(57)【要約】  マルチエネルギＸ線画像処理方法およびそのシステムを開示する。本発明の一側に係るマルチエネルギＸ線画像処理方法は、選定された時間区間でマルチエネルギＸ線ソースから造影剤が投与されたターゲットを経由して形成された複数のターゲット画像を取得するステップと、前記ターゲット画像に対して画像信号処理を行うステップとを含む。
2013516269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選定された時間区間でマルチエネルギＸ線ソースから造影剤が投与されたターゲットを経由して形成された複数のターゲット画像を取得するステップと、
前記ターゲット画像に対して画像信号処理を行うステップと、
を含むマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項２】
前記画像信号処理を行う前記ステップは、
前記時間区間内の一定の時間帯別または／および前記マルチエネルギＸ線ソースから照射されたマルチエネルギＸ線のエネルギレベル別画像を処理するステップである請求項１に記載のマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項３】
前記画像信号処理を行う前記ステップは、
前記複数の画像を用いて前記ターゲットを構成する物質別初期画像を推定するステップと、
前記初期画像に対して前記各物質に対する物質分離画像を取得するが、選定された費用関数を最小化する補正値を演算し、前記初期画像に前記補正値を適用して前記初期画像を前記物質分離画像に更新するステップと、
前記物質分離画像を分析して前記ターゲットに投与された前記造影剤の量を測定するステップと、
を含む請求項１に記載のマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項４】
前記画像信号処理を行う前記ステップは、
前記測定された造影剤の量によって前記時間区間内の前記造影剤量に対する力学分析を行うステップをさらに含む請求項３に記載のマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項５】
前記ターゲット画像で予め決定した関心領域を探索し、探索された前記関心領域を別に格納するターゲット画像に対する前処理を行うステップをさらに含む請求項１に記載のマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項６】
前記前処理は、前記ターゲット画像でモーションアーチファクトを除去するターゲット画像に対する前処理を行うステップをさらに含む請求項１に記載のマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項７】
前記ターゲット画像に対して画像信号処理を行うステップは、
複数のターゲット画像から、表示可能な構成要素の情報またはターゲットを含む身体の領域を構成する少なくとも１つ以上の光の減衰を表現する画像と、前記領域に対するコンプトン散乱を表現する画像と、２つ以上のエネルギバンドの各ターゲット画像に対応する少なくとも予め決められた時間間隔に対する差分画像を含む画像と、領域に対するＸ線血管造影術を代表する画像を含む複数のターゲット画像とから情報を分解するステップを含む請求項１に記載のマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項８】
請求項１に記載された方法を行うプログラムが記録されたコンピュータ読み出し可能な記録媒体。
【請求項９】
請求項３に記載された方法を行うプログラムが記録されたコンピュータ読み出し可能な記録媒体。
【請求項１０】
ターゲットから検出された少なくとも１つ以上の分解画像を生成するためにマルチエネルギＸ線ソースを用いてマルチエネルギＸ線の少なくとも２以上のエネルギバンドから検出された情報を生成するにおいて、
選定された時間区間でマルチエネルギＸ線ソースから造影剤が投与されたターゲットを経由して形成された複数のターゲット画像を取得するステップと、
前記ターゲット画像に対して画像信号処理を行うステップと、
を含むマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項１１】
造影剤を選択材料として身体に投与するステップをさらに含む請求項１０に記載のマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項１２】
前記ターゲット画像に対して画像信号処理を行うステップは、
前記ターゲットを構成する物質別物質分離画像を分析して前記ターゲットに投与された前記造影剤の量を測定するステップと、
前記測定された造影剤の量により前記時間区間内の前記造影剤量に対する力学分析を行うステップと、
前記実行された力学分析とダイナミックテーブル（ｄｙｎａｍｉｃｓ  ｔａｂｌｅ）を比較して少なくとも１つ以上のターゲット内の病変または塊りが悪性腫瘍であるか否かを診断するステップと、
を含む請求項１１に記載のマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項１３】
前記診断結果を出力するステップを含む請求項１２に記載のマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項１４】
前記ターゲット画像に対して画像信号処理を行うステップは、
前記ターゲットを構成する物質別物質分離画像を分析して前記ターゲットに投与され、物質分離画像を基にターゲット内で発見された選択材料としての、前記造影剤の量を測定するステップと、
前記測定された造影剤の量により前記時間区間内の前記造影剤の量に対する力学分析を行うステップと、
前記実行された力学分析とダイナミックテーブル（ｄｙｎａｍｉｃｓ  ｔａｂｌｅ）を比較して少なくとも１つ以上の病変または塊りのターゲットが悪性腫瘍であるか否かを診断するステップと、
を含む請求項１０に記載のマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項１５】
前記物質分離画像は、選定された時間区間で複数の選定された時間の間にアップデートされる請求項１４に記載のマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項１６】
請求項１０に記載された方法を行うプログラムが記録されたコンピュータ読み出し可能な記録媒体。
【請求項１７】
請求項１４に記載された方法を行うプログラムが記録されたコンピュータ読み出し可能な記録媒体。
【請求項１８】
前記ターゲット画像に対して画像信号処理を行うステップは、
複数のターゲット画像から、表示可能な構成要素の情報またはターゲットを含む身体の領域を構成する少なくとも１つ以上の光の減衰を表現する画像と、前記領域に対するコンプトン散乱を表現する画像と、２つ以上のエネルギバンドの各ターゲット画像に対応する少なくとも予め決められた時間間隔に対する差分画像を含む画像と、領域に対するＸ線血管造影術を代表する画像を含む複数のターゲット画像とから情報を分解するステップを含む請求項１１に記載のマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項１９】
選定された時間区間でマルチエネルギＸ線ソースから造影剤が投与されたターゲットを経由して形成された複数のターゲット画像を取得するステップと、
前記ターゲット画像に対して画像信号処理を実行するが、
（１）前記時間区間内の一定時間別または／および前記マルチエネルギＸ線ソースから照射されたマルチエネルギＸ線のエネルギレベル別画像を処理するか、
（２）前記ターゲットを構成する物質別物質分離画像を分析して前記ターゲットに投与された前記造影剤の量を測定するか、あるいは
（３）前記測定された造影剤の量によって前記時間区間内の前記造影剤量に対する力学分析を行うステップと、
前記画像信号処理されたターゲット画像を所定の表示手段によって表示されるように制御するステップと、
を含むマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項２０】
前記ターゲット画像に対して画像信号処理を行うステップは、
複数のターゲット画像から、表示可能な構成要素の情報またはターゲットを含む身体の領域を構成する少なくとも１つ以上の光の減衰を表現する画像と、前記領域に対するコンプトン散乱を表現する画像と、２つ以上のエネルギバンドの各ターゲット画像に対応する少なくとも予め決められた時間間隔に対する差分画像を含む画像と、領域に対するＸ線血管造影術を代表する画像を含む複数のターゲット画像とから情報を分解するステップを含む請求項１９に記載のマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項２１】
前記実行された力学分析とダイナミックテーブル（ｄｙｎａｍｉｃｓ  ｔａｂｌｅ）を比較して少なくとも１つ以上のターゲット内の病変または塊りが悪性腫瘍であるか否かを診断するステップをさらに含む請求項１９に記載のマルチエネルギＸ線画像処理方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載された方法を行うプログラムが記録されたコンピュータ読み出し可能な記録媒体。
【請求項２３】
マルチエネルギＸ線ソースを制御して選定された時間区間の間にマルチエネルギＸ線が前記ターゲットに照射されるように制御する制御部と、
前記マルチエネルギＸ線ソースから造影剤が投与されたターゲットを経由して形成された複数のターゲット画像を取得するＸ線検出器と、
信号処理および分析部と、
を含み、
前記信号処理および分析部は、
（１）前記時間区間内の一定時間別または／および前記マルチエネルギＸ線ソースから照射されたマルチエネルギＸ線のエネルギレベル別画像を処理して、
（２）前記ターゲットを構成する物質別物質分離画像を分析して前記ターゲットに投与された前記造影剤の量を測定して、
（３）前記測定された造影剤の量によって前記時間区間内の前記造影剤の量に対する力学分析を行うマルチエネルギＸ線画像処理装置。
【請求項２４】
前記信号処理および分析部は、
前記ターゲット画像に対して関心領域処理またはモーションアーチファクトを除去する前処理を行う前処理部をさらに含む請求項２３に記載のマルチエネルギＸ線画像処理装置。
【請求項２５】
前記信号処理および分析部は、
複数のターゲット画像から、表示可能な構成要素の情報またはターゲットを含む身体の領域を構成する少なくとも１つ以上の光の減衰を表現する画像と、前記領域に対するコンプトン散乱を表現する画像と、２つ以上のエネルギバンドの各ターゲット画像に対応する少なくとも予め決められた時間間隔に対する差分画像を含む画像と、領域に対するＸ線血管造影術を代表する画像を含む複数のターゲット画像とから情報を分解する請求項２３に記載のマルチエネルギＸ線画像処理装置。
【請求項２６】
前記信号処理および分析部は、
前記実行された力学分析とダイナミックテーブル（ｄｙｎａｍｉｃｓ  ｔａｂｌｅ）を比較して少なくとも１つ以上のターゲット内の病変または塊りが悪性腫瘍であるか否かを診断する請求項２２に記載のマルチエネルギＸ線画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
マルチエネルギＸ線画像処理方法およびそのシステムを開示する。
【背景技術】
【０００２】
マルチエネルギＸ線画像（Ｘ−ｒａｙ  Ｉｍａｇｅｓ）処理システムは、２つ以上のエネルギバンドのＸ線画像を取得することができる。一般に、物質は互いに異なるエネルギバンドで互いに異なるＸ線減衰特性を示すため、このような特性を用いて物質別画像分離が可能である。
【０００３】
Ｘ線を用いる主目的のうちの１つは癌（ｃａｎｃｅｒ）検出であり、このためには高い感度（Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を有するシステムが要求される。しかし、実際の臨床では、高い感度はもちろん、高い特異性（Ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ）も要求される。良性／悪性腫塊を区分できる方法の浸湿赤生体検査（Ｉｎｖａｓｉｖｅ  ｂｉｏｐｓｙ）が患者に与える影響が大きいため、Ｘ線画像処理システムを用いて人体組職内の悪性腫塊（Ｍａｌｉｇｎａｎｔ  ｌｅｓｉｏｎ）だけを検出して出すことが重要なイシューとなり得る。
【０００４】
現在、Ｘ線画像処理システムを利用した癌診断は、悪性腫瘍と良性腫瘍の腫塊の形によって行われる場合が多い。良性腫瘍の場合、周辺組織に侵透性がないため、周辺組織との境界線が滑らかで形が丸い場合が多い。しかし、悪性腫瘍の場合、滑らかでない境界線が観測される。または、形状は丸い腫瘍であっても、時々悪性の腫瘍と判明する場合がある。３ＤＸ線ＣＴではない大部分のＸ線画像処理システムでは、深い方向の情報がすべて重なってＸ線画像が取得されるため、重なった異なる組織の影響によって腫瘍の境界線が明確に識別されない場合が多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上述した高い感度および高い特異性を有する新しいＸ線画像処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係るマルチエネルギＸ線画像処理方法は、選定された時間区間でマルチエネルギＸ線ソースから造影剤（ｃｏｎｔｒａｓｔ  ａｇｅｎｔ）が投与されたターゲットを経由して形成された複数のターゲット画像を取得するステップと、前記ターゲット画像に対して画像信号処理を行うステップとを含む。
【０００７】
また、本発明のまた他の一側面に係るマルチエネルギＸ線画像処理方法は、ターゲットから検出された少なくとも１つ以上の分解画像（ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｉｍａｇｅ）を生成するためにマルチエネルギＸ線ソースを用いてマルチエネルギＸ線の少なくとも２以上のエネルギバンドから検出された情報を生成するにおいて、選定された時間区間でマルチエネルギＸ線ソースから造影剤が投与されたターゲットを経由して形成された複数のターゲット画像を取得するステップと、前記ターゲット画像に対して画像信号処理を行うステップとを含んでもよい。
【０００８】
また、本発明のまた他の一側面に係るマルチエネルギＸ線画像処理方法は、選定された時間区間でマルチエネルギＸ線ソースから造影剤が投与されたターゲットを経由して形成された複数のターゲット画像を取得するステップと、前記ターゲット画像に対して画像信号処理を実行するが、（１）前記時間区間内の一定時間別または／および前記マルチエネルギＸ線ソースから照射されたマルチエネルギＸ線のエネルギレベル別画像を処理するか、（２）前記ターゲットを構成する物質別物質分離（ｍａｔｅｒｉａｌ  ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｅｄ）画像を分析して前記ターゲットに投与された前記造影剤の量を測定するか、あるいは（３）前記測定された造影剤の量によって前記時間区間内の前記造影剤量に対する力学分析を行うステップと、前記画像信号処理されたターゲット画像を所定の表示手段によって表示されるように制御するステップとを含む。
【０００９】
また、本発明のまた他の一側に係るマルチエネルギＸ線画像処理装置は、マルチエネルギＸ線ソースを制御して選定された時間区間の間マルチエネルギＸ線が前記ターゲットに照射されるように制御する制御部、前記マルチエネルギＸ線ソースから造影剤が投与されたターゲットを経由して形成された複数のターゲット画像を取得するＸ線検出器、信号処理および分析部を含み、前記信号処理および分析部は（１）前記時間区間内の一定時間別または／および前記マルチエネルギＸ線ソースから照射されたマルチエネルギＸ線のエネルギレベル別画像を処理し、（２）前記ターゲットを構成する物質別物質分離画像を分析して前記ターゲットに投与された前記造影剤の量を測定し、（３）前記測定された造影剤の量によって前記時間区間内の前記造影剤量に対する力学分析を実行してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
アイオダイン（Ｉｏｄｉｎｅ）などの造影剤が投与されたターゲットに対して、選定された時間区間でエネルギ分離が可能なＸ線検出器を用いて複数のターゲット画像を取得し、取得したターゲット画像を信号処理して良性／悪性腫塊を検出および推測することのできるマルチエネルギＸ線画像処理方法およびその装置を提供する。
【００１１】
また、高い感度および高い特異性を有するマルチエネルギＸ線画像処理方法およびその装置を提供する。さらに、医療用画像機器において高品質／高コントラストのＸ線画像を得ることができるマルチエネルギＸ線画像処理システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るマルチエネルギＸ線画像処理システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るマルチエネルギＸ線画像処理システムの動作方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係る画像処理方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書に記載されたマルチエネルギＸ線画像処理システムは、２つ以上のエネルギバンド別の分離が可能なＸ線検出器を用いるシステムを意味するものであり、ラジオグラフィ（Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ）システム、トモシンセシス（ｔｏｍｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）システム、コンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；ＣＴ）システム、または、非破壊検査器（ｎｏｎ−ｄｅｓｔｒｕｃｔｅｄ  ｉｎｓｐｅｃｔｏｒ）のうちいずれか１つによって実現することのできるシステムを意味する。このような実現例は一例にすぎず、本明細書に記載したマルチエネルギＸ線画像処理システムは、多様な形態および応用例によって実現できることは本発明が属する分野の当業者にとって自明である。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るマルチエネルギＸ線画像処理システムを示す図である。図１を参照すれば、本発明の一実施形態に係るＸ線画像処理システム１００は、Ｘ線検出器１３０、制御部１４０、および画像処理／分析部１５０を含む。実際に行う時にはＸ線ソース１１０およびステージ１２０をさらに含んでもよい。
【００１５】
Ｘ線ソース１１０は、ターゲットにＸ線を照射する。Ｘ線ソース１１０から照射されるＸ線は、複数のエネルギレベルを有する量子（ｐｈｏｔｏｎ）を含む。ターゲットを経由したＸ線はＸ線検出器１３０で検出される。Ｘ線ソース１１０から照射されるＸ線の線量（ｄｏｓｅ）および電圧と、照射（ｒａｄｉａｔｉｏｎ）時間は後述する制御部１４０によって制御される。
【００１６】
ステージ１２０は、ターゲットを固定させることのできる装備である。実施形態によって、ターゲットに対する圧着が必要な場合、ターゲットに一定量の圧力を加えて圧着したり、加え圧力を解除できるように設計してもよい。
【００１７】
一実施形態によれば、ステージ（１２０）は、造影剤をターゲットに供給するコントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）管理装置（ａｄｍｉｎｉｓｔｅｒｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）またはシステムを含む。
【００１８】
前記コントラストは、所望する位置で十分に検出され、病変または塊りが悪性であるかを判断できるように多様な手段で動作してもよい。
【００１９】
１９９７年にＮａｔｕｒｅ  ｍｅｄｉｃｉｎｅ（Ｖｏｌ．３，７８０−７８２）に発表された論文によれば、悪性腫瘍はその生理学的特性によって、他の正常組織に比べて、造影剤を早く吸収（ｕｐｔａｋｅ）して排出（ｗａｓｈ−ｏｕｔ）するという性向を示す。
【００２０】
早い吸収と早い排出は、周知の吸収率から測定されたり比較されてもよい。
【００２１】
このようなコントラスト（Ｃｏｎｔｒａｓｔ）のダイナミックス（Ｄｙｎａｍｉｃｓ）を測定する方式をＤｙｎａｍｉｃ  ｃｏｎｔｒａｓｔ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｉｍａｇｉｎｇ  （以下ＤＣＥ  ｉｍａｇｉｎｇ）という。
【００２２】
現在、このようなＤＣＥ  ｉｍａｇｉｎｇは、ＭＲＩを用いて測定されている。ガドリニウム（Ｇａｄｏｌｉｎｉｕｍ）などの造影剤を患者に投与して、１分などの時間間隔で写し、コントラストによって強調された領域のダイナミクスを分析する。
【００２３】
本発明では、エネルギ区分が可能な検出器を用いて、ＤＣＥ  ｉｍａｇｉｎｇが可能なＸ線システムに関するものである。ＤＣＥ概念を適用した、検出器方式のマルチエネルギＸ線システムは、現在まで知る限りでは存在しない。
【００２４】
Ｘ線検出器１３０は、Ｘ線ソース１１０から造影剤が投与されたターゲットを経由して形成された複数のターゲット画像を取得する。より詳しくは、Ｘ線検出器１３０は、Ｘ線ソース１１０から入射されるＸ線量子をエネルギバンド別に検出し、ターゲットを経由した複数のターゲット画像を取得する。
【００２５】
Ｘ線検出器１３０は、交代または追加的にＸ線ソース１１０から入力される複数のエネルギレベルにおけるｘ線光子を検出してもよい。
【００２６】
Ｘ線検出器１３０は、現在開発中にあり、エネルギバンド／レベルを区別するフォトカウント検出器（ＰＣＤ、ｐｈｏｔｏ  ｃｏｕｎｔｉｎｇ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）であってもよく、少量のＸ線で信号対雑音比（ＳＮＲ、ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）に優れた信号を供給してもよい。
【００２７】
制御部１４０は、Ｘ線ソース１１０を制御してマルチエネルギＸ線が選定された線量／電圧に選定された時間区間の間、ターゲットに照射されるように制御する。また、ステージ１２０を制御して、ターゲットに加えられる圧力を調節するようにしてもよい。
【００２８】
強い圧力と支持は、選定された時間区間の間に選別的に適用されてもよく、圧力と支持は選定された時間間隔の外部で減少し得る。
【００２９】
画像処理／分析部１５０は、Ｘ線検出器１３０で前記時間区間の間取得したターゲット画像に対する画像処理を行う。画像処理／分析部１５０で実行される画像処理方式は、下で説明する個別方式のうち少なくとも１つを含んでもよい。
【００３０】
（１）ターゲット画像に対する前処理（ｐｒｅ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）
ターゲット画像に対して前処理を行う。本実施形態において、マルチエネルギデータは各々の時間間隔で読み出されてもよく、前処理はその後実行されてもよい。また、前処理は基本的な画像前処理を含んでもよい。
【００３１】
前処理方式の一例として、まずターゲットで検査しようとする関心領域（Ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ；ＲＯＩ）を予め定義しておき、ターゲット画像からＲＯＩを探して検索されたＲＯＩ周辺のターゲット画像を別に格納して画像表示の際に参照してもよい。前処理方式のまた他の一例として、ターゲットが人体である場合、測定の途中動作によって発生し得るモーションアーチファクト（ｍｏｔｉｏｎ  ａｒｔｉｆａｃｔ）を除去する方式を採用してもよい。
【００３２】
（２）ターゲット画像に対する処理および合成（ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）
Ｘ線検出器１３０を介して取得した複数のターゲット画像を前記時間区間内の時間帯別／エネルギレベル別の画像に区分して、該当画像に対して加重和（ｗｅｉｇｈｔｅｄ  ｓｕｍ）方式を適用して処理および合成する。
【００３３】
（３）ターゲット画像に対する物質分離（ｍａｔｅｒｉａｌ  ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ）
ターゲット画像に対して物質分離アルゴリズムを適用して物質分離を行うことができる。
【００３４】
物質分離アルゴリズムは、対象画像、例えば、対比または異なる周知の物質だけでなく、求める物質を代表する画像によって別に表示する構成要素または材料によって、例えば、光子データの情報分解のためのプロセスを提供する。
【００３５】
例えば、物質分離アルゴリズムは、対象画像は少なくとも２つのエネルギバンドの各ターゲット画像に対応する少なくとも予め決定した時間間隔に対する差分画像を示す画像を代表画像、血管造影術や動脈撮影法（ａｒｔｅｒｉｏｇｒａｐｈｙ）を代表する画像に分離してもよい。
【００３６】
このような個別的に定義された構成要素を各々個別的に１つ以上の所望する材料に関する情報を表示してもよい。
【００３７】
コントラスト媒体がヨウ素の場合、例えば、次の材料はヨウ素であってもよく、全体の検索されたＸ線情報は、主にヨウ素に関する情報を表示するために分解してもよい。
【００３８】
同様に、上で明示したＸ線検出器１３０によって検出される画像は、その後主にコントラスト媒体を分解すれば、悪性病変や塊りは、コントラスト媒体に容易に吸収されてもよい。特に明暗媒体を吸収して迅速に対比媒体を排出してもよい。
【００３９】
これにより、対象病変や塊りである可能性や予め決められた時間間隔内に悪性になる確率が少ないか否かを確認してもよく、素材を基に分解または病変や大量の陽性または悪性であるか否かを決定する以外に、それらの構成によって同じ病変や質量を分類してもよい。
【００４０】
物質分離アルゴリズムの一例として、まずマルチエネルギＸ線スペクトルが１つ以上の物質で構成されたターゲットを経由して発生する各エネルギバンドのプロジェクション画像（Ｅ１ないしＥＮ）が入力されてターゲットを構成するＭ個の物質別初期（ｉｎｉｔｉａｌ）画像を推定する。
【００４１】
少なくとも１つ以上の材料は、少なくとも１つ以上のコントラストの代替であってもよい。各材料は、異なる「材料」であって、ターゲットを通過して検出されたＸ線から分解されてもよい。
【００４２】
その次に、前記初期画像を土台として本発明の一実施形態に係るマルチエネルギＸ線画像処理システム１００をシミュレーションする。シミュレーションされたマルチエネルギＸ線画像処理システム１００は、次の数式（１）で表すことができる。
【００４３】
【数１】
2013516269.tif 000003
左側のＹは、ｊ番目のエネルギバンドで測定されたマルチエネルギＸ線画像処理システム１００の測定画像であり、右側のＩはターゲットに照射されたＸ線ソース１１０の影響およびＸ線検出器１３０の応答影響に係る関数としてマルチエネルギＸ線画像処理システム１００のスペクトル情報を意味し、認知（ｋｎｏｗｎ）の関数である。Ｆは該当エネルギバンドでターゲットを構成する物質の構成比の影響に係る関数（ｘとＥ）であり、ｊはエネルギバンドのインデックス、ｒはＮ−次元（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）の位置ベクトル（一例として、２次元画像の場合（ｘ、ｙ）、３次元画像の場合（ｘ、ｙ、ｚ）など）を意味する。Ｅはエネルギ変数（ｖａｒｉａｂｌｅ）である。また、ｎは雑音項（ｎｏｉｓｅ  ｔｅｒｍ）を意味する。ターゲットのｒ地点にどんな物質があるかによってＸ線の減衰特性が変わるため、Ｘ線画像にはターゲットの内部構造を表現することができる。しかし、すべてのエネルギバンドに対して積分をする場合、物質間の減衰特性の差がスムージング（Ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ）されてターゲットの内部構造を表現することが難しい。したがって、数式（１）で表現された本発明の一実施形態に係るマルチエネルギＸ線画像処理システムでは、０〜無限大の積分区間をＮ個に分けて複数のＸ線ターゲット画像を取得するように実現することができる。
【００４４】
数式（１）のようにシミュレーションされた（ｓｉｍｕｌａｔｅｄ）マルチエネルギＸ線画像処理システム１００関数で求めようとする値はｘ（ｒ）であり、本発明の一側面によれば、選定された回数の反復演算（ｉｔｅｒａｔｉｏｎ）を介して最適のｘ（ｒ）を求めるように実現することができる。
【００４５】
マルチエネルギＸ線画像処理システム１００をＹ関数としてシミュレーションした後、該当Ｙ関数に含まれたｘ（ｒ）を求めるための方法のうちの１つとして、フィデリティ項（ｆｉｄｅｌｉｔｙ  ｔｅｒｍ）を構成してもよい。フィデリティ項は、本発明の一実施形態に係るマルチエネルギＸ線画像処理システム１００の測定値との類似度（ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ）を表すことのできる項を意味する。説明の便宜のために、ポアソン対数−類似性関数（Ｐｏｉｓｓｏｎ  Ｌｏｇ−Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）をフィデリティ項として利用してもよい。数学的に立証された、ポアソン対数−類似性とＫＬ（Ｋｕｌｌｂａｃｋ−Ｌｅｉｂｌｅｒ）ダイバージェンス（ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ）の同一性を用いて、ピクセル別にニュートンラプソン（Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ）方法で更新するＩＣＤ／ＮＲ方式を適用してもよい。
【００４６】
一例として、上の数式（１）において
【００４７】
【数２】
2013516269.tif 000004
として、ベクトルタイプを
【００４８】
【数３】
2013516269.tif 000005
で定義すれば、フィデリティ項は、次の数式（２）で表すことができる。
【００４９】
【数４】
2013516269.tif 000006
ここで、
【００５０】
【数５】
2013516269.tif 000007
である。
【００５１】
数式（２）において、
【００５２】
【数６】
2013516269.tif 000008
はｋ番目の更新プロシージャのうちｉ番目の物質のエネルギに係る減衰特性曲線を、Ｌｉはｉ番目の物質の量（長さ）を意味する。数式（２）で定義された関数Ｆは、説明の便宜のための一例にすぎず、実現において他の方式で定義することもできる。
【００５３】
上記にて、フィデリティ項を構成し、構成されたフィデリティ項を用いて最適化関数を演算する。前記最適化関数の演算ステップは、フィデリティ項を用いた所定の費用関数（ｃｏｓｔ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を最小化する補正値を演算し、前記初期画像に前記補正値を適用して初期画像を物質分離画像として更新するステップであってもよい。上述したように、このような演算は、ピクセル単位、ブロック単位、または、画像単位で実行してもよい。
【００５４】
本発明のまた他の一実施形態によれば、数式（２）のように構成されたフィデリティ項に所定の正規化（ｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）項をさらに含んで最適化関数を演算してもよい。
【００５５】
このような正規化項の一例として、２次正規化（Ｑｕａｄｒａｔｉｃ  ｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を用いる場合、（Ａ＋Ｒ）ｘ＝ｂの行列式を解けば良い。もし２次（Ｑｕａｄｒａｔｉｃ）にしない正規化項を用いる場合、数式的に最適化関数を解くことができる。一例として、２次正規化項を用いる場合、数式（２）のＡ行列の代りにの次の数式（３）を用いることができる。
【００５６】
【数７】
2013516269.tif 000009
数式（３）でインバース（ｉｎｖｅｒｓｅ）マトリックス演算方法を用いて与えられた
【００５７】
【数８】
2013516269.tif 000010
に対して、更新された物質量の測定値を得ることができる。
【００５８】
上記のように、初期画像を更新して物質分離画像を生成した後、選定された回数の反復演算（ｉｔｅｒａｔｉｏｎ）を実行する。反復演算によってより良い品質の物質分離画像を得ることができる。このような方法で得た物質分離画像を介して、ターゲットに投与された造影剤の量を測定してもよい。
【００５９】
（４）力学分析（ｄｙｎａｍｉｃｓ  ａｎａｌｙｓｉｓ）
上記にて詳細に説明した物質分離アルゴリズムを適用し、造影剤の量を定量的に測定することができ、測定された造影剤の量によってターゲットに含まれる腫塊のコントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）に対する力学（Ｄｙｎａｍｉｃｓ）を定量的に測定してもよい。悪性腫瘍と良性腫瘍は互いに異なる力学分布（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を示すため、このような画像処理によってマルチエネルギＸ線画像処理システムが診断機器として用いられる場合、悪性／良性腫瘍に対する特異性を高めることができる。
【００６０】
（５）画像後処理（ｐｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）
上記にて説明した（２）〜（４）の画像処理方式のうち少なくとも１つの方式を経て画像処理されたターゲット画像に対して後処理を行うことができる。後処理の例として、ユーザ便宜のための画像処理またはＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ−Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）処理を含んでもよい。
【００６１】
上述した画像処理を実行するにおいて、本発明の一実施形態によるマルチエネルギＸ線画像処理システム１００は、多様な画像処理の組合せを行うことができる。一側面によれば、上述した（１）の前処理と（５）の後処理は、選択的に採用してもよい。一例として、上述した（２）の画像処理／合成だけを行うこともでき、（３）の物質分離処理だけを行うこともでき、（３）の物質分離処理と（４）の力学分析を共に行うこともできる。これについては、図３を参照しながら詳細に説明する。
【００６２】
画像処理／分析部１５０を経たターゲット画像は、所定のディスプレイ１６０を介して表示される。
【００６３】
図２は、本発明の一実施形態に係るマルチエネルギＸ線画像処理システムの動作方法を示すフローチャートである。マルチエネルギＸ線画像処理システムは、Ｘ線検出器１３０はＸ線ソース１１０から造影剤が投与されたターゲットを経由して形成された複数のターゲット画像を取得する（Ｓ２１０）。
【００６４】
ステップＳ２１０で取得された複数のターゲット画像に対して画像処理を実行する（Ｓ２２０）。ステップＳ２２０で実行される画像処理の一例を図３を参照しながら詳細に説明する。
【００６５】
図３は、本発明の一実施形態に係る画像処理方法を示すフローチャートである。
【００６６】
ターゲット画像に対して前処理を実行する（Ｓ３０１）。前処理方式の一例として、まずターゲットで検査しようとする関心領域（Ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ；ＲＯＩ）を予め定義しておき、ターゲット画像でＲＯＩを探して検索されたＲＯＩ周辺のターゲット画像を別に格納してもよい。前処理方式のまた他の一例として、ターゲットが人体である場合、測定の途中動作によって発生し得るモーションアーチファクトを除去する方式を採用してもよい。
【００６７】
前処理されたターゲット画像に対して、物質分離アルゴリズムを適用するか否かを判断する（Ｓ３０２）。判断の結果、物質分離アルゴリズムを適用する場合、ターゲット画像に対して物質分離アルゴリズムを適用してターゲットに投与された造影剤の量を測定する（Ｓ３０３）。
【００６８】
ステップＳ３０２で物質分離アルゴリズムを適用しない場合、ターゲット画像を時間別および／または、エネルギバンド別に処理して合成する（Ｓ３０４）。ステップＳ３０４で、Ｘ線検出器を介して取得した複数のターゲット画像を選定された時間区間内の時間帯別／エネルギレベル別の画像に区分して、該当画像に対して加重和方式を適用して合成してもよい。このように合成された画像は、所定のディスプレイを介して表示してもよい（Ｓ３０８）。
【００６９】
ステップＳ３０３において、造影剤の量を定量的に測定した後、力学分析（ｄｙｎａｍｉｃｓ  ａｎａｌｙｓｉｓ）適用可否を判断する（Ｓ３０５）。ステップＳ３０５において、力学分析を適用する場合、ステップＳ３０３で測定された造影剤の量の時間に係る力学を分析する（Ｓ３０６）。より詳しくは、測定された造影剤の量によって、ターゲットに含まれる腫塊のコントラストに対する力学（Ｄｙｎａｍｉｃｓ）を定量的に測定してもよい。力学分析されたターゲット画像は、所定のディスプレイを介して表示されてもよい（Ｓ３０８）。
【００７０】
ステップＳ３０５において、力学分析を適用しない場合、測定された造影剤量によって物質別の分離画像を生成する（Ｓ３０７）。生成された物質別の分離画像は、所定のディスプレイを介して表示してもよい（Ｓ３０８）。
【００７１】
図示しないが、ステップＳ３０８が行われる前にターゲット画像に対して画像後処理をさらに適用することもできる。
【００７２】
図３を参照しながら説明した画像処理方式は、ユーザ入力または、システム設定によってステップＳ３０１〜ステップＳ３０７のすべて、または、そのうちの一部を適用することができる。図１を参照して詳細に説明したように、実現により物質分離アルゴリズムを適用せずに、ターゲット画像に対する時間別／エネルギバンド別の画像処理および合成を行うことができ、物質分離アルゴリズムを適用して画像処理を行うこともでき、物質分離アルゴリズム適用後の力学分析まで行うこともできる。このような画像処理方式の組合は、多様な変形例が存在でき本明細書で記載された画像処理方式を採用する限りこのような変形例はすべて本発明の範疇に属すると見るだろう。
【００７３】
再び図２を参照すれば、図３に示された一例により画像処理されたターゲット画像は所定のディスプレイを介して表示される２３０。
【００７４】
本発明の一側面に係るマルチエネルギＸ線画像処理方法は多様なコンピュータ手段によって実現することのできるプログラム命令形態によって具現され、コンピュータ読み出し可能媒体に記録することができる。前記コンピュータ読み出し可能媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独でまたは組み合わせて含むことができる。前記媒体に記録されるプログラム命令は本発明のために特別に設計して構成されたものであるか、コンピュータソフトウェアの当業者に公知されて使用可能なものであってもよい。コンピュータ読み出し可能記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、および磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気媒体、およびＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を格納して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなくインタープリタなどを用いてコンピュータによって実行され得る高級言語コードを含む。上記のハードウェア装置は、本発明の一実施形態の動作を行うために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成することができ、その逆も同様である。
【００７５】
上述したように、本発明では具体的な構成要素などの特定事項と限定される実施形態および図面によって説明したが、これは本発明のより全般的な理解を助けるために提供したものに過ぎず、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正および変形が可能である。したがって、本発明の思想は説明した実施形態に限定して決定されてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなくこの特許請求の範囲と均等または等価的変形のある全てのものは本発明の思想の範疇に属するといえる。
【符号の説明】
【００７６】
１００：Ｘ線画像処理システム
１１０：Ｘ線ソース
１２０：ステージ
１３０：Ｘ線検出器
１４０：制御部
１５０：画像処理／分析部
１６０：ディスプレイ
【図１】
2013516269.tif 000011
【図２】
2013516269.tif 000012
【図３】
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【国際調査報告】
2013516269.tif 000014
2013516269.tif 000015