(57)【要約】【課題】所望のエネルギー帯域の放射線データを提供して、さらに高い品質及びさらに正確な診断を保証する放射線画像を生成する放射線画像生成方法及びその装置を提供する。【解決手段】放射線画像生成方法は、相異なるエネルギー帯域の複数の放射線それぞれに対応して、対象体の内部を示す複数の放射線データからなるマルチエネルギー放射線データを受け取る段階と、前記マルチエネルギー放射線データに基づいて、前記複数の放射線のエネルギー帯域とは異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する段階と、前記生成された放射線データに基づいて、前記対象体の放射線画像を生成する段階とを有する。【選択図】      図２
2013052243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相異なるエネルギー帯域の複数の放射線それぞれに対応して、対象体の内部を示す複数の放射線データからなるマルチエネルギー放射線データを受け取る段階と、
前記マルチエネルギー放射線データに基づいて、前記複数の放射線のエネルギー帯域とは異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する段階と、
前記生成された放射線データに基づいて、前記対象体の放射線画像を生成する段階とを有することを特徴とする放射線画像生成方法。
【請求項２】
前記異なるエネルギー帯域は、前記複数の放射線のエネルギー帯域の結合により決定された全体エネルギー帯域によって決定されることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像生成方法。
【請求項３】
前記異なるエネルギー帯域は、前記全体エネルギー帯域の外側にあるエネルギー帯域に存在することを特徴とする請求項２に記載の放射線画像生成方法。
【請求項４】
前記異なるエネルギー帯域の上限は、前記全体エネルギー帯域の下限より小さいことを特徴とする請求項２に記載の放射線画像生成方法。
【請求項５】
前記異なるエネルギー帯域は、前記複数の放射線のエネルギー帯域の内のいずれか一つにより決定されることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像生成方法。
【請求項６】
前記異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する段階は、前記複数の放射線データの内の少なくとも一つの放射線データに基づいて減衰特性を決定する段階と、
前記決定された減衰特性に基づいて、前記異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する段階とを含むことを特徴とする請求項１に記載の放射線画像生成方法。
【請求項７】
前記決定された減衰特性に基づいて異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する段階は、前記決定された減衰特性の線形性に基づいて前記異なるエネルギー帯域を有する放射線に対応する放射線データを生成することを特徴とする請求項６に記載の放射線画像生成方法。
【請求項８】
前記減衰特性は、光電効果による減衰特性又はコンプトン散乱による減衰特性の少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項６に記載の放射線画像生成方法。
【請求項９】
前記異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する段階は、前記複数の放射線データそれぞれに基づいて、前記放射線データそれぞれのピクセルの強度を決定する段階と、
複数の放射線データそれぞれの強度に基づいて、前記異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データの強度を決定する段階と、
前記決定された異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データの強度に基づいて、前記異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する段階とを含むことを特徴とする請求項１に記載の放射線画像生成方法。
【請求項１０】
前記放射線データそれぞれのピクセルの強度を定める段階は、前記放射線データの内の第１放射線データの第１強度を決定し、前記放射線データの内の第２放射線データの第２強度を決定する段階と含み、
前記複数の放射線データそれぞれの強度に基づいて前記異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データの強度を決定する段階は、前記決定された第１強度と前記決定された第２強度との間の線形性に基づいて、前記異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データの強度を決定することを特徴とする請求項９に記載の放射線画像生成方法。
【請求項１１】
放射線データの前記強度は、光電効果による強度又はコンプトン散乱による強度の少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項９に記載の放射線画像生成方法。
【請求項１２】
前記相異なるエネルギー帯域の複数の放射線は、前記対象体を通過した放射線からエネルギー帯域別に検出されることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像生成方法。
【請求項１３】
前記相異なるエネルギー帯域の複数の放射線は、相異なるピークエネルギー値を持つことを特徴とする請求項１に記載の放射線画像生成方法。
【請求項１４】
前記対象体の放射線画像を生成する段階は、前記複数の放射線データの内の少なくとも一つ及び前記生成された放射線データに基づいて、前記対象体の放射線画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像生成方法。
【請求項１５】
前記対象体の放射線画像を生成する段階は、前記複数の放射線データの内の少なくとも一つを用いて、前記対象体の第１放射線画像を生成する段階と、
前記生成された放射線データを用いて、前記対象体の第２放射線画像を生成する段階と、
前記第１放射線画像及び前記第２放射線画像に基づいて、前記対象体の放射線画像を生成する段階とを含むことを特徴とする請求項１４に記載の放射線画像生成方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の放射線画像生成方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項１７】
相異なるエネルギー帯域の複数の放射線の放射線データからなるマルチエネルギー放射線データを受け取る入力部と、
前記マルチエネルギー放射線に基づいて、前記複数の放射線のエネルギー帯域とは異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成し、該生成された放射線データに基づいて、対象体の放射線画像を生成する画像プロセッサと、
前記生成された放射線画像を出力する出力部とを備えることを特徴とする放射線画像生成装置。
【請求項１８】
前記画像プロセッサは、前記マルチエネルギー放射線データに基づいて、前記複数の放射線のエネルギー帯域とは異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する放射線データ生成部と、
前記生成された放射線データに基づいて、前記対象体の放射線画像を生成する放射線画像生成部とを含むことを特徴とする請求項１７に記載の放射線画像生成装置。
【請求項１９】
前記放射線データ生成部は、前記マルチエネルギー放射線データから前記複数の放射線データそれぞれを抽出する分離部と、
前記抽出された複数の放射線データの内の少なくとも一つの放射線データに基づいて、減衰特性を決定する特性決定部と、
前記決定された減衰特性に基づいて、前記異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する生成部とを含むことを特徴とする請求項１８に記載の放射線画像生成装置。
【請求項２０】
前記放射線画像生成部は、前記複数の放射線データの内の少なくとも一つ及び前記生成された放射線データに基づいて、前記対象体の放射線画像を生成することを特徴とする請求項１８に記載の放射線画像生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像を生成する方法及びその装置に関し、特に、マルチエネルギー放射線データを用いて対象体の内部を示す放射線画像を生成する放射線画像生成方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線、例えば、Ｘ線を用いる医療画像システムは、Ｘ線を人体などの対象体に照射して、対象体を通過したＸ線から放射線画像を取得する。
照射対象物質の種類、密度または照射されるＸ線のエネルギー帯域によって、かかるＸ線が物質に吸収される程度が異なる。例えば、骨のＸ線吸収係数は軟組織に比べて非常に高い。したがって、軟組織と骨との明暗対比が高くて、放射線画像で軟組織と骨とは鮮明に区分される。
【０００３】
しかし、軟組織に含まれた相異なる組織は、単一エネルギー帯域のＸ線に対する吸収係数が近似し、放射線画像でも近似した強度を持つ。これにより、放射線画像で軟組織に含まれた複数の組織間の区分が困難になるという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来の放射線画像生成方法における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、所望のエネルギー帯域の放射線データを提供して、さらに高い品質及びさらに正確な診断を保証する放射線画像を生成する放射線画像生成方法及びその装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、複数のエネルギー帯域の放射線の放射線データを用いて、実際に使用しないエネルギー帯域の放射線の放射線データ及び所望のエネルギー帯域の放射線データを生成する放射線画像生成方法及びその装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、複数の放射線データから放射線画像のさらに高い品質及び診断の正確性を保証する放射線データを生成する放射線画像生成方法及びその装置を提供することにある。
また、前記放射線画像生成方法をコンピュータで行わせるためのプログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた本発明による放射線画像生成方法は、相異なるエネルギー帯域の複数の放射線それぞれに対応して、対象体の内部を示す複数の放射線データからなるマルチエネルギー放射線データを受け取る段階と、前記マルチエネルギー放射線データに基づいて、前記複数の放射線のエネルギー帯域とは異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する段階と、前記生成された放射線データに基づいて、前記対象体の放射線画像を生成する段階とを有することを特徴とする。
【０００６】
前記異なるエネルギー帯域は、前記複数の放射線のエネルギー帯域の結合により決定された全体エネルギー帯域によって決定されることが好ましい。
前記異なるエネルギー帯域は、前記全体エネルギー帯域の外側にあるエネルギー帯域に存在することが好ましい。
前記異なるエネルギー帯域の上限は、前記全体エネルギー帯域の下限より小さいことが好ましい。
前記異なるエネルギー帯域は、前記複数の放射線のエネルギー帯域の内のいずれか一つにより決定されることが好ましい。
前記異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する段階は、前記複数の放射線データの内の少なくとも一つの放射線データに基づいて減衰特性を決定する段階と、前記決定された減衰特性に基づいて、前記異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する段階とを含むことが好ましい。
前記決定された減衰特性に基づいて異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する段階は、前記決定された減衰特性の線形性に基づいて前記異なるエネルギー帯域を有する放射線に対応する放射線データを生成することが好ましい。
前記減衰特性は、光電効果による減衰特性又はコンプトン散乱による減衰特性の少なくともいずれか一つであることが好ましい。
【０００７】
前記異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する段階は、前記複数の放射線データそれぞれに基づいて、前記放射線データそれぞれのピクセルの強度を決定する段階と、複数の放射線データそれぞれの強度に基づいて、前記異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データの強度を決定する段階と、前記決定された異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データの強度に基づいて、前記異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する段階とを含むことが好ましい。
前記放射線データそれぞれのピクセルの強度を定める段階は、前記放射線データの内の第１放射線データの第１強度を決定し、前記放射線データの内の第２放射線データの第２強度を決定する段階と含み、前記複数の放射線データそれぞれの強度に基づいて前記異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データの強度を決定する段階は、前記決定された第１強度と前記決定された第２強度との間の線形性に基づいて、前記異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データの強度を決定することが好ましい。
放射線データの前記強度は、光電効果による強度又はコンプトン散乱による強度の少なくともいずれか一つであることが好ましい。
前記相異なるエネルギー帯域の複数の放射線は、前記対象体を通過した放射線からエネルギー帯域別に検出されることが好ましい。
前記相異なるエネルギー帯域の複数の放射線は、相異なるピークエネルギー値を持つことが好ましい。
前記対象体の放射線画像を生成する段階は、前記複数の放射線データの内の少なくとも一つ及び前記生成された放射線データに基づいて、前記対象体の放射線画像を生成することが好ましい。
前記対象体の放射線画像を生成する段階は、前記複数の放射線データの内の少なくとも一つを用いて、前記対象体の第１放射線画像を生成する段階と、前記生成された放射線データを用いて、前記対象体の第２放射線画像を生成する段階と、前記第１放射線画像及び前記第２放射線画像に基づいて、前記対象体の放射線画像を生成する段階とを含むことが好ましい。
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明による放射線画像生成方法は、コンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体で提供される。
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明による放射線画像生成装置は、相異なるエネルギー帯域の複数の放射線の放射線データからなるマルチエネルギー放射線データを受け取る入力部と、前記マルチエネルギー放射線に基づいて、前記複数の放射線のエネルギー帯域とは異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成し、該生成された放射線データに基づいて、対象体の放射線画像を生成する画像プロセッサと、前記生成された放射線画像を出力する出力部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
前記画像プロセッサは、前記マルチエネルギー放射線データに基づいて、前記複数の放射線のエネルギー帯域とは異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する放射線データ生成部と、前記生成された放射線データに基づいて、前記対象体の放射線画像を生成する放射線画像生成部とを含むことが好ましい。
前記放射線データ生成部は、前記マルチエネルギー放射線データから前記複数の放射線データそれぞれを抽出する分離部と、前記抽出された複数の放射線データの内の少なくとも一つの放射線データに基づいて、減衰特性を決定する特性決定部と、前記決定された減衰特性に基づいて、前記異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する生成部とを含むことが好ましい。
前記放射線画像生成部は、前記複数の放射線データの内の少なくとも一つ及び前記生成された放射線データに基づいて、前記対象体の放射線画像を生成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る放射線画像生成方法及びその装置によれば、相異なるエネルギー帯域の複数の放射線それぞれに対応する複数の放射線データから、複数の放射線のエネルギー帯域と異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成することで、物理的な特性によって患者に実際に使用し難いエネルギー帯域の放射線データを確保できるという効果がある。
また、相異なるエネルギー帯域を持つ複数の放射線データから低エネルギー帯域の放射線データを生成し、生成された低エネルギー帯域の放射線データに基づいて放射線画像を生成することで、対照度のさらに向上した放射線画像を診断に活用させるという効果がある。
また、相異なるエネルギー帯域の放射線データの減衰特性を定め、定められた減衰特性に基づいて、低エネルギー帯域の放射線データを生成することで、さらに正確かつ効率的に低エネルギー帯域の放射線データを生成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による医療画像システムの構成図である。
【図２】図１に示す本発明の一実施形態による放射線画像生成装置の構成ブロック図である。
【図３】相異なるエネルギー帯域の放射線それぞれのエネルギースペクトルの一例を示すグラフである。
【図４】図１の放射線発生器により発生した放射線のエネルギースペクトルの一例を示すグラフである。
【図５】図１の放射線発生器により発生した放射線のエネルギースペクトルの他の例を示すグラフである。
【図６】対象体の内部の組織それぞれの減衰係数の差を示すグラフである。
【図７】対象体が身体の乳房である場合、対象体の内部の組織それぞれの減衰係数の差を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態による図２の放射線データ生成部により放射線データが生成される工程を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態による減衰特性を示すグラフである。
【図１０】図９のエネルギー帯域での図９の減衰特性の変化特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の他の実施形態による図２の放射線データ生成部の構成ブロック図である。
【図１２】図１１の特性決定部及び生成部によって、異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データが生成される工程を説明するためのフローチャートである。
【図１３】相異なるエネルギー領域の複数の放射線データの光電効果による強度間に線形性が維持される状態を示すグラフである。
【図１４】本発明の一実施形態による放射線画像生成方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明に係る放射線画像生成方法及びその装置を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態による医療画像システムの構成図である。
図１を参照すると、図１による医療画像システムは、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０、放射線画像生成装置２０、及び画像表示装置３０を含む。
【００１５】
マルチエネルギー放射線データ生成装置１０は、対象体４０の内部を通過した相異なるエネルギー帯域の放射線に対応する放射線データを生成する。
この時、放射線データそれぞれは、対象体４０の内部を示す放射線画像の基礎データを意味する。また、対象体４０は身体を意味するが、これに限定されるものではない。すなわち、かかる対象体４０は、身体以外にも生命体、物体など放射線画像の対象になる多様な客体でありうる。
【００１６】
一般的に放射線は、不安定な放射性核種がさらに安定な核種に変換される時に放出される粒子や電磁波の形態を持っているエネルギーの集合体を意味する。
かかる放射線の代表的な一例には、超音波、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、Ｘ線、中性子線だけでなく、放送通信に用いられる電磁波、赤外線、可視光線も含まれる。
しかしながら、電離現象を引き起こして人体を害する恐れがあるＸ線が一般的に放射線と代表される。
以下では、発明の容易な説明のために、かかる放射線をＸ線と仮定して説明するが、Ｘ線以外の多様な放射線でも本発明が具現できるということは、当業者により明らかである。また、かかる放射線は、電子を速く物体に衝突させる時に発生する透過力の強い輻射線の形態で発生する。例えば、放射線は、高電圧によって加熱された陰極（ｃａｔｈｏｄｅ）のフィラメントから発生した電子が陽極の表面で衝突すると同時に、陽極の表面から発生する。
【００１７】
図１を参照すると、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０は、放射線発生器１１及び検出器１２と接続される。
この時、放射線発生器１１と検出器１２それぞれは、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０の一部（ｕｎｉｔ）としてマルチエネルギー放射線データ生成装置１０に属してもよく、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０と区別される単一装置として動作してもよい。
【００１８】
放射線発生器１１は、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０から入力された制御信号に対応して放射線を発生させる。
本発明の一実施形態によれば、放射線発生器１１から発生した放射線は、広いエネルギー帯域の放射線を意味する。
例えば、放射線発生器１１から発生した放射線は、タングステンなどの広いエネルギー帯域（例えば、１０Ｋｅｖ〜６０Ｋｅｖのエネルギー帯域）を持つ放射線を意味する。
【００１９】
検出器１２は、放射線発生器１１から発生して対象体４０を通過した放射線を検出する。
一般的に、検出器１２は、検出された放射線の強度に対応する電気的信号を生成し、生成された電気的信号をマルチエネルギー放射線データ生成装置１０に伝達する。
これにより、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０は、伝えられた電気的信号に基づいて、放射線発生器１１から発生して対象体４０を通過した放射線に対応する放射線データを生成する。
【００２０】
一般的に、検出器１２は、放射線を電気的信号に変換する複数の素子で構成される。
これらの素子の代表的な一例には、放射線などの光線を電気的信号に変換する受光素子が含まれるが、これに限定されるものではない。また、これらの複数の素子それぞれは、対象体４０を通過した放射線を電気的信号に変換し、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０は、これらの電気的信号を用いて放射線データを生成する。
【００２１】
マルチエネルギー放射線データ生成装置１０は、対象体４０を通過した相異なるエネルギー帯域の複数の放射線それぞれに対応する、複数の放射線データからなるマルチエネルギー放射線データを生成する。
例えば、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０は、対象体４０を通過した放射線のうち、１０Ｋｅｖ〜２０Ｋｅｖのエネルギー帯域の放射線と、２０Ｋｅｖ〜３０Ｋｅｖの放射線それぞれに対応する放射線データからなるマルチエネルギー放射線データを生成する。この時、Ｋｅｖは、エネルギーの単位であり、キロ電子ボルト（ｋｉｌｏ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｖｏｌｔ）を意味する。
【００２２】
また、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０は、生成したマルチエネルギー放射線データを放射線画像生成装置２０に伝達する。こ
れらのマルチエネルギー放射線データは、単一放射線データであって単一放射線画像の基礎データを意味してもよく、複数の放射線データの組み合わせであって複数の放射線画像の基礎データを意味してもよい。
【００２３】
放射線画像生成装置２０は、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０から入力されたマルチエネルギー放射線データに基づいて、対象体４０を通過した放射線のエネルギー帯域とは異なるエネルギー帯域を持つ放射線の放射線データを生成し、生成された放射線データを用いて放射線画像を生成する。
放射線画像生成装置２０の動作については、以下で具体的に説明する。
【００２４】
図２は、図１に示す本発明の一実施形態による放射線画像生成装置２０の構成ブロック図である。
図２を参照すれば、放射線画像生成装置２０は、入力部２１、画像プロセッサ２２、保存部２３、出力部２４、及びユーザーインターフェース２５で構成される。
ただし、図２に示した放射線画像生成装置２０は、本発明の一つの具現例に過ぎず、図２に示した構成要素に基づいて色々な変形が可能であるということを、当業者ならば理解できるであろう。
【００２５】
例えば、放射線画像生成装置２０は、放射線画像生成装置２０で生成された放射線画像を外部装置に送信し、外部装置から受信されるデータを受信する通信装置をさらに備えてもよい。
この時、外部装置には、遠隔地に位置している他の医療画像システム、汎用コンピュータシステム、ＦＡＸなどが含まれる。
また、これらの通信装置は、有無線ネットワークを通じて外部装置とデータを送受信できる。この時、ネットワークは、インターネット、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、無線ＬＡＮ、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などを含むが、これらに限定されず、情報を送受信できる他の種類のネットワークでもよい。
【００２６】
入力部２１は、マルチエネルギー放射線データを受け取る。
この時、マルチエネルギー放射線データは、複数の放射線それぞれに対応する複数の放射線データを含む。
この時、複数の放射線は、互いに相異なるエネルギー帯域の放射線を意味する。
【００２７】
図３は、相異なるエネルギー帯域の放射線それぞれのエネルギースペクトルの一例を示すグラフである。
図３を参照して例示すると、相異なるエネルギー帯域を持つ複数の放射線には、エネルギー帯域３１を持つ放射線、エネルギー帯域３２を持つ放射線及びエネルギー帯域３３を持つ放射線が含まれる。
一般的に、エネルギー帯域は、放射線のエネルギーの上限及び下限によって定められたエネルギーの範囲を意味し、エネルギースペクトルは、エネルギーの変化と放射線の強度の変化との関係をグラフで表現したものを意味する。この時、強度の基本単位は、放射線の光量子の数であり、エネルギーの基本単位はＫｅｖ（ｋｉｌｏ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｖｏｌｔ）でありうる。
【００２８】
一般的に、マルチエネルギー放射線データは、上述したように、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０により生成される。
ただし、本発明の他の実施形態として、マルチエネルギー放射線データは、放射線画像生成装置２０により生成されてもよい。
かかる他の実施形態によれば、放射線発生器１１及び検出器１２は、放射線画像生成装置２０によって制御される。ただし、以下では、説明の便宜のためにマルチエネルギー放射線データがマルチエネルギー放射線データ生成装置１０により生成される実施形態のみを説明する。
【００２９】
本発明の一実施形態によれば、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０は、放射線発生器１１を用いて単一エネルギー帯域の放射線を発生させる。
この時、放射線発生器１１から発生した放射線は、ソース放射線であり、上述した相異なるエネルギー帯域の放射線と区別される。
【００３０】
図４は、図１の放射線発生器１１により発生した放射線のエネルギースペクトルの一例を示すグラフである。
図４を参照すると、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０は、放射線発生器１１を用いて単一エネルギー帯域４１を持つソース放射線を生成する。
この時、単一エネルギー帯域４１は、１０Ｋｅｖ〜５３Ｋｅｖにより定義される広いエネルギー帯域を示す。また、上述したように、強度の基本単位は、放射線の光量子の数であり、エネルギーの基本単位はＫｅｖである。
【００３１】
本発明の他の実施形態によれば、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０は、放射線発生器１１を用いて相異なるエネルギー帯域のソース放射線を発生させる。
図５は、図１の放射線発生器１１により発生した放射線のエネルギースペクトルの他の例を示すグラフである。
図５を参照すると、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０は、放射線発生器１１から発生した単一エネルギー帯域のソース放射線５１を、放射線発生器１１の内部または外部に存在するフィルタを用いて相異なるエネルギー帯域のソース放射線５２、５３、５４に区分して生成する。
【００３２】
言い換えれば、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０は、上述した実施形態のように、放射線発生器１１を通じて単一エネルギー帯域のソース放射線を発生させることと対照的に、放射線発生器１１を通じて相異なるエネルギー帯域に区分されたソース放射線を発生させてもよい。
この時、相異なるエネルギー帯域のソース放射線は、相異なるピークエネルギー値を持つ放射線を意味する。
【００３３】
マルチエネルギー放射線データ生成装置１０は、検出器１２を用いて対象体４０を通過した相異なるエネルギー帯域の複数の放射線を検出し、検出された複数の放射線に対応する放射線データを生成する。
この時、検出器１２は、相異なるエネルギー帯域の複数の放射線それぞれを区分して検出し、検出された放射線それぞれに対応する電気的信号を生成し、生成された電気的信号をマルチエネルギー放射線データ生成装置１０に伝達する。
【００３４】
図３を参照すると、検出器１２は、相異なるフィルタを用いてエネルギー帯域３１の放射線、エネルギー帯域３２の放射線、及びエネルギー帯域３３の放射線それぞれを検出し、検出された放射線それぞれに対応する電気的信号を生成して、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０に伝達する。
一般的に、対象体４０を通過した放射線は、放射線発生器１１から発生した基本放射線のうち、対象体４０を通過した通過放射線のみを意味する。言い換えれば、対象体４０を通過した放射線は、基本放射線のうち対象体４０によって吸収された吸収放射線、対象体４０を通過した後で散乱された散乱放射線、及び熱エネルギーに放出された放射線などが除外された放射線を意味する。
【００３５】
マルチエネルギー放射線データ生成装置１０は、複数の放射線に対応する放射線データを生成する。
これらの放射線データそれぞれは、放射線画像の基礎データを意味する。
例えば、複数の素子（検出器）がｘ軸とｙ軸で定義される２次元形態で配列される場合、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０は、それぞれの素子から生成された電気的信号を用いて、ｘ軸とｙ軸で定義される２次元放射線データを生成する。
【００３６】
一般的に、相異なるエネルギー帯域を持つ複数の放射線それぞれは、相異なる特性を持つ。
例えば、高エネルギー帯域の放射線は、低エネルギー帯域の放射線に比べて透過力が高い。ただし、放射線のエネルギー帯域、透過力、又は放射線の強度だけでは、放射線による放射線画像の品質を決定できるものではない。たとえそうであっても、相異なるエネルギー帯域を持つ放射線は相異なる放射線画像の特性を生じるため、相異なるエネルギー帯域を持つ放射線から生成された放射線画像すべてを用いるのは、放射線画像の品質を向上させる。
【００３７】
出力部２４は、画像プロセッサ２２により生成された放射線画像の画像データを画像表示装置３０に出力する。
出力部２４は、画像プロセッサ２２と画像表示装置３０とを接続するための一種のインターフェースであり、上述した入力部２１もまた、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０と画像プロセッサ２２とを接続するための一種のインターフェースである。
【００３８】
画像表示装置３０は、出力部２４から受信した放射線画像の画像データを用いて放射線画像を表示する。
画像表示装置３０の一例には、放射線画像をスクリーン又は紙上に表示する装置が含まれる。ただし、これに限定されるものではない。
【００３９】
保存部２３には、画像プロセッサ２２によって実行される画像処理工程で発生する多様なデータが保存される。
例えば、保存部２３には、入力されたマルチエネルギー放射線データが保存され、複数の放射線データそれぞれが保存され、放射線画像が保存される。
それ以外に、本発明の多様な実施形態によれば、保存部２３には、以下で説明される演算工程に必要な、または演算工程で発生したデータが保存されてもよい。
これらの保存部２３の一例として、ハードディスクドライブ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、及びメモリカードなどが含まれる。
【００４０】
ユーザーインターフェース２５は、医療専門家などのようなユーザーから命令や情報を受け取るためのインターフェースである。ユーザーインターフェースは、一般的にキーボード、マウスなどの入力装置でもよいが、画像表示装置３０に表示されるグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ、Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）であってもよい。
【００４１】
画像プロセッサ２２は、マルチエネルギー放射線データ生成装置１０から入力されたマルチエネルギー放射線データを用いて放射線画像を生成する。
この時、画像プロセッサ２２は、マルチエネルギー放射線データに含まれた複数の放射線データの内の少なくとも一つを用いて放射線画像を生成する。
一般的に、それぞれの放射線データは、対象体４０の内部の組織間の放射線の透過力又は吸収力の差によって検出器１２に入力される放射線の強度の差を含む。
【００４２】
例えば、放射線発生器１１から発生した放射線のうち、対象体４０の内部の組織４０１を通過する成分と、組織４０１以外の部分を通過する成分とは、対象体４０を通過した後でその強度を異ならせ、これらの強度の差が放射線データに現れる。
画像プロセッサ２２は、これらの差に基づいて対象体４０の放射線画像を生成する。
【００４３】
一般的に、検出器１２は、複数の単位センサーのアレイで構成されることで、こられの対象体４０の内部の組織間の透過力又は吸収力の差によって検出器１２に入力される放射線の強度の差を効果的に検出する。
これらの単位センサーのアレイが、１次元アレイ、２次元アレイ、又は３次元アレイなどの多様な形態で構成されることは、当業者には容易である。
【００４４】
一般的に、対象体４０の内部の組織間の放射線の透過力又は吸収力の差は、対象体４０の内部の組織間の放射線を減衰させる程度の差から発生する。
この時、それぞれの組織が放射線を減衰させる程度は、減衰係数として数値化される。
これらの減衰係数は吸収係数と表現されてもよい。
一般的に、減衰係数は、放射線のエネルギー増加につれて減少する特性を表す。これは、高エネルギー帯域の放射線は、低エネルギー帯域の放射線に比べて対象体４０をさらによく通過するということを意味する。放射線のエネルギー帯域の変化によって放射線の減衰係数が減少する特性をグラフで表現すれば、図６の通りである。
【００４５】
図６は、対象体４０の内部の組織それぞれの減衰係数の差を示すグラフである。
この時、図６の符号６１は、対象体４０の内部の組織のうち、骨（ｂｏｎｅ）のエネルギー変化による一般的な減衰係数の変化を表し、符号６２は、対象体４０の内部の組織のうち、所定軟組織のエネルギー変化による一般的な減衰係数の変化を表し、符号６３は、所定エネルギーでの骨の減衰係数と軟組織の減衰係数との差を表す。
【００４６】
一般的に、対象体４０の内部の組織間の減衰係数の差が大きければ、画像の対照度が向上する。ただし、上述したように、放射線のエネルギー帯域、透過力又は放射線の強度のみで放射線による放射線画像の品質が決定されるものではなく、図６から分かるように、骨と軟組織との間の減衰係数は、広いエネルギー帯域（例えば、１０Ｋｅｖ〜４０Ｋｅｖ）内の各エネルギーで、放射線画像が要求する対照度を満たすのに十分な差を持つため、一定エネルギー帯域（例えば、３０Ｋｅｖ〜４０Ｋｅｖ）の放射線を用いても、放射線画像で骨と軟組織との対照度は十分に高い。
【００４７】
しかし、対象体４０の内部の組織の減衰係数の特性が互いに類似している場合、放射線のエネルギー帯域は画像の品質に影響を及ぼす。
この時、減衰係数の特性は、上述したように、エネルギーの変動による減衰係数の変動特性を意味する。
例えば、微細石灰化組織と腺組織（ｇｌａｎｄｕｌａｒ  ｔｉｓｓｕｅ）、脂肪組織、腫塊（ｍａｓｓ）、又は繊維組織などの軟組織で構成された患者の乳房の放射線画像を取得しようとする場合、所定エネルギー帯域（例えば、２０Ｋｅｖ以上のエネルギー帯域を持つ）より大きいエネルギー帯域の放射線を用いる場合、放射線画像内で軟組織が互いに区分され難い。
【００４８】
図７は、対象体４０が身体の乳房である場合、対象体４０の内部の組織それぞれの減衰係数の差を示すグラフである。
この時、図７の符号７１は、対象体４０の内部の第１軟組織のエネルギー変化による減衰係数の変化を表し、図７の符号７２は、対象体４０の内部の第２軟組織のエネルギー変化による減衰係数の変化を表し、符号３５１は、エネルギー帯域３５の所定エネルギーで第１軟組織の減衰係数と第２軟組織の減衰係数との差を表し、符号３１１は、エネルギー帯域３１の所定エネルギーで第１軟組織の減衰係数と第２軟組織の減衰係数との差を表し、符号３２１は、エネルギー帯域３２の所定エネルギーで第１軟組織の減衰係数と第２軟組織の減衰係数との差を表す。
【００４９】
図７に示したように、対象体４０の内部の第１軟組織と第２軟組織との対照度を向上させるためには、第１軟組織の減衰係数と第２軟組織の減衰係数との差が大きいエネルギー帯域３５を持つ放射線を使用する必要がある。
ただし、低いエネルギー帯域（例えば、図７のエネルギー帯域３５）の放射線を用いるのは、物理的な特性又は放射線被爆量の制限により限界を持つ。
例えば、低いエネルギー帯域の放射線（例えば、図７のエネルギー帯域３５）は、高いエネルギー帯域の放射線（例えば、図７のエネルギー帯域３２）と比較して透過力が低いため、高強度の放射線を発生させるために放射線被爆量を基準値以上に増大させねばならないが、これは現実的に不可能である。
【００５０】
実際に発生させていないエネルギー帯域の放射線の放射線データを、実際に発生させた相異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データから予測するのは、放射線画像の対照度を向上させるのに長所となる。
図７を参照すると、対象体４０を通過したエネルギー帯域３１の放射線の放射線データ、及びエネルギー帯域３２の放射線の放射線データを用いて、実際に検出器１２により検出されていないエネルギー帯域３５の放射線の放射線データを予測するのは、対象体４０の内部の軟組織間の対照度を飛躍的に向上させる効果をもたらす。
【００５１】
以下で説明する実施形態は、画像プロセッサ２２により生成された相異なるエネルギー帯域の放射線に対応する複数の放射線データに基づいて、複数の放射線のエネルギー帯域と異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成し、生成された放射線データに基づいて放射線画像を生成する方式を提示する。
【００５２】
図２を参照すると、画像プロセッサ２２は、放射線データ生成部２２１及び放射線画像生成部２２２を含む。画像プロセッサ２２は、前記のような構成要素の機能を行う専用チップとして製作されてもよく、汎用ＣＰＵ及び保存部２３に保存された専用プログラムで具現されてもよい。
【００５３】
放射線データ生成部２２１は、マルチエネルギー放射線データに基づいて、複数の放射線のエネルギー帯域と異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する。
この時、本発明の一実施形態による放射線データ生成部２２１は、複数の放射線のエネルギー帯域のうち少なくとも一つのエネルギー帯域に基づいて、他のエネルギー帯域を決定する。図３を参照すると、放射線データ生成部２２１は、エネルギー帯域３１、エネルギー帯域３２、及びエネルギー帯域３３のうち少なくとも一つに基づいて、他のエネルギー帯域を決定する。この時、他のエネルギー帯域の上限または下限は、複数のエネルギー帯域３１、３２、３３のうちいずれか一つの内部領域に存在してもよく、外部領域に存在してもよい。
【００５４】
本発明の他の実施形態による放射線データ生成部２２１は、複数のエネルギー帯域の結合により決定された全体エネルギー帯域に基づいて、他のエネルギー帯域を決定する。
図３を参照すると、放射線データ生成部２２１は、複数のエネルギー帯域３１、３２、３３の結合により決定された全体エネルギー帯域３４に基づいて、他のエネルギー帯域を決定する。この時、他のエネルギー帯域の上限または下限は、全体エネルギー帯域３４の内部領域に存在してもよく、外部領域に存在してもよい。
この時、内部領域とは、全体エネルギー帯域３４の内側にあるエネルギー帯域を意味し、外部領域とは、全体エネルギー帯域３４の外側にあるエネルギー帯域を意味する。
【００５５】
また、本発明のさらに他の実施形態によれば、放射線データ生成部２２１は、他のエネルギー帯域の上限を全体エネルギー帯域の下限より小さく決定することができる。
言い換えれば、放射線データ生成部２２１は、全体エネルギー帯域と比較して低いエネルギー帯域のうち一部を、他のエネルギー帯域に決定してもよい。
図３を参照すると、放射線データ生成部２２１は、全体エネルギー帯域３４の下限より小さな位置に、他のエネルギー帯域３５の上限を位置させる。
【００５６】
図８は、本発明の一実施形態による図２の放射線データ生成部２２１により放射線データが生成される工程を説明するためのフローチャートである。
図８の放射線データが生成される工程は、ステップＳ８１〜Ｓ９２で行われる。
【００５７】
ステップＳ８１で、放射線データ生成部２２１は、放射線データの内の少なくとも一つの放射線データに基づいて、減衰特性を決定する。
この時、減衰特性は、放射線データの内の少なくとも一つの放射線データに対応する放射線の減衰特性を意味する。かかる減衰特性は、放射線の減衰係数がエネルギーの変化によって変化する特性を意味する。例えば、放射線の減衰特性は、０ＫｅｖのエネルギーからＥｍａｘのエネルギーまで放射線の減衰係数が変化する特性を意味し得る。また、上述したように、これらの減衰係数は吸収係数で表現されてもよい。一般的に、減衰係数は、放射線のエネルギーの増加につれて減少する特性を表す。
【００５８】
図９は、本発明の一実施形態による減衰特性を示すグラフである。
図９の相異なるエネルギー帯域を持つ複数の放射線の内のいずれか一つの放射線の減衰特性を示すものであり、図９に示した減衰特性が、相異なるエネルギー帯域を持つ複数の放射線の減衰特性すべてを表すものではない。
図９を参照すると、放射線の減衰特性９５は、エネルギー帯域によってサブ減衰特性９１〜９４の和から決定される。
【００５９】
一般的に、サブ減衰特性９１は、光電効果によるサブ減衰特性で表される。この時、光電効果は、金属などの物質に所定の振動数以上の光線を照射した時、物質の表面から電子が飛び出す現象を意味し、光電効果によるサブ減衰特性は、光電効果によって放射線の減衰係数が変化する特性を意味する。
【００６０】
また、サブ減衰特性９２は、コンプトン散乱によるサブ減衰特性で表される。この時、コンプトン散乱は、放射線などの光子が振動数の低い光子となって、最初の入射方向と異なる方向に散乱される現象を意味し、コンプトン散乱によるサブ減衰特性は、コンプトン散乱によって放射線の減衰係数が変化する特性を意味する。
【００６１】
また、サブ減衰特性９３は、レーリー散乱（Ｒａｙｌｅｉｇｈ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）によるサブ減衰特性で表される。この時、レーリー散乱は、束縛された電子が原子に比べて長い波長の光を仮想的に吸収して浮き立った状態になってから、再び元の状態に戻る時に生じる長い波長の光の散乱を意味し、レーリー散乱によるサブ減衰特性は、レーリー散乱によって放射線の減衰係数が変化する特性を意味する。
【００６２】
また、サブ減衰特性９４は、電子対生成によるサブ減衰特性で表される。この時、電子対生成は、エネルギーが約１．０２Ｍｅｖ（Ｍｅｇａ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｖｏｌｔ）以上の光子が物質中の原子核近くを通過する時、強い電界の影響を受けて陰電子と陽電子との電子対に変わる現象を意味し、電子対生成によるサブ減衰特性は、電子対生成によって放射線の減衰係数が変化する特性を意味する。
【００６３】
図９を参照して上述したように、放射線の減衰特性９５は、エネルギー帯域によってサブ減衰特性９１〜９４の和から定められる。
ただし、一般的に、放射線の減衰特性の変化を決定するに当って、光電効果によるサブ減衰特性９１及びコンプトン散乱によるサブ減衰特性９２が、他のサブ減衰特性に比べてさらに大きい影響を与えるため、放射線の減衰特性の変化は、光電効果によるサブ減衰特性９１と、コンプトン散乱によるサブ減衰特性９２との和のみで定義されてもよい。
【００６４】
図９を参照すると、サブ減衰特性９１〜９４の和から定められる放射線の減衰特性９５は、サブ減衰特性９１とサブ減衰特性９２との和からの近似である。
かかる図９の放射線の減衰特性９５を数式的に表現すれば、以下の数式１の通りである。
この時、μＴｏｔａｌは、図９の放射線の減衰特性９５を意味し、μＣＳは、図９のコンプトン散乱によるサブ減衰特性９２を意味し、μＰＥは、図９の光電効果によるサブ減衰特性９１を意味し、μＲＳは、レーリー散乱によるサブ減衰特性９３を意味し、μＰＰは、電子対生性によるサブ減衰特性９４を意味する。
【００６５】
【数１】
2013052243.tif 000003
【００６６】
ステップＳ８１で、放射線データ生成部２２１は、相異なるエネルギー帯域の複数の放射線の内の少なくとも一つの放射線データに基づいて減衰特性を決定する。
前述したように、放射線の減衰特性は、光電効果による減衰特性とコンプトン散乱による減衰特性との和で近似化する。
一般的に、図９に示したように、一定エネルギー帯域内で、光電効果による減衰特性は線形性を維持する。この時、光電効果による減衰特性が線形性を維持するのは、光電効果による減衰特性を対数領域で分析する時、エネルギーの変化によって線形性を維持するということを意味しうる。
図９を参照すると、光電効果による減衰特性９１が、所定のエネルギー帯域９６内でエネルギーの変化によって線形性を維持することを意味しうる。
【００６７】
また、一般的に、図９に示したように、所定のエネルギー帯域内で、コンプトン散乱による減衰特性は、エネルギーの変化によって所定範囲内の減衰係数内で一定に維持される。
図９を参照すると、コンプトン散乱による減衰特性９２が、所定のエネルギー帯域９６内でエネルギーの変化によって一定の減衰係数の値を基準として類似して維持されるということを意味しうる。
【００６８】
放射線データ生成部２２１は、相異なるエネルギー帯域の複数の放射線の内の少なくとも一つの放射線データに基づいて、減衰特性を予測する。
この時、相異なるエネルギー帯域の複数の放射線それぞれは、同じソース放射線から区分して検出されたものである。したがって、複数の放射線それぞれの減衰特性は、同一または類似した特性を持つ。これを用いれば、放射線データ生成部２２１は、相異なるエネルギー帯域の複数の放射線の内の少なくとも一つの放射線データに基づいて、減衰特性を予測できる。
言い換えれば、放射線データ生成部２２１は、相異なるエネルギー帯域の複数の放射線の内の少なくとも一つの放射線データに基づいて、複数の放射線の減衰係数が変化する特性を決定し、かかる減衰係数が変化する特性を決定する。
【００６９】
ステップＳ８２で、放射線データ生成部２２１は、決定された減衰特性に基づいて、複数の放射線のエネルギー帯域と異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する。
具体的には、放射線データ生成部２２１は、決定された減衰特性（例えば、複数の放射線の減衰係数が変化する特性）から他のエネルギー帯域の減衰係数を決定し、決定された減衰係数に基づいて他のエネルギー帯域の放射線データを生成する。
この時、放射線データ生成部２２１は、決定された減衰特性の線形性に基づいて、他のエネルギー帯域の放射線データを生成する。また、かかる線形性は、対数領域における線形性を意味しうる。
【００７０】
図１０は、図９のエネルギー帯域９６で、図９の減衰特性９５の変化特性を示すグラフである。
かかる図１０に示したグラフのエネルギーの単位が対数単位で変化する場合、図１０の減衰特性９５は、直線形態の線形グラフに変わる。
図１０を参照すると、放射線データ生成部２２１は、エネルギー帯域３１の放射線、エネルギー帯域３２の放射線及びエネルギー帯域３３の放射線の内の少なくとも一つの放射線の放射線データを用いて減衰特性を決定し、決定された減衰特性に基づいて他のエネルギー帯域３５の減衰係数を決定し、決定された減衰係数に基づいて他のエネルギー帯域の放射線データを生成する。
【００７１】
例えば、放射線データ生成部２２１は、エネルギー帯域３１の放射線の放射線データ及びエネルギー帯域３２の放射線の放射線データそれぞれを用いて、エネルギー帯域３１の放射線の減衰係数９５１及びエネルギー帯域３２の放射線の減衰係数９５２を決定し、決定された減衰係数９５１、９５２に基づいて減衰特性を決定し、決定された減衰特性に基づいて他のエネルギー帯域３５の減衰係数９５５を決定し、決定された減衰係数９５５に基づいて他のエネルギー帯域の放射線データを生成する。
【００７２】
この時、決定された減衰係数９５１、９５２に基づいて減衰特性を決定するためには、上述した減衰特性の線形性が用いられる。この時、放射線データを用いて減衰係数を決定するのは、放射線データに含まれた放射線の強度を用いて減衰係数を決定することを意味し、減衰係数から放射線データを生成するのは、減衰係数から放射線データに含まれる放射線の強度を生成することを意味する。
【００７３】
一般的に、放射線の強度と放射線の減衰係数との間には、以下の数式２のような関係式が成立する。
この時、ｋは、放射線が通過する物質の種類を意味（例えば、身体内部の軟組織の種類を意味）し、ｔｋは、放射線が通過する物質の厚さを意味し、μｋは、放射線が通過する物質の種類による放射線の減衰特性を意味し、Ｉは、検出器１２により検出された放射線の強度を意味する。
【００７４】
本発明の一実施形態による放射線データ生成部２２１は、下記の数式２に基づいて、エネルギー帯域３１の放射線の強度及びエネルギー帯域３２の放射線の放射線強度それぞれを用いて、エネルギー帯域３１の放射線の減衰係数９５１及びエネルギー帯域３２の放射線の減衰係数９５２を決定し、決定された減衰係数９５１、９５２に基づいて減衰特性を決定し、決定された減衰特性に基づいて異なるエネルギー帯域３５の減衰係数９５５を決定し、決定された減衰係数９５５に基づいて異なるエネルギー帯域の放射線の強度を決定する。
この時、決定された減衰係数９５１、９５２に基づいて減衰特性を決定するためには、前述した減衰特性の線形性が用いられる。
【００７５】
【数２】
2013052243.tif 000004
【００７６】
放射線データ生成部２２１は、ステップＳ８１及びステップＳ８２の作業を行う過程で、保存部２３に含まれた参照情報を用いる。
この時、参照情報は、事前インデックス情報又は一般化した事前情報を意味する。
具体的には、保存部２３には、複数の生データを基づいて、減衰係数、減衰特性、及び放射線の強度間の一般的な関係が予め保存されており、放射線データ生成部２２１は、保存部２３に保存されたデータに基づいて、ステップＳ８１及びステップＳ８２の作業を実行するか、またはステップＳ８１及びステップＳ８２の作業の結果の補正又は検証を実行する。
【００７７】
例えば、放射線データ生成部２２１は、相異なるエネルギー帯域の放射線の内の少なくとも一つの放射線の放射線データを保存部２３に入力することで、保存部２３から減衰特性を読み出し、読み出された減衰特性と異なるエネルギー帯域を入力することで、保存部２３から異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを読み出す。
また、他の例として、放射線データ生成部２２１は、相異なるエネルギー帯域の放射線の内の少なくとも一つの放射線の放射線データを入力することで、保存部２３から異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを読み出してもよい。
【００７８】
図１１は、本発明の他の実施形態による図２の放射線データ生成部２２１の構成ブロック図である。
図１１を参照すると、放射線データ生成部２２１は、分離部２２１１、特性決定部２２１２、及び生成部２２１３で構成される。
【００７９】
分離部２２１１は、相異なるエネルギー帯域の放射線に対応する複数の放射線データそれぞれからピクセルの強度を抽出する。
この時、ピクセルは、複数の放射線データそれぞれに含まれた複数のピクセルの内のいずれか一つを意味し、以下では、説明の便宜のために、いずれか一つのピクセルのみについて説明するが、結論的にあらゆるピクセルに対して同じ動作を繰り返すということは、当業者によって明らかである。
【００８０】
一般的に、強度には、光電効果による強度と、コンプトン散乱による強度のうち少なくとも一つが含まれる。
この時、光電効果による強度は、上述した光電効果による減衰係数に対応する概念であり、コンプトン散乱による強度は、上述したコンプトン散乱による減衰係数に対応する概念である。
上述したように、放射線の減衰係数と放射線の強度との関係は、数式２のように表現される。
また、上述したように、光電効果による減衰係数とコンプトン散乱による減衰係数と放射線の減衰係数との関係は、数式１のように表現される。
【００８１】
これらの数式１及び数式２に基づいて、光電効果による減衰係数とコンプトン散乱による減衰係数と放射線の強度との関係は、以下に示す数式３のように表現される。
また、数式３は、光電効果による強度とコンプトン散乱による強度と放射線の強度との関係をさらに表現している。
この時、ｔは、物質の厚さを意味し、Ｉは、放射線の強度を意味し、ＩＰＥは、光電効果による強度を意味し、ＩＣＳは、コンプトン散乱による強度を意味し、αは、一定定数を意味し、βは、αと区分される他の定数を意味し、μＰＥは、光電効果による減衰係数を意味し、μＣＳは、コンプトン散乱による減衰係数を意味する。
【００８２】
数式３を参照すると、放射線の強度は、光電効果による強度に一定定数を適用し、コンプトン散乱による強度に他の定数を適用し、一定定数が適用された光電効果による強度と、他の定数が適用されたコンプトン散乱による強度との和から決定される。
【００８３】
【数３】
2013052243.tif 000005
【００８４】
図１２は、図１１の特性決定部２２１２及び生成部２２１３によって、異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データが生成される工程を説明するためのフローチャートである。
図１２を参照すると、異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データが生成される工程は、ステップＳ１２１〜ステップＳ１２３で行われる。
この時、ステップＳ１２１〜ステップＳ１２２は、特性決定部２２１２によって行われ、ステップＳ１２３は、生成部２２１３によって行われる。
【００８５】
ステップＳ１２１で、特性決定部２２１２は、相異なるエネルギー帯域の放射線それぞれに対応する放射線データそれぞれに基づいて、放射線データそれぞれのピクセルの強度を決定する。
上述したように、放射線データそれぞれには、放射線データそれぞれに含まれる複数のピクセルの強度が含まれる。したがって、特性決定部２２１２が、相異なるエネルギー帯域の放射線データそれぞれからピクセルの強度を抽出できる。
【００８６】
また、ピクセルの強度は検出器１２により検出されるということは、上述した通りである。図３を参照すると、特性決定部２２１２は、複数の放射線データの内のエネルギー帯域３１の第１放射線データから第１強度を抽出し、エネルギー帯域３２の第２放射線データから第２強度を抽出し、エネルギー帯域３３の第３放射線データから第３強度を抽出する。
【００８７】
ステップＳ１２２で特性決定部２２１２は、複数の放射線データそれぞれの強度に基づいて、異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データの強度を決定する。
上述したように、ピクセルの強度は、光電効果による強度及びコンプトン散乱による強度によって定義される。
また、光電効果による強度は、光電効果による減衰特性と同一又は類似した変化特性を持ち、コンプトン散乱による強度は、コンプトン散乱による減衰特性と同一又は類似した変換特性を持つ。
【００８８】
したがって、光電効果による強度は線形性を維持する。この時、光電効果による強度が線形性を維持するのは、光電効果による強度を対数領域で分析する時、エネルギーの変化に従って線形性を維持するということを意味する。
また、コンプトン散乱による強度は、エネルギーの変化に従って所定範囲内の減衰係数内で一定に維持される。この時、コンプトン散乱による強度が一定に維持されるというのは、コンプトン散乱による強度が、一定エネルギー帯域内でエネルギーの変化に従って一定の強度の値を基準として近似して維持されるということを意味する。
【００８９】
特性決定部２２１２は、複数の放射線データそれぞれの強度に基づいて、複数の放射線データそれぞれの光電効果による強度及びコンプトン散乱による強度を決定し、決定された光電効果による強度及びコンプトン散乱による強度に基づいて、異なるエネルギー帯域の放射線データの強度を決定する。
この時、特性決定部２２１２は、上述したように、複数の放射線データの光電効果による強度間に線形性が維持されるということと、複数の放射線データのコンプトン散乱による強度が同一又は近似して維持されるということを用いて、複数の放射線データそれぞれの光電効果による強度及びコンプトン散乱による強度を決定し、決定された光電効果による強度及びコンプトン散乱による強度に基づいて、異なるエネルギー帯域の放射線データの強度を定める。
【００９０】
図１３は、相異なるエネルギー領域の複数の放射線データの光電効果による強度間に線形性を維持される状態を示すグラフである。
図１３を参照すると、本発明の一実施形態による特性決定部２２１２は、複数の放射線データ（例えば、エネルギー帯域３１の放射線データ、エネルギー帯域３２の放射線データ及びエネルギー帯域３３の放射線データ）のコンプトン散乱による強度が、所定のエネルギー帯域範囲内で同一又は近似した値を持つという性質に基づいて、複数の放射線のコンプトン散乱による強度を所定の定数に決定する。
【００９１】
また、特性決定部２２１２は、複数の放射線データ（例えば、エネルギー帯域３１の放射線データ、エネルギー帯域３２の放射線データ及びエネルギー帯域３３の放射線データ）それぞれのコンプトン散乱による強度、複数の放射線データそれぞれの強度、及び複数の放射線データそれぞれの光電効果による可変強度間の関係を、以下の数式４のように定義する。
この時、ＩＣＳは、複数の放射線データ（例えば、エネルギー帯域３１の放射線データ、エネルギー帯域３２の放射線データ及びエネルギー帯域３３の放射線データ）の内のいずれか一つのコンプトン散乱による強度を意味し、Ｉは、複数の放射線の内のいずれか一つの強度を意味し、Ｗｉは、所定の係数を意味し、Ｉ’ＰＥは、複数の放射線データの内のいずれか一つの光電効果による可変強度を意味する。
【００９２】
【数４】
2013052243.tif 000006
【００９３】
図１３を参考にすると、特性決定部２２１２は、エネルギー帯域３１の第１放射線データのコンプトン散乱による強度、エネルギー帯域３２の第２放射線データのコンプトン散乱による強度、及びエネルギー帯域３３の第３放射線データのコンプトン散乱による強度の値を、所定の定数に決定する。
この所定の定数は、コンプトン散乱による強度が所定のエネルギー帯域範囲内で同一又は近似した値を持つという性質に基づいて、特性決定部２２１２により決定されるということは上述した通りである。
【００９４】
また、本発明の一実施形態による特性決定部２２１２は、保存部２３に保存された参照情報を用いて定数を決定する。
例えば、特性決定部２２１２は、保存部２３にエネルギー帯域３１の第１放射線データ、エネルギー帯域３２の第２放射線データ及びエネルギー帯域３３の第３放射線データの内の少なくとも一つを入力し、保存部２３から定数を読み出す。
【００９５】
図１３を参照すると、特性決定部２２１２は、数式４により決定された定数に基づく、エネルギー帯域３１の第１放射線データの光電効果による可変強度、エネルギー帯域３２の第２放射線データの光電効果による可変強度及びエネルギー帯域３３の第３放射線データの光電効果による可変強度と、検出器１２により検出されたエネルギー帯域３１の第１放射線データのコンプトン散乱による強度、エネルギー帯域３２の第２放射線データのコンプトン散乱による強度及びエネルギー帯域３３の第３放射線データのコンプトン散乱による強度との間で互いに線形性を満たすｗｉを定める。
【００９６】
また、特性決定部２２１２は、数式４により決定された定数、検出器１２により検出されたエネルギー帯域３１の第１放射線データのコンプトン散乱による強度、エネルギー帯域３２の第２放射線データのコンプトン散乱による強度、エネルギー帯域３３の第３放射線データのコンプトン散乱による強度、及び決定されたｗｉに基づいて、エネルギー帯域３１の第１放射線データの光電効果による強度１３１、エネルギー帯域３２の第２放射線データの光電効果による強度１３２、及びエネルギー帯域３３の第３放射線データの光電効果による強度１３３を決定する。
また、本発明の他の実施形態によれば、特性決定部２２１２は、保存部２３に保存された参照情報を用いて、ｗｉ及び第１放射線データの光電効果による強度１３１、第２放射線データの光電効果による強度１３２、第３放射線データの光電効果による強度１３３を決定してもよい。
【００９７】
図１３を参照すると、特性決定部２２１２は、エネルギー帯域３１の第１放射線データのコンプトン散乱による強度と、エネルギー帯域３２の第２放射線データのコンプトン散乱による強度と、エネルギー帯域３３の第３放射線データのコンプトン散乱による強度と、ｗｉと、第１放射線データの光電効果による強度１３１と、第２放射線データの光電効果による強度１３２と、第３放射線データの光電効果による強度１３３との内の少なくとも一つに基づいて、異なるエネルギー帯域３５の放射線データの光電効果による強度１３５を決定し、異なるエネルギー帯域３５の放射線データの光電効果による強度１３５と、異なるエネルギー帯域３５の放射線データのコンプトン散乱による強度に基づいて、異なるエネルギー帯域３５の放射線の強度を決定する。
【００９８】
この時、異なるエネルギー帯域３５は、予め規定されるか、又はユーザーインターフェース２５により入力され、特性決定部２２１２は、異なるエネルギー帯域３５に属する少なくとも一つのエネルギー値を基準として上述の演算を実行する。
また、本発明の他の実施形態によれば、特性決定部２２１２は、保存部２３に保存された参照情報を用いて、異なるエネルギー帯域３５の放射線データの光電効果による強度１３５及び異なるエネルギー帯域３５の放射線データのコンプトン散乱による強度を決定してもよい。
【００９９】
ステップＳ１２３で生成部２２１３は、決定された強度に基づいて、異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する。
この時、上述したように決定された強度は、複数のピクセルの内のいずれか一つの強度であり、生成部２２１３は、複数のピクセルの強度を用いて異なるエネルギー帯域の放射線データを生成する。
図１３を参照すると、生成部２２１３は決定された強度１３５に基づいて、異なるエネルギー帯域３５の放射線に対応する放射線データを生成できる。
【０１００】
放射線画像生成部２２２は、生成された放射線データに基づいて対象体４０の放射線画像を生成する。
これにより、放射線画像生成部２２２は、検出器１２により実際に検出されていないエネルギー領域の放射線に対応する放射線画像を生成できる。
【０１０１】
図３を参照すると、画像生成部２２２は、エネルギー帯域３５の放射線の放射線データが入力されていなくても、エネルギー帯域３５と異なるエネルギー帯域を持つ複数の放射線の放射線データに基づいて、エネルギー帯域３１の放射線に対応する放射線画像、エネルギー帯域３２の放射線に対応する放射線画像、エネルギー帯域３３の放射線に対応する放射線画像、または全体エネルギー帯域３４の放射線に対応する放射線画像と異なる特性のエネルギー帯域３５の放射線に対応する放射線画像を生成できる。この時、上述したように、エネルギー帯域３５の放射線に対応する放射線画像は、上述した他の放射線画像と比較して高いコントラストや、より優秀な品質を保証できる。
【０１０２】
本発明の他の実施形態によれば、放射線画像生成部２２２は、複数の放射線データの内の少なくとも一つ、及び生成された放射線データに基づいて、対象体４０の放射線画像を生成する。
例えば、放射線画像生成部２２２は、複数の放射線データの内の少なくとも一つを用いて対象体４０第１放射線画像を生成し、生成された放射線データを用いて対象体４０の第２放射線画像を生成し、第１放射線画像及び第２放射線画像に基づいて対象体４０の放射線画像を生成できる。
【０１０３】
この時、放射線画像生成部２２２は、第１放射線画像の第１ピクセルそれぞれのピクセル情報及び第２放射線画像の第２ピクセルそれぞれのピクセル情報に基づいて、放射線画像のピクセルそれぞれのピクセル情報を決定する。
例えば、放射線画像生成部２２２は、第１ピクセルの内のいずれか一つのピクセル情報から第２ピクセルの内のいずれか一つのピクセル情報を差し引いて、ピクセルの内のいずれか一つのピクセル情報を決定するか、第１ピクセルの内のいずれか一つのピクセル情報と第２ピクセルの内のいずれか一つのピクセル情報との平均により、ピクセルの内のいずれか一つのピクセル情報に決定する。
【０１０４】
図１４は、本発明の一実施形態による放射線画像生成方法を説明するためのフローチャートである。
図１４に示す一実施形態による放射線画像生成方法は、図２に示した放射線画像生成装置２０で時系列的順次に処理されるステップで構成される。
したがって、以下で省略された内容であるとしても、図２に示した放射線画像生成装置２０について上述された内容は、図１４に示す実施形態による放射線画像生成方法にも適用される。
【０１０５】
ステップＳ１４１で、入力部２１は、相異なるエネルギー帯域の複数の放射線それぞれに対応して、対象体の内部を示す複数の放射線データからなるマルチエネルギー放射線データを受け取る。
ステップＳ１４２で、放射線データ生成部２２１は、マルチエネルギー放射線データに基づいて、複数の放射線のエネルギー帯域と異なるエネルギー帯域の放射線の放射線データを生成する。
ステップＳ１４３で、放射線画像生成部２２２は、生成された放射線データに基づいて対象体の放射線画像を生成する。
【０１０６】
図１４を通じ説明された実施形態による放射線画像生成方法は、コンピュータで実行できるプログラムとして作成でき、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を用いて上記プログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータで具現される。
コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体（例えば、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学的判読媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）などの記録媒体を含む。
【０１０７】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明は、放射線画像を生成する方法及びその装置に関連する医療画像システム等の技術分野に好適に使用される。
【符号の説明】
【０１０９】
１０    マルチエネルギー放射線データ生成装置
１１    放射線発生器
１２    検出器
２０    放射線画像生成装置
２１    入力部
２２    画像プロセッサ
２３    保存部
２４    出力部
２５    ユーザーインターフェース
３０    画像表示装置
４０    対象体
２２１    放射線データ生成部
２２２    放射線画像生成部
４０１    組織
２２１１    分離部
２２１２    特性決定部
２２１３    生成部
【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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