(57)【要約】【課題】  読影効率の向上が可能なＸ線ＣＴ装置を実現させる。【解決手段】被検体をデュアルエネルギー撮影して、第１のＸ線による第１の投影データと、第２のＸ線による第２の投影データとを得る撮影手段(10,20,51)と、得られた投影データを基に所定の画像を再構成する再構成手段(52)と、上記所定の画像の各画素位置について、その画素位置の画素値に関する所定の特徴量を取得する取得部(531)と、取得された特徴量と対応付けされているＸ線エネルギーを特定する特定部(532)と、特定されたＸ線エネルギーのＸ線で被検体を撮影した場合に得られる画像に相当する画像上の当該画素位置の画素値を算出する算出部(534)とを有し、算出された画素値を、当該画素値が算出された画素位置に対応する画素位置の画素値とする画像を生成する生成手段(53)とを備える構成とする。【選択図】図２
2011172803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体をデュアルエネルギー撮影して、第１のＸ線による第１の投影データと、前記第１のＸ線とはエネルギーが異なる第２のＸ線による第２の投影データとを得る撮影手段と、
前記第１の投影データおよび／または前記第２の投影データに基づいて、前記被検体の所定の画像を再構成する再構成手段と、
前記第１および第２の投影データに基づいて、所望のＸ線エネルギーを有するＸ線により前記被検体を撮影した場合に得られる画像に相当する画像における所望の画素位置の画素値を算出する算出部と、前記所定の画像における各画素位置について、該画素位置に対応する物質を特定し得る、該画素位置の画素値に関する所定の特徴量を取得する取得部と、該取得された特徴量と対応付けされており、該画素位置に対応する物質の観察に適した画像に対応するＸ線エネルギーを特定する特定部とを有しており、前記特定されたＸ線エネルギーを有するＸ線により前記被検体を撮影した場合に得られる画像に相当する画像における該画素位置の画素値を前記算出部により求め、該求められた画素値を、該画素値が求められた画素位置に対応する画素位置の画素値とする画像を生成する生成手段とを備えているＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記再構成手段は、前記第１および第２の投影データに画像再構成処理をそれぞれ施して、第１および第２の画像を得、該第１および第２の画像を互いに異なる２種類の重み付けにより加重減算処理して、第３および第４の画像を得、該第３および第４の画像を互いに異なる２種類の重み付けにより加重加算処理して、第５および第６の画像を前記所定の画像として再構成し、
前記所定の特徴量は、前記第５および第６の画像における同じ画素位置の画素値の比または差分である請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記再構成手段は、前記第１および第２の投影データを互いに異なる２種類の重み付けにより加重減算処理して、第３および第４の投影データを得、該第３および第４の投影データに画像再構成処理をそれぞれ施して、第１および第２の画像を得、該第１および第２の画像を互いに異なる２種類の重み付けにより加重加算処理して、第３および第４の画像を前記所定の画像として再構成し、
前記所定の特徴量は、前記第３および第４の画像における同じ画素位置の画素値の比または差分である請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記再構成手段は、前記第１および第２の投影データに画像再構成処理をそれぞれ施して、第１および第２の画像を前記所定の画像として再構成し、
前記所定の特徴量は、前記第１および第２の画像における同じ画素位置の画素値の比または差分である請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記再構成手段は、前記第１または第２の投影データに画像再構成処理を施して、前記所定の画像を再構成し、
前記所定の特徴量は、画素値そのものである請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記再構成手段は、前記第１および第２の投影データを加重減算処理して第３の投影データを得、該第３の投影データに画像再構成処理を施して、前記所定の画像を再構成し、
前記所定の特徴量は、画素値そのものである請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記再構成手段は、前記第１および第２の投影データに画像再構成処理をそれぞれ施して第１および第２の画像を得、該第１および第２の画像を加重減算処理して、前記所定の画像を再構成し、
前記所定の特徴量は、画素値そのものである請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記再構成手段は、前記第１および第２の投影データに画像再構成処理をそれぞれ施して、第１および第２の画像を得、該第１および第２の画像を互いに異なる２種類の重み付けにより加重減算処理して、第３および第４の画像を得、該第３および第４の画像を加重加算処理して、前記所定の画像を再構成し、
前記所定の特徴量は、画素値そのものである請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記再構成手段は、前記第１および第２の投影データを互いに異なる２種類の重み付けにより加重減算処理して、第３および第４の投影データを得、該第３および第４の投影データに画像再構成処理をそれぞれ施して、第１および第２の画像を得、該第１および第２の画像を加重加算処理して、前記所定の画像を再構成し、
前記所定の特徴量は、画素値そのものである請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記算出部は、前記第１および第２の投影データに画像再構成処理をそれぞれ施すことにより得られる第１および第２の画像を、互いに異なる２種類の重み付けにより加重減算処理することにより得られる第３および第４の画像における同じ画素位置の画素値を、前記特定されたＸ線エネルギーと対応する重み付けにより加重加算処理して、該画素位置の画素値を算出する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記算出部は、前記第１および第２の投影データを互いに異なる２種類の重み付けにより加重減算処理することにより得られる第３および第４の投影データに、画像再構成処理をそれぞれ施すことにより得られる第１および第２の画像における同じ画素位置の画素値を、前記特定されたＸ線エネルギーと対応する重み付けにより加重加算処理して、該画素位置の画素値を算出する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ（Computed
Tomography）装置に関し、詳しくは、デュアルエネルギー（dual energy）撮影を行うＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置を用いたデュアルエネルギー撮影により、任意の実効Ｘ線エネルギーのＸ線を用いて撮影した場合に得られる画像に相当する画像を再構成する手法が知られている（例えば、特許文献１，要約、特許文献２，図４〜５等参照）。この手法によれば、所望の実効Ｘ線エネルギーの画像を、必要な分だけ、短時間に、低被曝で得ることができる。
【０００３】
一方、観察に適したＣＴ画像が得られるＸ線ＣＴ撮影時のＸ線のエネルギーは、観察する物質の種類によって異なる。例えば、石灰化や骨組織は、高めのエネルギーのＸ線で撮影された画像の方が、滲みが少なく、観察しやすい。逆に、造影血管や軟部組織は、低めのエネルギーのＸ線で撮影された画像の方が、コントラスト（contrast）がよく、情報量が多くなる。
【０００４】
しかし、実際の画像の読影では、物質が異なる複数の部位を観察したり、複数の物質で構成される部位を観察したりすることも多く、このような場合には、Ｘ線のエネルギー（通常はＸ線管電圧）が互いに異なる複数の画像を観察する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＵＳ２００９／００５２６１２Ａ１
【特許文献２】特開２００９−１５３８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、上記の手法を用いて、デュアルエネルギー撮影から所望の実効Ｘ線エネルギーの画像を複数再構成し、これら複数の画像をモニタ（monitor）に表示するなどして観察することが考えられる。
【０００７】
しかし、このように複数の画像を観察する場合、読影量が増し、読影者への負担も増大するので、読影効率が悪くなる。
【０００８】
このような事情により、読影効率の向上が可能なＸ線ＣＴ装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の観点の発明は、被検体をデュアルエネルギー撮影して、第１のＸ線による第１の投影データと、前記第１のＸ線とはエネルギーが異なる第２のＸ線による第２の投影データとを得る撮影手段と、前記第１の投影データおよび／または前記第２の投影データに基づいて、前記被検体の所定の画像を再構成する再構成手段と、前記第１および第２の投影データに基づいて、所望のＸ線エネルギーを有するＸ線により前記被検体を撮影した場合に得られる画像に相当する画像における所望の画素位置の画素値を算出する算出部と、前記所定の画像における各画素位置について、該画素位置に対応する物質を特定し得る、該画素位置の画素値に関する所定の特徴量を取得する取得部と、該取得された特徴量と対応付けされており、該画素位置に対応する物質の観察に適した画像に対応するＸ線エネルギーを特定する特定部とを有しており、前記特定されたＸ線エネルギーを有するＸ線により前記被検体を撮影した場合に得られる画像に相当する画像における該画素位置の画素値を前記算出部により求め、該求められた画素値を、該画素値が求められた画素位置に対応する画素位置の画素値とする画像を生成する生成手段とを備えているＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１０】
第２の観点の発明は、前記再構成手段が、前記第１および第２の投影データに画像再構成処理をそれぞれ施して、第１および第２の画像を得、該第１および第２の画像を互いに異なる２種類の重み付けにより加重減算処理して、第３および第４の画像を得、該第３および第４の画像を互いに異なる２種類の重み付けにより加重加算処理して、第５および第６の画像を前記所定の画像として再構成し、前記所定の特徴量が、前記第５および第６の画像における同じ画素位置の画素値の比または差分である上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１１】
第３の観点の発明は、前記再構成手段が、前記第１および第２の投影データを互いに異なる２種類の重み付けにより加重減算処理して、第３および第４の投影データを得、該第３および第４の投影データに画像再構成処理をそれぞれ施して、第１および第２の画像を得、該第１および第２の画像を互いに異なる２種類の重み付けにより加重加算処理して、第３および第４の画像を前記所定の画像として再構成し、前記所定の特徴量が、前記第３および第４の画像における同じ画素位置の画素値の比または差分である上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１２】
第４の観点の発明は、前記再構成手段が、前記第１および第２の投影データに画像再構成処理をそれぞれ施して、第１および第２の画像を前記所定の画像として再構成し、前記所定の特徴量が、前記第１および第２の画像における同じ画素位置の画素値の比または差分である上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１３】
第５の観点の発明は、前記再構成手段が、前記第１または第２の投影データに画像再構成処理を施して、前記所定の画像を再構成し、前記所定の特徴量が、画素値そのものである上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１４】
第６の観点の発明は、前記再構成手段が、前記第１および第２の投影データを加重減算処理して第３の投影データを得、該第３の投影データに画像再構成処理を施して、前記所定の画像を再構成し、前記所定の特徴量が、画素値そのものである上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１５】
第７の観点の発明は、前記再構成手段が、前記第１および第２の投影データに画像再構成処理をそれぞれ施して第１および第２の画像を得、該第１および第２の画像を加重減算処理して、前記所定の画像を再構成し、前記所定の特徴量が、画素値そのものである上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１６】
第８の観点の発明は、前記再構成手段が、前記第１および第２の投影データに画像再構成処理をそれぞれ施して、第１および第２の画像を得、該第１および第２の画像を互いに異なる２種類の重み付けにより加重減算処理して、第３および第４の画像を得、該第３および第４の画像を加重加算処理して、前記所定の画像を再構成し、前記所定の特徴量が、画素値そのものである上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１７】
第９の観点の発明は、前記再構成手段が、前記第１および第２の投影データを互いに異なる２種類の重み付けにより加重減算処理して、第３および第４の投影データを得、該第３および第４の投影データに画像再構成処理をそれぞれ施して、第１および第２の画像を得、該第１および第２の画像を加重加算処理して、前記所定の画像を再構成し、前記所定の特徴量が、画素値そのものである上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１８】
第１０の観点の発明は、前記算出部が、前記第１および第２の投影データに画像再構成処理をそれぞれ施すことにより得られる第１および第２の画像を、互いに異なる２種類の重み付けにより加重減算処理することにより得られる第３および第４の画像における同じ画素位置の画素値を、前記特定されたＸ線エネルギーと対応する重み付けにより加重加算処理して、該画素位置の画素値を算出する上記第１の観点から第９の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１９】
第１１の観点の発明は、前記算出部が、前記第１および第２の投影データを互いに異なる２種類の重み付けにより加重減算処理することにより得られる第３および第４の投影データに、画像再構成処理をそれぞれ施すことにより得られる第１および第２の画像における同じ画素位置の画素値を、前記特定されたＸ線エネルギーと対応する重み付けにより加重加算処理して、該画素位置の画素値を算出する上記第１の観点から第９の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
上記観点の発明のＸ線ＣＴ装置によれば、被検体の各物質が、それぞれ観察に適したＸ線エネルギーでの画像情報で表された単一の画像を読影用として提供することができるので、読影量を減らすことができ、読影効率の向上が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態によるＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態によるＸ線ＣＴ装置の機構ブロック（block）図である。
【図３】管電圧画像、物質密度画像、モノクロマチック（monochromatic）画像を段階的に再構成する工程を概略的に示す図である。
【図４】モノクロマチック合成画像の画素値を求める工程を概略的に示す図である。
【図５】ＣＴ値比と実効Ｘ線エネルギーとの対応関係の一例を示す図である。
【図６】第１実施形態のＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフロー（flow）図である。
【図７】第１実施形態における合成画像生成処理のフロー図である。
【図８】第２実施形態によるＸ線ＣＴ装置の機構ブロック図である。
【図９】第２実施形態における合成画像生成処理のフロー図である。
【図１０】第３実施形態によるＸ線ＣＴ装置の機構ブロック図である。
【図１１】第３実施形態における合成画像生成処理のフロー図である。
【図１２】ＣＴ値と実効Ｘ線エネルギーとの対応関係の一例を示す図である。
【図１３】第４実施形態によるＸ線ＣＴ装置の機構ブロック図である。
【図１４】第４実施形態における合成画像生成処理のフロー図である。
【図１５】第５実施形態によるＸ線ＣＴ装置の機構ブロック図である。
【図１６】第５実施形態における合成画像生成処理のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、発明の実施形態について説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。
【００２４】
Ｘ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール（console）１と、撮影テーブル（table）１０と、走査ガントリ（gantry）２０とを具備している。なお、撮影テーブル１０および走査ガントリ２０は、発明におけるデータ収集手段の一例である。
【００２５】
操作コンソール１は、操作者からの入力を受け付ける入力装置２と、被検体４０をスキャン（scan）するための各部の制御や各種演算などを行う中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得したデータを収集するデータ収集バッファ（buffer）５と、画像を表示するモニタ６と、プログラム（program）やデータなどを記憶する記憶装置７とを具備している。
【００２６】
撮影テーブル１０は、被検体４０を載せて走査ガントリ２０の開口部Ｂに搬入・搬出するクレードル（cradle）１２を具備している。クレードル１２は、撮影テーブル１０に内蔵するモータ（motor）で昇降および水平直線移動される。なお、ここでは、被検体４０の体軸方向すなわちクレードル１２の水平直線移動方向をｚ方向、鉛直方向をｙ方向、ｚ方向およびｙ方向に垂直な水平方向をｘ方向とする。
【００２７】
走査ガントリ２０は、回転部１５と、回転部１５を回転可能に支持する支持部１６とを有する。回転部１５には、Ｘ線管２１と、Ｘ線管２１を制御するＸ線コントローラ（controller）２２と、Ｘ線管２１から発生したＸ線８１をコリメート（collimate）するコリメータ（collimator）２３と、Ｘ線管２１から照射され、被検体４０を透過したＸ線８１を検出するＸ線検出器２４と、Ｘ線検出器２４の出力を投影データに変換して収集するデータ収集装置（ＤＡＳ；Data Acquisition System）２５と、Ｘ線コントローラ２２，コリメータ２３，ＤＡＳ２５の制御を行う回転部コントローラ２６とが搭載される。Ｘ線検出器２４は、検出器列がｚ方向に例えば２５６列配列された多列検出器である。支持部１６は、制御信号などを操作コンソール１や撮影テーブル１０と通信する制御コントローラ２９を具備する。回転部１５と支持部１６とは、スリップリング（slip ring）３０を介して電気的に接続されている。
【００２８】
図２は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置の構成を機能的に表した機構ブロック図である。この図では、操作コンソールの要部を機能的に表している。
【００２９】
Ｘ線ＣＴ装置１００の操作コンソール１は、デュアルエネルギー撮影制御部５１、画像再構成部５２、合成画像生成部５３、および表示制御部５４を備えている。
【００３０】
デュアルエネルギー撮影制御部５１は、撮影テーブル１０および走査ガントリ２０を制御して、被検体４０に対してデュアルエネルギー撮影を行い、投影データを収集する。例えば、Ｘ線管電圧を相対的に高い第１の管電圧ＨＶと相対的に低い第２の管電圧ＬＶとに１ビュー（view）または数ビュー単位で交互に切り換えながらスキャンを行って、所定ビュー角度分の投影データを収集する。あるいは、Ｘ線管電圧を第１の管電圧ＨＶにしてスキャンを行って、所定ビュー角度分の投影データを収集し、Ｘ線管電圧を第２の管電圧ＬＶに切り換えてスキャンを行って、所定ビュー角度分の投影データを収集する。これにより、第１の管電圧ＨＶのＸ線による第１の投影データＰHVと、第２の管電圧ＬＶのＸ線による第２の投影データＰLVとを収集する。なお、上記第１および第２の管電圧ＨＶ，ＬＶは、例えば１４０〔ｋＶ〕と８０〔ｋＶ〕である。また、上記所定ビュー角度分は、例えばπ＋Ｘ線ビーム（beam）のファン（fan）角α〔ｒａｄ〕分または２π〔ｒａｄ〕分である。
【００３１】
画像再構成部５２は、第１および第２の投影データＰHV，ＰLVに基づいて、物質の種類に応じて画素値が変化する被検体４０の画像を再構成する。ここでは、このような画像として、管電圧画像、物質密度画像、およびモノクロマチック画像を段階的に再構成する。管電圧画像とは、Ｘ線管電圧が所定の管電圧であるときのＸ線を用いて被検体４０をＸ線ＣＴ撮影した場合に通常得られる断層像である。物質密度画像とは、被検体４０における所定の物質の密度分布を表す断層像である。モノクロマチック画像とは、２種類の物質密度画像を加重加算処理して得られる画像であり、所定の実効Ｘ線エネルギーを有する単色Ｘ線により撮影された画像に相当する画像である。なお、画像再構成部５２の詳細については後述する。
【００３２】
合成画像生成部５３は、画像再構成部５２により再構成された画像に基づいて、被検体４０における各物質がその物質の観察に適した態様でそれぞれ表されるよう、実効Ｘ線エネルギーが異なる複数のモノクロマチック画像を画素単位で合成した画像に相当するモノクロマチック合成画像を生成する。なお、合成画像生成部５３の詳細については後述する。
【００３３】
表示制御部５４は、生成された合成画像Ｇaを表示するよう、モニタ６を制御する。
【００３４】
ここで、画像再構成部５２の詳細について説明する。
【００３５】
画像再構成部５２は、図２に示すように、管電圧画像再構成部５２１、物質密度画像再構成部５２２、およびモノクロマチック画像再構成部５２３を備えている。
【００３６】
図３は、管電圧画像、物質密度画像、モノクロマチック画像を段階的に再構成する工程を概略的に示す図である。
【００３７】
図３に示すように、まず、管電圧画像再構成部５２１が、第１および第２の投影データＰHV，ＰLVを用いて、第１の管電圧ＨＶにより撮影された被検体４０を表す第１の管電圧画像ＧHVと、第２の管電圧ＬＶにより撮影された被検体４０を表す第２の管電圧画像ＧLVとを再構成する。具体的には、まず、第１および第２の投影データＰHV，ＰLVに対して、対数変換、線質硬化補正、Ｘ線検出器の感度補正等を含む所定の前処理を行う。次に、前処理された第１および第２の投影データＰHV，ＰLVに所定の再構成関数を重畳する。再構成関数が重畳された第１および第２の投影データＰHV，ＰLVをそれぞれ逆投影処理して、第１および第２の管電圧画像ＧHV，ＧLVを得る。
【００３８】
次に、物質密度画像再構成部５２２が、第１の管電圧画像ＧHVと第２の管電圧画像ＧLVとを加重減算処理して、被検体４０における第１の物質の密度分布を強く表す第１の物質密度画像と、被検体４０における第２の物質の密度分布を強く表す第２の物質密度画像とを得る。ここでは、一例として、第１の物質を水、第２の物質をヨウ素とし、水の密度分布を表す水密度画像Ｇwと、ヨウ素の密度分布を表すヨウ素密度画像Ｇioとを得る。
【００３９】
被検体の投影データまたはこれを基に再構成される画像は、互いに異なる２種類の物質の密度分布およびそのＸ線吸収係数により近似的に表現できる。この近似モデルに基づき、第１および第２の物質密度画像を求めることができる。つまり、第１の管電圧画像ＧHVと第２の管電圧画像ＧLVとを、第１の物質である水に対応する画素の画素値が零になるよう加重減算処理することにより、第１の物質である水の成分が抑制され、第２の物質であるヨウ素の密度分布を強く表すヨウ素密度画像Ｇioが、第２の物質密度画像として得られる。同様に、第１の管電圧画像ＧHVと第２の管電圧画像ＧLVとを、第２の物質であるヨウ素に対応する画素の画素値が零になるよう加重減算処理することにより、第２の物質であるヨウ素の成分が抑制され、第１の物質である水の密度分布を強く表す水密度画像Ｇwが、第１の物質密度画像として得られる。
【００４０】
なお、第１および第２の管電圧画像ＧHV，ＧLVのそれぞれにおける第１および第２の物質に対応する画素値は、デュアルエネルギー撮影の撮影条件により推定することができる。したがって、上記の加重減算処理に用いるべき重み付けは、これら推定される画素値の比から特定することができる。
【００４１】
水密度画像Ｇwおよびヨウ素密度画像Ｇioは、例えば次の数式に従って加重減算処理を行うことにより求めることができる。
【００４２】
【数１】
2011172803.tif 000003
【００４３】
ここで、ｋwは水密度画像の画素値Ｇw（x,y）を水の密度〔ｍｇ／ｍｌ〕で表すための変換係数、ｋioはヨウ素密度画像の画素値Ｇio（x,y）をヨウ素の密度〔ｍｇ／ｍｌ〕で表すための変換係数、ｒioは第１の管電圧ＨＶと第２の管電圧ＬＶとにおけるヨウ素のデュアルエネルギー比、ｒwは第１の管電圧ＨＶと第２の管電圧ＬＶとにおける水のデュアルエネルギー比である。
【００４４】
水密度画像Ｇwを求めるための加重減算処理を表す数式１において、第２の管電圧画像の画素値ＧLV（x,y）に乗算する重み係数はｋwであり、第１の管電圧画像の画素値ＧHV（x,y）に乗算する重み係数はｋw・ｒioである。また、ヨウ素密度画像Ｇioを求めるための加重減算処理を表す数式２において、第２の管電圧画像の画素値ＧLV（x,y）に乗算する重み係数はｋioであり、第１の管電圧画像ＧHV（x,y）の画素値に乗算する重み係数はｋio・ｒwである。
【００４５】
デュアルエネルギー比ｒioは、第２の管電圧ＬＶによるＸ線を用いて撮影した場合に得られる画像ＧＣLV（x,y）上のヨウ素に対応する画素値（ＣＴ値）ＧＣio,LV（x,y）を、第１の管電圧ＨＶによるＸ線を用いて撮影した場合に得られる画像ＧＣHV（x,y）上のヨウ素に対応する画素値ＧＣio,HVで除算してなる値（ＣＴ値比）である。また、デュアルエネルギー比ｒwは、画像ＧＣLV（x,y）上の水に対応する画素値ＧＣw,LV（x,y）を、画像ＧＣHV（x,y）上の水に対応する画素値ＧＣw,HV（x,y）で除算してなる値である。
【００４６】
次に、図３に示すように、水密度画像Ｇwとヨウ素密度画像Ｇioとを加重加算処理して、所定の実効Ｘ線エネルギーのＸ線を用いて撮影された画像に相当するモノクロマチック画像Ｇmを得る。
【００４７】
モノクロマチック画像Ｇmは、例えば次の数式に従って加重加算処理を行うことにより求めることができる。
【００４８】
【数２】
2011172803.tif 000004
【００４９】
ここで、Ｅ１は実効Ｘ線エネルギー、μw（Ｅ１）は実効Ｘ線エネルギーＥ１のＸ線に対する水のＸ線吸収係数、μio（Ｅ１）は実効Ｘ線エネルギーＥ１のＸ線に対するヨウ素のＸ線吸収係数、ｋｃは画素値をＣＴ値に変換するための変換係数である。なお、ＣＴ値は、周知の通り、物質のＸ線吸収の程度を示す値であり、空気のＣＴ値は−１０００〔ＨＵ〕、水のＣＴ値は０〔ＨＵ〕で表される。
【００５０】
モノクロマチック画像Ｇmを求めるための加重加算処理を表す数式５において、水密度画像Ｇwに乗算する重み係数はｋｃ・μw（Ｅ１）であり、ヨウ素密度画像Ｇioに乗算する重み係数はｋｃ・μio（Ｅ１）である。
【００５１】
ちなみに、上記の手法では、第１および第２の投影データをそれぞれ画像再構成処理して２種類の画像を得、これら２種類の画像を互いに異なる第１および第２の重み付けにより加重減算処理して、第１および第２の物質密度画像を得ている。しかし、第１および第２の投影データを、互いに異なる第１および第２の重み付けにより加重減算処理して２種類の投影データを得、これら２種類の投影データをそれぞれ画像再構成処理して、第１および第２の物質密度画像を得ることもできる。
【００５２】
また、上記の加重減算処理や加重加算処理としては、一次線形加重減算処理や一次線形加重加算処理に限らず、高次線形加重減算処理や高次線形加重加算処理などを用いることもできる。
【００５３】
モノクロマチック画像再構成部５２３は、第１および第２の物質密度画像の加重加算処理における重み付けを調整することにより、所望の実効Ｘ線エネルギーに対応するモノクロマチック画像を再構成することができる。本実施形態では、モノクロマチック画像再構成部５２３は、１００〔ｋｅＶ〕の実効Ｘ線エネルギーに対応する第１のモノクロマチック画像ＧmHVと、６０〔ｋｅＶ〕の実効Ｘ線エネルギーに対応する第２のモノクロマチック画像ＧmLVとを再構成する。
【００５４】
なお、モノクロマチック画像Ｇmの再構成処理の詳細については、例えば米国特許文献ＵＳ２００９／００５２６１２Ａ１を参照されたい。
【００５５】
次に、合成画像生成部５３の詳細について説明する。
【００５６】
合成画像生成部５３は、図２に示すように、ＣＴ値比算出部５３１、Ｘ線エネルギー特定部５３２、ＣＴ値比対Ｘ線エネルギー記憶部５３３、およびモノクロマチック画像画素値算出部５３４を備えている。
【００５７】
図４は、モノクロマチック合成画像の画素値を求める工程を概略的に示す図である。
【００５８】
ＣＴ値比算出部５３１は、座標（ｘ，ｙ）について、第１のモノクロマチック画像ＧmHVの座標（ｘ，ｙ）の画素値であるＣＴ値ＧmHV（ｘ，ｙ）と、第２のモノクロマチック画像ＧmLVの座標（ｘ，ｙ）の画素値であるＣＴ値ＧmLV（ｘ，ｙ）との比、すなわちＣＴ値比ＧmLV（ｘ，ｙ）／ＧmHV（ｘ，ｙ）を算出する。
【００５９】
なお、ＣＴ値比ＧmLV（ｘ，ｙ）／ＧmHV（ｘ，ｙ）は、座標（ｘ，ｙ）の画素が表す物質の種類に応じて異なる値を取るように変化する。これは、物質のＸ線エネルギー吸収分布が、その物質の種類によって異なることから周知である。したがって、このＣＴ値比によれば、ＣＴ値だけでは弁別が難しい骨組織と造影血管、骨組織と石灰化の弁別を比較的精度よく行うことができる。
【００６０】
ＣＴ値比対Ｘ線エネルギー記憶部５３３は、ＣＴ値比と、そのＣＴ値比で特定される物質を観察する上で、その物質が望ましい態様で表されるモノクロマチック画像の実効Ｘ線エネルギーとを対応付けた関係を記憶している。
【００６１】
図５は、ＣＴ値比と実効Ｘ線エネルギーとの対応関係の一例を示す図である。
【００６２】
この例では、水に相当するＣＴ値比＝１．０付近に対して、７０〔ｋｅＶ〕程度の実効Ｘ線エネルギーが対応付けされている。また、骨組織に相当するＣＴ値比＝１．３５〜１．４５付近に対して、９０〜１２０〔ｋｅＶ〕程度の実効Ｘ線エネルギーが対応付けされている。また、石灰化に相当するＣＴ値比＝１．４５〜１．５５の付近に対して、１２０〜１３０〔ｋｅＶ〕程度の実効Ｘ線エネルギーが対応付けされている。その他のＣＴ値比に対しては、６０〔ｋｅＶ〕程度の実効Ｘ線エネルギーが対応付けされている。
【００６３】
一般的に、撮影時のＸ線のＸ線エネルギーを高くすると、物質のＸ線吸収量が減り、ビームハードニング（beam hardening）の影響が小さくなるので、画像の特徴としては、ＣＴ値が小さくなり、物質の輪郭の滲みが抑制されるが、コントラストは下がる傾向にある。また、Ｘ撮影時のＸ線のＸ線エネルギーを低くすると、物質のＸ線吸収量は多くなり、被検体４０の透過Ｘ線の強度は低くなるので、画像の特徴としては、ＣＴ値が大きくなり、コントラストは上がるが、ノイズ（noise）が多くなる傾向にある。各物質に対応付けされる実効Ｘ線エネルギーは、これらのバランス（balance）を考えて定められる。
【００６４】
Ｘ線エネルギー特定部５３２は、ＣＴ値比対Ｘ線エネルギー記憶部５３３に記憶されている対応関係を基に、ＣＴ値比ＧmLV（ｘ，ｙ）／ＧmHV（ｘ，ｙ）に対応付けされている実効Ｘ線エネルギーＥ（ｘ，ｙ）を特定する。すなわち、座標（ｘ，ｙ）の画素が表す物質を観察するのに適したモノクロマチック画像の実効Ｘ線エネルギーを特定する。
【００６５】
モノクロマチック画像画素値算出部５３４は、第１および第２の投影データＰHV，ＰLVに基づく所定の演算処理により、この特定された実効Ｘ線エネルギーＥ（ｘ，ｙ）を有するＸ線を用いて被検体４０を撮影した場合に得られる画像に相当する画像ＧmEにおける当該座標（ｘ，ｙ）の画素値ＧmE（ｘ，ｙ）を求める。
【００６６】
この所定の演算処理は、数式５のモノクロマチック画像を求める加重加算処理において実効Ｘ線エネルギーＥ１を上記の特定されたＥ（ｘ，ｙ）とする演算処理であり、次の数式で表すことができる。
【００６７】
【数３】
2011172803.tif 000005
【００６８】
合成画像生成部５３は、これらの各部により、各座標（ｘ，ｙ）について上記のＧmE（ｘ，ｙ）を求め、各座標（ｘ，ｙ）の画素値をそれぞれＧmE（ｘ，ｙ）とする画像を、モノクロマチック合成画像Ｇmaとして生成する。
【００６９】
これより、本実施形態のＸ線ＣＴ装置における処理の流れについて説明する。
【００７０】
図６は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフロー図である。
【００７１】
ステップ（step）Ｓ１では、デュアルエネルギー撮影を行い、第１および第２の投影データＰHV，ＰLVを収集する。
【００７２】
ステップＳ２では、第１および第２の投影データＰHV，ＰLVを基に、第１および第２の管電圧画像ＧHV，ＧLVを再構成する。
【００７３】
ステップＳ３では、第１および第２の管電圧画像ＧHV，ＧLVを、互いに異なる２種類の重み付けにより加重減算処理して、水密度画像Ｇwおよびヨウ素密度画像Ｇioを再構成する。
【００７４】
ステップＳ４では、水密度画像Ｇwおよびヨウ素密度画像Ｇioを、互いに異なる２種類の重み付けにより加重加算処理して、第１および第２のモノクロマチック画像ＧmHV，ＧmLVを再構成する。
【００７５】
ステップＳ５では、モノクロマチック合成画像Ｇmaを生成する。
【００７６】
ステップＳ６では、生成されたモノクロマチック合成画像Ｇmaを表示する。
【００７７】
なお、ステップＳ５におけるモノクロマチック合成画像Ｇmaの生成は、例えば次に示すような合成画像生成処理を実行して行う。
【００７８】
図７は、本実施形態における合成画像生成処理のフロー図である。
【００７９】
ステップＴ１では、被検体４０の画像における各画素の座標に対応する画素位置番号ｉを初期化し、ｉ＝１にする。
【００８０】
ステップＴ２では、画素位置番号ｉの座標（ｘi，ｙi）について、第１のモノクロマチック画像ＧmHVの座標（ｘi，ｙi）のＣＴ値ＧmHV（ｘi，ｙi）と、第２のモノクロマチック画像ＧmLVの座標（ｘi，ｙi）のＣＴ値ＧmLV（ｘi，ｙi）との比、すなわちＣＴ値比ＧmLV（ｘi，ｙi）／ＧmHV（ｘi，ｙi）を算出する。
【００８１】
ステップＴ３では、ＣＴ値比対Ｘ線エネルギー記憶部５３３に記憶されている対応関係を基に、ＣＴ値比ＧmLV（ｘi，ｙi）／ＧmHV（ｘi，ｙi）に対応付けされている実効Ｘ線エネルギーＥ特定する。
【００８２】
ステップＴ４では、数式６に基づいて、水密度画像Ｇwの座標（ｘi，ｙi）の画素値Ｇw（ｘi，ｙi）と、ヨウ素密度画像Ｇioの座標（ｘi，ｙi）の画素値Ｇio（ｘi，ｙi）とを、特定された実効Ｘ線エネルギーＥ（ｘi，ｙi）に依存する所定の重み付けにより加重加算処理して、画素値ＧmE（ｘi，ｙi）を算出する。この画素値ＧmE（ｘi，ｙi）は、モノクロマチック合成画像Ｇmaにおける座標（ｘi，ｙi）の画素値となる。
【００８３】
ステップＴ５では、画素位置番号ｉが最後の番号かを判定する。最後であれば、モノクロマチック合成画像Ｇmaが完成し（ステップＴ７）、処理を終了する。最後でなければ、画素位置番号を１だけインクリメント（increment）して（ステップＴ６）、ステップＴ２に戻る。
【００８４】
このようにして生成されたモノクロマチック合成画像Ｇmaは、被検体４０の各物質が、それぞれ観察に適したＸ線エネルギーでの画像情報で表されたものとなる。その結果、例えば、血管内の石灰化に対しては、石灰化点が実際より拡大して表現される、ブルーミング（blooming）と呼ばれる現象を抑えることができ、血管内の組織に対しても、最適なＣＮＲ（Contrast Noise Ratio）を保つことが可能となる。そのため、血管内部の様子が明瞭に抽出され、血管内部の観察が容易になる。また、例えば、骨組織も滲みが少なく明瞭に現れる。
【００８５】
以上、本実施形態によれば、被検体４０の各物質が、それぞれ観察に適したＸ線エネルギーでの画像情報で表された単一の画像を読影用として提供することができるので、読影量を減らすことができ、読影効率の向上が可能になる。
【００８６】
また、保存すべき画像を減らすことができ、画像データを保存するサーバへの負担を軽減することができる。
【００８７】
また、画素位置ごとにＸ線エネルギーを特定する際に、単純なＣＴ値ではなく、物質の種類の特定精度が高いＣＴ値比を用いているので、各物質に対して割り当てられるＸ線エネルギーの適正度が増す。
【００８８】
また、ＣＴ値比の算出に、単色Ｘ線で撮影された画像に相当するモノクロマチック画像を用いているので、物質の種類に応じたＣＴ値比の取り得る値の範囲がより狭くなり、各物質に対して割り当てられるＸ線エネルギーの適正度がさらに増す。
【００８９】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００ａの機能ブロック図である。また、図９は、第２実施形態における合成画像生成処理のフロー図である。
【００９０】
本実施形態では、図８に示すように、画像再構成部５２は、管電圧画像再構成部５２１と、物質密度画像再構成部５２２とは有しているが、モノクロマチック画像再構成部５２３は有していない。
【００９１】
ＣＴ値比算出部５３１は、各画素位置のＣＴ値比をモノクロマチック画像から算出するのではなく、管電圧画像から算出する。すなわち、図９のステップＴ２に示すように、第１の管電圧画像ＧHVの座標（ｘ，ｙ）のＣＴ値ＧHV（ｘ，ｙ）と、第２の管電圧画像ＧLVの座標（ｘ，ｙ）のＣＴ値ＧLV（ｘ，ｙ）との比である、ＣＴ値比ＧLV（ｘ，ｙ）／ＧHV（ｘ，ｙ）を算出する。
【００９２】
Ｘ線エネルギー特定部５３２は、図９のステップＴ３に示すように、ＣＴ値比対Ｘ線エネルギー記憶部５３３に記憶されている対応関係を基に、ＣＴ値比ＧLV（ｘ，ｙ）／ＧHV（ｘ，ｙ）に対応付けされている実効Ｘ線エネルギーＥ特定する。
【００９３】
その他は、第１実施形態と同様である。本実施形態でも、第１実施形態と同様に、モノクロマチック合成画像を生成することができる。
【００９４】
（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００ｂの機能ブロック図である。また、図１１は、第３実施形態における合成画像生成処理のフロー図である。
【００９５】
本実施形態では、図１０に示すように、合成画像生成部５３は、ＣＴ値比算出部５３１の代わりに、ＣＴ値特定部５３５を有しており、ＣＴ値比対Ｘ線エネルギー記憶部５３３の代わりに、ＣＴ値対Ｘ線エネルギー記憶部５３６を有している。
【００９６】
モノクロマチック画像再構成部５２３は、所定の実効Ｘ線エネルギーに対応するモノクロマチック画像Ｇmを再構成する。
【００９７】
ＣＴ値特定部５３５は、図１１のステップＴ２に示すように、モノクロマチック画像ＧmVにおける各画素位置のＣＴ値を特定する。
【００９８】
ＣＴ値対Ｘ線エネルギー記憶部５３６は、モノクロマチック画像ＧmにおけるＣＴ値と、そのＣＴ値で特定される物質を観察する上で、その物質が望ましい態様で表されるモノクロマチック画像の実効Ｘ線エネルギーとを対応付けた関係を記憶している。
【００９９】
図１２は、ＣＴ値と実効Ｘ線エネルギーとの対応関係の一例を示す図である。
【０１００】
Ｘ線エネルギー特定部５３２は、図１１のステップＴ３に示すように、ＣＴ値対Ｘ線エネルギー記憶部５３６に記憶されている対応関係を基に、ＣＴ値Ｇm（ｘ，ｙ）に対応付けされている実効Ｘ線エネルギーＥ（ｘ，ｙ）を特定する。
【０１０１】
その他は、第１実施形態と同様である。このような本実施形態でも、第１実施形態と同様に、モノクロマチック合成画像を生成することができる。
【０１０２】
（第４実施形態）
図１３は、第４実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００ｃの機能ブロック図である。また、図１４は、第４実施形態における合成画像生成処理のフロー図である。
【０１０３】
本実施形態では、図１３に示すように、画像再構成部５２は、管電圧画像再構成部５２１と、物質密度画像再構成部５２２とは有しているが、モノクロマチック画像再構成部５２３は有していない。また、合成画像生成部５３は、ＣＴ値比算出部５３１の代わりに、ＣＴ値特定部５３５を有しており、ＣＴ値比対Ｘ線エネルギー記憶部５３３の代わりに、ＣＴ値対Ｘ線エネルギー記憶部５３６を有している。
【０１０４】
ＣＴ値特定部５３５は、図１４のステップＴ２に示すように、第１の管電圧画像ＧHVまたは第２の管電圧画像ＧLVにおける各画素位置のＣＴ値を特定する。
【０１０５】
ＣＴ値対Ｘ線エネルギー記憶部５３６は、第１の管電圧画像ＧHVまたは第２の管電圧画像ＧLVにおけるＣＴ値と、そのＣＴ値で特定される物質を観察する上で、その物質が望ましい態様で表されるモノクロマチック画像の実効Ｘ線エネルギーとを対応付けた関係を記憶している。
【０１０６】
Ｘ線エネルギー特定部５３２は、図１４のステップＴ３に示すように、ＣＴ値対Ｘ線エネルギー記憶部５３６に記憶されている対応関係を基に、ＣＴ値ＧLV（ｘ，ｙ）またはＧHV（ｘ，ｙ）に対応付けされている実効Ｘ線エネルギーＥ（ｘ，ｙ）を特定する。
【０１０７】
その他は、第１実施形態と同様である。このような本実施形態でも、第１実施形態と同様に、モノクロマチック合成画像を生成することができる。
【０１０８】
（第５実施形態）
図１５は、第５実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００ｄの機能ブロック図である。また、図１６は、第５実施形態における合成画像生成処理のフロー図である。
【０１０９】
本実施形態では、図１５に示すように、画像再構成部５２は、管電圧画像再構成部５２１と、物質密度画像再構成部５２２とは有しているが、モノクロマチック画像再構成部５２３は有していない。また、合成画像生成部５３は、ＣＴ値比算出部５３１の代わりに、画素値特定部５３７を有しており、ＣＴ値比対Ｘ線エネルギー記憶部５３３の代わりに、画素値対Ｘ線エネルギー記憶部５３８を有している。
【０１１０】
画素値特定部５３７は、図１６のステップＴ２に示すように、水物質画像Ｇwまたはヨウ素物質画像Ｇioにおける各画素位置の画素値（密度値）を特定する。
【０１１１】
画素値対Ｘ線エネルギー記憶部５３８は、水密度画像Ｇwまたはヨウ素密度画像Ｇioにおける画素値と、その画素値で特定される物質を観察する上で、その物質が望ましい態様で表されるモノクロマチック画像の実効Ｘ線エネルギーとを対応付けた関係を記憶している。
【０１１２】
Ｘ線エネルギー特定部５３２は、図１６のステップＴ３に示すように、画素値対Ｘ線エネルギー記憶部５３８に記憶されている対応関係を基に、画素値Ｇw（ｘ，ｙ）またはＧio（ｘ，ｙ）に対応付けされている実効Ｘ線エネルギーＥ（ｘ，ｙ）を特定する。
【０１１３】
その他は、第１実施形態と同様である。このような本実施形態でも、第１実施形態と同様に、モノクロマチック合成画像を生成することができる。
【０１１４】
以上、発明の実施形態について説明したが、発明の実施形態は、上記したものに限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形や追加が可能である。
【０１１５】
例えば、Ｘ線エネルギー特定部５３２は、第１および第２の管電圧画像や第１および第２のモノクロマチック画像における同じ画素位置のＣＴ値の差分を基に、実効Ｘ線エネルギーを特定してもよい。あるいは、Ｘ線エネルギー特定部５３２は、管電圧画像やモノクロマチック画像におけるＣＴ値、第１および第２の管電圧画像や第１および第２のモノクロマチック画像における同じ画素位置のＣＴ値比またはＣＴ値の差分、物質密度画像における画素値のうち２つ以上の値を基に、実効Ｘ線エネルギーを特定してもよい。
【０１１６】
また、例えば、管電圧画像を利用しないのであれば、管電圧画像再構成部５２１を有しない構成とし、物質密度画像再構成部５２２が、第１および第２の投影データＰHV，ＰLVを互いに異なる重み付けにより加重減算処理して２種類の投影データを得、これら２種類の投影データをそれぞれ画像再構成処理して、第１および第２の物質密度画像（水密度画像とヨウ素密度画像）を再構成してもよい。
【０１１７】
また、例えば、実効Ｘ線エネルギーが互いに異なる複数のモノクロマチック画像を予め生成しておき、画素位置毎に、その画素位置に対して特定された実効Ｘ線エネルギーと同じまたは近い実効Ｘ線エネルギーのモノクロマチック画像を選択し、その選択されたモノクロマチック画像におけるその画素位置の画素値を、モノクロマチック合成画像Ｇmaの画素値としてもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１  操作コンソール
２  入力装置
３  中央処理装置
５  データ収集バッファ
６  モニタ
７  記憶装置
１０  撮影テーブル（撮影手段）
１２  クレードル
１５  回転部
１６  支持部
２０  走査ガントリ（撮影手段）
２１  Ｘ線管
２２  Ｘ線管コントローラ
２３  コリメータ
２４  Ｘ線検出器
２５  データ収集装置（ＤＡＳ）
２６  回転部コントローラ
２９  制御コントローラ
３０  スリップリング
４０  被検体
５１  デュアルエネルギー撮影制御部（撮影手段）
５２  画像再構成部（再構成手段）
５２１  管電圧画像再構成部
５２２  物質密度画像再構成部
５２３  モノクロマチック画像再構成部
５３  合成画像生成部（生成手段）
５３１  ＣＴ値比算出部（取得部）
５３２  Ｘ線エネルギー特定部（特定部）
５３３  ＣＴ値比対Ｘ線エネルギー記憶部
５３４  モノクロマチック画像画素値算出部（算出部）
５３５  ＣＴ値特定部（取得部）
５３６  ＣＴ値対Ｘ線エネルギー記憶部
５３７  画素値特定部（取得部）
５３８  画素値対Ｘ線エネルギー記憶部
５４  表示制御部
８１  Ｘ線
１００  Ｘ線ＣＴ装置
【図１】
2011172803.tif 000006
【図２】
2011172803.tif 000007
【図３】
2011172803.tif 000008
【図４】
2011172803.tif 000009
【図５】
2011172803.tif 000010
【図６】
2011172803.tif 000011
【図７】
2011172803.tif 000012
【図８】
2011172803.tif 000013
【図９】
2011172803.tif 000014
【図１０】
2011172803.tif 000015
【図１１】
2011172803.tif 000016
【図１２】
2011172803.tif 000017
【図１３】
2011172803.tif 000018
【図１４】
2011172803.tif 000019
【図１５】
2011172803.tif 000020
【図１６】
2011172803.tif 000021