(57)【要約】【課題】パイルアップ補正の精度を維持しながら、パイルアップ補正に用いられる較正データの計測回数を低減する。【解決手段】入射する放射線光子のエネルギーに対応する電気信号を出力する光子計数型検出器を備える放射線撮像装置であって、異なる放射線減弱係数を有する複数の基底物質が組み合わせられた較正部材を透過する放射線を前記光子計数型検出器によって検出して得られる光子エネルギースペクトルである材料スペクトルからパイルアップ数毎の成分を抽出する抽出部と、被検体を撮像して得られる光子エネルギースペクトルである撮像スペクトルに基づいて、前記パイルアップ数毎の成分を合成することにより前記撮像スペクトルと照合される光子エネルギースペクトルである較正等価スペクトルを生成する合成部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図５
2020137799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する放射線光子のエネルギーに対応する電気信号を出力する光子計数型検出器を備える放射線撮像装置であって、
異なる放射線減弱係数を有する複数の基底物質が組み合わせられた較正部材を透過する放射線を前記光子計数型検出器によって検出して得られる光子エネルギースペクトルからパイルアップ数毎の成分を抽出する抽出部と、
被検体を撮像して得られる撮像スペクトルに基づいて、前記パイルアップ数毎の成分を合成することにより前記撮像スペクトルと照合される較正等価スペクトルを生成する合成部と、を備えることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線撮像装置であって、
前記抽出部は、抽出される成分である抽出成分のパイルアップ数よりもパイルアップ数が多い上位成分の含有率が所定値以下となるように計測された光子エネルギースペクトルである材料スペクトルを用いて前記抽出成分を算出することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線撮像装置であって、
前記抽出部は、前記抽出成分のパイルアップ数よりもパイルアップ数が少ない下位成分を前記材料スペクトルから減算することにより前記抽出成分を算出することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の放射線撮像装置であって、
前記抽出部は、前記パイルアップ数毎の成分を規格化した規格化スペクトルを記憶することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の放射線撮像装置であって、
前記合成部は、前記撮像スペクトルに基づいて算出される成分毎の光子数と成分毎の前記規格化スペクトルとの積を加算することにより前記較正等価スペクトルを生成することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項６】
入射する放射線光子のエネルギーに対応する電気信号を出力する光子計数型検出器の較正方法であって、
異なる放射線減弱係数を有する複数の基底物質が組み合わせられた較正部材を透過する放射線の光子エネルギースペクトルからパイルアップ数毎の成分を抽出する抽出ステップと、
被検体を撮像して得られる撮像スペクトルに基づいて、前記パイルアップ数毎の成分を合成することにより前記撮像スペクトルと照合される較正等価スペクトルを生成する合成ステップと、
を備えることを特徴とする光子計数型検出器の較正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光子計数型検出器を備える放射線撮像装置に係り、光子計数型検出器の較正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトンカウンティング（Ｐｈｏｔｏｎ  Ｃｏｕｎｔｉｎｇ）方式を採用する検出器である光子計数型検出器を備えるＰＣＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置の開発が進められている。光子計数型検出器は、検出器に入射する放射線光子のエネルギーを計測できるので、ＰＣＣＴ装置は従来のＣＴ装置よりも多くの情報を含んだ医用画像、例えば複数のエネルギー成分に分けられた医用画像を提示することができる。
【０００３】
ここで、光子計数型検出器が放射線光子のエネルギーを計測できるようにするためには、光子計数型検出器の出力である検出器出力と、光子計数型検出器に入射する放射線光子のエネルギーである光子エネルギーとの関係を較正する必要がある。また光子計数型検出器では、単位時間当たりに入射する放射線光子が多い場合に、複数の放射線光子を単数であって高い光子エネルギーを有する放射線光子と誤って検出することがある。このような誤検出を生じさせる現象はパイルアップと呼ばれ、不正確な医用画像をもたらすので、適切なパイルアップ補正が必要である。
【０００４】
特許文献１には、パイルアップ補正の精度を向上させる補正方法が開示されている。具体的には、測定スペクトルとの差異度が閾値を下回るようにパイルアップイベントの確率とＸ線検出器の不感時間とに関するパラメータベクトルを変化させて生成された合成スペクトルに基づいてパイルアップイベントを補正する補正方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６３８６９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１では、パラメータベクトルを変化させながら合成スペクトルを生成するにあたり、入射スペクトルを準備するとともに入射計数率を変える必要があるので、パイルアップ補正に用いられる較正データの計測回数が増加する場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、パイルアップ補正の精度を維持しながら、パイルアップ補正に用いられる較正データの計測回数を低減可能な放射線撮像装置および光子計数型検出器の較正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、入射する放射線光子のエネルギーに対応する電気信号を出力する光子計数型検出器を備える放射線撮像装置であって、異なる放射線減弱係数を有する複数の基底物質が組み合わせられた較正部材を透過する放射線を前記光子計数型検出器によって検出して得られる光子エネルギースペクトルからパイルアップ数毎の成分を抽出する抽出部と、被検体を撮像して得られる撮像スペクトルに基づいて、前記パイルアップ数毎の成分を合成することにより前記撮像スペクトルと照合される較正等価スペクトルを生成する合成部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、入射する放射線光子のエネルギーに対応する電気信号を出力する光子計数型検出器の較正方法であって、異なる放射線減弱係数を有する複数の基底物質が組み合わせられた較正部材を透過する放射線の光子エネルギースペクトルからパイルアップ数毎の成分を抽出する抽出ステップと、被検体を撮像して得られる撮像スペクトルに基づいて前記パイルアップ数毎の成分を合成することにより前記撮像スペクトルと照合される較正等価スペクトルを生成する合成ステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、パイルアップ補正の精度を維持しながら、パイルアップ補正に用いられる較正データの計測回数を低減可能な放射線撮像装置および較正方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】Ｘ線ＣＴ装置の全体構成を示す図である。
【図２】光子計数型検出器の出力波形と光子エネルギースペクトルの例を示す図である。
【図３】パイルアップについて説明する図である。
【図４】パイルアップ数の成分について説明する図である。
【図５】パイルアップ数毎の成分を抽出する処理の流れの一例を示す図である。
【図６】較正部材の材料スペクトルの計測について説明する図である。
【図７】材料スペクトルとＱ成分スペクトルと規格化スペクトルの例を示す図である。
【図８】パイルアップ数毎の成分を合成する処理の流れの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。本発明の放射線撮像装置は、放射線源と光子計数型検出器とを備える装置に適用される。以降の説明では、放射線がＸ線であり、放射線撮像装置がＸ線ＣＴ装置である例について述べる。
【実施例１】
【００１３】
図１に本実施例のＸ線ＣＴ装置１０１の全体構成図を示す。Ｘ線ＣＴ装置１０１は、ガントリ１０２、Ｘ線管１０３、ボウタイフィルタ１０４、寝台１０５、検出器パネル１０７、演算装置１０８、入力装置１０９、表示装置１１０を備える。Ｘ線管１０３から放射されたＸ線は、ボウタイフィルタ１０４により被検体１０６の大きさに適したビーム形状に成形されて被検体１０６に照射され、被検体１０６を透過したのち検出器パネル１０７に検出される。Ｘ線管１０３と検出器パネル１０７は、被検体１０６を挟んで対向配置されるようにガントリ１０２に取り付けられ、ガントリ１０２の回転駆動により被検体１０６の周りを回転する。ガントリ１０２の回転駆動とともに、Ｘ線管１０３からのＸ線照射と検出器パネル１０７でのＸ線計測が繰り返されることにより、様々な投影角度での投影データが取得される。取得された投影データが演算装置１０８にて画像再構成処理されることにより、被検体１０６の断層画像が生成され、表示装置１１０に表示される。また被検体１０６を載せた寝台１０５とガントリ１０２とが被検体１０６の体軸方向に相対的に移動しながら投影データが取得されると、被検体１０６のボリューム画像が生成される。なお、Ｘ線管１０３から照射されるＸ線量や、ガントリ１０２の回転速度、ガントリ１０２と寝台１０５との相対移動速度は、入力装置１０９を介して操作者が入力するスキャン条件に基づいて設定される。また演算装置１０８は一般的なコンピュータ装置と同様のハードウェア構成であり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等を備え、投影データ等に対する補正処理や各部の制御を行う。
【００１４】
検出器パネル１０７は、複数の検出器ピクセルＰがＸ線管１０３のＸ線焦点を中心とした円弧形状に配置されることより構成される。検出器ピクセルＰは、入射するＸ線光子のエネルギー（光子エネルギー）を計測する光子計数型検出器であり、光子エネルギーに応じた出力をする。
【００１５】
図２を用いて光子計数型検出器の出力波形と光子エネルギースペクトルの例について説明する。図２（ａ）は光子計数型検出器の出力波形の例であり、横軸は時間、縦軸は光子計数型検出器の出力すなわち検出器出力である。光子計数型検出器では、不感時間τの間にＸ線光子が入射する毎にパルス出力２０１が生じ、パルス出力２０１の波高値は光子エネルギーに比例する値となる。図２（ａ）には、光子エネルギーが異なる３種のＸ線光子が入射した場合のパルス出力２０１を例示しており、パルス出力２０１Ｌは光子エネルギーが低いＸ線光子が入射した場合、パルス出力２０１Ｍは中程度の場合、パルス出力２０１Ｈは高い場合である。すなわち検出器出力を所定の閾値で区分けすることによって、入射するＸ線光子をＮ種の光子エネルギーに弁別することができる。図２（ａ）では、３つの閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ３により、Ｔｈ１からＴｈ２までの範囲と、Ｔｈ２からＴｈ３までの範囲、Ｔｈ３以上の範囲の３種のエネルギー範囲に、入射するＸ線光子が弁別される。弁別されたエネルギー範囲はエネルギービンとも呼ばれる。
【００１６】
図２（ｂ）は、図２（ａ）のような計測を一定時間続けて作成された各エネルギービンに対するＸ線光子の頻度分布の例であり、いわゆる光子エネルギースペクトル２０２である。光子計数型検出器を備えるＸ線ＣＴ装置では、被検体１０６の投影データの各要素における光子エネルギースペクトルが取得できるので、複数のエネルギー成分に分けられた医用画像を生成したり被検体１０６を基底物質に分解したりすることができる。なお光子計数型検出器がＸ線光子のエネルギーを計測できるようにするためには、検出器出力と光子エネルギーとの関係を較正するとともにパイルアップ補正をする必要がある。
【００１７】
図３を用いてパイルアップについて説明する。単位時間当たりに入射するＸ線光子が多い場合、複数のＸ線光子が入射したにもかかわらず、単数のＸ線光子として誤検出されることがある。このような誤検出を生じさせる現象はパイルアップと呼ばれる。図３（ａ）はパイルアップの一例であり、不感時間τの間に２つのＸ線光子が入射し、第一パルス出力３０１と第二パルス出力３０２が生じた例である。図３（ａ）の第一パルス出力３０１と第二パルス出力３０２は、それぞれ異なる光子エネルギーを有するＸ線光子によって生じたパルス出力であるものの、Ｔｈ３以上の光子エネルギーを有する単数のＸ線光子として検出される。すなわち、第一パルス出力３０１が検出されないので、Ｔｈ２からＴｈ３までの範囲の光子エネルギーを有するＸ線光子の数が減少する。また、複数のＸ線光子が入射した時間Ｔ１とＴ２とが近い場合、各パルス出力の波高値が重畳されて検出される。すなわち、Ｔｈ２からＴｈ３までの範囲の光子エネルギーを有する２つのＸ線光子が入射したにもかかわらず、Ｘ線光子の数が減少するとともに、Ｔｈ３以上の光子エネルギーを有するＸ線光子が誤って検出される。このような誤検出は、光子エネルギースペクトル２０２を歪ませる。
【００１８】
図３（ｂ）はパイルアップを含む光子エネルギースペクトル３０３の一例である。図３（ｂ）に例示されるように、本来の光子エネルギースペクトル２０２は、パイルアップによって、比較的低いエネルギーのＸ線光子の数が減り、比較的高いエネルギーのＸ線光子の数が増えるように歪む。光子エネルギースペクトル２０２の歪み方は、不感時間τの間にパルス出力２０１が重畳される数によって異なる。以降、不感時間τの間にパルス出力２０１が重畳される数をパイルアップ数Ｑと呼び、パイルアップが生じない場合をＱ＝０とする。
【００１９】
図４を用いてパイルアップ数の成分について説明する。パイルアップが生じると複数のＸ線光子が入射したときのパルス出力２０１が重畳されて検出されるので、パイルアップ数Ｑに応じて光子エネルギースペクトルの光子エネルギー範囲が広がる。すなわち図４に示すように、Ｑ＝０のときの光子エネルギースペクトルであるＱ＝０成分４０２に対して、例えばＱ＝１成分４０３では最大光子エネルギーが２倍までの範囲に、Ｑ＝２成分４０４では最大光子エネルギーが３倍までの範囲に広がる。そして、各スペクトル成分の和が実測スペクトル４０１として光子計数型検出器によって計測される。
【００２０】
なおパイルアップ数Ｑ毎の成分の割合はポアソン分布Ｐ（Ｑ｜ｎτ）で得られ、具体的には次式となる。
【００２１】
Ｐ（Ｑ｜ｎτ）＝（ｎτ）Ｑ・ｅｘｐ（−ｎτ）／Ｑ！    …（式１）
ここでｎはＸ線光子の入射レート、τは光子計数型検出器の不感時間、Ｑ！はＱの階乗である。ただし入射レートｎは直接測定できない値であるので、以下のように算出する。まず測定時間Ｔにて実測される光子数である実測光子数Ｍから次式により実測レートｍを算出する。
【００２２】
ｍ＝Ｍ／Ｔ    …（式２）
そして光子計数型検出器が非マヒ型モデルに従うとして、実測レートｍと次式を用いて入射レートｎを算出する。
【００２３】
ｎ＝ｍ／（１−ｍτ）    …（式３）
またパイルアップ数Ｑ毎の光子数Ｍ（Ｑ）はＭ・Ｐ（Ｑ｜ｎτ）で得られる。
【００２４】
本実施例では、較正部材を透過するＸ線を検出して得られる実測スペクトル４０１からパイルアップ数Ｑ毎の成分を抽出し、抽出された各成分を被検体１０６の撮像時の光子エネルギースペクトルである撮像スペクトルに基づいて合成することにより、撮像スペクトルと照合される光子エネルギースペクトルである較正等価スペクトルを生成する。なお較正部材は、異なるＸ線減弱係数を有する複数の基底物質が組み合わせられた部材である。
【００２５】
図５を用いて、較正部材の実測スペクトルである材料スペクトルからパイルアップ数Ｑ毎の成分を抽出する処理の流れについて説明する。
【００２６】
（Ｓ５０１）
較正部材６０１がＸ線ＣＴ装置１０１に設置されるとともに、パイルアップ数Ｑの初期化（Ｑ＝０）とパイルアップ数の閾値Ｑｔｈの設定がなされる。閾値Ｑｔｈは、抽出されるパイルアップ数Ｑ毎の成分の上限値に応じて設定される。例えばＱ＝２の成分まで抽出する場合は、操作者が入力装置１０９を介してＱｔｈ＝２に設定する。Ｑ及びＱｔｈの値は演算装置１０８に記憶される。
【００２７】
図６を用いて、較正部材６０１について説明する。較正部材６０１は異なるＸ線減弱係数を有する複数の基底物質、例えばアクリル板とアルミニウム板を組み合わせた部材である。基底物質毎に複数の異なる厚さの板が用いられてもよく、例えばアクリル板の厚さがＪ種類、アルミニウム板の厚さがＫ種類であれば、Ｊ×Ｋ種類の較正部材６０１が用いられる。本ステップではＪ×Ｋ種類の中の一つの較正部材６０１が設置され、Ｓ５０２にて較正部材６０１を透過したＸ線の光子エネルギースペクトルである材料スペクトルが計測される。
【００２８】
（Ｓ５０２）
（Ｑ＋１）成分の含有率が所定値以下となるように設定されたＸ線量により、材料スペクトルＣ（Ｅ｜Ｑ）が計測される。なおＥは光子エネルギーである。所定値は、（Ｑ＋１）成分、すなわちＳ５０３にて抽出されるＱ成分よりもパイルアップ数が多い上位成分が無視できる程度の値、例えば０．１％に設定される。なお補正精度を向上させる場合は比較的小さな値に、計測時間を短縮させる場合は比較的大きな値に、所定値は設定される。また所定値の設定は、操作者が入力装置１０９を介して行っても良いし、演算装置１０８が予め定められた値を読み出しても良い。
【００２９】
（Ｑ＋１）成分の含有率は（式１）を用いて算出され、例えばＱ＝０であれば（Ｑ＋１）成分の含有率はＰ（１｜ｎτ）となる。そこで演算装置１０８によって、Ｐ（１｜ｎτ）が所定値、例えば０．１％以下となるｎτが算出された後、事前に取得される不感時間τを用いてＸ線光子の入射レートｎが算出される。不感時間τは検出器ピクセルＰ毎に計測された値が用いられても良いし、全検出器ピクセルＰの計測値の平均値が用いられても良い。そして算出された入射レートｎとなるＸ線量により、材料スペクトルＣ（Ｅ｜Ｑ）が計測される。
【００３０】
図７（ａ）に、Ｑ＝０のときの材料スペクトルＣ（Ｅ｜Ｑ）の例を示す。なおＸ線管電圧は１２０ｋＶである。また図７（ｂ）はＱ＝１のときの材料スペクトルＣ（Ｅ｜Ｑ）の例であり、図７（ｃ）はＱ＝２のときの例である。いずれの場合も、上位成分が無視できる程度になっている。
【００３１】
（Ｓ５０３）
演算装置１０８は、Ｓ５０２で計測された材料スペクトルＣ（Ｅ｜Ｑ）からＱ成分スペクトルを抽出する。具体的な処理の流れは後述するＳ５３１〜Ｓ５３３である。演算装置１０８は、Ｓ５０３を実行することにより、較正部材６０１を透過するＸ線の光子エネルギースペクトルからパイルアップ数Ｑ毎の成分を抽出する抽出部として機能する。なおＱ＝０の場合に限り、材料スペクトルＣ（Ｅ｜Ｑ）をＱ成分スペクトルとし、Ｓ５３１〜Ｓ５３３はスキップされる。すなわち材料スペクトルＣ（Ｅ｜Ｑ＝０）がＱ＝０成分の光子エネルギースペクトルとなる。図７（ｄ）に示されるＱ＝０成分の光子エネルギースペクトルは、図７（ａ）と同じである。
【００３２】
（Ｓ５３１）
演算装置１０８は、材料スペクトルＣ（Ｅ｜Ｑ）の中のＱ成分以外の成分の光子数Ｍ（ｎｏｔＱ）をパイルアップ数Ｑ毎に算出する。なおｎｏｔＱはＱ成分以外のそれぞれの成分を意味する。材料スペクトルＣ（Ｅ｜Ｑ）の中の上位成分は無視できる程度になっているので、抽出されるＱ成分よりもパイルアップ数が少ない下位成分について光子数Ｍ（ｎｏｔＱ）が算出される。光子数Ｍ（ｎｏｔＱ）の算出には次式が用いられる。
【００３３】
Ｍ（ｎｏｔＱ）＝Ｍ・Ｐ（ｎｏｔＱ｜ｎτ）    …（式４）
ここで実測光子数Ｍは材料スペクトルＣ（Ｅ｜Ｑ）の面積、すなわち光子エネルギーＥ毎の光子数を積算して全光子数を算出することにより求められる。
【００３４】
（Ｓ５３２）
演算装置１０８は、Ｑ成分以外の成分の規格化スペクトルＬ（Ｅ｜ｎｏｔＱ）をパイルアップ数Ｑ毎に読み出す。読み出される規格化スペクトルＬ（Ｅ｜ｎｏｔＱ）は下位成分のものであるので、前のループのＳ５０４にて既に算出され、演算装置１０８に記憶されている。
【００３５】
（Ｓ５３３）
演算装置１０８は、次式を用いてＱ成分スペクトルＳ（Ｅ｜Ｑ）を算出する。
【００３６】
Ｓ（Ｅ｜Ｑ）＝Ｃ（Ｅ｜Ｑ）−Σ（Ｍ（ｎｏｔＱ）・Ｌ（Ｅ｜ｎｏｔＱ））  …（式５）
（式５）により材料スペクトルＣ（Ｅ｜Ｑ）から各下位成分の光子エネルギースペクトルが減算されて、Ｑ成分スペクトルＳ（Ｅ｜Ｑ）が抽出される。なおＭ（ｎｏｔＱ）は各下位成分の光子の量情報であり、Ｌ（Ｅ｜ｎｏｔＱ）は各下位成分の光子エネルギースペクトルの形状情報である。
【００３７】
図７（ｅ）にＱ＝１のときのＱ成分スペクトルＳ（Ｅ｜Ｑ）の例を示す。図７（ｂ）に示されるＱ＝１のときの材料スペクトルＣ（Ｅ｜Ｑ）から下位成分であるＱ＝０が減算され、Ｑ＝１成分が抽出されている。また図７（ｆ）に示されるＱ＝２のときのＱ成分スペクトルＳ（Ｅ｜Ｑ）の例においても、図７（ｃ）に示されるＱ＝２のときの材料スペクトルＣ（Ｅ｜Ｑ）から下位成分であるＱ＝０とＱ＝１がそれぞれ減算され、Ｑ＝２成分が抽出されている。
【００３８】
（Ｓ５０４）
演算装置１０８は、Ｓ５０３で抽出されたＱ成分スペクトルＳ（Ｅ｜Ｑ）から規格化スペクトルＬ（Ｅ｜Ｑ）を算出する。具体的には、Ｑ成分スペクトルＳ（Ｅ｜Ｑ）の面積、すなわち光子エネルギーＥ毎の光子数を積算して全光子数を算出し、光子エネルギーＥ毎の光子数を全光子数で除算することにより規格化スペクトルＬ（Ｅ｜Ｑ）が算出される。算出された規格化スペクトルＬ（Ｅ｜Ｑ）は演算装置１０８に記憶される。
【００３９】
図７（ｇ）にＱ＝０のときの規格化スペクトルＬ（Ｅ｜Ｑ）の例を示す。図７（ｇ）の規格化スペクトルＬ（Ｅ｜Ｑ）は、図７（ｄ）に示されるＱ＝０成分の光子エネルギースペクトルと同じ形状であり、面積が１になるように規格化されている。また図７（ｈ）及び図７（ｉ）にそれぞれ例示されるＱ＝１及びＱ＝２のときの規格化スペクトルＬ（Ｅ｜Ｑ）も、図７（ｅ）及び図７（ｆ）に示される各光子エネルギースペクトルと同じ形状であり、面積が１になるように規格化されている。
【００４０】
（Ｓ５０５）
演算装置１０８は、Ｑの値が閾値Ｑｔｈに達したか否かを判定する。達していれば処理の流れは終了となり、達していなければＳ５０６へ処理を進める。
【００４１】
（Ｓ５０６）
演算装置１０８はＱに１を加算して更新し、Ｓ５０２へ処理を戻す。Ｓ５０５においてＱの値が閾値Ｑｔｈに達するまで本ステップを介してＳ５０２が実行されるので、一つの較正部材６０１に対して（Ｑｔｈ＋１）回の計測が行われる。例えばＱ＝２の成分まで抽出する場合は、Ｑｔｈ＝２であるので材料スペクトルＣ（Ｅ｜Ｑ）が３回計測される。
【００４２】
以上説明した処理の流れにより、Ｑ成分毎の規格化スペクトルＬ（Ｅ｜Ｑ）が算出されて記憶される。この際、各較正部材６０１を用いた計測は、抽出される成分の数に１を加えた回数に留めることができる。なお記憶されたＱ成分毎の規格化スペクトルＬ（Ｅ｜Ｑ）をパイルアップテンプレートとも呼ぶ。パイルアップテンプレートは較正部材６０１の種類ごとに取得される。
【００４３】
図８を用いて、被検体の撮像によって得られる光子エネルギースペクトルである撮像スペクトルと照合される較正等価スペクトルを、パイルアップ数Ｑ毎の成分を合成することにより生成する処理の流れの一例について説明する。
【００４４】
（Ｓ８０１）
Ｘ線ＣＴ装置１０１により被検体１０６が撮像される。すなわち検出器パネル１０７の各検出器ピクセルＰは、様々な投影角度において被検体１０６を透過したＸ線の光子エネルギースペクトルである撮像スペクトルを取得する。
【００４５】
（Ｓ８０２）
演算装置１０８は、Ｓ８０１で取得された撮像スペクトルと照合される光子エネルギースペクトルである較正等価スペクトルをパイルアップ合成処理により生成する。具体的な処理の流れは後述するＳ８２１〜Ｓ８２５である。演算装置１０８はＳ８０２を実行することにより、撮像スペクトルに基づいて、パイルアップ数Ｑ毎の成分を合成する合成部として機能する。
【００４６】
（Ｓ８２１）
演算装置１０８は、Ｓ８０１で被検体１０６を撮像したときの撮像スペクトルを取得する。
【００４７】
（Ｓ８２２）
演算装置１０８は、撮像スペクトルの実測光子数Ｍを算出する。具体的には、撮像スペクトルの面積、すなわち光子エネルギーＥ毎の光子数を積算して全光子数を算出することにより、撮像スペクトルの実測光子数Ｍが算出される。
【００４８】
（Ｓ８２３）
演算装置１０８は、Ｑ成分毎の光子数Ｍ（Ｑ）を算出する。具体的には、実測光子数Ｍと（式２）、（式３）から求められるＸ線光子の入射レートｎと事前に取得される不感時間τとを（式１）に代入することによりパイルアップ数Ｑ毎に求められるＰ（Ｑ｜ｎτ）に、実測光子数Ｍが乗じられて各光子数Ｍ（Ｑ）が算出される。
【００４９】
（Ｓ８２４）
演算装置１０８は、較正部材６０１の種類毎にパイルアップテンプレートＬ（Ｅ｜Ｑ）を読み出す。
【００５０】
（Ｓ８２５）
演算装置１０８は、次式を用いて合成スペクトルＡ（Ｅ）を算出する。
【００５１】
Ａ（Ｅ）＝Σ（Ｍ（Ｑ）・Ｌ（Ｅ｜Ｑ））  …（式６）
（式６）によりパイルアップ数Ｑ毎に光子数Ｍ（Ｑ）と規格化スペクトルＬ（Ｅ｜Ｑ）とが乗じられ、それらの積が加算されることにより合成スペクトルＡ（Ｅ）が算出される。算出された合成スペクトルＡ（Ｅ）は撮像スペクトルと照合される光子エネルギースペクトルである較正等価スペクトルとなる。較正等価スペクトルは較正部材６０１の種類毎に算出され、図６の右下に示されるような較正等価スペクトルのマップが形成される。
【００５２】
（Ｓ８０３）
演算装置１０８は、Ｓ８０１で取得された撮像スペクトルを較正等価スペクトルのマップと照合することにより基底物質分解を行い、基底物質毎の投影データを生成する。具体的には、較正等価スペクトルのマップの中から、撮像スペクトルに最も類似する較正等価スペクトルが選出され、選出された較正等価スペクトルに対応する基底物質の厚さの組み合わせが抽出される。そして抽出された基底物質の厚さの組み合わせから、基底物質毎の投影データが生成される。または較正等価スペクトルのマップの中から、撮像スペクトルに類似する複数の較正等価スペクトルを選出し、それらに対応する基底物質の各厚さを補間処理して基底物質の厚さの組み合わせが抽出されても良い。
【００５３】
（Ｓ８０４）
演算装置１０８は、Ｓ８０３で分解された基底物質毎の投影データに対して画像再構成処理を実行する。画像再構成処理の結果、基底物質毎の断層画像が生成される。
【００５４】
以上説明した処理の流れにより、被検体を撮像して得られる光子エネルギースペクトルである撮像スペクトルと照合される較正等価スペクトルを、パイルアップテンプレートＬ（Ｅ｜Ｑ）に基づいて精度良く生成でき、基底物質毎の断層画像を正確に生成できる。またパイルアップテンプレートＬ（Ｅ｜Ｑ）は、抽出される成分の数に１を加えた回数の計測によって得られるので、入射計数率を変える毎に計測が必要となる場合よりも較正データの計測回数を低減できる。
【００５５】
以上、本発明の放射線撮像装置の実施例について説明した。なお、本発明の放射線撮像装置は上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、上記実施例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。
【符号の説明】
【００５６】
１０１：Ｘ線ＣＴ装置、１０２：ガントリ、１０３：Ｘ線管、１０４：ボウタイフィルタ、１０５：寝台、１０６：被検体、１０７：検出器パネル、１０８：演算装置、１０９：入力装置、１１０：表示装置、２０１：パルス出力、２０１Ｌ：光子エネルギーが低い場合のパルス出力、２０１Ｍ：光子エネルギーが中程度の場合パルス出力、２０１Ｈ：光子エネルギーが高い場合のパルス出力、２０２：光子エネルギースペクトル、３０１：第一パルス出力、３０２：第二パルス出力、３０３：パイルアップを含む光子エネルギースペクトル、４０１：実測スペクトル、４０２：Ｑ＝０成分、４０３：Ｑ＝１成分、４０４：Ｑ＝２成分、６０１：較正部材
【図１】
2020137799.tif 000003
【図２】
2020137799.tif 000004
【図３】
2020137799.tif 000005
【図４】
2020137799.tif 000006
【図５】
2020137799.tif 000007
【図６】
2020137799.tif 000008
【図７】
2020137799.tif 000009
【図８】
2020137799.tif 000010