(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生するためのＸ線管と、
被検体を透過したＸ線を検出するためのＸ線検出部と、
前記Ｘ線管と前記被検体の間に配置され、Ｋ吸収端が異なる少なくとも４種類のＸ線フィルタと、
前記Ｘ線のパス上に前記４種類のＸ線フィルタを順次挿入するための機構と、
前記Ｘ線検出部から出力される前記４種類のＸ線フィルタにそれぞれ対応する４種類の画像信号を記憶するためのメモリと、
前記４種類の画像信号から差分処理により３種類の差分画像信号を発生し、前記３種類の差分画像信号をＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号にそれぞれ対応付けて出力する画像演算装置と、
前記Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に従ってカラー画像を表示する表示部とを具備することを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２】
前記画像演算装置は、前記Ｋ吸収端が隣り合うＸ線フィルタに対応する画像信号どうしを差分することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記４種類のＸ線フィルタそれぞれのＫ吸収端を低位から順番にＥｋａ，Ｅｋｂ，Ｅｋｃ，Ｅｋｄと表記するとき、（Ｅｋｄ−Ｅｋｃ）と、（Ｅｋｃ−Ｅｋｂ）と、（Ｅｋｂ−Ｅｋａ）とはほぼ等価であることを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記４種類のＸ線フィルタそれぞれのＫ吸収端を低位から順番にＥｋａ，Ｅｋｂ，Ｅｋｃ，Ｅｋｄと表記し、Ｋ吸収端Ｅｋａを有するＸ線フィルタに対応するＸ線画像をＡ、Ｋ吸収端Ｅｋｂを有するＸ線フィルタに対応するＸ線画像をＢ、Ｋ吸収端Ｅｋｃを有するＸ線フィルタに対応するＸ線画像をＣ、Ｋ吸収端Ｅｋｄを有するＸ線フィルタに対応するＸ線画像をＤと表記するとき、前記画像演算装置は、前記３種類の差分画像信号として（Ｂ−Ａ）、（Ｃ−Ｂ）、（Ｄ−Ｃ）を発生することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記４種類のＸ線フィルタは、モリブデンのＸ線フィルタと、セシウムのＸ線フィルタ、ガドリニウムのＸ線フィルタ、ハフニウムのＸ線フィルタであり、
前記画像演算装置は、前記モリブデンのＸ線フィルタに対応する画像信号と前記セシウムのＸ線フィルタに対応する画像信号とを差分し、前記セシウムのＸ線フィルタに対応する画像信号と前記ガドリニウムのＸ線フィルタに対応する画像信号とを差分し、前記ガドリニウムのＸ線フィルタに対応する画像信号と前記ハフニウムのＸ線フィルタに対応する画像信号とを差分することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項６】
前記４種類のＸ線フィルタそれぞれは透過スペクトルがＫ吸収端の影響がないエネルギー部分で等しくなるように決定された厚さを有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項７】
前記Ｘ線の発生に対して前記４種類のＸ線フィルタの前記Ｘ線パスに対する挿入及び前記４種類の画像信号の記憶を同期させる同期装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線診断に係り、特にエネルギー分布の異なる複数スペクトルによる
Ｘ線診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物質のＸ線吸収差を利用して被検体の内部構造を画像化したものがＸ線画像である。広いエネルギー分布を持った連続Ｘ線を被検体へ照射し、被検体透過後の連続Ｘ線の減弱度合を画像の濃淡として検出する。この画像の濃淡を示す信号レベルは透過Ｘ線の総エネルギーに対応した値であり、Ｘ線フィルムではフィルム濃度変化として（図１４）、イメージインテンシファイア（以下、Ｉ．Ｉ．と略す）とＴＶカメラを用いた場合、モニター輝度変化として画像化される。これらは全ていわゆる白黒画像である。
【０００３】
Ｘ線減弱係数はエネルギーの関数であるため、被検体を透過したＸ線はエネルギーの違いによる減弱の変化情報をスペクトルの形の変化として持っている。ところが従来のＸ線診断装置では、Ｘ線検出段階でそのスペクトル情報は失われ、総エネルギーに対応した信号としてのみ検出され画像化される。
【０００４】
このことは、透過Ｘ線スペクトルは被検体の物質の種類により異なっているが、その総エネルギーが等しければ同じ信号として画像化されることを意味し、Ｘ線画像から被検体を構成する物質を特定することができないことを意味する。
【０００５】
透過Ｘ線スペクトルの違いを検出し表示する第１の方法として、最もシンプルな発想は、３種類の単色Ｘ線を準備し、それぞれに赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３原色を対応させる方法である。被検体透過後のそれぞれの単色Ｘ線の減弱度合を３原色の変化として画像化すれば、物質によるＸ線減弱エネルギー特性の差異をカラー画像の色彩の変化として表現できる。
【０００６】
例えば、エネルギーＥ1 ，Ｅ2 ，Ｅ3 を持った単色Ｘ線をφ（Ｅ1 ），φ（Ｅ2 ），φ（Ｅ3 ）とすれば、それぞれの総エネルギーＥt1，Ｅt2，Ｅt3は、次の式（１）、（２）、（３）で表現される。
【０００７】
【数１】
Ｅt1＝Ｅ1 ・φ（Ｅ1 ）＝Ｅ1 ・ｎ1               …(1)
Ｅt2＝Ｅ2 ・φ（Ｅ2 ）＝Ｅ2 ・ｎ2               …(2)
Ｅt3＝Ｅ3 ・φ（Ｅ3 ）＝Ｅ3 ・ｎ3               …(3)
【０００８】
ここでｎ1 ，ｎ2 ，ｎ3 はそれぞれの単色Ｘ線のＸ線光子数である。この３種類の単色Ｘ線がＸ線減弱係数μ（Ｅ）、厚さｔを持った被検体を透過し、その透過Ｘ線をΨ（Ｅ1 ），Ψ（Ｅ2 ），Ψ（Ｅ3 ）とすれば、それぞれの総エネルギーＥ′t1，Ｅ′t2，Ｅ′t3は、次の式（４）、（５）、（６）で表現される。
【０００９】
【数２】
0003742173.tif 000002
【００１０】
ここで、エネルギーＥ1 の単色Ｘ線を赤（Ｒ）、Ｅ2 の場合を緑（Ｇ）、Ｅ3 の場合を青（Ｂ）に対応させる。それぞれの色をＲ，Ｇ，Ｂの割合で混合すれば色（Ｆ）が与えられる。
【００１１】
【数３】
Ｃ（Ｆ）＝Ｒ（Ｒ）＋Ｇ（Ｇ）＋Ｂ（Ｂ）          …(7)
ただし、
Ｃ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂ
Ｒ，Ｇ，Ｂの単位は、各単色Ｘ線の総エネルギーがＥt1，Ｅt2，Ｅt3のとき、各色の明るさが１：１：１となり白色となるようにとる。
【００１２】
このような強度比の３種の単色Ｘ線を被検体に曝射すると、被検体透過後のＣ′（Ｆ）は、
【数４】
0003742173.tif 000003
このとき明度はＣ′／Ｃとなっている。
【００１３】
色度のみの表現に書き換えれば、次の式（９）となる。
【数５】
（Ｆ）＝ｒ（Ｒ）＋ｇ（Ｇ）＋ｂ（Ｂ）            …(9)
ここで、
ｒ＝Ｒ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）
ｇ＝Ｇ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）
ｂ＝Ｂ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）
ｒ＋ｇ＋ｂ＝１
【００１４】
被検体透過後、式（１０）となる。
【００１５】
【数６】
0003742173.tif 000004
【００１６】
以上により被検体透過後の信号の色（Ｆ）′が得られる。式から明らかなように色（Ｆ）′はエネルギーＥ1 ，Ｅ2 ，Ｅ3 のときの被検体のＸ線減弱係数の違いを各色の変化として表現したものになっている。
【００１７】
しかし、この第１の方法は３種類の単色Ｘ線を得るためにシンクロトロン等の大掛かりな装置を必要とし、高価であるばかりでなく、設置面積、設備の大きさも膨大なものになるため実用化できない。又、結晶格子によるブラッグ反射を利用して特定の波長（エネルギー）を有するＸ線を選択する方法もあるが、画像化に必要な充分な強度が得られないため、これも実用化は難しい。
【００１８】
第２の方法として、３種類のＸ線フィルタを利用し、Ｘ線管から発生する連続Ｘ線スペクトルをそれぞれのＸ線フィルタにより３種類のＸ線スペクトルに変えて被検体に照射し、それぞれのスペクトルに３原色を対応させて画像化する方法が考えられる。
【００１９】
この方法は単色Ｘ線を利用する方法より比較的簡単であるが、全ての物質は低エネルギー側での減弱が多い、いわゆるhigh−pass特性を持つため、それぞれのＸ線スペクトルの平均エネルギーを画像化に必要な間隔で配置することが困難であり、又、相互に同じエネルギー成分を多く有するため物質のＸ線減弱エネルギー特性の違いを色の違いとして正確に表現することができない。このことを具体例を用いて説明する。
【００２０】
［３種類のＸ線フィルタを利用した画像化の例]
図１５にＸ線管電圧８０ｋＶのとき、通常のＸ線管から放出されるＸ線フォトンスペクトル（以下、スペクトルと略す）を示す。図１５には、それぞれ厚さ（ｔ）１ｍｍ，２ｍｍ，３ｍｍのアルミニウム（Ａｌ）をＸ線フィルタとして配置した場合の透過スペクトルも同時に示した。
【００２１】
それぞれのスペクトルの平均エネルギーは下記の表１に示す通りである。
【００２２】
【表１】
0003742173.tif 000005
【００２３】
図１５から明らかなように、フィルタの厚さが増加するに従って低エネルギー側のＸ線フォトンが主として減少する。それぞれの透過スペクトルの平均エネルギーの変化は１〜２ｋｅＶ程度であり、このフィルタでは広い範囲のエネルギー特性変化を捕えることはできない。
【００２４】
また、フィルタの厚さを増せば平均エネルギーを高エネルギー側へシフトさせることができる。２０〜８０ｋｅＶのエネルギー範囲を３つの領域に分けるとすれば（８０−２０）÷３＝２０ｋｅＶであるから、分割された領域毎の平均エネルギー差は、１５〜２０ｋｅＶ程度あることが望ましい。
【００２５】
ｔ１ｍｍＡｌの透過Ｘ線平均エネルギー（４６．４ｋｅＶ）に対して、１５ｋｅＶの差を持たせるために必要なＡｌ厚はｔ５０ｍｍ必要であり、そのときのＸ線フォトン数はｔ１ｍｍＡｌのときの１／１００以下となる。
【００２６】
更に１５ｋｅＶの差をもったＸ線を得るためにはｔ２００ｍｍ以上のＡｌフィルタが必要となり、そのときのフォトン数はｔ１ｍｍＡｌのときの１／１，０００，０００以下となり、これだけのレベル差を持った信号を同一検出器で正確に検出することは不可能である。更に本質的な問題として、Ｘ線フィルタ自体による散乱及びフォトン数が極端に少ないときの量子ノイズの増加によりＳ／Ｎ的に使用不可となる。Ｓ／Ｎから考えればフォトン数はそれぞれの領域で同程度あることが望ましい。
【００２７】
異種のＸ線フィルタを用いた場合のスペクトルを図１６に示す。ここでは、フォトン数が同程度になるように、ｔ１ｍｍアルミニウム（Ａｌ），ｔ０．０３ｍｍ銅（Ｃｕ），ｔ０．００２ｍｍ鉛（Ｐｂ）を例として用いた。
【００２８】
それぞれのスペクトルの平均エネルギーは下記の表２の通りである。
【００２９】
【表２】
0003742173.tif 000006
【００３０】
フォトン数を同程度にした場合の平均エネルギーは殆ど変わらない。平均エネルギーを変化させるためフィルタ厚を変えれば、アルミニウムのみの場合と同様にフィルタによる吸収を大きくしなければならなくなり、Ｓ／Ｎの点から利用することができない。
【００３１】
フィルタによってスペクトルの平均エネルギーを変える方法としては、使用するエネルギー範囲内にＫ吸収端（K-edge）を持つような材料を利用する以外に方法はない。Ｋ吸収端とは、物質に固有のＸ線吸収係数が不連続に大きくなる点であり、Ｋ吸収端に相当するエネルギーはＫ殻電子を電離させるエネルギーに等しい。
【００３２】
使用するＸ線スペクトルのエネルギー範囲を２０〜８０ｋｅＶ（Ｘ線管電圧８０ｋＶ）とすれば、この範囲にＫ吸収端を持つ物質は、原子番号４２（Ｍｏ）から原子番号７８（Ｐｔ）の間の原子番号を持つ物質である。
【００３３】
Ｍｏ（Ｋ吸収端２０．０ｋｅＶ）を基準として、Ｋ吸収端が約５ｋｅＶ間隔となるような物質を選択し、その元素記号とＫ吸収端の値を配置した表を次に示す。
【００３４】
【表３】
0003742173.tif 000007
【００３５】
一般的にＸ線管陽極材料としては、タングステン（Ｗ）が使用されているため、そこから発生するＸ線は陽極自身による吸収の影響で６９．５ｋｅＶのところにスペクトルの不連続点を持っている。この不連続点を避けて、２０ｋｅＶ〜６５ｋｅＶ範囲を３分割するよう物質を選べば、モリブデン（Ｍｏ）−セシウム（Ｃｓ）−ガドリニウム（Ｇｄ）−ハフニウム（Ｈｆ）の組合せが得られる。２０ｋｅＶ以下のＸ線強度は充分小さいからモリブデン（Ｍｏ）を使用する必要はなくセシウム（Ｃｓ）−ガドリニウム（Ｇｄ）−ハフニウム（Ｈｆ）の組合せを３種のフィルタ材料として用いれば良い。
【００３６】
これらのフィルタ材料のＫ吸収端より低いところでのスペクトルの形が一致するように各材料の厚さを選択すると、セシウム（Ｃｓ）ｔ０．１９ｍｍ、ガドリニウム（Ｇｄ）ｔ０．０３ｍｍ、ハフニウム（Ｈｆ）ｔ０．０１３ｍｍとなる。このように厚さが調整された各物質の透過スペクトルを図１７〜図１９に示す。なお、この場合のＸ線条件は、それぞれＸ線管電圧（Ｅo ）８０ｋＶ，Ｘ線管電流１００ｍＡ、曝射時間１０ｍｓｅｃ、焦点−検出器間距離（ＳＤＤ）１ｍ（フォトン数は１ｃｍ2 当り）である。
【００３７】
図１７〜図１９からも明らかなように、セシウム（Ｃｓ）のＫ吸収端は３５．９８ｋｅＶ、ガドリニウム（Ｇｄ）のＫ吸収端は５０．２３ｋｅＶ、ハフニウム（Ｈｆ）のＫ吸収端は６５．３４ｋｅＶであり、このエネルギーのところでＸ線減弱が大きくなるので、それぞれのスペクトルの不連続線として現れる。
【００３８】
それぞれの材料（フィルタ）透過後の平均エネルギーは４６．３ｋｅＶ，４５．６ｋｅＶ，４６．５ｋｅＶであり、アルミニウムｔ１．０ｍｍ透過後の平均エネルギー４６．４ｋｅＶに比べて殆ど変化はないが、スペクトルの形がＫ吸収端を超えるエネルギー範囲で大きく変化しているため、その範囲でのＸ線減弱エネルギー特性の変化情報を持つことができる。
【００３９】
次に、３種類のＸ線フィルタ（Ｃｓ，Ｇｄ，Ｈｆ）透過スペクトルを用いて各種の被検体材料が表示される色がどのように変化するかを予測する。
【００４０】
セシウム（Ｃｓ）透過Ｘ線スペクトルをφ1 （Ｅ）、ガドリニウム（Ｇｄ）透過Ｘ線スペクトルをφ2 （Ｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）透過Ｘ線スペクトルをφ3 （Ｅ）とし、それぞれの総エネルギーをＥt1，Ｅt2，Ｅt3とすれば、式（１１）〜（１３）となる。
【００４１】
【数７】
0003742173.tif 000008
この３種類の互いに異なるスペクトルを持つＸ線がそれぞれＸ線減弱係数μ（Ｅ）、厚さｔを持った被検体を透過し、その透過Ｘ線スペクトルをΨ1 （Ｅ），Ψ2 （Ｅ），Ψ3 （Ｅ）とすれば、それぞれの総エネルギーＥ′t1，Ｅ′t2，Ｅ′t3は、式（１４）〜（１６）となる。
【００４２】
【数８】
0003742173.tif 000009
ここで、セシウム（Ｃｓ）透過Ｘ線を赤（Ｒ）、ガドリニウム（Ｇｄ）透過Ｘ線を緑（Ｇ）、ハフニウム（Ｈｆ）透過Ｘ線を青（Ｂ）に対応させ、各透過Ｘ線のエネルギーがＥt1，Ｅt2，Ｅt3のとき各色の明るさが１：１：１となり、白色となるようにすれば、被検体透過後のＣ′（Ｆ）′は、式（１７）となる。
【００４３】
【数９】
0003742173.tif 000010
ただし、
Ｃ′＝Ｒ′＋Ｇ′＋′Ｂ′
である。
【００４４】
これを色度のみの表現に書き換えれば、式（１８）となる。
【００４５】
【数１０】
（Ｆ）＝ｒ（Ｒ）＋ｇ（Ｇ）＋ｂ（Ｂ）          …(18)
ｒ＝Ｒ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）
ｇ＝Ｇ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）
ｂ＝Ｂ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）
被検体透過後の色度（Ｆ）′は、式（１９）となる。
【００４６】
【数１１】
0003742173.tif 000011
【数１２】
0003742173.tif 000012
【数１３】
0003742173.tif 000013
【００４７】
（１）上記の測定条件における被検体が水（Ｈ2 Ｏ）１ｃｍの場合のフィルタＣｓ、Ｇｄ、Ｈｆを用いたそれぞれの透過Ｘ線スペクトルを図２０、図２１、図２２に示す。また、それぞれの透過Ｘ線スペクトルの総エネルギーを計算して、水が表示される色を予測すると、次のようになる。
【００４８】
0003742173.tif 000014
【数１４】
0003742173.tif 000015
【００４９】
ここで、ｒ′：ｇ′：ｂ′≒１：１：１だから、被検体が水の場合カラー表示された画像の色は、殆ど無彩色となる。但し、明度が（Ｒ′＋Ｇ′＋Ｂ′）／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）＝２．３４６／３＝０．７８２であるから、白色より若干暗くなる（明るい灰色）。
【００５０】
（２）同様の測定条件における被検体がヨウ素（Ｉ）０．１ｍｍの場合のフィルタＣｓ、Ｇｄ、Ｈｆを用いたそれぞれの透過Ｘ線スペクトルを図２３、図２４、図２５に示す。また、それぞれの透過Ｘ線スペクトルの総エネルギーを計算して、ヨウ素が表示される色を予測すると、次のようになる。
【００５１】
0003742173.tif 000016
【数１５】
0003742173.tif 000017
【００５２】
ここで、ｒ′：ｇ′：ｂ′＝１．０５：１．０：１．０２だから、被検体がヨウ素の場合カラー表示された画像の色は、若干赤味がかった色ではあるがほぼ無彩色に近い。明度は、１．６８７／３＝０．５６２であるから、（１）の場合の半分位の明るさとなる。
【００５３】
（３）同様の測定条件における被検体がバリウム（Ｂａ）０．２ｍｍの場合のフィルタＣｓ、Ｇｄ、Ｈｆを用いたそれぞれの透過Ｘ線スペクトルを図２６、図２７、図２８に示す。また、それぞれの透過Ｘ線スペクトルの総エネルギーを計算して、バリウムが表示される色を予測すると、次のようになる。
【００５４】
0003742173.tif 000018
【数１６】
0003742173.tif 000019
【００５５】
ここで、ｒ′：ｇ′：ｂ′＝１．０７：１．０：１．０１だから、バリウムの場合もカラー表示された画像の色は、若干赤味がかった色ではあるが、ほぼ無彩色に近い。明度は１．３５３／３＝０．４５１であるから（１）の場合の半分以下の明るさとなる。又、ヨウ素（Ｉ）とバリウム（Ｂａ）との差も僅かであり、両者は殆ど区別できない。
【００５６】
以上の水、ヨウ素（Ｉ）、バリウム（Ｂａ）からなる３種の被検体の結果をまとめると、表４となり、またＲＧＢの３次元空間内のベクトルで表示すると、図２９となる。
【００５７】
【表４】
0003742173.tif 000020
次に、各被検体間の色差を水（Ｈ2 Ｏ）を基準としてシュレーディンガーの式から求める。
【００５８】
水（Ｈ2 Ｏ）の明度ｈは、
0003742173.tif 000021
ヨウ素（Ｉ）と水（Ｈ2 Ｏ）の各色の色差ｄｘ1 ，ｄｘ2 ，ｄｘ3 及び明度差ｄｈは
ｄｘ1 ＝０．７８１−０．５７９＝０．２０２
ｄｘ2 ＝０．７８２−０．５５０＝０．２３２
ｄｘ3 ＝０．７８３−０．５５８＝０．２２５
ｄｈ＝０．７８２−（１．６８７／３）＝０．２２
∴Ｈ2 ＯとＩの色差ｄｓ
【数１７】
0003742173.tif 000022
これは殆ど検出できない色差である（図３０のＣＩＥ色度図参照）。
【００５９】
ＢａとＨ2 Ｏの各色の色差ｄｘ1 ，ｄｘ2 ，ｄｘ3 及び明度差ｄｈは
ｄｘ1 ＝０．７８１−０．４７０＝０．３１１
ｄｘ2 ＝０．７８２−０．４３９＝０．３４３
ｄｘ3 ＝０．７８３−０．４４４＝０．３３９
ｄｈ＝０．７８２−（１．３５３／３）＝０．３３１
∴Ｈ2 ＯとＢａの色差ｄｓ
【数１８】
0003742173.tif 000023
これも殆ど検出できない色差である。
【００６０】
以上、述べたように３種類のＫ吸収端をもったＸ線フィルタを使用し、３原色を対応させても各種材料のＸ線減弱エネルギー特性の違いを色の違いとして検出できない。ここで選んだ材料は決して検出しにくいものではなく、むしろ、これらの材料を検出できなければ、他の材料の検出は殆ど不可能と考えて良い。
【００６１】
各材料のＸ線減弱エネルギー特性を色の違いとして検出できない理由は、３種類のＸ線フィルタ透過スペクトルが、それぞれのＫ吸収端で異なる形をしているものの、全てのエネルギー範囲にＸ線光子は共通に分布しており、これらの総エネルギーに対してＫ吸収端によるエネルギーの変化の割合が少ないためと考えられる。
【００６２】
これらのことから各種材料のＸ線減弱エネルギー特性の違いを色で表示する装置はまだ実用化されていない。
【００６３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、被検体の内部構造のみならず、物質構成の差異も画像化することが可能なＸ線診断方法及び装置を提供することである。
【００６４】
本発明の目的をさらに詳しく説明すると、被検体のＸ線減弱係数のスペクトル特性を反映したＸ線画像を収集し、これをカラー画像として表示することにより、被検体の物質の種類に関する情報を含むＸ線診断画像を提供することである。
【００６５】
また本発明の目的は、被検体透過後のそれぞれスペクトル分布が異なるＸ線の減弱度合を３原色の変化として画像化し、被検体の物質の種類によるＸ線減弱エネルギー特性の差異をカラー画像の色彩の変化として表現できるＸ線診断方法及び装置を提供することである。
【００６６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＸ線診断装置は、Ｘ線を発生するためのＸ線管と、被検体を透過したＸ線を検出するためのＸ線検出部と、前記Ｘ線管と前記被検体の間に配置され、Ｋ吸収端が異なる少なくとも４種類のＸ線フィルタと、前記Ｘ線のパス上に前記４種類のＸ線フィルタを順次挿入するための機構と、前記Ｘ線検出部から出力される前記４種類のＸ線フィルタにそれぞれ対応する４種類の画像信号を記憶するためのメモリと、前記４種類の画像信号から差分処理により３種類の差分画像信号を発生し、前記３種類の差分画像信号をＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号にそれぞれ対応付けて出力する画像演算装置と、前記Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に従ってカラー画像を表示する表示部とを具備する。
【００７６】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明に係るＸ線診断装置の第１実施形態の構成を説明するブロック図である。同図において、Ｘ線診断装置１は、Ｘ線源であるＸ線管３と、Ｘ線フィルタ円板５と、Ｘ線フィルタ円板５を駆動するモータ７と、Ｉ．Ｉ．（イメージインテンシファイア）９と、光学系１１と、ＴＶカメラ１３と、ＴＶカメラ１３から得られた画像を記憶する画像メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、画像演算装置１７と、カラーモニタ１９と、Ｘ線管３に高電圧を供給する高電圧発生器２１と、Ｘ線の曝射及びＸ線フィルタ円板５の挿入および画像記憶を同期させるための同期装置２３とを備えて構成されている。
【００７７】
Ｘ線管３から曝射されたＸ線は被検体Ｐ透過後、Ｉ．Ｉ．９へ入射し、光学像へ変換される。この光学像は光学系１１によりＴＶカメラ１３に結像し、ＴＶカメラ１３によって電気信号に変換され、画像メモリ１５へ蓄積される。画像メモリ１５の信号は画像演算装置１７により処理されカラーモニター１９に表示される。
【００７８】
Ｘ線管３と被検体Ｐとの間には、図１（ｂ）に詳細を示すＸ線フィルタ円板５が挿入されておりモータ７により高速回転する。Ｘ線フィルタ円板５は、Ｘ線に対して透明な材質による円形の基板と、Ｋ吸収端の異なる４種類のＸ線フィルタ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄからなり、円形の基板を４等分するそれぞれ挟み角９０°の扇形にそれぞれＫ吸収端の異なる４種類のＸ線フィルタ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが貼付けられている。
【００７９】
このＫ吸収端の異なる４種類のＸ線フィルタ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄとしてはそれぞれの物質のＫ吸収端の値をＥｋａ，Ｅｋｂ，Ｅｋｃ，Ｅｋｄとすれば、これらのＫ吸収端がＸ線管３より曝射されるＸ線スペクトルを等エネルギー間隔で分割するような[（Ｅｋｄ−Ｅｋｃ）≒（Ｅｋｃ−Ｅｋｂ）≒（Ｅｋｂ−Ｅｋａ）]物質が好ましく、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、セシウム（Ｃｓ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）の組合せを用いる。
【００８０】
これらのフィルタ材料のＫ吸収端より低いところでのスペクトルの形が一致するように各材料の厚さを選択すると、モリブデン（Ｍｏ）ｔ０．０７ｍｍ、セシウム（Ｃｓ）ｔ０．１９ｍｍ、ガドリニウム（Ｇｄ）ｔ０．０３ｍｍ、ハフニウム（Ｈｆ）ｔ０．０１３ｍｍとなる。
【００８１】
そして、このＸ線フィルタ円板５がモータ７によって回転するため、時間とともに４種類のＸ線フィルタ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄがＸ線パスに順次挿入され、異なるＸ線スペクトルによる画像が順次得られる。
【００８２】
同期装置２３は、Ｘ線管３に高電圧を供給するとともにＸ線曝射タイミングを制御する高電圧発生器２１と、モータ７と、画像メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに対して同期信号を送出し、例えばＴＶカメラ１３の垂直ブランキング期間毎にＸ線曝射を行い、それぞれＸ線フィルタ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを透過した後に被検体Ｐを透過したＸ線画像をそれぞれの画像メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに取り込まれるように制御する。
【００８３】
画像演算装置１７は、画像メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに取り込まれた各画像間の減算を行い、それぞれの差分を得るためのものであり、カラーモニタ１９は、これらの差分信号をそれぞれ赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）に対応させてカラー画像表示する。
【００８４】
次に、上記構成による本第１実施形態の動作を説明する。
図１において、被検体Ｐがないときの各Ｘ線フィルタ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ透過後の画像信号をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすれば、その差分Ｂ−Ａ，Ｃ−Ｂ，Ｄ−Ｃを画像演算装置１７により得ることができる。
【００８５】
ここで、被検体がないときの信号Ｂ−Ａを赤（Ｒ）の最大信号、Ｃ−Ｂを緑（Ｇ）の最大信号、Ｄ−Ｃを青（Ｂ）の最大信号とすれば、この３色の合計が白色となる。
【００８６】
次いで、被検体があるときの画像信号をＡ′，Ｂ′，Ｃ′，Ｄ′とすれば、Ｂ′−Ａ′は被検体があるときの赤（Ｒ）信号、Ｃ′−Ｂ′は緑（Ｇ）信号、Ｄ′−Ｃ′は青（Ｂ）信号となり、被検体のＸ線減弱エネルギー特性の違いにより物質の種類による異なった色が得られる。
【００８７】
図２は、同期装置２３が制御するＸ線診断装置１のタイミング制御図である。例えば、静止画像により被検体を診断する場合、モータ７の１回転の期間（図２中にＴで示す）に４回のＸ線曝射が行われる。それぞれのＸ線曝射は、モータ７によって回転するＸ線フィルタ円板５の各Ｘ線フィルタ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの中央部がＸ線パスを横切るタイミングで行われる。
【００８８】
これらのＸ線曝射により形成された被検体ＰのＸ線画像は、Ｉ．Ｉ．９により光学像に変換され、さらにＴＶカメラ１３によりビデオ信号に変換され、図示されないＡ／Ｄ変換器によりディジタル画像信号に変換された後、画像メモリ１５に記憶される。
【００８９】
画像メモリ１５は、少なくとも画像メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄからなる４面の記憶領域を備えていて、それぞれ画像を記憶可能である。そして、Ｘ線フィルタ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄをそれぞれ介して撮影された画像は、それぞれ画像メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに格納されるように、同期装置２３によって画像収集タイミングが制御されている。
【００９０】
次いで、画像演算装置１７により、それぞれの画像メモリから読み出された信号の差分演算が行われて、被検体ＰのＸ線減弱スペクトル特性に応じたカラー画像がカラーモニタ１９に表示される。
【００９１】
動画像を撮影する場合には、必要な期間だけ、図２に示したＴのサイクルを繰り返せば、カラー動画像による透視を行うことができる。
【００９２】
［カラー化のための演算の詳細］
次に、本発明におけるカラー化のための演算の詳細を説明する。
本発明の基本的な考え方は、３種類以上、より好ましくは４種類以上のＸ線フィルタを用いて、それぞれ被検体のＸ線透過量に応じたＸ線検出信号を収集し、これらのＸ線検出信号間の差分を計算することにより、Ｘ線減弱係数のスペクトル情報に寄与しない部分の影響を除去した各エネルギー帯毎のＸ線減弱係数に応じたＸ線検出信号を生成し、これをＲＧＢに対応させることにより、被検体のＸ線減弱係数のスペクトル情報をカラー画像化するようにしたことである。
【００９３】
従来技術で説明したように、３種類のＸ線フィルタを用いてそれぞれＸ線検出信号を収集するだけでは、Ｋ吸収端によるエネルギー変換が、それぞれのスペクトルに共通に存在する広い範囲のＸ線光子のエネルギーによって弱められた結果、３原色にそれぞれ対応するスペクトル成分を抽出し得なかった。
【００９４】
この共通部分をスペクトルから除去してやれば、Ｋ吸収端によるスペクトル変化を信号として有効に利用することができる。実際の装置では個々のスペクトルを検出している訳ではないので、各エネルギー毎に不要部分を演算して除去する方法は採れない。
【００９５】
そこで、信号に寄与しない不要部分のスペクトルを別のＸ線フィルタで作り、このスペクトルの総エネルギーをそれぞれの色に対応したＸ線の総エネルギーから引いてやれば、目的とするエネルギー変化を効率良く検出でき、認識可能な色差を得ることができる。
【００９６】
このため、３種類のＸ線フィルタ（Ｃｓ，Ｇｄ，Ｈｆ）に加えて、Ｍｏフィルタを用意する。そしてＫ吸収端より低いエネルギーでのスペクトルの形が一致するようにＭｏの厚さを求めればｔ０．０７ｍｍとなる。
【００９７】
セシウム（Ｃｓ）及びＭｏフィルタ透過スペクトルを図４に示す。
セシウム（Ｃｓ）透過スペクトルの総エネルギーからＭｏ透過スペクトルの総エネルギーを引けば図４に示す斜線部分のみのエネルギーを取り出すことができる。
【００９８】
次にガドリニウム（Ｇｄ）の場合、別のＸ線フィルタを探しても良いが、既にセシウム（Ｃｓ）透過スペクトルによる総エネルギーが得られているため、これを利用するのが最も効率的である。セシウム（Ｃｓ）及びガドリニウム（Ｇｄ）の場合のスペクトルを図５に示す。最後にガドリニウム（Ｇｄ）及びハフニウム（Ｈｆ）の場合を図６に示す。
【００９９】
これら４種類のＸ線フィルタ透過スペクトルを同時に図７に示す。それぞれの領域は各Ｋ吸収端で明確に分離されており、平均エネルギーとしても充分に離れている。各領域に色信号を対応させれば、物質のＸ線減弱エネルギー特性による各領域の信号変化が色の変化として抽出できる。
【０１００】
次に、４種類のＸ線フィルタ（Ｍｏ，Ｃｓ，Ｇｄ，Ｈｆ）透過スペクトルを用いて各種材料がどのような色として観察されるかを予測する。
【０１０１】
Ｍｏ透過Ｘ線スペクトルをφ0 （Ｅ）（図８参照）、セシウム（Ｃｓ）透過スペクトルをφ1 （Ｅ）、ガドリニウム（Ｇｄ）透過スペクトルをφ2 （Ｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）透過スペクトルをφ3 （Ｅ）とし、その総エネルギーをＥto，Ｅt1，Ｅt2，Ｅt3とすれば、
【数１９】
0003742173.tif 000024
となる。
【０１０２】
この４種類のＸ線がＸ線減弱係数μ（Ｅ）、厚さｔを持った被検体を透過し、その透過Ｘ線スペクトルをΨ0 （Ｅ），Ψ1 （Ｅ），Ψ2 （Ｅ），Ψ3 （Ｅ）とすれば、それぞれの総エネルギーＥ′to，Ｅ′t1，Ｅ′t2，Ｅ′t3は、
【数２０】
0003742173.tif 000025
となる。
【０１０３】
ここでセシウム（Ｃｓ）透過スペクトルからＭｏ透過スペクトルを引いたものを赤（Ｒ）、ガドリニウム（Ｇｄ）透過スペクトルからセシウム（Ｃｓ）透過スペクトルを引いたものを緑（Ｇ）、ハフニウム（Ｈｆ）透過スペクトルからガドリニウム（Ｇｄ）透過スペクトルを引いたものを青（Ｂ）に対応させる。
【０１０４】
そして、それぞれの総エネルギーがＥt1−Ｅt0，Ｅt2−Ｅt1，Ｅt3−Ｅt2のとき各色の明るさが１：１：１となり、白色となるようにすれば、被検体透過後のＣ′（Ｆ）′は、
【数２１】
0003742173.tif 000026
【数２２】
0003742173.tif 000027
となる。
【０１０５】
ただし、
Ｃ′＝Ｒ′＋Ｇ′＋Ｂ′
色度のみの表現に書換えた被検体透過後の色度（Ｆ）′は
【数２３】
0003742173.tif 000028
【数２４】
0003742173.tif 000029
【数２５】
0003742173.tif 000030
（１）被検体が水（Ｈ2 Ｏ）１ｃｍの場合、
Ｍｏフィルタ（０．０７ｍｍ）＋水（１ｃｍ）透過スペクトルを図９に示す。
【０１０６】
0003742173.tif 000031
【数２６】
0003742173.tif 000032
若干赤色が減っているため緑青がかっているが、大きな減少ではないため、やはり灰色に近い。その明度は２．２７１／３＝０．７５７である。
【０１０７】
（２）被検体がヨウ素（Ｉ）０．１ｍｍの場合
Ｍｏフィルタ（０．０７ｍｍ）＋Ｉ（０．１ｍｍ）透過スペクトルを図１０に示す。
【０１０８】
0003742173.tif 000033
【数２７】
0003742173.tif 000034
この被検体がヨウ素の場合、表示される色は、緑成分が少なく、青紫色となり、その明度は、１．５０３／３＝０．５０１である。
【０１０９】
（３）被検体がバリウム（Ｂａ）０．２ｍｍの場合
Ｍｏフィルタ（０．０７ｍｍ）＋Ｂａ（０．２ｍｍ）透過スペクトルを図１１に示す。
【０１１０】
0003742173.tif 000035
【数２８】
0003742173.tif 000036
この被検体がバリウム（Ｂａ）の場合、表示される色は、緑が少なく、Ｉよりも赤に近い紫色となる。明度は１．２４６／３＝０．４１５である。
【０１１１】
以上の３種類の被検体の結果をまとめると、表５になる。
【表５】
0003742173.tif 000037
各被験体間の色差をＨ2 Ｏを基準としてシュレーディンガーの式から求める。
【０１１２】
Ｈ2 Ｏの明度ｈ
0003742173.tif 000038
ＩとＨ2 Ｏの各色の色差ｄｘ1 ，ｄｘ2 ，ｄｘ3 及び明度差ｄｈは
ｄｘ1 ＝０．６９６−０．４７８＝０．２１８
ｄｘ2 ＝０．７８６−０．３９３＝０．３９３
ｄｘ3 ＝０．７８９−０．６３２＝０．１５７
ｄｈ＝０．７５７−（１．５０３／３）＝０．２５６
∴Ｈ2 ＯとＩの色差ｄｓは
【数２９】
0003742173.tif 000039
これは充分検出可能な色差である。
【０１１３】
ＢａとＨ2 Ｏの各色の色差ｄｘ1 ，ｄｘ2 ，ｄｘ3 及び明度差ｄｈは
ｄｘ1 ＝０．６９６−０．４７８＝０．２１８
ｄｘ2 ＝０．７８６−０．２６８＝０．５１８
ｄｘ3 ＝０．７８９−０．５００＝０．２８９
ｄｈ＝０．７５７−（１．２４６／３）＝０．３４２
∴Ｈ2 ＯとＢａの色差ｄｓは
【数３０】
0003742173.tif 000040
これも充分検出可能な色差である。
【０１１４】
以上の３種類の被検体、水（Ｈ2 Ｏ）、ヨウ素（Ｉ）、バリウム（Ｂａ）に加えて、サマリウム（Ｓｍ）ｔ０．１ｍｍを本実施の形態によるＸ線診断装置により観察する場合の呈色を計算し、ＲＧＢ３次元空間にベクトル表示すると、図１２となる。Ｓｍの場合、緑に近い色となる。
【０１１５】
なお、本実施の形態においては、Ｘ線フィルタを４種類用いたが、５種類以上のＸ線フィルタを用いて、Ｘ線スペクトルをエネルギー的に分離してもよい。例えば、６種類の異なるＫ吸収端、Ｅｋａ，Ｅｋｂ，Ｅｋｃ，Ｅｋｄ，Ｅｋｅ，Ｅｋｆ（Ｅｋａ＜Ｅｋｂ＜Ｅｋｃ＜Ｅｋｄ＜Ｅｋｅ＜Ｅｋｆ）をそれぞれ持つ６種類の物質ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆをフィルタとして用いて、それぞれ対応する画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを収集し、画像間演算、Ｂ−Ａ，Ｄ−Ｃ，Ｆ−Ｅにより、カラー画像のＲ，Ｇ，Ｂ各成分を求めても良い。
【０１１６】
図１３（ａ）は、本発明に係るＸ線診断装置の第２実施形態の構成を説明するブロック図である。同図において、Ｘ線診断装置１は、Ｘ線源であるＸ線管３と、Ｘ線フィルタ円板５と、Ｘ線フィルタ円板５を駆動するモータ７と、Ｉ．Ｉ．（イメージインテンシファイア）９と、光学系１１と、ＴＶカメラ１３と、ＴＶカメラ１３から得られた画像を記憶する画像メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、画像演算装置１７と、カラーモニタ１９と、Ｘ線管３に高電圧を供給する高電圧発生器２１と、Ｘ線の曝射及びＸ線フィルタ円板５の挿入及び画像記憶を同期させるための同期装置２３とを備えて構成されている。
【０１１７】
Ｘ線管３から曝射されたＸ線は被検体Ｐ透過後、Ｉ．Ｉ．９へ入射し、光学像へ変換される。この光学像は光学系１１によりＴＶカメラ１３に結像し、ＴＶカメラ１３によって電気信号に変換され、画像メモリ１５へ蓄積される。画像メモリ１５の信号は画像演算装置１７により処理されカラーモニター１９に表示される。
【０１１８】
Ｘ線管３と被検体Ｐとの間には、図１３（ｂ）に詳細を示すＸ線フィルタ円板５が挿入されておりモータ７により高速回転する。Ｘ線フィルタ円板５は、Ｘ線に対して透明な材質による円形の基板と、Ｋ吸収端の異なる３種類のＸ線フィルタ５ａ，５ｂ，５ｃからなり、円形の基板を３等分するそれぞれ挟み角１２０°の扇形にそれぞれＫ吸収端の異なる３種類のＸ線フィルタ５ａ，５ｂ，５ｃが貼付けられている。
【０１１９】
このＫ吸収端の異なる３種類のＸ線フィルタ５ａ，５ｂ，５ｃ，としてはそれぞれの物質のＫ吸収端の値をＥｋａ，Ｅｋｂ，Ｅｋｃとすれば、これらのＫ吸収端がＸ線管３より曝射されるＸ線スペクトルを等エネルギー間隔で分割するような[（Ｅｋｃ−Ｅｋｂ）≒（Ｅｋｂ−Ｅｋａ）]物質、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、セシウム（Ｃｓ）、ガドリニウム（Ｇｄ）の組合せを用いる。
【０１２０】
これらのフィルタ材料のＫ吸収端より低いところでのスペクトルの形が一致するように各材料の厚さを選択すると、モリブデン（Ｍｏ）ｔ０．０７ｍｍ、セシウム（Ｃｓ）ｔ０．１９ｍｍ、ガドリニウム（Ｇｄ）ｔ０．０３ｍｍとなる。
【０１２１】
そして、このＸ線フィルタ円板５がモータ７によって回転するため、時間とともに３種類のＸ線フィルタ５ａ，５ｂ，５ｃがＸ線パスに順次挿入され、異なるＸ線スペクトルによる画像が順次得られる。
【０１２２】
同期装置２３は、Ｘ線管３に高電圧を供給するとともにＸ線曝射タイミングを制御する高電圧発生器２１と、モータ７と、画像メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに対して同期信号を送出し、それぞれＸ線フィルタ５ａ，５ｂ，５ｃを透過した後に被検体Ｐを透過したＸ線画像をそれぞれの画像メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに取り込まれるように制御する。
【０１２３】
画像演算装置１７は、画像メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに取り込まれた各画像間の減算を行い、それぞれの差分（１５ｂ−１５ａ）、（１５ｃ−１５ｂ）を得るとともに、この差分に基づいて生成すべきＲＧＢ信号を計算するためのものであり、カラーモニタ１９は、これらＲＧＢ信号をカラー画像表示する。
【０１２４】
次に、上記構成による本第２実施形態の動作を説明する。
例えば、静止画像により被検体を診断する場合、同期装置２３が制御するタイミング制御は、モータ７の１回転の期間に３回のＸ線曝射が行われる。それぞれのＸ線曝射は、モータ７によって回転するＸ線フィルタ円板５の各Ｘ線フィルタ５ａ，５ｂ，５ｃの中央部がＸ線パスを横切るタイミングで行われる。
【０１２５】
これらのＸ線曝射により形成された被検体ＰのＸ線画像は、Ｉ．Ｉ．９により光学像に変換され、さらにＴＶカメラ１３によりビデオ信号に変換され、図示されないＡ／Ｄ変換器によりディジタル画像信号に変換された後、画像メモリ１５に記憶される。
【０１２６】
画像メモリ１５は、少なくとも画像メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃからなる３面の記憶領域を備えていて、それぞれ画像を記憶可能である。そして、Ｘ線フィルタ５ａ，５ｂ，５ｃをそれぞれ介して撮影された画像は、それぞれ画像メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに格納されるように、同期装置２３によって画像収集タイミングが制御されている。
【０１２７】
次いで、画像演算装置１７により、それぞれの画像メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃから読み出された各画素毎に画像メモリ１５ｂ−１５ａ，１５ｃ−１５ｂの演算が行われ、それぞれエネルギー的に分離された低エネルギー領域のＸ線画像（Ｂ−Ａ）と、高エネルギー領域のＸ線画像（Ｃ−Ｂ）が作成される。
【０１２８】
次いで、これら２つの画像について、各画素毎に両画像の階調を示す値の比である（Ｃ−Ｂ）／（Ｂ−Ａ）の演算を行いつつ、その最小値ＭＩＮ｛（Ｃ−Ｂ）／（Ｂ−Ａ）｝及び最大値ＭＡＸ｛（Ｃ−Ｂ）／（Ｂ−Ａ）｝を求める。
【０１２９】
次いで、ＭＩＮ｛（Ｃ−Ｂ）／（Ｂ−Ａ）｝の値を持つ画素を例えば赤色、ＭＡＸ｛（Ｃ−Ｂ）／（Ｂ−Ａ）｝の値を持つ画素を例えば青紫色とし、（Ｃ−Ｂ）／（Ｂ−Ａ）の値がＭＩＮとＭＡＸの間の値を持つ画素を赤色から青紫色に至るいわゆるレインボー表示とするような、ＲＧＢの各成分を計算する。そして、この計算されたＲＧＢにより、被検体ＰのＸ線減弱スペクトル特性に応じたカラー画像がカラーモニタ１９に表示される。
【０１３０】
なお、最小値ＭＩＮ｛（Ｃ−Ｂ）／（Ｂ−Ａ）｝及び最大値ＭＡＸ｛（Ｃ−Ｂ）／（Ｂ−Ａ）｝の探索過程を除いて、予め設定されたそれぞれの（Ｃ−Ｂ）／（Ｂ−Ａ）の値に対応する色表示を行っても良い。
【０１３１】
本実施の形態においても動画像を撮影する場合には、必要な期間だけ、上記の画像収集と画像演算・画像表示を繰り返せば、カラー動画像による透視を行うことができる。
【０１３２】
【発明の効果】
従来のＸ線画像が被検体の減弱係数エネルギー特性に関係なく白黒のいわゆる影絵であったのに対し、本発明によれば被検体内部の物質のＸ線減弱エネルギー特性の違いを色の違いとして表現できるため、Ｘ線画像の情報量が飛躍的に拡大した実用的なＸ線診断装置を提供できる。
【０１３３】
４種類以上の異なるＫ吸収端を持つＸ線フィルタを用い、エネルギー的に完全に分離した３種類のＸ線スペクトルを得、それを３原色に対応させ、被検体透過後のそれぞれのスペクトルの変化を色の変化して画像化することにより、被検体の減弱エネルギー特性を色彩的に表現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線診断装置の第１の実施の形態を示す構成図（ａ）およびＸ線フィルタ詳細図（ｂ）である。
【図２】図１のＸ線診断装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図３】被検体がないときの画像信号の差分、Ｂ−Ａ，Ｃ−Ｂ，Ｄ−Ｃによる白色表示を説明する図である。
【図４】ｔ０．０７ｍｍモリブデン（Ｍｏ）（Ｋ吸収端：２０．０ｋｅＶ）及びｔ０．１９ｍｍセシウム（Ｃｓ）（Ｋ吸収端：３５．９８ｋｅＶ）の透過スペクトルを示すグラフである。
【図５】ｔ０．１９ｍｍセシウム（Ｃｓ）（Ｋ吸収端：３５．９８ｋｅＶ）及びｔ０．０３ｍｍガドリニウム（Ｇｄ）（Ｋ吸収端：５０．２３ｋｅＶ）の透過スペクトルを示すグラフである。
【図６】ｔ０．０３ｍｍガドリニウム（Ｇｄ）（Ｋ吸収端：５０．２３ｋｅＶ）及びｔ０．０１３ｍｍハフニウム（Ｈｆ）（Ｋ吸収端：６５．３４ｋｅＶ）の透過スペクトルを示すグラフである。
【図７】４種のＸ線フィルタ、モリブデン（Ｍｏ）、セシウム（Ｃｓ）、ガドリニウム（Ｇｄ）及びハフニウム（Ｈｆ）の透過スペクトルの差異により、Ｘ線減弱エネルギースペクトルがＲ（２０．０〜３５．９８ｋｅＶ）、Ｇ（３５．９８〜５０．２３ｋｅＶ）、Ｂ（５０．２３〜６５．３４ｋｅＶ）の各領域に分割されることを示すグラフである。
【図８】モリブデン（Ｍｏ）フィルタの有無による透過スペクトルの変化を示すグラフである。
【図９】ｔ０．０７ｍｍモリブデン（Ｍｏ）フィルタを用いた場合の被検体ｔ１０ｍｍ水（Ｈ2Ｏ） の透過スペクトルを示すグラフである。
【図１０】ｔ０．０７ｍｍモリブデン（Ｍｏ）フィルタを用いた場合の被検体ｔ０．１ｍｍヨウ素（Ｉ）の透過スペクトルを示すグラフである。
【図１１】ｔ０．０７ｍｍモリブデン（Ｍｏ）フィルタを用いた場合の被検体ｔ０．２ｍｍバリウム（Ｂａ）の透過スペクトルを示すグラフである。
【図１２】第１の実施形態における４種類の被検体、水（Ｈ2Ｏ） 、ヨウ素（Ｉ）、バリウム（Ｂａ）及びサマリウム（Ｓｍ）の色度差を示すＲＧＢ３次元空間ベクトル表示である。
【図１３】本発明に係るＸ線診断装置の第２の実施の形態を示す構成図（ａ）およびＸ線フィルタ詳細図（ｂ）である。
【図１４】従来のＸ線撮影システムの概念を示すシステム構成図である。
【図１５】Ｘ線管電圧８０ｋＶのＸ線フォトンスペクトル、及び厚さ１ｍｍ，２ｍｍ，３ｍｍのアルミニウム（Ａｌ）をＸ線フィルタとして用いた場合の透過スペクトルを示すグラフである。
【図１６】ｔ１ｍｍアルミニウム（Ａｌ）、ｔ０．０３ｍｍ銅（Ｃｕ）、ｔ０．００２鉛（Ｐｂ）の透過スペクトルを示すグラフである。
【図１７】ｔ０．１９ｍｍセシウム（Ｃｓ）（Ｋ吸収端：３５．９８ｋｅＶ）の透過スペクトルを示すグラフである。
【図１８】ｔ０．０３ｍｍガドリニウム（Ｇｄ）（Ｋ吸収端：５０．２３ｋｅＶ）の透過スペクトルを示すグラフである。
【図１９】ｔ０．０１３ｍｍハフニウム（Ｈｆ）（Ｋ吸収端：６５．３４ｋｅＶ）の透過スペクトルを示すグラフである。
【図２０】ｔ０．１９ｍｍセシウム（Ｃｓ）フィルタを用いた場合の被検体ｔ１０ｍｍ水（Ｈ2Ｏ） の透過スペクトルを示すグラフである。
【図２１】ｔ０．０３ｍｍガドリニウム（Ｇｄ）フィルタを用いた場合の被検体ｔ１０ｍｍ水（Ｈ2Ｏ） の透過スペクトルを示すグラフである。
【図２２】ｔ０．０１３ｍｍハフニウム（Ｈｆ）フィルタを用いた場合の被検体ｔ１０ｍｍ水（Ｈ2Ｏ） の透過スペクトルを示すグラフである。
【図２３】ｔ０．１９ｍｍセシウム（Ｃｓ）フィルタを用いた場合の被検体ｔ０．１ｍｍヨウ素（Ｉ）の透過スペクトルを示すグラフである。
【図２４】ｔ０．０３ｍｍガドリニウム（Ｇｄ）フィルタを用いた場合の被検体ｔ０．１ｍｍヨウ素（Ｉ）の透過スペクトルを示すグラフである。
【図２５】ｔ０．０１３ｍｍハフニウム（Ｈｆ）フィルタを用いた場合の被検体ｔ０．１ｍｍヨウ素（Ｉ）の透過スペクトルを示すグラフである。
【図２６】ｔ０．１９ｍｍセシウム（Ｃｓ）フィルタを用いた場合の被検体ｔ０．２ｍｍバリウム（Ｂａ）の透過スペクトルを示すグラフである。
【図２７】ｔ０．０３ｍｍガドリニウム（Ｇｄ）フィルタを用いた場合の被検体ｔ０．２ｍｍバリウム（Ｂａ）の透過スペクトルを示すグラフである。
【図２８】ｔ０．０１３ｍｍハフニウム（Ｈｆ）フィルタを用いた場合の被検体ｔ０．２ｍｍバリウム（Ｂａ）の透過スペクトルを示すグラフである。
【図２９】３種類のＸ線フィルタによる３種類の被検体、水（Ｈ2Ｏ） 、ヨウ素（Ｉ）、バリウム（Ｂａ）の色度差を示すＲＧＢ３次元空間ベクトル表示である。
【図３０】色度座標を平面上に示したＣＩＥ色度図である。
【符号の説明】
１…Ｘ線診断装置、３…Ｘ線管、５…Ｘ線フィルタ円板、７…モータ、９…Ｉ．Ｉ．、１１…光学系、１３…ＴＶカメラ、１５ａ…画像メモリＡ、１５ｂ…画像メモリＢ、１５ｃ…画像メモリＣ、１５ｄ…画像メモリＤ、１７…画像演算装置、１９…カラーモニタ、２１…高電圧発生器、２３…同期装置。
【図１】
0003742173.tif 000041
【図２】
0003742173.tif 000042
【図３】
0003742173.tif 000043
【図４】
0003742173.tif 000044
【図５】
0003742173.tif 000045
【図６】
0003742173.tif 000046
【図７】
0003742173.tif 000047
【図８】
0003742173.tif 000048
【図９】
0003742173.tif 000049
【図１０】
0003742173.tif 000050
【図１１】
0003742173.tif 000051
【図１２】
0003742173.tif 000052
【図１３】
0003742173.tif 000053
【図１４】
0003742173.tif 000054
【図１５】
0003742173.tif 000055
【図１６】
0003742173.tif 000056
【図１７】
0003742173.tif 000057
【図１８】
0003742173.tif 000058
【図１９】
0003742173.tif 000059
【図２０】
0003742173.tif 000060
【図２１】
0003742173.tif 000061
【図２２】
0003742173.tif 000062
【図２３】
0003742173.tif 000063
【図２４】
0003742173.tif 000064
【図２５】
0003742173.tif 000065
【図２６】
0003742173.tif 000066
【図２７】
0003742173.tif 000067
【図２８】
0003742173.tif 000068
【図２９】
0003742173.tif 000069
【図３０】
0003742173.tif 000070