JP2009118887A - Ｘ線ｃｔ装置及び画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デュアルエネルギー撮影において、Ｓ／Ｎが向上しコントラストが高い断層像を得るＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】被検体に、第１Ｘ線と第１エネルギースペクトルとは異なる第２Ｘ線とを被検体に照射するＸ線照射部（２１）と、Ｘ線照射部により照射された第１Ｘ線に基づく被検体の第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線に基づく被検体の第２Ｘ線投影データを収集するＸ線データ収集部（２４）と、第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データに基づき、検体の画像に対する第１Ｘ線と第２Ｘ線との相違情報を求め、相違情報に基づき、画像を少なくとも２つの画素領域に区分し、前記区分された画素領域のうちの一部の画素領域のみを、複数のエネルギースペクトルのＸ線投影データに基づく加重減算処理によって得られたデュアルエネルギー画像とする画像再構成部と（３４）、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置の画像処理装置においてデュアルエネルギー画像を得る技術に関する。

従来のＸ線ＣＴ装置の断層像はＣＴ値（Hounsfield number）を用いて画像再構成することが知られている。また、高いＸ線管電圧を用いてＸ線管より発生させたエネルギースペクトルのＸ線と低いＸ線管電圧を用いてＸ線管より発生させたエネルギースペクトルのＸ線とを用いて得られたそれぞれのＣＴ値に基づき画像（以下、デュアルエネルギー画像と呼ぶ。）を得る技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
より具体的には、この技術は、異なるエネルギースペクトルのＸ線によって被検体中の物質のＸ線吸収係数が異なることから、被検体中のある物質が強調されるように差分をとることが知られている。
特開２００４−６５９７５号公報

このような加重減算処理によるデュアルエネルギー画像は差分をとる処理のためにＳ／Ｎが劣化する欠点があった。このため、よりＳ／Ｎが向上してコントラストが高いデュアルエネルギー画像再構成方法を期待されている。
そこで、本発明の目的は、Ｓ／Ｎが向上しコントラストが高いデュアルエネルギー画像を得ことが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

第１の観点のＸ線ＣＴ装置は、被検体に、第１エネルギースペクトルを有する第１Ｘ線と前記第１エネルギースペクトルとは異なる第２エネルギースペクトルを有する第２Ｘ線とを被検体に照射するＸ線照射部と、
前記Ｘ線照射部により照射された第１Ｘ線に基づく前記被検体の第１Ｘ線投影データ及び前記第２Ｘ線に基づく前記被検体の第２Ｘ線投影データを収集するＸ線データ収集部と、
前記第１Ｘ線投影データ及び前記第２Ｘ線投影データに基づき、前記被検体の画像に対する前記第１Ｘ線と前記第２Ｘ線との相違情報を求め、前記相違情報に基づき、前記画像を少なくとも２つの画素領域に区分し、前記区分された画素領域のうちの一部の画素領域のみを、複数のエネルギースペクトルのＸ線投影データに基づく加重減算処理によって得られたデュアルエネルギー画像とする画像再構成部と、を備える。
ここで、「加重減算処理」とは、対象となるデータを選択的に消去するために重み係数（１を含む）を乗じて差分をとる処理を意味するものである。

第２の観点のＸ線ＣＴ装置は、第１の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段が、前記被検体の画像に対する前記第１Ｘ線と前記第２Ｘ線の相違情報として、前記第１Ｘ線投影データを用いて画像再構成した前記第１画像と前記第２Ｘ線投影データを用いて画像再構成した第２画像との画素値の比を求める、というものである。

第３の観点のＸ線ＣＴ装置は、第１の観点又は第２の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記被検体の画像の画素領域を区分するための前記第１Ｘ線と前記第２Ｘ線との相違情報に係る基準を設定する区分条件設定手段をさらに備える、というものである。

第４の観点のＸ線ＣＴ装置は、第３の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記相違情報に係る基準が、前記被検体に含まれる複数種の物質毎に設定可能である、というものである。

第５の観点のＸ線ＣＴ装置は、第２の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記被検体の画素領域を区分するための基準として、前記第１画素と前記第２画素の画素値の比の範囲を設定する区分条件設定手段をさらに備える、というものである。

第６の観点のＸ線ＣＴ装置は、第１の観点ないし第５の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、前記第１Ｘ線投影データを用いた第１画像の画像再構成及び前記第２Ｘ線投影データを用いた第２画像の画像再構成をそれぞれ行い、前記区分された画素領域のうちの他の一部を、前記第１Ｘ線投影データを用いて画像再構成した前記第１画像、前記第２Ｘ線投影データを用いて画像再構成した第２画像及び前記第１画像と前記第２画像の平均画像のうちの一つとする、というものである。

第７の観点のＸ線ＣＴ装置は、第１の観点ないし第６の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、前記第１Ｘ線投影データを用いて画像再構成した前記第１画像と前記第２Ｘ線投影データを用いて画像再構成した第２画像との加重減算処理により前記デュアルエネルギー画像を得る、というものである。

第８の観点のＸ線ＣＴ装置は、第１の観点ないし第６の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、前記第１Ｘ線投影データと前記第２Ｘ線投影データとを加重減算処理した後画像再構成してデュアルエネルギー画像を得るというものである。

第９の観点の画像処置装置は、被検体に、第１エネルギースペクトルを有する第１Ｘ線と前記第１エネルギースペクトルとは異なる第２エネルギースペクトルを有する第２Ｘ線とを被検体に照射することにより収集された、前記第１Ｘ線に基づく前記被検体の第１Ｘ線投影データ及び前記第２Ｘ線に基づく前記被検体の第２Ｘ線投影データに基づき、前記被検体の画像に対する前記第１Ｘ線と前記第２Ｘ線との相違情報を求め、前記相違情報に基づき、前記画像を少なくとも２つの画素領域に区分し、前記区分された画素領域のうちの一部の画素領域のみを、複数のエネルギースペクトルのＸ線投影データに基づく加重減算処理によって得られたデュアルエネルギー画像とする画像再構成部 を備える、画像処置装置というものである。

第１０の観点の画像処理装置は、第９の観点の画像処理装置において、前記画像再構成手段が、前記被検体の画像に対する前記第１Ｘ線と前記第２Ｘ線の相違情報として、前記第１Ｘ線投影データを用いて画像再構成した前記第１画像と前記第２Ｘ線投影データを用いて画像再構成した第２画像との画素値の比を求める、というものである。

第１１の観点の画像処理装置は、第９の観点又は第１０の観点の画像処理装置において、前記被検体の画像の画素領域を区分するための前記第１Ｘ線と前記第２Ｘ線との相違情報に係る基準を設定する区分条件設定手段をさらに備える、というものである。
第１２の観点の画像処理装置は、第１１の観点の画像処理装置において、前記相違情報に係る基準が、前記被検体に含まれる複数種の物質毎に設定可能である、というものである。

第１３の観点の画像処理装置は、第１０の観点の画像処理装置において、前記被検体の画素領域を区分するための基準として、前記第１画素と前記第２画素の画素値の比の範囲を設定する区分条件設定手段をさらに備える、というものである。

第１４の観点の画像処理装置は、第９の観点ないし第１３の観点の画像処理装置において、前記画像再構成手段は、前記第１Ｘ線投影データを用いた第１画像の画像再構成及び前記第２Ｘ線投影データを用いた第２画像の画像再構成をそれぞれ行い、前記区分された画素領域のうちの他の一部を、前記第１Ｘ線投影データを用いて画像再構成した前記第１画像、前記第２Ｘ線投影データを用いて画像再構成した第２画像及び前記第１画像と前記第２画像の平均画像のうちの一つとする、というものである。

第１５の観点の画像処理装置は、第９の観点ないし第１４の観点の画像処理装置において、前記画像再構成手段は、前記第１Ｘ線投影データを用いて画像再構成した前記第１画像と前記第２Ｘ線投影データを用いて画像再構成した第２画像との加重減算処理により前記デュアルエネルギー画像を得る、というものである。

第１６の観点の画像処理装置は、第９の観点ないし第１４の観点の画像処理装置において、前記画像再構成手段は、前記第１Ｘ線投影データと前記第２Ｘ線投影データとを加重減算処理した後画像再構成してデュアルエネルギー画像を得るというものである。

本発明のＸ線ＣＴ装置及び画像処理装置によれば、Ｘ線ＣＴ装置のデュアルエネルギー撮影において、Ｓ／Ｎが向上しコントラストが高い画像を得ることができる。

＜Ｘ線ＣＴ装置１００の全体構成＞
図１は、本発明の一実施例にかかるＸ線ＣＴ装置１００の構成ブロック図である。このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、撮影テーブル１０と、走査ガントリ２０とを具備している。

操作コンソール１は、操作者の入力を受け付けるキーボード又はマウスなどの入力装置２と、前処理、画像再構成処理、後処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で収集したＸ線検出器データを収集するデータ収集バッファ５とを具備している。さらに、操作コンソール１は、Ｘ線検出器データを前処理して求められた投影データから画像再構成した断層像を表示するモニタ６と、プログラムやＸ線検出器データや投影データやＸ線断層像を記憶する記憶装置７とを具備している。撮影条件の入力はこの入力装置２から入力され、記憶装置７に記憶する。撮影テーブル１０は、被検体ＨＢを乗せて走査ガントリ２０の開口部に出し入れするクレードル１２を具備している。クレードル１２は撮影テーブル１０に内蔵するモータで昇降及びテーブル直線移動する。

走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線制御部２２と、コリメータ２３と、ビーム形成Ｘ線フィルタ２８と、Ｘ線フィルタ３１と、多列Ｘ線検出器２４と、データ収集装置（ＤＡＳ：Data Acquisition System）とを具備している。さらに、走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１及び多列Ｘ線検出器２４を保持し被検体ＨＢの体軸の回りに回転するガントリ回転部１５を制御する回転制御部２６と、制御信号などを操作コンソール１や撮影テーブル１０とやり取りするガントリ制御部２９とを具備している。ビーム形成Ｘ線フィルタ２８は撮影中心である回転中心に向かうＸ線を多くし、周辺部でＸ線量を少なくするフィルタである。このため、円形又は楕円形に近い被検体ＨＢの体表面の被曝を少なくできるようになっている。

中央処理装置３は、前処理部３３、画像再構成部３４及び画素値比算出部３５を有している。

前処理部３３は、データ収集装置２５で収集された生データに対して、チャネル間の感度不均一を補正し、またＸ線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下又は信号脱落を補正するＸ線量補正等の前処理を実行する。また、ビームハードニング処理を行う。

画像再構成部３４は、前処理部３３で前処理した投影データを受け、その投影データに基づいて画像を再構成する。投影データは、周波数領域に変換する高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）がなされて、それに再構成関数Ｋｅｒｎｅｌ（ｊ）を重畳し、逆フーリエ変換する。そして、画像再構成部３４は、再構成関数Ｋｅｒｎｅｌ（ｊ）を重畳処理した投影データに対して、三次元逆投影処理を行い、被検体ＨＢの体軸方向（Ｚ軸方向）ごとに断層像（ｘｙ平面）を求める。画像再構成部３４は、この断層像を記憶装置７に記憶させる。

また、画像再構成部３４は、低エネルギースペクトルのＸ線及び高エネルギースペクトルのＸ線による投影データ又は断層像から、原子の分布に関連したＸ線管電圧依存情報の二次元分布断層像いわゆるデュアルエネルギー撮影の断層像を画像再構成する。画像再構成部３４は、二次元分布断層像だけでなく三次元断層像などｎ次元断層像を画像再構成することも可能である。

画素値比算出部３５は、低いＸ線管電圧の断層像の画素値を高いＸ線管電圧の断層像の画素値で割って算出することができる。デュアルエネルギー撮影は、同一部位を位置ずれがないように撮影している。このため、同一の画素位置では同じ物質が存在している。したがってその物質のエネルギー比を算出することができる。尚、この画素値の比は、本発明における、第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データに基づく被検体の断層像に対する第１Ｘ線と第２Ｘ線との相違情報、の一例である。

区分条件設定部３６は、画素値比算出部３５において算出された画素値の比に基づき、被検体の画像中の物質を示す画素を区分するために画素値の範囲を設定する。尚、設定は、例えばモニタ６により表示された画素値の比の情報に基づき、入力装置２に入力することによって設定される。

＜Ｘ線ＣＴ装置１００の動作フローチャート＞
図２は、本実施例のＸ線ＣＴ装置１００についての動作の概要を示すフローチャートである。
ステップＰ１では、被検体ＨＢをクレードル１２に乗せ、位置合わせを行う。ここでは、クレードル１２の上に乗せられた被検体ＨＢは各部位の基準点に走査ガントリ２０のスライスライト中心位置を合わせる。そして、スカウト像収集を行う。スカウト像撮影では、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを固定させ、クレードル１２を直線移動させながらＸ線検出器データのデータ収集動作を行う。ここでは、スカウト像は通常０度，９０度のビュー角度位置で撮影する。図２中の右側は、０度で胸部付近を撮影したスカウト像ＳＣＴの例である。このスカウト像上から断層像の撮影位置を計画できる。

ステップＰ２では、スカウト像上に撮影する断層像の位置、大きさを表示させながら撮影条件設定を行う。スカウト像中に示した点線は、断層像画像の位置である。本実施例では、コンベンショナルスキャン、ヘリカルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン、ヘリカルシャトルスキャンなどの複数のスキャンパターンを有している。コンベンショナルスキャンとは、クレードル１２をｚ軸方向に所定の間隔で移動するごとにＸ線管２１及び多列Ｘ線検出器２４を有するガントリ回転部１５を回転させてＸ線投影データを取得するスキャン方法である。ヘリカルスキャンとは、ガントリ回転部１５が回転しながらクレードル１２を一定速度で移動させ、Ｘ線投影データを収集する撮影方法である。可変ピッチヘリカルスキャンとは、ヘリカルスキャンと同様にガントリ回転部１５を回転させながらクレードル１２の速度を可変させてＸ線投影データを収集する撮影方法である。ヘリカルシャトルスキャンとは、ヘリカルスキャンと同様にガントリ回転部１５を回転させながらクレードル１２を加速・減速させて、ｚ軸の正方向又はｚ軸の負方向に往復移動させてＸ線投影データを収集するスキャン方法である。これらの複数の撮影を設定すると、１回分の全体としてのＸ線線量情報の表示を行う。

断層像の撮影条件設定においては、Ｘ線ＣＴ装置１００の自動露出機構を用いることにより、被検体ＨＢの被曝を最適化することもできる。また、この断層像撮影条件設定において、いわゆるデュアルエネルギー撮影のために、Ｘ線管電圧を８０ｋＶと１４０ｋＶとに設定できる。また、デュアルエネルギー撮影における自動露出機構においては、加重加算に基づくデュアルエネルギー画像の最終的な画像のノイズ指標値が設定したノイズ指標値にほぼ等しくなるように、Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶとの撮影条件を定めることができる。また、画像ノイズがほぼ等しくなるように撮影条件を定めることは、Ｘ線被曝最適化の観点から好ましい。

ステップＰ３ないしステップＰ９では、断層像撮影を行う。ステップＰ３において、Ｘ線データ収集を行う。ここでヘリカルスキャンによってデータ収集を行う場合には、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを被検体ＨＢの回りに回転させ、かつ、撮影テーブル１０上のクレードル１２を直線移動させながら、Ｘ線検出器データのデータ収集動作を行う。そして、ビュー角度ｖｉｅｗと、検出器列番号ｊと、チャネル番号ｉとで表わすＸ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）（ｊ＝１〜ＲＯＷ，ｉ＝１〜ＣＨ）にｚ軸座標の位置情報Ｚｔａｂｌｅ（ｖｉｅｗ）を付加させる。このようにヘリカルスキャンにおいては、一定速度の範囲のＸ線検出器データ収集を行う。こヘリカルシャトルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン時にＸ線投影データを三次元画像再構成する場合に、このｚ軸座標の位置情報は用いられる。ステップＰ３においては、同じ部位の８０ｋＶのＸ線管電圧を用いたＸ線投影データと１４０ｋＶのＸ線管電圧を用いたＸ線投影データの収集が行われる。

ステップＰ４では、前処理部３３がＸ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して前処理を行い、投影データに変換する。具体的には、オフセット補正を行い、対数変換を行い、Ｘ線線量補正を行い、そして感度補正を行う。
ステップＰ５では、前処理部３３がビームハードニング補正を行う。ここでは、前処理した投影データＤ１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、ビームハードニング補正を行う。

ステップＰ６において、画像再構成部３４はｚフィルタ重畳処理を行う。ここでは、ビームハードニング補正した投影データＤ１１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、ｚ軸方向（列方向）のフィルタをかけるｚフィルタ重畳処理を行う。すなわち、各ビュー角度における前処理後、ビームハードニング補正した投影データＤ１１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ） （ｉ＝１〜ＣＨ，ｊ＝１〜ＲＯＷ）に対し、例えば列方向フィルタサイズが５列のフィルタをかける。

ステップＰ７において、画像再構成部３４は再構成関数重畳処理を行う。すなわち、Ｘ線投影データを周波数領域に変換するフーリエ変換（Fourier Transform）を行い、再構成関数を掛け、逆フーリエ変換する。
ステップＰ８において、画像再構成部３４は三次元逆投影処理を行う。ここでは、再構成関数重畳処理した投影データＤ３（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、三次元逆投影処理を行い、逆投影データＤ３（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。画像再構成する画像はｚ軸に垂直な面である。以下の再構成領域はｘｙ平面に平行なものとする。

ステップＰ９において、画像再構成部３４は後処理を行う。逆投影データＤ３（ｘ，ｙ，ｚ）に対して画像フィルタ重畳、ＣＴ値変換などの後処理を行い、断層像Ｄ３１（ｘ，ｙ，ｚ）を得る。
ステップＰ１０において、画像表示部は画像再構成した断層像を表示する。断層像の例として、図２の右側に断層像ＴＭを示す。
尚、ステップＰ４からステップＰ１０までの処理は、ステップＰ３において収集した８０ｋＶのＸ線管電圧を用いたＸ線投影データと１４０ｋＶのＸ線管電圧を用いたＸ線投影データについて処理される。

ステップＰ１１において、画像表示部はデュアルエネルギー断層像ＤＴＭの表示を行う。ここでは、まず、画像再構部３４は、ステップＰ１０において得られたＸ線管電圧１４０ｋＶで得た断層像とＸ線管電圧８０ｋＶの断層像の各画素の比を求め、その比に応じて画素領域を区分する。そして、区分された領域の内の一部の領域について、Ｘ線管電圧１４０ｋＶで得た断層像又は投影データとＸ線管電圧８０ｋＶの断層像又は投影データとを所望の物質を消去するための加重減算係数を用いた加重減算処理の結果得られたデュアルエネルギー画像とし、他の領域は、例えばステップＰ１０において得られたＸ線管電圧１４０ｋＶで得た画像とＸ線管電圧８０ｋＶの画像、若しくはそれらの平均画像等、Ｓ／Ｎ比が高い画像として、最終的なデュアルエネルギー画像ＤＴＭを得る。

次に、上記ステップＰ１０における処理について、実施例を用いてさらに詳細に説明する。
（実施例１）
本実施例においては、断層像空間おいてデュアルエネルギー画像の再構成を行う例について図３のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップ１０１において、Ｘ線管電圧１４０ｋＶで得た断層像とＸ線管電圧８０ｋＶの断層像の各画素の比を求める処理を行う。尚、この画素値の比は、本発明における、第１Ｘ線投影データ及び第２Ｘ線投影データに基づく被検体の断層像に対する第１Ｘ線と第２Ｘ線との相違情報、の一例である。

図４（ａ）は、例えば、グラフの縦軸にＸ線管電圧８０ｋＶの断層像での各画素値Ｌ−ＨＵを取り、横軸にＸ線管電圧１４０ｋＶの断層像での各画素値Ｈ−ＨＵを取った図である。この図に示されるのように、例えば造影剤の主成分であるヨウ素Ｉｏ、カルシウムといった、被検体中の物質の画素値Ｌ−ＨＵと画素値Ｈ−ＨＵの比（グラフ中の傾き）は、理想的には物質毎に一定となり、実際は、“Ｒａｎｇｅ”で示された範囲内に入ることが考えられる（骨では約１．５前後、造影剤Ｉｏでは約１．７〜１．８）。

具体的には、画像値比算出部３５により、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像の画素値をｇ８０（ｘ，ｙ）とし、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの断層像の画素値をｇ１４０（ｘ，ｙ）とすると、画素値の比ｒ（ｘ，ｙ）を、ｇ８０（ｘ，ｙ）／ｇ１４０（ｘ，ｙ）で算出することができる。このように、画素値比算出部３５はこの全画素の画素値の比を１画素ごとに計算する。しかし、画素値の比を１×２画素、２×２画素の領域のように大きくすることもできる。領域を大きくするとノイズ成分が取れ、消去物質の除去精度をより向上することがあるため、操作者が、画素値の比を算出する対象画素の数を選択可能とすることが、さらに好ましい。

次に、ステップ１０２により、操作者は入力装置２を使って消去したい物質を選択して、その物質の画素値の比の範囲（レンジ）を区分条件設定部３６により設定する。範囲（レンジ）は、例えば所定の値Ｒ±数％で可変できるようにする。尚、この区分により、物質毎に領域を区分することができため、この区分された領域を、それぞれカラーマップを割り付けることで、各原子又は各物質の色分けして表示してもよい。図４（ｂ）は、ヨウ素Ｉｏとカルシウムが区分されて表示された比画像の一例である。

また、図４（ｃ）は、画素値の比が約１．５前後であるカルシウムＣａ成分のみを画素領域を表示したものである。
区分に用いる画素値の比ｒ（ｘ，ｙ）の傾きの範囲は、区分条件設定部３６により設定することができる。尚、設定は、例えばモニタ６により表示された画素値の比の情報に基づき、入力装置２に入力することによって設定される。ここでは、最終的に消去したい物質の画素値の比の範囲を設定する。具体的には、比の範囲そのものを入力してもよいし、物質を選択することにより比の範囲が自動的に選択されるようにしてもよいし、物質の選択により比の範囲のデフォルト値を表示し、その範囲の幅を調整できるようにしてもよい。

次に、ステップ１０３において、画像再構部３４はその画素比の値が設定値に入っているかを判断する。画像再構部３４は設定値に入っていればステップ１０４へ進み、入っていなければステップ１０５へ進む。例えば、この図では画素位置ｇ（ｘ、ｙ）の画素値の比がカルシウムＣａの範囲に入る。尚、設定した画素値の範囲に入った画素を含む画素領域の特定は、例えばラベリング等の処理にて行うことができる。
次に、ステップ１０４において、画像再構成部３４は、消去したい物質の画素領域、即ち、ステップ１０２において設定した画素値の範囲に入った画素を含む画素領域について、デュアルエネルギー画像を得る。

即ち、画像再構部３４は、断層像空間おいてＸ線管電圧８０ｋＶの断層像ＴＭ１に加重減算係数ｗ１を乗算し、同様にＸ線管電圧１４０ｋＶの断層像ＴＭ２に加重減算係数ｗ２を乗算し、定数Ｃ１とともに加重減算処理ＡＤＤし、デュアルエネルギー断層像ＤＴＭを作成する。また、画像再構部３４は、投影データ空間も同様に加重減算処理ＡＤＤすることでデュアルエネルギー断層像ＤＴＭを得ることができる。

これら加重減算係数ｗ１，ｗ２及び定数Ｃ１は、抽出したい原子、強調したい原子、表示上で消したい原子又は部位により定まる。例えば、加重減算処理はＣＴ値の近い骨、石灰化を構成するカルシウム成分（Ｃａ成分）と、ヨウ素を主成分とする造影剤（Ｉｏｄｉｎｅ成分）とを分離するために、カルシウム成分を表示上で消すと、つまり画素値を０にすると造影剤成分が抽出され、強調して表示することができる。また反対に、加重減算減算処理は造影剤成分を表示上で消すと、つまり画素値を０にするとカルシウム成分が抽出され、骨や石灰化の部分を強調して表示することができる。尚、加重加算係数としては、ステップ１０２で設定した所定の値Ｒを用いた加重減算係数を用いてもよく、ステップ１０１において求めた各画素の比を用いた加重減算係数を用いてもよい。

このときに用いる断層像空間は、前処理部３３により前処理及びビームハードニング補正が補正済であるとする。また、Ｘ線投影データにおいても、前処理部３３が前処理及びビームハードニング補正したＸ線投影データを用いるとする。特にビームハードニング補正では、各Ｘ線管電圧において水と等価でない物質の部分を水と等価なＸ線透過経路長にすることにより、水以外の物質のＸ線管電圧依存性をより正しく評価することができる。
以上より、画像再構部３４は、断層像空間と投影データ空間とにおいて造影剤等価画像（造影剤を消去した画像）、カルシウム等価画像（カルシウムを消去した画像）などを作成することができる。

一方、ステップ１０５において、画像再構部３４は、画素値の比の設定した値に入っていない場合に、画素位置ｇ（ｘ、ｙ）に断層像ＴＭ１もしくは断層像ＴＭ２のＣＴ値を入力する。又は、画素位置ｇ（ｘ、ｙ）に入力する画素を断層像ＴＭ１、断層像ＴＭ２、又は断層像ＴＭ１と断層像ＴＭ２との平均値にする。

即ち、図５に示すように、デュアルエネルギー画像によって示される消去したカルシウム成分の画素領域（図中、黒で表示）を、断層像ＴＭ１、断層像ＴＭ２、又は断層像ＴＭ１と断層像ＴＭ２との平均画像におけるカルシウム成分の画素領域に置き換わり、最終的なデュアルエネルギー断層像ＤＴＭを得ることができる。

ステップ１０６において、画像再構部３４は、処理した全ての画素位置ｇ（ｘ、ｙ）を表示することで最終的なデュアルエネルギー断層像ＤＴＭを表示することができる。画素値の比の設定値に入っていない画素位置ｇ（ｘ、ｙ）は、断層像ＴＭ１、断層像ＴＭ２又はそれらの平均値が入っているためＳ／Ｎが低下しておらず、コントラストが高い画像にすることができる。

ステップＳ１０７において、操作者はデュアルエネルギー断層像ＤＴＭが満足できるかを判断する。操作者は目的とする強調画像を得ることができない場合に、ステップＳ１０２に戻り画素値の比の値、もしくはその許容幅（レンジ）を変化させ、目的物質の分離を試みることができる。

以上のように、消去したい物質を選択することでデュアルエネルギー画像ＤＴＭを画像再構成するが、さらに、消去したい物質を追加することで、より抽出されたデュアルエネルギー断層像ＤＴＭを作成できる。

（実施例２）
本実施例においては、投影データ空間おいてデュアルエネルギー画像の再構成を行う例について説明する。

まず、実施例１のステップ１０１における処理と同様の、Ｘ線管電圧１４０ｋＶで得た断層像とＸ線管電圧８０ｋＶの断層像の各画素の比を求める処理を行う。
次に、前記比の値が割り当てられた各画素を、仮想検出器上に再投影し、画素の座標及び比の値をデータとして備えた、サイノグラムで示される仮想投影データを得る。

次に、実施例１のステップ１０２における処理と同様に、画素値の比の許容幅（レンジ）を区分条件設定部３６により設定する。
次に、実施例１のステップ１０３において、各仮想投影データのその画素比の値が設定値に入っているかを判断する。

次に、ステップ１０４において、画像再構成部３４は、消去したい物質の画素領域、即ち、ステップ１０２において設定した画素値の範囲に入った各仮想投影データと同じ画素位置の投影データを用いて、デュアルエネルギー画像を得る。
詳しくは、画像再構部３４は、実施例１と同じ加重減算係数を用い、投影データ空間おいてＸ線管電圧８０ｋＶの投影データに加重減算係数ｗ１を乗算し、同様にＸ線管電圧１４０ｋＶの投影データに加重減算係数ｗ２を乗算し、定数Ｃ１とともに加重減算処理ＡＤＤし、加重減算後の投影データを用いた画像再構成処理により、デュアルエネルギー断層像ＤＴＭを作成する。
その後の処理は、実施例と同様のため、説明を省略する。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
上記実施例では、ステップ１０２において、消去したい物質の画素の比のレンジを設定したが、設定したレンジに含まれない物質を消去する、即ち設定したレンジに含まれない画素に対しデュアルエネルギー画像を得るようにしてもよい。
また、上記実施例においては、二次元画像の処理を説明したが、三次元画像の処理に適用することもできる。

上記実施形態においては、Ｘ線管電圧１４０ｋＶとＸ線管電圧８０ｋＶを用いているが、他のＸ線管電圧においても同様にデュアルエネルギー撮影を行うことができる。また、本実施例においては、石灰化強調画像、骨強調画像を用いているが、他の物質に対しても同様の効果を出すことができる。なお、本実施例における画像再構成法は、従来公知のフェルドカンプ法による三次元画像再構成法でもよい。さらに、他の三次元画像再構成方法でもよい。又は二次元画像再構成でも良い。

上記実施形態は、走査ガントリ２０が傾斜していない場合について記載しているが、走査ガントリ２０が傾斜した、いわゆるチルト・スキャンの場合でも同様な効果を出すことができる。また本実施例は、生体信号にＸ線データ収集が同期しない場合について記載しているが、生体信号、特に、心拍信号に同期させても同様な効果を出すことができる。

また、上記実施形態では、多列Ｘ線検出器２４を使っているが、フラットパネルＸ線検出器に代表するマトリクス構造の二次元Ｘ線エリア検出器、又は１列のＸ線検出器においても同様の効果を出せる。なお、本実施例においては、撮影テーブル１０のクレードル１２をｚ方向に動かしているが、走査ガントリ２０又は走査ガントリ２０内の回転部１５を撮影テーブル１０のクレードル１２に対して動かすことによっても、相対的に同様な効果を得ることができる。

上記実施形態では、医用Ｘ線ＣＴ装置１００を元について記載されているが、産業用Ｘ線ＣＴ装置１００、又は、他の装置と組み合わせたＸ線ＣＴ−ＰＥＴ装置，Ｘ線ＣＴ−ＳＰＥＣＴ装置などにおいても利用できる。

本発明の実施例にかかるＸ線ＣＴ装置１００を示すブロック図である。 本実施例のＸ線ＣＴ装置１００についての動作の概要を示すフローチャートである。 デュアルエネルギー断層像DＴＭを生成するフローチャートを示す。 （ａ）は、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの断層像の各画素値Ｈ−ＨＵとＸ線管電圧８０ｋＶの断層像の各画素値Ｌ−ＨＵとの画素値比を示すグラフである。 （ｂ）は、比画像の一例を示す概念図である。 （ｃ）は、カルシウム成分の画像領域を示す概念図である。 デュアルエネルギー断層像ＤＴＭの画像生成方法の概念図である。

符号の説明

１ … 操作コンソール１
２ … 入力装置２
３ … 中央処理装置３ （３３ … 前処理部，３４ … 画像再構成部，３５ … … 画素値比算出部）
５ … データ収集バッファ
６ … モニタ
７ … 記憶装置
１０ … 撮影テーブル
１２ … クレードル
１５ … ガントリ回転部
２０ … 走査ガントリ
２１ … Ｘ線管
２２ … Ｘ線制御部
２３ … コリメータ
２４ … 多列Ｘ線検出器２４
２５ … データ収集装置（ＤＡＳ）
２６ … 回転制御部
２８ … ビーム形成Ｘ線フィルタ２８
２９ … ガントリ制御部
ＳＣＴ … スカウト画像
ＴＭ … 断層像
ＤＴＭ … デュアルエネルギー断層像
Ｉｏ … 造影剤
Ｃａ … カルシウム（骨）

Claims (16)

1. 被検体に、第１エネルギースペクトルを有する第１Ｘ線と前記第１エネルギースペクトルとは異なる第２エネルギースペクトルを有する第２Ｘ線とを被検体に照射するＸ線照射部と、
   前記Ｘ線照射部により照射された第１Ｘ線に基づく前記被検体の第１Ｘ線投影データ及び前記第２Ｘ線に基づく前記被検体の第２Ｘ線投影データを収集するＸ線データ収集部と、
   前記第１Ｘ線投影データ及び前記第２Ｘ線投影データに基づき、前記被検体の画像に対する前記第１Ｘ線と前記第２Ｘ線との相違情報を求め、前記相違情報に基づき、前記画像を少なくとも２つの画素領域に区分し、前記区分された画素領域のうちの一部の画素領域のみを、複数のエネルギースペクトルのＸ線投影データに基づく加重減算処理によって得られたデュアルエネルギー画像とする画像再構成部と、
   を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記画像再構成手段は、前記被検体の画像に対する前記第１Ｘ線と前記第２Ｘ線の相違情報として、前記第１Ｘ線投影データを用いて画像再構成した前記第１画像と前記第２Ｘ線投影データを用いて画像再構成した第２画像との画素値の比を求めることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記Ｘ線ＣＴ装置は、前記被検体の画像の画素領域を区分するための前記第１Ｘ線と前記第２Ｘ線との相違情報に係る基準を設定する区分条件設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記相違情報に係る基準は、前記被検体に含まれる複数種の物質毎に設定可能であることを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記Ｘ線ＣＴ装置は、前記被検体の画素領域を区分するための基準として、前記第１画素と前記第２画素の画素値の比の範囲を設定する区分条件設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記画像再構成手段は、前記第１Ｘ線投影データを用いた第１画像の画像再構成及び前記第２Ｘ線投影データを用いた第２画像の画像再構成をそれぞれ行い、前記区分された画素領域のうちの他の一部を、前記第１Ｘ線投影データを用いて画像再構成した前記第１画像、前記第２Ｘ線投影データを用いて画像再構成した第２画像及び前記第１画像と前記第２画像の平均画像のうちの一つとすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記画像再構成手段は、前記第１Ｘ線投影データを用いて画像再構成した前記第１画像と前記第２Ｘ線投影データを用いて画像再構成した第２画像との加重減算処理により前記デュアルエネルギー画像を得ることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記画像再構成手段は、前記第１Ｘ線投影データと前記第２Ｘ線投影データとを加重減算処理した後画像再構成してデュアルエネルギー画像を得ることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 被検体に、第１エネルギースペクトルを有する第１Ｘ線と前記第１エネルギースペクトルとは異なる第２エネルギースペクトルを有する第２Ｘ線とを被検体に照射することにより収集された、前記第１Ｘ線に基づく前記被検体の第１Ｘ線投影データ及び前記第２Ｘ線に基づく前記被検体の第２Ｘ線投影データに基づき、前記被検体の画像に対する前記第１Ｘ線と前記第２Ｘ線との相違情報を求め、前記相違情報に基づき、前記画像を少なくとも２つの画素領域に区分し、前記区分された画素領域のうちの一部の画素領域のみを、複数のエネルギースペクトルのＸ線投影データに基づく加重減算処理によって得られたデュアルエネルギー画像とする画像再構成部
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
10. 前記画像再構成手段は、前記被検体の画像に対する前記第１Ｘ線と前記第２Ｘ線の相違情報として、前記第１Ｘ線投影データを用いて画像再構成した前記第１画像と前記第２Ｘ線投影データを用いて画像再構成した第２画像との画素値の比を求めることを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
11. 前記画像処理装置は、前記被検体の画像の画素領域を区分するための前記第１Ｘ線と前記第２Ｘ線との相違情報に係る基準を設定する区分条件設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の画像処理装置。
12. 前記相違情報に係る基準は、前記被検体に含まれる複数種の物質毎に設定可能であることを特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
13. 前記画像処理装置は、前記被検体の画素領域を区分するための基準として、前記第１画素と前記第２画素の画素値の比の範囲を設定する区分条件設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の画像処理装置。
14. 前記画像再構成手段は、前記第１Ｘ線投影データを用いた第１画像の画像再構成及び前記第２Ｘ線投影データを用いた第２画像の画像再構成をそれぞれ行い、前記区分された画素領域のうちの他の一部を、前記第１Ｘ線投影データを用いて画像再構成した前記第１画像、前記第２Ｘ線投影データを用いて画像再構成した第２画像及び前記第１画像と前記第２画像の平均画像のうちの一つとすることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか一項に記載の画像処理装置。
15. 前記画像再構成手段は、前記第１Ｘ線投影データを用いて画像再構成した前記第１画像と前記第２Ｘ線投影データを用いて画像再構成した第２画像との加重減算処理により前記デュアルエネルギー画像を得ることを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
16. 前記画像再構成手段は、前記第１Ｘ線投影データと前記第２Ｘ線投影データとを加重減算処理した後画像再構成してデュアルエネルギー画像を得ることを特徴とする請求項９ないし請求項１４のいずれか一項に記載の画像処理装置。