放射線圖像分析裝置及方法以及程序的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及對拍攝被攝體而得到的放射線圖像進(jìn)行分析的圖像分析裝置及方法 以及程序，尤其是，涉及對拍攝被攝體而得到的放射線圖像進(jìn)行分析而推定放射線圖像的 各位置上的被攝體的厚度的放射線圖像分析裝置及方法以及程序。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往，公知在通過透射了被攝體的放射線拍攝被攝體的放射線圖像時(shí)，被攝體的 厚度越大，則被攝體內(nèi)部中的放射線的散射的發(fā)生、放射線透射率的降低等的影響變得越 大，所取得的放射線圖像的畫質(zhì)發(fā)生變化。因此，提出了如下技術(shù)：根據(jù)攝影條件和放射線 圖像的信號值、放射線圖像的信號值的直方圖寬度、被攝體圖像中的被攝體的預(yù)定方向的 長度等各種信息，大致推定被攝體的厚度，根據(jù)所推定的被攝體的厚度，變更對所拍攝的放 射線圖像的散射線去除處理等的圖像處理?xiàng)l件、對放射線圖像的攝影應(yīng)用的攝影條件。
[0003] 例如，在專利文獻(xiàn)1中，公開了如下方法：通過測定將具有預(yù)先已知的厚度的模擬 被攝體在已知的攝影條件下進(jìn)行放射線攝影而得到的圖像的像素值，準(zhǔn)備將體厚和像素值 的關(guān)系建立對應(yīng)的建立對應(yīng)表格，基于建立對應(yīng)表格，根據(jù)被攝體圖像的像素值而推定概 略的體厚分布，并根據(jù)被攝體圖像的體厚分布而推定被攝體圖像的散射線分量，取得從被 攝體圖像減去散射線分量的處理后圖像。
[0004] 此外，在非專利文獻(xiàn)1中，公開了根據(jù)人體的體厚分布來推定放射線圖像的散射 線分量并去除的方法。根據(jù)非專利文獻(xiàn)1的圖像處理方法，基于根據(jù)被攝體圖像的像素值 而推定的體厚分布，對被輸入的被攝體圖像應(yīng)用預(yù)定的函數(shù)而生成推定出被攝體圖像所包 含的散射線的像的推定散射線圖像，并從被攝體圖像減去推定散射線圖像，從而生成根據(jù) 被輸入的被攝體圖像而推定出初始射線圖像的推定初始射線圖像。進(jìn)而，將通過對生成的 推定初始射線圖像應(yīng)用預(yù)定的函數(shù)而生成進(jìn)一步的推定散射線圖像、并從被攝體圖像減去 進(jìn)一步的推定散射線圖像而生成進(jìn)一步的推定初始射線圖像的處理重復(fù)直到在預(yù)定的收 斂條件下收斂為止，計(jì)算收斂的推定散射線圖像，從被攝體圖像減去該推定散射線圖像，從 而能夠最終取得去除了散射線分量的處理后圖像。此外，在非專利文獻(xiàn)1中，公開了如下方 法：根據(jù)體厚來調(diào)整用于對被攝體圖像所包含的散射線的像進(jìn)行推定的預(yù)定的函數(shù)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平02-244881號公報(bào)
[0008] 非專利文獻(xiàn)
[0009] 非專利文獻(xiàn) I :Trotter 及其他4名，"Thickness-dependent Scatter Correction Algorithm for Digital Mammography"，Proc. SPIE Vol. 4682, 2002 年 5 月，ρ· 469-478

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 這里，為了求出反映了被攝體內(nèi)部的肺野等被攝體的內(nèi)部構(gòu)造的詳細(xì)的體厚，優(yōu) 選根據(jù)實(shí)際拍攝被攝體而得到的被攝體圖像的像素值來計(jì)算被攝體的厚度。但是，在被 攝體圖像中，包括透射被攝體而直接照射到放射線檢測器的初始射線的分量（初始射線分 量）和在被攝體內(nèi)放射線散射的散射線的分量（散射線分量）。
[0011] 因此，如專利文獻(xiàn)1或非專利文獻(xiàn)1那樣，在對不使用散射線去除柵格（柵格）而 拍攝的放射線圖像應(yīng)用了基于像素值而推定體厚的方法的情況下，由于放射線圖像所包含 的散射線分量的影響，難以準(zhǔn)確地推定被攝體的體厚分布。并且，考慮到為了避免散射線分 量的影響而使用柵格對被攝體圖像進(jìn)行攝影，但為了降低被攝體的被曝光量等的負(fù)擔(dān)，也 存在想要根據(jù)不使用柵格而拍攝的被攝體圖像來準(zhǔn)確地推定體厚分布這樣的需求。
[0012] 為了應(yīng)對該需求，本申請人提出了如下技術(shù)（參照特愿2013-229941):使用預(yù)先 確定的虛擬模型，根據(jù)虛擬模型而推定通過虛擬模型的放射線攝影而得到的初始射線圖像 以及散射線圖像，生成將所推定的初始射線圖像和散射線圖像進(jìn)行了合成的圖像，以作為 對通過被攝體的放射線攝影而得到的放射線圖像進(jìn)行了推定的圖像即推定圖像，并以使所 生成的推定圖像和實(shí)際對被攝體進(jìn)行放射線攝影而得到的被攝體圖像之差減小的方式重 復(fù)修正體厚分布，從而高精度地計(jì)算體厚分布。
[0013] 此外，在實(shí)際的醫(yī)療現(xiàn)場中，除了要盡可能地將推定體厚分布的體厚分布推定處 理高精度化而取得精度良好的體厚分布的需求之外，還存在如下需求，即根據(jù)被攝體圖像 的診斷目的、圖像分析裝置的性能和攝影環(huán)境的情形等而實(shí)現(xiàn)體厚分布推定處理的高精度 化，并且要將體厚分布推定處理的執(zhí)行時(shí)間維持在容許范圍內(nèi)。
[0014] 本發(fā)明是鑒于上述情形而完成的，其目的在于，實(shí)現(xiàn)一種放射線圖像分析裝置、放 射線圖像分析方法以及放射線圖像分析程序，其在對拍攝了被攝體而得到的放射線圖像進(jìn) 行分析而推定放射線圖像的各位置上的被攝體的厚度時(shí)，實(shí)現(xiàn)體厚分布推定處理的高精度 化，并且將體厚分布推定處理的執(zhí)行時(shí)間抑制在容許范圍內(nèi)。
[0015] 本發(fā)明的放射線圖像分析裝置對通過被攝體的放射線攝影而得到的被攝體圖像 進(jìn)行分析，推定被攝體的體厚分布，放射線圖像分析裝置的特征在于，包括：圖像取得部，取 得被攝體圖像；體厚分布修正部，受理具有推定體厚分布的虛擬模型的輸入，對虛擬模型的 推定體厚分布進(jìn)行修正，輸出被修正的推定體厚分布，體厚分布修正部具有虛擬模型取得 部、推定圖像生成部以及修正部，虛擬模型取得部取得被輸入的具有推定體厚分布的虛擬 模型，推定圖像生成部生成將推定初始射線圖像和推定散射線圖像進(jìn)行了合成的圖像，以 作為對通過被攝體的放射線攝影而得到的放射線圖像進(jìn)行了推定的推定圖像，推定初始射 線圖像是對通過所取得的虛擬模型的放射線攝影而得到的初始射線圖像進(jìn)行了推定的圖 像，推定散射線圖像是對通過虛擬模型的放射線攝影而得到的散射線圖像進(jìn)行了推定的圖 像，修正部以減小該推定圖像與被攝體圖像的差異的方式對取得的推定體厚分布進(jìn)行修正 并輸出；以及體厚分布決定部，對體厚分布修正處理的執(zhí)行進(jìn)行控制，重復(fù)執(zhí)行體厚分布修 正處理直到滿足結(jié)束條件為止，在滿足結(jié)束條件的情況下，將在滿足了結(jié)束條件時(shí)的體厚 分布修正處理中輸出的推定體厚分布決定為被攝體的體厚分布，體厚分布修正處理為如下 處理，即，使修正部對虛擬模型的推定體厚分布進(jìn)行修正并輸出，將具有所輸出的推定體厚 分布的虛擬模型輸入到虛擬模型取得部而取得虛擬模型，使推定圖像生成部根據(jù)虛擬模型 生成推定圖像，體厚分布決定部具有判定部，該判定部根據(jù)判定條件而切換執(zhí)行第一控制 和第二控制，第一控制是重復(fù)執(zhí)行體厚分布修正處理直到滿足第一結(jié)束條件為止的控制， 第二控制是重復(fù)執(zhí)行體厚分布修正處理直到滿足與第一結(jié)束條件不同的第二結(jié)束條件為 止的控制，該第二控制下的體厚分布修正處理的執(zhí)行次數(shù)比第一控制下的體厚分布修正處 理的執(zhí)行次數(shù)少。
[0016] 本發(fā)明的放射線圖像分析方法的特征在于，包括如下步驟：圖像取得步驟，取得被 攝體圖像；體厚分布修正步驟，受理具有推定體厚分布的虛擬模型的輸入，對虛擬模型的推 定體厚分布進(jìn)行修正，輸出被修正的推定體厚分布，體厚分布修正步驟具有虛擬模型取得 步驟、推定圖像生成步驟以及修正步驟，虛擬模型取得步驟取得被輸入的具有推定體厚分 布的虛擬模型，推定圖像生成步驟生成將推定初始射線圖像和推定散射線圖像進(jìn)行了合成 的圖像，以作為對通過被攝體的放射線攝影而得到的放射線圖像進(jìn)行了推定的推定圖像， 推定初始射線圖像是對通過所取得的虛擬模型的放射線攝影而得到的初始射線圖像進(jìn)行 了推定的圖像，推定散射線圖像是對通過虛擬模型的放射線攝影而得到的散射線圖像進(jìn)行 了推定的圖像，修正步驟以減小該推定圖像與被攝體圖像的差異的方式對取得的推定體厚 分布進(jìn)行修正并輸出；以及體厚分布決定步驟，對體厚分布修正處理的執(zhí)行進(jìn)行控制，重復(fù) 執(zhí)行體厚分布修正處理直到滿足結(jié)束條件為止，在滿足結(jié)束條件的情況下，將在滿足了結(jié) 束條件時(shí)的體厚分布修正處理中輸出的推定體厚分布決定為被攝體的體厚分布，體厚分布 修正處理為如下處理，即，通過修正步驟對虛擬模型的推定體厚分布進(jìn)行修正并輸出，通過 虛擬模型取得步驟取得具有所輸出的推定體厚分布的虛擬模型，通過推定圖像生成步驟根 據(jù)虛擬模型生成推定圖像，體厚分布決定步驟具有判定步驟，該判定步驟根據(jù)判定條件而 切換執(zhí)行第一控制和第二控制，第一控制是重復(fù)執(zhí)行體厚分布修正處理直到滿足第一結(jié)束 條件為止的控制，第二控制是重復(fù)執(zhí)行體厚分布修正處理直到滿足與第一結(jié)束條件不同的 第二結(jié)束條件為止的控制，該第二控制下的體厚分布修正處理的執(zhí)行次數(shù)比第一控制下的 體厚分布修正處理的執(zhí)行次數(shù)少。
[0017] 另外，本發(fā)明的放射線圖像分析程序是對通過被攝體的放射線攝影而得到的被攝 體圖像進(jìn)行分析，推定被攝體的體厚分布的放射線圖像分析程序，其特征在于，使計(jì)算機(jī)作 為如下部件發(fā)揮作用：圖像取得部，取得被攝體圖像；體厚分布修正部，受理具有推定體厚 分布的虛擬模型的輸入，對虛擬模型的推定體厚分布進(jìn)行修正，輸出被修正的推定體厚分 布，體厚分布修正部具有虛擬模型取得部、推定圖像生成部以及修正部，虛擬模型取得部取 得被輸入的具有推定體厚分布的虛擬模型，推定圖像生成部生成將推定初始射線圖像和推 定散射線圖像進(jìn)行了合成的圖像，以作為對通過被攝體的放射線攝影而得到的放射線圖像 進(jìn)行了推定的推定圖像，推定初始射線圖像是對通過所取得的虛擬模型的放射線攝影而得 到的初始射線圖像進(jìn)行了推定的圖像，推定散射線圖像是對通過虛擬模型的放射線攝影而 得到的散射線圖像進(jìn)行了推定的圖像，修正部以減小該推定圖像與被攝體圖像的差異的方 式對取得的推定體厚分布進(jìn)行修正并輸出；以及體厚分布決定部，對體厚分布修正處理的 執(zhí)行進(jìn)行控制，重復(fù)執(zhí)行體厚分布修正處理直到滿足結(jié)束條件為止，在滿足結(jié)束條件的情 況下，將在滿足了結(jié)束條件時(shí)的體厚分布修正處理中輸出的推定體厚分布決定為被攝體的 體厚分布，體厚分布修正處理為如下處理，g卩，使修正部對虛擬模型的推定體厚分布進(jìn)行修 正并輸出，將具有所輸出的推定體厚分布的虛擬模型輸入到虛擬模型取得部而取得虛擬模 型，使推定圖像生成部根據(jù)虛擬模型生成推定圖像，體厚分布決定部具有判定部，該判定部 根據(jù)判定條件而切換執(zhí)行第一控制和第二控制，第一控制是重復(fù)執(zhí)行體厚分布修正處理直 到滿足第一結(jié)束條件為止的控制，第二控制是重復(fù)執(zhí)行體厚分布修正處理直到滿足與第一 結(jié)束條件不同的第二結(jié)束條件為止的控制，該第二控制下的體厚分布修正處理的執(zhí)行次數(shù) 比第一控制下的體厚分布修正處理的執(zhí)行次數(shù)少。
[0018] 上述"體厚"是指，在被照射的放射線的路徑上的、除了空氣區(qū)域之外的被攝體區(qū) 域的厚度的總計(jì)。例如，體厚成為在被照射的放射線的路徑上的、除了肺內(nèi)的空氣區(qū)域等被 攝體內(nèi)的空氣區(qū)域之外的被攝體組織的厚度的總計(jì)。
[0019] "推定圖像"是指，只要實(shí)質(zhì)上看作將推定初始射線圖像和推定散射線圖像進(jìn)行 了合成的圖像即可，該推定初始射線圖像是根據(jù)虛擬模型推定出通過虛擬模型的放射線攝 影而得到的初始射線圖像，該推定散射線圖像是根據(jù)虛擬模型而推定出通過虛擬模型的放 射線攝影而得到的散射線圖像。例如，可以對虛擬模型應(yīng)用推定初始射線圖像生成用的函 數(shù)而制作推定初始射線圖像，對虛擬模型應(yīng)用推定散射線圖像生成用的函數(shù)而另外生成推 定散射線圖像之后進(jìn)行合成，也可以對虛擬模型應(yīng)用推定圖像生成用的函數(shù)而推定推定圖 像。
[0020] "推定圖像與被攝體圖像的差異"是指，與推定圖像和被攝體圖像的相互對應(yīng)的各 位置上的像素值的相關(guān)性的高度。此外，"減小被攝體圖像與推定圖像的差異"是指，與被攝 體圖像和推定圖像的相互對應(yīng)的各位置的像素值的相關(guān)性提高（兩個(gè)圖像類似）。
[0021] 此外，在本發(fā)明的放射線圖像分析裝置中，判定部也可以是，基于多個(gè)體厚分布修 正處理中的推定圖像與被攝體圖像的差異的時(shí)序的推移，推定直到滿足第一結(jié)束條件