JP2000023963A - 二元エネルギ―ｘ線撮像のための装置および方法 - Google Patents
二元エネルギ―ｘ線撮像のための装置および方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大型フォーマットの２次元検出器を用いた二
元Ｘ線撮像のための方法および装置を提供する。 【解決手段】 前記装置は、その物理的順番において、
Ｘ線源１４、前方２次元Ｘ線検出器１６、ビームセレク
タ１８および後方２次元Ｘ線検出器２６を有している。
物体１２は前記Ｘ線源と前方検出器との間に置かれてい
る。前記ビームセレクタは一次Ｘ線３２が後方検出器の
選定された位置に到達するのを防止している。後方検出
器においては一対の一次二元エネルギー像が得られる。
二元エネルギーデータ分解法を用いて、低解像度一次Ｘ
線前方検出器像が計算され、それから高解像度一次二元
エネルギー像対が計算される。加えるに、データ分解法
は一対の高空間解像度物質組成像を計算するのにも用い
ることが出来る。
元Ｘ線撮像のための方法および装置を提供する。 【解決手段】 前記装置は、その物理的順番において、
Ｘ線源１４、前方２次元Ｘ線検出器１６、ビームセレク
タ１８および後方２次元Ｘ線検出器２６を有している。
物体１２は前記Ｘ線源と前方検出器との間に置かれてい
る。前記ビームセレクタは一次Ｘ線３２が後方検出器の
選定された位置に到達するのを防止している。後方検出
器においては一対の一次二元エネルギー像が得られる。
二元エネルギーデータ分解法を用いて、低解像度一次Ｘ
線前方検出器像が計算され、それから高解像度一次二元
エネルギー像対が計算される。加えるに、データ分解法
は一対の高空間解像度物質組成像を計算するのにも用い
ることが出来る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的にはディジタ
ルＸ線撮像に関するものであり、より具体的には、２次
元の二元エネルギーＸ線撮像のための方法および装置に
関するものである。
ルＸ線撮像に関するものであり、より具体的には、２次
元の二元エネルギーＸ線撮像のための方法および装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造の分野における最近の進歩の
結果、Ｘ線検出のための大規模フォーマットの２次元集
積検出器アレイの製造が可能となった。これらの検出器
アレイは数百万個のオーダの検出器セルを有しており、
極めて高い品質を以って２次元Ｘ線像を瞬間的に認知し
てやることが出来る。これらの検出器アレイの能力は単
に定性的な視覚的像を与えることにのみ限定されるもの
ではなく、定量的撮像に対しての潜在的可能性をも大い
に提供している。
結果、Ｘ線検出のための大規模フォーマットの２次元集
積検出器アレイの製造が可能となった。これらの検出器
アレイは数百万個のオーダの検出器セルを有しており、
極めて高い品質を以って２次元Ｘ線像を瞬間的に認知し
てやることが出来る。これらの検出器アレイの能力は単
に定性的な視覚的像を与えることにのみ限定されるもの
ではなく、定量的撮像に対しての潜在的可能性をも大い
に提供している。
【０００３】二元エネルギーＸ線撮像は２つのエネルギ
ーレベルにおいて獲得された一対の物体像を分解するこ
との出来る正確な定量的技法である。ここに前記一対の
物体像の各々の像は同物体の１つの物質組成像をあらわ
している。現行の二元エネルギーＸ線撮像技法は線形の
検出器アレイを用いることに限定されている。もしも二
元エネルギーＸ線撮像を更に改良して、最近開発された
大型フォーマット検出器アレイを用いることが出来るよ
うになれば、医療用Ｘ線診断術は顕著に進歩させること
が出来る。例えば、二元エネルギーＸ線撮像はマモグラ
フィにおける胸がんの診断の改善、骨撮影における老化
骨の定量的予測および胸撮像における肺病の診断の改善
に用いることが出来よう。
ーレベルにおいて獲得された一対の物体像を分解するこ
との出来る正確な定量的技法である。ここに前記一対の
物体像の各々の像は同物体の１つの物質組成像をあらわ
している。現行の二元エネルギーＸ線撮像技法は線形の
検出器アレイを用いることに限定されている。もしも二
元エネルギーＸ線撮像を更に改良して、最近開発された
大型フォーマット検出器アレイを用いることが出来るよ
うになれば、医療用Ｘ線診断術は顕著に進歩させること
が出来る。例えば、二元エネルギーＸ線撮像はマモグラ
フィにおける胸がんの診断の改善、骨撮影における老化
骨の定量的予測および胸撮像における肺病の診断の改善
に用いることが出来よう。
【０００４】二元エネルギー法と大型フォーマット検出
器アレイを互いに結合してやるためには２つの著しい技
術上の衝壁が存在している。第１に、従来技術の二元エ
ネルギーＸ線データ分解法は大型フォーマット２次元検
出器とともに用いるのに適していないということであ
る。その隠れた理由は、現行の方法においてはデータ分
解のプロセスにおいて、ピクセル毎にひんぱんな判断を
する必要があるということ、すなわちピクセル毎にコン
ピュータと相互作用を行なってデータを交換するための
機械装置を用いる必要があるということである。そのよ
うなアプローチは１像フレーム当り何百万ピクセルとい
う量のデータを解析するのには適していない。第２に、
大型フォーマット検出器アレイは実質的な散乱ゆがみを
受け易く、他方二元エネルギーＸ線撮像の場合には一次
像データを用いる必要がある。
器アレイを互いに結合してやるためには２つの著しい技
術上の衝壁が存在している。第１に、従来技術の二元エ
ネルギーＸ線データ分解法は大型フォーマット２次元検
出器とともに用いるのに適していないということであ
る。その隠れた理由は、現行の方法においてはデータ分
解のプロセスにおいて、ピクセル毎にひんぱんな判断を
する必要があるということ、すなわちピクセル毎にコン
ピュータと相互作用を行なってデータを交換するための
機械装置を用いる必要があるということである。そのよ
うなアプローチは１像フレーム当り何百万ピクセルとい
う量のデータを解析するのには適していない。第２に、
大型フォーマット検出器アレイは実質的な散乱ゆがみを
受け易く、他方二元エネルギーＸ線撮像の場合には一次
像データを用いる必要がある。
【０００５】
【発明の概要】本発明は大型フォーマット２次元検出器
を用いることによる二元エネルギーＸ線撮像のための方
法および装置を有している。二元エネルギーＸ線撮像を
行なうことには２つの主要な目標がある。最初の目標は
二元エネルギー撮像法を用いて散乱を除去することであ
る。第２の目標は像物体の２つの物質組成像を決定する
ことである。前方から後方へ向けての物理的順序におい
て、装置の幾つかのハードウェア部品が設けられてい
る。（１）Ｘ線源はＸ線を放出する。（２）前方の２次
元検出器アレイは一次Ｘ線および散乱Ｘ線を受信する。
（３）ビーム選択手段装置は一次Ｘ線が数個の進行方向
に沿って通過するのを阻止する一方、一次Ｘ線が他方向
に通過するのは許容する。散乱Ｘ線は一般的に影響を受
けないで通過させられる。（４）後方の２次元検出器組
立体は前記ビーム選択手段装置中を通過する散乱Ｘ線お
よび一次Ｘ線を受信する。ビーム選択手段装置の作動の
故に、後方検出器組立体は幾つかの検出位置においては
散乱Ｘ線のみを受信する一方、他の検出位置において
は、後方検出器組立体が一次および散乱Ｘ線の両者を受
信する。
を用いることによる二元エネルギーＸ線撮像のための方
法および装置を有している。二元エネルギーＸ線撮像を
行なうことには２つの主要な目標がある。最初の目標は
二元エネルギー撮像法を用いて散乱を除去することであ
る。第２の目標は像物体の２つの物質組成像を決定する
ことである。前方から後方へ向けての物理的順序におい
て、装置の幾つかのハードウェア部品が設けられてい
る。（１）Ｘ線源はＸ線を放出する。（２）前方の２次
元検出器アレイは一次Ｘ線および散乱Ｘ線を受信する。
（３）ビーム選択手段装置は一次Ｘ線が数個の進行方向
に沿って通過するのを阻止する一方、一次Ｘ線が他方向
に通過するのは許容する。散乱Ｘ線は一般的に影響を受
けないで通過させられる。（４）後方の２次元検出器組
立体は前記ビーム選択手段装置中を通過する散乱Ｘ線お
よび一次Ｘ線を受信する。ビーム選択手段装置の作動の
故に、後方検出器組立体は幾つかの検出位置においては
散乱Ｘ線のみを受信する一方、他の検出位置において
は、後方検出器組立体が一次および散乱Ｘ線の両者を受
信する。
【０００６】本発明における二元エネルギーＸ線撮像を
実施するための方法の最も重要な成分は線形近似に頼る
こと無く直接二元エネルギーＸ線撮像等式系を解くこと
に基づくデータ分解法にある。この方法は二元エネルギ
ー一次Ｘ線像対と材料組成像対との間に直接的な２方向
関係式を提供している。二元エネルギーデータ分解法に
もとづいて、一対の二元エネルギー一次像が与えられる
時には、２つの材料組成像がユーザの介在なしに自動的
に計算される。逆もまた真である。本方法の別の要素は
二元エネルギーＸ線撮像をハードウエアシステムとデー
タ分解法の使用にもとづいて実施するための厳密な過程
にある。
実施するための方法の最も重要な成分は線形近似に頼る
こと無く直接二元エネルギーＸ線撮像等式系を解くこと
に基づくデータ分解法にある。この方法は二元エネルギ
ー一次Ｘ線像対と材料組成像対との間に直接的な２方向
関係式を提供している。二元エネルギーデータ分解法に
もとづいて、一対の二元エネルギー一次像が与えられる
時には、２つの材料組成像がユーザの介在なしに自動的
に計算される。逆もまた真である。本方法の別の要素は
二元エネルギーＸ線撮像をハードウエアシステムとデー
タ分解法の使用にもとづいて実施するための厳密な過程
にある。
【０００７】最初に本発明の二元エネルギーＸ線データ
分解法の概要を述べておく。前記分解法は何らの線形的
または２次オーダの近似手段に頼ること無く、非線形の
二元エネルギーＸ線撮像基礎等式系をそのもとの形態で
解いている。この方法は次の段階を含んでいる。（１）
前記非線形二元エネルギーＸ線撮像基礎等式系にしたが
って、陽の形式の定量等式系ＤH＝ＦDH（ｂ，ｓ）およ
びＤL＝ＦDL（ｂ，ｓ）をその原形において構築し、そ
れらの等式形を後刻の使用に備えて貯蔵する。ここに、
ＤHは低エネルギー一次Ｘ線信号をあらわし、ＤLは高エ
ネルギー一次Ｘ線信号をあらわしている。前記２つの等
式および全ての中味である定量値は典型的な単一検出器
セルに対するものであり、全検出器アレイは直交化の後
においては単一の検出器セルによって表わされることが
可能である。（２）段階（１）の等式系を数値的に逆解
（反転）することにより、３次元表面等式系ｂ＝ｂ（Ｄ
H，ＤL）およびｓ＝ｓ（ＤH，ＤL）を再構築し、それら
を後刻使用のために貯蔵する。（３）得られるデータ対
（ＤH，ＤL）を段階（２）の装置等式内に反転すること
により、各個別検出器セル位置におけるｂおよびｓのた
めの所望の値を決定してやるか、または逆に一対のｂお
よびｓのための所望の値を決定してやるか、または逆に
一対のｂおよびｓの値が与えられている時には、得られ
ているデータ値（ｂ，ｓ）を段階（１）の数値的等式内
に反転してやることにより、各個別の検出器セル位置に
おけるＤHおよびＤLのための所望の値を決定してやる。
（４）実数による解析的解法が提供出来る最高の精度を
各段階において維持してやる。
分解法の概要を述べておく。前記分解法は何らの線形的
または２次オーダの近似手段に頼ること無く、非線形の
二元エネルギーＸ線撮像基礎等式系をそのもとの形態で
解いている。この方法は次の段階を含んでいる。（１）
前記非線形二元エネルギーＸ線撮像基礎等式系にしたが
って、陽の形式の定量等式系ＤH＝ＦDH（ｂ，ｓ）およ
びＤL＝ＦDL（ｂ，ｓ）をその原形において構築し、そ
れらの等式形を後刻の使用に備えて貯蔵する。ここに、
ＤHは低エネルギー一次Ｘ線信号をあらわし、ＤLは高エ
ネルギー一次Ｘ線信号をあらわしている。前記２つの等
式および全ての中味である定量値は典型的な単一検出器
セルに対するものであり、全検出器アレイは直交化の後
においては単一の検出器セルによって表わされることが
可能である。（２）段階（１）の等式系を数値的に逆解
（反転）することにより、３次元表面等式系ｂ＝ｂ（Ｄ
H，ＤL）およびｓ＝ｓ（ＤH，ＤL）を再構築し、それら
を後刻使用のために貯蔵する。（３）得られるデータ対
（ＤH，ＤL）を段階（２）の装置等式内に反転すること
により、各個別検出器セル位置におけるｂおよびｓのた
めの所望の値を決定してやるか、または逆に一対のｂお
よびｓのための所望の値を決定してやるか、または逆に
一対のｂおよびｓの値が与えられている時には、得られ
ているデータ値（ｂ，ｓ）を段階（１）の数値的等式内
に反転してやることにより、各個別の検出器セル位置に
おけるＤHおよびＤLのための所望の値を決定してやる。
（４）実数による解析的解法が提供出来る最高の精度を
各段階において維持してやる。
【０００８】二元エネルギーＸ線撮像を実施するための
最も重要な手段は以下の段階を含んでいる。（１）後方
検出器組立体に対して、Ｘ線の高エネルギーレベルＨお
よび低エネルギーレベルＬにある一対の像データを獲得
する。ビーム選択手段装置の機能の故に、獲得した像デ
ータにおいて、数個の検出器セルは散乱Ｘ線信号のみを
含む一方、残りの検出器セルは一次Ｘ線信号および散乱
Ｘ線信号の組立わさったものを含んでいる。（２）後方
検出器組立体に対して段階（１）の直接受信したデータ
から一対の二元エネルギー一次Ｘ線像データを生成す
る。一次Ｘ線像データを得るための必要性は、一次Ｘ線
像データのみが二元エネルギーＸ線撮像のために利用可
能だからである。この生成及至導出が如何に行なわれる
かは以下に説明する。（３）二元エネルギーデータ分解
法を用いて、後方検出器の二元エネルギー一次像対から
前方検出器のための低解像度一次像を計算する。このこ
とは本発明の最も重要な特徴の１つである。（４）実用
上のニーズに応じて、高エネルギーレベルＨまたは低エ
ネルギーレベルＬにある、前方検出器のための高解像度
像を獲得する。前方検出器上の低解像度一次Ｘ線像が計
算された低解像度一次像データとともに、獲得された高
解像度像データを用いて計算されているので、散乱像の
みならず一次像を高い空間分解能を以って前方検出器に
対して計算することが出来る。段階（４）の終了時点に
おいて、二元エネルギーＸ線撮像を実施するための大き
な目標が達成されたことになる。すなわち、望ましくな
い散乱を前方検出器信号から除去することによって前方
検出器の像の品質を改善することが達成されたことにな
る。（５）更に進めて、前方検出器の一対の一次Ｘ線像
を、段階（４）における単なる１つの像の代りに２つの
エネルギーレベルＬおよびＨにおいて獲得してやること
が出来る。二元エネルギーデータ分解法を更に用いるこ
とによって、像物体のための２つの物質組成像を高空間
分解能において得ることが出来る。かくして、段階
（５）は二元エネルギーＸ線撮像の第２の目標を達成す
る。
最も重要な手段は以下の段階を含んでいる。（１）後方
検出器組立体に対して、Ｘ線の高エネルギーレベルＨお
よび低エネルギーレベルＬにある一対の像データを獲得
する。ビーム選択手段装置の機能の故に、獲得した像デ
ータにおいて、数個の検出器セルは散乱Ｘ線信号のみを
含む一方、残りの検出器セルは一次Ｘ線信号および散乱
Ｘ線信号の組立わさったものを含んでいる。（２）後方
検出器組立体に対して段階（１）の直接受信したデータ
から一対の二元エネルギー一次Ｘ線像データを生成す
る。一次Ｘ線像データを得るための必要性は、一次Ｘ線
像データのみが二元エネルギーＸ線撮像のために利用可
能だからである。この生成及至導出が如何に行なわれる
かは以下に説明する。（３）二元エネルギーデータ分解
法を用いて、後方検出器の二元エネルギー一次像対から
前方検出器のための低解像度一次像を計算する。このこ
とは本発明の最も重要な特徴の１つである。（４）実用
上のニーズに応じて、高エネルギーレベルＨまたは低エ
ネルギーレベルＬにある、前方検出器のための高解像度
像を獲得する。前方検出器上の低解像度一次Ｘ線像が計
算された低解像度一次像データとともに、獲得された高
解像度像データを用いて計算されているので、散乱像の
みならず一次像を高い空間分解能を以って前方検出器に
対して計算することが出来る。段階（４）の終了時点に
おいて、二元エネルギーＸ線撮像を実施するための大き
な目標が達成されたことになる。すなわち、望ましくな
い散乱を前方検出器信号から除去することによって前方
検出器の像の品質を改善することが達成されたことにな
る。（５）更に進めて、前方検出器の一対の一次Ｘ線像
を、段階（４）における単なる１つの像の代りに２つの
エネルギーレベルＬおよびＨにおいて獲得してやること
が出来る。二元エネルギーデータ分解法を更に用いるこ
とによって、像物体のための２つの物質組成像を高空間
分解能において得ることが出来る。かくして、段階
（５）は二元エネルギーＸ線撮像の第２の目標を達成す
る。
【０００９】本出願は関連する特許出願第０８／７２５
３７５号および関連する発行された特許第５６４８９９
７号とはビーム選択手段装置の構造において異なってい
る。これらの関連する刊行物においては、ビーム選択手
段装置は散乱Ｘ線が後方検出器の選定された位置に到達
することを阻止している。本発明においては、前記ビー
ム選択手段装置は一次Ｘ線が後方検出器の特定の位置へ
到達するのを阻止せしめている。異なる信号が後方検出
器に到達することが許容されているので、低解像度一次
Ｘ線を生成するためには異なる方法が用いられている。
関連する刊行物においては、前記低解像度一次Ｘ線像は
直接後方検出器から獲得される。本発明においては、低
解解像度一次Ｘ線像は後方検出器から獲得される低解像
度散乱Ｘ線および散乱／一次複合Ｘ線像から計算され
る。
３７５号および関連する発行された特許第５６４８９９
７号とはビーム選択手段装置の構造において異なってい
る。これらの関連する刊行物においては、ビーム選択手
段装置は散乱Ｘ線が後方検出器の選定された位置に到達
することを阻止している。本発明においては、前記ビー
ム選択手段装置は一次Ｘ線が後方検出器の特定の位置へ
到達するのを阻止せしめている。異なる信号が後方検出
器に到達することが許容されているので、低解像度一次
Ｘ線を生成するためには異なる方法が用いられている。
関連する刊行物においては、前記低解像度一次Ｘ線像は
直接後方検出器から獲得される。本発明においては、低
解解像度一次Ｘ線像は後方検出器から獲得される低解像
度散乱Ｘ線および散乱／一次複合Ｘ線像から計算され
る。
【００１０】本発明の目的は大きなフォーマットの２次
元検出器を用いた二元エネルギーＸ線撮像のための方法
および装置を提供することである。二元エネルギーＸ線
撮像の結果は２次元検出器アレイと同様の空間解像度を
以って物体の２物質組成像を提供することが出来る。一
方、二元エネルギーＸ線撮像は望ましくない散乱ゆがみ
を除去することによって前方検出器の品質を顕著に改善
してやることが出来る。
元検出器を用いた二元エネルギーＸ線撮像のための方法
および装置を提供することである。二元エネルギーＸ線
撮像の結果は２次元検出器アレイと同様の空間解像度を
以って物体の２物質組成像を提供することが出来る。一
方、二元エネルギーＸ線撮像は望ましくない散乱ゆがみ
を除去することによって前方検出器の品質を顕著に改善
してやることが出来る。
【００１１】別の目的は現行の線形化近似法に頼ること
無く、直接的に非線形二元エネルギー基礎等式系を解く
ということに基づく二元エネルギーデータ分解法を提供
することである。その結果、前記二元エネルギー像デー
タ分解はユーザが介在することなくコンピュータによっ
て自動的に実施してやることが出来る。
無く、直接的に非線形二元エネルギー基礎等式系を解く
ということに基づく二元エネルギーデータ分解法を提供
することである。その結果、前記二元エネルギー像デー
タ分解はユーザが介在することなくコンピュータによっ
て自動的に実施してやることが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】緒言 本発明は２次元の検出器を用いた、二元エネルギーＸ線
撮像のための装置および方法からなっている。２つの好
ましい実施例が説明される。最初に装置が説明される。
次に、数学的および物理的基礎事項が説明された後、二
元エネルギー撮像のための手続きの概要が述べられる。
撮像のための装置および方法からなっている。２つの好
ましい実施例が説明される。最初に装置が説明される。
次に、数学的および物理的基礎事項が説明された後、二
元エネルギー撮像のための手続きの概要が述べられる。
【００１３】実施例１ 図１に示すように、検査しようとする物体１２はＸ線照
射源１４と前方検出器１６との間に置かれている。Ｘ線
源１４は２つの引続くパルスを放射しており、一方は平
均エネルギーレベルがＨである高エネルギーパルスであ
り、他方はそれに引続く平均エネルギーレベルがＬであ
る低エネルギーパルスである。代替的モードにおいて
は、前記低エネルギーパルスが最初に放射される。好ま
しくは、両モードにおいて、高エネルギーパルスは約２
５ｋｅＶから約２５０ｋｅＶの範囲の平均Ｘ線エネルギ
ーを有しており、低エネルギーパルスは約１５ｋｅＶか
ら約６０ｋｅＶの範囲の平均Ｘ線エネルギーを有してお
り、高エネルギーパルスは常にそのエネルギー値が低エ
ネルギーパルスより高くされている。
射源１４と前方検出器１６との間に置かれている。Ｘ線
源１４は２つの引続くパルスを放射しており、一方は平
均エネルギーレベルがＨである高エネルギーパルスであ
り、他方はそれに引続く平均エネルギーレベルがＬであ
る低エネルギーパルスである。代替的モードにおいて
は、前記低エネルギーパルスが最初に放射される。好ま
しくは、両モードにおいて、高エネルギーパルスは約２
５ｋｅＶから約２５０ｋｅＶの範囲の平均Ｘ線エネルギ
ーを有しており、低エネルギーパルスは約１５ｋｅＶか
ら約６０ｋｅＶの範囲の平均Ｘ線エネルギーを有してお
り、高エネルギーパルスは常にそのエネルギー値が低エ
ネルギーパルスより高くされている。
【００１４】前記Ｘ線源は広範囲のエネルギー範囲をカ
バーするエネルギースペクトラムを有している。連続放
射スペクトラムに加えて、エネルギースペクトラムは図
２ｂに示すように、高電圧値が十分高い時にははっきり
識別されるライン構造をも有していて良い。現在の所、
医療用撮像のために単エネルギーＸ線を提供するための
効果的な方法は存在しない。したがって、全ての定量的
な計算は広範囲のエネルギー値をカバーするＸ線エネル
ギーを以って実施されねばならない。このことは定量的
Ｘ線撮像における最も重要な仕事の１つであった。前記
Ｘ線源１４は基本的には点源であり、このことはＸ線が
広範囲領域からではなく単一地点から放出されているよ
うに見えるということを意味している。前記Ｘ線の一部
分３２は物体１２中をくぐり抜け、その伝播方向を変化
させることなく前方検出器組立体１６へと直接到達す
る。これらのＸ線３２は一次Ｘ線と呼ばれるもので、物
体１２に関する真の情報を伝達せしめている。Ｘ線３４
の残りのものは物体１２の材質と相互作用した結果散乱
される。これらのＸ線３４は散乱Ｘ線と呼ばれ、前記真
の情報のゆがんだ情報を誘起せしめる。
バーするエネルギースペクトラムを有している。連続放
射スペクトラムに加えて、エネルギースペクトラムは図
２ｂに示すように、高電圧値が十分高い時にははっきり
識別されるライン構造をも有していて良い。現在の所、
医療用撮像のために単エネルギーＸ線を提供するための
効果的な方法は存在しない。したがって、全ての定量的
な計算は広範囲のエネルギー値をカバーするＸ線エネル
ギーを以って実施されねばならない。このことは定量的
Ｘ線撮像における最も重要な仕事の１つであった。前記
Ｘ線源１４は基本的には点源であり、このことはＸ線が
広範囲領域からではなく単一地点から放出されているよ
うに見えるということを意味している。前記Ｘ線の一部
分３２は物体１２中をくぐり抜け、その伝播方向を変化
させることなく前方検出器組立体１６へと直接到達す
る。これらのＸ線３２は一次Ｘ線と呼ばれるもので、物
体１２に関する真の情報を伝達せしめている。Ｘ線３４
の残りのものは物体１２の材質と相互作用した結果散乱
される。これらのＸ線３４は散乱Ｘ線と呼ばれ、前記真
の情報のゆがんだ情報を誘起せしめる。
【００１５】前方検出器１６は２次元列（アレイ）内に
多数個の個々の検出器セルを含んでいる。本発明は特定
のタイプのＸ線検出器アレイに限定されるものではない
が、２つの基本的タイプが存在する。最初のタイプは撮
像媒体として薄膜のアモルファスシリコンを用いてい
る。前記アモルファスシリコン膜は典型的厚味が１μｍ
であり、可視光線に対して敏感である。可視光子によっ
て誘起された電荷は電極のアレイによって集積される。
Ｘ線に敏感な媒体であるＸ線測定（シンチレーション）
スクリーンは光検出器アレイの感光領域全体と密に接触
して配置されている。Ｘ線はシンチレーションスクリー
ン内に可視光子を生成せしめ、該光子はアモルファスシ
リコン光検出器アレイによって検出され、スクリーン内
において吸収されたＸ線エネルギーに比例した電荷を誘
起せしめる。このタイプのＸ線検出器アレイは外部転換
形Ｘ線検出器と呼ばれている。好ましくは、前記検出器
アレイは単一の検出器モジュールの寸法が２０ｃｍ×２
０ｃｍまたは４０ｃｍ×４０ｃｍである。そのような数
個の検出器モジュールを隣接させて、より大きな検出器
を提供することが出来る。この検出器アレイのためのセ
ル寸法は約５０μｍ×５０μｍから約１ｍｍ×１ｍｍの
範囲内にある。
多数個の個々の検出器セルを含んでいる。本発明は特定
のタイプのＸ線検出器アレイに限定されるものではない
が、２つの基本的タイプが存在する。最初のタイプは撮
像媒体として薄膜のアモルファスシリコンを用いてい
る。前記アモルファスシリコン膜は典型的厚味が１μｍ
であり、可視光線に対して敏感である。可視光子によっ
て誘起された電荷は電極のアレイによって集積される。
Ｘ線に敏感な媒体であるＸ線測定（シンチレーション）
スクリーンは光検出器アレイの感光領域全体と密に接触
して配置されている。Ｘ線はシンチレーションスクリー
ン内に可視光子を生成せしめ、該光子はアモルファスシ
リコン光検出器アレイによって検出され、スクリーン内
において吸収されたＸ線エネルギーに比例した電荷を誘
起せしめる。このタイプのＸ線検出器アレイは外部転換
形Ｘ線検出器と呼ばれている。好ましくは、前記検出器
アレイは単一の検出器モジュールの寸法が２０ｃｍ×２
０ｃｍまたは４０ｃｍ×４０ｃｍである。そのような数
個の検出器モジュールを隣接させて、より大きな検出器
を提供することが出来る。この検出器アレイのためのセ
ル寸法は約５０μｍ×５０μｍから約１ｍｍ×１ｍｍの
範囲内にある。
【００１６】第２のタイプの検出器アレイは例えばアモ
ルファスセレン膜、セレン合金膜、ＣｄＺｎＴｅ膜また
は他のアモルファス状及至多結晶状半導体膜のような、
比較的高い原子数Ｚを有する半導体物質をＸ線に感応す
る媒体として用いている。前記検出媒体内において直線
Ｘ線が誘起した電荷は電極アレイによって集積される
が、該電荷は膜にあたるＸ線のエネルギーと比例してい
る。前記セレン膜の典型的な厚味は約１００μｍから８
００μｍの範囲にある。このタイプのＸ線検出器アレイ
は内部転換形Ｘ線検出器と呼ばれている。典型的なアモ
ルファスセレンまたはセレン合金検出器アレイモジュー
ルは２０ｃｍ×２０ｃｍまたは４０ｃｍ×４０ｃｍの寸
法を有しており、セル寸法は約５０μｍ×５０μｍから
約１ｍｍ×１ｍｍである。幾つかのそのような検出器モ
ジュールを隣接せしめ、より大きな検出器アレイを形成
することが可能である。
ルファスセレン膜、セレン合金膜、ＣｄＺｎＴｅ膜また
は他のアモルファス状及至多結晶状半導体膜のような、
比較的高い原子数Ｚを有する半導体物質をＸ線に感応す
る媒体として用いている。前記検出媒体内において直線
Ｘ線が誘起した電荷は電極アレイによって集積される
が、該電荷は膜にあたるＸ線のエネルギーと比例してい
る。前記セレン膜の典型的な厚味は約１００μｍから８
００μｍの範囲にある。このタイプのＸ線検出器アレイ
は内部転換形Ｘ線検出器と呼ばれている。典型的なアモ
ルファスセレンまたはセレン合金検出器アレイモジュー
ルは２０ｃｍ×２０ｃｍまたは４０ｃｍ×４０ｃｍの寸
法を有しており、セル寸法は約５０μｍ×５０μｍから
約１ｍｍ×１ｍｍである。幾つかのそのような検出器モ
ジュールを隣接せしめ、より大きな検出器アレイを形成
することが可能である。
【００１７】他の典型的な２次元検出器アレイには電荷
対装置（ＣＣＤ）検出器、ＣＭＯＳ検出器、薄膜臭化タ
リウム基検出器アレイ、アバランシエ（雪崩）シリコン
検出器アレイおよびリン励起型放射計数スクリーンが含
まれる。
対装置（ＣＣＤ）検出器、ＣＭＯＳ検出器、薄膜臭化タ
リウム基検出器アレイ、アバランシエ（雪崩）シリコン
検出器アレイおよびリン励起型放射計数スクリーンが含
まれる。
【００１８】前方検出器組立体１６のセルはそれらの反
応特性においてある程度のばらつきがある。しかしなが
ら、これらのばらつきはわずかなものであり、規準化す
ることが可能である。かくして基準化後においては、検
出器内における全ての検出器セルは同一の反応特性を有
するとの前提がとられる。
応特性においてある程度のばらつきがある。しかしなが
ら、これらのばらつきはわずかなものであり、規準化す
ることが可能である。かくして基準化後においては、検
出器内における全ての検出器セルは同一の反応特性を有
するとの前提がとられる。
【００１９】セルの全てからの組合せ信号は前方検出器
１６の領域上に１つのＸ線強度像を伝達する。検出器セ
ルは一次Ｘ線３２と散乱Ｘ線３４との区別をつけること
が出来ないので、前方検出器１６は一次Ｘ線３２と散乱
線３４の組立せからなる像であって以下の数式であらわ
される像を伝達する。
１６の領域上に１つのＸ線強度像を伝達する。検出器セ
ルは一次Ｘ線３２と散乱Ｘ線３４との区別をつけること
が出来ないので、前方検出器１６は一次Ｘ線３２と散乱
線３４の組立せからなる像であって以下の数式であらわ
される像を伝達する。
【００２０】
【数１】
【００２１】ただし、Ｄfは前方検出器１６内の１つの
像をあらわし、（ｘ，ｙ）は前方検出器１６のセルの２
次元直交座標系を示している。例えば、前方検出器１６
が、１０２４個の４角形格子を有している場合には、ｘ
およびｙの各々は１から１０２４迄の範囲の積分値を有
することになる。Ｄfph（ｘ，ｙ）は一次Ｘ線３２から
の寄与を示しており、Ｄfsh（ｘ，ｙ）は散乱線３４か
らの寄与を表わしている。
像をあらわし、（ｘ，ｙ）は前方検出器１６のセルの２
次元直交座標系を示している。例えば、前方検出器１６
が、１０２４個の４角形格子を有している場合には、ｘ
およびｙの各々は１から１０２４迄の範囲の積分値を有
することになる。Ｄfph（ｘ，ｙ）は一次Ｘ線３２から
の寄与を示しており、Ｄfsh（ｘ，ｙ）は散乱線３４か
らの寄与を表わしている。
【００２２】本発明は一次Ｘ線を散乱Ｘ線から物理的に
分離するためのビーム選択手段装置（ビームセレクタ）
を用いている。前記ビームセレクタは前方検出器組立体
１６と後方検出器組立体２６との間に設置され、全ての
一次Ｘ線３２が像物体から後方検出器２６のＸ線感応媒
体上の幾つかの位置へと通過するのを阻止するととも
に、散乱Ｘ線３４がこれらの位置へと通過するのは許容
せしめている。Ｘ線ビームセレクタ１８の好ましい実施
例は円筒形状物からなるアレイであり、該アレイはＸ線
吸収物質から構成され、Ｘ線吸収が無視出来る薄肉のプ
ラスチックシート２２によって支持されている。円筒２
０はそれらの軸線が主Ｘ線３２の進行方向と整合するよ
う作られている。その結果、円筒２０はそれらの横断面
内において、Ｘ線源１４から直接飛来してくる全てのＸ
線を阻止する。かくして、各円筒２０は後方検出器組立
体２６のＸ線感応媒体上に「影のある」位置を生じせし
める。この位置においては、主Ｘ線の信号は基本的にゼ
ロであり、一方散乱信号は基本的に影響を受けない。他
方、円筒２０は常に有限の寸法を有しているので、像物
体１２からの散乱線の少しの部分は後方検出器２６の影
となる位置および他の位置において更に減少してしま
う。しかしながら、円筒２０の寸法が小さい限りにおい
て、この部分の散乱線３４は無視出来る程度に小さいも
のに制御可能であるし、較正によりほぼ補償してやるこ
とが出来る。円筒２０の横断面形状は重要ではないが、
製造を容易ならしめるために、それらは好ましくは丸形
または四角形である。ビームセレクター２０内の単一円
筒の寸法は一般的には単一の検出器セルの寸法よりもず
っと大きいものである。好ましくは、円筒２０の横断面
は出来る限り小さいものである。しかしながら整合させ
易くするために、かつまたＸ線源が有限寸法を有してい
るが故に、円筒２０は約１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の直径
を有するように選ばれる。もしも円筒２０が大き過ぎる
と、後方検出器２６に到達するのが防止される散乱線３
４が多くなり過ぎてしまう。好ましくは、ビームセレク
ター１８内には出来るだけ多くの円筒が設けられる。ビ
ームセレクター１８内のシリンダー２０の数が多くなれ
ばなる程、後方検出器２６における測定の精度も高くな
る。これらの因子に基づいて妥協策を案出すると、好ま
しくは２ｍｍ〜５０ｍｍのピッチ間隔が得られる。
分離するためのビーム選択手段装置（ビームセレクタ）
を用いている。前記ビームセレクタは前方検出器組立体
１６と後方検出器組立体２６との間に設置され、全ての
一次Ｘ線３２が像物体から後方検出器２６のＸ線感応媒
体上の幾つかの位置へと通過するのを阻止するととも
に、散乱Ｘ線３４がこれらの位置へと通過するのは許容
せしめている。Ｘ線ビームセレクタ１８の好ましい実施
例は円筒形状物からなるアレイであり、該アレイはＸ線
吸収物質から構成され、Ｘ線吸収が無視出来る薄肉のプ
ラスチックシート２２によって支持されている。円筒２
０はそれらの軸線が主Ｘ線３２の進行方向と整合するよ
う作られている。その結果、円筒２０はそれらの横断面
内において、Ｘ線源１４から直接飛来してくる全てのＸ
線を阻止する。かくして、各円筒２０は後方検出器組立
体２６のＸ線感応媒体上に「影のある」位置を生じせし
める。この位置においては、主Ｘ線の信号は基本的にゼ
ロであり、一方散乱信号は基本的に影響を受けない。他
方、円筒２０は常に有限の寸法を有しているので、像物
体１２からの散乱線の少しの部分は後方検出器２６の影
となる位置および他の位置において更に減少してしま
う。しかしながら、円筒２０の寸法が小さい限りにおい
て、この部分の散乱線３４は無視出来る程度に小さいも
のに制御可能であるし、較正によりほぼ補償してやるこ
とが出来る。円筒２０の横断面形状は重要ではないが、
製造を容易ならしめるために、それらは好ましくは丸形
または四角形である。ビームセレクター２０内の単一円
筒の寸法は一般的には単一の検出器セルの寸法よりもず
っと大きいものである。好ましくは、円筒２０の横断面
は出来る限り小さいものである。しかしながら整合させ
易くするために、かつまたＸ線源が有限寸法を有してい
るが故に、円筒２０は約１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の直径
を有するように選ばれる。もしも円筒２０が大き過ぎる
と、後方検出器２６に到達するのが防止される散乱線３
４が多くなり過ぎてしまう。好ましくは、ビームセレク
ター１８内には出来るだけ多くの円筒が設けられる。ビ
ームセレクター１８内のシリンダー２０の数が多くなれ
ばなる程、後方検出器２６における測定の精度も高くな
る。これらの因子に基づいて妥協策を案出すると、好ま
しくは２ｍｍ〜５０ｍｍのピッチ間隔が得られる。
【００２３】円筒２０の製作はそれらの軸線が主Ｘ線３
２の進行方向と整合するように行われている。このこと
は円筒２０が極めて厳密に互いに平行をなしている訳で
はなく、Ｘ線源１４に対して放射方向を向いているとい
うことを意味している。Ｘ線源１４はビームセレクター
１８から離れて位置しているので、円筒２０に対するア
プローチ線は互いに平行をなしている。好ましくは、Ｘ
線源１４はビームセレクター１８の後方表面２４から２
０ｃｍ〜１５０ｃｍの間に位置している。本発明はＸ線
源が有限の寸法を有している時にも全く等しくあてはま
る。
２の進行方向と整合するように行われている。このこと
は円筒２０が極めて厳密に互いに平行をなしている訳で
はなく、Ｘ線源１４に対して放射方向を向いているとい
うことを意味している。Ｘ線源１４はビームセレクター
１８から離れて位置しているので、円筒２０に対するア
プローチ線は互いに平行をなしている。好ましくは、Ｘ
線源１４はビームセレクター１８の後方表面２４から２
０ｃｍ〜１５０ｃｍの間に位置している。本発明はＸ線
源が有限の寸法を有している時にも全く等しくあてはま
る。
【００２４】ビームセレクター１８の材質は実質的に全
ての一次Ｘ線３２が影領域内に吸収されること、および
円筒物質が何らの二次Ｘ線放出をしたり、付加的な散乱
を起したりしないことを保証するものでなければならな
い。これらの要求事項を満足させるために、中間的原子
数Ｚを有する化学的元素が好まれ、例えば２０〜３４の
Ｚを有する元素が好まれる。前記円筒はまた多層構造を
有しており、芯部高Ｚ数物質からなり、外側部は中間Ｚ
数物質からなっている。前記高Ｚ数物質はＸ線を最も効
果的に吸収し、芯部から何らかの二次Ｘ線が放射されて
も、これらは更なる二次放射を誘起することなく外側層
によって効率的に吸収される。
ての一次Ｘ線３２が影領域内に吸収されること、および
円筒物質が何らの二次Ｘ線放出をしたり、付加的な散乱
を起したりしないことを保証するものでなければならな
い。これらの要求事項を満足させるために、中間的原子
数Ｚを有する化学的元素が好まれ、例えば２０〜３４の
Ｚを有する元素が好まれる。前記円筒はまた多層構造を
有しており、芯部高Ｚ数物質からなり、外側部は中間Ｚ
数物質からなっている。前記高Ｚ数物質はＸ線を最も効
果的に吸収し、芯部から何らかの二次Ｘ線が放射されて
も、これらは更なる二次放射を誘起することなく外側層
によって効率的に吸収される。
【００２５】ビームセレクター１８は前方検出器１６と
ほぼ同一の面積を有している。前方検出器および後方検
出器組立体の間の距離は好ましくは１ｃｍ〜１０ｃｍの
値にある。円筒の厚味及至高さはＸ線エネルギーに依存
するものであり、エネルギーが高くなればなる程厚い円
筒が必要となる。例えばマモグラフィ（乳房Ｘ線検査
術）のように低いエネルギーのＸ線撮像においては、前
方円筒は実際には薄肉のディスクとすることが出来る。
ほぼ同一の面積を有している。前方検出器および後方検
出器組立体の間の距離は好ましくは１ｃｍ〜１０ｃｍの
値にある。円筒の厚味及至高さはＸ線エネルギーに依存
するものであり、エネルギーが高くなればなる程厚い円
筒が必要となる。例えばマモグラフィ（乳房Ｘ線検査
術）のように低いエネルギーのＸ線撮像においては、前
方円筒は実際には薄肉のディスクとすることが出来る。
【００２６】例えば建築材の壁または床からのごとく、
撮像物体１２以外の源からの散乱Ｘ線もあるかも知れな
い。これらの散乱Ｘ線は通常の方法を用いることによっ
て除去される。
撮像物体１２以外の源からの散乱Ｘ線もあるかも知れな
い。これらの散乱Ｘ線は通常の方法を用いることによっ
て除去される。
【００２７】好ましくは、後方検出器セルは１つの側上
に８〜１０２４個のセルを備えた長方形のマトリックス
内に配設される。この場合、各セルは一般的な２次元直
交座標（Ｉ，Ｊ）によって同定される。後方検出器組立
体２６によって受取る像は２つのデータ小セットであ
り、最初のセットは影となる位置における散乱Ｘ線信号
である。これらの位置は（ｉ′，ｊ′）によって同定さ
れる。第２のデータ小セットは影とならない位置におけ
る一次および散乱Ｘ線を組合せたものを含んでいる。こ
れらの位置は（ｉ，ｊ）によって同定される。
に８〜１０２４個のセルを備えた長方形のマトリックス
内に配設される。この場合、各セルは一般的な２次元直
交座標（Ｉ，Ｊ）によって同定される。後方検出器組立
体２６によって受取る像は２つのデータ小セットであ
り、最初のセットは影となる位置における散乱Ｘ線信号
である。これらの位置は（ｉ′，ｊ′）によって同定さ
れる。第２のデータ小セットは影とならない位置におけ
る一次および散乱Ｘ線を組合せたものを含んでいる。こ
れらの位置は（ｉ，ｊ）によって同定される。
【００２８】本発明においては、これらの２つのデータ
小セットは後方検出器の選定された位置において低解像
度の一次Ｘ線像データを獲得するために用いられる。獲
得のための手続きは以下に説明する。「選定された位
置」なる用語は後方検出器２８上の位置アレイであっ
て、ビームセレクター１８の機能の故、および本発明の
手順を用いているが故に、信号が獲得された一次Ｘ線の
みを含んでいる位置アレイとして定義される。このよう
に「選定された位置」なる用語を定義することにより、
本出願およびそれ以前の出願（複数）との間に首尾一貫
性を確立することが出来る。
小セットは後方検出器の選定された位置において低解像
度の一次Ｘ線像データを獲得するために用いられる。獲
得のための手続きは以下に説明する。「選定された位
置」なる用語は後方検出器２８上の位置アレイであっ
て、ビームセレクター１８の機能の故、および本発明の
手順を用いているが故に、信号が獲得された一次Ｘ線の
みを含んでいる位置アレイとして定義される。このよう
に「選定された位置」なる用語を定義することにより、
本出願およびそれ以前の出願（複数）との間に首尾一貫
性を確立することが出来る。
【００２９】選定された位置における後方検出器セルは
幾つかの前方検出器セルと定まった幾何学的関係を有し
ている。この関係は、Ｘ線源１４からビームセレクター
１８を経て選定された位置へと選定した投影線を引いて
やることにより、確立される。図１ａおよび図１ｂに示
すように、この選定された投影線は後方検出器セルにお
ける後方検出器表面とは座標（ｉ，ｊ）で交差してお
り、前方検出器セルの前方検出器表面とは座標（ｘ
（ｉ），ｙ（ｊ））で交差している。ここに、（ｘ
（ｉ），ｙ（ｊ））は前方検出器セルの前記選定された
投影線に最も近い座標（ｘ，ｙ）を表わしている。選定
された位置における像ファイルＤrl（ｉ，ｊ）は低解像
度像ファイルである。像ピクセル（ｉ，ｊ）におけるデ
ータは単一の検出器セルからかまたは選定された投影線
のまわりにおける小数個の検出器セルの組合せから得ら
れる。同様にして、Ｄfl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））は低い
空間（３次元）解像度を有する、前方検出器２６からの
像ファイルを表わしている。以後において、「解像度」
なる用語は振幅解像度と対比しての、空間解像度のみを
表わすのに用いられる。像位置（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））
におけるデータは単一の検出器セルのデータかまたは選
定された投影線のまわりの小数の検出器セルの組合せの
データである。（ｉ，ｊ）と（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））の
間の関係は実験的に確立され、貯蔵される。選定された
投影線上の像データは低解像度像であり、下つき添字ｌ
で表現される。全ての前方検出器セルからの像データは
高解像度像であり、下つき添字ｈで表現される。
幾つかの前方検出器セルと定まった幾何学的関係を有し
ている。この関係は、Ｘ線源１４からビームセレクター
１８を経て選定された位置へと選定した投影線を引いて
やることにより、確立される。図１ａおよび図１ｂに示
すように、この選定された投影線は後方検出器セルにお
ける後方検出器表面とは座標（ｉ，ｊ）で交差してお
り、前方検出器セルの前方検出器表面とは座標（ｘ
（ｉ），ｙ（ｊ））で交差している。ここに、（ｘ
（ｉ），ｙ（ｊ））は前方検出器セルの前記選定された
投影線に最も近い座標（ｘ，ｙ）を表わしている。選定
された位置における像ファイルＤrl（ｉ，ｊ）は低解像
度像ファイルである。像ピクセル（ｉ，ｊ）におけるデ
ータは単一の検出器セルからかまたは選定された投影線
のまわりにおける小数個の検出器セルの組合せから得ら
れる。同様にして、Ｄfl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））は低い
空間（３次元）解像度を有する、前方検出器２６からの
像ファイルを表わしている。以後において、「解像度」
なる用語は振幅解像度と対比しての、空間解像度のみを
表わすのに用いられる。像位置（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））
におけるデータは単一の検出器セルのデータかまたは選
定された投影線のまわりの小数の検出器セルの組合せの
データである。（ｉ，ｊ）と（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））の
間の関係は実験的に確立され、貯蔵される。選定された
投影線上の像データは低解像度像であり、下つき添字ｌ
で表現される。全ての前方検出器セルからの像データは
高解像度像であり、下つき添字ｈで表現される。
【００３０】像対象物の物質組成に関して言えば、４つ
の定量値が定義される。ｂ（ｉ，ｊ）およびｓ（ｉ，
ｊ）は選定された投影線（ｉ，ｊ）に沿っての選定され
た投影密集体密度に対する低解像度像として定義され
る。ｂ（ｘ，ｙ）およびｓ（ｘ，ｙ）は投影線（ｘ，
ｙ）に沿っての投影密集体密度として定義される。ここ
に、「投影密集体密度」なる用語は単位面積当りの、投
影線に沿っての像対象物の積分（統合）された全質量と
して定義される。投影密集体密度は検出器セルの寸法に
は依存しないので、ｂ（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））＝ｂ
（ｉ，ｊ）であり、ｓ（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））＝ｓ
（ｉ，ｊ）である。
の定量値が定義される。ｂ（ｉ，ｊ）およびｓ（ｉ，
ｊ）は選定された投影線（ｉ，ｊ）に沿っての選定され
た投影密集体密度に対する低解像度像として定義され
る。ｂ（ｘ，ｙ）およびｓ（ｘ，ｙ）は投影線（ｘ，
ｙ）に沿っての投影密集体密度として定義される。ここ
に、「投影密集体密度」なる用語は単位面積当りの、投
影線に沿っての像対象物の積分（統合）された全質量と
して定義される。投影密集体密度は検出器セルの寸法に
は依存しないので、ｂ（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））＝ｂ
（ｉ，ｊ）であり、ｓ（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））＝ｓ
（ｉ，ｊ）である。
【００３１】本発明の二元エネルギー撮像方法の数学的
および物理学的基礎について、好ましい実施例を用いて
以下に詳細に説明する。
および物理学的基礎について、好ましい実施例を用いて
以下に詳細に説明する。
【００３２】第１の好ましい実施例に対応している図３
に示すように、平均エネルギーレベルがＨである高エネ
ルギーＸ線パルス照射および平均エネルギーレベルがＬ
である低エネルギーＸ線パルス照射の後、後方検出器に
は２つの像が得られる。これらの２つの像の各々におけ
る座標は一般表示（Ｉ，Ｊ）を有している。ここにＩ＝
１，２，３…Ｎであり、Ｊ＝１，２，３…Ｍである。た
だし，ＭおよびＮは整数である。（Ｉ，Ｊ）は２つの副
セット（ｉ，ｊ）および（ｉ′，ｊ′）を有している。
（ｉ′，ｊ′）におけるデータ副セットはＤ
rHsl（ｉ′，ｊ′）およびＤrLsl（ｉ′，ｊ′）として
同定されて散乱のみのＸ線信号である。（ｉ，ｊ）にお
けるデータ副セットは一次Ｘ線信号並びにＤrHl（ｉ，
ｊ）およびＤrLl（ｉ，ｊ）として同定される散乱Ｘ線
信号の組合せ物を有している。位置（ｉ，ｊ）は後方検
出器の全像面をカバーするように、かつまた位置
（ｉ′，ｊ′）と近接するように選ばれる。像Ｄ
rHsl（ｉ′，ｊ′）およびＤrLsl（ｉ′，ｊ′）の両者
は散乱のみのＸ線信号であるので、それらは補間により
後方検出器の全撮像面へと展開してやることが出来る。
この補間作業は散乱Ｘ線の物理学的特性の故に無視出来
ない程の誤差を生ずるということは無い。散乱線３４は
基本的にはコンプトン散乱によって引き起こされてお
り、この散乱は好ましいＸ線エネルギー範囲において実
質的に一様な角度分布を有している。経験的データおよ
び理論計算の両方より、散乱は２次元の像平面上におい
て実質的に平滑な分布を示すことがわかっている。この
ことが意味することは、隣接するセル間の散乱強度にお
ける変化は小さく、滑らかであるということである。か
くして、十分に数の多いデータ点がある限りにおいて、
補間により誘起される誤差は、他の誤差源例えばＸ線光
子（ホトン）数の統計学的ゆらぎと比較して無視出来る
ものである。それ故に、選定された位置（ｉ，ｊ）にお
ける散乱のみの信号は補間によって得られており、Ｄ
rHsl（ｉ，ｊ）およびＤrLsl（ｉ，ｊ）として同定され
る。従って、一対の一次像信号ＤrHpl（ｉ，ｊ）および
ＤrLpl（ｉ，ｊ）は次のように計算される。
に示すように、平均エネルギーレベルがＨである高エネ
ルギーＸ線パルス照射および平均エネルギーレベルがＬ
である低エネルギーＸ線パルス照射の後、後方検出器に
は２つの像が得られる。これらの２つの像の各々におけ
る座標は一般表示（Ｉ，Ｊ）を有している。ここにＩ＝
１，２，３…Ｎであり、Ｊ＝１，２，３…Ｍである。た
だし，ＭおよびＮは整数である。（Ｉ，Ｊ）は２つの副
セット（ｉ，ｊ）および（ｉ′，ｊ′）を有している。
（ｉ′，ｊ′）におけるデータ副セットはＤ
rHsl（ｉ′，ｊ′）およびＤrLsl（ｉ′，ｊ′）として
同定されて散乱のみのＸ線信号である。（ｉ，ｊ）にお
けるデータ副セットは一次Ｘ線信号並びにＤrHl（ｉ，
ｊ）およびＤrLl（ｉ，ｊ）として同定される散乱Ｘ線
信号の組合せ物を有している。位置（ｉ，ｊ）は後方検
出器の全像面をカバーするように、かつまた位置
（ｉ′，ｊ′）と近接するように選ばれる。像Ｄ
rHsl（ｉ′，ｊ′）およびＤrLsl（ｉ′，ｊ′）の両者
は散乱のみのＸ線信号であるので、それらは補間により
後方検出器の全撮像面へと展開してやることが出来る。
この補間作業は散乱Ｘ線の物理学的特性の故に無視出来
ない程の誤差を生ずるということは無い。散乱線３４は
基本的にはコンプトン散乱によって引き起こされてお
り、この散乱は好ましいＸ線エネルギー範囲において実
質的に一様な角度分布を有している。経験的データおよ
び理論計算の両方より、散乱は２次元の像平面上におい
て実質的に平滑な分布を示すことがわかっている。この
ことが意味することは、隣接するセル間の散乱強度にお
ける変化は小さく、滑らかであるということである。か
くして、十分に数の多いデータ点がある限りにおいて、
補間により誘起される誤差は、他の誤差源例えばＸ線光
子（ホトン）数の統計学的ゆらぎと比較して無視出来る
ものである。それ故に、選定された位置（ｉ，ｊ）にお
ける散乱のみの信号は補間によって得られており、Ｄ
rHsl（ｉ，ｊ）およびＤrLsl（ｉ，ｊ）として同定され
る。従って、一対の一次像信号ＤrHpl（ｉ，ｊ）および
ＤrLpl（ｉ，ｊ）は次のように計算される。
【数２】
【数３】 ここに、ＤrHl（ｉ，ｊ）およびＤrLpl（ｉ，ｊ）は直
接得られたデータであり、ＤrHsl（ｉ，ｊ）およびＤ
rLsl（ｉ，ｊ）は補間により得られたデータである。
接得られたデータであり、ＤrHsl（ｉ，ｊ）およびＤ
rLsl（ｉ，ｊ）は補間により得られたデータである。
【００３３】次の段階は一次像対ＤrHpl（ｉ，ｊ）およ
びＤrLpl（ｉ，ｊ）から前方検出器における一次像を計
算することである。図３に示したように、高解像度像Ｄ
fHh（ｘ，ｙ）は高エネルギーＸ線を平均エネルギーレ
ベルＨで照射した後前方検出器１６から得られる。高解
像度像ＤfLh（ｘ，ｙ）は低エネルギーレベルＨで低エ
ネルギーＸ線パルスを照射した後に得られる。前方検出
器１６の高解像度像対は次式によって表わされる。
びＤrLpl（ｉ，ｊ）から前方検出器における一次像を計
算することである。図３に示したように、高解像度像Ｄ
fHh（ｘ，ｙ）は高エネルギーＸ線を平均エネルギーレ
ベルＨで照射した後前方検出器１６から得られる。高解
像度像ＤfLh（ｘ，ｙ）は低エネルギーレベルＨで低エ
ネルギーＸ線パルスを照射した後に得られる。前方検出
器１６の高解像度像対は次式によって表わされる。
【数４】
【数５】 一方、等式（２ａ）、（２ｂ）から導かれる、後方検出
器２６の低解像度一次像は次式で表わされる。
器２６の低解像度一次像は次式で表わされる。
【数６】
【数７】 ここに、Φ0H（Ｅ）およびΦ0L（Ｅ）はそれぞれ高エネ
ルギーレベルＨおよび低エネルギーレベルＬにおけるＸ
線源１４のエネルギースペクトルである。物体１２の投
影密集体密度即ち質量密度ｂ（ｉ，ｊ）およびｓ（ｉ，
ｊ）は平方センチメートル当りのグラム数（ｇ／ｃ
ｍ2）なる単位で与えられる。μb（Ｅ）は骨組織の質量
減衰係数であり、μs（Ｅ）は柔軟組織の質量減衰係数
である。なおμb（Ｅ）およびμs（Ｅ）の両者はｃｍ2
／ｇなる単位で与えられる。これらの値の両者は既知で
あり、実験により決定されており、ずっと以前に表とし
てまとめられている。項[Φ0（Ｅ）×ｅｘｐ（−（μb
（Ｅ）×ｂ（ｘ，ｙ）＋μs（Ｅ）×ｓ（ｘ，ｙ））]は
一次Ｘ線が物体１２中を通過した後に前記検出器１６上
に入射した際の同Ｘ線のエネルギースペクトルであり、
ｅｘｐ（ ）はｅのカッコ内に特定された乗数項を示し
ている。Ｓf（Ｅ）は前方検出器１６のＸ線スペクトラ
ム感度であり、検出器からの電気信号振幅をＸ線が撮像
物体中を通過して後における、エネルギーＥを有するＸ
線の数の関数であらわしたものである。ここでＳ
f（Ｅ）は検出器自体のＸ線スペクトル感度を含んでい
るのみならず、物体１２と前方検出器１６の間のＸ線の
吸収を数えるＸ線伝達因子をも含んでいるということに
注目されたい。そのような吸収は、例えば、前方検出器
の保護ケース材質に帰因している。∫ΦS（Ｅ）×Ｓ
f（Ｅ）ｄＥなる項は散乱によって引き起された信号を
表わしている。散乱に対する厳密な表現は既知のもので
はない。何故ならば、散乱プロセスはあまりに複雑で正
確にモデル化することが困難だからである。座標（ｘ，
ｙ）は前方検出器セルに対応している。
ルギーレベルＨおよび低エネルギーレベルＬにおけるＸ
線源１４のエネルギースペクトルである。物体１２の投
影密集体密度即ち質量密度ｂ（ｉ，ｊ）およびｓ（ｉ，
ｊ）は平方センチメートル当りのグラム数（ｇ／ｃ
ｍ2）なる単位で与えられる。μb（Ｅ）は骨組織の質量
減衰係数であり、μs（Ｅ）は柔軟組織の質量減衰係数
である。なおμb（Ｅ）およびμs（Ｅ）の両者はｃｍ2
／ｇなる単位で与えられる。これらの値の両者は既知で
あり、実験により決定されており、ずっと以前に表とし
てまとめられている。項[Φ0（Ｅ）×ｅｘｐ（−（μb
（Ｅ）×ｂ（ｘ，ｙ）＋μs（Ｅ）×ｓ（ｘ，ｙ））]は
一次Ｘ線が物体１２中を通過した後に前記検出器１６上
に入射した際の同Ｘ線のエネルギースペクトルであり、
ｅｘｐ（ ）はｅのカッコ内に特定された乗数項を示し
ている。Ｓf（Ｅ）は前方検出器１６のＸ線スペクトラ
ム感度であり、検出器からの電気信号振幅をＸ線が撮像
物体中を通過して後における、エネルギーＥを有するＸ
線の数の関数であらわしたものである。ここでＳ
f（Ｅ）は検出器自体のＸ線スペクトル感度を含んでい
るのみならず、物体１２と前方検出器１６の間のＸ線の
吸収を数えるＸ線伝達因子をも含んでいるということに
注目されたい。そのような吸収は、例えば、前方検出器
の保護ケース材質に帰因している。∫ΦS（Ｅ）×Ｓ
f（Ｅ）ｄＥなる項は散乱によって引き起された信号を
表わしている。散乱に対する厳密な表現は既知のもので
はない。何故ならば、散乱プロセスはあまりに複雑で正
確にモデル化することが困難だからである。座標（ｘ，
ｙ）は前方検出器セルに対応している。
【００３４】等式対（４ａ）、（４ｂ）において、低分
解能二元エネルギー像対は一次信号から構成されてお
り、散乱線によるゆがみは無い。上記に概略が説明さ
れ、以下にも記述される二元エネルギーデータによる分
解法を用いることにより、同時等式対（４ａ）、（４
ｂ）が解かれ、物質組成ｂ（ｉ，ｊ）およびｓ（ｉ，
ｊ）の像対に対する解が見出される。データ分解法の故
に、高度に展開する等式系（４ａ）および（４ｂ）を解
くためには、実際上コンピュータによるソフトウエアを
用いて、入力を与えられたデータ対ＤrHpl（ｉ，ｊ）、
ＤrLpl（ｉ，ｊ）とし、出力を一対のｂ（ｉ，ｊ）およ
びｓ（ｉ，ｊ）値として求める作業を行なう必要があ
る。
解能二元エネルギー像対は一次信号から構成されてお
り、散乱線によるゆがみは無い。上記に概略が説明さ
れ、以下にも記述される二元エネルギーデータによる分
解法を用いることにより、同時等式対（４ａ）、（４
ｂ）が解かれ、物質組成ｂ（ｉ，ｊ）およびｓ（ｉ，
ｊ）の像対に対する解が見出される。データ分解法の故
に、高度に展開する等式系（４ａ）および（４ｂ）を解
くためには、実際上コンピュータによるソフトウエアを
用いて、入力を与えられたデータ対ＤrHpl（ｉ，ｊ）、
ＤrLpl（ｉ，ｊ）とし、出力を一対のｂ（ｉ，ｊ）およ
びｓ（ｉ，ｊ）値として求める作業を行なう必要があ
る。
【００３５】叙上のように、後方検出器セル（ｉ，ｊ）
および前方検出器セル（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））は同一の
選定された投影ライン上に存在しているので、低解像度
前方検出器一次像対のＤfHpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））、
ＤfLpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））はデータ分解法を再び適
用することによって後方検出器一次像対ＤrHpl（ｉ，
ｊ）、ＤrLpl（ｉ，ｊ）から更に決定してやることが出
来る。更には、前方検出器散乱像対ＤfHsl（ｘ（ｉ），
ｙ（ｊ））、ＤfLsl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））は次式によ
って決めることが出来る。
および前方検出器セル（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））は同一の
選定された投影ライン上に存在しているので、低解像度
前方検出器一次像対のＤfHpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））、
ＤfLpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））はデータ分解法を再び適
用することによって後方検出器一次像対ＤrHpl（ｉ，
ｊ）、ＤrLpl（ｉ，ｊ）から更に決定してやることが出
来る。更には、前方検出器散乱像対ＤfHsl（ｘ（ｉ），
ｙ（ｊ））、ＤfLsl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））は次式によ
って決めることが出来る。
【数８】
【数９】
【００３６】次の段階は低解像度散乱線像ＤfHsl（ｘ
（ｉ），ｙ（ｊ））およびＤfLsl（ｘ（ｉ），ｙ
（ｊ））を補間して、選定された投影線上にない検出器
セルを含ませることにより、２つの高解像度散乱線像Ｄ
fHsh（ｘ，ｙ）およびＤfLsh（ｘ，ｙ）を生成せしめる
ことにある。補間作業を行なっても正確さが失われるこ
とが無いのは、前述したように物理的散乱プロセスの特
性故である。散乱線像と一次像との間には重要な差異が
あるということに注目されたい。散乱の特性の故に、散
乱線像は補間することが出来るが、一次像はそれが検出
器セルが変わるとともに物体１２に関して変化してしま
うので補間することが出来ない。
（ｉ），ｙ（ｊ））およびＤfLsl（ｘ（ｉ），ｙ
（ｊ））を補間して、選定された投影線上にない検出器
セルを含ませることにより、２つの高解像度散乱線像Ｄ
fHsh（ｘ，ｙ）およびＤfLsh（ｘ，ｙ）を生成せしめる
ことにある。補間作業を行なっても正確さが失われるこ
とが無いのは、前述したように物理的散乱プロセスの特
性故である。散乱線像と一次像との間には重要な差異が
あるということに注目されたい。散乱の特性の故に、散
乱線像は補間することが出来るが、一次像はそれが検出
器セルが変わるとともに物体１２に関して変化してしま
うので補間することが出来ない。
【００３７】更に続けると、前方検出器上における高解
像度一次像はＤfHph（ｘ，ｙ）およびＤfLph（ｘ，ｙ）
としてあらわされ、次式で求められる。
像度一次像はＤfHph（ｘ，ｙ）およびＤfLph（ｘ，ｙ）
としてあらわされ、次式で求められる。
【数１０】
【数１１】
【００３８】像対ＤfHph（ｘ，ｙ）、ＤfLph（ｘ，ｙ）
は散乱無しの一対の二元エネルギーＸ線像である。この
像対は次式によって物体の材質組成と関連付けられてい
る。
は散乱無しの一対の二元エネルギーＸ線像である。この
像対は次式によって物体の材質組成と関連付けられてい
る。
【数１２】
【数１３】
【００３９】同時等式系（３ａ）、（３ｂ）とは異な
り、同時等式系（７ａ）、（７ｂ）は一次Ｘ線信号のみ
を有しており、散乱線からゆがみは無い。この等式対は
基本的な二元エネルギーＸ線撮像等式系であり、これら
により散乱放射の影響が２次元検出器から実質的に除去
されるというこれ迄に無い特徴が得られている。等式対
（７ａ）、（７ｂ）においては、ＤfHph（ｘ，ｙ）およ
びＤfLph（ｘ，ｙ）の値は、前方検出器１６から直接測
定される像対ＤfHh（ｘ，ｙ）、ＤfLh（ｘ，ｙ）並びに
直接後方検出器２６から測定される像ＤrHsl（ｉ′，
ｊ′）、ＤrLsl（ｉ′，ｊ′）、ＤrHl（ｉ，ｊ）およ
びＤrLl（ｉ，ｊ）上に施される上述の計算結果からわ
かる。未知の値は２つの材質成分像ｂ（ｘ，ｙ）および
ｓ（ｘ，ｙ）である。
り、同時等式系（７ａ）、（７ｂ）は一次Ｘ線信号のみ
を有しており、散乱線からゆがみは無い。この等式対は
基本的な二元エネルギーＸ線撮像等式系であり、これら
により散乱放射の影響が２次元検出器から実質的に除去
されるというこれ迄に無い特徴が得られている。等式対
（７ａ）、（７ｂ）においては、ＤfHph（ｘ，ｙ）およ
びＤfLph（ｘ，ｙ）の値は、前方検出器１６から直接測
定される像対ＤfHh（ｘ，ｙ）、ＤfLh（ｘ，ｙ）並びに
直接後方検出器２６から測定される像ＤrHsl（ｉ′，
ｊ′）、ＤrLsl（ｉ′，ｊ′）、ＤrHl（ｉ，ｊ）およ
びＤrLl（ｉ，ｊ）上に施される上述の計算結果からわ
かる。未知の値は２つの材質成分像ｂ（ｘ，ｙ）および
ｓ（ｘ，ｙ）である。
【００４０】二元エネルギーＸ線データ分解法は更に等
式対（７ａ），（７ｂ）にも適用することが出来る。そ
の結果、データ分解法によって提供された定量的関係式
ｂ＝ｂ（ＤH，ＤL）およびｓ＝ｓ（ＤH，ＤL）を用いる
ことにより、一対の高解像度像ｂ（ｘ，ｙ）およびｓ
（ｘ，ｙ）は全ての前方検出器セル（ｘ，ｙ）に対して
一点一点が容易に得られる。２成分物質の組成像ｂ
（ｘ，ｙ）およびｓ（ｘ，ｙ）の解は前方検出器１６が
提供出来るのと同じ位高い空間分解能を有している。
式対（７ａ），（７ｂ）にも適用することが出来る。そ
の結果、データ分解法によって提供された定量的関係式
ｂ＝ｂ（ＤH，ＤL）およびｓ＝ｓ（ＤH，ＤL）を用いる
ことにより、一対の高解像度像ｂ（ｘ，ｙ）およびｓ
（ｘ，ｙ）は全ての前方検出器セル（ｘ，ｙ）に対して
一点一点が容易に得られる。２成分物質の組成像ｂ
（ｘ，ｙ）およびｓ（ｘ，ｙ）の解は前方検出器１６が
提供出来るのと同じ位高い空間分解能を有している。
【００４１】第１の実施例の代替例はスイッチングする
高電圧電源を有するＸ線源を用いている。前記スイッチ
ング高電圧Ｘ線源はＸ線を連続的に発生しており、同Ｘ
線源は交互に低エネルギーＸ線と高エネルギーＸ線を放
射している。スイッチング高電圧Ｘ線源は代表的なダブ
ルパルスＸ線源として扱うことが出来る。
高電圧電源を有するＸ線源を用いている。前記スイッチ
ング高電圧Ｘ線源はＸ線を連続的に発生しており、同Ｘ
線源は交互に低エネルギーＸ線と高エネルギーＸ線を放
射している。スイッチング高電圧Ｘ線源は代表的なダブ
ルパルスＸ線源として扱うことが出来る。
【００４２】ロー氏他および他の人々の雑誌の記事が散
乱効果を減ずるためのビーム停止方法の使用について出
版された。ロー氏他は後方スクリーンについて散乱線の
みの像を得るべく２つの励起されたリンスクリーンの間
に挿設されたビーム停止アレイを用いている。これと本
発明の間には検出器幾何形状にある程度の類似性がある
が、この類似性は単に皮相的なものである。本発明のも
のとロー氏他によるものとの基本的な差異は次の通りで
ある。
乱効果を減ずるためのビーム停止方法の使用について出
版された。ロー氏他は後方スクリーンについて散乱線の
みの像を得るべく２つの励起されたリンスクリーンの間
に挿設されたビーム停止アレイを用いている。これと本
発明の間には検出器幾何形状にある程度の類似性がある
が、この類似性は単に皮相的なものである。本発明のも
のとロー氏他によるものとの基本的な差異は次の通りで
ある。
【００４３】（１）ロー氏他は単一エネルギー法を用い
ているのに対して、本発明は二元エネルギー法を用いて
いる。すなわち、後方検出器において単一Ｘ線エネルギ
ースペクトルに獲得された散乱像のみの像は、像の全て
のピクセルに共通すると仮定された１つの定数によって
倍加され、次に獲得像は前方検出器の散乱像として用い
られる。かくして、ロー氏他の方法は本発明の方法と基
本的に異なっている。叙上のように、本発明の数学的お
よび物理学的理論によれば、Ｘ線スペクトルが広いエネ
ルギー分布を有するが故に、前方検出器の単一像と、後
方検出器の単一像の間には、未知の像物体に関する知識
（情報）無しでは、何らの関数的関係を打立てることが
出来ない。すなわち計算に未知の像物体が含まれている
時には、関係式の有用性は極めて限定されたものになっ
てしまう。これ迄の所、ロー氏他による記事を含む従来
技術においては、未知の像物体に依存することなくその
ような関数上の関係式を確立することの出来る方法は存
在しない。本発明は一対の二元エネルギー一次Ｘ線信号
を介することにより、前方検出器の像と、後方検出器の
像との間の良好に規定された関数上の関係式を確立して
いる。この状況は次式（８ａ）から（８ｆ）において表
現されている。まずは、
ているのに対して、本発明は二元エネルギー法を用いて
いる。すなわち、後方検出器において単一Ｘ線エネルギ
ースペクトルに獲得された散乱像のみの像は、像の全て
のピクセルに共通すると仮定された１つの定数によって
倍加され、次に獲得像は前方検出器の散乱像として用い
られる。かくして、ロー氏他の方法は本発明の方法と基
本的に異なっている。叙上のように、本発明の数学的お
よび物理学的理論によれば、Ｘ線スペクトルが広いエネ
ルギー分布を有するが故に、前方検出器の単一像と、後
方検出器の単一像の間には、未知の像物体に関する知識
（情報）無しでは、何らの関数的関係を打立てることが
出来ない。すなわち計算に未知の像物体が含まれている
時には、関係式の有用性は極めて限定されたものになっ
てしまう。これ迄の所、ロー氏他による記事を含む従来
技術においては、未知の像物体に依存することなくその
ような関数上の関係式を確立することの出来る方法は存
在しない。本発明は一対の二元エネルギー一次Ｘ線信号
を介することにより、前方検出器の像と、後方検出器の
像との間の良好に規定された関数上の関係式を確立して
いる。この状況は次式（８ａ）から（８ｆ）において表
現されている。まずは、
【数１４】 この式の意味する所は、後方検出器像に較正常数を掛け
ることによって前方検出器の一次像を得ようと試みて
も、前方検出器の真の一次Ｘ線像を得ることにはならな
いということである。同じことが散乱Ｘ線像についても
言える。すなわち、
ることによって前方検出器の一次像を得ようと試みて
も、前方検出器の真の一次Ｘ線像を得ることにはならな
いということである。同じことが散乱Ｘ線像についても
言える。すなわち、
【数１５】 次に、
【数１６】 ここに、Ｆは任意の定義された関数関係をあらわしてい
る。このことはまた、後方検出器の像に何らかの数学的
操作を施してやることで前方検出器の一次像を得ようと
しても、前方検出器の真の一次Ｘ線像を得ることにはな
らないということを意味している。同じことが散乱線像
についても言える。すなわち、
る。このことはまた、後方検出器の像に何らかの数学的
操作を施してやることで前方検出器の一次像を得ようと
しても、前方検出器の真の一次Ｘ線像を得ることにはな
らないということを意味している。同じことが散乱線像
についても言える。すなわち、
【数１７】
【００４４】基本的な物理法則から第１の実施例のハー
ドウェアシステムにおいて確立出来る関係式は次式のみ
である。
ドウェアシステムにおいて確立出来る関係式は次式のみ
である。
【数１８】
【数１９】 すなわち、文意の通り表わすならば、もしも二元エネル
ギーＸ線撮像を行なった場合には、正面検出器の低エネ
ルギー一次Ｘ線像は後方検出器の一次像対と正確で、厳
格で、独自の関係式を有することになる（８ｅ式）。同
一のことが前方検出器の高エネルギー一次像に対しても
言える（８ｆ式）。これらの関係式は像物体とは独立し
たものであり、従って何らの像物体が存在していなくて
も較正によって確立してやることが出来る。これらの関
係式はピクセル同志を基準にして、全像に対してあまね
く当てはまるものである。本発明のデータ分解法はこれ
らの関係式を定量的に確立してやるための方法である。
このことが本発明の最も重要な結論の１つである。
ギーＸ線撮像を行なった場合には、正面検出器の低エネ
ルギー一次Ｘ線像は後方検出器の一次像対と正確で、厳
格で、独自の関係式を有することになる（８ｅ式）。同
一のことが前方検出器の高エネルギー一次像に対しても
言える（８ｆ式）。これらの関係式は像物体とは独立し
たものであり、従って何らの像物体が存在していなくて
も較正によって確立してやることが出来る。これらの関
係式はピクセル同志を基準にして、全像に対してあまね
く当てはまるものである。本発明のデータ分解法はこれ
らの関係式を定量的に確立してやるための方法である。
このことが本発明の最も重要な結論の１つである。
【００４５】（２）ロー氏他のものと本発明のものとの
間に理論並びに方法論上の差異があるので、ハードウェ
アにもまた基本的な差異が存在する。ハードウェアにお
けるもっとも重要な具体的差異は、本発明の第１の実施
例によれば、Ｘ線源が二元エネルギーＸ線源でなければ
ならないのに対して、ロー氏他のものは単に単一のエネ
ルギーＸ線源で良いということである。
間に理論並びに方法論上の差異があるので、ハードウェ
アにもまた基本的な差異が存在する。ハードウェアにお
けるもっとも重要な具体的差異は、本発明の第１の実施
例によれば、Ｘ線源が二元エネルギーＸ線源でなければ
ならないのに対して、ロー氏他のものは単に単一のエネ
ルギーＸ線源で良いということである。
【００４６】第２実施例 図５に示す第２実施例機器においては、前方検出器１６
およびビーム選択手段装置１８は第１実施例のものと同
一である。第１実施例と異なっている点は、Ｘ線源１４
が物体を照射する際に単一のエネルギースペクトルを放
出しているということである。別の差異点は後方検出器
組立体２６が二元エネルギーＸ線撮像検出器組立体また
は単一の２次元検出器として構成されているということ
である。後方検出器組立体２６が二元エネルギーＸ線撮
像検出器組立体として構成される時には、同組立体は２
次元検出器４０、Ｘ線エネルギースペクトルフィルタ４
２および高エネルギー２次元検出器４４を備えている。
フィルタ４２は慣用の方法で作動する。同フィルタはｅ
ｘｐ（−μ（Ｅ）×ｄ）なる伝達関数を有している。こ
こにＥはＸ線のエネルギーであり、μ（Ｅ）はフィルタ
材の質量減衰係数、ｄはフィルタ４２の厚味である。Ｘ
線の吸収はＸ線のエネルギーに依存するので（質量減衰
係数はＥの関数なので）、フィルタ４２は高エネルギー
Ｘ線４８よりも低エネルギーＸ線４６をより多く吸収す
る。かくして、フィルタ４２の後方での高エネルギーＸ
線４８と低エネルギーＸ線４６との比率はフィルタ４２
の前方よりも大きく、フィルタ４２後方における平均の
正規化されたＸ線エネルギーはフィルタ４２の前方より
も大きい。好ましくは、低エネルギーＸ線は１０ｋｅＶ
〜１００ｋｅＶの平均エネルギーを有しており、高エネ
ルギーＸ線は３０ｋｅＶ〜５００ｋｅＶの平均エネルギ
ーを有している。ここに高エネルギーＸ線は低エネルギ
ーＸ線よりも高いエネルギーを有している。
およびビーム選択手段装置１８は第１実施例のものと同
一である。第１実施例と異なっている点は、Ｘ線源１４
が物体を照射する際に単一のエネルギースペクトルを放
出しているということである。別の差異点は後方検出器
組立体２６が二元エネルギーＸ線撮像検出器組立体また
は単一の２次元検出器として構成されているということ
である。後方検出器組立体２６が二元エネルギーＸ線撮
像検出器組立体として構成される時には、同組立体は２
次元検出器４０、Ｘ線エネルギースペクトルフィルタ４
２および高エネルギー２次元検出器４４を備えている。
フィルタ４２は慣用の方法で作動する。同フィルタはｅ
ｘｐ（−μ（Ｅ）×ｄ）なる伝達関数を有している。こ
こにＥはＸ線のエネルギーであり、μ（Ｅ）はフィルタ
材の質量減衰係数、ｄはフィルタ４２の厚味である。Ｘ
線の吸収はＸ線のエネルギーに依存するので（質量減衰
係数はＥの関数なので）、フィルタ４２は高エネルギー
Ｘ線４８よりも低エネルギーＸ線４６をより多く吸収す
る。かくして、フィルタ４２の後方での高エネルギーＸ
線４８と低エネルギーＸ線４６との比率はフィルタ４２
の前方よりも大きく、フィルタ４２後方における平均の
正規化されたＸ線エネルギーはフィルタ４２の前方より
も大きい。好ましくは、低エネルギーＸ線は１０ｋｅＶ
〜１００ｋｅＶの平均エネルギーを有しており、高エネ
ルギーＸ線は３０ｋｅＶ〜５００ｋｅＶの平均エネルギ
ーを有している。ここに高エネルギーＸ線は低エネルギ
ーＸ線よりも高いエネルギーを有している。
【００４７】Ｘ線照射の後において、後方検出器２６の
２つの像が獲得される。これらの２つの像の各々におけ
る座標は一般的に（Ｉ，Ｊ）とあらわされ、ここにＩ＝
１，２，３，…Ｎであり、Ｊ＝１，２，３，…Ｍ、ただ
しＭおよびＮは整数である。位置（ｉ′，ｊ′）におけ
るデータセットはＤrHsl（ｉ′，ｊ′）およびＤ
rLsl（ｉ′，ｊ′）として同定される散乱のみＸ線信号
である。位置（ｉ，ｊ）におけるデータセットはＤrHl
（ｉ，ｊ）およびＤrLl（ｉ，ｊ）として同定される、
一次Ｘ線信号と散乱Ｘ線信号を組合せたものを有してい
る。位置（ｉ，ｊ）は後方検出器の全像平面を一様にカ
バーしており、物理的に位置（ｉ′，ｊ′）と近接して
いる。像ＤrHsl（ｉ′，ｊ′）、ＤrLsl（ｉ′，ｊ′）
は散乱Ｘ線信号のみを含んでいるので、それらの像は補
間によって後方検出器（２６）の全像平面へと展延する
ことが出来る。この補間作業は叙上のように、無視出来
ない誤差は誘起しない。かくして、選定された位置
（ｉ，ｊ）における散乱のみの信号は補間によって得ら
れ、ＤrHsl（ｉ，ｊ）、ＤrLsl（ｉ，ｊ）として同定さ
れる。したがって、一次の一次像信号ＤrHpl（ｉ，
ｊ）、ＤrLpl（ｉ，ｊ）は次式によって計算される。
２つの像が獲得される。これらの２つの像の各々におけ
る座標は一般的に（Ｉ，Ｊ）とあらわされ、ここにＩ＝
１，２，３，…Ｎであり、Ｊ＝１，２，３，…Ｍ、ただ
しＭおよびＮは整数である。位置（ｉ′，ｊ′）におけ
るデータセットはＤrHsl（ｉ′，ｊ′）およびＤ
rLsl（ｉ′，ｊ′）として同定される散乱のみＸ線信号
である。位置（ｉ，ｊ）におけるデータセットはＤrHl
（ｉ，ｊ）およびＤrLl（ｉ，ｊ）として同定される、
一次Ｘ線信号と散乱Ｘ線信号を組合せたものを有してい
る。位置（ｉ，ｊ）は後方検出器の全像平面を一様にカ
バーしており、物理的に位置（ｉ′，ｊ′）と近接して
いる。像ＤrHsl（ｉ′，ｊ′）、ＤrLsl（ｉ′，ｊ′）
は散乱Ｘ線信号のみを含んでいるので、それらの像は補
間によって後方検出器（２６）の全像平面へと展延する
ことが出来る。この補間作業は叙上のように、無視出来
ない誤差は誘起しない。かくして、選定された位置
（ｉ，ｊ）における散乱のみの信号は補間によって得ら
れ、ＤrHsl（ｉ，ｊ）、ＤrLsl（ｉ，ｊ）として同定さ
れる。したがって、一次の一次像信号ＤrHpl（ｉ，
ｊ）、ＤrLpl（ｉ，ｊ）は次式によって計算される。
【数２０】
【数２１】 ここに、ＤrHl（ｉ，ｊ）およびＤrLl（ｉ，ｊ）は
（ｉ，ｊ）において直接獲得されるデータであり、Ｄ
rHsl（ｉ，ｊ）およびＤrLsl（ｉ，ｊ）は副セット
（ｉ′，ｊ′）から補間された散乱データである。
（ｉ，ｊ）において直接獲得されるデータであり、Ｄ
rHsl（ｉ，ｊ）およびＤrLsl（ｉ，ｊ）は副セット
（ｉ′，ｊ′）から補間された散乱データである。
【００４８】次の段階は前方検出器における一次像を一
次像対ＤrHsl（ｉ，ｊ）、ＤrLpl（ｉ，ｊ）から計算す
ることである。前方検出器の高解像度像は次式によって
表わすことが出来る。
次像対ＤrHsl（ｉ，ｊ）、ＤrLpl（ｉ，ｊ）から計算す
ることである。前方検出器の高解像度像は次式によって
表わすことが出来る。
【数２２】 ここに、Φs（Ｅ）×Ｓf（Ｅ）ｄＥは散乱によって誘起
された信号をあらわす。
された信号をあらわす。
【００４９】後方検出器組立体２６は２つの検出器４
０，４４を有しており、（９ａ）、（９ｂ）において導
出されたような２つの低解像度一次像ＤrHpl（ｉ，ｊ）
およびＤrLpl（ｉ，ｊ）が存在し、それらは次式であら
わされる。
０，４４を有しており、（９ａ）、（９ｂ）において導
出されたような２つの低解像度一次像ＤrHpl（ｉ，ｊ）
およびＤrLpl（ｉ，ｊ）が存在し、それらは次式であら
わされる。
【数２３】
【数２４】
【００５０】叙上のように、ＳrH（Ｅ）およびＳ
rL（Ｅ）は物体１２とそれぞれの後方検出器４０，４４
との間におけるＸ線の吸収をもたらすもととなっている
Ｘ線伝達係数を含んでいるということに注目されたい。
ＳrH（Ｅ）に対するそのような吸収は、例えば、前方検
出器組立体１６、スペクトルフィルタ４２、後方検出器
保護ケースおよび後方低エネルギー検出器の故である。
rL（Ｅ）は物体１２とそれぞれの後方検出器４０，４４
との間におけるＸ線の吸収をもたらすもととなっている
Ｘ線伝達係数を含んでいるということに注目されたい。
ＳrH（Ｅ）に対するそのような吸収は、例えば、前方検
出器組立体１６、スペクトルフィルタ４２、後方検出器
保護ケースおよび後方低エネルギー検出器の故である。
【００５１】等式（１１ａ）および（１１ｂ）は同時
（成立）等式系であり、信号対ＤrHpl（ｉ，ｊ）、Ｄ
rLpl（ｉ，ｊ）は既知の量である。エネルギー依存の関
数Φ0（Ｅ）×ＳrH（Ｅ）およびΦ0（Ｅ）×ＳrL（Ｅ）
は直接的にはわからないが、較正プロセスにおいて決定
することが出来る。以下に述べるデータ分解法は撮像作
業に先立ってこれらの量を決定するひとつの方法を提供
している。ここで、ｂ（ｉ，ｊ）およびｓ（ｉ，ｊ）は
未知の量であり、これらの量を知るためには以下に説明
するように等式対（１１ａ），（１１ｂ）を解かねばな
らない。
（成立）等式系であり、信号対ＤrHpl（ｉ，ｊ）、Ｄ
rLpl（ｉ，ｊ）は既知の量である。エネルギー依存の関
数Φ0（Ｅ）×ＳrH（Ｅ）およびΦ0（Ｅ）×ＳrL（Ｅ）
は直接的にはわからないが、較正プロセスにおいて決定
することが出来る。以下に述べるデータ分解法は撮像作
業に先立ってこれらの量を決定するひとつの方法を提供
している。ここで、ｂ（ｉ，ｊ）およびｓ（ｉ，ｊ）は
未知の量であり、これらの量を知るためには以下に説明
するように等式対（１１ａ），（１１ｂ）を解かねばな
らない。
【００５２】正確なｂ（ｉ，ｊ）およびｓ（ｉ，ｊ）は
以下に述べるような本発明のデータ分解法によって計算
される。ｂ（ｉ，ｊ）およびｓ（ｉ，ｊ）が知られたな
らば、前方の低解像度散乱無しの像Ｄfpl（ｘ，ｙ）が
次式を介して、選定された投影ライン上にある前方検出
器セル（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））に対して得られる。
以下に述べるような本発明のデータ分解法によって計算
される。ｂ（ｉ，ｊ）およびｓ（ｉ，ｊ）が知られたな
らば、前方の低解像度散乱無しの像Ｄfpl（ｘ，ｙ）が
次式を介して、選定された投影ライン上にある前方検出
器セル（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））に対して得られる。
【数２５】 ここに、エネルギー依存の関数Φ0（Ｅ）×Ｓf（Ｅ）は
以下のデータ分解セクションで述べるように、較正によ
って与えられる。
以下のデータ分解セクションで述べるように、較正によ
って与えられる。
【００５３】次に、低解像度前方散乱像Ｄfsl（ｘ
（ｉ），ｙ（ｊ））は等式（１）を適用して次のように
求められる。 Ｄfsl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））＝Ｄfl（ｘ（ｉ），ｙ
（ｊ））−Ｄfpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））
（ｉ），ｙ（ｊ））は等式（１）を適用して次のように
求められる。 Ｄfsl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））＝Ｄfl（ｘ（ｉ），ｙ
（ｊ））−Ｄfpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））
【００５４】叙上のように、散乱の物理的特性の故に、
低解像度散乱線像Ｄfsl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））は精度
を失なうこと無しに補間により全（ｘ，ｙ）平面へと展
延してやることが可能である。その結果、高解像度散乱
像Ｄfsh（ｘ，ｙ）が生み出され、該像は実験的に測定
された像Ｄfh（ｘ，ｙ）から引き算が行なわれ、高度像
度一次像Ｄfph（ｘ，ｙ）が生み出される。第２の実施
例においては、前方検出器の像の品質を改善して、該前
方検出器像から散乱を除去する目的で二元エネルギー撮
像が行なわれる。
低解像度散乱線像Ｄfsl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））は精度
を失なうこと無しに補間により全（ｘ，ｙ）平面へと展
延してやることが可能である。その結果、高解像度散乱
像Ｄfsh（ｘ，ｙ）が生み出され、該像は実験的に測定
された像Ｄfh（ｘ，ｙ）から引き算が行なわれ、高度像
度一次像Ｄfph（ｘ，ｙ）が生み出される。第２の実施
例においては、前方検出器の像の品質を改善して、該前
方検出器像から散乱を除去する目的で二元エネルギー撮
像が行なわれる。
【００５５】後方検出器組立体はまた単一の低解像度一
次Ｘ線像Ｄrl（ｉ，ｊ）を得て、次に前方検出器の一次
Ｘ線像を計算するための単一２次元検出器として構成さ
れることも可能である。注目すべきは、叙上のように、
本発明によれば、一般的に言って後方検出器の単一一次
Ｘ線像と前方検出器の一次像との間には何らの簡単な関
数関係式は存在しないということである。この一般的法
則が存在する最も重要な理由は像物体が２つの物質組成
を含んでおり、各々が異なるエネルギー依存Ｘ線減衰係
数を含んでいるためということである。Ｘ線源からのＸ
線は一般的に言って１つの幅広いエネルギー分布スペク
トラムを有しているので、高いエネルギーＸ線スペクト
ラム並びに低いエネルギースペクトラムにおいて獲得さ
れた２つの一次像を使用して、前方検出器の一次像と後
方検出器の一次像との間の具体的かつ正確な関係を確立
してやる必要がある。しかしながら、この原理は２つの
特別なケースが考慮されていないとしたら、不完全なも
のになるであろう。第１のケースは像物体材料組成が１
つの材質のみによって概略記述され得る場合である。こ
のことがあてはまる時には、等式（１１ａ）および（１
１ｂ）は相互に依存するものへと、他の表現をするなら
ば、１つのみの等式へと退化してしまう。
次Ｘ線像Ｄrl（ｉ，ｊ）を得て、次に前方検出器の一次
Ｘ線像を計算するための単一２次元検出器として構成さ
れることも可能である。注目すべきは、叙上のように、
本発明によれば、一般的に言って後方検出器の単一一次
Ｘ線像と前方検出器の一次像との間には何らの簡単な関
数関係式は存在しないということである。この一般的法
則が存在する最も重要な理由は像物体が２つの物質組成
を含んでおり、各々が異なるエネルギー依存Ｘ線減衰係
数を含んでいるためということである。Ｘ線源からのＸ
線は一般的に言って１つの幅広いエネルギー分布スペク
トラムを有しているので、高いエネルギーＸ線スペクト
ラム並びに低いエネルギースペクトラムにおいて獲得さ
れた２つの一次像を使用して、前方検出器の一次像と後
方検出器の一次像との間の具体的かつ正確な関係を確立
してやる必要がある。しかしながら、この原理は２つの
特別なケースが考慮されていないとしたら、不完全なも
のになるであろう。第１のケースは像物体材料組成が１
つの材質のみによって概略記述され得る場合である。こ
のことがあてはまる時には、等式（１１ａ）および（１
１ｂ）は相互に依存するものへと、他の表現をするなら
ば、１つのみの等式へと退化してしまう。
【００５６】第２の特別なケースはＸ線エネルギーのス
ペクトル分布の範囲が十分に幅が狭く、Ｘ線が単一のエ
ネルギーを持つものとして、すなわち良好に定義される
平均エネルギーＥOを持つものとして近似され得る場合
に発生する。その場合には、前方検出器上の諸信号は次
のように表わされる。
ペクトル分布の範囲が十分に幅が狭く、Ｘ線が単一のエ
ネルギーを持つものとして、すなわち良好に定義される
平均エネルギーＥOを持つものとして近似され得る場合
に発生する。その場合には、前方検出器上の諸信号は次
のように表わされる。
【数２６】 そして、後方検出器上の信号は次のように表される。
【数２７】 かくして次式が得られる。
【数２８】
【００５７】定数Ｃ0 （ｉ，ｊ）は物体とは独立してお
り、撮像のためのシステムを用いる以前に予め定めてや
ることが出来る。定数Ｃ0 （ｉ，ｊ）を用いることによ
って、前方検出器Ｄfpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））の一次
低解像度像は直接後方検出器Ｄrpl（ｉ，ｊ）の一次低
解像度像から計算される。
り、撮像のためのシステムを用いる以前に予め定めてや
ることが出来る。定数Ｃ0 （ｉ，ｊ）を用いることによ
って、前方検出器Ｄfpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））の一次
低解像度像は直接後方検出器Ｄrpl（ｉ，ｊ）の一次低
解像度像から計算される。
【００５８】後方検出器のための単一一次Ｘ線像を得る
ための方法は基本的には叙上のものと同じであり、手順
は次の通りである。
ための方法は基本的には叙上のものと同じであり、手順
は次の通りである。
【００５９】Ｘ線照射の後、後方検出器２６の２つの像
が得られる。これらの２つの像の各々の座標は一般的な
表記（Ｉ，Ｊ）、ただしＮ，Ｍを整数としてＩ＝１，
２，３，…Ｎ、Ｊ＝１，２，３，…Ｍを有している。
（Ｉ，Ｊ）は２つの位置副セット（ｉ，ｊ）および
（ｉ′，ｊ′）を有している。（ｉ′，ｊ′）における
データセットはＤrsl（ｉ′，ｊ′）として同定される
散乱のみのＸ線信号である。位置（ｉ，ｊ）におけるデ
ータセットはＤrl（ｉ，ｊ）として同定される一次Ｘ線
信号および散乱Ｘ線の組合せ物である。位置（ｉ，ｊ）
は後方検出器の全像面を一様にカバーするように、なお
かつ位置（ｉ′，ｊ′）に物理的に近くなるように選定
される。像Ｄrsl（ｉ′，ｊ′）は散乱のみのＸ線信号
を含んでいるので、前記像は補間によって後方検出器２
６の全像平面へと展延することが出来る。かくして、選
定された位置（ｉ，ｊ）における散乱のみの信号は補間
によって得られ、Ｄrsl（ｉ，ｊ）として同定される。
したがって、一次像信号Ｄrpl（ｉ，ｊ）は次式であら
わされる。
が得られる。これらの２つの像の各々の座標は一般的な
表記（Ｉ，Ｊ）、ただしＮ，Ｍを整数としてＩ＝１，
２，３，…Ｎ、Ｊ＝１，２，３，…Ｍを有している。
（Ｉ，Ｊ）は２つの位置副セット（ｉ，ｊ）および
（ｉ′，ｊ′）を有している。（ｉ′，ｊ′）における
データセットはＤrsl（ｉ′，ｊ′）として同定される
散乱のみのＸ線信号である。位置（ｉ，ｊ）におけるデ
ータセットはＤrl（ｉ，ｊ）として同定される一次Ｘ線
信号および散乱Ｘ線の組合せ物である。位置（ｉ，ｊ）
は後方検出器の全像面を一様にカバーするように、なお
かつ位置（ｉ′，ｊ′）に物理的に近くなるように選定
される。像Ｄrsl（ｉ′，ｊ′）は散乱のみのＸ線信号
を含んでいるので、前記像は補間によって後方検出器２
６の全像平面へと展延することが出来る。かくして、選
定された位置（ｉ，ｊ）における散乱のみの信号は補間
によって得られ、Ｄrsl（ｉ，ｊ）として同定される。
したがって、一次像信号Ｄrpl（ｉ，ｊ）は次式であら
わされる。
【数２９】
【００６０】前方検出器における一次像は等式（１４）
を介して一次像Ｄrpl（ｉ，ｊ）から計算することが可
能である。
を介して一次像Ｄrpl（ｉ，ｊ）から計算することが可
能である。
【００６１】ロー氏他の方法およびハードウェアと本発
明の第２実施例のそれらとの基本的な差異は次の通りで
ある。
明の第２実施例のそれらとの基本的な差異は次の通りで
ある。
【００６２】まず第１に、ロー氏他の方法の重要部分は
前方検出器上の散乱像と後方検出器上の散乱像との間の
関係式を確立しようとしたことにあり、一方本発明の方
法のキーポイントは前方検出器の一次像と後方検出器の
一次像との間の関係式を確立しようとすることにある。
ロー氏他の方法における理論的基礎式はまだ発見されて
はいない。注目すべきことは、一般的に受入れられてい
る理論によると、散乱Ｘ線ホトンはかなり複雑で、かな
り幅広の未知の空間分布を有しており、同時にかなり複
雑でかなり幅広の未知のエネルギー分布をも有している
ということであり、散乱信号に影響する因子はあまりに
複雑で取扱いが困難であるということである。これまで
の所、この一般的に受入れられている概念を拒絶すべき
証拠は見つかっていない。
前方検出器上の散乱像と後方検出器上の散乱像との間の
関係式を確立しようとしたことにあり、一方本発明の方
法のキーポイントは前方検出器の一次像と後方検出器の
一次像との間の関係式を確立しようとすることにある。
ロー氏他の方法における理論的基礎式はまだ発見されて
はいない。注目すべきことは、一般的に受入れられてい
る理論によると、散乱Ｘ線ホトンはかなり複雑で、かな
り幅広の未知の空間分布を有しており、同時にかなり複
雑でかなり幅広の未知のエネルギー分布をも有している
ということであり、散乱信号に影響する因子はあまりに
複雑で取扱いが困難であるということである。これまで
の所、この一般的に受入れられている概念を拒絶すべき
証拠は見つかっていない。
【００６３】第二に、ロー氏他と本発明の間の理論およ
び方法論の違いの故に、ハードウェアもまた基本的差異
を有している。ハードウェアにおける最も重要な具体的
な差異は、ロー氏他の方法はビームストップ部材の後方
にある検出器セルが純粋な散乱信号を検出出来るという
要求課題を科せられているということである。更に課せ
られている要求課題はない。具体的には、前記ビームス
トップによって阻止されない検出器セルに関する要求課
題は無いのである。これらの阻止されない検出器セルが
ゼロ信号を検出出来るのか、またはこれらのセルは単に
機能せず何にも検出することが出来ないのかどうかはロ
ー氏他のものにとっては重要なことではないのである。
ひと言で言うならば、ロー氏他の方法は一方の像すなわ
ち散乱像を検出出来ることのみを要求するのである。そ
れに対して、本発明の方法は低解像度後方検出器アレイ
によって２つの相互に排他的な像が記録されること、す
なわち吸収円筒ブロックの後方にある検出器セルからの
散乱像および検出器セルからの一次Ｘ線／散乱線像の組
合されたものとは前記吸収ブロックによって阻止はされ
ないことを要求する。本発明においては、阻止されない
検出器セルが一次Ｘ線のための正確なデータ並びに散乱
Ｘ線のための正確なデータの両方の正確なデータを含ん
だ合成信号を阻止されない検出器セルが記録するという
ことが要求され、かつまた前記阻止されない検出器セル
の位置が阻止される検出器セルの十分近くにあるという
ことが要求される。選定された検出位置（ｉ，ｊ）にお
ける一次Ｘ線像はゆがんでいてはならない。このゆがみ
は投影線（ｉ，ｊ）に沿っての一次Ｘ線の伝達を不規則
に阻害するものとして定義される。Ｘ線路上に何らのＸ
線吸収物質が存在しない場合にはゆがみは発生しない。
Ｘ線路上に幾分かのＸ線吸収物質が存在する場合にはＸ
線の伝達状態を正確に知らねばならない。さもないと、
位置（ｉ，ｊ）における前方検出器の一次信号と後方検
出器の一次信号の間の関係式を確立してやることが出来
ない。他方、ロー氏他は一次Ｘ線に関しては何らの要求
条件をも課してはいない。かくして、本発明のためのこ
れらの重要な要求条件はロー氏他のものにとっては何ら
重要なものではない。
び方法論の違いの故に、ハードウェアもまた基本的差異
を有している。ハードウェアにおける最も重要な具体的
な差異は、ロー氏他の方法はビームストップ部材の後方
にある検出器セルが純粋な散乱信号を検出出来るという
要求課題を科せられているということである。更に課せ
られている要求課題はない。具体的には、前記ビームス
トップによって阻止されない検出器セルに関する要求課
題は無いのである。これらの阻止されない検出器セルが
ゼロ信号を検出出来るのか、またはこれらのセルは単に
機能せず何にも検出することが出来ないのかどうかはロ
ー氏他のものにとっては重要なことではないのである。
ひと言で言うならば、ロー氏他の方法は一方の像すなわ
ち散乱像を検出出来ることのみを要求するのである。そ
れに対して、本発明の方法は低解像度後方検出器アレイ
によって２つの相互に排他的な像が記録されること、す
なわち吸収円筒ブロックの後方にある検出器セルからの
散乱像および検出器セルからの一次Ｘ線／散乱線像の組
合されたものとは前記吸収ブロックによって阻止はされ
ないことを要求する。本発明においては、阻止されない
検出器セルが一次Ｘ線のための正確なデータ並びに散乱
Ｘ線のための正確なデータの両方の正確なデータを含ん
だ合成信号を阻止されない検出器セルが記録するという
ことが要求され、かつまた前記阻止されない検出器セル
の位置が阻止される検出器セルの十分近くにあるという
ことが要求される。選定された検出位置（ｉ，ｊ）にお
ける一次Ｘ線像はゆがんでいてはならない。このゆがみ
は投影線（ｉ，ｊ）に沿っての一次Ｘ線の伝達を不規則
に阻害するものとして定義される。Ｘ線路上に何らのＸ
線吸収物質が存在しない場合にはゆがみは発生しない。
Ｘ線路上に幾分かのＸ線吸収物質が存在する場合にはＸ
線の伝達状態を正確に知らねばならない。さもないと、
位置（ｉ，ｊ）における前方検出器の一次信号と後方検
出器の一次信号の間の関係式を確立してやることが出来
ない。他方、ロー氏他は一次Ｘ線に関しては何らの要求
条件をも課してはいない。かくして、本発明のためのこ
れらの重要な要求条件はロー氏他のものにとっては何ら
重要なものではない。
【００６４】最後に、ロー氏他の検出器は励起リンプレ
ートであり、これは半定量的なデバイスであるので、高
精度の定量的撮像のためには適していない。本発明によ
って要求されるディジタル検出器は高度に正確であり、
定量的であり、大きなフォーマットを有する、集積半導
体検出アレイである。
ートであり、これは半定量的なデバイスであるので、高
精度の定量的撮像のためには適していない。本発明によ
って要求されるディジタル検出器は高度に正確であり、
定量的であり、大きなフォーマットを有する、集積半導
体検出アレイである。
【００６５】データ分解方法 以下は叙上に概要を示したデータ分解法の段階ごとの説
明である。
明である。
【００６６】第１の段階は３次元空間内に２つの同時数
値表面等式ＤH＝ＦDH（ｂ，ｓ）およびＤL＝ＦDL（ｂ，
ｓ）を構築することである。このことを実施するのに好
ましい方法は検出システムエネルギー依存関数を決定し
て、これらの関数を使用することにより、ＤHおよびＤL
に対する数値アレイを計算する方法である。
値表面等式ＤH＝ＦDH（ｂ，ｓ）およびＤL＝ＦDL（ｂ，
ｓ）を構築することである。このことを実施するのに好
ましい方法は検出システムエネルギー依存関数を決定し
て、これらの関数を使用することにより、ＤHおよびＤL
に対する数値アレイを計算する方法である。
【００６７】注目すべきは等式対（１１ａ），（１１
ｂ）と等式対（４ａ），（４ｂ）の間に差異があるとい
うことである。もしも統一化された表記法を用いるなら
ば、前記２つの等式対は同一の形態を有している。検出
器のシステムエネルギーに依存するｓｐｓ（Ｅ）であら
わす関数は次式で表現される。
ｂ）と等式対（４ａ），（４ｂ）の間に差異があるとい
うことである。もしも統一化された表記法を用いるなら
ば、前記２つの等式対は同一の形態を有している。検出
器のシステムエネルギーに依存するｓｐｓ（Ｅ）であら
わす関数は次式で表現される。
【００６８】
【数３０】 ここに、Φ（Ｅ）はＸ線源１４から放出されたＸ線エネ
ルギースペクトルであり、Ｓ（Ｅ）は検出器のエネルギ
ー反応関数である。第１の実施例においては、等式対
（４ａ），（４ｂ）は次式となる。
ルギースペクトルであり、Ｓ（Ｅ）は検出器のエネルギ
ー反応関数である。第１の実施例においては、等式対
（４ａ），（４ｂ）は次式となる。
【数３１】
【数３２】 第２の実施例においては、等式対（１１ａ），（１１
ｂ）は次式となる。
ｂ）は次式となる。
【数３３】
【数３４】
【００６９】関数ｓｐｓ（Ｅ）は二元エネルギー撮像シ
ステムの完全エネルギー依存特徴部分を含んでいる。ｓ
ｐｓ（Ｅ）の利点は全ての以降のデータ処理方法が物体
１２とは独立に行なわれるということである。
ステムの完全エネルギー依存特徴部分を含んでいる。ｓ
ｐｓ（Ｅ）の利点は全ての以降のデータ処理方法が物体
１２とは独立に行なわれるということである。
【００７０】撮像システムのエネルギー依存関数ｓｐｓ
（Ｅ）を決定するための好ましい方法は良く知られ、定
評のある吸収法を用いることである。吸収曲線はコリメ
ートされた（視準された）幅狭の一次Ｘ線ビームを用い
ることによって測定される。アルミニウム、ルーサイト
（Ｌｕｃｉｔｅ、登録商標）または銅のような既知の材
質からなる吸収プレートがＸ線源と検出器の間に配置さ
れる。吸収プレートの厚味ｔの関数として発信される単
一検出器セルＤ（ｔ）からの電気信号は実験的に決定さ
れ、次式を介してｓｐｓ（Ｅ）と関係づけられる。
（Ｅ）を決定するための好ましい方法は良く知られ、定
評のある吸収法を用いることである。吸収曲線はコリメ
ートされた（視準された）幅狭の一次Ｘ線ビームを用い
ることによって測定される。アルミニウム、ルーサイト
（Ｌｕｃｉｔｅ、登録商標）または銅のような既知の材
質からなる吸収プレートがＸ線源と検出器の間に配置さ
れる。吸収プレートの厚味ｔの関数として発信される単
一検出器セルＤ（ｔ）からの電気信号は実験的に決定さ
れ、次式を介してｓｐｓ（Ｅ）と関係づけられる。
【数３５】
【００７１】吸収プレート材の質量減衰係数μ（Ｅ）は
既知であるので、関数ｓｐｓ（Ｅ）は二元エネルギーＸ
線撮像によって必要とされる精度で決定することが可能
である。この方法は特に内部転換タイプの２次元Ｘ線検
出器にとって至便である。これらの検出器においては、
検出効率および検出エネルギー反応関数は簡単な解析的
な表現によって表わすことが可能であり、この場合解を
求めるべき未知のパラメータは殆んど無い。内部転換方
式の検出器に対するエネルギー反応関数は次式（２０
ａ）または（２０ｂ）であらわされる。
既知であるので、関数ｓｐｓ（Ｅ）は二元エネルギーＸ
線撮像によって必要とされる精度で決定することが可能
である。この方法は特に内部転換タイプの２次元Ｘ線検
出器にとって至便である。これらの検出器においては、
検出効率および検出エネルギー反応関数は簡単な解析的
な表現によって表わすことが可能であり、この場合解を
求めるべき未知のパラメータは殆んど無い。内部転換方
式の検出器に対するエネルギー反応関数は次式（２０
ａ）または（２０ｂ）であらわされる。
【数３６】
【数３７】 ここに、Ｓ0（Ｅ）＝[１−ｅｘｐ（−μ0（Ｅ）×ｄ）]
×αＥはエネルギーＥを有するＸ線フォトンによって誘
起される電気信号振幅、μ0（Ｅ）は検出器の転換層の
質量減衰係数、ｄは検出器セルの転換層の厚味であり、
またＳ1（Ｅ）＝ｅｘｐ（−μ1（Ｅ）×ｄ1−μ2（Ｅ）
×ｄ2）はＸ線の像物体を去った後の検出器表面への伝
達度、μ1（Ｅ）およびμ2（Ｅ）は２つの与えられた物
質の減衰係数、ｄ1およびｄ2はこれらの物体の厚味値で
ある。
×αＥはエネルギーＥを有するＸ線フォトンによって誘
起される電気信号振幅、μ0（Ｅ）は検出器の転換層の
質量減衰係数、ｄは検出器セルの転換層の厚味であり、
またＳ1（Ｅ）＝ｅｘｐ（−μ1（Ｅ）×ｄ1−μ2（Ｅ）
×ｄ2）はＸ線の像物体を去った後の検出器表面への伝
達度、μ1（Ｅ）およびμ2（Ｅ）は２つの与えられた物
質の減衰係数、ｄ1およびｄ2はこれらの物体の厚味値で
ある。
【００７２】Ｘ線エネルギースペクトルΦ0（Ｅ）が別
個に測定される時には、これらの未知のパラメータα、
ｄ、ｄ1およびｄ2は式（１９）を介して標準的な最少２
乗法を用いることによって決定される。かくすれば、エ
ネルギー依存関数ＳＰＳ（Ｅ）は単一セルに対して高精
度で得られる。基準化の後、１つのセルのエネルギー依
存関数ｓｐｓ（Ｅ）は同一の検出器の全ての関数ｓｐｓ
（Ｅ）をあらわす。
個に測定される時には、これらの未知のパラメータα、
ｄ、ｄ1およびｄ2は式（１９）を介して標準的な最少２
乗法を用いることによって決定される。かくすれば、エ
ネルギー依存関数ＳＰＳ（Ｅ）は単一セルに対して高精
度で得られる。基準化の後、１つのセルのエネルギー依
存関数ｓｐｓ（Ｅ）は同一の検出器の全ての関数ｓｐｓ
（Ｅ）をあらわす。
【００７３】いったんＳＰＳ（Ｅ）の値が所望の精度で
決定されたならば、物体の材質関数としての二元エネル
ギー信号は次式によって計算される。
決定されたならば、物体の材質関数としての二元エネル
ギー信号は次式によって計算される。
【数３８】
【数３９】 ここに、μb（Ｅ）およびμs（Ｅ）はそれぞれ骨組織お
よび柔軟組織に対する十分調べられている質量減衰係数
である。質量表面密度ｂおよびｓは物体１２の真の範囲
を十分にカバーするものである。
よび柔軟組織に対する十分調べられている質量減衰係数
である。質量表面密度ｂおよびｓは物体１２の真の範囲
を十分にカバーするものである。
【００７４】定量的かつ陽の関数ＤH＝ＦDH（ｂ，ｓ）
およびＤL＝ＦDL（ｂ，ｓ）を構築するための別の好ま
しい方法は選定された数のｂおよびｓ値に対して信号Ｄ
HおよびＤLの直接測定を実施することである。ｂおよび
ｓに対するデータ点の数は約５〜約３０の範囲内にあ
る。用いられるデータ点の数が多くなればなる程、結果
の精度も高くなる。しかしながら、データ点の数は許容
出来る仕事量によって制限される。全関数ＤH＝Ｆ
DH（ｂ，ｓ）およびＤL＝ＦDL（ｂ，ｓ）は前記直接に
測定されたデータ点から標準の２次元補間アルゴリズム
を用いて得られる。補間の後には、ｂおよびｓに対して
約５０〜約５０，０００のデータ点が得られる。この場
合の補間は有効である。何故ならば、関数ＤH＝Ｆ
DH（ｂ，ｓ）およびＤL＝ＦDL（ｂ，ｓ）は連続で、平
滑から単調であるからである。
およびＤL＝ＦDL（ｂ，ｓ）を構築するための別の好ま
しい方法は選定された数のｂおよびｓ値に対して信号Ｄ
HおよびＤLの直接測定を実施することである。ｂおよび
ｓに対するデータ点の数は約５〜約３０の範囲内にあ
る。用いられるデータ点の数が多くなればなる程、結果
の精度も高くなる。しかしながら、データ点の数は許容
出来る仕事量によって制限される。全関数ＤH＝Ｆ
DH（ｂ，ｓ）およびＤL＝ＦDL（ｂ，ｓ）は前記直接に
測定されたデータ点から標準の２次元補間アルゴリズム
を用いて得られる。補間の後には、ｂおよびｓに対して
約５０〜約５０，０００のデータ点が得られる。この場
合の補間は有効である。何故ならば、関数ＤH＝Ｆ
DH（ｂ，ｓ）およびＤL＝ＦDL（ｂ，ｓ）は連続で、平
滑から単調であるからである。
【００７５】第２の段階は物質組成像ｂおよびｓを像対
ＤH，ＤLの関数として決定することである。ｂ（ＤH，
ＤL）およびｓ（ＤH，ＤL）のための同時等式系を得る
ための手順が図７ａから図７ｄにおいて図式的に示され
ている。それを行なうためには、同時等式対ＤH＝ＦDH
（ｂ，ｓ）およびＤL＝ＦDL（ｂ，ｓ）を反転させなけ
ればならない。好ましい反転の方法は次の通りである。
（１）図７ａおよび図７ｂのようにまず所望の範囲にお
いて一対の値を、（ｂ，ｓ）平面内の座標点の１つに対
応してｂおよびｓに付与する。かくして、ｂ＝ｂn、ｓ
＝ｓmただしｎ＝０，１，２…，Ｎおよびｍ＝０，１，
２…，Ｍである。典型的なＮおよびＭの値は約５０〜約
５，０００の範囲内にある。ＮおよびＭが大きくなれば
なる程、結果の精度も高くなる。しかしながら、Ｎおよ
びＭに対する最大値は得られるコンピュータの記憶容量
および計算速度によって制限される。３次元表面Ｆ
DL（ｂ，ｓ）およびＦDH（ｂ，ｓ）をあらわす２つの数
値等式から、一対のＤHおよびＤL値を決定する。かくし
てＤH[ｎ，ｍ]＝ＤH（ｂ＝ｂn，ｓ＝ｓm）およびＤ
L[ｎ，ｍ]＝ＤL（ｂ＝ｂn，ｓ＝ｓm）となる。ここに、
ＤH[ｎ，ｍ]およびＤL[ｎ，ｍ]は２つの具体的な実数で
ある。次に（２）図７ｃおよび図７ｄにおけるごとく、
４個のＤH[ｎ，ｍ]、ＤL[ｎ，ｍ]、ｂnおよびｓmを再プ
ロットして３次元表面ｂ（ＤH，ＤL）およびｓ（ＤH，
ＤL）上に一対のデータ点を与える。３次元表面ｂ
（ＤH，ＤL）上のデータ点はＤH＝ＤH[ｎ，ｍ]、ＤL＝
ＤL[ｎ，ｍ]、ｂ＝ｂnであり、３次元表面ｓ（ＤH，
ＤL）上のデータ点はＤH＝ＤH[ｎ，ｍ]、ＤL＝ＤL[ｎ，
ｍ]、ｓ＝ｓmである。全てのｂ＝ｂn値（ｂ0，ｂ1，
ｂ2，…, ｂN）および全てのｓ＝ｓm値（ｓ0，ｓ1，
ｓ2，…, ｓM）をプロットし終ると、本発明の任務の基
本的な部分は終了する。しかしながら、反転されたアレ
イｂ＝ｂ（ＤH，ＤL）およびｓ＝ｓ（ＤH，ＤL）を貯蔵
するためには、ＤH＝ＤH[ｎ，ｍ]およびＤL＝ＤL[ｎ，
ｍ]のステップサイズを調節しなければならない。反転
空間においては、ＤHおよびＤLが基礎座標である。Ｎ×
Ｍデータ点からは、ＤHに対してＪデータ点のみが選定
され、ＤLに対してはＫデータ点のみが選定される。た
だし、ＪおよびＫはほぼＮおよびＮと同一範囲内にあ
る。前記第２段階の後における最終形態においては、２
つの２次元アレイが得られ、貯蔵される。すなわち、ｂ
＝ｂ（ＤH，ＤL）およびｓ＝ｓ（ＤH，ＤL）である。た
だし、ＤH＝ＤH[ｊ]、ＤL＝ＤL[ｋ]であり、ｊ＝０，
１，２，…，Ｊ、ＤH[ｊ]＞ＤH[ｊ＋１]およびｋ＝０，
１，２，…，Ｋ、ＤL[ｋ]＞ＤL[ｋ＋１]である。２つの
付加的な一次元アレイＤH[ｊ]およびＤL[ｋ]もまた貯蔵
される。アレイＤH[ｊ]およびＤL[ｋ]が貯蔵されると、
実数の計算が提供出来るのと同程度の高い精度が維持さ
れる。
ＤH，ＤLの関数として決定することである。ｂ（ＤH，
ＤL）およびｓ（ＤH，ＤL）のための同時等式系を得る
ための手順が図７ａから図７ｄにおいて図式的に示され
ている。それを行なうためには、同時等式対ＤH＝ＦDH
（ｂ，ｓ）およびＤL＝ＦDL（ｂ，ｓ）を反転させなけ
ればならない。好ましい反転の方法は次の通りである。
（１）図７ａおよび図７ｂのようにまず所望の範囲にお
いて一対の値を、（ｂ，ｓ）平面内の座標点の１つに対
応してｂおよびｓに付与する。かくして、ｂ＝ｂn、ｓ
＝ｓmただしｎ＝０，１，２…，Ｎおよびｍ＝０，１，
２…，Ｍである。典型的なＮおよびＭの値は約５０〜約
５，０００の範囲内にある。ＮおよびＭが大きくなれば
なる程、結果の精度も高くなる。しかしながら、Ｎおよ
びＭに対する最大値は得られるコンピュータの記憶容量
および計算速度によって制限される。３次元表面Ｆ
DL（ｂ，ｓ）およびＦDH（ｂ，ｓ）をあらわす２つの数
値等式から、一対のＤHおよびＤL値を決定する。かくし
てＤH[ｎ，ｍ]＝ＤH（ｂ＝ｂn，ｓ＝ｓm）およびＤ
L[ｎ，ｍ]＝ＤL（ｂ＝ｂn，ｓ＝ｓm）となる。ここに、
ＤH[ｎ，ｍ]およびＤL[ｎ，ｍ]は２つの具体的な実数で
ある。次に（２）図７ｃおよび図７ｄにおけるごとく、
４個のＤH[ｎ，ｍ]、ＤL[ｎ，ｍ]、ｂnおよびｓmを再プ
ロットして３次元表面ｂ（ＤH，ＤL）およびｓ（ＤH，
ＤL）上に一対のデータ点を与える。３次元表面ｂ
（ＤH，ＤL）上のデータ点はＤH＝ＤH[ｎ，ｍ]、ＤL＝
ＤL[ｎ，ｍ]、ｂ＝ｂnであり、３次元表面ｓ（ＤH，
ＤL）上のデータ点はＤH＝ＤH[ｎ，ｍ]、ＤL＝ＤL[ｎ，
ｍ]、ｓ＝ｓmである。全てのｂ＝ｂn値（ｂ0，ｂ1，
ｂ2，…, ｂN）および全てのｓ＝ｓm値（ｓ0，ｓ1，
ｓ2，…, ｓM）をプロットし終ると、本発明の任務の基
本的な部分は終了する。しかしながら、反転されたアレ
イｂ＝ｂ（ＤH，ＤL）およびｓ＝ｓ（ＤH，ＤL）を貯蔵
するためには、ＤH＝ＤH[ｎ，ｍ]およびＤL＝ＤL[ｎ，
ｍ]のステップサイズを調節しなければならない。反転
空間においては、ＤHおよびＤLが基礎座標である。Ｎ×
Ｍデータ点からは、ＤHに対してＪデータ点のみが選定
され、ＤLに対してはＫデータ点のみが選定される。た
だし、ＪおよびＫはほぼＮおよびＮと同一範囲内にあ
る。前記第２段階の後における最終形態においては、２
つの２次元アレイが得られ、貯蔵される。すなわち、ｂ
＝ｂ（ＤH，ＤL）およびｓ＝ｓ（ＤH，ＤL）である。た
だし、ＤH＝ＤH[ｊ]、ＤL＝ＤL[ｋ]であり、ｊ＝０，
１，２，…，Ｊ、ＤH[ｊ]＞ＤH[ｊ＋１]およびｋ＝０，
１，２，…，Ｋ、ＤL[ｋ]＞ＤL[ｋ＋１]である。２つの
付加的な一次元アレイＤH[ｊ]およびＤL[ｋ]もまた貯蔵
される。アレイＤH[ｊ]およびＤL[ｋ]が貯蔵されると、
実数の計算が提供出来るのと同程度の高い精度が維持さ
れる。
【００７６】数値的反転プロセスのための重要な理論的
基礎について注目されたい。数学的および物理学的議論
を行なうことにより、妥当な二元エネルギー撮像条件の
もとでは、真実の物理学的現実に対応する唯一独自の解
が常に存在するということを証明することが出来る。数
学的証明のために用いられる最も重要な特徴部分は二元
エネルギーのもともとの形の基礎等式における各式が連
続、すなわち任意の高次元迄導関数が連続しており、か
つまた両変数ｂおよびｓに関して一様に単調であるとい
う事実に立脚している。解の唯一性の故に、叙上の反転
プロセスは意味を有しており、常に正しい解を与える。
基礎について注目されたい。数学的および物理学的議論
を行なうことにより、妥当な二元エネルギー撮像条件の
もとでは、真実の物理学的現実に対応する唯一独自の解
が常に存在するということを証明することが出来る。数
学的証明のために用いられる最も重要な特徴部分は二元
エネルギーのもともとの形の基礎等式における各式が連
続、すなわち任意の高次元迄導関数が連続しており、か
つまた両変数ｂおよびｓに関して一様に単調であるとい
う事実に立脚している。解の唯一性の故に、叙上の反転
プロセスは意味を有しており、常に正しい解を与える。
【００７７】第３の段階は確立された等式に従って入力
データから所望の結果を見出すことである。各セル位置
におけるｂおよびｓの所望の値は得られるデータ対（Ｄ
H，ＤL）を段階２の数値等式内に挿入することによって
決定される。逆に、各セル位置におけるＤH，ＤLの所望
の値またはそれらのどちらか一方のみが必要とされる場
合にはそれらの一方の所望の値は得られるデータ対
（ｂ，ｓ）を段階１の数値等式内に挿入することで決定
される。
データから所望の結果を見出すことである。各セル位置
におけるｂおよびｓの所望の値は得られるデータ対（Ｄ
H，ＤL）を段階２の数値等式内に挿入することによって
決定される。逆に、各セル位置におけるＤH，ＤLの所望
の値またはそれらのどちらか一方のみが必要とされる場
合にはそれらの一方の所望の値は得られるデータ対
（ｂ，ｓ）を段階１の数値等式内に挿入することで決定
される。
【００７８】最終段階は連続的なドメイン関数を維持す
るためにｂおよびｓのための値の精度を維持することで
ある。このことが意味することは、計算の精度が実際の
数値による解析的計算により得られるであろう結果と同
じ位高い精度に維持されるということである。コンピュ
ータのディジタル的特性の故に、コンピュータ内に貯蔵
されるデータアレイは有限のステップ数を有していなけ
ればならず、それらはここでは実際の数値アレイの指標
としての整数を有するものと仮定される。以降の手順に
よれば、データ処理におけるこれらの有限ステップと関
連する誤差を排除することが出来る。
るためにｂおよびｓのための値の精度を維持することで
ある。このことが意味することは、計算の精度が実際の
数値による解析的計算により得られるであろう結果と同
じ位高い精度に維持されるということである。コンピュ
ータのディジタル的特性の故に、コンピュータ内に貯蔵
されるデータアレイは有限のステップ数を有していなけ
ればならず、それらはここでは実際の数値アレイの指標
としての整数を有するものと仮定される。以降の手順に
よれば、データ処理におけるこれらの有限ステップと関
連する誤差を排除することが出来る。
【００７９】段階１においては、ＤH[ｎ，ｍ]＝ＤH（ｂ
＝ｂn，ｓ＝ｓm）およびＤL[ｎ，ｍ]＝ＤL（ｂ＝ｂn，
ｓ＝ｓm）のための等式対を構築するプロセスにおい
て、ｂnおよびｓmの値の各対に対して、ＤH[ｎ，ｍ]お
よびＤL[ｎ，ｍ]が実際の数値の精度に迄測定または計
算される。
＝ｂn，ｓ＝ｓm）およびＤL[ｎ，ｍ]＝ＤL（ｂ＝ｂn，
ｓ＝ｓm）のための等式対を構築するプロセスにおい
て、ｂnおよびｓmの値の各対に対して、ＤH[ｎ，ｍ]お
よびＤL[ｎ，ｍ]が実際の数値の精度に迄測定または計
算される。
【００８０】段階２においては、ＤH空間およびＤL空間
における再プロッティングを含む反転プロセスはデータ
処理に帰因する誤差を導入することはない。ステップの
サイズは、ＤH＝ＤH[ｊ]の値を選定するに当ってそれが
条件ＤH[ｊ−１]＞ＤH[ｊ]＞ＤH[ｊ＋１]を満足するＤH
[ｎ，ｍ]値の１つに正確に等しくなるよう、更にまたＤ
L＝ＤL[ｋ]の値を選定するに当ってそれが条件ＤL[ｋ−
１]＞ＤL[ｋ]＞ ＤL[ｋ＋１]を満足するＤL[ｎ，ｍ]値
の１つに正確に等しくなるように行なわれている限りに
おいて、精度をおとすことなく変更することが出来る。
における再プロッティングを含む反転プロセスはデータ
処理に帰因する誤差を導入することはない。ステップの
サイズは、ＤH＝ＤH[ｊ]の値を選定するに当ってそれが
条件ＤH[ｊ−１]＞ＤH[ｊ]＞ＤH[ｊ＋１]を満足するＤH
[ｎ，ｍ]値の１つに正確に等しくなるよう、更にまたＤ
L＝ＤL[ｋ]の値を選定するに当ってそれが条件ＤL[ｋ−
１]＞ＤL[ｋ]＞ ＤL[ｋ＋１]を満足するＤL[ｎ，ｍ]値
の１つに正確に等しくなるように行なわれている限りに
おいて、精度をおとすことなく変更することが出来る。
【００８１】段階３においては、測定された各二元エネ
ルギー信号データ対（ＤHEX，ＤLEX）に対して、Ｄ
H[ｊ]≧ＤHEX≧ＤH[ｊ＋１]およびＤL[ｋ]≧ＤLEX≧ＤL
[ｋ＋１]なるクライテリアに従って最も近いｊおよびｋ
の値を見出す。指標値ｊおよびｋから、最も近いｂおよ
びｓがまずｂ0＝ｂ0（ＤH[ｊ]，ＤL[ｋ]）およびｓ0＝
ｓ0（ＤH[ｊ]，ＤL[ｋ]）として決定される。次の等式
は実際の数値計算によって得られるのと同じ位高い精度
でｂおよびｓの値を与える。
ルギー信号データ対（ＤHEX，ＤLEX）に対して、Ｄ
H[ｊ]≧ＤHEX≧ＤH[ｊ＋１]およびＤL[ｋ]≧ＤLEX≧ＤL
[ｋ＋１]なるクライテリアに従って最も近いｊおよびｋ
の値を見出す。指標値ｊおよびｋから、最も近いｂおよ
びｓがまずｂ0＝ｂ0（ＤH[ｊ]，ＤL[ｋ]）およびｓ0＝
ｓ0（ＤH[ｊ]，ＤL[ｋ]）として決定される。次の等式
は実際の数値計算によって得られるのと同じ位高い精度
でｂおよびｓの値を与える。
【数４０】 高次の項
【数４１】 高次の項 ここに、高次の項に対する値は標準的な微分の教科書に
記載されている。
記載されている。
【００８２】段階３においてはまた、もしも与えられた
物質組成データ対（ｂex，ｓex）からの像対ＤLおよび
ＤHが見出せるならば、ＤHおよびＤLは同様の標準的テ
ーラ表現を用いることにより、実際の数値の精度で得る
ことが出来る。
物質組成データ対（ｂex，ｓex）からの像対ＤLおよび
ＤHが見出せるならば、ＤHおよびＤLは同様の標準的テ
ーラ表現を用いることにより、実際の数値の精度で得る
ことが出来る。
【００８３】かくして、叙上の手順、手続きによって、
妥当に選定されたＸ線エネルギースペクトルを以って、
非線形の二元エネルギーＸ線撮像基礎等式系をその原形
のまま、実際の数値解析計算が提供出来るのと同じ位高
い精度で直接解いてしまうための方法が得られる。
妥当に選定されたＸ線エネルギースペクトルを以って、
非線形の二元エネルギーＸ線撮像基礎等式系をその原形
のまま、実際の数値解析計算が提供出来るのと同じ位高
い精度で直接解いてしまうための方法が得られる。
【００８４】以下は実施例における考えられる変更例が
リストされている。 （１）現行の理論においては、Ｘ線との相互作用の観点
からすると、低から中原子数における物質組成を有する
広範囲の像物体を異なる減衰係数を有する広範囲の２つ
の物体へと分解してやることが出来る。例えば、人間の
身体の柔軟な組織は二元エネルギーＸ線撮像法を用いる
ことにより脂肪分の少ない（赤味の）組織と、脂肪組織
とに分解してやることが出来る。
リストされている。 （１）現行の理論においては、Ｘ線との相互作用の観点
からすると、低から中原子数における物質組成を有する
広範囲の像物体を異なる減衰係数を有する広範囲の２つ
の物体へと分解してやることが出来る。例えば、人間の
身体の柔軟な組織は二元エネルギーＸ線撮像法を用いる
ことにより脂肪分の少ない（赤味の）組織と、脂肪組織
とに分解してやることが出来る。
【００８５】（２）（ＤH，ＤL）対を（ｂ，ｓ）の関数
として構築する全プロセスは例えば対数尺度のようなリ
ニア尺度以外の関数尺度またはグリッドステップを用い
て実施してやることが可能である。
として構築する全プロセスは例えば対数尺度のようなリ
ニア尺度以外の関数尺度またはグリッドステップを用い
て実施してやることが可能である。
【００８６】（３）ソーティングアルゴリズムまたはデ
ータベース手順のような定評のある計算ツールを用いて
前述の反転及至逆解プロセスを実施することが出来る。
ータベース手順のような定評のある計算ツールを用いて
前述の反転及至逆解プロセスを実施することが出来る。
【００８７】（４）叙上の手順においては、場合によっ
ては、低解像度前方検出器像Ｄfplまたは像対ＤfHp1お
よびＤfLplを得るために、従来技術の二元エネルギーＸ
線データ分解法を用いることが可能である。これらの方
法はビーム硬化効果に対する補正を行なった線形化近似
法を用いて非線形の基本的二元エネルギーＸ線等式系を
解くものとして特徴づけられる。前記補正作業には２次
の近似作業が含まれる。しかしながら、そうすることに
よって、結果の精度に限界が出てくるし、結果そのもの
が手順中において用いられるこれらの近似法本来の能力
によっても制限を受けることになる。
ては、低解像度前方検出器像Ｄfplまたは像対ＤfHp1お
よびＤfLplを得るために、従来技術の二元エネルギーＸ
線データ分解法を用いることが可能である。これらの方
法はビーム硬化効果に対する補正を行なった線形化近似
法を用いて非線形の基本的二元エネルギーＸ線等式系を
解くものとして特徴づけられる。前記補正作業には２次
の近似作業が含まれる。しかしながら、そうすることに
よって、結果の精度に限界が出てくるし、結果そのもの
が手順中において用いられるこれらの近似法本来の能力
によっても制限を受けることになる。
【００８８】（５）データ分解法およびばらつき排除法
を含む叙上のすべての段階は種々の程度に組合せること
が可能であり、その程度は任意の２つの段階を組合せて
１つにすることから、全ての段階を組合せて１つの手順
にまとめること迄を含んでいる。例えば、第１の実施例
において、完全に（ｂ，ｓ）を計算することなく、４等
式系を確立して（ＤfHp，ＤfLp）を（ＤrH，ＤrL）から
計算してやることが可能である。そのための１つの方法
は一対の定量的関係式ＤfHp＝（ＤrH，ＤrL）およびＤ
fLp＝（ＤrH，ＤrL）をデータベース内に構築し、これ
らを貯蔵してやることである。後方検出器組立体の測定
されたデータ対（ＤrH，ＤrL）からは前方検出器組立体
の新しいデータ対（ＤfHp，ＤfLp）を直接的に見出すこ
とが出来る。
を含む叙上のすべての段階は種々の程度に組合せること
が可能であり、その程度は任意の２つの段階を組合せて
１つにすることから、全ての段階を組合せて１つの手順
にまとめること迄を含んでいる。例えば、第１の実施例
において、完全に（ｂ，ｓ）を計算することなく、４等
式系を確立して（ＤfHp，ＤfLp）を（ＤrH，ＤrL）から
計算してやることが可能である。そのための１つの方法
は一対の定量的関係式ＤfHp＝（ＤrH，ＤrL）およびＤ
fLp＝（ＤrH，ＤrL）をデータベース内に構築し、これ
らを貯蔵してやることである。後方検出器組立体の測定
されたデータ対（ＤrH，ＤrL）からは前方検出器組立体
の新しいデータ対（ＤfHp，ＤfLp）を直接的に見出すこ
とが出来る。
【００８９】本発明の好ましい実施例の叙上の記述は例
示および説明のために行なわれた。すなわち前記記述は
本発明を完全に説明したり、記述された形態に本発明を
限定することを意図したものではない。したがって、前
述の教示事項と関連して多くの修整例および変更例が案
出可能である。本発明の範囲はこの詳細な説明によって
ではなく、特許請求の範囲によってのみ限定されるもの
と理解されたい。
示および説明のために行なわれた。すなわち前記記述は
本発明を完全に説明したり、記述された形態に本発明を
限定することを意図したものではない。したがって、前
述の教示事項と関連して多くの修整例および変更例が案
出可能である。本発明の範囲はこの詳細な説明によって
ではなく、特許請求の範囲によってのみ限定されるもの
と理解されたい。
【図１ａ】本発明の定義および記号を説明するための２
次元のダイヤグラム図。
次元のダイヤグラム図。
【図１ｂ】本発明の定義および記号を説明するための３
次元のダイヤグラム図。
次元のダイヤグラム図。
【図２ａ】本発明で用いる高エネルギーレベルＨおよび
低エネルギーレベルＬにおける典型的なＸ線源エネルギ
ースペクトルを記述した曲線であり、特にＨＶ＝７０ｋ
Ｖにおけるエネルギースペクトルをあらわしている。
低エネルギーレベルＬにおける典型的なＸ線源エネルギ
ースペクトルを記述した曲線であり、特にＨＶ＝７０ｋ
Ｖにおけるエネルギースペクトルをあらわしている。
【図２ｂ】図２ａと同様の曲線であり、特にＨＶ＝１５
０ｋＶにおけるエネルギースペクトルをあらわしてい
る。
０ｋＶにおけるエネルギースペクトルをあらわしてい
る。
【図３】本発明の第１の実施例のダイヤグラム図。
【図４】二元エネルギーデータ分解法および図３のハー
ドウェアを用いた基礎的手順の流れ線図。
ドウェアを用いた基礎的手順の流れ線図。
【図５】本発明の第２の実施例のダイヤグラム図。
【図６】図５のハードウェアを用いた第２実施例の方法
の流れ線図。
の流れ線図。
【図７ａ】非線形二元エネルギー等式系を反転するため
の方法の図式的表示図である。
の方法の図式的表示図である。
【図７ｂ】非線形二元エネルギー等式系を反転するため
の方法の図式的表示図である。
の方法の図式的表示図である。
【図７ｃ】非線形二元エネルギー等式系を反転するため
の方法の図式的表示図である。
の方法の図式的表示図である。
【図７ｄ】非線形二元エネルギー等式系を反転するため
の方法の図式的表示図である。
の方法の図式的表示図である。
１４ Ｘ線源 １６ 前方２次元Ｘ線検出器 １８ ビーム選択手段装置（ビームセレクタ） ２６ 後方２次元Ｘ線検出器 １２ 物体
Claims (19)
- 【請求項１】 ２次元のＸ線検出器を有する撮像システ
ムを用いて、物体の二元エネルギーＸ線撮像を行なう方
法であって、該物体はそれぞれＸ線に対し異なる相互作
用を行なう２つの物質ＭAおよびＭBから実質的に構成さ
れており、前記物質ＭAは２次元の投影密集体密度Ａを
有しており、前記物質ＭBは２次元の投影密集体密度Ｂ
を有しており、前記撮像システムは、前方から後方への
物理的順序において、二元エネルギーＸ線源と、記号
（ｘ，ｙ）によって識別される複数個の前方検出位置を
有する前方２次元Ｘ線検出器と、ビーム選択手段装置
と、記号（ｉ，ｊ）によって識別される複数個の選定さ
れた後方検出位置および記号（ｉ′，ｊ′）によって識
別される複数個の影となる後方検出位置を有する後方２
次元Ｘ線検出器とを含んでおり、前記選定された後方検
出位置並びに前記影となる後方検出位置は相互に独占的
であり、前記物体は前記Ｘ線源と前記前方検出器との間
に位置しており、前記Ｘ線源は２つの異なる平均エネル
ギーレベルＨおよびＬにあり、前記物体中を通過するＸ
線を放出するようにされており、前記Ｘ線はそれらの進
行方向が前記物体との相互作用によっても変更されない
一次Ｘ線と、それらの進行方向が前記物体との相互作用
によって変更される散乱Ｘ線とを含んでおり、前記前方
検出器は記号（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））によって識別され
る選定された検出位置を有しており、該位置は前記Ｘ線
源から前記選定された後方検出位置（ｉ，ｊ）へと延び
るＸ線投影線によって交差されており、前記ビーム選択
手段装置は前記一次Ｘ線および前記散乱Ｘ線が前記選定
された後方検出位置へと通過するのを許容する一方、前
記一次Ｘ線が前記影となる後方検出位置へと通過するの
は防止し、前記散乱Ｘ線が前記影となる後方検出位置へ
と通過するのを許容している方法において、 （ａ）前記平均エネルギーレベルＨを持つＸ線を前記物
体に照射する段階と、 （ｂ）前記前方検出位置（ｘ，ｙ）から高解像度像Ｉ
fHhを獲得し、該像ＩfHhを規準化されるよう処理し、暗
信号を引き算し、前記一次Ｘ線および前記散乱Ｘ線から
なる像ＤfHh（ｘ，ｙ）を生成する段階と、 （ｃ）前記像ＤfHh（ｘ，ｙ）から、前記選定された前
方検出位置（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））をあらわす低解像度
像ＤfHl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））を生成する段階と、 （ｄ）前記選定された後方検出位置（ｉ，ｊ）から低解
像度像ＩrHlを獲得し、該像ＩrHlをして規準化されるよ
う、かつまた暗信号を減じて像ＤrHl（ｉ，ｊ）を生成
するよう処理せしめる段階と、 （ｅ）前記影となる後方検出位置（ｉ′，ｊ′）から低
解像度散乱像ＩrHslを獲得し、該像ＩrHslをして規準化
されるよう、かつまた暗信号を減じて像ＤrHsl（ｉ′，
ｊ′）を生成するよう処理せしめる段階と、 （ｆ）前記平均エネルギーレベルＬを持つＸ線を前記物
体に照射する段階と、 （ｇ）前記前方検出位置（ｘ，ｙ）から高解像度像Ｉ
fLhを獲得し、該像ＩfLhをして規準化されるよう、かつ
また暗信号を減じて前記一次Ｘ線および散乱Ｘ線からな
る像ＤfLh（ｘ，ｙ）を生成するよう処理せしめる段階
と、 （ｈ）前記像ＤfLh（ｘ，ｙ）から、前記選定された前
方検出位置（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））をあらわす低解像度
像ＤfLl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））を生成する段階と、 （ｉ）前記選定された後方検出位置（ｉ，ｊ）から低解
像度像ＩrLlを獲得し、該像ＩrLlをして、規準化される
よう、かつまた暗信号を減じて像ＤrLl（ｉ，ｊ）を生
成するよう処理せしめる段階と、 （ｊ）前記影となる後方検出位置（ｉ′，ｊ′）から低
解像度像ＩrLslを獲得し、該像ＩrLslをして、規準化さ
れるよう、かつまた暗信号を減じて像ＤrLsl（ｉ′，
ｊ′）を生成するよう処理せしめる段階と、 （ｋ）補間により、前記低解像度散乱像ＤrHsl（ｉ′，
ｊ′）を前記選定された後方検出位置（ｉ，ｊ）迄展延
することで低解像度散乱像ＤrHsl（ｉ，ｊ）を計算する
とともに、補間により前記低解像度散乱像Ｄ
rLsl（ｉ′，ｊ′）を前記選定された後方検出位置
（ｉ，ｊ）へと展延することで、低解像散乱像Ｄ
rLsl（ｉ，ｊ）を計算する段階と、 （ｌ）前記像ＤrHl（ｉ，ｊ）から前記像ＤrHsl（ｉ，
ｊ）を減じＤrHpl（ｉ，ｊ）を生成し、前記像Ｄ
rLl（ｉ，ｊ）から前記像ＤrLsl（ｉ，ｊ）を減じＤr
Lpl（ｉ，ｊ）を生成することで、低解像度一次Ｘ線像
対ＤrHpl（ｉ，ｊ）を計算する段階と、 （ｍ）前記低解像度二元エネルギー一次Ｘ線像対ＤrHpl
（ｉ，ｊ）およびＤrL pl（ｉ，ｊ）から低解像度一次Ｘ
線対ＤfHpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））およびＤfL pl（ｘ
（ｉ），ｙ（ｊ））を計算する段階と、 （ｎ）前記像ＤfHl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））から前記像
ＤfHpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））を減ずることで低解像度
散乱Ｘ線像ＤfHsl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））を計算し、か
つまた前記像ＤfLl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））から前記像
ＤfLpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））を減ずることで低解像度
散乱Ｘ線像ＤfLsl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））を計算する段
階と、 （ｏ）補間により前記低解像度散乱像ＤfHsl（ｘ
（ｉ），ｙ（ｊ））を前記前方検出器の全像領域へと延
長することで高解像度散乱像ＤfHsh（ｘ，ｙ）を計算
し、かつまた補間により前記低解像度散乱像Ｄflsl（ｘ
（ｉ），ｙ（ｊ））を前記前方検出器の前記全像領域へ
と展延することにより高解像度散乱像ＤfLsh（ｘ，ｙ）
を計算する段階と、 （ｐ）前記像ＤfHh（ｘ，ｙ）から前記像ＤfHsh（ｘ，
ｙ）を減ずることにより、前記前方検出器における高解
像度一次Ｘ線像ＤfHPh（ｘ，ｙ）を計算し、かつまた前
記像ＤfLh（ｘ，ｙ）から前記像ＤfLsh（ｘ，ｙ）を減
ずることにより、前記前方検出器における高解像度一次
Ｘ線像ＤfLph（ｘ，ｙ）を計算する段階と、 （ｑ）かくして、前記像ＤfHph（ｘ，ｙ）およびＤfLph
（ｘ，ｙ）は前記物体の前記前方検出器における、前記
散乱Ｘ線が実質的に除去された状態における、高解像
度、２次元の、二元エネルギー一次Ｘ線像対を形成する
ことになり、前記像対は前記前方検出器から得られる最
も高い空間解像度に実質的に等しい空間解像度を有する
ことになる段階と、を有する、二元エネルギーＸ線撮像
のための方法。 - 【請求項２】 前記投影線に沿っての前記２次元投影密
集体密度ＡおよびＢが前記像対ＤfHph（ｘ，ｙ）および
ＤfLph（ｘ，ｙ）から計算されることを特徴とする、請
求項１に記載の二元エネルギーＸ線撮像のための方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の方法において、前記投
影密集体密度ＡおよびＢが二元エネルギーデータ分解法
を用いて前記投影密集体密度ＡおよびＢのための非線形
二元エネルギー等式系を解くことによって計算されてお
り、前記等式系はＤfHph（ｘ，ｙ）＝∫[Φ0H（Ｅ）×
ｅｘｐ（−（μA（Ｅ）×Ａ（ｘ，ｙ）＋μB（Ｅ）×Ｂ
（ｘ，ｙ）））]×Ｓf（Ｅ）ｄＥおよびＤfLph（ｘ，
ｙ）＝∫[Φ0L（Ｅ）×ｅｘｐ（−（μA（Ｅ）×Ａ
（ｘ，ｙ）＋μB（Ｅ）×Ｂ（ｘ，ｙ）））]×Ｓ
f（Ｅ）ｄＥであわらわされることを特徴とする二元エ
ネルギーＸ線撮像のための方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の方法において、前記像
対ＤfHpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））およびＤfLph（ｘ
（ｉ），ｙ（ｊ））が、 （ａ）等式系ＤrHpl（ｉ，ｊ）＝∫[Φ0H（Ｅ）×ｅｘ
ｐ（−（μA（Ｅ）×Ａ（ｉ，ｊ）＋μB（Ｅ）×Ｂ
（ｉ，ｊ）））]×Ｓr（Ｅ）ｄＥおよびＤrLph（ｉ，
ｊ）＝∫[Φ0L（Ｅ）×ｅｘｐ（−（μA（Ｅ）×Ａ
（ｉ，ｊ）＋μB（Ｅ）×Ｂ（ｉ，ｊ）））]×Ｓ
r（Ｅ）ｄＥを用いた数値的反転法を介して前記投影密
集体密度ＡおよびＢのための非線形二元エネルギー等式
系を解く段階と、 （ｂ）前記像のための等式ＤfHpl（ｘ（ｉ），ｙ
（ｊ））＝∫[ΦOH（Ｅ）×Ｓf（Ｅ）]×ｅｘｐ（−
（μA（Ｅ）×Ａ（ｉ，ｊ）＋μB（Ｅ）×Ｂ（ｉ，
ｊ）））]ｄＥおよびＤfLpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））＝
∫[ΦOL（Ｅ）×Ｓf（Ｅ）]×ｅｘｐ（−（μA（Ｅ）×
Ａ（ｉ，ｊ）＋μB（Ｅ）×Ｂ（ｉ，ｊ）））]ｄＥ内に
前記ＡおよびＢの解を代入してやる段階と、により計算
される二元エネルギーＸ線撮像のための方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載の方法において、前記像
対ＤfHpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））およびＤfLpl（ｘ
（ｉ），ｙ（ｊ））が直接的な定量関係式ＤfHpl（（ｘ
（ｉ），ｙ（ｊ））＝ＤfHpl（ＤrHpl（ｉ，ｊ），Ｄ
rLpl（ｉ，ｊ））およびＤfLpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））
＝ＤfLpl（ＤrHpl（ｉ，ｊ），ＤrLpl（ｉ，ｊ））を用
いて前記像対ＤrHpl（ｉ，ｊ）およびＤrLpl（ｉ，ｊ）
から計算されることを特徴とする二元エネルギーＸ線撮
像のための方法。 - 【請求項６】 請求項１に記載の方法において、前記像
対ＤfHpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））およびＤfLpl（ｘ
（ｉ），ｙ（ｊ））がビーム硬化および高次項効化に対
する補正手段を有する線形近似法を介して二元エネルギ
ー一次Ｘ線撮像等式系を解くことによって、前記像対Ｄ
rHpl（ｉ，ｊ）およびＤrLpl（ｉ，ｊ）から計算される
ことを特徴とする二元エネルギーＸ線撮像のための方
法。 - 【請求項７】 ２次元Ｘ線検出器を有する撮像システム
を用いた物体の二元エネルギー撮像のための方法であっ
て、該物体はＸ線に対し異なる相互作用を示す実質的に
２つの物質ＭAおよびＭBから構成されており、前記物質
ＭAは２次元投影密集体密度Ａを有しており、前記物質
ＭBは２次元投影密集体密度Ｂを有しており、前記撮像
システムは前方から後方への物理的順番において、Ｘ線
源と、記号（ｘ，ｙ）によって識別される複数個の前方
検出位置を有する前方２次元Ｘ線検出器と、ビーム選択
手段装置と、記号（ｉ，ｊ）によって識別される複数個
の選定された後方検出位置並びに記号（ｉ′，ｊ′）に
よって識別される複数個の影になる後方検出位置を有す
る後方２次元Ｘ線検出器組立体とを含んでおり、前記選
定された後方検出位置および前記影になる後方検出位置
は相互に独占的関係をなしており、前記物体は前記Ｘ線
源と前記前方検出器との間にあり、前記Ｘ線源は前記物
体中を通過するＸ線を放出するようにされており、前記
Ｘ線はそれらの進行方向が前記物体との相互作用によっ
て変更されない一次Ｘ線を含んでおり、かつまた前記Ｘ
線はその進行方向が前記物体との相互作用によって変更
される散乱Ｘ線を含んでおり、前記前方検出器は選定さ
れた検出位置を有しており、該位置は記号（ｘ（ｉ），
ｙ（ｊ））によって識別されるとともに、前記Ｘ線源か
ら前記選定された後方検出位置（ｉ，ｊ）へと延びるＸ
線投影線によって交差されており、前記ビーム選択手段
装置は前記一次Ｘ線および前記散乱Ｘ線が前記選定され
た後方検出位置へと通過することを許容せしめる一方、
前記一次Ｘ線が前記影となる後方検出位置へと通過する
のは防止しており、かつまた前記散乱Ｘ線が前記影とな
る後方検出位置へと通過するのを許容しており、前記後
方検出器組立体は前方から後方への物理的順番において
低エネルギー検出器と、Ｘ線エネルギースペクトルフィ
ルタと、高エネルギー検出器とを有している方法におい
て、 （ａ）前記物体にＸ線を照射する段階と、 （ｂ）前記前方検出位置（ｘ，ｙ）から高解像度像Ｉfh
を獲得して、該像Ｉfhをしてそれを規準化し、暗信号を
減じて、一次Ｘ線および散乱Ｘ線からなる像Ｄ fh（ｘ，
ｙ）を生成するよう処理せしめる段階と、 （ｃ）前記選定された前方検出位置（ｘ（ｉ），ｙ
（ｊ））をあらわす低解像度像Ｄfl（ｘ（ｉ），ｙ
（ｊ））を前記像Ｄfh（ｘ，ｙ）から生成する段階と、
（ｄ）前記高エネルギー検出器の前記選定された後方検
出位置（ｉ，ｊ）から低解像度像ＩrHlを獲得し、前記
像ＩrHlをしてそれが規準化され、暗信号を減ずること
により、像ＤrLl（ｉ，ｊ）を生成するよう処理せしめ
る段階と、 （ｅ）前記低エネルギー検出器の前記選定された後方検
出位置（ｉ，ｊ）から低解像度像ＩrLlを獲得し、該像
ＩrLlをしてそれが規準化され、暗信号を減ずることに
より、像ＤrLl（ｉ，ｊ）を生成するよう処理せしめる
段階と、 （ｆ）前記高エネルギー検出器の前記影となる後方検出
位置（ｉ′，ｊ′）から低解像度散乱像ＩrHslを獲得
し、前記像ＩrHslをしてそれが規準化されて、暗信号を
減ずることにより、像ＤrHsl（ｉ′，ｊ′）を生成する
よう処理せしめる段階と、 （ｇ）前記低エネルギー検出器の前記影となる後方検出
位置（ｉ′，ｊ′）から低解像度散乱像ＩrLslを獲得
し、該像ＩrLslをしてそれが規準化され、暗信号を減ず
ることにより像ＤrLsl（ｉ′，ｊ′）を生成するように
処理せしめる段階と、 （ｈ）補間により前記低解像度散乱像ＤrHsl（ｉ′，
ｊ′）を前記選定された後方検出位置（ｉ，ｊ）へと展
延することで低解像度散乱像ＤrHsl（ｉ，ｊ）を計算す
るとともに、補間により前記低解像度散乱像Ｄ
rLsl（ｉ′，ｊ′）へと展延することで低解像度散乱像
ＤrLsl（ｉ，ｊ）を計算する段階と、 （ｉ）前記像ＤrHsl（ｉ，ｊ）を前記像ＤrHl（ｉ，
ｊ）から減じてＤrHpl（ｉ，ｊ）を生成するとともに、
前記像ＤrLsl（ｉ，ｊ）を前記像ＤrLl（ｉ，ｊ）から
減じてＤrLpl（ｉ，ｊ）を生成することで低解像度一次
Ｘ線像対ＤrHpl（ｉ，ｊ）およびＤrLpl（ｉ，ｊ）を計
算する段階と、 （ｊ）前記低解像度二元エネルギー一次Ｘ線像対ＤrHpl
（ｉ，ｊ）およびＤrL pl（ｉ，ｊ）から低解像度一次Ｘ
線像Ｄfpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））を計算する段階と、 （ｋ）前記像Ｄfpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））を前記像Ｄ
fl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））から減ずることで低解像度散
乱像Ｘ線像Ｄfsl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））を計算する段
階と、 （ｌ）補間により前記低解像度散乱像Ｄfsl（ｘ
（ｉ），ｙ（ｊ））を前記前方検出器の全像領域へと展
延することにより高解像度散乱像Ｄfsh（ｘ，ｙ）を計
算する段階と、 （ｍ）前記像Ｄfsh（ｘ，ｙ）を前記像Ｄfh（ｘ，ｙ）
から減ずることで高解像度一次Ｘ線像Ｄfph（ｘ，ｙ）
を前記前方検出器において計算する段階と、 （ｎ）かくして、前記像Ｄfph（ｘ，ｙ）は前記散乱Ｘ
線が実質的に除去された後において、前記物体の前記前
方検出器における高解像度、２次元の一次Ｘ線像とな
り、該像は前記前方検出器から得られる最高の空間解像
度と実質的に等しい空間解像度を有している段階と、を
有している、二元エネルギーＸ線撮像のための方法。 - 【請求項８】 請求項７に記載の方法において、前記像
Ｄfpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））が （ａ）等式系ＤrHpl（ｉ，ｊ）＝∫[ΦOH（Ｅ）×ｅｘ
ｐ（−（μA（Ｅ）×Ａ（ｉ，ｊ）＋μB（Ｅ）×Ｂ
（ｉ，ｊ）））]×Ｓr（Ｅ）ｄＥおよびＤrLpl（ｉ，
ｊ）＝∫[ΦOL（Ｅ）×ｅｘｐ（−（μA（Ｅ）×Ａ
（ｉ，ｊ）＋μB（Ｅ）×Ｂ（ｉ，ｊ）））]×Ｓ
r（Ｅ）ｄＥを用いて、二元エネルギーデータ分解法に
より、前記投影密集体密度ＡおよびＢのための非線形二
元エネルギー等式系を解く段階と、 （ｂ）前記ＡおよびＢの解を前記像のための等式Ｄfpl
（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））＝∫[ΦO（Ｅ）×Ｓf（Ｅ）]×
ｅｘｐ（−（μA（Ｅ）×Ａ（ｉ，ｊ）＋μB（Ｅ）×Ｂ
（ｉ，ｊ）））ｄＥに代入する段階と、により計算され
る、二元エネルギーＸ線撮像のための方法。 - 【請求項９】 前記像対ＤfHpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））
およびＤfLpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））が直接的定量関係
式Ｄfpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））＝ＤfLpl[Ｄ rLpl（ｉ，
ｊ），ＤrHpl（ｉ，ｊ）]を用いることにより前記像対
（ＤrLpl（ｉ，ｊ），ＤrHpl（ｉ，ｊ））から計算され
ることを特徴とする請求項７に記載の二元エネルギーＸ
線撮像のための方法。 - 【請求項１０】 前記像Ｄfpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））
がビーム硬化および高次項効果の補正手段を備えた線形
近似法を介して二元エネルギー一次Ｘ線撮像等式系を解
くことによって、前記像対ＤrHpl（ｉ，ｊ）およびＤ
rLpl（ｘ（ｉ），ｙ（ｊ））から計算されることを特徴
とする請求項７に記載の二元エネルギーＸ線撮像のため
の方法。 - 【請求項１１】（ａ）前方から後方迄の物理的順序にお
いて、Ｘ線源、前方の２次元Ｘ線検出器、ビーム選択手
段装置および後方の２次元Ｘ線検出器組立体を有し、前
記物体は前記Ｘ線源と前記前方検出器との間に置かれて
いることと、 （ｂ）前記Ｘ線源は前記物体中を通過するＸ線を放出す
るようにされており、前記Ｘ線は進行方向が前記物体と
の相互作用によって変更されない一次Ｘ線を含むととも
に、進行方向が前記物体との相互作用によって変更され
る散乱Ｘ線を含んでいることと、 （ｃ）前記前方検出器は前記一次Ｘ線および前記散乱Ｘ
線を受信していることと、 （ｄ）前記後方検出器組立体はＸ線のうち前記ビーム選
定手段装置によって通過させられたＸ線を受信するとと
もに、複数個の選定された位置と、複数個の影となる位
置を有していることと、 （ｅ）前記ビーム選択手段装置は前記一次Ｘ線が前記影
となる位置に通過することを防止している一方、前記散
乱Ｘ線が前記影となる位置に通過するのは許容するとと
もに、前記一次Ｘ線および前記散乱Ｘ線が前記選定され
た位置へと通過するのを許容していることとを特徴とす
る、物体の２次元像を撮るためのＸ線撮像システム。 - 【請求項１２】 前記ビーム選択手段装置が実質的に軸
線を有する円筒アレイからなっており、該円筒はＸ線吸
収材質からなっており、無視出来るＸ線吸収特性を備え
た材質によって支持されており、前記軸線は前記一次Ｘ
線の進行方向と平行をなしていることを特徴とする請求
項１１に記載のＸ線撮像システム。 - 【請求項１３】 前記ビーム選択手段装置の厚味が約
０．５ｍｍから５ｃｍの間にあり、前記円筒が約０．５
ｍｍから約１０ｍｍの間に径を有し、約２ｍｍから約５
０ｍｍの間のピッチを有していることを特徴とする請求
項１２に記載のＸ線撮像システム。 - 【請求項１４】 前記後方検出器組立体が１つの後方検
出器を含んでおり、前記Ｘ線源は２つの異なるエネルギ
ースペクトルを有するＸ線パルスを交互に放出するよう
にされていることを特徴とする請求項１１に記載のＸ線
撮像システム。 - 【請求項１５】 前記後方検出器組立体が、前方から後
方への物理的順番において、低エネルギー検出器と、Ｘ
線エネルギースペクトルフィルタと、高エネルギー検出
器とを有しており、前記Ｘ線源は単一エネルギースペク
トルからなるＸ線を放出するようにされていることを特
徴とする請求項１１に記載のＸ線撮像システム。 - 【請求項１６】 ２次元撮像システムを用いて、物体の
二元エネルギーＸ線撮像におけるデータ分解を行なうた
めの方法であって、前記撮像システムはＸ線源と、記号
（ｘ，ｙ）によって認識される個々の検出器セルのマト
リックスを有する２次元Ｘ線検出器と、前記検出器セル
における前記物体の規準化された、２次元の二元エネル
ギー一次Ｘ線像対を決定するための検出手段装置を含ん
でおり、前記物体はＸ線と異なる相互作用を行なう２つ
の物質ＭAおよびＭBによってあらわされ、前記物質ＭA
は前記典型的セルにおいて２次元の投影密集体密度Ａ
（ｘ，ｙ）を有し、前記物質ＭBは２次元の投影密集体
密度Ｂ（ｘ，ｙ）を有しており、前記Ａ（ｘ，ｙ）およ
びＢ（ｘ，ｙ）は前記Ｘ線源および前記検出器セル
（ｘ，ｙ）を結ぶ投影線に沿って画成されており、前記
検出器セル（ｘ，ｙ）の各々はＸ線信号に関して典型的
なセル（ｘ0，ｙ0）によって前記投影密集体密度の関数
としてあらわされており、次の （ａ）前記検出装置をして平均エネルギーレベルＨにあ
る前記検出器セルにおける２次元一次Ｘ線像信号Ｄ
H（ｘ，ｙ）並びに前記レベルＨとは異なる平均エネル
ギーレベルＬにある前記検出器セルにおける２次元一次
Ｘ線像信号ＤL（ｘ，ｙ）を決定するようにする段階
と、 （ｂ）前記投影密集体密度ＡおよびＢの連続ドメイン内
において、前記典型的な検出器セル（ｘ0，ｙ0）のため
に第１の陽なる定量関数対ＤH（ｘ0，ｙ0）＝ＦDH（Ａ
（ｘ0，ｙ0），Ｂ（ｘ0，ｙ0））およびＤL（ｘ0，
ｙ0）＝ＦDL（Ａ（ｘ0，ｙ0），Ｂ（ｘ0，ｙ0））を構
成し、所定の範囲内にある前記ＡおよびＢの任意の実際
数値対に対して、前記ＤHおよびＤLの対応する値が得ら
れるようにする。ただし前記関数対は略記法によりＤH
＝ＦDH（Ａ，Ｂ）、ＤL＝ＦDL（Ａ，Ｂ）であらわされ
るものとする段階と、 （ｃ）前記第１の関数対を数値的に反転して、第２の陽
形式関数対Ａ（ｘ0，ｙ0）＝ＦA（ＤH（ｘ0，ｙ0），Ｄ
L（ｘ0，ｙ0））、Ｂ（ｘ0，ｙ0）＝ＦB（ＤH（ｘ0，ｙ
0），ＤL（ｘ0，ｙ0））を連続ドメイン内に得、所定の
範囲内において前記ＤHおよびＤLの任意の実際数値対に
対して対応する前記ＡおよびＢの値を得るようにし、た
だし前記第２の関数対は略記法によりＡ＝ＦＡ（ＤＨ，
ＤＬ）、Ｂ＝ＦＢ（ＤＨ，ＤＬ）であらわされるものと
する段階と、 （ｄ）全ての前記検出器セル（ｘ，ｙ）に対して、前記
一次Ｘ線像信号対ＤH（ｘ，ｙ）、ＤL（ｘ，ｙ）を前記
第２の関数対内の前記値ＤH（ｘ0，ｙ0）、Ｄ L（ｘ0，
ｙ0）で置き換えてやる段階と、 （ｅ）かくして、前記物体の前記物質組成Ａ（ｘ，ｙ）
およびＢ（ｘ，ｙ）は検出器セル（ｘ，ｙ）における、
前記投影線に沿っての一対の２次元投影密集体密度像を
あらわす段階と、を有するデータ分解の方法。 - 【請求項１７】 請求項１６に記載のデータ分解の方法
において、 （ａ）前記第１の関数対ＤH＝ＦDH（Ａ，Ｂ）、ＤL＝Ｆ
DL（Ａ，Ｂ）は陽な定量形式として、前記撮像システム
ｓｐｓH（Ｅ）およびｓｐｓL（Ｅ）のエネルギー従属関
数をしてＤH（ｘ0，ｙ0）＝∫ｓｐｓH（Ｅ）×ｅｘｐ
（−μA（Ｅ）×Ａ（ｘ0，ｙ0）＋μB（Ｅ）×Ｂ
（ｘ0，ｙ0）ｄＥおよびＤL（ｘ0，ｙ0）＝∫ｓｐｓ
L（Ｅ）×ｅｘｐ（−μA（Ｅ）×Ａ（ｘ0，ｙ0）＋μB
（Ｅ）×Ｂ（ｘ0，ｙ 0））ｄＥとなる式としての基本的
二元エネルギーＸ線等式に供給してやることにより構築
されており、 （ｂ）前記関数ｓｐｓH（Ｅ）は前記Ｘ線源と前記Ｘ線
検出器との間に厚味ｔの基準物質Ｍを用い、前記エネル
ギーレベルＨにある幅狭のビーム一次Ｘ線信号値Ｐ
H（ｔ）を測定し、等式ＰH（ｔ）＝∫ｓｐｓH（Ｅ）×
ｅｘｐ（−（μM（Ｅ）×ｔ）ｄＥから最小２乗法を用
いてｓｐｓH（Ｅ）を得るという吸収法によって個別に
決定されており、 （ｃ）前記関数ｓｐｓL（Ｅ）は前記Ｘ線源と前記Ｘ線
検出器との間に厚味ｔの基準物質Ｍを用い、前記エネル
ギーレベルＬにある幅狭のビーム一次Ｘ線信号値Ｐ
L（ｔ）を測定し、等式ＰL（ｔ）＝∫ｓｐｓL（Ｅ）×
ｅｘｐ（−（μM（Ｅ）×ｔ）ｄＥから最小２乗法を用
いてｓｐｓL（Ｅ）を得るという吸収法によって個別に
決定されていることを特徴とするデータ分解の方法 - 【請求項１８】 前記第１の関数対ＤH＝ＦDH（Ａ，
Ｂ）、ＤL＝ＦDL（Ａ，Ｂ）はＡおよびＢの既知の値が
（Ａ，Ｂ）の望ましい範囲内にある状態で、数個の地点
における前記典型的セル（ｘ0，ｙ0）に対するＤHおよ
びＤL値を直接測定し、当該ＤHおよびＤL値を連続ドメ
インへと解析的に展延することで得られていることを特
徴とする請求項１６に記載のデータ分解の方法。 - 【請求項１９】 前記第１の関数対ＤH＝ＦDH（Ａ，
Ｂ）、ＤL＝ＦDL（Ａ，Ｂ）の前記第２の関数対Ａ＝ＦA
（ＤH，ＤL）、Ｂ＝ＦB（ＤH，ＤL）への数値的反転が （ａ）積分格子（Ａn，Ｂm）上における同時成立等式Ｄ
H＝ＦDH（Ａn，Ｂm）およびＤL＝ＦDL（Ａn，Ｂm）から
第１の対のアレイ値を計算し、ここにＡn＝Ａ 0，Ａ1，
Ａ2，…，ＡNおよびＢm＝Ｂ0，Ｂ1，Ｂ2，…，ＢMは前
記第１のアレイ対の整数指数である段階と、 （ｂ）前記同時成立等式ＤH＝ＦDH（Ａn，Ｂm）および
ＤL＝ＦDL（Ａn，Ｂm）を数値的に反転し、同時成立等
式Ａ0＝ＦA 0（ＤH[ｊ]，ＤL[ｋ]）およびＢ0＝Ｆ B 0（Ｄ
H[ｊ]，ＤL[ｋ]）を得る段階と、 （ｃ）前記同時成立等式Ａ0＝ＦA 0（ＤH[ｊ]，Ｄ
L[ｋ]）およびＢ0＝ＦB 0（Ｄ H[ｊ]，ＤL[ｋ]）から第２
の対のアレイ値を計算し、ただしＤH[ｊ]＝ＤH[０]，Ｄ
H[１]，ＤH[２]，…，ＤH[Ｊ]およびＤL[ｋ]＝Ｄ
L[０]，ＤL[１]，ＤL[２]，…，ＤL[ｋ]は整数または実
数であり、ＤH[ｊ]＜ＤH[ｊ＋１]およびＤL[ｋ]＜Ｄ
L[ｋ＋１]であり、ｊ，ｋ，ＪおよびＫは前記第２のア
レイ対に対する座標アレイの整数指数である段階と、 （ｄ）前記測定された二元エネルギー信号データ対ＤH
（ｘ，ｙ）、ＤL（ｘ，ｙ）の各々に対して、クライテ
リアＤH[ｊ]≦ＤH（ｘ，ｙ）≦ＤH[ｊ＋１]およびＤ
L[ｋ]＝≦ＤL（ｘ，ｙ）≦ＤL[ｋ＋１]にしたがって最
も近い指数ｊおよびｋ値を決定し、次に前記最も近い指
数ｊおよびｋから、前記同時成立等式Ａ0＝ＦA 0（Ｄ
H[ｊ]，ＤL[ｋ]）およびＢ0＝ＦB 0（ＤH[ｊ]，Ｄ
L[ｋ]）を用い、前記Ａ（ｘ，ｙ）およびＢ（ｘ，ｙ）
を決定する段階と、（ｅ）前記Ａ（ｘ，ｙ）およびＢ
（ｘ，ｙ）の精度を次式を用いて実数値が与えられる位
高いものへと高めてやり、次式は、 Ａ（ｘ，ｙ）＝ＦA 0（ＤH[ｊ]，Ｄ[ｋ]）＋[∂ＦA 0（Ｄ
H，ＤL）／∂ＤH]DH=D H[j];DL=DL[k]×（ＤH（ｘ，ｙ）
−ＤH[ｊ]）＋[∂ＦA 0（ＤH，ＤL）／∂ＤL]DH
=DH[j];DL=DL[k]×（ＤL（ｘ，ｙ）−ＤL[ｋ]）＋高次
項および Ｂ（ｘ，ｙ）＝ＦB 0（ＤH[ｊ]，ＤL[ｋ]）＋[∂Ｆ
B 0（ＤH，ＤL）／∂ＤH]DH= DH[j];DL=DL[k]×（Ｄ
H（ｘ，ｙ）−ＤH[ｊ]）＋[∂ＦB 0（ＤH，ＤL）／∂
ＤL]D H=DH[j];DL=DL[k]×（ＤL（ｘ，ｙ）−ＤL[ｋ]）
＋高次項およびである段階と、 によって行なわれる、請求項１６に記載のデータ分解の
方法。
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