特許 6985004 光子計数型Ｘ線ＣＴ装置及び画像処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6985004

(24)【登録日】2021年11月29日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】光子計数型Ｘ線ＣＴ装置及び画像処理装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/03 20060101AFI20211213BHJP

【ＦＩ】

   A61B6/03 350G

   A61B6/03 320P

【請求項の数】9

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2016-179659(P2016-179659)

(22)【出願日】2016年9月14日

(65)【公開番号】特開2017-86872(P2017-86872A)

(43)【公開日】2017年5月25日

【審査請求日】2019年7月4日

【審判番号】不服2021-1858(P2021-1858/J1)

【審判請求日】2021年2月10日

(31)【優先権主張番号】特願2015-216028(P2015-216028)

(32)【優先日】2015年11月2日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】特許業務法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】中井 宏章

(72)【発明者】

【氏名】林 幹人

(72)【発明者】

【氏名】加藤 徹

【合議体】

【審判長】 福島 浩司

【審判官】 伊藤 幸仙

【審判官】 ▲高▼見 重雄

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００９−５１３２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２０７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４０７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第１０２１９７７５（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

A61B 6/00 - 6/14

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被写体にＸ線を照射するＸ線管球と、
入射した前記Ｘ線の光子を検出する複数の検出素子を有する検出器と、
前記Ｘ線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯、前記Ｘ線管球の位置及び前記検出素子ごとに前記Ｘ線の光子の数を計数する光子計数部と、
前記検出素子に入射した前記Ｘ線の線量と前記検出素子の検出特性とに基づいて、前記光子計数部が計数した前記Ｘ線の光子の数を補正する補正部と、
前記補正部が補正する際に生じる誤差の逆数と閾値とを比較し、前記誤差の逆数が閾値を超える際の前記Ｘ線の線量の入射角度の範囲に基づいて、再構成画像が有する画素の信頼度を算出する算出部と、
を備える、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置。

【請求項2】

前記補正部は、前記光子計数部が計数した前記Ｘ線の光子の数を、前記光子計数部が計数した前記Ｘ線の光子の数が前記検出素子に入射した前記Ｘ線の光子の数に比例すると仮定した場合の数に補正する、請求項１に記載の光子計数型Ｘ線ＣＴ装置。

【請求項3】

前記算出部は、診断に使用される値を更に算出し、前記値と前記信頼度とを対応付ける、請求項１又は請求項２に記載の光子計数型Ｘ線ＣＴ装置。

【請求項4】

前記信頼度を表示する表示部を更に備える、請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の光子計数型Ｘ線ＣＴ装置。

【請求項5】

前記表示部は、前記信頼度を前記再構成画像と共に表示する、請求項４に記載の光子計数型Ｘ線ＣＴ装置。

【請求項6】

前記表示部は、前記信頼度を前記再構成画像に重ねて表示する、請求項５に記載の光子計数型Ｘ線ＣＴ装置。

【請求項7】

前記表示部は、表示しているカーソルが移動する際に前記信頼度を表示する、請求項５又は請求項６に記載の光子計数型Ｘ線ＣＴ装置。

【請求項8】

前記再構成画像の関心領域に含まれる前記画素の前記信頼度の大きさの指標となる統計量が所定の閾値よりも小さい場合、前記Ｘ線管球に前記Ｘ線よりも線量が低いＸ線を照射させ、前記被写体をスキャンさせるスキャン制御部を更に備える、請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の光子計数型Ｘ線ＣＴ装置。

【請求項9】

Ｘ線管球が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯、前記Ｘ線管球の位置及び入射した前記Ｘ線の光子を検出する検出素子ごとに計数された前記Ｘ線の光子の数を、前記検出素子に入射した前記Ｘ線の線量と前記検出素子の検出特性とに基づいて補正する補正部と、
前記補正部が補正する際に生じる誤差の逆数と閾値とを比較し、前記誤差の逆数が閾値を超える際の前記Ｘ線の線量の入射角度の範囲に基づいて、再構成画像が有する画素の信頼度を算出する算出部と、
を備える、画像処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置及び画像処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

光子計数型Ｘ線ＣＴ装置は、検出素子に入射したＸ線の光子の数及びエネルギーを検出し、異なるエネルギーごとにＣＴ画像を生成し、物質の弁別や物質の濃度の推定を行う。これは、マルチエネルギー再構成とも呼ばれる。

【0003】

しかし、一度に多数の光子が検出素子に入射した場合、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置は、物質の弁別や物質の濃度の推定を適切に行うことができないことがある。なぜなら、検出素子の応答時間のため個々の光子により発生した波形が重複し、複数の光子が一つの光子として計数されてしまうからである。この現象は、パルスパイルアップと呼ばれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−２３９６５号公報

【特許文献2】特開２００７−１６７６６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、再構成画像を使用した診断を適切に行うことができる光子計数型Ｘ線ＣＴ装置及び画像処理装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管と、検出器と、光子計数部と、補正部と、算出部とを備える。Ｘ線管は、被写体にＸ線を照射する。検出器は、入射した前記Ｘ線の光子を検出する複数の検出素子を有する。光子計数部は、前記Ｘ線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯、前記Ｘ線管の位置及び前記検出素子ごとに前記Ｘ線の光子の数を計数する。補正部は、前記検出素子の検出特性に基づいて前記光子計数部が計数した前記Ｘ線の光子の数を補正する。算出部は、前記補正に応じて再構成画像が有する画素の信頼度を算出する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置の構成例を示す図である。

【図2】図２は、実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置が行う処理の一例を示すフローチャートである。

【図3】図３は、Ｘ線の線減弱係数が均一な被写体の一例を示す図である。

【図4】図４は、図３の点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄ及び点Ｅを透過するＸ線の入射角度とこれらの点を透過するＸ線の透過距離との関係を示す図である。

【図5】図５は、図３の点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄ及び点Ｅを透過するＸ線の入射角度とこれらの点を透過するＸ線の透過線量との関係を示す図である。

【図6】図６は、検出素子に入射したＸ線の線量とＸ線の光子の数との関係を示す図である。

【図7】図７は、検出素子に入射したＸ線の線量と補正機能がＸ線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数との関係を示す図である。

【図8】図８は、被写体の形態画像と共に表示される信頼度の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら、実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置及び画像処理装置を説明する。なお、以下の実施形態では、重複する説明は適宜省略する。

【0009】

（実施形態）
図１を参照しながら、実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１の構成について説明する。図１は、実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置の構成例を示す図である。光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１は、図１に示すように、架台１０と、寝台２０と、コンソール３０とを備える。なお、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１の構成は、下記の構成に限定されるものではない。

【0010】

架台１０は、高電圧発生回路１１と、コリメータ調整回路１２と、架台駆動回路１３と、Ｘ線照射装置１４と、検出器１５と、データ収集回路１６と、回転フレーム１７とを備える。

【0011】

高電圧発生回路１１は、後述するＸ線管１４１に管電圧を供給する。高電圧発生回路１１は、後述する記憶回路３５に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。

【0012】

コリメータ調整回路１２は、後述するコリメータ１４３の開口度及び位置を調整する。これにより、コリメータ調整回路１２は、Ｘ線管１４１が被写体Ｐに照射するＸ線の照射範囲を調整する。コリメータ調整回路１２は、後述する記憶回路３５に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。

【0013】

架台駆動回路１３は、回転フレーム１７を回転駆動させる。これにより、架台駆動回路１３は、被写体Ｐを中心とした円軌道上でＸ線照射装置１４及び検出器１５を旋回させる。架台駆動回路１３は、後述する記憶回路３５に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。

【0014】

Ｘ線照射装置１４は、Ｘ線管１４１と、ウェッジ１４２と、コリメータ１４３とを備える。Ｘ線管１４１は、被写体ＰにＸ線を照射する。Ｘ線管１４１は、高電圧発生回路１１が供給する管電圧により、ビーム状のＸ線を発生させる。このビーム状のＸ線は、コーンビームとも呼ばれる。ウェッジ１４２は、Ｘ線管１４１から照射されたＸ線の線量を調節するためのＸ線フィルタである。コリメータ１４３は、Ｘ線の照射範囲を調整するためのスリットである。コリメータ１４３の開口度及び位置は、コリメータ調整回路１２により調整される。コリメータ１４３の開口度の調整により、例えば、コーンビームのファン角及びコーン角が調整される。

【0015】

検出器１５は、入射したＸ線の光子を検出する複数の検出素子を有する。複数の検出素子は、第１方向及び第１方向と交差する第２方向に規則的に配置される。例えば、第１方向はチャンネル方向、第２方向はスライス方向である。ここで、チャンネル方向は回転フレーム１７の円周方向、スライス方向はＺ方向である。なお、このような検出器は、多列検出器と呼ばれる。

【0016】

検出素子は、シンチレータ、フォトダイオード、光子計数型検出回路及び積分型検出回路を有する。検出素子がシンチレータ及びフォトダイオードを有する検出器は、固体検出器と呼ばれる。光子計数型検出回路の入力端子は、フォトダイオードの出力端子に接続されている。光子計数型検出回路の出力端子は、データ収集回路１６の入力端子に接続されている。積分型検出回路の入力端子は、フォトダイオードの出力端子に接続されている。積分型検出回路の出力端子は、データ収集回路１６の入力端子に接続されている。

【0017】

検出素子は、次のような方法により、入射したＸ線の光子を応答波形又は電圧パルスに変換する。検出素子は、入射したＸ線の光子をシンチレータにより光に変換する。検出素子は、この光をフォトダイオードにより電荷に変換する。この電荷は、光子計数型検出回路及び積分型検出回路へ出力される。光子計数型検出回路は、データ収集回路１６へ応答波形を出力する。応答波形は、Ｘ線管１４１の各位置において各検出素子に入射した個々の光子により発生した電圧の時系列データである。積分型検出回路は、データ収集回路１６へ電圧パルスを出力する。電圧パルスは、Ｘ線管１４１の各位置において各検出素子に入射した全ての光子により発生した電圧を合算したものである。

【0018】

なお、検出器１５は、直接変換型の検出器でもよい。直接変換型の検出器とは、検出素子に入射したＸ線を直接電荷に変換する検出器である。この電荷は、Ｘ線の入射によって発生する電子が正電位の集電電極に向かって移動すること及びＸ線の入射によって発生する正孔が負電位の集電電極に向かって移動することの少なくとも一方により出力される。

【0019】

データ収集回路１６は、光子計数機能１６１と、線量測定機能１６２と、投影データ生成機能１６３と、変換機能１６４とを有する。これらの機能の詳細は、後述する。データ収集回路１６は、例えば、プロセッサにより実現される。なお、データ収集回路１６は、ＤＡＳ（Data Acquisition System）とも呼ばれる。

【0020】

回転フレーム１７は、Ｘ線照射装置１４と検出器１５とを被写体Ｐを挟んで対向するように支持する円環状のフレームである。回転フレーム１７は、架台駆動回路１３により駆動され、被写体Ｐを中心とした円軌道上を高速で回転する。

【0021】

寝台２０は、天板２１と、寝台駆動回路２２とを備える。天板２１は、被写体Ｐが載せられる板状の部材である。寝台駆動回路２２は、被写体Ｐが載せられた天板２１を体軸方向へ移動させることにより、被写体Ｐを架台１０の撮影口内で移動させる。寝台駆動回路２２は、後述する記憶回路３５に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。

【0022】

コンソール３０は、入力回路３１と、ディスプレイ３２と、投影データ記憶回路３３と、画像記憶回路３４と、記憶回路３５と、処理回路３６とを備える。

【0023】

入力回路３１は、指示や設定を入力するユーザにより使用される。入力回路３１は、例えば、マウス、キーボードに含まれる。入力回路３１は、ユーザが入力した指示や設定を処理回路３６に転送する。入力回路３１は、例えば、プロセッサにより実現される。

【0024】

ディスプレイ３２は、ユーザが参照するモニタである。ディスプレイ３２は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイである。ディスプレイ３２は、例えば、再構成画像、ユーザが指示や設定を入力する際に使用するＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示する旨の指示を処理回路３６から受ける。ディスプレイ３２は、この指示に基づいて、例えば、再構成画像、ＧＵＩを表示する。再構成画像は、例えば、形態画像、物質弁別画像、電子密度画像、実効原子番号画像、単色Ｘ線画像である。形態画像は、積分型投影データを再構成することにより生成される。或いは、形態画像は、複数のエネルギー帯のＸ線の光子の数を合算した光子計数型投影データを再構成することにより生成される。なお、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１は、ディスプレイ３２を有しなくてもよい。

【0025】

投影データ記憶回路３３は、後述する前処理機能３６２により生成された生データ（Raw Data）を記憶する。画像記憶回路３４は、後述する画像生成機能３６３により生成された再構成画像を記憶する。

【0026】

記憶回路３５は、高電圧発生回路１１、コリメータ調整回路１２、架台駆動回路１３及びデータ収集回路１６が上述した機能を実現するためのプログラムを記憶する。記憶回路３５は、寝台駆動回路２２が上述した機能を実現するためのプログラムを記憶する。記憶回路３５は、処理回路３６が後述する機能それぞれを実現するためのプログラムを記憶する。

【0027】

投影データ記憶回路３３、画像記憶回路３４及び記憶回路３５は、記憶されている情報をコンピュータにより読み出すことができる記憶媒体を有する。記憶媒体は、例えば、ハードディスクである。

【0028】

処理回路３６は、スキャン制御機能３６１、前処理機能３６２、画像生成機能３６３、補正機能３６４、算出機能３６５、表示制御機能３６６及び制御機能３６７を有する。補正機能３６４は、検出素子の検出特性に基づいて光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数を補正する。画像生成機能３６３は、補正機能３６４が補正した結果に基づいて再構成画像を生成する。算出機能３６５は、補正機能３６４が補正した結果に基づいて再構成画像が有する画素の信頼度を算出する。これらの機能の詳細は、後述する。処理回路３６は、例えば、プロセッサにより実現される。

【0029】

図２から図８を参照しながら、実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１の処理の一例について説明する。図２は、実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置が行う処理の一例を示すフローチャートである。また、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１が行う処理の一例の説明では、図３から図８を適宜参照する。

【0030】

処理回路３６は、図２に示すように、被写体をスキャンし、Ｘ線の光子の数の計数及びＸ線の線量の測定を行う（ステップＳ１）。ステップＳ１の処理は、例えば、次のようなものである。

【0031】

処理回路３６は、記憶回路３５からスキャン制御機能３６１に相当するプログラムを読み出して実行する。スキャン制御機能３６１は、スキャンを実行するために光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１を制御する機能である。処理回路３６は、例えば、スキャン制御機能３６１を実行することにより、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１を次のように制御する。

【0032】

処理回路３６は、寝台駆動回路２２を制御することにより、被写体Ｐを架台１０の撮影口内へ移動させる。処理回路３６は、架台駆動回路１３を制御することにより、被写体Ｐのスキャンを実行させる。具体的には、処理回路３６は、高電圧発生回路１１を制御することにより、Ｘ線管１４１へ管電圧を供給させる。処理回路３６は、コリメータ調整回路１２を制御することにより、コリメータ１４３の開口度及び位置を調整する。また、処理回路３６は、架台駆動回路１３を制御することにより、回転フレーム１７を回転させる。

【0033】

光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１が実行するスキャンは、例えば、コンベンショナルスキャン、ヘリカルスキャン、ステップアンドシュートである。コンベンショナルスキャンは、天板２１に載せられた被写体Ｐの位置を固定した状態で被写体Ｐをスキャンする方式である。ヘリカルスキャンは、天板２１に載せられた被写体Ｐを体軸方向に移動させながら被写体Ｐをスキャンする方式である。ステップアンドシュートは、天板２１に載せられた被写体Ｐの位置を一定の間隔で移動させてコンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行う方式である。

【0034】

処理回路３６は、データ収集回路１６を制御することにより、Ｘ線の光子の数の計数及びＸ線の線量の測定を行う。データ収集回路１６は、例えば、次のような処理を行う。

【0035】

データ収集回路１６は、記憶回路３５から光子計数機能１６１に相当するプログラムを読み出して実行する。光子計数機能１６１は、光子計数型検出回路が出力した応答波形が所定の閾値を超えている状態が継続する事象の数を計数する。これにより、光子計数機能１６１は、検出素子に入射したＸ線の光子の数を計数する。また、光子計数機能１６１は、検出素子が出力した応答波形の波高や波形面積を算出する。これにより、光子計数機能１６１は、検出素子に入射したＸ線の光子のエネルギーを算出する。したがって、光子計数機能１６１は、Ｘ線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯、Ｘ線管１４１の位置及び検出素子ごとにＸ線の光子の数を計数することができる。

【0036】

データ収集回路１６は、記憶回路３５から線量測定機能１６２に相当するプログラムを読み出して実行する。線量測定機能１６２は、積分型検出回路が出力した電圧パルスを積分する。これにより、線量測定機能１６２は、検出素子に入射したＸ線の線量を測定する。

【0037】

処理回路３６は、図２に示すように、光子計数型投影データ及び積分型投影データを生成する（ステップＳ２）。ステップＳ２の処理は、例えば、次のようなものである。

【0038】

データ収集回路１６は、記憶回路３５から投影データ生成機能１６３に相当するプログラムを読み出して実行する。投影データ生成機能１６３は、検出素子が出力した応答波形又は電圧パルスに基づいて投影データを生成する機能である。投影データは、例えば、サイノグラムである。サイノグラムとは、Ｘ線管１４１の各位置において各検出素子に入射したＸ線の光子の数又はＸ線の線量を並べたデータである。ここで、Ｘ線管１４１の位置は、ビュー（View）と呼ばれる。すなわち、サイノグラムは、ビュー方向及びチャンネル方向を軸とする二次元直交座標系に、Ｘ線の光子の数又はＸ線の線量を割り当てたデータである。投影データ生成機能１６３は、例えば、スライス方向の列単位で、サイノグラムを生成する。

【0039】

投影データ生成機能１６３は、光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数に基づいて光子計数型投影データを生成する。光子計数型投影データの各画素の輝度は、Ｘ線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯、Ｘ線管の位置及び検出素子ごとに計数されたＸ線の光子の数を表す。投影データ生成機能１６３は、線量測定機能１６２が測定したＸ線の線量に基づいて積分型投影データを生成する。積分型投影データの各画素の輝度は、Ｘ線管１４１の各位置及び各検出素子に入射したＸ線の線量を表す。

【0040】

なお、データ収集回路１６は、記憶回路３５から投影データ生成機能１６３に相当するプログラムを読み出して実行する前に、記憶回路３５から変換機能１６４に相当するプログラムを読み出して実行してもよい。変換機能１６４は、光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数から被写体Ｐを透過する際のＸ線の減弱係数を算出し、又は光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数から被写体Ｐを透過する際のＸ線の透過距離を算出する機能である。

【0041】

この場合、投影データ生成機能１６３は、光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数に基づいて、被写体Ｐを透過する際のＸ線の減弱係数又は被写体Ｐを透過する際のＸ線の透過距離を表す光子計数型投影データを生成する。ある光子計数型投影データ上の座標で計数された光子数のエネルギー分布（エネルギースペクトル）をＩ、Ｘ線管１４１から曝射されて被写体Ｐに入射する前のＸ線のエネルギースペクトルをＩ_０ 、エネルギーをＥ、その座標に入射するＸ線の被写体Ｐでの減弱係数をμとすると、下記の式（１）が成り立つ。

【0042】

【数1】

【0043】

ここで、Ｌは、被写体Ｐの透過距離を表す。被写体Ｐが一種類の物質でできており、減弱係数μが既知であれば、式（１）は、下記の式（２）により透過距離に変換できる。

【0044】

【数2】

【0045】

しかし、通常、被写体Ｐは、患者であるため、複数の物質から成っている。また、造影撮影の場合、Ｘ線ＣＴ装置１は、造影剤を弁別した再構成画像を生成することが求められる。このため、例えば、二つの基底物質（筋肉組織、骨、造影剤等のうちの二つ）を想定すると、式（２）は、下記の式（３）となる。

【0046】

【数3】

【0047】

変換機能１６４は、二つの物質の透過距離Ｌ_１、Ｌ_２を算出する。二つの物質の透過距離Ｌ_１、Ｌ_２は、エネルギーＥに関して複数算出される。このため、変換機能１６４は、それらを統計的に解いて透過距離Ｌ_１、Ｌ_２を求める。なお、基底物質の数は、特に限定されない。

【0048】

また、積分型投影データから透過距離Ｌ（＝Ｌ_１＋Ｌ_２）が予め求められている場合、変換機能１６４は、減弱係数を求めることができる。基底物質の想定がある場合、変換機能１６４は、基底物質の質量減弱係数から物質の密度に変換することもできる。

【0049】

投影データ生成機能１６３は、このように算出した透過距離や減弱係数を投影データの画素の輝度値とすることで、透過距離や減弱係数の光子計数型投影データを生成することができる。

【0050】

処理回路３６は、図２に示すように、積分型投影データに前処理を施す（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理は、例えば、次のようなものである。

【0051】

処理回路３６は、記憶回路３５から前処理機能３６２に相当するプログラムを読み出して実行する。前処理機能３６２は、データ収集回路１６により生成された投影データを補正する機能である。この補正は、例えば、対数変換、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正、散乱線補正である。前処理機能３６２により補正された積分型投影データは、投影データ記憶回路３３に格納される。なお、前処理機能３６２により補正された積分型投影データは、生データとも呼ばれる。

【0052】

処理回路３６は、図２に示すように、積分型投影データを再構成し、形態画像を生成する（ステップＳ４）。ステップＳ４の処理は、例えば、次のようなものである。

【0053】

処理回路３６は、記憶回路３５から画像生成機能３６３に相当するプログラムを読み出して実行する。画像生成機能３６３は、投影データ記憶回路３３に格納されている積分型投影データを再構成し、形態画像を生成する機能を含む。再構成方法は、例えば、逆投影処理、逐次近似法である。また、逆投影処理は、例えば、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法である。画像生成機能３６３により生成された形態画像は、画像記憶回路３４に格納される。なお、ステップＳ４で生成される形態画像は、二次元の形態画像及び三次元の形態画像のいずれでもよい。

【0054】

処理回路３６は、形態画像に基づいて被写体の各点を透過したＸ線の透過線量を算出する（ステップＳ５）。ステップＳ５の処理は、例えば、次のようなものである。

【0055】

処理回路３６は、記憶回路３５から補正機能３６４に相当するプログラムを読み出して実行する。補正機能３６４は、被写体Ｐの各点に対応するステップＳ４で生成した形態画像の各点において、当該点を透過し、検出素子に入射するＸ線の透過線量を算出する。具体的には、補正機能３６４は、被写体Ｐの各点に対応するステップＳ４で生成した形態画像の各点を通る直線でＣＴ値を線積分して算出した値に基づいて、当該点を透過するＸ線の透過線量を算出する。或いは、補正機能３６４は、積分型投影データの各画素の輝度に基づいて、被写体Ｐの各点において、当該点を透過するＸ線の透過線量を算出してもよい。なお、ステップＳ５で算出されるＸ線の透過線量は、Ｘ線の入射角度に依存する。そこで、図３、図４及び図５を参照しながら、Ｘ線の入射角度に対する、ステップＳ５で算出されるＸ線の透過線量の振る舞いについて説明する。

【0056】

図３は、Ｘ線の線減弱係数が均一な被写体の一例を示す図である。光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１が行う処理の一例の説明では、図３に示した被写体Ｐ１がスキャンされる場合を例に挙げる。被写体Ｐ１は、中心軸がＺ軸と平行であり、底面がＸＹ平面と平行な楕円柱である。また、被写体Ｐ１のＸ線の線減弱係数は、均一である。

【0057】

図４は、図３の点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄ及び点Ｅを透過するＸ線の入射角度とこれらの点を透過するＸ線の透過距離との関係を示す図である。以下の説明では、これら五つの点を透過するＸ線は、ＸＹ平面に平行な平面内を通過するものとする。さらに、これらの点を透過するＸ線の入射角度を点Ａから＋Ｘ方向へ延びる半直線から測定した角度θで定義する。

【0058】

点Ａを透過するＸ線の透過距離の入射角度に対する振る舞いは、図４に示すように、入射角度が９０度の点を境に対称な下に凸の曲線となる。また、点Ａを透過するＸ線の透過距離は、図４に示すように、入射角度が０度及び１８０度のときに最大となり、入射角度が９０度のときに最小となる。点Ａを透過するＸ線の透過距離の最大値は、被写体Ｐ１の底面の長軸の長さに等しい。点Ａを透過するＸ線の透過距離の最小値は、被写体Ｐ１の底面の短軸の長さに等しい。これらは、点Ａが被写体Ｐ１の中心軸上に位置していることによる。

【0059】

図５は、図３の点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄ及び点Ｅを透過するＸ線の入射角度とこれらの点を透過するＸ線の透過線量との関係を示す図である。図５は、被写体Ｐ１の透過距離がゼロである場合のＸ線の線量を１００としている。図３に示した点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄ及び点Ｅを透過するＸ線の線量の入射角度に対する振る舞いは、図５に示すように、図４に示した各曲線の上下を反対にしたような曲線となる。これは、被写体Ｐ１の線減弱係数が均一であることによる。

【0060】

点Ｂ、点Ｃ又は点Ｄを透過するＸ線の透過距離の入射角度に対する振る舞いは、図４に示すように、下に凸の曲線となる。点Ｂ、点Ｃ又は点Ｄを透過するＸ線の透過距離の最大値は、被写体Ｐ１の底面の長軸の長さより小さい。点Ｂ、点Ｃ又は点Ｄを透過するＸ線の透過距離の最大値は、被写体Ｐ１の底面の短軸の長さより小さい。また、点Ｃを透過するＸ線の透過距離の最小値は、点Ｂを透過するＸ線の透過距離の最小値より小さく、点Ｃを透過するＸ線の透過距離の最小値より大きい。さらに、点Ｃを透過するＸ線の透過距離が最小となる入射角度は、点Ｂを透過するＸ線の透過距離が最小となる入射角度より小さく、点Ｃを透過するＸ線の透過距離の最小値より大きい。これらは、点Ｂ、点Ｃ及び点Ｄが
被写体Ｐ１の中心軸上の点を中心とするＸＹ座標の第２象限に位置しており、点Ｃが点Ｂよりも被写体Ｐ１の表面に近く、点Ｄよりも被写体Ｐ１の表面から遠い場所に位置していることによる。

【0061】

点Ｅを透過するＸ線の透過距離の入射角度に対する振る舞いは、図４に示すように、単調に減少する部分、ゼロで一定となっている部分及び単調に増加する部分を含む。また、点Ｅを透過するＸ線の透過距離がゼロとなる入射角度は、９０度よりも小さい。これらは、被写体Ｐ１の中心軸上の点を中心とするＸＹ座標の第２象限であり、被写体Ｐ１の外側である領域に点Ｅが位置していることによる。

【0062】

このように、被写体Ｐ１の各点を透過して検出素子に入射するＸ線の線量は、同じ点であっても入射角度により異なる。したがって、被写体Ｐ１の同じ点であっても、光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数が受けるパルスパイルアップの影響は、Ｘ線の入射角度により異なる。

【0063】

処理回路３６は、ステップＳ５で算出した透過線量に基づいて光子計数型投影データを補正する（ステップＳ６）。ステップＳ６の処理は、例えば、次のようなものである。

【0064】

処理回路３６は、記憶回路３５から補正機能３６４に相当するプログラムを読み出して実行する。補正機能３６４は、算出した線量に基づいてＸ線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯、Ｘ線管１４１の位置及び検出素子ごとに光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数を補正する。すなわち、補正機能３６４は、光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数を、光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数が検出素子に入射したＸ線の光子の数に比例すると仮定した場合の数に補正する。補正機能３６４は、この補正を行う際、図６に示した関係を使用する。

【0065】

図６は、検出素子に入射したＸ線の線量とＸ線の光子の数との関係を示す図である。図６に示した点線Ｄは、光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数が検出素子に入射したＸ線の線量に比例すると仮定した場合における両者の関係を表している。図６に示した実線Ｓは、検出素子に入射したＸ線の線量に対する光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数の振る舞いを表している。すなわち、実線Ｓは、検出素子の検出特性を表している。図６に示すように、検出素子に入射するＸ線の線量が増加する程、点線Ｄが示すＸ線の光子の数と実線Ｓが示すＸ線の光子の数の差は、増加している。これは、Ｘ線の線量が増加する程、パルスパイルアップが発生し易くなるからである。

【0066】

補正機能３６４は、各線量において、実線Ｓが示しているＸ線の光子の数に所定の定数を掛け、点線Ｄが示しているＸ線の光子の数になるよう補正する。この所定の定数は、線量によって異なる。つまり、実線Ｓは、Ｘ線の線量に対する補正前のＸ線の光子の数の振る舞いを表す。また、点線Ｄは、Ｘ線の線量に対する補正後のＸ線の光子の数の振る舞いを表す。

【0067】

実線Ｓ上のエラーバーは、光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数の各線量における誤差を表している。これらの誤差は、例えば、各線量において光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数の標準偏差の二倍の範囲となる。点線Ｄ上のエラーバーは、補正機能３６４が補正したＸ線の光子の数の各線量における誤差を表している。これらの誤差は、例えば、各線量において光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数の誤差に上述した所定の定数を掛けた範囲である。図６に示すように、検出素子に入射したＸ線の線量が大きい程、補正機能３６４が補正したＸ線の光子の数の各線量における誤差は、大きくなる。なお、上述した誤差は、検出素子に入射するＸ線の光子の数のポワソン分布に基づいて算出してもよい。

【0068】

処理回路３６は、図２に示すように、補正した光子計数型投影データに前処理を施す（ステップＳ７）。処理回路３６は、ステップＳ３と同様、記憶回路３５から前処理機能３６２に相当するプログラムを読み出して実行する。前処理機能３６２は、光子計数型投影データにステップＳ３と同様の補正を施す。前処理機能３６２により補正された光子計数型投影データは、投影データ記憶回路３３に格納される。なお、前処理機能３６２により補正された光子計数型投影データは、生データとも呼ばれる。

【0069】

処理回路３６は、図２に示すように、前処理を施した光子計数型投影データを再構成し、物質弁別画像を生成する（ステップＳ８）。処理回路３６は、ステップＳ４と同様、記憶回路３５から画像生成機能３６３に相当するプログラムを読み出して実行する。画像生成機能３６３は、投影データ記憶回路３３に格納されている光子計数型投影データを再構成し、物質弁別画像を生成する機能を含む。再構成方法は、ステップＳ４で説明した通りである。画像生成機能３６３により生成された物質弁別画像は、画像記憶回路３４に格納される。なお、画像生成機能３６３は、物質弁別画像、電子密度画像、実効原子番号画像及び単色Ｘ線画像の少なくとも一つを生成してもよい。

【0070】

処理回路３６は、図２に示すように、ステップＳ６で行われた補正の結果に基づいて信頼度を算出する（ステップＳ９）。ステップＳ９の処理は、例えば、次のようなものである。

【0071】

処理回路３６は、記憶回路３５から算出機能３６５に相当するプログラムを読み出して実行する。算出機能３６５は、補正機能３６４が補正した結果に基づいて再構成画像が有する画素の信頼度を算出する機能である。算出機能３６５は、例えば、次のようにして信頼度を算出する。

【0072】

図７は、検出素子に入射したＸ線の線量と補正機能がＸ線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数との関係を示す図である。図７に示した閾値Ｔｈは、補正機能３６４が補正したＸ線の光子の数が信頼できるか否かを決定するものである。閾値Ｔｈは、例えば、算出機能３６５が決定する。誤差の逆数が閾値Ｔｈを超える場合、補正機能３６４が補正したＸ線の光子の数は、信頼できると判断される。誤差の逆数が閾値Ｔｈ以下である場合、補正機能３６４が補正したＸ線の光子の数は、信頼できないと判断される。

【0073】

誤差の逆数は、図７に示すように、検出素子に入射したＸ線の線量が０から６０の範囲において閾値Ｔｈを超えている。したがって、検出素子に入射したＸ線の線量が０から６０の範囲にある場合、補正機能３６４が補正したＸ線の光子の数は、信頼できると判断される。誤差の逆数は、図７に示すように、検出素子に入射したＸ線の線量が６０から１００の範囲において閾値Ｔｈ以下となっている。したがって、検出素子に入射したＸ線の線量が６０から１００の範囲にある場合、補正機能３６４が補正したＸ線の光子の数は、信頼できないと判断される。

【0074】

算出機能３６５は、被写体Ｐ１の各点において、補正機能３６４が当該点を透過するＸ線の光子の数を補正する際に生じる誤差に基づいて信頼度を算出する。算出機能３６５は、例えば、被写体Ｐ１の各点において、補正機能３６４が当該点を透過するＸ線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が所定の閾値を超える角度範囲を全角度範囲で割った値を信頼度として算出する。

【0075】

まず、算出機能３６５は、被写体Ｐ１の各点において、当該点を透過するＸ線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が閾値Ｔｈを超える角度範囲を特定する。すなわち、算出機能３６５は、被写体Ｐ１の各点において、当該点を透過するＸ線の線量が０から６０の範囲にある角度範囲を特定する。次に、算出機能３６５は、線量が０から６０の範囲にある角度範囲を全角度範囲で割った値を信頼度として算出する。また、線量が０から６０の範囲にある角度範囲が複数存在する場合、算出機能３６５は、これらを合計した角度範囲を全角度範囲で割った値を信頼度として算出する。なお、スキャン制御機能３６１がフルスキャンを行う場合、全角度範囲は、３６０度を意味する。また、スキャン制御機能３６１がハーフスキャンを行う場合、全角度範囲は、１８０度を意味する。

【0076】

処理回路３６は、図２に示すように、形態画像、物質弁別画像及び信頼度を表示する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の処理は、例えば、次のようなものである。

【0077】

処理回路３６は、記憶回路３５から表示制御機能３６６に相当するプログラムを読み出して実行する。表示制御機能３６６は、再構成画像や信頼度をディスプレイ３２に表示させる機能である。

【0078】

表示制御機能３６６は、例えば、図８に示すように、信頼度を再構成画像と共に表示する。具体的には、例えば、表示制御機能３６６は、閉曲線Ｌ８０、閉曲線Ｌ９０及び閉曲線Ｌ１００によりディスプレイ３２に信頼度を表示させている。閉曲線Ｌ８０は、この閉曲線に囲まれた領域内の各画素の輝度の信頼度が８０以上であることを表している。閉曲線Ｌ９０は、この閉曲線に囲まれた領域内の各画素の輝度の信頼度が９０以上であることを表している。閉曲線Ｌ１００は、この閉曲線に囲まれた領域内の各画素の輝度の信頼度が１００であることを表している。

【0079】

また、表示制御機能３６６は、図８に示すように、信頼度を物質弁別画像ＩＭに重ねて表示している。具体的には、表示制御機能３６６は、信頼度を示す閉曲線Ｌ８０、閉曲線Ｌ９０及び閉曲線Ｌ１００を物質弁別画像ＩＭに重ねて表示している。さらに、表示制御機能３６６は、例えば、表示しているカーソルが移動する際に信頼度を表示するようにしてもよい。具体的には、表示制御機能３６６は、表示しているカーソルが移動する際に信頼度を示す閉曲線Ｌ８０、閉曲線Ｌ９０及び閉曲線Ｌ１００を表示するようにしてもよい。なお、表示制御機能３６６は、信頼度を物質弁別画像ＩＭの代わりに、電子密度画像、実効原子番号画像又は単色Ｘ線画像に重ねて表示してもよい。

【0080】

以上、実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１について説明した。上述したように、処理回路３６は、補正機能３６４により検出素子の検出特性に基づいて光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数を補正し、算出機能３６５により補正機能３６４が補正した結果に基づいて再構成画像が有する画素の信頼度を算出し、ディスプレイ３２に信頼度を表示させる。このため、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１は、読影医に対し、適正な診断を容易に行うことが可能な再構成画像を提供することができる。

【0081】

図３、図４及び図５を参照しながら説明したように、Ｘ線が透過する点が被写体の表面に近づく程、被写体を透過するＸ線の透過距離は短くなり、検出素子に入射するＸ線の線量は大きくなる。この現象は、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１において、特に起こりやすい。ななぜなら、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１は、投影データを収集するために被写体に様々な方向からＸ線を照射するからである。したがって、上述した効果は、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１にとって重要である。

【0082】

なお、光子計数型投影データの各画素の輝度が変換機能１６４が算出した減弱係数又は透過距離を表している場合でも、算出機能３６５は、光子の数を補正する場合と同様の処理により、信頼度を算出することが可能である。

【0083】

光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線の線量の測定を行わなくてもよい。すなわち、検出素子は、積分型検出回路を有していなくてもよい。この場合、データ収集回路１６は、記憶回路３５から線量測定機能１６２に相当するプログラムを読み出して実行する。線量測定機能１６２は、例えば、光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数をエネルギー積分することにより、検出素子に入射したＸ線の線量を算出する。

【0084】

スキャン制御機能３６１は、再構成画像の関心領域に含まれる画素の信頼度の大きさの指標となる統計量が所定の閾値よりも小さい場合、Ｘ線管１４１に前回照射したＸ線よりも線量が低いＸ線を照射させ、被写体Ｐをスキャンさせてもよい。ここで、信頼度の大きさの指標となる統計量とは、標準偏差、分散等、信頼度の広がりを表す統計量ではなく、最小値、最大値、中央値、平均値等、信頼度の大きさを表す統計量を意味する。また、関心領域は、再構成画像全体に設定されることもある。

【0085】

スキャン制御機能３６１は、例えば、図６に示した線量８０のＸ線により収集された投影データから生成された再構成画像の関心領域に含まれる画素の信頼度の大きさの指標となる統計量が所定の閾値よりも小さい場合、Ｘ線管１４１に図６に示した線量４０のＸ線を照射させ、被写体Ｐをスキャンさせてもよい。これにより、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１は、関心領域を正確に描出した再構成画像を生成することができる。

【0086】

ただし、この場合、スキャン制御機能３６１は、Ｘ線の線量を統計的な揺らぎが発生する水準まで低くすることはない。これは、次の理由による。検出素子に入射するＸ線の線量が低過ぎると、検出素子が光子計数型検出回路及び積分型検出回路へ出力する電荷が小さくなり過ぎてしまう。このため、投影データ生成機能１６３は、信号雑音比が高い投影データを生成することができなくなってしまう。

【0087】

補正機能３６４は、被写体の各点を透過するＸ線がＸＹ平面と交差する平面内を通過する場合も、ステップＳ５の処理を行うことができる。この場合も、補正機能３６４は、Ｘ線と被写体の表面が交差する二つの点の距離を透過距離として算出する。なお、この場合も、透過距離は、Ｘ線の入射角度に依存する。

【0088】

算出機能３６５は、診断に使用される値を算出し、この値と信頼度とを対応付けてもよい。算出機能３６５は、例えば、再構成画像にコンピュータ支援診断（Computer-Aided Diagnosis：ＣＡＤ）を適用し、放射線治療を施す範囲を示す座標や体積を算出する。算出機能３６５は、放射線治療を施す範囲を示す座標や体積と信頼度とを対応付ける。また、表示制御機能３６６は、放射線治療を施す範囲を示す座標や体積と共にこれに対応付けられた信頼度をディスプレイ３２に表示してもよい。この場合、信頼度の表示方法は、特に限定されない。或いは、表示制御機能３６６は、対応付けられた信頼度に基づいて算出された放射線治療を施す範囲を示す座標や体積の誤差を表示してもよい。この場合、誤差の表示方法は、特に限定されない。

【0089】

或いは、算出機能３６５は、カルシウムの物質弁別画像に基づいて血管の狭窄率を算出する。算出機能３６５は、狭窄率と信頼度とを対応付ける。また、表示制御機能３６６は、狭窄率と共にこれに対応付けられた信頼度をディスプレイ３２に表示してもよい。この場合、信頼度の表示方法は、特に限定されない。或いは、表示制御機能３６６は、対応付けられた信頼度に基づいて算出された狭窄率の誤差を表示してもよい。この場合、誤差の表示方法は、特に限定されない。

【0090】

信頼度は、診断に使用される値の信頼性の指標となる。このため、信頼度は、この値を使用する診断を行う際の判断材料となる。信頼度は、例えば、放射線治療の計画を立案する際の判断材料となる。

【0091】

医師は、放射線治療を施す範囲の座標及び体積により適切な放射線治療の計画が変わる場合、放射線治療を施す範囲及びその信頼度を考慮し、放射線治療の計画を変更する。例えば、医師は、被写体の表面と放射線治療を施す範囲との間に放射線治療に使用される放射線を大きく減衰させる物質がある場合、放射線治療を施す範囲及びその信頼度を考慮し、放射線が通過する領域を変更する。或いは、医師は、放射線治療を施す範囲のうち信頼度が所定の閾値よりも小さい範囲は、放射線治療の対象から除外する。この場合、表示制御機能３６６は、放射線治療を施す範囲のうち信頼度が所定の閾値よりも小さい範囲が存在する旨を表示する画像をディスプレイ３２に表示してもよい。また、医師は、放射線治療の計画の立案に電子密度画像を使用してもよい。この場合、医師は、算出機能３６５が電子密度に基づいて算出した被検体Ｐ内における放射線の飛程や線量の分布及びこれらと対応付けられた信頼度を考慮し、放射線治療の計画を立案する。

【0092】

算出機能３６５は、ステップＳ９で述べた値以外の値を信頼度として算出してもよい。算出機能３６５は、例えば、以下に述べる値を信頼度として算出することができる。以下の説明では、誤差の逆数が検出素子に入射したＸ線の線量に対して図７のように振る舞い、閾値Ｔｈが図７のように決定されている場合を例に挙げる。

【0093】

算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、補正機能３６４が当該点を透過するＸ線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が所定の閾値を超える角度範囲を、当該誤差の逆数が当該所定の閾値以下となる角度範囲で割った値を信頼度として算出する。

【0094】

まず、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、当該点を透過するＸ線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が閾値Ｔｈを超える角度範囲を特定する。すなわち、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、当該点を透過するＸ線の線量が０から６０の範囲にある角度範囲を特定する。次に、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、当該点を透過するＸ線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が閾値Ｔｈ以下となる角度範囲を特定する。すなわち、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、当該点を透過するＸ線の線量が６０から１００の範囲にある角度範囲を特定する。

【0095】

そして、算出機能３６５は、線量が０から６０の範囲にある角度範囲を、線量が６０から１００の範囲にある角度範囲で割った値を信頼度として算出する。なお、線量が０から６０の範囲にある角度範囲が複数存在する場合、算出機能３６５は、これらを合計した角度範囲を使用して信頼度を算出する。また、線量が６０から１００の範囲にある角度範囲が複数存在する場合、算出機能３６５は、これらを合計した角度範囲を使用して信頼度を算出する。

【0096】

或いは、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、補正機能３６４が当該点を透過するＸ線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数を、Ｘ線の入射角度の範囲で積分することにより、画素の信頼度を算出する。算出機能３６５は、例えば、被写体Ｐの各点において、補正機能３６４が当該点を透過するＸ線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が所定の閾値を超える角度範囲で誤差の逆数を積分した値を、全角度範囲で誤差の逆数を積分した値で割った値を信頼度として算出する。

【0097】

まず、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、当該点を透過するＸ線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が閾値Ｔｈを超える角度範囲を特定する。すなわち、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、当該点を透過するＸ線の線量が０から６０の範囲にある角度範囲を特定する。次に、算出機能３６５は、線量が０から６０の範囲にある角度範囲で誤差の逆数を積分した値を、全角度範囲で誤差の逆数を積分した値で割った値を信頼度として算出する。

【0098】

或いは、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、補正機能３６４が当該点を透過するＸ線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数を、Ｘ線の入射角度の範囲で積分することにより、画素の信頼度を算出する。算出機能３６５は、例えば、被写体Ｐの各点において、補正機能３６４が当該点を透過するＸ線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が所定の閾値を超える角度範囲で誤差の逆数を積分した値を、誤差の逆数が所定の閾値以下となる角度範囲で誤差の逆数を積分した値で割った値を信頼度として算出する。

【0099】

まず、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、当該点を透過するＸ線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が閾値Ｔｈを超える角度範囲を特定する。すなわち、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、当該点を透過するＸ線の線量が０から６０の範囲にある角度範囲を特定する。次に、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、当該点を透過するＸ線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が閾値Ｔｈ以下となる角度範囲を特定する。すなわち、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、当該点を透過するＸ線の線量が６０から１００の範囲にある角度範囲を特定する。

【0100】

そして、算出機能３６５は、線量が０から６０の範囲にある角度範囲で誤差の逆数を積分した値を、線量が６０から１００の範囲にある角度範囲で誤差の逆数を積分した値で割った値で割った値を信頼度として算出する。なお、線量が０から６０の範囲にある角度範囲が複数存在する場合、算出機能３６５は、これらを合計した角度範囲を使用して信頼度を算出する。また、線量が６０から１００の範囲にある角度範囲が複数存在する場合、算出機能３６５は、これらを合計した角度範囲を使用して信頼度を算出する。

【0101】

或いは、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数が検出素子に入射したＸ線の光子の数に比例すると仮定した場合の数と光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数との差が所定の閾値を超える角度範囲を全角度範囲で割った値を信頼度として算出する。

【0102】

算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、当該点を透過するＸ線の図６の点線Ｄが示すＸ線の光子の数と図６の実線Ｓが示すＸ線の光子の数との差が所定の閾値を超える角度範囲を特定する。この所定の閾値は、補正機能３６４が補正したＸ線の光子の数が信頼できるか否かを決定するものである。この所定の閾値は、例えば、算出機能３６５が決定する。この差が所定の閾値未満である場合、補正機能３６４が補正したＸ線の光子の数は、信頼できると判断される。この差が所定の閾値以上である場合、補正機能３６４が補正したＸ線の光子の数は、信頼できないと判断される。そして、算出機能３６５は、上述した信頼度を算出する。

【0103】

或いは、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数が検出素子に入射したＸ線の光子の数に比例すると仮定した場合の数と光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数との差が所定の閾値未満である角度範囲を、当該差が所定の閾値以上となる角度範囲で割った値を信頼度として算出してもよい。

【0104】

或いは、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数が検出素子に入射したＸ線の光子の数に比例すると仮定した場合の数と光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数との差が所定の閾値未満である角度範囲で当該差を積分した値を、全角度範囲で当該差を積分した値で割った値を信頼度として算出する。

【0105】

まず、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、当該点を透過するＸ線の図６の点線Ｄが示すＸ線の光子の数と図６の実線Ｓが示すＸ線の光子の数との差が所定の閾値を超える角度範囲を特定する。そして、算出機能３６５は、上述した信頼度を算出する。

【0106】

或いは、算出機能３６５は、被写体Ｐの各点において、光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数が検出素子に入射したＸ線の光子の数に比例すると仮定した場合の数と光子計数機能１６１が計数したＸ線の光子の数との差が所定の閾値未満である角度範囲で差を積分した値を、差が所定の閾値以上となる角度範囲で差を積分した値で割った値を信頼度として算出してもよい。

【0107】

算出機能３６５がステップＳ９で算出する信頼度の代わりに上述した信頼度を算出した場合でも、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１は、上述した効果を奏する。

【0108】

上述したプロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（Programmable Logic Device：ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）である。また、プログラマブル論理デバイス（Programmable Logic Device：ＰＬＤ）は、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）である。

【0109】

上述した実施形態では、高電圧発生回路１１、コリメータ調整回路１２、架台駆動回路１３、データ収集回路１６、寝台駆動回路２２、処理回路３６は、記憶回路３５に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現したが、これに限定されない。記憶回路３５にプログラムを保存する代わりに、これらの回路それぞれにプログラムを直接組み込んでもよい。この場合、これらの回路は、直接組み込まれたプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。

【0110】

図１に示した各回路は、適宜分散又は統合されてもよい。例えば、処理回路３６は、スキャン制御機能３６１、前処理機能３６２、画像生成機能３６３、補正機能３６４、算出機能３６５、表示制御機能３６６及び制御機能３６７それぞれの機能を実行するスキャン制御回路、前処理回路、画像生成回路、補正回路、算出回路、表示制御回路及び制御回路に分散されてもよい。また、データ収集回路１６は、光子計数機能１６１、線量測定機能１６２、投影データ生成機能１６３及び変換機能１６４それぞれの機能を実行する光子計数回路、線量測定回路、投影データ生成回路及び変換回路に分散されてもよい。さらに、高電圧発生回路１１、コリメータ調整回路１２、架台駆動回路１３、データ収集回路１６、寝台駆動回路２２及び処理回路３６は、任意に統合されてもよい。

【0111】

また、上述したステップＳ１以外の処理は、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１ではなく、画像処理装置により行われてもよい。この画像処理装置は、補正機能及び算出機能を有する。補正機能は、Ｘ線管１４１が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯、Ｘ線管１４１の位置及び入射したＸ線の光子を検出する検出素子ごとに計数されたＸ線の光子の数を検出素子の検出特性に基づいて補正する。算出機能は、補正機能が補正した結果に基づいて再構成画像が有する画素の信頼度を算出する。

【0112】

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、再構成画像を使用した診断を適切に行うことができる。

【0113】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0114】

１４１ Ｘ線管
１５ 検出器
１６１ 光子計数機能
３６４ 補正機能
３６５ 算出機能
３２ ディスプレイ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】