(57)【要約】【課題】Ｘ線ＣＴ撮影して得られた断層像において、Ｘ線吸収率が小さい物質を高い精度で分離する。【解決手段】撮影時のＸ線管電圧が異なる２種類の断層像ｇ８０（ｘ，ｙ）、ｇ１４０（ｘ，ｙ）において、空気に対応する画素値がゼロとなるよう画素値をシフト変換し（ステップＳ１０７）、これら２種類の断層像間における対応する画素の変換済画素値の比ｒ′（ｘ，ｙ）を求める（ステップＳ１０８）。これにより、Ｘ線吸収率が小さい物質における画素値の比は、他の物質における画素値の比からより離れる。その後、変換済画素値の比ｒ′（ｘ，ｙ）の閾値判定により、物質を分離する（ステップＳ１０９）。【選択図】図２
2010005272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を第１のＸ線管電圧でＸ線ＣＴ撮影して得られた第１の断層像と、前記被検体を前記第１のＸ線管電圧とは異なる第２のＸ線管電圧でＸ線ＣＴ撮影して得られた第２の断層像とにおける画素値を、空気に対応する画素値が実質的にゼロとなるよう規定される画素値に変換する画素値変換手段と、
前記第１の断層像と前記第２の断層像との間で、対応する画素における前記変換済みの画素値の比を算出する画素値比算出手段とを備える断層像処理装置。
【請求項２】
前記第１および第２の断層像の画素値は、水に対応する画素値がゼロとなり、空気に対応する画素値が−１０００となるよう規定されたＣＴ値であり、
前記画素値変換手段は、元の画素値に１０００を加算する請求項１に記載の断層像処理装置。
【請求項３】
前記第１または第２の断層像において、前記変換済みの画素値の比に基づいて、所定の物質を表す画素領域を特定する画素領域特定手段をさらに備える請求項１または請求項２に記載の断層像処理装置。
【請求項４】
前記特定された画素領域が所定の色またはコントラストで表されるよう前記第１または第２の断層像を表示する表示手段をさらに備える請求項３に記載の断層像処理装置。
【請求項５】
前記第１または第２の断層像上で特定すべき目的物質を入力する目的物質入力手段をさらに備え、
前記画素値変換手段は、前記入力された目的物質が所定の物質を含むときに画素値を変換し、
前記画素領域特定手段は、前記所定の物質を表す画素領域を特定する請求項３または請求項４に記載の断層像処理装置。
【請求項６】
前記所定の物質を表す画素領域に含まれる画素の画素値または前記変換済みの画素値に基づいて、該画素における前記所定の物質の濃度を特定する請求項５に記載の断層像処理装置。
【請求項７】
前記所定の物質は、キセノンまたはキセノンを含む気体である請求項５または請求項６に記載の断層像処理装置。
【請求項８】
対応する画素値が実質的にゼロとなるよう規定される基準物質を入力する基準物質入力手段をさらに備え、
前記画素値変換手段は、前記入力された基準物質が空気であるときに画素値を変換する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の断層像処理装置。
【請求項９】
被検体を第１のＸ線管電圧でＸ線ＣＴ撮影して第１の断層像を得るとともに、前記被検体に前記第１のＸ線管電圧とは異なる第２のＸ線管電圧でＸ線ＣＴ撮影して第２の断層像を得る撮影手段と、
前記第１および第２の断層像における画素値を、空気に対応する画素値が実質的にゼロとなるよう規定される画素値に変換する画素値変換手段と、
前記第１の断層像と前記第２の断層像との間で、対応する画素における前記変換済みの画素値の比を算出する画素値比算出手段とを備えるＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
コンピュータを、
被検体を第１のＸ線管電圧でＸ線ＣＴ撮影して得られた第１の断層像と、前記被検体を前記第１のＸ線管電圧とは異なる第２のＸ線管電圧でＸ線ＣＴ撮影して得られた第２の断層像とにおける画素値を、空気に対応する画素値が実質的にゼロとなるよう規定される画素値に変換する画素値変換手段と、
前記第１の断層像と前記第２の断層像との間で、対応する画素における前記変換済みの画素値の比を算出する画素値比算出手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体をＸ線ＣＴ(Computed Tomography)撮影して得られた断層像を処理する断層像処理装置、Ｘ線ＣＴ装置、およびそのためのプログラム(program)に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体のＣＴ断層像における物質分離の手法として、デュアルエネルギー(dual
energy)撮影を用いる手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この手法は、物質のＸ線吸収率が、物質の種類だけでなく、Ｘ線のエネルギーによっても異なるという物質の特性を利用した手法であり、エネルギー(energy)分布が互いに異なる２種類のＸ線でＸ線ＣＴ撮影し、得られた２種類の断層像間において対応する画素のＣＴ値を比較して、断層像における物質を分離する手法である。
【特許文献１】特開２００８−１２５９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記手法の具体例としては、例えば、特願２００７−２９２９５５号にて提案されている手法が考えられる。この手法では、まず、被検体をデュアルエネルギー撮影する。すなわち、第１のＸ線管電圧と第２のＸ線管電圧とでＸ線ＣＴ撮影し、同一部位を表す２種類の断層像を得る。次に、これら２種類の断層像間で対応する画素ごとにＣＴ値の比を算出する。そして、算出したＣＴ値の比の大きさに基づいて、断層像における物質を特定する。このＣＴ値の比は、物質の種類によって固有の値を取ることが分かっている。したがって、物質の種類とＣＴ値の比との関係を予め求めておけば、ＣＴ値の比の閾値判定等により、物質分離が可能になる。なお、ＣＴ値は、周知の通り、物質のＸ線吸収率の指標であり、空気と定める値が−１０００、水と定める値がゼロ(zero)となるように規定したものである。
【０００４】
ところで、デュアルエネルギー撮影では、例えば、Ｘ線管電圧を８０ｋＶ〜１４０ｋＶの範囲で変えて撮影する。この場合、例えば、ヨード(iodine)系造影剤の主成分であるヨウ素のＣＴ値は、＋６００〜＋３００程度で変化し、骨の主成分であるカルシウム(calcium)のＣＴ値は、＋１５００〜＋１０００程度で変化する。すなわち、ヨウ素におけるＣＴ値の比（ここでは、管電圧８０ｋＶ時のＣＴ値を管電圧１４０ｋＶ時のＣＴ値で割った値）は、最大で２．０程度、カルシウムにおけるＣＴ値の比は、最大で１．５程度となる。このように、ヨウ素やカルシウムなど、Ｘ線吸収率が大きい物質では、ＣＴ値の比に開きがあるので、これらの物質を高い精度で分離することができる。
【０００５】
一方、例えば、肺機能検査用の造影剤として用いられるキセノン(Xenon)のＣＴ値は、上記と同じ撮影条件で、濃度３０％のキセノン希釈ガス（キセノンを空気と混合して薄めたガス）の場合、−９００〜−９４５程度で変化する。すなわち、キセノンにおけるＣＴ値の比は、最小で０．９５程度となる。キセノンは、原子番号そのものは比較的大きいが、常温では気体であり空間密度が液体や固体よりも低くなるため、Ｘ線吸収率も小さくなる。そのためＣＴ値の比やＣＴ値が空気のそれに近い値となり、空気との分離が難しくなる。このように、Ｘ線吸収率が小さい物質では、ＣＴ値の比もＣＴ値そのものも、空気のそれに近い値となるので、このような物質を精度よく分離することは難しい。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、Ｘ線ＣＴ撮影して得られた断層像において、Ｘ線吸収率が小さい物質を高い精度で分離することが可能な断層像処理装置、Ｘ線ＣＴ装置、およびそのためのプログラム(program)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】
【０００７】
第１の観点では、本発明は、被検体を第１のＸ線管電圧でＸ線ＣＴ撮影して得られた第１の断層像と、前記被検体を前記第１のＸ線管電圧とは異なる第２のＸ線管電圧でＸ線ＣＴ撮影して得られた第２の断層像とにおける画素値を、空気に対応する画素値が実質的にゼロとなるよう規定される画素値に変換する画素値変換手段と、前記第１の断層像と前記第２の断層像との間で、対応する画素における前記変換済みの画素値の比を算出する画素値比算出手段とを備える断層像処理装置を提供する。
【０００８】
第２の観点では、本発明は、前記第１および第２の断層像の画素値が、水に対応する画素値がゼロとなり、空気に対応する画素値が−１０００となるよう規定されたＣＴ値であり、前記画素値変換手段が、元の画素値に１０００を加算する上記第１の観点の断層像処理装置を提供する。
【０００９】
第３の観点では、本発明は、前記第１または第２の断層像において、前記変換済みの画素値の比に基づいて、所定の物質を表す画素領域を特定する画素領域特定手段をさらに備える上記第１の観点または第２の観点の断層像処理装置を提供する。
【００１０】
第４の観点では、本発明は、前記特定された画素領域が所定の色またはコントラスト(contrast)で表されるよう前記第１または第２の断層像を表示する表示手段をさらに備える上記第３の観点の断層像処理装置を提供する。
【００１１】
第５の観点では、本発明は、前記第１または第２の断層像上で特定すべき目的物質を入力する目的物質入力手段をさらに備え、前記画素値変換手段が、前記入力された目的物質が所定の物質を含むときに画素値を変換し、前記画素領域特定手段が、前記所定の物質を表す画素領域を特定する上記第３の観点または第４の観点の断層像処理装置を提供する。
【００１２】
第６の観点では、本発明は、前記所定の物質を表す画素領域に含まれる画素の画素値または前記変換済みの画素値に基づいて、該画素における前記所定の物質の濃度を特定する上記第５の観点の断層像処理装置を提供する。
【００１３】
第７の観点では、本発明は、前記所定の物質が、キセノンまたはキセノンを含む気体である上記第５の観点または第６の観点の断層像処理装置を提供する。
【００１４】
第８の観点では、本発明は、対応する画素値が実質的にゼロとなるよう規定される基準物質を入力する基準物質入力手段をさらに備え、前記画素値変換手段が、前記入力された基準物質が空気であるときに画素値を変換する上記第１の観点から第４の観点のいずれか１つの観点の断層像処理装置を提供する。
【００１５】
第９の観点では、本発明は、被検体を第１のＸ線管電圧でＸ線ＣＴ撮影して第１の断層像を得るとともに、前記被検体に前記第１のＸ線管電圧とは異なる第２のＸ線管電圧でＸ線ＣＴ撮影して第２の断層像を得る撮影手段と、前記第１および第２の断層像における画素値を、空気に対応する画素値が実質的にゼロとなるよう規定される画素値に変換する画素値変換手段と、前記第１の断層像と前記第２の断層像との間で、対応する画素における前記変換済みの画素値の比を算出する画素値比算出手段とを備えるＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１６】
第１０の観点では、本発明は、コンピュータ(computer)を、被検体を第１のＸ線管電圧でＸ線ＣＴ撮影して得られた第１の断層像と、前記被検体を前記第１のＸ線管電圧とは異なる第２のＸ線管電圧でＸ線ＣＴ撮影して得られた第２の断層像とにおける画素値を、空気に対応する画素値が実質的にゼロとなるよう規定される画素値に変換する画素値変換手段と、前記第１の断層像と前記第２の断層像との間で、対応する画素における前記変換済みの画素値の比を算出する画素値比算出手段として機能させるためのプログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、撮影時のＸ線管電圧が異なる２種類の断層像における画素値を、空気に対応する画素値が実質的にゼロとなるよう規定される画素値に変換してから、これら２種類の断層像間で、対応する画素における変換済の画素値の比を求めているので、Ｘ線吸収率が小さい物質における画素値の比を、他の物質における画素値の比からより離すことができ、Ｘ線ＣＴ撮影して得られた断層像において、Ｘ線吸収率が小さい物質を高い精度で分離することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図を参照しながら本発明にかかる実施の形態について説明する。
（第１の実施形態）
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態であるＸ線ＣＴ装置１００を示すブロック(block)図である。Ｘ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール(console)１と、撮影テーブル(table)８と、走査ガントリ(gantry)９とを具備している。
【００２０】
操作コンソール１は、入力装置２、中央処理装置３、制御インタフェース(interface)４、データ(data)収集バッファ(buffer)５、およびモニタ(monitor)６を具備している。入力装置２は、操作者の指示や情報などを受け付ける。中央処理装置３は、スキャン(scan)制御処理、画像再構成処理、画素値変換処理、画素値比算出処理などを実行する。制御インタフェース(interface)４は、中央処理装置３からの制御により、撮影テーブル８や走査ガントリ９へ制御信号などを出力する。データ収集バッファ５は、走査ガントリ９で取得したデータを収集する。モニタ６は、操作画面や断層像などを表示する。
【００２１】
撮影テーブル８は、載置された被検体をその体軸方向（以下、ｚ方向という）に移動して、走査ガントリ９の空洞部に搬送する。
【００２２】
走査ガントリ９は、撮影空間を含む空洞部を有し、その空洞部を中心に回転する回転部７を具備する。回転部７には、Ｘ線コントローラ(controller)１０、Ｘ線管１１、コリメータ(collimator)１２、Ｘ線検出器１３、データ収集部１４、および回転コントローラ１５が搭載されている。Ｘ線コントローラ１０は、Ｘ線管１１の管電圧や管電流、Ｘ線照射のオンオフ(on/off)などを制御する。コリメータ１２は、Ｘ線管１１から射出されたＸ線ビーム(beam)を整形する。Ｘ線検出器１３は、検出素子がチャネル(channel)方向に複数配設されてなる検出器列をスライス(slice)方向に複数有する、いわゆる多列検出器であり、各検出素子は、検出したＸ線の強度に応じた信号を出力する。データ収集部１４は、Ｘ線検出器１３の出力信号をＡ／Ｄ(analog-digital)変換して被検体の投影データを収集し、データ収集バッファ５に送る。回転コントローラ１５は、回転部７の回転速度、回転のオンオフなどを制御する。Ｘ線管１１とＸ線検出器１３とは、空洞部を挟んで対向して配置される。
【００２３】
なお、中央処理装置３は、本発明における画素値変換手段、画素領域特定手段の一例である。また、中央処理装置３および走査ガントリ９は、本発明における撮影手段の一例である。また、中央処理装置３およびモニタ６は、本発明における表示手段の一例である。また、入力装置２は、本発明における注目物質入力手段、基準物質入力手段の一例である。
【００２４】
図２は、第１の実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００における断層像物質分離処理の流れを示すフローチャート(flowchart)である。
【００２５】
ステップ(step)Ｓ１０１では、デュアルエネルギー撮影を実施する。ここでは、被検体に造影剤を投与して、その胸部をデュアルエネルギー撮影するものとする。具体的には、まず、１つの仮定として、被検体に濃度３０％のキセノン希釈ガス（キセノンと空気の混合ガス）を吸引してもらい、かつ、血管にヨード系造影剤を注入する。この状態で被検体の胸部をスキャンして、Ｘ線管電圧が８０ｋＶであるときの第１の投影データと、Ｘ線管電圧が１４０ｋＶであるときの第２の投影データとを収集する。そして、第１の投影データを基に画像再構成処理を行って、撮影時のＸ線管電圧が８０ｋＶである第１の断層像ｇ８０（ｘ,ｙ）を生成するとともに、第２の投影データを基に画像再構成処理を行って、撮影時のＸ線管電圧が１４０ｋＶである第２の断層像ｇ１４０（ｘ,ｙ）を生成する。なお、第１の断層像ｇ８０（ｘ,ｙ）および第２の断層像ｇ１４０（ｘ,ｙ）の画素値はＣＴ値である。
【００２６】
図３（１）は、第１の断層像ｇ８０（ｘ,ｙ）、図３（２）は第２の断層像ｇ１４０（ｘ,ｙ）の一例を示す図である。図３に示す各断層像において、座標（ｘ１，ｙ１）は肺の正常領域、座標（ｘ２，ｙ２）は肺の疾患領域、座標（ｘ３，ｙ３）は脊髄領域、座標（ｘ４，ｙ４）は背骨領域に位置する。肺の正常領域では、換気が良好に行われるので、吸引したキセノン希釈ガスが充満する。一方、肺の疾患領域では、換気が不良となるので、キセノン濃度は低く、例えばほとんど空気が充満する。脊髄領域では、大きな血流があるので、ヨード系造影剤の主成分であるヨウ素が集中する。また、背骨領域では、骨の主成分であるカルシウムが集中する。
【００２７】
したがって、第１の断層像ｇ８０（ｘ，ｙ）では、画素値ｇ８０（ｘ１，ｙ１）は、Ｘ線管電圧を８０ｋＶにして撮影したときの濃度３０％のキセノン希釈ガスに相当するＣＴ値、例えば−９００となる。同様に、画素値ｇ８０（ｘ２，ｙ２）は、Ｘ線管電圧を８０ｋＶにして撮影したときの空気に相当するＣＴ値、例えば−１０００となり、画素値ｇ８０（ｘ３，ｙ３）は、Ｘ線管電圧を８０ｋＶにして撮影したときのヨウ素に相当するＣＴ値、例えば＋６００となり、画素値ｇ８０（ｘ４，ｙ４）は、Ｘ線管電圧を８０ｋＶにして撮影したときのカルシウムに相当するＣＴ値、例えば＋１５００となる。
【００２８】
また、第２の断層像ｇ１４０（ｘ，ｙ）では、画素値ｇ１４０（ｘ１，ｙ１）は、Ｘ線管電圧を１４０ｋＶにして撮影したときの濃度３０％のキセノン希釈ガスに相当するＣＴ値、例えば−９４５となる。同様に、画素値ｇ１４０（ｘ２，ｙ２）は、Ｘ線管電圧を１４０ｋＶにして撮影したときの空気に相当するＣＴ値、例えば−１０００となり、画素値ｇ１４０（ｘ３，ｙ３）は、Ｘ線管電圧を１４０ｋＶにして撮影したときのヨウ素に相当するＣＴ値、例えば＋３００となり、画素値ｇ１４０（ｘ４,ｙ４）は、Ｘ線管電圧を１４０ｋＶにして撮影したときのカルシウムに相当するＣＴ値、例えば＋１０００となる。
【００２９】
ステップＳ１０２では、目的物質を入力する。すなわち、操作者が、断層像において分離して特定したい物質を、目的物質として入力する。
【００３０】
図４は、目的物質の入力画面を表示したモニタ６の画面の一例を示す図である。具体的には、例えば、図４に示すように、第１の断層像ｇ８０（ｘ，ｙ）と第２の断層像ｇ１４０（ｘ，ｙ）とを並べて配置するとともに、目的物質の候補の選択ボタン(button)ＣＢを配置した画面ＳＣ１を、モニタ６に表示する。選択ボタンＢＣは、一般的に対比される２種類の物質を１セット(set)として、ここでは、ヨウ素とカルシウムを目的物質として選択するためのボタンＢ１と、空気とキセノンを目的物質として選択するためのボタンＢ２とで構成されている。操作者は、この画面を見ながらいずれかのボタンをＧＵＩによって押すことにより目的物質を選択して入力する。
【００３１】
ステップＳ１０３では、目的物質として、ヨウ素およびカルシウムによる第１の組合せと、空気およびキセノンによる第２の組合せのうち、いずれが選択されたかを判定する。この判定において、第１の組合せが選択されたと判定された場合には、ステップＳ１０４に進み、ヨウ素とカルシウムの物質分離を行う。一方、この判定において、第２の組合せが選択されたと判定された場合には、ステップＳ１０６に移行し、空気とキセノンの物質分離を行う。
【００３２】
ステップＳ１０４では、断層像間における画素値の比を算出する。具体的には、第１の断層像ｇ８０（ｘ，ｙ）と第２の断層像ｇ１４０（ｘ，ｙ）との間で、対応する画素ごとに画素値の比ｒ（ｘ，ｙ）、すなわちＣＴ値の比を算出する。これを式で表すと、次式のようになる。
【００３３】
ｒ（ｘ，ｙ）＝ｇ８０（ｘ，ｙ）/ｇ１４０（ｘ，ｙ）            （数式１）
【００３４】
図３（３）は、この画素値の比ｒ（ｘ，ｙ）を画素値とする比画像の一例を示す図である。この比画像ｒ（ｘ，ｙ）では、図３（３）に示すように、ｒ（ｘ１，ｙ１）＝−９００／−９４５＝０．９５であり、ｒ（ｘ２，ｙ２）＝−１０００／−１０００＝１であり、ｒ（ｘ３，ｙ３）＝＋６００／＋３００＝２であり、ｒ（ｘ４，ｙ４）＝＋１５００／＋１０００＝１．５である。
【００３５】
ステップＳ１０５では、ヨウ素およびカルシウムの物質分離を行う。すなわち、ステップＳ１０４で算出した画素値の比の閾値判定により、第１の断層像ｇ８０（ｘ，ｙ）または第２の断層像ｇ１４０（ｘ，ｙ）において、ヨウ素を表す画素領域Ｉｏとカルシウムを表す画素領域Ｃａとをそれぞれ特定する。
【００３６】
ここで、物質の種類と画素値の比との関係について説明する。
【００３７】
図５は、各物質に対応する画素値の比の範囲を示す図である。図５に示すグラフ(graph)において、縦軸はＸ線管電圧８０ｋＶで撮影したときの断層像の画素値（ＣＴ値）Ｌ−ＨＵであり、横軸はＸ線管電圧１４０ｋＶで撮影したときの断層像の画素値（ＣＴ値）Ｈ−ＨＵである。グラフ中に直線で挟むように区分された各領域は、物質の種類に応じて定まる画素値の比（Ｌ−ＨＵ／Ｈ−ＨＵ）の範囲を示している。画素値の比は、物質の種類に応じて決まるものであるが、目的物質以外の組織によるＸ線吸収や、Ｘ線検出器１３の検出信号に乗るバックグラウンド(background)成分等、種々のノイズ(noise)を考慮すると、ある幅を持った範囲として定まる。ヨウ素に対応する画素値の比（Ｌ−ＨＵ／Ｈ−ＨＵ）の範囲は、例えば、１．７〜２．０であり、カルシウムに対応する画素値の比（Ｌ−ＨＵ／Ｈ−ＨＵ）の範囲は、例えば、１．４〜１．６である。また、空気に対応する画素値の比（Ｌ−ＨＵ／Ｈ−ＨＵ）の範囲は、例えば、０．９５〜１．０５であり、キセノンあるいはキセノン希釈ガスに対応する画素値の比（Ｌ−ＨＵ／Ｈ−ＨＵ）の範囲は、例えば、０．９０〜１．００である。なお、キセノン希釈ガスに対応する画素値の比は、その濃度に関係なく一定である。
【００３８】
このように、ヨウ素やカルシウムなど、Ｘ線吸収率が比較的大きい物質に対応する画素値の比の範囲は、他の物質のそれと離れているため、これらの物質の分離は容易である。一方、空気やキセノン（キセノン希釈ガス）など、Ｘ線吸収率が比較的小さい物質に対応する画素値の比の範囲は、互いに重複する部分が存在するため、これらの物質を精度よく分離することは難しい。たとえ画素値そのものを比較したとしても、これらの物質間では画素値の差も小さく、その差がノイズに埋もれてしまう場合がある。そこで、目的物質として、Ｘ線吸収率が小さい空気およびキセノンによる第２の組合せが選択された場合には、画素値を変換して、Ｘ線吸収率の小さい物質に対する画素値の比の差別化を図って分離を行う。
【００３９】
したがって、ステップＳ１０５では、第１の断層像ｇ８０（ｘ，ｙ）または第２の断層像ｇ１４０（ｘ，ｙ）の全ての座標の画素について、例えば、画素値の比が１．７≦ｒ（ｘ，ｙ）≦２．０となる画素を、ヨウ素を表す画素領域Ｉｏの１つとして特定し、画素値の比が１．４≦ｒ（ｘ，ｙ）≦１．６となる画素を、カルシウムを表す画素領域Ｃａの１つとして特定する。
【００４０】
例えば、座標（ｘ３，ｙ３）の画素は、図５に示すように、画素値の比ｒ（ｘ３，ｙ３）＝２であるから、この画素を、ヨウ素を表す画素領域Ｉｏの１つであると特定する。また、座標（ｘ４，ｙ４）の画素は、図５に示すように、画素値の比ｒ（ｘ４，ｙ４）＝１．５であるから、この画素を、カルシウムを表す画素領域Ｃａの１つであると特定する。一方、座標（ｘ１，ｙ１）の画素は、画素値の比ｒ（ｘ１，ｙ１）＝０．９５であり、座標（ｘ２，ｙ２）の画素は、画素値の比ｒ（ｘ２，ｙ２）＝１であるから、これらの画素については画素領域の特定がなされない。
【００４１】
このような画素値の比の閾値判定を、判定対象となる各画素について実行したら、ステップＳ１１１に移行する。
【００４２】
なお、ステップＳ１０４，Ｓ１０５の処理対象となる画素は、断層像の全画素としてもよいが、明らかにヨウ素およびカルシウム以外の物質を表すと考えられる画素を除いた画素とすると効率がよい。例えば、画素値すなわちＣＴ値がゼロより小さい画素は、水よりもＸ線吸収係数が小さい物質を表しているので、ヨウ素あるいはカルシウム以外の物質と考えられる。そこで、処理対象を、０≦ｇ８０（ｘ，ｙ）または０≦ｇ１４０（ｘ，ｙ）の画素に限定するとよい。
【００４３】
ステップＳ１０６では、空気およびキセノンの画素領域の候補を特定する。具体的には、例えば、画素値が−１０００≦ｇ８０（ｘ，ｙ）≦−８９０となる画素を、空気およびキセノンの画素領域の候補として特定する。空気およびキセノンは、Ｘ線吸収率が小さく、その画素値すなわちＣＴ値は、上記のような所定の範囲に収まると考えられるからである。画素値が−８９０＜ｇ８０（ｘ，ｙ）となる画素は、画素値すなわちＣＴ値が大きいので、別の物質である可能性が非常に高い。したがって、例えば、座標（ｘ１，ｙ１）の画素は、画素値ｇ８０（ｘ１，ｙ１）＝−９００であり、座標（ｘ２，ｙ２）の画素は、画素値ｇ８０（ｘ２，ｙ２）＝−１０００であるから、これらの画素は、空気およびキセノンの画素領域の候補と特定される。一方、座標（ｘ３，ｙ３）の画素は、画素値ｇ８０（ｘ３，ｙ３）＝＋６００であり、座標（ｘ４，ｙ４）の画素は、画素値ｇ８０（ｘ４，ｙ４）＝＋１５００であるから、これらの画素は、空気およびキセノンの画素領域の候補から外れる。
【００４４】
ステップＳ１０７では、画素値の変換を行う。すなわち、第１の断層像ｇ８０（ｘ，ｙ）と第２の断層像ｇ１４０（ｘ，ｙ）とにおける少なくとも空気およびキセノンの画素領域の候補の画素値を、空気に対応する画素値がゼロとなるよう規定される画素値に変換する。つまり、対応する画素値がゼロとなるよう規定する基準物質を水から空気に変えるような画素値の変換を行う。具体的には、次式にしたがって、元の画素値に１０００を加算して変換し、第１の変換済断層像ｇ′８０（ｘ，ｙ）と第２の変換済断層像ｇ′１４０（ｘ，ｙ）とを得る。
【００４５】
ｇ′８０（ｘ，ｙ）＝  ｇ８０（ｘ，ｙ）＋１０００      （数式２−１）
ｇ′１４０（ｘ，ｙ）＝ｇ１４０（ｘ，ｙ）＋１０００      （数式２−２）
【００４６】
図６（１）は、第１の変換済断層像ｇ′８０（ｘ,ｙ）、図６（２）は第２の変換済断層像ｇ′１４０（ｘ,ｙ）の一例を示す図である。
【００４７】
第１の変換済断層像ｇ′８０（ｘ，ｙ）では、画素値ｇ′８０（ｘ１，ｙ１）＝−９００＋１０００＝＋１００となり、画素値ｇ′８０（ｘ２，ｙ２）＝−１０００＋１０００＝０となり、画素値ｇ′８０（ｘ３，ｙ３）＝＋６００＋１０００＝＋１６００となり、画素値ｇ′８０（ｘ４，ｙ４）＝＋１５００＋１０００＝＋２５００となる。
【００４８】
同様に、第２の変換済断層像ｇ′１４０（ｘ，ｙ）では、変換済画素値ｇ′１４０（ｘ１，ｙ１）＝−９４５＋１０００＝＋５５となり、変換済画素値ｇ′１４０（ｘ２，ｙ２）＝−１０００＋１０００＝０となり、変換済画素値ｇ′１４０（ｘ３，ｙ３）＝＋３００＋１０００＝＋１３００となり、変換済画素値ｇ′１４０（ｘ４,ｙ４）＝＋１０００となる。
【００４９】
ステップＳ１０８では、変換済断層像間における変換済画素値の比を算出する。すなわち、第１の変換済断層像ｇ′８０（ｘ，ｙ）と第２の変換済断層像ｇ′１４０（ｘ，ｙ）との間で、少なくとも空気およびキセノンの画素領域の候補について、対応する画素ごとに変換済画素値の比ｒ′（ｘ，ｙ）を算出する。これを式で表すと、次式のようになる。
【００５０】
ｒ′（ｘ，ｙ）＝ｇ′８０（ｘ，ｙ）/ｇ′１４０（ｘ，ｙ）      （数式３）
【００５１】
図６（３）は、この変換済画素値の比ｒ′（ｘ，ｙ）を画素値とする比画像の一例を示す図である。この比画像ｒ′（ｘ，ｙ）では、図６（３）に示すように、ｒ′（ｘ１，ｙ１）＝＋１００／＋５５＝１．８２であり、ｒ′（ｘ２，ｙ２）＝０／０＝ＮＡである。
【００５２】
ステップＳ１０９では、空気およびキセノンの物質分離を行う。すなわち、ステップ１０８で算出した変換済画素値の比の閾値判定により、第１の変換済断層像ｇ′８０（ｘ，ｙ）または第２の変換済断層像ｇ′１４０（ｘ，ｙ）において、空気を表す画素領域Ａｉｒとキセノン（キセノン希釈ガス）を表す画素領域Ｘｅとをそれぞれ特定する。
【００５３】
図７は、キセノンに対応する変換済画素値の比の範囲を示す図である。図７に示すグラフにおいて、縦軸はＸ線管電圧８０ｋＶで撮影したときの断層像の変換済画素値（ＣＴ値＋１０００）Ｌ′−ＨＵであり、横軸はＸ線管電圧１４０ｋＶで撮影したときの断層像の変換済画素値（ＣＴ値＋１０００）Ｈ′−ＨＵである。グラフ中に直線で挟むように区分された領域は、キセノンに対応する変換済画素値の比（Ｌ′−ＨＵ／Ｈ′−ＨＵ）の範囲を示している。キセノンに対応する変換済画素値の比（Ｌ′−ＨＵ／Ｈ′−ＨＵ）の範囲は、例えば、１．８〜１．９である。
【００５４】
一方、空気に対応する変換済画素値の比（Ｌ′−ＨＵ／Ｈ′−ＨＵ）の範囲は、定まらない。ここでは、そもそも空気に対応する画素値がゼロとなるよう画素値を変換しているので、空気に対応する変換済画素値Ｈ′−ＨＵがゼロ付近の値を取り、変換済画素値の比（Ｌ′−ＨＵ／Ｈ′−ＨＵ）が発散してしまうからである。
【００５５】
このように、キセノンに対応する変換済画素値の比と、空気に対応する変換済画素値の比とは差別化されるので、変換済画素値の比を基に空気とキセノンを精度よく分離することが可能になる。
【００５６】
そこで、ステップＳ１０９では、空気およびキセノンの画素領域の候補のうち、例えば、変換済画素値の比が１．８≦ｒ′（ｘ，ｙ）≦１．９となる画素を、キセノンを表す画素領域Ｘｅとして特定し、残りの画素を、空気を表す画素領域Ａｉｒとして特定する。
【００５７】
ステップＳ１１０では、キセノンを表す画素領域Ｘｅを、さらにキセノンの濃度別に分離する。具体的には、ステップＳ１０９で特定されたキセノンを表す画素領域Ｘｅの各画素について、変換済画素値ｇ′８０（ｘ，ｙ）またはｇ′１４０（ｘ，ｙ）、あるいは変換前の画素値ｇ８０（ｘ，ｙ）またはｇ１４０（ｘ，ｙ）の閾値判定を行って分離する。例えば、図７に示すように、変換済画素値が５＜ｇ′８０（ｘ，ｙ）≦４０となる画素を、濃度０％〜１０％のキセノン希釈ガスを表す画素領域Ｘｅ１０の１つとして特定し、変換済画素値が４０＜ｇ′８０（ｘ，ｙ）≦７５となる画素を、濃度１０％〜２０％のキセノン希釈ガスを表す画素領域Ｘｅ２０の１つとして特定し、変換済画素値が７５＜ｇ′８０（ｘ，ｙ）≦１１０となる画素を、濃度２０％〜３０％のキセノン希釈ガスを表す画素領域Ｘｅ３０の１つとして特定する。
【００５８】
座標（ｘ１，ｙ１）の画素は、図７に示すように、変換済画素値の比ｒ′（ｘ１，ｙ１）＝１．８２であり、変換済画素値ｇ′８０（ｘ１，ｙ１）＝１００であるから、ここでは濃度２０％〜３０％のキセノン希釈ガスの画素領域Ｘｅ３０の１つであると特定される。
【００５９】
ステップＳ１１１では、物質分離画像を表示する。すなわち、ステップＳ１０５、またはステップＳ１０９＋Ｓ１１０で特定された画素領域が、その画素領域の種類に応じた色で表されるよう、第１の断層像ｇ８０（ｘ，ｙ）または第２の断層像ｇ１４０（ｘ，ｙ）に色を重ねた物質分離画像を、モニタ６の画面に表示する。
【００６０】
図８は、物質分離画像を表示したモニタ６の画面の第１例を示す図であり、図９は、物質分離画像を表示したモニタ６の画面の第２例を示す図である。
【００６１】
目的物質の組合せをヨウ素およびカルシウムとした場合、例えば図８に示すように、断層像上でヨウ素の画素領域Ｉｏとカルシウムの画素領域Ｃａとを分離し、それぞれ色分けした物質分離画像ｇａ（ｘ，ｙ）を含む画面ＳＣ２を表示する。
【００６２】
目的物質の組合せを空気およびキセノンとした場合、例えば図９に示すように、断層像上で、空気の画素領域Ａｉｒと、濃度０〜１０％のキセノン希釈ガスＸｅ１０と、濃度１０〜２０％のキセノン希釈ガスＸｅ２０と、濃度２０〜３０％のキセノン希釈ガスＸｅ３０とを分離し、それぞれ色分けした物質分離画像ｇｂ（ｘ，ｙ）を含む画面ＳＣ３を表示する。
（第２の実施形態）
【００６３】
本実施形態では、画素値をゼロと定める基準物質を入力して、必要に応じて各断層像の画素値を変換し、断層像間における画素値の比の分布、あるいは、変換済断層像間における変換済画素値の比の分布が分かるように、断層像を表示する。
【００６４】
図１０は、第２の実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００における画素値比分布画像生成処理の流れを示すフローチャートである。
【００６５】
ステップＳ２０１では、ステップＳ１０１と同様に、デュアルエネルギー撮影を実施する。これにより、撮影時のＸ線管電圧が８０ｋＶである第１の断層像ｇ８０（ｘ,ｙ）を生成するとともに、第２の投影データを基に画像再構成処理を行って、撮影時のＸ線管電圧が１４０ｋＶである第２の断層像ｇ１４０（ｘ,ｙ）を生成する。
【００６６】
ステップＳ２０２では、基準物質を入力する。すなわち、操作者が、画素値をゼロと定める物質を基準物質として入力する。
【００６７】
図１１は、基準物質の入力画面を表示したモニタ６の画面の一例を示す図である。具体的には、例えば、図１１に示すように、第１の断層像ｇ８０（ｘ，ｙ）と第２の断層像ｇ１４０（ｘ，ｙ）とを並べて配置するとともに、基準物質の候補の選択ボタンＫＢを配置した画面ＳＣ３を、モニタ６に表示する。基準物質の候補の選択ボタンＫＢは、基準物質として水を選択するためのボタンＢ３と、基準物質として空気を選択するためのボタンＢ４とで構成される。そして、操作者が、この画面を見ながら入力装置２を介して選択ボタンを押すことにより、これらの候補の中から基準物質を１つ選択して入力する。
【００６８】
ステップＳ２０３では、基準物質が水であるか空気であるかを判定する。この判定において、基準物質が水であると判定された場合には、ステップＳ２０４に進み、基準物質が空気であると判定された場合には、ステップＳ２０６に進む。
【００６９】
ステップＳ２０４では、ステップＳ１０４と同様に、断層像間における画素値の比を算出する。これにより、画素値の比ｒ（ｘ，ｙ）、すなわちＣＴ値の比を算出する。
【００７０】
ステップＳ２０５では、断層像上の各画素が、画素値の比ｒ（ｘ，ｙ）に応じた色で表されるよう、第１の断層像ｇ８０（ｘ，ｙ）または第２の断層像ｇ１４０（ｘ，ｙ）に色を重ねた画素値比分布画像を、モニタ６の画面に表示し、その後、ステップＳ２０９に移行する。
【００７１】
図１２は、画素値比分布画像を表示したモニタ６の画面の一例を示す図である。例えば図１２に示すように、画素（ｘ，ｙ）の色が、その画素の画素値の比ｒ（ｘ，ｙ）が小さいほど青に近い色となり、大きいほど赤に近い色となるような画素値比分布画像ｇｃ（ｘ，ｙ）を含む画面ＳＣ５を表示する。
【００７２】
ステップＳ２０６では、ステップＳ１０７と同様に、画素値の変換を行う。すなわち、第１の断層像ｇ８０（ｘ，ｙ）と第２の断層像ｇ１４０（ｘ，ｙ）とにおける画素値を、空気に対応する画素値がゼロとなるよう規定される画素値に変換する。つまり、対応する画素値がゼロとなるよう規定する基準物質を水から空気に変えるような画素値の変換を行う。これにより、第１の変換済断層像ｇ′８０（ｘ，ｙ）と第２の変換済断層像ｇ′１４０（ｘ，ｙ）を生成する。
【００７３】
ステップＳ２０７では、ステップＳ１０８と同様に、変換済断層像間における変換済画素値の比を算出する。これにより、変換済画素値の比ｒ′（ｘ，ｙ）を算出する。
【００７４】
ステップＳ２０８では、断層像上の各画素が、変換済画素値の比ｒ′（ｘ，ｙ）に応じた色で表されるよう、第１の断層像ｇ８０（ｘ，ｙ）または第２の断層像ｇ１４０（ｘ，ｙ）に色を重ねた変換済画素値比分布画像を、モニタ６の画面に表示する。
【００７５】
図１３は、変換済画素値比分布画像を表示したモニタ６の画面の一例を示す図である。例えば図１３に示すように、画素（ｘ，ｙ）の色が、その画素の変換済画素値の比ｒ′（ｘ，ｙ）が小さいほど青に近い色となり、大きいほど赤に近い色となるような変換済画素値比分布画像ｇｄ（ｘ，ｙ）を含む画面ＳＣ６を表示する。
【００７６】
ステップＳ２０９では、操作者の入力に応じて、基準物質の選択をし直すか否かを判定する。この判定において、肯定される場合にはステップＳ２０１に戻り、否定される場合には、処理を終了する。
【００７７】
このように、上記の各実施形態によれば、撮影時のＸ線管電圧が異なる２種類の断層像における画素値を、必要に応じて、空気に対応する画素値がゼロとなるよう規定する画素値に変換してから、これら２種類の断層像間で、対応する画素における画素値の比を求めているので、Ｘ線吸収率が小さい物質における画素値の比を、他の物質における画素値の比からより離すことができ、Ｘ線ＣＴ撮影して得られた断層像において、Ｘ線吸収率が小さい物質を高い精度で分離することが可能となる。
【００７８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。
【００７９】
例えば、本発明は、特願２００７−２９２９５５号にて提案されている、適応型の重み付け差分法にも適用可能である。
【００８０】
また、物質分離画像を表示する際には、第１の断層像ｇ８０（ｘ，ｙ）または第２の断層像ｇ１４０（ｘ，ｙ）を、特定された画素領域のコントラストが他の領域と比べて低くなるように表示してもよい。
【００８１】
また、キセノンについては、変換済画素値の比だけでなく、変換前の画素値であるＣＴ値を用いて計算することにより、より正確なキセノン濃度を算出することができる。
【００８２】
また、キセノンは、濃度別に分離せず、所定濃度以上のキセノンを１つの画素領域としてまとめて分離するようにしてもよい。
【００８３】
なお、上記実施形態によるＸ線ＣＴ装置とは異なり、撮影手段を持たず、第１の断層像と第２の断層像とにおける画素値を、空気に対応する画素値がゼロとなるよう規定される画素値に変換する画素値変換手段と、第１の断層像と第２の断層像との間で、対応する画素における変換済画素値の比を算出する画素値比算出手段とを有するワークステーション(workstation)等の断層像処理装置も、本発明の一実施形態である。
【００８４】
また、コンピュータを、第１の断層像と第２の断層像とにおける画素値を、空気に対応する画素値がゼロとなるよう規定される画素値に変換する画素値変換手段と、第１の断層像と第２の断層像との間で、対応する画素における変換済画素値の比を算出する画素値比算出手段として機能させるためのプログラムも、本発明の一実施形態である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】第１の実施形態によるＸ線ＣＴ装置を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態によるＸ線ＣＴ装置における断層像物質分離処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】デュアルエネルギー撮影により得られる２種類の断層像とその比画像の一例を示す図である。
【図４】目的物質の入力画面を表示した画面の一例を示す図である。
【図５】物質の種類と画素値の比との対応関係を示す図である。
【図６】画素値の変換により得られる２種類の変換済断層像とその比画像の一例を示す図である。
【図７】キセノンの濃度と変換済画素値の比との対応関係を示す図である。
【図８】物質分離画像を表示した画面の第１例を示す図である。
【図９】物質分離画像を表示した画面の第２例を示す図である。
【図１０】第２の実施形態によるＸ線ＣＴ装置における画素値比分布画像表示処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】基準物質の入力画面を表示した画面の一例を示す図である。
【図１２】画素値比分布画像を表示した画面の一例を示す図である。
【図１３】変換済画素値比分布画像を表示した画面の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１００  Ｘ線ＣＴ装置
１  操作コンソール
２  入力装置
３  中央処理装置
４  制御インタフェース
５  データ収集バッファ
６  モニタ
７  回転部
８  撮影テーブル
９  走査ガントリ
１０  Ｘ線コントローラ
１１  Ｘ線管
１２  コリメータ
１３  Ｘ線検出器
１４  データ収集部
１５  回転コントローラ
【図１】
2010005272.tif 000003
【図２】
2010005272.tif 000004
【図３】
2010005272.tif 000005
【図４】
2010005272.tif 000006
【図５】
2010005272.tif 000007
【図６】
2010005272.tif 000008
【図７】
2010005272.tif 000009
【図８】
2010005272.tif 000010
【図９】
2010005272.tif 000011
【図１０】
2010005272.tif 000012
【図１１】
2010005272.tif 000013
【図１２】
2010005272.tif 000014
【図１３】
2010005272.tif 000015