JP2018012018A - エックス線画像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象体の特性に基づいて単一エネルギーエックス線画像と多重エネルギーエックス線画像の少なくとも一方を生成するエックス線画像装置及びエックス線画像生成方法を提供する。【解決手段】本発明によるエックス線画像装置は、エックス線を発生させて対象体に照射するエックス線発生部と、前記対象体を透過したエックス線を検出して前記対象体に関する画像信号を取得するエックス線検出部と、前記対象体に関する画像信号を分析して前記対象体の特性を判断し、該判断された特性に基づいて単一エネルギーエックス線画像又は多重エネルギーエックス線画像の少なくとも一方を生成する制御部とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、対象体にエックス線を透過させてエックス線画像を生成するエックス線画像装置に関し、特に、対象体の内部組織間の区別を容易にするエックス線画像装置に関する。

エックス線画像装置とは、対象体にエックス線を照射し、対象体を通過したエックス線を分析することによって対象体の内部構造を把握できるようにする装置のことを指す。
対象体を構成する組織によってエックス線の透過性が異なるため、それを数値化した減衰係数（ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を用いて対象体の内部構造を画像化することができる。

最近では、対象体の内部組織間のコントラストを上げるために、互いに異なるレベルのエネルギーを有する複数のエックス線からエックス線画像を得る方法が開発されており、それらに関する様々な研究、開発の進行が急務となっているという課題がある。

本発明は上記従来のエックス線画像装置における課題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、対象体の特性に基づいて単一エネルギーエックス線画像及び多重エネルギーエックス線画像の少なくとも一方を生成するエックス線画像装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明によるエックス線画像装置は、エックス線を発生させて対象体に照射するエックス線発生部と、前記対象体を透過したエックス線を検出して前記対象体に関する画像信号を取得するエックス線検出部と、前記対象体に関する画像信号を使用して、単一エネルギーエックス線画像及び複数の多重エネルギーエックス線画像を生成する制御部と、生成された前記単一エネルギーエックス線画像及び前記複数の多重エネルギーエックス線画像を表示するディスプレイと、を備えることを特徴とする。

前記制御部は、前記対象体に関する前記画像信号を解析して前記対象体の特性を判定することが好ましい。
前記エックス線検出部は、異なるエネルギー帯に応じて、検出された前記エックス線を分離し、分離された前記エックス線から前記異なるエネルギー帯に応じた複数の画像信号を取得してもよい。
前記ディスプレイは、前記複数の多重エネルギーエックス線画像のうちの少なくとも１つの画像よりも大きなサイズを有する前記単一エネルギーエックス線画像を表示することが好ましい。
前記ディスプレイは、前記単一エネルギーエックス線画像よりも大きな前記複数の多重エネルギーエックス線画像のうちの少なくとも１つを表示してもよい。
前記ディスプレイは、生成された前記単一エネルギーエックス線画像と前記複数の多重エネルギーエックス線画像とをともに、スクリーン上に表示してもよい。

本発明に係るエックス線画像装置によれば、対象体の組織特性に基づいて単一エネルギーエックス線画像及び多重エネルギーエックス線画像の少なくとも一方を生成することによって、効率よく画像を分析することができるという効果がある。

本発明の実施形態によるエックス線画像装置の概略的な構成を示すブロック図である。 エックス線画像装置のうち、乳房撮影のためのエックス線画像装置の一実施形態を示す全体外観図である。 一般的な乳房組織の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るエックス線画像装置の具体的な構成及び制御を示すブロック図である。 エックス線画像装置から照射可能なエックス線のエネルギー帯域を示すグラフである。 人体を構成する物質毎のエックス線減衰係数の変化を概略的に示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係るエックス線画像装置の構成及び制御を示すブロック図である。 光子計数ディテクタ（ＰＣＤ）の簡略的な回路図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るエックス線画像装置の構成及び制御を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るエックス線画像生成方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係るエックス線画像生成方法を説明するためのフローチャートである。 本発明のさらに他の実施形態に係るエックス線画像生成方法を説明するためのフローチャートである。 本発明のさらに他の実施形態に係るエックス線画像生成方法を説明するためのフローチャートである。 本発明のさらに他の実施形態に係るエックス線画像生成方法を説明するためのフローチャートである。

次に、本発明に係るエックス線画像装置及びエックス線画像生成方法を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態によるエックス線画像装置の概略的な構成を示すブロック図である。
図１を参照すると、エックス線画像装置１００は、エックス線を発生させて対象体に照射するエックス線発生部１１０、対象体を透過したエックス線を検出するエックス線検出部１２０、検出されたエックス線を用いて対象体の特性を判断し、その結果に基づいて単一エネルギーエックス線画像又は多重エネルギーエックス線画像を生成する制御部１３０、及び生成されたエックス線画像を表示するディスプレイ部１４０を備える。

エックス線発生部１１０は、一定レベルのエネルギーを有するエックス線を発生させて対象体に照射する。
エックス線発生部１１０は、電源供給部（図示せず）から供給される電源によりエックス線を発生させるもので、供給される管電圧によってエックス線のエネルギーを制御でき、管電流及びエックス線露出時間によってエックス線の強度又は線量を制御することができる。

エックス線発生部１１０から照射されるエックス線は、単色光（ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ）エックス線でもよく、多色光（ｐｏｌｙｃｈｒｏｍａｔｉｃ）エックス線でもよいが、説明の便宜のために、以下に詳述する実施形態ではエックス線発生部から多色光エックス線を照射するとして説明する。

したがって、エックス線発生部１１０は、所定のエネルギー帯域を有するエックス線を照射し、照射されるエックス線のエネルギー帯域は上限と下限により定義される。
エックス線のエネルギーは、平均エネルギー、最大エネルギー、エネルギー帯域などにより表すことができ、以下に詳述するエックス線画像装置の実施形態では、エックス線のエネルギー帯域又はエネルギー帯域の最大エネルギーによりエックス線のエネルギーを表すものとする。

エネルギー帯域の上限、すなわち、照射されるエックス線の最大エネルギーは管電圧の大きさによって調節し、エネルギー帯域の下限、すなわち、照射されるエックス線の最小エネルギーは、エックス線発生部１１０の内部又は外部に設けられたフィルタにより調節することができる。
フィルタを用いて低エネルギー帯域のエックス線をフィルタリングすることによって、照射されるエックス線の平均エネルギーを上げることができる。

エックス線検出部１２０は、対象体を透過したエックス線を検出し、検出されたエックス線を電気的な信号に変換する。
エックス線発生部１１０から照射されたエックス線は対象体を透過しながら減衰するが、エックス線が照射された部分を構成する組織の特性又はエックス線が照射された部分の厚さによってエックス線の減衰率が変わるため、対象体の内部構成によって検出されるエックス線の量が異なってくる。
したがって、エックス線検出部１２０で変換された電気的な信号を用いて対象体を画像化できることから、エックス線検出部１２０から出力する信号は一種の画像信号といえる。

エックス線検出部１２０は、互いに異なるエネルギー帯域に対する複数の画像信号を取得することができ、複数の画像信号を取得する方式には、エックス線発生部１１０から互いに異なるエネルギー帯域を有する複数のエックス線をそれぞれ照射し、それをエックス線検出部１２０でそれぞれ検出する方式と、エックス線発生部１１０で所定のエネルギー帯域を有するエックス線を一回照射し、エックス線検出部１２０で当該エックス線を特定エネルギー帯域別に分離する方式と、がある。
ここでいう「互いに異なるエネルギー帯域」とは、エネルギー帯域の上限及び下限の少なくとも一方が異なるエネルギー帯域のことを指す。エックス線画像装置の実施形態では上記の２方式とも適用可能であり、具体的な適用例については後述する。

制御部１３０は、エックス線検出部１２０から取得した画像信号を分析して対象体の特性を判断する。
ここで、対象体の特性としては、対象体を構成する組織の構造、各組織の割合、特定組織の緻密度のうち少なくとも一つとすることができ、その他にも、その特性によって分析しやすいエックス線画像が変わるものであれば、制御部１３０で判断する対象体の特性とすることができる。

制御部１３０は、対象体の特性判断の結果に基づいて単一エネルギーエックス線画像又は多重エネルギーエックス線画像の少なくとも一方を生成する。
ここで、単一エネルギーエックス線画像とは、一般的に用いられるエックス線画像で、単一エネルギー帯域のエックス線を検出して生成されたエックス線画像を意味し、多重エネルギーエックス線画像とは、互いに異なるエネルギー帯域を有する複数のエックス線を検出し、それらを用いて組織間のコントラストを増加させたエックス線画像を意味する。

単一エネルギー帯域のエックス線から生成される画像信号は、信号対雑音比（ＳＮ比）に優れており、これにより、単一エネルギーエックス線画像は、空間分解能及びコントラストが高い。
多重エネルギーエックス線画像は、組織間のコントラストが高いため、病変などの特定組織を判別するのに有用である。

そのため、対象体の特性に対応して、組織間コントラストの高い画像が要求される場合には多重エネルギーエックス線画像を生成し、組織間コントラストの高い画像が要求されない場合には、信号対雑音比に優れた単一エネルギーエックス線画像を生成する。

一例として、制御部１３０は、対象体が脂肪組織よりも実質組織の割合が高い緻密な組織特性を有する場合には、組織間コントラストの増加した多重エネルギーエックス線画像を生成し、対象体が脂肪組織の割合が実質組織の割合よりも高い組織特性を有する場合には、単一エネルギーエックス線画像を生成することができる。

また、制御部１３０は、事前撮影（Ｐｒｅ−ｓｈｏｔ）により取得された画像信号を分析して、エックス線発生部１１０に供給される管電圧と管電流の大きさ及びエックス線露出時間などの撮影条件を制御することができる。
事前撮影は、本撮影に先立ってエックス線撮影条件を対象体の特性に合うように調節するための撮影で、管電流及びエックス線露出時間を調節してエックス線の線量を低くした状態で行われる。

また、制御部１３０は、エックス線発生部１１０でエックス線の発生のために用いられるターゲット物質（正極）又は発生したエックス線のフィルタリングのために用いられるフィルタを選択することもある。

ディスプレイ部１４０は、制御部１３０で最終的に生成したエックス線画像を表示し、使用者が画像分析を用いた診断を行えるようにする。

対象体を人体とするとき、診断目的によって人体の胸部、口腔、乳房、及びその他各種の骨を撮影するためにエックス線画像装置を用いることができ、撮影部位によってエックス線画像装置の構造がやや異なることがある。

エックス線画像装置は、その撮影部位に制限はないが、説明の便宜のために、以下に詳述する実施形態では、乳房を撮影するエックス線画像装置（Ｍａｍｍｏｇｒａｐｈｙ：マンモグラフィー）の主な例としてエックス線画像装置の具体的な動作を説明する。

図２は、エックス線画像装置のうち、乳房撮影のためのエックス線画像装置を例示する全体外観図であり、図３は、一般的な乳房組織の構成を示す断面図である。

図２を参照すると、乳房を撮影するためのエックス線画像装置１００には、エックス線発生部１１０及びエックス線検出部１２０を支持する筺体１０６と、乳房を圧迫する圧迫パドル２０とが設けられている。
エックス線検出部１２０と圧迫パドル２０との間に対象体の乳房を位置させ、圧迫パドル２０で乳房を圧迫して乳房の厚さを減少させた状態で、エックス線発生部１１０からエックス線を照射してエックス線撮影を行う。

制御部１３０は、乳房の特性に基づいてエックス線撮影条件を制御することができ、そのために、エックス線画像装置は、乳房の特性を把握するための事前撮影（Ｐｒｅ−ｓｈｏｔ）を実行する。

制御部１３０は、事前撮影により取得された画像信号を分析して乳房の密度及び圧迫された乳房の厚さを推定又は算出し、これらの情報を分析要素（ｆａｃｔｏｒ）として対象体の特性に合う撮影条件を設定する。
圧迫された乳房の厚さに関する情報は、圧迫パドル２０から伝達されてもよい。

制御部１３０は、エックス線画像装置の動作全般を制御するワークステーション（又はホスト装置）に備えられるが、制御部はその機能によって他の構成要素と区別されるものであるから、その位置には制限がない。

図３を参照すると、乳房５０の組織は、乳房の周りを囲みながら形態を保持させる線維組織５１、乳房全体に分布する脂肪組織５２、母乳を生産する乳腺組織５３、母乳の移動通路である乳管組織５４などで構成されている。
この中、乳腺組織５３及び乳管組織５４などのように母乳の生産及び供給に係わる組織を乳房の実質組織という。実質組織は、エックス線に対する吸収特性が腫瘍などの病変に似ている。そのため、実質組織が多く分布している乳房のエックス線画像では病変を検出し難く、実質組織が少なく分布している乳房のエックス線画像は相対的に病変を検出しやすい。

したがって、エックス線画像装置１００で対象体を乳房５０とする場合には、対象体の乳房５０が、実質組織が多く分布している緻密乳房であると、組織間コントラストの向上した多重エネルギーエックス線画像を生成し、緻密乳房でないと、信号対雑音比に優れた単一エネルギーエックス線画像を生成すればよい。

上述したように、多重エネルギーエックス線画像を生成する方式には、エックス線発生部１１０から互いに異なるエネルギー帯域を有する複数のエックス線をそれぞれ照射する方式と、エックス線検出部１２０で検出されたエックス線をエネルギー帯域別に分離する方式があり、これらの方式によって具体的な実施形態が異なってくる。
以下、エックス線画像装置の具体的な実施形態に係る動作について説明する。

図４は、本発明の一実施形態によるエックス線画像装置の具体的な構成及び制御を示すブロック図である。
本実施形態に係るエックス線画像装置２００は、多重エネルギーエックス線画像を生成するために互いに異なるエネルギー帯域のエックス線をそれぞれ照射し、本撮影の前に事前撮影を行う。

エックス線発生部２１０、エックス線検出部２２０、及びディスプレイ部２４０の基本的な動作は図１で上述した通りである。

制御部２３０は、エックス線検出部２２０で取得した画像信号を分析して対象体の特性を判断する画像分析部２３１、対象体の特性に基づいてエックス線撮影条件を設定する撮影制御部２３２、及びエックス線検出部２２０で取得した画像信号を用いて単一エネルギーエックス線画像又は多重エネルギーエックス線画像を生成する画像処理部２３３を備える。

エックス線発生部２１０は、まず、事前撮影を行うために、本撮影に比べて線量が低いエックス線を対象体に照射し、エックス線検出部２２０は、対象体を透過したエックス線を検出して対象体に関する画像信号を取得する。
一実施例として、エックス線の線量を４ｍＡｓ程度に調節して事前撮影を行うことができる。

画像分析部２３１は、エックス線検出部２２０で取得した画像信号を分析して対象体の特性を判断する。
例えば、対象体が乳房である場合に、画像分析部２３１は乳房の緻密度を判断することができる。
図３で上述した通り、乳房の実質組織が発達した場合には乳房組織中の病変の有無が判別し難く、乳房中の実質組織の発達度合を乳房の緻密度という。

画像分析部２３１で乳房の緻密度を判断する一実施例として、エックス線検出部２２０で取得した画像信号から乳房領域を抽出し、乳房領域から実質組織と推定される領域を抽出した後、乳房領域の全体面積に対する実質組織領域の面積割合を算出する。
こうして算出された値を乳房の緻密度とすることができる。

具体的には、実質組織に該当する領域は、画像信号の明度値や強度値が高く示されると推定されるので、あらかじめ設定された第１の基準値と画像信号の明度値又は強度値とをピクセル領域ごとに比較する。
画像信号の明度値又は強度値が第１の基準値を超えると、当該ピクセル領域は実質組織に該当すると推定する。
ここで、実験、統計又は理論によって第１の基準値を予め設定することができる。

撮影制御部２３２は、画像分析部２３１で判断した対象体の特性に基づいて本撮影を制御する。
具体的には、撮影制御部２３２は、対象体の特性に基づいて本撮影で単一エネルギーエックス線画像を撮影するか、或いは多重エネルギーエックス線画像を撮影するかを判断、決定し、その結果に基づいてエックス線発生部２１０を制御する。
すなわち、対象体の特性が単一エネルギーエックス線画像に対応する場合単一エネルギーエックス線画像を撮影するようにし、対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応する場合多重エネルギーエックス線画像を撮影するようにする。

対象体が乳房である場合に、画像分析部２３１で算出された乳房の緻密度があらかじめ設定された第２の基準値を超えると、対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応する場合であるとし、越えないと、単一エネルギーエックス線画像に対応する場合であるとすることができる。
ここで、第２の基準値は、対象体の乳房が緻密乳房であるか否かを判断する基準値を意味する。

第２の基準値は、設計者又は使用者があらかじめ設定することができ、一例として、ＢＩ−ＲＡＤＳ（Ｂｒｅａｓｔ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ ａｎｄ Ｄａｔａｂａｓｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の分類基準によって緻密度が５０％を超えると緻密乳房と判断するように設定することができる。これに限定されず、エックス線画像装置２００では実験又は統計によって他の基準値を設定してもよい。

また、撮影制御部２３２は、対象体の特性に基づいて、エックス線発生部２１０に供給する管電圧、管電流、エックス線露出時間などの撮影条件を制御することもできる。

対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応するものである場合、エックス線発生部２１０は、本撮影のために、互いに異なるエネルギー帯域を有する複数のエックス線をそれぞれ照射する。
ここで、照射されるエックス線のエネルギー帯域は、対象体の種類又は対象体の特性に基づいて設定されたものでよい。

図５は、エックス線画像装置から照射可能なエックス線のエネルギー帯域を示すグラフである。
図５を参照すると、エックス線発生部は、第１のエネルギー帯域Ｅ１のエックス線、第２のエネルギー帯域Ｅ２のエックス線、及び第３のエネルギー帯域Ｅ３のエックス線を照射することができ、これらの複数のエネルギー帯域は部分的に重なり合うこともある。

各エネルギー帯域のエックス線を照射する一実施例として、第１のエネルギー帯域Ｅ１のエックス線を照射するために、エックス線発生部２１０に２５ｋＶｐの管電圧を供給して、２５ｋｅＶを最大エネルギーＥ１ｍａｘとして有するエックス線を発生させる。
そして、エックス線発生部２１０の内部又は外部に設けられたフィルタを用いて、照射されるエックス線の最小エネルギーＥ１ｍｉｎを１０ｋｅＶに調節する。
これにより、第１のエネルギー帯域（Ｅ１：１０〜２５ｋｅＶ）を有するエックス線が照射される。

同様に、第２のエネルギー帯域Ｅ２のエックス線を照射するために、エックス線発生部１１０に３５ｋＶｐの管電圧を供給して、３５ｋｅＶを最大エネルギーＥ２ｍａｘとして有するエックス線を発生させ、フィルタを用いて照射されるエックス線の最小エネルギーＥ２ｍｉｎを１５ｋｅＶに調節する。
これにより、第２のエネルギー帯域（Ｅ２：１５〜３５ｋｅＶ）を有するエックス線が照射される。

同様に、第３のエネルギー帯域Ｅ３のエックス線を照射するために、エックス線発生部１１０に５０ｋＶｐの管電圧を供給して、５０ｋｅＶを最大エネルギーＥ３ｍａｘとして有するエックス線を発生させ、フィルタを用いて、照射されるエックス線の最小エネルギーＥ３ｍｉｎを３０ｋｅＶに調節する。
これにより、第３のエネルギー帯域（Ｅ３：３０〜５０ｋｅＶ）を有するエックス線が照射される。

再び図４を参照すると、エックス線検出部２２０は、対象体を透過した複数のエックス線をそれぞれ検出し、検出されたエックス線から各エネルギー帯域に対する複数の画像信号を取得して第１の画像処理部２３３ａに伝送する。
第１の画像処理部２３３ａは、受信した画像信号を処理して、組織間コントラストの増加した多重エネルギーエックス線画像を生成する。
以下の実施形態では、第１の画像処理部２３３ａが多重エネルギーエックス線画像を生成するために複数の画像信号に対して行う画像処理を多重エネルギー画像処理と称する。

多重エネルギー画像処理は、互いに異なるエネルギー帯域を有する複数の画像信号から、エックス線吸収特性が相互に似ている軟組織と病変とのコントラストが増加した画像を生成したり、軟組織と硬組織（骨、石灰化物質など）とのコントラストが増加した画像を生成する画像処理方式であり、エックス線画像装置にはいかなる多重エネルギー画像処理方式が適用されてもよい。

以下、多重エネルギー画像処理方式の一つを具体的な実施例として説明する。
図６は、人体を構成する物質別エックス線減衰係数の変化を概略的に示すグラフである。
上述のように、エックス線は、透過する物質の特性によって透過性が異なり、それを数値的に表したのが減衰係数（ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）である。

図６のグラフには、人体を構成する物質のうち、骨、筋肉、及び脂肪に対する、エックス線のエネルギーによる減衰係数の変化を示している。
図６から、骨、筋肉、及び脂肪の減衰係数変化がそれぞれ異なり、エックス線のエネルギーによって各物質別減衰係数差も異なることがわかる。

図６には、骨、筋肉、及び脂肪に対してのみ減衰係数変化を示したが、脂肪を含む種々の軟組織間にも減衰係数変化に相違がある。
したがって、互いに異なるエネルギー帯域に対する複数の画像信号を用いると、一つの画像内で互いに異なる減衰特性を示す物質を分離することができる。

エネルギーＥを有するＮ_０個の光子からなるエックス線の減衰係数をμ（Ｅ）とすると、厚さＴの対象体を通過した後の光子の数Ｎは、下記の数式１で表すことができる。
（数１）
Ｎ＝Ｎ_０×ｅ^{−μ（Ｅ）Ｔ}

エックス線が透過する物質の種類がＭ個の場合に、ｍ番目の物質の厚さをＴｍとすると、上記の数式１を下記の数式２のように表すことができる。
（数２）
Ｎ＝Ｎ_０×ｅ^{−｛μ１（Ｅ）Ｔ１＋μ２（Ｅ）Ｔ２＋…＋μＭ（Ｅ）ＴＭ｝}

上記の式に基づいて、両辺を測定可能なＮ_０で除算し、−ｌｏｇを取ることで、画像画素値が決定される。同様の方式により、Ｌ個の互いに異なるエネルギーＥ１，Ｅ２，…，ＥＬに対してＬ個のエックス線画像を得ると、画素値Ｉ（Ｅ１）は下記の数式３で表すことができる。
（数３）
Ｉ（Ｅ１）＝−ｌｏｇ（Ｎ（Ｅ_１）／Ｎ_０）
＝μ_１（Ｅ_１）Ｔ_１＋μ_２（Ｅ_１）Ｔ_２＋…＋μ_Ｍ（Ｅ_１）Ｔ_Ｍ

したがって、Ｌ個のエックス線画像から各画素に対して上記の数式３のようなＬ個の方程式を得ることができ、これを行列式で表現すると、下記の数式４のようになる。
（数４）
Ｉ＝μ・Ｔ

したがって、Ｌ＝Ｍの場合、物質別分離画像は行列演算Ｔ＝μ^−１・Ｉを計算して得ることができる。
上記の数式４は、理想的な単色光（Ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ）エックス線画像を仮定して誘導した式であるが、一定のエネルギー帯域を有するエックス線画像を用いる場合には、それに合うように上記の数式４を変更して用いることができる。

第１の画像処理部２３３ａで生成する多重エネルギーエックス線画像は、上記の方法により物質別に分離された複数の画像、特定物質のみを分離した画像、物質別に分離された複数の画像を用いて、物質の比率差が正常範囲から外れた部分を異常組織として区別して表示する画像、又は、上記複数の画像を合成し、一つの画像において複数物質がそれぞれ強調して表示された画像であってもよい。

多重エネルギー画像処理方式の他の実施形態として、互いに異なるエネルギー帯域に対して取得された複数の画像信号から、撮影されていない他のエネルギー帯域に対する画像信号を得る方法もある。

図６のグラフに示すように、主に、物質間の減衰係数差は、エックス線のエネルギーが大きくなるほど小さくなり、エックス線のエネルギーが小さくなるほど大きくなる。
そのため、実質組織、脂肪組織、線維組織などの軟組織で構成された乳房に対するエックス線画像を得ようとする場合には、物質間の減衰係数差が大きく現れる低エネルギー帯域のエックス線を用いることが有利である。

しかしながら、低エネルギー帯域のエックス線を用いることは、物理的な特性又はエックス線被爆量の制限により限界があり、よって、エックス線被爆量に大きく制限することなく撮影できる複数のエネルギー帯域に対してそれぞれの画像信号を取得し、それらの画像信号から、物質間の減衰係数差が大きく現れる低エネルギー帯域に対する画像信号を推定することで、物質間コントラストの増加したエックス線画像を生成することができる。

上記の実施形態は、第１の画像処理部２３３ａで多重エネルギーエックス線画像を生成する例示に過ぎず、これらの実施形態にエックス線画像装置が限定されるわけではない。

生成された画像は、ディスプレイ部２４０で表示され、使用者は、コントラストの増加した画像から病変を容易に判別することができる。

再び図４を参照すると、撮影制御部２３２は、対象体の特性が単一エネルギーエックス線画像に対応する場合、すなわち、対象体の乳房が緻密乳房でないと判断された場合には、エックス線発生部２１０が対象体に単一エネルギー帯域のエックス線を照射するようにする。

エックス線検出部２２０は、対象体を透過したエックス線を検出して対象体に関する画像信号を取得する。
取得された画像信号は、第２の画像処理部２３３ｂに伝送され、第２の画像処理部２３３ｂは該画像信号を画像処理してエックス線画像を生成する。
ここでいう画像処理は、一般的な単一エネルギーエックス線画像を生成するためのノイズ除去、エッジ強化、コントラスト調整などの画像処理を意味する。

具体的には、第２の画像処理部２３３ｂは、階調処理及び周波数処理などを用いて画像の階調及び周波数対応特性を制御することができる。
空間周波数処理を用いて診断画像の質を向上させることができ、階調処理を用いて客観的な画像強調（ｉｍａｇｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）を実現することができる。
第２の画像処理部２３３ｂでの画像処理に関する内容は周知の技術であるから、その詳細な説明は省略する。

生成されたエックス線画像は、ディスプレイ部２４０で表示され、使用者は、信号対雑音比（ＳＮ比）に優れているエックス線画像を分析して病変を判別することができる。

上記の実施形態では、事前撮影時に取得された画像信号を分析して対象体の特性を判断するとしたが、図４の実施形態では、本撮影の画像を分析して対象体の特性を判断することも可能である。

具体的には、エックス線発生部２１０が対象体に第１のエネルギー帯域のエックス線を照射し、エックス線検出部２２０が対象体を透過したエックス線を検出して画像信号を取得する。
ここで、第１のエネルギー帯域は、単一エネルギーエックス線画像を生成できるエネルギー帯域に該当するもので、事前撮影により設定されてもよく、事前撮影無しに対象体の種類（胸部、腹部、乳房、その他骨格など）に基づいて設定されてもよい。
例えば、対象体が胸部の場合は、最大エネルギーを１４０ｋｅＶとする高エネルギー帯域を第１のエネルギー帯域に設定することができ、対象体が乳房の場合は、最大エネルギーを３０ｋｅＶとする低エネルギー帯域を第１のエネルギー帯域に設定することができる。

取得された画像信号は、画像分析部２３１に伝送され、画像分析部２３１は画像信号を分析して対象体の特性を判断する。
対象体の特性を判断する方法は、前述の通りである。

画像分析部２３１で判断した対象体の特性が多重エネルギーエックス線に対応する場合、撮影制御部２３２は、エックス線発生部２１０が第２のエネルギー帯域乃至第ｎのエネルギー（ｎ≧２、整数）帯域のエックス線を照射するようにし、エックス線検出部２２０は当該エックス線をそれぞれ検出して画像信号に変換する。
ここで、ｎは対象体の特性によって設定することができ、ｎの順序とエネルギーレベルとは相関がない。

例えば、対象体が胸部の場合は、ｎ＝２に設定して、最大エネルギーを７０ｋｅＶとするエネルギー帯域のエックス線を照射することができ、対象体が乳房の場合は、ｎ＝２に設定して、最大エネルギーを５０ｋｅＶとするエネルギー帯域のエネルギーを照射することができる。
高エネルギー及び低エネルギーは相対的な概念であり、対象体が胸部である場合は、最大エネルギーを７０ｋｅＶとするエネルギー帯域のエックス線が低エネルギー帯域のエックス線になり、対象体が乳房の場合は、最大エネルギーを５０ｋｅＶとするエネルギー帯域のエックス線が高エネルギー帯域のエックス線になり得る。

変換された画像信号は、第１の画像処理部２３３ａに伝送され、第１の画像処理部２３３ａは、第１のエネルギー帯域に対応する画像信号と残りのエネルギー帯域に対応する画像信号を多重エネルギー画像処理して、組織間コントラストの増加した多重エネルギーエックス線画像を生成し、それをディスプレイ部２４０に表示する。

画像分析部２３１で判断された対象体の特性が単一エネルギーエックス線画像に対応する場合、エックス線をさらに照射することなく、第１のエネルギーエックス線信号を第２の画像処理部２３３ｂに伝送して単一エネルギーエックス線画像を生成する。

以上、エックス線発生部で複数のエックス線を照射して多重エネルギーエックス線画像を取得する方式を適用した実施形態を説明した。
以下では、エックス線検出部でエネルギー帯域別にエックス線を分離する方式を適用した実施形態について説明する。

図７は、本発明の他の実施形態に係るエックス線画像装置の構成及び制御を示すブロック図である。
図７を参照すると、エックス線画像装置３００は、エックス線を発生させて対象体に照射するエックス線発生部３１０、対象体を透過したエックス線を検出して画像信号を取得するエックス線検出部３２０、検出されたエックス線を用いて対象体の特性を判断し、その結果に基づいて単一エネルギーエックス線画像又は多重エネルギーエックス線画像を生成する制御部３３０、及び生成されたエックス線画像を表示するディスプレイ部３４０を備える。

エックス線発生部３１０は、エックス線の線量を低くして事前撮影を行うことができ、この時、エックス線発生部３１０で照射するエックス線は、広いエネルギー帯域を含む広帯域エックス線でよい。
ここで、広帯域とは、互いに異なる複数の単一エネルギー帯域を含むエネルギー帯域を意味する。照射されるエックス線のエネルギー帯域は対象体の種類によって異なるように設定することができ、例えば、対象体が胸部の場合は、１０〜１４０ｋｅＶのエネルギー帯域を有するエックス線を照射することができ、対象体が乳房の場合は、１０〜５０ｋｅＶのエネルギー帯域を有するエックス線を照射することができる。

照射されたエックス線は、対象体を透過し、対象体を透過したエックス線はエックス線検出部３２０により検出される。
エックス線検出部３２０は、光子計数ディテクタ（Ｐｈｏｔｏｎ Ｃｏｕｎｔｉｎｇ Ｄｅｃｔｏｒ：以下、ＰＣＤと記す）を備えており、検出されたエックス線をエネルギー帯域別に分離することができる。
図８に、ＰＣＤの簡略的な回路図を示す。

図８を参照すると、ＰＣＤ５００は、エックス線を検出するセンサー領域５０１と、信号を読みだす読み出し回路領域５０２とからなり、センサー領域５０１は、フォトダイオードのような受光素子で構成することができる。
これらの両領域は、バンプボンディング（ｂｕｍｐ ｂｏｎｄｉｎｇ）などのボンディングにより接続することができる。
対象体を透過したエックス線がＰＣＤのセンサー領域５０１に到達すると、価電子帯に留まっていた電子がエックス線の光子エネルギーを受けてバンドギャップを飛び越えて伝導帯まで励起する。
この励起によって電子−正孔対が空乏領域にも多量発生し、センサー領域５０１に印加された電界により電子と正孔がそれぞれ反対方向に移動する。

電界により移動した電子又は正孔は、バンプボンディングを通じて読み出し回路領域５０２に入力され、読み出し回路領域５０２の増幅器５０２ａは、一つの光子から発生した入力電荷を蓄積（ｃｈａｒｇｉｎｇ）し、それに対応する電圧信号を出力する。
出力された電圧信号は比較器５０２ｂに入力され、分離しようとするエネルギー帯域に対応する電圧を閾電圧として入力すると、比較器５０２ｂは、入力された電圧信号と閾電圧とを比較し、その結果をパルス形態で計数器５０２ｃに出力する。
計数器５０２ｃは、単位時間当たり比較器の出力パルスを計数することで、入射したエックス線から、一定エネルギー帯域におけるエックス線の大きさ（光子の数で表現される。）を測定する。

対象体を透過したエックス線を第１のエネルギー帯域、第２のエネルギー帯域、第３のエネルギー帯域に分離して検出する場合に、読み出し回路領域５０２には各エネルギー帯域に対応する３個の比較器を設けることができる。

エックス線検出部３２０から最終的に出力する信号は、エネルギー帯域別エックス線画像信号であり、本実施形態において、エックス線画像信号は、ピクセル当たりの光子の数に関する情報を含む。
エックス線検出部３２０から出力する信号は、第１のエネルギー画像信号、第２のエネルギー画像信号、及び第３のエネルギー画像信号であってもよく、分離されていない全体エネルギー帯域における画像信号であってもよい。

ただし、事前撮影時には対象体の特性のみを判断すればよく、ディスプレイ部３４０に出力される画像は本撮影で再び撮影するので、エックス線検出部３２０がエネルギー帯域別にエックス線を分離せずに全体エネルギー帯域における画像信号のみを出力することも可能である。

再び図７を参照すると、制御部３３０は、画像信号を分析して対象体の特性を判断する画像分析部３３１、画像分析部３３１の分析結果に基づいてエックス線発生部３１０又はエックス線検出部３２０を制御する撮影制御部３３２、及び多重エネルギーエックス線画像又は単一エネルギーエックス線画像を生成する画像処理部３３３を備える。

画像分析部３３１は、エックス線検出部３２０から出力した画像信号のうち少なくとも一つを分析して対象体の特性を判断する。
分析に用いられる画像信号は、第１のエネルギー画像信号、第２のエネルギー画像信号、第３のエネルギー画像信号、及び全体エネルギー帯域における画像信号のいずれであってもよい。

画像分析部３３１は、対象体の組織特性を判断することができ、一実施例として、対象体が乳房であるとき、乳房の緻密度を判断することができる。
画像分析部３３１の具体的な動作は、前述の実施形態で説明した通りであり、ここではその具体的な説明を省略する。

撮影制御部３３２は、画像分析部３３１の判断結果に基づいて、対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応するか、或いは単一エネルギーエックス線画像に対応するかを判断、決定し、その結果に基づいてエックス線発生部３１０又はエックス線検出部３２０を制御して本撮影を始める。

対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応する場合は、エックス線発生部３１０から事前撮影時に照射したエックス線よりも大きい線量を有する広帯域エックス線を対象体に照射し、エックス線検出部３２０は、対象体を透過したエックス線を検出する。
照射されるエックス線のエネルギー帯域は、事前撮影時に照射されたエックス線のエネルギー帯域と同一にしてもよく、対象体の特性に基づいて新しく設定してもよい。

エックス線検出部３２０は、エックス線を検出して電圧信号に変換し、変換された電圧信号を一定エネルギー帯域別に分離する。ここで、分離されるエネルギー帯域は、撮影制御部３３２又は使用者が対象体の種類によって設定したものであってもよく、撮影制御部３３２が画像分析部３３１で分析した対象体の特性によって設定したものであってもよい。
対象体に関する画像信号は、エネルギー帯域別に取得され、取得された画像信号は第１の画像処理部３３３ａに伝送される。

第１の画像処理部３３３ａは、エネルギー帯域別の複数の画像信号を多重エネルギー画像処理して組織間コントラストの向上した多重エネルギーエックス線画像を生成し、ディスプレイ部３４０に表示する。
第１の画像処理部３３３ａの具体的な画像処理動作は、前述の実施形態で説明した通りである。

上述の実施形態では事前撮影で取得された画像信号を分析して対象体の特性を判断するとしたが、エックス線画像装置のさらに他の実施形態では、本撮影で取得された画像信号を分析して対象体の特性を判断することも可能である。

図９は、本発明のさらに他の実施形態に係るエックス線画像装置の構成及び制御を示すブロック図である。

複数のエックス線画像を取得するためにエックス線をエネルギー帯域別に分離して検出する方式を適用する場合には、本撮影時にもエックス線の線量を少なくすることができ、一応エックス線を照射した後に対象体の特性に合うエネルギー帯域を設定することができるので、事前撮影を実行しなくてもよい。
図９の実施形態に係るエックス線画像装置４００は、事前撮影の実行有無にかかわらず、本撮影で取得された画像信号を分析するとする。

エックス線発生部４１０から複数のエネルギー帯域を含む広帯域エックス線を対象体に照射する。
対象体を透過したエックス線はエックス線検出部４２０で電気信号に変換され、ＰＣＤを備えているエックス線検出部４２０は、変換された電気信号を、対象体の種類によってあらかじめ設定されたエネルギー帯域別に分離したり、対象体の特性判断に用いられるエネルギー帯域のみを分離したり、或いは、分離せずに全体エネルギー帯域に対する画像信号を取得する。

制御部４３０の画像分析部４３１は、対象体に関する画像信号を分析して対象体の特性を判断する。
この時、対象体の特性判断に用いられる画像信号はエックス線検出部４２０で変換された画像信号の一つであり、エックス線検出部４２０でエックス線をあらかじめ設定されたエネルギー帯域別に分離した場合には、分離されたエネルギー帯域から一つのエネルギー帯域を選択して当該帯域の画像信号を分析することができる。
例えば、対象体が乳房の場合は、低エネルギー帯域に該当する画像信号を分析することができ、対象体が胸部の場合は、高エネルギー帯域に該当する画像信号を分析することができる。
対象体の特性判断に関する具体的な動作は、前述の実施形態で説明した通りである。

撮影制御部４３２は、画像分析部４３１で判断した対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応するか、或いは単一エネルギーエックス線画像に対応するかを判断、決定する。

以下、多重エネルギーエックス線画像又は単一エネルギーエックス線画像を生成する具体的な実施形態を説明する。
エックス線検出部４２０で複数のエネルギー帯域別に複数の画像信号を取得した場合、これらの複数の画像信号を、エックス線検出部４２０又は制御部４３０に設けられたメモリー（図示せず）に記憶させる。

撮影制御部４３２で対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応すると判断された場合は、メモリーが複数の画像信号を第１の画像処理部４３３ａに伝送し、第１の画像処理部４３３ａは、多重エネルギー画像処理によって組織間コントラストの増加した多重エネルギーエックス線画像を生成する

撮影制御部４３２で対象体の特性が単一エネルギーエックス線画像に対応すると判断された場合は、メモリーが複数の画像信号のいずれか一画像信号を第２の画像処理部４３３ｂに伝送する。
ここで、第２の画像処理部４３３ｂから伝送される画像信号は、対象体の種類又は特性によって選択されたものでもよく、画像分析部４３１で用いられた画像信号でもよい。

そして、エックス線検出部４２０が対象体の特性判断に用いられるエネルギー帯域のみを分離した場合には、対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応するものである場合、複数のエネルギー帯域のうち、分離されていない残りの帯域についてもエックス線を分離して、各エネルギー帯域に対する画像信号、及び対象体の特性判断に用いられた画像信号を第１の画像処理部４３３ａに伝送し、対象体の特性が単一エネルギーエックス線画像に対応するものである場合、特性判断に用いられた画像信号を第２の画像処理部４３３ｂに伝送する。

また、エックス線検出部４２０がエックス線を分離せずに全体エネルギー帯域のエックス線を画像信号に変換した場合には、対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応するものである場合、エックス線検出部４２０は、複数のエネルギー帯域のそれぞれに対して画像信号を取得して第１の画像処理部４３３ａに伝送する。
対象体の特性が単一エネルギーエックス線画像に対応するものである場合、全体エネルギー帯域の画像信号が第２の画像処理部４３３ｂに伝送するか、又はエックス線検出部４２０が対象体の種類又は対象体の特性によって設定された単一エネルギー帯域に対して画像信号を取得して第２の画像処理部４３３ｂに伝送する。

エックス線検出部４２０で分離する複数のエネルギー帯域又は単一エネルギー帯域は、使用者又は撮影制御部４３２が対象体の種類又は対象体の厚さによってあらかじめ設定したものでもよく、撮影制御部４３２が画像分析部４３１で判断した対象体の特性によって設定したものでもよい。

以上の実施形態では、対象体の特性に基づいて多重エネルギーエックス線画像及び単一エネルギーエックス線画像のいずれか一方を生成して表示するとしたが、エックス線画像装置は、多重エネルギーエックス線画像、単一エネルギーエックス線画像の両方を生成して表示する実施形態も含むことができる。

以下、エックス線画像生成方法の実施形態について詳細に説明する。
図１０は、本発明の一実施形態に係るエックス線画像生成方法を説明するためのフローチャートである。
本実施形態は、多重エネルギーエックス線画像を取得するためにエックス線を複数回照射する方式を適用する実施形態のうち、事前撮影時に取得された画像信号を分析する場合に関する。

図１０を参照すると、まず、事前撮影のために対象体にエックス線を照射する（ステップＳ６１１）。
この時に照射されるエックス線は、本撮影に比べて管電流と露出時間を低く調節してエックス線の線量を少なくしたエックス線であり、該エックス線のエネルギー帯域は対象体に対して適切な値に設定する。
例えば、対象体が胸部の場合には１２０〜１４０ｋｅＶ程度の高エネルギー帯域を設定でき、対象体が乳房の場合には１０〜３０ｋｅＶ程度の低エネルギー帯域を設定することができる。

次に、対象体を透過したエックス線を検出して（ステップＳ６１２）、画像信号を取得する（ステップＳ６１３）。
前述したように、対象体を透過したエックス線は、エックス線検出部でピクセル別に検出され、検出されたエックス線は電気信号に変換される。
ここで、電気信号はアナログ信号でもよく、デジタル信号でもよい。ピクセル別電気信号を全体ピクセルに対応するように全部まとめると対象体に関する一つの画像を取得できるので、該電気信号は対象体に関する画像信号に該当する。

次に、取得した画像信号を分析して対象体の特性を判断する（ステップＳ６１４）。
対象体の特性は、対象体の内部構造に関する特性のうち、画像分析に影響を及ぼす特性とすることができ、例えば、対象体の組織の構成、各組織の割合、特定組織の割合の一つとすることができる。

具体的には、対象体が乳房である場合には乳房の緻密度を判断する。
乳房の緻密度は、全体乳房組織に対する実質組織の割合で表すことができ、実質組織の推定基準になる基準値は、実験、統計又は理論によってあらかじめ設定することができる。

判断された対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応するものであると判断されると（ステップＳ６１５のはい）、本撮影を用いて多重エネルギーエックス線画像を生成する。

そのために、互いに異なるエネルギー帯域を有する複数のエックス線をそれぞれ対象体に照射する（ステップＳ６１６）。
これは、エックス線発生部からエックス線を複数回照射することを意味し、エックス線は順次に照射されるとよい。
照射されるエックス線のエネルギー帯域及びエックス線の照射回数は、対象体の種類によってあらかじめ設定されたものでもよく、画像信号を分析して判断された対象体の特性によって設定されたものでもよい。

照射されたエックス線は対象体を透過し、対象体を透過した複数のエックス線をそれぞれ検出して複数の画像信号に変換する（ステップＳ６１６）。
図１０では、複数のエックス線を照射した後にそれらを検出する例を記載したが、これは説明の便宜のための記載に過ぎず、エックス線画像生成方法は、一番目のエックス線を照射して検出した後に、その次のエックス線を照射して検出する実施例も含む。

次に、複数の画像信号を多重エネルギー画像処理して多重エネルギーエックス線画像を生成する（ステップＳ６１８）。
ここで、多重エネルギー画像処理は、複数の画像信号から組織間コントラストの向上した一つの画像を取得するための処理で、その具体的な工程は、前述の実施形態で説明した通りである。

そして、生成された多重エネルギーエックス線画像をディスプレイ部に表示する（ステップＳ６１９）。
使用者は、緻密乳房を組織間コントラストの高い多重エネルギーエックス線画像を用いて分析することによって、病変の有無を効率よく判別することができる。

一方、ステップＳ６１５で判断された対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応するものでない場合（ステップＳ６１５のいいえ）、すなわち、対象体の特性が単一エネルギーエックス線画像に対応するものである場合、本撮影を用いて単一エネルギーエックス線画像を生成する。

そのために、単一エネルギー帯域のエックス線を対象体に照射する（ステップＳ６２１）。
ここで、照射されるエックス線のエネルギーは、事前撮影時に照射されたエックス線のエネルギーと同一にすることができるが、管電流及び露出時間を増加させてエックス線の線量を事前撮影時に比べて増加させることもできる。

次に、対象体を透過したエックス線を検出して（ステップＳ６２２）画像信号を取得し（ステップＳ６２３）、取得した画像信号を画像処理して単一エネルギーエックス線画像を生成する（ステップＳ６２４）。
ここで、画像処理は、エックス線画像を生成するのに用いられる一般的な画像処理を意味するので、その詳細な説明は省略する。
その後、生成された画像をディスプレイ部に表示する（ステップＳ６１９）。

図１１は、本発明の他の実施形態に係るエックス線画像生成方法を説明するためのフローチャートである。
本実施形態は、多重エネルギーエックス線画像を取得するためにエックス線を複数回照射する方式を適用した実施形態のうち、事前撮影を実行しない場合に関する。

図１１を参照すると、まず、第１のエネルギーエックス線を対象体に照射する（ステップＳ６３１）。
ここで、第１のエネルギーエックス線は、単一エネルギーエックス線画像を生成するのに使用可能なエックス線を意味し、対象体の種類によって異なるように設定することができる。

次に、対象体を透過したエックス線を検出し（ステップＳ６３２）、検出されたエックス線から対象体に関する第１のエネルギー画像信号を取得する（ステップＳ６３３）。
ここで、第１のエネルギー画像信号は、一般的な単一エネルギーエックス線画像を示す画像信号に該当する。

次に、第１のエネルギー画像信号を分析して対象体の特性を判断する（ステップＳ６３４）。
対象体の特性判断に関する説明は、図８で説明した通りである。

対象体の特性を判断した結果、対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応するかどうかを判断し、対応すると判断された場合（ステップＳ６３５のはい）、例えば、対象体の組織が緻密なため、組織間コントラストの向上した画像が要求される場合に、対象体に関する多重エネルギーエックス線画像を生成する。

そのために、対象体に第２のエネルギー乃至第ｎのエネルギー（ｎ≧２、ｎは整数）帯域のエックス線をそれぞれ照射する（ステップＳ６３６）。
ここで、第２のエネルギー乃至第ｎのエネルギー帯域は互いに異なるエネルギー帯域であり、第１のエネルギー帯域とも異なるエネルギー帯域である。
エックス線はエックス線発生部から順次に照射され、第１のエネルギー乃至第ｎのエネルギーは、単にエックス線の照射順序を示すもので、エネルギーレベルとは関係していない。エックス線のエネルギーレベル及び互いに異なるエネルギー帯域の数（ｎ）は、対象体の種類によってあらかじめ設定されたものでもよく、画像信号を分析して判断された対象体の特性によって設定されたものでもよい。

次に、対象体を透過した第２のエネルギー乃至第ｎのエネルギーをそれぞれ検出し（ステップＳ６３７）、検出されたエックス線から対象体に関する第２のエネルギー画像信号乃至第ｎのエネルギー画像信号をそれぞれ取得する（ステップＳ６３８）。
図１１では、第２のエネルギー乃至第ｎのエネルギーエックス線を照射した後にそれらを検出する例を記載したが、これは説明の便宜のための記載に過ぎず、エックス線画像生成方法は、第２のエネルギーエックス線を照射して検出した後に、その次のエックス線を照射して検出する実施例も含む。

次に、第１のエネルギー画像信号乃至第ｎのエネルギー画像信号を多重エネルギー画像処理して多重エネルギーエックス線画像を生成し（ステップＳ６３９）、生成された画像をディスプレイ部に表示する（ステップＳ６４０）。
第１のエネルギー画像信号は、対象体の特性判断に用いられた画像信号である。

一方、対象体の特性を判断した結果、ステップＳ６３５で対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応するものでないと判断された場合（ステップＳ６３５のいいえ）、例えば、対象体の組織が緻密でなく、単一エネルギーエックス線画像だけでも病変を判別できる場合には、対象体に関する単一エネルギーエックス線画像を生成する。
そのために、取得した第１のエネルギー画像信号を画像処理して第１のエネルギーエックス線画像を生成し（ステップＳ６４１）、該画像をディスプレイ部に表示する（ステップＳ６４０）。

図１２は、本発明のさらに他の実施形態に係るエックス線画像生成方法を説明するためのフローチャートである。
本実施形態は、多重エネルギーエックス線画像を取得するためにエックス線をエネルギー帯域別に分離して検出する方式を適用した実施形態のうち、事前撮影を行う場合に関する。

図１２を参照すると、まず、事前撮影のために対象体にエックス線を照射する（ステップＳ６５１）。
この時に照射されるエックス線は、管電流と露出時間を低くしてエックス線の線量又は被爆量を小さくしたエックス線である。
このエックス線は、対象体の種類によって設定されたエネルギー帯域を有すものでもよく、複数のエネルギー帯域を含む広帯域エックス線でもよい。

次に、対象体を透過したエックス線を検出し（ステップＳ６５２）、検出されたエックス線から対象体に関する画像信号を取得する（ステップＳ６５３）。
照射されたエックス線が所定のエネルギー帯域を有する多色光エックス線であると、画像信号取得時に対象体に基づく適切なエネルギー帯域に分離することができる。
例えば、対象体が乳房であると、３０ｋｅＶ以下のエネルギー帯域に対する画像信号を取得することができる。

次に、対象体に関する画像信号を分析して対象体の特性を判断する（ステップＳ６５４）。
対象体の特性判断は、前述の実施形態で説明した通りである。

次に、対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応すると判断された場合（ステップＳ６５５のはい）、例えば、対象体の組織が緻密なため、病変の判別のために組織間コントラストの向上した多重エネルギーエックス線画像が要求される場合には、多重エネルギーエックス線画像を生成する。

そのために、対象体にエックス線を照射して本撮影を始める（ステップＳ６５６）。
この時に照射されるエックス線は、所定のエネルギー帯域を有する多色光エックス線でもよく、低エネルギー帯域及び高エネルギー帯域の両方を含むものでもよい。
例えば、対象体が乳房であると、１０〜５０ｋｅＶ帯域を含むエックス線を照射することができる。

次に、対象体を透過したエックス線を検出し（ステップＳ６５７）、検出されたエックス線をエネルギー帯域別に分離して複数の画像信号を取得する（ステップＳ６５８）。
ここで、分離されるエネルギー帯域は、対象体の種類によってあらかじめ設定されたものでもよく、対象体の種類に加えて対象体の特性も考慮して設定されたものでもよい。
複数の画像信号は、エネルギー帯域別画像信号である。

次に、複数の画像信号を多重エネルギー画像処理して、組織間コントラストの向上した多重エネルギーエックス線画像を生成し（ステップＳ６５９）、生成された画像をディスプレイ部に表示する（ステップＳ６６０）。

一方、対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応するものでないと判断された場合（ステップＳ６５５のいいえ）、例えば、対象体の組織が緻密でなく、単一エネルギーエックス線画像からも病変の判別が可能な場合には、単一エネルギーエックス線画像を生成する。

そのために、対象体にエックス線を照射して本撮影を始める（ステップＳ６６１）。
この時、対象体の種類や特性によって設定された特定エネルギー帯域のエックス線を照射してもよく、上記の特定エネルギー帯域を含む広帯域エックス線を照射してもよい。

次に、対象体を透過したエックス線を検出し（ステップＳ６６２）、検出されたエックス線から対象体に関する画像信号を取得する（ステップＳ６６３）。
照射されたエックス線が特定エネルギー帯域を含む広帯域エックス線である場合は、検出された広帯域エックス線から対象体の種類や特性によって設定された特定エネルギーレベルのエックス線を分離し、当該エネルギーレベルに対する画像信号を取得する。

取得した画像信号を画像処理して単一エネルギーエックス線画像を生成し（ステップＳ６６４）、生成された画像をディスプレイ部に表示する（ステップＳ６６０）。

図１３は、本発明のさらに他の実施形態に係るエックス線画像生成方法を説明するためのフローチャートである。
本実施形態は、多重エネルギーエックス線画像を取得するためにエックス線をエネルギー帯域別に分離して検出する方式を適用した実施形態のうち、事前撮影を行わない場合に関する。

図１３を参照すると、まず、対象体にエックス線を照射する（ステップＳ６７１）。
この時に照射されるエックス線は、本撮影のためのもので、対象体によって設定された複数のエネルギー帯域を含むエックス線である。

次に、対象体を透過したエックス線を検出し（ステップＳ６７２）、検出されたエックス線から対象体に関する画像信号を取得する（ステップＳ６７３）。
次に、画像信号を分析して対象体の特性を判断する（ステップＳ６７４）。
対象体の特性判断に関する説明は、前述の実施形態で説明した通りである。

対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応すると判断された場合（ステップＳ６７５のはい）、例えば、対象体の組織が緻密なため、組織間コントラストの向上した画像が要求される場合には、対象体に関する多重エネルギーエックス線画像を生成する。

そのために、ステップＳ６７２で検出されたエックス線をエネルギー帯域別に分離して、各エネルギー帯域に対応する複数の画像信号を取得する（ステップＳ６７６）。
ここで、分離されるエネルギー帯域は、対象体の種類又は対象体の特性によって設定されたものでよい。

取得された複数の画像信号を多重エネルギー画像処理して多重エネルギーエックス線画像を生成し（ステップＳ６７７）、生成された画像をディスプレイ部に表示する（ステップＳ６７８）。

一方、対象体の特性が単一エネルギーエックス線画像に対応すると判断された場合（ステップＳ６７５のいいえ）、例えば、対象体の組織が緻密でなく、単一エネルギーエックス線画像からも病変の判別が可能な場合には、対象体に関する単一エネルギーエックス線画像を生成する。

そのために、ステップＳ６７３段階で取得された画像信号を画像処理して単一エネルギーエックス線画像を生成する（ステップＳ６７９）。
すなわち、検出されたエックス線の全体エネルギー帯域に対応するエックス線画像を生成してもよく、他の実施形態として、ステップＳ６７３で検出されたエックス線から所望のエネルギー帯域のエックス線を抽出し、抽出されたエックス線から画像信号を取得し、この画像信号から単一エネルギーエックス線画像を生成してもよい。
例えば、対象体が乳房の場合は、低エネルギー帯域１０〜３０ｋｅＶのエックス線を抽出することができ、対象体が胸部の場合は、高エネルギー帯域１２０〜１４０ｋｅＶのエックス線を抽出することができる。

生成された画像はディスプレイ部に表示され（ステップＳ６７８）、使用者は、優れた画質の単一エネルギーエックス線画像を分析して病変を判別することができる。

図１４は、本発明のさらに他の実施形態に係るエックス線画像生成方法を説明するためのフローチャートである。
本実施形態は、事前撮影を実行せず、対象体の特性判断前にエックス線をエネルギー帯域別に分離する場合に関する。

図１４を参照すると、まず、対象体にエックス線を照射する（ステップＳ６８１）。
この時に照射されるエックス線は、本撮影のためのもので、対象体によってあらかじめ設定された複数のエネルギー帯域を含む。

次に、対象体を透過したエックス線を検出し（ステップＳ６８２）、検出されたエックス線を上記のエネルギー帯域別に分離して複数の画像信号を取得する（ステップＳ６８３）。
これに加えて、全体エネルギー帯域に対する画像信号も取得することができる。

次に、複数の画像信号のいずれか一つを分析して対象体の特性を判断する（ステップＳ６８４）。
ここで、分析される画像信号は、全体エネルギー帯域に対する画像信号でもよく、対象体に基づく、低エネルギー帯域に対する画像信号又は高エネルギー帯域に対する画像信号でもよい。

対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応すると判断された場合（ステップＳ６８５のはい）、例えば、対象体の組織が緻密なため、組織間コントラストの向上した画像が要求される場合には、多重エネルギーエックス線画像を生成する。

そのために、ステップＳ６８３で取得した複数の画像信号を多重エネルギー画像処理して多重エネルギーエックス線画像を生成し（ステップＳ６８６）、生成された画像をディスプレイ部に表示する（ステップＳ６８７）。

一方、対象体の特性が多重エネルギーエックス線画像に対応しないと判断された場合（ステップＳ６８５のいいえ）、例えば、対象体の組織が緻密でなく、単一エネルギーエックス線画像からも病変の判別ができる場合には、単一エネルギーエックス線画像を生成する。
そのために、上記取得された画像信号の一つを画像処理して単一エネルギーエックス線画像を生成し（ステップＳ６８８）、生成された画像をディスプレイ部に表示する（ステップＳ６８７）。

尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

１００、２００、３００、４００ エックス線画像装置
１１０、２１０、３１０、４１０ エックス線発生部
１２０、２２０、３２０、４２０ エックス線検出部
１３０、２３０、３３０、４３０ 制御部
２３１、３３１、４３１ 画像分析部
２３２、３３２、４３２ 撮影制御部
２３３、３３３、４３３ 画像処理部
２３３ａ、３３３ａ、４３３ａ 第１の画像処理部
２３３ｂ、３３３ｂ、４３３ｂ 第２の画像処理部
１４０、２４０、３４０、４４０ ディスプレイ部
５００ 光子計数ディテクタ（ＰＣＤ）
５０１ センサー領域
５０２ 読み出し回路領域
５０２ａ 増幅器
５０２ｂ 比較器
５０２ｃ 計数器

Claims (15)

1. エックス線を発生させて対象体に照射するエックス線発生部と、
   前記対象体を透過したエックス線を検出して前記対象体に関する画像信号を取得するエックス線検出部と、
   前記対象体に関する画像信号を使用して、単一エネルギーエックス線画像及び複数の多重エネルギーエックス線画像を生成する制御部と、
   生成された前記単一エネルギーエックス線画像及び前記複数の多重エネルギーエックス線画像を表示するディスプレイと、
   を備えることを特徴とするエックス線画像装置。
2. 前記制御部は、前記対象体に関する前記画像信号を解析して前記対象体の特性を判定することを特徴とする請求項１に記載のエックス線画像装置。
3. 前記ディスプレイは、前記単一エネルギーエックス線画像と、前記複数の多重エネルギーエックス線画像のうちの少なくとも１つとから、判定された前記特性に対応する画像を、より大きな尺度で表示することを特徴とする請求項２に記載のエックス線画像装置。
4. 前記特性は、前記対象体の内部組織の構造、各内部組織の比率、及び特定内部組織の密度のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載のエックス線画像装置。
5. 前記エックス線発生部は、前記対象体の種別又は特性に応じて設定されたエネルギー帯を有する前記エックス線を照射することを特徴とする請求項２に記載のエックス線画像装置。
6. 前記エックス線発生部は、事前ショット（Ｐｒｅ−ｓｈｏｔ）のために前記エックス線を照射し、
   前記制御部は、前記事前ショットのために照射した前記エックス線から取得した前記画像信号に基づき、前記対象体の前記特性を判定することを特徴とする請求項２に記載のエックス線画像装置。
7. 前記制御部は、前記単一エネルギーエックス線画像の生成に使用される前記画像信号に基づき、前記対象体の前記特性を判定することを特徴とする請求項２に記載のエックス線画像装置。
8. 前記エックス線検出部は、異なるエネルギー帯に応じて、検出された前記エックス線を分離し、分離された前記エックス線から前記異なるエネルギー帯に応じた複数の画像信号を取得することを特徴とする請求項１に記載のエックス線画像装置。
9. 前記単一エネルギーエックス線画像は、エネルギー帯全体に対応する前記画像信号を使用して生成され、検出された前記エックス線の前記エネルギー帯全体に対応するエックス線画像を備えることを特徴とする請求項８に記載のエックス線画像装置。
10. 前記単一エネルギーエックス線画像は、前記複数の画像信号のうち、前記異なるエネルギー帯の１つに対応する前記画像信号を使用して生成されたエックス線画像を備えることを特徴とする請求項８に記載のエックス線画像装置。
11. 前記複数の多重エネルギーエックス線画像は、前記異なるエネルギー帯に対応する前記複数の画像信号を使用して生成されたエックス線画像を備えることを特徴とする請求項８に記載のエックス線画像装置。
12. 前記ディスプレイは、前記複数の多重エネルギーエックス線画像のうちの少なくとも１つの画像よりも大きなサイズを有する前記単一エネルギーエックス線画像を表示することを特徴とする請求項１に記載のエックス線画像装置。
13. 前記ディスプレイは、前記単一エネルギーエックス線画像よりも大きな前記複数の多重エネルギーエックス線画像のうちの少なくとも１つを表示することを特徴とする請求項１に記載のエックス線画像装置。
14. 前記ディスプレイは、生成された前記単一エネルギーエックス線画像と前記複数の多重エネルギーエックス線画像とをともに、スクリーン上に表示することを特徴とする請求項１に記載のエックス線画像装置。
15. 生成された前記単一エネルギーエックス線画像と前記複数の多重エネルギーエックス線画像とは、前記スクリーン上に互いに隣接して表示されることを特徴とする請求項１４に記載のエックス線画像装置。

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