(57)【要約】【課題】放射線のスペクトルを精度良く算出できる仕組みを提供する。【解決手段】放射線１０１を用いて撮影対象物ＳＴを撮影する放射線撮影装置１００において、放射線１０１を発生させる放射線発生部１１０と、放射線発生部１１０の過渡応答特性に基づいて放射線１０１のスペクトルを算出するスペクトル算出部１３２を備える。【選択図】図１
2019072190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を用いて撮影対象物を撮影する放射線撮影装置であって、
前記放射線を発生させる放射線発生部と、
前記放射線発生部の過渡応答特性に基づいて、前記放射線のスペクトルを算出するスペクトル算出部と、
を有することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
前記放射線発生部と対向する位置に配置され、前記放射線発生部で発生させた前記放射線を検出する放射線検出部と、
前記放射線検出部の前記検出により得られた画像と前記スペクトル算出部で算出された前記スペクトルとに基づいて、前記スペクトルに関する空間情報を算出する空間情報算出部と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
【請求項３】
前記スペクトル算出部は、
前記放射線発生部の過渡応答特性に基づいて、前記放射線発生部の電圧波形を導出する電圧導出部と、
前記電圧波形に基づいて、前記スペクトルを換算するスペクトル換算部と、
を含み構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮影装置。
【請求項４】
前記放射線発生部の電圧波形を取得する波形取得部を更に有し、
前記電圧導出部は、前記波形取得部で取得された電圧波形に基づいて、前記放射線発生部の電圧波形を導出することを特徴とする請求項３に記載の放射線撮影装置。
【請求項５】
前記電圧導出部は、
前記放射線発生部の過渡応答特性を記憶する記憶部と、
前記放射線発生部の過渡応答特性を用いて前記波形取得部で取得された電圧波形を処理し、前記放射線発生部の電圧波形を導出する波形処理部と、
を含み構成されていることを特徴とする請求項４に記載の放射線撮影装置。
【請求項６】
前記波形処理部は、
前記波形取得部で取得された電圧波形を平滑化する処理を行う平滑化部と、
前記波形取得部において時系列で取得された複数の電圧波形について前記平滑化部で処理された複数の電圧波形を平均化する波形平均部と、
を含み構成されていることを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影装置。
【請求項７】
前記放射線発生部の前記撮影に係る撮影条件を取得する撮影条件取得部を更に有し、
前記電圧導出部は、前記放射線発生部の過渡応答特性と前記撮影条件取得部で取得された撮影条件とに基づいて、前記放射線発生部の電圧波形を導出することを特徴とする請求項３に記載の放射線撮影装置。
【請求項８】
前記電圧導出部は、
前記放射線発生部の過渡応答特性を記憶する記憶部と、
前記過渡応答特性を用いて前記撮影条件取得部で取得された撮影条件をもとに補間・補外して、前記放射線発生部の電圧波形を導出する補間・補外部と、
を含み構成されていることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮影装置。
【請求項９】
前記過渡応答特性は、インパルス応答の特性であり、
前記電圧導出部は、前記インパルス応答に係る計算を行うインパルス応答計算部を更に含み構成されていることを特徴とする請求項７または８に記載の放射線撮影装置。
【請求項１０】
前記記憶部は、前記過渡応答特性に係る応答モデルを記憶しており、
前記電圧導出部は、前記応答モデルを用いて、前記放射線発生部の電圧波形を導出することを特徴とする請求項８に記載の放射線撮影装置。
【請求項１１】
前記電圧導出部は、前記応答モデルに係るフィッティングの処理を行うフィッティング部を更に含み構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の放射線撮影装置。
【請求項１２】
前記放射線発生部の前記撮影に係る撮影条件を取得する撮影条件取得部を更に有し、
前記スペクトル算出部は、前記放射線発生部の過渡応答特性に基づき前記撮影条件取得部で取得された撮影条件を処理して前記スペクトルを換算するスペクトル換算部を含み構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮影装置。
【請求項１３】
前記スペクトル換算部は、
前記放射線発生部の過渡応答特性を記憶する記憶部と、
前記放射線発生部の過渡応答特性を用いて前記撮影条件取得部で取得された撮影条件をもとに補間・補外して、前記スペクトルを換算する補間・補外部と、
を含み構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の放射線撮影装置。
【請求項１４】
放射線を用いて撮影対象物を撮影する放射線撮影装置の動作方法であって、
前記放射線を放射線発生部から発生させる放射線発生ステップと、
前記放射線発生部の過渡応答特性に基づいて、前記放射線のスペクトルを算出するスペクトル算出ステップと、
を有することを特徴とする放射線撮影装置の動作方法。
【請求項１５】
放射線を用いて撮影対象物を撮影する放射線撮影装置の動作方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記放射線を放射線発生部から発生させる放射線発生ステップと、
前記放射線発生部の過渡応答特性に基づいて、前記放射線のスペクトルを算出するスペクトル算出ステップと、
をコンピュータに実行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、放射線を用いて撮影対象物を撮影する放射線撮影装置及びその動作方法、当該動作方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放射線撮影装置の技術分野の１つとして、近年、放射線のエネルギー情報を利用した画像化技術であるスペクトラル・イメージング技術が広く研究され実用化されている。このスペクトラル・イメージングにおいては、放射線のスペクトルを正確に計算する必要があり、例えば、非特許文献１には、放射線発生部の設定パラメータの１つである管電圧からスペクトルを計算する技術が記載されている。また、特許文献１には、放射線源の管電圧波形をＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータによってサンプリング（具体的には、Ａ／Ｄコンバータのサンプリング特性を表す重み関数ｇ＊とアナログ信号を畳み込むことでサンプリング）し、管電圧波形からスペクトルを計算する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２０８４８６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】An accurate method for computer-generating tungsten anode x-ray spectra from 30 to 140 kV, John M. Boone and J. Anthony Seibert, Medical Physics 24(11), ページ1661, 1997年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１に記載の方法を適用した場合、計算されたスペクトルの形状がスペクトロメータによる実測と乖離する場合が存在した。特に、心臓などの激しい動きのある撮影対象物を放射線撮影する場合には、画像の違和感を軽減するために放射線のパルス幅を極力短い値に抑える傾向にあり、その時は実測したスペクトルの形状と計算値のずれが大きくなる傾向にある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、放射線のスペクトルを精度良く算出できる仕組み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】
本発明の放射線撮影装置は、放射線を用いて撮影対象物を撮影する放射線撮影装置であって、前記放射線を発生させる放射線発生部と、前記放射線発生部の過渡応答特性に基づいて、前記放射線のスペクトルを算出するスペクトル算出部と、を有する。
また、本発明は、上述した放射線撮影装置の動作方法、及び、当該動作方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、放射線のスペクトルを精度良く算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放射線撮影装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】図１（ａ）に示す放射線検出部の回路構成の一例を示す図である。
【図３】図１（ａ）に示す放射線検出部の動作方法の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る放射線撮影装置の動作方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態において、図１に示す放射線発生部の管電圧波形の第１取得例に係るスペクトル算出部の機能構成の一例を示す図である。
【図６】図５に示す波形処理部の機能構成の一例を示す図である。
【図７】図６に示す波形処理部の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態において、図１に示す放射線発生部の管電圧波形の第２取得例に係るスペクトル算出部の機能構成の一例を示す図である。
【図９】図８に示す撮影条件取得部及び管電圧導出部の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図８に示す補間・補外部の処理を説明するための図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態において、図１に示す放射線発生部の管電圧波形の第３取得例に係るスペクトル算出部の機能構成の一例を示す図である。
【図１２】図１１に示す管電圧導出部の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１１に示すインパルス応答計算部によるインパルス応答の計算例を示す図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態において、図１に示す放射線発生部の管電圧波形の第３取得例に係るインパルス応答のキャリブレーション方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第１の実施形態において、図１に示す放射線発生部の管電圧波形の第４取得例に係るスペクトル算出部の機能構成の一例を示す図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態において、図１に示す放射線発生部の管電圧波形の第４取得例に係る処理を説明するための図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態において、図１に示す放射線発生部の管電圧波形の第４取得例に係るインパルス応答のキャリブレーション方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第２の実施形態を示し、図１に示すスペクトル算出部の機能構成の一例を示す図である。
【図１９】図１８に示すスペクトル算出部の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２０】図１８に示すスペクトル算出部の処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る放射線撮影装置１００の概略構成の一例を示す図である。
【００１３】
放射線撮影装置１００は、放射線１０１を用いて撮影対象物ＳＴを撮影する装置である。この放射線撮影装置１００は、図１（ａ）に示すように、放射線発生部１１０、放射線検出部１２０、処理・制御部１３０、操作部１４０、表示部１５０、測定器１６０、放射線フィルタ１０２、架台１０３、及び、温度計１０４を有して構成されている。
【００１４】
放射線発生部１１０は、撮影対象物ＳＴに対して放射線１０１を発生させる装置であり、本実施形態では放射線管球である。なお、本実施形態では、放射線発生部１１０が放射線管球である場合について説明を行うが、本発明においてはこの形態に限定されるものではなく、放射線発生部１１０として放射線管球に加えて他の部品を含む構成とした形態も、本発明に適用可能である。
【００１５】
放射線発生部１１０である放射線管球は、図１（ａ）に示すように、熱電子を発生させる陰極１１１、ターゲットとしての陽極１１２、及び、陰極１１１と陽極１１２の電圧を測定するための電圧計１１３を含む構成されている。本実施形態では、例えば電圧計１１３を用いて陽極１１２と陰極１１１の電位差を常時モニタリングすることにより、放射線発生部１１０である放射線管球の管電圧波形を求めることができる。なお、管電圧としては、低エネルギーの放射線１０１に対応する管電圧（図３（ｂ）に示す第１管電圧Ｖ1）と、高エネルギーの放射線１０１に対応する管電圧（図３（ｂ）に示す第２管電圧Ｖ2）の２種類の管電圧が設定される。
【００１６】
図１（ａ）に示す例の場合、放射線発生部１１０から出射した放射線１０１は、放射線フィルタ１０２及び撮影対象物ＳＴを載置する架台１０３を介して、撮影対象物ＳＴに入射する。ここで、本実施形態では、架台１０３は、放射線１０１を透過させる部材で構成されている。
【００１７】
放射線検出部１２０は、撮影対象物ＳＴを間に挟んで放射線発生部１１０と対向する位置に配置され、放射線発生部１１０で発生させた放射線１０１（好適には、撮影対象物ＳＴを透過した放射線１０１）を検出する装置である。具体的に、放射線検出部１２０は、入射した放射線１０１を電気信号である画像信号として検出する。
【００１８】
処理・制御部１３０は、放射線撮影装置１００の各構成部を制御して放射線撮影装置１００の動作を統括的に制御するとともに、各種の処理を行う。本実施形態においては、処理・制御部１３０は、例えばコンピュータである。この処理・制御部１３０は、図１（ａ）に示すように、前処理部１３１、スペクトル算出部１３２、スペクトル空間情報算出部１３３、及び、ＡＥＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）処理部１３４の各機能構成を有して構成されている。
【００１９】
前処理部１３１は、放射線検出部１２０の検出処理により生成された画像信号に対してオフセット補正処理やゲイン補正、欠陥補正等の前処理を行う。
【００２０】
スペクトル算出部１３２は、放射線発生部１１０の過渡応答特性に基づいて、放射線１０１のスペクトルを算出する。このスペクトルは、例えば、エネルギーと放射線強度との関係を示すものである。なお、スペクトルは、エネルギーと光子数又は放射線強度との関係を示すものであってもよい。
【００２１】
スペクトル空間情報算出部１３３は、放射線検出部１２０の検出処理により生成された画像信号（より好適には、前処理部１３１で前処理がなされた画像信号）に基づく画像と、スペクトル算出部１３２で算出された放射線１０１のスペクトルとに基づいて、放射線１０１のスペクトルに関する空間情報であるスペクトル空間情報を算出する。
【００２２】
ＡＥＣ処理部１３４は、実際に放射線発生部１１０から照射される放射線１０１のパルス幅等を決定する処理を行う。ここで、放射線１０１のパルス幅は、操作部１４０の操作により設定される放射線１０１のパルス幅と、例えば上述した画像の画素値から計算される放射線１０１のパルス幅とを比較して決定される。また、ＡＥＣ処理部１３４は、決定した放射線１０１のパルス幅に従ってサンプルホールドのタイミング等を決定する処理を行う。
【００２３】
操作部１４０は、放射線撮影装置１００の操作者が、放射線撮影装置１００に対して操作入力を行う際に操作するものである。この操作部１４０を用いることにより、操作者は、例えば、放射線撮影に係る撮影条件を指定することが可能となる。例えば、操作者は、操作部１４０により、放射線発生部１１０である放射線管球の管電圧（例えばｋＶ（キロボルト）で指定）や、その管電流（例えばｍＡ（ミリアンペア）で指定）、放射線１０１のパルス幅（例えばｍｓ（ミリ秒）で指定）を指定可能である。また、例えば、操作者は、操作部１４０により、放射線フィルタ１０２の種類や、架台１０３の配置、撮影対象物ＳＴに係る撮影部位（Ｎｅｕｒｏ，Ｃａｒｄｉｏ等）も指定可能である。また、撮影部位を指定することによって、対応する放射線管球の管電圧及び管電流、放射線１０１のパルス幅、放射線フィルタ１０２及び架台１０３の配置が設定される。
【００２４】
表示部１５０は、処理・制御部１３０の制御に基づいて、各種の画像や各種の情報等を表示する。例えば、表示部１５０は、スペクトル空間情報算出部１３３で算出されたスペクトル空間情報を表示する。
【００２５】
測定器１６０は、放射線検出部１２０の一部（図１（ａ）に示す例では、放射線検出部１２０の上部）の付近に、放射線１０１の線量を測定するための線量計及び放射線１０１のスペクトルを測定するためのスペクトロメータを具備して設けられている。この測定器１６０は、後述する管電圧波形や放射線１０１のスペクトルの取得のために用いられる。
【００２６】
温度計１０４は、放射線発生部１１０の付近に、放射線発生部１１０の温度を計測するための装置である。放射線発生部１１０である放射線管球の過渡応答特性は温度によっても変化するため、温度計１０４を設けることにより、より最適な過渡応答特性を計算することができる。なお、本実施形態に係る放射線撮影装置１００において、温度計１０４を設置する代わりに、例えば放射線管球に与えられるエネルギーと関係する量（例えばヒートユニット等）を計算し、それにより放射線管球の温度特性を見積もってもよい。
【００２７】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す処理・制御部１３０（例えばコンピュータ）のハードウェア構成の一例を示す図である。
処理・制御部１３０は、図１（ｂ）に示すように、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１３５、主記憶部１３６、記録部１３７、及び、通信部１３８の各ハードウェア構成を有して構成されている。ここで、通信部１３８は、例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）や、ｓＲＩＯ（Ｓｅｒｉａｌ  Ｒａｐｉｄ  Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ：登録商標）等の通信部である。
【００２８】
ここで、図１（ａ）に示す処理・制御部１３０の機能構成と、図１（ｂ）に示す処理・制御部１３０のハードウェア構成との対応関係の一例について説明する。
例えば、図１（ｂ）に示すＣＰＵ１３５及び主記憶部１３６に記憶されているプログラム、並びに、通信部１３８から、図１（ａ）に示す前処理部１３１、スペクトル算出部１３２、スペクトル空間情報算出部１３３及びＡＥＣ処理部１３４が構成される。
【００２９】
なお、本実施形態に係る放射線撮影装置１００において、例えば、放射線１０１の高電圧発生装置や、放射線絞り、Ｃアーム等の、放射線発生部１１０及び放射線検出部１２０の保持機構を設けるようにしてもよい。
【００３０】
ここで、スペクトル空間情報算出部１３３で算出されるスペクトル空間情報について説明する。スペクトル空間情報算出部１３３で算出されるスペクトル空間情報の一例として、物質ごとの厚さの空間分布が挙げられる。撮影対象物ＳＴが架台１０３に存在しない場合の画像をＩ0、撮影対象物ＳＴが架台１０３に存在する場合の画像をＩとすると、Ｉ／Ｉ0は、以下の（１）式のように示すことができる。
【００３１】
【数１】
2019072190.tif 000003
【００３２】
ただし、（１）式において、Ｅはエネルギー、Ｎ（Ｅ）は放射線１０１のスペクトル、μ1（Ｅ）は物質１の線減弱係数、μ2（Ｅ）は物質２の線減弱係数、ｄ1は物質１の厚さ、ｄ2は物質２の厚さである。（１）式において未知の変数は、厚さｄ1と厚さｄ2である。異なる２つのエネルギーの放射線１０１にて撮影し、これを（１）式に代入することで、２つの独立した式を生成可能となるから、その独立した２つの式を解くことで厚さｄ1と厚さｄ2の値を求めることができる。
【００３３】
スペクトル空間情報の他の一例として、実効原子番号と面密度の空間分布が挙げられる。実効原子番号と面密度の空間分布は、以下の（２）式のように示すことができる。
【００３４】
【数２】
2019072190.tif 000004
【００３５】
ただし、（２）式において、Ｅはエネルギー、Ｎ（Ｅ）は放射線１０１のスペクトル、μ（Ｚeff，Ｅ）は実効原子番号ＺeffとエネルギーＥにおける質量減弱係数、Ｄeffは実効面密度である。（２）式において未知の変数は、実効原子番号Ｚeffと実効面密度Ｄeffである。よって物質ごとの厚さの空間分布を求める場合と同様に、異なる２つのエネルギーの放射線１０１にて撮影し、これを（２）式に代入することで、２つの独立した式が生成可能となるから、その独立した２つの式を解くことで実効原子番号Ｚeffと実効面密度Ｄeffの値を求めることができる。
【００３６】
（１）式及び（２）式ともに、放射線１０１のスペクトルＮ（Ｅ）を用いて、スペクトル空間情報の計算を行う。それゆえに、スペクトル空間情報を精度良く計算するためには、放射線１０１のスペクトルＮ（Ｅ）を精度良く算出することが必要である。なお、本実施形態では、異なる２つのエネルギーの放射線１０１を照射する形態について説明を行うが、本発明においてはこの形態に限定されるものではなく、異なる３つ以上のエネルギーの放射線１０１を照射する形態も、本発明に適用可能である。この形態を採用することにより、例えば、分離する物質の数を増加させることが可能になる。ただし、この形態を採用する場合には、必要に応じて放射線検出部１２０に設けるサンプルホールド回路を４つ以上に増加させる必要がある。
【００３７】
次に、図１（ａ）に示す放射線検出部１２０の回路構成とその動作方法について説明する。
【００３８】
図２は、図１（ａ）に示す放射線検出部１２０の回路構成の一例を示す図である。具体的に、図２には、放射線検出部１２０に設けられている、放射線１０１を検出するための複数の画素のうち、１つの画素１２１の回路構成の一例を示している。
【００３９】
図２に示す画素１２１は、放射線１０１の照射に応じた画像信号を生成する。この画素１２１は、フォトダイオード２０１、スイッチ２０２，２０５及び２０６、キャパシタ２０３及び２０４、ソースフォロア回路２０７、定電流源２０８、サンプルホールド回路２０９，２１０及び２１１、出力アンプ２１２，２１３及び２１４を備える。また、この図２に示す画素１２１には、例えば、放射線１０１が入射する側に、放射線１０１を光に変換する蛍光体（不図示）が設けられている。
【００４０】
フォトダイオード２０１は、蛍光体（不図示）からの光を電気信号である電荷に変換する光電変換部である。スイッチ２０２は、画素１２１の電荷のリセットするためのスイッチである。キャパシタ２０３及び２０４は、画素１２１の感度を変更するためのキャパシタである。スイッチ２０５及び２０６は、画素１２１の感度変更の有無を選択するためのスイッチである。ソースフォロア回路２０７は、画素１２１の電圧値を読むための回路である。
【００４１】
サンプルホールド回路２０９（第１の信号保持部）は、照射される放射線１０１のエネルギーが低い状態で、フォトダイオード２０１に蓄積された電荷に基づいて出力される第１の画像信号を保持する第１の信号保持部である。サンプルホールド回路２１０（第２の信号保持部）は、照射される放射線１０１のエネルギーが高い状態で、フォトダイオード２０１に蓄積された電荷に基づいて出力される第２の画像信号を保持する第２の信号保持部である。また、サンプルホールド回路２１１は、ノイズ信号を保持する第３の信号保持部である。このサンプルホールド回路２１１を設けることにより、第１の画像信号を保持するサンプルホールド回路２０９と、第２の画像信号を保持するサンプルホールド回路２１０とに含まれるノイズを減算することが可能である。
【００４２】
また、キャパシタ２０３及び２０４を２つ設けることにより、より多くのゲインの組み合わせの選択が可能になる。ここで、キャパシタ２０３及び２０４が接続されていない画素１２１の状態をハイゲイン状態、キャパシタ２０３のみが接続された画素１２１の状態をミッドゲイン状態、キャパシタ２０３及び２０４が両方接続された画素１２１の状態をローゲイン状態と呼ぶ。
【００４３】
図３は、図１（ａ）に示す放射線検出部１２０の動作方法の一例を示す図である。具体的に、図３（ａ）は、図２に示す画素１２１の動作方法の一例を示すタイミングチャートを示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すタイミングチャートに対応した放射線発生部１１０の管電圧変化に係る管電圧波形の一例を示している。
【００４４】
図３（ａ）において、ＳＷ＿２０２は、図２に示すスイッチ２０２の状態を示している。また、Ｓ１＿２０９は、図２に示すサンプルホールド回路２０９の保持タイミングを示し、Ｓ２＿２１０は、図２に示すサンプルホールド回路２１０の保持タイミングを示している。さらに、Ｎ＿２１１は、図２に示すサンプルホールド回路２１１の保持タイミングを示している。
【００４５】
以下、この図３（ａ）に示すタイミングチャートの説明を行う。
まず、時刻ｔ0において、例えば処理・制御部１３０は、ＳＷ＿２０２で示すスイッチ２０２をオンにし、画素１２１の電圧をリセット電圧Ｖｒｅｓにする。続いて、時刻ｔ1において、例えば処理・制御部１３０は、Ｎ＿２１１で示すサンプルホールド回路２１１（Ｎ）をオンにし、ノイズの値のサンプルホールドを行う。その後、時刻ｔ2において、例えば処理・制御部１３０は、Ｎ＿２１１で示すサンプルホールド回路２１１（Ｎ）をオフにし、ノイズの値のサンプルホールドを終了する。これにより、時刻ｔ2から、放射線１０１の検出に基づく電荷の蓄積が開始される。
【００４６】
続いて、時刻ｔ2から時刻ｔ3の間に、例えば処理・制御部１３０は、放射線発生部１１０から、図３（ｂ）に示す第１管電圧Ｖ1に対応する低エネルギーの放射線１０１を発生させる制御を行う。この場合、時刻ｔ3において、例えば処理・制御部１３０は、Ｓ１＿２０９で示すサンプルホールド回路２０９をオンにし、第１管電圧Ｖ1に対応する値のサンプルホールドを行う。
【００４７】
続いて、時刻ｔ3から時刻ｔ5の間に、例えば処理・制御部１３０は、放射線発生部１１０から、図３（ｂ）に示す第２管電圧Ｖ2に対応する高エネルギーの放射線１０１を発生させる制御を行う。この場合、図３（ｂ）に示す管電圧波形は、時刻ｔ4において極大値を迎える（設定されるパルス幅は、しばしば時刻ｔ4と時刻ｔ2の差として設定される）。その後、時刻ｔ5において、例えば処理・制御部１３０は、放射線１０１の照射を終了する。
【００４８】
続いて、時刻ｔ6において、例えば処理・制御部１３０は、Ｓ２＿２１０で示すサンプルホールド回路２１０をオンにし、第２管電圧Ｖ2のデータを含む値のサンプルホールドを行う。
【００４９】
その後、処理・制御部１３０は、Ｓ１＿２０９で示すサンプルホールド回路２０９に蓄積されたノイズＮの値を減算してＳ１−Ｎの値を得るとともに、Ｓ２＿２１０で示すサンプルホールド回路２１０に蓄積されたノイズＮの値を減算してＳ２−Ｎの値を得る。なお、Ｓ２−Ｎの値には、低エネルギーの放射線１０１と高エネルギーの放射線１０１との両方に由来する電荷が蓄積されるが、Ｓ２−Ｎの値を更にＳ１−Ｎの値で減算することで、時刻ｔ3から時刻ｔ5の間のみに蓄積された電荷を取り出すことができる。
【００５０】
ここで、本発明者は、放射線発生部１１０である放射線管球に入力した管電圧波形に対して、実際に観測される管電圧は、放射線管球の過渡応答特性に従って遅延すること、さらに放射線のスペクトルも放射線管球の過渡応答特性に伴って変化することを見出した。以降、過渡応答特性をスペクトルの算出時に考慮する方法について説明する。
【００５１】
図３（ｂ）に示す管電圧波形において、第１管電圧Ｖ1及び第２管電圧Ｖ2の時間特性は、放射線発生部１１０である放射線管球の過渡応答特性により、設定した管電圧に達成するまでに有限の時間を要する（図３（ｂ）に示す「実際の時間特性」）。これが原因で、実際に計測される放射線１０１のスペクトルの形状は、第１管電圧Ｖ1及び第２管電圧Ｖ2から期待される値と大きく異なったものになる。具体的に、例えば、ある管電圧において期待されるスペクトルの形状は、管電圧が時間に対して一定のものとして計算され、管電圧が図３（ｂ）「理想時間特性」に示すような応答特性であるならは、スペクトルは正確に計算される。
【００５２】
この点に鑑みて、本実施形態では、スペクトル算出部１３２は、実測或いはシミュレーションにより計算した放射線発生部１１０の過渡応答特性に基づいて、放射線１０１のスペクトルを算出する。具体的に、本実施形態では、スペクトル算出部１３２は、放射線発生部１１０の過渡応答特性に基づいて放射線発生部１１０の管電圧波形を導出し、導出した管電圧波形に基づいて放射線１０１のスペクトルを換算する形態を採る。
【００５３】
次に、本実施形態に係る放射線撮影装置１００の動作方法における処理手順について説明する。
【００５４】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る放射線撮影装置１００の動作方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００５５】
まず、ステップＳ４０１において、処理・制御部１３０は、放射線検出部１２０である放射線管球のモードを遷移させる。ここで、放射線検出部１２０の「モード」には、操作者による管電圧（例えばｋＶ（キロボルト）で指定）や、管電流（例えばｍＡ（ミリアンペア）で指定）、放射線１０１のパルス幅（例えばｍｓ（ミリ秒）で指定）、放射線フィルタ１０２及び架台１０３や固定治具の位置変更、撮影部位の変更（上述のように、撮影部位を指定すると対応した放射線管球の管電圧及び管電流、放射線１０１のパルス幅、放射線フィルタ１０２及び架台１０３の配置が設定される）、ＡＥＣ処理部１３４による放射線１０１のパルス幅の変更が含まれる。そして、これらのモードが、あるモードから別のモードへ遷移した場合をモード遷移と呼ぶ。また、放射線撮影装置１００の状態変化を検知した場合も、この図４に示すフローチャートに従って放射線１０１のスペクトルを再計算する。ここで、放射線撮影装置１００の「状態変化」には、放射線発生部１１０である放射線管球の温度やヒートユニットが含まれ、例えば温度計１０４でモニターしている放射線管球の温度がある閾値を超える場合や、放射線管球のヒートユニットがある閾値を超えた場合等が該当する。そして、処理・制御部１３０は、モード遷移や状態変化を検知した場合に、検知したモード遷移や状態変化に関する情報を取得し、後のステップＳ４０３やステップＳ４０４の算出処理の際に使用する。この際、処理・制御部１３０は、経時変化しないスペクトルに関する情報、例えば放射線発生部１１０の情報（ターゲットであるの陽極１１２や放射線管球の固有濾過等の情報）も同時に取得する。
【００５６】
続いて、ステップＳ４０２において、処理・制御部１３０（例えばスペクトル算出部１３２）は、放射線発生部１１０である放射線管球の管電圧波形を取得する。ここで、放射線発生部１１０の管電圧波形の取得方法としては、電圧計１１３から出力される値を取得し処理する方法や、スペクトル算出部１３２の管球情報記憶部に記憶されている情報をもとに計算を行う方法等が挙げられる。なお、本実施形態における放射線発生部１１０の管電圧波形の具体的な取得方法としては、図５〜図１７を用いて後述する。
【００５７】
続いて、ステップＳ４０３において、スペクトル算出部１３２は、ステップＳ４０２で取得した放射線発生部１１０の管電圧波形に基づいて、放射線１０１のスペクトルを換算する。
【００５８】
以下、ステップＳ４０３の具体的な処理例について説明を行う。
非特許文献１によれば、放射線１０１のスペクトルΦ（Ｅ）は、以下の（３）式及び（４）式で表現される。
【００５９】
【数３】
2019072190.tif 000005
【００６０】
ただし、（３）式において、ａｉ（Ｅ）はスペクトルの測定により決められる係数、Ｖは放射線管球の設定管電圧である（ＶiはＶのｉ乗を表す）。また、（４）式において、「Ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ」は前に定義された定義以外の領域（（３）式と（４）式の場合、Ｅ≦ｋＶ以外の領域）をさす。
【００６１】
よって、ステップＳ４０２において求められた管電圧波形をＶ（ｔ）とすると、時間ｔにおけるスペクトルは、以下の（５）式及び（６）式で表現される。
【００６２】
【数４】
2019072190.tif 000006
【００６３】
そして、第１管電圧Ｖ1に対応する低エネルギーの放射線１０１のスペクトルは、以下の（７）式で表現される。
【００６４】
【数５】
2019072190.tif 000007
【００６５】
ただし、（７）式において、ｔ2は第１管電圧Ｖ1の放射線照射開始時刻、ｔ3は第１管電圧Ｖ1の放射線照射終了時刻である（図３（ｂ）参照）。
【００６６】
また、第２管電圧Ｖ2に対応する高エネルギーの放射線１０１のスペクトルは、以下の（８）式で表現される。
【００６７】
【数６】
2019072190.tif 000008
【００６８】
ただし、（８）式において、ｔ3は第２管電圧Ｖ2の放射線照射開始時刻、ｔ5は第２管電圧Ｖ2の放射線照射終了時刻である（図３（ｂ）参照）。また、時刻ｔ2、時刻ｔ3及び時刻ｔ5は、サンプルホールドのタイミングと等しいから、スペクトル算出部１３２は、サンプルホールドのタイミングからスペクトルを決定することができる。
【００６９】
なお、時刻ｔ３及び時刻ｔ５は、操作者が設定した放射線１０１のパルス幅やＡＥＣ処理部１３４によって計算されたパルス幅によって変更を受ける。このため、これらの変更がなされたとき、スペクトル算出部１３２は、変更されたパルス幅に基づきスペクトルを再度決定する。また、（７）式及び（８）式は、必要に応じて、それぞれの積分範囲等で規格化してもよい。
【００７０】
スペクトル算出部１３２は、このようにして算出した放射線１０１のスペクトルについて、さらに、放射線管球の持つ固有濾過や放射線フィルタ１０２の有無、架台１０３の有無（角度等の位置情報）、放射線検出部１２０のフロントカバー等のスペクトルを決める種々の要素を考慮し、算出したスペクトルを適宜補正する処理も行う。具体的に、スペクトル算出部１３２は、例えば、放射線検出部１２０において物質ごとの厚さやエネルギー依存の減弱係数から各物質を透過する時のフォトン数のエネルギー別の減衰量（指数関数的に減衰する）を求め、それを乗算してスペクトルを補正する。
【００７１】
続いて、ステップＳ４０４において、スペクトル空間情報算出部１３３は、ステップＳ４０３で算出された放射線１０１のスペクトルを用いて、スペクトル空間情報を算出する。ここで算出するスペクトル空間情報としては、上述したように、例えば物質ごとの厚さの空間分布や、実効原子番号と面密度の空間分布等が挙げられる。そして、ステップＳ４０４の処理が終了すると、図４に示すフローチャートの処理を終了する。
【００７２】
次に、本実施形態における放射線発生部１１０の管電圧波形の具体的な取得方法（図４のステップＳ４０２に示す取得方法）の例について説明を行う。
【００７３】
［管電圧波形の第１取得例］
放射線発生部１１０の管電圧波形の第１取得例は、放射線撮影装置１００に設けられた電圧計１１３等の計測装置を用いて、放射線発生部１１０である放射線管球の過渡応答特性を実際に計測する態様である。
【００７４】
図５は、本発明の第１の実施形態において、図１に示す放射線発生部１１０の管電圧波形の第１取得例に係るスペクトル算出部１３２の機能構成の一例を示す図である。ここで、この図５に示すスペクトル算出部１３２を「スペクトル算出部１３２−１１」とする。
【００７５】
この図５に示すスペクトル算出部１３２−１１は、波形取得部５１０、管電圧導出部５２０、及び、スペクトル換算部５３０の各機能構成を有して構成されている。また、管電圧導出部５２０は、管球情報記憶部５２１、及び、波形処理部５２２を含み構成されている。
【００７６】
波形取得部５１０は、例えば放射線撮影装置１００に設けられた電圧計１１３から、放射線発生部１１０の管電圧波形を取得する。なお、波形取得部５１０は、測定器１６０に具備された線量計の情報に基づき放射線発生部１１０の管電圧波形を算出して取得する形態も採り得る。
【００７７】
管電圧導出部５２０は、管球情報記憶部５２１に記憶されている放射線発生部１１０の過渡応答特性と波形取得部５１０で取得された電圧波形とに基づいて、放射線発生部１１０の電圧波形を導出する。具体的に、管球情報記憶部５２１は、放射線発生部１１０の過渡応答特性に関する情報を記憶する。波形処理部５２２は、管球情報記憶部５２１に記憶されている放射線発生部１１０の過渡応答特性を用いて波形取得部５１０で取得された電圧波形を処理し、放射線発生部１１０の電圧波形を導出する。
【００７８】
スペクトル換算部５３０は、管電圧導出部５２０で導出した放射線発生部１１０の電圧波形に基づいて、放射線１０１のスペクトルを換算する。
【００７９】
図６は、図５に示す波形処理部５２２の機能構成の一例を示す図である。
図５に示す波形処理部５２２は、図６に示すように、平滑化部６１０、及び、波形平均部６２０を含み構成されている。
【００８０】
平滑化部６１０は、波形取得部５１０で取得された管電圧波形（図６では「入力管電圧波形」として記載）を平滑化する処理を行う。具体的に、平滑化部６１０は、放射線１０１の１パルスごと（取得される放射線画像で言えば１フレームごと）に、当該平滑化処理を行う。なお、平滑化部６１０による平滑化の手法としては、例えば移動平均や最小二乗法を用いた多項式・指数関数フィッティングが挙げられる。この際、例えば、波形取得部５１０で取得された管電圧波形を、第１管電圧Ｖ1の領域（領域１）、第２管電圧Ｖ2の領域（領域２）、及び、波尾の領域（領域３）に分割し、フィッティングを行うことが望ましい。また、例えば、移動平均の導出では、移動平均の導出に他の領域を含めないように処理を行う。また、例えば、多項式フィッティングを行う場合は、それぞれの領域で異なった係数を用いる。
【００８１】
波形平均部６２０は、波形取得部５１０において時系列で取得された複数の管電圧波形について平滑化部６１０で処理された複数の管電圧波形を平均化する処理を行う。そして、波形平均部６２０は、平均化処理によって得られた管電圧波形（図６では「出力管電圧波形」として記載）を出力する。具体的に、波形平均部６２０は、放射線１０１の複数のパルス間（取得される放射線画像で言えば複数のフレーム間）において、当該平均化処理を行う。即ち、波形平均部６２０では、平滑化部６１０で処理された複数の管電圧波形について時間方向の平均を行う。この時間方向の平均は、例えば、以下の（９）式を用いて再帰的に行うことができる。
【００８２】
【数７】
2019072190.tif 000009
【００８３】
ただし、（９）において、αは係数である。また、波形平均部６２０の平均化処理によって得られた管電圧波形（図６では「出力管電圧波形」として記載）は、前フレーム波形保存部６２１に保存され、次フレームの出力管電圧波形を計算するために用いられる。この際、過去の数フレームの情報を単純に平均してもよい。
【００８４】
また、適切な初期値を設定することで放射線１０１のパルス数が少ない場合でも適切な管電圧波形が求められる場合が存在する。この際の初期値は、モード遷移のたびに切り替えられ、最初の放射線の照射が開始される前に前フレーム波形保存部６２１に保存される。ここでの初期値の例としては、入力する管電圧波形（つまりインパルス応答がデルタ関数と仮定したときの波形）をそのまま用いればよい。例えば、下記の（１０）式に示すような階段関数を用いる。
【００８５】
【数８】
2019072190.tif 000010
【００８６】
ただし、（１０）式において、ｔ2は第１管電圧Ｖ1のＸ線照射開始時刻、ｔ3は第１管電圧Ｖ1のＸ線照射終了時刻、ｔ5は第２管電圧Ｖ2の最大管電圧に到達する時刻である（図３（ｂ）参照）。（１０）式は、放射線発生部１１０である放射線管球の過渡応答がない状態である。測定を重ねていくことにより、再帰フィルタの効果で、図３（ｂ）のような過渡応答特性に徐々に近づき、放射線管球の過渡応答を求めることができる。
【００８７】
その他のモード遷移前後で管電圧波形の変化が小さい場合には、初期値としてモード遷移前の管電圧波形をそのまま用いてもよい。また、初期値として、想定される管電圧波形を予め管球情報記憶部５２１に保管する方法を用いることができる。また、初期値として想定される管電圧波形を計算する場合には、後述する管電圧波形の第２取得例や第３取得例、第４取得例を用いてもよい（この取得例は計算値であり、実測値から求める管電圧波形の第１取得例と併用することで管電圧波形の精度が向上する）。
【００８８】
図７は、図６に示す波形処理部５２２の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００８９】
まず、ステップＳ７０１において、波形平均部６２０は、上述した管電圧波形の初期値を前フレーム波形保存部６２１に保存する。
【００９０】
続いて、ステップＳ７０２において、平滑化部６１０は、波形取得部５１０から管電圧波形（図６では「入力管電圧波形」として記載）を取得する。
【００９１】
続いて、ステップＳ７０３において、平滑化部６１０は、放射線１０１の１パルスごと（取得される放射線画像で言えば１フレームごと）に、ステップＳ７０２で取得した管電圧波形を平滑化する処理を行う。
【００９２】
続いて、ステップＳ７０４において、波形平均部６２０は、放射線１０１の複数のパルス間（取得される放射線画像で言えば複数のフレーム間）において、平滑化部６１０で処理された複数の管電圧波形を平均化する処理を行う。波形平均部６２０は、この平均化処理を再帰的に行う。
【００９３】
続いて、ステップＳ７０５において、波形平均部６２０は、平均化処理によって得られた管電圧波形（図６では「出力管電圧波形」として記載）を出力する。そして、ステップＳ７０５の処理が終了すると、図７に示すフローチャートの処理を終了する。
【００９４】
図５〜図７に示す管電圧波形の第１取得例では、管電圧波形の初期値を設定することにより、最初の撮影画像についても、もっともらしい放射線１０１のスペクトルを撮影前に予め用意することができる。これにより、リアルタイム性を著しく向上させることができる。また、平滑化部６１０と波形平均部６２０を設けることにより、管電圧波形の測定精度を向上させ、それゆえ精度の高い放射線１０１のスペクトルを算出することができる。さらに、時間方向の平均を再帰的なフィルタを施すことで、最初に定めた初期値から実測値に基づいた放射線１０１のスペクトルへ連続的に移行することが可能になり、不連続な変化による違和感を大きく低減することができる。
【００９５】
［管電圧波形の第２取得例］
放射線発生部１１０の管電圧波形の第２取得例は、様々な撮影条件における管電圧測定結果を事前に保持し、設定された撮影条件の管電圧波形を内挿・外挿により求める態様である。
【００９６】
図８は、本発明の第１の実施形態において、図１に示す放射線発生部１１０の管電圧波形の第２取得例に係るスペクトル算出部１３２の機能構成の一例を示す図である。ここで、この図８に示すスペクトル算出部１３２を「スペクトル算出部１３２−１２」とする。また、この図８において、図５に示す構成と同様の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９７】
この図８に示すスペクトル算出部１３２−１２は、撮影条件取得部８１０、管電圧導出部５２０、及び、スペクトル換算部５３０の各機能構成を有して構成されている。また、管電圧導出部５２０は、管球情報記憶部５２１、及び、補間・補外部５２３を含み構成されている。
【００９８】
撮影条件取得部８１０は、放射線発生部１１０の放射線撮影に係る撮影条件を取得する。
【００９９】
管電圧導出部５２０は、管球情報記憶部５２１に記憶されている放射線発生部１１０の過渡応答特性と撮影条件取得部８１０で取得された撮影条件とに基づいて、放射線発生部１１０の電圧波形を導出する。具体的に、管球情報記憶部５２１は、放射線発生部１１０の過渡応答特性に関する情報を記憶する。管電圧波形の第２取得例では、管球情報記憶部５２１は、予め取得された管電圧波形を記憶する。なお、管電圧波形は、キャリブレーション時に電圧計１１３を用いて取得するか或いは測定器１６０に具備された線量計を用いて取得する。なお、管電圧波形の第２取得例では、電圧計１１３や線量計はキャリブレーション時のみに必要になるから、これらの電圧計１１３や線量計は取り外し可能な形態にしてもよい。補間・補外部５２３は、管球情報記憶部５２１に記憶されている放射線発生部１１０の過渡応答特性を用いて撮影条件取得部８１０で取得された撮影条件をもとに補間・補外して、放射線発生部１１０の管電圧波形を導出する。
【０１００】
スペクトル換算部５３０は、管電圧導出部５２０で導出した放射線発生部１１０の電圧波形に基づいて、放射線１０１のスペクトルを換算する。
【０１０１】
ここで、管電圧波形の第２取得例では、モード遷移時に操作者が設定した管電圧を設定管電圧と呼び、電圧計１１３や線量計を用いて取得された管電圧を観測管電圧と呼ぶ。また、操作者が設定した管電流を設定管電流と呼び、操作者が設定したパルス幅を設定パルス幅と呼ぶ。なお、管電圧波形の管電圧は、観測管電圧の波形の意味である。
【０１０２】
観測管電圧波形は、キャリブレーション時の取得条件（キャリブレーション条件）と紐づけられて保存されている。キャリブレーション条件の項目として、設定管電圧、設定管電流、設定パルス幅等が挙げられる。そして、補間・補外部５２３は、予め取得された観測管電圧波形を、モード遷移時に設定された撮影条件をもとに補間・補外することで設定された撮影条件における観測管電圧波形を導出する。
【０１０３】
以下に、図８に示す管球情報記憶部５２１のデータ構造と補間方法について説明する。
観測管電圧波形の情報は、図８に示す管球情報記憶部５２１に示すような木（ツリー）構造によって整理される。管電圧波形の第２取得例では、第１階層で設定管電圧に関する分類を行い、第２階層で設定パルス幅に関する分類を行い、第３階層で設定管電流に関する分類を行っている。補間・補外部５２３は、最初に第３階層の設定管電流に関する補間を行い、次に第２階層の設定パルス幅に関する補間を行い、最後に第１階層の設定管電圧に関する補間を行う。
【０１０４】
図９は、図８に示す撮影条件取得部８１０及び管電圧導出部５２０の処理手順の一例を示すフローチャートである。また、図１０は、図８に示す補間・補外部５２３の処理を説明するための図である。
【０１０５】
まず、ステップＳ９０１において、撮影条件取得部８１０は、モード遷移時に設定された撮影条件を取得する。ここで取得される撮影条件は、管電圧波形の第２取得例では、設定管電圧、設定管電流、設定パルス幅とするが、本発明においてはこの形態に限定されるものではない。例えば、撮影条件として、放射線管球の温度やヒートユニットに関する情報を取得してもよい。この場合、温度やヒートユニットの補間プロセスがステップＳ９０１とステップＳ９０２の間に挿入される。
【０１０６】
続いて、ステップＳ９０２において、補間・補外部５２３は、上述した第３階層の設定管電流における観測管電圧波形を補間／補外により計算する。このステップＳ９０２の処理（具体的には、補間・補外部５２３の補間処理）のイメージを図１０（ａ）に示す。具体的に、補間・補外部５２３は、表示領域１０１１に示す観測管電圧波形のそれぞれの時間について、表示領域１０１２に示す管電流と観測管電圧の関係を補間によって求め、設定管電流の各時間における観測管電圧の値を導出する。この際の補間は、例えば最小二乗法による多項式フィッティング等の一般的方法を用いる。
【０１０７】
続いて、ステップＳ９０３において、補間・補外部５２３は、すべての設定パルス幅における観測管電圧波形の計算が終了したか否かを判断する。この判断の結果、すべての設定パルス幅における観測管電圧波形の計算については未だ終了していない場合には（Ｓ９０３／Ｎ）、ステップＳ９０２に戻り、ステップＳ９０２の処理を再度行う。
【０１０８】
一方、ステップＳ９０３の判断の結果、すべての設定パルス幅における観測管電圧波形の計算が終了した場合には（Ｓ９０３／Ｙ）、ステップＳ９０４に進む。
ステップＳ９０４に進むと、補間・補外部５２３は、すべての設定管電圧における観測管電圧波形の計算が終了したか否かを判断する。この判断の結果、すべての設定管電圧における観測管電圧波形の計算については未だ終了していない場合には（Ｓ９０４／Ｎ）、ステップＳ９０２に戻り、ステップＳ９０２以降の処理を再度行う。
【０１０９】
一方、ステップＳ９０４の判断の結果、すべての設定管電圧における観測管電圧波形の計算が終了した場合には（Ｓ９０４／Ｙ）、ステップＳ９０５に進む。
ステップＳ９０５に進むと、補間・補外部５２３は、上述した第２階層の設定パルス幅における観測管電圧波形を補間／補外により計算する。このステップＳ９０５の処理（具体的には、補間・補外部５２３の補間処理）のイメージを図１０（ｂ）に示す。具体的に、補間・補外部５２３は、表示領域１０２１に示す観測管電圧波形のそれぞれの時間について、表示領域１０２２に示すパルス幅と観測管電圧の関係を補間によって求め、設定パルス幅の各時間における観測管電圧の値を導出する。この際の補間時は、電圧＝０の領域１と、立下り領域である領域２と、立ち上がり領域である領域３のそれぞれで分割して、別々の式を導出することが望ましい。
【０１１０】
続いて、ステップＳ９０６において、補間・補外部５２３は、すべての設定管電圧における観測管電圧波形の計算が終了したか否かを判断する。この判断の結果、すべての設定管電圧における観測管電圧波形の計算については未だ終了していない場合には（Ｓ９０６／Ｎ）、ステップＳ９０５に戻り、ステップＳ９０５の処理を再度行う。
【０１１１】
一方、ステップＳ９０６の判断の結果、すべての設定管電圧における観測管電圧波形の計算が終了した場合には（Ｓ９０６／Ｙ）、ステップＳ９０７に進む。
ステップＳ９０７に進むと、補間・補外部５２３は、上述した第１階層の設定管電圧における観測管電圧波形を補間／補外により計算する。このステップＳ９０７の処理（具体的には、補間・補外部５２３の補間処理）のイメージを図１０（ｃ）に示す。具体的に、補間・補外部５２３は、表示領域１０３１に示す観測管電圧波形（表示領域１０３３に示す観測管電圧波形を含む）のそれぞれの時間について、表示領域１０３２に示す設定管電圧と観測管電圧の関係を補間によって求め、設定管電圧の各時間における観測管電圧の値を導出する。そして、ステップＳ９０７の処理が終了すると、図９に示すフローチャートの処理を終了する。
【０１１２】
補間・補外部５２３による補間の精度を重視する場合、図９に示す例のように、すべての設定管電圧と設定管電流の組み合わせの場合について処理を行うことが望ましいが、補間の精度を重視しない場合にはいくつかのデータの補間を省略することができる。例えば、図８に示す管球情報記憶部５２１に撮影条件に関する管電圧波形が保管されており、かつ、以下の表１に示す「設定条件」に記載の条件がモード遷移により設定された場合、補間に使用される管電圧波形は、撮影条件と隣接するキャリブレーション条件の管電圧波形である、表１の４つの補間条件［１］〜［４］のみでよい。
【０１１３】
【表１】
2019072190.tif 000011
【０１１４】
この場合、補間・補外部５２３は、まず、表１に示す４つの補間条件［１］〜［４］のそれぞれで、管電流Ｉ＝３ｍＡにおける管電圧波形を求める。その後、補間・補外部５２３は、補間条件［１］と補間条件［２］を用いて、（Ｖ１，Ｖ２，ｔ，Ｉ）＝（５０ｋＶ，１２０ｋＶ，５ｍｓ，３ｍＡ）の管電流波形を導出する。さらに、補間・補外部５２３は、補間条件［３］と補間条件［４］を用いて、（Ｖ１，Ｖ２，ｔ，Ｉ）＝（６０ｋＶ，１２０ｋＶ，５ｍｓ，３ｍＡ）の管電流波形を導出する。そして、補間・補外部５２３は、これら２つの管電圧波形を再度補間し、設定条件の管電圧波形を導出する。
【０１１５】
また、上述した例では、キャリブレーションについて、放射線撮影の前に行うものとしたが、放射線撮影の後に行うこともできる。一般には、画像形成のための放射線照射時以外に取得される。
【０１１６】
［管電圧波形の第３取得例］
上述した管電圧波形の第２取得例では、保持する（観測）管電圧波形の情報が膨大になることが懸念される。そこで、管電圧波形の第３取得例は、放射線発生部１１０である放射線管球が線形かつ時不変（Ｌｉｎｅａｒ  ａｎｄ  ｔｉｍｅ−ｉｎｖａｒｉａｎｔ  ：ＬＴＩ）の系であるとし、管電圧波形を保持する代わりに放射線管球のインパルス応答を保持し、それを用いて管電圧波形を取得する態様である。
【０１１７】
図１１は、本発明の第１の実施形態において、図１に示す放射線発生部１１０の管電圧波形の第３取得例に係るスペクトル算出部１３２の機能構成の一例を示す図である。ここで、この図１１に示すスペクトル算出部１３２を「スペクトル算出部１３２−１３」とする。また、この図１１において、図５及び図８に示す構成と同様の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１１８】
この図１１に示すスペクトル算出部１３２−１３は、撮影条件取得部８１０、管電圧導出部５２０、及び、スペクトル換算部５３０の各機能構成を有して構成されている。また、管電圧導出部５２０は、管球情報記憶部５２１、波形処理部５２２、補間・補外部５２３、畳み込み計算部５２４、及び、インパルス応答計算部５２５を含み構成されている。
【０１１９】
管球情報記憶部５２１は、放射線発生部１１０の過渡応答特性としてインパルス応答特性に関する情報を記憶する。具体的に、管電圧波形の第３取得例では、管球情報記憶部５２１に、キャリブレーション時のインパルス応答取得条件（キャリブレーション条件）と紐づけられてインパルス応答が記憶される。この際、キャリブレーション条件の項目としては、設定管電圧、設定管電流、設定パルス幅等が挙げられる。ここで、図１１に示す例では、管球情報記憶部５２１に、各管電流におけるインパルス応答を記憶している。
【０１２０】
畳み込み計算部５２４は、インパルス応答に係る畳み込み処理を行う。インパルス応答計算部５２５は、インパルス応答に係る計算を行う。
【０１２１】
図１２は、図１１に示す管電圧導出部５２０の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【０１２２】
まず、ステップＳ１２０１において、インパルス応答計算部５２５は、インパルス応答ｇ（ｔ）を計算する。このインパルス応答ｇ（ｔ）の計算には、撮影条件取得部８１０が取得した、遷移モードや変化状態に関する情報を用いる。また、インパルス応答は、例えば、管電流依存性や放射線管球の温度依存性、ヒートユニット依存性が存在するから、撮影条件取得部８１０が取得した情報に対応するインパルス応答を適宜計算する必要がある。一例として、放射線発生部１１０である放射線管球の管電流が変化した場合の計算方法について図１３を用いて以下に説明する。
【０１２３】
図１３は、図１１に示すインパルス応答計算部５２５によるインパルス応答の計算例を示す図である。
この場合、管球情報記憶部５２１には、管電流と紐づけられた放射線管球のインパルス応答の測定結果を複数保持しておく。また、図１１に示すスペクトル算出部１３２−１３において、表示領域１３０２に示す設定管電流におけるインパルス応答は、補間・補外部５２３及びインパルス応答計算部５２５によって、時間ごとにインパルス応答の測定結果を補間或いは補外して求める。表示領域１３０１は、測定された複数の管電流におけるインパルス応答を、時間、管電流、インパルス応答の関係に並べたものである。
【０１２４】
また、インパルス応答は、予めキャリブレーションとして取得する。なお、例えば、インパルス応答計算部５２５によるインパルス応答の計算は、放射線管球の温度やヒートユニットについても全く同様に行うことができる。つまり、この場合、放射線管球の温度やヒートユニットを放射線管球のインパルス応答と結び付けて管球情報記憶部５２１に保管し、管電流と同様に補間すればよい。
【０１２５】
ここで、再び、図１２の説明に戻る。
続いて、ステップＳ１２０２において、管電圧導出部５２０は、放射線発生部１１０の管電圧波形に係る管球入力波形ｆ（ｔ）を取得する。この際の管電圧波形は、例えば（８）式において上述した階段関数等が挙げられるが、本実施形態においてはこれに限定されるものではない。特に、管電圧波形の第３取得例では、入力が（１０）式において上述した階段関数以外の任意の波形（例えば三角波等）について放射線１０１のスペクトルを求めることができることが最大の長所である。
【０１２６】
続いて、ステップＳ１２０３において、例えば畳み込み計算部５２４は、ステップＳ１２０１で取得したインパルス応答ｇ（ｔ）とステップＳ１２０２で取得した管球入力波形ｆ（ｔ）とを用いて、管電圧出力波形ｈ（ｔ）を畳み込みにより計算する。具体的に、管電圧出力ｈ（ｔ）を以下の（１１）式により計算する。
【０１２７】
【数９】
2019072190.tif 000012
【０１２８】
このステップＳ１２０３において、管電圧出力波形ｈ（ｔ）が取得できると、その後は、例えば図４に示すフローチャートの処理に従って放射線１０１のスペクトルを算出する。
【０１２９】
図１４は、本発明の第１の実施形態において、図１に示す放射線発生部１１０の管電圧波形の第３取得例に係るインパルス応答のキャリブレーション方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。本例のキャリブレーションは、例えばインパルス応答計算部５２５が、ステップ応答をラプラス変換／逆変換することで求めることができる。
【０１３０】
まず、ステップＳ１４０１において、例えばインパルス応答計算部５２５は、ステップ関数を入力する。ここで入力される関数の例としては、例えば以下の（１２）式に示す一段の階段関数を挙げることができる。
【０１３１】
【数１０】
2019072190.tif 000013
【０１３２】
なお、（１２）式において、ｔA＝０、ｔB＝無限大とみなせるような立下りのない階段関数を用いてもよい。
【０１３３】
続いて、ステップＳ１４０２において、例えばインパルス応答計算部５２５は、ステップＳ１４０１で入力したステップ関数の応答（管電圧波形）を測定する。測定については、例えば電圧計１１３や測定器１６０に具備された線量計を用いて測定する。なお、キャリブレーションが終了し、インパルス応答の組が管球情報記憶部５２１に保存された後は、電圧計１１３や線量計を外してもよい。
【０１３４】
続いて、ステップＳ１４０３において、波形処理部５２２（平滑化部６１０）は、ステップＳ１４０２で得られたステップ関数の応答を１パルス内で平滑化する。
【０１３５】
続いて、ステップＳ１４０４において、波形処理部５２２（波形平均部６２０）は、ステップＳ１４０３で得られた結果をフレーム間で平均化する処理を行う。
【０１３６】
続いて、ステップＳ１４０５において、インパルス応答計算部５２５は、ステップＳ１４０３及びＳ１４０４で処理されたステップ関数の応答をラプラス変換し、伝達関数を計算する。ここで、入力のラプラス変換（入力から数値的に計算される）をＦ（ｓ）とし、伝達関数をＧ（ｓ）、出力のラプラス変換をＨ（ｓ）とすると、以下の（１３）式となる。
【０１３７】
【数１１】
2019072190.tif 000014
【０１３８】
ステップ関数のラプラス変換は、Ｆ（ｓ）＝１／ｓとなるから、伝達関数Ｇ（ｓ）は、以下の（１４）式となる。
【０１３９】
【数１２】
2019072190.tif 000015
【０１４０】
続いて、ステップＳ１４０６において、インパルス応答計算部５２５は、ステップＳ１４０５で求めた伝達関数Ｇ（ｓ）を逆ラプラス変換してインパルス応答ｇ（ｔ）を求める。そして、このステップＳ１４０６の処理が終了すると、図１４に示すフローチャートの処理が終了する。
【０１４１】
なお、この管電圧波形の第３取得例では、電圧計１１３や測定器１６０に具備された線量計はキャリブレーション時のみに必要になるから、これらの電圧計１１３や線量計は取り外し可能な形態にしてもよい。また、この管電圧波形の第３取得例では、ステップ関数を入力し、その応答から放射線管球のインパルス応答を求めたが、代わりにインパルス関数を入力し、フーリエ変換／逆変換を行うことで直接インパルス応答を求めてもよい。また、放射線管球の線形時不変性の確認は、ある条件でインパルス応答を上記の手法で求め、管電流を固定し設定管電圧とパルス幅を様々に変更したときの実測管電圧波形と、求めたインパルス応答から計算される管電圧波形を比較すればよい。もし、線形時不変性が精度良く成立しない場合には、入力値に応じてインパルス応答を適宜修正する必要がある。
【０１４２】
また、上述した例では、ラプラス変換を用いて伝達関数を求めたが、ｚ変換などの同様の方法を用いて求めてもよい。また、インパルス応答のパラメータ依存性（例えば管電流依存性や放射線管球の温度依存性、ヒートユニット依存性等）が無視できる場合には、図１３に示すような補間の過程を省略することができる。また、キャリブレーションは放射線撮影の前に行うものとしたが、放射線撮影の後に行うこともできる。一般には、画像形成のための放射線照射時以外に取得される。
【０１４３】
［管電圧波形の第４取得例］
管電圧波形の第４取得例は、上述した管電圧波形の第３取得例と同様に、インパルス応答を求め、それを入力波形と畳み込むことで出力波形を導出するものであるが、管電圧波形の第４取得例ではインパルス応答を既知の関数でモデル化する態様である。これにより、計算量を大幅に低減することができる。
【０１４４】
図１５は、本発明の第１の実施形態において、図１に示す放射線発生部１１０の管電圧波形の第４取得例に係るスペクトル算出部１３２の機能構成の一例を示す図である。ここで、この図１５に示すスペクトル算出部１３２を「スペクトル算出部１３２−１４」とする。また、この図１５において、図５、図８及び図１１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１４５】
この図１５に示すスペクトル算出部１３２−１４は、撮影条件取得部８１０、管電圧導出部５２０、及び、スペクトル換算部５３０の各機能構成を有して構成されている。また、管電圧導出部５２０は、管球情報記憶部５２１、波形処理部５２２、補間・補外部５２３、畳み込み計算部５２４、及び、応答フィッティング部５２６を含み構成されている。
【０１４６】
管球情報記憶部５２１は、図１５に示すように、応答モデル保持部１５０１と、パラメータ保持部１５０２を含み構成されている。
【０１４７】
応答フィッティング部５２６は、応答モデル保持部１５０１が保持する応答モデルに係るフィッティングの処理を行う。
【０１４８】
応答モデル保持部１５０１が保持する放射線管球のインパルス応答に係る応答モデルは、例えば、以下の（１５）式や図１５に示すような、デルタ関数と複数の時定数（の逆数）を持つ指数関数の和で表現することができる。
【０１４９】
【数１３】
2019072190.tif 000016
【０１５０】
ただし、（１５）式において、ｎは離散的な時間、δ（ｎ）はデルタ関数（即ち、δ（ｎ）＝１（ｎ＝０）或いは０（n≠０））、ｅｘｐ（・）は指数関数、θ（ｎ）は０（ｎ＜０）或いは１（ｎ≧０）である。
【０１５１】
また、（１５）式におけるｂ0，ａl，ｂl（ｌ＝１~Ｌ）がインパルス応答を特徴付けるパラメータであり、これらの値は、パラメータ保持部１５０２に保存される。また、（１５）式におけるＬは、時定数の数であり、例えばＬ＝４とすればよい。
【０１５２】
図１７は、本発明の第１の実施形態において、図１に示す放射線発生部１１０の管電圧波形の第４取得例に係るインパルス応答のキャリブレーション方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。この図１７では、図１７（ａ）にフローチャートを記載し、図１７（ｂ）にインパルス応答に係る数式１７１０及びステップ応答に係る数式１７２０を記載している。また、図１７（ａ）において。図１４に示す処理と同様の処理については同じステップ番号を付している。
【０１５３】
まず、図１７（ａ）のステップＳ１４０１において、例えば応答フィッティング部５２６は、ステップ関数を入力する。
【０１５４】
続いて、図１７（ａ）のステップＳ１４０２において、例えば応答フィッティング部５２６は、図１７（ａ）のステップＳ１４０１で入力したステップ関数の応答（管電圧波形）を測定する。
【０１５５】
続いて、図１７（ａ）のステップＳ１４０３において、波形処理部５２２（平滑化部６１０）は、図１７（ａ）のステップＳ１４０２で得られたステップ関数の応答を１パルス内で平滑化する。
【０１５６】
続いて、図１７（ａ）のステップＳ１４０４において、波形処理部５２２（波形平均部６２０）は、図１７（ａ）のステップＳ１４０３で得られた結果をフレーム間で平均化する処理を行う。
【０１５７】
続いて、図１７（ａ）のステップＳ１７０１において、応答フィッティング部５２６は、ステップＳ１４０３及びＳ１４０４で処理されたステップ関数の応答を関数の解析解でフィッティングし、上述したパラメータを導出する。
【０１５８】
続いて、図１７（ａ）のステップＳ１７０２において、応答フィッティング部５２６は、ステップＳ１７０１で導出したパラメータを仮定したインパルス応答の式に代入して、インパルス応答を求める。このステップＳ１７０２の処理が終了すると、図１７に示すフローチャートの処理を終了する。
【０１５９】
インパルス応答は、例えば、管電流依存性や、放射線管球の温度依存性、ヒートユニット依存性等が存在するため、それらの値に対応するインパルス応答を導出する必要がある。管電圧波形の第４取得例では、パラメータについて、補間・補外部５２３によって補間・補外を行う。応答フィッティング部５２６は、例えば各管電流においてインパルス応答のパラメータを求め、それを図１６に示す横軸が管電流で縦軸がパラメータのグラフにフィッティングする。そして、応答フィッティング部５２６は、次のモード遷移時に入力されたパラメータをフィッティング関数に入力し、出力された値を使用するパラメータとすればよい。
【０１６０】
上述した管電圧波形の第３取得例では、すべての時間についてデータを保持し、補間する必要があったが、管電圧波形の第４取得例では、補間対象がパラメータｂ0，ａl，ｂl（ｌ＝１~Ｌ）のみであるため、計算量を大幅に削減することができる。例えば、Ｌ＝４の場合、ｂ0，ａ1，ａ2，ａ3，ａ4，ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4の９つのデータの補間を行えばよい。
【０１６１】
なお、例えば、インパルス応答の計算は、放射線管球の温度やヒートユニットについても全く同様に行うことができることは、上述した管電圧波形の第３取得例の場合と同様である。
【０１６２】
例えば、図１７（ａ）のステップＳ１４０１で入力したステップ関数が以下の（１６）式であるとき、（１５）式のモデルを仮定すると、ステップ応答は、以下の（１７）式のように解析的に求めることができる。
【０１６３】
【数１４】
2019072190.tif 000017
【０１６４】
この場合、図１７（ａ）のステップＳ１７０１において、応答フィッティング部５２６は、（１７）式を、ステップＳ１４０４で求めたステップ関数の応答の時間平均のデータにフィッティングする。フィッティングは、例えば、ステップ関数の応答の時間平均と（１７）式の差の二乗が最小になるようにする等、一般的に用いられる手法を用いて行えばよい。これにより、パラメータｂ0，ａl，ｂlが決定される。そして、図１７（ａ）のステップＳ１７０２において、応答フィッティング部５２６は、決定されたパラメータを、（１５）式に代入することにより、インパルス応答を求めることができる。
【０１６５】
この管電圧波形の第４取得例では、モデル化することで補間するデータ数が大幅に低減できるメリットを上述したが、もう１つのメリットは、出力管電圧波形を数値解でなく、解析解（解析的に求められた、関数や係数で表すことのできる解）で求めることができることである。例えば、入力f（ｎ）が以下の（１８）式のような階段関数であった場合、その出力ｈ（ｍ）（インパルス応答ｇ（ｎ）は（１５）式）は以下の（１８）式に示す形となる。
【０１６６】
【数１５】
2019072190.tif 000018
【０１６７】
よって、こうした解析解を管球情報記憶部５２１に保存すれば、畳み込みの演算なしに出力管電圧を求めることができる。
【０１６８】
その他の波形も、ラプラス変換等を用いて代数的に求めることができる場合がある。また、管電圧波形の第４取得例で用いるモデルは、（１５）式に限定されるものではなく、他のモデルを用いることができる。例えば、インパルス応答をｎ次の多項式で近似したモデルでもよい（この場合、パラメータは多項式の係数になる）。ただし、他のモデルを用いた場合、必ずしも（１７）式のようにフィッティングのみでインパルス応答のパラメータを求められるとは限らず、ラプラス変換や、ｚ変換、フーリエ変換が必要になる場合が存在する。また、モデルは、実時間におけるものとは限らず、例えばフーリエ変換後の周波数空間やｚ変換のｚ空間、ラプラス変換後のｓ空間におけるモデルを仮定してもよい。
【０１６９】
また、管電圧波形の第４取得例では、ステップ関数を入力し、その応答から放射線管球のインパルス応答を求めたが、代わりにインパルス関数を入力し、その応答をフィッティングすることで直接インパルス応答を求めてもよい。
【０１７０】
なお、上述した管電圧波形の第２取得例からこの管電圧波形の第４取得例までの処理は、上述した管電圧波形の第１取得例の処理とは異なり、キャリブレーション時に予め用意された情報から過渡応答を計算することができるため、放射線画像取得中に、管電圧等の放射線１０１のスペクトルに関連する情報の測定が困難な場合には有効な手段である。また、この管電圧波形の第４取得例では、キャリブレーションは放射線撮影の前に行うものとしたが、放射線撮影の後に行うこともできる。一般には、画像形成のための放射線照射時以外に取得される。
【０１７１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下の第２の実施形態の説明では、上述した第１の実施形態と共通する事項についてはその説明を省略し、上述した第１の実施形態と異なる事項について説明を行う。
【０１７２】
第２の実施形態に係る放射線撮影装置の概略構成は、図１に示す第１の実施形態に係る放射線撮影装置１００の概略構成と同様である。また、図１に示す放射線検出部１２０の回路構成及びその動作方法も、図２及び図３に示す第１の実施形態に係る放射線検出部１２０の回路構成及びその動作方法と同様である。
【０１７３】
上述した第１の実施形態では、管電圧波形を求めることで放射線１０１のスペクトルを算出する形態であったが、第２の実施形態では、管電圧波形を求めずに、放射線１０１のスペクトルを測定し、測定した放射線１０１のスペクトルと撮影条件とを紐づけることにより、直接、放射線１０１のスペクトルを検出する形態である。この場合、放射線発生部１１０である放射線管球の過渡応答は、放射線１０１のスペクトルの測定時に考慮されることになる。
【０１７４】
図１８は、本発明の第２の実施形態を示し、図１に示すスペクトル算出部１３２の機能構成の一例を示す図である。ここで、この図１８に示すスペクトル算出部１３２を「スペクトル算出部１３２−２」とする。また、この図１８において、図５、図８、図１１及び図１５に示す構成と同様の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１７５】
この図１８に示すスペクトル算出部１３２−２は、撮影条件取得部８１０、及び、スペクトル換算部５３０の各機能構成を有して構成されている。また、スペクトル換算部５３０は、第１の実施形態における管球情報記憶部５２１に相当する管球情報記憶部５３１、及び、第１の実施形態における補間・補外部５２３に相当する補間・補外部５３２を含み構成されている。
【０１７６】
撮影条件取得部８１０は、放射線発生部１１０の放射線撮影に係る撮影条件を取得する。スペクトル換算部５３０は、管球情報記憶部５３１に記憶されている放射線発生部１１０の過渡応答特性に基づき撮影条件取得部８１０で取得された撮影条件を処理して、放射線１０１のスペクトルを換算する。
【０１７７】
管球情報記憶部５３１は、放射線発生部１１０である放射線管球の過渡応答特性に関する情報を記憶する。具体的に、管球情報記憶部５３１は、放射線発生部１１０の過渡応答特性として、キャリブレーション条件（設定管電圧、設定管電流、設定パルス幅、放射線管球の温度、放射線管球のヒートユニット）に紐づけられた放射線１０１のスペクトル（横軸がフォトン１つのエネルギー、縦軸がフォトン個数であるヒストグラム）を記憶している。この際のスペクトルは、低エネルギーの第１管電圧Ｖ1に対応するスペクトル、高エネルギーの第２管電圧Ｖ2に対応するスペクトルがそれぞれ記憶されている。また、同じ第２管電圧Ｖ2でも、第１管電圧Ｖ1の値が異なると第２管電圧Ｖ2のスペクトルの形状が変化するため、第１管電圧Ｖ1が異なる場合には、それぞれの第１管電圧Ｖ1における第２管電圧Ｖ2のスペクトルを保持することが望ましい。
【０１７８】
補間・補外部５３２は、管球情報記憶部５３１に記憶されている放射線発生部１１０の過渡応答特性を用いて撮影条件取得部８１０で取得された撮影条件を補間・補外して、放射線１０１のスペクトルを換算する。
【０１７９】
上述した第１の実施形態では、管電圧導出部５２０が管球情報記憶部５２１を具備する形態であったが、第２の実施形態では、管電圧の導出が不要であるために管電圧導出部５２０を構成しない。このため、第１の実施形態における管球情報記憶部５２１に相当する管球情報記憶部５３１をスペクトル換算部５３０に具備する形態となっている。
【０１８０】
図１９は、図１８に示すスペクトル算出部１３２−２の処理手順の一例を示すフローチャートである。この図１９において、図４に示す処理と同様の処理については同じステップ番号を付しており、その詳細な説明は省略する。
【０１８１】
まず、図１９のステップＳ４０１において、スペクトル算出部１３２−２は、モード遷移や状態変化を検知した場合に、検知したモード遷移や状態変化に関する情報を取得する。
【０１８２】
続いて、ステップＳ１９０１において、スペクトル算出部１３２−２は、ステップＳ４０１で取得した情報に基づいて、放射線１０１のスペクトルを算出する。ここで、本実施形態において、スペクトルは、フォトン１個のエネルギーの関数であるだけでなく、管電流と入力パルス幅の関数でもある。この場合、スペクトル算出部１３２−２は、管電圧を固定し、複数の入力パルス幅或いは管電流でデータを取得し、取得したデータを図２０の表示領域２００１に示すようなｘ軸をパルス幅、ｙ軸を管電流、ｚ軸をフォトン個数の３次元グラフに並べる（図２０の表示領域２００１の測定値（黒点））。そして、スペクトル算出部１３２−２は、これらの点について曲面となる関数Φ（Ｅ：ｍＡ，ｍｓ）（ただし、Ｅはフォトン１個のエネルギー、ｍＡは管電流、ｍｓはパルス幅）を２次元フィッティングすることで、任意の管電流、パルス幅についてフォトンの個数を求める。そして、スペクトル算出部１３２−２は、この関数Φ（Ｅ：ｍＡ，ｍｓ）を、各エネルギーＥについて保持することにより、図２０の表示領域２００２に示すように、取得した撮影条件から放射線１０１のスペクトルを求めることができる。
【０１８３】
なお、入力パルス幅が長く、管電流が大きいところでは、入力パルス幅・管電流依存性が見られない。そうした入力パルス幅・管電流のところでは、データ取得を省略する。
【０１８４】
また、本実施形態では、同じ第２管電圧Ｖ2においても、第１管電圧Ｖ1が異なる場合には、それぞれの第１管電圧Ｖ1における第２管電圧Ｖ2のスペクトルを保持することとしたが、精度を考慮する不要が無い場合には、同じ第２管電圧Ｖ2の間でデータを共有してもよい。また、逆に、同じ第１管電圧Ｖ1において、第２管電圧Ｖ2が異なる場合でも、それぞれの第２管電圧Ｖ2における第１管電圧Ｖ1のスペクトルを保持してもよい。
【０１８５】
また、測定されたスペクトルの取得は、測定器１６０に具備されたスペクトロメータを用いて取得する。そして、取得されたスペクトルは、第１管電圧Ｖ1、第２管電圧Ｖ2、管電流、パルス幅に紐づけられて、管球情報記憶部５３１に保存される。
【０１８６】
また、第２の実施形態は、第１の実施形態における管電圧波形の第１取得例と異なり、キャリブレーション時に予め用意された情報から過渡応答を計算することができるため、放射線画像取得中に、管電圧等の放射線１０１のスペクトルに関連する情報の測定が困難な場合は有効な手段である。また、キャリブレーションは放射線撮影の前に行うものとしたが、放射線撮影の後に行うこともできる。一般には、画像形成のための放射線照射時以外に取得される。
【０１８７】
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、本発明に含まれる。
【０１８８】
なお、上述した本発明の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【０１８９】
１００：放射線撮影装置、１０１：放射線、１０２：放射線フィルタ、１０３：架台、１０４：温度計、１１０：放射線発生部、１２０：放射線検出部、１３０：処理・制御部、１３１：前処理部、１３２：スペクトル算出部、１３３：スペクトル空間情報算出部、１３４：ＡＥＣ処理部、１４０：操作部、１５０：表示部、１６０：測定器
【図１】
2019072190.tif 000019
【図２】
2019072190.tif 000020
【図３】
2019072190.tif 000021
【図４】
2019072190.tif 000022
【図５】
2019072190.tif 000023
【図６】
2019072190.tif 000024
【図７】
2019072190.tif 000025
【図８】
2019072190.tif 000026
【図９】
2019072190.tif 000027
【図１０】
2019072190.tif 000028
【図１１】
2019072190.tif 000029
【図１２】
2019072190.tif 000030
【図１３】
2019072190.tif 000031
【図１４】
2019072190.tif 000032
【図１５】
2019072190.tif 000033
【図１６】
2019072190.tif 000034
【図１７】
2019072190.tif 000035
【図１８】
2019072190.tif 000036
【図１９】
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【図２０】
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