CN105451659B - X射线摄像装置、x射线摄像方法以及x射线摄像装置的监控方法 - Google Patents

X射线摄像装置、x射线摄像方法以及x射线摄像装置的监控方法 Download PDF

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Abstract

估算并校正位于X射线源与检测元件之间的物质的微小的设计公差等所引起的X射线的线质的变化。由此防止双能量摄影法中的物质识别能力的下降。X射线摄像装置(100)具备：固定过滤计算部(223)，其使用以二种以上不同的管电压来拍摄空气(无被摄体)而得到的测量数据，计算与基准线质的偏移量，作为规定基准物质的透过距离(固有滤过)。固定过滤计算部通过针对上述测量数据应用基于双能量摄影法的基准物质透过距离变换，从而按照每个检测元件来计算基准物质透过距离(固有滤过)。在被摄体摄影时，通过考虑所计算出的每个检测元件的固有滤过来实施双能量摄影法，从而能够得到线质的变化被校正了的图像。

Description

X射线摄像装置、X射线摄像方法以及X射线摄像装置的监控 方法
技术领域
本发明涉及X射线摄像装置中的双能量摄影法。
背景技术
作为使用了X射线CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)装置的摄影方法之一，存在双能量摄影法(专利文献1)。双能量摄影法是如下技术，即通过利用质量衰减系数根据物质以及X射线能量而不同的性质(能量依赖性)，以2种不同的管电压即不同的能量分布来拍摄同一被摄体，从而求取与构成被摄体的物质组成相关的信息。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特表2005-533564号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所示那样的双能量摄影法中，位于X射线焦点与检测元件之间的物质的微小的设计公差等可能使X射线的线质发生变化，导致物质识别能力的下降。作为使X射线的线质发生变化的物质的具体例，有X射线管球、准直器装置、线质补偿滤波器、防散射栅格，它们的配置误差、尺寸误差会导致线质发生变化。此外，在管球阳极的足跟效应也会导致线质发生变化。
因此，本发明的课题在于，提供一种无需过度地要求设计精度而对上述线质的变化进行校正的方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明通过以二种以上的不同的管电压来拍摄空气(无被摄体)，应用基于双能量摄影法的基准物质透过距离变换，来计算装置所引起的线质的变化(从基准线质的偏移量)，并作为每个检测元件的规定基准物质(特定基准物质)的透过距离即固有滤过。
即，本发明的X射线摄像装置的特征在于具备：X射线源，其产生能量不同的多个X射线；X射线检测器，其与所述X射线源对置配置，并具有多个检测元件；旋转盘，其支撑所述X射线源和所述X射线检测器，并进行旋转；和运算装置，其使用在所述X射线源产生的X射线的能量分布不同的条件下分别由所述X射线检测器检测出的测量数据，来计算与存在于所述X射线源与所述X射线检测器之间的物质相关的信息，所述运算装置具备固有滤过计算部，该固有滤过计算部针对X射线的能量分布不同的多个条件的每个条件，使用在所述X射线源与所述X射线检测器之间没有被摄体时所述X射线检测器所检测出的测量数据，按照所述X射线检测器的每个检测元件，来计算任意的基准物质的透过距离作为固有滤过。
此外，本发明的X射线摄像方法是以不同的多种能量分布来拍摄被摄体，得到多种被摄体投影数据的X射线摄像方法，所述X射线摄像方法的特征在于，预先以不同的多种能量分布在没有所述被摄体的状态下进行拍摄，根据以所述多种能量分布得到的空气投影数据，计算入射到各检测元件的X射线的线质变化，作为与所述能量分布的种类数量相同数量以下的任意物质的透过距离，使用所计算出的线质变化和所述多种被摄体投影数据，来生成线质变化得到了校正的图像。
本发明的X射线摄像装置的监控方法是具备具有多个检测元件的X射线检测器的X射线摄像装置的监控方法，所述监控方法的特征在于：预先以不同的多种能量分布在没有被摄体的状态下进行拍摄，获取多种空气投影数据，根据所述多种空气投影数据，计算入射到各检测元件的X射线的线质变化，作为与所述能量分布的种类数量相同数量以下的任意物质的透过距离，使用所计算出的透过距离，来显示相邻元件间、相邻模块间的线质特性的差异。
发明效果
通过预先求取从基准线质的偏移量作为规定基准物质的透过距离(固有滤过)，从而例如在被摄体摄影时，实施考虑了各检测元件的固有滤过的双能量摄影法，由此能够校正线质的变化。由此，无需过度地要求设计精度，便能够提供线质的变化得到了校正的高质量的CT图像。此外，通过对每个检测元件计算出的固有滤过值进行比较，从而能够检测缺陷检测元件。
附图说明
图1是包含从体轴方向观察本发明的实施方式中的X射线CT装置的概略结构的整体构成图。
图2是图1的X射线CT装置的运算装置的功能框图。
图3是表示在第一实施方式中采用的双能量摄影法的处理步骤的一个例子的图。
图4是表示第一实施方式的数据处理流程的一个例子的图。
图5是表示第二实施方式的处理步骤的图。
图6是第三实施方式的运算装置的功能框图。
图7是表示第三实施方式的处理步骤的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的X射线CT装置的实施方式。
图1是表示各实施方式共同的X射线CT装置的整体构成的图。
本实施方式的X射线摄像装置具备：X射线源(1)，其产生能量不同的多个X射线；X射线检测器(4)，其与X射线源对置配置，具有多个检测元件；旋转盘，其支撑X射线源和X射线检测器，并进行旋转；和运算装置(22)，其使用在X射线源产生的X射线的能量分布不同的多个条件下分别由X射线检测器检测出的测量数据，来计算与存在于X射线源与X射线检测器之间的物质相关的信息，运算装置具备：固有滤过计算部(223)，其针对X射线的能量不同的多个条件的每个条件，使用在X射线源与X射线检测器之间不存在被摄体时由X射线检测器检测出的测量数据，按照X射线检测器的每个检测元件，来计算特定基准物质的透过距离来作为固有滤过。
固有滤过计算部使用X射线检测器所检测出的测量数据和针对特定基准物质通过计算而求取到的X射线检测器输出的理论值，按照每个检测元件来计算基准物质的透过距离。按照每个检测元件而求取到的特定基准物质的透过距离会示出装置所引起的线质变化，被用于被摄体图像的生成、各检测元件的异常的判定。
图1所示的X射线CT装置100大致划分，具有放置被摄体3的摄像部10和操作者进行装置的操作、控制的操作部20。摄像部10主要由收纳于未图示的台架的扫描仪装置(旋转盘)、作为X射线源的X射线管1、X射线检测器4和载置被摄体3的卧台装置6构成。在台架的中央部，形成了插入托载有被摄体3的卧台装置6的载板的开口部2，扫描仪装置以该开口部2的中心为旋转轴可旋转地被支撑于台架。通过这样的构成，从而能够对开口部2内的被摄体3进行旋转摄像。
作为X射线源的X射线管1从位于X射线管1内的具有有限大小的X射线焦点9产生X射线。X射线管1与未图示的电源装置连接，在本实施方式中，具备用于能够进行多能量摄像的构成。例如，通过从电源装置选择性地提供多种管电压的任意管电压，从而能够产生能量分布不同的多种X射线。在管电压中，有80kV、120kV、140kV、160kV等种类。或者作为X射线管1，也可以构成为具备产生多种X射线的多个X射线管1。
X射线检测器4配置于隔着被摄体3与X射线管1对置的位置。X射线检测器4将多个检测元件以X射线焦点为中心而排列成圆弧状，除了沿着圆弧状的一维阵列以外，也可以沿着扫描仪装置的旋转轴的轴方向进行排列。此外，X射线检测器4可以分割为由规定数量的检测元件构成的检测器模块8，各检测器模块8以X射线焦点9为中心呈圆弧状或者平板状地配置。在检测器模块8的X射线管球1侧，为了去除由被摄体3等产生的散射X射线而配置防散射栅格5。为了使所检测的X射线的线质(能量谱)和强度均匀，在被摄体3与X射线管球1之间配置线质补偿滤波器7。
操作部20是用于用户输入摄影所需要的各种条件、数据或者进行X射线CT装置100的摄影控制的装置，具备存储器、硬盘驱动器等记录装置21、进行图像处理运算等运算的运算装置22、进行摄像的控制的控制装置23、鼠标、键盘等输入装置24、以及监视器等输出装置25。运算装置22以及控制装置23通过预先嵌入到CPU(Central Processing Unit，中央处理器)等中或者从外部存储装置读入的程序的执行，来实现它们的功能。另外，运算装置的功能的一部分或者全部也可以通过ASIC(Application Specific Integrated Circuit，面向特定用途的集成电路)、FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等硬件、公知的电路来实现。
摄影通过基于用户通过输入装置24而设定的扫描条件，由控制装置23对X射线电源以及扫描仪装置进行驱动控制来进行。由旋转摄影得到的许多投影数据被记录在记录装置21中，由运算装置22来执行图像处理运算，作为被摄体3的断层图像等信息而显示于输出装置25。
控制装置23控制X射线管1、X射线检测器4以使得进行多能量摄像。作为得到基于多能量摄像即不同的能量分布的被摄体的投影数据集的方法，有各种各样的方法，根据其方式不同，控制不同。例如，对于作为多能量摄像的一个形态的双能量摄像而言，有如下等方式方法：进行二次管电压不同的摄影的二旋转方式；在一旋转中高速地切换管电压来进行拍摄的高速管电压切换方式；将检测器设为二层，由上层来测量低能量分布的X射线，由下层来测量高能量分布的X射线的二层检测器方式；在台架中搭载二组管球和检测器，将各管球的管电压设定为不同的值来进行拍摄的二管球方式；以单个光子为单位对X射线进行测量来测量X射线的能量的光子计数方式；将能量敏感性不同的检测元件交替地配置在二维阵列面上的方法等。
在本实施方式中，能够采用上述方式中的任意一种方式，上述X射线管1以及X射线检测器4具备与所采用的方式相应的构成。
运算装置22所进行的图像处理运算除了包含使用了测量数据的图像重构运算以外，还包含强度校正(参考校正)、检测元件的灵敏度校正(空气校正)、对数变换等各种校正处理，进而，进行后述的特定基准物质的X射线透过距离即固有滤过的运算。在运算装置22中，将进行该固有滤过的运算的部分设为固有滤过计算部223。运算装置22的运算中使用的表等被保存在记录装置21或运算装置22所具备的存储部中。
接下来根据上述X射线CT装置的构成，说明主要是在运算装置22的功能中具有特征的各实施方式。
〈第一实施方式〉
本实施方式的X射线CT装置的特征在于，使用由多能量摄像所获取到的测量数据，来进行包含图像重构在内的各种运算的运算装置22计算固有滤过即按照每个检测元件而求取的特定基准物质的透过距离，并将其用于被摄体图像的生成。
即本实施方式的X射线CT装置具有：存储部(222)，其针对X射线的能量分布不同的条件，将X射线检测器输出对于构成所述被摄体的规定物质的依赖性存储为变换表；和图像生成部(221)，其针对X射线的能量分布不同的条件，使用在X射线源(1)与X射线检测器(4)之间存在被摄体(3)时由X射线检测器检测出的测量值、根据构成被摄体的物质的透过距离而计算出的理论值、和存储在所述存储部中的被检体透过距离变换表，来生成所述被摄体的图像。被检体透过距离变换表被使用固有滤过计算部(223)所计算出的固有滤过进行了校正。
图2中示出运算装置22的功能框图。如图所示，运算装置22具备：图像生成部221，其进行用于使用测量数据来生成被摄体的断层像等图像的运算；存储部222，其存储多能量摄像中的图像生成所需要的变换表；固有滤过计算部223，其计算装置本身所引起的线质变化作为特定基准物质的固有滤过值；基准物质设定部224，其设定由固有滤过计算部223使用的特定基准物质；和校正部225，其使用由固有滤过计算部223计算出的基准物质的固有滤过值，对测量数据进行空气校正、强度校正等校正。另外存储部222的功能也能够兼作记录由摄像获取到的投影数据的记录装置21。
以下，说明上述构成的本实施方式的X射线CT装置的动作。
本实施方式的X射线CT装置进行使用不同的N种(N为2以上的整数)能量分布来进行构成被摄体的物质的识别的多能量摄影，在以下说明中，以使用了低管电压(例如80kV)和高管电压(例如140kV)的2种管电压的双能量摄像为例进行说明。图3中示出本实施方式所采用的双能量摄像的典型例即基准物质分解型的双能量摄影法的处理流程。该处理主要由图像生成部221执行。
在图3所示的一般的双能量摄像中，首先用户根据摄像的目的，将想要提高对比度的物质选择为构成被摄体的基准物质(S101)。例如在造影检查中，相对于软组织或者水(H2O)而想要提高碘化造影剂(I)的对比度的情况下，选择水和碘化造影剂。另外在以N种能量分布拍摄的情况下，能够选择N种基准物质。
接着，计算2种管电压(低管电压/高管电压)下的输出I的基准物质透过距离依赖性，并将其作为变换表(被检体透过距离变换表)来进行保存(S102)。另外实际上，将后述的对数变换后的输出J的基准物质透过距离依赖性作为变换表。
输出I的基准物质透过距离(si)依赖性能够如下进行计算。
一般各检测元件的输出I可以由式(1)表示。
[式1]
在此，S表示X射线产生光谱，ε表示X射线能量，η表示检测效率，μ表示质量衰减系数，Z表示原子序数，s表示X射线路径，p表示物质密度。质量衰减系数能够使用由处理S101选择的构成被摄体的基准物质(例如水和碘化造影剂)加上空气(AIR)这3个基准物质，如式(2)那样进行分解。若将其代入到式(1)中则可以得到式(3)。在此为了简单，检测效率η置为1。式中，下标“AIR”、“H2O”、“I”分别表示这是与作为基准物质的空气、水、碘相关的值。
[式2]
[式3]
在式(3)中，若将构成被摄体的基准物质(以后用下标i表示)的质量衰减系数μi和密度ρi以及入射光谱S作为已知而代入理论值，则检测元件输出I能够视为仅是透过距离si的函数。由于从X射线焦点到各检测元件的距离在摄影中保持固定(∑isi＝const.)，因此输出I实质上成为二变量的函数。即，式(3)成为表示输出I的基准物质透过距离(si)依赖性的公式。但是，这里密度使用代表值，密度的偏差暂且置换为距离的偏差来考虑。
通过式(3)而求取的输出I的基准物质透过距离(si)依赖性在双能量摄像中，作为向构成被摄体的基准物质的变换表(被检体透过距离变换表)而被使用，但在本实施方式中，该变换表在后述的处理中会被置换为进行线质校正后的变换表。
接着，为了校正各检测元件的灵敏度偏差，以低管电压以及高管电压的双方的条件来测量无被摄体的状态下的检测器输出(S1031、S1032)。将所得到的数据设为I0L、I0H。这些是一般被称为空气数据的数据。将空气数据保存在存储部222中。
接下来以低管电压以及高管电压的双方的条件来测量被摄体(S1041、S1042)。将所得到的测量数据设为IL、IH。
针对测量数据，使用式(4)以及(5)，来进行照射X射线的强度校正(参考校正)、检测元件的灵敏度校正(空气校正)、以及对数变换(S1051、S1052)(校正部225)。将对数变换后的输出值设为J。
[式4]
[式5]
式中，Gain表示适当的常数，下标ref表示各测量数据的代表输出(参考数据)。代表输出能够使用检测器4的端部元件(参考元件)的输出以使得不涉及被摄体的影、散射线。
接着，使用式(6)，根据测量值输出来求取构成被摄体的基准物质的透过距离si(S106)。式(6)是从变换表中找出测量值JL、JH与通过计算求取到的理论值JL ideal、JH ideal的差的平方为最小的si的组合的处理，以后，将该处理称作透过距离变换。
[式6]
通过式(7)将由处理S106求取到的构成被摄体的基准物质透过距离si变换为密度×长度的维度，分别进行图像重构(S107)，由此能够得到基准物质等价图像(S108)。在上述示例中，能够得到软组织以及造影剂等价图像或水等价图像以及造影剂等价图像。
[式7]
通过该方法，能够将清楚地分离基准物质作为图像，由于考虑能量来生成图像，也能够去除线束硬化所引起的伪影。但是，在式(6)中使用的输出值的理论值JL ideal、JH ideal中，并未考虑每个装置不同的位于X射线焦点与检测元件之间的物质的微小的设计公差等的影响，因而由于这些设计公差等所引起的X射线的线质变化，基准物质图像中的物质识别能力有可能下降。在本实施方式中，为了防止基于线质变化的物质识别能力的下降，使用在无被检体的状态下测量出的测量数据(空气数据)，来估算装置的设计公差等所引起的线质变化，并使用该结果来进行校正。
以下，说明使用空气数据对每个检测元件的线质变化进行估算/校正的处理。图4示出在图3的图像生成处理流程中追加该估算/校正处理之后的本实施方式的整个处理流程。与图3相同的处理以相同符号来表示，省略说明。在该流程中，如图4所示，追加了处理S201～S207。这些处理主要通过固有滤过计算部223来实现。
在此，以使用以3种不同的能量分布测量出的空气数据的情况为例进行说明，但空气数据能够使用以M种(M为2以上的整数)不同的能量分布测量出的数据，并不限定于M＝3。
首先，选择用于表现线质的变化作为固有滤过的基准物质(S201)。在此，为了与图像生成处理的S101中所选择的基准物质进行区别，将基准物质称作特定基准物质。特定基准物质是为了表现线质变化作为特定基准物质的固有滤过而设定的，能够选择任意的物质。例如可以选择铝(Al)、铜(Cu)等被用作线质补偿滤波器的物质。此外，也可以是具有任意的具有能量依赖性的质量衰减系数和任意的密度的虚拟物质。以下，设想将Al和Cu作为特定基准物质的情况来进行说明。
另外，在以M种(M为2以上的整数)能量分布拍摄的情况下，能够选择M-1种特定基准物质。也可以无需用户进行该选择处理而预先以默认的方式在基准物质设定部224进行设定。也可以由用户经由输入装置24进行设定或者选择，在基准物质设定部224进行设定。
接着与图像生成中的处理S102同样地，生成并保存检测器输出J与表示固有滤过的特定基准物质透过距离的变换表(S202)。为此，首先，如式(8)所示，使用由S201选择的表现固有滤过的特定基准物质加上空气(AIR)这3个特定基准物质来分解质量衰减系数。在此，下标“AIR”、“Al”、“Cu”也分别表示这是与作为特定基准物质的空气、Al、Cu相关的值。若将其代入到上述的式(1)中，将检测效率η置为1，则可以得到式(9)。
[式8]
[式9]
以后，用于表示固有滤过的基准物质(特定基准物质)为了与用于表示被摄体的基准物质(构成根据摄像目的而选择的被摄体的物质)进行区別而使用下标j来表示。在此，检测元件输出I或者对数变换后的输出J也可以视为仅是表示固有滤过的特定基准物质透过距离sj的函数。因此与处理S102同样，能够使用式(9)来预先计算输出的sj(表示固有滤过的特定基准物质透过距离)依赖性，并将其作为变换表来进行保存。在此，也由于特定基准物质透过距离的合计固定(∑jsj＝const.)，因而输出I或者J实质上可以视为二变量的函数。
接着，为了校正各检测元件的灵敏度偏差，测量标准管电压(例如120kV)下的空气数据(S203)。将所得到的数据设为I0S。进而，以与标准管电压不同的2种管电压(低管电压/高管电压)(例如80kV、140kV)来测量空气数据(S2041、S2042)。将所得到的数据设为I0L、I0H。空气数据不依赖于投影角度，因而也可以根据必要实施视角(View)平均。
接下来，通过式(10)、式(11)，来实施基于代表一元件的强度校正(参考校正)、和基于标准空气数据I0S的灵敏度校正(空气校正)以及对数变换(S2051、S2052)。
[式10]
[式11]
式(10)、式(11)中的参考元件期望选择可以认为线质变化最小的元件。例如，可以是基于足跟效应的线质变化较少的电子源(阴极)侧的切片(slice)、并且对应于线质补偿滤波器最薄的部分的元件。根据这些测量值输出J0L、J0H和通过计算求取到的理论值J0L ideal、J0H ideal，来求取表示固有滤过的特定基准物质的透过距离sj。具体来说，使用由式(12)所示的基于最小平方法的透过距离变换，从由S202生成的变换表中找出sj的组合(S206)。
[式12]
另外，在以不同的管电压拍摄到的空气数据为M种的情况下，将其中一个设为灵敏度校正用的标准空气数据，使用与剩余M一1种空气数据的比，能够与上述方法同样地，估算用于表示M种固有滤过的特定基准物质透过距离sj。
接着基于由上述处理S206估算出的线质的变化，对每个检测元件不同的线质特性进行校正(S207)。具体来说，在图3所示的双能量摄影法的处理S102中，生成向构成被摄体的基准物质的变换表(JL ideal(si)、JH ideal(si))(被摄体透过距离变换表)时，用式(13)置换式(3)来计算即可。但是，此时设为在sj中不包含空气透过距离。
[式13]
另外，用于表示固有滤过的特定基准物质透过距离sj由于每个检测元件都不同，因此也需要按照每个检测元件来计算JL ideal(si)、JH ideal(si)。
其他的处理、构成被摄体的基准物质的选择(S101)以及被摄体透过距离变换表生成后的处理(S1031～S1051、S1032～S1052、S106～S108)的内容与图3中以同一符号表示的处理相同，省略说明。另外，空气数据测量处理S2041和S1031以及处理S2042和S1032若管电压相同则能够通用。即，例如在以与被摄体摄影时的2种管电压相同的2种管电压在处理S2041、S2042中测量了空气数据的情况下，被摄体摄影时的空气数据测量处理S1031以及S1032能够省略，能够将在处理S2041、S2042中测量并保存在存储部222中的空气数据用于下面的灵敏度校正处理S1051、S1052。
此外在图3以及图4所示的实施方式中，示出了使用低管电压和高管电压这2种的情况，在空气数据测量时所使用的不同能量分布的数量M和在被摄体摄影时所使用的不同能量分布的数量N为M＝N＝2，但在被摄体摄影时所使用的不同能量分布的数量N和在空气数据测量时所使用的不同能量分布的数量M能够独立地设定，既可以相同也可以不同。
进而，在处理S108中示出了得到基准物质等价图像的情况，但也可以基于相同信息(在处理S206中求取的表示固有滤过的特定基准物质的透过距离、在处理S207中求取的透过距离变换用的变换表)，得到虚拟标准管电压图像、虚拟单色X射线图像、有效原子序数图像、电子密度图像、相互作用增强图像等。
根据本实施方式的摄像方法，由于求取依赖于装置的线质变化作为规定基准物质(特定基准物质)的固有滤过，并使用该数据对构成被摄体的基准物质的透过距离计算进行校正，因此能够更正确地求取基准物质透过距离，能够使基准物质等价图像、虚拟单色X射线图像的画质得到提高。结果，无需对装置要求过度的设计精度，便能够简单地降低X射线管球、准直器装置、线质补偿滤波器、防散射栅格的配置误差、尺寸误差、足跟效应所造成的线质变化的影响，能够得到高质量的图像。
〈第二实施方式〉
本实施方式的X射线CT装置的特征在于，使用固有滤过计算部所计算出的每个检测器的固有滤过，估算线质变化最少的检测元件，将该检测元件用作强度校正的参考检测元件。
即，在本实施方式的X射线CT装置中，运算装置(22)具备：校正部(225)，其将多个检测元件之中的一个检测元件作为参考元件来进行强度校正，使用固有滤过计算部(223)所计算出的每个检测元件的特定基准物质的透过距离，选择从基准线质处的变化最小的检测元件，校正部将所选择的检测元件作为参考元件来进行强度校正。
本实施方式的X射线CT装置(运算装置22)的功能能够通过图2所示的第一实施方式的功能框图的各要素来实现，因而以下根据需要引用图2的要素，省略各要素的说明。
以下，参照图5的处理流程来说明上述构成的本实施方式的X射线CT装置的动作。在图5中，与图4为相同处理内容的处理以同一符号来表示，省略详细说明，以不同点为中心进行说明。
首先，选择初始参考元件(S301)。初始参考元件是在随后的空气数据测量的强度校正处理S2051、S2052中，在上述式(10)、式(11)中使用的参考元件。在第一实施方式中，说明了参考元件希望选择可以认为线质变化最小的元件，但在本实施方式中，由于在之后的处理中会估算线质变化最小的参考元件，因此在处理S301中可以适当地选择初始参考元件。初始参考元件的选择既可以由用户通过输入装置24来进行，也可以以默认的方式设定规定检测元件。
接着，进行与第一实施方式(图4)的处理S201～S206相同的处理，求取固有滤过即特定基准物质透过距离。在这些处理S201～S206中，处理S2051、S2052是包含使用了参考元件的强度校正在内的处理，由校正部225来进行。该特定基准物质透过距离按照每个检测元件来求取，是各检测元件的线质变化的指标。
将按照每个检测元件求取到的特定基准物质透过距离中的特定基准物质透过距离最小的检测元件，估算为线质变化最小并选择为参考元件(S302)。使用新选择的参考元件再次重复强度校正处理S2051、S2052、透过距离变换处理S206，选择参考元件(S302)。通过重复这些处理S2051、S2052、S206以及S302，从而能够从检测器中选出线质变化最小的元件。另外，处理的重复次数虽然没有特别限定，但例如也可以在上次求取到的参考元件的特定基准物质透过距离与本次求取到的参考元件的特定基准物质透过距离之差为规定阈值以下的时间点，将本次的参考元件选择为最终的参考元件。
这样，固有滤过计算部223在求取线质变化的指标即特定基准物质透过距离时，通过使用线质变化被估算为最小的检测元件作为各管电压的空气数据的强度校正中使用的参考元件，从而能够提高所求取的特定基准物质透过距离的精度。
进而，说明了图像生成部221在生成构成被摄体的基准物质透过距离依赖性的变换表时，在式(1)、式(3)中使用X射线能量谱S(ε)的理论值，但作为该X射线能量谱S(ε)，也可以利用光谱仪来测量由上述处理S302选出的检测元件位置处的X射线能量谱，将其作为式(1)、(3)的X射线产生光谱S(ε)，由此能够进一步提高所得到的图像等信息的精度。
〈第三实施方式〉
本实施方式的X射线CT装置的特征在于，具备如下功能：使用固有滤过计算部所计算出的每个检测器的固有滤过来判定检测元件或者检测模块的异常。
即本实施方式的X射线CT装置具备：判定部(226)，其根据固有滤过计算部(223)按照每个检测元件而计算出的固有滤过，来判定检测元件的异常。此外，能够具备记录判定部(226)的判定结果的存储部(222)。还可以具备在判定部(226)判定出异常时进行警告的警告装置(227)。
此外，本实施方式提供一种具备具有多个检测元件的X射线检测器的X射线摄像装置的监控方法。在该方法中，预先以不同的多种能量分布在被摄体不存在的状态下进行拍摄，获取多种空气投影数据，根据多种空气投影数据，计算入射到各检测元件的X射线的线质变化作为与能量分布的种类数量相同的数量以下的任意物质(特定基准物质)的透过距离，使用所计算出的透过距离，来显示相邻元件间、相邻模块间的线质特性的差异。
图6中示出本实施方式的X射线CT装置(运算装置22)的功能框图。在图6中，与图2相同的要素以相同符号来表示，并省略说明。如图所示，运算装置22具备图像生成部221、固有滤过计算部223、判定部226。此外，该X射线CT装置具备对判定部226的判定结果进行警告的警告装置227。也可以使输出装置25(图1)具备警告装置227的功能。
以下，参照图7所示的处理流程，主要来说明判定部226所进行的处理。在本实施方式的X射线CT装置中，固有滤过计算部223计算特定基准物质的透过距离sj的步骤也与图4所示的处理S201～S206相同，总括表示为处理S400，并省略说明。
首先，求取相邻的检测元件间的线质差Δ或者检测模块间的线质差Δ’(S401)。由式(14)来定义检测元件间的线质差Δ。由式(15)来定义检测模块间的线质差Δ’。
[式14]
式中，ch是检测元件编号。
[式15]
式中，mod是检测模块的编号，s′j(mod)是各检测模块内的sj的平均。
所求取到的Δ或者Δ’为了记录经时变化而被保存(S402)，并且判定是否超过预先设定的阈值(S403)。阈值能够预先求取对画质没有影响的范围内的容许线质变化，将其用作阈值。在处理S402中，在Δ或者Δ’超过阈值的情况下，判断为发现了异常线质，通过警告装置227向用户通知警告消息(S404)。也可以取代该通知或者在通知的同时在维护服务进行显示、联络。用户或维护服务人员，由此能够发现线质特性较大不同的检测元件、检测模块，也能够采取模块的交换、排序、线质补偿滤波器或切片准直器的调整等措施。
处理S400～S403定期性地进行，能够记录判定部226的判定结果。由此，能够记录线质及其经时变化。另外，由于定期性地拍摄装置的空气数据，因此与此同时能够自动进行固有滤过的估算即可。
以上，说明了将本发明的X射线摄像装置应用于X射线CT装置的实施方式，但本发明提供一种估算装置所引起的固有滤过的方法，也能够应用于X射线CT装置以外的X射线摄像装置。
符号说明
1···X射线管球(X射线源)，2···开口部，3···被摄体，4···X射线检测器，5···防散射栅格，6···卧台，7···线质补偿滤波器，8···检测器模块，9···X射线焦点，10···摄像部，20···操作部，21···记录装置，22···运算装置，23···控制装置，24···输入装置，25···输出装置，100···X射线CT装置，221···图像生成部，222···存储部，223···固有滤过计算部，224···基准物质设定部，225···校正部，226···判定部，227···警告装置。

Claims (15)

1.一种X射线摄像装置，具备：
X射线源，其产生能量不同的多个X射线；
X射线检测器，其与所述X射线源对置配置，并具有多个检测元件；和
旋转盘，其支撑所述X射线源和所述X射线检测器，并进行旋转，
所述X射线摄像装置的特征在于，还具备：
运算装置，其使用在所述X射线源产生的X射线的能量分布不同的条件下分别由所述X射线检测器检测出的测量数据，来计算与存在于所述X射线源与所述X射线检测器之间的物质相关的信息，
所述运算装置具备固有滤过计算部，该固有滤过计算部针对X射线的能量分布不同的多个条件的每个条件，使用在所述X射线源与所述X射线检测器之间没有被摄体时所述X射线检测器所检测出的测量数据，按照所述X射线检测器的每个检测元件，来计算任意的基准物质的透过距离来作为固有滤过。
2.根据权利要求1所述的X射线摄像装置，其特征在于，
所述固有滤过计算部生成将X射线检测器的输出变换为所述基准物质的透过距离的变换表，并使用该变换表、所述X射线检测器所检测出的测量数据、以及针对所述基准物质通过计算而求取到的X射线检测器输出的理论值，来计算所述基准物质的透过距离。
3.根据权利要求1所述的X射线摄像装置，其特征在于，
所述固有滤过计算部具有设定所述基准物质的基准物质设定部。
4.根据权利要求3所述的X射线摄像装置，其特征在于，
所述基准物质设定部将从被用作线质补偿滤波器的物质中选择出的物质设定为所述基准物质。
5.根据权利要求3所述的X射线摄像装置，其特征在于，
所述基准物质设定部将具有规定的质量衰减系数和规定的密度的虚拟物质设定为所述基准物质。
6.根据权利要求1所述的X射线摄像装置，其特征在于，
所述固有滤过计算部在所述X射线源与所述X射线检测器之间没有被摄体时，使用以低能量条件以及高能量条件这2个条件测量出的测量数据，来计算2个以下的基准物质的透过距离。
7.根据权利要求1所述的X射线摄像装置，其特征在于，
所述X射线摄像装置具有：
存储部，其针对X射线的能量分布不同的条件，将X射线检测器输出对于构成所述被摄体的规定物质的依赖性存储为被检体透过距离变换表；和
图像生成部，其针对X射线的能量分布不同的条件，使用在所述X射线源与所述X射线检测器之间存在所述被摄体时所述X射线检测器所检测出的测量值、根据构成所述被摄体的物质的透过距离而计算出的理论值、和存储在所述存储部中的被检体透过距离变换表，来生成所述被摄体的图像，
所述被检体透过距离变换表被用所述固有滤过计算部所计算出的固有滤过进行校正。
8.根据权利要求7所述的X射线摄像装置，其特征在于，
所述图像生成部生成构成所述被摄体的每个规定物质的物质识别图像、虚拟标准管电压图像、虚拟单色X射线图像、有效原子序数图像、电子密度图像以及相互作用增强图像中的至少一个图像。
9.根据权利要求1所述的X射线摄像装置，其特征在于，
所述运算装置具备判定部，该判定部根据所述固有滤过计算部按照每个检测元件计算出的固有滤过，来判定检测元件的异常。
10.根据权利要求9所述的X射线摄像装置，其特征在于，
所述X射线摄像装置具备记录所述判定部的判定结果的记录装置。
11.根据权利要求9所述的X射线摄像装置，其特征在于，
所述X射线摄像装置具备在所述判定部判定出异常时输出判定结果的输出装置。
12.根据权利要求1所述的X射线摄像装置，其特征在于，
所述运算装置具备将所述多个检测元件之中的一个检测元件作为参考元件来进行强度校正的校正部，
使用所述固有滤过计算部所计算出的每个检测元件的基准物质的透过距离，来选择从基准线质处的变化最小的检测元件，所述校正部将所选择的检测元件作为参考元件来进行强度校正。
13.一种X射线摄像方法，其以不同的多种能量分布来拍摄被摄体，得到多种被摄体投影数据，所述X射线摄像方法的特征在于，
预先以不同的多种能量分布在没有所述被摄体的状态下进行拍摄，
根据以所述多种能量分布得到的空气投影数据，计算入射到各检测元件的X射线的线质变化，并作为与所述能量分布的种类数量相同数量以下的任意物质的透过距离，
使用所计算出的线质变化和所述多种被摄体投影数据，来生成线质变化得到了校正的图像。
14.根据权利要求13所述的X射线摄像方法，其特征在于，
使用了所述多种被摄体投影数据的图像的生成包括如下处理：
将所述多种被摄体投影数据变换为构成所述被摄体的多种物质的透过距离数据的处理；
使用所计算出的所述线质变化来校正所述透过距离数据的处理；和
对校正后的透过距离数据进行重构而得到构成被摄体的物质的等价断层图像的处理。
15.一种X射线摄像装置的监控方法，所述X射线摄像装置具备具有多个检测元件的X射线检测器，所述监控方法的特征在于：
预先以不同的多种能量分布在没有被摄体的状态下进行拍摄，获取多种空气投影数据，
根据所述多种空气投影数据，计算入射到各检测元件的X射线的线质变化，并作为与所述能量分布的种类数量相同数量以下的任意物质的透过距离，
使用所计算出的透过距离，来显示相邻元件间、相邻模块间的线质特性的差异。
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