JP2981701B2 - 放射線画像形成方法およびそれを用いた骨塩定量分析方法 - Google Patents
放射線画像形成方法およびそれを用いた骨塩定量分析方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は放射線画像形成方法およ
びそれを用いた骨塩定量分析方法に関し、さらに詳しく
は蓄積性蛍光体を使用し、エネルギーサブトラクション
の手法を用いて放射線画像を形成せしめる方法に関する
ものである。
びそれを用いた骨塩定量分析方法に関し、さらに詳しく
は蓄積性蛍光体を使用し、エネルギーサブトラクション
の手法を用いて放射線画像を形成せしめる方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ある種の蛍光体に放射線（Ｘ線、α線、
β線、γ線、紫外線、電子線等）を照射すると、この放
射線のエネルギーの一部がその蛍光体中に蓄積され、そ
の後その蛍光体に可視光等の励起光を照射すると、蓄積
されたエネルギーに応じて蛍光体が輝尽発光を示す。こ
のような性質を示す蛍光体を蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光
体）と言う。
β線、γ線、紫外線、電子線等）を照射すると、この放
射線のエネルギーの一部がその蛍光体中に蓄積され、そ
の後その蛍光体に可視光等の励起光を照射すると、蓄積
されたエネルギーに応じて蛍光体が輝尽発光を示す。こ
のような性質を示す蛍光体を蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光
体）と言う。
【０００３】この蓄積性蛍光体を利用して、人体等の被
写体の放射線画像情報を一旦蓄積性蛍光体のシート（以
下、蓄積性蛍光体シートと称する）に記録し、これを励
起光で走査して輝尽発光させ、この輝尽発光光を光電的
に読み取って画像信号を得、この画像信号を処理して診
断適性の良い被写体の放射線画像を得る方法が提案され
ている（例えば特開昭55-12429号、同55-116340 号、同
55-163472 号、同56-11395号、同56-104645 号など）。
この最終的な画像はハードコピーとして再生したり、あ
るいはＣＲＴ上に再生したりすることができる。このよ
うな放射線画像情報記録再生方法においては、蓄積性蛍
光体シートは最終的に画像情報を記録せず、上記のよう
な最終的な記録媒体に画像を与えるために一時的に画像
情報を担持するものであるから、この蓄積性蛍光体シー
トは繰り返し使用するようにしてもよく、またそのよう
に繰返し使用すれば極めて経済的である。
写体の放射線画像情報を一旦蓄積性蛍光体のシート（以
下、蓄積性蛍光体シートと称する）に記録し、これを励
起光で走査して輝尽発光させ、この輝尽発光光を光電的
に読み取って画像信号を得、この画像信号を処理して診
断適性の良い被写体の放射線画像を得る方法が提案され
ている（例えば特開昭55-12429号、同55-116340 号、同
55-163472 号、同56-11395号、同56-104645 号など）。
この最終的な画像はハードコピーとして再生したり、あ
るいはＣＲＴ上に再生したりすることができる。このよ
うな放射線画像情報記録再生方法においては、蓄積性蛍
光体シートは最終的に画像情報を記録せず、上記のよう
な最終的な記録媒体に画像を与えるために一時的に画像
情報を担持するものであるから、この蓄積性蛍光体シー
トは繰り返し使用するようにしてもよく、またそのよう
に繰返し使用すれば極めて経済的である。
【０００４】上記のように蓄積性蛍光体シートを再使用
するには、輝尽発光光が読み取られた後の蓄積性蛍光体
シートに残存する放射線エネルギーを、例えば特開昭56
-11392号、同56-12599号に示されるようにシートに光や
熱を照射することによって放出させて残存放射線画像を
消去し、この蓄積性蛍光体シートを再度放射線画像記録
に使用すればよい。
するには、輝尽発光光が読み取られた後の蓄積性蛍光体
シートに残存する放射線エネルギーを、例えば特開昭56
-11392号、同56-12599号に示されるようにシートに光や
熱を照射することによって放出させて残存放射線画像を
消去し、この蓄積性蛍光体シートを再度放射線画像記録
に使用すればよい。
【０００５】一方、従来より放射線画像のサブトラクシ
ョン処理が公知となっている。この放射線画像のサブト
ラクションとは、異なった条件で撮影した２つの放射線
画像を光電的に読み出してデジタル画像信号を得た後、
これらのデジタル画像信号を両画像の各画素を対応させ
て減算処理し、放射線画像中の特定の構造物を抽出させ
る差信号を得る方法であり、このようにして得た差信号
を用いれば、特定構造物のみが抽出された放射線画像を
再生することができる。
ョン処理が公知となっている。この放射線画像のサブト
ラクションとは、異なった条件で撮影した２つの放射線
画像を光電的に読み出してデジタル画像信号を得た後、
これらのデジタル画像信号を両画像の各画素を対応させ
て減算処理し、放射線画像中の特定の構造物を抽出させ
る差信号を得る方法であり、このようにして得た差信号
を用いれば、特定構造物のみが抽出された放射線画像を
再生することができる。
【０００６】このサブトラクション処理には、基本的に
次の２つの方法がある。即ち、(1) 造影剤注入により特
定の構造物が強調された放射線画像の画像信号から、造
影剤が注入されていない放射線画像の画像信号を引き算
（サブトラクト）することによって特定の構造物を抽出
するいわゆる時間サブトラクション処理と、(2) 同一の
被写体に対して相異なるエネルギー分布を有する放射線
を照射し、あるいは被写体透過後の放射線をエネルギー
分布状態を変えて２つの放射線検出手段に照射して、そ
れにより特定の構造物が異なる画像を２つの放射線画像
間に存在せしめ、その後この２つの放射線画像の画像信
号間で適当な重みづけをした上で引き算（サブトラク
ト）を行なって、特定の構造物の画像を抽出するいわゆ
るエネルギーサブトラクション処理である。一般的に、
前者をツーショットエネルギーサブトラクションと称
し、後者をワンショットエネルギーサブトラクションと
称する。
次の２つの方法がある。即ち、(1) 造影剤注入により特
定の構造物が強調された放射線画像の画像信号から、造
影剤が注入されていない放射線画像の画像信号を引き算
（サブトラクト）することによって特定の構造物を抽出
するいわゆる時間サブトラクション処理と、(2) 同一の
被写体に対して相異なるエネルギー分布を有する放射線
を照射し、あるいは被写体透過後の放射線をエネルギー
分布状態を変えて２つの放射線検出手段に照射して、そ
れにより特定の構造物が異なる画像を２つの放射線画像
間に存在せしめ、その後この２つの放射線画像の画像信
号間で適当な重みづけをした上で引き算（サブトラク
ト）を行なって、特定の構造物の画像を抽出するいわゆ
るエネルギーサブトラクション処理である。一般的に、
前者をツーショットエネルギーサブトラクションと称
し、後者をワンショットエネルギーサブトラクションと
称する。
【０００７】このような画像信号間での引き算を行なう
エネルギーサブトラクション処理においては、上述した
蓄積性蛍光体シートを用いることが有効である。例えば
ツーショットエネルギーサブトラクションでは、撮影位
置の蓄積性蛍光体シートを高速で交換するとともに、被
写体に高エネルギー、低エネルギーの放射線をＸ線管の
管電圧を高速で切り換えることにより照射し、各放射線
による放射線画像をそれぞれのシートに記録する方法に
より行なわれ、またワンショットエネルギーサブトラク
ションは、蓄積性蛍光体シートを銅板等の放射線分離フ
ィルタを間に介して少なくとも２枚積層させて、あるい
は互いに放射線吸収特性の異なる蓄積性蛍光体シートを
少なくとも２枚積層させて撮影を行ないそれぞれ異なる
放射線画像を蓄積性蛍光体シートの記録する方法により
行なわれる。本出願人も蓄積性蛍光体シートを用いたエ
ネルギーサブトラクションについて提案している（特開
昭59-83486号公報、特開昭60-225541 号公報参照）。
エネルギーサブトラクション処理においては、上述した
蓄積性蛍光体シートを用いることが有効である。例えば
ツーショットエネルギーサブトラクションでは、撮影位
置の蓄積性蛍光体シートを高速で交換するとともに、被
写体に高エネルギー、低エネルギーの放射線をＸ線管の
管電圧を高速で切り換えることにより照射し、各放射線
による放射線画像をそれぞれのシートに記録する方法に
より行なわれ、またワンショットエネルギーサブトラク
ションは、蓄積性蛍光体シートを銅板等の放射線分離フ
ィルタを間に介して少なくとも２枚積層させて、あるい
は互いに放射線吸収特性の異なる蓄積性蛍光体シートを
少なくとも２枚積層させて撮影を行ないそれぞれ異なる
放射線画像を蓄積性蛍光体シートの記録する方法により
行なわれる。本出願人も蓄積性蛍光体シートを用いたエ
ネルギーサブトラクションについて提案している（特開
昭59-83486号公報、特開昭60-225541 号公報参照）。
【０００８】このサブトラクション処理は特に医療診断
上きわめて有効な方法であるため、近年大いに注目され
研究されている。例えば、被写体中の軟部組織を消去し
て骨部組織を抽出するエネルギーサブトラクション処理
を用いて骨塩の定量分析を行なうことが提案されてい
る。この骨塩定量は、骨の中のカルシウムの量を定量的
に測定することであり、この測定は骨折予防のために必
要なことである。すなわち、骨中のカルシウムの微量変
化を知ることは骨粗しょう症の早期発見を可能にし、骨
折予防の効果がある。
上きわめて有効な方法であるため、近年大いに注目され
研究されている。例えば、被写体中の軟部組織を消去し
て骨部組織を抽出するエネルギーサブトラクション処理
を用いて骨塩の定量分析を行なうことが提案されてい
る。この骨塩定量は、骨の中のカルシウムの量を定量的
に測定することであり、この測定は骨折予防のために必
要なことである。すなわち、骨中のカルシウムの微量変
化を知ることは骨粗しょう症の早期発見を可能にし、骨
折予防の効果がある。
【０００９】本出願人は、このエネルギーサブトラクシ
ョンを用いた骨塩定量分析方法を提案している（特開平
4-11473 号参照）。このエネルギーサブトラクションを
用いた方法とは、２枚以上の蓄積性蛍光体シートのそれ
ぞれに、軟部組織と骨部組織とを含む被写体を透過した
それぞれエネルギーが異なる放射線を照射して前記被写
体の放射線画像を蓄積記録し、これらのシートに励起光
を走査して前記放射線画像を光電的に読み取ってデジタ
ル画像信号に変換し、各画像の対応する画素間でこのデ
ジタル画像信号の減算を行って放射線画像の前記骨部組
織のみの画像を形成する差信号を得るエネルギーサブト
ラクションにおいて、前記被写体の放射線画像を得る際
に骨塩量が段階的に変化した人骨を模擬した骨塩レファ
レンスを同時に写し込んでおき、前記骨部組織のみの画
像（骨部画像）上で骨部組織の陰影の濃度と骨塩レファ
レンスの濃度とを比較することにより骨塩量を定量化す
る方法である。
ョンを用いた骨塩定量分析方法を提案している（特開平
4-11473 号参照）。このエネルギーサブトラクションを
用いた方法とは、２枚以上の蓄積性蛍光体シートのそれ
ぞれに、軟部組織と骨部組織とを含む被写体を透過した
それぞれエネルギーが異なる放射線を照射して前記被写
体の放射線画像を蓄積記録し、これらのシートに励起光
を走査して前記放射線画像を光電的に読み取ってデジタ
ル画像信号に変換し、各画像の対応する画素間でこのデ
ジタル画像信号の減算を行って放射線画像の前記骨部組
織のみの画像を形成する差信号を得るエネルギーサブト
ラクションにおいて、前記被写体の放射線画像を得る際
に骨塩量が段階的に変化した人骨を模擬した骨塩レファ
レンスを同時に写し込んでおき、前記骨部組織のみの画
像（骨部画像）上で骨部組織の陰影の濃度と骨塩レファ
レンスの濃度とを比較することにより骨塩量を定量化す
る方法である。
【００１０】さらに、この方法は、被写体を透過しな
い、エネルギーが異なる放射線を照射した蓄積性蛍光体
シートから、蓄積性蛍光体シートのムラ、放射線の照射
ムラおよび読取りムラ等のいわゆるシェーディングを補
正するための画像信号を得、この画像信号と放射線画像
との間で引き算を行って、シェーディングを補正してよ
り精度の高い骨塩定量分析を行なうようにしている。
い、エネルギーが異なる放射線を照射した蓄積性蛍光体
シートから、蓄積性蛍光体シートのムラ、放射線の照射
ムラおよび読取りムラ等のいわゆるシェーディングを補
正するための画像信号を得、この画像信号と放射線画像
との間で引き算を行って、シェーディングを補正してよ
り精度の高い骨塩定量分析を行なうようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなエネルギーサブトラクションにおいてブロード
なエネルギー分布を有するＸ線を用いて画像の撮影を行
なう場合には、被写体を透過したＸ線のエネルギー分布
が全体として高エネルギー側に片寄るいわゆるビームハ
ードニングの現象が生じることとなる。このビームハー
ドニングの現象としては、例えば軟部組織を消去した画
像上において同じ骨構造でも被写体厚の厚い部分の骨
は、被写体厚の薄い部分の骨と比較してその骨の濃度が
薄くなるといった欠点が挙げられる。これにより、上述
した骨塩定量において計測される骨密度や骨塩量が骨に
重なる軟部組織の厚みに影響されてその測定精度が劣化
するという問題が生じる。
たようなエネルギーサブトラクションにおいてブロード
なエネルギー分布を有するＸ線を用いて画像の撮影を行
なう場合には、被写体を透過したＸ線のエネルギー分布
が全体として高エネルギー側に片寄るいわゆるビームハ
ードニングの現象が生じることとなる。このビームハー
ドニングの現象としては、例えば軟部組織を消去した画
像上において同じ骨構造でも被写体厚の厚い部分の骨
は、被写体厚の薄い部分の骨と比較してその骨の濃度が
薄くなるといった欠点が挙げられる。これにより、上述
した骨塩定量において計測される骨密度や骨塩量が骨に
重なる軟部組織の厚みに影響されてその測定精度が劣化
するという問題が生じる。
【００１２】本発明は、上記事情に鑑み、ビームハード
ニングの影響を低減することにより、被写体厚の影響を
受けない精度の高い骨部組織を抽出した放射線画像を形
成する方法を提供することを目的とするものである。
ニングの影響を低減することにより、被写体厚の影響を
受けない精度の高い骨部組織を抽出した放射線画像を形
成する方法を提供することを目的とするものである。
【００１３】さらに本発明は、その骨部組織の抽出され
た放射線画像が精度の高いことを利用し、精度の高い骨
塩定量を行なうことのできる骨塩定量分析方法を提供す
ることを目的とするものである。
た放射線画像が精度の高いことを利用し、精度の高い骨
塩定量を行なうことのできる骨塩定量分析方法を提供す
ることを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の放射線画像の形
成方法は、軟部組織と骨部組織を含む被写体を透過した
それぞれエネルギーが異なる放射線がそれぞれ別個に照
射されて前記被写体の放射線画像が蓄積記録された２枚
以上の蓄積性蛍光体シートに励起光を走査して各蓄積性
蛍光体シートに蓄積記録された前記放射線画像を輝尽発
光光に変換し、この輝尽発光光の発光量を光電的に読み
出してデジタル画像信号に変換し、各画像の対応する画
素間でこのデジタル画像信号同志の減算を行なって放射
線画像の前記骨部組織のみの画像を形成する差信号を得
るエネルギーサブトラクションにおいて、前記放射線
が、該放射線のうち高エネルギーの放射線のビームハー
ドニングによる前記骨部組織の濃度変化と該放射線のう
ち低エネルギーの放射線のビームハードニングによる前
記骨部組織の濃度変化の比率が前記減算における減算係
数の比率とほぼ等しくなるように放射線源の管電圧を調
節して出射された放射線であることを特徴とするもので
ある。
成方法は、軟部組織と骨部組織を含む被写体を透過した
それぞれエネルギーが異なる放射線がそれぞれ別個に照
射されて前記被写体の放射線画像が蓄積記録された２枚
以上の蓄積性蛍光体シートに励起光を走査して各蓄積性
蛍光体シートに蓄積記録された前記放射線画像を輝尽発
光光に変換し、この輝尽発光光の発光量を光電的に読み
出してデジタル画像信号に変換し、各画像の対応する画
素間でこのデジタル画像信号同志の減算を行なって放射
線画像の前記骨部組織のみの画像を形成する差信号を得
るエネルギーサブトラクションにおいて、前記放射線
が、該放射線のうち高エネルギーの放射線のビームハー
ドニングによる前記骨部組織の濃度変化と該放射線のう
ち低エネルギーの放射線のビームハードニングによる前
記骨部組織の濃度変化の比率が前記減算における減算係
数の比率とほぼ等しくなるように放射線源の管電圧を調
節して出射された放射線であることを特徴とするもので
ある。
【００１５】すなわち、上述したように各放射線の管電
圧を調節し該各放射線を照射することにより、サブトラ
クションすべき各画像の対応する画素間でデジタル画像
信号の減算を行なう際に、前記高エネルギーの放射線の
ビームハードニングによる前記骨部組織の濃度変化と前
記低エネルギーの放射線のビームハードニングによる前
記骨部組織の濃度変化とを相殺することを特徴とするも
のである。
圧を調節し該各放射線を照射することにより、サブトラ
クションすべき各画像の対応する画素間でデジタル画像
信号の減算を行なう際に、前記高エネルギーの放射線の
ビームハードニングによる前記骨部組織の濃度変化と前
記低エネルギーの放射線のビームハードニングによる前
記骨部組織の濃度変化とを相殺することを特徴とするも
のである。
【００１６】また、本発明の骨塩定量分析方法は、上述
した放射線画像形成方法を用いた方法であり、該放射線
画像形成方法により形成された差信号から前記骨部組織
における骨塩の定量分析を行なうことを特徴とするもの
である。
した放射線画像形成方法を用いた方法であり、該放射線
画像形成方法により形成された差信号から前記骨部組織
における骨塩の定量分析を行なうことを特徴とするもの
である。
【００１７】
【作用】上述した放射線画像の形成方法により、精度の
高い骨部組織の画像を得ることができる。
高い骨部組織の画像を得ることができる。
【００１８】すなわち、上述したように各放射線の管電
圧を調節すると、軟部組織を消去する減算を行なう際に
前述した各濃度変化にも減算係数が乗ぜられて減算され
るので、複雑な工程を必要とせずに精度の高い骨部組織
の放射線画像を得ることができる。
圧を調節すると、軟部組織を消去する減算を行なう際に
前述した各濃度変化にも減算係数が乗ぜられて減算され
るので、複雑な工程を必要とせずに精度の高い骨部組織
の放射線画像を得ることができる。
【００１９】また、本発明の骨部定量分析方法を用い
て、Ｘ線吸収量の既知の段階状パターンを有する骨塩レ
ファレンスを被写体とともに撮影すれば、骨塩の定量分
析を行ないたい被写体の骨部組織の濃度をこの骨塩レフ
ァレンスの段階状パターンの濃度と比較し、前者の濃度
と最も近い濃度のパターン部分の対応骨塩量から、その
骨部組織の骨塩量を知ることができる。
て、Ｘ線吸収量の既知の段階状パターンを有する骨塩レ
ファレンスを被写体とともに撮影すれば、骨塩の定量分
析を行ないたい被写体の骨部組織の濃度をこの骨塩レフ
ァレンスの段階状パターンの濃度と比較し、前者の濃度
と最も近い濃度のパターン部分の対応骨塩量から、その
骨部組織の骨塩量を知ることができる。
【００２０】もちろん、骨塩レファレンスの段階的濃度
と骨塩量とは、これを対応づける校正曲線等を作ってお
き、これを参照して濃度（計測値）から骨塩量（真値）
を知るものである。
と骨塩量とは、これを対応づける校正曲線等を作ってお
き、これを参照して濃度（計測値）から骨塩量（真値）
を知るものである。
【００２１】なお、この濃度の比較は、画像をＣＲＴ等
の再生装置に表示して目で比較してもよいが、前記エネ
ルギーサブトラクション信号（差信号）を電気的に評価
して比較してもよい。
の再生装置に表示して目で比較してもよいが、前記エネ
ルギーサブトラクション信号（差信号）を電気的に評価
して比較してもよい。
【００２２】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００２３】図１は高エネルギーおよび低エネルギーの
放射線による放射線画像中の骨の濃度と被写体厚との関
係を示した図である。本発明の放射線画像形成方法は、
高圧画像信号log ＳA と低圧画像信号log ＳB とからＫ
A ・log ＳA −ＫB ・log ＳB ＋ＫC ＝Ｓsub （ＫA 、
ＫB は重みづけ係数、ＫC は概略一定濃度にするような
バイアス成分である）の演算により骨部組織の放射線画
像を示す差信号Ｓsubを求めるものであるが、放射線の
線源の管電圧を、濃度変化ａ：濃度変化ｂ＝減算係数Ｋ
A ：減算係数ＫB となるように調節するので、図１に示
した高圧画像および低圧画像の濃度変化を通常のサブト
ラクションの演算により相殺した精度の高い骨部組織の
放射線画像を得るものである。
放射線による放射線画像中の骨の濃度と被写体厚との関
係を示した図である。本発明の放射線画像形成方法は、
高圧画像信号log ＳA と低圧画像信号log ＳB とからＫ
A ・log ＳA −ＫB ・log ＳB ＋ＫC ＝Ｓsub （ＫA 、
ＫB は重みづけ係数、ＫC は概略一定濃度にするような
バイアス成分である）の演算により骨部組織の放射線画
像を示す差信号Ｓsubを求めるものであるが、放射線の
線源の管電圧を、濃度変化ａ：濃度変化ｂ＝減算係数Ｋ
A ：減算係数ＫB となるように調節するので、図１に示
した高圧画像および低圧画像の濃度変化を通常のサブト
ラクションの演算により相殺した精度の高い骨部組織の
放射線画像を得るものである。
【００２４】次いで、本発明による放射線画像形成方法
の具体的な例について説明する。
の具体的な例について説明する。
【００２５】（実施例１）図２は２枚の蓄積性蛍光体シ
ートＡ、Ｂに、軟部組織と骨部組織とを有する同一の被
写体１を透過したＸ線２を、それぞれエネルギーを変え
て照射する状態を示す。すなわち第１の蓄積性蛍光体シ
ートＡにΧ線源３の管電圧を120KV として被写体１のΧ
線透過像を蓄積記録し、次いで短時間内で蓄積性蛍光体
シートＡ、Ｂを素早く取り替えると同時に出入れ自在の
Ｘ線吸収フィルタ６（0.2mm 厚の銅フィルタ）をＸ線の
光路上に配し、かつΧ線源３の管電圧を46KVとして、透
過Χ線のエネルギーが異なる被写体１のΧ線画像を蓄積
性蛍光体シートＢに蓄積記録する。このとき蓄積性蛍光
体シートＡとＢとで被写体１の位置関係は同じとする。
ートＡ、Ｂに、軟部組織と骨部組織とを有する同一の被
写体１を透過したＸ線２を、それぞれエネルギーを変え
て照射する状態を示す。すなわち第１の蓄積性蛍光体シ
ートＡにΧ線源３の管電圧を120KV として被写体１のΧ
線透過像を蓄積記録し、次いで短時間内で蓄積性蛍光体
シートＡ、Ｂを素早く取り替えると同時に出入れ自在の
Ｘ線吸収フィルタ６（0.2mm 厚の銅フィルタ）をＸ線の
光路上に配し、かつΧ線源３の管電圧を46KVとして、透
過Χ線のエネルギーが異なる被写体１のΧ線画像を蓄積
性蛍光体シートＢに蓄積記録する。このとき蓄積性蛍光
体シートＡとＢとで被写体１の位置関係は同じとする。
【００２６】このとき、被写体１とともに、段階的にＸ
線吸収量が異なるパターンからなるＸ線吸収量の既知の
骨塩レファレンス（ファントム）５を蓄積性蛍光体シー
トＡ，Ｂ上に置いて、被写体１のＸ線画像とともにこの
ファントム５のＸ線画像も蓄積性蛍光体シートＡ、Ｂに
蓄積記録する。このファントム５は、図３に示すよう
に、骨塩の量すなわちＣa ＣＯ3 の含有量（wt％）が段
階的に異なるセクション5a,5b ……5fを並べた構造をし
ており、このＣa ＣＯ3 の含有量は予め知られているも
のである。
線吸収量が異なるパターンからなるＸ線吸収量の既知の
骨塩レファレンス（ファントム）５を蓄積性蛍光体シー
トＡ，Ｂ上に置いて、被写体１のＸ線画像とともにこの
ファントム５のＸ線画像も蓄積性蛍光体シートＡ、Ｂに
蓄積記録する。このファントム５は、図３に示すよう
に、骨塩の量すなわちＣa ＣＯ3 の含有量（wt％）が段
階的に異なるセクション5a,5b ……5fを並べた構造をし
ており、このＣa ＣＯ3 の含有量は予め知られているも
のである。
【００２７】ここではＸ線吸収フィルタとして銅フィル
タを用いたが、フィルタを構成する物質は銅に限られず
他の物質でもよく、複数の物質でもかまわない。この物
質は混合物でも化合物でもよい。あるいは複数のフィル
タを重ね合せたものを用いてもよい。
タを用いたが、フィルタを構成する物質は銅に限られず
他の物質でもよく、複数の物質でもかまわない。この物
質は混合物でも化合物でもよい。あるいは複数のフィル
タを重ね合せたものを用いてもよい。
【００２８】次にこれら２枚の蓄積性蛍光体シートＡ、
Ｂから、図４に示すような画像読取手段によってＸ線画
像を読み取り、画像を表わすデジタル画像信号を得る。
先ず、蓄積性蛍光体シートＡを矢印Ｙの方向に副走査の
ために移動させながら、レーザー光源10からのレーザー
光11を走査ミラー12によってＸ方向に主走査させ、蛍光
体シートＡから蓄積Ｘ線エネルギーを、蓄積記録された
Ｘ線画像にしたがって輝尽発光光13として発散させる。
輝尽発光光13は透明なアクリル板を成形して作られた光
ガイド14の一端面からこの光ガイド14の内部に入射し、
中を全反射を繰返しつつフォトマル15に至り、輝尽発光
光13の発光量が画像信号Ｓとして出力される。この出力
された画像信号Ｓは増幅器とＡ／Ｄ変換器を含む対数変
換器16により対数値（log Ｓ）のデジタル画像信号log
ＳA に変換される。このデジタル画像信号log ＳA は例
えば磁気ディスク等の記憶媒体17に記憶される。次に、
全く同様にして、もう１枚の蓄積性蛍光体シートＢの記
録画像が読み出され、そのデジタル画像信号log ＳB が
同様に記憶媒体17に記憶される。
Ｂから、図４に示すような画像読取手段によってＸ線画
像を読み取り、画像を表わすデジタル画像信号を得る。
先ず、蓄積性蛍光体シートＡを矢印Ｙの方向に副走査の
ために移動させながら、レーザー光源10からのレーザー
光11を走査ミラー12によってＸ方向に主走査させ、蛍光
体シートＡから蓄積Ｘ線エネルギーを、蓄積記録された
Ｘ線画像にしたがって輝尽発光光13として発散させる。
輝尽発光光13は透明なアクリル板を成形して作られた光
ガイド14の一端面からこの光ガイド14の内部に入射し、
中を全反射を繰返しつつフォトマル15に至り、輝尽発光
光13の発光量が画像信号Ｓとして出力される。この出力
された画像信号Ｓは増幅器とＡ／Ｄ変換器を含む対数変
換器16により対数値（log Ｓ）のデジタル画像信号log
ＳA に変換される。このデジタル画像信号log ＳA は例
えば磁気ディスク等の記憶媒体17に記憶される。次に、
全く同様にして、もう１枚の蓄積性蛍光体シートＢの記
録画像が読み出され、そのデジタル画像信号log ＳB が
同様に記憶媒体17に記憶される。
【００２９】一方、図２に示すように、被写体１の撮影
に際し、Ｘ線源３の管電圧を変えて２枚の蓄積性蛍光体
シートＡ，Ｂに順次被写体１のＸ線透過像を蓄積記録す
るので、図５に示すように被写体なしで、図２における
被写体１の撮影の場合と全く同様にしてＸ線源３の管電
圧を変えて２枚の蓄積性蛍光体シートにＸ線２を照射
し、Ｘ線２の照射ムラを管電圧の異なるＸ線毎にこの２
枚の蓄積性蛍光体シートＡ′，Ｂ′に蓄積記録する。
に際し、Ｘ線源３の管電圧を変えて２枚の蓄積性蛍光体
シートＡ，Ｂに順次被写体１のＸ線透過像を蓄積記録す
るので、図５に示すように被写体なしで、図２における
被写体１の撮影の場合と全く同様にしてＸ線源３の管電
圧を変えて２枚の蓄積性蛍光体シートにＸ線２を照射
し、Ｘ線２の照射ムラを管電圧の異なるＸ線毎にこの２
枚の蓄積性蛍光体シートＡ′，Ｂ′に蓄積記録する。
【００３０】このＸ線照射のムラを記録して蓄積性蛍光
体シートＡ′，Ｂ′も、図４に示すような画像読取手段
によって読み取り、Ｘ線照射ムラを表わすデジタル画像
を得る。
体シートＡ′，Ｂ′も、図４に示すような画像読取手段
によって読み取り、Ｘ線照射ムラを表わすデジタル画像
を得る。
【００３１】これらの記録形態とそのデジタル画像の種
類を図６（ａ）〜（ｈ）に示す。
類を図６（ａ）〜（ｈ）に示す。
【００３２】これらの図から明らかなように、高圧（12
0 ＫＶ）の管電圧で被写体なしの蓄積性蛍光体シート
Ａ′上に記録されたＸ線照射ムラ画像のデジタル画像信
号をlog Ｓa 、低圧（46ＫＶ）の管電圧で被写体なしの
蓄積性蛍光体シートＢ′上に記録されたＸ線照射ムラ画
像のデジタル画像信号log Ｓb 、高圧の管電圧で被写体
１とファントム５のＸ線透過画像を蓄積性蛍光体シート
Ａ上に記録して得られたデジタル画像信号をlog ＳA 、
低圧の管電圧で被写体１とファントム５のＸ線透過画像
を蓄積性蛍光体シートＢ上に記録して得られたデジタル
画像信号log ＳBとする。
0 ＫＶ）の管電圧で被写体なしの蓄積性蛍光体シート
Ａ′上に記録されたＸ線照射ムラ画像のデジタル画像信
号をlog Ｓa 、低圧（46ＫＶ）の管電圧で被写体なしの
蓄積性蛍光体シートＢ′上に記録されたＸ線照射ムラ画
像のデジタル画像信号log Ｓb 、高圧の管電圧で被写体
１とファントム５のＸ線透過画像を蓄積性蛍光体シート
Ａ上に記録して得られたデジタル画像信号をlog ＳA 、
低圧の管電圧で被写体１とファントム５のＸ線透過画像
を蓄積性蛍光体シートＢ上に記録して得られたデジタル
画像信号log ＳBとする。
【００３３】Ｘ線照射ムラを記録した画像信号log Ｓa
，log Ｓb は、１cm×１cmのマスクサイズで平滑化処
理を施し、ノイズ除去をした画像信号log Ｓa ′，log
Ｓb ′を得る。これも前記記録媒体17に記憶される。
，log Ｓb は、１cm×１cmのマスクサイズで平滑化処
理を施し、ノイズ除去をした画像信号log Ｓa ′，log
Ｓb ′を得る。これも前記記録媒体17に記憶される。
【００３４】このようにして得られたＸ線照射ムラ信号
log Ｓa ′，log Ｓb ′を、前記２つのデジタル画像信
号log ＳA ，log ＳB から高圧は高圧同士、低圧は低圧
同士で、それぞれ引いて、Ｘ線照射ムラ補正をしたデジ
タル画像信号log ＳA ′（＝log ＳA −log Ｓa ′），
log ＳB ′（＝log ＳB −log Ｓb ′）を得る。
log Ｓa ′，log Ｓb ′を、前記２つのデジタル画像信
号log ＳA ，log ＳB から高圧は高圧同士、低圧は低圧
同士で、それぞれ引いて、Ｘ線照射ムラ補正をしたデジ
タル画像信号log ＳA ′（＝log ＳA −log Ｓa ′），
log ＳB ′（＝log ＳB −log Ｓb ′）を得る。
【００３５】次に、上述のようにして得られたデジタル
画像信号log ＳA ′、log ＳB ′を用いてサブトラクシ
ョン処理を行なう。図７は本発明方法の一実施例による
エネルギ―サブトラクション画像の表示方法における信
号の処理の流れを示している。まず前記記憶媒体17内の
高圧Ｘ線照射ムラ画像信号log Ｓa を記憶した画像ファ
イル17Ａと、高圧画像log ＳA を記憶した画像ファイル
17Ｃから、それぞれ前記デジタル画像信号log Ｓa ，lo
g ＳA を読み出し、Ｘ線ムラ補正回路18Ａに入力する。
ここで画像信号 logＳa のノイズ除去をして画像信号Ｓ
a ′を得た後log ＳA −log Ｓa ′の演算を行ない、lo
g ＳA ′を得る。次に、低圧Ｘ線照射ムラ画像信号log
Ｓb を記憶した画像ファイル17Ｂと、低圧画像log ＳB
を記憶した画像ファイル17Ｄから、それぞれ前記デジタ
ル画像信号log Ｓb ，log ＳB を読み出し、Ｘ線ムラ補
正回路18Ｂに入力する。ここで画像信号 logＳb のノイ
ズ除去をして画像信号Ｓb ′を得た後log ＳB −log Ｓ
b ′の演算を行ない、logＳB ′を得る。
画像信号log ＳA ′、log ＳB ′を用いてサブトラクシ
ョン処理を行なう。図７は本発明方法の一実施例による
エネルギ―サブトラクション画像の表示方法における信
号の処理の流れを示している。まず前記記憶媒体17内の
高圧Ｘ線照射ムラ画像信号log Ｓa を記憶した画像ファ
イル17Ａと、高圧画像log ＳA を記憶した画像ファイル
17Ｃから、それぞれ前記デジタル画像信号log Ｓa ，lo
g ＳA を読み出し、Ｘ線ムラ補正回路18Ａに入力する。
ここで画像信号 logＳa のノイズ除去をして画像信号Ｓ
a ′を得た後log ＳA −log Ｓa ′の演算を行ない、lo
g ＳA ′を得る。次に、低圧Ｘ線照射ムラ画像信号log
Ｓb を記憶した画像ファイル17Ｂと、低圧画像log ＳB
を記憶した画像ファイル17Ｄから、それぞれ前記デジタ
ル画像信号log Ｓb ，log ＳB を読み出し、Ｘ線ムラ補
正回路18Ｂに入力する。ここで画像信号 logＳb のノイ
ズ除去をして画像信号Ｓb ′を得た後log ＳB −log Ｓ
b ′の演算を行ない、logＳB ′を得る。
【００３６】このようにして得られた前記デジタル画像
信号log ＳA ′、log ＳB ′が読み出され、サブトラク
ション演算回路19に入力される。該サブトラクション演
算回路18は、上記２つのデジタル画像信号log ＳA ′と
log ＳB ′を適当な重みづけをした上で対応する画素毎
に減算し、デジタルの差信号 Ｓsub ＝ＫA ・log ＳA ′―ＫB ・log ＳB ′＋ＫC （ＫA 、ＫB は重みづけ係数、ＫC は概略一定濃度にす
るようなバイアス成分である）を求める。この差信号Ｓ
sub は一旦画像ファイル20に記憶されてから、ディスプ
レイ装置21に入力され、サブトラクション画像Ｓとして
表示される。このとき、サブトラクション画像Ｓは、図
１に示すような骨の濃度変化が高圧画像と低圧画像とで
相殺されたものとなっているので濃度の精度が高いもの
となっている。
信号log ＳA ′、log ＳB ′が読み出され、サブトラク
ション演算回路19に入力される。該サブトラクション演
算回路18は、上記２つのデジタル画像信号log ＳA ′と
log ＳB ′を適当な重みづけをした上で対応する画素毎
に減算し、デジタルの差信号 Ｓsub ＝ＫA ・log ＳA ′―ＫB ・log ＳB ′＋ＫC （ＫA 、ＫB は重みづけ係数、ＫC は概略一定濃度にす
るようなバイアス成分である）を求める。この差信号Ｓ
sub は一旦画像ファイル20に記憶されてから、ディスプ
レイ装置21に入力され、サブトラクション画像Ｓとして
表示される。このとき、サブトラクション画像Ｓは、図
１に示すような骨の濃度変化が高圧画像と低圧画像とで
相殺されたものとなっているので濃度の精度が高いもの
となっている。
【００３７】この表示されたサブトラクション画像Ｓ
は、被写体１の骨部画像Ｓ1 の他にファントム５の画像
信号Ｓ5 を有するものであるから、操作者は、このファ
ントム画像Ｓ5 を参照しながら被写体の骨部画像Ｓ1 を
見ることができる。ここで、骨部画像の骨塩の定量をし
たい部分の濃度と同じか近いファントム画像Ｓ5 の段階
的パターンの部分を選択し、その濃度に対応する骨塩量
を知ることができる。
は、被写体１の骨部画像Ｓ1 の他にファントム５の画像
信号Ｓ5 を有するものであるから、操作者は、このファ
ントム画像Ｓ5 を参照しながら被写体の骨部画像Ｓ1 を
見ることができる。ここで、骨部画像の骨塩の定量をし
たい部分の濃度と同じか近いファントム画像Ｓ5 の段階
的パターンの部分を選択し、その濃度に対応する骨塩量
を知ることができる。
【００３８】これには、予めファントム５の段階的パタ
ーンの各セクション5a,5b ……5fのＣa ＣＯ3 量を、そ
のサブトラクション画像Ｓ1 上における濃度と対応させ
て校正曲線24（図８参照）を作成しておき、この校正曲
線24上で計測値に対応する点を真値に対応させて真値
（骨塩量）を知る。このとき、サブトラクション画像Ｓ
1 上の濃度が例えばファントム画像Ｓ5 のパターンの隣
接する２つのセクションの濃度Ｐb とＰc の中間の値ｄ
1 であれば校正曲線24から得られるそれに対応する真値
ｖ1 が求める骨塩量である。
ーンの各セクション5a,5b ……5fのＣa ＣＯ3 量を、そ
のサブトラクション画像Ｓ1 上における濃度と対応させ
て校正曲線24（図８参照）を作成しておき、この校正曲
線24上で計測値に対応する点を真値に対応させて真値
（骨塩量）を知る。このとき、サブトラクション画像Ｓ
1 上の濃度が例えばファントム画像Ｓ5 のパターンの隣
接する２つのセクションの濃度Ｐb とＰc の中間の値ｄ
1 であれば校正曲線24から得られるそれに対応する真値
ｖ1 が求める骨塩量である。
【００３９】上記のようにして得られた骨塩量は、周知
の各種表示装置や記録装置により表示，記録するように
してもよい。そのためには、校正曲線24から読み取った
値をマニュアルで入力し、表示，記録してもよいが、校
正曲線をテーブルメモリに記憶させておき、表示装置21
上で指示した骨部画像の位置における濃度をこの校正曲
線により骨塩量に換算して、自動的に表示，記録するよ
うにしてもよい。
の各種表示装置や記録装置により表示，記録するように
してもよい。そのためには、校正曲線24から読み取った
値をマニュアルで入力し、表示，記録してもよいが、校
正曲線をテーブルメモリに記憶させておき、表示装置21
上で指示した骨部画像の位置における濃度をこの校正曲
線により骨塩量に換算して、自動的に表示，記録するよ
うにしてもよい。
【００４０】このとき、骨部画像20は、図１に示すよう
な骨の濃度変化が高圧画像と低圧画像とで相殺されたも
のとなっているので濃度の精度の高いものとなってい
る。
な骨の濃度変化が高圧画像と低圧画像とで相殺されたも
のとなっているので濃度の精度の高いものとなってい
る。
【００４１】ここでさらに特願平3-275276号記載の骨塩
定量分析方法のように、撮影時の放射線の照射ムラや読
取りムラ等により生じたシェーディングを補正すること
が好ましい。
定量分析方法のように、撮影時の放射線の照射ムラや読
取りムラ等により生じたシェーディングを補正すること
が好ましい。
【００４２】（実施例２）高圧画像の撮影時にもＸ線吸
収フィルタとして0.2mm 厚の銅フィルタを用いる以外は
実施例１と同様とする。
収フィルタとして0.2mm 厚の銅フィルタを用いる以外は
実施例１と同様とする。
【００４３】このように高圧画像および低圧画像の撮影
の両方においてＸ線吸収フィルタを用いるために、実施
例１に比べて骨の濃度の精度は落ちるものの、最初から
フィルタを配するために操作が簡単である。
の両方においてＸ線吸収フィルタを用いるために、実施
例１に比べて骨の濃度の精度は落ちるものの、最初から
フィルタを配するために操作が簡単である。
【００４４】
【発明の効果】従来では、前述したようなビームハード
ニングの影響を大幅に低減しようとする場合、Ｘ線を単
色化するしか方法がなかった。このためには結晶の回折
現象を利用した手法やＫ-edge フィルタを用いる手法に
因らねばならず、いずれもＸ線管球の負担が大きく実用
的ではなく、装置も複雑かつ高価なものとなる。ここ
で、本発明の放射線画像形成方法により簡便かつ低コス
トでビームハードニングの影響を大幅に低減でき、その
結果、骨の濃度の精度の高い画像を得ることができる。
また、本発明の骨塩定量分析方法によればその画像を用
いて精度の高い骨塩定量を行なうことができる。
ニングの影響を大幅に低減しようとする場合、Ｘ線を単
色化するしか方法がなかった。このためには結晶の回折
現象を利用した手法やＫ-edge フィルタを用いる手法に
因らねばならず、いずれもＸ線管球の負担が大きく実用
的ではなく、装置も複雑かつ高価なものとなる。ここ
で、本発明の放射線画像形成方法により簡便かつ低コス
トでビームハードニングの影響を大幅に低減でき、その
結果、骨の濃度の精度の高い画像を得ることができる。
また、本発明の骨塩定量分析方法によればその画像を用
いて精度の高い骨塩定量を行なうことができる。
【図１】高エネルギーおよび低エネルギーの放射線によ
る放射線画像中の骨の濃度と被写体厚との関係を示した
図
る放射線画像中の骨の濃度と被写体厚との関係を示した
図
【図２】本発明の放射線画像の撮影ステップを示す図
【図３】上記撮影に使用する骨塩レファレンスを示す図
【図４】本発明の実施例による蓄積性蛍光体シートから
の放射線画像の読取りステップを示す斜視図
の放射線画像の読取りステップを示す斜視図
【図５】Ｘ線照射ムラ補正のための照射ムラを記録する
ステップを示す側面図
ステップを示す側面図
【図６】上記方法における記録ステップを示す斜視図と
各ステップにより記録された放射線画像の例を示す平面
図
各ステップにより記録された放射線画像の例を示す平面
図
【図７】本発明の実施例におけるサブトラクション処理
の手順を示した図
の手順を示した図
【図８】本発明の方法に使用される計測値（濃度）と真
値（骨塩量）の関係を示す校正曲線の例を示すグラフ
値（骨塩量）の関係を示す校正曲線の例を示すグラフ
１ 被写体 ２ Ｘ線 ３ Ｘ線源 ５ ファントム（骨塩レファレンス） ６ Ｘ線吸収フィルタ 10 レーザー光源 11 レーザー光 12 走査ミラー 13 輝尽発光光 14 集光ガイド 15 フォトマル 19 ザトラクション演算回路 21 表示装置
Claims (4)
- 【請求項１】 軟部組織と骨部組織を含む被写体を透過
したそれぞれエネルギーが異なる放射線がそれぞれ別個
に照射されて前記被写体の放射線画像が蓄積記録された
２枚以上の蓄積性蛍光体シートに励起光を走査して各蓄
積性蛍光体シートに蓄積記録された前記放射線画像を輝
尽発光光に変換し、この輝尽発光光の発光量を光電的に
読み出してデジタル画像信号に変換し、各画像の対応す
る画素間でこのデジタル画像信号同志の減算を行なって
放射線画像の前記骨部組織のみの画像を形成する差信号
を得るエネルギーサブトラクションにおいて、 前記放射線が、該放射線のうち高エネルギーの放射線の
ビームハードニングによる前記骨部組織の濃度変化と該
放射線のうち低エネルギーの放射線のビームハードニン
グによる前記骨部組織の濃度変化の比率が前記減算にお
ける減算係数の比率とほぼ等しくなるように放射線源の
管電圧を調節して出射された放射線であることを特徴と
する放射線画像形成方法。 - 【請求項２】 軟部組織と骨部組織を含む被写体を透過
したそれぞれエネルギーが異なる放射線がそれぞれ別個
に照射されて前記被写体の放射線画像が蓄積記録された
２枚以上の蓄積性蛍光体シートに励起光を走査して各蓄
積性蛍光体シートに蓄積記録された前記放射線画像を輝
尽発光光に変換し、この輝尽発光光の発光量を光電的に
読み出してデジタル画像信号に変換し、各画像の対応す
る画素間でこのデジタル画像信号同志の減算を行なって
放射線画像の前記骨部組織のみの画像を形成する差信号
を得、この差信号から前記骨部組織における骨塩の定量
分析を行なう骨塩定量分析方法において、 前記放射線が、該放射線のうち高エネルギーの放射線の
ビームハードニングによる前記骨部組織の濃度変化と該
放射線のうち低エネルギーの放射線のビームハードニン
グによる前記骨部組織の濃度変化の比率が前記減算にお
ける減算係数の比率とほぼ等しくなるように放射線源の
管電圧を調節して出射された放射線であることを特徴と
する骨塩定量分析方法。 - 【請求項３】 前記被写体を透過しない前記エネルギー
が異なる放射線がそれぞれ別個に照射された２枚以上の
蓄積性蛍光体シートに励起光を走査して各蓄積性蛍光体
シートが発光する輝尽発光光を光電的に読み出して放射
線照射ムラ補正用のデジタル画像信号を得、この放射線
照射ムラ補正用のデジタル画像信号と前記被写体の放射
線画像のデジタル画像信号との間で引き算を行なって放
射線照射ムラによるノイズを除去した被写体の放射線画
像のデジタル画像信号を得、このノイズの除去されたデ
ジタル画像信号間で減算を行なって前記骨部信号のみの
画像を形成する差信号を得、この差信号から骨塩を定量
分析することを特徴とする請求項２記載の骨塩定量分析
方法。 - 【請求項４】 前記蓄積性蛍光体シートが、前記被写体
とともに、段階的に放射線吸収量が異なるパターンから
なる放射線吸収量の既知の参照物体の放射線画像が蓄積
記録された蓄積性蛍光体シートであり、この参照物体の
画像を参照して前記被写体の骨部組織の画像から骨塩を
定量分析することを特徴とする請求項２記載の骨塩定量
分析方法。
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