(57)【要約】【課題】検査対象の作成された画像からビームハードニングアーチファクトの効率のよい低減を可能にする。【解決手段】Ｘ線が発生され、異なる投影方向から検査対象を透過するＸ線の減弱に依存する測定値（４，５）が、多数の検出器要素から構成されている検出器によって検出される、Ｘ線装置における検査対象の作成された画像内のビームハードニングアーチファクトの低減方法において、各検出器要素において、投影方向ごとにＮ個の異なるＸ線エネルギー範囲に関するＮ個の測定値（４，５）が検出され（Ｎ＞＝２）、各検出器要素において、検出されたＮ個の測定値（４，５）からそれぞれ１つの擬似単色測定値（８）が求められ、検出器要素のこのようにして求められた擬似単色測定値から、ビームハードニングアーチファクトがほぼ抑制されている画像が再構成される。【選択図】図２
2006231058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線が発生され、異なる投影方向から検査対象を透過するＸ線の減弱に依存する測定値（４，５）が、多数の検出器要素から構成されている検出器（２）によって検出される、Ｘ線装置における検査対象（１６）の作成された画像内のビームハードニングアーチファクトの低減方法において、
ａ）各検出器要素（３）において、投影方向ごとにＮ個（Ｎ≧２）の異なるＸ線エネルギー範囲に関するＮ個の測定値（４，５）が検出され、
ｂ）各検出器要素（３）において、検出されたＮ個の測定値（４，５）からそれぞれ１つの擬似単色測定値（８）が求められ、
ｃ）検出器要素（３）のこのようにして求められた擬似単色測定値から、ビームハードニングアーチファクトがほぼ抑制されている画像が再構成される
ことを特徴とするＸ線装置における検査対象の作成された画像内のビームハードニングアーチファクトの低減方法。
【請求項２】
Ｎ個の異なるＸ線エネルギー範囲に関するＮ個の測定値（４，５）は、Ｎ個の異なる設定のＸ線スペクトルから生じることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
Ｎ個の異なるＸ線エネルギー範囲に関するＮ個の測定値（４，５）は、エネルギー分解能を有する検出器によってＮ個の異なるエネルギー窓で検出されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
Ｎ個の測定値（４，５）から擬似単色測定値（８）を求めることは、Ｎ個の異なる構成要素のＮ個の透過厚（６，７）を求めることを含み、Ｎ個の異なる構成要素は吸収係数の種々のエネルギー依存性を有することを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
Ｎ個の異なる構成要素のＮ個の透過厚（６，７）は重み係数でそれぞれ重み付けされ、擬似単色測定値（８）は重み係数でそれぞれ重み付けされたＮ個の透過厚（６，７）の合算により算出されることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
透過厚（６，７）の重み係数はそれぞれの構成要素の吸収係数であることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
Ｎ個の透過厚（６，７）は、それぞれＮ個の入力値および１つの出力値を有するＮ個のルックアップテーブル（９，１０）から求められ、Ｎ個の入力値はＮ個の測定値（４，５）であり、出力値はそれぞれの構成要素の透過厚（６，７）であることを特徴とする請求項４乃至６の１つに記載の方法。
【請求項８】
Ｎ個のルックアップテーブル（９，１０）は、Ｎ個の異なるＸ線エネルギー範囲に関するＮ個の測定値（４，５）がシミュレーションされてＮ次元のマトリックスの形で記憶され、シミュレーション中にＮ個の異なる構成要素の透過厚（６，７）が変化され、引続いてそのようにして求められたＮ次元のマトリックスがＮ個の透過厚（６，７）へのＮ個の測定値（４，５）のＮ次元のマトリックスによって規定された写像の逆写像に属する変更されたマトリックスに移行させられることによって決定され、、Ｎ個の変更された各マトリックスからＮ個のルックアップテーブル（９，１０）の１つが形成されることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
擬似単色測定値（８）は、それぞれＮ個の入力値および１つの出力値を有する唯一のルックアップテーブルから直接に求められ、Ｎ個の入力値はＮ個の測定値（４，５）であり、出力値は擬似単色測定値（８）であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
擬似単色測定値（８）はそれぞれのルックアップテーブル（９，１０）の入力から補間されることを特徴とする請求項７乃至９の１つに記載の方法。
【請求項１１】
擬似単色測定値（８）の補間は多重線形補間であることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
それぞれのルックアップテーブル（９，１０）は、ルックアップテーブル（９，１０）の入力値と出力値との数学的関係を記述する多項式によって表わされることを特徴とする請求項７乃至１１の１つに記載の方法。
【請求項１３】
Ｘ線はＸ線管の形のＸ線放射器（１）から発生されることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の方法。
【請求項１４】
Ｎ個の異なるＸ線エネルギー範囲に関するＮ個の測定値（４，５）は異なる設定の管電圧によって発生されることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
Ｎ＝２であり、第１の測定値（４）をそれぞれ検出するための第１のＸ線スペクトルが８０ｋＶに設定された管電圧で発生され、第２の測定値（５）を検出するための第２のＸ線スペクトルが１４０ｋＶに設定された管電圧で発生されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
検査対象（１６）の画像からビームハードニングアーチファクトを低減するのに用いられる請求項１乃至１５の１つに記載の方法を実施するための手段を備えたコンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線放射器からＸ線が発生され、異なる投影方向から検査対象を透過するＸ線の減弱に依存する測定値が、多数の検出器要素から構成されている検出器によって検出される、Ｘ線装置において検査対象の作成された画像からビームハードニングアーチファクトを低減する方法に関する。更に、本発明はこのような方法を実施するための手段を備えたコンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線装置のＸ線放射器から発生されて検査対象を透過するＸ線は、単色ではなく、設定された管電圧に依存するエネルギースペクトルを有する。物質透過時のＸ線吸収においては、吸収係数のエネルギー依存性により、低エネルギーＸ線は高エネルギーＸ線よりも強く吸収される。ビームハードニングと呼ばれるこの作用は、主として透過された物質の平均原子番号とＸ線のスペクトル分布とに依存する。定性的にはこの作用は、物質の原子番号が増すほど高く、またＸ線光子エネルギーが低いほど高い。
【０００３】
Ｘ線によって透過された検査対象は、一般的に、部分的に全く異なる吸収係数を有する種々の構成要素から構成されている。更に、これらの構成要素はＸ線装置の回転中心の周りに回転対称に分布していないので、構成要素は撮影システムの異なる設定の投影角で種々の順序で透過される。ビームハードニングにより、単色放射に関する減弱の原理に従う透過厚と信号減弱との間の理想的な指数関数関係が生じない。
【０００４】
検出器は、検査対象を透過するＸ線のスペクトル分布ではなく、Ｘ線光子の総エネルギーまたは総量子数を検出するので、システム的な測定値不一致が生じ、これは測定値から作成された画像内に典型的なビームハードニングアーチファクトの形で現れる。この種の不一致は、大きなハードニング作用を受けたビームに沿ったアーチファクトによって目に見える。
【０００５】
画像アーチファクトは例えば患者の頭部を検査する際に発生する。当該スライス画像には、厚い骨層間の軟部組織において、特に頭蓋底骨の範囲において、暗い線が目に見え、これが診断時に著しく妨げになる。
【０００６】
この理由から、ビームハードニングアーチファクトを大幅に取り除く画像補正措置が必要である。
【０００７】
コンピュータ断層撮影装置のために多数の構成要素を有する検査対象のスライス画像からビームハードニングアーチファクトを除去する確立した方法は、反復動作し、著しい計算費用を必要とする。第１の方法ステップにおいて、種々の投影方向から得られた検査対象の測定値から暫定スライス画像が再構成される。引続いて、暫定スライス画像における種々の構成要素、例えば骨部分および組織部分が、そのスライスのピクセル画像内のセグメンテーションにより識別されるので、構成要素画像の再投影に基づいて測定値の補正を行なうことができる。そのようにして補正された測定値から、引続いて、再びスライス画像が再構成される。この再構成されたスライス画像内には、ビームハードニングアーチファクトが弱められた形でのみ存在する。スライス画像からビームハードニングアーチファクトを十分良好に除去するためには、定められた方法においてセグメンテーション、再投影、補正およびスライス画像の再構成という順序が収束するまで繰り返されなければならない。
【０００８】
数値計算費用は、スライス画像の単純な再構成に比べて、この公知のビームハードニングアーチファクトの補正方法にとって、唯一の反復ステップのみの場合ですら３倍になり、それによってこの種の補正はもはや実施されない。さらに、ビームハードニングアーチファクトを除去するための反復アルゴリズムの適用可能性は、検査対象を透過するＸ線のビーム経過が複雑であるほど一層困難になる。３Ｄ逆投影の環境では、３Ｄ順投影またはビーム経過を算出するためのレイトレーサも必要となり、これらは同様に高い数値計算費用につながる。
【０００９】
コンピュータ断層撮影のためにビームハードニングアーチファクトを低減する他の方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法は、２つの異なるＸ線スペクトルに対して種々の投影方向から検査対象の測定データを検出すること、少なくとも１つの第１の暫定エネルギー画像および第２の暫定エネルギー画像を再構成すること、第２の暫定エネルギー画像を第１の変換されたエネルギー画像へ変換すること、第１の暫定エネルギー画像を第１の変換されたエネルギー画像に結合し、ビームハードニングアーチファクトが減少している第１の結合されたエネルギー画像を作成することを含む。この方法も非常に高い数値計算費用でしか実施可能でない。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０３５６１１６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、Ｘ線装置において検査対象の作成された画像からビームハードニングアーチファクトの効率のよい低減を可能にする方法またはコンピュータ断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、独立請求項１もしくは１６の特徴事項に記載された、Ｘ線装置において検査対象の作成された画像からビームハードニングアーチファクトを低減する方法またはコンピュータ断層撮影装置によって解決される。方法の有利な実施態様はそれぞれ従属請求項２乃至１５に記載されている。
【００１２】
本発明は、Ｘ線装置の検出器の各検出器要素において、投影方向ごとに少なくとも２つの異なるＸ線エネルギー範囲に関する少なくとも２つの測定値が検出されるならば、ビームハードニングアーチファクトを低減するためのＸ線装置の測定値の補正が、反復プロセスの使用なしにかつ暫定エネルギーの計算なしに可能であるという認識に基づいている。この場合に、各測定値の補正は例えば少なくとも１つのルックアップテーブルから補正された値を読出すことによって求めることができる。補正された値は、Ｘ線が検査対象を透過する際の少なくとも２つの構成要素についてのビームハードニングを考慮する擬似単色測定値に相当する。
【００１３】
Ｘ線が発生され、異なる投影方向から検査対象を透過するＸ線の減弱に依存する測定値が多数の検出器要素から構成されている検出器によって検出される本発明による方法は、次の方法ステップを含む。
ａ）各検出器要素において、投影方向ごとにＮ個（Ｎ≧２）の異なるＸ線エネルギー範囲に関するＮ個の測定値が検出されるステップ。
ｂ）各検出器要素において、検出されたＮ個の測定値からそれぞれ１つの擬似単色測定値が求められるステップ。
ｃ）検出器要素のこのようにして求められた擬似単色測定値から、ビームハードニングアーチファクトがほぼ抑制されている画像が再構成されるステップ。
【００１４】
従って、ビームハードニングアーチファクトの補正は、数値計算費用のかかる反復処理なしに、かつ暫定的な結果画像の算出なしに、暫定的な画像、例えばスライス画像の再構成を必要とすることなしに、検出器要素によって検出された測定値に基づいて直接に行なわれる。従って、検査対象の走査中に歩調を合わせて補正を行なうことができる。
【００１５】
Ｎ個の異なるＸ線エネルギー範囲に関するＮ個の測定値はＮ個の異なる設定のＸ線スペクトルから簡単に検出することができる。本発明の他の好ましい実施態様では、測定値が、変化されないＸ線スペクトルにおいて、エネルギー分解能を有する検出器の種々のエネルギー窓で検出されることが同様に考えられ得る。
【００１６】
Ｎ個の測定値から擬似単色測定値を求めることは、Ｎ個の異なる構成要素のＮ個の透過厚を求めることを含むと好ましく、Ｎ個の異なる構成要素は種々の平均原子番号または密度に基づく種々の吸収特性を有する。
【００１７】
各測定値に関して、検査対象のＮ個の異なる構成要素の透過厚は、どの順序で構成要素がＸ線によって透過されるかに依存せずに簡単に求められる。透過厚を求めることは、特にこれらの導き出された測定量がビームハードニング作用によって影響を及ぼされないという利点をもたらす。
【００１８】
Ｎ個の異なる構成要素のＮ個の透過厚は重み係数でそれぞれ重み付けされ、擬似単色測定値は重み係数でそれぞれ重み付けされたＮ個の透過厚の合算により算出されると好ましい。透過厚の重み係数は構成要素に割り付けられたＸ線吸収係数であると好ましい。
【００１９】
本発明の有利な実施態様において、Ｎ個の異なる構成要素のＮ個の透過厚は、それぞれＮ個の入力値および１つの出力値を有するＮ個のルックアップテーブルから求められ、Ｎ個の入力値はＮ個の測定値であり、出力値はそれぞれの構成要素の透過厚である。Ｎ次元のルックアップテーブルから１つの値を読出すことは非常に僅かの計算費用しか必要としないので、Ｎ個の異なる構成要素のＮ個の透過厚を求めることは走査と歩調を合わせて行なうことができる。
【００２０】
ルックアップテーブルの代わり、Ｎ個の構成要素の透過厚をＮ個の測定値から決定するための１つの適切な多項式をそれぞれ使用することができる。
【００２１】
Ｎ個のルックアップテーブルは、Ｎ個の異なるＸ線エネルギー範囲に関するＮ個の測定値がシミュレーションされてＮ次元のマトリックスの形で記憶され、シミュレーション中にＮ個の異なる構成要素の透過厚が変化され、引続いてそのようにして求められたＮ次元のマトリックスがＮ個の透過厚へのＮ個の測定値のＮ次元のマトリックスによって規定された写像の逆写像に属する変更されたマトリックスに移行させられることによって、簡単に決定されると好ましい。Ｎ個の変更された各マトリックスからＮ個のルックアップテーブルの１つが形成される。
【００２２】
検査対象のＮ個の構成要素のＮ個の透過厚を求め、それからビームハードニングアーチファクトに依存しない擬似単色測定値を求めるために使用されるＮ個のルックアップテーブルの代替として、同様に有利に、擬似単色測定値を、それぞれＮ個の入力値および１つの出力値を有する唯一のルックアップテーブルから直接に求めることができる。Ｎ個の入力値はＮ個の異なるＸ線スペクトルのＮ個の測定値であり、出力値は擬似単色測定値である。
【００２３】
本発明の有利な実施態様において、出力値つまり擬似単色測定値はそれぞれのルックアップテーブルの入力から補間可能である。この場合にはルックアップテーブルの発生時に入力値として全ての有り得る準連続的な測定値を考慮するには及ばない。寧ろ、ルックアップテーブルにおいて測定値に比較して次に大きい入力値と次に小さい入力値とから求められるような入力値の暫定出力値から、測定値に適する出力値つまり適する擬似単色測定値が補間される。
【００２４】
測定値に割り付けられた出力値の補間は、暫定出力値の次元Ｎの多重線形補間によって決定可能である。
【００２５】
それぞれのルックアップテーブルは、ルックアップテーブルの入力値と出力値との数学的関係を記述する多項式によって表されると好ましい。ルックアップテーブルの代わりに透過厚決定のための多項式を使用することは、検査対象の多数の種々の構成要素を考慮する場合に、より少ないメモリ占有のもとで可能である。
【００２６】
Ｘ線はＸ線管の形のＸ線放射器から発生されると好ましい。この場合に、本発明の有利な実施態様において、異なるＸ線スペクトルは異なる設定の管電圧によって発生可能である。
【００２７】
Ｎ＝２であり、検査対象が主として２つの構成要素すなわち骨および水のみを有する場合、第１の測定値を検出するための第１のＸ線スペクトルが８０ｋＶに設定された管電圧で発生され、第２の測定値を検出するための第２のＸ線スペクトルが１４０ｋＶに設定された管電圧で発生されると好ましい。
【００２８】
一般性の制限を有することなく、以下においては、Ｘ線装置がコンピュータ断層撮影装置であることから出発される。しかし、原理的には、この方法は、異なる投影方向から検査対象を透過するＸ線の多数の測定値が検出され、そのようにして検出された測定値に基づいて画像を作成する他の種類のＸ線装置にも使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
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的な図面に示されている。
図１は本発明による方法を実施するのに適したＸ線装置を、一部をブロック図、一部を斜視図で示し、
図２は模範的に１つの検出器要素の２つの検出された測定値についてビームハードニングアーチファクトを補正するための擬似単色測定値を求めることを略図で示し、
図３は２つの構成要素の透過厚の関数としての第１のＸ線スペクトルのシミュレーションされた測定値の等位線をダイアグラムで示し、
図４は２つの構成要素の透過厚の関数としての第２のＸ線スペクトルのシミュレーションされた測定値の等位線をダイアグラムで示し、
図５は第１のＸ線スペクトル成分および第２のＸ線スペクトル成分に関する測定値の関数としての第１の構成要素の透過厚を示し、
図６は第１のＸ線スペクトル成分および第２のＸ線スペクトル成分に関する測定値の関数としての第２の構成要素の透過厚を示す。
【００３０】
図１には、ここではコンピュータ断層撮影装置であるＸ線装置が一部をブロック図、一部を斜視図で示されている。コンピュータ断層撮影装置の寝台装置は移動可能なテーブル板１７を含み、これにより、検査対象１６、例えば患者をコンピュータ断層撮影装置のハウジングにおける開口を通してコンピュータ断層撮影装置に付設された撮影システム１，２の測定範囲２５内に移動することができる。検査対象１６と撮影システム１，２の測定範囲２５とはこのようにして互いに相対的に移動可能である。
【００３１】
撮影システム１，２は、例えばＸ線管であるＸ線放射器１と、これに対向配置され、行および列に並べられた検出器要素３を含む検出器２とを有する。Ｘ線放射器１はファン状のＸ線ビームを発生する。Ｘ線ビームは、撮影システム１，２の測定範囲２５内に位置決めされた検査対象を透過し、検出器２の検出器要素３に入射する。検出器要素３は、それぞれ測定範囲２５を通過するＸ線の減弱に依存する減弱値を発生する。この減弱値は以下において測定値と呼ばれる。測定値へのＸ線の変換は、例えばシンチレータに光学的に結合されたフォトダイオードにより、あるいは直接変換型半導体により行なわれる。検査対象１６に対するＸ線放射器１の特別な相対位置について取得された検出器２の測定値のセットは「投影」と呼ばれる。
【００３２】
コンピュータ断層撮影装置の内部に図示されていないガントリがあり、このガントリ上には撮影システム１，２が配置されている。ガントリは、図示されていない駆動ユニットにより高い回転速度でコンピュータ断層撮影装置のシステム軸線１８の周りを回転可能である。このようにして、検査対象１６の異なる投影方向から多数の投影が作成される。システム軸線１８の方向に検査対象１６を送りながらガントリを同時に回転させることによって、とりわけ、撮影システム１，２により形成された測定範囲２５よりも大きい検査対象１６の検査範囲を走査することができる。スパイラル走査１９の際に種々の投影方向から取得された検査対象１６の測定値が計算処理によってスライス画像またはボリューム画像に形成され、表示ユニット２２上に操作者の目に見えるように表示可能である。
【００３３】
しかし、コンピュータ断層撮影装置はスパイラル走査１９とは異なる他の形で動作させることもできる。例えば、テーブル板１７の移動なしに撮影システム１，２の回転だけによって検査対象１６を走査することも考えられる。この種の走査は、例えば心臓の周期的な運動経過を検査する心臓病検査に使用される。走査に必要な動作パラメータは、走査ユニット２３により操作者によって設定され、走査ユニット２３はコンピュータユニット２１に接続されている。
【００３４】
検査対象１６は、一般に、部分的に全く異なる吸収係数を有する物質からなる種々の構成要素を有する。Ｘ線放射器１から発生されて検査対象１６を透過するＸ線は単色ではなく、管電圧に依存するスペクトルを有する。低エネルギーＸ線は、物質通過時につまり検査対象通過時に高エネルギーＸ線よりも強く減弱される。どの順序で物質が透過されるかに依存して同じ検査対象１６に対して異なるＸ線減弱が生じることによって、作成された結果画像内にビームハードニングアーチファクトが生じる。結果として生じる測定値不一致がビームハードニングアーチファクトをもたらす。
【００３５】
ビームハードニングアーチファクトの補正は、各投影方向について各検出器要素３において異なるＸ線エネルギー範囲に関して多数の測定値が検出される場合に可能である。原理的には異なるＸ線エネルギー範囲に関して検出されたＮ個の測定値から、透過された検査対象１６のＮ個の構成要素がビームハードニング作用に関して補償される。
【００３６】
異なるＸ線エネルギー範囲に関する測定値の検出は種々に可能である。例えば、固定設定されたＸ線スペクトルに関して、測定値を、図１に示された検出器２のＮ個の種々のエネルギー窓で検出することが考えられ得る。この場合に検出器２は少なくとも２つの異なるＸ線エネルギー範囲に対する測定値を検出することができる。しかし、エネルギー分解能を有するこのような検出器２の使用のほかに、Ｎ個の異なるＸ線スペクトルを使用することによって異なるＸ線エネルギー範囲に関する測定値を検出することも可能である。本発明による方法にとって、どのようにしてスペクトルが発生されたかということは全く些細なことである。例えば、コンピュータ断層撮影装置がこのために多数のＸ線放射器を有することも考えられ得る。しかしながら、１つのＸ線管１が異なる設定の管電圧で作動させられることによって種々のスペクトルが発生させられるが、この実施例に限定されない。
【００３７】
以下においては、検査対象１６、例えば患者は主としてＮ＝２の構成要素つまり骨および水を有するものとする。従って、２つの構成要素のビームハードニングアーチファクトが除去可能であるためには、各投影方向についてかつ各検出器要素において２つの異なる設定のＸ線スペクトルに関する２つの測定値が必要である。
【００３８】
しかし、一般的な場合には、ビームハードニングアーチファクトの補正の際に検査対象の任意の数の異なる構成要素が考慮される。原理的には、ビームハードニングアーチファクトの達成可能な補正は、検査対象における構成要素が多数考慮されるほど良好になる。
【００３９】
コンピュータ断層撮影装置は、作成された画像、例えばスライス画像におけるビームハードニングアーチファクトのこのような補正を可能にするために、ガントリおよびＸ線放射器１に付設された制御ユニット２４を有する。制御ユニット２４は種々の管電圧を設定することができるので、異なる設定のＸ線スペクトルが検査対象を透過するようにできる。
【００４０】
管電圧の調整は投影角位置に依存しておよび／または撮影システムの回転に依存して行なわれるので、各検出器要素において、投影方向ごとにＮ個の異なるＸ線エネルギーに関するＮ個の測定値が検出される。Ｎは２以上に選ぶことができる。検出器３によって検出された測定値は収集ユニット２０により読出され、引続いてコンピュータユニット２１に継続処理のために伝送される。
【００４１】
検査対象１６が主として骨および水の２つの構成要素を含んでいるここでの実施例においては、第１のＸ線スペクトルの際の測定値と第１のＸ線スペクトルとは異なる第２のＸ線スペクトルの際の測定値とが検出される。第１のＸ線スペクトルは８０ｋＶに設定された管電圧で発生され、第２のＸ線スペクトルは１４０ｋＶに設定された管電圧で発生される。
【００４２】
コンピュータユニット２１は、図２に示されているように、２つの測定値４，５からそれぞれ１つの擬似単色測定値８を求めるのに役立つ。擬似単色測定値８は、検査対象１６について、仮想の単色Ｘ線で測定されるであろう仮想の測定値であって、作成された画像内に、例えばコンピュータ断層撮影装置のスライス画像内に、ビームハードニングアーチファクトを生じない仮想の測定値である。
【００４３】
図２は、略図形式で、ビームハードニングアーチファクトを補正するための擬似単色測定値８の求め方を、検出器３において異なるＸ線スペクトルに関して検出された２つの測定値４，５について模範的に示す。
【００４４】
擬似単色測定値８を求めるために、まず、異なるＸ線スペクトルに関して検出されたそれぞれ２つの測定値４，５から、骨および水の両構成要素の２つの透過厚６，７が決定される。透過厚６，７は２つのルックアップテーブル９，１０によって特に効率的に決定され、各ルックアップテーブル９もしくは１０から、１つの構成要素の透過厚６もしくは７を決定することができる。ルックアップテーブル９もしくは１０の入力値は２つの測定値であり、出力値はそれぞれの構成要素の透過厚６もしくは７である。
【００４５】
引続いて、そのようにして決定された透過厚６，７に基づいて次式による重み付け合算１１により擬似単色測定値８が合成される。
Ｃ（ｍ１，ｍ２）＝μ１×Ｄ１（ｍ１，ｍ２）＋μ２×Ｄ２（ｍ１，ｍ２）
但し、
Ｃ（ｍ１，ｍ２）：  擬似単色測定値８
Ｄ１（ｍ１，ｍ２）：  第１の構成要素つまり水の第１の透過厚６
Ｄ２（ｍ１，ｍ２）：  第２の構成要素つまり骨の第２の透過厚７
ｍ１：  設定された第１のＸ線スペクトルの際の第１の測定値４
ｍ２：  設定された第２のＸ線スペクトルの際の第２の測定値５
μ１：  第１の構成要素の吸収係数
μ２：  第２の構成要素の吸収係数
【００４６】
原理的には、擬似単色測定値８は吸収係数の選択によって自由に設定される。第１の構成要素の吸収係数が水の吸収係数に相当し、第２の構成要素の吸収係数が骨の吸収係数に相当すると望ましい。
【００４７】
図２には、Ｎ個の異なるスペクトルに関するＮ個の測定値が検出される一般的なケースが破線で示されている。Ｎ個の測定値からＮ個の構成要素のＮ個の透過厚が対応するＮ個のルックアップテーブルから読出されるので、擬似単色測定値８がＮ個の透過厚の重み付けされた合算によって合成可能である。しかし、ルックアップテーブルは、メモリスペースの理由から、ルックアップテーブルの入力値と出力値との数学的関係を記述する相応の多項式によって表わすこともできる。
【００４８】
Ｎ個のルックアップテーブル９，１０は、先ず、Ｎ個の設定可能な各Ｘ線スペクトルに対して、Ｎ個の構成要素を持つ検査対象を通過するＸ線の測定値４，５がそれぞれシミュレーションされてＮ次元のマトリックスの形で記憶されることによって決定される。
【００４９】
２つの構成要素つまり水および骨の構成要素を有する検査対象の具体例での測定値シミュレーションの際、例えば、測定時に設定された異なる管電圧でのＸ線スペクトルが数量的に発生可能であることが必要である。このために、例えばシミュレーションの前段階において、相応に設定された管電圧の際のＸ線スペクトルが分光計により測定されて記憶されるので、Ｘ線スペクトルはシミュレーション中に読出し可能である。同様に、Ｘ線スペクトルはパラメータ化された形でシミュレーション中に読出すことも考えられる。種々のスペクトルが例えばｎ次の多項式によって表示される。パラメータとして予め与え得る管電圧の変更はＸ線周波数スペクトルのシフトを生じさせる。物質通過時つまり検査対象の構成要素の通過時におけるＸ線吸収の確率過程（この場合に、それぞれの構成要素の透過厚が測定値シミュレーションの際のパラメータ値である。）が、例えばモンテカルロシミュレーションによって行なわれる。種々のＸ線スペクトルに関してシミュレーションから得られた測定値はマトリックスの形で検出される。
【００５０】
図３もしくは図４は、第１のＸ線スペクトルもしくは第２のＸ線スペクトルのシミュレーションされた測定値の等位線を、検査対象内に存在する２つの構成要素の透過厚の関数として示す。図示されたｘ軸の方向に第１の構成要素の透過厚がプロットされ、ｙ軸の方向に第２の構成要素の透過厚がプロットされている。図３もしくは図４に書き込まれた等位線はそれぞれ同一の値の測定値を有する。
【００５１】
図３に示されているように、第１の構成要素の透過厚６から、第２の構成要素の透過厚７に関連して、設定された第１の管電圧の際につまり設定された第１のＸ線スペクトルの際に検出器要素３から発生された第１の測定値４を求めることができる。同じようにして、図４に示されているように、第１の構成要素の透過厚６から、第２の構成要素の透過厚７に関連して、設定された第２の管電圧の際につまり設定された第２のＸ線スペクトルの際に検出器要素３から発生された第２の測定値５を求めることができる。
【００５２】
このようにして決定可能な測定値４，５はそれぞれマトリックスに要素として登録される。マトリックス内の測定値は、記入されている行方向１４に上昇する第１の構成要素の透過厚６の値と、記入されている列方向１５に上昇する第２の構成要素の透過厚７の値とが測定値に割り付けられているように配置されている。
【００５３】
第１のマトリックスは、検査対象を通過するＸ線の第１のＸ線スペクトルに依存する測定値４への第１の構成要素の透過厚６および第２の構成要素の透過厚７の写像を記述する。これに対応して、第２のマトリックスは、検査対象を通過するＸ線の第２のＸ線スペクトルに依存する測定値５への第１の構成要素の透過厚６および第２の構成要素の透過厚７の写像を記述する。
【００５４】
引続いて、マトリックスを介して規定された写像が、例えば数値的方法に基づいて逆変換される。その際に、第１の方法ステップにおいて、第１のマトリックスの写像から第１の暫定写像が形成される。第１の暫定写像において、第１の構成要素の透過厚６と第１のＸ線スペクトルに依存する測定値４とが第２の構成要素の透過厚７へ反映される。これに対応して、第２のマトリックスの写像から第２の暫定写像が形成されるので、第１の構成要素の透過厚６と第２のＸ線スペクトルに依存する測定値５とが同様に第２の構成要素の透過厚７へ反映される。暫定写像は、それぞれの三つの値組、すなわちａ）第１の構成要素の透過厚６、ｂ）第２の構成要素の透過厚７、ｃ）第１のＸ線スペクトルに依存する測定値４もしくは第２のＸ線スペクトルに依存する測定値５の読出しによって作成可能である。両暫定マトリックスにおいて、第２の構成要素の透過厚７が同じ値を有する等位線が指定可能である。暫定写像は、比喩的に言えば、第２の構成要素の透過厚７の等位線が、ａ）第１の構成要素の透過厚６と、ｂ）第１のＸ線スペクトルの測定値４および第２のＸ線スペクトルの測定値５との値対の特定の組み合わせについて交差するように重ねることができる。等位線の交点における第１の構成要素の透過厚６および第２の構成要素の透過厚７と第１のＸ線スペクトルの測定値４および第２のＸ線スペクトルの測定値５とに基づいて逆変換された写像を形成することができ、これらの写像は、検査対象を通過するＸ線の第１のＸ線スペクトルに依存する測定値４および第２のＸ線スペクトルに依存する測定値５と両構成要素の透過厚６，７との間の関係を指定する。
【００５５】
これらの各写像は変更されたマトリックスの形で表示可能である。第１の変更されたマトリックスは、第１の構成要素の透過厚６への、検査対象を通過するＸ線の第１のＸ線スペクトル対する測定値４および第２のＸ線スペクトルに対する測定値５の写像を記述する。これに対応して、第２の変更されたマトリックスは、第２の構成要素の透過厚７への、検査対象を通過するＸ線の第１のＸ線スペクトルに対する測定値４および第２のＸ線スペクトルに対する測定値５の写像を記述する。
【００５６】
最後に、変更されたマトリックスの要素は、ルックアップテーブル９，１０に伝達され、２つの異なるＸ線スペクトルに関するそれぞれ２つの測定値４，５が入力値であり、テーブル９もしくは１０から読出された値がそれぞれ１つの構成要素の透過厚６もしくは７に相当する。
【００５７】
図５もしくは図６には、第１の構成要素の透過厚６もしくは第２の構成要素の透過厚７が、第１のＸ線スペクトルに割り付けられた第１の測定値４の関数および第２のＸ線スペクトルに割り付けられた第２の測定値５の関数として示され、ｘ軸１２の方向に第１の測定値がプロットされ、ｙ軸１３の方向に第２の測定値がプロットされている。図を分かり易くするために、図５および図６においては、それぞれ１つの第１の測定値４および１つの第２の測定値５のみが符号を付されている。
【００５８】
図５に示されているように、第１の測定値４から第２の測定値５に関連して第１の構成要素の透過厚６が求められる。同じようにして、図６に示されているように、第１の測定値４から第２の測定値５に関連して第２の構成要素の透過厚７が求められる。
【００５９】
原理的にはメモリスペースの節約のためにルックアップテーブルの発生の際に入力値として全ての有り得る準連続的な測定値は計算されないと望ましい。この場合には、ルックアップテーブルのための入力値としての測定値が存在しないことが起こり得る。ルックアップテーブルによって測定値が網羅されていない場合、それぞれの測定値に対して、ルックアップテーブルに存在する次に大きい入力値と次に小さい入力値とが求められる。引続いて、そのようにして得られた入力値から当該擬似単色測定値が読出される。最後に、探索された測定値に対応する擬似単色測定値が補間により決定される。補間は多重線形補間、例えば二重線形補間によって実現されると好ましい。しかし、例えば、ルックアップテーブルの１つの隣接入力がそれぞれ使用されると共に、ルックアップテーブルの複数の入力が使用されるスプライン補間のような他の補間法も用いることができる。
【００６０】
検査対象のＮ個の構成要素のＮ個の透過厚を求め、それからビームハードニングアーチファクトに依存しない擬似単色測定値を求めるために使用されるＮ個のルックアップテーブルの代替として、擬似単色測定値を、それぞれＮ個の入力値および１つの出力値を有する唯一のルックアップテーブルから直接に求めることができる。唯一のルックアップテーブルは、Ｎ個のルックアップテーブルから、これらから全ての有り得る測定値に対する全ての擬似単色測定値を前に説明した形で合成して唯一のルックアップテーブルに伝達することによって生じる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による方法を実施するのに適したＸ線装置を示す概略図
【図２】１つの検出器要素の２つの検出された測定値についてビームハードニングアーチファクトを補正するための擬似単色測定値を求めることを示す説明図
【図３】２つの構成要素の透過厚の関数としての第１のＸ線スペクトルのシミュレーションされた測定値の等位線を示すダイアグラム
【図４】２つの構成要素の透過厚の関数としての第２のＸ線スペクトルのシミュレーションされた測定値の等位線を示すダイアグラム
【図５】第１のＸ線スペクトル成分および第２のＸ線スペクトル成分に関する測定値の関数としての第１の構成要素の透過厚を示すダイアグラム
【図６】第１のＸ線スペクトル成分および第２のＸ線スペクトル成分に関する測定値の関数としての第２の構成要素の透過厚を示すダイアグラム
【符号の説明】
【００６２】
１        Ｘ線放射器
２        検出器
３        検出器要素
４        測定値
５        測定値
６        透過厚
７        透過厚
８        偽単色性測定値
９        ルックアップテーブル
１０        ルックアップテーブル
１２        ｘ軸
１３        ｙ軸
１４        行方向
１５        列方向
１６        検査対象
１７        テーブル板
１８        システム軸線
１９        スパイラル走査
２０        収集ユニット
２１        コンピュータユニット
２２        表示ユニット
２３        操作ユニット
２４        制御ユニット
２５        測定範囲
【図１】
2006231058.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006231058.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006231058.tif 000008