(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨウ素を含む造影剤が投与された被検体のＸ線ＣＴデュアルエネルギー撮影により得られたデータに基づいて、前記被検体を水およびヨウ素の合成で表すモデルに基づく、前記被検体における仮想的な水の密度分布を表す水密度画像と、前記被検体における仮想的なヨウ素の密度分布を表すヨウ素密度画像とを生成する第１の生成手段と、
前記水密度画像およびヨウ素密度画像に基づいて、前記被検体の非造影撮影により得られる画像に相当する仮想非造影画像を生成する第２の生成手段とを備えた画像生成装置であって、
前記第２の生成手段は、前記仮想非造影画像のうち前記被検体の軟部に相当する部分を、前記データを用いて生成される画像の画素値に基づいて特定するとともに、該軟部に想到する部分を、
（仮想非造影画像）＝β×（水密度画像）＋α×（ヨウ素密度画像）−γ
但し、１．１≧β≧０．９、  ０．３０≧α≧０．２４、  １１００≧γ≧９００
…（数式１）
なる数式１、または、
（仮想非造影画像）＝
β×｛（水密度画像）＋α×（ヨウ素密度画像）＋α2×（ヨウ素密度画像）｝−γ
但し、１．１≧β≧０．９、  ０．３０≧α≧０．２４、  １１００≧γ≧９００
…（数式２）
なる数式２にしたがって生成する、画像生成装置。
【請求項２】
前記第２の生成手段は、前記仮想非造影画像のうち前記被検体の軟部とは異なる物質に相当する部分を、前記データを基に、所定の実効Ｘ線エネルギーのＸ線を用いたＸ線ＣＴ撮影により得られる画像に相当する画像として生成する、請求項１に記載の画像生成装置。
【請求項３】
前記第２の生成手段は、前記仮想非造影画像のうち前記被検体の軟部とは異なる物質に相当する部分を、
（仮想非造影画像）＝ｂ×（水密度画像）＋ｆ（被検体中のヨウ素濃度に係る指標）
但し、１．０≧ｂ≧０．９、  ｆ：前記指標をパラメータとする関数  …（数式３）
なる数式３にしたがって生成する、請求項１に記載の画像生成装置。
【請求項４】
前記第２の生成手段は、前記仮想非造影画像のうち前記被検体の軟部とは異なる物質に相当する部分を、
（仮想非造影画像）＝ｂ×（水密度画像）＋ｃ
但し、１．１≧ｂ≧０．９、  ｃ：定数  …（数式４）
なる数式４にしたがって生成する、請求項１に記載の画像生成装置。
【請求項５】
前記数式１及び２において、
１．０５≧β≧０．９５、  ０．２９≧α≧０．２５、  １０５０≧γ≧９５０
なる条件を満たす、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像生成装置。
【請求項６】
前記数式１及び２におけるαは、操作者により指定される、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像生成装置。
【請求項７】
前記第１の生成手段は、前記デュアルエネルギー撮影により得られた、第１のエネルギーのＸ線による第１の投影データと、前記第１のエネルギーとは異なる第２のエネルギーのＸ線による第２の投影データとを、ヨウ素の成分が消去されるように加重減算処理して得られたデータを画像再構成処理することにより、前記水密度画像を生成し、前記第１の投影データと前記第２の投影データとを、水の成分が消去されるように加重減算処理して得られたデータを画像再構成処理することにより、前記ヨウ素密度画像を生成する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の画像生成装置。
【請求項８】
前記データに基づいて、前記造影剤が投与された被検体を所望の実効Ｘ線エネルギーのＸ線を用いてＸ線ＣＴ撮影したときに得られる画像に相当する画像を生成する第３の生成手段をさらに備えた、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の画像生成装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の画像生成装置を備えたＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
コンピュータを、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の画像生成装置として機能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、画像生成装置およびＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置並びにそのためのプログラム（program）に関し、詳しくは、造影検査におけるデュアルエネルギー（dual energy）撮影を利用した低被曝化の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線ＣＴ装置を用いて被検体の造影検査を行う場合、造影剤を投与する前の単純撮影による単純画像と、造影剤を投与した後の造影撮影による造影画像とを取得し、これらを互いに比較参照して読影がなされることが多い（例えば、特許文献１の要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８５４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
単純画像と造影画像を取得するには、通常、被検体の単純撮影と造影撮影とを別々に行う必要があるため、被検体の被曝が一般の検査と比較して大きくなる。
【０００５】
このような事情により、造影検査における被検体の低被曝化が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の観点の発明は、ヨウ素を含む造影剤が投与された被検体のＸ線ＣＴデュアルエネルギー撮影により得られたデータ（data）に基づいて、前記被検体を水およびヨウ素の合成で表すモデルに基づく、前記被検体における仮想的な水の密度分布を表す水密度画像と、前記被検体における仮想的なヨウ素の密度分布を表すヨウ素密度画像とを生成する第１の生成手段と、前記水密度画像およびヨウ素密度画像に基づいて、前記被検体の非造影撮影により得られる画像に相当する仮想非造影画像を生成する第２の生成手段とを備えた画像生成装置を提供する。
【０００７】
第２の観点の発明は、前記第２の生成手段が、前記仮想非造影画像の少なくとも一部を、
（仮想非造影画像）＝β×（水密度画像）＋α×（ヨウ素密度画像）−γ
但し、１．１≧β≧０．９、  ０．３０≧α≧０．２４、  １１００≧γ≧９００
…（数式１）
なる数式１にしたがって生成する上記第１の観点の画像生成装置を提供する。
【０００８】
第３の観点の発明は、前記第２の生成手段が、前記仮想非造影画像の少なくとも一部を、
（仮想非造影画像）＝
β×｛（水密度画像）＋α×（ヨウ素密度画像）＋α2×（ヨウ素密度画像）｝−γ
但し、１．１≧β≧０．９、  ０．３０≧α≧０．２４、  １１００≧γ≧９００
…（数式２）
なる数式２にしたがって生成する上記第１の観点の画像生成装置を提供する。
【０００９】
第４の観点の発明は、前記仮想非造影画像の少なくとも一部が、前記被検体の軟部に相当する部分である上記第２の観点または第３の観点の画像生成装置を提供する。
【００１０】
第５の観点の発明は、前記第２の生成手段が、前記軟部に相当する部分を、前記データを用いて生成される画像の画素値に基づいて特定する上記第４の観点の画像生成装置を提供する。
【００１１】
第６の観点の発明は、前記第２の生成手段が、前記被検体の軟部とは異なる物質に相当する部分を、前記データを基に、所定の実効Ｘ線エネルギーのＸ線を用いたＸ線ＣＴ撮影により得られる画像に相当する画像として生成する上記第４の観点または第５の観点の画像生成装置を提供する。
【００１２】
第７の観点の発明は、前記第２の生成手段が、前記被検体の軟部とは異なる物質に相当する部分を、
（仮想非造影画像）＝ｂ×（水密度画像）＋ｆ（被検体中のヨウ素濃度に係る指標）
但し、１．０≧ｂ≧０．９、  ｆ：前記指標をパラメータとする関数    …（数式３）
なる数式３にしたがって生成する上記第４の観点または第５の観点の画像生成装置を提供する。
【００１３】
第８の観点の発明は、前記第２の生成手段が、前記被検体の軟部とは異なる物質に相当する部分を、
（仮想非造影画像）＝ｂ×（水密度画像）＋ｃ
但し、１．１≧ｂ≧０．９、  ｃ：定数                              …（数式４）
なる数式４にしたがって生成する上記第４の観点または第５の観点の画像生成装置を提供する。
【００１４】
第９の観点の発明は、前記数式１において、
１．０５≧β≧０．９５、  ０．２９≧α≧０．２５、  １０５０≧γ≧９５０
なる条件を満たす上記第２の観点から第８の観点のいずれか一つの観点の画像生成装置を提供する。
【００１５】
第１０の観点の発明は、前記数式１におけるαが、操作者により指定される上記第２の観点から第９の観点のいずれか一つの観点の画像生成装置を提供する。
【００１６】
第１１の観点の発明は、前記第１の生成手段が、前記デュアルエネルギー撮影により得られた、第１のエネルギーのＸ線による第１の投影データと、前記第１のエネルギーとは異なる第２のエネルギーのＸ線による第２の投影データとを、ヨウ素の成分が消去されるように加重減算処理して得られたデータを画像再構成処理することにより、前記水密度画像を生成し、前記第１の投影データと前記第２の投影データとを、水の成分が消去されるように加重減算処理して得られたデータを画像再構成処理することにより、前記ヨウ素密度画像を生成する上記第１の観点から第１０の観点のいずれか一つの観点の画像生成装置を提供する。
【００１７】
第１２の観点の発明は、前記データに基づいて、前記造影剤が投与された被検体を所望の実効Ｘ線エネルギーのＸ線を用いてＸ線ＣＴ撮影したときに得られる画像に相当する画像を生成する第３の生成手段をさらに備えた上記第１の観点から第１１の観点のいずれか一つの観点の画像生成装置を提供する。
【００１８】
第１３の観点の発明は、上記第１の観点から第１２の観点のいずれか一つの観点の画像生成装置を備えたＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１９】
第１４の観点の発明は、コンピュータ（computer）を、上記第１の観点から第１２の観点のいずれか一つの観点の画像生成装置として機能させるためのプログラムを提供する。
【００２０】
なお、ここで言う「密度」とは、実際の密度ではなく仮想的な密度であり、所定の２種類の物質を基底物質とし、ある物質のＸ線吸収係数をその２種類の基底物質のＸ線吸収係数の加重加算値で表す場合に、その２種類の基底物質のＸ線吸収係数に乗ずる加重係数に相当するものである。したがって、例えば、水およびヨウ素を１組の基底物質としたときの水密度画像は、撮影対象の画像における各画素が表す物質のＸ線吸収係数を、水のＸ線吸収係数とヨウ素のＸ線吸収係数との加重加算値で表す場合における、水のＸ線吸収係数に乗ずる加重係数に相当する値の分布図となる。
【発明の効果】
【００２１】
上記観点の発明によれば、ヨウ素を含む造影剤が投与された被検体のＸ線ＣＴデュアルエネルギー撮影により、仮想非造影画像を高精度に得ることができる。その結果、造影画像に相当する画像と、非造影画像に相当する画像の両方を、１回のデュアルエネルギー撮影によって得ることができ、造影撮影および非造影撮影をそれぞれ行う必要がなく、造影検査における低被曝化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第一実施形態によるＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。
【図２】第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示す図である。
【図３】ヨウ素密度画像と水密度画像を再構成する方法の第一例を示す図である。
【図４】ヨウ素密度画像と水密度画像を再構成する方法の第二例を示す図である。
【図５】モノクロマチック（monochromatic）画像を再構成する方法の一例を示す図である。
【図６】造影濃度を変化させたときのヨウ素密度画像の画素値と水密度画像の画素値との関係を示す図である。
【図７】第二実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示す図である。
【図８】第三実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、発明の実施形態について説明する。
【００２４】
（第一実施形態）
図１は、第一実施形態によるＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。
【００２５】
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。
【００２６】
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（monitor）６と、プログラムやデータなどを記憶する記憶装置７とを具備している。
【００２７】
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。
【００２８】
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）して整形するコリメータ（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。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。
【００２９】
これより、第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れについて説明する。
【００３０】
図２は、第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示す図である。
【００３１】
ステップ（step）Ｓ１では、撮影対象である被検体４０をデュアルエネルギー撮影して、第１Ｘ線管電圧による複数ビュー（view）の投影データである第１管電圧投影データＰv1と、第２Ｘ線管電圧による複数ビューの投影データである第２管電圧投影データＰv2とを収集する。
【００３２】
例えば、Ｘ線管電圧を１または数ビュー単位で第１Ｘ線管電圧と第２Ｘ線管電圧とに交互に切り換えながら被検体４０のスキャン（scan）を行い、１８０°＋Ｘ線ビーム（beam）のファン（fan）角α°分以上の投影データを収集する。この場合、欠落したビューの投影データは、その欠落したビューに近接するビューの投影データを加重加算処理して求める。
【００３３】
また例えば、まずＸ線管電圧を第１Ｘ線管電圧にしてスキャンを行って、１８０°＋ファン角α°分以上の投影データを収集し、次にＸ線管電圧を第２Ｘ線管電圧にしてスキャンを行って、１８０°＋ファン角α°分以上の投影データを収集する。
【００３４】
なお、第１および第２Ｘ線管電圧は、例えば、８０ｋＶｐと１４０ｋＶｐである。
【００３５】
ステップＳ２では、被検体４０を２種類の基底物質の合成によって表すという所定のモデルに基づき、水およびヨウ素を基底物質として、第１および第２管電圧投影データＰv1，Ｐv2を基に、被検体４０における仮想的な水の密度分布を表す水密度画像Ｇwと、被検体４０における仮想的なヨウ素の密度分布を表すヨウ素密度画像Ｇioとを再構成する。
【００３６】
図３および図４は、水およびヨウ素を基底物質として、第１および第２管電圧投影データを基に、ヨウ素密度画像および水密度画像を再構成する方法の一例を概念的に示す図である。
【００３７】
例えば、図３に示すように、第１管電圧投影データＰv1と第２管電圧投影データＰv2とをヨウ素の成分が消去されるように加重減算処理して、水の成分を表す第１中間投影データＰwaを生成する。また、第１管電圧投影データＰv1と第２管電圧投影データＰv2とを水の成分が消去されるように加重減算処理して、ヨウ素の成分を表す第２中間投影データＰioを生成する。次に、第１中間投影データＰwaを画像再構成処理して水密度画像Ｇwを再構成する。また、第２中間投影データＰioを逆投影処理等により画像再構成処理してヨウ素密度画像Ｇioを再構成する。
【００３８】
また例えば、図４に示すように、第１管電圧投影データＰv1を画像再構成処理して第１管電圧画像Ｇv1を再構成する。また、第２管電圧投影データＰv2を画像再構成処理して第２管電圧画像Ｇv2を再構成する。次に、第１管電圧画像Ｇv1と第２管電圧画像Ｇv2とをヨウ素の成分が消去されるように加重減算処理して、水密度画像Ｇwを再構成する。また、第１管電圧画像Ｇv1と第２管電圧画像Ｇv2とを水の成分が消去されるように加重減算処理して、ヨウ素密度画像Ｇioを再構成する。
【００３９】
ステップＳ３では、水密度画像Ｇwおよびヨウ素密度画像Ｇioを基に、造影剤が投与された被検体４０を所望の実効Ｘ線エネルギーＥ１のＸ線を用いてＸ線ＣＴ撮影したときに得られる画像に相当するモノクロマチック画像Ｇmを再構成する。このモノクロマチック画像Ｇmは、被検体４０の造影画像に相当する画像である。実効Ｘ線エネルギーＥ１は、例えば、１２０ｋｅＶである。
【００４０】
図５は、水密度画像およびヨウ素密度画像を基にモノクロマチック画像を再構成する方法の一例を概念的に示す図である。
【００４１】
例えば、図５に示すように、水密度画像Ｇwおよびヨウ素密度画像Ｇioを、実効Ｘ線エネルギーＥ１に対応した所定の加重係数により加重加算処理して、モノクロマチック画像Ｇmを再構成する。
【００４２】
なお、各物質密度画像およびモノクロマチック画像の生成方法については、特許文献：特開２０１０−１７２５９０号公報や、米国特許文献：米国特許７７２４８６５号公報（ＵＳ２００９／００５２６１２）等を参照されたい。
【００４３】
ステップＳ４では、水密度画像Ｇwおよびヨウ素密度画像Ｇioを基に、造影剤が投与される前の被検体４０をＸ線ＣＴ撮影したときに得られる画像に相当する仮想非造影画像Ｇncを、次の数式１にしたがって生成する。
【００４４】
Ｇnc＝β・Ｇw＋α・Ｇio−γ
但し、１．１≧β≧０．９、  ０．３０≧α≧０．２４、  １１００≧γ≧９００
…（数式１）
【００４５】
すなわち、仮想非造影画像Ｇncの各画素値を、水密度画像Ｇwにおける対応画素の画素値に係数βを乗じた値と、ヨウ素密度画像Ｇioにおける対応画素の画素値に係数αを乗じた値と、オフセット（offset）成分である−γとを加算して算出する。
【００４６】
ここで、数式１の意味について説明する。
【００４７】
造影剤が投与された被検体４０のデュアルエネルギー撮影により得られたデータを基に水密度画像Ｇwおよびヨウ素密度画像Ｇioを生成すると、被検体４０中のヨウ素の密度は、ヨウ素密度画像Ｇioに反映され、水密度画像Ｇioにはほとんど反映されないはずである。
【００４８】
本実施形態で求めようとしている仮想非造影画像Ｇncは、被検体４０を造影剤なしでＸ線ＣＴ撮影したときに得られる、いわゆる単純画像に相当する画像である。したがって、仮想非造影画像Ｇncは、基本的には、被検体４０中のヨウ素の密度がほとんど反映されないはずの水密度画像Ｇwに近い画像であると考えることができる。
【００４９】
ここで、濃度が異なる複数種類の造影剤ファントム（phantom）をデュアルエネルギー撮影して得られた、ヨウ素密度画像における画素値と、水密度画像における画素値との関係を図６に示す。図６のグラフから理解されるように、造影剤の濃度が変化すると、ヨウ素密度画像の画素値は当然変化するが、造影剤の濃度によって水密度画像の画素値も変化していることが分かる。これは、被検体４０に投与する造影剤の濃度や量、造影剤の染まり具合（被検体の個体差、造影剤投与からの撮影タイミング（timing））などに起因する、被検体４０中のヨウ素の濃度によっては、ヨウ素密度画像Ｇioの画素値と共に、水密度画像Ｇwの画素値も変化することを意味している。つまり、水密度画像Ｇwそのままでは、単純画像に相当する画像として不安定であることを意味している。
【００５０】
そこで、被検体４０中のヨウ素の濃度変化に伴う水密度画像Ｇwの画素値の変化分を補うように、仮想非造影画像Ｇncを、水密度画像Ｇwにヨウ素密度画像Ｇioの成分を少しだけ加えるようにする。
【００５１】
後は、仮想非造影画像Ｇncにおける画素値がＣＴ値として適正な値を取るように、水密度画像Ｇwに乗ずる係数βと、ヨウ素密度画像Ｇioに乗ずる係数αと、オフセット分の−γとを調整する。数式１は、このような考え方によって導き出されたものである。
【００５２】
ところで、オフセット分の−γは、仮想非造影画像Ｇncの画素値がＣＴ値となり、撮影対象が空気であるときにそのＣＴ値が−１０００ＨＵとなるようにするため、−１０００が適当である。しかし、実際には、水は温度によって比重が変わり、そのＸ線吸収係数も変化する。また、Ｘ線ＣＴ装置のデータ収集系により得られるデータ値も、個体差による誤差が生じる。そのため、これらを考慮すると、経験的には、１１００≧γ≧９００の範囲が適当であり、実装レベルでは、１０５０≧γ≧９５０の範囲で調整される可能性が高い。
【００５３】
また、係数β，αは、例えば、次のようにして求めることができる。
【００５４】
まず、仮想非造影画像のＣＴ値Ｇncを、下記のように定義する。
【００５５】
Ｇnc＝β・{(Ｇw−OFFSETw)＋α・(Ｇio−OFFSETio)}−γ          …（数式Ａ１）
但し、OFFSETw：水密度画像Ｇwにおけるオフセット成分、
OFFSETio：ヨウ素密度画像Ｇioにおけるオフセット成分
【００５６】
次に、空気を撮影対象としてデュアルエネルギー撮影を行う。空気を撮影したときの理論上の水密度画像(Ｇw−OFFSETw)のＣＴ値は０になるはずなので、このときの水密度画像の実測値をＧw(air)としたとき、次式が成り立つ。
【００５７】
(Ｇw(air)−OFFSETw)＝０                                        …（数式Ａ２）
∴  OFFSETw＝Ｇw(air)
【００５８】
このように、空気を撮影対象としたデュアルエネルギー撮影から、オフセットOFFSETwを求めることができる。
【００５９】
次に、水を撮影対象としてデュアルエネルギー撮影を行う。水を撮影したときの理論上のヨウ素密度画像(Ｇio−OFFSETio)のＣＴ値は０になるはずなので、このときのヨウ素密度画像の実測値をＧio(water)としたとき、次式が成り立つ。
【００６０】
(Ｇio(water)−OFFSETio)＝０                                    …（数式Ａ３）
∴  OFFSETio＝Ｇio(water)
【００６１】
また、このときの仮想非造影画像のＣＴ値Ｇnc(water)は０になるはずであるから、さらに次式が成り立つ。
【００６２】
Ｇnc(water)＝β・{(Ｇw(water)−OFFSETw)＋α・(Ｇio(water)−OFFSETio)}−γ
＝β・{(Ｇw(water)−OFFSETw)}−γ＝０                …（数式Ａ４）
∴  β＝γ／(Ｇw(water)−OFFSETw）
【００６３】
このように、水を撮影対象としたデュアルエネルギー撮影から、オフセットOFFSETioと、係数βを求めることができる。
【００６４】
なお、実際の実験結果によれば、係数βは、１．１≧β≧０．９の範囲で求められており、実装レベルでは、１．０５≧β≧０．９５の範囲で調整されるのが好ましい。
【００６５】
次に、造影剤ファントムを撮影対象としてデュアルエネルギー撮影を行う。造影剤を撮影したときの仮想非造影画像Ｇnc(iodine)のＣＴ値は０になるはずなので、このときの水密度画像Ｇwおよびヨウ素密度画像の実測値をそれぞれＧw(iodine)，Ｇio(iodine)としたとき、次式が成り立つ。
【００６６】
Ｇnc(iodine)＝β・{(Ｇw(iodine)−OFFSETw)＋α・(Ｇio(iodine)−OFFSETio)}−γ
０＝β・{(Ｇw(iodine)−OFFSETw)＋α・(Ｇio(iodine)−OFFSETio)}−γ
{(Ｇw(iodine)−OFFSETw)＋α・(Ｇio(iodine)−OFFSETio)}＝γ/β
α・(Ｇio(iodine)−OFFSETio)＝γ/β−(Ｇw(iodine)−OFFSETw)    …（数式Ａ５）
∴  α＝{γ/β−(Ｇw(iodine)−OFFSETw)}/(Ｇio(iodine)−OFFSETio)
【００６７】
このように、造影剤を撮影対象としたデュアルエネルギー撮影から、係数αを求めることができる。
【００６８】
なお、造影剤の濃度を変えた複数パターンの実際の実験結果によれば、係数αは、０．３０≧α≧０．２４の範囲で求められており、実装レベルでは、０．２８≧α≧０．２６の範囲で調整されるのが好ましい。
【００６９】
実際の係数αの決定については、造影剤の濃度別に得られた係数αの値を平均化して求めてもよい。あるいは、操作者に選択肢を与えて選択させてもよいし、操作者に推奨範囲を示して値を直接入力させてもよい。
【００７０】
ちなみに、β，α，γを固定値とするなら、例えば、β＝１，α＝０．２７，γ＝１０００が好ましい。
【００７１】
なお、β，α，γを上記の値にそれぞれ決定し、本実施形態によって人工的に生成された仮想非造影画像と、実際に撮影された非造影画像（単純画像）とを比較してみたところ、被検体の肝臓やすい臓などにおいては、ＣＴ値が誤差−２〜１以内という高い精度でほぼ一致することが確認されている。
【００７２】
ステップＳ５では、生成したモノクロマチック画像Ｇmおよび仮想非造影画像Ｇncを表示する。
【００７３】
これにより、造影剤ありとなしとでそれぞれ撮影することなく、１回のデュアルエネルギー撮影により、被検体４０の造影画像と非造影画像とを生成することができ、被検体４０の低被曝化を図ることができる。
【００７４】
なお、上記の数式１の代わりに、例えば、次式のような多次項を含む数式を用いることもできる。
【００７５】
Ｇnc＝β・{Ｇw＋α・Ｇio＋α2・Ｇio}−γ
但し、１．１≧β≧０．９、  ０．３０≧α≧０．２４、  １１００≧γ≧９００
…（数式２）
【００７６】
（第二実施形態）
図７は、第二実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示す図である。
【００７７】
ステップＴ１〜Ｔ３は、ステップＳ１〜Ｓ３と同様であるため、説明を省略する。
【００７８】
ステップＴ４では、生成する仮想非造影画像Ｇncの画像空間において、注目画素を選択する。
【００７９】
ステップＴ５では、モノクロマチック画像における上記注目画素の対応画素の画素値（ＣＴ値）Ｇm(x,y)が、被検体４０の軟部に相当する画素値範囲、例えば０〜３００ＨＵに入っているか否かを判定する。
【００８０】
ここで、対応画素の画素値Ｇm(x,y)が、軟部に相当する画素値範囲に入っていると判定されたときには、注目画素は、造影剤が染まり易く造影剤の有無による変化が大きい軟部組織を表すものと判断し、ステップＴ６に進む。
【００８１】
一方、対応画素の画素値Ｇm(x,y)がこの画素値範囲に入っていないと判定されたときには、注目画素は、造影剤が染まり難く造影剤の有無による変化が少ない、軟部組織以外の物質を表すものと判断し、ステップＴ７に進む。
【００８２】
ステップＴ６では、仮想非造影画像における注目画素の画素値Ｇnc(x,y)を、次の数式１にしたがって算出する。
【００８３】
Ｇnc(x,y)＝β・Ｇw(x,y)＋α・Ｇio(x,y)−γ
但し、１．０５≧β≧０．９５、  ０．２９≧α≧０．２５、  １０５０≧γ≧９５０
…（数式１）
【００８４】
すなわち、注目画素の画素値Ｇnc(x,y)を、水密度画像Ｇwにおける対応画素の画素値Ｇw(x,y)に係数βを乗じた値と、ヨウ素密度画像Ｇioにおける対応画素の画素値Ｇio(x,y)に係数αを乗じた値と、−γとを加算して算出する。
【００８５】
ステップＴ６における注目画素の画素値Ｇnc(x,y)の算出後は、ステップＴ８に進む。
【００８６】
ステップＴ７では、注目画素の画素値Ｇnc(x,y)として、モノクロマチック画像における対応画素の画素値Ｇm(x,y)を採用する。
【００８７】
軟部組織以外の物質では、造影剤が染まりにくく、造影剤の有無による変化が元々少ないので、このような物質を表す画像部分については、数式１や数式２のように、造影剤ありの軟部組織に焦点をあてて導かれた数式により生成される画像よりも、単純画像に相当する画像として一般的で実績のあるモノクロマチック画像の方がより単純画像に近くなることが期待される。そこで、軟部組織以外の物質を表す画素については、モノクロマチック画像における対応画素の画素値を採用することにする。
【００８８】
ステップＴ８では、生成する仮想非造影画像の画像空間において、注目画素として次に選択すべき画素がまだあるか否かを判定する。注目画素として選択すべき画素がまだあると判定されたときには、ステップＴ４に戻って、新たな画素を注目画素に選択して処理を続ける。注目画素として選択すべき画素がもうないと判定されたときには、ステップＴ９に進む。
【００８９】
ステップＴ９では、生成したモノクロマチック画像および仮想非造影画像を表示する。
【００９０】
このような第二実施形態によれば、仮想非造影画像のうち、軟部組織以外の物質を表す部分をモノクロマチック画像とするので、造影剤の有無による変化が元々少ない部分については、単純画像に相当する画像としてより一般的で実績のある画像を採用することができ、仮想非造影画像を、実際の単純画像により近い画像とすることが期待できる。
【００９１】
（第三実施形態）
図８は、第三実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示す図である。
【００９２】
ステップＵ１〜Ｕ６，Ｕ８は、ステップＴ１〜Ｔ６，Ｔ８と同様であるため、説明を省略する。
【００９３】
ステップＵ７では、仮想非造影画像Ｇncにおける注目画素の画素値Ｇnc(x,y)を、次の数式３にしたがって算出する。
【００９４】
Ｇnc(x,y)＝ｂ・Ｇw(x,y)＋ｆ（ρ）
但し、１．０≧ｂ≧０．９、
ρ：被検体中のヨウ素濃度に係る指標、  ｆ(ρ)：ρの関数          …（数式３）
【００９５】
すなわち、仮想非造影画像Ｇncにおける注目画素の画素値Ｇnc(x,y)を、水密度画像Ｇwにおける対応画素の画素値Ｇw(x,y)に係数ｂを乗じた値に、被検体中のヨウ素濃度に係る指標ρをパラメータとする関数ｆ(ρ)の値を加算して算出する。
【００９６】
軟部組織以外の物質では、造影剤が染まりにくく、造影剤の有無による変化が元々少ないので、このような物質を表す画像部分については、数式１や数式２のように、造影剤ありの軟部組織に焦点をあてて導かれた数式により生成される画像よりも、基本的に水密度画像Ｇwをベースにして、被検体中のヨウ素濃度によって定まるオフセット成分を加える方が、より単純画像に近くなることが期待される。そこで、軟部組織以外の物質を表す画素については、数式３に示すような、被検体中のヨウ素濃度に係る指標をパラメータとする関数値を含む数式によって生成される画像における対応画素の画素値を採用することにする。
【００９７】
被検体中のヨウ素濃度に係る指標としては、例えば、被検体に投与する造影剤の濃度や、造影剤の投与開始からの撮影タイミングなどが考えられる。
【００９８】
また、関数ｆ(ρ)としては、例えば、ｆ(ρ)＝ｎ・ρ  （ｎ＝定数）を考えることができる。
【００９９】
なお、数式３の代わりに、例えば、次式のような数式を用いることもできる。
【０１００】
Ｇnc(x,y)＝ｂ・Ｇw(x,y)＋ｃ
但し、１．１≧ｂ≧０．９、Ｃ＝定数                                …（数式４）
【０１０１】
軟部組織以外の物質では、造影剤の有無による変化が元々少ないので、水密度画像Ｇwをベース（base）にしてオフセット成分を加えるだけでも、より単純画像に近くなる可能性がある。
【０１０２】
なお、上記の数式３，４では、係数ｂを、１．１≧ｂ≧０．９としているが、これは、水密度画像をベースにするという考え方によれば、係数ｂは、１．１≧ｂ≧０．９の範囲で調整されるのが好ましいという理由による。
【０１０３】
このように上記の各実施形態によれば、ヨウ素を含む造影剤が投与された被検体のＸ線ＣＴデュアルエネルギー撮影により、仮想非造影画像を高精度に得ることができる。その結果、造影画像に相当するモノクロマチック画像と、非造影画像に相当する仮想非造影画像の両方を、１回のデュアルエネルギー撮影によって得ることができ、造影撮影および非造影撮影をそれぞれ行う必要がなく、造影検査における低被曝化を実現できる。
【０１０４】
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、上記のものに限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の形態を取り得る。
【０１０５】
例えば、上記の各実施形態において、モノクロマチック画像は、水密度画像およびヨウ素密度画像を基に生成しているが、他の物質を基底物質とする物質密度画像を基に生成してもよい。
【０１０６】
また例えば、上記の各実施形態において、造影画像に相当する画像として、モノクロマチック画像を採用しているが、ヨウ素密度画像を採用してもよい。
【０１０７】
また例えば、上記の各実施形態において、仮想非造影画像における注目画素が被検体の軟部に相当するか否かの画素値判定に、モノクロマチック画像以外の画像、例えば第１Ｘ線管電圧画像や第２Ｘ線管電圧画像、水密度画像、ヨウ素密度画像などを用いてもよい。
【０１０８】
また例えば、上記の各実施形態はＸ線ＣＴ装置であるが、上記のような仮想非造影画像の生成機能を有する画像生成装置も発明の一実施形態である。
【０１０９】
また例えば、コンピュータを、上記の画像生成装置として機能させるためのプログラムもまた、発明の一実施形態である。
【符号の説明】
【０１１０】
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
１２  クレードル
１５  回転部
１６  支持部
２０  走査ガントリ
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
８１  Ｘ線
【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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