JP5537266B2

JP5537266B2 - エネルギーサブトラクション処理装置および方法ならびにプログラム

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Publication number: JP5537266B2
Application number: JP2010126386A
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Inventors: 隆浩川村
Original assignee: Fujifilm Corp
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Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2014-07-02
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Description

本発明は、とくに２ショット撮影により取得された高エネルギー画像および低エネルギー画像を用いたエネルギーサブトラクション処理装置および方法ならびにプログラムに関するものである。

従来より、被写体を構成する物質によって透過した放射線の減衰量が違うことを利用して、エネルギーが異なる２種類のエネルギーの放射線を被写体に照射して得られた２枚の放射線画像を用いたエネルギーサブトラクション処理が知られている。このエネルギーサブトラクション処理を利用して、例えば、胸部撮影画像から骨部を除去した軟部画像を生成して、骨に邪魔されることなく軟部に現れた陰影を観察できるようにしている。また逆に軟部を除去した骨部画像を生成し、軟部に邪魔されることなく、骨部に現れた陰影を観察できるようにしている。

このようなエネルギーサブトラクション処理に用いられる２種類のエネルギーの放射線画像の２ショット撮影は、数百ミリSecの間隔で高エネルギー放射線および低エネルギー放射線を被写体に照射することにより行われるが、２ショット間に被写体が動くと画像間に位置ずれが生じ、サブトラクション処理を行って生成した画像（差分画像とする）上にモーションアーチファクトが表れる。

このため、２ショット撮影を行う場合には、モーションアーチファクトを低減するために、被写体を固定したり、被写体に息を止めてもらったりして撮影が行われる。しかしながら、このように被写体を固定する等しても、心臓の拍動は止めることができないため、心臓および肺血管等の血管構造には大きな変化が生じ、その結果、差分画像の心臓および肺野にモーションアーチファクトが生じる。このような場合、心臓の拍動に合わせた心連動撮影を行うことも可能であるが、不整脈により心臓の拍動が一定間隔でないと、心臓の動きに合わせた撮影を行うことができないことから、差分画像におけるモーションアーチファクトを低減することができない。

このため、放射線画像上に設定した複数の関心領域においてエッジ強度を計算し、このエッジ強度を最小にする空間座標に基づいて、放射線画像を構成する各画素のシフトベクトルを算出し、このシフトベクトルを用いて一方の放射線画像を他方の放射線画像にシフトする非線形な歪曲位置合わせを行うことにより、差分画像におけるモーションアーチファクトを減少させる手法が提案されている（特許文献１参照）。

また、２ショット撮影により取得した２つの放射線画像に対して、特定の部位を強調するよう学習されたフィルタによりフィルタリング処理を行うことにより、放射線画像に含まれるノイズを除去してサブトラクション処理を行う手法も提案されている（特許文献２参照）。

特開２００３−２４４５４２号公報特開２００８−１６７９４９号公報

しかしながら、人体の胸部においては、心臓、肺血管、肋骨および横隔膜等の複数の構造物が３次元的にそれぞれ異なる動きをしており、またこれらの複数の組織は被写体像が放射線を検出して画像信号を出力する放射線検出器に投影される方向において重なっている。このため、特許文献１に記載された手法を用いても、複数の構造物のうちの一部の構造物のみしか位置合わせを行うことができないことから、差分画像にモーションアーチファクトが残ってしまう。また、特許文献２に記載された手法は、ノイズを低減することができるものの、差分画像におけるモーションアーチファクトを低減することができない。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、サブトラクション処理により生成される差分画像のモーションアーチファクトを確実に低減することを目的とする。

本発明によるエネルギーサブトラクション処理装置は、異なるエネルギーの放射線を同一被写体内の同一部位に異なる時間に照射することにより取得した２枚の放射線画像を用いたエネルギーサブトラクション処理を行うことにより、前記被写体の主として第１の組織を含む第１の差分画像および前記被写体の主として第２の組織を含む第２の差分画像の少なくとも一方を取得するサブトラクション処理手段と、
前記２枚の放射線画像に撮影された組織の位置ずれを、該２枚の放射線画像上の各部分ごとに評価した評価値を算出する評価手段と、
前記評価値に基づいて、前記第１および前記第２の差分画像の少なくとも一方のモーションアーチファクトを抑制する抑制処理手段とを備えたことを特徴とするものである。

また、本発明によるエネルギーサブトラクション処理装置においては、前記２枚の放射線画像の位置合わせを行う位置合わせ手段をさらに備えるものとし、
前記サブトラクション処理手段を、位置合わせされた前記２枚の放射線画像を用いたエネルギーサブトラクション処理を行うことにより、前記第１の差分画像および前記第２の差分画像の少なくとも一方を取得する手段としてもよい。

また、本発明によるエネルギーサブトラクション処理装置においては、前記評価手段を、前記２枚の放射線画像、または前記第１および前記第２の差分画像に基づいて、前記評価値を算出する手段としてもよい。

また、本発明によるエネルギーサブトラクション処理装置においては、前記評価手段を、前記２枚の放射線画像、または前記第１および前記第２の差分画像に含まれるエッジを表すエッジ画像を取得し、該エッジ画像に基づいて前記評価値を算出する手段としてもよい。

また、本発明によるエネルギーサブトラクション処理装置においては、前記抑制処理手段を、前記第１の差分画像における前記モーションアーチファクトに対応する周波数成分を表す画像を生成し、該画像に前記評価値に基づく係数を乗算することにより前記モーションアーチファクトを表すアーチファクト画像を生成し、前記第１の差分画像から該アーチファクト画像を減算することにより前記第１の差分画像のモーションアーチファクトを抑制する手段としてもよい。

また、本発明によるエネルギーサブトラクション処理装置においては、前記抑制処理手段を、モーションアーチファクトが抑制された前記第１の差分画像を前記２枚の放射線画像のうちのいずれかから減算することにより、モーションアーチファクトが抑制された前記第２の差分画像を取得する手段としてもよい。

本発明によるエネルギーサブトラクション処理方法は、異なるエネルギーの放射線を同一被写体内の同一部位に異なる時間に照射することにより取得した２枚の放射線画像を用いたエネルギーサブトラクション処理を行うことにより、前記被写体の主として第１の組織を含む第１の差分画像および前記被写体の主として第２の組織を含む第２の差分画像の少なくとも一方を取得し、
前記２枚の放射線画像に撮影された組織の位置ずれを、該２枚の放射線画像上の各部分ごとに評価した評価値を算出し、
前記評価値に基づいて、前記第１および前記第２の差分画像の少なくとも一方のモーションアーチファクトを抑制することを特徴とするものである。

なお、本発明によるエネルギーサブトラクション処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。

本発明によれば、異なるエネルギーの放射線を同一被写体の同一部位に異なる時間に照射することにより取得した２枚の放射線画像内の相対応する位置における位置ずれを表す評価値を算出し、エネルギーサブトラクション処理により取得される第１および第２の差分画像の少なくとも一方のモーションアーチファクトを、この評価値に基づいて抑制するようにしたものである。ここで、異なる時間の撮影により２枚の放射線画像を取得する場合、被写体内の構造部が移動した部分においてはその構造物の位置ずれが大きくなり、構造物が移動していない部分においてはその構造物の位置ずれが小さくなる。したがって、位置ずれを表す評価値に基づいて、第１および第２の差分画像の少なくとも一方のモーションアーチファクトを抑制することにより、撮影時における被写体内の部位がずれることにより生じる、差分画像のモーションアーチファクトを確実に低減することができる。

また、２枚の放射線画像の位置合わせを行い、位置合わせされた２枚の放射線画像を用いたエネルギーサブトラクション処理を行って、第１の差分画像および第２の差分画像の少なくとも一方を取得することにより、モーションアーチファクトがある程度抑制された第１の差分画像または第２の差分画像のモーションアーチファクトを、評価値に基づいて抑制することとなるため、より確実にモーションアーチファクトを抑制することができる。

また、２枚の放射線画像、または第１および第２の差分画像に基づいて評価値を算出することにより、位置ずれを精度良く表す評価値を取得できる。

この際、２枚の放射線画像、または第１および第２の差分画像に含まれるエッジ画像を取得し、エッジ画像に基づいて評価値を算出することにより、位置ずれをより精度良く抽出することができるため、より精度のよい評価値を取得することができる。

また、第１の差分画像におけるモーションアーチファクトに対応する周波数成分を表す画像を生成し、この画像に評価値に基づく係数を乗算してモーションアーチファクトを表すアーチファクト画像を生成し、第１の差分画像からアーチファクト画像を減算して第１の差分画像のモーションアーチファクトを抑制することにより、簡易な演算により迅速に第１の差分画像のアーチファクトを抑制する処理を行うことができる。

また、モーションアーチファクトが抑制された第１の差分画像を、２枚の放射線画像のうちのいずれかから減算して、モーションアーチファクトが抑制された第２の差分画像を取得することにより、簡易な演算により迅速に第２の差分画像のアーチファクトを抑制する処理を行うことができる。

本発明の実施形態によるエネルギーサブトラクション処理装置の構成を示す概略ブロック図関心領域（ＲＯＩ）の設定を説明するための図エッジ画像の生成を説明するための図高エネルギー画像の周波数レスポンスを示す図本実施形態において行われる処理を示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態によるエネルギーサブトラクション処理装置の構成を示す概略ブロック図である。なお、図１に示すエネルギーサブトラクション処理装置１は、例えば放射線検出器を用いて放射線画像を取得する撮影コンソールに搭載されてなる。また、図１に示すエネルギーサブトラクション処理装置１の構成は、補助記憶装置に読み込まれたエネルギーサブトラクション処理プログラムをコンピュータ（例えばパーソナルコンピュータ等）上で実行することにより実現される。このとき、このエネルギーサブトラクション処理プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に記憶され、もしくはインターネット等のネットワークを介して配布され、コンピュータにインストールされることになる。

本実施形態によるエネルギーサブトラクション処理装置１は、画像取得部１０、位置合わせ部２０、サブトラクション処理部３０、評価部４０および抑制処理部５０を備える。

画像取得部１０は、放射線検出器により検出された放射線画像を取得するものであり、とくに、異なるエネルギーを有する放射線を用いて、２ショット撮影したときの高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＳＰとを取得するものである。例えば胸部正面撮影において高エネルギー画像ＨＰは放射線源に管電圧が１００〜１４０ｋＶｐ程度印加されたときに撮影された画像であり、低エネルギー画像ＬＰは放射線源に管電圧が５０〜８０ｋＶｐ程度印加されたときに撮影された画像である。なお、高エネルギー画像ＨＰは、そのまま診断にも用いられる。

位置合わせ部２０は、例えば特開２００１−２１８１１０号公報に記載された、低エネルギー画像ＬＰを非線形に歪曲変形（ワーピング）させる等の公知の位置合わせ手法を用いて高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰとの位置合わせを行う。これにより、とくに胸部正面撮影を行った場合、高エネルギー画像ＨＰおよび手エネルギー画像ＬＰに含まれる低周波成分（例えば心臓、横隔膜および肋骨）が位置合わせされるため、サブトラクション処理を行った場合における軟部組織と骨部組織との分離性能を向上させることができる。

サブトラクション処理部３０は、位置合わせ部２０により位置合わせされた高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰとを用いてサブトラクション処理を行い、骨を除去した被写体の軟部を表す軟部画像ＳＰと被写体の骨部を表す骨部画像ＢＰとを生成する。一般的に、サブトラクション画像Ｐｓｕｂは、第１の重み係数Ｋａを積算した高エネルギー画像ＨＰと、第２の重み係数Ｋｂを積算した低エネルギー画像ＬＰとの相対応する画素同志の差分により、下記の式（１）により表される。なお、Ｋｃは所定のオフセット値である。

Ｐｓｕｂ＝Ｋａ・ＨＰ−Ｋｂ・ＬＰ＋Ｋｃ（１）
そして、サブトラクション処理部３０は、式（１）の演算を行うことにより、軟部画像ＳＰをサブトラクション画像Ｐｓｕｂとして生成する。その後、サブトラクション処理部３２は高エネルギー画像ＨＰから軟部画像ＳＰを減算することにより骨部画像ＢＰを生成する（ＢＰ＝ＨＰ−ＳＰ）。なお、本実施形態においては、後述するように骨部画像ＢＰに含まれるモーションアーチファクトを抑制し、モーションアーチファクトが抑制された骨部画像ＢＰ１を高エネルギー画像ＨＰから減算することにより、モーションアーチファクトが抑制された軟部画像ＮＰ１を取得するものである（ＮＰ１＝ＨＰ−ＢＰ１）。このため、サブトラクション処理部３０においては、骨部画像ＢＰのみを生成するようにしてもよい。

評価部４０は、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰ間に生じた位置ずれを表す評価値Ｅ０を算出する。このため、評価部４０は、図２に示すように、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰのそれぞれに対して、対応する格子点上に所定サイズの関心領域（ＲＯＩ）を設定し、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰのそれぞれにおける対応するＲＯＩ間の類似度Ｓ０を算出する。具体的には、正規化相互相関値または正規化相互情報量を類似度Ｓ０として算出する。なお、図２においてはＲＯＩの数を４つとしているがこれに限定されるものではない。また、ＲＯＩは図２に示すように格子点上のみならず、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰに含まれるエッジの交点等、画像の特徴点上に設定するようにしてもよい。

ここで、正規化相互相関値は、例えば特開２０００−３４２５５８号公報に記載された手法を用いて算出する。正規化相互相関は、高エネルギー画像ＨＰのＲＯＩ内のｉ番目の画素の画素値をＨ（ｉ）、低エネルギー画像ＬＰのＲＯＩ内のｉ番目の画素の画素値をＬ（ｉ）とした場合、下記の式（２）により算出することができる。なお、ＩはＲＯＩ内の画素の総画素数、ｍ_H，ｍ_Lは高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰのそれぞれのＲＯＩ内の画素値の平均値、σ_H，σ_Lは高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰのそれぞれのＲＯＩ内の画素値の標準偏差である。

このように、正規化相互相関値を用いることにより、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰ間での露光条件の差に起因する平均濃度あるいは階調の違いに影響を受けることなく、類似度Ｓ０を算出することができる。ここで、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰにおいて位置ずれが存在する領域は、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰの相関が低い。したがって、正規化相互相関値は、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰの対応するＲＯＩが完全に一致する場合に１の値をとり、完全に独立である場合に０の値をとる。

一方、正規化相互情報量は、例えば特開２００５−５２１５０２号公報および特開２００９−１９５４７１号公報に記載された手法を用いて算出できる。相互情報量とは、信号Ｙが持っている信号Ｘに関する情報の量を定量化した尺度であり、正規化相互情報量ＮＭＩ（Ｘ,Ｙ）は、信号Ｘのエントロピーｈ（Ｘ）と信号Ｙのエントロピーｈ（Ｙ）と信号ＸとＹの２次元ヒストグラム（同時ヒストグラム、結合ヒストグラム、連合輝度ヒストグラム）Ｈｉｓｔ（ｘ,ｙ）を算出して、これらを用いて下記の式（３）により算出できる。信号Ｘのエントロピーｈ（Ｘ）は、信号Ｘの値（画素値）ｘの確率密度関数p（ｘ）を用いて算出され、信号Ｙについても同様に信号Ｙのエントロピーｈ（Ｙ）が算出される。

信号ＸとＹが完全に独立である場合は、ｈ（Ｘ,Ｙ）＝ｈ（Ｘ）＋ｈ（Ｙ）となり、独立でない場合は、ｈ（Ｘ,Ｙ）＜ｈ（Ｘ）＋ｈ（Ｙ）となる。ｈ（Ｘ,Ｙ）のとりうる最小の値はｈ（Ｘ）あるいはｈ（Ｙ）なので、正規化相互情報量ＮＭＩ（Ｘ,Ｙ）のとりうる範囲は１〜２である。本実施形態においては、正規化相互情報量のとりうる範囲を０〜１とするために、ＮＭ１（Ｘ，Ｙ）−１を最終的な正規化相互情報量として算出する。これにより、信号ＸとＹが完全に独立な場合にＮＭＩ（Ｘ,Ｙ）＝０となり、重複する情報量が増加するほど大きくなり、信号ＸとＹが完全に等しい場合、すなわち、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰの対応するＲＯＩが完全に一致する場合にＮＭＩ（Ｘ,Ｙ）＝１となる。

以上のようにして算出された類似度Ｓ０は、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰの位置ずれが大きいほど０に近い値となり、位置ずれが小さいほど１に近い値となる。したがって、評価部４０は、位置ずれを表す評価値Ｅ０を（１−Ｓ０）により算出する。これにより、評価値Ｅ０は、０〜１の範囲の値をとり、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰの位置ずれが大きいほど１に近い値となり、位置ずれが小さいほど０に近い値となる。

なお、上記によりＲＯＩ内の画素における評価値Ｅ０を算出できるが、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰのＲＯＩが設定されていない領域については、各ＲＯＩにおける評価値Ｅ０を用いた補間演算を行うことにより評価値Ｅ０を算出する。

また、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰに代えて、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰに含まれる構造物のエッジを表すエッジ画像をそれぞれ生成し、各エッジ画像にＲＯＩを設定して位置ずれを表す評価値Ｅ０を算出してもよい。以下、エッジ画像の生成について説明する。なお、エッジ画像の生成は、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰの双方について行われるが、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰのそれぞれにおいて同一の処理であるため、ここでは高エネルギー画像ＨＰからのエッジ画像の生成についてのみ説明する。

図３はエッジ画像の生成を説明するための図である。まず、評価部４０は、高エネルギー画像ＨＰに対してσ＝１のガウシアンフィルタによりフィルタリング処理を行って、高エネルギー画像ＨＰを１／２に縮小して縮小画像ＨＰ１を生成する。次いで、評価部４０は、例えば３次Ｂスプライン補間等の補間演算を行って、縮小画像ＨＰ１を高エネルギー画像ＨＰと同一サイズに拡大して拡大画像ＨＰ１′を生成する。そして、高エネルギー画像ＨＰから拡大画像ＨＰ１′を減算して、第１の帯域画像Ｈｂ１を生成する。次いで、縮小画像ＨＰ１に対してσ＝１のガウシアンフィルタによりフィルタリング処理を行って、縮小画像ＨＰ１をさらに１／２に縮小して縮小画像ＨＰ２を生成し、縮小画像ＨＰ２を縮小画像ＨＰ１と同一サイズに拡大して拡大画像ＨＰ２′を生成する。そして、拡大画像ＨＰ１′から拡大画像ＨＰ２′を減算して、第２の帯域画像Ｈｂ２を生成する。さらに、所望とする周波数帯域の帯域画像が生成されるまで上記の処理を繰り返すことにより、複数の周波数帯域の帯域画像Ｈｂｊ（ｊ＝１〜ｎ）を生成する。なお、ウェーブレット変換等の他の多重解像度変換の手法を用いることにより、複数の帯域画像Ｈｂｊを生成するようにしてもよい。また、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰのサイズを変更することなく、高周波成分を低減するフィルタリング処理により周波数帯域が異なる複数の帯域画像を生成するようにしてもよ。

図４は高エネルギー画像の周波数レスポンスを示す図である。なお、図４において横軸は（１−ナイキスト周波数）を示す。また、実線は高エネルギー画像ＨＰの帯域Ｂ１〜Ｂ６を示し、破線は高周波数帯域から順に、第１〜第６の帯域画像のレスポンスをそれぞれ示すものとなっている。このため、図４においては帯域Ｂ１〜Ｂ６において、帯域Ｂ６ほど画像に含まれる大きい構造を表すものとなっている。ここで、高エネルギー画像ＨＰの解像度が０．１５ｍｍ／ｐｉｘｅｌの場合、第２〜第４の帯域に肺血管の成分が多く含まれることとなる。このため、本実施形態においては、第２〜第４の帯域画像Ｈｂ２〜Ｈｂ４を図３に示す処理と逆の処理を行うことにより再構成して、高エネルギー画像ＨＰにおける第２〜第４の帯域の周波成分が抽出されたエッジ画像を生成する。なお、再構成は、上記図３に示す処理を逆に行えばよい。すなわち、第４の帯域画像Ｈｂ４に拡大画像ＨＰ４′を加算して縮小画像ＨＰ３を生成し、縮小画像ＨＰ３を拡大して拡大画像ＨＰ３″を生成する。次いで、第３の帯域画像Ｈｂ３に拡大画像ＨＰ３″を加算して縮小画像ＨＰ２を生成し、これをエッジ画像として用いればよい。

このように生成されたエッジ画像においては肺血管の成分が支配的となるため、モーションアーチファクトの原因となる血管の位置ずれを精度良く評価できる。なお、上記第２〜第４の帯域を抽出するハイパスフィルタにより高エネルギー画像ＨＰに対してフィルタリング処理を施すことにより、エッジ画像を生成するようにしてもよい。

なお、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰからの評価値Ｅ０の算出に代えて、骨部画像ＢＰおよび軟部画像ＮＰから評価値Ｅ０を算出してもよい。ここで、エネルギーサブトラクション処理により得られた骨部画像ＢＰおよび軟部画像ＮＰは、本来、互いに独立な信号成分であると仮定することができ、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰに位置ずれがある場合、骨部画像ＢＰおよび軟部画像ＮＰにはそれぞれ同じ位置にモーションアーチファクトが生じる。骨部画像ＢＰおよび軟部画像ＮＰにＲＯＩを設定して類似度Ｓ０を算出すると、モーションアーチファクトが生じているＲＯＩにおいては類似度Ｓ０が大きく（すなわち１に近い値と）なる。したがって、骨部画像ＢＰおよび軟部画像ＮＰにＲＯＩを設定して、上記と同様に正規化相互相関値または正規化相互情報量を類似度Ｓ０として算出し、算出した類似度Ｓ０を位置ずれを表す評価値Ｅ０として用いてもよい。

抑制処理部５０は、骨部画像ＢＰおよび軟部画像ＮＰのモーションアーチファクトを評価値Ｅ０に基づいて抑制し、モーションアーチファクトが抑制された骨部画像ＢＰ１および軟部画像ＮＰ１を生成する。ここで、サブトラクション処理部３０が生成した骨部画像ＢＰには、複雑な動きをする肺血管のモーションアーチファクトが発生している。このモーションアーチファクトは、骨部画像ＢＰにおける肺血管の周波数成分が支配的である。このため、抑制処理部５０は、上述したエッジ画像の生成と同様に、骨部画像ＢＰにおいて、肺血管の周波数成分に相当する第２〜第４の帯域画像を生成し、これを再構成して肺血管の周波数成分が支配的なアーチファクト候補画像Ａｃを生成する。

一方、評価部４０が算出した評価値Ｅ０は、位置ずれが大きいほど１に近い値となっていることから、評価値Ｅ０が１に近いほどモーションアーチファクトである可能性が高く、０に近いほどモーションアーチファクト以外の構造物である可能性が高いこととなる。したがって、抑制処理部５０は、下記の式（４）に示すように、アーチファクト候補画像Ａｃと評価値Ｅ０とを相対応する画素間において乗算することにより、真のアーチファクト画像Ａｒを生成する。なお、真のアーチファクト画像Ａｒにおいては、アーチファクト候補画像Ａｃにおいて、モーションアーチファクトである可能性が低い画素値が抑制され、モーションアーチファクトである可能性が高い画素値が抑制されていないものとなる。

Ａｒ＝Ａｃ×Ｅ０（４）
そして、骨部画像ＢＰから真のアーチファクト画像Ａｒを下記の式（５）に示すように相対応する画素間において減算することにより、モーションアーチファクトが抑制された骨部画像ＢＰ１を生成する。これにより、骨部画像ＢＰに含まれる肺血管の周波数成分のうち、モーションアーチファクトのみが抑制された骨部画像ＢＰ１を得ることができる。

ＢＰ１＝ＢＰ−Ａｒ（５）
さらに、抑制処理部５０は、下記の式（６）に示すように高エネルギー画像ＨＰから骨部画像ＢＰ１を相対応する画素間において減算することにより、モーションアーチファクトが抑制された軟部画像ＮＰ１を生成する。これにより、軟部画像ＮＰに含まれる肺血管の周波数成分のうち、モーションアーチファクトのみが抑制された軟部画像ＮＰ１を得ることができる。

ＮＰ１＝ＨＰ−ＢＰ１（６）
次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図５は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず画像取得部１０が高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰを取得し（画像取得、ステップＳＴ１）、位置合わせ部２０が、低エネルギー画像ＬＰを非線形に歪曲変形させる等の公知の位置合わせ手法を用いて高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰとの位置合わせを行う（ステップＳＴ２）。

位置合わせ後、サブトラクション処理部３０が、高エネルギー画像ＨＰと低エネルギー画像ＬＰとを用いてサブトラクション処理を行い、被写体の軟部を示す軟部画像ＳＰと被写体の骨部を示す骨部画像ＢＰとを生成する（ステップＳＴ３）。なお、本実施形態においては、抑制処理部５０の処理において骨部画像ＢＰのみが必要であるため、サブトラクション処理部３０は、骨部画像ＢＰのみを生成するようにしてもよい。

一方、評価部４０が、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰに生じた位置ずれを表す評価値Ｅ０を算出する（ステップＳＴ４）。なお、ステップＳＴ３，ＳＴ４の処理は、ステップＳＴ４を先に行ってもよく、ステップＳＴ３，ＳＴ４の処理を並列に行ってもよい。

そして抑制処理部５０が、骨部画像ＢＰからアーチファクト候補画像Ａｃを生成し（ステップＳＴ５）、アーチファクト候補画像Ａｃの各画素の画素値Ａｃ（ｉ）と、対応する画素位置における評価値Ｅ０（ｉ）とを乗算することにより、真のアーチファクト画像Ａｒを生成する（ステップＳＴ６）。そして、骨部画像ＢＰから真のアーチファクト画像Ａｒを減算することにより、モーションアーチファクトが抑制された骨部画像ＢＰ１を生成する（ステップＳＴ７）。さらに、抑制処理部５０は、高エネルギー画像ＨＰから骨部画像ＢＰ１を減算することにより、モーションアーチファクトが抑制された軟部画像ＮＰ１を生成し（ステップＳＴ８）、処理を終了する。

ここで、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰにおいては、被写体内の組織が移動した部分においては位置ずれが大きくなり、組織が移動していない位置においては位置ずれが小さくなる。したがって、位置ずれを表す評価値Ｅ０に基づいて、骨部画像ＢＰおよび軟部画像ＮＰのモーションアーチファクトを抑制することにより、骨部画像ＢＰおよび軟部画像ＮＰから位置ずれにより生じるモーションアーチファクトを確実に低減することができる。

また、位置合わせ部２０において、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰの位置合わせを行い、位置合わせされた高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰを用いたエネルギーサブトラクション処理を行うことにより、アーチファクトがある程度抑制された骨部画像ＢＰを用いてモーションアーチファクトを抑制することができるため、より確実にモーションアーチファクトを抑制することができる。

なお、上記実施形態においては、位置合わせ部２０において低エネルギー画像ＬＰを変形することにより高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰの位置合わせを行っているが、高エネルギー画像ＨＰを変形することにより位置合わせを行うようにしてもよい。また、位置合わせ部２０を省略し、高エネルギー画像ＨＰおよび低エネルギー画像ＬＰの位置合わせを行うことなく、サブトラクション処理、評価値の算出およびモーションアーチファクトの抑制の処理を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、胸部正面撮影により取得した画像を用いての処理について説明しているが、モーションアーチファクトが発生しやすい他の部位を撮影することにより取得した画像を用いての処理に対しても適用することができる。

また、上記実施形態においては、本発明によるエネルギーサブトラクション処理装置１を撮影コンソールに搭載しているが、撮影システムにネットワークを介して接続された画像処理ワークステーションや、画像保管通信システム（PACS：Picture Archiving and Communication System）等に転送された画像データに対してのエネルギーサブトラクション処理にも適用することが可能である。また、放射線検出器を用いて取得された画像に限定されるものではなく、ＣＲシステムを用いて取得した画像に対しても適用可能である。

１０画像取得部
２０位置合わせ部
３０サブトラクション処理部
４０評価部
５０抑制処理部

Claims

異なるエネルギーの放射線を同一被写体内の同一部位に異なる時間に照射することにより取得した２枚の放射線画像を用いたエネルギーサブトラクション処理を行うことにより、前記被写体の主として第１の組織を含む第１の差分画像および前記被写体の主として第２の組織を含む第２の差分画像の少なくとも一方を取得するサブトラクション処理手段と、
前記２枚の放射線画像に撮影された組織の位置ずれを、該２枚の放射線画像上の各部分ごとに評価した評価値を算出する評価手段と、
前記第１の差分画像におけるモーションアーチファクトに対応する周波数成分を表す画像および前記第２の差分画像における前記モーションアーチファクトに対応する周波数成分を表す画像の少なくとも一方を生成し、該周波数成分を表す画像および前記評価値に基づいて、前記第１および前記第２の差分画像の少なくとも一方のモーションアーチファクトを抑制する抑制処理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。
前記２枚の放射線画像の位置合わせを行う位置合わせ手段をさらに備え、
前記サブトラクション処理手段は、位置合わせされた前記２枚の放射線画像を用いたエネルギーサブトラクション処理を行うことにより、前記第１の差分画像および前記第２の差分画像の少なくとも一方を取得する手段であることを特徴とする請求項１記載のエネルギーサブトラクション処理装置。
前記評価手段は、前記２枚の放射線画像、または前記第１および前記第２の差分画像に基づいて、前記評価値を算出する手段であることを特徴とする請求項１または２記載のエネルギーサブトラクション処理装置。
前記評価手段は、前記２枚の放射線画像、または前記第１および前記第２の差分画像に含まれるエッジを表すエッジ画像を取得し、該エッジ画像に基づいて前記評価値を算出する手段であることを特徴とする請求項３記載のエネルギーサブトラクション処理装置。
前記抑制処理手段は、前記第１の差分画像における前記モーションアーチファクトに対応する周波数成分を表す画像を生成し、該画像に前記評価値に基づく係数を乗算することにより前記モーションアーチファクトを表すアーチファクト画像を生成し、前記第１の差分画像から該アーチファクト画像を減算することにより前記第１の差分画像のモーションアーチファクトを抑制する手段であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のエネルギーサブトラクション処理装置。
前記抑制処理手段は、モーションアーチファクトが抑制された前記第１の差分画像を前記２枚の放射線画像のうちのいずれかから減算することにより、モーションアーチファクトが抑制された前記第２の差分画像を取得する手段であることを特徴とする請求項５記載のエネルギーサブトラクション処理装置。
異なるエネルギーの放射線を同一被写体内の同一部位に異なる時間に照射することにより取得した２枚の放射線画像を用いたエネルギーサブトラクション処理を行うことにより、前記被写体の主として第１の組織を含む第１の差分画像および前記被写体の主として第２の組織を含む第２の差分画像の少なくとも一方を取得し、
前記２枚の放射線画像に撮影された組織の位置ずれを、該２枚の放射線画像上の各部分ごとに評価した評価値を算出し、
前記第１の差分画像におけるモーションアーチファクトに対応する周波数成分を表す画像および前記第２の差分画像における前記モーションアーチファクトに対応する周波数成分を表す画像の少なくとも一方を生成し、該周波数成分を表す画像および前記評価値に基づいて、前記第１および前記第２の差分画像の少なくとも一方のモーションアーチファクトを抑制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。
異なるエネルギーの放射線を同一被写体内の同一部位に異なる時間に照射することにより取得した２枚の放射線画像を用いたエネルギーサブトラクション処理を行うことにより、前記被写体の主として第１の組織を含む第１の差分画像および前記被写体の主として第２の組織を含む第２の差分画像の少なくとも一方を取得する手順と、
前記２枚の放射線画像に撮影された組織の位置ずれを、該２枚の放射線画像上の各部分ごとに評価した評価値を算出する手順と、
前記第１の差分画像におけるモーションアーチファクトに対応する周波数成分を表す画像および前記第２の差分画像における前記モーションアーチファクトに対応する周波数成分を表す画像の少なくとも一方を生成し、該周波数成分を表す画像および前記評価値に基づいて、前記第１および前記第２の差分画像の少なくとも一方のモーションアーチファクトを抑制する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。