(57)【要約】【課題】Ｘ線源装置から放出されるエネルギースペクトルを高精度に推定可能とすることにより、Ｘ線が照射された減衰経路情報を高精度に再現して、ＣＴ画像の再構成を高精度に実行可能とするＸ線エネルギースペクトル測定方法を実現する。【解決手段】エネルギースペクトル推定装置９２は、応答関数を規格化し、その規格化した応答関数、検出効率行列、及び測定系補正係数から修正効率行列を算出する。算出した修正効率行列と、規格化した応答関数と、測定回路３０から供給される減衰特性曲線とを用いて、発散することなく、ベイズ推定式により結果を得る。エネルギースペクトル推定装置９２は、規格化した修正効率行列で、上記ベイズ推定式により得られた結果を除算してＸ線エネルギースペクトルを算出する。【選択図】図１
2015204985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源から発生されたＸ線を、厚さが段階的又は連続的に変化している減衰材に透過し、
移動機構により、上記減衰材を移動し、上記Ｘ線源から発生されたＸ線が上記減衰材の透過する厚さを変化させ、
上記移動する減衰材を透過したＸ線を検出し、
上記検出したＸ線の減衰特性曲線を算出し、少なくとも規格化された応答関数及び修正効率行列を用いて、上記Ｘ線の減衰特性曲線から、ベイズ推定式を用いてＸ線エネルギースペクトルを演算し、上記修正効率行列を規格化し、規格化した修正効率行列で、上記演算したＸ線エレルギースペクトルを除算し、上記Ｘ線源が発生したＸ線エネルギースペクトルを推定することを特徴とするＸ線エネルギースペクトル測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線エネルギースペクトル測定方法において、
上記修正効率行列は、応答関数、上記規格化された応答関数、検出効率行列、及び測定補正係数を用いて算出することを特徴とするエネルギースペクトル測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載のＸ線エネルギースペクトル測定方法において、
上記Ｘ線源は、ファンビーム性状のＸ線を発生するＸ線源であり、複数の検出素子がライン状に配列された検出器により、上記移動する減衰材を透過したＸ線を検出することを特徴とするＸ線エネルギースペクトル測定方法。
【請求項４】
Ｘ線を発生するＸ線源と、
上記Ｘ線源から発生されたＸ線が透過され、厚さが段階的又は連続的に変化している減衰材と、
上記減衰材を移動し、上記Ｘ線源から発生されたＸ線が上記減衰材の透過する厚さを変化させる移動機構と、
上記減衰材を透過したＸ線を検出する検出器と、
上記検出器により検出されたＸ線の減衰特性曲線を算出し、少なくとも規格化された応答関数及び規格化された修正効率行列を用いて、上記Ｘ線の減衰特性曲線を、ベイズ推定式を用いて上記Ｘ線源が発生したＸ線エネルギースペクトルを推定するＸ線エネルギー演算部と、
を備えることを特徴とするＸ線エネルギースペクトル測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＸ線エネルギースペクトル測定装置において、
上記Ｘ線エネルギー演算部は、
応答関数及び規格化した応答関数を出力する応答関数評価部と、
検出効率行列を出力する検出効率評価部と、
測定補正係数を出力する測定系補正係数測定部と、
上記応答関数、上記規格化した応答関数、上記検出効率行列、及び上記測定補正係数を用いて、ベイズ推定式により上記Ｘ線の減衰特性曲線から、上記Ｘ線源が発生したＸ線エネルギースペクトルを推定するエネルギースペクトル推定部と、
上記エネルギースペクトル推定部が推定したＸ線エネルギースペクトルを表示する出力部と、
を有することを特徴とするＸ線エネルギースペクトル測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載のＸ線エネルギースペクトル測定装置において、
上記エネルギースペクトル推定部は、
ベイズ推定式により上記Ｘ線の減衰特性曲線から、エネルギースペクトルを算出するベイズ推定式演算部と、
上記応答関数、上記規格化した応答関数、上記検出効率行列、上記測定補正係数から修正効率行列を演算する演算器と、
上記修正効率行列を規格化し、規格化した上記修正効率行列で、上記ベイズ推定式演算部が算出したエネルギースペクトルを除算し、上記Ｘ線源が発生したＸ線エネルギースペクトルを算出する除算器と、
を有することを特徴とするＸ線エネルギースペクトル測定装置。
【請求項７】
請求項５に記載のＸ線エネルギースペクトル測定装置において、
上記Ｘ線源は、ファンビーム性状のＸ線を発生するＸ線源であり、上記検出器は、複数の検出素子がライン状に配列された検出器であることを特徴とするＸ線エネルギースペクトル測定装置。
【請求項８】
Ｘ線を発生するＸ線源と、
上記Ｘ線源から発生されたＸ線が透過され、厚さが段階的又は連続的に変化している減衰材と、
上記減衰材を移動し、上記Ｘ線源から発生されたＸ線が上記減衰材の透過する厚さを変化させる移動機構と、
上記減衰材を透過したＸ線を検出する検出器と、
上記検出器により検出されたＸ線の減衰特性曲線を算出し、少なくとも規格化された応答関数及び規格化された修正効率行列を用いて、上記Ｘ線の減衰特性曲線を、ベイズ推定式を用いて上記Ｘ線源が発生したＸ線エネルギースペクトルを推定するＸ線エネルギー演算部と、
上記Ｘ線エネルギー演算部が演算した上記Ｘ線源が発生したＸ線エネルギースペクトルが格納されるメモリと、
被検体を透過し、上記検出器から得られるＸ線透過データと、上記メモリに格納されたＸ線エネルギースペクトルとを比較し、上記被検体の減衰経路情報を補正し、被検体画像を再構成する補正演算処理部と、
上記補正演算処理により再構成された被検体の画像を表示する出力部と、
を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置において、
上記Ｘ線エネルギー演算部は、
応答関数及び規格化した応答関数を出力する応答関数評価部と、
検出効率行列を出力する検出効率評価部と、
測定補正係数を出力する測定系補正係数測定部と、
上記応答関数、上記規格化した応答関数、上記検出効率行列、及び上記測定補正係数を用いて、ベイズ推定式により上記Ｘ線の減衰特性曲線から、上記Ｘ線源が発生したＸ線エネルギースペクトルを推定するエネルギースペクトル推定部と、
上記エネルギースペクトル推定部が推定したＸ線エネルギースペクトルを表示する出力部と、
を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置において、
上記エネルギースペクトル推定部は、
ベイズ推定式により上記Ｘ線の減衰特性曲線から、エネルギースペクトルを算出するベイズ推定式演算部と、
上記応答関数、上記規格化した応答関数、上記検出効率行列、上記測定補正係数から修正効率行列を演算する演算器と、
上記修正効率行列を規格化し、規格化した上記修正効率行列で、上記ベイズ推定式演算部が算出したエネルギースペクトルを除算し、上記Ｘ線源が発生したＸ線エネルギースペクトルを算出する除算器と、
を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非単色光子からなるＸ線エネルギースペクトル測定方法および非単色光子からなるＸ線を用いたＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、非特許文献１に記載されているように、被検体にＸ線を照射し、ＣＴ画像を再構成するために用いられるＸ線スペクトル推定方法が知られている。
【０００３】
また、特許文献１には、被検体と共に減衰材であるキャリブレーションファントムを、Ｘ線を照射して撮影し、その撮影情報から被写体の吸光特性を校正する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５２４４３８号公報
【非特許文献１】岩崎晃他：ワガナーの反復摂動原理に基づいて開発した高エネルギーＸ線スペクトル推定法の特性  日本放射線腫瘍学会誌  Ｖｏｌ．１７  Ｎｏ．２，  ７９−９５，  ２００５
【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、従来技術におけるＸ線エネルギースペクトル推定方法（測定方法）は、減衰材を透過してくるＸ線量を測定して、その減衰量の大小により大まかな平均的エネルギーの推定をしているに過ぎなかった。
【０００６】
産業用および医療用で実用されるＸ線発生装置においては、大強度のパルス状あるいは直流のＸ線が照射されており、多数の光子が同時に検出素子に入射するため、単純な光子毎の波高分布測定が実質的に不可能となってくる。
【０００７】
また、上記従来技術の方法によれば、推定結果の精度が悪く、更には推定結果の科学的根拠に乏しいという欠点もあり、実用に耐えうる手法では無かった。
【０００８】
さらに、従来のＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線源装置から放出されるエネルギースペクトルが未知であり、ＣＴ画像再構成に必要な減衰経路情報の再現が不正確であるが故にＣＴ画像再構成結果、即ちＣＴ画像上のコントラスト表現が実際の密度情報から乖離していた。
【０００９】
ここで、Ｘ線源装置から放出されるエネルギースペクトルの推定に、ベイズの推定式を用いることが考えられる。
【００１０】
しかしながら、ベイズ推定式を、Ｘ線源装置から放出されるエネルギースペクトルの推定に単に適用したのでは、推定式が発散してしまい、望ましい結果を得ることが困難であり、ベイズ推定式の適切な適用ができなかった。
【００１１】
本発明の目的は、Ｘ線源装置から放出されるエネルギースペクトルを高精度に推定可能とすることにより、Ｘ線が照射された減衰経路情報を高精度に再現して、ＣＴ画像の再構成を高精度に実行可能とするＸ線エネルギースペクトル測定方法およびＸ線エネルギースペクトル測定装置およびＸ線ＣＴ装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成される。
【００１３】
（１）本発明によるＸ線エネルギースペクトル測定方法は、Ｘ線源から発生されたＸ線を、厚さが段階的又は連続的に変化している減衰材に透過し、上記減衰材を移動し、上記Ｘ線源から発生されたＸ線が上記減衰材の透過する厚さを変化させ、減衰材を透過したＸ線を検出し、検出したＸ線の減衰特性曲線を算出し、少なくとも規格化された応答関数及び規格化された修正検出効率行列を用いて、上記Ｘ線の減衰特性曲線を、ベイズ推定式を用いて上記Ｘ線源が発生したＸ線エネルギースペクトルを推定する。
【００１４】
（２）本発明によるＸ線エネルギースペクトル測定装置は、Ｘ線を発生するＸ線源と、Ｘ線源から発生されたＸ線が透過され、厚さが段階的又は連続的に変化している減衰材と、減衰材を移動し、上記Ｘ線源から発生されたＸ線が上記減衰材の透過する厚さを変化させる移動機構と、減衰材を透過したＸ線を検出する検出器と、Ｘ線エネルギー演算部とを備える。
【００１５】
Ｘ線エネルギー演算部は、検出器により検出されたＸ線の減衰特性曲線を算出し、少なくとも規格化された応答関数及び規格化された修正効率行列を用いて、上記Ｘ線の減衰特性曲線を、ベイズ推定式を用いて上記Ｘ線源が発生したＸ線エネルギースペクトルを推定する。
【００１６】
（３）本発明によるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線を発生するＸ線源と、Ｘ線源から発生されたＸ線が透過され、厚さが段階的又は連続的に変化している減衰材と、減衰材を移動し、上記Ｘ線源から発生されたＸ線が上記減衰材の透過する厚さを変化させる移動機構と、減衰材を透過したＸ線を検出する検出器と、Ｘ線エネルギー演算部と、Ｘ線エネルギー演算部が演算した上記Ｘ線源が発生したＸ線エネルギースペクトルが格納されるメモリと、被検体画像を再構成する補正演算処理部と、上記補正演算処理により再構成された被検体の画像を表示する出力部とを備える。
【００１７】
上記Ｘ線エネルギー演算部は、上記検出器により検出されたＸ線の減衰特性曲線を算出し、少なくとも規格化された応答関数及び規格化された修正効率行列を用いて、上記Ｘ線の減衰特性曲線を、ベイズ推定式を用いて上記Ｘ線源が発生したＸ線エネルギースペクトルを推定する。
【発明の効果】
【００１８】
Ｘ線源装置から放出されるエネルギースペクトルを高精度に推定可能とすることにより、Ｘ線が照射された減衰経路情報を高精度に再現して、ＣＴ画像の再構成を高精度に実行可能とするＸ線エネルギースペクトル測定方法およびＸ線エネルギースペクトル測定装置およびＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施例に係るＸ線エネルギースペクトル測定装置の動作説明図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るＸ線エネルギースペクトル測定装置の詳細なデータフローと計算式とを示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例における概略構成ブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係るＸ線エネルギースペクトル測定装置の動作説明図である。
【図５】本発明の第２の実施例によるＸ線放出角度に対する光子数を示したグラフである。
【図６】本発明の第２の実施例によるＸ線放出角度に対する平均Ｘ線エネルギーを示したグラフである。
【図７】本発明の第３の実施例に係るＸ線エネルギースペクトル測定装置の動作説明図である。
【図８】本発明の第３の実施例における画像再構成装置の内部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
（第１の実施例）
図１、図２は、本発明の第１の実施例に係るＸ線エネルギースペクトル測定装置の動作説明図であり、図３は本発明の第１の実施例における概略構成ブロック図である。
【００２２】
まず、図３を参照して、本発明の第１の実施例における構成について説明する。
【００２３】
図３において、本発明の第１の実施例であるＸ線エネルギースペクトル測定装置は、Ｘ線源装置（Ｘ線源）１０と、減衰材４０を移動する移動機構９９と、減衰材４０を透過したＸ線検出する検出器２０と、検出器２０からの検出信号が供給される測定回路３０とを備える。
【００２４】
また、上記Ｘ線エネルギースペクトル測定装置は、測定回路３０からの測定信号が供給されるエネルギースペクトル推定装置９２と、エネルギースペクトル推定装置９２に応答関数を供給する応答関数評価装置９０と、エネルギースペクトル推定装置９２に検出効率を供給する検出効率評価装置９１と、エネルギースペクトル推定装置９２に測定系補正係数を供給する測定系補正係数測定装置９３と、エネルギースペクトル推定装置９２から出力された推定エネルギースペクトルを表示する出力部９７と、エネルギースペクトル推定装置９２を格納するメモリ９８とを備える。
【００２５】
エネルギースペクトル推定装置９２と、応答関数評価装置９０と、検出効率評価装置９１と、測定系補正係数測定装置９３と、出力部９７と、メモリ９８とにより、Ｘ線エネルギー演算部１０１が構成される。
【００２６】
また、図３に示した各部、装置、機器の動作は全体制御部１００によって制御される。
【００２７】
図１において、Ｘ線エネルギースペクトルΦ（Ｅｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）のＸ線ビーム１１を放出するＸ線源装置１０に対向して検出器２０が配置される。また、Ｘ線源装置１０と検出器２０との間にはＸ線の透過厚をｔ１からｔＮまで段階的に変化させる減衰材４０が配置される。
【００２８】
ここで、減衰材４０の最小の厚さは０、つまり空気層であっても構わない。さらに、この減衰材４０は連続的に透過厚を変化させるものであっても構わない。
【００２９】
減衰材４０を透過したＸ線が検出器２０に入射し、その信号出力は測定回路３０で増幅された後にデジタル変換され、透過厚ｔｉ（ｉ＝１〜Ｎ）で減衰した後のＸ線を測定した検出器出力ｙ（ｔｉ）が得られる。
【００３０】
第１の実施例では、減衰材４０を移動機構９９によって移動させることにより、検出器２０に入射するＸ線の減衰厚を段階的に変化させることができ、空気層であるｔ１から次いで最も薄い透過厚ｔ２、次いでｔ３、・・・ｔＮと減衰厚を増加させることができる。これにより、Ｘ線の減衰特性曲線ｙ（ｔｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）を測定することができる。
【００３１】
なお、減衰材４０の組成については求めようとするＸ線光エネルギースペクトルの各々Ｅ１、Ｅ２、・・・、ＥＭに対する線減弱係数μｊ（ｊ＝１〜Ｍ）が得られる限り、単一元素から構成されていても、混合物でもその化学的組成内容にこだわる必要はない。
【００３２】
さて、減衰前のＸ線エネルギースペクトルは透過厚ｔＮの減衰材を透過した結果、各エネルギーにおける強度はΦ’（Ｅ１）＝Φ（Ｅ１）・ｅｘｐ（−μ１・ｔＮ）、Φ’（Ｅ２）＝Φ（Ｅ２）・ｅｘｐ（−μ２・ｔＮ）、・・・、Φ’（ＥＭ）＝Φ（ＥＭ）・ｅｘｐ（−μＭ・ｔＮ）となる。
【００３３】
つまり、Ｘ線エネルギースペクトルΦ（Ｅｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が透過厚ｔ１、ｔ２、・・・、ｔＮで減衰するこの過程はエネルギーＥｊにおける透過厚ｔｉの減衰係数ｒｉｊをＮ行Ｍ列の構成要素とした応答関数Ｒで表現することができる。
【００３４】
なお、応答関数Ｒは理化学データに基づいた計算機シミュレーションを行う応答関数評価装置９０によって算出することができる。
【００３５】
他方で、一般的に検出器２０に入射するＸ線の検出効率はエネルギー毎に異なる値をとり、各エネルギーＥｊにおける検出効率をεｊ（ｊ＝１〜Ｍ）と表すことができる。このとき、応答関数Ｒと同様に、Ｍ行Ｍ列の検出効率行列Ｆとして表現し、その行列成分ｆｉｊをディラックのデルタ関数を用いてｆｉｊ＝δｉｊ×εｊで定義することができる。
【００３６】
この効率行列は、例えばあるエネルギーＥｊの光子１個が検出器２０に入射したときに出力する電荷量［Ｑ］、つまり［Ｑ／Ｐｈｏｔｏｎ］といった単位を持たせることが一般的である。なお、検出効率εｊは、実際の検出器構成を模擬したシミュレーション計算を行う検出効率評価装置９１によって求めることが可能である。
【００３７】
さらに、現実のＸ線の測定を再現するためには、応答関数Ｒと検出効率行列Ｆ以外に、実際の測定系の幾何学的体系や電荷量から電圧への変換に要する効率などの測定環境を補正する測定系補正係数ｋが必要となるが、光子数の絶対値を算出する必要が無く、エネルギー分布のみを算出する場合には、測定系補正係数ｋは任意の値で構わない。
【００３８】
上述した各関数を用いて、エネルギースペクトル推定装置９２において、図１の構成で測定することができる減衰特性曲線ｙ（ｔｉ）は、次式（１）の関係で表すことができる。
【００３９】
ｙ（ｔｉ）＝ｋ・Ｒ・Ｆ・Φ（Ｅｊ）      （１）
しかしながら、条件付き確率に関するベイズの定理に基づく解析手法を適用するため、行列Ｒの列方向和が１となるように規格化された規格化応答関数Ｒ’’を用いて、次式（２）に示すように演算する。
【００４０】
ｋ・Ｒ・Ｆ  ＝  Ｒ’’・Ｆ’’      （２）
このとき、修正効率行列Ｆ’’はＭ×Ｍの正方行列で、その行列成分ｆ’’ｉｊは次式（３）となる。
【００４１】
ｆ’’ｉｊ＝δｉｊ×ε’’ｊ      （３）
よって、成分ε’’ｊは次式（４）となる。
【００４２】
ε’’ｊ＝ｋ・εｊ・Σｒｉｊ（ｉ＝１〜Ｎ）      （４）
図２は、詳細なデータフローと計算式とを示す図である。
【００４３】
図２において、応答関数評価装置９０は、応答関数Ｒと、規格化応答関数Ｒ’’とを出力可能であり、応答関数評価装置９０から出力された規格化応答関数Ｒ’’は、ベイズ推定式演算部９５に供給される。また、演算器９４には、応答関数評価装置９０からの応答関数Ｒ及び規格化応答関数Ｒ’’と、検出効率評価装置９１からの検出効率行列Ｆと、測定系補正係数測定装置９３からの測定系補正係数ｋが供給される。そして、演算器９４は、供給された応答関数Ｒと、規格化応答関数Ｒ’’と、検出効率行列Ｆと、測定系補正係数ｋとにより修正効率行列Ｆ’’を演算し、ベイズ推定式演算部９５に供給する。また、測定回路３０からの減衰特性曲線も、ベイズ推定式演算部９５に供給される。
【００４４】
ベイズ推定式演算部９５は、減衰特性曲線ｙ（ｔｉ）と、規格化応答関数Ｒ’’と、修正効率行列Ｆ’’とを用いて、次に示すベイズの定理に基づいた推定式を演算し、エネルギースペクトルｅｓｔ（Ｅｊ）（ｌ＋１）を得る。
【００４５】
【数１】
2015204985.tif 000003
【００４６】
ベイズ推定式演算部９５が演算したｅｓｔ（Ｅｊ）（ｌ＋１）は、除算部９６に供給される。
【００４７】
除算部９６には、修正効率行列Ｆ’’も供給されており、除算部９６は、この修正効率行列Ｆ’’の成分のうちの検出効率εｊを規格化して、ε’’ｊを算出する。そして、除算部９６は次式に示すように、ｅｓｔ（Ｅｊ）（ｌ＋１）をε’’ｊで除算して、Ｘ線源１０が発生したＸ線エネルギースペクトルΦ（Ｅｊ）（ｌ＋１）を算出する。
【００４８】
【数２】
2015204985.tif 000004
【００４９】
そして、算出したＸ線エネルギースペクトルが出力部１０１に表示される。
【００５０】
なお、演算器９４と、ベイズ推定式演算部９５と、除算部９６とはエネルギースペクトル推定装置９２に備えられている。
【００５１】
つまり、ベイズの定理に基づき、複数回の繰返し推定を行い、その後ε’’ｊで除算することによって、元来Ｘ線源装置１０から放出されたＸ線エネルギースペクトルΦ（Ｅｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）を算出することができる。
【００５２】
また、このとき単位時間内に放出される光子数と光子エネルギーが既知の標準ガンマ線源などを使用した測定系補正係数測定装置９３により、ｋの値が精度良く評価できている場合にはＸ線エネルギースペクトルの各エネルギーに存在する光子数の絶対値を非常に精度良く評価することができる。
【００５３】
以上のように、本発明の第１の実施例においては、応答関数を規格化し、その規格化した応答関数、検出効率行列、及び測定系補正係数から修正効率行列を算出し、算出した修正効率行列と、規格化した応答関数と、測定回路３０から供給される減衰特性曲線とを用いて、ベイズ推定式により結果を得るにように構成したため、発散することなく、推定結果を得ることができる。そして、規格化した修正効率行列で、上記ベイズ推定式により得られた結果を除算してＸ線エネルギースペクトルを算出している。
【００５４】
したがって、正確なＸ線エネルギースペクトルを高精度に算出することができる。
【００５５】
（第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施例を、図４を参照して説明する。
【００５６】
本実施例では、角度に対してＸ線エネルギースペクトルΦＡ（Ｅｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）のファンビーム性状のＸ線５０を放出するＸ線源装置１０を用い、このＸ線源装置１０に対向して、その照射領域の中に、ライン状に配列された複数個の検出素子からなるラインセンサ型の検出器アレイ２１を配置する。そして、Ｘ線源装置１０と検出器アレイ２１との間にファンビーム領域全体を覆い、減衰材４０の透過厚をｔ１からｔＮまで段階的に変化させることができる減衰材４１を配置したものである。
【００５７】
本発明の第２の実施例では、階段状に積層させた形状の減衰材４１をＸ線源装置１０のファンビーム面に対して鉛直方向に移動させることにより検出器アレイ２１を構成する全検出器に入射するＸ線の減衰厚を効率的に段階的に変化させることができる。
【００５８】
そして、減衰したＸ線が検出器２１内の１つの素子に入射し、その信号出力は多チャンネル測定回路３１で増幅された後、デジタル変換され、全検出器位置、即ち各角度における減衰特性曲線ｙＡ（ｔｉ）を得ることができる。
【００５９】
多チャンネル測定回路３１で得られた減衰特性曲線ｙＡ（ｔｉ）は、図４では省略しているが、図３に示したＸ線エネルギー演算部１０１と同様なＸ線エネルギー演算部に供給され、減衰前のＸ線エネルギースペクトルが算出されて、表示部に表示される。また、メモリに格納される。
【００６０】
なお、第２の実施例においても、第１の実施例と同様に、全体制御部１００が備えられている。
【００６１】
上述した第１の実施例と同様に、各チャンネルに対してベイズの定理に基づいた推定を行うことにより、各チャンネル即ち、Ｘ線ファンビーム５０内における各角度でのＸ線エネルギースペクトルを測定することができる。
【００６２】
このことは各角度におけるＸ線エネルギースペクトルの角度分布を測定しているに他ならない。
【００６３】
図５および図６は、本発明の第２の実施例による角度分布測定結果の例を示すグラフである。
【００６４】
図５は、Ｘ線放出角度に対する光子数を示したグラフであり、図６は、Ｘ線放出角度に対する平均Ｘ線エネルギーを示したグラフである。
【００６５】
図５、図６に示すように、ファンビーム領域内の光子数の分布や平均エネルギーの分布を出力部９７に表示することができ、このデータに基づき、検出器アレイ２１に入射するＸ線の反応過程を精度良く評価することが可能となる。
【００６６】
本発明の第２の実施例においては、Ｘ線源１０のＸ照射角度毎に、正確なＸ線エネルギースペクトルを高精度に算出することができる。
【００６７】
（第３の実施例）
次に、本発明の第３の実施例を、図７を参照して説明する。
【００６８】
本実施例では、実際のＸ線ＣＴ装置のスキャナテーブル６０上に被検体７０を搭載し、被検体７０を透過してくるＸ線の強度信号を多チャンネル測定回路３１で測定し、得られた投影データを画像再構成装置８０において再構成演算を行うものである。
【００６９】
本発明の第２の実施例のように、減衰材４１を用いて、Ｘ線エネルギースペクトルとその角度分布が予め測定されており、測定したＸ線エネルギースペクトルとその角度分布が画像再構成装置８０に格納されている。そして、画像再構成演算プロセスに基礎データである各チャンネルに対するＸ線エネルギースペクトルデータを用いた補正演算を行うことにより、減衰経路情報を精度良く再現することができ、結果的にＣＴ画像の密度分解能などの画質を向上させることが可能となる。
【００７０】
図８は、画像再構成装置８０の内部構成図である。図８において、画像再構成装置８０は、補正演算処理部８１と、図３に示したと同等のＸ線エネルギースペクトル演算部１０１と、出力部８２とを備えている。
【００７１】
Ｘ線エネルギースペクトル演算部１０１は、多チャンネル測定回路３１からの減衰材４１の減衰特性曲線に基づいて、実施例１と同様にしてＸ線エネルギースペクトルを演算し、角度毎に、演算したＸ線エネルギースペクトルをメモリ９８に格納する。
【００７２】
補正演算部８１は、被検体７０を透過し、検出器２１で検出され、多チャンネル測定回路３１から供給されるＸ線スペクトルのデータを、Ｘ線エネルギースペクトル演算部１０１のメモリ９８に格納された角度毎のＸ線エネルギースペクトルと比較し、被検体７０の減衰経路情報を補正し、被検体画像を再構成する。そして、再構成した被検体７０の画像が出力部８２に供給され表示される。
【００７３】
本発明の第３の実施例によれば、特に産業用および医療用で実際に適用するＸ線スペクトルを精度良く把握することができ、撮影結果の性能評価と品質保証面、ＣＴ画像の品質を向上することができる。
【００７４】
以上のように、本発明によれば、現実に適用されている大線量のＸ線に対して、科学的根拠に基づいた高精度の新規のＸ線エネルギースペクトル測定方法を提供することができる。
【００７５】
また、本発明によれば、現実に適用されている大線量のＸ線に対して、科学的根拠に基づいた高精度の新規のＸ線エネルギースペクトル測定結果情報を用いてＸ線に含まれるエネルギー成分の偏りによってもたらされる、ＣＴ画像中のコントラストと物質密度との比例関係が著しく損なわれる現象を適切に補正し、ＣＴ画像から実際の含有物質の特定を精度良く行うことができるＸ線ＣＴ装置を提供することができる。
【００７６】
本発明のＸ線エネルギースペクトル測定方法によれば、産業用および医療用で実際に適用するＸ線において、従来問題となっていたＸ線ビームの品質であるエネルギースペクトルを科学的に妥当な方法で精度良く測定することが可能となり、産業用および医療用の現場におけるＸ線利用の品質保証を可能にするという効果がある。
【００７７】
また、本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、従来問題となっていたＸ線源装置から放出されるエネルギースペクトルが未知であり、ＣＴ画像再構成に必要な減衰経路情報の再現が不正確であるとう課題を飛躍的に解決でき、ＣＴ画像の高精度化を可能にするとう効果がある。特に原子番号が大きな材質において、非単色であるＸ線の低エネルギー成分の減衰が原子番号に比例しなくなることによりもたらされる、異常なＣＴコントラスト値を抑制することに対しては非常に大きな効果がもたらされる。
【００７８】
さらに、本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、定期的にＸ線エネルギースペクトルを測定し、経時変化をトレースすることにより、Ｘ線源装置の隠れた劣化などを予見するといった予防保全面での有益な効果も得られる。
【符号の説明】
【００７９】
１０・・・Ｘ線源装置、  １１・・・Ｘ線ビーム、  ２０・・・検出器、  ２１・・・検出器アレイ、  ３０・・・測定回路、  ３１・・・多チャンネル測定回路、  ４０、４１・・・減衰材、  ５０・・・Ｘ線ファンビーム、  ６０・・・スキャナテーブル、  ７０・・・被検体、  ８０・・・画像再構成装置、  ８１・・・補正演算部、  ８２・・・出力部、  ９０・・・応答関数評価装置、  ９１・・・検出効率評価装置、  ９２・・・エネルギースペクトル推定装置、  ９３・・・測定系補正係数測定装置、  ９４・・・演算器、  ９５・・・ベイズ推定式演算部、  ９６・・・除算部、  ９７・・・出力部、  ９８・・・メモリ、  ９９・・・移動機構、  １００・・・全体制御部、  １０１・・・Ｘ線エネルギー演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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