(57)【要約】【課題】  高い画質のデュアルエネルギー撮影の断層像のＸ線ＣＴ装置を提供する。【解決手段】  Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管（２１）が第１Ｘ線管電圧の第１Ｘ線と第２Ｘ線管電圧の第２Ｘ線とを発生するように制御するＸ線管制御部（２２）と、被検体（ＨＢ）を透過した第１Ｘ線及び第２Ｘ線を検出し第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データを出力するＸ線データ収集部（２５）と、第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データを収集する条件として、第１Ｘ線投影データのデータ収集積分時間と第２Ｘ線投影データのデータ収集積分時間とを制御したＸ線データ収集条件を設定するＸ線データ収集条件設定部（３１）と、Ｘ線データ収集条件設定部で設定されたＸ線データ収集条件を用いて収集された第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データに基づいて、デュアルエネルギー撮影の断層像の画像再構成を行うデュアルエネルギー画像再構成手段（３８）と、を備える。【選択図】  図８
2008279153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管が少なくとも第１Ｘ線管電圧の第１Ｘ線とこの第１Ｘ線管電圧とは異なる第２Ｘ線管電圧の第２Ｘ線とを発生するように制御するＸ線管制御部と、
被検体を透過した前記第１Ｘ線及び前記第２Ｘ線による第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データを収集するＸ線データ収集部と、
前記第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データを収集する条件として、前記第１Ｘ線投影データのデータ収集積分時間と前記第２Ｘ線投影データのデータ収集積分時間とがそれぞれ制御されたＸ線データ収集条件を設定するＸ線データ収集条件設定部と、
前記Ｘ線データ収集条件設定部で設定されたＸ線データ収集条件を用いて収集された前記第１Ｘ線投影データ及び前記第２Ｘ線投影データに基づいて、デュアルエネルギー撮影の断層像の画像再構成を行うデュアルエネルギー画像再構成手段と、
を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記Ｘ線収集条件設定部は、前記第１Ｘ線投影データのデータ収集積分時間と前記第２Ｘ線投影データのデータ収集積分時間とがそれぞれ異なる時間となるようなＸ線データ収集条件を設定することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記Ｘ線データ収集条件設定部は、Ｘ線データ収集条件として、前記第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データのそれぞれの積分時間を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記Ｘ線データ収集条件設定部は、Ｘ線データ収集条件として、前記第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データのそれぞれのビュー数を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記Ｘ線データ収集条件設定部は、前記第１Ｘ線投影データのノイズと前記第２Ｘ線投影データのノイズを略同等又は略一定の比となるように、前記Ｘ線収集条件を設定することを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記Ｘ線データ収集条件設定部は、前記第１Ｘ線管電圧及び第２Ｘ線管電圧のそれぞれのＸ線管電流をさらに制御することを特徴とする請求項１ないし５の何れか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記Ｘ線データ収集部の１ビューのＸ線データ収集時間は一定であることを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記Ｘ線管制御部は、Ｘ線管の電圧を１ビューごと又は数ビューごとに前記第１Ｘ線管電圧と前記第２Ｘ線管電圧とに切り換えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記第１Ｘ線管電圧と前記第２Ｘ線管電圧とに切り換える際に、前記第１Ｘ線管電圧のビューを抽出し組み合わせるとともに前記第２Ｘ線管電圧のビューを抽出し組み合わせて、前記第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データを求めて断層像を画像再構成する画像再構成手段を備えることを特徴とする請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記画像再構成手段は、前記第１Ｘ線管電圧及び第２Ｘ線管電圧のビューを抽出し組み合わせた際に補間処理を行い、前記第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データを求めることを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置におけるデュアルエネルギー撮影の断層像の画質を最適化するＸ線ＣＴ装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
多列Ｘ線検出器又はフラットパネルに代表されるマトリックス構造の２次元Ｘ線エリア検出器に代表されるＸ線ＣＴ装置において、複数のＸ線管電圧における断層像よりＸ線吸収係数のＸ線管電圧依存性の差を画像化する、いわゆるデュアルエネルギー撮影(Dual Energy Scan)の技術が存在している。例えば、非特許文献１及び非特許文献２が骨塩定量法を開示している。
【非特許文献１】メディカルレビュー社    ＴＨＥ  ＢＯＮＥ  １９９６．９  Ｖ０ｌ．１０  Ｎｏ．３    Ｐ１４５〜Ｐ１４９  ＣＴ値による骨塩定量法（ＱＣＴ）−その原理と方法−
【非特許文献２】メディカルレビュー社    ＴＨＥ  ＢＯＮＥ  １９９６．９  Ｖ０ｌ．１０  Ｎｏ．４    Ｐ１２９〜Ｐ１３４  ＣＴ値による骨塩定量法（ＱＣＴ）−臨床応用−
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このＸ線管電圧依存性の差を画像化する処理は、被検体の体動、脈動、心拍、呼吸などの動きに影響される画質の制御、高速なＸ線管電圧切り換えの制御が困難な処理であった。
このため、高速なＸ線管電圧切り換えとともにヘリカルスキャンで高速にデュアルエネルギー撮影を行いたいという要望は高い。その一方で、デュアルエネルギー撮影は高いＸ線管電圧と低いＸ線管電圧との断層像又はＸ線投影データを加重加算処理して画像再構成処理を行うため、加重加算処理した断層像又はＸ線投影データの画質が低くなる可能性があるという技術的問題があった。
特に、Ｘ線ＣＴ装置によって、造影剤を強調するデュアルエネルギー撮影を行った場合は、求める三次元画像の画質が低くなりやすい。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、多列Ｘ線検出器を持ったＸ線ＣＴ装置でデュアルエネルギー撮影を行う際に画質の高いデュアルエネルギー撮影の断層像を得ることが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管が少なくとも第１Ｘ線管電圧の第１Ｘ線とこの第１Ｘ線管電圧とは異なる第２Ｘ線管電圧の第２Ｘ線とを発生するように制御するＸ線管制御部と、被検体を透過した前記第１Ｘ線及び前記第２Ｘ線による第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データを収集するＸ線データ収集部と、前記第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データを収集する条件として、前記第１Ｘ線投影データのデータ収集積分時間と前記第２Ｘ線投影データのデータ収集積分時間とをそれぞれ制御したＸ線データ収集条件を設定するＸ線データ収集条件設定部と、前記Ｘ線データ収集条件設定部で設定されたＸ線データ収集条件を用いて収集された前記第１Ｘ線投影データ及び前記第２Ｘ線投影データに基づいて、デュアルエネルギー撮影の断層像の画像再構成を行うデュアルエネルギー画像再構成手段と、を備える。
この構成により、第１の観点のＸ線ＣＴ装置は、デュアルエネルギー撮影を行うことで、Ｘ線の管電圧特性の異なるＣＴ値の近い物質を強調することができる。例えば、骨と造影剤のＣＴ値が近い場合でも骨と造影剤のＸ線管電圧特性が異なるため分離して片方を強調することができる。この際に、第１及び第２Ｘ線管電圧の断層像又はＸ線投影データのノイズをほぼ等しく、又は加重加算係数の絶対値の比を一定の比に調整することができ、デュアルエネルギー撮影した断層像の画質を向上、つまりノイズの増加を押えることができる。
【０００６】
第２の観点のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線収集条件設定部は、前記第１Ｘ線投影データのデータ収集積分時間と前記第２Ｘ線投影データのデータ収集積分時間とがそれぞれ異なる時間となるようなＸ線データ収集条件を設定する。  この第２の観点によれば、前記第１Ｘ線投影データのデータ収集積分時間と前記第２Ｘ線投影データのデータ収集積分時間とが同じで各々の断層像又はＸ線投影データのノイズが異なってしまう場合において、第１及び第２Ｘ線管電圧の断層像又はＸ線投影データのノイズをほぼ等しく、又は加重加算係数の絶対値の比を一定の比に調整することができ、デュアルエネルギー撮影した断層像の画質を向上、つまりノイズの増加を押えることができる。
【０００７】
第３の観点のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線データ収集条件設定部は、Ｘ線データ収集条件として第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データを収集する際のそれぞれの積分時間を設定する。
この第３の観点によれば、第１及び第２Ｘ線管電圧の各々の断層像又はＸ線投影データのノイズを最適化するために、第１及び第２Ｘ線管電圧におけるＸ線データ収集の積分時間を制御する。そして第１及び第２Ｘ線管電圧における断層像又はＸ線投影データのノイズをほぼ等しく又は一定の比にすることができる。
【０００８】
第４の観点のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線データ収集条件設定部は、Ｘ線データ収集条件として第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データを収集する際のそれぞれのビュー数を設定する。
第４の観点によれば、第１及び第２Ｘ線管電圧の断層像又はＸ線投影データのノイズを最適化するために、第１及び第２Ｘ線管電圧におけるＸ線データ収集のビュー数を調整して制御する。そして第１及び第２Ｘ線管電圧の断層像又はＸ線投影データのノイズをほぼ等しくするか、又は一定の比にすることができる。
【０００９】
第５の観点のＸ線ＣＴ装置における前記Ｘ線データ収集条件設定部は、前記第１Ｘ線投影データのノイズと前記第２Ｘ線投影データのノイズを略同等又は略一定の比となるように、前記Ｘ線データ収集条件を設定する。
第５の観点によれば、デュアルエネルギー撮影した断層像の画質を向上、つまりノイズの増加を押えることができる。
第６の観点のＸ線データ収集条件設定部は、第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データを収集する際のＸ線管電流を制御する。
この第６の観点によれば、第１及び第２Ｘ線管電圧の断層像又はＸ線投影データのノイズを最適化するために、第１及び第２Ｘ線管電圧におけるＸ線管電流を異なる値にすることで、複数のＸ線管電圧の各々の断層像又はＸ線投影データのノイズをほぼ等しくするか、又は一定の比にすることができる。これにより、デュアルエネルギー撮影された断層像の画質、ノイズを最適化できる。
第７の観点のＸ線ＣＴ装置は、第３の観点において、Ｘ線データ収集部の１ビューのＸ線データ収集時間は一定であるとする。
第７の観点によれば、第１及び第２Ｘ線管電圧におけるＸ線データ収集のビュー数を制御する際に、図１２のように各Ｘ線データ収集ビューの１ビューの積分時間は一定にしてビュー数の制御を行うことができる。このようにして、第１及び第２Ｘ線管電圧の断層像又はＸ線投影データのノイズを最適化するために、第１及び第２Ｘ線管電圧の断層像又はＸ線投影データのノイズをほぼ等しくするか、又は一定の比にすることができる。
【００１０】
第８の観点のＸ線管制御部は、Ｘ線管の電圧を１ビューごと又は数ビューごとに第１Ｘ線管電圧と第２Ｘ線管電圧とに切り換える。
この第８の観点によれば、Ｘ線管電圧の切り換えはできれば高速なほど被検体の体動、脈動、心拍、呼吸などの動きに影響されない。つまり、１ビューごと又は数ビューごとにＸ線管電圧の切り換えを行うことにより、断層像の特に周辺領域でのアーチファクトの発生や空間分解能の劣化を防ぐことができる。
【００１１】
第９の観点のＸ線ＣＴ装置は、第６の観点において、第１Ｘ線管電圧と第２Ｘ線管電圧とに切り換える際に、第１Ｘ線管電圧のビューを抽出し組み合わせるとともに第２Ｘ線管電圧のビューを抽出し組み合わせて、第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データを求めて断層像を画像再構成する画像再構成手段を備える。
この第９の観点によれば、１ビューごと又は数ビューごとに第１Ｘ線管電圧と第２Ｘ線管電圧とに切り換えるため、画像再構成手段が第１Ｘ線投影データと第２Ｘ線投影データとを抽出する。そして、それぞれのＸ線投影データから断層像を画像再構成を行う。
【００１２】
第１０の観点は、第８の観点において、画像再構成手段は、第１Ｘ線管電圧及び第２Ｘ線管電圧のビューを抽出し組み合わせた際に補間処理を行い、第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データを求める。
第１０の観点によれば、画像再構成手段が、第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データを求める際に、補間処理を行うことでアーチファクトを低減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、前記Ｘ線管制御部が前記第１Ｘ線管電圧と前記第２線Ｘ線管電圧とを切り換えてＸ線投影データを収集する際に、前記第１Ｘ線投影データのデータ収集積分時間と前記第２Ｘ線投影データのデータ収集積分時間とが異なる時間となるように設定することができることにより、異なるＸ線管電圧の断層像又はＸ線投影データのノイズを最適化することができ、画質の高いデュアルエネルギー撮影の断層像を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜Ｘ線ＣＴ装置の全体構成＞
図１は、本発明の一実施例にかかるＸ線ＣＴ装置１００の構成ブロック図である。このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、撮影テーブル１０と、走査ガントリ２０とを具備している。
【００１５】
操作コンソール１は、操作者の入力を受け付けるキーボード又はマウスなどの入力装置２と、前処理、画像再構成処理、後処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で収集したＸ線検出器データを収集するデータ収集バッファ５とを具備している。さらに、操作コンソール１は、Ｘ線検出器データを前処理して求められた投影データから画像再構成した断層像を表示するモニター６と、プログラム、Ｘ線検出器データ、投影データ又はＸ線断層像を記憶する記憶装置７とを具備している。撮影条件の入力はこの入力装置２から入力され、記憶装置７に記憶される。撮影テーブル１０は、被検体ＨＢを乗せて走査ガントリ２０の開口部に出し入れするクレードル１２を具備している。クレードル１２は撮影テーブル１０に内蔵するモータで昇降及びテーブル直線移動される。
【００１６】
走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線管制御部２２と、コリメータ２３と、ビーム形成Ｘ線フィルタ２８と、多列Ｘ線検出器２４と、データ収集装置（ＤＡＳ：Data Acquisition System）２５とを具備している。Ｘ線制御部２２は、Ｘ線管２１の管電圧及び電流を制御する。ガントリ回転部１５はベアリングを介して回転可能になっている。さらに、走査ガントリ２０は、被検体ＨＢの体軸の回りに回転しているガントリ回転部１５を制御する回転部コントローラ２６と、回転部コントローラ２６との通信及びクレードル１２と信号の送受信を行うガントリ制御部２９とを具備している。データ収集装置２５は多列Ｘ線検出器２４からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。ビーム形成Ｘ線フィルタ２８は撮影中心である回転中心に向かうＸ線の方向にはフィルタの厚さが最も薄く、周辺部に行くに従いフィルタの厚さが増し、Ｘ線をより吸収できるようになっているＸ線フィルタである。
【００１７】
中央処理装置３は、Ｘ線データ収集条件設定部３１、前処理部３７、画像再構成部３８及びデュアルエネルギー画像再構成部３９を有している。
Ｘ線データ収集条件設定部３１は、Ｘ線管２１の管電圧が異なる場合に異なるＸ線管電圧のＸ線投影データのノイズが等しくなる又は一定の比になるようにＸ線データ収集条件を設定する。具体的には、Ｘ線データ収集条件設定部３１は、Ｘ線制御部２２にＸ線管電圧及びＸ線管電流を設定する。また、それぞれのＸ線管電圧に対応し、データ収集装置２５のＸ線収集の積分時間又はビュー数などの条件を設定する。
前処理部３７は、データ収集装置２５で収集された生データに対して、チャネル間の感度不均一を補正し、またＸ線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下又は信号脱落を補正するＸ線量補正等の前処理を実行する。
【００１８】
画像再構成部３８は、前処理部３７で前処理された投影データを受け、その投影データに基づいて画像を再構成する。投影データは、周波数領域に変換する高速フーリエ変換(FFT: Fast Fourier Transform)がなされて、それに再構成関数Ｋｅｒｎｅｌ（ｊ）を重畳し、逆フーリエ変換する。そして、画像再構成部３８は、再構成関数Ｋｅｒｎｅｌ（ｊ）を重畳処理した投影データに対して、三次元逆投影処理を行い、被検体ＨＢの体軸方向（Ｚ方向）ごとに断層像（Ｘｙ平面）を求める。画像再構成部３８は、この断層像を記憶装置７に記憶させる。
デュアルエネルギー画像再構成部３９は、低いＸ線エネルギースペクトルの投影データ及び高いＸ線エネルギースペクトルの投影データから、原子の分布に関連したＸ線管電圧依存情報の二次元分布断層像、いわゆるデュアルエネルギー撮影の断層像を画像再構成する。
【００１９】
＜Ｘ線ＣＴ装置の動作フローチャート＞
図２は、本実施例のＸ線ＣＴ装置１００についての動作の概要を示すフローチャートである。
ステップＰ１では、被検体ＨＢをクレードル１２に乗せ、位置合わせを行う。ここでは、クレードル１２の上に乗せられた被検体ＨＢは各部位の基準点に走査ガントリ２０のスライス中心位置を合わせる。そして、スカウト像（スキャノ像）収集を行う。スカウト像撮影では、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを固定させ、クレードル１２を直線移動させながらＸ線検出器データのデータ収集動作を行う。ここでは、スカウト像は通常０度，９０度のビュー角度位置で撮影される。図２中の右側は、０度で胸部付近を撮影したスカウト像４１の例である。このスカウト像４１上から断層像の撮影位置を計画できる。
【００２０】
ステップＰ２では、スカウト像４１上に撮影する断層像の位置、大きさを表示させながら撮影条件設定を行う。スカウト像４１中に示した点線は、断層像画像の位置である。本実施例では、コンベンショナルスキャン、ヘリカルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン、ヘリカルシャトルスキャンなどの複数のスキャンパターンを有している。コンベンショナルスキャンとは、クレードル１２をｚ軸方向に所定の間隔で移動するごとにＸ線管２１及び多列Ｘ線検出器２４を回転させてＸ線投影データＲを取得するスキャン方法である。ヘリカルスキャンとは、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４を有する回転部１５が回転しながらクレードル１２を一定速度で移動させ、Ｘ線投影データＲを収集する撮影方法である。可変ピッチヘリカルスキャンとは、ヘリカルスキャンと同様にＸ線管２１及び多列Ｘ線検出器２４を有する回転部１５を回転させながらクレードル１２の速度を可変させてＸ線投影データＲを収集する撮影方法である。ヘリカルシャトルスキャンとは、ヘリカルスキャンと同様にＸ線管２１及び多列Ｘ線検出器２４とを有する回転部１５を回転させながらクレードル１２を加速・減速させて、ｚ軸の正方向又はｚ軸の負方向に往復移動させてＸ線投影データＲを収集するスキャン方法である。これらの複数の撮影を設定すると、１回分の全体としてのＸ線線量情報の表示を行う。この断層像の撮影条件設定において、いわゆるデュアルエネルギー撮影の断層像撮影のために、Ｘ線管２１の低いＸ線管電圧と高いＸ線管電圧とを設定できる。
【００２１】
ステップＰ３ないしステップＰ９では、断層像撮影を行う。ステップＰ３において、Ｘ線データ収集を行う。ここでヘリカルスキャンによってデータ収集を行う場合には、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを被検体ＨＢの回りに回転させ、かつ、撮影テーブル１０上のクレードル１２を直線移動させながら、Ｘ線検出器データのデータ収集動作を行う。そして、ビュー角度ｖｉｅｗと、検出器列番号ｒｏｗと、チャネル番号ｃｈとで表わされるＸ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｒｏｗ，ｃｈ）にｚ方向座標位置Ｚｔａｂｌｅ（ｖｉｅｗ）を付加させる。このようにヘリカルスキャンにおいては、一定速度の範囲のＸ線検出器データ収集を行う。
【００２２】
ステップＰ４では、前処理部３７がＸ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｒｏｗ，ｃｈ）に対して前処理を行い、投影データＲに変換する。具体的には、オフセット補正を行い、対数変換を行い、Ｘ線線量補正を行い、そして感度補正を行う。
ステップＰ５では、ビームハードニング補正を行う。ここでは、前処理された投影データＤ（ｖｉｅｗ，ｒｏｗ，ｃｈ）に対して、ビームハードニング補正を行う。この時、検出器の各ｊ列に独立したビームハードニング補正を行うことができるため、Ｘ線収集条件で各Ｘ線管２１の管電圧が異なっていれば、列ごとの検出器のＸ線エネルギー特性の違いを補正できる。
【００２３】
ステップＰ６では、画像再構成部３８がｚフィルタ重畳処理を行う。ここでは、ビームハードニング補正された投影データＤ（ｖｉｅｗ，ｒｏｗ，ｃｈ）に対して、ｚ方向（列方向）のフィルタを掛けるｚフィルタ重畳処理を行う。すなわち、前処理後、ビームハードニング補正された多列Ｘ線検出器２４のＸ線投影データＲに対し、列方向に例えば列方向フィルタサイズが５列のフィルタを掛ける。
【００２４】
ステップＰ７では、画像再構成部３８が再構成関数重畳処理を行う。すなわち、Ｘ線投影データを周波数領域に変換するフーリエ変換（Fourier Transform）を行い、再構成関数を掛け、逆フーリエ変換する。
ステップＰ８では、画像再構成部３８が三次元逆投影処理を行う。ここでは、再構成関数重畳処理した投影データＤ（ｖｉｅｗ，ｒｏｗ，ｃｈ）に対して、三次元逆投影処理を行い、逆投影データＤ３（Ｘ，ｙ，ｚ）を求める。画像再構成される画像はｚ軸に垂直な面である。Ｘｙ平面に三次元画像再構成される。以下の再構成領域ＰはＸｙ平面に平行なものとする。
【００２５】
ステップＰ９では、画像再構成部３８が後処理を行う。逆投影データＤ３（Ｘ，ｙ，ｚ）に対して画像フィルタ重畳、ＣＴ値変換などの後処理を行い、断層像Ｇ（Ｘ，ｙ，ｚ）を得る。
ステップＰ１０では、画像再構成された断層像を表示する。断層像の例として、図２の右側に断層像Ｇを示す。
ステップＰ１１では、デュアルエネルギー画像再構成部３９がデュアルエネルギー画像ＧＣＳの表示を行う。ここでは、デュアルエネルギー画像再構成部３９は、高いエネルギースペクトルのＸ線投影データに加重加算係数を乗じた値から、高いエネルギースペクトルのＸ線投影データを差分して、デュアルエネルギー画像ＧＣＳを画像再構成する。
次に、上述のステップＰ３からステップＰ９の断層像撮影について、詳述する。
【００２６】
まず、本発明の実施形態において用いられるデュアルエネルギー撮影方法、画像再構成方法、また、デュアルエネルギー断層像の画質の最適化について説明する。
【００２７】
＜デュアルエネルギー撮影方法＞
（連続デュアルエネルギー撮影方法）
まず、高速スキャンが可能なＸ線ＣＴ装置１００において、より短時間デュアルエネルギー撮影を行う例を以下に示す。図３（ａ）は、連続したスキャンでＸ線管電圧を切り換える場合を示した図で、（ｂ）は、連続したスキャンで、Ｘ線管電圧を切り換える間にＸ線オフＩＳＤ（Inter Scan Delay）がある場合を示す図である。
【００２８】
体動を防ぎ、短時間でより被検体負荷の少ない撮影方法としては、図３に示すように、１スキャン目のＸ線管電圧８０ｋＶの撮影時間ｔ１の撮影と、２スキャン目のＸ線管電圧１４０ｋＶの撮影時間ｔ２の撮影を続けて撮影する。この時Ｘ線管電圧は、撮影時間ｔ１とｔ２との間に変化させる。通常はｔ１＝ｔ２と同じ撮影時間にし、例えば撮影時間をフルスキャンＦ−Ｓｃａｎである３６０度スキャンでＸ線投影データ収集、ハーフスキャンＨ−Ｓｃａｎである１８０度＋ファン角分のＸ線投影データ収集をしても良い。なお、これらの撮影方法は、ｔ１、ｔ２の順を逆にしてもかまわない。
【００２９】
（ハーフスキャンによるデュアルエネルギー撮影方法）
ハーフスキャンＨ−Ｓｃａｎは、Ｘ線ファンビームのファン角を６０度とすると、１８０度＋ファン角＝２４０度分、つまり２／３回転分のＸ線投影データを収集することになる。例えば、図３（ａ）に示すように、Ｘ線データ収集系の回転速度が０．３５秒／回転であれば、ハーフスキャンの撮影時間は０．４６秒、フルスキャンの撮影時間は０．７秒となる。撮影時間がこのように１秒以下であれば、被検体の体動はかなり押さえることができる。なお、この場合は、Ｘ線管電圧を撮影時間ｔ１とｔ２との間において、撮影時間よりもかなり短い時間で、又は無視できる短い時間でＸ線管電圧を切り換えているものとする。
【００３０】
また、Ｘ線管電圧を切り換える時間が撮影時間に比べて無視できない場合は、図３（ｂ）に示すように、撮影時間ｔ１，ｔ２の間にΔｔのＩＳＤを置くことでＸ線管電圧を上げることができる。
この時にデータ収集装置２５は１スキャン目と２スキャン目を同一ビュー角度より収集開始する。このため、Δｔの間はＸ線投影データ収集を中止し、Ｘ線管電圧を上げ２スキャン目のＸ線投影データ収集を行うようにすれば、データ収集装置２５は同一ビュー角度でＸ線投影データ収集を開始できる。なお、この場合、撮影時間ｔ１，ｔ２はハーフスキャンの場合としてビュー角度は２４０度になる。
【００３１】
このように、画像再構成部３８は収集開始ビュー角度を合わせておくと、Ｘ線投影データ間の演算、例えば２つのＸ線投影データの加重加算処理などで対応するビューを探す手間がなくなるため処理し易くなる。
この時の１スキャン目、Ｘ線オフしたＩＳＤ期間、２スキャン目を合わせた撮影時間Ｔ＝ｔ１＋ｔ２＋Δｔは０．５８秒となり、被検体の体動もかなり押さえることができる。
【００３２】
（ビューごとのデュアルエネルギー撮影方法）
さらに、図４（ａ）はＸ線管電圧をビューごとに切り換えるデュアルエネルギー撮影を示す。データ収集装置２５は、例えば奇数ビューでＸ線管電圧８０ｋＶのＸ線投影データを収集し、偶数ビューでＸ線管電圧１４０ｋＶのＸ線投影データを収集する。又は、データ収集装置２５は、図４（ｂ）に示すように、複数の連続したビューごとにＸ線管電圧８０ｋＶと、Ｘ線管電圧１４０ｋＶとのＸ線投影データ収集を交互に繰り返しても良い。
この場合、画像再構成時に各々のＸ線管電圧のＸ線投影データに分離し再度組合わせたＸ線投影データを用いて画像再構成を行うことができる。そして、Ｘ線管電圧が第1のＸ線管電圧から第2のＸ線管電圧に切換わる時に過渡的なＸ線管電圧値を取るが、この部分のＸ線投影データは限られた種類のＸ線管電圧の補正データからは充分にビームハードニング補正などの補正が行えない可能性があり、アーチファクトが発生する可能性がある。このため、過渡的なＸ線管電圧の部分はＸ線投影データを収集を行わないようにすれば補正がうまく行えないＸ線投影データはなくなり、アーチファクトのないデュアルエネルギー撮影の断層像が得られる。
または、上記のように、この過渡的なＸ線管電圧の部分を画像再構成に使用しないで捨ててしまうと被検体への無駄被曝となってしまうので、これを避けるためにビームハードニング補正などを充分行い、過渡的なＸ線管電圧のＸ線投影データを断層像画像再構成に使用することで、無駄被曝なくデュアルエネルギー撮影ができる。
【００３３】
＜デュアルエネルギー断層像の画像再構成方法＞
その画像再構成されるデュアルエネルギー断層像やスカウト像の造影剤等価画像、カルシウム等価画像の作成方法は、以下のようになる。
【００３４】
（投影データ空間を用いた画像再構成方法）
図５は、投影データ空間におけるデュアルエネルギー撮影の画像再構成方法の概要を示す図である。デュアルエネルギー画像再構成部３９は、低いＸ線管電圧のＸ線投影データＤ−Ｌｏｗに加重加算係数ｗ１を乗算し、同様に高いＸ線管電圧のＸ線投影データＤ−Ｈｉｇｈに加重加算係数ｗ２を乗算し、定数Ｃ１とともに加重加算処理し、デュアルエネルギー断層像ＧＣＳを作成する。また、デュアルエネルギー画像再構成部３９は、画像空間、断層像空間おいても投影データ空間と同様に加重加算処理することでデュアルエネルギー断層像ＧＣＳを得ることができる。これら加重加算係数ｗ１，ｗ２及び定数Ｃ１は、抽出したい原子、強調したい原子、表示上で消したい原子又は部位により定まる。
【００３５】
この時に用いるＸ線投影データは、前処理及びビームハードニング補正したＸ線投影データを用いる。特にビームハードニング補正では、各Ｘ線管電圧において水等価でない物質の部分を水等価なＸ線透過経路長にすることにより、水以外の物質のＸ線管電圧依存性をより正しく評価することができる。同様に断層像空間においても、前処理及びビームハードニング補正が補正済であるとする。
【００３６】
（画像空間を用いた画像再構成方法）
図６は、画像空間を用いたデュアルエネルギー撮影の画像再構成方法の概要を示す図である。デュアルエネルギー画像再構成部３９は、画像再構成部３８により得られた低いＸ線管電圧の断層像に加重加算係数ｗ１を乗算し、同様に高いＸ線管電圧の断層像に加重加算係数ｗ２を乗算し、定数Ｃ１とともに加重加算処理し、デュアルエネルギー断層像を作成する。次に、デュアルエネルギー画像再構成部３９は、上記投影データ空間の加重加算処理と同様に加重加算処理することでデュアルエネルギー断層像を得ることができる。
例えば、デュアルエネルギー画像再構成部３９はＣＴ値の近い骨、石灰化を構成するカルシウム成分（Ｃａ成分）と、ヨウ素を主成分とする造影剤（Ｉｏｄｉｎｅ成分）を分離するために、カルシウム成分を表示上で消すと、つまり画素値を０にすると造影剤成分が抽出され、強調して表示することができる。また反対に、デュアルエネルギー画像再構成部３９は造影剤成分を表示上で消すと、つまり画素値を０にするとカルシウム成分が抽出され、骨や石灰化の部分を強調して表示することができる。
上記のようにして、デュアルエネルギー画像再構成部３９は断層像空間でも投影データ空間でも、デュアルエネルギー断層像を作成することができる。このような処理をすることで、デュアルエネルギー画像再構成部３９は造影剤等価画像、カルシウム等価画像を作成することができる。
【００３７】
＜デュアルエネルギー断層像の画質の最適化＞
デュアルエネルギー断層像やスカウト像を求める過程の加重加算係数のうちの１つが負数（マイナス）になる場合など、元の複数のＸ線管電圧の断層像に比べ、Ｓ／Ｎが悪化し画像ノイズが増え、デュアルエネルギー撮影の断層像の方の画質が悪くなる場合がある。このため、元の複数のＸ線管電圧のＸ線データ収集条件は被検体の被曝を考慮しつつ、デュアルエネルギー撮影の断層像の画像ノイズも考慮して決めなければならない。
【００３８】
図７（ａ）は、差画像の画像ノイズを示す図で、（ｂ）は、あるＸ線データ収集条件における加重加算係数の変化によるデュアルエネルギー撮影断層像の標準偏差ｓｄを示す図である。
一般的に図７（ａ）に示すように、画像ノイズがｎ１、信号がｓ１、Ｓ／Ｎ比がｎ１／ｓ１である低いＸ線管電圧の断層像Ｇ−Ｌｏｗと、画像ノイズがｎ２、信号がｓ２、Ｓ／Ｎ比がｎ２／ｓ２である高いＸ線管電圧の断層像Ｇ−Ｈｉｇｈとの差画像を求めると、差画像のＳ／Ｎ比ＳＮＳｕｂは以下の（数式１）のようになる。
【数１】
2008279153.tif 000003
…（数式１）
なお、相加相乗平均の定理より、以下の（数式２）が成り立つ。
【数２】
2008279153.tif 000004
…（数式２）
【００３９】
つまり、低いＸ線管電圧の断層像の画像ノイズｎ１と、高いＸ線管電圧の断層像の画像ノイズｎ２が等しい時、差画像の画像ノイズＮＳｕｂは最小となる。本実施例の場合は、加重加算処理に加重加算係数ｗ１，ｗ２が入っているので、上記にこれを考慮して以下の（数式３）の式のようになる。
【数３】
2008279153.tif 000005
…（数式３）
【００４０】
つまり、画像ノイズを最小にするには、加重加算係数分を考慮して、低いＸ線管電圧の断層像Ｇ−Ｌｏｗの画像ノイズと高いＸ線管電圧の断層像Ｇ−Ｈｉｇｈの画像ノイズとをほぼ等しくすれば良い。また、いわゆるデュアルエネルギー撮影の断層像撮影において、なるべく少ないＸ線被曝線量で、より良いＳ／Ｎ比を得るためのＸ線管電圧の決定方法としては、抽出したい物質又は強調したい物質により決める必要がある。
【００４１】
図７（ｂ）は、抽出したい物質が有しているＸ線管電圧依存性を示した図である。各Ｘ線管電圧依存性は物質Ａの各Ｘ線エネルギーのＸ線吸収係数をμａ（ｋＶ）、物質Ｂの各Ｘ線エネルギーのＸ線吸収係数をμｂ（ｋＶ）、物質Ｃの各Ｘ線エネルギーのＸ線吸収係数をμｃ（ｋＶ）とする。また、低いＸ線管電圧の実効エネルギーをｅｋＶ１、高いＸ線管電圧の実効エネルギーをｅｋＶ２とする。
【００４２】
このように、デュアルエネルギー撮影の断層像の画像ノイズ，ＳＮを改善するには、低いＸ線管電圧の実効エネルギーｅｋＶ１におけるＸ線吸収係数μ（ｅｋＶ１）と、高いＸ線管電圧の実効エネルギーｅｋＶ２におけるＸ線吸収係数μ（ｅｋＶ２）との差が大きい物質、特に造影剤を選び、また、その物質のＸ線吸収係数の差がなるべく大きくなるように、低いＸ線管電圧及び高いＸ線管電圧を選ぶ。これにより、デュアルエネルギー撮影の断層像の画像ノイズ，Ｓ／Ｎを改善し、Ｘ線被曝を低減することができる。
【００４３】
特に、図７（ｂ）の物質Ｂにおいては、Ｋ吸収端により急激なＸ線吸収係数の変化がある。このような急激なＸ線吸収係数の変化をうまく利用して、低いＸ線管電圧、高いＸ線管電圧を選ぶことで、デュアルエネルギー画像の画像ノイズ，Ｓ／Ｎを改善し、Ｘ線被曝を低減することができる。また、Ｘ線管２１の出力の制約条件より、画像再構成部３８は、低いＸ線管電圧の断層像Ｇ−Ｌｏｗの画像ノイズと、高いＸ線管電圧の断層像Ｇ−Ｈｉｇｈの画像ノイズとをほぼ等しくできない場合がある。この場合は、画像ノイズが悪い方の断層像の画像再構成において、画像ノイズの少ない再構成関数を用いて画像再構成を行う。
【００４４】
また、画像再構成部３８は、画像空間のノイズフィルタ又はＸ線投影データ空間のノイズフィルタをかけることで、低いＸ線管電圧の断層像の画像ノイズと、高いＸ線管電圧の断層像の画像ノイズとをほぼ等しくする。これにより、被検体のＸ線吸収係数のＸ線管電圧依存情報を示す断層像は、より少ない被曝で、より良い画質を得ることができる。上記のようにして、断層像空間でもＸ線投影データ空間でも、いずれにおいてもデュアルエネルギー撮影の断層像は画像再構成ができる。
以下、実施例を用いて、デュアルエネルギー断層像の画質を最適化する方法について説明する。
【実施例１】
【００４５】
＜積分時間の最適化＞
本実施例は、高いＸ線管電圧と低いＸ線管電圧とを切り換えて各Ｘ線データ収集を行い、それぞれの断層像又はＸ線投影データを加重加算処理することで、デュアルエネルギー撮影を行う。例えば、本実施例は、Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶとをビューごとに高速に切り換えて実施する。この場合の加重加算処理は、画像再構成を行ってデュアルエネルギー断層像のある物質を消すように、つまり、ある物質の等価画像を作るように画像再構成を行う。
【００４６】
この時のＸ線制御部２２は、高速に各ビューの管電圧を切り換える際に、Ｘ線管電流を充分変化させることができず、Ｘ線管電流を一定のままでしかＸ線データ収集できない場合がある。
この場合は、データ収集装置２５は、Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶとの断層像又はＸ線投影データのノイズをほぼ同じにしてＸ線データ収集することができない。すなわち、データ収集装置２５は、この撮影法では、ある物質の等価画像を得るために、加重加算係数の絶対値の比にしてＸ線データ収集をすることができない。
【００４７】
図８は、データ収集装置２５によるＸ線データ収集のデータ収集積分時間がＸ線管電圧ごとに変化したＸ線データ収集を示す図である。そのため、データ収集装置２５は、図８で示すようにＸ線管電圧８０ｋＶのＸ線データ収集の積分時間ｔ１と、Ｘ線管電圧１４０ｋＶとのＸ線データ収集の積分時間ｔ２を調整してＸ線データ収集を行う。この時の積分時間ｔ１，ｔ２の値の選択方法は、積分時間ｔ１，ｔ２にＸ線線量が比例するので、Ｘ線管電圧８０ｋＶのＸ線線量値Ｄｏｓｅ８０と、Ｘ線管電圧１４０ｋＶのＸ線線量値Ｄｏｓｅ１４０が同じになればよい。つまり、Ｄｏｓｅ８０・ｔ１＝Ｄｏｓｅ１４０・ｔ２のようにすれば良い。
【００４８】
図９は、ビューごとにＸ線管電圧を切り換えたヘリカルスキャンの処理を示すフローチャートである。
ステップＤ１では、Ｘ線管電圧８０ｋＶをＸ線データ収集の積分時間ｔ１で、Ｘ線管電圧１４０ｋＶをＸ線データ収集の積分時間ｔ２ビューごとに切り換えながらヘリカルスキャンを行うように、Ｘ線収集条件設定部３１がデータ収集装置２５に収集条件を設定する。
ステップＤ２では、画像再構成部３８は、Ｘ線管電圧８０ｋＶのビューを抽出し、Ｘ線管電圧８０ｋＶのヘリカルスキャンのＸ線投影データを組み合わせる。
ステップＤ３では、画像再構成部３８は、Ｘ線管電圧１４０ｋＶのビューを抽出し、Ｘ線管電圧１４０ｋＶのヘリカルスキャンのＸ線投影データを組み合わせる。
ステップＤ４では、画像再構成部３８は、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像を画像再構成する。
ステップＤ５では、画像再構成部３８は、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの断層像を画像再構成する。
【００４９】
ステップＤ６では、デュアルエネルギー画像再構成部３９は、Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶとを加重加算処理し、カルシウム強調断層像及び造影剤強調断層像を画像再構成する。カルシウム強調断層像及び造影剤強調断層像の画像再構成では、造影剤を消去した造影剤等価画像がカルシウム強調断層像となる。カルシウムを消去したカルシウム等価画像が造影剤強調断層像となる。
ステップＤ７では、デュアルエネルギー撮影の断層像であるカルシウム強調断層像及び造影剤強調断層像をモニター６に表示する。
尚、図９のフローチャートにおいては、ステップＤ２、ステップＤ４とステップＤ３、ステップＤ５とが並行して処理されるように示されているが、上記フローにおいてはこれに限らず、ステップＤ２、ステップＤ３、ステップＤ４、ステップＤ５の順、又はステップＤ４、ステップＤ５、ステップＤ２、ステップＤ３、ステップＤ４の順等、処理可能な順番を含むものである。
【００５０】
ステップＤ２又はステップＤ３におけるＸ線投影データの抽出及び組み合わせは図１０のように行う。画像再構成部３８は、Ｘ線投影データをＮビュー分得たら、低いＸ線管電圧のＮ／２ビューのＸ線投影データＤ−Ｌｏｗと、高いＸ線管電圧のＮ／２ビューのＸ線投影データＤ−Ｈｉｇｈとを抽出する。
ステップＤ４，ステップＤ５においては、画像再構成部３８は、Ｎ／２ビューの低いＸ線管電圧のＸ線投影データＤ−Ｌｏｗ、Ｎ／２ビューの高いＸ線管電圧のＸ線投影データＤ−Ｈｉｇｈをそのまま画像再構成してもよい。
【００５１】
しかし、大きな撮影領域の周辺部分においては、Ｎ／２ビューのＸ線投影データのままで画像再構成するとエリアジングアーチファクトが発生する場合がある。そのため画像再構成部３８は、図１０に示すＮ／２ビューの低いＸ線管電圧のＸ線投影データＤ−Ｌｏｗに空き領域又はビュー方向に、補間処理又は加重加算処理したＸ線投影データを入れて画像再構成を行えばよい。この処理は同様に高いＸ線管電圧のＸ線投影データＤ−Ｈｉｇｈについても行えばよい。
【００５２】
例えば、上記ビュー間の補間処理又は加重加算処理には以下の方法がある。
その１つ目は、補間処理のボケを避けたビュー方向の加重加算処理の逆重畳フィルタ（De-Convolution Filter）がある。
【００５３】
ここでは、Ｘ線投影データをＤ１（ｖｉｅｗ，ｒｏｗ，ｃｈ）とする。ただしｖｉｅｗはビュー方向、ｒｏｗは多列Ｘ線検出器２４の列方向、ｃｈは多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向とする。
例えば、Ｘ線投影データは、高いＸ線管電圧のＸ線投影データＤ１ｈｉｇｈ（ｖｉｅｗ，ｒｏｗ，ｃｈ）において、ｖｉｅｗ＝２，４，…２ｋ，…Ｎの偶数ビューだけデータが存在し、ｖｉｅｗ＝１，３，…２ｋ−１，…Ｎ−１の奇数ビューにおいてデータが存在しないとする。ただしｋは自然数とする。ビュー方向の補間処理では、以下の（数式１１）のようにして奇数ビューを求めることができる。
【数４】
2008279153.tif 000006
．．．（数式４）
【００５４】
また２つ目の方法は、１つ目の補間処理を用いるとビュー方向にＸ線投影データがボケてしまうので、以下の（数式５），（数式６）のように、３点又は４点の加重加算処理を行う。ただし、ｗ１，ｗ２，ｗ３又はｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４はビュー方向の逆重畳フィルタ（De-convolution Filter）の係数とする。
Ｄ１ｈｉｇｈ（２ｋ−１，ｒｏｗ，ｃｈ）＝
（ｗ１・Ｄ１ｈｉｇｈ（２ｋ−２，ｒｏｗ，ｃｈ）
＋ｗ２・Ｄ１ｈｉｇｈ（２ｋ，ｒｏｗ，ｃｈ）
＋ｗ３・Ｄ１ｈｉｇｈ（２ｋ＋２，ｒｏｗ，ｃｈ））／（ｗ１，ｗ２，ｗ３）
．．．（数式５）
Ｄ１ｈｉｇｈ（２ｋ−１，ｒｏｗ，ｃｈ）＝
（ｗ１・Ｄ１ｈｉｇｈ（２ｋ−４，ｒｏｗ，ｃｈ）
＋ｗ２・Ｄ１ｈｉｇｈ（２ｋ−２，ｒｏｗ，ｃｈ）
＋ｗ３・Ｄ１ｈｉｇｈ（２ｋ，ｒｏｗ，ｃｈ）
＋ｗ４・Ｄ１ｈｉｇｈ（２ｋ＋２，ｒｏｗ，ｃｈ））／（ｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４）
．．．（数式６）
【００５５】
このようにして、画像再構成部３８が、ビュー数をＮビューにして画像再構成を行うことで、撮影領域が大きい場合においても周辺部におけるエリアジングアーチファクトを防ぐことができる。
デュアルエネルギー画像再構成部３９は、各Ｘ線管電圧のＸ線データ収集時の積分時間を調整して、デュアルエネルギー撮影における各Ｘ線管電圧のＸ線投影データ又は断層像のノイズをほぼ一定、又はほぼ一定の比にしてデュアルエネルギー断層像の画質を最適化することができる。
【実施例２】
【００５６】
＜ビュー数の最適化＞
上記実施例１でのデータ収集装置２５においては、Ｘ線データ収集のデータ積分時間を複数種類持つとデータ収集装置２５のデータのオーバーフロー、オフセットノイズの影響などの点で設計が複雑になる。一方、実施例２では、これを避けるためにデータ収集装置２５側は常に１種類のデータ積分時間であるが、Ｘ線データ収集を積分時間の倍数で収集することで、積分時間を長くしたのと同等のＸ線投影データのノイズ改善を行う。
【００５７】
図１１は、Ｘ線管電圧８０ｋＶのＸ線データ収集ビュー数とＸ線管電圧１４０ｋＶのＸ線データ収集ビュー数を切り換えた場合の処理のフローを示すフローチャートである。
ステップＤ１１では、Ｘ線管電圧８０ｋＶのＸ線データ収集をｎ１ビュー行い、Ｘ線管電圧１４０ｋＶのＸ線データ収集をｎ２ビュー行い、切り換えながらヘリカルスキャンを行うように、Ｘ線収集条件設定部３１がデータ収集装置２５に収集条件を設定する。
ステップＤ１２では、画像再構成部３８は、Ｘ線管電圧８０ｋＶのビューを抽出し、Ｘ線投影データを組み合わせる。
ステップＤ１３では、画像再構成部３８は、Ｘ線管電圧１４０ｋＶのビューを抽出し、Ｘ線投影データを組み合わせる。
ステップＤ１４では、画像再構成部３８は、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像を画像再構成する。
ステップＤ１５では、画像再構成部３８は、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの断層像を画像再構成する。
ステップＤ１６では、デュアルエネルギー画像再構成部３９は、Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶとの断層像を加重加算処理し、カルシウム強調断層像及び造影剤強調断層像を画像再構成する。
ステップＤ１７では、デュアルエネルギー撮影の断層像であるカルシウム強調断層像及び造影剤強調断層像を表示する。
尚、図１１のフローチャートにおいては、ステップＤ２、ステップＤ４とステップＤ３、ステップＤ５とが並行して処理されているように示されているが、上記フローはこれに限らず、ステップＤ２、ステップＤ３、ステップＤ４、ステップＤ５の順、又はステップＤ４、ステップＤ５、ステップＤ２、ステップＤ３、ステップＤ４の順等、処理可能な順番を含むものである。
【００５８】
各ステップの詳細な説明を以下に示す。
図１２は、データ収集装置２５によってＸ線管電圧ごとのビュー数を変えたＸ線データ収集を示す図である。図１３は、Ｘ線データ収集の積分時間を一定にした場合のＸ線投影データの分離及び組み合わせを示す図である。
ステップＤ１１のｎ１ビュー及びｎ２ビューは、図１２においてｎ１＝２，ｎ２＝１となっており、各ビューのＸ線データ収集積分時間はｔ２で一定である。この場合のＸ線投影データの分離及び組み合わせを図１３に示す。
【００５９】
図１３に示すようにＸ線投影データのうち、Ｘ線管電圧８０ｋＶのＸ線投影データはＸ線投影データ全体の２／３あり、Ｘ線管電圧１４０ｋＶのＸ線投影データはＸ線投影データ全体の１／３ある。
ステップＤ１２及びステップＤ１３においては、画像再構成部３８は、Ｘ線管電圧８０ｋＶのＸ線投影データ２Ｎ／３ビューを抽出して組み合わせ、Ｘ線管電圧１４０ｋＶのＸ線投影データＮ／３ビューを抽出して組み合わせる。
ステップＤ１４及びステップＤ１５において、画像再構成部３８は、各Ｘ線投影データのビュー方向を考慮して、各Ｘ線管電圧の２Ｎ／３ビューのＸ線投影データ、Ｎ／３ビューのＸ線投影データのままで画像再構成を行っても良い。
【００６０】
しかし、実施例１と同様にそのまま画像再構成を行うと、大きな撮影領域の周辺部分においては、エリアジングアーチファクトが発生する場合がある。このため、デュアルエネルギー画像再構成部３９は、図１３に示すようにＸ線管電圧８０ｋＶの２Ｎ／３ビューのＸ線投影データに対しては、３ビューに１ビューの割合でＸ線投影データを補間処理又は加重加算処理により挿入する。そして、デュアルエネルギー画像再構成部３９は、Ｘ線管電圧１４０ｋＶのＮ／３ビューのＸ線投影データに対しては、３ビューに２ビューの割合でＸ線投影データを補間処理又は加重加算処理により挿入する。
【００６１】
この場合の補間処理、又は加重加算処理は実施例１と同様で良い。
これにより、デュアルエネルギー断層像はＸ線管電圧８０ｋＶのＸ線投影データもＸ線管電圧１４０ｋＶのＸ線投影データもＮビューでＸ線投影データを画像再構成するので、大きな撮影領域の周辺部分においてもエリアジングアーチファクトを防げる。
ステップＤ１５，ステップＤ１６のデュアルエネルギー撮影によるカルシウム強調断層像、造影剤強調断層像の画像再構成、及び画像表示は、実施例１と同様である。
このようにして、デュアルエネルギー画像再構成部３９は、各Ｘ線管電圧のＸ線データ収集を行う際に、一定時間の積分時間でビュー数を調整してデュアルエネルギー撮影することで、各投影データ及び各断層像のノイズをほぼ等しいか、一定の比にしてデュアルエネルギー断層像の画質を最適にすることができる。
【実施例３】
【００６２】
＜ビュー数及びＸ線管電流の調整＞
本実施例においては、実施例１と同様にビューごとにＸ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶを高速に切り換えるとともにＸ線管電流を変化させて撮影する。
Ｘ線収集条件設定部３１は、Ｘ線制御部２２及びデータ収集装置２５に収集条件を設定する。図１４に示すように、Ｘ線管電圧８０ｋＶのＸ線データ収集のデータ積分時間ｔ１とＸ線管電流Ｘ１と、Ｘ線管電圧１４０ｋＶのＸ線データ収集のデータ積分時間ｔ２とＸ線管電流Ｘ２を変化させ、それぞれのＸ線管電圧のＸ線投影データ及び断層像のノイズをほぼ等しく、又は一定の比になるようにする。また、データ積分時間ｔ１、ｔ２は、そのデータ収集ビュー数ｎ１、ｎ２と置き換えることもできる。
【００６３】
図１５は、Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶとのＸ線データ収集ビュー数、Ｘ線管電流を切り換えた場合の処理のフローを示すフローチャートである。
ステップＤ２１では、Ｘ線収集条件設定部３１の設定に従い、Ｘ線制御部２２及びデータ収集装置２５が、Ｘ線管電圧８０ｋＶのＸ線データ収集をｎ１ビュー及びＸ線管電流をＸ１と設定する。また、Ｘ線制御部２２及びデータ収集装置２５は、Ｘ線管電圧１４０ｋＶのＸ線データ収集をｎ２ビュー及びＸ線管電流をＸ２と設定する。そしてヘリカルスキャンが行われる。
例えば図１４に示すように、Ｘ線データ収集ビューは、ｎ１＝２ビュー、ｎ２＝１ビューとなっている。また、ステップＤ２１は、Ｘ線管電圧８０ｋＶのＸ線データ収集の積分時間をｔ１、Ｘ線管電流Ｘ１、Ｘ線管電圧１４０ｋＶのＸ線データ収集の積分時間をｔ２、Ｘ線管電流Ｘ２でＸ線データ収集を行っても良い。
ステップＤ２１以降の処理は図１１の抽出再構成処理と同様に行える。
【００６４】
このようにして、本実施例は一定時間のデータ収集積分時間でビュー数，Ｘ線管電圧及びＸ線管電流を変化させることで、それぞれのＸ線投影データ又はその断層像のノイズをほぼ等しいか、一定の比にすることができ、デュアルエネルギー撮影の断層像の画質を最適にできる。また、ビュー数の代わりに積分時間を使うこともできる。
【００６５】
以上のＸ線ＣＴ装置１００によれば、ヘリカルスキャンなどでデュアルエネルギー撮影を行う際に、各Ｘ線管電圧のＸ線収集条件のうち、Ｘ線管電流値、Ｘ線データ収集積分時間又はＸ線データ収集ビュー数のうち少なくとも１つを調整することで、複数のＸ線管電圧の断層像又はＸ線投影データのノイズを最適にすることができる。
【００６６】
尚、上記実施例においては、診断するためのデュアルエネルギー画像について説明してきたが、ヘリカルスカウトスキャンによるスカウト画像に適用しても良い。操作者は、このデュアルエネルギー撮影の断層像を図２のステップＰ１の撮影条件設定時に用いると、例えば石灰化を強調したデュアルエネルギー撮影のスカウト像を表示し、石灰化のある部位を中心に位置決めをすることができる。もし操作者は、造影前に動脈内に石灰化した部分をデュアルエネルギー撮影のスカウト像において確認できれば、石灰化の部分を中心に撮影計画を立て、造影時に石灰化の部位のより詳細な断層像又は三次元血管画像などを作成できる。
なお、この時のデュアルエネルギーのスカウト像とは、ヘリカルスカウトスキャンによるｚ方向に連続した断層像を再構成したスカウト像を意味し、のデュアルエネルギー撮影された断層像をある方向に再投影処理又はＭＩＰ（MaＸimum
Intensity ProjeＣＴion）処理することで、石灰化の部分が撮影計画時に見ることができるスカウト像のことを指す。
本実施例では、ヘリカルスキャンの場合について記載しているが、ヘリカルピッチを可変しながらスキャンする可変ピッチヘリカルスキャン、往復しながらスキャンするヘリカルシャトルスキャンの場合についても同様に効果を出すことができる。
また、上述の実施例において説明したデュアルエネルギー断層像の画質を最適化する方法において、画質を最適化しきれない時は、Ｘ線投影データ空間における空間フィルタ、または断層像空間における空間フィルタ、または再構成関数のような画像再構成上の画像処理の変数でさらに画質を調整することもできる。即ち、複数のＸ線管電圧の各々の断層像またはＸ線投影データの画質を最適化するために、複数のＸ線管電圧のＸ線投影データのうち少なくとも1つのＸ線投影データにＸ線投影データ空間の空間フィルタを重畳して、複数のＸ線管電圧の各々のＸ線投影データのノイズをほぼ等しく、またはある一定の比になるようにして画像再構成を行う。または複数のＸ線管電圧の各々のＸ線投影データに重畳する再構成関数の空間周波数帯域を調整して再構成関数を重畳した各々のＸ線投影データのノイズがほぼ等しく、またはある一定の比になるようにできる。これにより、デュアルエネルギー撮影された断層像の画質を最適化できる。或いは、複数のＸ線管電圧の各々のＸ線投影データから画像再構成された断層像のうち少なくとも1つの断層像に断層像空間の空間フィルタを重畳して、複数のＸ線管電圧の各々の断層像のノイズをほぼ等しく、またはある一定の比になるようにして画像再構成を行うことができる。
【００６７】
また、上記実施例における画像再構成法は、従来公知のフェルドカンプ法による三次元画像再構成法でもよい。さらに、他の三次元画像再構成方法でもよい。又は二次元画像再構成でも良い。
【００６８】
また、上記実施例では、多列Ｘ線検出器のＸ線ＣＴ装置について書かれているが、フラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の二次元Ｘ線エリア検出器においても同様の効果を出せる。本実施例は、走査ガントリ２０が傾斜していない場合について記載しているが、走査ガントリ２０が傾斜した、いわゆるチルト・スキャンの場合でも同様な効果を出すことができる。
【００６９】
さらに、上記実施例では、医用Ｘ線ＣＴ装置を元について記載されているが、産業用Ｘ線ＣＴ装置、又は、他の装置と組み合わせたＸ線ＣＴ−ＰＥＴ装置，Ｘ線ＣＴ−ＳＰＥＣＴ装置などにおいても利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明のＸ線ＣＴ装置１００を示すブロック図である。
【図２】被検体のＸ線断層像撮影を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）連続したスキャンでＸ線管電圧を切り換える場合を示す図である。  （ｂ）連続したスキャンで、Ｘ線管電圧を切り換える間にＸ線オフがある場合を示す図である。
【図４】（ａ）ビューごとにＸ線管電圧を切り換える場合を示す図である。  （ｂ）データ収集セグメントごとにＸ線管電圧を切り換える場合を示す図である。
【図５】投影データ空間におけるＸ線管電圧依存情報の断層像の求め方を示す図である。
【図６】画像空間を用いたデュアルエネルギー撮影の画像再構成方法の概要を示す図である。
【図７】（ａ）差画像の画像ノイズを示す図である。  （ｂ）あるＸ線収集条件における加重加算係数の変化によるデュアルエネルギー撮影断層像の標準偏差ｓｄを示す図である。
【図８】Ｘ線データ収集のデータ収集積分時間がＸ線管電圧ごとに変化したＸ線データ収集を示す図である。
【図９】ビューごとにＸ線管電圧を切り換えたヘリカルスキャンの処理を示すフローチャートである。
【図１０】Ｘ線データ収集の積分時間を変えた時のＸ線投影データの分離及び組み合わせを示す図である。
【図１１】Ｘ線管電圧８０ｋＶのＸ線データ収集ビュー数とＸ線管電圧１４０ｋＶのＸ線データ収集ビュー数を切り換えた場合の処理のフローを示すフローチャートである。
【図１２】Ｘ線管電圧ごとのビュー数を変えたＸ線データ収集を示す図である。
【図１３】Ｘ線データ収集の積分時間を一定にした場合のＸ線投影データの分離及び組み合わせを示す図である。
【図１４】Ｘ線管電圧ごとのＸ線管電流と積分時間又はＸ線管電流とビュー数を変えたＸ線データ収集を示す図である。
【図１５】Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶとのＸ線データ収集ビュー数、Ｘ線管電流を切り換えた場合の処理のフローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７１】
１  …  操作コンソール
２  …  入力装置
３  …  中央処理装置  （３１  …  Ｘ線収集条件設定部、３７  …  前処理部、３８  …  画像再構成部３８、３９  …  デュアルエネルギー画像再構成部）
５  …  データ収集バッファ
６  …  モニター
７  …  記憶装置
１０  …  撮影テーブル
１２  …  クレードル
１５  …  回転部
２０  …  走査ガントリ
２１  …  Ｘ線管
２２  …  Ｘ線管制御部
２３  …  コリメータ
２４  …  多列Ｘ線検出器
２５  …  データ収集装置（ＤＡＳ）
２６  …  回転部コントローラ
２７  …  走査ガントリ傾斜コントローラ
２８  …  ビーム形成Ｘ線フィルタ
２９  …  ガントリ制御部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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