(57)【要約】【課題】Ｘ線装置によって作成されたＸ線画像におけるコントラスト雑音比を改善する。【解決手段】Ｘ線装置によって作成された検査すべき対象のＸ線画像における吸収体に依存したコントラスト雑音比を改善するための吸収体特有の重み付け係数を算出する方法において、吸収体を有しない第１の基準対象のための第１のスペクトル１１が決定され、検出器の２つのエネルギーウインドウのそれぞれに関して第１のスペクトルに対応した検出器出力信号が求められ、吸収体を有する第２の基準対象のための第２のスペクトル１２が決定され、検出器の２つのエネルギーウインドウ７，８，９，１０のそれぞれに関して第２のスペクトルに対応した検出器出力信号が求められ、検出器の各エネルギーウインドウ７，８，９，１０に関して、第１および第２のスペクトル１１，１２の求められた検出器出力信号から、検出器のエネルギーウインドウ７，８，９，１０に相応する吸収体特有の重み付け係数１；２；３；４がそれぞれ算出される。【選択図】図４
2006346460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線装置が複数の検出素子（６）を有するエネルギー選択性検出器（５）を含み、検出器（５）が、対象（１５）を透過するＸ線の異なるエネルギー範囲を検出する少なくとも２つのエネルギーウインドウ（７，８，９，１０）を有し、Ｘ線装置によって作成された検査すべき対象（１５）のＸ線画像（１４）における吸収体（１３）に依存したコントラスト雑音比を改善するための吸収体特有の重み付け係数を算出する方法において、
ａ）吸収体を有しない第１の基準対象（１６）のための第１のスペクトル（１１）が決定され、検出器の２つのエネルギーウインドウのそれぞれに関して第１のスペクトルに対応した検出器出力信号が求められ、
ｂ）吸収体（１３）を有する第２の基準対象（１７）のための第２のスペクトル（１２）が決定され、検出器（５）の２つのエネルギーウインドウ（７；８；９；１０）のそれぞれに関して第２のスペクトル（１２）に対応した検出器出力信号が求められ、
ｃ）検出器（５）の各エネルギーウインドウ（７；８；９；１０）に関して、第１および第２のスペクトル（１１，１２）の求められた検出器出力信号から、検出器（５）のエネルギーウインドウ（７；８；９；１０）に相応する吸収体特有の重み付け係数（１；２；３；４）がそれぞれ算出される
ことを特徴とするＸ線画像におけるコントラスト雑音比を改善するための重み付け係数の算出方法。
【請求項２】
吸収体特有の重み付け係数（１；２；３；４）が次の計算規則
ｗk＝（ｎ1k−ｎ2k）／（ｎ1k＋ｎ2k）
（但し、ｋはエネルギーウインドウ（７，８，９，１０）の区別のためのインデックス、ｗkはエネルギーウインドウｋの吸収体特有の重み付け係数、ｎ1kはエネルギーウインドウｋのための第１のスペクトル（１１）の検出器出力信号、ｎ2kはエネルギーウインドウｋのための第２のスペクトル（１２）の検出器出力信号）
にしたがって算出されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
使用された吸収体（１３）が骨の減弱特性を有することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
使用された吸収体（１３）がヨウ素の減弱特性を有することを特徴とする請求項１乃至２の１つに記載の方法。
【請求項５】
検出器出力信号を検出するために使用されたエネルギー選択性検出器（５）が計数式半導体検出器であることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
【請求項６】
使用されたＸ線装置がコンピュータ断層撮影装置（１９）であることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
【請求項７】
Ｘ線装置が複数の検出素子（６）を有するエネルギー選択性検出器（５）を含み、検出器（５）が、対象（１５）を透過するＸ線の異なるエネルギー範囲を検出する少なくとも２つのエネルギーウインドウ（７，８，９，１０）を有し、Ｘ線装置によって作成された検査すべき対象（１５）のＸ線画像（１４）における吸収体（１３）に依存したコントラスト雑音比を改善する方法において、
ａ）検出器の少なくとも２つの異なるエネルギーウインドウ（７，８，９，１０）のための各検出素子（６）に関して、それぞれ１つの検出器出力信号が相応のエネルギー範囲におけるＸ線強度の尺度として検出され、
ｂ）各検出素子（６）に関して補正された検出器出力信号が発生するように、２つの異なるエネルギーウインドウ（７，８，９，１０）におけるそれぞれの検出素子（６）に対応した検出器出力信号が、吸収体特有の重み付け係数（１，２，３，４）で重み付けされて加算され、
ｃ）補正された検出器出力信号が計算処理されて、吸収体（１３）に依存したコントラスト雑音比を改善されたＸ線画像を作成する
ことを特徴とするＸ線画像におけるコントラスト雑音比の改善方法。
【請求項８】
吸収体特有の重み付け係数（１，２，３，４）がデータバンク（１８）から読み出されることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
吸収体特有の重み付け係数（１，２，３，４）が請求項１乃至６の１つによる方法に基づいて算出されることを特徴とする請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線装置によって作成された検査すべき対象のＸ線画像における吸収体に依存したコントラスト雑音比を改善するための吸収体特有の重み付け係数を算出する方法、およびＸ線装置によって作成された検査すべき対象のＸ線画像における吸収体に依存したコントラスト雑音比を改善する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線装置によって作成されたＸ線画像における対象の異なる吸収体もしくは物質の間のコントラストは、物質がＸ線に対して異なる吸収特性を有することによってひき起こされる。医療診断の場合、診断にとって重要な唯一の物質、例えば骨組織または造影剤をＸ線画像内で特別に高いコントラスト雑音比にて描出することがしばしば不可欠である。それゆえ、この場合に、作成されたＸ線画像の品質および診断の結果は、主として、特に重要な物質と検査対象内に存在する残りの全ての物質との間の達成可能なコントラスト雑音比に依存する。
【０００３】
Ｘ線画像を再構成するための基礎である対象の投影を検出するために、一般にエネルギー重み付け検出器が使用される。エネルギー重み付け検出器の場合、各投影で検出された検出器出力信号が、検出器内で変換されたＸ線エネルギーにほぼ比例する。この種の検出器の場合、Ｘ線画像における吸収体に依存したコントラスト雑音比は、相応のフィルタ処理、管電圧または管電流の選択のようなＸ線物理学的な措置によって、あるいは適切な検出器材料の選択によってしか調整できない。
【０００４】
例えば、各投影方向に関して２つの投影が互いに分離されて異なって設定された管電圧で検出されかつ減算されることによって、再構成されたＸ線画像における異なる吸収体間のコントラスト雑音比を改善する３Ｄ構成検出用断層撮影装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０１０１０８７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、Ｘ線装置によって作成されたＸ線画像におけるコントラスト雑音比を吸収体に依存して簡単な手段で改善することができる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、独立請求項１の特徴部分に記載された吸収体に依存したコントラスト雑音比を改善するための吸収体特有の重み付け係数の算出方法によって解決される。本方法の有利な実施態様はそれぞれ従属請求項２乃至６に記載されている。
【０００７】
更に、この課題は、独立請求項７の特徴部分に記載された吸収体に依存したコントラスト雑音比の改善方法によって解決される。有利な実施態様は従属請求項８，９に記載されている。
【０００８】
本発明者は、Ｘ線装置によって作成されたＸ線画像における吸収体に依存した達成可能なコントラスト雑音比が、検査対象を通過するＸ線をエネルギー範囲に依存して重み付けすることによって改善可能であることを認識した。Ｘ線のエネルギー範囲の異なる重み付けによって、特に、検査対象内、例えば周辺の軟部組織内にとどまっている吸収体に対して、例えば骨組織またはヨウ素の如き重要な吸収体のコントラストに強く寄与する範囲を強く重み付けすることができる。
【０００９】
異なるエネルギー範囲のＸ線は、複数のエネルギーウインドウを有するエネルギー分解形検出器により検出することができる。適切な重み付け係数は、エネルギー分解形検出器の検出器出力信号に基づいて２つのＸ線スペクトルから導出可能であり、第１のスペクトルは重要な吸収体を有する対象により得られ、第２のスペクトルはこの重要な吸収体を有しない対象により得られる。
【００１０】
したがって、本発明によれば、Ｘ線装置が複数の検出素子を有するエネルギー選択性検出器を含み、検出器が、対象を透過するＸ線の異なるエネルギー範囲を検出する少なくとも２つのエネルギーウインドウを有し、Ｘ線装置によって作成された検査すべき対象のＸ線画像における吸収体に依存したコントラスト雑音比を改善するための吸収体特有の重み付け係数を算出する方法において、
ａ）吸収体を有しない第１の基準対象のための第１のスペクトルが決定され、検出器の２つのエネルギーウインドウのそれぞれに関して第１のスペクトルに対応した検出器出力信号が求められ、
ｂ）吸収体を有する第２の基準対象のための第２のスペクトルが決定され、検出器の２つのエネルギーウインドウのそれぞれに関して第２のスペクトルに対応した検出器出力信号が求められ、
ｃ）検出器の各エネルギーウインドウに関して、第１および第２のスペクトルの求められた検出器出力信号から、検出器のエネルギーウインドウに相応する吸収体特有の重み付け係数がそれぞれ算出される。
【００１１】
したがって、吸収体特有の重み付け係数は、簡単に種々の吸収体について、Ｘ線画像におけるコントラスト雑音比を改善するための単純な手段により提供できる。
【００１２】
重み付け係数は、選択的に、両基準対象の発生されたスペクトルから実験的に多くの費用を要することなく決定することができ、あるいはシミュレーションにより決定することができる。いずれの場合にも、重み付け係数の算出は、両スペクトルのために求められた検出器出力信号に基づいて検出器の異なるエネルギーウインドウに関して行なわれる。
【００１３】
シミュレーションの場合、まず、Ｘ線源から発生されたＸ線スペクトルが数値モデルに基づいて求められ、その後Ｘ線スペクトルが基準対象の透過後に吸収特性の考慮のもとに算出され、引続いてそのようにして算出されたＸ線スペクトルが、種々のエネルギーウインドウにおける検出器出力信号を、検出器の相応の応答関数の考慮のもとにシミュレーションする。
【００１４】
吸収体特有の重み付け係数の提供によって、吸収体に依存したコントラスト雑音比を、診断上重要なコントラストに関して高い柔軟性で改善することができる。
【００１５】
Ｘ線画像における特定の吸収体、例えば骨組織または造影剤の可視化が必要である特別な医学上の課題設定に関する高い柔軟性のほかに、吸収体特有の重み付け係数の提供によって、予め定められたコントラスト雑音比が従来得られたＸ線画像に比べて少ないＸ線線量で達成されるので、対象、例えば患者が診断時に受けるＸ線被曝が軽減する。
【００１６】
吸収体特有の重み付け係数は次の計算規則にしたがって算出される。
ｗk＝（ｎ1k−ｎ2k）／（ｎ1k＋ｎ2k）
（但し、ｋはエネルギーウインドウの区別のためのインデックス、ｗkはエネルギーウインドウｋの吸収体特有の重み付け係数、ｎ1kはエネルギーウインドウｋのための第１のスペクトルの検出器出力信号、ｎ2kはエネルギーウインドウｋのための第２のスペクトルの検出器出力信号）
【００１７】
この種の計算規則は、検出器の相応のエネルギーウインドウにおける両基準対象のスペクトルの差が大きいほど、または検査にとって重要な吸収体と残っている吸収体との間のコントラストへのＸ線エネルギー範囲の寄与が大きいほど、重み付け係数が大きいことを保証する。
【００１８】
本発明の有利な実施態様において、吸収体特有の重み付け係数はデータバンクから読み出されるので、Ｘ線画像におけるコントラスト雑音比は医療上の課題設定に依存して任意の吸収体を考慮して動的に調整される。例えば、同一の検出器出力信号に基づいて異なる吸収体のためのコントラストを改善したＸ線画像が順次作成される。骨構造の検査のために、吸収体は骨の減弱特性を有すると好ましい。しかし、本発明の他の有利な実施態様において、吸収体は吸収体特有の重み付け係数の動的な切換によってヨウ素の減弱特性も有することができるので、体内の造影剤の分布を解析することができる。
【００１９】
複数のエネルギーウインドウにおける検出器出力信号を時間的に同時に検出することは簡単に計数式半導体検出器により可能である。
【００２０】
算出された吸収体特有の重み付け係数は、本発明によれば、Ｘ線装置が複数の検出素子を有するエネルギー分解形検出器を含み、検出器が、対象を透過するＸ線の異なるエネルギー範囲を検出する少なくとも２つのエネルギーウインドウを有し、Ｘ線装置によって作成された検査すべき対象のＸ線画像における吸収体に依存したコントラスト雑音比を改善する方法に使用することができる。更に、この方法において、
ａ）検出器の少なくとも２つの異なるエネルギーウインドウのための各検出素子に関して、それぞれ１つの検出器出力信号が相応のエネルギー範囲におけるＸ線強度の尺度として検出され、
ｂ）各検出素子に関して補正された検出器出力信号が発生するように、２つの異なるエネルギーウインドウにおけるそれぞれ検出素子に対応した検出器出力信号が、吸収体特有の重み付け係数で重み付けされて加算され、
ｃ）補正された検出器出力信号が計算処理されて、吸収体に依存したコントラスト雑音比を改善されたＸ線画像を作成する。
【００２１】
したがって、エネルギー分解形検出器の検出された検出器出力信号の簡単な重み付けによって、既に述べたように、診断のために重要なコントラストに関して高い柔軟性をもって、吸収体に依存したコントラスト雑音比が改善される。
【００２２】
Ｘ線画像における特定の吸収体の可視化が必要である特別な医療上の課題設定に関する高い柔軟性のほかに、同様に既に述べたように、予め定められたコントラスト雑音比が従来得られたＸ線画像に比べて少ないＸ線線量で達成されるので、対象、例えば患者が受けるＸ線被曝が軽減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施例ならびに従属請求項による本発明の他の有利な構成が次の概略図に示されている。
【００２４】
図１は、吸収体特有の重み付け係数を算出しかつＸ線画像におけるコントラスト雑音比を改善するための本発明による方法の実施に適したＸ線装置を透視図にて示す。
【００２５】
図２は、吸収体特有の重み付け係数を算出するために使用された、吸収体を有しない第１の基準対象とヨウ素の形の吸収体を有する第２の基準対象との２つのスペクトルを示す。
【００２６】
図３は、Ｘ線量子エネルギーの関数として量子計数検出器の種々のエネルギーウインドウの応答関数を概略的な形で示す。
【００２７】
図４は、第１の基準対象の第１のスペクトルおよび第２の基準対象の第２のスペクトルを種々のエネルギーウインドウで求められた吸収体特有の重み付け係数と一緒にダイアグラムで示す。
【００２８】
図５は、重み付けの前および後における基準対象の両スペクトルのための検出器の信号応答の比較を示す。
【００２９】
図６は、吸収体特有の重み付け係数を算出するための本発明による方法の進行を概略的な形で示す。
【００３０】
図７は、コントラスト雑音比を改善するための本発明による方法の進行を概略的な形で示す。
【００３１】
図１には、Ｘ線装置がここではコンピュータ断層撮影装置１９の形で斜視図で示されている。このコンピュータ断層撮影装置１９は、吸収体特有の重み付け係数１，２，３，４を算出しかつＸ線画像１４におけるコントラスト雑音比を改善するための本発明による方法を実施するのに適している。コンピュータ断層撮影装置１９は、主として、Ｘ線管の形でのＸ線源２０と、エネルギー分解形検出器５と、吸収体特有の重み付け係数１，２，３，４を算出しコントラスト雑音比を改善するための計算手段２１と、作成されたＸ線画像１４を表示するための表示ユニット２２とを含む。検出器５は行および列で検出器アレイに配置された検出素子６を有し、これらの検出素子のうち１つのみが符号を付されている。Ｘ線管の形でのＸ線源２０から発生されたＸ線は管電流の形で予め定められた入力値によって設定される。
【００３２】
Ｘ線管２０および検出器５は、撮影システムの部分であり、コンピュータ断層撮影装置１９の動作時にＸ線管２０の焦点から出射しかつ縁部Ｘ線によって区切られたＸ線ビームが検出器５に入射するように、回転枠２３に互いに対向して取付けられている。
【００３３】
回転枠２３は図示されていない駆動装置により回転軸線２４を中心に回転移動させられる。回転軸線２４は図１に示されている空間直交座標系のｚ軸に平行に延びている。測定テーブル２５上に存在する対象１５、例えば患者のために、このようにして、撮影システムの種々の投影方向もしくは回転角位置からの投影がボリューム画像の再構成用に作成される。
【００３４】
計算ユニット２１によって設定されかつ高電圧発生装置によって変換される管電流により、Ｘ線管２０を通して、Ｘ線管に特有のＸ線スペクトルが発生される。Ｘ線スペクトルは、測定範囲に位置決めされている対象１５に照射され、この対象によって部分的に吸収され、引続いてエネルギー選択性検出器５の検出素子６に入射する。
【００３５】
吸収体特有の重み付け係数１，２，３，４はデータバンク２６から動的に読込可能であるので、実施すべき検査に応じて、特に特定の吸収体１３に対するコントラスト雑音比が改善可能である。図１においては、更に模範的に２つの異なる基準対象１６，１７が示されている。これらの基準対象１６，１７により吸収体特有の重み付け係数１，２，３，４を求めることができる。
【００３６】
図２は、模範的に、吸収体特有の重み付け係数１，２，３，４を算出するために使用される２つの異なる基準対象１６，１７に関して、１２０ｋＶに設定された管電圧の場合に対象１５を透過して検出器５に入射するＸ線の２つのスペクトル１１，１２を示す。ｘ軸に沿ってＸ線のエネルギーがｋｅＶの単位で取られ、ｙ軸に沿ってＸ線の強度が入射するＸ線量子の数（量子数）として取られている。
【００３７】
細線は第１の基準対象１６に割当てられたスペクトル１１の特徴を示し、このスペクトル１１は検査すべき対象１５の一般的な吸収特性を有する。この例において、検査すべき対象１５の吸収特性は、２００ｍｍの厚さの層によって水を模擬し、３ｍｍの厚さの層によってアルミニウムを模擬する。これに対して図２における太線は第２の基準対象１７に割当てられたスペクトル１２の特徴を示し、このスペクトル１２は、対象１５の一般的な吸収特性に加えて、Ｘ線画像１４において高いコントラスト雑音比で描出されるべきである重要な吸収体１３の吸収特性を有する。
【００３８】
この実施例では模範的に対象１５における造影剤分布の検査のために、Ｘ線画像１４においてヨウ素の形での吸収体１３と対象１５との間に特に良好なコントラストが発生されるべきである。第２の基準対象１７は、この理由から、第１の基準体の物質に加えて０．０３ｇ／ｃｍ3のヨウ素を含んでいる。ヨウ素は実施例との関連では模範的な特徴のみ有する。コントラスト雑音比を改善するための吸収体特有の重み付け係数１，２，３，４は基本的には任意のその他の物質のために求められる。
【００３９】
原理的に、Ｘ線画像１４における吸収体１３と対象１５との間の視認可能なコントラストは、Ｘ線強度の差が大きければ大きいほど大きくなる。図２から分かるように、基準対象１６，１７の両スペクトル１１，１２間のＸ線強度の差はＸ線エネルギーに依存する。約１００ｋｅＶ以上のＸ線エネルギーでは、両スペクトル１１，１２は常に強さが等しくなり、これに対して４０ｋｅＶ〜６０ｋｅＶのエネルギー区間ではＸ線の著しい差が観察され得る。
【００４０】
本発明者は、種々のエネルギー範囲におけるＸ線強度を表す検出器出力信号を相応に重み付けすると、対象のスペクトルと吸収体のスペクトルとの間の高い差を有するＸ線のエネルギー範囲が、僅かな差しか有さないエネルギー範囲よりも強く考慮されることによって、Ｘ線画像１４におけるコントラスト雑音比を改善することが可能であることを認識した。
【００４１】
種々のＸ線エネルギー範囲に対する検出器出力信号は、例えば、複数のエネルギーウインドウ７，８，９，１０を有するエネルギー選択性検出器５によって検出可能である。
【００４２】
この実施例において使用された検出器５は４つの異なるエネルギーウインドウ７，８，９，１０を有する半導体検出器である。エネルギーウインドウ７，８，９，１０においては、それぞれ特定のエネルギー範囲のＸ線強度が検出される。例えばガドリニウムを基礎とする半導体検出器の４つのエネルギーウインドウ７，８，９，１０は、ここでは相前後して配置された４つの検出器面によって形成され、検出器面間にはＸ線エネルギーの低減のためにそれぞれ銅フィルタの形の吸収フィルタが配置されている。各検出素子６では、このようにして、異なるエネルギー範囲に対して異なるＸ線強度を示す４つの検出器出力信号が発生可能である。しかしながら、入射する各Ｘ線の量子エネルギーを決定し得るように、非常に高い時間分解能により各個別事象を記録する半導体検出器を使用することも考え得る。
【００４３】
図３には、全部で４つのエネルギーウインドウ７，８，９，１０を有する量子計数式半導体検出器の応答関数２７，２８，２９，３０が、Ｘ線の量子エネルギーの関数として示されている。ｘ軸に沿ってＸ線の量子エネルギーがｋｅＶの単位で取られ、ｙ軸に沿ってＸ線の入射する量子（入射量子）当たりの信号が取られている。しかし、エネルギーウインドウに関して５０，７０，９０，１２０ｋｅＶのところにありほとんど信号を発生しなないエネルギー閾は、使用された検出器５に依存してこれらの値から著しく異なる。個々のエネルギーウインドウ７，８，９，１０の応答関数２７，２８，２９，３０が閾エネルギー以上では完全に零に低下しないことが目立つ。このことは、Ｘ線量子と検出器５の半導体材料の原子との相互作用により、検出器５内で変換されたエネルギーがエネルギーウインドウ７；８；９；１０の相応のエネルギー閾の下に低下し得ることによって説明することができる。しかしながら、Ｋエスケープとも呼ばれるこの事態は、本発明による方法においては全く重要でなく、これ以上考慮される必要はない。
【００４４】
したがって、この実施例では、各検出素子６において、予め定められたＸ線スペクトル１１；１２にて、隣接する異なるエネルギー範囲におけるＸ線強度を表す４つの検出器出力信号が検出される。個々の吸収体１３の、Ｘ線画像１４において得ることができるコントラスト雑音比を改善するために、適切な“吸収体特有の重み付け係数１，２，３，４”を求めるべきであり、検出器出力信号はこれらの重み付け係数により重み付けられ、引続いて加算される。
【００４５】
以下において、吸収体を有しない第１の基準対象１６の第１のスペクトル１１および吸収体１３を有する第２の基準対象１７の第２のスペクトル１２に基づいて、検出器５の応答関数２７，２８，２９，３０を考慮して、適切な“吸収体特有の重み付け係数１，２，３，４”を求めることができる数学的関係を示す。
【００４６】
Ｘ線スペクトルＳiに対する応答関数Ｄkを有するエネルギーウインドウｋに対する検出器出力信号ｎikは次式により算出される。
（１）        ｎik＝∫Ｓi（Ｅ）Ｄk（Ｅ）ｄＥ
但し、ｎikは検出器出力信号、Ｓiはｉ番目の基準対象のＸ線スペクトル、Ｄkはｋ番目のエネルギーウインドウの応答関数、ＥはＸ線エネルギーである。
【００４７】
検出素子の検出器出力信号のなおも求めるべき重み付けから、まったく一般的に、補正された検出器出力信号Ｎｉが生じる。
【数１】
2006346460.tif 000003
但し、Ｎiはｉ番目の基準対象の補正された検出器出力信号、ｗkはエネルギーウインドウｋのなおも求めるべき吸収体特有の重み付け係数、ｎikはエネルギーウインドウｋに関するｉ番目の基準対象の検出器出力信号である。
【００４８】
量子計数式検出器の場合、雑音は検出された量子の根から次式にしたがって算出される。
（３）        σik2＝ｎik
但し、σikは検出器出力信号の雑音、ｎikはエネルギーウインドウｋに関するｉ番目の基準対象の検出器出力信号である。
【００４９】
したがって、基準対象の両スペクトルに関する補正された両信号から次のコントラスト雑音比ＣＮＲが定められる。
【数２】
2006346460.tif 000004
但し、ＣＮＲは特別な吸収体のできる限り大きくすべきコントラスト雑音比、Ｎ1もしくはＮ2は第１の基準対象もしくは第２の基準対象に関する補正された検出器出力信号、σN1もしくはσN2はエネルギーウインドウｋについての第１もしくは第２の基準対象に関する検出器出力信号の雑音、ｎ1kもしくはｎ2kはエネルギーウインドウｋに関する第１もしくは第２のスペクトルの出力信号、ｗkはエネルギーウインドウｋに関する求められた吸収体特有の重み付け係数である。式（４）の分母はガウスの誤差伝搬式から式（２），（３）の使用のもとに算出される。
【００５０】
コントラスト雑音比を改善するために適した吸収体特有の重み付け係数は、公知の最適化方法に基づいて、例えば求められた重み付け係数にしたがった最初の部分的な導き出しに基づいて決定され、次の結果をもたらす。
（５）        ｗk＝（ｎ1k−ｎ2k）／（ｎ1k＋ｎ2k）
【００５１】
したがって、吸収体特有の重み付け係数１，２，３，４は、簡単に各エネルギーウインドウ７；８；９；１０に対して別々に、多くの費用を要することなく、吸収体を有しない基準対象１６および吸収体１３を有する基準対象１７に関して求められた検出器出力信号から算出可能である。この場合に、検出器出力信号が、相応に処理された基準対象１６，１７の照射によって実験的に得られたのか、それともシミュレーションにより得られたのかどうかは些細なことである。
【００５２】
式（５）に基づく吸収体特有の重み付け係数１，２，３，４の算出は、ここに説明した実施例については次の結果をもたらす。
ｗ1＝０．４５，ｗ2＝０．３１，ｗ3＝０．１６，ｗ4＝０．０８
【００５３】
したがって、検出素子ごとの検出器出力信号の重み付け加算によってコントラスト雑音比を明白に改善することができる。この場合に、一定の重み付け係数に基づいて求められたＸ線画像１４に比べて２４％改善されたコントラスト雑音比が得られ、これは２４％の線量低減を可能にする。
【００５４】
図４には検出器５の種々のエネルギーウインドウ７，８，９，１０の求められた吸収体特有の重み付け係数１，２，３，４が基準対象１６，１７の両スペクトル１１，１２と一緒に１つのダイアグラムに描かれ、ｘ方向に種々のエネルギーウインドウ７，８，９，１０が取られ、ｙ方向に重み付け係数１，２，３，４の大きさが取られている。このダイアグラムから分かるように、エネルギーウインドウ７；８；９；１０における両スペクトル１１，１２の差が大きければ大きいほど、または相応のエネルギーウインドウ７；８；９；１０の大きさが吸収体１３に依存するコントラスト雑音比に対して大きければ大きいほど、検出器５のエネルギーウインドウ７；８；９；１０のための吸収体特有の重み付け係数１；２；３；４が大きい。
【００５５】
図５は、模範的に、ちょうど今説明した進行にしたがって行なわれた重み付けが検出器の信号応答をどのように生じさせるかを示す。座標軸は図２に対応して取られている。種々に特徴づけられた多数の線は、それぞれのスペクトル１１；１２に依存した特定のエネルギーウインドウ７；８；９；１０に関する検出器の信号応答をそれぞれ表している。両図Ｇ1，Ｇ2から分かるように、検出器５の異なるエネルギーウインドウ７；８；９；１０における信号応答を吸収体特有の重み付け係数１，２，３，４，ｗkで重み付けすることによって、吸収体１３に依存したコントラスト雑音比に、より強く寄与するエネルギー範囲がより強く評価される。つまり、コントラスト雑音比へのエネルギー範囲の高い寄与は、両スペクトル１１，１２間の信号応答の差が１つのエネルギー範囲にとって特別に高いときいつでも与えられる。
【００５６】
図６には、ちょうど今述べたことを要約して、エネルギー選択性検出器５が２つのエネルギーウインドウを有する場合に、吸収体特有の重み付け係数１，２，３，４の算出方法がブロック図の形で示されている。
【００５７】
この方法では、第１のステップＡにおいて、吸収体を有しない第１の基準対象のための第１のスペクトルが決定され、検出器の２つのエネルギーウインドウのそれぞれにおいて第１のスペクトルに対応した検出器出力信号が求められる。
【００５８】
ステップＢにおいて、吸収体を有する第２の基準対象のための第２のスペクトルが決定され、検出器の２つのエネルギーウインドウのそれぞれにおいて第２のスペクトルに対応した検出器出力信号が求められる。
【００５９】
それに続くステップＣにおいて、検出器の各エネルギーウインドウにて、第１および第２のスペクトルの求められた検出器出力信号から、検出器のエネルギーウインドウに相応する吸収体特有の重み付け係数１，２，３，４がそれぞれ算出される。
【００６０】
吸収体特有の重み付け係数は、多数の異なる物質について求めることができ、Ｘ線装置に付設されたデータバンク２６内に記憶され、相応の吸収体に対するコントラスト雑音比が、改善されるべきＸ線画像を算出するために必要なときにメモリから動的に取出すことができる。
【００６１】
図７には、ブロック図で、検出器が２つのエネルギーウインドウを有する場合に、Ｘ線画像におけるコントラスト雑音比の改善方法が示されている。この方法はステップＡ、ステップＢ、これに続くステップＣを含む。ステップＡでは、検出器の少なくとも２つの異なるエネルギーウインドウ用の各検出素子において、それぞれ１つの検出器出力信号が相応のエネルギー範囲におけるＸ線強度の尺度として検出される。ステップＢでは、それぞれの検出素子に対応する、２つの異なるエネルギーウインドウの検出器出力信号が吸収体特有の重み付け係数で重み付けされて加算され、したがって各検出素子に関して補正された検出器出力信号が生じる。ステップＣでは、補正された検出器出力信号が計算処理されて、吸収体に依存したコントラスト雑音比を改善された１つのＸ線画像を作成する。
【００６２】
本発明の基本思想は次のとおり要約される。
【００６３】
本発明は、Ｘ線装置によって作成された検査対象１５のＸ線画像１４における吸収体特有の重み付け係数１，２，３，４の算出方法および吸収体１３に依存したコントラスト雑音比の改善方法に関し、エネルギー選択性検出器の異なるエネルギーウインドウ７，８，９，１０からの検出器出力信号の重み付け加算によって、コントラスト雑音比を簡単な手段で吸収体１３に依存して改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】吸収体特有の重み付け係数を算出しかつＸ線画像におけるコントラスト雑音比を改善するための本発明による方法の実施に適したＸ線装置を示す斜視図
【図２】吸収体特有の重み付け係数を算出するために使用された、吸収体を有しない第１の基準対象とヨウ素の形の吸収体を有する第２の基準対象との２つのスペクトルを示すダイアグラム
【図３】Ｘ線量子エネルギーの関数として量子計数検出器の種々のエネルギーウインドウの応答関数を概略的な形で示すダイアグラム
【図４】第１の基準対象の第１のスペクトルおよび第２の基準対象の第２のスペクトルを種々のエネルギーウインドウで求められた吸収体特有の重み付け係数と一緒に示すダイアグラム
【図５】重み付けの前および後における基準対象の両スペクトルのための検出器の信号応答の比較を示すダイアグラム
【図６】吸収体特有の重み付け係数を算出するための本発明による方法の進行を概略的な形で示すブロック図
【図７】コントラスト雑音比を改善するための本発明による方法の進行を概略的な形で示すブロック図
【符号の説明】
【００６５】
１        重み付け係数
２        重み付け係数
３        重み付け係数
４        重み付け係数
５        検出器
６        検出素子
７        エネルギーウインドウ
８        エネルギーウインドウ
９        エネルギーウインドウ
１０        エネルギーウインドウ
１１        スペクトル
１２        スペクトル
１３        吸収体
１４        Ｘ線画像
１５        検査対象
１６        基準対象
１７        基準対象
１９        コンピュータ断層撮影装置
２０        Ｘ線源（Ｘ線管）
２１        計算ユニット
２２        表示ユニット
２３        回転枠
２４        回転軸線
２５        測定テーブル
２６        データバンク
２７        応答関数
２８        応答関数
２９        応答関数
３０        応答関数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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