(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仮想造影画像を生成する第１の生成手段と、
前記データに基づいて、前記被検体をヨウ素とヨウ素以外の所定物質と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ヨウ素の密度分布を表すヨウ素密度画像を生成する第２の生成手段と、
前記仮想造影画像から前記ヨウ素密度画像を減算または加重減算することにより、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３の生成手段と、を備えた画像生成装置であって、
前記データは、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の投影データとを含んでおり、
前記第１の生成手段は、前記第１の投影データと前記第２の投影データとを２種類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、該２種類の投影データをそれぞれ画像再構成処理して、前記被検体を互いに異なる第１の物質および第２の物質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前記第１の物質の密度分布を表す第１の物質密度画像と、前記被検体における仮想的な前記第２の物質の密度分布を表す第２の物質密度画像とを得、該第１および第２の物質密度画像を加重加算処理することにより前記仮想造影画像を生成し、
前記第２の生成手段は、前記第１および第２の物質密度画像を２種類の重み付けにより加重加算処理して、前記被検体を第１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第１の画像と、前記被検体を第２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第２の画像とを得、該第１および第２の画像を前記所定物質の成分が消去されるように加重減算処理することにより前記ヨウ素密度画像を生成する、画像生成装置。
【請求項２】
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仮想造影画像を生成する第１の生成手段と、
前記データに基づいて、前記被検体をヨウ素とヨウ素以外の所定物質と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ヨウ素の密度分布を表すヨウ素密度画像を生成する第２の生成手段と、
前記仮想造影画像から前記ヨウ素密度画像を減算または加重減算することにより、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３の生成手段と、を備えた画像生成装置であって、
前記データは、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の投影データとを含んでおり、
前記第１の生成手段は、前記第１の投影データと前記第２の投影データとをそれぞれ画像再構成処理して２種類の画像を得、該２種類の画像を２種類の重み付けにより加重減算処理して、前記被検体を互いに異なる第１の物質および第２の物質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前記第１の物質の密度分布を表す第１の物質密度画像と、前記被検体における仮想的な前記第２の物質の密度分布を表す第２の物質密度画像とを得、該第１および第２の物質密度画像を加重加算処理することにより前記仮想造影画像を生成し、
前記第２の生成手段は、前記第１および第２の物質密度画像を２種類の重み付けにより加重加算処理して、前記被検体を第１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第１の画像と、前記被検体を第２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第２の画像とを得、該第１および第２の画像を前記所定物質の成分が消去されるように加重減算処理することにより前記ヨウ素密度画像を生成する、画像生成装置。
【請求項３】
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仮想造影画像を生成する第１の生成手段と、
前記データに基づいて、前記被検体をヨウ素とヨウ素以外の所定物質と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ヨウ素の密度分布を表すヨウ素密度画像を生成する第２の生成手段と、
前記ヨウ素密度画像に対して負の画素値をゼロに変換する処理を施し、前記仮想造影画像から該処理済みのヨウ素密度画像を減算または加重減算することにより、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３の生成手段と、を備えた画像生成装置であって、
前記データは、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の投影データとを含んでおり、
前記第１の生成手段は、前記第１の投影データと前記第２の投影データとを２種類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、該２種類の投影データをそれぞれ画像再構成処理して、前記被検体を互いに異なる第１の物質および第２の物質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前記第１の物質の密度分布を表す第１の物質密度画像と、前記被検体における仮想的な前記第２の物質の密度分布を表す第２の物質密度画像とを得、該第１および第２の物質密度画像を加重加算処理することにより前記仮想造影画像を生成し、
前記第２の生成手段は、前記第１および第２の物質密度画像を２種類の重み付けにより加重加算処理して、前記被検体を第１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第１の画像と、前記被検体を第２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第２の画像とを得、該第１および第２の画像を前記所定物質の成分が消去されるように加重減算処理することにより前記ヨウ素密度画像を生成する、画像生成装置。
【請求項４】
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仮想造影画像を生成する第１の生成手段と、
前記データに基づいて、前記被検体をヨウ素とヨウ素以外の所定物質と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ヨウ素の密度分布を表すヨウ素密度画像を生成する第２の生成手段と、
前記ヨウ素密度画像に対して負の画素値をゼロに変換する処理を施し、前記仮想造影画像から該処理済みのヨウ素密度画像を減算または加重減算することにより、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３の生成手段と、を備えた画像生成装置であって、
前記データは、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の投影データとを含んでおり、
前記第１の生成手段は、前記第１の投影データと前記第２の投影データとをそれぞれ画像再構成処理して２種類の画像を得、該２種類の画像を２種類の重み付けにより加重減算処理して、前記被検体を互いに異なる第１の物質および第２の物質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前記第１の物質の密度分布を表す第１の物質密度画像と、前記被検体における仮想的な前記第２の物質の密度分布を表す第２の物質密度画像とを得、該第１および第２の物質密度画像を加重加算処理することにより前記仮想造影画像を生成し、
前記第２の生成手段は、前記第１および第２の物質密度画像を２種類の重み付けにより加重加算処理して、前記被検体を第１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第１の画像と、前記被検体を第２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第２の画像とを得、該第１および第２の画像を前記所定物質の成分が消去されるように加重減算処理することにより前記ヨウ素密度画像を生成する、画像生成装置。
【請求項５】
前記所定物質は、Ｘ線吸収係数が水より大きくヨウ素より小さい物質である、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】
前記所定物質は、カルシウムである、請求項５に記載の画像生成装置。
【請求項７】
前記第１および第２の物質は、水およびヨウ素である、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】
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を備えたＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
コンピュータを、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仮想造影画像を生成する第１の生成手段と、前記データに基づいて、前記被検体をヨウ素とヨウ素以外の所定物質との合成で表すモデル（model）に基づく、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を生成する第２の生成手段と、前記仮想造影画像から前記ヨウ素密度画像を減算または加重減算することにより、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３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、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仮想造影画像を生成する第１の生成手段と、前記データに基づいて、前記被検体をヨウ素とヨウ素以外の所定物質と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ヨウ素の密度分布を表すヨウ素密度画像を生成する第２の生成手段と、前記ヨウ素密度画像に対して負の画素値をゼロ（zero）に変換する処理を施し、前記仮想造影画像から該処理済みのヨウ素密度画像を減算または加重減算することにより、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３の生成手段とを備えた画像生成装置を提供する。
【０００８】
第３の観点の発明は、前記所定物質が、Ｘ線吸収係数が水より大きくヨウ素より小さい物質である上記第１の観点または第２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、前記所定物質が、カルシウム（calcium）である上記第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、前記データが、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の投影データとを含んでおり、前記第１の生成手段が、前記第１の投影データと前記第２の投影データとを２種類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、該２種類の投影データをそれぞれ画像再構成処理して、前記被検体を互いに異なる第１の物質および第２の物質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前記第１の物質の密度分布を表す第１の物質密度画像と、前記被検体における仮想的な前記第２の物質の密度分布を表す第２の物質密度画像とを得、該第１および第２の物質密度画像を加重加算処理することにより前記仮想造影画像を生成する上記第１の観点から第４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。
【００１１】
第６の観点の発明は、前記データが、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の投影データとを含んでおり、前記第１の生成手段が、前記第１の投影データと前記第２の投影データとをそれぞれ画像再構成処理して２種類の画像を得、該２種類の画像を２種類の重み付けにより加重減算処理して、前記被検体を互いに異なる第１の物質および第２の物質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前記第１の物質の密度分布を表す第１の物質密度画像と、前記被検体における仮想的な前記第２の物質の密度分布を表す第２の物質密度画像とを得、該第１および第２の物質密度画像を加重加算処理することにより前記仮想造影画像を生成する上記第１の観点から第４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。
【００１２】
第７の観点の発明は、前記第２の生成手段が、前記第１および第２の物質密度画像を２種類の重み付けにより加重加算処理して、前記被検体を第１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第１の画像と、前記被検体を第２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第２の画像とを得、該第１および第２の画像を前記所定物質の成分が消去されるように加重減算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５の観点または第６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、前記第１の投影データと前記第２の投影データとを前記所定物質の成分が消去されるように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５の観点または第６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、前記第２の生成手段が、前記第１の投影データと前記第２の投影データとをそれぞれ画像再構成処理して２種類の画像を得、該２種類の画像を前記所定物質の成分が消去されるように加重減算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５の観点または第６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、前記第１および第２の物質が、水およびヨウ素である上記第５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、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備えたＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１７】
第１２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１０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。
【００１８】
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】
【００１９】
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、仮想造影画像とヨウ素密度画像とを生成し、仮想造影画像からヨウ素密度画像を減算または加重減算して仮想非造影画像を得ることができる。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】
【００２０】
【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】カルシウム密度画像およびヨウ素密度画像による補外処理を説明するための図である。
【図４】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５】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】
【００２１】
（第一実施形態）
まず、第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成について説明する。
【００２２】
図１は、第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
この処理は、被検体を２種類の基底物質の合成によって表す所定のモデルを利用して、１回のＸ線ＣＴデュアルエネルギー撮影で被検体の造影画像および非造影画像に相当する画像をそれぞれ求める処理である。
【００２９】
本例では、上記モデルにより、被検体のＸ線ＣＴデュアルエネルギー撮影によって得られた２種類の投影データから、被検体の仮想造影画像と、被検体の仮想的なヨウ素の密度分布を表すヨウ素密度画像とを求める。そして、さらに、仮想造影画像からヨウ素密度画像を減算することにより仮想非造影画像を求める。
【００３０】
以下、上記処理をステップ（step）ごとに詳しく説明する。
【００３１】
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。
【００３２】
ステップＳ１では、被検体４０のＸ線ＣＴデュアルエネルギー撮影を行う。これにより、第１管電圧投影データＰv1および第２管電圧投影データＰv2を収集する。
【００３３】
第１管電圧投影データＰv1は、Ｘ線管電圧が第１Ｘ線管電圧Ｖ１であるときのＸ線による複数ビュー（view）の投影データである。また、第２管電圧投影データＰv2は、Ｘ線管電圧が第１Ｘ線管電圧とは異なる第２Ｘ線管電圧Ｖ２であるときのＸ線による複数ビューの投影データである。
【００３４】
Ｘ線ＣＴデュアルエネルギー撮影は、例えば、次のようにして行う。
【００３５】
Ｘ線管電圧を１または数ビュー単位で第１Ｘ線管電圧Ｖ１と第２Ｘ線管電圧Ｖ２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、Ｘ線管電圧が同じである投影データのセットにおいて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。
【００３６】
あるいは、まずＸ線管電圧を第１Ｘ線管電圧Ｖ１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Ｖ２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。
【００３７】
ここでは、一例として、第１Ｘ線管電圧Ｖ１を８０ｋＶｐとし、第２Ｘ線管電圧Ｖ２を１４０ｋＶｐとする。
【００３８】
ステップＳ２およびＳ３では、第１および第２管電圧投影データＰv1，Ｐv2を基に、水密度画像Ｇw(w,io)およびヨウ素密度画像Ｇio(w,io)を再構成する。
【００３９】
水密度画像Ｇw(w,io)およびヨウ素密度画像Ｇio(w,io)は、それぞれ、被検体４０を２種類の基底物質の合成によって表すモデル、例えば、米国特許第７７２４８６５号公報（ＵＳ２００９／００５２６１２）等に記載されているモデルにおいて、被検体４０におけるその基底物質の仮想的な密度分布を表す物質密度画像である。すなわち、水密度画像Ｇw(w,io)は、当該モデルの基底物質を水およびヨウ素としたときの、被検体４０における仮想的な水の密度分布を表す画像である。また、ヨウ素密度画像Ｇio(w,io)は、当該モデルの基底物質を水およびヨウ素としたときの、被検体４０における仮想的なヨウ素の密度分布を表す画像である。
【００４０】
上記モデルに基づき、これら水密度画像Ｇw(w,io)およびヨウ素密度画像Ｇio(w,io)を加重加算処理することで、所望の実効Ｘ線エネルギーのＸ線により被検体４０をＸ線ＣＴ撮影したときに得られる画像に相当するモノクロマチック画像を再構成することができる。そして、このモノクロマチック画像は、被検体４０の仮想造影画像として用いることができる。
【００４１】
上記モデルの２種類の基底物質は、基本的にどのような物質であってもよいが、人体などの被検体４０の画像をモノクロマチック画像として再構成する場合には、水およびヨウ素を用いるとよい。これは、人体に含まれる物質のほとんどは、Ｘ線吸収係数が水より大きくヨウ素より小さいので、被検体の画像における各画素値を、水を表す画素値とヨウ素を表す画素値との補間で表すことができ、精度の悪い補外を極力避けることができるからである。
【００４２】
そのため、本例では、モノクロマチック画像の再構成に用いる物質密度画像として、上記モデルの基底物質を水およびヨウ素としたときの水密度画像Ｇw(w,io)およびヨウ素密度画像Ｇio(w,io)を再構成する。
【００４３】
ここでは、ステップＳ２において、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、上記モデルの基底物質を水およびヨウ素としたときの、被検体４０における水の成分を表す水密度投影データＰw(w,io)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、上記モデルの基底物質を水およびヨウ素としたときの、被検体４０におけるヨウ素の成分を表すヨウ素密度投影データＰio(w,io)を生成する。なお、第１および第２管電圧投影データＰv1，Ｐv2の加重減算処理は、線形な１次の加重減算処理でもよいが、ここでは、非線形な多次の加重減算処理とし、多次の加重係数を調整することによりビームハードニング（beam hardening）補正を併せて行う。
【００４４】
第１および第２管電圧投影データＰv1，Ｐv2の加重減算処理に用いる加重係数は、第１および第２Ｘ線管電圧Ｖ１，Ｖ２と、上記モデルで設定する２種類の基底物質（ここでは水およびヨウ素）と、加重減算で消去したいあるいは残したい成分との組合せに応じて定まるものであり、上記モデルに基づく所定の演算により予め求めることができる。
【００４５】
また、ステップＳ３において、水密度投影データＰw(w,io)を逆投影処理等により画像再構成処理して、水密度画像Ｇw(w,io)を再構成する。また、ヨウ素密度投影データＰio(w,io)を画像再構成処理して、ヨウ素密度画像Ｇio(w,io)を再構成する。
【００４６】
ところで、本例では、前述した通り、仮想造影画像からヨウ素密度画像を減算することにより仮想非造影画像を求める。この際に用いるヨウ素密度画像は、基本的に、上記モデルの基底物質をヨウ素とヨウ素以外の所定物質とし、ある２種類の管電圧画像をこの所定物質の成分が消去されるように加重減算処理して得られるヨウ素密度画像、もしくはこのヨウ素密度画像を基にした画像であればよい。
【００４７】
その意味では、仮想造影画像から減算するヨウ素密度画像として、ステップＳ３で得られた、上記モデルの基底物質を水およびヨウ素としたときのヨウ素密度画像Ｇio(w,io)を用いることは可能である。
【００４８】
しかしながら、仮想造影画像から減算するヨウ素密度画像においては、被検体４０内の物質のうちヨウ素以外の成分が極力除かれている方がよい。そのため、上記の所定物質は、被検体を実際に構成する物質、すなわち、Ｘ線吸収係数が水より大きくヨウ素より小さい物質であることが好ましい。
【００４９】
また、上記の所定物質は、仮想造影画像から減算するヨウ素密度画像においては、ヨウ素の成分が、実際に被検体を構成する物質のうちＸ線吸収係数がヨウ素に近い他の物質、例えば骨部に多く含まれるカルシウムなどと精度よく分離されて抽出されるよう、Ｘ線吸収係数がヨウ素に近い物質であることがより好ましい。
【００５０】
そこで、ここでは、仮想非造影画像を得る際に仮想造影画像から減算するヨウ素強調画像として、上記モデルの２種類の基底物質をカルシウムおよびヨウ素としたときのヨウ素密度画像を用いる。
【００５１】
ステップＳ４では、水密度画像Ｇw(w,io)およびヨウ素密度画像Ｇio(w,io)を基に、第１モノクロマチック画像Ｇme1、第２モノクロマチック画像Ｇme2、および第３モノクロマチック画像Ｇme3を再構成する。
【００５２】
第１〜第３モノクロマチック画像Ｇme1〜Ｇme3は、造影剤が投与された被検体４０を、第１〜第３実効Ｘ線エネルギーＥ１〜Ｅ３のＸ線を用いてそれぞれＸ線ＣＴ撮影したときに得られる画像に相当する画像である。
【００５３】
ここでは、一例として、第１実効Ｘ線エネルギーＥ１を、Ｘ線管電圧１２０ｋＶｐにおけるＸ線のエネルギーに相当する６５ｋｅＶとする。また、第２実効Ｘ線エネルギーＥ２を、Ｘ線管電圧８０ｋＶｐにおけるＸ線のエネルギーに相当する５０ｋｅＶとする。また、第３実効Ｘ線エネルギーＥ３を、Ｘ線管電圧１４０ｋＶｐにおけるＸ線のエネルギーに相当する８０ｋｅＶとする。
【００５４】
すなわち、第１モノクロマチック画像Ｇme1は、Ｘ線管電圧１２０ｋＶｐのＸ線による投影データを画像再構成して得られる管電圧画像に相当する画像である。ここでは、第１モノクロマチック画像Ｇme1は、被検体４０の仮想造影画像として用いる。
【００５５】
また、第２モノクロマチック画像Ｇme2は、Ｘ線管電圧８０ｋＶｐのＸ線による投影データすなわち第１管電圧投影データＰv1を画像再構成して得られる第１管電圧画像Ｇv1に相当する画像である。第３モノクロマチック画像Ｇme3は、Ｘ線管電圧１４０ｋＶｐのＸ線による投影データすなわち第２管電圧投影データＰv2を画像再構成して得られる第２管電圧画像Ｇv2に相当する画像である。ただし、本例における第２および第３モノクロマチック画像Ｇme2，Ｇme3は、実際の第１および第２管電圧画像Ｇv1，Ｇv2に対して、さらにビームハードニング補正が施された画像になっている。ここでは、第２および第３モノクロマチック画像Ｇme2，Ｇme3は、仮想非造影画像を得る際に仮想造影画像から減算するヨウ素密度画像を生成するための元画像として用いる。
【００５６】
ステップＳ４の具体的な処理としては、水密度画像Ｇw(w,io)およびヨウ素密度画像Ｇio(w,io)を、第１〜第３実効Ｘ線エネルギーＥ１〜Ｅ３にそれぞれ対応した所定の重み付けすなわち加重係数により加重加算処理して、第１〜第３モノクロマチック画像Ｇme1〜Ｇme3を再構成する。
【００５７】
なお、各物質密度画像およびモノクロマチック画像の再構成方法の詳細については、特許文献：特開２０１０−１７２５９０号公報や、米国特許文献：米国特許第７７２４８６５号公報（ＵＳ２００９／００５２６１２）等を参照されたい。
【００５８】
ステップＳ５では、第２モノクロマチック画像Ｇme2と第３モノクロマチック画像Ｇme3とを、次式のように加重減算処理して、上記モデルの基底物質をヨウ素およびカルシウムとしたときの、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(ca,io)を再構成する。
【００５９】
Ｇio(ca,io)＝Ｇme2×ｗ２−Ｇme3×ｗ３        …（数式１）
ｗ２＝１，ｗ３＝１．５
【００６０】
これら加重係数ｗ２，ｗ３は、第１および第２Ｘ線管電圧Ｖ１，Ｖ２がそれぞれ８０ｋＶｐおよび１４０ｋＶｐであり、上記モデルの基底物質がヨウ素およびカルシウムであり、消去したい成分がカルシウムである場合に対応する加重係数の例である。
【００６１】
これにより、上記モデルの基底物質をヨウ素およびカルシウムとしたときのヨウ素密度画像Ｇio(ca,io)を得ることができる。ヨウ素密度画像Ｇio(ca,io)は、この被検体４０の造影画像から、Ｘ線吸収係数がカルシウム相当値以下の成分が除去されてヨウ素の成分が強調された画像である。
【００６２】
なお、ヨウ素密度画像Ｇio(ca,io)を得るための加重加算に用いる画像は、第１および第２管電圧画像Ｇv1，Ｇv2であってもよいが、これらに相当する第２および第３モノクロマチック画像Ｇme2，Ｇme3の方が、ビームハードニング補正済みであるという点で好ましい。ビームハードニング補正が成されている分、より良好な画質のヨウ素密度画像Ｇio(ca,io)を得ることができる。
【００６３】
ヨウ素密度画像は、造影剤の成分であるヨウ素の成分を多く含む画像である。したがって、仮想造影画像からこのようなヨウ素密度画像を減算すれば、造影画像からヨウ素の成分が除去された非造影画像を仮想的に得ることができる。
【００６４】
そこで、ステップＳ６では、仮想造影画像としての第１モノクロマチック画像Ｇme1からヨウ素密度画像Ｇio(ca,io)を減算処理または加重減算処理して、仮想非造影画像Ｇvncを得る。
【００６５】
なお、この際、ヨウ素密度画像Ｇio(ca,io)に、負の画素値をカット（cut）する処理、すなわち負の画素値（密度値）を０（ゼロ）に変換する処理を施し、仮想造影画像から当該処理済のヨウ素密度画像Ｇio(ca,io)′を減算処理または加重減算処理するとよい。その理由を以下に説明する。
【００６６】
図３は、ヨウ素およびカルシウムの各物質について、Ｘ線管電圧が８０ｋＶｐのときのＣＴ画像におけるその物質の画素値と、Ｘ線管電圧が１４０ｋＶｐのときのＣＴ画像におけるその物質の画素値との関係を示すグラフ（graph）である。
【００６７】
図３のグラフにおける各直線は、各物質とそれぞれ対応しており、直線の傾きは、その物質のＸ線吸収係数の大きさと相関を有している。そして、その物質の直線に沿ったベクトル（vector）は、各物質の物質密度画像における画素値、すなわちその物質の密度と対応している。具体的には、ヨウ素の直線Ｌioに沿ったベクトルＶioは、ヨウ素密度画像における画素値、すなわちヨウ素の密度と対応しており、カルシウムの直線Ｌcaに沿ったベクトルＶcaは、カルシウム密度画像における画素値、すなわちカルシウムの密度と対応している。したがって、モノクロマチック画像における各画素の画素値は、ヨウ素密度画像における対応画素の画素値と、カルシウム密度画像における対応画素の画素値との加重加算処理で表すことができ、図３において、ヨウ素のベクトルＶioと、カルシウムのベクトルＶcaとの線形加算和で表すことができる。
【００６８】
ここで、Ｘ線吸収係数がカルシウムより大きくヨウ素より小さい物質Ｑ１の画素値と、Ｘ線吸収係数がカルシウムより小さい物質Ｑ２の画素値を、カルシウムの密度を表す画素値（カルシウムのベクトルＶca）と、ヨウ素の密度を表す画素値（ヨウ素のベクトルＶio）との加重加算（線形加算和）でそれぞれ表すことを考える。
【００６９】
物質のＱ１の場合、加重加算処理は、カルシウムの密度を表す画素値とヨウ素の密度を表す画素値とによる「補間処理」に相当する。そのため、図３に示すように、加重加算に用いるカルシウム密度画像における画素値（＋ｗ11・Ｖca）とヨウ素密度画像における画素値（＋ｗ12・Ｖio）とにおいては、いずれの画素値も正となる。
【００７０】
一方、物質Ｑ２の場合、加重加算処理は、カルシウムの密度を表す画素値とヨウ素の密度を表す画素値とによる「補外処理」に相当する。そのため、図３に示すように、加重加算に用いるカルシウム密度画像における画素値（＋ｗ21・Ｖca）とヨウ素密度画像における画素値（−ｗ22・Ｖio）とにおいては、ヨウ素密度画像における画素値が負となる。
【００７１】
つまり、上記モデルの基底物質をヨウ素およびカルシウムとしたときのヨウ素密度画像Ｇio(ca,io)において負の画素値を持つ画素は、Ｘ線吸収係数がカルシウムより小さい物質を表している。
【００７２】
実際に得られるヨウ素密度画像には、このようなＸ線吸収係数がカルシウムより小さい物質の成分が分離し切れずに残ることが想定される。しかしながら、このような物質を表す画素は、仮想非造影画像を得る際に仮想造影画像から減算すべき画素ではない。そこで、このような画素は減算の対象から予め外しておくとよい。
【００７３】
ステップＳ７では、仮想造影画像としての第１モノクロマチック画像Ｇme1と、仮想非造影画像Ｇvncとをモニタに表示する。
【００７４】
（第二実施形態）
第一実施形態では、仮想非造影画像を得る際に仮想造影画像から減算するヨウ素密度画像、すなわち上記モデルの基底物質をカルシウムおよびヨウ素としたときのヨウ素密度画像Ｇio(ca,io)を、第２および第３モノクロマチック画像Ｇme2，Ｇme3の加重減算処理により求めている。
【００７５】
一方、第二実施形態では、仮想非造影画像を得る際に仮想造影画像から減算するヨウ素密度画像Ｇio(ca,io)を、第１および第２管電圧投影データＰv1，Ｐv2を加重減算処理して得られたヨウ素密度投影データio(ca,io)の画像再構成処理により求める。
【００７６】
図４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では、ステップＳ１と同様に、Ｘ線ＣＴデュアルエネルギー撮影を行って、第１管電圧投影データＰv1および第２管電圧投影データＰv2を収集する。
【００７８】
ステップＴ２では、第１管電圧投影データＰv1と第２管電圧投影データＰv2とを加重減算処理して、上記モデルの基底物質を水およびヨウ素としたときの、水密度投影データＰw(w,io)およびヨウ素密度投影データＰio(w,io)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とを加重減算処理して、上記モデルの基底物質をカルシウムおよびヨウ素としたときのヨウ素密度投影データＰio(ca,io)を生成する。
【００７９】
ステップＴ３では、水密度投影データＰw(w,io)およびヨウ素密度投影データＰio(w,io)をそれぞれ画像再構成処理して、上記モデルの基底物質を水およびヨウ素としたときの水密度画像Ｇw(w,io)およびヨウ素密度画像Ｇio(w,io)を再構成する。また、ヨウ素密度投影データＰio(ca,io)を画像再構成処理して、上記モデルの基底物質をカルシウムおよびヨウ素としたときのヨウ素密度画像Ｇio(ca,io)を再構成する。
【００８０】
ステップＴ４では、水密度画像Ｇw(w,io)およびヨウ素密度画像Ｇio(w,io)を加重加算処理して、第１モノクロマチック画像Ｇme1を再構成する。
【００８１】
ステップＴ５では、ステップＳ６と同様に、仮想造影画像としての第１モノクロマチック画像Ｇme1から、ヨウ素抽出画像としてのヨウ素密度画像Ｇio(ca,io)を、減算処理または加重減算処理して、仮想非造影画像Ｇvncを得る。この際、第一実施形態と同様に、ヨウ素密度画像に対して「負の画素値をゼロに変換する処理」を施す。
【００８２】
ステップＴ６では、ステップＳ７と同様に、仮想造影画像としての第１モノクロマチック画像Ｇme1と、仮想非造影画像Ｇvncとをモニタに表示する。
【００８３】
（第三実施形態）
第一実施形態では、モノクロマチック画像を再構成する際の加重加算処理に用いる水密度画像Ｇw(w,io)およびヨウ素密度画像Ｇio(w,io)を、第１および第２管電圧投影データＰv1，Ｐv2を加重減算処理して得られた水密度投影データＰw(w,io)およびヨウ素密度投影データio(w,io)の画像再構成処理により求めている。また、仮想非造影画像を得る際に仮想造影画像から減算するヨウ素密度画像、すなわち上記モデルの基底物質をカルシウムおよびヨウ素としたときのヨウ素密度画像Ｇio(ca,io)を、第２および第３モノクロマチック画像Ｇme2，Ｇme3の加重減算処理により求めている。
【００８４】
一方、第三実施形態では、モノクロマチック画像を再構成する際の加重加算処理に用いる水密度画像Ｇw(w,io)およびヨウ素密度画像Ｇio(w,io)を、第１および第２管電圧投影データＰv1，Ｐv2を画像再構成処理して得られた第１および第２管電圧画像Ｇv1，Ｇv2の加重減算処理により求める。また、仮想非造影画像Ｇvncを得る際に仮想造影画像Ｇme1から減算するヨウ素密度画像Ｇio(ca,io)を、第１および第２管電圧画像Ｇv1，Ｇv2の加重減算処理により求める。
【００８５】
図５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。
【００８６】
ステップＵ１では、ステップＳ１と同様に、Ｘ線ＣＴデュアルエネルギー撮影を行って、第１管電圧投影データＰv1および第２管電圧投影データＰv2を収集する。
【００８７】
ステップＵ２では、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。
【００８８】
ステップＵ３では、第１管電圧画像Ｇv1と第２管電圧画像Ｇv2とを、第１および第２Ｘ線管電圧が８０ｋＶｐおよび１４０ｋＶｐであり、上記モデルの基底物質が水およびヨウ素であり、消去したい物質の成分がヨウ素であるときに対応する重み付けで加重減算処理することにより、上記モデルの基底物質を水およびヨウ素としたときの水密度画像Ｇw(w,io)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、第１および第２Ｘ線管電圧が８０ｋＶｐおよび１４０ｋＶｐであり、上記モデルの基底物質が水およびヨウ素であり、消去したい物質の成分が水であるときに対応する重み付けで加重減算処理することにより、上記モデルの基底物質を水およびヨウ素としたときのヨウ素密度画像Ｇio(w,io)を再構成する。さらに、第１管電圧画像Ｇv1と第２管電圧画像Ｇv2とを、第１および第２Ｘ線管電圧が８０ｋＶｐおよび１４０ｋＶｐであり、上記モデルの基底物質がカルシウムおよびヨウ素であり、消去したい物質の成分がカルシウムであるときに対応する重み付けで加重減算処理することにより、上記モデルの基底物質をカルシウムおよびヨウ素としたときのヨウ素密度画像Ｇio(ca,io)を再構成する。
【００８９】
ステップＵ４では、水密度画像Ｇw(w,io)およびヨウ素密度画像Ｇio(w,io)を加重加算処理して、第１モノクロマチック画像Ｇme1を再構成する。
【００９０】
ステップＵ５では、ステップＳ６と同様に、仮想造影画像としての第１モノクロマチック画像Ｇme1から、ヨウ素抽出画像としてのヨウ素密度画像Ｇio(ca,io)を、減算処理または加重減算処理して、仮想非造影画像Ｇvncを得る。この際、第一実施形態と同様に、ヨウ素密度画像に対して「負の画素値をゼロに変換する処理」を施す。
【００９１】
ステップＵ６では、ステップＳ７と同様に、仮想造影画像としての第１モノクロマチック画像Ｇme1と、仮想非造影画像Ｇvncとをモニタに表示する。
【００９２】
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。
【００９３】
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。すなわち、被検体のＸ線ＣＴデュアルエネルギー撮影によって得られた投影データから、被検体の仮想造影画像と、被検体の仮想的なヨウ素の密度分布を表すヨウ素密度画像とを求め、仮想造影画像からヨウ素密度画像を減算することにより仮想非造影画像を求めるものであれば、どのような形態であってもよい。
【００９４】
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。
【００９５】
また例えば、上記の各実施形態において、仮想造影画像からヨウ素密度画像を減算または加重減算する際に、ヨウ素密度画像に対して「負の画素値をゼロに変換する処理」を施しているが、この処理を省略することもできる。
【００９６】
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。
【００９７】
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】
【００９８】
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】
0005755031.tif 000002
【図２】
0005755031.tif 000003
【図３】
0005755031.tif 000004
【図４】
0005755031.tif 000005
【図５】
0005755031.tif 000006