JP4159701B2 - デジタル放射線画像の評価方法および評価装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル放射線画像等の粒状性および画質に関する評価を行なう評価技術に係り、特にデジタルラジオグラフィ装置によるＸ線を用いたデジタル画像の粒状性および画質を評価するデジタル放射線画像の評価方法および評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より医療分野においては、Ｘ線等を利用した種々の医療診断が行われている。これらは、被写体を透過したＸ線等を検出してアナログ画像を生成し、この画像を医療診断に供するものである。例えば、古くからＸ線胸部単純撮影画像が広く用いられている。
また、近年ＤＲ（デジタル・ラジオグラフィ）、ＣＴ（コンピュータ断層像撮影）、ＭＲ（核磁気共鳴像撮影）等の各種デジタル放射線画像が、例えばＣＲＴディスプレイに表示されたり、プリンタ等によって出力され、医療現場において病気の診断に利用されている。
このようなデジタル放射線画像の中でも、特にＸ線を用いたＣＲ（コンピューテッド・ラジオグラフィ）システムにおけるデジタル放射線画像（デジタルラジオグラフィ）が医療分野では広く普及している。
【０００３】
このＣＲシステムでは、輝尽性蛍光体を塗布したＸ線検出器（蓄積蛍光体シート）は、遮光性の高いカセッテと呼ばれるケースに入れられた状態で被写体を透過したＸ線の照射を受ける。そして、カセッテから蓄積蛍光体シートを取り出し、レーザ光線を用いた光学系で蓄積蛍光体シートの撮影面全体がレーザ光線で走査される（スキャンされる）。その際、蓄積蛍光体シートの輝尽性蛍光体は、レーザ光線の照射を受けると、吸収したＸ線量に比例して輝尽発光するため、この発光した光を集光ガイドで集めて、フォトセンサーで検出し、その後デジタル変換してデジタル画像データを得ることができる。このデジタル画像データは、階調処理や空間周波数強調などの各処理が行われ、処理後の画像がＣＲＴディスプレイに表示されたり、プリンタ等によって出力される。
【０００４】
このようなＣＲシステムで得られるデジタル画像は、デジタルデータを基本とするため、上記階調処理や空間周波数強調等の様々なフィルタを設けて画像を自由に修正することが可能である。
例えば、医療用Ｘ線画像は、患者の被曝の点からＸ線の照射線量を多くすることは好ましくないため、少ない照射線量で撮影し、その後得られたデジタル画像について階調処理を行うことで、Ｘ線の照射線量に依存せずに同等の階調、濃度の画像を作成することが可能である。
【０００５】
デジタル画像の粒状性については、Ｘ線のゆらぎに起因するもの、輝尽蛍光体の発光する光のゆらぎに起因するものおよび蓄積蛍光体シートの構造に起因するもの等があげられる。デジタル画像は、撮影する目的に応じてＸ線の照射線量を広い範囲で自由に選択できるが、デジタル画像の粒状性や画質は、Ｘ線の照射線量に大きく依存するため、デジタル画像の粒状性や画質を検査、評価するには、一定のＸ線照射条件のもとで比較する必要がある。しかし、毎回の検査、評価時に正確に一定のＸ線照射量を照射することは困難であり、その照射線量の差が検査、評価値の誤差の原因となる。
【０００６】
そのため、このようなＣＲシステムでは、画質や画像の粒状性の程度を絶えず把握しまた管理しつつ、撮影画像によって適切かつきめ細かな診断が安定的に行えるように、ＣＲシステムによる画像の粒状性や画質を所定のＸ線照射線量に対して知ることが必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、ＣＲシステムの画像の画質や粒状性について、Ｘ線を所定の照射線量を定めて画像を得ようとしても、ぴったりとＸ線照射線量を合わせることはできなかったため、その照射線量の誤差が粒状性や画質の誤差の原因になっていた。
従って、ＣＲシステムの画像の粒状性や画質の評価値を正しく管理することを難しくしていた。このようなデジタル放射線画像の粒状性や画質の評価の問題は、Ｘ線に限られず、α線やβ線等の各種放射線による画像においても困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、デジタル放射線画像の粒状性や画質について所定の照射線量での評価値を精度よく得ることができないといった問題点を解消し、正確な所定の照射線量に対するデジタル画像の粒状性や画質の評価値を正確に得ることができる評価方法および評価装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、Ｘ線を含む放射線を用いて放射線検出器に記録される画像に所定の処理を施してデジタル画像を得、このデジタル画像の粒状性または画質に関する評価を行うに際し、前記放射線の照射線量を変えて記録される画像を２画像以上得、これらの画像に基づいたデジタル画像の粒状性または画質に関する評価値を画像ごとに２つ以上得、この２つ以上の評価値から、前記放射線の照射線量に対する評価値の補正曲線を定め、この補正曲線を用いて、所定の照射線量におけるデジタル画像の粒状性または画質の評価値を得ることを特徴とするデジタル放射線画像の評価方法を提供するものである。
【００１０】
その際、前記デジタル画像は、放射線の照射線量に応じて輝尽発光する蛍光材料を用いて記録された画像に所定の処理を施して得られるデジタル放射線画像であって、
前記評価値は、デジタル画像の粒状性を評価するためのＲＭＳ粒状値の自乗値あるいはウィーナースペクトルの各周波数の値であり、照射線量Ｘに対して前記補正値の補正曲線は、Ａ／Ｘ＋Ｂ（ＡおよびＢは定数）で表され、この補正曲線の定数ＡおよびＢを前記２つ以上の評価値から定めることで補正曲線を定めることが好ましく、また、前記デジタル画像は、放射線の照射線量に応じて輝尽発光する蛍光材料を用いて記録された画像に所定の処理を施して得られるデジタル放射線画像であって、
前記評価値は、デジタル画像の画質を評価するＮＥＱ値であり、照射線量Ｘに対して前記補正値の補正曲線は、１／（Ｃ／Ｘ＋Ｄ）（ＣおよびＤは定数）で表され、この補正曲線の定数ＣおよびＤを前記２つ以上の評価値から定めることで補正曲線を定めることが好ましい。
さらに、前記デジタル画像は、放射線の照射線量に応じて輝尽発光する蛍光材料を塗布した放射線検出器上に形成された画像に所定の処理を施して得られるデジタル放射線画像であって、前記放射線検出器を少なくとも２領域に分けて放射線の照射線量を変えて分割撮影を行い、放射線の照射線量の異なる２画像以上を得、上記記載のデジタル放射線画像の評価方法を行うことが好ましい。その際、前記デジタル放射線画像の画像データは、対数変換されたものを用いるのが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、Ｘ線を含む放射線の照射線量に応じて輝尽発光する蛍光材料の塗布された放射線検出器上に記録された画像に所定の処理を施して得られるデジタル放射線画像を評価する評価装置であって、照射線量を変えて少なくとも２つ以上の画像を同一の放射線検出器に分割撮影し、あるいは別個の放射線検出器に撮影し、この撮影された画像に所定の処理を施してデジタル放射線画像を得るデジタル画像取得手段と、このデジタル画像取得手段によって得られたデジタル画像の各々から粒状性を評価するためのＲＭＳ粒状値の自乗値あるいはウィーナースペクトルのスペクトル値を得、この得られた値から照射線量Ｘに対してＡ／Ｘ＋Ｂ（ＡおよびＢは定数）なる補正曲線の定数ＡおよびＢを定めることによって補正曲線を決定し、この決定された補正曲線から所定の照射線量における粒状性の評価値を算出する粒状性評価手段、および、前記デジタル画像取得手段によって得られたデジタル画像の各々から画質を評価するためのＮＥＱ値を得、この得られた値から照射線量Ｘに対して１／（Ｃ／Ｘ＋Ｄ）（ＣおよびＤは定数）なる補正曲線の定数ＣおよびＤを定めることによって補正曲線を決定し、この決定された補正曲線から所定の照射線量における画質の評価値を算出する画質評価手段のうちの少なくとも一つとを備えたことを特徴とするデジタル放射線画像の評価装置を提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のデジタル放射線画像の評価方法を実施する本発明のデジタル放射線画像の評価装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。なお以下の説明では、Ｘ線を例とした放射線画像に関するものであるが、Ｘ線による画像に限られず、α線やβ線等の各種放射線による画像であってもよい。
【００１３】
図１に、本発明のデジタル放射線画像評価装置の好適実施例であるデジタルＸ線画像評価装置１０を示す。
デジタルＸ線画像評価装置１０は、デジタルＸ線画像診断システムで得られるデジタル画像の粒状性や画質に関する評価を行なう装置であって、Ｘ線の照射されたＸ線検出器である蓄積蛍光体シート上に記録された画像からデジタル画像データを得るデジタル画像データ取得手段１２と、画像の粒状性の評価をＲＭＳ粒状値の自乗値あるいはウィーナースペクトルのスペクトル値で行なう粒状性評価手段１４と、デジタル画像の信号対雑音比を意味するＮＥＱ値によって画質を評価する画質評価手段１６と、得られたデジタル画像データからデジタル画像を表示し、粒状性評価値や画質評価値の算出を行なうグラフ表示を行なうモニタ１８と、評価値を記録保存、管理する評価値記録部２０とを主に有する。
【００１４】
まず、デジタルＸ線画像評価装置１０で処理されるＸ線検出器である蓄積蛍光体シートは、Ｘ線の照射線量に応じて輝尽発光する蛍光材料（例えば、フッ化ハロゲン化バリウム）が塗布されたシートであり、この蓄積蛍光体シートに記録される画像は、蓄積蛍光体シートの記録される領域を少なくとも２領域に分けてＸ線の照射線量を変えて分割撮影を行ったものであり、被写体に遮られることなく、Ｘ線が蓄積蛍光体シートに均一に照射された画像である。そのため、この画像には、Ｘ線のゆらぎや蓄積蛍光体シートの構造上の雑音成分等が含まれる。
なお本発明では、１つの蓄積蛍光体シート上に、Ｘ線の照射線量を変えて分割撮影するが、これに限られず、別個の蓄積蛍光体シート上に、Ｘ線の照射線量を変えた画像を別々に得てもよい。
【００１５】
デジタル画像データ取得手段１２は、上記蓄積蛍光体シート上にＸ線が照射され記録された画像を、所定のレーザビーム、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザビーム等を走査して、Ｘ線の照射線量に応じて蛍光材料を輝尽発光させ、この発光した光をフォトセンサーを用いて信号化する。
【００１６】
すなわち、レーザビームが光源から射出され、ビームエクスパンダによってビーム径を拡径され、ガルバノメータミラー等の光偏向器によって一次元的に（主走査方向に）走査される。主走査方向に走査されたレーザビームは、ｆθレンズによって、所定の読み取り位置に所定のビーム径で結像される。一方、放射線画像を蓄積記録された蛍光体シートは、ローラおよびエンドレスベルトからなる副走査搬送手段によって、その表面を読み取り位置に保たれつつ、主走査方向と直交する副走査方向に副走査搬送される。
前述のように、レーザビームは、主走査方向に走査されているので、副走査方向に搬送される蛍光体シートは、結果的に、レーザビームによって２次元的に全面を走査される。
【００１７】
蛍光体シートのレーザービームによって走査された位置からは、蓄積記録された放射線画像に応じた輝尽発光光が射出される。この輝尽発光光は、光ガイドによって伝播されて、フィルタによって輝尽発光光以外の成分を除去され、フォトマルチプライヤによって、光電的に読み取られる。
このフォトマルチプライヤからの出力信号は、放射線画像の画像信号として出力され、Ｌｏｇ変換を行い、その後ＡＤ変換を行なって、デジタル画像の画素単位の階調値であるデジタル画像データを得る。
ここで、蓄積蛍光体シートは上述したように記録領域が少なくとも２分割され、Ｘ線の照射線量を変えて、分割撮影されているが、蓄積蛍光体シート全体がレーザービームによって走査され読み取られ、すなわち、Ｘ線の照射線量を変えて分割撮影された画像が一度に読み取られる。
モニタ１８には、蓄積蛍光体シート全体に渡って撮影されて得られたデジタル画像が表示され、画像分割され、粒状性評価値や画質評価値を各々得ることができる。
Ｘ線の照射線量を変えた画像を別個の蓄積蛍光体シートに得た場合は、別々にデジタル画像が表示される。
【００１８】
粒状性評価手段１４は、本発明の特徴とする部分であり、デジタルＸ線画像診断システムの画像の粒状性を評価する部分であり、その評価はあるＸ線照射線量におけるＲＭＳ粒状値の自乗値あるいはウィーナースペクトルの値（以降、ＷＳ値という）で行なう。
ＲＭＳ粒状値の自乗値とは、デジタル画像データ取得手段１２で得られたデジタル画像データのうち、画像の所定方向の１ラインの画像データ列または複数ラインの平均の画像データ列である画素単位の階調値について、上記所定方向の１ラインまたは複数ラインの階調値の平均値からの差分の自乗和をとった値、すなわちＲＭＳ変動値（root mean aquare variation）の自乗値をいう。このようなＲＭＳ粒状値の自乗値は、画像の方向それぞれに関して得ることができ、本実施例では、画像の方向をデジタル画像データ取得手段１２でデータを得る際、レーザビームを走査する方向を主走査方向、および、それに直交する方向を副走査方向とし、その各々の方向に対してＲＭＳ粒状値の自乗値を別個に設けている。
また、ＷＳ値とは、画像データである階調値をフーリエ変換したパワースペクトルの所定の空間周波数でのスペクトル値であり、画像の雑音成分を表す評価値である。それゆえ、ウィーナースペクトルのスペクトル値は、注目する空間周波数によって変化する値である。
【００１９】
粒状性評価手段１４では、ＲＭＳ粒状値の自乗値は、通常の公知の方法で計算され、ＷＳ値は、画像データである階調値をフーリエ変換して求めることで得られる。
この得られた評価値はＸ線の照射線量によって変化するため、Ｘ線の照射線量を変えて得られた２つ以上の評価値からＸ線の照射線量に対する補正曲線を算出して、あるＸ線照射線量における評価値を得ることができる。
【００２０】
画質評価手段１６は、デジタル画像の信号対雑音比を意味するＮＥＱ（Noise Equivalent Quanta ）値を用いて画質を評価する部分で、本発明の特徴とする部分である。
ＮＥＱ値とは、以下の式で表され、ノイズ透過量子数と呼ばれるものである。
ＮＥＱ値 ＝ γ2 ×（ｌｏｇe ２）2 ×ＭＴＦ2 ／（ＷＳ値）2
すなわち、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）の自乗値をＷＳ値で割った値に比例し、この値は、雑音成分が低く、すなわちＷＳ値が小さく、画像の先鋭度が高い、すなわちＭＴＦの自乗値が高い程、ＮＥＱ値は高くなり、画像の画質として良好であることを示すものである。
【００２１】
画質評価手段１６では、ＭＴＦの自乗値は、チャート法等の公知の方法で得、ＷＳ値は、、画像データである階調値について画像全体の階調値の平均値からの差分を取り、この差分データを空間周波数にフーリエ変換し、この変換によって得られるパワースペクトルの所定の空間周波数でのスペクトル値を求めることで得られ、ＮＥＱ値を求める。
この求められたＮＥＱ値はＸ線の照射線量によって変化するため、Ｘ線の照射線量を変えて得られた２つ以上のＮＥＱ値からＸ線の照射線量に対する補正曲線を算出して、あるＸ線照射線量における評価値を得ることができる。
【００２２】
モニタ１８は、デジタル画像データ取得手段１２で得られた画像を表示する部分であり、粒状性評価手段１４や画質評価手段１６で得られた評価値等を表示する部分である。また、蓄積蛍光体シートを分割して、異なるＸ線照射線量で画像を得た場合、蓄積蛍光体シート全体の画像を得た後画像が分割され、粒状性評価値や画質評価値を各々得ることができる。
評価値記録部２０は、粒状性評価手段１４や画質評価手段１６で得られた評価値を保存記録する部分である。
なお、本発明のデジタル画像の評価装置には、デジタルＸ線画像評価装置１０におけるモニタ１８のような画像表示装置が必ずしも設けられる必要はなく、デジタル画像の評価装置の外部に接続されてもよい。
【００２３】
デジタルＸ線画像評価装置１０は、以上のように構成される。
つぎに、デジタルＸ線画像評価装置１０の作用について説明する。
【００２４】
まず、Ｘ線検出器である蓄積蛍光体シートは、蓄積蛍光体シートの記録される領域を少なくとも２領域に分けられ、Ｘ線の照射線量を変えて分割撮影を行う。分割撮影の仕方は特に限定されず、例えば、分割撮影する領域のうち撮影されない領域に、Ｘ線を透過しない金属板、たとえば鉛板等で覆い、順次この金属板の覆いの位置を変えて、Ｘ線の照射線量を変えて照射を行なう。
【００２５】
デジタル画像データ取得手段１２では、Ｘ線の照射線量に応じて輝尽発光する蛍光材料が塗布された蓄積蛍光体シート上にＸ線が照射されたものを、所定のレーザビームで走査する。蛍光体シートのレーザービームによって走査された位置からは、蓄積記録された放射線画像に応じた輝尽発光光が射出される。この輝尽発光光は、光ガイドによって伝播されて、フィルタによって輝尽発光光以外の成分を除去され、フォトマルチプライヤによって、光電的に読み取られ信号化される。その後Ｌｏｇ変換を行いＡＤ変換を行なってデジタル画像データを得る。得られたデジタル画像データは、モニタ１８に送られ、画像表示される。
蓄積蛍光体シートを分割して、異なるＸ線照射線量で分割撮影した蓄積蛍光体シート全体の画像を得た後分割される。予め蓄積蛍光体シートを分割して、異なるＸ線照射線量で分割撮影する方が２つの画像を得るのに容易だからである。
【００２６】
つぎに、得られた画像について、粒状性評価が行なわれる。粒状性評価は、粒状性評価手段１４で行なわれ、所定のＸ線照射線量での粒状性の評価値を得る。
まず、得られたデジタルデータから、ＲＭＳ粒状値（以降、ＲＭＳ値という）の自乗値あるいは、ある空間周波数でのＷＳ値を算出する。ＲＭＳ値の自乗値は、画像の一方向の所定のライン上の画素単位の階調値のＲＭＳ値の自乗値を通常の公知の方法によって算出する。ＷＳ値については、画像データである階調値について画像全体の階調値の平均値からの差分を取り、この差分データを空間周波数にフーリエ変換し、この変換によって得られるパワースペクトルの所定の空間周波数でのスペクトル値を求めることで得られる。ＲＭＳ値の自乗値およびＷＳ値は、Ｘ線照射線量の異なる分割された複数の画像から得られるため、画像毎にＲＭＳ値の自乗値あるいはＷＳ値のデータが得られ、合計２つ以上のＲＭＳ値の自乗値またはＷＳ値を得る。
【００２７】
つぎに、Ｘ線照射線量を横軸に、ＲＭＳ値の自乗値あるいはＷＳ値を縦軸にした対数グラフに上記ＲＭＳ値の自乗値またはＷＳ値のデータをプロットする。Ｘ線は照射線量を変えて少なくとも２画像以上得ているので、２つ以上のＲＭＳ値の自乗値またはＷＳ値のデータをグラフにプロットする。また、ＲＭＳ値の自乗値は、主走査方向および副走査方向のそれぞれに分けてプロットすることができる。
【００２８】
つぎに、このプロットされた少なくとも２つのデータに基づいて、ＲＭＳ値の自乗値あるいはＷＳ値の補正曲線を決定する。ＲＭＳ値の自乗値やＷＳ値の補正曲線の決定は、補正曲線が一般にＸ線照射線量Ｘに対して、Ａ／Ｘ＋Ｂ（ＡおよびＢは定数）で表されているので、補正曲線がプロットされた少なくとも２点のデータの上を通るように、定数ＡおよびＢを定めることによって行なわれる。３点以上のプロットに対して補正曲線を定めるには、最小自乗によるカーブフィット方法等公知の方法が用いられる。また、その際データに重み付けをもちいてもよい。
特に、補正曲線がプロットされたグラフ上の２点のデータの上を通るように、補正曲線の定数ＡおよびＢを定めた場合、プロットされたグラフ上の３点以上のデータから得られる補正曲線と大きな差はなく、従来プロットされた２点間を直線的に内挿し所定量の照射線量に対して評価値を精度よく得ることができなかった問題を同じ２点のデータに基づいて解決することができる。
【００２９】
ところで、このような補正曲線が一定の関数の形式で表されることは、本出願の発明者らが見出したものであり、従来のアナログの放射線画像にはないデジタル放射線画像に特有のものである。
つまり、Ｘ線の場合、照射線量Ｘに対して、Ａ／Ｘ＋Ｂ（ＡおよびＢは定数）の関数で表され、Ｘ線の照射線量Ｘが多い領域では、照射線量に係わらず一定値を有するが、照射線量Ｘが少ない領域では照射線量が小さくなるに連れて粒状性が急激に悪化する特徴を示す。Ｘ線の照射線量が小さいとＸ線の粒状性が悪化するのは、一般にデジタルＸ線画像診断システムでの画像の粒状性は、Ｘ線のゆらぎや輝尽蛍光材の発光する光のゆらぎや蓄積蛍光体シート自体の構造ノイズに起因するが、Ｘ線の照射線量が小さい場合、粒状性の評価にとってこのＸ線のゆらぎに起因するノイズが支配的となるからである。
なお、このような特徴はＸ線に限らず、α線やβ線等の各種放射線にも見られる。そのため、本発明は、α線やβ線等の各種放射線にも適用される。
【００３０】
図２には、画像の粒状性を評価する評価方法を説明するグラフが示され、画像の主走査方向および副走査方向について、Ｘ線照射線量の異なる２つのＲＭＳ値の自乗値が対数変換されてプロットされ（主走査方向は記号「＋」で、副走査方向は記号「口」でプロットされている）、さらに、未知数ＡおよびＢを定めることによって定まった補正曲線Ａ／Ｘ＋Ｂを主走査方向および副走査方向の各々について重ね書きされている。また、補正曲線Ａ／Ｘ＋Ｂの構成要素Ａ／Ｘの項およびＢの項についても、主走査方向および副走査方向の各々について重ね書きされている。
得られた補正曲線Ａ／Ｘ＋Ｂの定数ＡおよびＢは、図２のグラフの右上欄に示され、例えば主走査方向の定数Ａは、０．６２×１０-4、定数Ｂは０．１０×１０-4であることが判る。
図２ではＲＭＳ値の自乗値の補正曲線を実施例として挙げたが、ＷＳ値の補正曲線を定めてもよいのは勿論である。
【００３１】
表１の測定値の欄には、図２においてＲＭＳ値の自乗値の補正曲線に用いられた２つのデータが、主走査方向および副走査方向について、Ｘ線照射線量とともに示されている。一方、計算値の欄には、測定に使用されたＸ線照射線量でのＲＭＳ値の自乗値の計算値が補正曲線から算出されている。表１では、補正曲線Ａ／Ｘ＋Ｂの未知定数ＡおよびＢは２つのデータから求められているので、ＲＭＳ値の自乗値の実測値と計算値との間には差異は生じない。さらに計算値の下欄には、主走査方向および副走査方向のＲＭＳ値の自乗値が、Ｘ線の照射線量０．１（ｍＲ）、０．５（ｍＲ）、１．０（ｍＲ）、５．０（ｍＲ）、１０（ｍＲ）、１００（ｍＲ）の各々において示される。
この計算値から、所定のＸ線照射線量、例えば０．５（ｍＲ）や１．０（ｍＲ）でのＲＭＳ値の自乗値を得、所定のＸ線照射線量での評価値を得る。
上記例では、ＲＭＳ値の自乗値であるが、ＷＳ値であってもよい。
【００３２】
【表１】
【００３３】
つぎに、得られた画像についての画質の評価が行なわれる。画質の評価は、画質評価手段１６で行なわれ、所定のＸ線照射線量での画質の評価値であるＮＥＱ値を得る。
まず、得られたデジタルデータから、画質の評価値であるＮＥＱ値を算出する。その際、蓄積蛍光シートの領域を分割して、Ｘ線照射線量を変えて分割撮影された複数の画像から、ＮＥＱ値のデータを２つ以上得る。
ＮＥＱ値は、ＭＴＦの自乗値をＷＳ値で割った値に比例し、ＭＴＦ値およびＷＳ値はそれぞれ空間周波数に依存するため、空間周波数ごとにＮＥＱ値は定まる。ＭＴＦは、従来の公知の例による方法、例えばチャート法またはスリット法を用いる。ＷＳ値は、、画像データである階調値について画像全体の階調値の平均値からの差分を取り、この差分データを空間周波数にフーリエ変換し、この変換によって得られるパワースペクトルの所定の空間周波数でのスペクトル値を求めることで得られる。ここでウィーナースペクトルは、上述したように、Ｘ線照射線量Ｘに対して、補正曲線Ａ／Ｘ＋Ｂの形でスペクトル値を変えるため、ウィーナースペクトルのスペクトル値を分母に持つＮＥＱ値では、Ｘ線の照射線量に対して、１／（Ｃ／Ｘ＋Ｄ）（ＣおよびＤは定数）の形で変化する。そこで、Ｘ線の照射線量の異なる画像のＮＥＱ値を２つ以上得、これより補正曲線１／（Ｃ／Ｘ＋Ｄ）の未知定数ＣおよびＤを定め、補正曲線を算出する。
【００３４】
補正曲線の未知数ＣおよびＤの算出方法は、ＲＭＳ値の自乗値について上述した場合と同じように、Ｘ線の照射線量を横軸に、ＮＥＱ値を縦軸にした対数変換されたグラフにデータをプロットする。Ｘ線は照射線量を変えて少なくとも２画像以上得ているので、２つ以上のＮＥＱ値のデータをグラフにプロットする。その際、ＮＥＱ値は、空間周波数に依存するので、一定の間隔の空間周波数、例えば０．５サイクル／ｍｍ毎にＮＥＱ値をプロットする。
つぎに、このプロットされた少なくとも２つのデータに基づいて、ＮＥＱ値の補正曲線を決定する。補正曲線の決定は、補正曲線１／（Ｃ／Ｘ＋Ｄ）がプロットされた少なくとも２点のデータの上を通るように、定数ＣおよびＤを定めることによって行なわれる。３点以上のプロットに対して補正曲線を定めるには、最小自乗によるカーブフィット方法等公知の方法が用いられる。また、その際データに重み付けをもちいてもよい。
特に、補正曲線がプロットされたグラフ上の２点のデータの上を通るように、補正曲線の定数ＣおよびＤを定めた場合、プロットされたグラフ上の３点以上のデータから得られる補正曲線と大きな差はなく、従来プロットされた２点間を直線的に内挿し所定量の照射線量に対して評価値を精度よく得ることができなかった問題を同じ２点のデータに基づいて解決することができる。
【００３５】
図３には、画像の画質を評価する評価方法を説明するグラフが示され、Ｘ線照射線量の異なる２つのＮＥＱ値が空間周波数０．５（サイクル／ｍｍ）から３．０（サイクル／ｍｍ）まで０．５（サイクル／ｍｍ）毎にプロットされている。また、未知の定数ＣおよびＤを定めることで定まったＮＥＱ値の補正曲線１／（Ｃ／Ｘ＋Ｄ）が重ね書きされている。得られた補正曲線１／（Ｃ／Ｘ＋Ｄ）の定数ＣおよびＤは、図３のグラフの右側の欄に示され、例えば定数Ｃは、空間周波数０．５（サイクル／ｍｍ）では１．４８０×１０-5、定数Ｄは１．７４３×１０-6であることが判る。このようにしてＮＥＱ値の補正曲線を定めることができる。
【００３６】
表２の測定値の欄には、図３で補正曲線に用いられたＸ線照射線量０．５９２（ｍＲ）および９．２３７（ｍＲ）でのＮＥＱ値が空間周波数０．５（サイクル／ｍｍ）毎に示されている。一方、その下欄には、求められた補正曲線でのＸ線の照射線量０．１（ｍＲ）、０．５（ｍＲ）、１．０（ｍＲ）、５．０（ｍＲ）、１０（ｍＲ）、１００（ｍＲ）の各々におけるＮＥＱ値の計算値が示される。この計算値から、所定のＸ線照射線量、例えば０．５（ｍＲ）や１．０（ｍＲ）でのＮＥＱ値の評価値を得る。
【００３７】
【表２】
【００３８】
このようにして、粒状性評価値であるＲＭＳ値の自乗値あるいはＷＳ値および画質評価値であるＮＥＱ値をそれぞれ粒状性評価手段１４および画質評価手段１６で得る際、図２や図３に示されるグラフや表１や表２に示される一覧表が適宜モニタ１８に表示される。
このモニタ１８の表示結果を見ることによって、オペレータは、画像の粒状性や画質を評価し、管理することができる。また、その結果を評価値記憶部２０に記憶させ、一定期間毎に評価を行なうことによって、画像の粒状性や画質についての経時変化を記録することができる。
なお、本実施例では、得られた画像データは対数変換されたものを用いることで、対数グラフ上で容易に補正曲線を定めることができるが、必ずしも対数変換される必要はなく、対数変換されない画像データより補正曲線を定めてもよい。
【００３９】
以上、Ｘ線を用いたデジタル放射線画像の評価方法は、デジタル画像を得るシステムに特有の雑音成分を原因とする粒状性の補正曲線を定めることによって、所定の照射線量での粒状性および画質の評価を行なうものであるが、通常のカメラで撮影されたフィルムに対して、可視光線を照射してフィルムの撮影された画像情報を担持する投影光を得、この投影光をフォトセンサーを用いて信号化し、その後得られた信号をＬｏｇ変換およびＡＤ変換をしてデジタル画像データを得る撮影フィルムのデジタル画像においても、Ｘ線のデジタル画像と同様の評価方法を用いて、デジタル画像の粒状性や画質を評価することができる。
【００４０】
その他、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００４１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明において、放射線の照射線量を変えて得られる２つ以上の画像に基づいたデジタル画像の粒状性または画質に関する評価値を２つ以上得、この２つ以上の評価値から照射線量に対する評価値の補正曲線を定め、この補正曲線を用いて、所定の照射線量におけるデジタル画像の粒状性または画質の評価値を得るため、正確な所定の照射線量に対して粒状性や画質の評価値を正確に得ることができ、その結果、例えば医療診断において安定したきめの細かな診断を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像評価方法を実施する本発明の画像評価装置の一実施例の概略ブロック図である。
【図２】 画像の粒状性を評価する評価方法を説明する説明図である。
【図３】 画像の画質の評価方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０ デジタルＸ線画像評価装置
１２ デジタル画像データ取得手段
１４ 粒状性評価手段
１６ 画質評価手段
１８ モニタ
２０ 評価値記録部
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル放射線画像等の粒状性および画質に関する評価を行なう評価技術に係り、特にデジタルラジオグラフィ装置によるＸ線を用いたデジタル画像の粒状性および画質を評価するデジタル放射線画像の評価方法および評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より医療分野においては、Ｘ線等を利用した種々の医療診断が行われている。これらは、被写体を透過したＸ線等を検出してアナログ画像を生成し、この画像を医療診断に供するものである。例えば、古くからＸ線胸部単純撮影画像が広く用いられている。
また、近年ＤＲ（デジタル・ラジオグラフィ）、ＣＴ（コンピュータ断層像撮影）、ＭＲ（核磁気共鳴像撮影）等の各種デジタル放射線画像が、例えばＣＲＴディスプレイに表示されたり、プリンタ等によって出力され、医療現場において病気の診断に利用されている。
このようなデジタル放射線画像の中でも、特にＸ線を用いたＣＲ（コンピューテッド・ラジオグラフィ）システムにおけるデジタル放射線画像（デジタルラジオグラフィ）が医療分野では広く普及している。
【０００３】
このＣＲシステムでは、輝尽性蛍光体を塗布したＸ線検出器（蓄積蛍光体シート）は、遮光性の高いカセッテと呼ばれるケースに入れられた状態で被写体を透過したＸ線の照射を受ける。そして、カセッテから蓄積蛍光体シートを取り出し、レーザ光線を用いた光学系で蓄積蛍光体シートの撮影面全体がレーザ光線で走査される（スキャンされる）。その際、蓄積蛍光体シートの輝尽性蛍光体は、レーザ光線の照射を受けると、吸収したＸ線量に比例して輝尽発光するため、この発光した光を集光ガイドで集めて、フォトセンサーで検出し、その後デジタル変換してデジタル画像データを得ることができる。このデジタル画像データは、階調処理や空間周波数強調などの各処理が行われ、処理後の画像がＣＲＴディスプレイに表示されたり、プリンタ等によって出力される。
【０００４】
このようなＣＲシステムで得られるデジタル画像は、デジタルデータを基本とするため、上記階調処理や空間周波数強調等の様々なフィルタを設けて画像を自由に修正することが可能である。
例えば、医療用Ｘ線画像は、患者の被曝の点からＸ線の照射線量を多くすることは好ましくないため、少ない照射線量で撮影し、その後得られたデジタル画像について階調処理を行うことで、Ｘ線の照射線量に依存せずに同等の階調、濃度の画像を作成することが可能である。
【０００５】
デジタル画像の粒状性については、Ｘ線のゆらぎに起因するもの、輝尽蛍光体の発光する光のゆらぎに起因するものおよび蓄積蛍光体シートの構造に起因するもの等があげられる。デジタル画像は、撮影する目的に応じてＸ線の照射線量を広い範囲で自由に選択できるが、デジタル画像の粒状性や画質は、Ｘ線の照射線量に大きく依存するため、デジタル画像の粒状性や画質を検査、評価するには、一定のＸ線照射条件のもとで比較する必要がある。しかし、毎回の検査、評価時に正確に一定のＸ線照射量を照射することは困難であり、その照射線量の差が検査、評価値の誤差の原因となる。
【０００６】
そのため、このようなＣＲシステムでは、画質や画像の粒状性の程度を絶えず把握しまた管理しつつ、撮影画像によって適切かつきめ細かな診断が安定的に行えるように、ＣＲシステムによる画像の粒状性や画質を所定のＸ線照射線量に対して知ることが必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、ＣＲシステムの画像の画質や粒状性について、Ｘ線を所定の照射線量を定めて画像を得ようとしても、ぴったりとＸ線照射線量を合わせることはできなかったため、その照射線量の誤差が粒状性や画質の誤差の原因になっていた。
従って、ＣＲシステムの画像の粒状性や画質の評価値を正しく管理することを難しくしていた。このようなデジタル放射線画像の粒状性や画質の評価の問題は、Ｘ線に限られず、α線やβ線等の各種放射線による画像においても困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、デジタル放射線画像の粒状性や画質について所定の照射線量での評価値を精度よく得ることができないといった問題点を解消し、正確な所定の照射線量に対するデジタル画像の粒状性や画質の評価値を正確に得ることができる評価方法および評価装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、Ｘ線を含む放射線を用いて放射線検出器に記録される画像に所定の処理を施してデジタル画像を得、このデジタル画像の粒状性または画質に関する評価を行うに際し、前記放射線の照射線量を変えて記録される画像を２画像以上得、これらの画像に基づいたデジタル画像の粒状性または画質に関する評価値を画像ごとに２つ以上得、この２つ以上の評価値から、前記放射線の照射線量に対する評価値の補正曲線を定め、この補正曲線を用いて、所定の照射線量におけるデジタル画像の粒状性または画質の評価値を得ることを特徴とするデジタル放射線画像の評価方法を提供するものである。
【００１０】
その際、前記デジタル画像は、放射線の照射線量に応じて輝尽発光する蛍光材料を用いて記録された画像に所定の処理を施して得られるデジタル放射線画像であって、
前記評価値は、デジタル画像の粒状性を評価するためのＲＭＳ粒状値の自乗値あるいはウィーナースペクトルの各周波数の値であり、照射線量Ｘに対して前記補正値の補正曲線は、Ａ／Ｘ＋Ｂ（ＡおよびＢは定数）で表され、この補正曲線の定数ＡおよびＢを前記２つ以上の評価値から定めることで補正曲線を定めることが好ましく、また、前記デジタル画像は、放射線の照射線量に応じて輝尽発光する蛍光材料を用いて記録された画像に所定の処理を施して得られるデジタル放射線画像であって、
前記評価値は、デジタル画像の画質を評価するＮＥＱ値であり、照射線量Ｘに対して前記補正値の補正曲線は、１／（Ｃ／Ｘ＋Ｄ）（ＣおよびＤは定数）で表され、この補正曲線の定数ＣおよびＤを前記２つ以上の評価値から定めることで補正曲線を定めることが好ましい。
さらに、前記デジタル画像は、放射線の照射線量に応じて輝尽発光する蛍光材料を塗布した放射線検出器上に形成された画像に所定の処理を施して得られるデジタル放射線画像であって、前記放射線検出器を少なくとも２領域に分けて放射線の照射線量を変えて分割撮影を行い、放射線の照射線量の異なる２画像以上を得、上記記載のデジタル放射線画像の評価方法を行うことが好ましい。その際、前記デジタル放射線画像の画像データは、対数変換されたものを用いるのが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、Ｘ線を含む放射線の照射線量に応じて輝尽発光する蛍光材料の塗布された放射線検出器上に記録された画像に所定の処理を施して得られるデジタル放射線画像を評価する評価装置であって、照射線量を変えて少なくとも２つ以上の画像を同一の放射線検出器に分割撮影し、あるいは別個の放射線検出器に撮影し、この撮影された画像に所定の処理を施してデジタル放射線画像を得るデジタル画像取得手段と、このデジタル画像取得手段によって得られたデジタル画像の各々から粒状性を評価するためのＲＭＳ粒状値の自乗値あるいはウィーナースペクトルのスペクトル値を得、この得られた値から照射線量Ｘに対してＡ／Ｘ＋Ｂ（ＡおよびＢは定数）なる補正曲線の定数ＡおよびＢを定めることによって補正曲線を決定し、この決定された補正曲線から所定の照射線量における粒状性の評価値を算出する粒状性評価手段、および、前記デジタル画像取得手段によって得られたデジタル画像の各々から画質を評価するためのＮＥＱ値を得、この得られた値から照射線量Ｘに対して１／（Ｃ／Ｘ＋Ｄ）（ＣおよびＤは定数）なる補正曲線の定数ＣおよびＤを定めることによって補正曲線を決定し、この決定された補正曲線から所定の照射線量における画質の評価値を算出する画質評価手段のうちの少なくとも一つとを備えたことを特徴とするデジタル放射線画像の評価装置を提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のデジタル放射線画像の評価方法を実施する本発明のデジタル放射線画像の評価装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。なお以下の説明では、Ｘ線を例とした放射線画像に関するものであるが、Ｘ線による画像に限られず、α線やβ線等の各種放射線による画像であってもよい。
【００１３】
図１に、本発明のデジタル放射線画像評価装置の好適実施例であるデジタルＸ線画像評価装置１０を示す。
デジタルＸ線画像評価装置１０は、デジタルＸ線画像診断システムで得られるデジタル画像の粒状性や画質に関する評価を行なう装置であって、Ｘ線の照射されたＸ線検出器である蓄積蛍光体シート上に記録された画像からデジタル画像データを得るデジタル画像データ取得手段１２と、画像の粒状性の評価をＲＭＳ粒状値の自乗値あるいはウィーナースペクトルのスペクトル値で行なう粒状性評価手段１４と、デジタル画像の信号対雑音比を意味するＮＥＱ値によって画質を評価する画質評価手段１６と、得られたデジタル画像データからデジタル画像を表示し、粒状性評価値や画質評価値の算出を行なうグラフ表示を行なうモニタ１８と、評価値を記録保存、管理する評価値記録部２０とを主に有する。
【００１４】
まず、デジタルＸ線画像評価装置１０で処理されるＸ線検出器である蓄積蛍光体シートは、Ｘ線の照射線量に応じて輝尽発光する蛍光材料（例えば、フッ化ハロゲン化バリウム）が塗布されたシートであり、この蓄積蛍光体シートに記録される画像は、蓄積蛍光体シートの記録される領域を少なくとも２領域に分けてＸ線の照射線量を変えて分割撮影を行ったものであり、被写体に遮られることなく、Ｘ線が蓄積蛍光体シートに均一に照射された画像である。そのため、この画像には、Ｘ線のゆらぎや蓄積蛍光体シートの構造上の雑音成分等が含まれる。
なお本発明では、１つの蓄積蛍光体シート上に、Ｘ線の照射線量を変えて分割撮影するが、これに限られず、別個の蓄積蛍光体シート上に、Ｘ線の照射線量を変えた画像を別々に得てもよい。
【００１５】
デジタル画像データ取得手段１２は、上記蓄積蛍光体シート上にＸ線が照射され記録された画像を、所定のレーザビーム、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザビーム等を走査して、Ｘ線の照射線量に応じて蛍光材料を輝尽発光させ、この発光した光をフォトセンサーを用いて信号化する。
【００１６】
すなわち、レーザビームが光源から射出され、ビームエクスパンダによってビーム径を拡径され、ガルバノメータミラー等の光偏向器によって一次元的に（主走査方向に）走査される。主走査方向に走査されたレーザビームは、ｆθレンズによって、所定の読み取り位置に所定のビーム径で結像される。一方、放射線画像を蓄積記録された蛍光体シートは、ローラおよびエンドレスベルトからなる副走査搬送手段によって、その表面を読み取り位置に保たれつつ、主走査方向と直交する副走査方向に副走査搬送される。
前述のように、レーザビームは、主走査方向に走査されているので、副走査方向に搬送される蛍光体シートは、結果的に、レーザビームによって２次元的に全面を走査される。
【００１７】
蛍光体シートのレーザービームによって走査された位置からは、蓄積記録された放射線画像に応じた輝尽発光光が射出される。この輝尽発光光は、光ガイドによって伝播されて、フィルタによって輝尽発光光以外の成分を除去され、フォトマルチプライヤによって、光電的に読み取られる。
このフォトマルチプライヤからの出力信号は、放射線画像の画像信号として出力され、Ｌｏｇ変換を行い、その後ＡＤ変換を行なって、デジタル画像の画素単位の階調値であるデジタル画像データを得る。
ここで、蓄積蛍光体シートは上述したように記録領域が少なくとも２分割され、Ｘ線の照射線量を変えて、分割撮影されているが、蓄積蛍光体シート全体がレーザービームによって走査され読み取られ、すなわち、Ｘ線の照射線量を変えて分割撮影された画像が一度に読み取られる。
モニタ１８には、蓄積蛍光体シート全体に渡って撮影されて得られたデジタル画像が表示され、画像分割され、粒状性評価値や画質評価値を各々得ることができる。
Ｘ線の照射線量を変えた画像を別個の蓄積蛍光体シートに得た場合は、別々にデジタル画像が表示される。
【００１８】
粒状性評価手段１４は、本発明の特徴とする部分であり、デジタルＸ線画像診断システムの画像の粒状性を評価する部分であり、その評価はあるＸ線照射線量におけるＲＭＳ粒状値の自乗値あるいはウィーナースペクトルの値（以降、ＷＳ値という）で行なう。
ＲＭＳ粒状値の自乗値とは、デジタル画像データ取得手段１２で得られたデジタル画像データのうち、画像の所定方向の１ラインの画像データ列または複数ラインの平均の画像データ列である画素単位の階調値について、上記所定方向の１ラインまたは複数ラインの階調値の平均値からの差分の自乗和をとった値、すなわちＲＭＳ変動値（root mean aquare variation）の自乗値をいう。このようなＲＭＳ粒状値の自乗値は、画像の方向それぞれに関して得ることができ、本実施例では、画像の方向をデジタル画像データ取得手段１２でデータを得る際、レーザビームを走査する方向を主走査方向、および、それに直交する方向を副走査方向とし、その各々の方向に対してＲＭＳ粒状値の自乗値を別個に設けている。
また、ＷＳ値とは、画像データである階調値をフーリエ変換したパワースペクトルの所定の空間周波数でのスペクトル値であり、画像の雑音成分を表す評価値である。それゆえ、ウィーナースペクトルのスペクトル値は、注目する空間周波数によって変化する値である。
【００１９】
粒状性評価手段１４では、ＲＭＳ粒状値の自乗値は、通常の公知の方法で計算され、ＷＳ値は、画像データである階調値をフーリエ変換して求めることで得られる。
この得られた評価値はＸ線の照射線量によって変化するため、Ｘ線の照射線量を変えて得られた２つ以上の評価値からＸ線の照射線量に対する補正曲線を算出して、あるＸ線照射線量における評価値を得ることができる。
【００２０】
画質評価手段１６は、デジタル画像の信号対雑音比を意味するＮＥＱ（Noise Equivalent Quanta ）値を用いて画質を評価する部分で、本発明の特徴とする部分である。
ＮＥＱ値とは、以下の式で表され、ノイズ透過量子数と呼ばれるものである。
ＮＥＱ値 ＝ γ2 ×（ｌｏｇe ２）2 ×ＭＴＦ2 ／（ＷＳ値）2
すなわち、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）の自乗値をＷＳ値で割った値に比例し、この値は、雑音成分が低く、すなわちＷＳ値が小さく、画像の先鋭度が高い、すなわちＭＴＦの自乗値が高い程、ＮＥＱ値は高くなり、画像の画質として良好であることを示すものである。
【００２１】
画質評価手段１６では、ＭＴＦの自乗値は、チャート法等の公知の方法で得、ＷＳ値は、、画像データである階調値について画像全体の階調値の平均値からの差分を取り、この差分データを空間周波数にフーリエ変換し、この変換によって得られるパワースペクトルの所定の空間周波数でのスペクトル値を求めることで得られ、ＮＥＱ値を求める。
この求められたＮＥＱ値はＸ線の照射線量によって変化するため、Ｘ線の照射線量を変えて得られた２つ以上のＮＥＱ値からＸ線の照射線量に対する補正曲線を算出して、あるＸ線照射線量における評価値を得ることができる。
【００２２】
モニタ１８は、デジタル画像データ取得手段１２で得られた画像を表示する部分であり、粒状性評価手段１４や画質評価手段１６で得られた評価値等を表示する部分である。また、蓄積蛍光体シートを分割して、異なるＸ線照射線量で画像を得た場合、蓄積蛍光体シート全体の画像を得た後画像が分割され、粒状性評価値や画質評価値を各々得ることができる。
評価値記録部２０は、粒状性評価手段１４や画質評価手段１６で得られた評価値を保存記録する部分である。
なお、本発明のデジタル画像の評価装置には、デジタルＸ線画像評価装置１０におけるモニタ１８のような画像表示装置が必ずしも設けられる必要はなく、デジタル画像の評価装置の外部に接続されてもよい。
【００２３】
デジタルＸ線画像評価装置１０は、以上のように構成される。
つぎに、デジタルＸ線画像評価装置１０の作用について説明する。
【００２４】
まず、Ｘ線検出器である蓄積蛍光体シートは、蓄積蛍光体シートの記録される領域を少なくとも２領域に分けられ、Ｘ線の照射線量を変えて分割撮影を行う。分割撮影の仕方は特に限定されず、例えば、分割撮影する領域のうち撮影されない領域に、Ｘ線を透過しない金属板、たとえば鉛板等で覆い、順次この金属板の覆いの位置を変えて、Ｘ線の照射線量を変えて照射を行なう。
【００２５】
デジタル画像データ取得手段１２では、Ｘ線の照射線量に応じて輝尽発光する蛍光材料が塗布された蓄積蛍光体シート上にＸ線が照射されたものを、所定のレーザビームで走査する。蛍光体シートのレーザービームによって走査された位置からは、蓄積記録された放射線画像に応じた輝尽発光光が射出される。この輝尽発光光は、光ガイドによって伝播されて、フィルタによって輝尽発光光以外の成分を除去され、フォトマルチプライヤによって、光電的に読み取られ信号化される。その後Ｌｏｇ変換を行いＡＤ変換を行なってデジタル画像データを得る。得られたデジタル画像データは、モニタ１８に送られ、画像表示される。
蓄積蛍光体シートを分割して、異なるＸ線照射線量で分割撮影した蓄積蛍光体シート全体の画像を得た後分割される。予め蓄積蛍光体シートを分割して、異なるＸ線照射線量で分割撮影する方が２つの画像を得るのに容易だからである。
【００２６】
つぎに、得られた画像について、粒状性評価が行なわれる。粒状性評価は、粒状性評価手段１４で行なわれ、所定のＸ線照射線量での粒状性の評価値を得る。
まず、得られたデジタルデータから、ＲＭＳ粒状値（以降、ＲＭＳ値という）の自乗値あるいは、ある空間周波数でのＷＳ値を算出する。ＲＭＳ値の自乗値は、画像の一方向の所定のライン上の画素単位の階調値のＲＭＳ値の自乗値を通常の公知の方法によって算出する。ＷＳ値については、画像データである階調値について画像全体の階調値の平均値からの差分を取り、この差分データを空間周波数にフーリエ変換し、この変換によって得られるパワースペクトルの所定の空間周波数でのスペクトル値を求めることで得られる。ＲＭＳ値の自乗値およびＷＳ値は、Ｘ線照射線量の異なる分割された複数の画像から得られるため、画像毎にＲＭＳ値の自乗値あるいはＷＳ値のデータが得られ、合計２つ以上のＲＭＳ値の自乗値またはＷＳ値を得る。
【００２７】
つぎに、Ｘ線照射線量を横軸に、ＲＭＳ値の自乗値あるいはＷＳ値を縦軸にした対数グラフに上記ＲＭＳ値の自乗値またはＷＳ値のデータをプロットする。Ｘ線は照射線量を変えて少なくとも２画像以上得ているので、２つ以上のＲＭＳ値の自乗値またはＷＳ値のデータをグラフにプロットする。また、ＲＭＳ値の自乗値は、主走査方向および副走査方向のそれぞれに分けてプロットすることができる。
【００２８】
つぎに、このプロットされた少なくとも２つのデータに基づいて、ＲＭＳ値の自乗値あるいはＷＳ値の補正曲線を決定する。ＲＭＳ値の自乗値やＷＳ値の補正曲線の決定は、補正曲線が一般にＸ線照射線量Ｘに対して、Ａ／Ｘ＋Ｂ（ＡおよびＢは定数）で表されているので、補正曲線がプロットされた少なくとも２点のデータの上を通るように、定数ＡおよびＢを定めることによって行なわれる。３点以上のプロットに対して補正曲線を定めるには、最小自乗によるカーブフィット方法等公知の方法が用いられる。また、その際データに重み付けをもちいてもよい。
特に、補正曲線がプロットされたグラフ上の２点のデータの上を通るように、補正曲線の定数ＡおよびＢを定めた場合、プロットされたグラフ上の３点以上のデータから得られる補正曲線と大きな差はなく、従来プロットされた２点間を直線的に内挿し所定量の照射線量に対して評価値を精度よく得ることができなかった問題を同じ２点のデータに基づいて解決することができる。
【００２９】
ところで、このような補正曲線が一定の関数の形式で表されることは、本出願の発明者らが見出したものであり、従来のアナログの放射線画像にはないデジタル放射線画像に特有のものである。
つまり、Ｘ線の場合、照射線量Ｘに対して、Ａ／Ｘ＋Ｂ（ＡおよびＢは定数）の関数で表され、Ｘ線の照射線量Ｘが多い領域では、照射線量に係わらず一定値を有するが、照射線量Ｘが少ない領域では照射線量が小さくなるに連れて粒状性が急激に悪化する特徴を示す。Ｘ線の照射線量が小さいとＸ線の粒状性が悪化するのは、一般にデジタルＸ線画像診断システムでの画像の粒状性は、Ｘ線のゆらぎや輝尽蛍光材の発光する光のゆらぎや蓄積蛍光体シート自体の構造ノイズに起因するが、Ｘ線の照射線量が小さい場合、粒状性の評価にとってこのＸ線のゆらぎに起因するノイズが支配的となるからである。
なお、このような特徴はＸ線に限らず、α線やβ線等の各種放射線にも見られる。そのため、本発明は、α線やβ線等の各種放射線にも適用される。
【００３０】
図２には、画像の粒状性を評価する評価方法を説明するグラフが示され、画像の主走査方向および副走査方向について、Ｘ線照射線量の異なる２つのＲＭＳ値の自乗値が対数変換されてプロットされ（主走査方向は記号「＋」で、副走査方向は記号「口」でプロットされている）、さらに、未知数ＡおよびＢを定めることによって定まった補正曲線Ａ／Ｘ＋Ｂを主走査方向および副走査方向の各々について重ね書きされている。また、補正曲線Ａ／Ｘ＋Ｂの構成要素Ａ／Ｘの項およびＢの項についても、主走査方向および副走査方向の各々について重ね書きされている。
得られた補正曲線Ａ／Ｘ＋Ｂの定数ＡおよびＢは、図２のグラフの右上欄に示され、例えば主走査方向の定数Ａは、０．６２×１０-4、定数Ｂは０．１０×１０-4であることが判る。
図２ではＲＭＳ値の自乗値の補正曲線を実施例として挙げたが、ＷＳ値の補正曲線を定めてもよいのは勿論である。
【００３１】
表１の測定値の欄には、図２においてＲＭＳ値の自乗値の補正曲線に用いられた２つのデータが、主走査方向および副走査方向について、Ｘ線照射線量とともに示されている。一方、計算値の欄には、測定に使用されたＸ線照射線量でのＲＭＳ値の自乗値の計算値が補正曲線から算出されている。表１では、補正曲線Ａ／Ｘ＋Ｂの未知定数ＡおよびＢは２つのデータから求められているので、ＲＭＳ値の自乗値の実測値と計算値との間には差異は生じない。さらに計算値の下欄には、主走査方向および副走査方向のＲＭＳ値の自乗値が、Ｘ線の照射線量０．１（ｍＲ）、０．５（ｍＲ）、１．０（ｍＲ）、５．０（ｍＲ）、１０（ｍＲ）、１００（ｍＲ）の各々において示される。
この計算値から、所定のＸ線照射線量、例えば０．５（ｍＲ）や１．０（ｍＲ）でのＲＭＳ値の自乗値を得、所定のＸ線照射線量での評価値を得る。
上記例では、ＲＭＳ値の自乗値であるが、ＷＳ値であってもよい。
【００３２】
【表１】
つぎに、得られた画像についての画質の評価が行なわれる。画質の評価は、画質評価手段１６で行なわれ、所定のＸ線照射線量での画質の評価値であるＮＥＱ値を得る。
まず、得られたデジタルデータから、画質の評価値であるＮＥＱ値を算出する。その際、蓄積蛍光シートの領域を分割して、Ｘ線照射線量を変えて分割撮影された複数の画像から、ＮＥＱ値のデータを２つ以上得る。
ＮＥＱ値は、ＭＴＦの自乗値をＷＳ値で割った値に比例し、ＭＴＦ値およびＷＳ値はそれぞれ空間周波数に依存するため、空間周波数ごとにＮＥＱ値は定まる。ＭＴＦは、従来の公知の例による方法、例えばチャート法またはスリット法を用いる。ＷＳ値は、、画像データである階調値について画像全体の階調値の平均値からの差分を取り、この差分データを空間周波数にフーリエ変換し、この変換によって得られるパワースペクトルの所定の空間周波数でのスペクトル値を求めることで得られる。ここでウィーナースペクトルは、上述したように、Ｘ線照射線量Ｘに対して、補正曲線Ａ／Ｘ＋Ｂの形でスペクトル値を変えるため、ウィーナースペクトルのスペクトル値を分母に持つＮＥＱ値では、Ｘ線の照射線量に対して、１／（Ｃ／Ｘ＋Ｄ）（ＣおよびＤは定数）の形で変化する。そこで、Ｘ線の照射線量の異なる画像のＮＥＱ値を２つ以上得、これより補正曲線１／（Ｃ／Ｘ＋Ｄ）の未知定数ＣおよびＤを定め、補正曲線を算出する。
【００３４】
補正曲線の未知数ＣおよびＤの算出方法は、ＲＭＳ値の自乗値について上述した場合と同じように、Ｘ線の照射線量を横軸に、ＮＥＱ値を縦軸にした対数変換されたグラフにデータをプロットする。Ｘ線は照射線量を変えて少なくとも２画像以上得ているので、２つ以上のＮＥＱ値のデータをグラフにプロットする。その際、ＮＥＱ値は、空間周波数に依存するので、一定の間隔の空間周波数、例えば０．５サイクル／ｍｍ毎にＮＥＱ値をプロットする。
つぎに、このプロットされた少なくとも２つのデータに基づいて、ＮＥＱ値の補正曲線を決定する。補正曲線の決定は、補正曲線１／（Ｃ／Ｘ＋Ｄ）がプロットされた少なくとも２点のデータの上を通るように、定数ＣおよびＤを定めることによって行なわれる。３点以上のプロットに対して補正曲線を定めるには、最小自乗によるカーブフィット方法等公知の方法が用いられる。また、その際データに重み付けをもちいてもよい。
特に、補正曲線がプロットされたグラフ上の２点のデータの上を通るように、補正曲線の定数ＣおよびＤを定めた場合、プロットされたグラフ上の３点以上のデータから得られる補正曲線と大きな差はなく、従来プロットされた２点間を直線的に内挿し所定量の照射線量に対して評価値を精度よく得ることができなかった問題を同じ２点のデータに基づいて解決することができる。
【００３５】
図３には、画像の画質を評価する評価方法を説明するグラフが示され、Ｘ線照射線量の異なる２つのＮＥＱ値が空間周波数０．５（サイクル／ｍｍ）から３．０（サイクル／ｍｍ）まで０．５（サイクル／ｍｍ）毎にプロットされている。また、未知の定数ＣおよびＤを定めることで定まったＮＥＱ値の補正曲線１／（Ｃ／Ｘ＋Ｄ）が重ね書きされている。得られた補正曲線１／（Ｃ／Ｘ＋Ｄ）の定数ＣおよびＤは、図３のグラフの右側の欄に示され、例えば定数Ｃは、空間周波数０．５（サイクル／ｍｍ）では１．４８０×１０-5、定数Ｄは１．７４３×１０-6であることが判る。このようにしてＮＥＱ値の補正曲線を定めることができる。
【００３６】
表２の測定値の欄には、図３で補正曲線に用いられたＸ線照射線量０．５９２（ｍＲ）および９．２３７（ｍＲ）でのＮＥＱ値が空間周波数０．５（サイクル／ｍｍ）毎に示されている。一方、その下欄には、求められた補正曲線でのＸ線の照射線量０．１（ｍＲ）、０．５（ｍＲ）、１．０（ｍＲ）、５．０（ｍＲ）、１０（ｍＲ）、１００（ｍＲ）の各々におけるＮＥＱ値の計算値が示される。この計算値から、所定のＸ線照射線量、例えば０．５（ｍＲ）や１．０（ｍＲ）でのＮＥＱ値の評価値を得る。
【００３７】
【表２】
このようにして、粒状性評価値であるＲＭＳ値の自乗値あるいはＷＳ値および画質評価値であるＮＥＱ値をそれぞれ粒状性評価手段１４および画質評価手段１６で得る際、図２や図３に示されるグラフや表１や表２に示される一覧表が適宜モニタ１８に表示される。
このモニタ１８の表示結果を見ることによって、オペレータは、画像の粒状性や画質を評価し、管理することができる。また、その結果を評価値記憶部２０に記憶させ、一定期間毎に評価を行なうことによって、画像の粒状性や画質についての経時変化を記録することができる。
なお、本実施例では、得られた画像データは対数変換されたものを用いることで、対数グラフ上で容易に補正曲線を定めることができるが、必ずしも対数変換される必要はなく、対数変換されない画像データより補正曲線を定めてもよい。
【００３９】
以上、Ｘ線を用いたデジタル放射線画像の評価方法は、デジタル画像を得るシステムに特有の雑音成分を原因とする粒状性の補正曲線を定めることによって、所定の照射線量での粒状性および画質の評価を行なうものであるが、通常のカメラで撮影されたフィルムに対して、可視光線を照射してフィルムの撮影された画像情報を担持する投影光を得、この投影光をフォトセンサーを用いて信号化し、その後得られた信号をＬｏｇ変換およびＡＤ変換をしてデジタル画像データを得る撮影フィルムのデジタル画像においても、Ｘ線のデジタル画像と同様の評価方法を用いて、デジタル画像の粒状性や画質を評価することができる。
【００４０】
その他、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００４１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明において、放射線の照射線量を変えて得られる２つ以上の画像に基づいたデジタル画像の粒状性または画質に関する評価値を２つ以上得、この２つ以上の評価値から照射線量に対する評価値の補正曲線を定め、この補正曲線を用いて、所定の照射線量におけるデジタル画像の粒状性または画質の評価値を得るため、正確な所定の照射線量に対して粒状性や画質の評価値を正確に得ることができ、その結果、例えば医療診断において安定したきめの細かな診断を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像評価方法を実施する本発明の画像評価装置の一実施例の概略ブロック図である。
【図２】 画像の粒状性を評価する評価方法を説明する説明図である。
【図３】 画像の画質の評価方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０ デジタルＸ線画像評価装置
１２ デジタル画像データ取得手段
１４ 粒状性評価手段
１６ 画質評価手段
１８ モニタ
２０ 評価値記録部
Claims (6)
- Ｘ線を含む放射線を用いて放射線検出器に記録される画像に所定の処理を施してデジタル画像を得、このデジタル画像の粒状性または画質に関する評価を行うに際し、
前記放射線の照射線量を変えて記録される画像を２画像以上得、これらの画像に基づいたデジタル画像の粒状性または画質に関する評価値を画像ごとに２つ以上得、
この２つ以上の評価値から、前記放射線の照射線量に対する評価値の補正曲線を定め、
この補正曲線を用いて、所定の照射線量におけるデジタル画像の粒状性または画質の評価値を得ることを特徴とするデジタル放射線画像の評価方法。 - 前記デジタル画像は、放射線の照射線量に応じて輝尽発光する蛍光材料を用いて記録された画像に所定の処理を施して得られるデジタル放射線画像であって、
前記評価値は、デジタル画像の粒状性を評価するためのＲＭＳ粒状値の自乗値あるいはウィーナースペクトルのスペクトル値であり、照射線量Ｘに対して前記補正値の補正曲線は、Ａ／Ｘ＋Ｂ（ＡおよびＢは定数）で表され、この補正曲線の定数ＡおよびＢを前記２つ以上の評価値から定めることで補正曲線を定める請求項１に記載のデジタル放射線画像の評価方法。 - 前記デジタル画像は、放射線の照射線量に応じて輝尽発光する蛍光材料を用いて記録された画像に所定の処理を施して得られるデジタル放射線画像であって、
前記評価値は、デジタル画像の画質を評価するＮＥＱ値であり、照射線量Ｘに対して前記補正値の補正曲線は、１／（Ｃ／Ｘ＋Ｄ）（ＣおよびＤは定数）で表され、この補正曲線の定数ＣおよびＤを前記２つ以上の評価値から定めることで補正曲線を定める請求項１に記載のデジタル放射線画像の評価方法。 - 前記デジタル画像は、放射線の照射線量に応じて輝尽発光する蛍光材料を塗布した放射線検出器上に形成された画像に所定の処理を施して得られるデジタル放射線画像であって、
前記放射線検出器を少なくとも２領域に分けて放射線の照射線量を変えて分割撮影を行い、放射線の照射線量の異なる２画像以上を得、請求項１〜３のいずれかに記載のデジタル放射線画像の評価方法を行うことを特徴とするデジタル放射線画像の評価方法。 - 前記デジタル放射線画像の画像データは、対数変換されたものを用いる請求項１〜４のいずれかに記載のデジタル放射線画像の評価方法。
- Ｘ線を含む放射線の照射線量に応じて輝尽発光する蛍光材料の塗布された放射線検出器上に記録された画像に所定の処理を施して得られるデジタル放射線画像を評価する評価装置であって、
照射線量を変えて少なくとも２つ以上の画像を同一の放射線検出器に分割撮影し、あるいは別個の放射線検出器に撮影し、この撮影された画像に所定の処理を施してデジタル放射線画像を得るデジタル画像取得手段と、
このデジタル画像取得手段によって得られたデジタル画像の各々から粒状性を評価するためのＲＭＳ粒状値の自乗値あるいはウィーナースペクトルのスペクトル値を得、この得られた値から照射線量Ｘに対してＡ／Ｘ＋Ｂ（ＡおよびＢは定数）なる補正曲線の定数ＡおよびＢを定めることによって補正曲線を決定し、この決定された補正曲線から所定の照射線量における粒状性の評価値を算出する粒状性評価手段、
および、
前記デジタル画像取得手段によって得られたデジタル画像の各々から画質を評価するためのＮＥＱ値を得、この得られた値から照射線量Ｘに対して１／（Ｃ／Ｘ＋Ｄ）（ＣおよびＤは定数）なる補正曲線の定数ＣおよびＤを定めることによって補正曲線を決定し、この決定された補正曲線から所定の照射線量における画質の評価値を算出する画質評価手段のうちの少なくとも一つとを備えたことを特徴とするデジタル放射線画像の評価装置。
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