特開 2024-53343 Ｘ線ＣＴ装置、プログラム及び情報処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024053343

(43)【公開日】2024-04-15

(54)【発明の名称】Ｘ線ＣＴ装置、プログラム及び情報処理方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/03 20060101AFI20240408BHJP

【ＦＩ】

A61B6/03 373

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022159546

(22)【出願日】2022-10-03

(71)【出願人】

【識別番号】000113263

【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】西出 明彦

【テーマコード（参考）】

4C093

【Ｆターム（参考）】

4C093AA22

4C093EA07

4C093FC18

4C093FC19

4C093FC24

4C093GA01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ビームハードニング補正を効率的に行うことができるＸ線ＣＴ装置等を提供する。
【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置から照射され、被検査物を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを含み、管電圧が異なる少なくとも２種類のＸ線エネルギーのＸ線投影データを収集しデュアルエナジー断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線検出器にて検出されたＸ線投影データに基づき、少なくとも２種類の密度断層像、モノクロマチック断層像を含むＸ線デュアルエナジー断層像を再構成する画像再構成部と、前記Ｘ線投影データに対し、ビームハードニング補正を行うＢＨ補正部とを備え、前記ＢＨ補正部は、複数の物質が既知の割合で混合したファントムを用いて、低い管電圧及び高い管電圧での断層像におけるＸ線吸収係数それぞれに応じて決定されるＣＴ値が線型に近くなるように前記Ｘ線投影データを補正する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置から照射され、被検査物を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを含み、管電圧が異なる少なくとも２種類のＸ線エネルギーのＸ線投影データを収集しデュアルエナジー断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、
前記Ｘ線検出器にて検出されたＸ線投影データに基づき、モノクロマチック断層像を含むＸ線デュアルエナジー断層像を再構成する画像再構成部と、
前記Ｘ線投影データに対し、ビームハードニング補正を行うＢＨ補正部とを備え、
前記ＢＨ補正部は、複数の物質が既知の割合で混合したファントムを用いて、低い管電圧及び高い管電圧での断層像におけるＸ線吸収係数それぞれに応じて決定されるＣＴ値が線型に近くなるように前記Ｘ線投影データを補正する
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。

【請求項2】

前記ファントムに混合される物質は、Ｘ線吸収係数が異なる２つの物質であり、
前記混合の割合は、Ｘ線吸収係数が低い物質に対するＸ線吸収係数が高い物質の濃度であり、
前記ＢＨ補正部は、複数の濃度による前記ファントムを用いて、低い管電圧及び高い管電圧での断層像におけるＸ線吸収係数それぞれに応じて決定されるＣＴ値が線型に近くなるように前記Ｘ線投影データを補正する
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ＢＨ補正部は、多項式補正を行うことによりＣＴ値が線型に近くなるように前記Ｘ線投影データを補正する
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】

前記ファントムに混合される物質は、水及びヨウ素を含み、
前記画像再構成部は、
水密度断層像及びヨウ素密度断層像の各画素の密度値を線型結合させたＸ線吸収係数を、空気のＸ線吸収係数と水のＸ線吸収係数とに基づきＣＴ値に変換し、
ＣＴ値によるモノクロマチック断層像を含むＸ線デュアルエナジー断層像を再構成する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項5】

前記画像再構成部は、前記ＢＨ補正部により補正されたＸ線投影データを用いて構成される低い管電圧及び高い管電圧の断層像を線型結合させて、水密度断層像及びヨウ素密度断層像を生成する
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項6】

前記ＢＨ補正部によってビームハードニング補正されたＸ線投影データに対し、フィルタ補正逆投影法（Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）を用いた処理を行い、ＣＴ値変換されたＸ線管電圧断層像を再構成する画像再構成処理部と、
前記画像再構成処理部によって再構成された水密度断層像及びＩｏｄｉｎｅ密度断層像に対し、密度データの変換処理を行い、水密度断層像とＩｏｄｉｎｅ密度断層像とを再構成する密度データ変換部と、
前記密度データ変換部よって再構成された水密度断層像とＩｏｄｉｎｅ密度断層像とを線型結合し、モノクロマチック断層像を再構成する線型結合部とを備える
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項7】

コンピュータに、
Ｘ線発生装置から照射され被検査物を通過したＸ線を検出するＸ線検出器にて検出され、管電圧が異なる少なくとも２種類のＸ線エネルギーのＸ線投影データを取得し、
前記Ｘ線投影データに対し、複数の物質が既知の割合で混合したファントムを用いて、低い管電圧及び高い管電圧での断層像におけるＸ線吸収係数それぞれに応じて決定されるＣＴ値が線型に近くなるようにビームハードニング補正する
処理を実行させるプログラム。

【請求項8】

コンピュータに、
Ｘ線発生装置から照射され被検査物を通過したＸ線を検出するＸ線検出器にて検出され、管電圧が異なる少なくとも２種類のＸ線エネルギーのＸ線投影データを取得し、
前記Ｘ線投影データに対し、複数の物質が既知の割合で混合したファントムを用いて、低い管電圧及び高い管電圧での断層像におけるＸ線吸収係数それぞれに応じて決定されるＣＴ値が線型に近くなるようにビームハードニング補正する
処理を実行させる情報処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、Ｘ線ＣＴ装置、プログラム及び情報処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スキャン中に１つのＸ線管でＸ線管電圧を低い電圧（たとえば８０ｋＶなど）と高い電圧（たとえば１４０ｋＶなど）とで切り替えつつ撮影するデュアルエネルギー撮影、２つのＸ線管でＸ線管電圧を低い電圧（たとえば８０ｋＶなど）と高い電圧（たとえば１４０ｋＶなど）で同時に撮影するデュアルエネルギー撮影、２層のＸ線検出器で低いＸ線エネルギー成分と高いＸ線エネルギー成分を収集するデュアルエネルギー撮影、半導体Ｘ線検出器で低いＸ線エネルギー成分と高いＸ線エネルギー成分を弁別して収集するデュアルエネルギー撮影ができるように構成されたＸ線ＣＴ装置が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－１００９１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示されたＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器にて検出されたＸ線投影データに対し、ビームハードニング補正を効率的に行う点については、考慮されていない。

【0005】

一つの側面では、Ｘ線検出器にて検出されたＸ線投影データに対し、ビームハードニング補正を効率的に行うことができるＸ線ＣＴ装置等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】

【0006】

本開示の一態様におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置から照射され、被検査物を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを含み、管電圧が異なる少なくとも２種類のＸ線エネルギーのＸ線投影データを収集しデュアルエナジー断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線検出器にて検出されたＸ線投影データに基づき、各管電圧の断層像、水密度断層像、Ｉｏｄｉｎｅ密度断層像、モノクロマチック断層像を含むＸ線デュアルエナジー断層像を再構成する画像再構成部と、前記Ｘ線投影データに対し、ビームハードニング補正を行うＢＨ補正部とを備え、前記ＢＨ補正部は、複数の物質が既知の割合で混合したファントムを用いて、低い管電圧及び高い管電圧での断層像におけるＸ線吸収係数それぞれに応じて決定されるＣＴ値が線型に近くなるように前記Ｘ線投影データを補正する。

【0007】

本開示の一態様におけるプログラムは、コンピュータに、Ｘ線発生装置から照射され被検査物を通過したＸ線を検出するＸ線検出器にて検出され、管電圧が異なる少なくとも２種類のＸ線エネルギーのＸ線投影データを取得し、前記Ｘ線投影データに対し、複数の物質が既知の割合で混合したファントムを用いて、低い管電圧及び高い管電圧での断層像におけるＸ線吸収係数それぞれに応じて決定されるＣＴ値が線型に近くなるようにビームハードニング補正する処理を実行させる。

【0008】

本開示の一態様における情報処理方法は、コンピュータに、Ｘ線発生装置から照射され被検査物を通過したＸ線を検出するＸ線検出器にて検出され、管電圧が異なる少なくとも２種類のＸ線エネルギーのＸ線投影データを取得し、前記Ｘ線投影データに対し、複数の物質が既知の割合で混合したファントムを用いて、低い管電圧及び高い管電圧での断層像におけるＸ線吸収係数それぞれに応じて決定されるＣＴ値が線型に近くなるようにビームハードニング補正する処理を実行させる。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、Ｘ線検出器にて検出されたＸ線投影データに対し、ビームハードニング補正を効率的に行うＸ線ＣＴ装置等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態１に係るＸ線ＣＴ装置の概要を示す模式図である。

【図2】Ｘ線発生装置及び２次元Ｘ線検出器から構成されるＸ線幾何学系と回転する撮影テーブルの位置関係を示す説明図である。

【図3】Ｘ線ＣＴ装置の概略動作を示すフロー図である。

【図4】Ｘ線ＣＴ装置の概略動作における前処理の詳細を示すフロー図である。

【図5】Ｘ線ＣＴ装置の概略動作におけるビームハードニング補正の詳細を示すフロー図である。

【図6】ファントムの濃度に応じて定まるＣＴ値に応じたビームハードニング補正に関する説明図である。

【図7】Ｘ線ＣＴ装置の概略動作における３次元逆投影処理を示すフロー図である。

【図8】デュアルエネルギー撮影による画像再構成において処理されるデータの流れを示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（実施形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、実施形態１に係るＸ線ＣＴ装置１の概要を示す模式図である。Ｘ線ＣＴ装置１は、操作コンソール２及び、Ｘ線検査室Ｒに配置される撮影テーブル４、Ｘ線発生装置５、制御コントローラ６、２次元Ｘ線検出器７、昇降機構８及びデータ収集装置９（ＤＡＳ：Data Acquisition System）を含む。更に、Ｘ線検査室Ｒには、撮像部１０が設けられており、当該撮像部１０は、操作コンソール２と通信可能に接続されており、Ｘ線ＣＴ装置１の一部位として構成されるものであってもよい。

【0012】

操作コンソール２は、入力装置２１、データ収集バッファ２２、モニタ２３、記憶装置２４及び中央処理装置３を含む。

【0013】

入力装置２１は、例えば、キーボート、マウス等のユーザ操作系の入力デバイス又は、他のコンピュータから送信されるデータが入力される通信系の入出力Ｉ／Ｆであってもよい。

【0014】

データ収集バッファ２２は、中央処理装置３と、Ｘ線検査室Ｒに配置されるデータ収集装置９とに通信可能に接続され、データ収集装置９から取得したＸ線検出器データを中央処理装置３に出力する。

【0015】

モニタ２３は、ディスプレイ等の表示装置である。Ｘ線検出器データは中央処理装置３によって処理され、当該Ｘ線検出器データから断層像に再構成された画像（デュアルエナジー断層像、Ｘ線デュアルエナジー断層像）が、モニタ２３上に表示される。中央処理装置３は、記憶装置２４に記憶されているプログラムを実行することにより、２次元Ｘ線検出器７（Ｘ線検出器）にて検出されたＸ線投影データに基づき、Ｘ線デュアルエナジー断層像を再構成する画像再構成部として機能する。

【0016】

記憶装置２４は、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の揮発性記憶領域及び、ＥＥＰＲＯＭ又はハードディスク等の不揮発性記憶領域を含む。記憶装置２４には、中央処理装置３が実行するプログラム及び処理時に参照するデータが予め記憶してある。記憶装置２４に記憶されたプログラムは、操作コンソール２が読み取り可能な記録媒体Ｍから読み出されたプログラムＰ（プログラム製品）を記憶したものであってもよい。また、図示しない通信網に接続されている図示しない外部コンピュータからプログラムＰ（プログラム製品）をダウンロードし、記憶装置２４に記憶させたものであってもよい。

【0017】

中央処理装置３は、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の計時機能を備えた演算処理装置を有し、記憶装置２４に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、断層像の再構成に関する処理等を含め、Ｘ線ＣＴ装置１に係る種々の情報処理、制御処理等を行う。

【0018】

Ｘ線発生装置５は、Ｘ線管コントローラ５４、Ｘ線管５１、Ｘ線フィルタ５３、ボータイフィルタ５３１及びコリメータ５２を含み、少なくとも２種類のＸ線エネルギーを用いることにより、高エネルギー及び低エネルギーによるデュアルエネルギー撮影が可能なように構成されている。

【0019】

Ｘ線管コントローラ５４は、制御コントローラ６と通信可能に接続され、制御コントローラ６から出力される制御信号、高電圧に基づき、Ｘ線管５１の管電圧を変更し、Ｘ線管５１からのＸ線の照射の開始及び停止を制御する。Ｘ線管コントローラ５４は、例えば、ＣＰＵ等の制御部及び記憶部がパッケージ化されたマイコン等により構成されるものであってもよい。

【0020】

Ｘ線管５１は、例えば、高エネルギーのＸ線及び、低エネルギーのＸ線を照射する。高エネルギー及び低エネルギーに対応するそれぞれＸ線管５１は、Ｘ線管コントローラ５４からの制御信号、高電圧に基づき当該Ｘ線管５１の管電圧が決定される。

【0021】

Ｘ線フィルタ５３は、高エネルギー(高いＸ線管電圧)及び低エネルギー(低いＸ線管電圧)のＸ線管５１それぞれに対応して設けられ、高エネルギーのＸ線が通過するＸ線フィルタ５３と、低エネルギーのＸ線が通過するＸ線フィルタ５３とを含む。又は、高エネルギー及び低エネルギー共通のＸ線フィルタ５３でも構わない。Ｘ線フィルタ５３には、フィルタ特性を可変させるフィルタ特性可変機構が設けられており、制御コントローラ６又はＸ線管コントローラ５４から出力される制御信号に基づき、当該フィルタ特性を変更することができる。フィルタ特性（Ｘ線フィルタ特性）は、例えば、当該フィルタの材質、及びフィルタの厚み（Ｘ線の通過距離）に基づき決定される特性である。Ｘ線フィルタ５３は、制御コントローラ６等からの制御信号に基づき、Ｘ線フィルタ５３に設けられるフィルタ特性可変機構によって、材質の異なるフィルタ、例えば、アルミニウムのフィルタを銅のフィルタに交換、又は同一の材質のフィルタにおいて厚みの異なるフィルタに交換することができる。ボータイフィルタ５３１は撮影視野のチャネル方向にＸ線吸収係数を変化させてチャネル方向の照射Ｘ線線質分布を制御する。

【0022】

Ｘ線の線質は、Ｘ線管５１の管電圧値又は、Ｘ線フィルタ５３のフィルタ特性に応じて変化するところ、Ｘ線発生装置５は、当該管電圧値及びＸ線フィルタ特性を可変する構成としていることにより、被検査物Ｈに対し適切な線質となる高エネルギー及び低エネルギーのＸ線を照射するため、効率的にデュアルエネルギー撮影を行うことができる。

【0023】

コリメータ５２は、例えば、スライス厚方向コリメータ及びチャネル方向コリメータを含み、Ｘ線管５１から発生したＸ線をコリメートして整形する。

【0024】

撮影テーブル４には、被検査物Ｈが載置され、制御コントローラ６から出力される制御信号に応じて、所定の回転数で回転する。撮影テーブル４が回転することにより、撮影テーブル４に載置される被検査物Ｈの全周にわたって、Ｘ線が照射される。本実施形態においては、撮影テーブル４が回転する場合に限定されず、撮影テーブル４は固定されており、Ｘ線発生装置５、２次元Ｘ線検出器７及びデータ収集装置９が、撮影テーブル４に対し回転するものであってもよい。すなわち、撮影テーブル４と、Ｘ線発生装置５、２次元Ｘ線検出器７及びデータ収集装置９とが、相対的に回転することにより、回転方向における被検査物Ｈの全周にわたって、当該被検査物Ｈに対しＸ線が照射されるものであってもよい。

【0025】

昇降機構８は、撮影テーブル４又は、Ｘ線発生装置５、２次元Ｘ線検出器７及びデータ収集装置９を、昇降させ、撮影テーブル４と、Ｘ線発生装置５、２次元Ｘ線検出器７及びデータ収集装置９とが、上下方向に相対的に移動するように構成されている。昇降機構８は、制御コントローラ６から出力される制御信号に基づき、撮影テーブル４と、Ｘ線発生装置５等とを上下方向に相対的に移動する。これにより、被検査物Ｈの上下方向（高さ方向）の全域にわたって、Ｘ線を照射させることができる。

【0026】

制御コントローラ６は、操作コンソール２の中央処理装置３と通信可能に接続され、中央処理装置３から出力される指示情報に基づき、Ｘ線発生装置５、撮影テーブル４、昇降機構８、２次元Ｘ線検出器７及びデータ収集装置９を制御又は駆動する。制御コントローラ６は、例えば、ＣＰＵ等の制御部及び記憶部がパッケージ化されたマイコン等により構成されるものであってもよい。

【0027】

２次元Ｘ線検出器７は、例えば複数列の検出器列（Ｘ線検出器チャネル）を有する。２次元Ｘ線検出器７は、被検査物Ｈを透過したＸ線を検出してＸ線検出器データを収集する複数のチャネルが、被検査物Ｈが相対的に回転される方向に沿ったチャネル方向と、回転される際の回転軸に沿った列方向とのそれぞれに配列されている。

【0028】

データ収集装置９は、２次元Ｘ線検出器７からＸ線検出器データを収集し、データ収集バッファ２２を介して、そのＸ線検出器データを中央処理装置３に出力する。

【0029】

撮像部１０は、例えばカメラであり、撮影テーブル４に載置される被検査物Ｈの全体が撮像範囲となるように、撮影テーブル４の上方等、Ｘ線検査室Ｒの中に設けられている。撮像部１０は、撮像した被検査物Ｈの画像データを、操作コンソール２（中央処理装置３）に出力する。撮像部１０は、被検査物Ｈの形状、大きさ等の物理量、又は被検査物Ｈの材質等の物性情報を取得するための被検査物情報取得装置に相当する。被検査物情報取得装置は、カメラ等の撮像部１０に限定されず、３Ｄスキャナー装置又は３次元寸法測定装置であってもよい。Ｘ線ＣＴ装置１に含まれるこれら装置等は、例えば、特許５２２０３７４号公報、特許５２１３０１６号公報、特開２００７－２０９０６号公報に記載されているＸ線ＣＴ装置１の各装置等と同様の構成、作用及び機能を発揮するものであってもよい。

【0030】

図２は、Ｘ線発生装置５及び２次元Ｘ線検出器７から構成されるＸ線幾何学系と回転する撮影テーブル４の位置関係を示す説明図である。Ｘ線管５１と２次元Ｘ線検出器７は、撮影テーブル中心である回転中心の回りを撮影テーブルに対して相対的に回転する。Ｘ線検出器中心からＸ線焦点に向かう方向をＹ方向とし、Ｘ線検出器中心からＸ線焦点に向かう方向に垂直な方向をＸ方向とし、これらに垂直なテーブル昇降方向をＺ方向とするとき、Ｘ線管５１及び２次元Ｘ線検出器７の回転平面は、ＸＹ面である。

【0031】

Ｘ線管５１は、コーンビームと呼ばれるＸ線ビームを発生する。コーンビームの中心軸方向がＹ方向に平行なときを、ビュー角度０°とする。２次元Ｘ線検出器７は、例えば３００チャネル×３０００列の検出器列を有する。２次元Ｘ線検出器７には、被検体を透過したＸ線を検出してＸ線検出器データを収集する複数のチャネルが、撮影テーブル４等によって被検査物Ｈが相対的に回転される方向に沿ったチャネル方向と、回転される際の回転軸に沿った列方向とのそれぞれに配列されている。

【0032】

Ｘ線が照射されて、収集されたＸ線検出器データは、２次元Ｘ線検出器７からデータ収集装置９でＡ／Ｄ変換され、データ収集バッファ２２に出力される。データ収集バッファ２２に入力されたデータは、中央処理装置３で処理され、断層像に画像再構成されてモニタ２３に表示される。

【0033】

Ｘ線ＣＴ装置１の中央処理装置３は、記憶装置２４に記憶されているプログラムＰ（プログラム製品）を実行することにより、画像再構成部、及びＢＨ補正部として機能する。画像再構成部は、２次元Ｘ線検出器７にて検出されたＸ線投影データに基づき、モノクロマチック断層像を含むＸ線デュアルエナジー断層像を再構成する。ＢＨ補正部は、Ｘ線投影データに対し、ビームハードニング補正を行う。これら画像再構成部及びＢＨ補正部として機能する中央処理装置３の処理については、後述する。

【0034】

図３は、Ｘ線ＣＴ装置１の概略動作を示すフロー図である。図４は、Ｘ線ＣＴ装置１の概略動作における前処理の詳細を示すフロー図である。図５は、Ｘ線ＣＴ装置１の概略動作におけるビームハードニング補正の詳細を示すフロー図である。図６は、ファントムの濃度に応じて定まるＣＴ値に応じたビームハードニング補正に関する説明図である。図７は、Ｘ線ＣＴ装置１の概略動作における３次元逆投影処理を示すフロー図である。Ｘ線ＣＴ装置１は、例えば、操作コンソール２にて入力された操作指示を含む指示データに基づき、当該フローチャートの処理又は動作を開始する。

【0035】

Ｘ線ＣＴ装置１は、データ収集を行う（Ｓ１１）。Ｘ線ＣＴ装置１は、例えば、撮像部１０から出力された被検査物Ｈの画像データ、入力装置２１から入力された被検査物Ｈの情報を取得する。本実施形態において、被検査物Ｈは、複数の物質が既知の割合で混合したファントムであり、より具体的には、水又は水等価材と、ヨウ素(Iodine)又はヨウ素化合物とから成る２つの物質が既知の割合（濃度）で混合したファントムである。被検査物Ｈであるファントムの情報は、当該ファントムにおけるヨウ素の濃度（ｍｇｌ）を含む。Ｘ線ＣＴ装置１の中央処理装置は、取得したこれらデータを記憶装置２４に記憶する。

【0036】

Ｘ線ＣＴ装置１は、取得したこれらデータに基づき、撮影テーブル４の回転速度等を含むＸ線撮影条件に応じた制御パラメータを導出するものであってもよい。Ｘ線ＣＴ装置１は、制御パラメータに含まれる回転速度にて撮影テーブル４を回転させ、Ｘ線の照射を行う。Ｘ線ＣＴ装置１は、制御パラメータに基づき、撮影テーブル４及び昇降機構８の駆動を制御すると共に、低エネルギーＸ線及び高エネルギーＸ線の照射を行う。Ｘ線ＣＴ装置１は、２次元Ｘ線検出器７によって検出されるデータ（Ｘ線検出器データ）を収集する。

【0037】

Ｘ線ＣＴ装置１は、前処理を行う（Ｓ１２）。当該前処理に係る処理は、例えば、サブルーチン化された処理として、図４にて示される以下のフローにより行われる。Ｘ線ＣＴ装置１は、オフセット補正を行う（Ｓ１２１）。Ｘ線ＣＴ装置１は、対数変換を行う（Ｓ１２２）。Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線線量補正を行う（Ｓ１２３）。Ｘ線ＣＴ装置１は、感度補正を行う（Ｓ１２４）。前処理は、これらオフセット補正、対数変換、Ｘ線線量補正及び感度補正を含む。当該感度補正は、例えば、複数の断層像をそれぞれ再構成しうる各ローデータに対してオフセット補正及び感度補正を施す手段が開示されている特開２００２－８５３９７号公報に記載されている処理を用いて行われるものであってもよい。Ｘ線ＣＴ装置１は、高エネルギー及び低エネルギーのＸ線検出器データに対して前処理を行い、投影データ（低Ｘ線管電圧投影データ、高Ｘ線管電圧投影データ）に変換する。

【0038】

Ｘ線ＣＴ装置１は、ビームハードニング補正を行う（Ｓ１３）。Ｘ線ＣＴ装置１は、前処理された投影データ（低Ｘ線管電圧投影データ、高Ｘ線管電圧投影データ）に対して、ビームハードニング補正を行う。当該ビームハードニング補正に係る処理は、例えば、サブルーチン化された処理として、図５にて示される以下のフローにより行われる。ＢＨ補正を行う多項式補正式の係数は、予め複数のファントムデータから定めておけばよい。

【0039】

Ｘ線ＣＴ装置１は、水、空気のＸ線吸収係数で定められたＣＴ値を取得する（Ｓ１３１）。ＣＴ値は、画像濃度値を示し、水を原点の０とし、何もない空気の状態を最低の値である－１０００として表現される。ＣＴ値によって、投影データ又は断層図における白黒の濃淡値（画像濃度値）、すなわち画素値が定義され、例えば空気のＣＴ値（－１０００）によっては、画面上にて黒に表現される。このように水及び空気を基準として用いることにより、空気のＸ線吸収係数及び水のＸ線吸収係数に基づきＣＴ値は決定されるものであり、従ってＸ線吸収係数とＣＴ値とは相関を有する。

【0040】

本実施形態におけるファントムは、水とヨウ素（Ｉｏｄｉｎｅ）との２つの物質の混合から成り、当該混合の割合、すなわち濃度が異なる複数のファントムを含む。このようにファントムは、濃度が異なる複数種類、用意されており、例えば、１０mgI/ml（１ｍｌの水の中に、１０ｍｇのヨウ素が含まれる濃度）から３００mgI/mlまで濃度において、１０mgI/ml単位にて段階的に設定されているものであってもよい。

【0041】

ファントムの濃度が決定されることにより、当該ファントムによる水密度断層像及びＩｏｄｉｎｅ密度断層像の各画素の密度値を線型結合させたＸ線吸収係数は、空気及び水のＸ線吸収係数を基準として、モノクロマチック断層像の各画素のＣＴ値に変換される。

【0042】

Ｘ線ＣＴ装置１は、入力装置２１から入力されたファントムの濃度を取得する。当該ファントムは、被検査物Ｈに相当し、被検査物Ｈであるファントムの濃度は、入力装置２１から入力される。Ｘ線ＣＴ装置１の記憶装置２４には、ファントムの濃度それぞれに対応したＣＴ値からＢＨ補正の多項式補正式の各次数の係数が定められる。

【0043】

Ｘ線ＣＴ装置１は、感度補正後の投影データを取得する（Ｓ１３２）。Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｓ１２４の処理にて感度補正がされた投影データ（低Ｘ線管電圧投影データ、高Ｘ線管電圧投影データ）を取得する。

【0044】

Ｘ線ＣＴ装置１は、基準となるＣＴ値と感度補正後のＣＴ値との差異を検出し、図６に示す多項式補正により差異を少なくする多項式補正式を予め用意する（Ｓ１３３）。ファントムの濃度に応じて基準となるＣＴ値それぞれと、感度補正後のＣＴ値それぞれとの対比に基づき、Ｘ線ＣＴ装置１は、基準となるＣＴ値と感度補正後のＣＴ値との差異を導出する。Ｘ線ＣＴ装置１は、図６に示す多項式補正により差異を少なくする多項式補正式を予め用意する処理を行う。

【0045】

図６にて示すとおり、ビームハードニング補正に関し説明する。本説明図において、横軸は、ファントムの濃度、すなわち水とヨウ素の混合割有り（mgI/ml）を示す。縦軸は、ＣＴ値を示す。点線は、ファントムの濃度に応じて一意に決定され、基準となるＣＴ値を示すものであり、これらＣＴ値はファントムのヨウ素濃度に線型に近くなるようにする。実線は、ファントムに対しＸ線を照射し再構成及び感度補正したＸ線投影データにおけるＣＴ値を示す。本実施形態における図示のとおり、ファントムの濃度が増加するにつれ、ファントムの濃度に応じて基準となるＣＴ値と、感度補正後のＣＴ値との差異が増加する場合が想定される。Ｘ線ＣＴ装置１の中央処理装置３は、ファントムの濃度毎に当該差異を算出する。

【0046】

Ｘ線ＣＴ装置１は、ビームハードニング補正を実行する（Ｓ１３４）。Ｘ線ＣＴ装置１の中央処理装置３は、感度補正がされた投影データ（低Ｘ線管電圧投影データ、高Ｘ線管電圧投影データ）に対してＢＨ補正（ビームハードニング補正）を多項式補正式により行う。当該多項式は、例えば、Dout(view,j,i)=Din(view,j,i)*{Bo(j,i)+B1(j,i)*Din(view,j,i)+B2(j,i)*Din(view,j,i)^2}にて示される「Dout(view,j,i)：ビームハードニング補正後のデータ、Din(view,j,i)：感度補正が行われた投影データ」。多項式を用いたビームハードニング補正については、例えば特開２００７－２０９０６にて開示される多項式補正を行うものであってもよい。

【0047】

Ｘ線ＣＴ装置１の中央処理装置３は、ビームハードニング補正に用いられる多項式に対し、例えば、各項における補正係数又は多項式における項数等のパラメータを決定する。当該パラメータは、ファントムの濃度に応じて基準となるＣＴ値と、感度補正後のＣＴ値との差異による絶対値が最小化する収束値に基づき導出されるものであってもよい。Ｘ線ＣＴ装置１の中央処理装置３は、収束値を算出するにあたり、多項式のパラメータを段階的に変化させてビームハードニング補正を繰り返して行い、ファントムの濃度に応じて基準となるＣＴ値と、ビームハードニング補正後のＣＴ値との差異を最小化させる逐次処理を行うものであってもよい。Ｘ線ＣＴ装置１の中央処理装置３は、このように決定されたパラメータを反映した多項式を用いて、各画素に対し多項式補正を行うことにより、投影データ（低Ｘ線管電圧投影データ、高Ｘ線管電圧投影データ）に対するビームハードニング補正を実行する。

【0048】

Ｘ線ＣＴ装置１の中央処理装置３は、当該処理を濃度が異なる複数のファントムに対して行う。これにより、各濃度のファントム毎のＣＴ値それぞれに対し、ビームハードニング補正後のＣＴ値それぞれとの差異が最小化されるＢＨ補正式が特定される。上述のとおり、各濃度のファントム毎のＣＴ値は線型性を有しており、このようにビームハードニング補正後の投影データのＣＴ値についても、同様に線型となる。投影データ（低Ｘ線管電圧投影データ、高Ｘ線管電圧投影データ）のＣＴ値が線型となるようにビームハードニング補正をすることにより、当該投影データを用いて再構成される断層像（低Ｘ線管電圧断層像、高Ｘ線管電圧断層像）のＣＴ値についても線型に近くすることができる。

【0049】

上記の処理を実行することにより、水又は水等価材と、ヨウ素(Iodine)又はヨウ素化合物とが既知の割合で混合したファントムに対しＣＴ値を線型にするビームハードニング補正において用いたＢＨ補正式は、記憶装置２４に記憶されるものであってもよい。Ｘ線ＣＴ装置１の中央処理装置３は、線型となるようにパラメータが反映された多項式を、キャリブレーション結果データとして記憶装置２４に記憶し、以降、被検査物Ｈに対するＸ線の照射及びＸ線デュアルエナジー断層像を再構成する際のビームハードニング補正にて用いるものであってもよい。このように線型となるようにパラメータが反映された多項式（多項式補正）によるビームハードニング補正を行うことにより、Ｘ線投影データにより断層像を適切に再構成することができる。これにより、当該Ｘ線投影データに基づき生成される水密度断層像及びヨウ素密度断層像の各画素の水、ヨウ素密度値からＸ線吸収係数を線型結合させて、水と空気のＸ線吸収係数を用いて、ＣＴ値に変換したモノクロマチック断層像を精度良く、再構成することができる。

【0050】

Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｚフィルタ重畳処理を行う（Ｓ１４）。Ｘ線ＣＴ装置１は、ビームハードニング補正された投影データに対して、列方向(Ｚ方向)のフィルタをかけるＺフィルタ重畳処理を行う。

【0051】

Ｘ線ＣＴ装置１は、画像再構成重畳処理を行う（Ｓ１５）。Ｘ線ＣＴ装置１は、例えば、フーリエ変換し、再構成関数を掛け、逆フーリエ変換することにより、再構成関数重畳処理を行う。

【0052】

Ｘ線ＣＴ装置１は、３次元逆投影処理を行う（Ｓ１６）。Ｘ線ＣＴ装置１は、再構成関数重畳処理した投影データに対して、３次元逆投影処理を行い、逆投影データを求める。本実施形態においては、ヘリカルスキャンを行うものとしており、画像再構成される画像はＺ軸に垂直な面、ＸＹ平面に３次元画像再構成される。以下の再構成領域はＸＹ平面に平行なものとする。当該３次元逆投影処理に係る処理は、例えば、サブルーチン化された処理として、図７にて示される以下のフローにより行われる。

【0053】

Ｘ線ＣＴ装置１は、再構成領域Pの各画素に対応する投影データを抽出する（Ｓ１６１）。Ｘ線ＣＴ装置１は、断層像の画像再構成に必要な全ビュー（即ち、３６０度分のビュー又は「１８０度分＋ファン角度分」のビュー）中の一つのビューに着目し、再構成領域の各画素に対応する投影データを抽出する。

【0054】

Ｘ線ＣＴ装置１は、コーンビーム再構成加重係数を各投影データに乗算し、逆投影データを作成する（Ｓ１６２）。Ｘ線ＣＴ装置１は、投影データにコーンビーム再構成加重係数を乗算し、逆投影データを作成する。

【0055】

Ｘ線ＣＴ装置１は、逆投影データに逆投影データを画素対応に加算する（Ｓ１６３）。Ｘ線ＣＴ装置１は、予めクリアしておいた逆投影データに、投影データを画素対応に加算する。

【0056】

Ｘ線ＣＴ装置１は、画像再構成に必要な全ビューの逆投影データを加算したか否かを判定する（Ｓ１６４）。Ｘ線ＣＴ装置１は、断層像の画像再構成に必要な全ビュー（即ち、３６０度分のビュー又は「１８０度分＋ファン角度分」のビュー）に対し、逆投影データの加算処理が行われたか否かを判定する。全ビューに対し処理が行われていない場合（Ｓ１６４：ＮＯ）、再度Ｓ１６１の処理を実行すべくループ処理を行う。当該ループ処理を行うことにより、Ｘ線ＣＴ装置１は、全ビューに対するＳ１６１からＳ１６３の処理を繰り返す。全ビューに対し処理が行われた場合（Ｓ１６４：ＹＥＳ）、Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｓ１７の処理を実行する。

【0057】

Ｘ線ＣＴ装置１は、後処理を行う（Ｓ１７）。Ｘ線ＣＴ装置１は、逆投影データ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、断層像を得る。

【0058】

Ｘ線ＣＴ装置１は、画像表示を行う（Ｓ１８）。Ｘ線ＣＴ装置１は、後処理を行うことにより得た断層像をモニタ２３に表示する。これら一連のフローにて示されるＸ線ＣＴ装置１の概略動作は、例えば、特許５２２０３７４号公報、特許５２１３０１６号公報、特開２００７－２０９０６号公報に記載されている処理を用いて行われるものであってもよい。

【0059】

図８は、デュアルエネルギー撮影による画面再構成において処理されるデータの流れを示す説明図である。本説明図における各処理は、Ｘ線ＣＴ装置１の中央処理装置３によって行われる。

【0060】

Ｘ線ＣＴ装置１は、デュアルエネルギー撮影を行うことにより、モノクロマチック断層像を画像再構成する処理を行う。高いＸ線管電圧値及び低いＸ線管電圧値の異なる２種類のＸ線を照射することにより得られる高いＸ線管電圧による投影データ（高いＸ線管電圧投影データ）及び、低いＸ線管電圧による投影データ（低いＸ線管電圧投影データ）のデータ夫々に対し、ビームハードニング補正（ＢＨ補正）が行われる。上述のとおり、当該ビームハードニング補正は、複数の物質が既知の割合で混合したファントムを用いて、低い管電圧及び高い管電圧での断層像におけるＸ線吸収係数それぞれに応じて決定されるＣＴ値が線型となるように補正するものである。ビームハードニング補正における入力データは、感度補正がされた低Ｘ線管電圧投影データ及び高Ｘ線管電圧投影データであり、これら投影データそれぞれに対しビームハードニング補正をすることにより、ビームハードニング補正がされた低Ｘ線管電圧投影データ及び高Ｘ線管電圧投影データを補正することができる。

【0061】

ビームハードニング補正がされた低Ｘ線管電圧投影データ及び高Ｘ線管電圧投影データそれぞれに対し、フィルタ補正逆投影法（filtered back projection)を用いた処理を行うことにより、低Ｘ線管電圧断層像及び高Ｘ線管電圧断層像それぞれが画像再構成される。例えば、所定の濃度であるファントムが水及びＩｏｄｉｎｅ（ヨウ素）の混合溶液である場合、低Ｘ線管電圧断層像及び高Ｘ線管電圧断層像それぞれに対し、密度データの変換処理を行うことにより、水密度断層像とＩｏｄｉｎｅ密度断層像とが、画像再構成される。これにより、複数の物質密度投影データを求めることができる。

【0062】

密度データの変換処理は、以下の式にて行われるものであってもよい。
Gwd(x,y) = G80(x,y) - k1・G140(x,y)
Gid(x,y) = G80(x,y) - k2・G140(x,y)
ただし、
k1: ヨウ素DE(dual energy)比
k2: 水DE比
DE比： 80kVpと140kVpのＣＴ値比
本実施形態における図示において、例えば、低Ｘ線管電圧を80kVpとし、高Ｘ線管電圧を140kVpとする。フィルタ補正逆投影法（filtered back projection)され、画像再構成された高Ｘ線管電圧断層像は、G140(x,y)と示される。フィルタ補正逆投影法（filtered back projection)され、ＣＴ値変換された低Ｘ線管電圧断層像は、G80(x,y)と示される。高Ｘ線管電圧断層像及び低Ｘ線管電圧断層像を用いて密度データ変換されたG水密度断層像は、Gwd(x,y)と示される。高Ｘ線管電圧断層像及び低Ｘ線管電圧断層像を用いて密度データ変換されたＩｏｄｉｎｅ密度断層像は、Gid(x、y)と示される。水密度断層像Gwd(x,y)と、Ｉｏｄｉｎｅ密度断層像Gid(x、y)とによる線型結合は、水とヨウ素の各keVのＸ線吸収係数をGwd(x,y), Gid(x,y)の密度比で線型加算し、水、空気のＸ線吸収係数と合わせてＣＴ値変換を行う。このようにモノクロマチック（Monochromatic）断層像を再構成するにあたり、適切なkeV画像を画像再構成すれば金属アーチファクト（artifact）が低減された画像を得られる。

【0063】

画像再構成された水密度断層像及びＩｏｄｉｎｅ密度断層像を用いることにより、モノクロマチック断層像が画像再構成される。従って、複数の物質密度断層像及びモノクロマチック断層像の少なくとも一つを含むデュアルエネルギーＸ線画像を再構成することができる。これらデュアルエネルギー撮影による画面再構成において処理されるデータの流れに関しては、例えば、特許５２２０３７４号公報、特許５２１３０１６号公報、特開２０１２－２４５２３５号公報に記載されている処理を用いて行われるものであってもよい。又はモノクロマチック断層像の画像再構成するにあたり、Ｘ線投影データに基づき生成される水密度断層像及びヨウ素密度断層像の各画素の水、ヨウ素密度値からＸ線吸収係数を線型結合させて、水と空気のＸ線吸収係数を用いて、ＣＴ値に変換しモノクロマチック断層像を画像再構成するものであってもよい。

【0064】

中央処理装置３は、記憶装置２４に記憶されているプログラムを実行することにより、ビームハードニング補正されたＸ線投影データ（低Ｘ線投影データ、高Ｘ線投影データ）に対し、フィルタ補正逆投影法（Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）を用いた処理を行い、ＣＴ値変換されたＸ線管電圧断層像（低Ｘ線管電圧断層像、高Ｘ線管電圧断層像）を再構成する画像再構成処理部として機能する。中央処理装置３は、記憶装置２４に記憶されているプログラムを実行することにより、ＣＴ値変換されたＸ線管電圧断層像（低Ｘ線管電圧断層像、高Ｘ線管電圧断層像）に対し、密度データの変換処理を行い、水密度断層像とＩｏｄｉｎｅ密度断層像とを再構成する密度データ変換部として機能する。中央処理装置３は、記憶装置２４に記憶されているプログラムを実行することにより、再構成された水密度断層像とＩｏｄｉｎｅ密度断層像とを線型結合し、モノクロマチック断層像を再構成する線型結合部として機能する。

【0065】

本実施形態によれば、例えば水とヨウ素（Ｉｏｄｉｎｅ）から成る２つの物質が混合したファントムは、当該混合の割合が既知となっており、当該割合は、水の中にヨウ素が含まれる濃度として示される。ファントムは、濃度が異なる複数種類、用意されており、例えば、１０mgI/ml（１ｍｌの水の中に、１０ｍｇのヨウ素が含まれる濃度）から３００mgI/mlまで濃度において段階的に設定される。本実施形態における図示においては、７段階の濃度にて、ファントムは用意されている。濃度が異なるファントムそれぞれにおいて、当該濃度により基準となるＣＴ値それぞれが、決定される。ファントムの濃度と、ＣＴ値とは比率関係にあるため、ファントムの濃度に応じて決定されるＣＴ値それぞれは、線型、すなわち１次関数にて導出される値となる。

【0066】

ＢＨ補正部は、低い管電圧及び高い管電圧の断層像（低Ｘ線管電圧断層像、高Ｘ線管電圧断層像）におけるＸ線吸収係数それぞれに応じて決定されるＣＴ値が、ファントムの濃度に応じて決定されるＣＴ値と同様の線型となるように、低い管電圧及び高い管電圧のＸ線投影データ（低Ｘ線管電圧投影データ、高Ｘ線管電圧投影データ）に対するビームハードニング補正を行う。当該ビームハードニング補正されたＸ線投影データ（低Ｘ線管電圧投影データ、高Ｘ線管電圧投影データ）は、断層像（低Ｘ線管電圧断層像、高Ｘ線管電圧断層像）の前データに相当する。従って、このように補正されたＸ線投影データにより断層像を再構成することにより、当該断層像の密度値の調整を効率的に行うことができ、水密度断層像及びヨウ素密度断層像における各画素の密度を精度よく得ることができる。その上で、これら水密度断層像及びヨウ素密度断層像を線型結合させたモノクロマチック断層像を精度良く、再構成することができる。

【0067】

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0068】

Ｒ Ｘ線検査室
Ｈ 被検査物（ファントム）
１ Ｘ線ＣＴ装置
２ 操作コンソール
２１ 入力装置
２２ データ収集バッファ
２３ モニタ
２４ 記憶装置
Ｍ 記録媒体
Ｐ プログラム（プログラム製品）
３ 中央処理装置（画像再構成部、ＢＨ補正部）
４ 撮影テーブル
５ Ｘ線発生装置
５１ Ｘ線管
５２ コリメータ
５３ Ｘ線フィルタ
５３１ ボータイフィルタ
５４ Ｘ線管コントローラ
６ 制御コントローラ
７ ２次元Ｘ線検出器
８ 昇降機構
９ データ収集装置
１０ 撮像部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】