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JP2018192055A - 画像処理装置、放射線画像撮影システム、画像処理方法、及び画像処理プログラム - Google Patents

画像処理装置、放射線画像撮影システム、画像処理方法、及び画像処理プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出精度を向上することができる、画像処理装置、放射線画像撮影システム、画像処理方法、及び画像処理装置を提供する。【解決手段】コンソール１８の制御部８０は、第１放射線画像データ及び第２放射線画像データを取得し、第１放射線画像と第２放射線画像との差分画像であり、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出に用いるＤＸＡ画像の、軟部領域及び骨部領域を有する導出領域Ｒ１における、画素の位置と画素値との対応関係を表したＤＸＡプロファイルの初期軟部領域の画素値に基づいて、骨量を規定するための予め定められた精度を満たす基準線Ｋを導出可能か否か判定し、導出可能と判定した場合は、初期軟部領域の画素値に基づいて、基準線Ｋを導出する。【選択図】図８

Description

本開示は、画像処理装置、放射線画像撮影システム、画像処理方法、及び画像処理プログラムに関する。
従来、放射線の照射方向に積層され、各々異なるエネルギーの放射線が照射される２つの放射線検出器を備えた放射線画像撮影装置において、各放射線検出器の検出結果を用いて被検体の骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方を導出する技術が知られている（特許文献１参照）。この放射線画像撮影装置では、放射線の入射側に配置された一方の放射線検出器が放射線の低エネルギー成分を主として吸収して放射線画像の画像データを生成し、他方の放射線検出器が放射線の高エネルギー成分を主として吸収して放射線画像の画像データを生成する。
特開２０１１−５６２５７号公報
ところで、骨密度及び骨塩定量の導出には、エネルギーの異なる放射線が照射（吸収）されることにより生成された２つの放射線画像の画像データを用いて生成された画像データ（例えば、ＤＸＡ（Dual-energy X-ray Absorptiometry）画像データ）を用いて導出された、画素位置と画素値との対応関係を表すＤＸＡプロファイルが用いられる。
しかしながら、ＤＸＡプロファイルを用いて骨密度及び骨塩定量を導出する場合、放射線画像の状態等により導出精度が低下する場合があった。
本開示は、上記事情を考慮して成されたものであり、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出精度を向上することができる、画像処理装置、放射線画像撮影システム、画像処理方法、及び画像処理装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本開示の画像処理装置は、照射された放射線の線量の増加に伴って、発生する電荷が増加する変換素子を各々含んで構成される複数の画素が配置された第１放射線検出器及び第２放射線検出器が、放射線が照射される方向に沿って配置された放射線画像撮影装置から、第１のエネルギーの放射線が照射されることにより第１放射線検出器によって生成された第１放射線画像、及び第１のエネルギーと異なる第２のエネルギーの放射線が照射されることにより第２放射線検出器によって生成された第２放射線画像を取得する取得部と、第１放射線画像と第２放射線画像との差分画像であり、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出に用いる導出用差分画像の、軟部組織に対応する領域及び骨部組織に対応する領域を有する導出領域における、画素の位置と画素値との対応関係を表したプロファイルの予め定められた軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、骨量を規定するための予め定められた精度を満たす基準線を導出する導出部と、を備える。
また、上記目的を達成するために、本開示の画像処理装置は、照射された放射線の線量の増加に伴って、発生する電荷が増加する変換素子を各々含んで構成される複数の画素が配置された単一の放射線検出器を含む放射線画像撮影装置から、第１のエネルギーの放射線が照射されることにより放射線検出器によって生成された第１放射線画像、及び第１のエネルギーと異なる第２のエネルギーの放射線が照射されることにより放射線検出器によって生成された第２放射線画像を取得する取得部と、第１放射線画像と第２放射線画像との差分画像であり、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出に用いる導出用差分画像の、軟部組織に対応する領域及び骨部組織に対応する領域を有する導出領域における、画素の位置と画素値との対応関係を表したプロファイルの予め定められた軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、骨量を規定するための予め定められた精度を満たす基準線を導出する導出部と、を備える。
また、本開示の画像処理装置の導出部は、予め定められた精度を満たす基準線を導出可能か否か判定する判定部を備え、判定部が導出可能と判定した場合に、基準線を導出してもよい。
また、本開示の画像処理装置の導出部は、判定部が基準線を導出不可能と判定した場合は、軟部組織に対応する領域を特定し、特定した軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、基準線を導出してもよい。
また、本開示の画像処理装置の判定部は、プロファイルの軟部組織に対応する領域の画素値のばらつきに基づいて、予め定められた精度を満たす基準線を導出可能か否か判定してもよい。
また、本開示の画像処理装置の導出部は、判定部が予め定められた精度を満たす基準線を導出不可能と判定した場合、予め定められた軟部組織に対応する領域よりも広い範囲の軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、基準線を導出してもよい。
また、本開示の画像処理装置の判定部は、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出対象である被検者の体内に発生するガスに起因するガス領域をプロファイルが有する場合、予め定められた精度を満たす基準線が導出不可能と判定し、導出部は、ガス領域と、骨部組織に対応する領域との間の軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、基準線を導出してもよい。
また、本開示の画像処理装置の判定部は、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出対象である被検者の体内に人工物に起因する人工物領域をプロファイルが有する場合、予め定められた精度を満たす基準線が導出不可能と判定してもよい。
また、本開示の画像処理装置の判定部は、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出に用いる骨組織の位置が、予め定められた位置と異なる場合、予め定められた精度を満たす基準線が導出不可能と判定してもよい。
また、本開示の画像処理装置の判定部は、第１放射線画像及び第２放射線画像の生成における撮影条件が予め定められた条件に基づいて、基準線が導出可能であるか否かを判定してもよい。
また、本開示の画像処理装置の判定部は、プロファイルの軟部組織に対応する領域全体の傾きに基づいて、予め定められた精度を満たす基準線を導出可能か否か判定してもよい。
また、本開示の画像処理装置の判定部は、プロファイルの軟部組織に対応する領域の画素値に放射線の散乱線に起因する成分が含まれるか否かに基づいて、予め定められた精度を満たす基準線を導出可能か否か判定してもよい。
また、本開示の画像処理装置の導出部は、判定部が予め定められた精度を満たす基準線を導出不可能と判定した場合、予め定められた散乱線分布モデルに基づいて、予め定められた軟部組織に対応する領域の画素値から放射線の散乱線に起因する成分を除去した後、基準線を導出してもよい。
また、本開示の画像処理装置の導出部は、判定部が予め定められた精度を満たす基準線を導出不可能と判定した場合、第１放射線画像と第２放射線画像との差分画像であり骨部組織を強調した骨部差分画像及び第１放射線画像と第２放射線画像との差分画像であり軟部組織を強調した軟部差分画像の少なくとも一方に基づいて、特定された軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、基準線を導出してもよい。
また、本開示の画像処理装置は、骨部組織に対応する領域における基準線に基づいて規定される骨量に基づいて、骨塩定量及び骨密度の少なくとも一方を導出する骨導出部をさらに備えてもよい。
また、本開示の画像処理装置の第１放射線検出器及び第２放射線検出器の各々は、放射線が照射されることにより光を発する発光層を備え、第１放射線検出器及び第２放射線検出器の各々の複数の画素は、光を受光することにより電荷が発生して蓄積され、第１放射線検出器及び第２放射線検出器のうち、放射線が入射する側に配置された一方の放射線検出器の発光層は、ＣｓＩを含んで構成され、他方の放射線検出器の発光層は、ＧＯＳを含んで構成されていてもよい。
一方、上記目的を達成するために、本開示の放射線画像撮影システムは、本開示の画像処理装置に出力する放射線画像撮影装置と、画像処理装置に第１放射線画像及び第２放射線画像を出力する放射線画像撮影装置と、を備える。
一方、上記目的を達成するために、本開示の画像処理方法は、照射された放射線の線量の増加に伴って、発生する電荷が増加する変換素子を各々含んで構成される複数の画素が配置された第１放射線検出器及び第２放射線検出器が、放射線が照射される方向に沿って配置された放射線画像撮影装置から、第１のエネルギーの放射線が照射されることにより第１放射線検出器によって生成された第１放射線画像、及び第１のエネルギーと異なる第２のエネルギーの放射線が照射されることにより第２放射線検出器によって生成された第２放射線画像を取得し、第１放射線画像と第２放射線画像との差分画像であり、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出に用いる導出用差分画像の、軟部組織に対応する領域及び骨部組織に対応する領域を有する導出領域における、画素の位置と画素値との対応関係を表したプロファイルの予め定められた軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、骨量を規定するための予め定められた精度を満たす基準線を導出する、処理を含む。
また、上記目的を達成するために、本開示の画像処理方法は、照射された放射線の線量の増加に伴って、発生する電荷が増加する変換素子を各々含んで構成される複数の画素が配置された単一の放射線検出器を含む放射線画像撮影装置から、第１のエネルギーの放射線が照射されることにより放射線検出器によって生成された第１放射線画像、及び第１のエネルギーと異なる第２のエネルギーの放射線が照射されることにより放射線検出器によって生成された第２放射線画像を取得し、第１放射線画像と第２放射線画像との差分画像であり、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出に用いる導出用差分画像の、軟部組織に対応する領域及び骨部組織に対応する領域を有する導出領域における、画素の位置と画素値との対応関係を表したプロファイルの予め定められた軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、骨量を規定するための予め定められた精度を満たす基準線を導出する、処理を含む。
また、上記目的を達成するために、本開示の画像処理プログラムは、照射された放射線の線量の増加に伴って、発生する電荷が増加する変換素子を各々含んで構成される複数の画素が配置された第１放射線検出器及び第２放射線検出器が、放射線が照射される方向に沿って配置された放射線画像撮影装置から、第１のエネルギーの放射線が照射されることにより第１放射線検出器によって生成された第１放射線画像、及び第１のエネルギーと異なる第２のエネルギーの放射線が照射されることにより第２放射線検出器によって生成された第２放射線画像を取得し、第１放射線画像と第２放射線画像との差分画像であり、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出に用いる導出用差分画像の、軟部組織に対応する領域及び骨部組織に対応する領域を有する導出領域における、画素の位置と画素値との対応関係を表したプロファイルの予め定められた軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、骨量を規定するための予め定められた精度を満たす基準線を導出する、処理をコンピュータに実行させるものである。
また、上記目的を達成するために、本開示の画像処理プログラムは、照射された放射線の線量の増加に伴って、発生する電荷が増加する変換素子を各々含んで構成される複数の画素が配置された単一の放射線検出器を含む放射線画像撮影装置から、第１のエネルギーの放射線が照射されることにより放射線検出器によって生成された第１放射線画像、及び第１のエネルギーと異なる第２のエネルギーの放射線が照射されることにより放射線検出器によって生成された第２放射線画像を取得し、第１放射線画像と第２放射線画像との差分画像であり、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出に用いる導出用差分画像の、軟部組織に対応する領域及び骨部組織に対応する領域を有する導出領域における、画素の位置と画素値との対応関係を表したプロファイルの予め定められた軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、骨量を規定するための予め定められた精度を満たす基準線を導出する、処理をコンピュータに実行させるものである。
本開示によれば、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出精度を向上することができる。
各実施形態の放射線画像撮影システムの構成の一例を示すブロック図である。 第１実施形態の放射線画像撮影装置の構成の一例を示す側面断面図である。 各実施形態の放射線画像撮影装置の電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。 各実施形態のコンソールの電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。 第１放射線検出器及び第２放射線検出器の各々に到達する放射線量の説明に供するグラフである。 骨密度の導出に用いるＤＸＡプロファイルの導出対象とする領域の一例を示す正面図である。 骨密度の導出処理の説明に供するグラフである。 第１実施形態のコンソールの制御部で実行される画像処理の流れの一例を示すフローチャートである。 ノイズが重畳している場合のプロファイル曲線（ＤＸＡプロファイル）の一例を示すグラフである。 ガス領域が含まれている場合のプロファイル曲線の一例を示すグラフである。 ノイズが重畳している場合の軟部領域の特定の一例を説明する図である。 ガス領域が含まれている場合の軟部領域の特定の一例を説明する図である。 第１実施形態の制御部で実行されるＥＳ画像軟部領域特定処理の一例を示すフローチャートである。 骨部プロファイルのプロファイル曲線を用いて骨部領域を特定する一例を説明するための図である。 軟部プロファイルのプロファイル曲線を用いて軟部領域を特定する一例を説明するための図である。 図１５に示した軟部プロファイルにより特定された軟部領域による基準線の導出の一例を説明するための図である。 骨部プロファイルに対して基準線を導出して骨部領域の面積を導出する一例を説明するための図であれる。 骨部ＥＳ画像のプロファイル曲線にガス領域が含まれる場合の一例を説明するための図である。 被検体の大腿骨を撮影した第１放射線画像及び第２放射線画像により生成されたＤＸＡ画像の一例を示す図である。 第２実施形態の制御部で実行されるＥＳ画像軟部領域特定処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態の制御部で実行される画像処理の一例を示すフローチャートである。 第１実施形態の制御部で実行される散乱線除去処理の一例を示すフローチャートである。 散乱線モデルの一例を説明する図である。 肋骨が含まれる場合のＤＸＡ画像におけるＤＸＡプロファイルのプロファイル曲線の一例を示す図である。 肋骨が含まれる場合に軟部プロファイルのプロファイル曲線から特定される軟部領域の一例を説明する図である。 横突起が含まれる場合のＤＸＡ画像におけるＤＸＡプロファイルのプロファイル曲線の一例を示す図である。 横突起が含まれる場合に軟部プロファイルのプロファイル曲線から特定される軟部領域の一例を説明する図である。 放射線画像撮影装置の構成の他の例を示す側面断面図である。 異なる管電圧で放射線が照射あれた場合の放射線検出器により吸収される放射線量の説明に供するグラフである。
以下、図面を参照して、本開示の技術を実施するための形態例を詳細に説明する。
［第１実施形態］
まず、図１を参照して、本実施形態の放射線画像撮影システム１０の構成について説明する。図１に示すように、放射線画像撮影システム１０は、放射線照射装置１２、放射線画像撮影装置１６、及びコンソール１８を備えている。なお、本実施形態のコンソール１８が、本開示の画像処理装置の一例である。
本実施形態の放射線照射装置１２は、例えばエックス線（Ｘ線）等の放射線Ｒを撮影対象の一例である被検体Ｗに照射する放射線源１４を備えている。放射線照射装置１２の一例としては、回診車等が挙げられる。なお、放射線照射装置１２に対して放射線Ｒの照射を指示する方法は、特に限定されない。例えば、放射線照射装置１２が照射ボタン等を備えている場合は、放射線技師等のユーザが照射ボタンにより放射線Ｒの照射の指示を行うことで、放射線照射装置１２から放射線Ｒを照射してもよい。また、例えば、放射線技師等のユーザが、コンソール１８を操作して放射線Ｒの照射の指示を行うことで、放射線照射装置１２から放射線Ｒを照射してもよい。
放射線照射装置１２は、放射線Ｒの照射の指示を受け付けると、設定された管電圧、管電流、及び照射期間等の曝射条件に従って、放射線源１４から放射線Ｒを照射する。なお、以下では、放射線Ｒの線量を、「放射線量」という。
次に、図２を参照して、本実施形態の放射線画像撮影装置１６の構成について説明する。図２に示すように、放射線画像撮影装置１６は、放射線Ｒを透過する平板状の筐体２１を備え、防水性、抗菌性、及び密閉性を有する構造とされている。筐体２１内には、被検体Ｗを透過した放射線Ｒを各々検出する第１放射線検出器２０Ａ及び第２放射線検出器２０Ｂが設けられている。また、筐体２１内には、放射線制限部材２４、制御基板２６Ａ、制御基板２６Ｂ、及びケース２８が設けられている。放射線画像撮影装置１６は、第１放射線検出器２０Ａ及び第２放射線検出器２０Ｂを用いて、被検体Ｗの放射線画像を撮影する。なお、以下では、第１放射線検出器２０Ａ及び第２放射線検出器２０Ｂを区別せずに総称する場合は、「放射線検出器２０」という。
第１放射線検出器２０Ａは、放射線画像撮影装置１６における放射線Ｒの入射側に配置され、第２放射線検出器２０Ｂは、第１放射線検出器２０Ａの放射線Ｒが透過されて出射される側に積層されて配置されている。また、第１放射線検出器２０Ａは、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板３０Ａ、及び放射線Ｒが照射されることにより光を発する発光層の一例としてのシンチレータ２２Ａを備えている。また、ＴＦＴ基板３０Ａ及びシンチレータ２２Ａは、放射線Ｒの入射側からＴＦＴ基板３０Ａ及びシンチレータ２２Ａの順番で積層されている。なお、上記「積層」とは、放射線画像撮影装置１６における放射線Ｒの入射側又は出射側から視認した場合に、第１放射線検出器２０Ａと第２放射線検出器２０Ｂとが重なって視認される状態のことをいい、具体的にどのように重なっているかは問わない。例えば、第１放射線検出器２０Ａ及び第２放射線検出器２０Ｂ、又は、第１放射線検出器２０Ａ、放射線制限部材２４、及び第２放射線検出器２０Ｂが、互いに接触した状態で重なっていてもよいし、積層方向に空間を有した状態で重なっていてもよい。
また、第２放射線検出器２０Ｂは、ＴＦＴ基板３０Ｂ、及び上記発光層の一例としてのシンチレータ２２Ｂを備えている。また、ＴＦＴ基板３０Ｂ及びシンチレータ２２Ｂは、放射線Ｒの入射側からＴＦＴ基板３０Ｂ及びシンチレータ２２Ｂの順番で積層されている。
すなわち、第１放射線検出器２０Ａ及び第２放射線検出器２０Ｂは、ＴＦＴ基板３０Ａ、３０Ｂ側から放射線Ｒが照射される表面読取方式（所謂ＩＳＳ（Irradiation Side Sampling）方式）の放射線検出器である。
本実施形態の放射線画像撮影装置１６では、第１放射線検出器２０Ａのシンチレータ２２Ａと、第２放射線検出器２０Ｂのシンチレータ２２Ｂとは、シンチレータの組成が異なる。具体的には、一例として、シンチレータ２２Ａは、ＣｓＩ（Ｔｌ）（タリウムが添加されたヨウ化セシウム）を主成分として含んでおり、シンチレータ２２Ｂは、ＧＯＳ（ガドリニウム硫酸化物）を主成分として含んでいる。ＧＯＳは、ＣｓＩよりも高エネルギー側の放射線Ｒに対する感度が高い。なお、シンチレータ２２Ａの組成及びシンチレータ２２Ｂの組成の組み合わせは、上記の例に限定されず、他の組成の組み合わせでもよいし、同じ組成の組み合わせでもよい。
また、例えば、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂは、厚みによっても発光特性が変化し、厚くなる程、発光量が多く、感度が高くなるが光散乱等で画質が低下する。
また、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂは、例えば、上記ＧＯＳ等、放射線Ｒが照射されることにより発光する粒子を充填して形成する場合、粒子の粒径が大きい程、発光量が多く、感度が高くなるが、光散乱が多くなって隣接する画素３２に影響を与えるため、画質が低下する。
また、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂは、小粒子と大粒子の重層構造とすることができる。例えば、本実施形態の放射線画像撮影装置１６と異なり、第１放射線検出器２０Ａ及び第２放射線検出器２０Ｂの各々において、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂ側からＴＦＴ基板３０Ａ、３０Ｂ側に向けて放射線Ｒが照射される場合、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂは放射線Ｒの照射側に近い側を小粒子が充填された領域とし、放射線Ｒが出射する側であるＴＦＴ基板３０側を大粒子が充填された領域とした方が画像のボケが少ないが、小粒子で放射状に発した光の斜め成分がＴＦＴ基板３０Ａ、３０Ｂまで届き難く感度が低下する。また、小粒子が充填された領域と大粒子が充填された領域との比率を異ならせて、小粒子が充填された領域による層に対して大粒子が充填された領域による層を多くすることにより感度が高くなるが、光散乱が隣接する画素３２に影響を与えるので、画質が低下する。
また、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂは、上記粒子の充填率が高いほど感度が高くなるが、光の散乱が多くなり画質が低下する。ここで、充填率とは、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂの粒子の総体積の各々をシンチレータ２２Ａ、２２Ｂの体積で除した後、１００を乗じた値（シンチレータ２２Ａ、２２Ｂの粒子の総体積／シンチレータ２２Ａ、２２Ｂの体積×１００）である。なお、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂは、粉体を取り扱う上、充填率が８０％を超えると製造上困難であるため、充填率が５０体積％〜８０体積％であることが好ましい。
また、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂは、付活剤のドープ量によっても発光特性が変化し、付活剤のドープ量が多くなるほど発光量が増加する傾向があるが、光の散乱が多くなり画質が低下する。
また、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂは、用いる材料を変えることにより、放射線Ｒに対する発光特性が異なる。例えば、本実施形態の放射線画像撮影装置１６と異なり、第１放射線検出器２０Ａ及び第２放射線検出器２０Ｂの各々において、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂ側からＴＦＴ基板３０Ａ、３０Ｂ側に向けて放射線Ｒが照射される場合、シンチレータ２２ＡをＧＯＳで形成し、シンチレータ２２ＢをＣｓＩ（Ｔｌ）で形成することにより、シンチレータ２２Ａは感度重視となり、シンチレータ２２Ｂは画質重視となる。
また、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂは、平板状や柱状分離の層構造とすることにより、放射線Ｒに対する発光特性が異なる。
例えば、シンチレータ２２Ａを平板状の層構造とし、シンチレータ２２Ｂを柱状分離の層構造とすることにより、シンチレータ２２Ａは感度重視となり、シンチレータ２２Ｂは画質重視となる。
また、シンチレータ２２Ａ、２２ＢのＴＦＴ基板３０Ａ、３０Ｂと反対側の面に放射線Ｒ線を透過し、可視光を反射する反射層を形成することにより、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂにより発生した光をより効率的にＴＦＴ基板３０Ａ、３０Ｂへ導けるため、感度が向上する。なお、反射層を設ける方法は、スパッタ法、蒸着法、及び塗布法のいずれでもよく、特に限定されない。反射層としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、及びＴｉ等、使用するシンチレータ２２Ａ、２２Ｂの発光波長領域での反射率の高い物質が好ましい。例えば、シンチレータ２２Ａ、２２ＢがＧＯＳ：Ｔｂの場合、波長は４００ｎｍ〜６００ｎｍにおいて反射率の高いＡｇ、Ａｌ、及びＣｕ等がよく、厚さは、０．０１μｍ未満では反射率が得られず、３μｍを超えても反射率の向上で更なる効果得られないため、０．０１μｍ〜３μｍが好ましい。
そのため、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂは、粒子の粒径、粒子の重層構造、粒子の充填率、付活剤のドープ量、材料、層構造の変更、及び反射層の形成に応じて、特性を異ならせてもよいことはいうまでもない。
また、第１放射線検出器２０Ａと第２放射線検出器２０Ｂとの間には、放射線Ｒの透過を制限する放射線制限部材２４が設けられている。放射線制限部材２４の一例としては、銅及び錫等の板状部材が挙げられる。また、放射線制限部材２４は、放射線の制限（透過率）を均一とするため、放射線Ｒの入射方向における厚みのばらつきが１％以下であることが好ましい。なお、第１放射線検出器２０Ａで十分に放射線Ｒが吸収される場合は、放射線制限部材２４は設けなくてもよい。
制御基板２６Ａは、第１放射線検出器２０Ａに対応して設けられ、後述する画像メモリ５６Ａ及び制御部５８Ａ等の電子回路が形成された基板である。また、制御基板２６Ｂは、第２放射線検出器２０Ｂに対応して設けられ、後述する画像メモリ５６Ｂ及び制御部５８Ｂ等の電子回路が形成された基板である。また、制御基板２６Ａ及び制御基板２６Ｂは、第２放射線検出器２０Ｂにおける放射線Ｒの入射側の反対側に配置されている。
ケース２８は、筐体２１内の一端側の放射線検出器２０とは重ならない位置（すなわち、撮影領域の範囲外）に配置され、後述する電源部７０等が収容される。なお、ケース２８の設置位置は特に限定されず、例えば、第２放射線検出器２０Ｂの放射線の入射側の反対側の位置であって、放射線検出器２０と重なる位置に配置されてもよい。
次に、図３を参照して、本実施形態の放射線画像撮影装置１６の電気系の要部構成について説明する。
図３に示すように、ＴＦＴ基板３０Ａには、画素３２が一方向（図３の行方向）及び一方向に交差する交差方向（図３の列方向）に２次元状に複数設けられている。画素３２は、センサ部３２Ａ、及び電界効果型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ、以下、単に「薄膜トランジスタ」という。）３２Ｂを含む。
センサ部３２Ａは、図示しない上部電極、下部電極、及び光電変換膜等を含み、シンチレータ２２Ａが発する光を吸収して電荷を発生させ、発生させた電荷を蓄積する。薄膜トランジスタ３２Ｂは、センサ部３２Ａに蓄積された電荷を制御信号に応じて読み出して出力する電気信号に変換して出力する。なお、センサ部３２Ａが放射線量の増加に伴い、発生する電荷が増加する変換素子の一例である。
また、ＴＦＴ基板３０Ａには、上記一方向に延設され、各薄膜トランジスタ３２Ｂをオン及びオフさせるための複数本のゲート配線３４が設けられている。また、ＴＦＴ基板３０Ａには、上記交差方向に配設され、オン状態の薄膜トランジスタ３２Ｂを介して電荷を読み出すための複数本のデータ配線３６が設けられている。
また、ＴＦＴ基板３０Ａの隣り合う２辺の一辺側にゲート配線ドライバ５２Ａが配置され、他辺側に信号処理部５４Ａが配置されている。ＴＦＴ基板３０Ａの個々のゲート配線３４はゲート配線ドライバ５２Ａに接続され、ＴＦＴ基板３０Ａの個々のデータ配線３６は信号処理部５４Ａに接続されている。
ＴＦＴ基板３０Ａの各薄膜トランジスタ３２Ｂは、ゲート配線ドライバ５２Ａからゲート配線３４を介して供給される制御信号により各ゲート配線３４毎（本実施形態では、図３に示した行単位）で順にオン状態とされる。そして、オン状態とされた薄膜トランジスタ３２Ｂによって読み出された電荷は、電気信号としてデータ配線３６を伝送されて信号処理部５４Ａに入力される。これにより、電荷が各ゲート配線３４毎（本実施形態では、図３に示した行単位）で順に読み出され、二次元状の放射線画像を示す画像データが取得される。
信号処理部５４Ａは、個々のデータ配線３６毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路及びサンプルホールド回路（何れも図示省略）を備えており、個々のデータ配線３６を伝送された電気信号は増幅回路で増幅された後にサンプルホールド回路に保持される。また、サンプルホールド回路の出力側にはマルチプレクサ、及びＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換器が順に接続されている。そして、個々のサンプルホールド回路に保持された電気信号はマルチプレクサに順に（シリアルに）入力され、マルチプレクサにより順次選択された電気信号がＡ／Ｄ変換器によってデジタルの画像データへ変換される。
信号処理部５４Ａには後述する制御部５８Ａが接続されており、信号処理部５４ＡのＡ／Ｄ変換器から出力された画像データは制御部５８Ａに順次出力される。制御部５８Ａには画像メモリ５６Ａが接続されており、信号処理部５４Ａから順次出力された画像データは、制御部５８Ａによる制御によって画像メモリ５６Ａに順次記憶される。画像メモリ５６Ａは予め定められた枚数分の画像データを記憶可能な記憶容量を有しており、放射線画像の撮影が行われる毎に、撮影によって得られた画像データが画像メモリ５６Ａに順次記憶される。
制御部５８Ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６０、ＲＯＭ（Read Only Memory）とＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むメモリ６２、及びフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶部６４を備えている。制御部５８Ａの一例としては、マイクロコンピュータ等が挙げられる。
通信部６６は、制御部５８Ａに接続され、無線通信及び有線通信の少なくとも一方により、放射線照射装置１２及びコンソール１８等の外部の装置との間で各種情報の送受信を行う。電源部７０は、前述した各種回路や各素子(ゲート配線ドライバ５２Ａ、信号処理部５４Ａ、画像メモリ５６Ａ、制御部５８Ａ、及び通信部６６等）に電力を供給する。なお、図３では、錯綜を回避するために、電源部７０と各種回路や各素子を接続する配線の図示を省略している。
なお、第２放射線検出器２０ＢのＴＦＴ基板３０Ｂ、ゲート配線ドライバ５２Ｂ、信号処理部５４Ｂ、画像メモリ５６Ｂ、及び制御部５８Ｂの各構成部品については、各々第１放射線検出器２０Ａの対応する構成部品と同様であるため、ここでの説明を省略する。なお、制御部５８Ａ及び制御部５８Ｂは、互いに通信可能に接続されている。
以上の構成により、本実施形態の放射線画像撮影装置１６は、第１放射線検出器２０Ａ及び第２放射線検出器２０Ｂの各々を用いて、放射線画像の撮影を行う。なお、以下では、第１放射線検出器２０Ａによる撮影により得られた放射線画像を「第１放射線画像」といい、第１放射線画像を示す画像データを「第１放射線画像データ」という。また、以下では、第２放射線検出器２０Ｂによる撮影により得られた放射線画像を「第２放射線画像」といい、第２放射線画像を示す画像データを「第２放射線画像データ」という。
次に、図４を参照して、本実施形態のコンソール１８の構成について説明する。図４に示すように、コンソール１８は、制御部８０を備える。制御部８０は、コンソール１８の全体的な動作を司るＣＰＵ８２、各種プログラム及び各種パラメータ等が予め記憶されたＲＯＭ８４、及びＣＰＵ８２による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるＲＡＭ８６を備える。
また、コンソール１８は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の不揮発性の記憶部８８を備える。記憶部８８は、第１放射線検出器２０Ａにより撮影された放射線画像を示す画像データ、第２放射線検出器２０Ｂにより撮影された放射線画像を示す画像データ、及びその他の各種データを記憶して保持する。
また、コンソール１８は、表示部９２、操作部９４、及び通信部９６を備えている。表示部９２は、撮影に関する情報等及び撮影により得られた放射線画像等を表示する。操作部９４は、放射線画像の撮影の指示操作及び撮影された放射線画像の画像処理に関する指示等を、ユーザが入力するために用いられる。操作部９４は、一例としてキーボードの形態を有するものであってもよいし、表示部９２と一体化されたタッチパネルの形態を有するものであってもよい。通信部９６は、無線通信及び有線通信の少なくとも一方により、放射線画像撮影装置１６及び放射線照射装置１２との間で各種情報の送受信を行う。また、通信部９６は、無線通信及び有線通信の少なくとも一方により、ＰＡＣＳ(Picture Archiving and Communication System：画像保存通信システム）及びＲＩＳ（Radiology Information System：放射線情報システム）等の外部のシステムとの間で各種情報の送受信を行う。
制御部８０、記憶部８８、表示部９２、操作部９４、及び通信部９６の各部が、バス９９を介して互いに接続されている。
ところで、本実施形態の放射線画像撮影装置１６では、第１放射線検出器２０Ａ及び放射線制限部材２４により放射線Ｒが吸収されるため、第２放射線検出器２０Ｂに到達する放射線量は、第１放射線検出器２０Ａに到達する放射線量よりも少なくなる。さらに、放射線制限部材２４は、それを構成する素材にもよるが、一般に、放射線Ｒを構成するエネルギーのうち、軟線成分を硬線成分よりも多く吸収するという特徴を持つ。そのため、第２放射線検出器２０Ｂに到達する放射線Ｒのエネルギー分布は、第１放射線検出器２０Ａに到達する放射線Ｒのエネルギー分布に比べると、硬線成分に偏った分布を持つ。
本実施形態では、一例として、第１放射線検出器２０Ａに到達した放射線Ｒは、第１放射線検出器２０Ａにより約５０％吸収されて放射線画像の撮影に用いられる。また、第１放射線検出器２０Ａを透過して放射線制限部材２４に到達した放射線Ｒは、放射線制限部材２４により約６０％吸収される。また、第１放射線検出器２０Ａ及び放射線制限部材２４を透過して第２放射線検出器２０Ｂに到達した放射線Ｒは、第２放射線検出器２０Ｂにより約５０％吸収されて放射線画像の撮影に用いられる。なお、放射線Ｒのエネルギーによっては放射線検出器２０及び放射線制限部材２４による放射線の吸収率は異なるため、スペクトルの形状は変化する。
すなわち、第２放射線検出器２０Ｂによる放射線画像の撮影に用いられる放射線量は、第１放射線検出器２０Ａによる放射線画像の撮影に用いられる放射線量の約２０％となる。なお、第１放射線検出器２０Ａによる放射線画像の撮影に用いられる放射線量と、第２放射線検出器２０Ｂによる放射線画像の撮影に用いられる放射線量との比は、上記の比に限らない。但し、第２放射線検出器２０Ｂによる放射線画像の撮影に用いられる放射線量は、診断の観点から、第１放射線検出器２０Ａによる放射線画像の撮影に用いられる放射線量の１０％以上であることが好ましい。
また、放射線Ｒは低エネルギーの成分から吸収される。図５を参照して、第１放射線検出器２０Ａ及び第２放射線検出器２０Ｂの各々により吸収される放射線Ｒについて説明する。なお、図５は、放射線源１４の管電圧を８０ｋＶとした場合において、縦軸は放射線Ｒの単位面積当たりの吸収量を示し、横軸は放射線Ｒのエネルギーを示している。また、図５の実線Ｌ１は、第１放射線検出器２０Ａが吸収する放射線Ｒについてのエネルギーと単位面積当たりの吸収量との関係を示している。また、図５の実線Ｌ２は、第２放射線検出器２０Ｂが吸収する放射線Ｒについてのエネルギーと単位面積当たりの吸収量との関係を示している。放射線Ｒは低エネルギーの成分から吸収されるため、一例として図５に示すように、第２放射線検出器２０Ｂに到達する放射線Ｒのエネルギー成分は、第１放射線検出器２０Ａに到達する放射線Ｒのエネルギー成分の低エネルギー成分が除かれたものとなる。すなわち、第１放射線検出器２０Ａに照射される放射線Ｒと、第１放射線検出器２０Ａを透過して第２放射線検出器２０Ｂに照射される放射線Ｒとは、エネルギーが異なる。従って、本実施形態の放射線画像撮影装置１６では、エネルギーの異なる放射線Ｒが各放射線検出器２０に照射されることによって、各放射線検出器２０により放射線画像が生成される。
ところで、本実施形態のコンソール１８は、エネルギーの異なる放射線Ｒ（第１のエネルギーの放射線Ｒ及び第２のエネルギーの放射線Ｒ）が各放射線検出器２０に照射されることによって、各放射線検出器２０により生成された放射線画像データを各々取得する。また、コンソール１８は、第１放射線画像データと第２放射線画像データとの対応する画素毎に画素値の比を導出することによって、被検体Ｗの骨密度を導出するための画像データを生成する。なお、以下では、被検体Ｗの骨密度を導出するための画像データを「ＤＸＡ（Dual-energy X-ray Absorptiometry）画像データ」といい、ＤＸＡ画像データが示す画像を「ＤＸＡ画像」という。具体的には、コンソール１８は、第１放射線画像データ及び第２放射線画像データの各々の各画素値に対してログ変換を行う。そして、コンソール１８は、第１放射線画像データに対してログ変換を行って得られた画像データから、第２放射線画像データに対してログ変換を行って得られた画像データを、対応する画素毎に減算することによりＤＸＡ画像データを生成する。このように、本実施形態のＤＸＡ画像は、本開示の導出用差分画像の一例である。
また、本実施形態のコンソール１８は、一例として図６に示すように、ＤＸＡ画像における被検体Ｗの骨部の断面方向（図６の例では横方向）の各画素値（すなわち、第１放射線画像と第２放射線画像との対応する画素の画素値の比）から骨密度を導出する。
図７に、図６に示すＤＸＡ画像における導出領域Ｒ１の各画素の画素値を示す。なお、図７の横軸は、図６の横方向の画素位置を示す。また、図７の縦軸は、図６の横方向の各画素位置における図６の縦方向の複数の画素の画素値の平均値を示す。なお、以下では、図７に示す図６の横方向に沿った各画素位置の画素値のデータ群を「ＤＸＡプロファイル」という。また、ＤＸＡプロファイルを表す曲線を、プロファイル曲線（図９、プロファイル曲線Ｐｄｘａ参照）という。すなわち、ＤＸＡプロファイルとは、第１放射線画像と第２放射線画像との差分画像であり、骨密度の導出に用いるＤＸＡ画像の、軟部組織に対応する領域及び骨部組織に対応する領域を有する導出領域Ｒにおける、画素の位置と画素値との対応関係を表したものである。本実施形態のＤＸＡプロファイルが、本開示のプロファイルの一例である。
図７に示すように、ＤＸＡプロファイルにおける画素値は、被検体Ｗの骨部組織に対応する画素位置において、軟部組織に対応する画素位置の画素値よりも小さくなる。本実施形態のコンソール１８は、骨部組織の領域（以下、「骨部領域」という）の両側の軟部組織の領域（以下、「軟部領域」という）の各々について、画素値の平均値を導出し、各軟部領域の中央部の画素位置における導出した平均値同士を結んだ直線（以下、「基準線」という）Ｋを導出する。また、コンソール１８は、骨部領域の各画素位置について、基準線Ｋと画素値との差を積算することによって、骨部領域の面積（図７に示す斜線部分の面積）を導出する。この面積が、被検体Ｗの骨量に応じた値となる。なお、図７における骨部領域と軟部領域とが予め定められた画素数だけ離れているのは、例えば、骨部による散乱線等に起因するノイズの影響を抑制するためである。なお、本実施形態において「ノイズ」とは、散乱線や外乱等の影響により、第１画像データや第２画像データ等の放射線画像を表す画像データに重畳するノイズであり、ノイズが重畳した結果、これらの画像データにより表される画像にノイズの影響が現れている状態の他、放射線Ｒの線量が低い等の理由により、十分なＳＮ（Signal/Noise ratio）比が得られない状態も含む。
また、コンソール１８は、導出した面積を骨部領域の幅に対応する画素数で除算することによって、単位画素数当たりの骨部領域と軟部領域との画素値の差を導出する。この差が、被検体Ｗの骨密度に応じた値となる。そして、コンソール１８は、導出した単位画素数当たりの骨部領域と軟部領域との画素値の差に、予め定められた単位変換係数を乗算することによって、被検体Ｗの骨密度を導出する。なお、本実施形態では、ＤＸＡプロファイルの導出に用いられる導出領域Ｒ１のＤＸＡ画像データ内の画素位置、ＤＸＡプロファイルにおける軟部領域の画素位置、及び骨部領域の画素位置は、被検体Ｗ及び撮影部位等に応じて予め定められている。
このような骨密度の導出において、例えば、プロファイル曲線Ｐｄｘａにノイズが重畳している場合や、被検体Ｗの体内で発生したガスが第１放射線画像及び第２放射線画像の少なくとも一方に写っている場合等（詳細後述）では、軟部領域の画素値が不適切な値となる場合がある。軟部組織の画素値が不適切な値である場合、上述したように、各軟部領域の中央部の画素位置における、導出した平均値同士を結んだ直線である基準線Ｋが、不適切となる場合がある。基準線Ｋが適切ではない場合、導出された骨密度の導出精度が低下して予め定められた精度を満たさなくなる。
そこで、本実施形態のコンソール１８は、骨密度の導出にあたり、基準線Ｋを適切に導出することにより、骨密度の導出精度を向上させる。
次に、本実施形態のコンソール１８の骨密度を導出する場合の作用を説明する。
図８には、本実施形態のコンソール１８の制御部８０が実行する画像処理の流れの一例を表したフローチャートを示す。なお、本実施形態のコンソール１８では、ユーザから操作部９４を介して、骨密度の導出を指示された場合に、制御部８０がＲＯＭ８４に記憶されている画像処理プログラムを実行することにより、図８に示した画像処理が実行される。なお、本実施形態の制御部８０のＣＰＵ８２が画像処理プログラムを実行することにより、本実施形態の制御部８０が、本開示の取得部、判定部、導出部、及び骨導出部の一例として機能する。
図８のステップＳ１００で制御部８０は、第１放射線画像データ及び第２放射線画像データを取得する。なお、第１放射線画像データ及び第２放射線画像データの取得先は特に限定されない。例えば、放射線画像撮影装置１６から受信した第１放射線画像データ及び第２放射線画像データが予め記憶部８８に格納されている場合は、制御部８０は、記憶部８８から第１放射線画像データ及び第２放射線画像データを取得すればよい。また例えば、制御部８０は、第１放射線画像データ及び第２放射線画像データを放射線画像撮影装置１６から直接取得してもよい。
次のステップＳ１０２で制御部８０は、上述したように、第１放射線画像データ及び第２放射線画像を用いてＤＸＡ画像データ（ＤＸＡ画像）を生成する。次のステップＳ１０４で制御部８０は、上述したように、ＤＸＡ画像データを用いてＤＸＡプロファイルを導出する。
次のステップＳ１０６で制御部８０は、ＤＸＡプロファイルのプロファイル曲線Ｐｄｘａにおける軟部組織を特定する。上述したように、ＤＸＡプロファイルにおける軟部領域の画素位置は、撮影部位や被検体Ｗの体厚等に応じて予め定められている。本実施形態では、制御部８０は、第１放射線画像データ及び第２放射線画像データに撮影部位や被検体Ｗの体厚等を表す情報が予め対応付けられており、上記ステップＳ１００において第１放射線画像データ及び第２放射線画像データを取得するとともに、対応付けられている撮影部位や被検体Ｗの体厚を表す情報も取得する。そして、制御部８０は、撮影部位等を表す情報によって特定される撮影部位や被検体Ｗの体厚等に基づいて予め定められた軟部領域の画素の位置を特定することにより、軟部領域を特定する。以下では、予め定められた軟部領域を「初期軟部領域」という。
次のステップＳ１０８で制御部８０は、ＤＸＡプロファイルのプロファイル曲線Ｐｄｘａの初期軟部領域において、重畳するノイズ及び被検体Ｗの体内で発生したガスに対応したガス領域の有無を検出する。なお、本実施形態の画像処理におけるステップＳ１０８〜Ｓ１１２、Ｓ１１６、及びＳ１１８が、初期軟部領域から導出される基準線Ｋによって、予め定められた精度を満たす骨密度を導出可能であるか否かを判定するための処理であり、本開示の判定部による判定に対応する。
制御部８０が、プロファイル曲線Ｐｄｘａの初期軟部領域におけるノイズの重畳の有無を検出する方法は特に限定されない。一例として、図９に示したように、初期軟部領域にノイズが重畳している場合、プロファイル曲線Ｐｄｘａの初期軟部領域における画素値がばらつく。そのため制御部８０は、ノイズとみなす画素値のばらつきを検出するための第１の閾値を予め定めておき、ＤＸＡプロファイルＰｄｘａにおける初期軟部領域における画素値の振幅が第１閾値を超える場合に、ノイズが重畳していると検出してもよい。
また、制御部８０が、プロファイル曲線Ｐｄｘａの初期軟部領域におけるガス領域の有無を検出する方法も特に限定されない。一例として図１０に示したように、初期軟部領域がガス領域Ｇを有している場合、ＤＸＡプロファイルＰｄｘａにノイズが重畳した場合よりも幅が広い突出が生じる。そのため制御部８０は、ＤＸＡプロファイルＰｄｘａのガス領域Ｇとみなす領域の幅を検出するための第２の閾値を予め定めておき、画素値が予め定められた第２の閾値以上増加し、その後、第２の閾値以上減少し続ける領域の幅を検出し、検出した幅が第２の閾値を超える場合に、ガス領域Ｇが生じていると検出してもよい。
次のステップＳ１１０で制御部８０は、ノイズ及びガス領域Ｇの双方が検出されたか否かを判定する。ノイズ及びガス領域Ｇの双方が検出された場合、ステップＳ１１０の判定が肯定判定となり、ステップＳ１２２へ移行し、詳細を後述するＥＳ画像による軟部領域特定処理（以下、「ＥＳ画像軟部領域特定処理」という）を実行する。一方、ノイズ及びガス領域Ｇが双方とも検出されなかった場合、及びノイズ及びガス領域Ｇのいずれか一方のみを検出した場合、ステップＳ１１０の判定が否定判定となり、ステップＳ１１２へ移行する。
次のステップＳ１１２で制御部８０は、ノイズが検出されたか否かを判定する。ノイズ検出された場合、ステップＳ１１２の判定が肯定判定となり、ステップＳ１１４へ移行する。
次のステップＳ１１４で制御部８０は、プロファイル曲線Ｐｄｘａにおける軟部領域の特定を行った後、ステップＳ１２４へ移行する。本実施形態の制御部８０は、プロファイル曲線Ｐｄｘａにノイズが重畳している場合、一例として図１１に示したように、初期軟部領域に比べて軟部領域の幅を広くする。軟部領域の幅を広くすることにより、ノイズが平均化され、ばらつきの影響が抑制される。なお、軟部領域の幅の増加量は、予め定めておけばよく、例えば、撮影部位や被検体Ｗの体厚等に応じて予め定めておけばよい。
一方、ノイズが検出されなかった場合、ステップＳ１１２の判定が否定判定となり、ステップＳ１１６へ移行する。
ステップＳ１１６で制御部８０は、ガス領域Ｇが検出されたか否かを判定する。ガス領域Ｇが検出された場合、ステップＳ１１６の判定が肯定判定となり、ステップＳ１１８移行する。
ステップＳ１１８で制御部８０は、検出されたガス領域Ｇの数及びガス領域Ｇの幅の各々が予め定められた第３の閾値以下であるか否かを判定する。本実施形態では、初期軟部領域に複数のガス領域Ｇが含まれる場合やガス領域Ｇの幅が比較的広い場合に、初期軟部領域を用いずに、新たに特定した軟部領域を用いて基準線Ｋを導出し、ガス領域Ｇが生じていても、ガス領域Ｇの数が少ない場合やガス領域Ｇの幅が比較的狭い場合等では、初期軟部領域を用いて基準線Ｋを導出する。本実施形態では、ガス領域Ｇの数及びガス領域Ｇの幅の各々について、初期軟部領域を用いるか否かを判定するための第３の閾値を予め定めておく。
ガス領域Ｇの数及びガス領域Ｇの幅の各々が第３の閾値以下である場合、ステップＳ１１８の判定が肯定判定となり、ステップＳ１２０へ移行する。
次のステップＳ１２０で制御部８０は、プロファイル曲線Ｐｄｘａにおける軟部領域の特定を行った後、ステップＳ１２４へ移行する。本実施形態の制御部８０は、プロファイル曲線Ｐｄｘａにガス領域Ｇが生じている場合、一例として図１２に示したように、ガス領域Ｇから骨部領域の間を軟部領域として特定する。ガス領域Ｇを避けることにより、軟部領域におけるプロファイル曲線Ｐｄｘａのばらつきが抑制される。なお、ガス領域Ｇを避けて軟部領域を特定する場合、本実施形態のように、ガス領域Ｇよりも骨部領域に近い領域のほうが画素値のばらつきが安定するため、ガス領域Ｇよりも骨部領域から離れた領域よりも軟部領域として好ましい。
一方、ガス領域Ｇの数及びガス領域Ｇの幅の各々が第３の閾値をこえる場合、ステップＳ１１８の判定が否定判定となり、ステップＳ１２２へ移行する。
次のステップＳ１２２で制御部８０は、ＥＳ画像軟部領域特定処理を実行する。図１３には、本実施形態の制御部８０で実行されるＥＳ画像軟部領域特定処理の一例を表すフローチャートを示す。
図１３に示したステップＳ２００で制御部８０は、骨部組織を強調した骨部エネルギーサブトラクション画像（以下、「ＥＳ（Energy Subtraction）画像」という）を示す画像データ（以下、「骨部ＥＳ画像データ」という）を生成する。骨部ＥＳ画像データの生成方法は特に限定されない。例えば、制御部８０は、第１放射線画像データに骨部用の予め定められた係数を乗算して得られた画像データを、第２放射線画像データに骨部用の予め定められた係数を乗算して得られた画像データから対応する画素毎に減算することにより軟部組織を除去し、骨部組織を強調した骨部ＥＳ画像を示す骨部ＥＳ画像データを生成してもよい。このように、本実施形態の骨部ＥＳ画像は、本開示の骨部差分画像の一例である。
次のステップＳ２０２で制御部８０は、骨部領域を特定する。具体的には、本実施形態の制御部８０は、ＤＸＡ画像からＤＸＡプロファイルを導出したのと同様に、骨部ＥＳ画像から骨部プロファイルを導出し、一例として図１４に示したように、骨部プロファイルのプロファイル曲線Ｐｂを用いて骨部領域を特定する。一例として図１４に示したように、骨部ＥＳ画像は、骨部組織が強要された画像である。そのため、骨部ＥＳ画像から得られるプロファイル曲線Ｐｂは、ＤＸＡ画像から得られるプロファイル曲線Ｐｄｘａに比べて、骨部組織に対応する位地が明瞭で有り、また、ガス領域Ｇの影響が低減されているため、骨部領域を特定しやすい。
次のステップＳ２０４で制御部８０は、軟部組織を強調した軟部ＥＳ画像を示す画像データ（「以下、軟部ＥＳ画像データ」という）を生成する。軟部ＥＳ画像データの生成方法は特に限定されない。例えば、制御部８０は、第１放射線画像データに軟部用の予め定められた係数を乗算して得られた画像データを、第２放射線画像データに軟部用の予め定められた係数を乗算して得られた画像データから対応する画素毎に減算することにより骨部組織を除去し、軟部組織を強調した軟部ＥＳ画像を示す軟部ＥＳ画像データを生成してもよい。ここでは、骨部用の予め定められた係数と異なる軟部用の予め定められた係数を用いることにより、骨部ＥＳ画像データの生成と同様の手法で軟部ＥＳ画像データが生成できる。このように、本実施形態の軟部ＥＳ画像は、本開示の軟部差分画像の一例である。
次のステップＳ２０６で制御部８０は、軟部領域を特定する。具体的には、本実施形態の制御部８０は、ＤＸＡ画像からＤＸＡプロファイルを導出したのと同様に、軟部ＥＳ画像から軟部プロファイルを導出し、一例として図１５に示したように、軟部プロファイルのプロファイル曲線Ｐｓを用いて軟部領域を特定する。一例として図１５に示したように、軟部ＥＳ画像は、軟部組織が強要された画像である。そのため、軟部ＥＳ画像から得られるプロファイル曲線Ｐｓは、ＤＸＡ画像から得られるプロファイル曲線Ｐｄｘａに比べて、軟部組織に対応する位地が明瞭で有り、また、ガス領域Ｇが明瞭で有るため、ガス領域Ｇを避けた領域に軟部組織を特定しやすい。本実施形態の制御部８０は、一例として、図１５に示したように、上記ステップＳ２０２で導出した骨部領域を除いた領域において軟部領域を特定する。なお、軟部領域は、プロファイル曲線Ｐｓにおける画素値の振幅が少なく、フラットであるとみなせる領域であることが好ましい。ここで、プロファイル曲線Ｐｓがフラットであるとみなす基準となる画素値の振幅は、骨密度の検出精度等に応じて予め定めておけばよい。
このようにして軟部領域が特定されると、画像処理のステップＳ１２２におけるＥＳ画像軟部領域特定処理が終了し、ステップＳ１２４へ移行する。
ステップＳ１２４で制御部８０は、上記ＥＳ画像軟部領域特定処理により特定した軟部領域を用いて、図１６に示した一例のように、に基準線Ｋを導出する。そして、次のステップＳ１２６で制御部８０は、ステップＳ１２４で導出した基準線Ｋを用いて、骨密度を導出する。
次のステップＳ１２８で制御部８０は、ステップＳ１２６で導出した骨密度を表示部９２に表示させる制御を行った後、本画像処理を終了する。
このように、本実施形態のコンソール１８の制御部８０は、ＤＸＡプロファイルのプロファイル曲線Ｐｄｘａに重畳するノイズ及びガス領域Ｇの有無に応じて、プロファイル曲線Ｐｄｘａの初期軟部領域から導出される基準線Ｋによって、予め定められた精度を満たす骨密度を導出可能であるか否かを判定する。そして制御部８０は、導出不可能と判定した場合は、ノイズ及びガス領域Ｇの影響を抑えた領域を軟部領域として特定し、特定した軟部領域から導出される基準線Ｋによって骨密度を導出する。
これにより、本実施形態のコンソール１８によれば、適切な基準線Ｋを導出することができるため、骨密度の導出精度を向上することができる。
なお、ＥＳ画像軟部領域特定処理は、骨部ＥＳ画像及び軟部ＥＳ画像の少なくとも一方に基づいて軟部領域を特定する処理ならば特に限定されず、本実施形態で説明した上記処理に限定されない。例えば、上述したＥＳ画像軟部領域特定処理（図１３参照）のステップＳ２００において生成した骨部ＥＳ画像から、骨部プロファイルのプロファイル曲線Ｐｂを導出する。そして、一例として図１７に示したように、プロファイル曲線Ｐｂに対して基準線Ｋを導出し、ＤＸＡ画像から骨密度を導出する場合と同様の方法で骨部領域の面積を導出する。なお、上述したように、第１放射線画像データ及び第２放射線画像データの各々に対して、各々骨部用の予め定められた係数を乗算して骨部ＥＳ画像を生成しているため、プロファイル曲線Ｐｂから導出された骨部領域の面積は、ＤＸＡプロファイルのプロファイル曲線Ｐｄｘａから導出された骨部領域の面積と一致しない場合がある。そこで、プロファイル曲線Ｐｂから導出された骨部領域の面積をプロファイル曲線Ｐｄｘａから導出された骨部領域の面積に変換する変換係数を実験等により得ておき、この変換係数によって、プロファイル曲線Ｐｂから導出された骨部領域の面積を変換することにより、適切な骨量が得られる。なお、骨部領域の面積の変換を行う代わりに、プロファイル曲線Ｐｂの画素値を、プロファイル曲線Ｐｄｘａに対応する画素値に変換する変換係数を得ておき、この変換係数によりプロファイル曲線Ｐｂの画素値を変換した後に、骨部領域の面積を導出してもよい。変換後の骨部領域の面積を用いることにより、上述したように、被検体Ｗの骨密度が導出できる。
また、例えば、被検体Ｗの体内にガスが発生している場合、ＥＳ画像軟部領域特定処理（図１３参照）のステップＳ２００において生成した骨部ＥＳ画像から導出された、プロファイル曲線Ｐｂにも、一例として図１８に示すように、ガス領域Ｇが含まれる場合がある。例えば、制御部８０が、軟部プロファイルのプロファイル曲線Ｐｓに対して上述した画像処理（図８参照）のステップＳ１０８と同様の検出方法により、ガス領域Ｇが有ることを検出した場合、ＥＳ画像軟部領域特定処理のステップＳ２０４において生成した軟部ＥＳ画像から導出された、プロファイル曲線Ｐｓからガス領域Ｇの位置を特定する。なお、軟部プロファイルＰｓからガス領域Ｇの位置を特定する方法は特に限定されず、例えば、上述のステップＳ１０８と同様の検出方法により制御部８０が検出してもよいし、表示部９２にプロファイル曲線Ｐｓを表示させて、ガス領域Ｇの位置の指定を操作部９４を介してユーザから受け付けてもよい。さらに、制御部８０が、特定されたガス領域Ｇの位置に基づいて、プロファイル曲線Ｐｂを変更して、ガス領域Ｇの画素の値を、ガス領域Ｇの周囲の領域の画素の値に近づけることにより、一例として上記図１７に示したプロファイル曲線Ｐｓと同様のプロファイル曲線Ｐｓが得られる。なお、制御部８０がガス領域Ｇの画素の値を、ガス領域Ｇの周囲の領域の画素の値に近づける方法は特に限定されないが、上述したガス領域Ｇにおける骨部用の予め定められた係数を調整する方法が挙げられる。なお、この方法を採用する場合、ガス領域Ｇにおける骨部用の予め定められた係数と、他の領域における骨部用の予め定められた係数とは異なることになる。
［第２実施形態］
本実施形態では、放射線画像撮影装置１６に入射する直接線である放射線Ｒにより生じた散乱線の影響により、ＤＸＡプロファイルのプロファイル曲線Ｐｄｘａ全体（少なくとも初期軟部領域全体）に傾きが生じてしまい、基準線Ｋの導出に影響を与える場合に、骨密度を導出する形態について説明する。
放射線画像撮影装置１６により取得した第１放射線画像及び第２放射線画像に、被検体Ｗを透過せずに放射線画像撮影装置１６に到達した放射線Ｒの直接線による画像、（いわゆる、す抜け部。以下、「直接線部」という）が生じる場合がある。
例えば、一般に、骨密度の導出に、被検体Ｗの大腿骨を撮影部位とした第１放射線画像及び第２放射線画像を用いることがあるが、大腿骨を撮影する場合、ポジショニング等の関係から、第１放射線画像及び第２放射線画像には、直接線部が含まれる。図１９には、被検体Ｗの大腿骨を撮影した第１放射線画像及び第２放射線画像により生成されたＤＸＡ画像の一例を示す。一例として図１９に示したＤＸＡ画像には、大腿骨を表す大腿骨画像１００の周囲に直接線部画像１０２が生じている。このように直接線が多く、放射線画像撮影装置１６に到達する場合、直接線に起因した散乱線が撮影部位である大腿骨に照射されるため、一例として図２０に示すように、散乱線がＤＸＡプロファイルに影響を与える。
図２０に示して一例では、直接線部Ｄ１に起因する散乱線の成分が初期軟部領域Ｓ１に含まれることにより、骨部領域から直接線部Ｄ１に至るまでの領域全体、特に初期軟部領域Ｓ１において、プロファイル曲線Ｐｄｘａに傾斜が生じ、骨部領域から直接線部Ｄ１に向けて画素値が大きくなる。
このような場合、初期軟部領域の画素値が不適切な値であるため、基準線Ｋが、不適切となり、導出された骨密度の導出精度が低下して、予め定められた精度を満たさなくなる。
そこで、本実施形態のコンソール１８は、骨密度の導出にあたり、散乱線の影響を低減させて基準線Ｋを適切に導出することにより、骨密度の導出精度を向上させる。
なお、本実施形態の放射線画像撮影システム１０の構成は第１実施形態の放射線画像撮影システム１０（図１〜図４参照）同様であるため、説明を省略する。本実施形態では、コンソール１８の制御部８０で実行される画像処理の一部が第１実施形態の画像処理（図８参照）と異なっているため、本実施形態の制御部８０で実行される画像処理について説明する。
図２１には、本実施形態のコンソール１８の制御部８０が実行する画像処理の流れの一例を表したフローチャートを示す。図２１に示すように、本実施形態の画像処理は、第１実施形態の画像処理（図８参照）のステップＳ１０８〜Ｓ１２２の処理に代わり、ステップＳ１０７〜Ｓ１１１の処理を実行する点で異なっている。
図２１に示すように、ステップＳ１０７で制御部８０は、ＤＸＡプロファイルのプロファイル曲線Ｐｄｘａの初期軟部領域における散乱線の影響の有無を検出する。制御部８０が初期軟部領域における散乱線の影響の有無を検出する方法は特に限定されない。一例として、図２０に示したように、散乱線による影響が生じている場合、初期軟部領域Ｓ１においてプロファイル曲線Ｐｄｘａが傾きを有する。そのため、初期軟部領域Ｓ１におけるプロファイル曲線Ｐｄｘａの傾きを検出し、散乱線の影響を検出するための第４の閾値を予め定めておき、制御部８０が検出した初期軟部領域Ｓ１いけるプロファイル曲線Ｐｄｘａの傾きが第４の閾値以上の場合に、ノイズの影響が生じている検出してもよい。また、例えば、直接線の面積や直接線から測定箇所までの距離に基づいて散乱線の有無を検出してもよい。
なお、本実施形態の画像処理におけるステップＳ１０７、及びＳ１０９が、初期軟部領域から導出される基準線Ｋによって、予め定められた精度を満たす骨密度を導出可能であるか否かを判定するための処理であり、本開示の判定部による判定に対応する。
次のステップＳ１０９で制御部８０は、散乱線の影響が検出されたか否かを判定する。散乱線の影響が検出されなかった場合、ステップＳ１０９の判定が否定判定になり、ステップＳ１２４へ移行する。一方、散乱線の影響が検出された場合、ステップＳ１０９の判定が肯定判定となり、ステップＳ１１１へ移行する。
ステップＳ１１１で制御部８０は、散乱線除去処理を実行する。図２２には、本実施形態の制御部８０で実行される散乱線除去処理の一例を表すフローチャートを示す。
ステップＳ３００で制御部８０は、第１放射線画像及び第２放射線画像の撮影における撮影条件を取得する。ここで制御部８０が取得する撮影条件とは、散乱線に影響を与える撮影条件であり、例えば、管電圧や管電流等である。
なお、制御部８０が撮影条件を取得する方法は特に限定されない。例えば、第１放射線画像データ及び第２放射線画像データに撮影条件が予め対応付けられている場合は、上記ステップＳ１００において第１放射線画像データ及び第２放射線画像データを取得するとともに、対応付けられている撮影条件も取得する。また例えば、制御部８０は、操作部９４を介して、ユーザが指定した撮影条件を取得してもよい。
次のステップＳ３０２で制御部８０は、散乱線の分布を推定する。一例として、本実施形態の制御部８０は、図２３に示した散乱線モデルを用いて散乱線の分布を推定する。一例として図２３に示した散乱線モデルでは、本実施形態の筐体２１の放射線Ｒが照射される撮影面２９に直接線である放射線Ｒを照射させて、撮影面２９に設けられたピンホール４２から散乱線を除去するための鉛等により形成されたグリッド４０を介して散乱線Ｘを、第１放射線検出器２０Ａ及び第２放射線検出器２０Ｂの各々に照射させる。そして、第１放射線検出器２０Ａ及び第２放射線検出器２０Ｂの各々に照射された散乱線Ｘの分布を予め測定しておき、散乱線分布モデルとして、例えば、予め記憶部８８に記憶しておく。
制御部８０は、記憶部８８から散乱線分布モデルを読み出し、軟部ＥＳ画像から直接線部の領域を検出し、直接線部の領域に応じて散乱線分布モデルにより得られた散乱線の値を積分していくことにより、軟部ＥＳ画像における散乱線分布を推定する。なお、制御部８０が直接線部の領域を検出する方法は特に限定されないが、例えば、直接線部の領域検出用の第５の閾値を予め定めておき、制御部８０は、画素値が第５の閾値を超える画素が第５の閾値以上の数、隣接している場合に、その領域を直接線部として検出してもよい。
次のステップＳ３０４で制御部８０は、補正係数を取得する。一般に、散乱線の分布は、撮影に用いるグリッド４０や、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂの膜厚等に応じて変化する。そのため、コンソール１８は、散乱線の分布を変化させる要因となるグリッド４０の種類及び位置や、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂの膜厚等と補正係数との対応関係を実験的に得ておき、例えば、予め記憶部８８に記憶しておく。そのため、ステップＳ３０４で制御部８０は、記憶部８８から補正係数を取得する。そして、次のステップＳ３０６で制御部８０は、読み出した補正係数を用いて上記ステップＳ３０２で推定した散乱線分布を補正する。
次のステップＳ３０８で制御部８０は、上記ステップＳ３０６で補正した散乱線分布に基づいて、ＤＸＡ画像から散乱線の影響を除去した後、本散乱線除去処理を終了して、画像処理のステップＳ１２４へ移行する。
なお、画像処理のステップＳ１１１で実行する散乱線除去処理は、図２３に一例としてフローチャートを示した形態に限定されず、その他の方法であってもよい。
このように、本実施形態のコンソール１８の制御部８０は、ＤＸＡプロファイルのプロファイル曲線Ｐｄｘａ、特に初期軟部領域に、散乱線の影響による成分が含まれる場合、予め定められた精度を満たす骨密度が導出不可能と判定し、散乱線の影響による成分を除去した後、初期軟部領域から導出される基準線Ｋによって骨密度を導出する。
これにより、本実施形態のコンソール１８によれば、適切な基準線Ｋを導出することができるため、骨密度の導出精度を向上することができる、
以上説明したように、上記各実施形態のコンソール１８の制御部８０は、第１放射線画像データ及び第２放射線画像データを取得し、第１放射線画像と第２放射線画像との差分画像であり、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出に用いるＤＸＡ画像の、軟部領域及び骨部領域を有する導出領域Ｒ１における、画素の位置と画素値との対応関係を表したＤＸＡプロファイルの初期軟部領域の画素値に基づいて、骨量を規定するための予め定められた精度を満たす基準線Ｋを導出する。
ＤＸＡプロファイルを用いた骨密度や骨塩定量の導出において、導出精度が低下する場合があったが、導出精度の低下の一因として、適切な基準線Ｋが導出されていないことを本発明者は検討の結果見出した。軟部組織に対応する領域から基準線を導出する場合、例えば、ノイズの影響や被検体の体内にガスが発生した場合等には、基準線Ｋを導出するための軟部組織に対応する領域の画素値が不適切な値を示すことがあり、この場合、基準線が適切に導出されない場合があった。このような不適切な基準線Ｋを用いて骨密度や骨塩定量の導出を行うと、導出された骨密度や骨塩定量の精度が低下する。
これに対して、上記各実施形態のコンソール１８によれば、適切な基準線Ｋを導出することができるため、骨密度の導出精度を向上することができる。
また、上記各実施形態のコンソール１８の制御部８０は、予め定められた精度を満たす基準線Ｋを導出可能か否か判定し、導出可能と判定した場合に、基準線を導出する。さらに、上記各実施形態のコンソール１８の制御部８０は、予め定められた精度を満たす基準線Ｋが導出不可能であると判定した場合は、予め定められた精度を満たすための領域を軟部領域として特定し、特定した軟部領域から導出される基準線Ｋによって骨密度を導出する。
従って、より適切な基準線Ｋを導出することができるため、骨密度の導出精度を向上することができる。
また、例えば、ＤＸＡプロファイルのプロファイル曲線Ｐｄｘａにノイズが重畳していたり、ガス領域Ｇが含まれる場合、これらノイズがガス領域Ｇは、第１放射線画像及び第２放射線画像を撮影する毎に異なるため、導出される基準線Ｋが異なってしまい、その結果、同一の被検体Ｗに対する骨密度の測定において、実質的に被検体Ｗの骨密度に差異が生じていないにもかかわらず、導出される骨密度が異なってしまう場合がある。
これに対して、本実施形態のコンソール１８では、適切な基準線Ｋを導出することができるため、骨密度の値が安定的に得られ、骨密度の値の再現性が高くなる。
なお、上記各実施形態で説明した放射線画像撮影システム１０、放射線画像撮影装置１６、及びコンソール１８等の構成及び動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることはいうまでもない。
例えば、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせた形態としてもよいことは言うまでもない。
また例えば、撮影部位によっては、初期軟部領域を用いた場合に基準線Ｋが適切に導出しにくいことがあるため、第１実施形態で説明したＥＳ画像軟部領域特定処理（図１３参照）により、基準線Ｋを導出するための領域を特定してもよい。例えば、第１腰椎（頭側に最も近い腰椎：Ｌ１）を撮影部位とした場合、肋骨が放射線画像に写り込む場合がある。この場合、図２４に示した一例のように、ＤＸＡ画像におけるＤＸＡプロファイルのプロファイル曲線Ｐｄｘａに肋骨の画像が含まれることがあり、初期軟部領域の位置に肋骨に対応する領域が重なってしまうことがある。そこで、コンソール１８の制御部８０は、上述したＥＳ画像軟部領域特定処理により、骨部ＥＳ画像を生成して、生成した骨部ＥＳ画像から骨部プロファイルを導出し、骨部プロファイルのプロファイル曲線Ｐｂを用いて骨部領域を特定する。さらに、制御部８０は、軟部ＥＳ画像を生成して、生成した軟部ＥＳ画像から軟部プロファイルを導出し、一例として図２５に示したように、軟部プロファイルのプロファイル曲線Ｐｓと、特定した骨部領域とに基づいて、軟部領域を特定する。このようにして特定された軟部領域により導出した基準線Ｋを用いて制御部８０が骨密度を導出することにより、骨密度の導出精度を向上させることができる。
また例えば、腰椎を撮影部位とした場合、横突起が放射線画像に写り込む場合がある。この場合、横突起が含まれる図２６に示した一例のように、ＤＸＡ画像におけるＤＸＡプロファイルのプロファイル曲線Ｐｄｘａに横突起の画像が含まれることがあり、初期軟部領域の位置に横突起に対応する領域が重なってしまうことがある。そこで、コンソール１８の制御部８０は、上述したＥＳ画像軟部領域特定処理により、骨部ＥＳ画像を生成して、生成した骨部ＥＳ画像から骨部プロファイルを導出し、骨部プロファイルのプロファイル曲線Ｐｂを用いて骨部領域を特定する。さらに、制御部８０は、軟部ＥＳ画像を生成して、生成した軟部ＥＳ画像から軟部プロファイルを導出し、一例として図２７に示したように、軟部プロファイルのプロファイル曲線Ｐｓと、特定した骨部領域とに基づいて、軟部領域を特定する。このようにして特定された軟部領域により導出した基準線Ｋを用いて制御部８０が骨密度を導出することにより、骨密度の導出精度を向上させることができる。
また、上記第各実施形態では、ノイズの重畳の有無、ガス領域Ｇの有無、または散乱線に起因する成分の有無に基づいて、初期軟部領域により基準線Ｋを導出するか否かを判定する形態について説明したが、初期軟部領域により基準線Ｋを導出するか否かの判定基準はこれらに限定されない。例えば、インプラント等の人工物の有無に応じて判定し、人工物が含まれない場合は初期軟部領域により基準線Ｋを導出すると判定してもよい。
例えば、インプラント等の人工物の有無や、照射野のサイズ、骨組織（骨部画像）の位置等に基づいて評価を行ってもよい。例えば、人工物が含まれない場合は、初期軟部領域により基準線Ｋを導出すると判定し、人工物が含まれる場合は、初期軟部領域による基準線Ｋの導出が不可能と判定されるため、人工物が含まれる人工物領域外の領域を軟部領域として特定し、特定した軟部領域により基準線Ｋを導出してもよい。
また、側弯症等のように背骨が曲がっている場合等では、骨部画像が画像の中央近傍を外れてしまい、照射野外に近付くため、上述したように、骨部画像と照射野外までの間隔が短くなる。そのため、骨組織の位置が予め定められた位置であるか否か、例えば、骨組織（骨画像）の位置が中央近傍である場合は、初期軟部領域により基準線Ｋを導出すると判定し、骨組織（骨画像）の位置が中央近傍ではない場合は、初期軟部領域による基準線Ｋの導出が不可能と判定されるため、特定した軟部領域により基準線Ｋを導出してもよい。
また、第１放射線画像及び第２放射線画像の撮影条件に応じて初期軟部領域により基準線Ｋを導出するか否かを判定してもよい。撮影条件としては、例えば、照射野の位置が挙げられる。放射線画像内の骨部画像の位置が照射野外の近傍にあると、骨部画像から照射野外までの間隔（距離）が短くなる。そのため、例えば、照射野のサイズが予め定められた大きさ以上の場合は、初期軟部領域により基準線Ｋを導出すると判定し、照射野のサイズが予め定められた大きさよりも小さい場合は、初期軟部領域による基準線Ｋの導出が不可能と判定されるため、特定した軟部領域により基準線Ｋを導出してもよい。
また、上記実施形態では、放射線画像撮影装置１６が、２つの放射線検出器を備える形態について説明したが、例えば、図２８に示すように放射線画像撮影装置１６が、単一の放射線検出器を備える形態であってもよい。図２８に示した例では、放射線画像撮影装置１６の筐体２１内には、被検体Ｗを透過した放射線Ｒを検出する放射線検出器２０Ｃ、及び制御基板２６Ｃが設けられている。放射線検出器２０Ｃの構成は、第１実施形態の第１放射線検出器２０Ａと同様であり、また、制御基板２６Ｃの構成も上記第１実施形態の制御基板２６Ａと同様であるため、ここでの説明を省略する。
図２８に示した放射線画像撮影装置１６では、放射線照射装置１２から異なる管電圧で２回の放射線画像の撮影を行い、放射線検出器２０Ｃによる２回の撮影により得られた放射線画像データの各々を用いて、骨密度の導出を行う。２回の撮影において管電圧が異なることにより、放射線検出器２０Ｃには、エネルギーの異なる放射線Ｒが照射される。
図２９を参照して、放射線検出器２０Ｃにより吸収される放射線Ｒについて説明する。なお、図２９は、縦軸は放射線Ｒの単位面積当たりの吸収量を示し、横軸は放射線Ｒのエネルギーを示している。また、図２９の実線Ｌ３は、放射線源１４の管電圧を１４０ｋＶとした場合の放射線検出器２０Ｃが吸収する放射線Ｒについてのエネルギーと単位面積当たりの吸収量との関係を示している。また、図２９の実線Ｌ４は、放射線源１４の管電圧を１００ｋＶとした場合の放射線検出器２０Ｃが吸収する放射線Ｒについてのエネルギーと単位面積当たりの吸収量との関係を示している。図２９に示すように、放射線源１４の管電圧が異なることにより、１回目の照射と２回目の照射とで放射線検出器２０Ｃに対してエネルギーの異なる放射線Ｒが各々照射される。
また、上記各実施形態において、コンソール１８が実行した画像表示処理を、放射線画像撮影装置１６の制御部５８Ａ又は制御部５８Ｂが実行してもよい。また、放射線画像撮影装置１６が制御部５８Ａ及び制御部５８Ｂを統括する統括制御部を有する構成の場合は、統括制御部が骨密度導出処理や画像表示処理を実行してもよい。また、例えば、コンソール１８とネットワークを介して接続された画像処理装置が画像表示処理を実行してもよい。
また、上記第１実施形態では、第１放射線検出器２０Ａ及び第２放射線検出器２０Ｂの双方に、放射線を一旦光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換型の放射線検出器を適用した場合について説明したが、これに限定されない。例えば、第１放射線検出器２０Ａ及び第２放射線検出器２０Ｂの少なくとも一方に、放射線を電荷へ直接変換する直接変換型の放射線検出器を適用する形態としてもよい。なお、直接変換型の放射線検出器における放射線を吸収して電荷に変換する変換層としては、ａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）及び結晶ＣｄＴｅ（結晶テルル化カドミウム）等が例示される。
また、上記第１実施形態では、第１放射線検出器２０Ａ及び第２放射線検出器２０Ｂの双方に、ＴＦＴ基板３０Ａ、３０Ｂ側から放射線Ｒが入射される表面読取方式の放射線検出器を適用した場合について説明したが、これに限定されない。例えば、第１放射線検出器２０Ａ及び第２放射線検出器２０Ｂの少なくとも一方に、シンチレータ２２Ａ、２２Ｂ側から放射線Ｒが入射される裏面読取方式（所謂ＰＳＳ（Penetration Side Sampling）方式）の放射線検出器を適用する形態としてもよい。
また、上記各実施形態では、第１放射線画像データ及び第２放射線画像データを用いて、骨密度を導出する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、第１放射線画像データ及び第２放射線画像データを用いて、骨塩定量を導出してもよいし、骨密度及び骨塩定量の双方を導出してもよい。骨塩定量を導出する場合も、骨密度の導出と同様に、ＤＸＡ画像から導出したＤＸＡプロファイルのプロファイル曲線Ｐｄｘａを用いて骨密度を導出するため、上述した骨密度を導出する場合と、同様の課題が発生する。そのため、例えば、上記各実施形態において骨密度に代わり骨塩定量を導出する場合でも、上記各実施形態と同様の効果が得られる。
また、上記各実施形態で制御部８０のＣＰＵ８２がソフトウェア（プログラム）を実行することにより実行した画像処理を、ＣＰＵ８２以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Programmable Logic Device）、及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、画像処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
また、上記各実施形態では、画像処理プログラムがＲＯＭ８４に予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。画像処理プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）、及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、画像処理プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
１０ 放射線画像撮影システム
１２ 放射線照射装置
１４ 放射線源
１６ 放射線画像撮影装置
１８ コンソール
２０Ａ 第１放射線検出器
２０Ｂ 第２放射線検出器
２０Ｃ 放射線検出器
２１ 筐体
２２Ａ、２２Ｂ シンチレータ
２４ 放射線制限部材
２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ 制御基板
２８ ケース
２９ 撮影面
３０Ａ、３０Ｂ ＴＦＴ基板
３２ 画素
３２Ａ センサ部
３２Ｂ 薄膜トランジスタ
３４ ゲート配線
３６ データ配線
４０ グリッド
４２ ピンホール
５２Ａ、５２Ｂ ゲート配線ドライバ
５４Ａ、５４Ｂ 信号処理部
５６Ａ、５６Ｂ 画像メモリ
５８Ａ、５８Ｂ 制御部
６０、８２ ＣＰＵ
６２ メモリ
６４、８８ 記憶部
６６、９６ 通信部
７０ 電源部
８０ 制御部
８４ ＲＯＭ
８６ ＲＡＭ
９２ 表示部
９４ 操作部
９９ バス
１００ 大腿骨画像
１０２ 直接線部画像
１１０ ＤＸＡ画像
１１２ 被検体Ｗの画像
１１４ 領域
Ｄ１ 直接線部
Ｇ ガス領域
Ｋ 基準線
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ 実線
Ｐｂ、Ｐｄｘａ、Ｐｓ プロファイル曲線
Ｒ 放射線
Ｒ１ 導出領域
Ｓ１ 初期軟部領域
Ｗ 被検体
Ｘ 散乱線

Claims (21)

  1. 照射された放射線の線量の増加に伴って、発生する電荷が増加する変換素子を各々含んで構成される複数の画素が配置された第１放射線検出器及び第２放射線検出器が、放射線が照射される方向に沿って配置された放射線画像撮影装置から、第１のエネルギーの放射線が照射されることにより前記第１放射線検出器によって生成された第１放射線画像、及び前記第１のエネルギーと異なる第２のエネルギーの放射線が照射されることにより前記第２放射線検出器によって生成された第２放射線画像を取得する取得部と、
    前記第１放射線画像と前記第２放射線画像との差分画像であり、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出に用いる導出用差分画像の、軟部組織に対応する領域及び骨部組織に対応する領域を有する導出領域における、画素の位置と画素値との対応関係を表したプロファイルの予め定められた軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、骨量を規定するための予め定められた精度を満たす基準線を導出する導出部と、
    を備えた画像処理装置。
  2. 照射された放射線の線量の増加に伴って、発生する電荷が増加する変換素子を各々含んで構成される複数の画素が配置された単一の放射線検出器を含む放射線画像撮影装置から、第１のエネルギーの放射線が照射されることにより前記放射線検出器によって生成された第１放射線画像、及び前記第１のエネルギーと異なる第２のエネルギーの放射線が照射されることにより前記放射線検出器によって生成された第２放射線画像を取得する取得部と、
    前記第１放射線画像と前記第２放射線画像との差分画像であり、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出に用いる導出用差分画像の、軟部組織に対応する領域及び骨部組織に対応する領域を有する導出領域における、画素の位置と画素値との対応関係を表したプロファイルの予め定められた軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、骨量を規定するための予め定められた精度を満たす基準線を導出する導出部と、
    を備えた画像処理装置。
  3. 前記導出部は、前記予め定められた精度を満たす基準線を導出可能か否か判定する判定部を備え、前記判定部が導出可能と判定した場合に、前記基準線を導出する、
    請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。
  4. 前記導出部は、前記判定部が前記基準線を導出不可能と判定した場合は、軟部組織に対応する領域を特定し、特定した軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、前記基準線を導出する、
    請求項３に記載の画像処理装置。
  5. 前記判定部は、前記プロファイルの前記軟部組織に対応する領域の画素値のばらつきに基づいて、前記予め定められた精度を満たす基準線を導出可能か否か判定する、
    請求項３または請求項４に記載の画像処理装置。
  6. 前記導出部は、前記判定部が前記予め定められた精度を満たす基準線を導出不可能と判定した場合、前記予め定められた軟部組織に対応する領域よりも広い範囲の軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、前記基準線を導出する、
    請求項５に記載の画像処理装置。
  7. 前記判定部は、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出対象である被検者の体内に発生するガスに起因するガス領域を前記プロファイルが有する場合、前記予め定められた精度を満たす基準線が導出不可能と判定し、
    前記導出部は、前記ガス領域と、前記骨部組織に対応する領域との間の軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、前記基準線を導出する、
    請求項３または請求項４に記載の画像処理装置。
  8. 前記判定部は、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出対象である被検者の体内に人工物に起因する人工物領域を前記プロファイルが有する場合、前記予め定められた精度を満たす基準線が導出不可能と判定する、
    請求項３または請求項４に記載の画像処理装置。
  9. 前記判定部は、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出に用いる骨組織の位置が、予め定められた位置と異なる場合、前記予め定められた精度を満たす基準線が導出不可能と判定する、
    請求項３または請求項４に記載の画像処理装置。
  10. 前記判定部は、前記第１放射線画像及び前記第２放射線画像の生成における撮影条件が予め定められた条件に基づいて、前記基準線が導出可能であるか否かを判定する、
    請求項３または請求項４に記載の画像処理装置。
  11. 前記判定部は、前記プロファイルの前記軟部組織に対応する領域全体の傾きに基づいて、前記予め定められた精度を満たす基準線を導出可能か否か判定する、
    請求項３または請求項４に記載の画像処理装置。
  12. 前記判定部は、前記プロファイルの前記軟部組織に対応する領域の画素値に前記放射線の散乱線に起因する成分が含まれるか否かに基づいて、前記予め定められた精度を満たす基準線を導出可能か否か判定する、
    請求項３または請求項４に記載の画像処理装置。
  13. 前記導出部は、前記判定部が前記予め定められた精度を満たす基準線を導出不可能と判定した場合、予め定められた散乱線分布モデルに基づいて、前記予め定められた軟部組織に対応する領域の画素値から前記放射線の散乱線に起因する成分を除去した後、前記基準線を導出する、
    請求項１２に記載の画像処理装置。
  14. 前記導出部は、前記判定部が前記予め定められた精度を満たす基準線を導出不可能と判定した場合、前記第１放射線画像と前記第２放射線画像との差分画像であり骨部組織を強調した骨部差分画像及び前記第１放射線画像と前記第２放射線画像との差分画像であり軟部組織を強調した軟部差分画像の少なくとも一方に基づいて、特定された軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、前記基準線を導出する、
    請求項３または請求項４に記載の画像処理装置。
  15. 前記骨部組織に対応する領域における前記基準線に基づいて規定される骨量に基づいて、骨塩定量及び骨密度の少なくとも一方を導出する骨導出部をさらに備えた、
    請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
  16. 前記第１放射線検出器及び前記第２放射線検出器の各々は、放射線が照射されることにより光を発する発光層を備え、
    前記第１放射線検出器及び前記第２放射線検出器の各々の前記複数の画素は、前記光を受光することにより電荷が発生して蓄積され、
    前記第１放射線検出器及び前記第２放射線検出器のうち、前記放射線が入射する側に配置された一方の放射線検出器の発光層は、ＣｓＩを含んで構成され、他方の前記放射線検出器の発光層は、ＧＯＳを含んで構成されている、
    請求項１に記載の画像処理装置。
  17. 請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
    前記画像処理装置に第１放射線画像及び第２放射線画像を出力する放射線画像撮影装置と、
    を備えた放射線画像撮影システム。
  18. 照射された放射線の線量の増加に伴って、発生する電荷が増加する変換素子を各々含んで構成される複数の画素が配置された第１放射線検出器及び第２放射線検出器が、放射線が照射される方向に沿って配置された放射線画像撮影装置から、第１のエネルギーの放射線が照射されることにより前記第１放射線検出器によって生成された第１放射線画像、及び前記第１のエネルギーと異なる第２のエネルギーの放射線が照射されることにより前記第２放射線検出器によって生成された第２放射線画像を取得し、
    前記第１放射線画像と前記第２放射線画像との差分画像であり、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出に用いる導出用差分画像の、軟部組織に対応する領域及び骨部組織に対応する領域を有する導出領域における、画素の位置と画素値との対応関係を表したプロファイルの予め定められた軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、骨量を規定するための予め定められた精度を満たす基準線を導出する、
    処理を含む画像処理方法。
  19. 照射された放射線の線量の増加に伴って、発生する電荷が増加する変換素子を各々含んで構成される複数の画素が配置された単一の放射線検出器を含む放射線画像撮影装置から、第１のエネルギーの放射線が照射されることにより前記放射線検出器によって生成された第１放射線画像、及び前記第１のエネルギーと異なる第２のエネルギーの放射線が照射されることにより前記放射線検出器によって生成された第２放射線画像を取得し、
    前記第１放射線画像と前記第２放射線画像との差分画像であり、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出に用いる導出用差分画像の、軟部組織に対応する領域及び骨部組織に対応する領域を有する導出領域における、画素の位置と画素値との対応関係を表したプロファイルの予め定められた軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、骨量を規定するための予め定められた精度を満たす基準線を導出する、
    処理を含む画像処理方法。
  20. 照射された放射線の線量の増加に伴って、発生する電荷が増加する変換素子を各々含んで構成される複数の画素が配置された第１放射線検出器及び第２放射線検出器が、放射線が照射される方向に沿って配置された放射線画像撮影装置から、第１のエネルギーの放射線が照射されることにより前記第１放射線検出器によって生成された第１放射線画像、及び前記第１のエネルギーと異なる第２のエネルギーの放射線が照射されることにより前記第２放射線検出器によって生成された第２放射線画像を取得し、
    前記第１放射線画像と前記第２放射線画像との差分画像であり、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出に用いる導出用差分画像の、軟部組織に対応する領域及び骨部組織に対応する領域を有する導出領域における、画素の位置と画素値との対応関係を表したプロファイルの予め定められた軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、骨量を規定するための予め定められた精度を満たす基準線を導出する、
    処理をコンピュータに実行させる画像処理プログラム。
  21. 照射された放射線の線量の増加に伴って、発生する電荷が増加する変換素子を各々含んで構成される複数の画素が配置された単一の放射線検出器を含む放射線画像撮影装置から、第１のエネルギーの放射線が照射されることにより前記放射線検出器によって生成された第１放射線画像、及び前記第１のエネルギーと異なる第２のエネルギーの放射線が照射されることにより前記放射線検出器によって生成された第２放射線画像を取得し、
    前記第１放射線画像と前記第２放射線画像との差分画像であり、骨密度及び骨塩定量の少なくとも一方の導出に用いる導出用差分画像の、軟部組織に対応する領域及び骨部組織に対応する領域を有する導出領域における、画素の位置と画素値との対応関係を表したプロファイルの予め定められた軟部組織に対応する領域の画素値に基づいて、骨量を規定するための予め定められた精度を満たす基準線を導出する、
    処理をコンピュータに実行させる画像処理プログラム。
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