野部と横隔膜下部との面積比に基づいて、エネルギーサブトラクション処理のパラメータを変更することにより、ビームハードニングや散乱線の影響を除去した、所望の組織の陰影を得ることができる。この効果は特に、経時的に体厚が変化した被写体についての、その経時的な隔たりを有したエネルギーサブトラクション画像同士を比較する場合により顕著であり、適切な診断情報を得るうえで有効である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエネルギーサブトラクション処理装置の具体的な実施の形態について説明する。
【００３２】
図１は本発明のエネルギーサブトラクション処理装置の一実施形態の構成を示すブロック図、図２はＸ線撮影装置の概略図、図３はＸ線画像読取装置と図１に示したエネルギーサブトラクション処理装置を含む画像処理表示装置を示す斜視図である。
【００３３】
図示のエネルギーサブトラクション処理装置40は、被写体の体厚ｔを入力する入力手段41と、エネルギーサブトラクション処理のための予め設定されたパラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃが記憶された記憶手段42と、入力手段41から入力された被写体の体厚ｔに基づいてパラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃを変更するパラメータ変更手段43と、エネルギーサブトラクション処理用のエネルギー状態が相異なる２つのＸ線画像をそれぞれ読み取って得られた２つのＸ線画像データを記憶する内部メモリ45と、変更されたパラメータＫａ′、Ｋｂ′、Ｋｃ′に基づき下記式（１′）にしたがって内部メモリ45に記憶された２つのＸ線画像データに対してサブトラクション処理を行なうエネルギーサブトラクション処理手段44とを備えた構成である。
【００３４】
Ｓ１＝Ｋａ′・Ｓ０_２ −Ｋｂ′・Ｓ０_１ ＋Ｋｃ′ （１′）
ただし、Ｓ１はサブトラクション処理により得られるサブトラクション画像データ、Ｋａ′、Ｋｂ′は重み付け係数、Ｋｃ′はバイアス成分（以下、Ｋａ′、Ｋｂ′、Ｋｃ′をまとめてサブトラクション処理のパラメータという）、Ｓ０ _２ はいわゆる高圧側の画像データ、Ｓ０_１ はいわゆる低圧側の画像データをそれぞれ意味する。
【００３５】
なお入力手段41、内部メモリ45はそれぞれ、後述する画像処理表示装置30のキーボード31、内部メモリ35によりその機能が兼用されているものである。
【００３６】
Ｘ線撮影装置１のＸ線管２から発せられたＸ線３は被写体（人体の胸部）４に照射される。被写体４を透過したＸ線3aは第１の蓄積性蛍光体シート５に照射され、Ｘ線3aのエネルギーのうち比較的低エネルギーのＸ線が第１の蓄積性蛍光体シート５に蓄積され、これにより第１のシート５に被写体４のＸ線画像が蓄積記録される。
【００３７】
シート５を透過したＸ線3bはさらに低エネルギーのＸ線をカットするフィルタ６を透過し、フィルタ６を透過した高エネルギーＸ線3cが第２の蓄積性蛍光体シート７に照射される。これにより第２のシート７にも被写体４のＸ線画像が蓄積記録される。
【００３８】
被写体４には、サブトラクション処理を行なうにあたって２つのＸ線画像の位置合わせを行なうための基準となる２つのマーク８が付されている。なお上記Ｘ線撮影装置は１回の撮影で２つのシート５，７にＸ線画像を蓄積記録するものであるが、中間層にエネルギー分離フィルターを有し両面に蓄積性蛍光体層を備えた蓄積性蛍光体シートを用いて撮影を行なうものであってもよいし、時間的に相前後した２つのタイミングでそれぞれ１枚ずつのシートに撮影を行なうものであってもよい。
【００３９】
図２に示したＸ線撮影装置１で撮影が行なわれた後、第１および第２の蓄積性蛍光体シート５，７が一枚ずつＸ線画像読取装置10の所定位置にセットされる。ここでは、第１の蓄積性蛍光体シート５に蓄積記録された第１のＸ線画像の読取りの場合について説明する。
【００４０】
所定位置にセットされた、第１のＸ線画像が蓄積記録された蓄積性蛍光体シート５は、図示しない駆動手段により駆動されるエンドレスベルト等のシート搬送手段15により、矢印Ｙ方向に搬送（副走査）される。一方、レーザ光源16から発せられた光ビーム17はモータ18により駆動され矢印Ｚ方向に高速回転する回転多面鏡19によって反射偏向され、ｆθレンズ等の集束レンズ20を通過した後、ミラー21により光路を変えて蓄積性蛍光体シート５に入射し、副走査の方向（矢印Ｙ方向）と略直角な矢印Ｘ方向に主走査する。蓄積性蛍光体シート５の、光ビーム17が照射された箇所からは、蓄積記録されているＸ線画像情報に応じた光量の輝尽発光光22が発せられ、この輝尽発光光22は光ガイド23によって導かれ、フォトマルチプライヤ（光電子増倍管）24によって光電的に検出される。
【００４１】
フォトマルチプライヤ24から出力されたアナログ信号Ｓは、ログアンプ25で対数的に増幅された後、Ａ／Ｄ変換器26に入力され、サンプリングされて、デジタルの画像信号Ｓ０が得られる。この画像信号Ｓ０は第１の蓄積性蛍光体シート５に蓄積記録された第１のＸ線画像を表わすものであり、第１の画像信号Ｓ０₁ と呼ぶ。この第１の画像信号Ｓ０₁ は画像処理表示装置30内の内部メモリ45（または35）に一旦記憶される。
【００４２】
画像処理表示装置30は、本発明のエネルギーサブトラクション処理装置の一実施形態を内包する他、画像信号に対して各種の画像処理を施すものであり、種々の指示や前述した被写体の体厚ｔを入力するキーボード31、指示のための補助情報や画像信号に基づく可視画像を表示するＣＲＴディスプレイ32、記憶媒体としてのフロッピィディスクが装填され駆動されるフロッピィディスクドライブ部33、およびＣＰＵや内部メモリ35が内蔵された本体部34が備えられている。
【００４３】
次に上記と同様にして、第２の蓄積性蛍光体シート７に蓄積記録された第２のＸ線画像を表わす第２の画像信号Ｓ０₂ が得られ、この第２の画像信号Ｓ０₂ も画像処理表示装置30内の内部メモリ45に一旦記憶される。
【００４４】
図４は、画像処理表示装置内の内部メモリ45に記憶された第１および第２のＸ線画像を表わす２つの画像信号Ｓ０₁ ，Ｓ０₂ に基づいて、エネルギーサブトラクション処理装置40内で行なわれる処理の流れを表わした図である。
【００４５】
内部メモリ45に記憶された、第１および第２のＸ線画像信号Ｓ０_１ ，Ｓ０_２ は、図４に示すそれぞれ第１のＸ線画像51，第２のＸ線画像52を担持する信号である。第１のＸ線画像51は比較的低エネルギーＸ線による画像であり、第２のＸ線画像52は比較的高エネルギーＸ線による画像であるが、互いに軟部および骨部の濃度は異なるものの両者ともこれら軟部および骨部の双方が記録された原画像である。
【００４６】
まず、キーボード（入力手段）41から被写体の体厚ｔ（図２参照）がオペレータにより入力される。入力された体厚ｔはパラメータ変更手段43に入力される。パラメータ変更手段43は、記憶手段42に記憶された標準的な体厚ｔ０の被写体についてのエネルギーサブトラクション処理用パラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃを読み出し、これらのパラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃを、入力された体厚ｔの被写体のエネルギーサブトラクション画像としてビームハードニングを低減するようなパラメータＫａ′、Ｋｂ′、Ｋｃ′に変更する。そしてこの変更されたパラメータＫａ′、Ｋｂ′、Ｋｃ′はサブトラクション処理手段44に入力される。
【００４７】
サブトラクション処理手段44は、内部メモリ45から第１および第２のＸ線画像信号Ｓ０_１ ，Ｓ０_２ を読み出し、先ずこれら２つの画像信号Ｓ０_１ ，Ｓ０_２ がそれぞれ担持する各Ｘ線画像51，52の相対的な位置合わせを画像信号上で行なう（特開昭58-163338 号公報参照）。この位置合わせは、図２に示す２つのマーク８が重なるように２つのＸ線画像を相対的に直線的な移動および回転移動を行なうことによりなされ、対応する各画素毎に式（１′）
Ｓ１＝Ｋａ′・Ｓ０_２ −Ｋｂ′・Ｓ０_１ ＋Ｋｃ′ （１′）
に従ってサブトラクション処理が行なわれ、被写体４の骨部の陰影が消去されるとともに軟部の陰影のみが抽出された軟部画像53（図４参照）を表す軟部画像信号（サブトラクション画像信号）Ｓ１が求められる。
【００４８】
この求められた軟部画像信号Ｓ１は画像処理表示装置30のＣＲＴディスプレイ32に送られ、この軟部画像信号Ｓ１に基づく可視画像（軟部画像53）がＣＲＴディスプレイ32に再生表示される。
【００４９】
ＣＲＴディスプレイ32に再生表示された軟部画像53は、被写体の体厚ｔに応じて変動するビームハードニングの影響が、エネルギーサブトラクション処理のパラメータを被写体の体厚ｔに応じて変更することにより、低減されたものとなる。
【００５０】
このように本実施形態のエネルギーサブトラクション処理装置40によれば、ビームハードニングの影響が低減された診断性能の高い画像を提供することができる。
【００５１】
図５は、本発明の第２のエネルギーサブトラクション処理装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。この実施形態のエネルギーサブトラクション処理装置40′は、画像処理表示装置30が備える画像処理条件算出手段（ＥＤＲ処理手段）36により算出されるスケールファクターＧｐに応じてエネルギーサブトラクション処理のパラメータを変更するものである。
【００５２】
ここで画像処理条件算出手段36は、入力された画像信号について、画像信号のレベルごとの頻度の分布を示すヒストグラムを作成し、このヒストグラムの形状に基づいて所望とする画像部分に対応する画像信号を認識し、その画像部分を最適な階調の可視像として再生し得るようにスケールファクターＧｐとゲインＳｋとを求める処理を行なうものである（特開平４-51229号公報等参照）。
【００５３】
本実施形態のエネルギーサブトラクション処理装置40′は、スケールファクターＧｐごとの所定の画像信号と各パラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃとが対応付けられた変換テーブル（図６参照）が記憶された記憶手段42′と、エネルギーサブトラクション処理用のエネルギー状態が相異なる２つのＸ線画像をそれぞれ読み取って得られた２つのＸ線画像データを記憶する内部メモリ45と、内部メモリ45に記憶された２つのＸ線画像データのうち低圧画像データＳ０₁ を読み出し、この低圧画像データＳ０₁ の縦 127画素×横127 画素の画素マトリックスの単純平均値からなる非鮮鋭マスク信号Ｌｕを求め、画像処理条件算出手段36から入力されたスケールファクタＧｐ値および求めた非鮮鋭マスク信号Ｌｕに対応するように各パラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃを変更するパラメータ変更手段43′と、変更されたパラメータＫａ′、Ｋｂ′、Ｋｃ′に基づき前記式（１′）にしたがって内部メモリ45に記憶された２つのＸ線画像データに対してサブトラクション処理を行なうエネルギーサブトラクション処理手段44とを備えた構成である。
【００５４】
ここで記憶手段42′に記憶されている変換テーブルについて説明する。変換テーブルはパラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃごとに設けられており、図６の各図に示すように、予め設定されたＧｐmax （＝3.0 ）と各パラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃとの対応曲線、およびＧｐmin （＝1.0 ）と各パラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃとの対応曲線からなり、Ｇｐmax は被写体の厚さを最小に想定したときのスケールファクタＧｐ、Ｇｐmin は被写体の厚さを最大に想定したときのスケールファクタＧｐをそれぞれ意味する。
【００５５】
またパラメータ変更手段43′は詳しくは、非鮮鋭マスク信号Ｌｕに応じた上記変換テーブルにおけるＧｐmax とＧｐmin 、および画像処理条件算出手段36から入力されたスケールファクタＧｐに基づいて、このＧｐに対応する各パラメータＫａ′、Ｋｂ′、Ｋｃ′を補間演算（線形補間）により求める作用をなす。
【００５６】
次に本実施形態のエネルギーサブトラクション処理装置40′の作用について説明する。
【００５７】
図１に示したエネルギーサブトラクション処理装置40と同様に、内部メモリ45に第１および第２のＸ線画像を表わす２つの画像信号Ｓ０₁ ，Ｓ０₂ が記憶される。
【００５８】
一方、パラメータ変更手段43′には画像処理条件算出手段36からスケールファクタＧｐが入力される。
【００５９】
パラメータ変更手段43′は、まず内部メモリ45に記憶された２つの画像信号Ｓ０₁ ，Ｓ０₂ のうち比較的低エネルギーに対応した低圧画像信号Ｓ０₁ を読み出し、この低圧画像信号Ｓ０₁ について、縦 127画素×横127 画素の画素マトリックスの単純平均値からなる非鮮鋭マスク信号Ｌｕを求める。
【００６０】
次にパラメータ変更手段43′は、記憶手段42′に記憶された各パラメータごとの変換テーブル（図６（１）〜（３））を読み出し、求めた非鮮鋭マスク信号Ｌｕに対応するＧｐmax 曲線上の各パラメータＫａmax 、Ｋｂmax 、Ｋｃmax 、およびＧｐmin 曲線上の各パラメータＫａmin 、Ｋｂmin 、Ｋｃmin を求める。
【００６１】
ここでパラメータ変更手段43′は、各パラメータごとの変換テーブルの前記求めた非鮮鋭マスク信号Ｌｕに対応するＧｐmax とＧｐmin との間に、画像処理条件算出手段36から入力されたＧｐ値を設定し、Ｇｐ値の補間係数を求める。すなわちＧｐ＝ｓ・Ｇｐmax ＋（１−ｓ）・Ｇｐmin なる補間係数ｓを求める。
【００６２】
次いでこの補間係数ｓを用いて、
Ｋａ′＝ｓ・Ｋａmax ＋（１−ｓ）・Ｋａmin
Ｋｂ′＝ｓ・Ｋｂmax ＋（１−ｓ）・Ｋｂmin
Ｋｃ′＝ｓ・Ｋｃmax ＋（１−ｓ）・Ｋｃmin
なるパラメータＫａ′、Ｋｂ′、Ｋｃ′を求める。
【００６３】
このようにして求められたパラメータＫａ′、Ｋｂ′、Ｋｃ′は、スケールファクタＧｐに依存した、すなわち体厚ｔに依存したパラメータであり、サブトラクション処理手段44に入力される。
【００６４】
サブトラクション処理手段44は、内部メモリ45から第１および第２のＸ線画像信号Ｓ０_１ ，Ｓ０_２ を読み出し、先ずこれら２つの画像信号Ｓ０_１ ，Ｓ０_２ がそれぞれ担持する各Ｘ線画像51，52の相対的な位置合わせを画像信号上で行ない、対応する各画素毎に前述の式（１′）に従ってサブトラクション処理が行なわれ、被写体４の骨部の陰影が消去されるとともに軟部の陰影のみが抽出された軟部画像53（図４参照）を表す軟部画像信号（サブトラクション画像信号）Ｓ１が求められる。
【００６５】
この求められた軟部画像信号Ｓ１は画像処理表示装置30のＣＲＴディスプレイ32に送られ、この軟部画像信号Ｓ１に基づく可視画像（軟部画像53）がＣＲＴディスプレイ32に再生表示される。
【００６６】
ＣＲＴディスプレイ32に再生表示された軟部画像53は、被写体の体厚ｔに応じて変動するビームハードニングの影響が、エネルギーサブトラクション処理のパラメータを被写体の体厚ｔに応じて変更することにより、低減されたものとなる。
【００６７】
このように本実施形態のエネルギーサブトラクション処理装置40によれば、体厚の値自体を外部から入力することなく、このＧｐ値によって定量的に体厚を評価することができ、その結果、ビームハードニングの影響が低減された診断性能の高い画像を提供することができる。
【００６８】
なお本実施形態における画像処理条件算出手段36によるＧｐ値の算出は、第１の画像信号Ｓ０₁ に基づいて行なってもよいし、第２の画像信号Ｓ０₂ に基づいて行なってもよい。また第１の画像信号Ｓ０₁ と第２の画像信号Ｓ０₂ との平均値に基づいて行なってもよい。
【００６９】
また画像処理条件算出手段36によるＧｐ値に代えて、ラチチュード値Ｌ（＝４／Ｇｐ）に基づいて行なってもよい。
【００７０】
さらに本実施形態においては、パラメータを決定するＧｐを非鮮鋭マスク信号Ｌｕの大きさに応じたものとして、画素ごとにパラメータを変化させてサブトラクション処理を行なうものとしたが、本発明のエネルギーサブトラクション処理装置および方法はこの形態に限るものではなく、非鮮鋭マスク信号Ｌｕの大きさに拘らず一定のパラメータを用いてサブトラクション処理を行なうようにしてもよい。この場合、各パラメータごとの変換テーブルは、非鮮鋭マスク信号Ｌｕの大きさに拘らず一定のパラメータを採るＧｐmax 直線とＧｐmin 直線とを設けたものとすればよい。
【００７１】
図７は本発明の第３のエネルギーサブトラクション処理装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【００７２】
図示のエネルギーサブトラクション処理装置40″は、エネルギーサブトラクション処理用のエネルギー状態が相異なる２つの胸部Ｘ線画像をそれぞれ読み取って得られた２つの胸部Ｘ線画像データを記憶する内部メモリ45と、この２つの胸部Ｘ線画像のうち少なくとも１つの胸部Ｘ線画像に基づいて、胸部Ｘ線画像中の肺野部と横隔膜下部（腹腔）との面積比をヒストグラムに基づいて求める面積比算出手段46と、エネルギーサブトラクション処理のための予め設定されたパラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃが記憶された記憶手段42″と、面積比算出手段46により求められた前記面積比に基づいてパラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃを変更するパラメータ変更手段43″と、変更されたパラメータＫａ′、Ｋｂ′、Ｋｃ′に基づき下記式（１′）にしたがって内部メモリ45に記憶された２つのＸ線画像データに対してサブトラクション処理を行なうエネルギーサブトラクション処理手段44とを備えた構成である。
【００７３】
次に本実施形態のエネルギーサブトラクション処理装置40′の作用について説明する。
【００７４】
図１に示したエネルギーサブトラクション処理装置40と同様に、内部メモリ45に第１および第２のＸ線画像を表わす２つの画像信号Ｓ０₁ ，Ｓ０₂ が記憶される。次いで面積比算出手段46が内部メモリ45に記憶されたこれら２つの画像信号のうちいずれか一方に基づいて、若しくは両信号を加算平均した信号に基づいてヒストグラムを作成し、この画像信号のヒストグラムにおける信号の分布状態から、肺野部と腹腔部を特定し、この特定された肺野部と腹腔部との面積比ｈをヒストグラム上で求める。
【００７５】
具体的には、肺野部に対応する画像信号の範囲および腹腔部に対応する画像信号の範囲は、例えば図８（１）に示すヒストグラム上でそれぞれ範囲Ａ、Ｂで示される。そこでこのヒストグラム曲線を範囲Ａおよび範囲Ｂでそれぞれ積分等することにより、肺野部の面積Ｓ_A と腹腔部の面積Ｓ_B を求め、これらの比の値ｈ（＝Ｓ_B ／Ｓ_A ）を算出する。
【００７６】
ここで、体厚ｔが大きくなるにしたがって腹腔部の面積が大きくなる一方、肺野部の面積は腹腔部の面積に対して相対的に小さくなることが経験的に見出され、その結果、体厚ｔが大きくなるにしたがって上記面積比ｈが大きくなることが認められた。
【００７７】
すなわち、体厚ｔが小さい場合と大きい場合（両者間の相対的なもの）の胸部Ｘ線画像およびそのヒストグラムはそれぞれ図８（２）、（３）に示すものとなる。したがって体厚ｔの大小については、その体厚の値自体を外部から入力することなく、この面積比ｈによって定量的に評価することができる。
【００７８】
算出された面積比ｈはパラメータ変更手段43″に入力され、パラメータ変更手段43″は、記憶手段42″に記憶された標準的な体厚ｔ０に相当する面積比ｈ０の被写体についてのエネルギーサブトラクション処理用パラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃを読み出し、これらのパラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃを、入力された面積比ｈの被写体のエネルギーサブトラクション画像としてＸ線の散乱を低減するようなパラメータＫａ′、Ｋｂ′、Ｋｃ′に変更する。そしてこの変更されたパラメータＫａ′、Ｋｂ′、Ｋｃ′はサブトラクション処理手段44に入力される。
【００７９】
サブトラクション処理手段44は、内部メモリ45から第１および第２のＸ線画像信号Ｓ０_１ ，Ｓ０_２ を読み出し、先ずこれら２つの画像信号Ｓ０_１ ，Ｓ０_２ がそれぞれ担持する各Ｘ線画像51，52の相対的な位置合わせを行ない、その後、対応する各画素毎に上記式（１′）に従ってサブトラクション処理が行なわれ、被写体４の例えば骨部の陰影が消去されるとともに軟部の陰影のみが抽出された軟部画像53を表す軟部画像信号（サブトラクション画像信号）Ｓ１が求められる。
【００８０】
この求められた軟部画像信号Ｓ１は画像処理表示装置30のＣＲＴディスプレイ32に送られ、この軟部画像信号Ｓ１に基づく可視画像（軟部画像53）がＣＲＴディスプレイ32に再生表示される。
【００８１】
ＣＲＴディスプレイ32に再生表示された軟部画像53は、被写体の体厚ｔに応じて変動するＸ線の散乱の影響が、エネルギーサブトラクション処理のパラメータを被写体の肺野部と腹腔部との面積比に応じて、すなわち被写体の体厚ｔに応じて変更することにより、低減されたものとなる。
【００８２】
このように本実施形態のエネルギーサブトラクション処理装置40によれば、散乱線の影響が低減された診断性能の高い画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１のエネルギーサブトラクション処理装置の一実施形態の構成を示すブロック図
【図２】Ｘ線撮影装置の概略図
【図３】Ｘ線画像読取装置と図１に示したエネルギーサブトラクション処理装置を含む画像処理表示装置を示す斜視図
【図４】画像処理表示装置内の内部メモリ45に記憶された第１および第２のＸ線画像を表わす２つの画像信号Ｓ０₁ ，Ｓ０₂ に基づいて、エネルギーサブトラクション処理装置40内で行なわれる処理の流れを表わした図
【図５】本発明の第２のエネルギーサブトラクション処理装置の一実施形態の構成を示すブロック図
【図６】パラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃごとに設けられた変換テーブルを示すグラフ
【図７】本発明の第３のエネルギーサブトラクション処理装置の一実施形態の構成を示すブロック図
【図８】体厚に応じた肺野部の面積、腹腔部の面積を説明する図
【符号の説明】
40 エネルギーサブトラクション処理装置
41 入力手段
42 記憶手段
43 パラメータ変更手段
44 サブトラクション処理手段
45 内部メモリ

Claims (4)

1. 同一の被写体を撮影したエネルギー状態の互いに異なる２つの放射線画像をそれぞれ読み取って得られた２つの放射線画像データＳ０ _１ ，Ｓ０ _２ について、対応する画素ごとに前記放射線画像データの、Ｓ１＝Ｋａ・Ｓ０ _２ −Ｋｂ・Ｓ０ _１ ＋Ｋｃ（Ｓ１はサブトラクション処理により得られるサブトラクション画像データ、Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃはパラメータ）に基づいたサブトラクション処理を行なうことにより、前記放射線画像中の所望の組織の陰影を抽出または強調するエネルギーサブトラクション処理方法において、
   前記２つの放射線画像データＳ０ _１ ，Ｓ０ _２ のうち１つの画像データまたは２つの画像データの平均値に基づいて求められた、前記放射線画像中の所望とする組織の陰影を最適な階調で再生し得る、放射線画像データの入出力比を表すスケールファクター値Ｇｐに応じて、該スケールファクター値Ｇｐが大きいほど、前記パラメータＫａ，Ｋｂ，Ｋｃを、ＫａおよびＫｂは大きく，Ｋｃは小さくなるように変更することを特徴とするエネルギーサブトラクション処理方法。
2. 同一の被写体の胸部を撮影したエネルギー状態の互いに異なる２つの胸部放射線画像をそれぞれ読み取って得られた２つの胸部放射線画像データＳ０ _１ ，Ｓ０ _２ について、対応する画素ごとに前記放射線画像データの、Ｓ１＝Ｋａ・Ｓ０ _２ −Ｋｂ・Ｓ０ _１ ＋Ｋｃ（Ｓ１はサブトラクション処理により得られるサブトラクション画像データ、Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃはパラメータ）に基づいたサブトラクション処理を行なうことにより、前記放射線画像中の所望の組織の陰影を抽出または強調するエネルギーサブトラクション処理方法において、
   前記２つの胸部放射線画像のうち少なくとも１つの放射線画像に基づいて、該放射線画像中の肺野部と横隔膜下部との面積比を求め、該面積比に応じて、前記パラメータＫａ，Ｋｂ，Ｋｃを変更することを特徴とするエネルギーサブトラクション処理方法。
3. 同一の被写体を撮影したエネルギー状態の互いに異なる２つの放射線画像をそれぞれ読み取って得られた２つの放射線画像データＳ０ _１ ，Ｓ０ _２ について、対応する画素ごとに前記放射線画像データの、Ｓ１＝Ｋａ・Ｓ０ _２ −Ｋｂ・Ｓ０ _１ ＋Ｋｃ（Ｓ１はサブトラクション処理により得られるサブトラクション画像データ、Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃはパラメータ）に基づいたサブトラクション処理を行なうことにより、前記放射線画像中の所望の組織の陰影を抽出または強調するエネルギーサブトラクション処理装置において、
   前記２つの放射線画像データＳ０ _１ ，Ｓ０ _２ のうち１つの画像データまたは２つの画像データの平均値に基づいて所定の画像処理条件算出手段により求められた、前記放射線画像中の所望とする組織の陰影を最適な階調で再生し得る、放射線画像データの入出力比を表すスケールファクター値Ｇｐに応じて、該スケールファクター値Ｇｐが大きいほど、前記パラメータＫａ，Ｋｂ，Ｋｃを、ＫａおよびＫｂは大きく，Ｋｃは小さくなるように変更するパラメータ変更手段を備えたことを特徴とするエネルギーサブトラクション処理装置。
4. 同一の被写体の胸部を撮影したエネルギー状態の互いに異なる２つの胸部放射線画像をそれぞれ読み取って得られた２つの胸部放射線画像データＳ０ _１ ，Ｓ０ _２ について、対応する画素ごとに前記放射線画像データの、Ｓ１＝Ｋａ・Ｓ０ _２ −Ｋｂ・Ｓ０ _１ ＋Ｋｃ（Ｓ１はサブトラクション処理により得られるサブトラクション画像データ、Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃはパラメータ）に基づいたサブトラクション処理を行なうことにより、前記放射線画像中の所望の組織の陰影を抽出または強調するエネルギーサブトラクション処理装置において、
   前記２つの胸部放射線画像のうち少なくとも１つの放射線画像に基づいて、該放射線画像中の肺野部と横隔膜下部との面積比を求める面積比算出手段と、該面積比に応じて、前記パラメータＫａ，Ｋｂ，Ｋｃを変更するパラメータ変更手段とを備えたことを特徴とするエネルギーサブトラクション処理装置。

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