(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を曝射するＸ線管と、
前記Ｘ線管に管電圧を印加する高電圧電源と、
複数のＸ線検出素子を有し、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、
プロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
被検体をスキャンして得られる再構成前データに基づいて、単色Ｘ線画像、又は、第１のＸ線エネルギー帯にて画像化された多色Ｘ線画像を第１画像として再構成し、
前記被検体をスキャンして得られる再構成前データに基づいて、前記第１のＸ線エネルギー帯より広い第２のＸ線エネルギー帯にて画像化された多色Ｘ線画像を第２画像として再構成し、
前記第１画像上の補正対象の領域を補正領域として特定し、
前記第２画像のうち前記補正領域を前記第１画像に基づいて補正する、Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記プロセッサは、前記第１画像を、マルチエネルギースキャンに基づく複数種類の前記再構成前データから生成するＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記プロセッサは、前記第２画像を、シングルエネルギースキャンに基づく前記多色Ｘ線画像とするか、マルチエネルギースキャンの一方のスキャンに基づく前記多色Ｘ線画像とするか、又は、前記マルチエネルギースキャンの各スキャンに基づく多色Ｘ線画像要素が混合された前記多色Ｘ線画像とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
Ｘ線を曝射するＸ線管と、
前記Ｘ線管に管電圧を印加する高電圧電源と、
複数のＸ線検出素子を有し、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、
プロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
被検体をスキャンして得られる再構成前データに基づいて、単色Ｘ線の再構成前データ、又は、第１のＸ線エネルギー帯の多色Ｘ線の再構成前データを第１再構成前データとして生成し、
前記第１再構成前データと、前記被検体をスキャンして得られる、前記第１のＸ線エネルギー帯より広い第２のＸ線エネルギー帯の多色Ｘ線の第２再構成前データとに基づいて、前記第１再構成前データに補正対象の範囲を補正範囲として特定し、
前記第２再構成前データのうち前記補正範囲を前記第１再構成前データに基づいて補正し、
前記補正された第２再構成前データに基づいて補正画像を再構成する、Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記プロセッサは、
前記第１再構成前データ及び前記第２再構成前データを差分することで差分再構成前データを生成し、
前記差分再構成前データ及び前記第２再構成前データを用いて前記補正された第２再構成前データを生成するＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記プロセッサは、
前記第１再構成前データに再構成範囲を設定し、前記第１再構成前データの再構成範囲と、前記第２再構成前データとを差分することで差分再構成前データを生成し、
前記差分再構成前データ及び前記第２再構成前データを用いて前記補正された第２再構成前データを生成するＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
プロセッサ及びメモリを備え、
前記プロセッサは、
Ｘ線管より照射され被検体を透過したＸ線をＸ線検出器にて検出した検出結果より取得される再構成前データに基づいて、単色Ｘ線画像、又は、第１のＸ線エネルギー帯にて画像化された多色Ｘ線画像を第１画像として再構成し、
前記再構成前データに基づいて、前記第１のＸ線エネルギー帯より広い第２のＸ線エネルギー帯にて画像化された多色Ｘ線画像を第２画像として再構成し、
前記第１画像上の補正対象の領域を補正領域として特定し、
前記第２画像のうち前記補正領域を前記第１画像に基づいて補正する、画像処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像処理装置において、
前記プロセッサは、前記第１画像を、マルチエネルギースキャンに基づく複数種類の前記再構成前データから生成する画像処理装置。
【請求項９】
請求項７に記載の画像処理装置において、
前記プロセッサは、前記第２画像を、シングルエネルギースキャンに基づく前記多色Ｘ線画像とするか、マルチエネルギースキャンの一方のスキャンに基づく前記多色Ｘ線画像とするか、又は、前記マルチエネルギースキャンの各スキャンに基づく多色Ｘ線画像要素が混合された前記多色Ｘ線画像とする画像処理装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の画像処理装置において、
前記プロセッサは、
前記第１画像及び前記第２画像を差分することで差分画像を生成し、
前記差分画像及び前記第２画像を用いて補正画像を生成する画像処理装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像処理装置において、
前記プロセッサは、
前記第１画像のうち、前記差分画像上の一部領域を含む補正領域画像を生成し、
前記補正領域画像と前記第２画像とを位置合わせして合成することで前記補正画像を生成する画像処理装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の画像処理装置において、
前記プロセッサは、前記補正領域画像及び前記第２画像の合成率を変更可能とする画像処理装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の画像処理装置において、
前記プロセッサは、
前記第１画像のうち、前記差分画像上の一部領域を含む第１補正領域画像を生成し、
前記第２画像のうち、前記差分画像上の一部領域のみを抽出した第２補正領域画像を生成し、
前記第１補正領域画像及び前記第２補正領域画像を混合して混合画像を生成し、
前記第２画像のうち、前記差分画像上の一部領域のみを控除した部分控除画像を生成し、
前記混合画像と前記部分控除画像とを位置合わせして合成することで前記補正画像を生成する画像処理装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の画像処理装置において、
前記プロセッサは、前記混合画像と前記部分控除画像との合成率を変更可能とする画像処理装置。
【請求項１５】
請求項７に記載の画像処理装置において、
前記プロセッサは、前記第２画像が、マルチエネルギースキャンの各スキャンに基づく多色Ｘ線画像要素が混合された多色Ｘ線画像である場合、互いのＣＴ値が最も近い前記第１画像及び前記第２画像を差分する画像処理装置。
【請求項１６】
プロセッサ及びメモリを備え、
前記プロセッサは、
Ｘ線ＣＴ装置により被検体をスキャンして得られる再構成前データに基づいて、単色Ｘ線の再構成前データ、又は、第１のＸ線エネルギー帯の多色Ｘ線の再構成前データを第１再構成前データとして生成し、
前記第１再構成前データと、前記被検体をスキャンして得られる、前記第１のＸ線エネルギー帯より広い第２のＸ線エネルギー帯の多色Ｘ線の第２再構成前データとに基づいて、前記第１再構成前データに補正対象の範囲を補正範囲として特定し、
前記第２再構成前データのうち前記補正範囲を前記第１再構成前データに基づいて補正し、
前記補正された第２再構成前データに基づいて補正画像を再構成する、画像処理装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の画像処理装置において、
前記プロセッサは、
前記第１再構成前データ及び前記第２再構成前データを差分することで差分再構成前データを生成し、
前記差分再構成前データ及び前記第２再構成前データを用いて前記補正された第２再構成前データを生成する画像処理装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の画像処理装置において、
前記プロセッサは、
前記第１再構成前データに再構成範囲を設定し、前記第１再構成前データの再構成範囲と、前記第２再構成前データとを差分することで差分再構成前データを生成し、
前記差分再構成前データ及び前記第２再構成前データを用いて前記補正された第２再構成前データを生成する画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様としての本実施形態は、Ｘ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置及び画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置は、被検体を透過したＸ線の強度に基づいて、被検体についての情報を画像により提供するものであり、疾病の診断・治療や手術計画等を初めとする多くの医療行為において重要な役割を果たしている。
【０００３】
近年、Ｘ線ＣＴ装置では、デュアルエネルギースキャン（ｄｕａｌ  ｅｎｅｒｇｙ  ｓｃａｎ）という手法が用いられている。ここでいうデュアルエネルギースキャンとは、２種類の異なる管電圧を用いて被検体を撮影して画像を取得する手法である。デュアルエネルギースキャンを用いたＣＴを、「Ｄｕａｌ  Ｅｎｅｒｇｙ  ＣＴ」という。
【０００４】
そして、デュアルエネルギースキャンの手法に関連する技術（例えば、特許文献１及び非特許文献１）が知られている。これらによると、デュアルエネルギースキャンの手法を用いたＸ線ＣＴ装置は、２種類の異なる管電圧により得られた情報に基づいて物質の分離を行ない、その上で、単色Ｘ線画像（ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｉｍａｇｅ）や密度画像、実効原子番号画像、アーチファクトが除去（低減）される等のような様々な画像を取得することができる。なお、デュアルエネルギースキャンの場合において用いられるＸ線は、種々のＸ線エネルギーを含みかつ特定のＸ線エネルギー分布を有する多色Ｘ線（連続スペクトルＸ線）である。
【０００５】
また、２種類のＸ線エネルギー分布にそれぞれ対応する一般的なＣＴ画像である２種類の多色Ｘ線画像（ｐｏｌｙｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｉｍａｇｅ）を生成し、両者を混合（ブレンディング）することで、操作者が所望するＸ線エネルギーにて画像化された単色Ｘ線画像を生成する技術（例えば、特許文献２）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２６１９４２号公報
【特許文献２】特開２０１２−８１１０８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｊｏｈｎｓｏｎ  ＴＲ．  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｍａｔｅｒｉａｌ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ  ｂｙ  ｄｕａｌ  ｅｎｅｒｇｙ  ＣＴ：  ｉｎｉｔｉａｌ  ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ”，  Ｅｕｒ  Ｒａｄｉｏｌ  （２００７），  １７，  １５１０−１５１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
デュアルエネルギースキャンの手法より得られる、所要のＸ線エネルギーにて画像化された単色Ｘ線画像によれば、ビームハードニングアーチファクトは低減される。しかしながら、その単色Ｘ線画像によると、Ｘ線エネルギー帯にて画像化された従来の多色Ｘ線画像と比較してよりノイズが高いという問題点がある。
【０００９】
一方、Ｘ線エネルギー帯にて画像化された従来の多色Ｘ線画像によれば、ノイズは低減される。しかしながら、それらの画像によると、単色Ｘ線画像と比較してビームハードニングアーチファクトが低減されにくいという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、上述した課題を解決するために、Ｘ線を曝射するＸ線管と、前記Ｘ線管に管電圧を印加する高電圧電源と、複数のＸ線検出素子を有し、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、プロセッサと、を備え、前記プロセッサは、被検体をスキャンして得られる再構成前データに基づいて、単色Ｘ線画像、又は、第１のＸ線エネルギー帯にて画像化された多色Ｘ線画像を第１画像として再構成し、前記被検体をスキャンして得られる再構成前データに基づいて、前記第１のＸ線エネルギー帯より広い第２のＸ線エネルギー帯にて画像化された多色Ｘ線画像を第２画像として再構成し、前記第１画像上の補正対象の領域を補正領域として特定し、前記第２画像のうち前記補正領域を前記第１画像に基づいて補正する。
【００１１】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、上述した課題を解決するために、Ｘ線を曝射するＸ線管と、前記Ｘ線管に管電圧を印加する高電圧電源と、複数のＸ線検出素子を有し、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、プロセッサと、を備え、前記プロセッサは、被検体をスキャンして得られる再構成前データに基づいて、単色Ｘ線の再構成前データ、又は、第１のＸ線エネルギー帯の多色Ｘ線の再構成前データを第１再構成前データとして生成し、前記第１再構成前データと、前記被検体をスキャンして得られる、前記第１のＸ線エネルギー帯より広い第２のＸ線エネルギー帯の多色Ｘ線の第２再構成前データとに基づいて、前記第１再構成前データに補正対象の範囲を補正範囲として特定し、前記第２再構成前データのうち前記補正範囲を前記第１再構成前データに基づいて補正し、前記補正された第２再構成前データに基づいて補正画像を再構成する。
【００１２】
本実施形態の画像処理装置は、上述した課題を解決するために、プロセッサ及びメモリを備え、前記プロセッサは、Ｘ線管より照射され被検体を透過したＸ線をＸ線検出器にて検出した検出結果より取得される再構成前データに基づいて、単色Ｘ線画像、又は、第１のＸ線エネルギー帯にて画像化された多色Ｘ線画像を第１画像として再構成し、前記再構成前データに基づいて、前記第１のＸ線エネルギー帯より広い第２のＸ線エネルギー帯にて画像化された多色Ｘ線画像を第２画像として再構成し、前記第１画像上の補正対象の領域を補正領域として特定し、前記第２画像のうち前記補正領域を前記第１画像に基づいて補正する。
【００１３】
本実施形態の画像処理装置は、上述した課題を解決するために、プロセッサ及びメモリを備え、前記プロセッサは、Ｘ線管より照射され被検体を透過したＸ線をＸ線検出器にて検出した検出結果より取得される再構成前データに基づいて、単色Ｘ線の再構成前データ、又は、第１のＸ線エネルギー帯の多色Ｘ線の再構成前データを第１再構成前データとして生成し、前記第１再構成前データと、前記被検体をスキャンして得られる、前記第１のＸ線エネルギー帯より広い第２のＸ線エネルギー帯の多色Ｘ線の第２再構成前データとに基づいて、前記第１再構成前データに補正対象の範囲を補正範囲として特定し、前記第２再構成前データのうち前記補正範囲を前記第１再構成前データに基づいて補正し、前記補正された第２再構成前データに基づいて補正画像を再構成する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置を示す構成例を示す図。
【図２】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に設けるＸ線管及び高電圧発生装置の構成例を示す図。
【図３】本実施形態のＸ線ＣＴ装置に備えるＤＡＳの構成例を示す図。
【図４】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の機能を示すブロック図。
【図５】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の機能を示すブロック図。
【図６】第１画像の画像化に係る、比較的狭いＸ線エネルギー帯を示す図。
【図７】多色Ｘ線混合画像の生成を示す図。
【図８】差分画像の生成を示す図。
【図９】補正画像の生成を示す図。
【図１０】本実施形態のＸ線ＣＴ装置における表示画像の生成処理動作を示すフローチャート。
【図１１】本実施形態の変形例に係るＸ線ＣＴ装置の機能を示すブロック図。
【図１２】本実施形態の変形例に係るＸ線ＣＴ装置による画像生成の流れを示す図。
【図１３】本実施形態の第２変形例に係るＸ線ＣＴ装置の機能を示すブロック図。
【図１４】本実施形態の第２変形例に係るＸ線ＣＴ装置の機能を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置及び画像処理装置について、添付図面を参照して説明する。
【００１６】
なお、本実施形態のＸ線ＣＴ装置には、Ｘ線管と検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。本実施形態では、現在、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。
【００１７】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置では、所要のＸ線エネルギーにて画像化された単色Ｘ線画像や、Ｘ線エネルギー帯にて画像化された多色Ｘ線画像及び後述する多色Ｘ線混合画像等を生成するために、異なる複数の種類の管電圧を用いて被検体を撮影して画像を取得する手法であるデュアルエネルギースキャンが用いられる場合を例にとって説明する。このデュアルエネルギースキャンによる撮影方法中にも、大きく分けると少なくとも３つの方法が含まれる。第１の方法として、１つのＸ線管を用いて１つ目の管電圧で撮影した後に、１つ目の管電圧と異なる２つ目の管電圧で撮影する「Ｓｌｏｗ−ｋＶ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ方式（２回転方式）」がある。第２の方法として、回転中（スキャン中）のビュー毎に高速にＸ線管の管電圧を切り替えて撮影する「Ｆａｓｔ−ｋＶ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ方式（高速スイッチング方式）」がある。この場合、管電圧の切り替えに同期してデータ収集装置がデータ収集を行ない、異なる管電圧のデータを１つのスキャン中に収集する。また、第３の方法として、１つのＸ線管ではなく２のＸ線管を搭載した上でそれらを用いて異なる管電圧で撮影する「Ｄｕａｌ  Ｓｏｕｒｃｅ（２管球方式）」がある。第４の方法として、多層構造のＸ線検出器を用いる「多層方式」がある。例えば２層構造（浅い層の検出器、深い層の検出器）のＸ線検出器を用いる場合、浅い層の検出器で低エネルギーのＸ線が検出され、浅い層の検出器を通過した深い層の検出器で高エネルギーのＸ線が検出される。いずれのタイプでも本発明を適用することが可能である。本実施形態では、上記第２の方法の場合について説明する。
【００１８】
さらに、本発明は、デュアルエネルギー（二重エネルギー）以上のマルチエネルギースキャンが用いられてもよい。
【００１９】
加えて、本発明は、光子計数型のＸ線ＣＴ装置が採用されることで、シングルエネルギースキャンに基づく再構成前データが収集されてエネルギー弁別されることで、所要のエネルギーにて画像化された単色Ｘ線画像を生成してもよい。
【００２０】
図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置を示す構成例を示す図である。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る、デュアルエネルギースキャンを実行するＸ線ＣＴ装置１を示す。Ｘ線ＣＴ装置１は、大きくは、スキャナ装置１１及び画像処理装置（コンソール）１２によって構成される。Ｘ線ＣＴ装置１のスキャナ装置１１は、通常は検査室に設置され、患者Ｏ（被検体）に関するＸ線の透過データを生成するために構成される。一方、画像処理装置１２は、通常は検査室に隣接する制御室に設置され、透過データを基に投影データを生成して再構成画像の生成・表示を行なうために構成される。
【００２２】
Ｘ線ＣＴ装置１のスキャナ装置１１は、架台装置２１、寝台装置２２、及びコントローラ（処理回路）２３を備える。
【００２３】
スキャナ装置１１の架台装置２１は、土台部（図示しない）に固定された固定架台３１と、回転架台３２とを備える。
【００２４】
固定架台３１は、回転駆動装置４１を備える。回転駆動装置４１は、コントローラ２３による制御によって、回転架台３２がその位置関係を維持した状態で回転中心を含む開口部の周りを回転するように回転架台３２を固定架台３１に対して回転させる機構を有する。
【００２５】
回転架台３２は、Ｘ線源（Ｘ線管）５１、絞り５２、Ｘ線検出器５３、ＤＡＳ（ｄａｔａ  ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）５４、高電圧発生装置５５、及び絞り駆動装置５６を一体として保持する。回転架台３２は、Ｘ線管５１とＸ線検出器５３とを対向させた状態で、Ｘ線管５１、絞り５２、Ｘ線検出器５３、ＤＡＳ５４、高電圧発生装置５５、及び絞り駆動装置５６を一体として患者Ｏの周りに回転できるように構成されている。なお、回転架台３２の回転中心軸と平行な方向をｚ軸方向、そのｚ軸方向に直交する平面をｘ軸方向、ｙ軸方向で定義する。
【００２６】
Ｘ線管５１は、高電圧発生装置５５から供給された管電圧に応じて金属製のターゲットに電子線を衝突させることでＸ線（連続スペクトルＸ線）を発生させ、Ｘ線検出器５３に向かって照射する。Ｘ線管５１から照射されるＸ線によって、ファンビームＸ線やコーンビームＸ線が形成される。Ｘ線管５１は、高電圧発生装置５５を介したコントローラ２３による制御によって、Ｘ線の照射に必要な電力が供給される。
【００２７】
絞り５２は、絞り駆動装置５６によって、Ｘ線管５１から照射されるＸ線の照射範囲（照射野）を調整する。すなわち、絞り駆動装置５６によって絞り５２の開口を調整することによって、スライス方向のＸ線照射範囲を変更できる。
【００２８】
Ｘ線検出器５３は、チャンネル方向に複数、及び列（スライス）方向に単数の検出素子を有する１次元アレイ型の検出器である。又は、Ｘ線検出器５３は、マトリクス状、すなわち、チャンネル方向に複数、及びスライス方向に複数の検出素子を有する２次元アレイ型の検出器（マルチスライス型検出器ともいう。）である。Ｘ線検出器５３がマルチスライス型検出器である場合、１回転のスキャンで列方向に幅を有する３次元の撮影領域を撮影することができる（ボリュームスキャン）。Ｘ線検出器５３は、コントローラ２３による制御によって、Ｘ線管５１から照射されたＸ線を検出する。
【００２９】
ＤＡＳ５４は、デュアルエネルギースキャンにおける管電圧の切り替えに同期してデータ収集を行なう。ＤＡＳ５４は、Ｘ線検出器５３の各検出素子が検出する透過データ（Ｘ線検出データ）の信号を増幅してデジタル信号に変換する。ＤＡＳ５４の出力データは、スキャナ装置１１のコントローラ２３を介して画像処理装置１２に供給される。ＤＡＳ５４の詳細については後述する。
【００３０】
高電圧発生装置５５は、コントローラ２３による制御によって、デュアルエネルギースキャンを実行するために必要な電力をＸ線管５１に供給する。
【００３１】
図２は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１に設けるＸ線管５１及び高電圧発生装置５５の構成例を示す図である。
【００３２】
図２に示すように、Ｘ線管５１は、陽極５１ａ及びフィラメント（陰極）５１ｂを備える。また、高電圧発生装置５５は、低管電圧設定器５５ａ、高管電圧設定器５５ｂ、タイミング制御器５５ｃ、スイッチ５５ｄ、高電圧電源５５ｅ、しきい値設定器５５ｆ、コンパレータ５５ｇ、及びコンデンサＣを備える。以下、デュアルエネルギースキャンにおけるＨｉｇｈ−ｋＶ（高管電圧）を１４０ｋＶと、Ｌｏｗ−ｋＶ（低管電圧）を８０ｋＶとする場合を説明するが、その場合に限定されるものではなく、どのような組み合わせの高管電圧と低管電圧に設定するようにしてもよい。そして、デュアルエネルギースキャンにおけるＨｉｇｈ−ｋＶ（高管電圧）を「第１の管電圧」と定義し、Ｌｏｗ−ｋＶ（低管電圧）を「第２の管電圧」と定義する。
【００３３】
低管電圧設定器５５ａは、Ｌｏｗ−ｋＶを設定する一方、高管電圧設定器５５ｂは、Ｈｉｇｈ−ｋＶを設定する。管電圧設定器５５ａと５５ｂの出力は、いずれも選択可能である。管電圧設定器５５ａ又は５５ｂの出力は、タイミング制御器５５ｃによって制御されるスイッチ５５ｄを介して高電圧電源５５ｅに接続される。スイッチ５５ｄは、タイミング制御器５５ｃから出力される信号ａによって制御される。信号ａが「Ｌ」を示す場合、低管電圧設定器５５ａが選択される一方、「Ｈ」を示す場合、高管電圧設定器５５ｂが選択される。
【００３４】
高電圧電源５５ｅのプラス側出力は、Ｘ線管５１の陽極５１ａに電気的に接続されると共に、接地される。また、高電圧電源５５ｅのマイナス側出力は、Ｘ線管５１のフィラメント５１ｂに電気的に接続される。高電圧電源５５ｅの出力は、信号ａによる切り替えのタイミングでＬｏｗ−ｋＶ又はＨｉｇｈ−ｋＶ（例えば管電圧８０ｋＶ又は１４０ｋＶ等）に切り換わる。高電圧電源５５ｅには管電圧検出端子Ｔが備えられ、管電圧検出端子Ｔは、コンパレータ５５ｇのプラス側入力に接続される。しきい値設定器５５ｆは、コンパレータ５５ｇのマイナス側入力に接続される。
【００３５】
コンパレータ５５ｇは、高電圧電源５５ｅの管電圧検出端子Ｔから入力する信号ｂと、しきい値設定器５５ｆから入力する信号ｃとを入力し、信号ｂが信号ｃより大きい場合に「Ｌ」を示す一方、信号ｂが信号ｃ以下の場合「Ｈ」を示すような信号ｄをＤＡＳ５４に出力する。ＤＡＳ５４は、信号ｄが「Ｌ」を示す場合、Ｌｏｗ−ｋＶによる透過データと判断する一方、「Ｈ」を示す場合、Ｈｉｇｈ−ｋＶによる透過データと判断する。
【００３６】
コントローラ２３は、後述する図４の処理回路６１の管電圧制御手段７１からの管電圧制御信号に従い、高電圧発生装置５５のタイミング制御器５５ｃを介してスイッチ５５ｄの切り換えを制御してデュアルエネルギースキャンを実行させ、低管電圧設定器５５ａによるＬｏｗ−ｋＶを高電圧電源５５ｅから出力させるか、又は、高管電圧設定器５５ｂによるＨｉｇｈ−ｋＶを高電圧電源５５ｅから出力させるかを選択する。コントローラ２３からの制御信号により、スイッチ５５ｄは、選択された管電圧設定信号を高電圧電源５５ｅに与える。
【００３７】
また、コントローラ２３からの制御信号はＤＡＳ５４にも送られる。ＤＡＳ５４は、デュアルエネルギースキャンによって収集したデータが、Ｌｏｗ−ｋＶのＸ線照射によるものか、又は、Ｈｉｇｈ−ｋＶのＸ線照射によるものかを認識する。
【００３８】
図１の説明に戻って、絞り駆動装置５６は、コントローラ２３による制御によって、絞り５２におけるＸ線のスライス方向の照射範囲を調整する機構を有する。
【００３９】
スキャナ装置１１の寝台装置２２は、天板２２ａ及び天板駆動装置２２ｂを備える。天板２２ａは、患者Ｏを載置可能である。
【００４０】
天板駆動装置２２ｂは、コントローラ２３による制御によって、天板２２ａをｙ軸方向に沿って昇降動させると共に、ｚ軸方向に沿って進入／退避動させる機構を有する。天板駆動装置２２ｂは、回転架台３２の回転中心を含む開口部に向けて天板２２ａに載置された患者Ｏを挿入させ、開口部から天板２２ａに載置された患者Ｏを退避させる。
【００４１】
スキャナ装置１１のコントローラ２３は、図示しない処理回路としてのＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）及びメモリ等を備える。コントローラ２３は、画像処理装置１２からの指示によって、架台装置２１の回転駆動装置４１、Ｘ線検出器５３、ＤＡＳ５４、高電圧発生装置５５、及び絞り駆動装置５６や、寝台装置２２の天板駆動装置２２ｂ等の制御を行なってデュアルエネルギースキャンを実行させる。
【００４２】
Ｘ線ＣＴ装置１の画像処理装置１２は、コンピュータをベースとして構成されており、ネットワーク（ｌｏｃａｌ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ）Ｎと相互通信可能である。画像処理装置１２は、大きくは、処理回路としての処理回路６１、メモリ６２、記憶装置６３、入力装置６４、及び表示装置６５等の基本的なハードウェアから構成される。処理回路６１は、共通信号伝送路としてのバスを介して、画像処理装置１２を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続されている。なお、画像処理装置１２は、記憶媒体ドライブ６６を具備する場合もある。
【００４３】
処理回路６１は、専用又は汎用のＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）の他、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）、及び、プログラマブル論理デバイスなどの処理回路を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：ｓｉｍｐｌｅ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：ｃｏｍｐｌｅｘ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ）などが挙げられる。処理回路６１はメモリ６２に記憶された、又は、処理回路６１内に直接組み込まれたプログラムを読み出し実行することで図４及び図５に示す機能を実現する。
【００４４】
また、処理回路６１は、単一の処理回路によって構成されてもよいし、複数の独立した回路の組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、プログラムを記憶するメモリ６２は処理回路ごとに個別に設けられてもよいし、単一のメモリ６２が複数の回路（処理回路）の機能に対応するプログラムを記憶するものであってもよい。
【００４５】
メモリ６２は、ＲＯＭ（ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）等を含む記憶装置である。メモリ６２は、ＩＰＬ（ｉｎｉｔｉａｌ  ｐｒｏｇｒａｍ  ｌｏａｄｉｎｇ）、ＢＩＯＳ（ｂａｓｉｃ  ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ  ｓｙｓｔｅｍ）及びデータを記憶したり、処理回路６１のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いられたりする。
【００４６】
記憶装置６３は、メモリやＨＤＤ（ｈａｒｄ  ｄｉｓｃ  ｄｒｉｖｅ）等によって構成される。記憶装置６３は、処理回路６１において用いられる制御プログラムの実行に必要なデータや、インターフェース（図示しない）又はリムーバブルメディア（ｒｅｍｏｖａｂｌｅ  ｍｅｄｉａ）を介して受信されたデータや、処理回路６１によって生成されたデータを記憶する。
【００４７】
記憶装置６３は、画像処理装置１２にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）等も含まれる）や、データを記憶する記憶装置である。また、ＯＳに、術者等の操作者に対する表示装置６５への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力装置６４によって行なうことができるＧＵＩ（ｇｒａｐｈｉｃａｌ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供させることもできる。
【００４８】
入力装置６４は、操作者によって操作が可能なポインティングデバイスであり、操作に従った入力信号が処理回路６１に送られる。
【００４９】
表示装置６５は、図示しない画像合成回路、ＶＲＡＭ（ｖｉｄｅｏ  ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）、及びディスプレイ等を含んでいる。画像合成回路は、画像データに種々のパラメータの文字データ等を合成した合成データを生成する。ＶＲＡＭは、合成データをディスプレイに展開する。ディスプレイは、液晶ディスプレイやＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ  ｒａｙ  ｔｕｂｅ）等によって構成され画像を順次表示する。
【００５０】
図３は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１に備えるＤＡＳ５４の構成例を示す図である。
【００５１】
図３に示すように、ＤＡＳ５４は、ゲイン記憶回路５４ａ、ゲイン制御回路５４ｂ、ＱＶ変換回路（積分回路及びゲイン可変増幅回路）５４ｃ、Ａ／Ｄ変換回路５４ｄ、キャリブデータ記憶回路５４ｅ、及びキャリブデータ適用回路５４ｆを備える。以下、各回路５４ａ〜５４ｆがＸ線検出器５３を構成するＸ線検出素子毎に備えられるものとするが、複数のＸ線検出素子によって構成されるＸ線検出素子群毎に備えられていてもよい。
【００５２】
ゲイン記憶回路５４ａは、ゲイン（増幅率）を予め記憶する。ゲイン記憶回路５４ａは、頭部撮影用に、頭部の大きさに応じたゲインを予め記憶しておき、胸部撮影用に、胸部の大きさに応じたゲインを予め記憶しておき、腹部撮影用に、腹部の大きさに応じたゲインを予め記憶しておく。ゲイン記憶回路５４ａは、体径サイズの異なる複数部位について１回のＸ線照射で画像収集できるようなゲインを記憶することもできる。
【００５３】
ゲイン制御回路５４ｂは、コントローラ２３の制御によって、ゲイン記憶回路５４ａに記憶されたゲインを設定するようにＱＶ変換回路５４ｃを制御する。
【００５４】
ＱＶ変換回路５４ｃは、Ｘ線検出器５３を構成する第ｍチャンネル、第ｎ列のＸ線検出素子Ｅｍ，ｎから出力される電圧信号をＸ線の照射周期に同期して周期的に積分する。また、ＱＶ変換回路５４ｃは、オペアンプ（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）Ａ、異なる容量の３個のコンデンサＣ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）、及び３個のスイッチＳ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を備える。スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、それぞれ各コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３に対応され、ゲイン制御回路５４ｂによってＯＮ／ＯＦＦを制御される。コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせによって、ＱＶ変換回路５４ｃは、６種類のゲインを設定することができる。なお、ＱＶ変換回路５４ｃは、６種類のゲインを設定するために同一容量の６個のコンデンサＣを備えてもよい。また、ＱＶ変換回路５４ｃが備えるコンデンサＣの数は、３個及び６個に限定されるものではない。
【００５５】
ＱＶ変換回路５４ｃは、Ｘ線検出素子Ｅｍ，ｎから出力される透過データを、ゲイン制御回路５４ｂによって制御されたゲインを用いて増幅する。
【００５６】
Ａ／Ｄ変換回路５４ｄは、ＱＶ変換回路５４ｃから出力されるアナログデータをデジタルデータに変換する。
【００５７】
キャリブデータ記憶回路５４ｅは、コントローラ２３の制御によってキャリブデータ（キャリブレーションデータ）用にデュアルエネルギースキャンで予め得られた正確なキャリブデータを記憶する。キャリブデータ記憶回路５４ｅに記憶されるキャリブデータについて説明する。
【００５８】
キャリブデータ適用回路５４ｆは、デュアルエネルギースキャンによるＡ／Ｄ変換回路５４ｄの出力データに、キャリブデータ記憶回路５４ｅに記憶されたキャリブデータを適用する。キャリブデータ適用回路５４ｆは、デュアルエネルギースキャンによって収集したデータの管電圧ペアと、管電流モジュレーションにおける管電流の各値とを認識する。キャリブデータ適用回路５４ｆは、キャリブデータ記憶回路５４ｅから、認識した管電圧ペア及び管電流の各値に対応するキャリブデータを取得してＡ／Ｄ変換回路５４ｄの出力信号に適用する。
【００５９】
キャリブデータ記憶回路５４ｅが離散的な管電流に対してキャリブデータを有している場合には、キャリブデータ適用回路５４ｆは、データの無い管電流については、キャリブデータを補間して適用する。
【００６０】
図１の説明に戻って、画像処理装置１２は、スキャナ装置１１のＤＡＳ５４から入力された生データに対して対数変換処理や、感度補正等の補正処理（前処理）を行なって投影データを生成して記憶装置６３に記憶させる。また、画像処理装置１２は、前処理された投影データに対して散乱線の除去処理を行なう。画像処理装置１２は、Ｘ線曝射範囲内の投影データの値に基づいて散乱線の除去を行なうものであり、散乱線補正を行なう対象の投影データ又はその隣接投影データの値の大きさから推定された散乱線を、対象となる投影データから減じて散乱線補正を行なう。画像処理装置１２は、補正された投影データに基づいて画像データを生成して記憶装置６３に記憶させたり、表示装置６５に表示させたりする。
【００６１】
図４及び図５は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の機能を示すブロック図である。
【００６２】
画像処理装置１２の処理回路６１がプログラムを実行することによって、Ｘ線ＣＴ装置１は、図４及び図５に示すように、管電圧制御手段７１、第１生成手段７２、第２生成手段７３、及び表示画像生成手段７４として機能する。なお、手段７１〜７４の全部又は一部は、画像処理装置１２のみならず、高電圧発生装置５５やコントローラ２３に備えられるものであってもよい。
【００６３】
また、手段７１〜７４がそれぞれプログラムとして構成され、１の処理回路が手段７１〜７４を実行することができる。又は、手段７１〜７４が専用の独立した複数のプログラム実行回路にそれぞれ実装されてもよい。
【００６４】
まず、図４に示す管電圧制御手段７１について説明する。
【００６５】
管電圧制御手段７１は、高電圧発生装置５５により発生される管電圧の切り替え及び切替時の条件等を制御するための管電圧制御信号を生成し、生成された管電圧制御信号をコントローラ２３に供給する機能を有する。具体的には、管電圧制御手段７１は、条件設定手段７１ａ及びフィラメント電流値演算手段７１ｂとして機能する。
【００６６】
条件設定手段７１ａは、スキャン計画、スキャンに先立つ位置決め画像（スカウト画像）から得られる情報、又は、スキャン中に被検体を透過したＸ線透過データに基づいて、管電流条件（モジュレーション時の最大の管電流値）を設定する。また、条件設定手段７１ａは、スキャン計画、スカウト画像から得られる情報、又は、スキャン中に被検体を透過したＸ線透過データに基づいて、時系列に対するＸ線照射量の変調（モジュレーション）の条件を設定する。
【００６７】
モジュレーションとしては、回転角に対する周期的なモジュレーション（回転角モジュレーション）、ｚ軸方向に対するモジュレーション（ｚ軸モジュレーション）、心電信号に同期した周期的なモジュレーション（心電同期モジュレーション）、及び、眼球及び卵巣等の高感受性部位の被曝を低減するためのモジュレーション（高感受性部位モジュレーション）や、それらの組み合わせが挙げられる。条件設定手段７１ａによってそれぞれ設定された管電流条件及びモジュレーション条件は、フィラメント電流値演算手段７１ｂに送られる。
【００６８】
フィラメント電流値演算手段７１ｂは、コントローラ２３及び高電圧発生装置５５を介して、条件設定手段７１ａによって設定された管電流条件及びモジュレーション条件に基づくＸ線管５１のフィラメント電流値を算出する。また、フィラメント電流値演算手段７１ｂは、算出されたフィラメント電流値をＸ線管５１のフィラメントに供給する。
【００６９】
次に、図４に示す第１生成手段７２について説明する。
【００７０】
第１生成手段７２は、デュアルエネルギースキャンによって得られた再構成前データセット（複数ビューの再構成前データ）に基づいて、適切なＸ線エネルギーにて画像化された単色Ｘ線画像を第１画像として生成（再構成）する機能を有する。又は、第１生成手段７２は、デュアルエネルギースキャンによって得られた再構成前データセットに基づいて、比較的狭いＸ線エネルギー帯（後述する第２生成手段７３による多色Ｘ線画像のＸ線エネルギー帯より狭いＸ線エネルギー帯）にて画像化された多色Ｘ線画像を第１画像として生成する機能を有する。なお、本実施形態では、第１生成手段７２が適切なＸ線エネルギーにて画像化された単色Ｘ線画像を第１画像として生成する場合を例にとって説明する。
【００７１】
図６は、第１画像の画像化に係る、比較的狭いＸ線エネルギー帯を示す図である。
【００７２】
図６の上段は、第１画像の画像化に係るＸ線エネルギーを示すスペクトルである。図６の下段は、後述する第２画像の画像化に係るＸ線エネルギーを示すスペクトルである。
【００７３】
図６に示すように、第１画像の画像化に係るＸ線エネルギー帯は、第２画像の画像化に係るＸ線エネルギー帯よりも狭い。また、図６に示すように、第１画像の画像化に係るＸ線エネルギー帯は、第２画像の画像化に係るＸ線エネルギー帯の実効エネルギーＥを含む。
【００７４】
図４の説明に戻って、第１生成手段７２が用いる再構成前データは、生データの場合もあるし、投影データの場合もある。再構成前データが生データである場合、再構成前データセットは生データセット（複数ビューの生データ）であるし、再構成前データが投影データである場合、再構成前データセットは投影データセット（複数ビューの投影データ）である。複数ビュー（投影角度）は、回転架台３２（図１に図示）の１回転内の場合もあるし、ハーフ＋α回転内の場合もある。本実施形態では、再構成前データが投影データである場合を例にとって説明する。
【００７５】
Ｘ線ＣＴ装置１によりデュアルエネルギースキャンが実行されて各スキャンに基づく投影データセットが収集される。例えば、デュアルエネルギースキャンの１つの方法として、回転中（スキャン中）のビュー毎に高速にＸ線管の管電圧を切り替えて撮影する「Ｆａｓｔ−ｋＶ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ方式（高速スイッチング方式）」が用いられる。
【００７６】
第１生成手段７２は、投影データ読み出し手段７２ａ、分離手段７２ｂ、再構成手段７２ｃ、物質判別手段７２ｄ、エネルギー設定手段７２ｅ、及び第１画像生成手段７２ｆとして機能する。
【００７７】
投影データ読み出し手段７２ａは、画像処理装置１２の記憶装置６３に記憶されている、２種類の管電圧に基づく２種類の投影データセットを読み出す。
【００７８】
分離手段７２ｂは、投影データ読み出し手段７２ａからの２種類の投影データセットを用いて、撮影の対象範囲に存在する、予め決定された複数の基準物質（水、造影剤、ＣａＣｏ３、尿酸、及び脂肪等）を分離（弁別）する。そして、分離手段７２ｂは、２つの基準物質を分離して２つの基準物質のそれぞれに対応する２種類の単色Ｘ線の投影データセットを生成する。本実施形態では、分離手段７２ｂが、２つの基準物質を分離して２つの基準物質のそれぞれに対応する２種類の単色Ｘ線の投影データセットを生成する場合について説明するが、基準物質は複数であればよく２つに限定されるものではない。
【００７９】
再構成手段７２ｃは、分離手段７２ｂによって分離された２種類の単色Ｘ線の投影データセットを基に、画像データとしての基準物質画像（基準物質強調画像）をそれぞれ再構成する。再構成手段７２ｃは、基準物質１の投影データセットに基づいて基準物質１の基準物質画像を生成し、基準物質２の投影データセットに基づいて基準物質２の基準物質画像を生成する。例えば、再構成手段７２ｃは、水成分が強調された投影データセットに基づいて水成分の基準物質画像を生成し、造影剤成分が強調された投影データセットに基づいて造影剤成分の基準物質画像を生成する。
【００８０】
再構成手段７２ｃによって生成された複数の基準物質画像を、重み付け係数を変えて加算することで、複数のＸ線エネルギーに相当する複数の単色Ｘ線画像を生成することが可能である。
【００８１】
物質判別手段７２ｄは、再構成手段７２ｃによって生成された２種類の基準物質画像を用いて、撮影の対象範囲に存在する各物質（組織、造影剤、及び骨等を含む）の判別（特定）を行なう。ここで、撮影の対象範囲に存在する基準物質の分離方法と、各物質の判別方法の概念について説明する。
【００８２】
２重エネルギーに基づくデータによる物質の特定方法については、大きく分けて、２種類の投影データセットから生成された画像自体を元にして物質の特定を行なう技術と、２種類の投影データセットに基づいて２種類の基準物質を分離し、それぞれの基準物質に基づく基準物質画像を生成し、それらの基準物質画像より物質の特定を行なう技術とがある。いずれの場合であっても本発明を適用することができるが、本実施形態では後者を用いて説明する。勿論、上記以外の方法でもよく、物質を特定することができさえすればよい。
【００８３】
エネルギー設定手段７２ｅは、物質判別手段７２ｄからの判別結果に基づいて、記憶装置６３に予め記憶されているエネルギーテーブルを参照して、撮影の対象範囲に存在する各物質に関する単色Ｘ線画像を生成する際のＸ線エネルギー（又は、比較的狭いＸ線エネルギー帯）を設定する。
【００８４】
第１画像生成手段７２ｆは、エネルギー設定手段７２ｅによって設定された各物質に関するＸ線エネルギーと、再構成手段７２ｃによって生成された２つの基準物質画像に基づいて、各物質における適切なＸ線エネルギーにて画像化された単色Ｘ線画像（又は、比較的狭いＸ線エネルギー帯にて画像化された多色Ｘ線画像）を第１画像として生成する。
【００８５】
第１画像生成手段７２ｆは、単色Ｘ線画像（又は、比較的狭いＸ線エネルギー帯にて画像化された多色Ｘ線画像）を第１画像として記憶装置６３に記憶する。なお、本実施形態で用いられる「単色Ｘ線画像」とは、特定のＸ線実効エネルギーを有する連続スペクトルＸ線を用いて得られた投影データセットに基づく画像であって、特定のＸ線エネルギーを有する単色Ｘ線を用いて撮影される場合に得られる画像と等価な関係となる画像を意味する。
【００８６】
次に、図４に示す第２生成手段７３について説明する。
【００８７】
第２生成手段７３は、シングルエネルギースキャンに基づく再構成前データセットから、比較的広いＸ線エネルギー帯（第１生成手段７２による多色Ｘ線画像のＸ線エネルギー帯より広いＸ線エネルギー帯）にて画像化された多色Ｘ線画像を第２画像として生成（再構成）する機能を有する。第１に、第２生成手段７３は、シングルエネルギースキャンに基づく投影データセットから、比較的広いＸ線エネルギー帯にて画像化された多色Ｘ線画像を第２画像として生成する。
【００８８】
第２に、第２生成手段７３は、デュアルエネルギースキャンの一方のスキャンに基づく投影データセットから、比較的広いＸ線エネルギー帯にて画像化された多色Ｘ線画像を第２画像として生成する。第３に、デュアルエネルギースキャンに基づく２種類の投影データセットから２種類の多色Ｘ線画像を生成し、２種類の多色Ｘ線画像を混合（ブレンディング）して、比較的広いＸ線エネルギー帯にて画像化された模擬的な多色Ｘ線画像（以下、「多色Ｘ線混合画像」という）を第２画像として生成する。
【００８９】
上記の第２及び第３の場合、Ｘ線ＣＴ装置１によりデュアルエネルギースキャンが実行されて２種類の投影データセットが収集される。例えば、デュアルエネルギースキャンの１つの方法として、回転中（スキャン中）のビュー毎に高速にＸ線管の管電圧を切り替えて撮影する「Ｆａｓｔ−ｋＶ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ方式（高速スイッチング方式）」が用いられる。
【００９０】
第２画像として多色Ｘ線混合画像が用いられる場合（上記の第３の場合）、多色Ｘ線混合画像の生成方法は、特許文献（特開２０１２−８１１０８号公報）を準用するものとする。すなわち、第２画像として多色Ｘ線混合画像が用いられる場合、第２生成手段７３は、投影データ読み出し手段７３ａ、再構成手段７３ｂ、推定手段７３ｃ、混合率決定手段７３ｄ、及び第２画像生成手段７３ｅを有する。
【００９１】
投影データ読み出し手段７３ａは、画像処理装置１２の記憶装置６３に記憶されている２種類の投影データセットを読み出す。
【００９２】
再構成手段７３ｂは、投影データ読み出し手段７３ａからの２種類の投影データセットを用いて、デュアルエネルギースキャンのうちの第１のスキャンに基づく投影データセットから第１のＸ線エネルギー帯にて画像化された第１の多色Ｘ線画像と、第２のスキャンに基づく投影データセットからの第２のＸ線エネルギー帯にて画像化された第２の多色Ｘ線画像とを生成する。
【００９３】
推定手段７３ｃは、再構成手段７３ｂによって生成された第１の多色Ｘ線画像及び第２の多色Ｘ線画像の間の画素値に基づいて、画素ごとに、第１物質及び第２物質の一方に対する他方の存在比率を推定する。
【００９４】
混合率決定手段７３ｄは、推定手段７３ｃによって推定された画素ごとの第１物質及び第２物質の存在比率と、第１物質及び第２物質それぞれの減弱係数の低下率とに基づいて、第１の多色Ｘ線画像及び第２の多色Ｘ線画像間の画素値の混合率を画素ごとに決定する。第１物質及び第２物質それぞれの減弱係数の低下率は、第１のＸ線エネルギー帯又は第２のＸ線エネルギー帯に関する第１物質及び第２物質それぞれの減弱係数から、前述の比較的広いＸ線エネルギー帯に関する第１物質及び第２物質それぞれの減弱係数への低下を示す指標である。
【００９５】
第２画像生成手段７３ｅは、混合率決定手段７３ｄによって決定された混合率に従って、第１の多色Ｘ線画像及び第２の多色Ｘ線画像を混合（ブレンディング）することで、前述の比較的広いＸ線エネルギー帯にて画像化された多色Ｘ線混合画像を第２画像として生成する。第２画像生成手段７３ｅは、多色Ｘ線混合画像を記憶装置６３に記憶する。
【００９６】
図７は、多色Ｘ線混合画像の生成を示す図である。
【００９７】
図７の上段は、デュアルエネルギースキャンのうちの第１のスキャン（管電圧：８０ｋＶ）に基づく投影データセットから第１のＸ線エネルギー帯（４９ｋｅＶ前後）にて画像化された第１の多色Ｘ線画像と、第２のスキャン（管電圧：１３５ｋＶ）に基づく投影データセットから第２のＸ線エネルギー帯（６６ｋｅＶ前後）にて画像化された第２の多色Ｘ線画像とを示す。一方、図７の下段は、２種類の多色Ｘ線画像に基づいて生成される３種類のＸ線エネルギー帯（５５ｋｅＶ、６０ｋｅＶ、及び６５ｋｅＶ前後）にてそれぞれ画像化された３種類の多色Ｘ線混合画像を示す。多色Ｘ線画像及び多色Ｘ線混合画像には、ビームハードニングアーチファクトＢが存在する。
【００９８】
次に、図５に示す表示画像生成手段７４について説明する。
【００９９】
表示画像生成手段７４は、第１生成手段７２によって生成された第１画像と、第２生成手段７３によって生成された第２画像とに基づいて、表示のための表示画像を生成する。表示画像生成手段７４は、第１画像データ読み出し手段７４ａ、第２画像データ読み出し手段７４ｂ、差分（サブトラクション）画像生成手段７４ｃ、補正領域特定手段７４ｄ、及び補正手段７４ｅを有する。
【０１００】
第２生成手段７３によって生成された第２画像は、シングルエネルギースキャンに基づく投影データセットからの多色Ｘ線画像であるか、デュアルエネルギースキャンのうちの一方のスキャンに基づく投影データセットからの多色Ｘ線画像であるか、デュアルエネルギースキャンの各スキャンに基づく投影データセットからの多色Ｘ線画像が混合された多色Ｘ線混合画像（図７の下段）である。
【０１０１】
第１画像データ読み出し手段７４ａは、画像処理装置１２の記憶装置６３に記憶されている、第１生成手段７２によって生成された第１画像を読み出す。
【０１０２】
第２画像データ読み出し手段７４ｂは、画像処理装置１２の記憶装置６３に記憶されている、第２生成手段７３によって生成された第２画像を読み出す。
【０１０３】
差分画像生成手段７４ｃは、第１画像データ読み出し手段７４ａによって読み出された第１画像と、第２画像データ読み出し手段７４ｂによって読み出された第２画像とを差分することで差分画像を生成する。第２画像が多色Ｘ線混合画像である場合、差分画像生成手段７４ｃは、互いのＣＴ値（平均値）が略同一（最も近い）となるような第１画像及び第２画像を用いて差分することが望ましい。その場合、ＣＴ値が第２画像と略同一となるようなＸ線エネルギーの第１画像が選択されるか、ＣＴ値が第１画像と略同一となるようなＸ線エネルギー帯の第２画像が選択される。
【０１０４】
なお、差分される第１画像と第２画像とで互いのＣＴ値が略同一となるように、選択される第１画像及び第２画像のＸ線エネルギー（Ｘ線エネルギー帯）が予め設定されてもよいし、同じＸ線エネルギーの第１画像及び第２画像が生成されるようにしてもよい。差分画像生成手段７４ｃによる差分により、画像上のビームハードニング量を算出することができる。
【０１０５】
図８は、差分画像の生成を示す図である。
【０１０６】
図８の左端は、組織Ｏ２及びビームハードニングアーチファクトＢ２を含む第２画像を示し、同中央は、組織Ｏ１のみを含む第１画像を示す。図８の右端の差分画像は、第２画像に含まれるビームハードニングアーチファクトＢ２のＣＴ値（輝度値）から、第１画像に含まれる組織Ｏ１のＣＴ値を減算したＣＴ値を有するビームハードニングアーチファクトＢ３を含む。
【０１０７】
図５の説明に戻って、補正領域特定手段７４ｄは、第１画像データ読み出し手段７４ａによって読み出された第１画像のうち、補正対象の領域（補正領域）を特定する。補正領域特定手段７４ｄは、第１画像のうち、差分画像生成手段７４ｃによって生成された差分画像上のビームハードニングＢ３（図８に図示）の領域を補正領域として特定する。補正領域を含む補正領域画像は、図９の左端に示される。
【０１０８】
補正領域特定手段７４ｄは、差分画像生成手段７４ｃによる差分処理で、ある閾値以上の差がある領域を抽出すればよい。特に、第２画像としての多色Ｘ線混合画像で黒く落ち込むアーチファクトが、単色Ｘ線画像で改善する場合がある。この場合、差分画像で当該アーチファクトの領域はマイナスの値をとるので、補正領域特定手段７４ｄは、閾値より小さい当該アーチファクトの領域を抽出することができる。よって、補正領域特定手段７４ｄは、ビームハードニングアーチファクト以外のアーチファクトの除去にも対応できる。
【０１０９】
補正手段７４ｅは、第２画像データ読み出し手段７４ｂによって読み出された第２画像のうち、補正領域特定手段７４ｄによって特定された領域を第１画像に基づいて補正する。補正手段７４ｅは、補正領域特定手段７４ｄによって第１画像（差分画像）に基づいて生成された補正領域画像と、第２画像データ読み出し手段７４ｂによって読み出された第２画像とを用いて、合成処理（重ね合わせ処理）により補正画像を生成することで、第２画像を補正する。
【０１１０】
例えば、補正手段７４ｅは、補正領域画像自体及び第２画像自体を位置合わせして合成（フュージョン）することで補正画像を表示画像として生成する。表示画像によれば、第２画像上に現れるビームハードニングアーチファクトＢ１（図８に図示）を低減することが可能となる。また、補正手段７４ｅは、補正領域画像及び第２画像の一方に合成係数（重み付け係数）ｗを乗じ、他方に（１−ｗ）を乗じることで、合成率を変更することも可能である。
【０１１１】
図９は、補正画像の生成を示す図である。
【０１１２】
図９は、補正領域画像と第２画像とが合成されることで得られる補正画像を示す。補正画像によれば、第２画像上に現れるビームハードニングアーチファクトＢ２の部分が第１画像によって補われることになるので、補正画像上にはビームハードニングアーチファクトは現れない。
【０１１３】
続いて、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１における表示画像の生成処理動作について説明する。
【０１１４】
図１０は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１における表示画像の生成処理動作を示すフローチャートである。
【０１１５】
Ｘ線ＣＴ装置１は、記憶装置６３から、所要のＸ線エネルギーにて画像化された単色Ｘ線画像（又は、比較的狭いＸ線エネルギー帯にて画像化された多色Ｘ線画像）を第１画像として読み出す（ステップＳＴ１）。Ｘ線ＣＴ装置１は、比較的広いＸ線エネルギー帯にて画像化された多色Ｘ線画像（多色Ｘ線混合画像を含む）を第２画像として読み出す（ステップＳＴ２）。
【０１１６】
Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ１によって読み出された第１画像と、ステップＳＴ２によって読み出された第２画像とを差分して差分画像を生成する（ステップＳＴ３）。Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ１によって読み出された第１画像のうち、ステップＳＴ３によって生成された差分画像上のビームハードニングＢ３（図８に図示）の領域を補正対象として含む補正領域画像を生成する（ステップＳＴ４）。
【０１１７】
Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ４によって生成された補正領域画像と、ステップＳＴ２によって読み出された第２画像とを合成することで補正画像を生成する。そして、Ｘ線ＣＴ装置１は、第２画像のうち補正領域を、第１画像に基づいてステップＳＴ３で生成された差分画像に基づいて補正する（ステップＳＴ５）。Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ５によって生成された補正画像を表示装置６５に表示させる（ステップＳＴ６）。
【０１１８】
（第１変形例）
図１１は、本実施形態の第１変形例に係るＸ線ＣＴ装置１の機能を示すブロック図である。図１１は、図５の変形例である。図１２は、本実施形態の第１変形例に係るＸ線ＣＴ装置１による画像生成の流れを示す図である。
【０１１９】
画像処理装置１２の処理回路６１がプログラムを実行することによって、Ｘ線ＣＴ装置１は、図４及び図１１に示すように、管電圧制御手段７１、第１生成手段７２、第２生成手段７３、及び表示画像生成手段７４Ａとして機能する。なお、手段７１〜７４Ａの全部又は一部は、画像処理装置１２のみならず、高電圧発生装置５５やコントローラ２３に備えられるものであってもよい。
【０１２０】
また、手段７１〜７４Ａがそれぞれプログラムとして構成され、１の処理回路が手段７１〜７４Ａを実行することができる。又は、手段７１〜７４Ａが専用の独立した複数のプログラム実行回路にそれぞれ実装されてもよい。
【０１２１】
表示画像生成手段７４Ａは、第１生成手段７２によって生成された第１画像と、第２生成手段７３によって生成された第２画像とに基づいて、表示のための表示画像を生成する機能を有する。具体的には、表示画像生成手段７４Ａは、第１画像データ読み出し手段７４ａ、第２画像データ読み出し手段７４ｂ、差分画像生成手段７４ｃ、第１補正領域特定手段（図５に示す補正領域特定手段）７４ｄ、第２補正領域特定手段７４ｆ、混合画像生成手段７４ｇ、部分控除画像生成手段７４ｈ、及び補正手段７４ｉを有する。第２生成手段７３によって生成された第２画像は、シングルエネルギースキャンに基づく投影データセットからの多色Ｘ線画像であるか、デュアルエネルギースキャンのうちの一方のスキャンに基づく投影データセットからの多色Ｘ線画像であるか、デュアルエネルギースキャンの各スキャンに基づく投影データセットからの多色Ｘ線画像が混合された多色Ｘ線混合画像（図７の下段）である。
【０１２２】
なお、図１１において、図５と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【０１２３】
第１補正領域特定手段７４ｄは、第１画像データ読み出し手段７４ａによって読み出された第１画像のうち、補正対象である補正領域を特定する。第１補正領域特定手段７４ｄは、第１画像のうち、差分画像生成手段７４ｃによって生成された差分画像上のビームハードニングＢ３（図８に図示）の領域を補正領域として特定する。特定された補正領域について第１補正領域画像が生成される。
【０１２４】
第２補正領域特定手段７４ｆは、第２画像データ読み出し手段７４ｂによって読み出された第２画像のうち、補正対象の領域を特定する。第２補正領域特定手段７４ｆは、第２画像のうち、差分画像生成手段７４ｃによって生成された差分画像上のビームハードニングＢ３（図８に図示）の領域を特定する。特定された補正領域について第２補正領域画像が生成される。
【０１２５】
混合画像生成手段７４ｇは、第１補正領域特定手段７４ｄによって生成された第１補正領域画像と、第２補正領域特定手段７４ｆによって生成された第２補正領域画像とを混合して混合画像を生成する。混合画像生成手段７４ｇは、第２画像生成手段７３ｅ（図４に図示）で説明したのと同様な方法により混合処理を行なうものとし、混合率についても、任意に設定することができる。
【０１２６】
部分控除画像生成手段７４ｈは、第２画像データ読み出し手段７４ｂによって読み出された第２画像のうち、差分画像生成手段７４ｃによって生成された差分画像上のビームハードニングＢ３（図８に図示）の領域を控除した部分控除画像を生成する。
【０１２７】
補正手段７４ｉは、第１補正領域特定手段７４ｄによって生成された第１補正領域画像（補正領域画像）と、第２画像データ読み出し手段７４ｂによって読み出された第２画像とを用いて、合成処理（重ね合わせ処理）により補正画像を生成する。例えば、補正手段７４ｉは、第１補正領域画像自体及び第２画像自体ではなく、第１補正領域画像に基づいて混合画像生成手段７４ｇによって生成された混合画像と、第２画像に基づいて生成された部分控除画像とを位置合わせして合成（フュージョン）することで補正画像を表示画像として生成する。
【０１２８】
表示画像によれば、第２画像上に現れるビームハードニングアーチファクトＢ１（図８に図示）を低減することが可能となる。また、補正手段７４ｉは、混合画像及び部分控除画像の一方に合成係数（重み付け係数）ｗを乗じ、他方に（１−ｗ）を乗じることで、合成率を変更することも可能である。
【０１２９】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置１によると、ノイズが低減された第２画像上のアーチファクトの領域を第１画像を用いて補正して表示のための画像を生成することで、アーチファクト及びノイズの両方が低減された新たな画像を診断者等の操作者に提供することができる。その結果、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１によると、画像診断の精度が向上する。
【０１３０】
（第２変形例）
図１３及び図１４は、本実施形態の第２変形例に係るＸ線ＣＴ装置１の機能を示すブロック図である。図１３は、図４の変形例である。図１４は、図５の変形例である。
【０１３１】
図４及び図５は、画像データをベースとしてビームハードニング成分を抽出する場合の構成を示すが、図１３及び図１４は、再構成前データ（投影データ）をベースとしてビームハードニング成分を抽出する場合の構成を示す。
【０１３２】
図１３及び図１４は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の第２変形例の機能を示すブロック図である。
【０１３３】
画像処理装置１２の処理回路６１がプログラムを実行することによって、Ｘ線ＣＴ装置１は、図１３及び図１４に示すように、管電圧制御手段７１、第１生成手段７２Ｂ、及び表示画像生成手段７４Ｂとして機能する。なお、手段７１，７２Ｂ，７４Ｂの全部又は一部は、画像処理装置１２のみならず、高電圧発生装置５５やコントローラ２３に備えられるものであってもよい。
【０１３４】
また、手段７１，７２Ｂ，７４Ｂがそれぞれプログラムとして構成され、１の処理回路が手段７１，７２Ｂ，７４Ｂを実行することができる。又は、手段７１，７２Ｂ，７４Ｂが専用の独立した複数のプログラム実行回路にそれぞれ実装されてもよい。
【０１３５】
図１３及び図１４において、図４及び図５と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【０１３６】
まず、図１３に示す第１生成手段７２Ｂについて説明する。
【０１３７】
第１生成手段７２Ｂは、デュアルエネルギースキャンによって得られる２種類の投影データセットに基づいて、単色Ｘ線の第１投影データセットを生成する機能を有する。又は、第１生成手段７２Ｂは、デュアルエネルギースキャンによって得られる２種類の投影データセットに基づいて、比較的狭いＸ線エネルギー帯の第１投影データセットを生成する機能を有する。本実施形態では、第１生成手段７２Ｂが単色Ｘ線の第１投影データセットを生成する場合を例にとって説明する。
【０１３８】
具体的には、第１生成手段７２Ｂは、投影データ読み出し手段７２ａ及び分離手段７２ｂを有する。
【０１３９】
分離手段７２ｂは、単色Ｘ線の投影データセットを第１投影データセットとして記憶装置６３に記憶する。
【０１４０】
次に、図１４に示す表示画像生成手段７４Ｂについて説明する。
【０１４１】
表示画像生成手段７４Ｂは、第１生成手段７２Ｂによって生成された第１投影データセットと、スキャンによって得られる、第１のＸ線エネルギー帯より広い第２のＸ線エネルギー帯の多色Ｘ線の投影データセット（第２投影データセット）とに基づいて、表示のための表示画像を生成する機能を有する。表示画像生成手段７４Ｂは、第１投影データ読み出し手段７４ｊ、第２投影データ読み出し手段７４ｋ、再構成範囲設定手段７４ｌ、差分投影データ生成手段７４ｍ、補正範囲特定手段７４ｎ、補正手段７４ｏ、及び再構成手段７４ｐとして機能する。
【０１４２】
第１投影データ読み出し手段７４ｊは、画像処理装置１２の記憶装置６３に記憶されている、第１生成手段７２Ｂによって生成された第１投影データセットを読み出す。
【０１４３】
第２投影データ読み出し手段７４ｋは、画像処理装置１２の記憶装置６３に記憶されている第２投影データセットを読み出す。
【０１４４】
再構成範囲設定手段７４ｌは、第１投影データ読み出し手段７４ｊによって読み出された第１投影データセット上に、生成予定の再構成画像上の関心領域（ＲＯＩ：ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ）に対応する範囲を再構成範囲として設定する。再構成範囲は、第１投影データセットのうち１の第１投影データ上で設定され、他の第１投影データに適用されればよい。再構成範囲は、入力装置６４を介した操作者の指示に従って設定されてもよいし、各第１投影データの直接線の部分が自動的に削除された部分として設定されてもよい。再構成範囲設定手段７４ｌによって、再構成手段７４ｐによる再構成処理の負荷を軽減することができる。
【０１４５】
差分投影データ生成手段７４ｍは、第１投影データ読み出し手段７４ｊによって読み出された第１投影データセットと、第２投影データ読み出し手段７４ｋによって読み出された第２投影データセットとを、同一ビューの投影データどうしで差分することで差分投影データセットを生成する。又は、差分投影データ生成手段７４ｍは、再構成範囲設定手段７４ｌによって設定された第１投影データセットの再構成範囲と、第２投影データセットの再構成範囲とを、ビューごとの投影データどうしで差分することで差分投影データセットを生成する。本実施形態では、後者を例にとって説明する。
【０１４６】
差分投影データ生成手段７４ｍは、同一ビューに係る第１投影データ及び第２投影データにおいて、Ｘ線検出器５３（図１に図示）の同一検出素子に係る部分を差分する。
【０１４７】
補正範囲特定手段７４ｎは、再構成範囲設定手段７４ｌによって設定された第１投影データセットの再構成範囲のうち、補正対象の範囲を補正範囲としてビュー毎に特定する。補正範囲特定手段７４ｎは、差分投影データ生成手段７４ｍによる差分処理で、ある閾値以上の差がある範囲を抽出すればよい。
【０１４８】
補正手段７４ｏは、再構成範囲設定手段７４ｌによって設定された第２投影データセットのうち、補正範囲特定手段７４ｎによって特定された補正範囲を第１投影データセットに基づいてビュー毎に補正する。補正手段７４ｏは、補正範囲特定手段７４ｎによって各第１投影データ（差分投影データ）に基づいて設定された補正範囲と、各第２投影データとを用いて、合成処理（加算、加算平均、及び加重平均処理）により補正投影データセットを生成することで、第２投影データセットを補正する。
【０１４９】
ここで、再構成範囲設定手段７４ｌ、差分投影データ生成手段７４ｍ、補正範囲特定手段７４ｎ、及び補正手段７４ｏは、第２投影データセットに含まれる全ての第２投影データの補正範囲を補正することができる。又は、再構成範囲設定手段７４ｌ、差分投影データ生成手段７４ｍ、補正範囲特定手段７４ｎ、及び補正手段７４ｏは、第２投影データセットに含まれる一部の第２投影データを間引きして、他の第２投影データについてのみ補正範囲を補正してもよい。
【０１５０】
再構成手段７４ｐは、補正手段７４ｏによって生成された補正投影データセットに基づいて、補正画像を表示画像として生成する。
【０１５１】
表示画像によれば、第２投影データセット（多色Ｘ線の投影データセット）に基づく画像上に現れるビームハードニングアーチファクトを低減することが可能となる。
【０１５２】
ここで、再構成手段７４ｐによって表示画像が生成された後、表示画像上で設定される関心領域（ＲＯＩ）について再度の再構成（拡大再構成）が行なわれる場合がある。その場合、再構成範囲設定手段７４ｌは、第１投影データ読み出し手段７４ｊによって読み出された第１投影データセット上に、表示画像上の関心領域に対応する範囲を再構成範囲として設定することができる。再構成範囲設定手段７４ｌによって、再構成手段７４ｐによる再度の再構成処理の負荷を軽減することができる。
【０１５３】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置１の第２変形例によると、ノイズが低減された第２投影データセット（多色Ｘ線の投影データセット）上のアーチファクトの範囲を第１投影データセット（単色Ｘ線の投影データセット）を用いて補正して表示のための画像を生成することで、アーチファクト及びノイズの両方が低減された新たな画像を診断者等の操作者に提供することができる。その結果、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１によると、画像診断の精度が向上する。
【０１５４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１５５】
１  Ｘ線ＣＴ装置
１１  スキャナ装置
１２  画像処理装置（コンソール）
５１  Ｘ線管
５３  Ｘ線検出器
５４  ＤＡＳ
５５  高電圧発生装置
６１  ＣＰＵ
６５  表示装置
７４，７４Ａ  表示画像生成手段
７４ａ  第１画像データ読み出し手段
７４ｂ  第２画像データ読み出し手段
７４ｃ  差分画像生成手段
７４ｄ  部分抽出画像生成手段（第１部分抽出画像生成手段）
７４ｅ，７４ｉ  合成画像生成手段
７４ｆ  第２部分抽出画像生成手段
７４ｇ  混合画像生成手段
７４ｈ  部分控除画像生成手段
【図１】
0006523825.tif 000002
【図２】
0006523825.tif 000003
【図３】
0006523825.tif 000004
【図４】
0006523825.tif 000005
【図５】
0006523825.tif 000006
【図６】
0006523825.tif 000007
【図７】
0006523825.tif 000008
【図８】
0006523825.tif 000009
【図９】
0006523825.tif 000010
【図１０】
0006523825.tif 000011
【図１１】
0006523825.tif 000012
【図１２】
0006523825.tif 000013
【図１３】
0006523825.tif 000014
【図１４】
0006523825.tif 000015