特許 7524791 Ｘ線撮影装置およびＸ線撮影方法

(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】

(24)【登録日】2024-07-22

(45)【発行日】2024-07-30

(54)【発明の名称】Ｘ線撮影装置およびＸ線撮影方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/046 20180101AFI20240723BHJP

   A61B 6/03 20060101ALI20240723BHJP

【ＦＩ】

G01N23/046

A61B6/03 573

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021026502

(22)【出願日】2021-02-22

(65)【公開番号】P2022128137

(43)【公開日】2022-09-01

【審査請求日】2023-06-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(74)【代理人】

【識別番号】100155608

【弁理士】

【氏名又は名称】大日方 崇

(72)【発明者】

【氏名】小桧山 朝華

(72)【発明者】

【氏名】謝 志敏

(72)【発明者】

【氏名】白井 太郎

【審査官】小澤 瞬

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０４２６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１５０８６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００８７４６３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００４－０３７３８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ６／０３

Ｇ０１Ｎ ２３／００ － Ｇ０１Ｎ ２３／２２７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線源と、
前記Ｘ線源から照射され、被写体を透過したＸ線フォトンを検出するＸ線検出部と、
前記Ｘ線検出部の出力を処理する処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記Ｘ線検出部により検出された前記Ｘ線フォトンの検出結果に基づいて、前記Ｘ線フォトンのカウント数を取得する処理、
取得した前記Ｘ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲を設定する処理、及び、
設定した前記複数のエネルギー範囲に基づいて、前記複数のエネルギー範囲にそれぞれ対応する画像データを取得する処理
を行うように構成されており、
前記処理部は、前記複数のエネルギー範囲において前記Ｘ線フォトンのカウント数のばらつきが所定のばらつき範囲内になるように、前記複数のエネルギー範囲の各々の始点及び終点を取得して設定するように構成されている、Ｘ線撮影装置。

【請求項2】

前記処理部は、前記複数のエネルギー範囲において前記Ｘ線フォトンのカウント数が平均値に対して所定値内に収まるように、前記複数のエネルギー範囲を設定するように構成されている、請求項１に記載のＸ線撮影装置。

【請求項3】

前記処理部は、前記被写体に対応する被写体領域と前記被写体外に対応する被写体外領域とのうち、前記被写体領域の前記Ｘ線フォトンのカウント数を取得するとともに、取得した前記被写体領域の前記Ｘ線フォトンのカウント数に基づいて、前記複数のエネルギー範囲を設定するように構成されている、請求項１または２に記載のＸ線撮影装置。

【請求項4】

前記処理部は、前記Ｘ線検出部により検出された前記Ｘ線フォトンの検出結果に基づいて、全エネルギー範囲の画像データ、または、特定のエネルギー範囲の画像データを取得するとともに、取得した前記全エネルギー範囲の画像データ、または、前記特定のエネルギー範囲の画像データに基づいて、前記被写体領域を識別するように構成されている、請求項３に記載のＸ線撮影装置。

【請求項5】

被写体を透過したＸ線フォトンを検出するステップと、
前記Ｘ線フォトンの検出結果に基づいて、前記Ｘ線フォトンのカウント数を取得するステップと、
前記Ｘ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲を設定するステップと、
前記複数のエネルギー範囲に基づいて、前記複数のエネルギー範囲にそれぞれ対応する画像データを取得するステップと、を備え、
前記複数のエネルギー範囲を設定するステップは、前記複数のエネルギー範囲において前記Ｘ線フォトンのカウント数のばらつきが所定のばらつき範囲内になるように、前記複数のエネルギー範囲の各々の始点及び終点を取得して設定するステップを含む、Ｘ線撮影方法。

【請求項6】

前記複数のエネルギー範囲を設定するステップは、前記複数のエネルギー範囲において前記Ｘ線フォトンのカウント数が平均値に対して所定値内に収まるように、前記複数のエネルギー範囲を設定するステップを含む、請求項５に記載のＸ線撮影方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｘ線撮影装置およびＸ線撮影方法に関し、特に、Ｘ線フォトンを検出するＸ線撮影装置およびＸ線撮影方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示されているフォトンカウンティングＣＴ装置は、Ｘ線発生部から発生され、被検体を透過したＸ線フォトンを検出し、検出されたＸ線フォトンの数を表現する計数データを予め決められた複数のエネルギー範囲について収集するように構成されている。また、このフォトンカウンティングＣＴ装置は、予め決められた複数のエネルギー範囲のうちの画像化対象のエネルギー範囲に関するフォトンカウンティングＣＴ画像（エネルギー範囲画像）を再構成するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１３１０２８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、上記特許文献１のフォトンカウンティングＣＴ装置では、画像化のための複数のエネルギー範囲が予め決められているため、あるエネルギー範囲では、Ｘ線フォトンのカウント数が十分な一方、別のエネルギー範囲では、Ｘ線フォトンのカウント数が少なくなってノイズ成分が相対的に大きくなる場合がある。この場合、エネルギー範囲画像の画質が低下するという問題点がある。また、上記特許文献１には明記されていないが、上記特許文献１に記載されるようなフォトンカウンティングＣＴ装置では、エネルギー範囲画像に基づいて、物質弁別が行われる場合がある。この場合、ノイズ成分が相対的に大きくなることに起因してエネルギー範囲画像に基づく物質弁別能（物質を判別する性能）が低下するという問題点もある。

【0005】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、エネルギー範囲画像の画質が低下することを抑制すること、および、エネルギー範囲画像に基づく物質弁別能が低下することを抑制することが可能なＸ線撮影装置およびＸ線撮影方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるＸ線撮影装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射され、被写体を透過したＸ線フォトンを検出するＸ線検出部と、Ｘ線検出部の出力を処理する処理部と、を備え、処理部は、Ｘ線検出部により検出されたＸ線フォトンの検出結果に基づいて、Ｘ線フォトンのカウント数を取得する処理、取得したＸ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲を設定する処理、及び、設定した複数のエネルギー範囲に基づいて、複数のエネルギー範囲にそれぞれ対応する画像データを取得する処理を行うように構成されており、処理部は、複数のエネルギー範囲においてＸ線フォトンのカウント数のばらつきが所定のばらつき範囲内になるように、複数のエネルギー範囲の各々の始点及び終点を取得して設定するように構成されている。

【0007】

また、上記目的を達成するために、この発明の第２の局面におけるＸ線撮影方法は、被写体を透過したＸ線フォトンを検出するステップと、Ｘ線フォトンの検出結果に基づいて、Ｘ線フォトンのカウント数を取得するステップと、Ｘ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲を設定するステップと、複数のエネルギー範囲に基づいて、複数のエネルギー範囲にそれぞれ対応する画像データを取得するステップと、を備え、複数のエネルギー範囲を設定するステップは、複数のエネルギー範囲においてＸ線フォトンのカウント数のばらつきが所定のばらつき範囲内になるように、複数のエネルギー範囲の各々の始点及び終点を取得して設定するステップを含む。

【発明の効果】

【0008】

上記第１の局面におけるＸ線撮影装置および上記第２の局面によるＸ線撮影方法では、Ｘ線フォトンの検出結果に基づいて、Ｘ線フォトンのカウント数を取得するとともに、Ｘ線フォトンのカウント数に基づいて、画像化のための複数のエネルギー範囲を設定し、複数のエネルギー範囲に基づいて、複数のエネルギー範囲にそれぞれ対応する画像データを取得する。これにより、予め決められた複数のエネルギー範囲を設定する場合と異なり、実際のＸ線フォトンのカウント数に基づいて複数のエネルギー範囲を設定するので、あるエネルギー範囲でＸ線フォトンのカウント数が少なくなってノイズ成分が相対的に大きくなることを抑制するようにエネルギー範囲を設定することができる。その結果、ノイズ成分が相対的に大きいことに起因して、エネルギー範囲画像の画質が低下することを抑制することができるとともに、エネルギー範囲画像に基づく物質弁別能が低下することを抑制することができる。また、実際のＸ線フォトンのカウント数に基づいて複数のエネルギー範囲を自動設定するので、Ｘ線源およびＸ線検出部の仕様によらず、適切なエネルギー範囲を設定することができるとともに、被写体の材料およびサイズによらず、適切なエネルギー範囲を設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態によるＸ線撮影装置の構成を示した模式図である。

【図2】一実施形態によるサイノグラム画像データを示した模式図である。

【図3】一実施形態によるＸ線撮影装置によるエネルギー範囲の設定を説明するための模式図である。

【図4】比較例によるエネルギー範囲の設定を説明するための模式図である。

【図5】シミュレーション結果を説明するための模式図である。

【図6】一実施形態によるＸ線撮影装置によるＸ線撮影処理を説明するためのフローチャートである。

【図7】一実施形態の変形例によるＸ線撮影装置によるエネルギー範囲の設定を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。

【0011】

（Ｘ線撮影装置の構成）
図１～図３を参照して、本発明の一実施形態によるＸ線撮影装置１００の構成について説明する。

【0012】

図１に示すように、Ｘ線撮影装置１００は、被写体２００を透過したＸ線フォトンを利用して、被写体２００の内部の画像を生成するフォトンカウンティング型のＸ線撮影装置である。具体的には、Ｘ線撮影装置１００は、ＰＣＣＴ（Ｐｈｏｔｏｎ Ｃｏｕｎｔｉｎｇ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：フォトンカウンティングコンピュータ断層撮影）装置である。また、Ｘ線撮影装置１００は、被写体２００を透過したＸ線フォトンのエネルギー値の特性が物質ごとに異なることを利用して、物質弁別を行うことが可能なように構成されている。

【0013】

Ｘ線撮影装置１００は、Ｘ線源１と、Ｘ線検出部２と、回転ステージ３と、制御部４とを備えている。なお、制御部４は、特許請求の範囲の「処理部」の一例である。

【0014】

Ｘ線源１は、被写体２００にＸ線を照射するように構成されている。Ｘ線源１は、Ｘ線管を含み、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるとともに、発生されたＸ線をＸ線検出部２に向かって照射するように構成されている。

【0015】

Ｘ線検出部２は、フォトンカウント型のＸ線検出部である。Ｘ線検出部２は、Ｘ線源１から照射され、被写体２００を透過したＸ線フォトンを検出するように構成されている。また、Ｘ線検出部２は、検出されたＸ線フォトンを電気信号に変換し、変換された電気信号を出力するように構成されている。具体的には、Ｘ線検出部２は、エネルギー値ごとのＸ線フォトンの数を計数することが可能なように、Ｘ線フォトンに対応する電気信号を出力するように構成されている。これにより、エネルギー範囲（いわゆる、ビン）ごとのＸ線フォトンの数を計数（カウント）することが可能である。また、Ｘ線検出部２は、５ｋｅＶ以下のエネルギー分解能を有することが好ましい。

【0016】

また、Ｘ線検出部２は、Ｘ線フォトンを電気信号に変換する複数の検出素子を含んでいる。検出素子としては、たとえば、Ｘ線フォトンを直接的に電気信号に変換する直接変換型の半導体素子を採用することができる。このような半導体素子としては、たとえば、カドウミウムテルル系の半導体素子を挙げることができる。また、検出素子としては、たとえば、Ｘ線フォトンを光に変換するシンチレータと、光を電気信号に変換するフォトダイオードとを含み、Ｘ線フォトンを間接的に電気信号に変換する間接変換型の検出素子を採用してもよい。

【0017】

回転ステージ３は、被写体２００を回転させるように構成されている。回転ステージ３は、被写体２００を載置するための載置台と、載置台を回転駆動させるモータなどの駆動部とを含んでいる。制御部４の制御の下、回転ステージ３により被写体２００を回転させることにより、被写体２００をＸ線源１とＸ線検出部２とを含む撮影系に対して回転させることができる。これにより、被写体２００に対するＸ線の照射位置を変更しながら、Ｘ線撮影を行うことができる。

【0018】

制御部４は、Ｘ線撮影装置１００の各部を制御するように構成されている。制御部４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサと、メモリとを含んでいる。また、制御部４は、画像に関するデータ処理を行う画像処理部として機能する。具体的には、制御部４は、Ｘ線検出部２の出力を処理するように構成されている。より具体的には、制御部４は、Ｘ線検出部２によるＸ線フォトンの検出結果に基づいて、画像化のための複数のエネルギー範囲にそれぞれ対応するエネルギー範囲画像データ５（図２参照）を取得するように構成されている。なお、エネルギー範囲画像データ５は、特許請求の範囲の「画像データ」の一例である。

【0019】

図２に示すように、制御部４は、複数のエネルギー範囲の各々のＸ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲画像データ５の各々を取得するように構成されている。エネルギー範囲画像データ５は、サイノグラム画像データである。サイノグラム画像データは、Ｘ線検出部２によるＸ線フォトンの検出結果を、検出素子の番号（検出器番号）と、回転角度とにより、２次元的に配置した画像データである。サイノグラム画像データは、被写体２００に対応する被写体領域と、被写体２００外に対応する被写体外領域（被写体外の空気領域）とを含んでいる。

【0020】

制御部４は、サイノグラム画像データに対して、ＦＢＰ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）などの再構成処理を行うことにより、再構成画像データを取得するように構成されている。なお、再構成画像データは、サイノグラム画像データごとに取得することが可能である。すなわち、複数のサイノグラム画像データに基づいて、複数の再構成画像データを取得することが可能である。また、複数の再構成画像データも、複数のエネルギー範囲に対応するため、エネルギー範囲画像といえる。また、制御部４は、複数の再構成画像データに基づいて、被写体２００の物質弁別を行うように構成されている。

【0021】

（カウント数の平均分配）
図３では、Ｘ線検出部２により取得したエネルギーに対するＸ線フォトンのカウント数の分布の一例を示すグラフ（図中左のグラフ）と、図中左のグラフの各エネルギー範囲のカウント数の総数（エネルギー範囲内のカウント数の合計値）を示すグラフ（図中右のグラフ）とを示している。また、図３に示す２つのグラフでは、縦軸はＸ線フォトンのカウント数を示し、横軸はＸ線フォトンのエネルギーを示している。なお、図３では、便宜上、Ｅ１～Ｅ４の４つのエネルギー範囲を設定する例を示しているが、エネルギー範囲の数は、特に限られない。

【0022】

ここで、本実施形態では、図３に示すように、制御部４は、Ｘ線検出部２により検出されたＸ線フォトンの検出結果に基づいて、Ｘ線フォトンのカウント数を取得する処理、取得したＸ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲を設定する処理、及び、設定した複数のエネルギー範囲に基づいて、複数のエネルギー範囲にそれぞれ対応するエネルギー範囲画像データ５を取得するように構成されている。

【0023】

具体的には、制御部４は、被写体２００の撮影後に、Ｘ線検出部２により検出されたＸ線フォトンの検出結果に基づいて、エネルギー値ごとのＸ線フォトンのカウント数を取得するように構成されている。この際、制御部４は、画像化対象の全エネルギー範囲において、エネルギー値ごとのＸ線フォトンのカウント数を取得するように構成されている。すなわち、制御部４は、画像化対象の全エネルギー範囲のＸ線フォトンのカウント数の分布を取得するように構成されている。そして、制御部４は、画像化対象の全エネルギー範囲におけるエネルギー値ごとのＸ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲を設定するように構成されている。

【0024】

また、本実施形態では、制御部４は、複数のエネルギー範囲においてＸ線フォトンのカウント数のばらつきが所定のばらつき範囲６内になるように、複数のエネルギー範囲を設定するように構成されている。具体的には、制御部４は、複数のエネルギー範囲においてＸ線フォトンのカウント数が平均値に対して所定値内（たとえば、平均値に対するばらつきが１０％以内）に収まるように、複数のエネルギー範囲を設定するように構成されている。また、設定を行うエネルギー範囲の数は、予め決められている。すなわち、制御部４は、予め決められた数（図３では、４つ）のエネルギー範囲において、Ｘ線フォトンのカウント数が平均的に分配されるように、複数のエネルギー範囲を設定するように構成されている。なお、平均値とは、画像化対象の全エネルギー範囲のＸ線フォトンのカウント数の総数（合計値）を、予め決められたエネルギー範囲の数で除した値である。また、エネルギー範囲の数は、たとえばユーザにより予め設定されている。

【0025】

なお、各エネルギー範囲のＸ線フォトンのカウント数の平均値からのばらつきは、Ｘ線検出部２のエネルギー分解能によって、左右される。すなわち、各エネルギー範囲のＸ線フォトンのカウント数の平均値からのばらつきは、Ｘ線検出部２によるＸ線フォトンの検出結果に基づいて、何ｋｅＶごとにＸ線フォトンを計数可能かによって、左右される。また、各エネルギー範囲のＸ線フォトンのカウント数の平均値からのばらつきは、Ｘ線フォトンを計数可能な単位エネルギーが小さいほど小さくなるため、ばらつきを低減する観点からは、５ｋｅＶ以下の単位でＸ線フォトンを計数可能であることが好ましい。

【0026】

ここで、図３を参照して、複数のエネルギー範囲の設定の一例を説明する。図３では、エネルギー範囲の数として４つが設定されている。

【0027】

この場合、画像化対象の全エネルギー範囲におけるエネルギー値ごとのＸ線フォトンのカウント数に基づいて、４つのエネルギー範囲Ｅ１～Ｅ４が設定される。この際、複数のエネルギー範囲においてＸ線フォトンのカウント数が平均値に対して所定値内に収まるように、４つのエネルギー範囲Ｅ１～Ｅ４の各々の始端および終端が取得されて設定される。これにより、４つのエネルギー範囲Ｅ１～Ｅ４が、Ｘ線フォトンのカウント数を概ね均等に含むように設定されるので、あるエネルギー範囲においてＸ線フォトンのカウント数が少なくなることを抑制することが可能である。

【0028】

一方、カウント数の平均分配を行わない場合、図４に示す比較例のような、エネルギー範囲の設定が行われる。具体的には、図４に示す例では、画像化対象の全エネルギー範囲を等分割した４つのエネルギー範囲Ｅ１～Ｅ４が、予め決められたエネルギー範囲として設定されている。この場合、エネルギー範囲Ｅ３およびＥ４において、Ｘ線フォトンのカウント数が少なくなるため、ノイズ成分が相対的に大きくなる。その結果、エネルギー範囲Ｅ３およびＥ４に対応するエネルギー範囲画像の画質が低下してしまうとともに、物質弁別能が低下してしまう。

【0029】

また、本実施形態では、図２および図３に示すように、制御部４は、被写体２００に対応する被写体領域と被写体２００外に対応する被写体外領域とのうち、被写体領域のＸ線フォトンのカウント数を取得するとともに、取得した被写体領域のＸ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲を設定するように構成されている。具体的には、制御部４は、被写体領域のエネルギー値ごとのＸ線フォトンのカウント数を取得するとともに、取得した被写体領域のエネルギー値ごとのＸ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲においてＸ線フォトンのカウント数が平均値に対して所定値内に収まるように、複数のエネルギー範囲を設定するように構成されている。

【0030】

また、本実施形態では、制御部４は、Ｘ線検出部２により検出されたＸ線フォトンの検出結果に基づいて、全エネルギー範囲の画像データ（全エネルギー範囲のサイノグラム画像データ）、または、特定のエネルギー範囲の画像データ（特定のエネルギー範囲のサイノグラム画像データ）を取得するとともに、取得した全エネルギー範囲の画像データ、または、特定のエネルギー範囲の画像データに基づいて、被写体領域を識別するように構成されている。たとえば、制御部４は、画像化対象の全エネルギー範囲に対応する全エネルギー範囲の画像データを取得するとともに、全エネルギー範囲の画像データと、予め被写体２００が無い状態で撮影したブランクデータとを比較し、全エネルギー範囲の画像データと、予め被写体２００が無い状態で撮影したブランクデータとの比較結果に基づいて、被写体領域および被写体外領域を識別する。

【0031】

また、たとえば、制御部４は、画像化対象の全エネルギー範囲のうちの特定のエネルギー範囲に対応する特定のエネルギー範囲の画像データを取得するとともに、特定のエネルギー範囲の画像データと、予め被写体２００が無い状態で撮影したブランクデータとを比較し、特定のエネルギー範囲の画像データと、予め被写体２００が無い状態で撮影したブランクデータとの比較結果に基づいて、被写体領域および被写体外領域を識別する。なお、特定のエネルギー範囲の画像データを用いる場合、特定のエネルギー範囲を予め指定しておく必要がある。

【0032】

（シミュレーション結果）
次に、図５を参照して、カウント数の平均分配による物質弁別能の向上の確認のためのシミュレーション結果について説明する。なお、実際のシミュレーションでは、実際のＸ線フォトンの検出結果に基づいてグレースケール画像およびカラー画像を取得したが、図５では、便宜上、実際のグレースケール画像およびカラー画像を模式図により示している。

【0033】

シミュレーションでは、ＡＳＡ（Ａｃｒｙｌａｔｅ Ｓｔｙｒｅｎｅ Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）樹脂製の円柱状の本体に、ＰＥＩ（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）樹脂製の円柱部材と、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂製の円柱部材とを埋め込み、円柱状の空洞部分（空気部分）を設けたものを、被写体として用いた。

【0034】

図５は、この被写体の再構成画像（本来はグレースケール画像）と、カウント数の平均分配を行わなかった場合の物質弁別結果を示す画像（本来はカラー画像）と、カウント数の平均分配を行った場合の物質弁別結果を示す画像（本来はカラー画像）とを示している。物質弁別結果を示す画像では、同一物質と識別された部分が同一カラー（図５ではハッチングまたは黒）で示されている。

【0035】

なお、カウント数の平均分配を行わなかった場合の物質弁別結果を示す画像およびカウント数の平均分配を行った場合の物質弁別結果を示す画像のいずれにおいても、エネルギー範囲の数を５つとした。また、カウント数の平均分配を行わなかった場合の物質弁別結果を示す画像では、５つのエネルギー範囲を、Ｅ１＝１１ｋｅＶ～２０ｋｅＶ、Ｅ２＝２１ｋｅＶ～３０ｋｅＶ、Ｅ３＝３１ｋｅＶ～４０ｋｅＶ、Ｅ４＝４１ｋｅＶ～５０ｋｅＶ、Ｅ５＝５１ｋｅＶ～６０ｋｅＶと設定した。また、カウント数の平均分配を行った場合の物質弁別結果を示す画像では、Ｘ線フォトンの検出結果に基づいて、エネルギー範囲を、Ｅ１＝１１ｋｅＶ～１５ｋｅＶ、Ｅ２＝１６ｋｅＶ～１８ｋｅＶ、Ｅ３＝１９ｋｅＶ～２１ｋｅＶ、Ｅ４＝２２ｋｅＶ～２７ｋｅＶ、Ｅ５＝２８ｋｅＶ～６０ｋｅＶと設定した。

【0036】

カウント数の平均分配を行わなかった場合の物質弁別結果を示す画像では、物質弁別の正解率が３２％となった。一方、カウント数の平均分配を行った場合の物質弁別結果を示す画像では、物質弁別の正解率が８０％となった。このため、シミュレーション結果から、カウント数の平均分配を行った場合、カウント数の平均分配を行わなかった場合に比べて、物質弁別能が向上していることが分かった。

【0037】

（Ｘ線撮影処理）
次に、図６を参照して、本実施形態のＸ線撮影装置１００によるＸ線撮影処理をフローチャートに基づいて説明する。なお、フローチャートの各処理は、制御部４により行われる。

【0038】

図６に示すように、まず、ステップ１０１において、撮影条件の受付が行われる。

【0039】

そして、ステップ１０２において、被写体２００に対するスキャン撮影が行われる。ステップ１０２では、回転ステージ３により被写体２００を回転させながら、Ｘ線源１とＸ線検出部２とを含む撮影系によるＸ線撮影が行われる。

【0040】

そして、ステップ１０３において、被写体領域の識別が行われる。ステップ１０３では、全エネルギー範囲の画像データ、または、特定のエネルギー範囲の画像データに基づいて、被写体領域の識別が行われる。

【0041】

そして、ステップ１０４において、被写体領域のエネルギー値ごとのＸ線フォトンのカウント数が取得される。ステップ１０４では、被写体領域における、画像化対象の全エネルギー範囲のＸ線フォトンのカウント数の分布が取得される。

【0042】

そして、ステップ１０５において、被写体領域のエネルギー値ごとのＸ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲が設定される。ステップ１０５では、複数のエネルギー範囲においてＸ線フォトンのカウント数が平均値に対して所定値内に収まるように、複数のエネルギー範囲が設定される。

【0043】

そして、ステップ１０６において、複数のエネルギー範囲に基づいて、画像生成が行われる。ステップ１０６では、複数のエネルギー範囲に対応する複数のサイノグラム画像データ（エネルギー範囲画像データ５）、および、複数のサイノグラム画像データに対応する複数の再構成画像データが生成される。

【0044】

そして、ステップ１０７において、画像出力および画像保存が行われる。ステップ１０７では、たとえば、モニタなどの表示部に画像が出力される。また、ステップ１０７では、たとえば、ＨＤＤなどの記憶装置に画像が保存される。

【0045】

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0046】

本実施形態では、上記のように、Ｘ線源１と、Ｘ線源１から照射され、被写体２００を透過したＸ線フォトンを検出するＸ線検出部２と、Ｘ線検出部２の出力を処理する制御部４と、を備え、制御部４は、Ｘ線検出部２により検出されたＸ線フォトンの検出結果に基づいて、Ｘ線フォトンのカウント数を取得する処理、取得したＸ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲を設定する処理、及び、設定した複数のエネルギー範囲に基づいて、複数のエネルギー範囲にそれぞれ対応するエネルギー範囲画像データ５を取得する処理を行うように構成されている。

【0047】

これにより、予め決められた複数のエネルギー範囲を設定する場合と異なり、実際のＸ線フォトンのカウント数に基づいて複数のエネルギー範囲を設定するので、あるエネルギー範囲でＸ線フォトンのカウント数が少なくなってノイズ成分が相対的に大きくなることを抑制するようにエネルギー範囲を設定することができる。その結果、ノイズ成分が相対的に大きいことに起因して、エネルギー範囲画像の画質が低下することを抑制することができるとともに、エネルギー範囲画像に基づく物質弁別能が低下することを抑制することができる。また、実際のＸ線フォトンのカウント数に基づいて複数のエネルギー範囲を自動設定するので、Ｘ線源１およびＸ線検出部２の仕様によらず、適切なエネルギー範囲を設定することができるとともに、被写体２００の材料およびサイズによらず、適切なエネルギー範囲を設定することができる。

【0048】

また、上記実施形態では、以下のように構成したことによって、下記のような更なる効果が得られる。

【0049】

すなわち、本実施形態では、上記のように、制御部４は、複数のエネルギー範囲においてＸ線フォトンのカウント数のばらつきが所定のばらつき範囲６内になるように、複数のエネルギー範囲を設定するように構成されている。これにより、複数のエネルギー範囲においてＸ線フォトンのカウント数をばらつきが少なくなるように分配することができるので、複数のエネルギー範囲において、Ｘ線フォトンのカウント数が少なくなってノイズ成分が相対的に大きくなることを抑制することができる。その結果、複数のエネルギー範囲画像の画質が低下することを抑制することができるとともに、複数のエネルギー範囲画像に基づく物質弁別能が低下することを抑制することができる。

【0050】

また、本実施形態では、上記のように、制御部４は、複数のエネルギー範囲においてＸ線フォトンのカウント数が平均値に対して所定値内に収まるように、複数のエネルギー範囲を設定するように構成されている。これにより、複数のエネルギー範囲においてＸ線フォトンのカウント数を容易にばらつきが少なくなるように分配することができるので、複数のエネルギー範囲において、Ｘ線フォトンのカウント数が少なくなってノイズ成分が相対的に大きくなることを容易に抑制することができる。

【0051】

また、本実施形態では、上記のように、制御部４は、被写体２００に対応する被写体領域と被写体２００外に対応する被写体外領域とのうち、被写体領域のＸ線フォトンのカウント数を取得するとともに、取得した被写体領域のＸ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲を設定するように構成されている。これにより、物質弁別を行う被写体領域のＸ線フォトンのカウント数に基づいて複数のエネルギー範囲を設定するので、エネルギー範囲を効果的に設定することができる。その結果、エネルギー範囲画像に基づく物質弁別能が低下することを効果的に抑制することができる。また、被写体外領域の被写体領域のＸ線フォトンのカウント数を取得する必要がないので、被写体領域および被写体外領域の両方のＸ線フォトンのカウント数を取得する場合に比べて、処理負荷を低減することができる。

【0052】

また、本実施形態では、上記のように、制御部４は、Ｘ線検出部２により検出されたＸ線フォトンの検出結果に基づいて、全エネルギー範囲の画像データ、または、特定のエネルギー範囲の画像データを取得するとともに、取得した全エネルギー範囲の画像データ、または、特定のエネルギー範囲の画像データに基づいて、被写体領域を識別するように構成されている。これにより、被写体領域を容易に識別することができるので、識別した被写体領域のＸ線フォトンのカウント数に基づいて複数のエネルギー範囲を容易に設定することができる。

【0053】

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべ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。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0054】

たとえば、上記実施形態では、ＣＴ装置としてのＸ線撮影装置に、本発明を適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、ＣＴ装置以外のＸ線撮影装置に適用されてもよい。たとえば、本発明は、透視撮影を行うＸ線撮影装置に適用されてもよいし
トモシンセシス撮影を行うＸ線撮影装置に適用されてもよい。

【0055】

また、上記実施形態では、被写体をＸ線源とＸ線検出部とを含む撮影系に対して回転させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、Ｘ線源とＸ線検出部とを含む撮影系を被写体に対して回転させることによって、被写体に対するＸ線の照射位置を変更しながら、Ｘ線撮影を行ってもよい。

【0056】

また、上記実施形態では、制御部が、画像処理部として機能する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部とは別個に独立して、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサを含む画像処理部が設けられていてもよい。この場合、画像処理部が本発明の「処理部」として機能してもよい。

【0057】

また、上記実施形態では、複数のエネルギー範囲においてＸ線フォトンのカウント数のばらつきが所定のばらつき範囲内になるように、複数のエネルギー範囲を設定する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図７に示す変形例では、複数のエネルギー範囲のうちの所定のエネルギー範囲（図７では、エネルギー範囲Ｅ２）においてＸ線フォトンのカウント数が他のエネルギー範囲に比べて大きくなるように、複数のエネルギー範囲が設定されている。すなわち、図７に示す変形例では、複数のエネルギー範囲の重みづけに応じてＸ線フォトンのカウント数が分配されるように、複数のエネルギー範囲を設定するように構成されている。

【0058】

ここで、図７に示すグラフは、物質の線減弱係数のエネルギーに対する変化を示している。また、図７に示すグラフでは、縦軸は線減弱係数であり、横軸はＸ線フォトンのエネルギーである。図７に示すグラフでは、物質のＫ吸収端に対応するスペクトルが存在している。また、物質のＫ吸収端に対応するエネルギー範囲Ｅ２の重みが、エネルギー範囲Ｅ１、Ｅ３およびＥ４に比べて、大きく設定されている。すなわち、エネルギー範囲Ｅ２のＸ線フォトンのカウント数が、エネルギー範囲Ｅ１、Ｅ３およびＥ４に比べて大きくなるように、４つのエネルギー範囲Ｅ１～Ｅ４が設定されている。この場合、物質のＫ吸収端に対応するエネルギー範囲Ｅ２のＸ線フォトンのカウント数を大きくすることができるので、Ｋ吸収端を強調した画像を取得することができる。

【0059】

また、上記実施形態では、被写体に対応する被写体領域と被写体外に対応する被写体外領域とのうち、被写体領域のＸ線フォトンのカウント数を取得するとともに、取得した被写体領域のＸ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲を設定する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、被写体に対応する被写体領域と被写体外に対応する被写体外領域との両方を含む視野全体のＸ線フォトンのカウント数を取得するとともに、取得した視野全体のＸ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲を設定してもよい。また、視野中心のＸ線フォトンのカウント数を取得するとともに、取得した視野中心のＸ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲を設定してもよい。被写体は、通常、視野中心に写り込むため、視野中心のＸ線フォトンのカウント数を取得すれば、被写体領域に対応するＸ線フォトンのカウント数を簡易に取得可能である。

【0060】

［態様］
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0061】

（項目１）
Ｘ線源と、
前記Ｘ線源から照射され、被写体を透過したＸ線フォトンを検出するＸ線検出部と、
前記Ｘ線検出部の出力を処理する処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記Ｘ線検出部により検出された前記Ｘ線フォトンの検出結果に基づいて、前記Ｘ線フォトンのカウント数を取得する処理、
取得した前記Ｘ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲を設定する処理、及び、
設定した前記複数のエネルギー範囲に基づいて、前記複数のエネルギー範囲にそれぞれ対応する画像データを取得する処理を行うように構成されている、Ｘ線撮影装置。

【0062】

（項目２）
前記処理部は、前記複数のエネルギー範囲において前記Ｘ線フォトンのカウント数のばらつきが所定のばらつき範囲内になるように、前記複数のエネルギー範囲を設定するように構成されている、項目１に記載のＸ線撮影装置。

【0063】

（項目３）
前記処理部は、前記複数のエネルギー範囲において前記Ｘ線フォトンのカウント数が平均値に対して所定値内に収まるように、前記複数のエネルギー範囲を設定するように構成されている、項目１に記載のＸ線撮影装置。

【0064】

（項目４）
前記処理部は、前記被写体に対応する被写体領域と前記被写体外に対応する被写体外領域とのうち、前記被写体領域の前記Ｘ線フォトンのカウント数を取得するとともに、取得した前記被写体領域の前記Ｘ線フォトンのカウント数に基づいて、前記複数のエネルギー範囲を設定するように構成されている、項目１～３のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。

【0065】

（項目５）
前記処理部は、前記Ｘ線検出部により検出された前記Ｘ線フォトンの検出結果に基づいて、全エネルギー範囲の画像データ、または、特定のエネルギー範囲の画像データを取得するとともに、取得した前記全エネルギー範囲の画像データ、または、前記特定のエネルギー範囲の画像データに基づいて、前記被写体領域を識別するように構成されている、項目４に記載のＸ線撮影装置。

【0066】

（項目６）
被写体を透過したＸ線フォトンを検出するステップと、
前記Ｘ線フォトンの検出結果に基づいて、前記Ｘ線フォトンのカウント数を取得するステップと、
前記Ｘ線フォトンのカウント数に基づいて、複数のエネルギー範囲を設定するステップと、
前記複数のエネルギー範囲に基づいて、前記複数のエネルギー範囲にそれぞれ対応する画像データを取得するステップと、を備える、Ｘ線撮影方法。

【0067】

（項目７）
前記複数のエネルギー範囲を設定するステップは、前記複数のエネルギー範囲において前記Ｘ線フォトンのカウント数のばらつきが所定のばらつき範囲内になるように、前記複数のエネルギー範囲を設定するステップを含む、項目６に記載のＸ線撮影方法。

【0068】

（項目８）
前記複数のエネルギー範囲を設定するステップは、前記複数のエネルギー範囲において前記Ｘ線フォトンのカウント数が平均値に対して所定値内に収まるように、前記複数のエネルギー範囲を設定するステップを含む、項目６に記載のＸ線撮影方法。

【符号の説明】

【0069】

１ Ｘ線源
２ Ｘ線検出部
４ 制御部（処理部）
５ エネルギー範囲画像データ（画像データ）
６ 所定のばらつき範囲
１００ Ｘ線撮影装置
２００ 被写体
Ｅ１～Ｅ４ エネルギー範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】