JP2017000664A - 画像処理装置、断層画像生成システム及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】トモシンセシス撮影やＣＴ撮影により得られた投影画像を再構成した再構成画像における高吸収体辺縁部の描出性能を向上させる。【解決手段】コンソール９０の制御部９１によれば、投影画像から仮抽出した高吸収体領域のみの投影画像を再構成した再構成画像と高吸収体形状ＤＢ９５３に格納されている形状モデルとのパターンマッチングを行うことにより、被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定し、選定された高吸収体の形状モデル及び仮抽出された高吸収体領域の画像を再構成した再構成画像に基づいて、投影画像及び投影画像を再構成した再構成画像における高吸収体領域の形状及び位置を特定し、投影画像において特定された高吸収体領域の画素を補間し、補間後の投影画像を再構成して再構成画像を生成し、高吸収体領域のみの再構成画像と合成することにより被写体の再構成画像を生成する。【選択図】図４

Description

本発明は、画像処理装置、断層画像生成システム及びプログラムに関する。

従来、医療の分野では、トモシンセシス撮影やＣＴ（Computed Tomography）撮影によって被写体を放射線撮影し、得られた投影画像を再構成して被写体の再構成画像（断層画像）を生成する技術が知られている。

しかしながら、被写体に金属等の放射線の吸収係数（質量吸収係数）の非常に高い高吸収体（以下、高吸収体と呼ぶ）が含まれると、再構成画像上に、筋状のストリークアーチファクトや、ビームハードニングに起因して高吸収体の周囲が黒く潰れるアーチファクトが生じてしまう。

そこで、例えば、特許文献１には、ＣＴ装置において、撮影により生成したシノグラムを２値化し、２値化したシノグラムを回動角度毎に計算上で２次元空間に単純逆投影して逆投影画像を取得し、この逆投影画像を計算上で投影することにより得られたシノグラムに基づいて金属領域を特定することが記載されている。そして、シノグラムにおける金属領域を補間し、補間後のシノグラムを計算上で再構成して再構成画像を生成し、生成した再構成画像と上記の逆投影画像とを合成することで高吸収体に起因するアーチファクトを低減することが記載されている。
同様に、トモシンセシス撮影により得られた投影画像に閾値処理を施して金属領域等の放射線の高吸収体領域を抽出し、抽出した高吸収体領域の投影画像を再構成した画像と、投影画像の高吸収体領域部分を周囲の画素により補間した画像を再構成した画像とを合成することで高吸収体に起因するアーチファクトを低減することが行われている。

特開２０１０−９９１１４号公報

しかしながら、高吸収体の辺縁部で厚さが薄い部分はある程度Ｘ線を透過するため、２値化処理（閾値処理）により高吸収体領域を正確に抽出することは困難である。
図８（ａ）に、投影画像における高吸収体領域の辺縁部を示す。図８（ｂ）に、図８（ａ）において矢印Ｘで示す方向の高吸収体領域の補間前のプロファイルを示す。図８（ｃ）に、図８（ａ）において矢印Ｘで示す方向の高吸収体領域の補間後のプロファイルを示す。図８（ｂ）に示すように、投影画像において、高吸収体領域と高吸収体外領域の信号値はなだらかに変化する。そのため、所定の閾値で高吸収体領域と高吸収体外領域を分けて高吸収体領域を補間してしまうと、高吸収体領域の補間後の投影画像において、図８（ｃ）に示すように、放射線を透過した高吸収体の辺縁部が補間されずに残ってしまう。その結果、高吸収体領域を補間した投影画像においては、図９に矢印で示すように、高吸収体辺縁部にエッジが発生してしまう。同様に、この高吸収体領域を補間した投影画像を再構成した再構成画像と高吸収体領域のみの再構成画像とを合成した画像上においても、図１０（ｂ）に矢印で示すように（図１０（ｂ）は図１０（ａ）の部分領域βの拡大図）、高吸収体領域辺縁部にエッジが発生してアーチファクトとなり、高吸収体辺縁部が正しく描出できない。

本発明の課題は、トモシンセシス撮影やＣＴ撮影により得られた投影画像を再構成した再構成画像における高吸収体辺縁部の描出性能を向上させることである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
放射線源と放射線検出器との間に被写体を配置して前記放射線源と前記放射線検出器との位置関係を変化させながら取得された複数の投影画像を用いて前記被写体の再構成画像の生成を行う画像処理装置であって、
前記投影画像から放射線の高吸収体領域を仮抽出する仮抽出手段と、
複数種類の放射線の高吸収体の形状モデルが格納されたデータベースから前記被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する選定手段と、
前記選定された高吸収体の形状モデル及び前記仮抽出された高吸収体領域の画像を再構成した再構成画像に基づいて、前記投影画像及び前記投影画像を再構成した再構成画像における高吸収体領域の形状及び位置を特定する特定手段と、
前記投影画像における前記特定手段により特定された高吸収体領域の画素を補間する補間手段と、
前記補間手段による補間後の投影画像を再構成して再構成画像を生成する第１の再構成画像生成手段と、
前記特定手段により特定された前記再構成画像における高吸収体領域の形状及び位置に基づいて、高吸収体領域のみの再構成画像を生成する第２の再構成画像生成手段と、
前記第１の再構成画像生成手段により生成された再構成画像と前記第２の再構成画像生成手段により生成された再構成画像とを合成することにより前記高吸収体に起因するアーチファクトが低減された前記被写体の再構成画像を生成する第３の再構成画像生成手段と、
を備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記選定手段は、前記データベースに格納されている形状モデルのそれぞれと前記仮抽出された高吸収体領域のみの投影画像を再構成した再構成画像とのパターンマッチングを行い、得られた類似度に基づいて、前記データベースから前記被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記選定手段は、前記データベースに格納されている各形状モデルを正投影した投影画像のそれぞれと前記仮抽出された高吸収体領域のみの投影画像とのパターンマッチングを行い、得られた類似度に基づいて、前記データベースから前記被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記選定手段は、前記データベースに格納されている形状モデルのそれぞれについて、当該形状モデルと前記仮抽出された高吸収体領域のみの投影画像を再構成した再構成画像とのパターンマッチングを行うことにより得られる第１の類似度と、当該形状モデルを正投影した投影画像と前記仮抽出された高吸収体領域のみの投影画像とのパターンマッチングを行うことにより得られる第２の類似度との合計を類似度として算出し、各形状モデルに対して算出された類似度に基づいて、前記データベースから前記被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜４の何れか一項に記載の発明において、
前記選定手段により選定された形状モデルとの類似度が所定の基準値以上であるか否かを判断し、所定の基準値以上である場合に、前記補間手段、前記第１の再構成画像生成手段、前記第２の再構成画像生成手段、及び前記第３の再構成画像生成手段の処理を行って前記高吸収体に起因するアーチファクトが低減された前記被写体の再構成画像を生成する制御手段を備える。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、
前記データベースは、前記高吸収体の形状モデルのそれぞれをその高吸収体の型番と対応付けて格納しており、
前記被写体に埋め込まれた高吸収体の型番又は形状をユーザーが指定するための指定手段と、
前記選定手段により前記データベースから前記被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する際に、パターンマッチングにより選定を行うか、前記指定手段により指定された型番又は形状に基づいて選定を行うかをユーザーが選択するための選択手段と、
を備える。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記データベースは、前記高吸収体の形状モデルのそれぞれをその高吸収体の型番と対応付けて格納しており、
前記被写体に埋め込まれた高吸収体の型番又は形状をユーザーが指定するための指定手段を備え、
前記選定手段は、前記指定手段により指定された型番又は形状に基づいて、前記データベースから前記被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の発明において、
前記高吸収体に起因するアーチファクトが低減された前記被写体の再構成画像を生成するか否かをユーザーが選択するための第２の選択手段を備える。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の発明において、
前記被写体となった患者の患者情報と前記選定された形状モデルの前記データベースにおける識別情報とを対応付けて記憶手段に記憶させる記憶制御手段を備える。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９の何れか一項に記載の発明において、
前記選定手段により選定された形状モデルの型番、形状、及び／又は前記特定手段により特定された高吸収体領域の位置を表示する表示手段を備える。

請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０の何れか一項に記載の発明において、
前記データベースは、前記複数種類の高吸収体の形状モデルに対応付けて、その高吸収体の材質、被写体に埋め込まれる方向、寸法及び／又は体積、当該形状モデルが使用される撮影部位及び／又は撮影方向のうち少なくとも一つを記憶する。

請求項１２に記載の発明は、
被写体に放射線を照射する放射線源と、放射線を検出して電気信号を生成する放射線検出素子が二次元状に配置され、照射された放射線に応じた投影画像を取得する放射線検出器と、を備え、前記放射線源と前記放射線検出器との位置関係を変化させながら、前記放射線源と前記放射線検出器との間に配置された被写体の前記投影画像を所定回数取得する撮影手段と、
前記撮影手段により取得された投影画像を用いて前記被写体の再構成画像である断層画像の生成を行う画像処理手段と、
を備える断層画像生成システムであって、
前記画像処理手段は、
前記投影画像から放射線の高吸収体領域を仮抽出する仮抽出手段と、
複数種類の放射線の高吸収体の形状モデルが格納されたデータベースから前記被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する選定手段と、
前記選定された高吸収体の形状モデル及び前記仮抽出された高吸収体領域の画像を再構成した再構成画像に基づいて、前記投影画像及び前記投影画像を再構成した再構成画像における高吸収体領域の形状及び位置を特定する特定手段と、
前記投影画像における前記特定手段により特定された高吸収体領域の画素を補間する補間手段と、
前記補間手段による補間後の投影画像を再構成して再構成画像を生成する第１の再構成画像生成手段と、
前記特定手段により特定された前記再構成画像における高吸収体領域の形状及び位置に基づいて、高吸収体領域のみの再構成画像を生成する第２の再構成画像生成手段と、
前記第１の再構成画像生成手段により生成された再構成画像と前記第２の再構成画像生成手段により生成された再構成画像とを合成することにより前記高吸収体に起因するアーチファクトが低減された前記被写体の再構成画像を生成する第３の再構成画像生成手段と、
を備える。

請求項１３に記載の発明のプログラムは、
放射線源と放射線検出器との間に被写体を配置して前記放射線源と前記放射線検出器との位置関係を変化させながら取得された複数の投影画像を用いて前記被写体の再構成画像の生成を行う画像処理装置に用いられるコンピューターを、
前記投影画像から放射線の高吸収体領域を仮抽出する仮抽出手段、
複数種類の放射線の高吸収体の形状モデルが格納されたデータベースから前記被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する選定手段、
前記選定された高吸収体の形状モデル及び前記仮抽出された高吸収体領域の画像を再構成した再構成画像に基づいて、前記投影画像及び前記投影画像を再構成した再構成画像における高吸収体領域の形状及び位置を特定する特定手段、
前記投影画像における前記特定手段により特定された高吸収体領域の画素を補間する補間手段、
前記補間手段による補間後の投影画像を再構成して再構成画像を生成する第１の再構成画像生成手段、
前記特定手段により特定された前記再構成画像における高吸収体領域の形状及び位置に基づいて、高吸収体領域のみの再構成画像を生成する第２の再構成画像生成手段、
前記第１の再構成画像生成手段により生成された再構成画像と前記第２の再構成画像生成手段により生成された再構成画像とを合成することにより前記高吸収体に起因するアーチファクトが低減された前記被写体の再構成画像を生成する第３の再構成画像生成手段、
として機能させる。

本発明によれば、トモシンセシス撮影やＣＴ撮影により得られた投影画像を再構成した再構成画像における高吸収体辺縁部の描出性能を向上させることができる。

本実施形態に係る断層画像生成システムの全体構成を示す図である。 トモシンセシス撮影を説明するための図である。 図１のコンソールの機能的構成を示すブロック図である。 図３の制御部により実行される被写体再構成画像生成処理Ａを示すフローチャートである。 本実施形態で生成される高吸収体領域が補間された投影画像の一例を示す図である。 （ａ）は、本実施形態で生成される再構成画像の一例を示す図、（ｂ）は、（ａ）の部分領域αの拡大図である。 図３の制御部により実行される被写体再構成画像生成処理Ｂを示すフローチャートである。 （ａ）は、投影画像における高吸収体領域の辺縁部を示す図である。（ｂ）は、（ａ）において矢印Ｘで示す方向の高吸収体領域の補間前のプロファイルである。（ｃ）は、図８（ａ）において矢印Ｘで示す方向の高吸収体領域の補間後のプロファイルである。 従来の手法により生成された高吸収体領域が補間された投影画像の一例を示す図である。 従来の手法により生成された再構成画像の一例を示す図、（ｂ）は、（ａ）の部分領域βの拡大図である。

以下、添付図面を参照して本発明に係る好適な実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。

＜第１の実施形態＞
［断層画像生成システム１００の構成］
まず、本発明に係る断層画像生成システム１００の概略構成について説明する。断層画像生成システム１００は、被写体Ｈ（人体の部位）をトモシンセシス撮影することにより得られた投影画像を用いて被写体Ｈの再構成画像（断層画像）を生成するシステムである。図１に、本実施形態に係る断層画像生成システム１００の概略構成を示す。図１に示すように、断層画像生成システム１００は、主に、放射線撮影装置１やコンソール９０等で構成されている。
なお、以下の説明において、被写体台５４の長手方向（被写体台５４に配置された被写体Ｈの体軸方向）をｙ軸方向、撮影面（放射線が照射される面）においてｙ軸方向と直交する方向をｘ軸方向、放射線照射方向（被写体Ｈの厚さ方向）をｚ軸方向として説明する。

断層画像生成システム１００は、撮影室１０１ａや前室（操作室等ともいう。）１０１ｂの内外に設けられるようになっている。撮影室１０１ａ内には、放射線撮影装置１の撮影台５０、放射線源６１等が設けられている。また、撮影室１０１ａ内には、放射線検出器Ｆと後述するコンソール９０との間の無線通信を中継するためのアクセスポイントＡＰ等も設けられている。

また、前室１０１ｂには、放射線照射装置６０の操作卓６２や曝射スイッチ６３等が設けられている。また、図１では、制御ＢＯＸ８０やコンソール９０等が前室１０１ｂの外に設けられている場合が示されているが、それらを前室１０１ｂ内等に設けることも可能である。

撮影手段としての放射線撮影装置１は、図１に示すように、放射線検出器Ｆと、放射線検出器Ｆ及び被写体Ｈを保持する撮影台５０と、放射線照射装置６０と、を備えて構成されている。なお、図１においては、一例として、臥位で被写体Ｈを撮影する放射線撮影装置１を側面から見た図を示している。

放射線検出器Ｆは、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）等の半導体イメージセンサーにより構成される。ＦＰＤは、例えば、ガラス基板等を有しており、基板上の所定位置に、放射線源６１から照射されて少なくとも被写体Ｈを透過した放射線（Ｘ線）をその強度に応じて検出し、検出した放射線を電気信号に変換して蓄積する複数の検出素子（画素）がマトリックス状に配列されている。各画素は、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング部を備えて構成されており、当該各画素に蓄積された電気信号の読み取りをスイッチング部によりスイッチングしていき、放射線検出器Ｆに蓄積された電気信号を読み取ることにより、被写体Ｈの投影画像を取得する。なお、ＦＰＤには放射線をシンチレーターを介して光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型、放射線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、何れを用いてもよい。
放射線検出器Ｆは、ネットワークＮ１及び制御ＢＯＸ８０を介してコンソール９０と通信を行う機能、アクセスポイントＡＰを介してコンソール９０と通信を行うための無線通信機能を備えている。

撮影台５０は、検出器装填部５１、装填部支持部５２、搬送装置５３、被写体台５４等を備えて構成されている。
検出器装填部５１は、放射線検出器Ｆを保持する。
装填部支持部５２は、被写体台５４の被写体Ｈを載置する面とは反対の面の側に、被写体台５４の長手方向（被写体Ｈの体軸方向。ｙ軸方向。）に移動可能に設けられ、検出器装填部５１を支持する。
搬送装置５３は、図示を省略するが、例えば、駆動モーター等を備え、駆動モーターの回転力をラックアンドピニオンで装填部支持部５２に伝えて、装填部支持部５２を被写体台５４の長手方向（ｙ軸方向）に移動させる。なお、搬送装置５３は、装填部支持部５２を被写体台５４の長手方向に移動させることができるものであれば、どのような構成や機構等でも採用することが可能であり、上記のラックアンドピニオンを用いた構成等に限定されない。例えばアクチュエーター等の直線的な動きを装填部支持部５２に伝達して装填部支持部５２を移動させるように構成することも可能である。
被写体台５４は、放射線源６１の放射線照射方向に設けられた被写体Ｈを支持する台であり、アクリル板等の樹脂性の板や、カーボン板等の無機材料からなる板、或いは金属板等で構成されている。被写体台５４には、被写体台５４の長手方向（ｙ軸方向）に沿って装填部支持部５２を移動させるためのガイド（図示せず）が設けられている。

放射線照射装置６０は、被写体Ｈを介して放射線検出器Ｆに放射線を照射する放射線源６１と、放射線技師等の撮影者が管電流や管電圧、照射時間等の撮影条件を設定可能な操作卓６２と、撮影者が操作して放射線源６１からの放射線の照射を指示する曝射スイッチ６３と、放射線源６１を被写体台５４における被写体Ｈの体軸方向に沿って（ｙ軸方向に）移動させるとともに、移動させた位置で放射線源６１から照射する放射線が放射線検出器Ｆに照射されるように放射線源６１の照射角度をその位置によって傾ける放射線源移動機構６４等を備えて構成されている。放射線照射装置６０は、制御ＢＯＸ８０を介してコンソール９０から、又は操作卓６２により撮影条件が設定され、曝射スイッチ６３が押下されると、曝射スイッチ６３の押下信号をコンソール９０に送信し、コンソール９０からの制御信号に基づいて、設定された撮影条件で放射線源移動機構６４により放射線源６１を移動させつつ放射線源６１に放射線を照射させる。
また、放射線源６１の放射線照射方向には、放射線源６１から照射された放射線の照射領域を制限するコリメーター７５が設けられている。

本実施形態では、放射線照射装置６０の放射線源６１として、被写体Ｈや放射線検出器Ｆに向けて放射線を円錐状に照射する放射線源、すなわちいわゆるコーンビームを照射する放射線源が用いられているが、放射線源６１を支点として扇のように略平面状に拡がる放射線（すなわちいわゆるファンビーム）を照射する放射線源を用いるように構成することも可能である。ファンビームを照射する放射線源を用いる場合には、当該一定方向にファンビームが拡がるように放射線源から放射線が照射される。

放射線源移動機構６４と搬送装置５３は、後述する制御ＢＯＸ８０を介してコンソール９０から送信される制御信号に応じて、互いに同期して、放射線源６１と装填部支持部５２とを回転中心Ｏ（図２参照）を中心として被写体台５４に沿って（即ち、ｙ軸方向に）互いに反対方向に移動させることにより、図２に示すように、放射線源６１と放射線検出器Ｆとを互いに反対方向に移動させる。

上記構成の放射線撮影装置１は、放射線源６１と放射線検出器Ｆとが同期して予め定められた撮影スタート位置から終了位置に反対方向に移動する間に、所定回数（複数回）のトモシンセシス撮影を行い、撮影ごとに放射線検出器Ｆで投影画像を取得するように構成されている。このとき、放射線源６１の光軸が放射線検出器Ｆの中央に照射されるように構成されている。

その際、例えば、放射線源６１から放射線を途切れることなく連続的に照射し、その間に放射線検出器Ｆが所定回数の投影画像の取得処理を行うように構成することが可能である。或いは、放射線源６１から放射線を所定回数照射（パルス照射）して、放射線が照射されるごとに放射線検出器Ｆで投影画像を取得するように構成してもよい。

なお、放射線検出器Ｆは、投影画像を取得するごとに、制御ＢＯＸ８０を介して画像処理装置としてのコンソール９０に取得した投影画像を送信するように構成してもよく、また、取得した各投影画像を一旦図示しない記憶部に保存しておき、所定回数の投影画像の取得処理が終了した時点で各投影画像をまとめてコンソール９０に送信するように構成することも可能である。

制御ＢＯＸ（中継器等ともいう。）８０は、ネットワークＮ１を介して放射線撮影装置１の各部や、検出器装填部５１に装填された放射線検出器Ｆ、コンソール９０等と接続されている。制御ＢＯＸ８０には、コンソール９０等から放射線照射装置６０に送信するＬＡＮ（Local Area Network）通信用の信号等を放射線照射装置６０用の信号等に変換したり、また、その逆の変換も行う図示しない変換器が内蔵されている。

コンソール９０は、図３に示すように、制御部９１、操作部９２、表示部９３、通信部９４、記憶部９５を備えて構成され、各部がバス９６により接続されて構成されたコンピューター装置である。

制御部９１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等により構成される。制御部９１のＣＰＵは、記憶部９５に記憶されているシステムプログラムや処理プログラム等の各種プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開されたプログラムに従って後述する被写体再構成画像生成処理Ａを始めとする各種処理を実行する。制御部９１は、記憶部９５に記憶されているプログラムとの協働により、仮抽出手段、選定手段、特定手段、補間手段、第１の再構成画像生成手段、第２の再構成画像生成手段、第３の再構成画像生成手段、制御手段、記憶制御手段として機能する。

操作部９２は、文字入力キー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードで押下操作されたキーの押下信号とマウスによる操作信号とを、入力信号として制御部９１に出力する。

表示部９３は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のモニターを備えて構成されており、制御部９１から入力される表示信号の指示に従って、各種画面を表示する。

通信部９４は、ＬＡＮカード等により構成され、スイッチングハブを介してネットワークＮ１、Ｎ２に接続された外部機器との間でデータの送受信を行う。

記憶部９５は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）や半導体の不揮発性メモリ等で構成されている。記憶部９５には、前述のようにシステムプログラムや各種処理プログラムが記憶されている。

また、記憶部９５には、放射線検出器Ｆから受信した投影画像を記憶する投影画像記憶部９５１、生成した再構成画像を記憶する再構成画像記憶部９５２等が設けられている。
更に、記憶部９５には、高吸収体形状ＤＢ（Data Base）９５３、受付された患者の撮影オーダー情報（患者情報、撮影部位、撮影方向等）等が記憶されている。高吸収体形状ＤＢ９５３は、人体の体内に埋め込まれる、予め形状の分かっている高吸収体、例えば、金属製のプレート、ボルト、ペースメーカー、人工関節、人工内耳等の三次元形状モデル（以下、形状モデル）のデータを識別情報を付して格納したデータベースである。

コンソール９０は、通信部９４により例えばアクセスポイントＡＰや制御ＢＯＸ８０を介して放射線検出器Ｆに覚醒信号を送信して放射線検出器Ｆをスリープ（sleep）状態から覚醒（wake up）状態に遷移させる等して放射線検出器Ｆを制御したり、放射線技師等の撮影者が操作部９２により設定した管電流等を、制御ＢＯＸ８０を介して放射線照射装置６０に送信して設定したり、制御ＢＯＸ８０を介して搬送装置５３及び放射線源移動機構６４を制御することができるようになっている。

また、本実施形態では、コンソール９０は、画像処理装置としても機能するようになっており、放射線検出器Ｆが取得した投影画像が放射線撮影装置１から送信されてくると、受信した投影画像に基づいて被写体Ｈの再構成画像（図１に一点鎖線で示す断面の二次元断層画像）を生成するようになっている。なお、画像処理装置を、コンソール９０とは別体の装置として構成することも可能である。

さらに、図１に示すように、コンソール９０には、ネットワークＮ２を介してアクセスポイントＡＰが接続されている。また、コンソール９０は、ネットワークＮ２を介して図示しないＨＩＳ（Hospital Information System；病院情報システム）やＲＩＳ（Radiology Information System；放射線科情報システム）、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System；医用画像診断支援システム）等に接続されている。そして、コンソール９０は、撮影オーダー情報をＨＩＳやＲＩＳ等から取得したり、生成した再構成画像をＰＡＣＳに送信したりするなど各種の処理を行うように構成されている。

なお、各装置等を結ぶネットワークを、本実施形態のように複数のネットワークＮ１、Ｎ２で分けて構成する必要はなく、各装置を１つのネットワークに接続して断層画像生成システム１００を構成することも可能である。また、各装置を結ぶネットワークとして本実施形態のように複数のネットワークを用いる場合、どの装置をいずれのネットワークに接続するかは適宜変更可能である。

［断層画像生成システム１００の動作］
次に、本実施形態における断層画像生成システム１００の動作について説明する。
断層画像生成システム１００においては、コンソール９０の制御部９１が以下に説明する被写体再構成画像生成処理Ａを実行することにより、放射線撮影装置１の各部を制御して放射線源６１及び放射線検出器Ｆを移動させながら所定回数の撮影を行わせ、得られた一連の投影画像に基づいて被写体Ｈの再構成画像を生成する。

図４に、コンソール９０の制御部９１により実行される被写体再構成画像生成処理Ａのフローチャートを示す。被写体再構成画像生成処理Ａは、制御部９１と記憶部９５に記憶されているプログラムとの協働により実行される。なお、図４及び図７において、角丸の四角形は、上段の処理ステップによって生成された画像を示す。

まず、制御部９１は、トモシンセシス撮影を行い、被写体Ｈの複数（ｎ枚）の投影画像Ｐ１を取得する（ステップＳ１）。具体的に、操作部９２により撮影オーダー情報が選択され、曝射スイッチ６３が押下されると、制御部９１は、制御ＢＯＸ８０を介して放射線撮影装置１の各装置を制御して、放射線源６１及び放射線検出器Ｆを回転中心Ｏを中心に被写体Ｈの体軸方向に沿って反対方向に移動させて所定回数の撮影を行わせる。撮影により得られた一連の投影画像は放射線検出器Ｆによりコンソール９０に送信される。コンソール９０においては、通信部９４により受信した一連の投影画像のそれぞれを、患者情報及びその投影画像の撮影条件（撮影部位、撮影方向、管電圧、各投影画像を撮影したときの放射線源６１や放射線検出器Ｆの位置等）に対応付けて投影画像記憶部９５１に記憶する。

ここで、放射線検出器Ｆにおいて取得される投影画像の各画素の信号値（画素値）は、放射線検出器Ｆに到達した放射線強度を電気信号に変換した値、即ち、放射線検出器Ｆに到達した放射線強度に相関する値であり、到達した放射線強度が高いほど画素値は大きくなる。一方、コンソール９０では、投影画像の各画素値を吸収線量を表すものとして取り扱う。即ち、制御部９１は、通信部９４により受信した一連の投影画像の各画素値を吸収線量を表す値に変換し、投影画像記憶部９５１に記憶する。投影画像の各画素値は、吸収線量が多いほど画素値が高くなり、投影画像上では白く（低濃度で）描画される。

次いで、制御部９１は、取得した各投影画像Ｐ１から高吸収体領域を仮抽出し、高吸収体領域のみの投影画像Ｐ２を取得する（ステップＳ２）。
例えば、被写体Ｈの体内に、金属製のプレート、ボルト、ペースメーカー、人工関節、人工内耳等が埋め込まれていると、これらは放射線の吸収係数の非常に高い高吸収体であるため、投影画像Ｐ１上においては、その領域の画素値が高くなる。ステップＳ２においては、この画素値の高い高吸収体領域を仮抽出する。高吸収体領域の抽出方法としては、例えば、閾値処理（二値化処理）や高度な領域抽出処理であるグラフカット処理等により行うことができる。また、認識精度を上げるために、予め投影画像Ｐ１に散乱線補正処理等の各種補正処理を施すこととしてもよい。

次いで、制御部９１は、高吸収体領域のみの投影画像Ｐ２を再構成して、高吸収体領域のみの再構成画像である再構成画像Ｃ１を生成する（ステップＳ３）。ここで、「投影画像を再構成」とは、投影画像を逆投影して再構成画像（断層画像）を生成することをいう。例えば、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法、逐次近似画像再構成法、フェルドカンプ法、シフト加算法等の公知の手法を用いて、高吸収体領域のみの投影画像Ｐ２を再構成して高吸収体領域のみの再構成画像Ｃ１を生成する行うことができる。

次いで、制御部９１は、変数ｉに１を、ｉｍａｘに高吸収体形状ＤＢ９５３に格納されている形状モデルの数を設定し（ステップＳ４）、パターンマッチングを行って高吸収体形状ＤＢ９５３のｉ番目の形状モデルと再構成画像Ｃ１の類似度を算出する（ステップＳ５）。

ステップＳ５においては、例えば、再構成画像Ｃ１の各スライス面の画像に基づいて高吸収体の三次元形状モデルを生成し、ｉ番目の形状モデルの位置と角度を変えながら、三次元空間で、ｉ番目の形状モデルと生成した三次元形状モデルとの類似度（例えば正規化相互相関係数）を算出する処理を繰り返し、算出した類似度のうち、最も高い類似度をｉ番目の形状モデルと高吸収体領域のみの再構成画像Ｃ１の類似度とする。
或いは、ｉ番目の形状モデルの位置と角度を変えながら、ｉ番目の形状モデルを二次元の再構成画像に変換して（再構成画像Ｃ１のスライス間隔と同じスライス間隔で断層画像に変換して）、二次元空間で、ｉ番目の形状モデルと再構成画像Ｃ１との類似度を算出する処理を繰り返し、算出した類似度のうち、最も高い類似度をｉ番目の形状モデルと再構成画像Ｃ１の類似度としてもよい。ここで、再構成画像には、複数のスライス面の再構成画像が存在するため、スライス位置が同じ再構成画像同士で類似度の算出を行い、算出された複数の類似度の代表値（例えば、積算値や平均値）をその位置及び角度における類似度とする。
算出された最も高い類似度は、形状モデルの識別情報、その類似度を算出したときの形状モデルの位置及び角度に対応付けてＲＡＭに記憶される。

ｉ番目の形状モデルと再構成画像Ｃ１の類似度の算出が終了すると、制御部９１は、ｉをインクリメントし（ステップＳ６）、ｉ＞ｉｍａｘであるか否かを判断する（ステップＳ７）。ｉ＞ｉｍａｘではないと判断した場合（ステップＳ７；ＮＯ）、制御部９１は、ステップＳ４に戻る。

ｉ＞ｉｍａｘであると判断した場合（ステップＳ７；ＹＥＳ）、制御部９１は、高吸収体形状ＤＢ９５３の形状モデルのうち、再構成画像Ｃ１との類似度が最も高い形状モデルを被写体Ｈに埋め込まれた高吸収体の形状モデルとして選定し（ステップＳ８）、選定した形状モデルと再構成画像Ｃ１との類似度が所定の基準値以上であるか否かを判断する（ステップＳ９）。ステップＳ９において、所定の基準値は、選定した形状モデルが真に被写体Ｈに埋め込まれた高吸収体の形状モデルであるか否かを判断するための値である。

選定された形状モデルと再構成画像Ｃ１との類似度が所定の基準値以上である場合（ステップＳ９；ＹＥＳ）、制御部９１は、選定された形状モデルに基づいて、再構成画像Ｃ１における高吸収体領域の形状及び位置を特定して置き換えることにより、高吸収体領域のみの再構成画像Ｃ２を生成する（ステップＳ１０）。例えば、パターンマッチングにおいてＲＡＭに記憶された位置及び角度に基づいて形状モデルを配置して再構成画像Ｃ１のスライス間隔と同じスライス間隔で再構成画像を生成することにより、再構成画像Ｃ１における高吸収体領域の形状及び位置を特定することができる。

次いで、制御部９１は、再構成画像Ｃ２をコンピューター上で正投影して高吸収体領域のみの投影画像Ｐ３を生成する（ステップＳ１１）。正投影とは、再構成画像のボクセルの値に基づいて、放射線源６１から放射線を照射したときに被写体（ここでは、高吸収体）で吸収したＸ線吸収情報をシミュレートして投影画像を生成することである。ステップＳ１０、Ｓ１１により、投影画像における高吸収体領域の形状及び位置を特定することができる。

次いで、制御部９１は、投影画像Ｐ１の、高吸収体領域のみの投影画像Ｐ３に相当する領域を除去する（ステップＳ１２）。除去する方法としては、例えば、投影画像Ｐ３に相当する領域の画素値を０や負の値にする等、データが無いことを示す値に置き換える。

次いで、制御部９１は、投影画像Ｐ１において、ステップ１２で除去した領域を周囲の画素で補間して高吸収体領域が補間された投影画像Ｐ４を生成する（ステップＳ１３）。補間方法としては、例えば、線形補間、多項式補間など、公知の補間方法を用いることができる。

次いで、制御部９１は、高吸収体領域が補間された投影画像Ｐ４を再構成して高吸収体領域が補間された再構成画像Ｃ３を生成する（ステップＳ１４）。
そして、制御部９１は、高吸収体領域のみの再構成画像Ｃ２と高吸収体領域が補間された再構成画像Ｃ３を合成して再構成画像Ｃ５を生成し（ステップＳ１５）、被写体再構成画像生成処理Ａを終了する。例えば、再構成画像Ｃ２と再構成画像Ｃ３の対応するスライス面の対応する画素同士を加算して再構成画像Ｃ５を生成する。

一方、選定された形状モデルと再構成画像Ｃ１との類似度が所定の基準値以上ではないと判断した場合（ステップＳ９；ＮＯ）、制御部９１は、投影画像Ｐ１の、高吸収体領域のみの投影画像Ｐ２に相当する領域を除去する（ステップＳ１６）。例えば、投影画像Ｐ２に相当する領域の画素値を０や負の値にする等、データが無いことを示す値に置き換える。

次いで、制御部９１は、投影画像Ｐ１において、ステップＳ１６で除去した領域を周囲の画素で補間して高吸収体領域が補間された投影画像Ｐ５を生成する（ステップＳ１７）。補間方法としては、例えば、線形補間、多項式補間など、公知の補間方法を用いることができる。

次いで、制御部９１は、高吸収体領域が補間された投影画像Ｐ５を再構成して高吸収体領域が補間された再構成画像Ｃ４を生成する（ステップＳ１８）。
そして、制御部９１は、高吸収体領域のみの再構成画像Ｃ１と高吸収体領域が補間された再構成画像Ｃ４を合成して再構成画像Ｃ６を生成し（ステップＳ１９）、被写体再構成画像生成処理Ａを終了する。例えば、再構成画像Ｃ１と再構成画像Ｃ４の対応するスライス面の対応する画素同士を加算して再構成画像Ｃ６を生成する。

図５に、投影画像Ｐ４の一例を示す。図６（ａ）に、再構成画像Ｃ５の一例を示す。図６（ｂ）に、図６（ａ）の部分領域αの拡大図を示す。

図５に示すように、投影画像Ｐ４においては、従来発生していた高吸収体のエッジのアーチファクト（図９参照）が抑制されている。上述のように、投影画像Ｐ４は、投影画像Ｐ１における高吸収体領域を、高吸収体形状モデルＤＢ９５１から選定された、被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルに基づいて特定して補間することにより生成された画像である。従って、高吸収体の辺縁部で厚さが薄い部分が存在しても、その部分を含めて高吸収体領域として補間が行われているため、図５に示すように、従来発生していた高吸収体のエッジのアーチファクトが抑制された画像となっている。

また、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、再構成画像Ｃ５においても、従来発生していた高吸収体のエッジのアーチファクト（図１０（ａ）、（ｂ）参照）が抑制されている。上述のように、再構成画像Ｃ５は、高吸収体形状モデルＤＢ９５１から選定された、被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルに基づいて生成した高吸収体領域の再構成画像Ｃ２を、投影画像Ｐ４を再構成した再構成画像Ｃ３に合成した画像である。従って、高吸収体のエッジの発生が抑制された投影画像Ｐ４を再構成した画像に高吸収体領域の再構成画像を合成しているため、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、従来発生していた高吸収体のエッジのアーチファクトが抑制された画像となっている。このように、再構成画像における高吸収体に起因するアーチファクトが抑制されることにより、高吸収体辺縁部の描出性能を向上させることができ、例えば、人工関節と骨の癒合状態等、高吸収体辺縁部の診断性能を向上させることができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態においては、高吸収体領域のみの再構成画像Ｃ１に基づいて高吸収体形状モデルＤＢ９５１から被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する場合を例にとり説明したが、第２の実施形態においては、高吸収体のみの投影画像Ｐ２に基づいて高吸収体形状モデルＤＢ９５１から被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する場合を例にとり説明する。

第２の実施形態における構成は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので説明を援用し、以下、第２の実施形態における動作について説明する。

図７に、第２の実施形態においてコンソール９０の制御部９１により実行される被写体再構成画像生成処理Ｂのフローチャートを示す。被写体再構成画像生成処理Ｂは、制御部９１と記憶部９５に記憶されているプログラムとの協働により実行される。

まず、制御部９１は、ステップＳ２１〜Ｓ２４の処理を実行する。Ｓ２１〜Ｓ２４の処理は、図４のステップＳ１〜Ｓ４の処理と同様であるので説明を援用する。

次いで、制御部９１は、パターンマッチングを行って、高吸収体形状ＤＢ９５３のｉ番目の形状モデルから生成した投影画像Ｐｍと投影画像Ｐ２の類似度を算出する（ステップＳ２５）。例えば、ｉ番目の形状モデルの位置と角度を変えながら、ｉ番目の形状モデルを正投影して形状モデルの投影画像Ｐｍを生成し、生成した投影画像Ｐｍと投影画像Ｐ２の類似度を算出する処理を繰り返し、算出した類似度のうち、最も高い類似度をｉ番目の形状モデルの投影画像Ｐｍと投影画像Ｐ２の類似度とする。ここで、投影画像Ｐｍ及び投影画像Ｐ２は複数枚存在するため、放射線源６１及び放射線検出器Ｆの位置が同じ投影画像Ｐｍと投影画像Ｐ２とで類似度の算出を行い、算出された複数の類似度の代表値（例えば、積算値や平均値）をその位置及び角度における投影画像Ｐｍと投影画像Ｐ２の類似度とする。
この最も高い類似度は、形状モデルの識別情報、その類似度を算出したときの形状モデルの位置及び角度に対応付けてＲＡＭに記憶される。

ｉ番目の形状モデルに基づいて生成された投影画像Ｐｍと投影画像Ｐ２の類似度の算出が終了すると、制御部９１は、ｉをインクリメントし（ステップＳ２６）、ｉ＞ｉｍａｘであるか否かを判断する（ステップＳ２７）。ｉ＞ｉｍａｘではないと判断した場合（ステップＳ２７；ＮＯ）、制御部９１は、ステップＳ２４に戻る。

ｉ＞ｉｍａｘであると判断した場合（ステップＳ２７；ＹＥＳ）、制御部９１は、高吸収体形状ＤＢ９５３の形状モデルのうち、投影画像Ｐ２との類似度が最も高い投影画像Ｐｍを生成したときの形状モデルを被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルとして選定し（ステップＳ２８）、選定した形状モデルの投影画像Ｐｍと投影画像Ｐ２との類似度が所定の基準値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２９）。ステップＳ２９において、所定の基準値は、選定した形状モデルが真に被写体Ｈに埋め込まれた高吸収体の形状モデルであるか否かを判断するための値である。

選定された形状モデルの投影画像Ｐｍと投影画像Ｐ２との類似度が所定の基準値以上である場合（ステップＳ２９；ＹＥＳ）、制御部９１は、選定された形状モデルに基づいて、再構成画像Ｃ１における高吸収体領域の形状及び位置を特定して置き換えることにより、高吸収体領域のみの再構成画像Ｃ２を生成する（ステップＳ３０）。例えば、パターンマッチングにおいてＲＡＭに記憶された位置及び角度に基づいて形状モデルを配置して再構成画像Ｃ１のスライス間隔と同じスライス間隔で再構成画像を生成することにより、再構成画像Ｃ１における高吸収体領域の形状及び位置を特定することができる。

ステップＳ３１以降の処理については、図４のステップＳ１１以降の処理と同様であるので説明を援用する。

被写体再構成画像生成処理Ｂによっても、図５に示す投影画像Ｐ４及び図６（ａ）、（ｂ）に示す再構成画像Ｃ５を得ることができ、高吸収体辺縁部の描出性能を向上させることができる。

以上説明したように、コンソール９０の制御部９１によれば、放射線撮影装置１により撮影された投影画像から放射線の高吸収体領域を仮抽出し、例えば、仮抽出した高吸収体領域のみの投影画像を再構成した再構成画像と高吸収体形状ＤＢ９５３に格納されている形状モデルとのパターンマッチングを行うことにより、高吸収体形状ＤＢ９５３から被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する。次いで、制御部９１は、選定された高吸収体の形状モデル及び仮抽出された高吸収体領域のみの画像を再構成した再構成画像に基づいて、投影画像及び投影画像を再構成した再構成画像における高吸収体領域の形状及び位置を特定し、投影画像において特定された高吸収体領域の画素を補間し、補間後の投影画像を再構成して再構成画像を生成し、高吸収体領域のみの再構成画像と合成することにより高吸収体に起因するアーチファクトが低減された被写体の再構成画像を生成する。

従って、高吸収体の辺縁部で厚さが薄い部分が存在しても、その部分を含めて高吸収体領域として特定されて補間が行われているため、高吸収体に起因するアーチファクトが低減され、高吸収体辺縁部の描出性能が向上した再構成画像を得ることができる。

また、制御部９１は、選定された形状モデルと高吸収体領域との類似度が所定の基準値以上であるか否かを判断し、所定の基準値以上である場合に、上述の高吸収体に起因するアーチファクトが低減された被写体の再構成画像を生成する。従って、被写体Ｈに埋め込まれている高吸収体の形状モデルが高吸収体形状ＤＢ９５３に格納されていない場合に、誤って形状モデルを用いた処理を行うことを防止することができる。

なお、上記実施形態における記述内容は、本発明に係る断層画像生成システムの好適な一例であり、これに限定されるものではない。

例えば、制御部９１において高吸収体形状ＤＢ９５３に格納されている形状モデルの中から被写体に埋め込まれている高吸収体に最も近いものを選ぶためのパターンマッチングの手法としては、第１の実施形態の手法と第２の実施形態の手法を組み合わせることとしてもよい。例えば、高吸収体形状ＤＢ９５３に格納されている形状モデルのそれぞれについて、当該形状モデルと仮抽出された高吸収体領域のみの投影画像を再構成した高吸収体領域のみの再構成画像Ｃ１とのパターンマッチングを行うことにより得られる第１の類似度と、当該形状モデルの投影画像Ｐｍと仮抽出された高吸収体領域のみの投影画像Ｐ２とのパターンマッチングを行うことにより得られる第２の類似度との合計を類似度として算出し、各形状モデルに対して算出された類似度のうち最も高い類似度を算出したときの投影画像Ｐｍの形状モデルを被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定することとしてもよい。
このように、第１の実施形態の手法と第２の実施形態の手法を組み合わせることで、パターンマッチングの結果に安定性を持たせることができる。

また、高吸収体形状ＤＢ９５３において、各形状モデルのデータに対し、そのモデルに相当する高吸収体の型番を対応付けて記憶しておき、パターンマッチングにより選定された高吸収体の形状モデルに対応する型番、位置（類似度が最大のときの位置）、形状等を表示部９３に表示するとともに、型番、形状、又は位置が実際と異なる場合は、操作部９２により修正できるようにしてもよい。これにより、ユーザーは、選定された高吸収体の型番、形状、位置を確認し、誤っている場合は、修正を行うことが可能となる。修正が入力された場合、例えば、制御部９１は、操作部９２により入力された修正内容に基づいて、高吸収体のみの再構成画像Ｃ２を修正し、以降の処理をやり直す。

また、上記実施形態においては、高吸収体形状ＤＢ９５３に格納されている形状モデルと再構成画像又は投影画像とのパターンマッチングにより、高吸収体形状ＤＢ９５３に格納されている形状モデルの中から被写体に埋め込まれている高吸収体の形状モデルを選定することとしたが、選定の手法はパターンマッチングに限定されない。例えば、高吸収体形状ＤＢ９５３において、各形状モデルのデータに対し、そのモデルに相当する高吸収体の型番を対応付けて記憶しておくとともに、被写体に埋め込まれている高吸収体の型番又は形状を操作部９２により指定可能な構成とし（即ち、指定手段を備え）、制御部９１は、指定された型番や形状に対応する形状モデルを被写体に埋め込まれている高吸収体の形状モデルとして選定することとしてもよい。これにより、パターンマッチングの処理時間を短縮することができる。

また、高吸収体形状ＤＢ９５３に格納されている形状モデルの中から被写体に埋め込まれている高吸収体の形状モデルを選定する処理をパターンマッチングにより行うか、ユーザーによる型番又は形状の指定により行うかを操作部９２により選択可能とし（即ち、選択手段を備え）、制御部９１は、選択された手法により被写体に埋め込まれている高吸収体の形状モデルを選定することとしてもよい。これにより、ユーザーが所望する手法で被写体に埋め込まれている高吸収体の形状モデルの選択を行うことができる。

また、選定された形状モデルの型番や識別情報を被写体Ｈの患者情報に対応付けて記憶部９５に記憶しておくこととしてもよい。そして、次回に被写体再構成画像生成処理Ａ又はＢを行う際に、制御部９１は、記憶部９５を検索し、被写体Ｈとなる患者の患者情報に形状モデルの型番や識別情報が対応付けて記憶されている場合には、その型番や識別情報に対応する形状モデルを被写体に埋め込まれている高吸収体の形状モデルとして選定することとしてもよい。
或いは、記憶部９５に患者情報に対応付けて記憶されている高吸収体の型番及び／又は形状と、「この高吸収体が埋め込まれていますか」等のメッセージとを表示部９３に表示して、操作部９２によりＹＥＳかＮＯかを入力させることとしてもよい。そして、ＹＥＳが入力された場合には、前回の形状モデルにより高吸収体領域を特定し、ＮＯが入力された場合には、パターンマッチングにより高吸収体の形状モデルを選定し、選定された形状モデルに基づいて高吸収体領域を特定することとしてもよい。
或いは、上記実施形態のようにパターンマッチングにより高吸収体の形状モデルを選定し、選定された形状モデルの型番や識別情報が記憶部９５に患者情報に対応付けて記憶されている形状モデルの型番や識別情報と一致しない場合に警告を出力することとしてもよい。警告の出力は、表示部９３に警告を表示してもよいし、音声により警告メッセージや警告音等を出力することとしてもよい。

また、高吸収体に起因するアーチファクトが低減された再構成画像を生成するか否かをユーザーが操作部９２により選択可能な構成としてもよい（即ち、第２の選択手段を備えることとしてもよい）。そして、高吸収体に起因するアーチファクトを低減した再構成画像の生成が選択された場合、制御部９１は、上記第１の実施形態又は第２の実施形態の被写体再構成画像生成処理により再構成画像を生成し、高吸収体に起因するアーチファクトを低減した再構成画像の生成が選択されなかった場合、撮影により得られた投影画像Ｐ１を再構成して再構成画像を生成することとしてもよい。
これにより、ユーザーが高吸収体に起因するアーチファクトの低減を所望する場合に、高吸収体に起因するアーチファクトの低減した画像を提供することができ、例えば、処理時間を短縮したい等の要因によりユーザーが高吸収体に起因するアーチファクトの低減を所望しない場合は、再構成画像の生成に係る処理時間を短縮することができる。

また、高吸収体形状ＤＢ９５３において、高吸収体の形状モデルに対応付けて、その高吸収体の材質、方向情報（被写体の正面に対してどの向きで埋め込まれるかを示す情報）、寸法及び／又は体積、当該形状モデルが使用される撮影部位、撮影方向のうち少なくとも一つを対応付けて記憶しておくこととしてもよい。

例えば、材質によってＸ線透過率は変わるため、高吸収体領域を仮抽出する際の閾値の値を変える等に用いることができる。

また、高吸収体形状ＤＢ９５３において、高吸収体の形状モデルに対応付けて方向情報（被写体の正面に対してどの向きで埋め込まれるかを示す情報）を記憶しておくことで、投影画像撮影時の撮影方向に応じて、投影画像や再構成画像における形状モデルの方向を特定することができるので、パターンマッチング時の形状モデルの角度を変える範囲を限定することができ、パターンマッチングに係る処理時間を短縮することができる。

また、高吸収体形状ＤＢ９５３において、高吸収体の形状モデルに対応付けて寸法及び／又は体積を記憶しておくことで、例えば、再構成画像に基づいて実際に埋め込まれている高吸収体の寸法や体積を推定し、推定した寸法や体積に近い形状モデルにパターンマッチングの対象を絞り込むことができ、パターンマッチングに係る処理時間を短縮することができる。

また、高吸収体形状ＤＢ９５３において、高吸収体の形状モデルに対応付けてその形状モデルが使用される撮影部位や撮影方向を記憶しておくことで、投影画像撮影時の撮影部位や撮影方向によってパターンマッチングの対象を絞り込むことができ、パターンマッチングに係る処理時間を短縮することができる。

また、上記実施形態においては、類似度が所定の基準値以上であるか否かによって、選定された形状モデルに基づいて高吸収体領域を特定して再構成画像を生成する処理と（図４のステップＳ１０〜Ｓ１５、図７のステップＳ３０〜Ｓ３５）、閾値処理により仮抽出された高吸収体領域に基づいて再構成画像を生成する処理（図４のステップＳ１６〜Ｓ１９、図７のステップＳ３６〜Ｓ３９）とに分けたが、両方の処理を行って、両方の再構成画像を表示部９３に表示して、操作部９２により何れの再構成画像を採用するかをユーザーが選択できるようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、高吸収体領域の仮抽出を投影画像上で行うこととしたが、投影画像を再構成した再構成画像上で行うこととしてもよい。

また、上記実施形態においては、高吸収体形状ＤＢ９５３は記憶部９５に記憶されていることとして説明したが、ネットワークＮ１又はＮ２を介して接続された外部のサーバー等に記憶されていることとしてもよい。

また、上記実施形態においては、放射線検出器Ｆがいわゆる可搬型（カセッテ型等ともいう。）であり、それを、放射線撮影装置１を構成する撮影台５０の検出器装填部５１（後述する図１参照）に装填して放射線断層撮影を行う場合について説明したが、放射線検出器Ｆが可搬型でなく、撮影台５０と一体的に形成された、いわゆる専用機型の放射線検出器に対しても、本発明を適用することが可能である。

また、上記実施形態においては、放射線撮影装置１は臥位で撮影を行う装置として説明したが、立位の撮影を行う装置としてもよい。

また、上記実施形態においては、放射線撮影装置１は、放射線源６１及び放射線検出器Ｆを固定された被写体Ｈの体軸方向に沿って反対方向に移動させてトモシンセシス撮影を行うものとして説明したが、放射線検出器Ｆ及び被写体Ｈを固定として放射線源６１を移動させる構成としてもよい。又は、放射線検出器Ｆを固定として被写体Ｈ及び放射線源６１を移動させる構成としてもよい。又は、放射線源６１を固定として放射線検出器Ｆ及び被写体Ｈを移動させる構成としてもよい。
また、本発明は、トモシンセシス撮影により得られた投影画像から断層画像を生成する場合だけでなく、ＣＴ撮影により得られた投影画像から断層画像を生成する場合についても適用することができる。

また、上記の説明では、本発明に係るプログラムのコンピューター読み取り可能な媒体としてハードディスクや半導体の不揮発性メモリ等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピューター読み取り可能な媒体として、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ（搬送波）も適用される。

その他、断層画像生成システムを構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１００ 断層画像生成システム
１ 放射線撮影装置
５０ 撮影台
５１ 検出器装填部
５２ 装填部支持部
５３ 搬送装置
５４ 被写体台
６０ 放射線照射装置
６１ 放射線源
６２ 操作卓
６３ 曝射スイッチ
６４ 放射線源移動機構
８０ 制御ＢＯＸ
９０ コンソール
９１ 制御部
９２ 操作部
９３ 表示部
９４ 通信部
９５ 記憶部
９６ バス
Ｆ 放射線検出器
Ｈ 被写体

Claims (13)

1. 放射線源と放射線検出器との間に被写体を配置して前記放射線源と前記放射線検出器との位置関係を変化させながら取得された複数の投影画像を用いて前記被写体の再構成画像の生成を行う画像処理装置であって、
   前記投影画像から放射線の高吸収体領域を仮抽出する仮抽出手段と、
   複数種類の放射線の高吸収体の形状モデルが格納されたデータベースから前記被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する選定手段と、
   前記選定された高吸収体の形状モデル及び前記仮抽出された高吸収体領域のみの画像を再構成した再構成画像に基づいて、前記投影画像及び前記再構成画像における高吸収体領域の形状及び位置を特定する特定手段と、
   前記投影画像における前記特定手段により特定された高吸収体領域の画素を補間する補間手段と、
   前記補間手段による補間後の投影画像を再構成して再構成画像を生成する第１の再構成画像生成手段と、
   前記特定手段により特定された前記再構成画像における高吸収体領域の形状及び位置に基づいて、高吸収体領域のみの再構成画像を生成する第２の再構成画像生成手段と、
   前記第１の再構成画像生成手段により生成された再構成画像と前記第２の再構成画像生成手段により生成された再構成画像とを合成することにより前記高吸収体に起因するアーチファクトが低減された前記被写体の再構成画像を生成する第３の再構成画像生成手段と、
   を備える画像処理装置。
2. 前記選定手段は、前記データベースに格納されている形状モデルのそれぞれと前記仮抽出された高吸収体領域のみの投影画像を再構成した再構成画像とのパターンマッチングを行い、得られた類似度に基づいて、前記データベースから前記被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記選定手段は、前記データベースに格納されている各形状モデルを正投影した投影画像のそれぞれと前記仮抽出された高吸収体領域のみの投影画像とのパターンマッチングを行い、得られた類似度に基づいて、前記データベースから前記被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記選定手段は、前記データベースに格納されている形状モデルのそれぞれについて、当該形状モデルと前記仮抽出された高吸収体領域のみの投影画像を再構成した再構成画像とのパターンマッチングを行うことにより得られる第１の類似度と、当該形状モデルを正投影した投影画像と前記仮抽出された高吸収体領域のみの投影画像とのパターンマッチングを行うことにより得られる第２の類似度との合計を類似度として算出し、各形状モデルに対して算出された類似度に基づいて、前記データベースから前記被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する請求項１に記載の画像処理装置。
5. 前記選定手段により選定された形状モデルとの類似度が所定の基準値以上であるか否かを判断し、所定の基準値以上である場合に、前記補間手段、前記第１の再構成画像生成手段、前記第２の再構成画像生成手段、及び前記第３の再構成画像生成手段の処理を行って前記高吸収体に起因するアーチファクトが低減された前記被写体の再構成画像を生成する制御手段を備える請求項２〜４の何れか一項に記載の画像処理装置。
6. 前記データベースは、前記高吸収体の形状モデルのそれぞれをその高吸収体の型番と対応付けて格納しており、
   前記被写体に埋め込まれた高吸収体の型番又は形状をユーザーが指定するための指定手段と、
   前記選定手段により前記データベースから前記被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する際に、パターンマッチングにより選定を行うか、前記指定手段により指定された型番又は形状に基づいて選定を行うかをユーザーが選択するための選択手段と、
   を備える請求項１〜５の何れか一項に記載の画像処理装置。
7. 前記データベースは、前記高吸収体の形状モデルのそれぞれをその高吸収体の型番と対応付けて格納しており、
   前記被写体に埋め込まれた高吸収体の型番又は形状をユーザーが指定するための指定手段を備え、
   前記選定手段は、前記指定手段により指定された型番又は形状に基づいて、前記データベースから前記被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する請求項１に記載の画像処理装置。
8. 前記高吸収体に起因するアーチファクトが低減された前記被写体の再構成画像を生成するか否かをユーザーが選択するための第２の選択手段を備える請求項１〜７の何れか一項に記載の画像処理装置。
9. 前記被写体となった患者の患者情報と前記選定された形状モデルの前記データベースにおける識別情報とを対応付けて記憶手段に記憶させる記憶制御手段を備える請求項１〜８の何れか一項に記載の画像処理装置。
10. 前記選定手段により選定された形状モデルの型番、形状、及び／又は前記特定手段により特定された高吸収体領域の位置を表示する表示手段を備える請求項１〜９の何れか一項に記載の画像処理装置。
11. 前記データベースは、前記複数種類の高吸収体の形状モデルに対応付けて、その高吸収体の材質、被写体に埋め込まれる方向、寸法及び／又は体積、当該形状モデルが使用される撮影部位及び／又は撮影方向のうち少なくとも一つを記憶する請求項１〜１０の何れか一項に記載の画像処理装置。
12. 被写体に放射線を照射する放射線源と、放射線を検出して電気信号を生成する放射線検出素子が二次元状に配置され、照射された放射線に応じた投影画像を取得する放射線検出器と、を備え、前記放射線源と前記放射線検出器との位置関係を変化させながら、前記放射線源と前記放射線検出器との間に配置された被写体の前記投影画像を所定回数取得する撮影手段と、
    前記撮影手段により取得された投影画像を用いて前記被写体の再構成画像である断層画像の生成を行う画像処理手段と、
    を備える断層画像生成システムであって、
    前記画像処理手段は、
    前記投影画像から放射線の高吸収体領域を仮抽出する仮抽出手段と、
    複数種類の放射線の高吸収体の形状モデルが格納されたデータベースから前記被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する選定手段と、
    前記選定された高吸収体の形状モデル及び前記仮抽出された高吸収体領域のみの画像を再構成した再構成画像に基づいて、前記投影画像及び前記再構成画像における高吸収体領域の形状及び位置を特定する特定手段と、
    前記投影画像における前記特定手段により特定された高吸収体領域の画素を補間する補間手段と、
    前記補間手段による補間後の投影画像を再構成して再構成画像を生成する第１の再構成画像生成手段と、
    前記特定手段により特定された前記再構成画像における高吸収体領域の形状及び位置に基づいて、高吸収体領域のみの再構成画像を生成する第２の再構成画像生成手段と、
    前記第１の再構成画像生成手段により生成された再構成画像と前記第２の再構成画像生成手段により生成された再構成画像とを合成することにより前記高吸収体に起因するアーチファクトが低減された前記被写体の再構成画像を生成する第３の再構成画像生成手段と、
    を備える断層画像生成システム。
13. 放射線源と放射線検出器との間に被写体を配置して前記放射線源と前記放射線検出器との位置関係を変化させながら取得された複数の投影画像を用いて前記被写体の再構成画像の生成を行う画像処理装置に用いられるコンピューターを、
    前記投影画像から放射線の高吸収体領域を仮抽出する仮抽出手段、
    複数種類の放射線の高吸収体の形状モデルが格納されたデータベースから前記被写体に埋め込まれた高吸収体の形状モデルを選定する選定手段、
    前記選定された高吸収体の形状モデル及び前記仮抽出された高吸収体領域のみの画像を再構成した再構成画像に基づいて、前記投影画像及び前記再構成画像における高吸収体領域の形状及び位置を特定する特定手段、
    前記投影画像における前記特定手段により特定された高吸収体領域の画素を補間する補間手段、
    前記補間手段による補間後の投影画像を再構成して再構成画像を生成する第１の再構成画像生成手段、
    前記特定手段により特定された前記再構成画像における高吸収体領域の形状及び位置に基づいて、高吸収体領域のみの再構成画像を生成する第２の再構成画像生成手段、
    前記第１の再構成画像生成手段により生成された再構成画像と前記第２の再構成画像生成手段により生成された再構成画像とを合成することにより前記高吸収体に起因するアーチファクトが低減された前記被写体の再構成画像を生成する第３の再構成画像生成手段、
    として機能させるためのプログラム。