(57)【要約】  新規なＸ線検出方法及びＸ線検出器が提供される。本発明の実施例に係るＸ線検出方法は、Ｘ線源によって放射された光子のエネルギー範囲をＮ（Ｎは０より大きい整数である）個のエネルギーウィンドウに分割するステップと、イメージング対象の注目物質と背景物質との線減弱係数に基づいて、Ｎ個のエネルギーウインドウのそれぞれの重み係数を取得するステップと、前記Ｎ個のエネルギーウィンドウのそれぞれの重み係数に基づいて、Ｘ線検出器のＭ（Ｍは０より大きい整数である）個の出力チャネルの重み係数行列を取得するステップと、エネルギー範囲が前記Ｎ個のエネルギーウィンドウのそれぞれに入る光子の数と前記重み係数行列に基づいて、前記Ｍ個の出力チャネルの出力結果を取得するステップとを備える。【選択図】図1
2019513225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源によって放射された光子のエネルギー範囲をＮ（Ｎは０より大きい整数である）個のエネルギーウィンドウに分割するステップと、
イメージング対象の注目物質と背景物質との線減弱係数に基づいて、前記Ｎ個のエネルギーウインドウのそれぞれの重み係数を取得するステップと、
前記Ｎ個のエネルギーウィンドウのそれぞれの重み係数に基づいて、Ｘ線検出器のＭ（Ｍは０より大きい整数である）個の出力チャネルの重み係数行列を取得するステップと、
エネルギー範囲が前記Ｎ個のエネルギーウィンドウのそれぞれに入る光子の数および前記重み係数行列に基づいて、前記Ｍ個の出力チャネルの出力結果を取得するステップと
を備えるＸ線検出方法。
【請求項２】
前記Ｍ個の出力チャネルにおけるｋ番目の出力チャネルについて、
前記Ｎ個のエネルギーウィンドウにおけるｉ番目のエネルギーウインドウが前記ｋ番目の出力チャンネルに属する場合、
前記ｉ番目のエネルギーウィンドウの重み係数を正規化することによって、前記重み係数行列における、前記ｉ番目のエネルギーウィンドウ及び前記ｋ番目の出力チャネルに対応する重み係数を取得し、
前記Ｎ個のエネルギーウィンドウにおけるｉ番目のエネルギーウインドウが前記ｋ番目の出力チャンネルに属さない場合、
前記重み係数行列における、前記ｉ番目のエネルギーウインドウ及び前記ｋ番目の出力チャネルに対応する重み係数を０に設定し、ただし、ｋ及びｉは両方とも０より大きい整数である、
請求項１に記載のＸ線検出方法。
【請求項３】
エネルギー範囲が前記Ｎ個のエネルギーウィンドウのそれぞれに入る光子の数で構成される列ペクトルと前記重み係数行列とを乗算して、前記Ｍ個の出力チャンネルの出力結果を取得する
請求項１に記載のＸ線検出方法。
【請求項４】
前記Ｎ個のエネルギーウィンドウにおけるｉ番目のエネルギーウィンドウについて、
前記注目物質の線減弱係数および前記背景物質の線減弱係数に対して、前記ｉ番目のエネルギーウインドウのエネルギー範囲でそれぞれ積分し、
前記注目物質の線減弱係数の積分結果と前記背景物質の線減弱係数の積分結果を利用して、加算により前記ｉ（ｉが０より大きい整数である）番目のエネルギーウインドウの重み係数を算出する
請求項１に記載のＸ線検出方法。
【請求項５】
前記Ｎ個のエネルギーウィンドウにおけるｉ番目のエネルギーウィンドウについて、
前記注目物質の線減弱係数と、前記背景物質の線減弱係数と、前記Ｘ線源によって放射されたＸ線の前記ｉ番目のエネルギーウィンドウにおけるエネルギースペクトルと、及び前記Ｘ線源によって放射されたＸ線が透過する前記注目物質の平均厚さと、前記Ｘ線源によって放射されたＸ線が透過する前記背景物質の平均厚さに基づいて、前記ｉ（ｉは、０より大きい整数である）番目のエネルギーウィンドウの重み係数を算出する
請求項１に記載のＸ線検出方法。
【請求項６】
それぞれ、Ｘ線源によって放射されたエネルギー範囲が選別範囲に入る光子の数をカウントするＮ個のエネルギーウィンドウ選別器と、
ｉ組目の乗法器におけるｋ番目の乗算器が、前記Ｎ個のエネルギーウィンドウ選別器におけるｉ番目のエネルギーウィンドウ選別器でカウントして得た光子の数とＭ行×Ｎ列の重み係数行列におけるｋ行目ｉ列目の重み係数とを乗算する、それぞれＭ個の乗算器を備えるＮ（Ｍ、Ｎ、ｋ、ｉのいずれもは０より大きい整数である）組の乗算器と、
ｋ番目の加算器が、各組の乗算器におけるｋ番目の乗算器で得た積を累算して、前記Ｘ線検出器のＭ個の出力チャネルにおけるｋ番目の出力チャネルの出力結果を得るＭ個の加算器と、を備え、
前記重み係数行列は、イメージング対象の注目物質の線減弱係数と背景物質の線減弱係数とに基づいて取得される
ことを特徴とするＸ線検出器。
【請求項７】
前記注目物質の線減弱係数と前記背景物質の線減弱係数に基づき、前記Ｎ個エネルギーウィンドウにおける各エネルギーウィンドウの重み係数を取得し、且つ、前記Ｎ個のエネルギーウィンドウにおける各エネルギーウィンドウの重み係数に基づいて前記重み係数行列を取得する行列取得手段を更に備える
請求項６に記載のＸ線検出器。
【請求項８】
前記行列取得手段は、
前記Ｍ個の出力チャネルにおけるｋ番目の出力チャネルについて、
前記Ｎ個のエネルギーウィンドウにおけるｉ番目のエネルギーウインドウが前記ｋ番目の出力チャンネルに属する場合、
前記ｉ番目のエネルギーウィンドウの重み係数を正規化することによって、前記重み係数行列における、前記ｉ番目のエネルギーウィンドウ及び前記ｋ番目の出力チャネルに対応する重み係数を取得し、
前記Ｎ個のエネルギーウィンドウにおけるｉ番目のエネルギーウインドウが前記ｋ番目の出力チャンネルに属さない場合、
前記重み係数行列における、前記ｉ番目のエネルギーウインドウ及び前記ｋ番目の出力チャネルに対応する重み係数が０に設定される、
ように構成されている
請求項７に記載のＸ線検出器。
【請求項９】
前記行列取得手段は、さらに、
前記Ｎ個のエネルギーウィンドウにおけるｉ番目のエネルギーウィンドウについて、
前記注目物質の線減弱係数および前記背景物質の線減弱係数に対して、前記ｉ番目のエネルギーウインドウのエネルギー範囲でそれぞれ積分し、
前記注目物質の線減弱係数の積分結果と前記背景物質の線減弱係数の積分結果を利用して、加算により前記ｉ番目のエネルギーウインドウの重み係数を算出する
ように構成されている
請求項７に記載のＸ線検出器。
【請求項１０】
前記行列取得手段は、さらに、
前記Ｎ個のエネルギーウィンドウにおけるｉ番目のエネルギーウィンドウについて、
前記注目物質の線減弱係数と、前記背景物質の線減弱係数と、前記Ｘ線源によって放射されたＸ線の前記ｉ番目のエネルギーウィンドウにおけるエネルギースペクトルと、及び前記Ｘ線源によって放射されたＸ線が透過する前記注目物質の平均厚さと、前記Ｘ線源によって放射されたＸ線が透過する前記背景物質の平均厚さに基づいて、前記ｉ（ｉは、０より大きい整数である）番目のエネルギーウィンドウの重み係数を算出する
ように構成されている
請求項７に記載のＸ線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線イメージング分野に関し、特に、Ｘ線検出方法及びＸ線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
レントゲンがＸ線を発見して以来、Ｘ線によるＣＴイメージング技術は急速に発展し、医用イメージング及び安全検査などの分野に広く使用されている。現在、Ｘ線イメージングに適用される検出器は、主に、エネルギー積分と光子計数という両種の信号取得方法を使用している。近年、材料組成の区別におけるマルチエネルギースペクトルイメージングの利点により、光子計数検出器が関連分野の研究ホットスポットとなっている。世界には、複数の研究機関と企業がＸ線イメージングにおける光子計数検出器の研究と製造を鋭意に行っている。光子計数検出器は、対象物を透過する光子のエネルギーの差異に応じて光子に対してエネルギーごとに計数する。このようにして、閾値を設定することにより、低エネルギー光子をフィルタリングして、ノイズ及び放射線量を低減することができる。同時に、複数の閾値を設定することにより、より広いエネルギースペクトル分布を有するＸ線をエネルギー領域ごとにカウントすることができ、異なるエネルギー領域のイメージング結果を直接に得ることができる。光子計数検出器は、エネルギー積分検出器よりも、イメージングへのノイズの影響を排除して、画質を向上することができる一方、エネルギー領域を細く分けて、Ｘ線イメージングための取得データの関連性を減少させることができる。従って、光子計数検出器を用いたＸ線イメージングは、物質の識別精度、成分の定量精度などを改善することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
Ｘ線イメージングにおいて、光子計数検出器がますます重要な役割を果たす。しかし、そのコストは高い一方、計数率及びエネルギーウィンドウチャネルの数に大きく制限されるため、データ収集の効率を最適化することは困難である。理想的な状況を分析すると、異なるエネルギーのＸ線光子が持つ情報は異なり、異なる光子を十分なエネルギー区間によって細分化し、且つエネルギーによって異なる処理を行うことができれば、画質を最大限に最適化することができる。Ｘ線イメージング検出器に適用される上記両種の信号取得方法は、それぞれ、二つの種類の「エネルギー重み付け」信号処理方法に対応する。すなわち、エネルギー積分検出器はエネルギーを重みとして使用してすべての光子信号を加重合計することで出力を得て、光子計数検出器は、設定されたエネルギー区間の範囲において定数を重みとして光子を一つずつ累算して出力を得る。この二つの種類の検出器のそれぞれの出力について、信号の最適化の方法を使用することはできない。これらによるＣＴイメージングシステムの画質は限られている。 
【０００４】
本発明は、上記課題の少なくとも一つの課題を解決するために、新規なＸ線検出方法及びＸ線検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施例のＸ線検出方法は、Ｘ線源によって放射された光子のエネルギー範囲をＮ（Ｎは０より大きい整数である）個のエネルギーウィンドウに分割するステップと、イメージング対象の注目物質と背景物質との線減弱係数に基づいて、Ｎ個のエネルギーウインドウのそれぞれの重み係数を取得するステップと、Ｎ個のエネルギーウィンドウのそれぞれの重み係数に基づいて、Ｘ線検出器のＭ（Ｍは０より大きい整数である）個の出力チャネルの重み係数行列を取得するステップと、エネルギー範囲が前記Ｎ個のエネルギーウィンドウのそれぞれに入る光子の数と前記重み係数行列に基づいて、Ｍ個の出力チャネルの出力結果を取得するステップと、を備える。
【０００６】
本発明の実施例のＸ線検出器は、それぞれ、Ｘ線源によって放射されたエネルギー範囲を選別範囲に入る光子の数をカウントするＮ個のエネルギーウィンドウ選別器と、ｉ組目の乗法器におけるｋ番目の乗算器が、前記Ｎ個のエネルギーウィンドウ選別器におけるｉ番目のエネルギーウィンドウ選別器でカウントして得た光子の数とＭ行×Ｎ列の重み係数行列におけるｋ行目ｉ列目の重み係数とを乗算する、それぞれＭ個の乗算器を備えるＮ（Ｍ、Ｎ、ｋ、ｉのいずれもは０より大きい整数である）組の乗算器と、ｋ番目の加算器が、各組の乗算器におけるｋ番目の乗算器で得た積を累算して、Ｘ線検出器のＭ個の出力チャネルにおけるｋ番目の出力チャネルの出力結果を得るＭ個の加算器と、を備え、重み係数行列は、イメージング対象の注目物質の線減弱係数と背景物質の線減弱係数とに基づいて取得される。
【０００７】
本発明の実施例のＸ線検出方法とＸ線検出器は、複種のエネルギーウィンドウ信号を柔軟に取得でき、Ｘ線検出器の出力チャネルに対するニーズを低減し、出力データのビットレートを低減することができるので、効率がより良いのエネルギースペクトルＣＴ信号収集に用いられることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明は、以下の図面を参照して行う本発明の実施形態の説明からよりよく理解される。
【図１】図１は本発明の一実施形態に係るＸ線検出方法のフローチャートである。
【図２】図２は本発明の一実施形態に係るＸ線検出器の概略構成図である。
【図３Ａ】図３Ａは、光子計数検出器を用いたＣＴ画像を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明による実施例のＸ線検出器を用いたＣＴ画像を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、光子計数検出器を用いたＣＴ画像を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明による実施例のＸ線検出器を用いたＣＴ画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の各方面の特徴及び例示の実施例をさらに詳細に説明する。以下の詳細の説明において、本発明を全面に理解するように、多くの特定の詳細が記載されている。しかし、本発明は、これらの詳細における一部がなくても実施できることは、当業者には明らかである。以下、実施例に対する説明は、単に本発明の例を示すことによって本発明をより明確に理解させるために提供される。本発明は、以下に説明される特定の構成及びアルゴリズムに限定されず、本発明の思想及び範囲から逸脱しないかぎり、素子、部材及びアルゴリズムのいかなる修正、交換、改進を含む。図面及び以下の説明では、本発明を不明瞭にすることを避けるために、公知の構成及び技術が示されていない。
【００１０】
本発明は、上記課題の少なくとも一つの課題を解決するために、新規なＸ線検出方法及びＸ線検出装置を提供する。以下、添付図面を参照して、本発明による実施例のＸ線検出方法及びＸ線検出器を詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明による実施例のＸ線検出方法のフローチャートである。図１に示すように、当該Ｘ線検出方法は、以下のステップを備える。
【００１２】
Ｓ１０２では、Ｘ線源によって放射された光子のエネルギー範囲をＮ個のエネルギーウィンドウに分割し、ただし、Ｎは０より大きい整数である。ここで、Ｘ線源によって放射される光子のエネルギー範囲はEmin＜E＜Emaxであり、当該Ｎ個のエネルギーウィンドウの境界は[E0,En]であり、ここで、Emin≦E0＜En≦Emaxである。これらのエネルギーウィンドウは、等間隔で分けられてもよく、又は不等間隔で分けられてもよい。
【００１３】
Ｓ１０４では、イメージング対象の注目物質と背景物質との線減弱係数に基づいて、Ｎ個のエネルギーウィンドウのそれぞれの重み係数を取得する。ここで、イメージングのニーズに応じてイメージング対象の注目物質と背景物質が設定されてもよく、例えば、イメージング対象がヨード造影剤の濃度であり、注目物質としてヨウ素が選択され、背景物質として水が選択されてもよい。各エネルギーウィンドウの重み係数は、以下の三種の方法のいずれかにより得ることができる。
【００１４】
ａ）注目物質の線減弱係数をμ1(E)とし、背景物質の線減弱係数をμ2(E)とする。Ｎ個のエネルギーウインドウにおけるｉ（ｉは０より大きい任意の整数である）番目のエネルギーウインドウに対して、ｉ番目のエネルギーウインドウの重み係数ωiを以下のように算出することができる。
【数１】
2019513225.tif 000003
ここで、αは、物理的意味を持たず、[０，１]の範囲内の任意の数であってもよい。
【００１５】
つまり、注目物質の線減弱係数と背景物質の線減弱係数とをｉ番目のエネルギーウインドウのエネルギー範囲でそれぞれ積分してから、注目物質の線減弱係数の積分結果と背景物質の線減弱係数の積分結果とを利用し、加算処理によりｉ番目のエネルギーウインドウの重み係数を算出する。
【００１６】
ｂ）注目物質の線減弱係数をμ1(E)とし、背景物質の線減弱係数をμ2(E)とし、Ｘ線源によって放射されたＸ光が透過する注目物質の平均又は典型的な厚さをd1とし、Ｘ線源によって放射されたＸ光が透過する背景物質の平均又は典型的な厚さをd2とする。Ｎ個のエネルギーウインドウのｉ番目（ｉは０より大きい任意の整数である）のエネルギーウインドウ[Ei,Ei+1]に対して、ｉ番目のエネルギーウインドウωiの重み係数を以下のように算出することができる。
【数２】
2019513225.tif 000004
Φi(E)は、Ｘ線源によって放射されたＸ光のエネルギースペクトルである。
【００１７】
ｃ）注目物質の線減弱係数をμ1(E)とし、背景物質の線減弱係数をμ2(E)とし、Ｘ線源によって放射されたＸ光が透過する注目物質の平均又は典型的な厚さをd1とし、Ｘ線源によって放射されたＸ光が透過する背景物質の平均又は典型的な厚さをd2とする。Ｎ個のエネルギーウインドウのｉ番目（ｉは０より大きい任意の整数である）のエネルギーウインドウ[Ei,Ei+1]に対して、Ei=ei、Ei+1=ei+pとし、即ち、ｉ番目のエネルギーウインドウ[Ei,Ei+1]がＰ＋１個のエネルギーポイントを有し、これらのエネルギーポイントがそれぞれエネルギースペクトルΦi(ej)に対応し、ただし、ｊ＝０，１，...，ｐであるとるすと、ｉ番目のエネルギーウィンドウの重み係数ωiを次のように算出することができる。
【数３】
2019513225.tif 000005
ここで、αは任意の定数であってもよい。
【数４】
2019513225.tif 000006
【００１８】
つまり、ｂ）及びｃ）というエネルギーウィンドウの重み係数を取得する両種の態様では、注目物質の線減弱係数、背景物質の線減弱係数、Ｘ線源によって放射されたＸ光がｉ番目のエネルギーウインドウにあるエネルギースペクトル、Ｘ線源によって放射されたＸ光が透過する注目物質の平均厚さ、及びＸ線源によって放射されたＸ光が透過する背景物質の平均厚さに基づいて、ｉ番目のエネルギーウインドウの重み係数を算出する。
【００１９】
Ｓ１０６では、Ｎ個のエネルギーウインドウのそれぞれに対する重み係数に基づいて、Ｘ線検出器のＭ個の出力チャネルの重み係数行列（便宜のため、以下は重み係数行列Ａと呼ぶ）を取得する。ただし、Ｍは、０よりも大きい整数である。
【００２０】
いくつかの実施例では、Ｘ線検出器のｋ番目の出力チャネル（ｋは０より大きく且つＭ未満の任意の整数である）に対して、Ｎ個のエネルギーウインドウにおけるｉ番目のエネルギーウィンドウがｋ番目の出力チャネルに属すれば、即ち、ｉ番目のエネルギーウインドウがｋ番目の出力チャネルに対応するエネルギーウインドウの集合Ωｋに属すれば、以下の式により、ｉ番目のエネルギーウィンドウの重み係数ωiを正規化することで、重み係数行列Ａにおける、ｉ番目のエネルギーウィンドウおよびｋ番目の出力チャネルに対応する重み係数ak,iを算出することができる。
【数５】
2019513225.tif 000007
ここで、ωimaxは、ｋ番目の出力チャネルに対応するエネルギーウィンドウの集合Ωｋにおける最大の重み係数であり、round(g)は、ＩＮＴ関数を示し、Ｂは、ωiに対する定量精度の桁を示す。
【００２１】
ｉ番目のエネルギーウインドウがｋ番目の出力チャンネルに属さない場合、即ち、ｉ番目のエネルギーウインドウがｋ番目の出力チャンネルに対応するエネルギーウインドウの集合Ωｋに属さない場合、重み係数行列Ａにおける、ｉ番目のエネルギーウインドウおよびｋ番目の出力チャネルに対応する重み係数ak,iをゼロに設定することができる。
【００２２】
Ｓ１０８では、エネルギー範囲がＮ個のエネルギーウィンドウにおける各エネルギーウィンドウに入る光子の数及び重み係数行列Ａに基づいて、Ｘ線検出器のＭ個の出力チャネルの出力結果を取得する。
【００２３】
いくつかの実施例では、エネルギー範囲がＮ個のエネルギーウィンドウににおける各エネルギーウィンドウに入る光子の数で構成された列ベクトルｘと重み係数行列Ａとを乗算することで、Ｍ個の出力チャネルの出力結果を取得することができる。以下、列ペクトルｘと重み係数行列Ａを示して、Ｍ個の出力チャネルの出力結果をｙ＝ＡＸとする。
【数６】
2019513225.tif 000008
【００２４】
図２は、本発明の実施例に係るＸ線検出器の概略構成図であり、当該Ｘ線検出器は、上記の方法に基づいて設計されている。図２に示すように、当該Ｘ線検出器は、Ｘ線源によって放射されたエネルギー範囲が選別範囲に入る光子の数をカウントする（エネルギーウィンドウの選別器のそれぞれが上記のＮ個のエネルギーウィンドウの一つに対応する）Ｎ個のエネルギーウィンドウ選別器と、ｉ組目の乗算器におけるｋ個目の乗算器がＮ個のエネルギーウインドウ選別器におけるｉ番目のエネルギーウィンドウ選別器でカウントして得た光子の数とＭ行×Ｎ列の重み係数行列（即ち、上記重み係数行列Ａ）おけるｋ行目ｉ列目の重み係数とを乗算するＭ個の乗算器を一組として備えるＮ組の乗算器と、k個目の加算器が各組の乗算器におけるｋ個目の乗算器から得られる積を累算することで、Ｘ線検出器のＭ個の出力チャネルにおけるｋ番目の出力チャネルの出力結果を得るＭ個の加算器と、を備える。
【００２５】
いくつかの実施例では、図２に示すＸ線検出器は、更に、図１に記載されている方法を利用してＮ個のエネルギーウィンドウにおける何れかの一つのエネルギーウィンドウを算出する行列取得手段を備える。例えば、ｉ番目のエネルギーウィンドウωi、および重み係数行列Ａにおけるｉ番目のエネルギーウィンドウとｋ番目の出力チャネルに対応する重み係数ak,iがある。
【００２６】
現在の光子計数検出器は、各出力チャネルの出力結果をすべて出力する。出力チャネルが１２８個である場合、１２８個の結果が出力され、その後、１２８個の結果を利用して重み付けやその他の演算を行う。本発明の実施例に係るＸ線検出方法及びＸ線検出器は、実際のニーズに応じて出力チャンネルの数を柔軟に設定することができ、データ伝送帯域を節約することができる。ここで、重み係数はプログラマブルであるため、柔軟に使うことができる。
【００２７】
以下、上述したＸ線検出方法及びＸ線検出器を適用してＸ線イメージングを行う例を示す。
Ｘ線源から放射された光子のエネルギー範囲を２１ｋV〜５１ｋV（即ち、[２１，５１]）とし、対応するエネルギースペクトルをΦ(E)（即ち、各エネルギースに対応する光子の数がΦ(E)である）とし、７つのエネルギーウィンドウに分け、即ちＮ＝７とする。
Ｘ線検出器には、７つの出力チャネルが設けられ、即ちＭ=7であり、各出力チャネルに対応するエネルギーウィンドウの集合は、以下である。
【表１】
2019513225.tif 000009
【００２８】
注目物質（即ち、材料１）の線減弱係数がμ1(E)であり、背景物質（即ち、材料２）の線減弱係数がμ2(E)であり、Ｘ線源によって放射されるＸ線が透過する材料１の平均又は典型的な厚さはd1センチメートルであり、放射源から放射されるＸ線が透過する材料２の平均又は典型的な厚さはd2センチメートルである。
【００２９】
材料２は充填半径が２ｃｍであり、厚さが２.５ｃｍである円柱体であり、材料１は充填半径が０．５ｃｍであり、厚さがそれぞれ２ｃｍ、１．５ｃｍ、１ｃｍである３つの円柱体である。
【００３０】
上記７つのエネルギーウインドウにおけるｉ番目のエネルギーウインドウは、[Ei,Ei+1]、Ei=eikV、Ei+1=ei+1kVであり、即ち、当該エネルギーウインドウは、二つのエネルギーポイントを有し、対応するエネルギースペクトルがΦi(ej)であり、ただし、j＝０，１であり、ｉ番目のエネルギーウインドウの重み付け係数ωiは、以下の通りである。
【数７】
2019513225.tif 000010
ωi（ｉ＝１，２，...，７）のそれぞれに対して正規化すると、下記になる。
【数８】
2019513225.tif 000011
【００３１】
フィルタード・バックプロジェクション(ｆｉｌｔｅｒｅｄ ｂａｃｋ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ)法で画像を再構成する。本発明の実施例によるＸ線検出器を利用したＣＴ再構成画像（重み付けられた再構成画像）と重みが定数、即ち１である光子計数検出器を利用したＣＴ再構成画像（重み付けられていない再構成画像）に対して、信号対雑音比で定量に比較する。
【００３２】
例１
まず、注目物質（材料１）として乳腺組織を選択し、背景物質（材料２）として水を選択する。次に、選択されたエネルギースペクトルの範囲である２１ｋＶ〜５１ｋＶにおいて、各出力チャネルに対応するエネルギウィンドウを固定すると、それぞれ、チャネル１に対応するエネルギーウインドウ[２１，２２]、チャンネル２に対応するエネルギーウインドウ[２２，２７]、チャネル３に対応するエネルギーウインドウ[２７，３２]、チャネル４に対応するエネルギーウインドウ[３２，３７]、チャネル５に対応するエネルギーウインドウ[３７，４２]、チャネル６に対応するエネルギーウインドウ[４２，４７]、チャネル７に対応するエネルギーウインドウ[４７，５１]である。
【００３３】
このように、各チャネルに対応する重みは、それぞれ、チャネル１に対応する重みが１であり、チャネル２に対応する重みが０．７５であり、チャネル３に対応する重みが０．６８７５であり、チャネル４に対応する重みが０．５、チャネル５に対応する重みが０．５であり、チャネル６に対応する重みが０．４３７５であり、チャネル７に対応する重みが０．４３７５である。
【００３４】
光子計数検出器による再構成画像及び本発明の実施例のＸ線検出器による再構成画像における、注目物質及び背景物質の信号対雑音比をそれぞれ計算すると、それぞれ、光子計数検出器による再構成画像の信号対雑音比が２０２．５７であり、本発明の実施例のＸ線検出器による再構成画像の信号対雑音比が２０７．７５である。図３Ａ及び図３Ｂは、光子計数検出器を用いたＣＴ画像と、本発明による実施例のＸ線検出器を用いたＣＴ画像をそれぞれ示す。
【００３５】
例２
まず、注目物質（材料１）として乳腺組織を選択し、背景物質（材料２）として脂肪を選択する。次に、選択されたエネルギースペクトルの範囲である２１ｋＶ〜５１ｋＶにおいて、各出力チャネルに対応するエネルギウィンドウを固定すると、それぞれ、チャネル１に対応するエネルギーウインドウ[２１，２２]、チャンネル２に対応するエネルギーウインドウ[２２，２７]、チャネル３に対応するエネルギーウインドウ[２７，３２]、チャネル４に対応するエネルギーウインドウ[３２，３７]、チャネル５に対応するエネルギーウインドウ[３７，４２]、チャネル６に対応するエネルギーウインドウ[４２，４７]、チャネル７に対応するエネルギーウインドウ[４７，５１]である。
【００３６】
このように、各チャネルに対応する重みは、それぞれ、チャネル１に対応する重みが１であり、チャネル２に対応する重みが０．７５であり、チャネル３に対応する重みが０．６２５であり、チャネル４に対応する重みが０．５、チャネル５に対応する重みが０．４３７５であり、チャネル６に対応する重みが０．４３７５であり、チャネル７に対応する重みが０．３７５である。
【００３７】
光子計数検出器による再構成画像及び本発明の実施例のＸ線検出器による再構成画像における、注目物質及び背景物質の信号対雑音比をそれぞれ計算すると、それぞれ、光子計数検出器による再構成画像の信号対雑音比が２１９．８５であり、本発明の実施例のＸ線検出器による再構成画像の信号対雑音比が２２７．４５である。図４Ａ及び図４Ｂは、光子計数検出器を用いたＣＴ画像と、本発明による実施例のＸ線検出器を用いたＣＴ画像をそれぞれ示す。
【００３８】
以上の説明から分かるように、本発明の実施例に係るＸ線検出方法及びＸ線検出装置を使用すると、複数の種類のエネルギーウインドウ信号を柔軟に得ることができ、出力信号の信号対雑音比を向上させることができる一方、出力チャネルの数を減らすことで、出力データのビットレートを低減することができ、効率の良いエネルギースペクトルＣＴ信号の収集に適合する。また、イメージングのニーズに応じて、重みを便利に調整して、ジョブによる信号収集の最適化を実現でき、例えば、エネルギーウィンドウ選別器によって散乱光子を判別し、比例によってその重みを低減させることで、散乱による影響を低減又は排除することができる。
【００３９】
上述の行列取得手段は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。ハードウェアで実現される場合、例えば、電子回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、適切なファームウェア、プラグイン、機能カードなどである。ソフトウェアで実現される場合、本発明の要素は、必要なタスクを実行するためのプログラム又はコードセグメントである。プログラム又はコードセグメントは、機械で読み取り可能な媒体に格納されてもよく、又はキャリアで伝送されるデータ信号を利用して伝送媒体又は通信リンクを介して伝送されてもよい。「機械で読み取り可能な媒体」は、情報を記憶又は転送可能な任意の媒体を含むことができる。機械で読み取り可能な媒体の例には、電子回路、半導体メモリデバイス、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、消去可能ＲＯＭ（ＥＲＯＭ）、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光ディスク、ハードディスク、光ファイバメディア、高周波（ＲＦ）リンクなどが含まれる。コードセグメントは、インターネット、イントラネットなどのコンピュータネットワークを介してダウンロードすることができる。
【００４０】
本発明は、その思想及び本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で実施することができる。例えば、特定の実施例に記載されたアルゴリズムが修正されても、システムアーキテクチャは本発明の基本的な精神から逸脱しない。従って、目前の実施例はあくまでも例示的なものであり、限定的なものではなく、本発明の範囲は、上記に記載された内容に限定されるのではなく、添付した特許請求の範囲により限定される。また、特許請求の範囲及び均等物の範囲内のすべての変更は、本発明の範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【国際調査報告】
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