(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１Ｘ線管電圧によるＸ線と、前記第１Ｘ線管電圧とは異なる第２Ｘ線管電圧によるＸ線とを少なくとも１ビューごとに切り替えて被検体に照射するＸ線照射部と、
前記被検体に照射したＸ線の投影データであって、照射されたＸ線のＸ線管電圧情報が特定された投影データを収集する投影データ収集部と、
前記Ｘ線管電圧情報に基づき、前記第１Ｘ線管電圧によるＸ線の第１エネルギー投影データ、前記第２Ｘ線管電圧によるＸ線の第２エネルギー投影データ、及び前記第１Ｘ線管電圧と前記第２Ｘ線管電圧との切り換えの際に収集される過渡エネルギー投影データを特定し、少なくとも前記過渡エネルギー投影データを、当該過渡エネルギー投影データを用いた別データに変換する変換処理部を含み、少なくとも前記変換処理後のデータを用いて画像再構成する画像再構成部と、
を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記変換処理部は、前記過渡エネルギー投影データを、所望のＸ線管電圧相当の投影データに補正するためのＸ線管電圧補正係数を用いたＸ線管電圧補正処理を行う
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線管電圧補正処理は、前記過渡エネルギー投影データに対して被検体における物質を特定し、前記物質に応じたＸ線管線圧補正係数を用いる
ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記過渡エネルギー投影データに対する被検体における物質の特定は、前記第１エネルギー投影データと前記第２エネルギー投影データとの加重加算に基づくデュアルエネルギー断層像、又は前記第１Ｘ線投影データに基づく第１断層像と前記第２Ｘ線投影データに基づく第２断層像とを加重加算して得られたデュアルエネルギー断層像を、再投影処理して得られた投影データに基づき特定される
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記デュアルエネルギー断層像は、水等価画像、脂肪等価画像、骨等価画像、又は造影剤等価画像のうち少なくとも１つの等価画像を含む
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記Ｘ線管電圧補正処理は、前記第１エネルギー投影データ、前記第２エネルギー投影データ、及び前記過渡エネルギー投影データを、同じＸ線管電圧相当の投影データに補正する処理を含む
ことを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記画像再構成手段は、補正後の前記第１エネルギー投影データ、前記第２エネルギー投影データ、及び前記過渡エネルギー投影データに基づき、所望のＸ線管電圧相当の断層像を画像再構成すること
ことを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記Ｘ線管電圧補正処理は、前記過渡エネルギー投影データの補正が適正かを検証する処理を含む
ことを特徴とする請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記変換処理部は、前記第１エネルギー投影データと前記第２エネルギー投影データとに基づく補間処理により前記過渡エネルギー投影データの代替のＸ線投影データを算出及び前記過渡エネルギー投影データからノイズ変動成分を抽出を行い、前記過渡エネルギー投影データの代替のＸ線投影データに対し、前記ノイズ変動成分を用いたノイズ低減処理を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記変換処理部は、前記第１エネルギー投影データと前記第２エネルギー投影データを、同じＸ線管電圧相当の投影データに補正する処理を含む
ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記第１エネルギー投影データと前記第２エネルギー投影データとに基づく補間処理は、前記補正後の前記第１エネルギー投影データと前記第２エネルギー投影データを用いた補間処理である
ことを特徴とする請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
前記画像再構成手段は、補正後の前記第１エネルギー投影データ、及び前記第２エネルギー投影データ、並びに、前記ノイズ低減処理を行ったデータに基づき、所望のＸ線管電圧相当の断層像を画像再構成する
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１３】
前記Ｘ線照射部は、３６０度フルスキャンを２スキャン分又は１８０度＋ファン角のハーフスキャンを２スキャン分のいずれかを行う
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１４】
前記Ｘ線照射部は、前記第１Ｘ線管電圧と前記第２Ｘ線管電圧とを１スキャン目と２スキャン目とで入れ替える
ことを特徴とする請求項１３に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１５】
前記画像再構成部は、第１Ｘ線管電圧のＸ線投影データを３６０度フルスキャン分、又は１８０度＋ファン角分収集するのに足りないビュー方向の第１又は第２エネルギー投影データを、補間処理により算出する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置におけるデュアルエネルギー撮影（Ｄｕａｌ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｃａｎ）技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
１つのＸ線管と１つの多列Ｘ線検出器とで構成するＸ線ＣＴ装置におけるデュアルエネルギー撮影の技術は、例えば特許文献１に開示されている。このような従来のＸ線ＣＴ装置でのデュアルエネルギー撮影は、まず低いＸ線管電圧で撮影し、次にＸ線管電圧を上げて高いＸ線管電圧で撮影していた。この方法ではスキャンとスキャンとの間にＸ線管電圧を上げるための時間差ができる。このため、この撮影では被検体の体動、心拍、脈動、呼吸、蠕動などで位置ずれアーチファクト（ｍｉｓｓ  ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  ａｒｔｉｆａｃｔ）が発生し、画質を劣化させてしまうことが考えられる。
【特許文献１】特開２００３−３７７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、１つのＸ線管と１つの多列Ｘ線検出器とで構成するＸ線ＣＴ装置におけるデュアルエネルギー撮影においては、位置ずれアーチファクトを低減するために、ビューごと又は複数ビューごとで高速にＸ線管電圧を切り換えるＸ線ＣＴ装置が考えられている。
しかし、Ｘ線ＣＴ装置は高速でＸ線管電圧を変化させるほど、低いＸ線管電圧から高いＸ線管電圧に移る間の過渡状態のＸ線管電圧（以下は過渡管電圧とする）の割合が増えるために画像再構成に用いられない過渡管電圧のＸ線投影データが増えＸ線利用効率が落ち、画質劣化と無駄被曝とを増加させる原因となっていた。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、ビューごと又は複数ビューごとのデュアルエネルギー撮影時において、Ｘ線利用効率を改善することで、被曝低減と画質改善とを実現することにある。
【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、第１Ｘ線管電圧によるＸ線と、第１Ｘ線管電圧とは異なる第２Ｘ線管電圧によるＸ線とを少なくとも１ビューごとに切り替えて被検体に照射するＸ線照射部と、被検体に照射したＸ線の投影データであって、照射されたＸ線のＸ線管電圧情報が特定された投影データを収集する投影データ収集部と、Ｘ線管電圧情報に基づき、第１Ｘ線管電圧によるＸ線の第１エネルギー投影データ、第２Ｘ線管電圧によるＸ線の第２エネルギー投影データ、及び第１Ｘ線管電圧と第２Ｘ線管電圧との切り換えの際に収集される過渡エネルギー投影データを特定し、少なくとも過渡エネルギー投影データを、当該過渡エネルギー投影データを用いた別データに変換する変換処理部を含み、少なくとも変換処理後のデータを用いて画像再構成する画像再構成部と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
第２の観点のＸ線ＣＴ装置は、第１の観点のＸ線ＣＴ装置において、変換処理部が、過渡エネルギー投影データを、所望のＸ線管電圧相当の投影データに補正するためのＸ線管電圧補正係数を用いたＸ線管電圧補正処理を行うことを特徴とする。
【０００７】
第３の観点のＸ線ＣＴ装置は、第２の観点のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管電圧補正処理が、過渡エネルギー投影データに対して被検体における物質を特定し、物質に応じたＸ線管線圧補正係数を用いることを特徴とする。
【０００８】
第４の観点のＸ線ＣＴ装置は、第２又は第３の観点のＸ線ＣＴ装置において、過渡エネルギー投影データに対する被検体における物質の特定が、第１エネルギー投影データと第２エネルギー投影データとの加重加算に基づくデュアルエネルギー断層像、又は第１Ｘ線投影データに基づく第１断層像と第２Ｘ線投影データに基づく第２断層像とを加重加算して得られたデュアルエネルギー断層像を、再投影処理して得られた投影データに基づき特定されることを特徴とする。
【０００９】
第５の観点のＸ線ＣＴ装置は、第４の観点のＸ線ＣＴ装置において、デュアルエネルギー断層像が、水等価画像、脂肪等価画像、骨等価画像、又は造影剤等価画像のうち少なくとも１つの等価画像を含むことを特徴とする。
【００１０】
第６の観点のＸ線ＣＴ装置は、第３の観点のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管電圧補正処理が、第１エネルギー投影データ、第２エネルギー投影データ、及び過渡エネルギー投影データを、同じＸ線管電圧相当の投影データに補正する処理を含むことを特徴とする。
【００１１】
第７の観点のＸ線ＣＴ装置は、第３の観点のＸ線ＣＴ装置において、画像再構成手段が、補正後の第１エネルギー投影データ、第２エネルギー投影データ、及び過渡エネルギー投影データに基づき、所望のＸ線管電圧相当の断層像を画像再構成することを特徴とする。
【００１２】
第８の観点のＸ線ＣＴ装置は、第６の観点のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管電圧補正処理が、過渡エネルギー投影データの補正が適正かを検証する処理を含むことを特徴とする。
【００１３】
第９の観点のＸ線ＣＴ装置は、第１の観点のＸ線ＣＴ装置において、変換処理部が、第１エネルギー投影データと第２エネルギー投影データとに基づく補間処理により過渡エネルギー投影データの代替のＸ線投影データを算出及び過渡エネルギー投影データからノイズ変動成分を抽出を行い、過渡エネルギー投影データの代替のＸ線投影データに対し、ノイズ変動成分を用いたノイズ低減処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
第１０の観点のＸ線ＣＴ装置は、第９の観点のＸ線ＣＴ装置において、変換処理部が、第１エネルギー投影データと第２エネルギー投影データを、同じＸ線管電圧相当の投影データに補正する処理を含むことを特徴とする。
第１１の観点のＸ線ＣＴ装置は、第１０の観点のＸ線ＣＴ装置において、第１エネルギー投影データと第２エネルギー投影データとに基づく補間処理が、補正後の第１エネルギー投影データと第２エネルギー投影データを用いた補間処理であることを特徴とする。
【００１５】
第１２の観点のＸ線ＣＴ装置は、第１０又は第１１の観点のＸ線ＣＴ装置において、画像再構成手段が、補正後の第１エネルギー投影データ、及び第２エネルギー投影データ、並びに、ノイズ低減処理を行ったデータに基づき、所望のＸ線管電圧相当の断層像を画像再構成することを特徴とする。
【００１６】
第１３の観点のＸ線ＣＴ装置は、第１ないし第１２のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線照射部が、３６０度フルスキャンを２スキャン分又は１８０度＋ファン角のハーフスキャンを２スキャン分のいずれかを行うことを特徴とする。
【００１７】
第１４の観点のＸ線ＣＴ装置は、第１３の観点のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線照射部が、第１Ｘ線管電圧と第２Ｘ線管電圧とを１スキャン目と２スキャン目とで入れ替えることを特徴とする。
【００１８】
第１５の観点のＸ線ＣＴ装置は、第１ないし第１２のいずれかのＸ線ＣＴ装置において、    画像再構成部が、第１Ｘ線管電圧のＸ線投影データを３６０度フルスキャン分、又は１８０度＋ファン角分収集するのに足りないビュー方向の第１又は第２エネルギー投影データを、補間処理により算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、Ｘ線管電圧を少なくとも１ビューごとに切り換える撮影において、前記過渡エネルギー投影データに対し、異なるデータに変換させる変換処理を施し、少なくとも前記変換処理後のデータを画像再構成に用いることにより、被曝を低減し、さらに画質を改善するＸ線ＣＴ装置を実現できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
＜Ｘ線ＣＴ装置１００の全体構成＞
図１は、本発明の実施例にかかる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。
【００２１】
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部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６と、プログラムやＸ線検出器データや投影データや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に記憶する。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ｚ方向に直線移動する。
【００２２】
走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線制御部２２と、多列Ｘ線検出器２４と、データ収集装置２５（ＤＡＳ：Data Acquisition System）とを具備している。Ｘ線管２１と被検体ＨＢとの間には、コリメータ２３、ビーム形成Ｘ線フィルタ２８及びＸ線フィルタ３１が配置されている。さらに、走査ガントリ２０は、被検体ＨＢの体軸の回りに回転するＸ線管２１など有する回転部１５の回転制御を行う回転制御部２６と、制御信号などを操作コンソール１や撮影テーブル１０とやり取りするガントリ制御部２９とを具備している。Ｘ線制御部２２はＸ線管２１へのＸ線管電圧やＸ線管電流ｍＡを制御する。尚、Ｘ線照射部３０は、Ｘ線管２１とＸ線制御部２２とを含む。また、投影データ収集部４０は、多列Ｘ線検出器２４とデータ収集装置（ＤＡＳ）２５を含む。なお、Ｘ線投影データ収集中はＸ線管電圧情報をＸ線制御部２２又は多列Ｘ線検出器２４などに設置したＸ線管電圧レファレンスチャネルにより得ることができる。Ｘ線制御部２２から得る場合は、Ｘ線管電圧情報をＸ線制御部２２からデータ収集装置２５へ転送し、Ｘ線投影データの各ビューにＸ線管電圧情報を付けられる。又は、各ビューのＸ線管電圧情報は別ファイルにしてＸ線制御部２２からデータ収集装置２５に送られ、データ収集装置２５よりデータ収集バッファ５経由で中央処理装置３に送られた後、Ｘ線投影データと対応付けることもできる。尚、データの経路は、上記に限定されるものではない。
【００２３】
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線を多くし、周辺部でＸ線量を少なくするフィルタである。このため、円形又は楕円形に近い被検体ＨＢの体表面の被曝を少なくできるようになっている。
【００２４】
中央処理装置３は、前処理部３３及び画像再構成部３４を有している。
前処理部３３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。また、ビームハードニング処理を行う。
【００２５】
画像再構成部３４は、前処理部３３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３４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軸方向）ごとに断層像（ｘｙ平面）を求める。画像再構成部３４は、この断層像を記憶装置７に記憶させる。
【００２６】
また、画像再構成部３４は、低いＸ線管電圧ｋＶ１の投影データＲＥ１及び高いＸ線管電圧ｋＶ２の投影データＲＥ２から、所定物質（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。デュアルエネルギー撮影の断層像として、水等価画像、脂肪等価画像、造影剤等価画像及び骨等価画像などを得ることができる。
【００２７】
また、画像再構成部３４は、少なくとも過渡エネルギー投影データに対し、異なるデータに変換させる変換処理部３５を含む。この過渡エネルギー投影データについての説明は、後述する。この変換処理部３５において変換されたデータは、上述の画像再構成に用いられる。
【００２８】
次に、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００を用いたデュアルエネルギー撮影について説明する。
【００２９】
デュアルエネルギー撮影としては１つデュアルエネルギー断層像を得るために、２回転分のスキャンを必要とする方法と、１回転分のスキャンで済む方法とが考えられる。２回転分のスキャンを必要とする方法は低いＸ線管電圧ｋＶ１での１回転分のスキャンと高いＸ線管電圧ｋＶ２の１回転分のスキャンとを利用する方法と、Ｘ線間電圧をビューごと又は複数ビューごとで切り換える方法とがある。また、１回転分のスキャンで済む方法はＸ線管電圧をビューごと又は複数ビューごとで切り換えて撮影し、足りないビューを補間することで低いＸ線管電圧ｋＶ１と高いＸ線管電圧ｋＶ２とのＸ線投影データを得ることができる。
【００３０】
２回転分のスキャンを用いるデュアルエネルギー撮影は、図２（ａ）に示すような３６０度フルスキャンＦ−Ｓｃａｎの場合と、図２（ｂ）に示すような１８０度＋ファン角のハーフスキャンＨ−Ｓｃａｎの場合とに分けることができる。
【００３１】
フルスキャンＦ−Ｓｃａｎの場合は、図２（ａ）に示すように各Ｘ線間電圧の開始ビューを奇数回目と偶数回目とでずらすことで、各Ｘ線管電圧でビューの欠く事のない３６０度分のＸ線投影データの収集を行うことができる。
【００３２】
また、同様に１８０度＋ファン角のハーフスキャンＨ−Ｓｃａｎの場合、図２（ｂ）に示すように２回スキャンすることで、低エネルギー投影データＲＥ１と高エネルギー投影データＲＥ２との１８０度＋ファン角分のＸ線データ収集を行うことができる。
また、低エネルギー投影データＲＥ１と高エネルギー投影データＲＥ２とは、図５に示すように組み合わせることで、低エネルギー投影データＲＥ１と高エネルギー投影データＲＥ２とに分けて収集することができる。尚、組み合わせた結果、ビューの欠けたビューがあった場合は、隣り合ったビューのＸ線投影データの補間処理によりビューデータを得る。
【００３３】
例えば、ｋビューとｋ＋ｎビューのＸ線投影データＤ（ｋ，ｒｏｗ，ｃｈ），…Ｄ（ｋ＋ｎ，ｒｏｗ，ｃｈ）が存在し、ｋ＋１ビューからｋ＋ｎ−１ビューまでのＸ線投影データＤ（ｋ＋１，ｒｏｗ，ｃｈ），…Ｄ（ｋ＋ｎ−１，ｒｏｗ，ｃｈ）が存在しないとする。ただし、ｒｏｗ，ｃｈは多列Ｘ線検出器２４の列，チャネルの番号を表し、また１≦ｉ≦ｎ−１とする。この場合のｋ＋１ビューからｋ＋ｎ−１ビューまでのＸ線投影データは、線型補間処理を用いて補間又は加重加算を行うと以下の（数式０１）のようになる。
【数０１】
0005106978.tif 000002
．．．（数式０１）
【００３４】
ビューごと又は数ビューごとでのＸ線管電圧の切り換えは、切り替え時間なしで切り替わるのが理想的であるが、実際は切り替えに時間を要する。この切り替え時間は、１回転のスキャン時間が高速になるにつれ無視できなくり、切り替え時間に印加される過渡電圧の割合も増加してくる。尚、切り換え時間は高圧発生装置、及びＸ線コントローラ２２の性能によっても左右される。
【００３５】
例えば、図３のＸ線データ収集は、１周期で低エネルギー投影データＲＥ１を５ビュー収集し、過渡エネルギー投影データＲＥｔを２ビュー収集し、高エネルギー投影データＲＥ２を５ビュー収集し、もう一度過渡エネルギー投影データＲＥｔを２ビュー収集した場合を示している。
【００３６】
この場合に、過渡エネルギー投影データＲＥｔを用いないとすると、Ｘ線投影データの利用効率は、約１０／１４＝約７０％になる。一般的に図３の時間方向のＸ線利用効率ｅは、以下の（数式０２）の通りとなる。
【数０２】
0005106978.tif 000003
．．．（数式０２）
このため、被検体の被曝を考え、Ｘ線利用効率ｅを１００％にするために、本実施形態では過渡エネルギー投影データＲＥｔも画像再構成に利用することを考える。
【００３７】
以下、実施例を用いて、本実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作を説明しながら、過渡Ｘ線投影データを画像再構成に利用する例について説明する。
＜実施例１＞
図４はデュアルエネルギー撮影の２回スキャン法において過渡エネルギー投影データＲＥｔの補正をするフローチャートを示す。
ステップＤ１において、多列Ｘ線検出器２４は、低いＸ線管電圧ｋＶ１によるＸ線と高いＸ線管電圧ｋＶ２によるＸ線とを切り換えてＸ線データ収集を行う。Ｘ線データ収集中は各ビュー毎にＸ線管電圧情報をＸ線コントローラ２２や、多列Ｘ線検出器２４などに設置したＸ線管電圧レファレンスチャネルにより得ておく。尚、Ｘ線管電圧の過渡区間に対応するビューについては、実測又は予測に基づくＸ線管電圧情報を得ておく。また、低いＸ線管電圧ｋＶ１のＸ線投影データを低エネルギー投影データＲＥ１とし高いＸ線管電圧ｋＶ２のＸ線投影データを高エネルギー投影データＲＥ２とする。
【００３８】
ステップＤ２において、画像再構成部３４は低エネルギー投影データＲＥ１と高エネルギー投影データＲＥ２とのビューを各々分けて、Ｘ線投影データを組み合わせ、必要に応じて、欠けたビューを隣り合ったビューのＸ線投影データにより補間処理にて補充する。尚、ここでは過渡エネルギー投影データＲＥｔは、含まない。
【００３９】
ステップＤ３において、デュアルエネルギー画像再構成を行い、水等価画像、脂肪等価画像、造影剤等価画像及び骨等価画像を画像再構成する。
この各種類の等価画像を得るためのデュアルエネルギー画像再構成は、以下のようになる。
図６は投影データ空間におけるデュアルエネルギー画像再構成方法の概要を示す。
【００４０】
まず、低エネルギー投影データＲＥ１に加重加算係数ｗ１を乗算し、同様に高エネルギー投影データＲＥ２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Ｍ−ＣＳＩを作成する。
【００４１】
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。例えば加重加算処理部は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）とを分離するために、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、加重加算処理部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。
【００４２】
この時に用いるＸ線投影データは、前処理部３３が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。
【００４３】
また、断層像空間においても、前処理部３３により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と、デュアルエネルギー画像再構成部３５は断層像空間でも、デュアルエネルギー断層像を画像再構成することができる。
【００４４】
図４に戻り、ステップＤ４において、画像再構成部３４は、水等価画像、脂肪等価画像、造影剤等価画像及び骨等価画像の再投影処理ＲＰを行うことにより、各透過画像の再投影データを得る。この再投影データにより、ステップＤ１で収集した各Ｘ線投影データについての物質情報が得られる。
一方、各物質の各Ｘ線エネルギーにおけるＸ線吸収係数、つまり、各物質毎の各Ｘ線管電圧におけるＸ線吸収係数の違いに基づき、Ｘ線管電圧補正係数を求めることができる。従って、ステップＤ４においては、ステップＤ１で収集した各Ｘ線投影データについて、各ビュー毎のＸ線管電圧情報及び補正Ｘ線管電圧に基づき、各Ｘ線投影データのＸ線管電圧補正係数を求める。尚、再投影処理ＲＰとしては、θ方向に回転して再投影処理ＲＰする方法と、シフト処理して再投影処理ＲＰする方法とがある。
【００４５】
図７は、θ方向に回転して再投影処理ＲＰする方法の概念図である。
この再投影処理は断層像の（ｘ，ｙ）座標の画素値をｇ（ｘ，ｙ）とし、θ方向に回転させ断層像（Ｘ，Ｙ）を得る。この座標変換であるアフィン変換は以下の（数式０３）のようになる。
【数０３】
0005106978.tif 000004
．．．（数式０３）
θ方向の再投影プロファイルデータＰθ（ｘ）は、以下の（数式０４）のように求めることができる。ただし、断層像のマトリクス数はＮ×Ｎ画素としている。
【数０４】
0005106978.tif 000005
．．．（数式０４）
【００４６】
尚、θ方向に回転した断層像ｇ（Ｘ，Ｙ）を作成しなくても、元の断層像のｇ（ｘ，ｙ）をθ方向に再投影処理ＲＰすることで、同様にプロファイルデータＰθ（ｘ）を作成することもできる。この処理はメモリアクセス時間が掛かるが、余計な処理を行わない分、単純なアルゴリズムで済む。
【００４７】
図８は、シフト処理して再投影処理ＲＰする方法の概念図である。シフト処理は、任意のθ方向の平行ビームによる再投影処理ＲＰを行うことができる。この処理は回転方式に比べ、処理時間が短いという利点がある。
【００４８】
この再投影処理は、断層像ｇ（ｘ，ｙ）の各ｙ座標位置におけるｘ方向の１ラインデータに対してシフト処理を行う。
再投影処理は、図８に示すように、ｙ＝ｙ１のｙ座標位置におけるｘ方向の１ラインデータに対して、ｘ方向に−ｙ１・ｔａｎθ分だけずらしてシフト処理を行い、これを全ｙ座標値において行う。
【００４９】
この時の座標変換の式は以下の（数式０５），（数式０６）のようになる。
ただし、（Ｘ，Ｙ）は座標変換後の座標、（ｘ，ｙ）は座標変換前の座標とする。
【数０５】
0005106978.tif 000006
．．．（数式０５）
【数０６】
0005106978.tif 000007
．．．（数式０６）
【００５０】
図４に戻り、ステップＤ５において、変換処理部３５は各Ｘ線管電圧の各ビューを所定のＸ線管電圧相当ｋＶａに補正する。本実施例においては、低エネルギー投影データＲＥ１も高エネルギー投影データＲＥ２もその過渡エネルギー投影データＲＥｔも、所定のＸ線管電圧相当ｋＶａのＸ線投影データになるように補正を行う。
【００５１】
ステップＤ６において、画像再構成部３４はＸ線管電圧補正したＸ線投影データを画像再構成する。
ステップＤ７において、画像表示部は所定のＸ線管電圧相当ｋＶａの断層像を表示する。
ステップＤ８において、操作者は他のＸ線管電圧相当ｋＶａの断層像を表示するかを判断し、ＹＥＳであればステップＤ９へ行き、ＮＯであれば終了する。
ステップＤ９において、求めるＸ線管電圧の変更を行う。
【００５２】
次に、本実施例において、Ｘ線管電圧補正が適正に行われたか否かを検証する方法について説明する。尚、過渡区間のＸ線電圧補正が適正に行われなかった場合、Ｘ線投影データの不連続性が発生し、断層像においてアーチファクトを発生する可能性がある。
【００５３】
図９は、Ｘ線管電圧補正が適正に行われたか否かを検証する処理及び不適正であった場合のアーチファクト低減処理の一例のフローチャートを示す。
【００５４】
ステップＤ４１において、変換処理部３５は各Ｘ線管電圧のＸ線投影データをＸ線管電圧補正して、所定のＸ線管電圧相当ｋＶａにする。
ステップＤ４２において、画像再構成部３４は所定のＸ線管電圧相当ｋＶａを画像再構成する。
ステップＤ４３において、画像表示部は所定のＸ線管電圧相当ｋＶａの断層像を表示する。
【００５５】
ステップＤ４４において、空気部分の関心領域ＲＯＩの標準偏差値ＳＤは小さいかを判断し、ＹＥＳであればステップＤ４５へ行き、ＮＯであればステップＤ４７へ行く。
【００５６】
例えば、図１０は空気部分の関心領域ＲＯＩの１例を示す。その設定位置は被検体と撮影テーブル１０のクレードル１２を避けて、周辺部に８個の空気部分の関心領域ＲＯＩを設定している。この関心領域ＲＯＩは、必ずしも８個でなく、４個でも１個の領域でも構わない。また、関心領域ＲＯＩは被検体やクレードル１２に当たらなければ周辺領域でなくても良い。Ｘ線管電圧補正部３８はその関心領域ＲＯＩの値がその撮影条件から定まる空気の標準偏差値ＳＤよりも高い値を出していた場合、アーチファクトが発生していると予想をすることができる。
【００５７】
ステップＤ４５において、操作者は他の所定のＸ線管電圧相当ｋＶａの断層像を表示するかを判断し、ＹＥＳであればステップＤ４６へ行き、ＮＯであれば終了する。
ステップＤ４６において、Ｘ線管電圧補正部３８は求めるＸ線管電圧を変更する。その後、ステップＤ４１へ戻る。
【００５８】
ステップＤ４７において、Ｘ線管電圧補正部３８は空気領域の低エネルギー投影データＲＥ１の平均値、高エネルギー投影データＲＥ２の平均値、過渡エネルギー投影データＲＥｔの平均値を求める。
【００５９】
ステップＤ４８において、過渡エネルギー投影データＲＥｔの平均値は低エネルギー投影データＲＥ１の平均値と、高エネルギー投影データＲＥ２との平均値の間にあるかを判断し、ＹＥＳであればステップＤ４５へ行き、ＮＯであればステップＤ４９へ行く。
【００６０】
ステップＤ４９において、Ｘ線管電圧補正部３８は、隣り合うＸ線管電圧８０ｋＶの低エネルギー投影データＲＥ１とＸ線管電圧１４０ｋＶの高エネルギー投影データＲＥ２とでビュー方向の補間処理を行う。
【００６１】
このようにして、画像再構成部３４は過渡エネルギー投影データＲＥｔを含む全ビューを使用するため無駄被曝なく、Ｓ／Ｎのよい断層像を得ることができる。
尚、上記実施例においては、低エネルギー投影データＲＥ１も高エネルギー投影データＲＥ２もその過渡エネルギー投影データＲＥｔも、所定のＸ線管電圧相当ｋＶａのＸ線投影データになるように補正を行ったが、過渡エネルギー投影データＲＥｔのみを、例えば低エネルギーを得るためのＸ線管電圧相当又は高エネルギーを得るためのＸ線管電圧相当に補正してもよい。
【００６２】
＜実施例２＞
本実施例においては、主要なＸ線投影データである低エネルギー投影データＲＥ１と高エネルギー投影データＲＥ２とを所定のＸ線管電圧相当ｋＶａにＸ線管電圧補正を行う。また、過渡エネルギー投影データＲＥｔは、ビュー方向に補間処理して求めたＸ線投影データを用いる。このビュー方向に補間処理したＸ線投影データに対し、過渡エネルギー投影データＲＥｔのノイズ成分に基づくノイズ低減処理を行う。このようにして、Ｘ線投影データの全ビューを用いて無駄被曝なく、Ｓ／Ｎのよい断層像を得ることができる。
【００６３】
図１１はその処理のフローチャートを示す。
ステップＥ７までの処理は実施例１において説明した、図４のステップＤ１からステップＤ４までの等価画像の再投影処理ＲＰと同様である。
【００６４】
ステップＥ７において、画像再構成部３４は低エネルギー投影データＲＥ１と高エネルギー投影データＲＥ２とを、ステップＤ４で求めたＸ線管電圧補正係数により所定のＸ線管電圧相当ｋＶａに補正する。この時に過渡エネルギー投影データＲＥｔのＸ線管電圧補正は行わない。
【００６５】
ステップＥ８において、画像再構成部３４は過渡エネルギー投影データＲＥｔを低エネルギー投影データＲＥ１と高エネルギー投影データＲＥ２とで補間処理又は加重加算処理して補間する。
【００６６】
ステップＥ９において、変換処理部３５は過渡エネルギー投影データＲＥｔのノイズ変動成分を抽出して、低エネルギー投影データＲＥ１と高エネルギー投影データＲＥ２とで求められたＸ線投影データに対してノイズを打ち消す方向に加えることによって過渡エネルギー投影データの変換処理を行う。
【００６７】
図１２はこのノイズ低減処理の概要を示す。
低エネルギー投影データＲＥ１と高エネルギー投影データＲＥ２とより、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Ｄｃｏｒ（ｖｉｅｗ，ｒｏｗ，ｃｈ）とすると、ノイズ変動成分Ｎｃｏｒ（ｖｉｅｗ，ｒｏｗ，ｃｈ）は以下の（数式０７）により求めることができる。
【数０７】
0005106978.tif 000008
．．．（数式０７）
ただし、Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ（ｒｏｗ，ｃｈ）はチャネル方向のローパスフィルタ、又は列方向とチャネル方向のローパスフィルタとする。“＊”は重畳処理（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）を表す。
【００６８】
また、過渡エネルギー投影データＲＥｔをＤ（ｖｉｅｗ，ｒｏｗ，ｃｈ）とし、そのノイズ変動成分をＮ（ｖｉｅｗ，ｒｏｗ，ｃｈ）とすると、ノイズ変動成分は以下の（数式０８）により求めることができる。
【数０８】
0005106978.tif 000009
．．．（数式０８）
なお、この時のＬｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ（ｒｏｗ，ｃｈ）は（数式０９）のものと同じもので良い。
【００６９】
今、ある数値の正負の符号を求める関数をｓｇｎ（ｎ）とすると、例えばｎ≧０においてはｓｇｎ（ｎ）＝１、ｎ＜０においてはｓｇｎ（ｎ）＝−１とする。
この時に、ノイズ変動成分Ｎ（ｖｉｅｗ，ｒｏｗ，ｃｈ）とし、ノイズ低減処理した結果をＮｃｏｒ２（ｖｉｅｗ，ｒｏｗ，ｃｈ）とすると（数式０９）の関係式になる。
【数０９】
0005106978.tif 000010
．．．（数式０９）
【００７０】
ステップＥ１０において、画像再構成部３４は、Ｘ線管電圧補正した低エネルギー投影データＲＥ１、高エネルギー投影データＲＥ２及び変換処理部３５において過渡エネルギー投影データから抽出したノイズ成分を用いてノイズ低減処理を行った後の低エネルギー投影データＲＥ１と高エネルギー投影データＲＥ２とで求められたＸ線投影データを用いて画像再構成する。
ステップＥ１１において、画像表示部は所定のＸ線管電圧相当ｋＶａの断層像を表示する。
ステップＥ１２において、操作者は他のＸ線管電圧相当ｋＶａの断層像を表示するかを判断し、ＹＥＳであればステップＥ１３へ行き、ＮＯであれば終了する。
ステップＥ１３において、操作者は求めるＸ線管電圧を変更する。
【００７１】
尚、実施例１と実施例２とで得た各Ｘ線管電圧相当ｋＶａの断層像を連続表示（シネ表示）することにより、操作者は被検体の組成情報を視覚的に把握しやすくすることができる。
【００７２】
シネ表示するために、Ｘ線管電圧補正部３８はあらかじめ撮影条件設定でＸ線管電圧の範囲内を設定し、そのＸ線管電圧相当ｋＶａの断層像を全て作成しておく。画像表示部は作成した断層像を用い、シネ表示処理することで各部分のＸ線管電圧依存性を連続的に表示させる。これにより、操作者は組成の違いを視覚的に認識しやすくすることができる。
【００７３】
また、本実施例１，本実施例２においては、画像空間処理のデュアルエネルギー撮影の画像再構成を中心に書いているが、投影データ空間のデュアルエネルギー撮影の画像再構成でも同様な効果を出すことができる。また、本実施例１，本実施例２においては、低エネルギー投影データＲＥ１に８０ｋＶを高エネルギー投影データＲＥ２に１４０ｋＶを用いているが、他のＸ線管電圧においても同様なデュアルエネルギー撮影が行うことができ、同様の効果を出すことができる。
【００７４】
また、本実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１００のＸ線自動露出機構を用いていない場合について記載しているが、Ｘ線ＣＴ装置１００のＸ線自動露出機構を用いた場合についても同様に効果を出すことができる。
【００７５】
また、本実施形態は、生体信号にＸ線データ収集が同期しない場合について記載しているが、生体信号、特に、心拍信号に同期させても同様な効果を出すことができる。また、本実施例では、多列Ｘ線検出器又は、フラットパネルＸ線検出器に代表するマトリクス構造の二次元Ｘ線エリア検出器を持ったＸ線ＣＴ装置１００について書かれているが、１列のＸ線検出器のＸ線ＣＴ装置１００においても同様の効果を出せる。さらに、本実施例では、本実施例では、Ｘ線ＣＴ装置１００を元について記載されているが、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】
【００７６】
【図１】本発明の実施例にかかるＸ線ＣＴ装置１００を示すブロック図である。
【図２】（ａ）Ｘ線管電圧を切り換えた３６０度フルスキャンの２スキャン分を示す図である。  （ｂ）Ｘ線管電圧を切り換えた１８０度＋ファン角ハーフスキャンの２スキャン分を示す図である。
【図３】デュアルエネルギー撮影におけるデータ収集タイミングを示した図である。
【図４】過渡エネルギー投影データＲＥｔのＸ線管電圧補間処理のフローチャートである。
【図５】低エネルギー投影データＲＥ１と高エネルギー投影データＲＥ２との組み合わせを示した図である。
【図６】投影データ空間におけるＸ線吸収係数の断層像を求めるイメージ図である。
【図７】断層像をθ方向に回転して再投影処理ＲＰする方法を示す図である。
【図８】断層像をシフト処理して再投影処理ＲＰする方法を示す図である。
【図９】アーチファクト低減処理のフローチャートである。
【図１０】空気部分の関心領域ＲＯＩを示す図である。
【図１１】過渡エネルギー投影データＲＥｔによるノイズ低減処理のフローチャートである。
【図１２】Ｘ線投影データのノイズ低減処理の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  …  操作コンソール
２  …  入力装置
３  …  中央処理装置  （３３  …  前処理部，３４  …  画像再構成部，３５  …  変換処理部）
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
２０  …  走査ガントリ
２１  …  Ｘ線管
２２  …  Ｘ線制御部
２３  …  コリメータ
２４  …  多列Ｘ線検出器
２５  …  データ収集装置（ＤＡＳ）
２６  …  回転制御部
２８  …  ビーム形成Ｘ線フィルタ
２９  …  ガントリ制御部
【図１】
0005106978.tif 000011
【図２】
0005106978.tif 000012
【図３】
0005106978.tif 000013
【図４】
0005106978.tif 000014
【図５】
0005106978.tif 000015
【図６】
0005106978.tif 000016
【図７】
0005106978.tif 000017
【図８】
0005106978.tif 000018
【図９】
0005106978.tif 000019
【図１０】
0005106978.tif 000020
【図１１】
0005106978.tif 000021
【図１２】
0005106978.tif 000022