JP5220309B2 - Ｘ線断層撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、医療用Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置などにおいて、原子の分布に関連したＸ線吸収係数における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（Dual Energy Ｓcan)の断層像を最適化するＸ線ＣＴ装置の技術に関する。

従来、特許文献１が開示するように、二次元Ｘ線エリア検出器によるＸ線ＣＴ装置においては、ある原子の二次元分布の断層像を求める際には、低いＸ線管電圧と高いＸ線管電圧とによる断層像撮影を行い、低いＸ線管電圧の断層像と高いＸ線管電圧の断層像とを得る。そして、その二次元分布を見たい原子ごとにより定められた加重加算係数に従って、低いＸ線管電圧の断層像と高いＸ線管電圧の断層像とを加重加算処理（加重加算係数が例えばプラスであれば加重減算処理）を行うことで、ある原子の分布に関連したＸ線吸収係数におけるＸ線管電圧依存情報の二次元分布、いわゆるデュアルエネルギー撮影の断層像を求めていた。

特開２００３−２４４５４２号公報

しかし、被検体には、太った人もいれば痩せた人もいるのもかかわらずデュアルエネルギー撮影（Dual Energy Ｓcan）の断層像画像再構成を行う加重加算処理の加重加算係数は一定であった。例えば、図３０（ａ）のように、部位が異なることまたは被検体の大きさによるビームハードニングの程度の違いによりデュアルエネルギー撮影の断層像の画質は一定にならない問題があった。また、被検体が成人から子供に変わることもあり、さらに、同一の被検体であっても胸部と脚部とのように部位が変わることもある。このような場合に、ビームハードニングの程度の違いが出てくるため、被検体の断面積またはプロファイル形状（断面の外枠形状）などの被検体の特徴を正確に把握しなければならないという問題があった。

そこで、本発明の目的は、原子の分布に関連したＸ線吸収係数におけるＸ線管電圧依存情報を示す二次元分布断層像、いわゆるデュアルエネルギー撮影の断層像を得るために、適切なビームハードニングおよび適切な加重加算係数を設定できるＸ線断層撮影装置を提供することにある。

本発明は、図３０（ｂ）に示すように被検体の大きさまたは内部構造により、透過するＸ線の線質硬化、つまり、ビームハードニングの強弱の様子は異なってくる。また、図３０（ｃ）に示すように、同じ大きさでも被検体の形状、偏平度によりＸ線の透過経路が長い所と短い所が生じ、ビームハードニングの強弱の様子は異なってくる。つまり、被検体のＸ線透過のしやすさによる大きさを表わすプロファイル面積、または被検体の偏平度を示す楕円率により、ビームハードニングの強弱の様子はある程度推測できる。

デュアルエネルギー撮影（Dual Energy Scan）においては、Ｘ線管電圧の違いによるある物質のＸ線吸収係数の違いを利用して、断層像またはＸ線投影データを加重加算処理して、ある物質を消去したり、強調したりすることができる。このため、被検体の形の違いによるビームハードニングの強弱の違いでも若干デュアルエネルギー撮影の加重加算の係数が少し変化してくる。このため、被検体の幾何学的特徴であるプロファイル面積、楕円率などを用いて、デュアルエネルギー撮影の画像再構成を行う断層像、またはＸ線投影データの加重加算処理の加重加算係数を微調整する必要がある。この加重加算係数を微調整することでデュアルエネルギー撮影の断層像の画質を最適化できることを特徴とするＸ線断層撮影装置を提供することで上記課題を解決する。

第１の観点のＸ線断層撮影装置は、第１エネルギースペクトルを有するＸ線と、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Ｘ線とを被検体に照射するＸ線照射部と、被検体に照射された第１エネルギースペクトルの第１エネルギー投影データと第２エネルギースペクトルの第２エネルギー投影データとを収集するＸ線データ収集部と、第１エネルギー投影データもしくはこの第１エネルギー投影データを画像再構成した第１エネルギー断層像と、第２エネルギー投影データもしくはこの第２エネルギー投影データを画像再構成した第２エネルギー断層像とを、所定の加重加算係数を用いた加重加算処理を行って、デュアルエネルギー像を画像再構成するデュアルエネルギー像画像再構成部と、被検体の幾何学的特徴に応じて、加重加算係数を決定する係数決定部と、を備える。
被検体の幾何学的特徴、たとえば、大きさや形状、偏平度を表わす楕円近似した時の長径と短径の比である楕円率などによって、被検体におけるＸ線の透過経路が変化し、ビームハードニングの強弱は変化する。上記第１の観点におけるＸ線断層撮影装置では、被検体の各z方向座標位置における幾何学的特徴量に応じて、デュアルエネルギー撮影の画像再構成に用いられる加重加算処理の加重加算係数を決定することができる。これにより、デュアルエネルギー撮影の画質を最適にできる。

第２の観点の幾何学的特徴特定部は、Ｘ線照射部およびＸ線データ収集部を被検体に対して一定方向に固定したまま、第１エネルギースペクトルまたは第２エネルギースペクトルのＸ線の一方を照射しながらＸ線照射部およびＸ線データ収集部と被検体とを相対移動させて得られるスカウト像またはこのスカウト像の投影データに基づいて、被検体の幾何学的特徴を特定するものである。
上記第２の観点におけるＸ線断層撮影装置では、本スキャンの前に行われるスカウト像撮影においては、被検体の０度方向（y軸方向、垂直方向）または９０度方向（ｘ軸方向、水平方向）のスカウト像を撮影する。このスカウト像撮影のスカウト像またはスカウト像のＸ線投影データより、被検体の幾何学的特徴量を求めることができる。このため、被検体の各ｚ方向座標位置における幾何学的特徴量に応じて、デュアルエネルギー撮影の画像再構成に用いられる加重加算処理の加重加算係数を微調整して、加重加算処理を最適化することができる。これにより、デュアルエネルギー撮影の画質を最適にできる。

第３の観点の幾何学的特徴特定部は、Ｘ線照射部およびＸ線データ収集部を被検体に対して回転させて、第１エネルギースペクトルまたは第２エネルギースペクトルのＸ線の一方を被検体に対して所定角度方向から照射し、照射して得られた投影データに基づいて、被検体の幾何学的特徴を特定するものである。
上記第３の観点におけるＸ線断層撮影装置では、Ｘ線管およびＸ線データ収集部は回転し、被検体の０度方向、９０度方向のＸ線投影データを収集する。この被検体の０度方向、９０度方向のＸ線投影データより、被検体の幾何学的特徴量を求めることができる。このため、被検体の幾何学的特徴量に応じて、デュアルエネルギー撮影の画像再構成に用いられる加重加算処理の加重加算係数を微調整して、加重加算処理を最適化することができる。これにより、デュアルエネルギー撮影の画質を最適にできる。なお、通常スカウト像撮影に用いられる０度方向または９０度方向だけでなく、任意の方向のＸ線投影データからも被検体の幾何学的特徴量を求めることはできる。

第４の観点の幾何学的特徴特定部は、第３の観点において、Ｘ線照射部およびＸ線データ収集部を被検体に対して回転させて、Ｘ線の照射量を低減した低被曝のＸ線を被検体に照射しながら、Ｘ線照射部およびＸ線データ収集部と被検体とを相対移動させて得られる投影データに基づいて、被検体の幾何学的特徴を特定するものである。
上記第４の観点におけるＸ線断層撮影装置では、低被曝のＸ線を照射して被検体の幾何学的特徴を算出する。いわゆる本スキャン（コンベンショナルスキャン、ヘリカルスキャンなど）における撮影で、任意の方向のＸ線投影データからも被検体の幾何学的特徴量を求めることはできるが、本スキャン前に低被曝のＸ線を照射して被検体の幾何学的特徴量を求めることはできる。

第５の観点の幾何学的特徴特定部は、Ｘ線照射部およびＸ線データ収集部を被検体に対して回転させて、第１エネルギースペクトルおよび第２エネルギースペクトルのＸ線を被検体に対して所定角度方向から照射し、Ｘ線照射部およびＸ線データ収集部と被検体とを相対移動させて得られる投影データに基づいて、被検体の幾何学的特徴を特定するものである。
本スキャンの前に、ヘリカルスキャンで被検体を撮影し、そのz方向に連続した断層像からスカウト像や3次元画像を画像再構成することができる。また、低いＸ線管電圧と高いＸ線管電圧で交互にＸ線データ収集したりしてＸ線データ収集することにより、デュアルエネルギー撮影のヘリカルスカウトスキャンが行える。これにより、被検体の組織情報を含めたデュアルエネルギー撮影のスカウト像や三次元画像が画像再構成することができる。したがって、被検体の幾何学的特徴量および被検体の組織情報を求めることができる。

第６の観点のＸ線断層撮影装置は、第５の観点において、被検体の組織情報が、水等価な部分のプロファイル面積、脂肪等価な部分のプロファイル面積、骨等価な部分のプロファイル面積または造影剤等価な部分のプロファイル面積のいずれか一つを含む。
上記第６の観点におけるＸ線断層撮影装置では、第５の観点におけるデュアルエネルギー撮影のヘリカルスカウトスキャンにより、水等価画像などを得ることができ、これらに基づいて被検体の幾何学的特徴量および被検体の組織情報を求めることができる。

第７の観点の幾何学的特徴特定部は、被検体の体重、身長、年齢および性別のうち少なくとも一つの被検体情報を入力する入力部と、被検体情報に基づいて、あらかじめ記憶している複数の幾何学的特徴の中から適切な幾何学的特徴を特定するものである。
第７の観点におけるＸ線断層撮影装置では、被検体の体重、身長、年令、性別から各z方向の座標位置のプロファイル面積や楕円率は、あらかじめ統計的にデータを集めておく。そして、幾何学的特徴量を予想することが可能である。この統計データに基づき、被検体の幾何学的特徴を大まかに把握するには、体重、年令、性別、もしくはこれらのうちの少なくとも1つで被検体の大まかな体格がわかり、各部の大まかな大きさも予想することができる。これにより、各部の大まかな大きさからプロファイル面積、楕円率が統計的に予想できる。このため、被検体の幾何学的特徴量に応じて、デュアルエネルギー撮影の画像再構成に用いられる加重加算処理の加重加算係数を調整して加重加算処理を最適化することができる。

第８の観点のＸ線断層撮影装置は、被検体の幾何学的特徴量に、被検体のプロファイル面積および楕円率を含む。
第８の観点のＸ線断層撮影装置では、スカウト像のＸ線投影データ、本スキャンのあるビューのＸ線投影データのプロファイル曲線に基づいて、プロファイル面積やそのプロファイル面積を楕円近似した時の楕円の長径と短径の比である楕円率により表される。

第９の観点の幾何学的特徴特定部は、被検体の体軸方向の座標位置ごとに被検体の幾何学的特徴量求めるものである。
上記第９の観点のＸ線断層撮影装置では、各ｚ方向座標位置の被検体の幾何学的特徴量を求めることができる。これらより、被検体の各ｚ方向座標位置でどの程度、Ｘ線ビームハードニングが起きるかが予測できる。このため、被検体の各ｚ方向座標位置における幾何学的特徴量に応じて、デュアルエネルギー撮影の画像再構成に用いられる加重加算処理の加重加算係数を各z方向座標位置ごとにおいて微調整することができる。これにより、デュアルエネルギー撮影の画質を最適にできる。

第１０の観点のＸ線データ収集部は、３６０度のフルスキャンを２スキャン分、または１８０度＋ファン角からなるハーフスキャンを２スキャン分行うことにより第１エネルギー投影データおよび第２エネルギー投影データを収集する。
上記第１０の観点におけるＸ線断層撮影装置では、図１５（ａ）のように３６０度フルスキャンを２スキャン分すれば、低いＸ線管電圧の３６０度フルスキャンのＸ線投影データを１スキャンと、高いＸ線管電圧の３６０度フルスキャンのＸ線投影データを１スキャン分とを得ることができる。また、図１５（ｂ）のように１８０度＋ファン角のハーフスキャンを2スキャン分行えば、低いＸ線管電圧の１８０度＋ファン角ハーフスキャンのＸ線投影データを１スキャン分と、高いＸ線管電圧の１８０度＋ファン角ハーフスキャンのＸ線投影データを１スキャン分とを得ることができる。また、図２４に示すようなスキャンも可能である。

第１１の観点のＸ線断層撮影装置は、２スキャン分のフルスキャンは、第１エネルギースペクトルを有するＸ線によるフルスキャンと、第２エネルギースペクトルを有するＸ線によるフルスキャンとからなり、２スキャン分のハーフスキャンは、第１エネルギースペクトルを有するＸ線によるハーフスキャンと、第２エネルギースペクトルを有するＸ線によるハーフスキャンとからなる。
上記第１１の観点におけるＸ線断層撮影装置では、図１５に示すようなスキャンも可能である。

第１２の観点は、３６０度のフルスキャンは、第１エネルギースペクトルを有するＸ線と第２エネルギースペクトルを有するＸ線とを交互複数回に切り替え、１８０度＋ファン角からなるハーフスキャンは、第１エネルギースペクトルを有するＸ線と第２エネルギースペクトルを有するＸ線とを交互に複数回切り替えるによるハーフスキャンとからなる。
上記第１２の観点におけるＸ線断層撮影装置では、図２４（ｃ）に示すような３６０度フルスキャンを２スキャン分するのに、低いＸ線管電圧と高いＸ線管電圧で交互にＸ線データ収集を行い、後で各ビュー角度のＸ線投影データを組合わせて、低いＸ線管電圧の３６０度フルスキャンのＸ線投影データ１スキャン分と、高いＸ線管電圧の３６０度フルスキャンのＸ線投影データ1スキャン分とを得ることができる。また、図２４（ｄ）に示すようにハーフスキャンでも可能である。

第１３の観点は、Ｘ線照射部は、第１エネルギー投影データおよび第２エネルギー投影データを交互に複数回切り替えて、３６０度のフルスキャンを１スキャン分行う。
第１３の観点におけるＸ線断層撮影装置では、３６０度フルスキャンを１スキャン分行い、その１スキャン中に低いＸ線管電圧と高いＸ線管電圧を切換えながら、低いＸ線管電圧のＸ線データ収集と高いＸ線管電圧のＸ線データ収集を交互に行う。後で各ビューのＸ線投影データを組み合わせて、低いＸ線管電圧の１８０度＋ファン角ハーフスキャンのＸ線投影データ１スキャン分と、高いＸ線管電圧の１８０度＋ファン角ハーフスキャンのＸ線投影データ１スキャン分とを得ることができる。

第１４の観点では、第１２の観点において、第１エネルギー投影データおよび第２エネルギー投影データを交互に複数回切り替えた２スキャン分の異なるビュー角度から、第１エネルギー投影データと第２エネルギー投影データとを収集する。
第１５の観点におけるＸ線断層撮影装置では、第１エネルギー投影データと第２エネルギー投影データとが、ビュー方向に“入れ子”状態になった投影データを使用する。これを組み換えることで第１エネルギー投影データのフルスキャンまたはハーフスキャン分のＸ線投影データ、第２エネルギー投影データのフルスキャンまたはハーフスキャン分のＸ線投影データが各々得られる。

第１５の観点では、第１３の観点において、第１エネルギー投影データおよび第２エネルギー投影データのうち足りない投影データ分に対して補間処理を行う。
第１３の観点におけるＸ線断層撮影装置では３６０度分のビューしかないため一部分のＸ線投影データは足りない。そこで、第１６の観点におけるＸ線断層撮影装置は、足りないＸ線投影データはビュー方向に補間処理、または加重加算処理を行って、低いＸ線管電圧と高いＸ線管電圧の１８０度＋ファン角ハーフスキャン分のＸ線投影データを得ることができる。

本発明のＸ線断層撮影装置によれば、Ｘ線断層撮影装置のコンベンショナルスキャンまたはヘリカルスキャンなどにおいて、原子の分布に関連したＸ線吸収係数におけるＸ線管電圧依存情報を表す断層像の画質を最適化するＸ線断層撮影装置を実現できる効果がある。

＜Ｘ線ＣＴ装置の全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態にかかる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また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に記憶される。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およびテーブル直線移動される。

走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、ビーム形成Ｘ線フィルタ２８と、多列Ｘ線検出器２４と、データ収集装置（ＤＡＳ：Ｄata Acquisition Ｓystem）２５とを具備している。さらに、走査ガントリ２０は、被検体ＨＢの体軸の回りに回転しているＸ線管２１などを制御する回転部コントローラ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とやり取りする制御コントローラ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線の方向にはフィルタの厚さが最も薄く、周辺部に行くに従いフィルタの厚さが増し、Ｘ線をより吸収できるようになっているＸ線フィルタである。このため、円形または楕円形に近い断面形状の被検体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、ビームハードニング処理部３３、画像再構成部３４、デュアルエネルギー像再構成部３５、幾何学特徴特定部３７および係数決定部３７を有している。

ビームハードニング処理部３３は、投影データのビームハードニングを補正処理する。ビームハードニングとは、同一材質でも透過厚さによりＸ線吸収が変化し、ＣＴ画像上のＣＴ値（輝度）が変わってしまう現象で、特に被検体ＨＢを透過した放射線のエネルギー分布が高エネルギー側に偏ることをいう。このため、投影データのスライス方向、チャネル方向に対して、ビームハードニングを補正する。

画像再構成部３４は、前処理部３１で前処理され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。

デュアルエネルギー像再構成部３５は、低エネルギースペクトルのＸ線および高エネルギースペクトルのＸ線による投影データまたは断層像から、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Ｍ−ＣＳＩを画像再構成する。
幾何学特徴特定部３７は、デュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩの最適化するために、ビームハードニングの影響を避けながらデュアルエネルギー撮影の断層像の画質を最適にする。このため、被検体ＨＢのプロファイル面積、楕円率などの幾何学的特徴量を算出する。
係数決定部３８は、この幾何学的特徴量に応じて、デュアルエネルギー撮影の画像再構成の加重加算係数を決定する。この加重加算係数によりデュアルエネルギー像Ｍ−ＣＳＩが最適化される。

＜Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４との配置＞
図２は、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４の配置の鳥瞰図である。図３は、Ｘ線管電圧情報が付加されたＸ線投影データを示す図である。
Ｘ線管２１は、コーンビームと呼ばれるＸ線ビームＣＢを発生する。なお、コーンビームＣＢの中心軸方向がy方向に平行なときを、ビュー角度０度とする。多列Ｘ線検出器２４は、ｚ方向にＪ列、例えば２５６列のＸ線検出器列を有する。また、各Ｘ線検出器列はチャネル方向にＩチャネル、例えば１０２４チャネルのＸ線検出器チャネルを有する。

図２に示すように、Ｘ線管２１のＸ線焦点ＦＰから放射されたＸ線ビームＣＢは、ビーム形成Ｘ線フィルタ２８によって、再構成領域Pの中心では、より多くのＸ線が照射されるように、再構成領域Pの周辺部では、より少ないＸ線が照射されるように、Ｘ線線量を空間的に制御される。その後、再構成領域Pの内部に存在する被検体ＨＢにＸ線が吸収され、その被検体ＨＢを透過したＸ線が多列Ｘ線検出器２４でＸ線検出器データとして収集される。

また、Ｘ線管２１のＸ線焦点から放射されたＸ線ビームＣＢは、Ｘ線コリメータ２３により断層像のスライス厚方向に制御される。つまり、回転中心軸ＩＣにおいてＸ線ビーム幅が制御される。そして、回転中心軸ＩＣ近辺に存在する被検体ＨＢにＸ線が吸収され、その被検体ＨＢを透過したＸ線は、多列Ｘ線検出器２４でＸ線検出器データとして収集される。Ｘ線コントローラ２２は出力しているＸ線のＸ線管電圧値、Ｘ線管電流値をデータ収集装置（ＤＡＳ）へ送る。図３に示すように、Ｘ線データ収集時にビューごとにそのビューのＸ線管電圧値、Ｘ線管電流値をＸ線投影データＤ（１，ｒｏｗ，ｃｈ）に付加させてＸ線データ収集を行うこともできる。

このように、Ｘ線が被検体ＨＢに照射されることによって収集されたＸ線投影データは、多列Ｘ線検出器２４からデータ収集装置（ＤＡＳ）２５へ出力されてＡ／Ｄ変換される。そして、スリップリング３０を経由してデータ収集バッファ５に入力される。その後、そのデータ収集バッファ５に入力されたデータは、記憶装置７のプログラムにより中央処理装置３で処理され、断層像に画像再構成される。その後、その断層像がモニタ６の表示画面に表示される。なお、本実施形態では多列Ｘ線検出器２４を適用した場合であるが、フラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の二次元Ｘ線エリア検出器を適用することもできるし、一列のＸ線検出器を適用することができる。

なお、Ｘ線管２１およびＸ線コントローラ２２は、その時点までに出力されたＸ線出力の履歴に応じたＸ線管の負荷量を常時、中央処理装置３のソフトウェアまたはＸ線コントローラ２２のソフトウェアが管理している。これによりＸ線管２１の出力できる最大Ｘ線出力条件は、それまでにＸ線管２１の出力の履歴に応じて時々刻々と変化する。このようなＸ線管負荷管理理機能により、Ｘ線管２１の破損などがないようにＸ線管２１を防御し、守ることができる。

＜Ｘ線ＣＴ装置の動作フローチャート＞
図４は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置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（スキャノ像、Ｘ線透視像ともいう。）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される。図２中の右側は、０度で胸部付近のを撮影したスカウト像４１の例である。このスカウト像４１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４１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４１中に示した点線は、断層像画像の位置である。本実施形態では、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）、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および多列Ｘ線検出器２４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、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４からなるＸ線データ収集系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Ｘ線管２１および多列Ｘ線検出器２４からなるＸ線データ収集系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Ｘ線管２１および多列Ｘ線検出器２４からなるＸ線データ収集系を回転させながらクレードル１２を加速・減速させて、ｚ軸の正方向または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断層像撮影のために、Ｘ線管２１の低いＸ線管電圧、たとえば８０ｋV、の撮影条件と、高いＸ線管電圧、たとえば１４０ｋV、の撮影条件とを設定できる。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、デュアルエネルギー断層像の最終的な画像のノイズ指標値が設定されたノイズ指標値にほぼ等しくなるように、低いＸ線管電圧の撮影条件と高いＸ線管電圧の撮影条件を定めることができる。また、この時に低いＸ線管電圧の断層像の画像ノイズと高いＸ線管電圧の断層像の画像ノイズがほぼ等しくなるように、各々のＸ線管電圧の撮影条件を定めるのがＸ線被曝最適化の観点からは好ましい。

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とで表わされるＸ線検出器データＤ０（view，j，i）（j＝１〜ＲＯＷ，i＝１〜ＣH）にｚ方向座標位置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。このｚ方向座標位置はＸ線投影データ（Ｘ線検出器データ）に付加させても良いし、また別ファイルとしてＸ線投影データと関連付けて用いても良い。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方向座標位置の情報は用いられる。また、ヘリカルスキャンまたはコンベンショナルスキャンまたはシネスキャン時に用いることにより、画像再構成された断層像の精度改善、画質改善を実現することもできる。

このｚ方向座標位置は撮影テーブル１０のクレードル１２の位置制御データを用いても良いし、撮影条件設定時に設定された撮影動作から予測される各時刻におけるｚ方向座標位置を用いることもできる。また、コンベンショナルスキャンまたはシネスキャンによってＸ線データ収集を行う場合には、撮影テーブル１０上のクレードル１２を、あるｚ方向位置に固定させたまま、Ｘ線データ収集系を１回転または複数回転させてＸ線検出器データのデータ収集を行う。そして、必要に応じて、次のｚ方向位置に移動した後に、再度Ｘ線データ収集系を１回転または複数回転させてＸ線検出器データのデータ収集を行う。

ステップＰ４では、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、ビームハードニング処理部３３がビームハードニング補正を行う。ここでは、前処理された投影データＤ１ (view，j，i)に対して、ビームハードニング補正を行う。この時、検出器の各j列ごとに独立したビームハードニング補正を行なえるため、撮影条件で各Ｘ線データ収集系の管電圧が異なっていれば、列ごとの検出器のＸ線エネルギー特性の違いを補正できる。本実施形態では、被検体ＨＢのプロファイル面積、楕円率などに応じて、ビームハードニング補正の処理を変更する。

ステップＰ６では、画像再構成部３４が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された投影データＤ１１(view，j，i)に対して、ｚ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、各Ｘ線データ収集系における前処理後、ビームハードニング補正された多列Ｘ線検出器Ｄ１１(view，j，i) (i＝１〜ＣH， j＝１〜ＲＯＷ)の投影データに対し、列方向に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。

また、列方向フィルタ係数をチャネルごとに変化させると、画像再構成中心からの距離に応じてスライス厚を制御できる。一般的に、断層像では、再構成中心に比べ周辺部の方が、スライス厚が厚くなる。このため、フィルタ係数を中心部と周辺部で変化させて、スライス厚は周辺部でも画像再構成中心部でもほぼ一様にすることもできる。例えば、列方向フィルタ係数を中心部と周辺部で変化させて、列方向フィルタ係数を中心部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅を広く変化させると共に、周辺部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅をせまく変化させることにより、スライス厚を周辺部と画像再構成中心部との両方においてほぼ一様にすることができる。

このように、多列Ｘ線検出器２４の中心部チャネルと周辺部チャネルとのそれぞれにおいて列方向フィルタ係数を制御することにより、スライス厚を中心部と周辺部とのそれぞれにおいて制御できる。列方向フィルタでスライス厚を弱干厚くすると、アーチファクト、ノイズともに大幅に改善される。これによりアーチファクト改善具合、ノイズ改善具合も制御できる。つまり、三次元画像再構成された断層像つまり、ｘｙ平面内の画質が制御できる。また、その他の実施形態として、列方向（ｚ方向）フィルタ係数を逆重畳（デコンボリューション）フィルタにすることにより、薄いスライス厚の断層像を実現することもできる。また、必要に応じてファンビームのＸ線投影データを平行ビームのＸ線投影データに変換する。

ステップＰ７では、画像再構成部３４が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では、画像再構成部３４が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。画像再構成される画像はｚ軸に垂直な面である。ｘｙ平面に三次元画像再構成される。以下の再構成領域Pはｘｙ平面に平行なものとする。

ステップＰ９では、画像再構成部３４が後処理を行う。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では、画像再構成され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Ｇを示す。
ステップP１１では、デュアルエネルギー像Ｍ−ＣＳＩの表示を行う。ここでは、高いＸ線管電圧で得た高エネルギー投影データもしくはこの高エネルギー投影データを画像再構成した高エネルギー断層像に加重加算係数を乗じた値から、低いＸ線管電圧で得た低エネルギー投影データもしくはこの低エネルギー投影データを画像再構成した低エネルギー断層像を差分して、デュアルエネルギー像Ｍ−ＣＳＩを画像再構成する。

＜デュアルエネルギー撮影＞
上述のようなＸ線ＣＴ装置１００において、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を得る。すなわち、いわゆるデュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩで、弁別したい物質または強調したい物質の二次元分布断層像を得る。

＜＜断層像Ｔからデュアルエネルギー像を得る方法＞＞
図５は、断層像撮影を低いＸ線管電圧と高いＸ線管電圧とで、各々のＸ線管電圧の断層像Ｔを加重加算処理し、デュアルエネルギー撮影した断層像M−ＣＳＩを求める図である。
いわゆるデュアルエネルギー撮影は、あるｚ方向座標位置を、低いＸ線管電圧例えば８０ｋＶの断層像と、高いＸ線管電圧例えば１４０ｋＶの断層像とを加重加算処理することにより所望の物質の定量的な分布画像の断層像M−ＣＳＩを求める。なお、本明細書では、加重係数をプラスとした加重減算処理も加重加算係数をマイナスとした加重加算処理と変わらないことから、加重加算処理という言葉で説明する。

図５に示すように、まず、低いＸ線管電圧のＸ線投影データＤ−Ｌ、高いＸ線管電圧のＸ線投影データＤ−Ｈを求める。画像再構成部３４は、この低いＸ線管電圧のＸ線投影データＤ−Ｌ、高いＸ線管電圧のＸ線投影データＤ−Ｈから、図４で説明したようにステップＰ４からステップＰ９を行い、低いＸ線管電圧の断層像Ｇ−Ｌおよび高いＸ線管電圧の断層像Ｇ−Ｈを画像再構成する。デュアルエネルギー像再構成部３５は、低いＸ線管電圧の断層像Ｇ−Ｌには加重加算係数w１を乗算し、高いＸ線管電圧の断層像Ｇ−Ｈには加重加算係数w２を乗算し、定数Ｃ１とともに加重加算処理を行う。この加重加算係数w１，w２および定数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または部位により定まる。例えばＣＴ値の近い、骨や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）を分離したい場合、カルシウム成分を表示上で消すと、つまりカルシウム成分の画素値を０にすると造影剤成分が抽出され強調されて表示される。また、反対に造影剤成分を表示上で消すと、つまり造影剤成分の画素値を０にするとカルシウム成分が抽出され、骨や石灰化の部分が強調されて表示される。図４では脂肪情報の抽出を示している。

＜＜投影データＤからデュアルエネルギー像を得る方法＞＞
図６は、低いＸ線管電圧で収集されたＸ線投影データＤ−Ｌと高いＸ線管電圧で収集されたＸ線投影データＤ−Ｈの各々のＸ線投影データを加重加算処理し、加重加算処理されたＸ線投影データを画像再構成してデュアルエネルギー撮影した断層像M−ＣＳＩを求める図である。
図５で示した方法では、被検体ＨＢの断面積が大きくなった場合にビームハードニングの影響を受けやすく、被検体ＨＢの断面積の大小で多少、加重加算係数が異なってくる場合がある。これを避けるために、Ｘ線投影データ空間における、いわゆるデュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩの画像再構成を行い、Ｘ線投影データの加重加算処理の前後のいずれか一方においてビームハードニング補正を行いデュアルエネルギー撮影の断層像M−ＣＳＩを得ている。

ここでは、デュアルエネルギー像再構成部３５は、低いＸ線管電圧のＸ線投影データＤ−Ｌに加重加算係数w１を乗算し、高いＸ線管電圧のＸ線投影データＤ−Ｈに加重加算係数w２を乗算し、定数Ｃ１とともに加重加算処理を行っている。
図５で説明した、画像空間、断層像空間におけるデュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩと同様に、この加重加算係数w１，w２および定数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または部位により定まる。例えば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）を分離したい場合、カルシウム成分を表示上で消すと、つまりカルシウム成分の画素値を０にすると造影剤成分が抽出され、強調されて表示される。また、反対に造影剤成分を表示上で消すと、つまり造影剤成分の画素値を０にするとカルシウム成分が抽出され、骨や石灰化の部分が強調されて表示される。

図６の投影データ空間において、画像再構成部３４は、Ｘ線投影データの加重加算処理を用いて、低いＸ線管電圧のＸ線投影データＤ−Ｌ、高いＸ線管電圧のＸ線投影データＤ−Ｈを求め、これらを画像再構成して、低いＸ線管電圧の断層像Ｇ−Ｌ、高いＸ線管電圧の断層像Ｇ−Ｈが求められる。また、この時に用いられるＸ線投影データＤ−ＬまたはＲ−Ｈｉｇｈは、前処理およびビームハードニング補正を行われたＸ線投影データを用いる。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線吸収係数のＸ線管電圧依存性をより正しく評価することができる。

＜＜デュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩのＳ／Ｎ比＞＞
Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶとのヘリカルスカウトスキャンのz方向に連続した断層像を加重加算処理して、いわゆるデュアルエネルギー像Ｍ−ＣＳＩを求める場合に、z方向にデュアルエネルギー撮影の断層像の画質を一定にすることが必要である。そのために、Ｘ線管電圧８０ｋＶのＸ線管電流値とＸ線管電圧１４０ｋＶのＸ線管電流値を制御する必要がある。ここでは、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像の画像ノイズとＸ線管電圧１４０ｋＶの断層像の画像ノイズとを等しくするか、ある一定の比にするようにしている。上記のように、複数のＸ線管電圧の断層像によりデュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩを求める際には、加重加算処理で差画像を得る。このため、元の複数のＸ線管電圧の断層像に比べ、デュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩのＳＮが悪くなる、画像ノイズが悪化するまたは画質が落ちるという特徴がある。このため、元の低エネルギーおよび高エネルギーのＸ線管電圧の断層像の撮影条件は被検体ＨＢの被曝を考慮しつつ、デュアルエネルギー撮影の断層像の画像ノイズも考慮して決めなければならない。

一般的に図７（ａ）に示すように、画像ノイズがＮ１、信号がＳ１、Ｓ／Ｎ比がＮ１／Ｓ１である低いＸ線管電圧の断層像Ｇ−Ｌと、画像ノイズがＮ２、信号がＳ２、Ｓ／Ｎ比がＮ２／Ｓ２である高いＸ線管電圧の断層像Ｇ−Ｈとの差画像を求めると、差画像のＳ／Ｎ比ＳＮＳubは以下の（数式１）のようになる。
…（数式１）
なお、相加相乗平均の定理より、以下の（数式２）が成り立つ。
…（数式２）
つまり、Ｎ１＝Ｎ２＊ｗ２／ｗ１の時、差画像の画像ノイズＮＳｕｂは最小となる。
本実施形態の場合は、加重加算処理に加重加算係数w１，w２が入っているので、上記にこれを考慮して以下の（数式３）の式のようになる。
…（数式３）

つまり、加重加算係数分を考慮して、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像Ｇ−Ｌの画像ノイズとＸ線管電圧１４０ｋＶの断層像Ｇ−Ｈの画像ノイズとがほぼ等しくなれば良い。
また、いわゆるデュアルエネルギー撮影の断層像撮影において、なるべく少ないＸ線被曝線量で、より良いＳ／Ｎ比を得るためのＸ線管電圧の決定方法としては、抽出したい物質、強調したい物質により決める必要がある。

図７（ｂ）は、抽出したい物質が有しているＸ線管電圧依存性を示した図である。物質Ａの各Ｘ線エネルギーのＸ線吸収係数をμa（ｋＶ）、物質Ｂの各Ｘ線エネルギーのＸ線吸収係数をμb（ｋＶ）、物質Ｃの各Ｘ線エネルギーのＸ線吸収係数をμＣ（ｋＶ）とする。また、低いＸ線管電圧ｋＶ１の実効エネルギーをｅｋＶ１、高いＸ線管電圧ｋＶ２の実効エネルギーをｅｋＶ２とする。また、Ｘ線ＣＴ装置１００の断層像Ｔの各画素のＣＴ値をｇａ（ｘ，ｙ）と、Ｘ線管電圧ｋＶ１の場合の変換係数をＣｋＶ１と、Ｘ線管電圧ｋＶ２の場合の変換係数をＣｋＶ２とする。
この場合に、物質Ａを低いＸ線管電圧ｋＶ１と高いＸ線管電圧ｋＶ２で撮影した場合に、物質ＡのＣＴ値はｋＶ１ではＣｋＶ１・μa（eｋＶ１）、ｋＶ２ではＣｋＶ２・μa（eｋＶ２）となる。

この時に、デュアルエネルギー撮影の断層像の画素値としては以下の（数式４）のようになる。
…（数式４）
これは物質Ａを消去して、他の物質を強調する場合である。また、他の物質Ｂを消去した場合に物質Ａは強調される。
一般的に以下の（数式５）のΔμが大きいほどデュアルエネルギー撮影の断層像のＳＮは良くなり、画像ノイズは改善される。
…（数式５）

このように、デュアルエネルギー撮影の断層像の画像ノイズ，ＳＮを改善するには、低いＸ線管電圧ｋＶ１の実効エネルギーeｋＶ１におけるＸ線吸収係数μ（eｋＶ１）と、高いＸ線管電圧ｋＶ２の実効エネルギーeｋＶ２におけるＸ線吸収係数μ（eｋＶ２）との差が大きい物質、特に造影剤を選び、また、その物質のＸ線吸収係数の差がなるべく大きくなるように、低いＸ線管電圧ｋＶ１および高いＸ線管電圧ｋＶ２を選ぶ。これにより、デュアルエネルギー撮影の断層像の画像ノイズ，ＳＮを改善し、Ｘ線被曝を低減することができる。

特に、図７（ｂ）の物質Ｂにおいては、Ｋ吸収端により急激なＸ線吸収係数の変化がある。このような急激なＸ線吸収係数の変化をうまく利用して、低いＸ線管電圧ｋＶ１、高いＸ線管電圧ｋＶ２を選ぶことで、デュアルエネルギー撮影の断層像の画像ノイズ，ＳＮを改善し、Ｘ線被曝を低減することができる。
また、Ｘ線管２１またはＸ線発生装置の出力の制約条件より、低いＸ線管電圧の断層像Ｇ−Ｌの画像ノイズと、高いＸ線管電圧の断層像Ｇ−Ｈの画像ノイズとを等しくまたは、ほぼ等しくできない場合がある。この場合は、画像ノイズが悪い方の断層像の画像再構成において、画像ノイズの少ない再構成関数を用いて画像再構成を行う、または画像空間のノイズフィルタまたはＸ線投影データ空間のノイズフィルタをかけることで、低いＸ線管電圧の断層像の画像ノイズと、高いＸ線管電圧の断層像の画像ノイズとをほぼ等しくする。これにより、被検体ＨＢのＸ線吸収係数のＸ線管電圧依存情報を表わす断層像を、より少ない被曝で、より良い画質で得ることができる。

好ましくは、加重加算係数を乗算した各断層像のノイズをほぼ等しくする。すなわち、加重加算係数w１およびw２は、何の原子、物質、部位を消したいか、何の原子、物質、部位を強調したいかで決まってくる。例えば、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像とＸ線管電圧１４０ｋＶの断層像を用いて、カルシウム、造影剤のヨウ素を消したい場合は、w１／w２は、およそ１／１．３〜１／２ぐらいの範囲になる。つまり、高いＸ線管電圧の断層像の画像ノイズを、およそ２倍程度良くしておけば良い。
もし、この調整をより正しくまたは自動化する際には、あらかじめ被検体ＨＢと同じプロファイル断面積程度のファントムを用いて、低いＸ線管電圧の各Ｘ線管電流値に対し、高いＸ線管電圧の各Ｘ線管電流値がどの程度の画像ノイズになるかを知っておけば良い。

＜被検体ＨＢの幾何学的特徴量の特定方法及び加重加算係数の決定方法＞
上記のようなＸ線ＣＴ装置１００において、被検体ＨＢのプロファイル面積、楕円率などの幾何学的特徴量を特定する。この幾何学的特徴量の特定は、幾何学的特徴量特定部３７において実施される。この幾何学的特徴量に応じてデュアルエネルギー撮影（Dual Energy Scan）の画像再構成の加重加算係数を変化させて、ビームハードニングの影響を避けながらデュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩの画質を最適にする。この加重加算係数は、係数決定部３８において決定される。

以下、第一実施例から第五実施例を用いて、被検体ＨＢの幾何学的特徴量の特定方法及び加重加算係数の決定方法を説明する。

＜＜第一実施例＞＞
第一実施例においては、０度方向（ｙ軸方向）、９０度方向（ｘ軸方向）、１８０度方向（ｙ軸方向）または２７０度方向（ｘ軸方向）のうち少なくとも１つの方向のスカウト像またはスカウト像のＸ線投影データより被検体ＨＢのプロファイル曲線を得る。そして、被検体ＨＢの幾何学的特徴を表わすプロファイル面積、楕円率、最大プロファイル値、プロファイル値の大きい方の５％の平均プロファイル値、プロファイル幅などを求める。スカウト像撮影は、例えばＸ線管電圧が１２０ｋＶである。

これらの被検体ＨＢの幾何学的特徴量を各z方向座標位置において求め、z方向座標位置のデュアルエネルギー撮影の画像再構成の変数である加重加算係数値を定めデュアルエネルギー撮影を行う。
この時の処理の流れを図８に示す。図８は、スカウト像より被検体の幾何学的特徴により各z方向座標位置のデュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩの画質を最適化するフローチャートである。

図８のステップＤ１では、被検体ＨＢを撮影テーブル１０のクレードル１２に乗せ、位置合わせを行う。デュアルエネルギー撮影の際に、Ｘ線管電圧８０ｋＶの撮影とＸ線管電圧１４０ｋＶの撮影との間で被検体ＨＢが動いてしまうと位置ずれアーチファクトが発生してしまうため、被検体ＨＢは動かないように固定しておく。
ステップＤ２では、スカウト像撮影、スカウト像の画像再構成、及びスカウト像の表示を行う。
図９は、スカウト像画像再構成の例1から例３を示した図である。また、図９（ｄ）は図９（ｂ）のスカウト像の画像再構成のフローチャートである。
スカウト像のＸ線投影データは、Ｘ線発生装置であるＸ線管２１と多列Ｘ線検出器２４からなるＸ線データ収集系を回転させずに固定したままＸ線データ収集を行ったスカウト像Ｘ線データ収集時の多列Ｘ線検出器２４のＸ線投影データである。このスカウト像のＸ線投影データを図９（ａ）のようにそのまま円弧状のスカウト像ＣＳとして表示させてしまう場合もあるが、通常は図９（ｂ）のように円弧状の多列Ｘ線検出器２４上で収集されたＸ線投影データをＸ線データ収集系の回転中心を含むｘｚ平面に円弧直線変換して歪みをなくした処理後にスカウト像ＰＳとして表示する。図９（ｄ）にスカウト像画像再構成の処理の流れを示す。

図９（ｄ）ステップＳ１０１では、スカウト像データ収集を行う。
図９（ｄ）ステップＳ１０２では、前処理を行う。
図９（ｄ）ステップＳ１０３では、円弧直線変換を行う。
図９（ｄ）ステップＳ１０４では、スカウト像用画像フィルタ重畳を行う。なお、Ｘ線透視像により近く見えるように多少の輪郭強調フィルタをかけている。
図９（ｄ）ステップＳ１０５では、スカウト像表示を行う。
このように、多列Ｘ線検出器２４で得られるスカウト像のＸ線投影データより被検体ＨＢの幾何学的特徴量を求めた場合と、スカウト像より被検体ＨＢの幾何学的特徴量を求めた場合では以下の点が異なる。

（１） 円弧直線変換を行っているかの有無
（２） スカウト像用画像フィルタ重畳を行っているかの有無
しかし、これらの差異は通常わずかな差であるため、被検体ＨＢの幾何学的特徴量を求める場合にはこの差は許容誤差として気にしない。
図８のステップＤ３では、本スキャンの撮影条件設定を行う。このとき、被検体ＨＢのスカウト像を見ながら、本スキャンの撮影条件設定を行う。ここで、デュアルエネルギー撮影のz方向範囲分を設定する。デュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩを撮影計画時に用いると、例えば石灰化を強調したスカウト像を表示し、石灰化のある部位を中心に撮影計画することができる。動脈内に石灰化した部分をあらかじめ石灰化を強調したスカウト像において確認できれば、撮影計画時に石灰化の部分を中心に撮影計画を立て、石灰化の部位のより詳細な診断が本スキャンの断層像または三次元画像において行える。

図８のステップＤ４では、第一幾何学特徴特定部３７−１が、スカウト像またはスカウト像のＸ線投影データより被検体ＨＢの各ｚ方向座標位置のプロファイル面積ｓ、楕円率ｅを求める。
図１０（a）は、プロファイル曲線から求められる被検体ＨＢの幾何学的特徴量を示す図である。
通常のスカウトスキャンでは、図１０（a）に示されるように、ファンビームによるプロファイル曲線となる。尚、プロファイルカーブにノイズが多く含まれている場合、被検体ＨＢの形状が複雑な場合に最大プロファイル値が不安定になりそうな場合は、プロファイル値の大きい方の５％のプロファイル値の平均値を使うと安定する。最大プロファイル値a、プロファイル幅bより楕円率eは、e＝ａ／ｂで求められる。

ここで求めている被検体ＨＢの幾何学的特徴量は図１０（a）に示すようにプロファイル面積ｓ、最大プロファイル値ａ、プロファイル幅ｂの幾何学的特徴量を求めている。前述の通り、ノイズの影響を避けるために最大プロファイル値aの代わりに、プロファイル値の大きい方の５％の平均プロファイル値を用いても良い。多列Ｘ線検出器２４がチャネル方向に１０００チャネルあった場合は、５％の平均プロファイル値とは５０個の平均プロファイル値となる。また、プロファイル幅bはｂ＝ｓ／π・ａにより求めることもできる。
このように、被検体ＨＢの幾何学的特徴量を求めた後、引き続き図１０のステップＤ４においては、係数決定部３８が、各z方向座標位置の被検体ＨＢの幾何学的特徴量に応じてデュアルエネルギー撮影の加重加算処理の加重加算係数w１，w２を決定する。w１，w２はデュアルエネルギー撮影の画像再構成におけるＸ線管電圧８０ｋＶの加重加算係数をw１、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの加重加算係数をw２としている。
ただし、w１，w２の加重加算係数の制約条件としてｗ１＋ｗ２＝１の関係がある。
また、被検体ＨＢのデュアルエネルギー撮影においては、以下の等価画像を作ることが考えられる。
水等価画像：水等価な部分を消した画像
脂肪等価画像：脂肪等価な部分を消した画像
骨等価画像：骨等価な部分を消した画像
造影剤等価画像：造影剤等価な部分を消した画像
例えばＣＴ値の近い造影剤と骨とでは、骨等価画像では造影剤が強調されて表示される。造影剤等価画像では、骨が強調されて表示される。

デュアルエネルギー撮影においては、低いＸ線管電圧の断層像またはスカウト像と高いＸ線管電圧の断層像またはスカウト像とを加重加算処理を行う際に、抽出したいまたは強調したい物質、または原子とほぼ近いＸ線吸収係数を持つその他の物質、または原子を消去することによって、抽出したいまたは強調したい物質、または原子を逆に目立たせることができる。その他の物質や原子を消すためには、消去したい物質や原子を消去するために、消去したい物質や原子の低いＸ線管電圧のＸ線吸収係数と、高いＸ線管電圧のＸ線吸収係数の比の値で、低いＸ線管電圧の断層像と高いＸ線管電圧の断層像の加重加算処理の係数を設定して加重加算処理を行えば良い。

例えば、ある１つの物質の低いＸ線管電圧の吸収係数をμａ、高いＸ線管電圧のＸ線吸収係数をμｂとすると、加重加算係数ｗ１，ｗ２を以下の（数式６）のようにした時に、（数式７）に示すような加重加算処理を行うことにより、ある物質を消去した画像が得られる。ただし、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像をImage８０、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの断層像をImage１４０としている。
…（数式６）
…（数式７）

このようにして、ある１つの物質を消去した断層像を求めるために、低いＸ線管電圧のスカウト像または断層像と、高いＸ線管電圧のスカウト像または断層像とを加重加算処理を行う。また、低いＸ線管電圧のスカウト像または断層像のＸ線投影データと、高いＸ線管電圧のスカウト像または断層像のＸ線投影データとを加重加算処理を行う。
次に、幾何学的特徴量であるプロファイル面積ｓと楕円率ｅとデュアルエネルギー撮影の加重加算処理の加重加算係数との関係の求め方について説明する。

図１１は、各々の大きさまたは各々の楕円率のファントムを示す図である。また、図１２は、各ファントムにおける加重加算係数の調整のフローチャートである。
図１１の各ファントムは水または水等価材でできているファントムで、中心部に求めたい等価画像の物質を置いてある。例えば図１１の場合は、各ファントムの中心部に造影剤部分と骨と等価な石灰化部分を用意している。また、水または水等価済のファントムの大きさであるプロファイル面積、および楕円率はほぼカバーできる範囲の水または水等価材のファントムを用意しておく。これらのファントムについてＸ線管電圧８０ｋＶ、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの断層像を求め、骨等価画像を得るデュアルエネルギー撮影の加重加算係数w２i，w２cを求めることができる。

図１２に各ファントムにおける加重加算係数を調整して求める処理の流れを示す。
ステップＴ１では、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像G８０（x，y）を入力する。
ステップＴ２では、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの断層像G１４０（x，y）を入力する。
ステップＴ３では、造影剤等価画像Giodine（x，y）を（数式８）で求める。
…（数式８）
ステップＴ４では、造影剤の部分は“０”かを判断し、ＹＥＳであればステップＴ５へ行き、ＮＯであればステップＴ６へ行く。
ステップＴ５では、造影剤等価画像のw２iを定める。デュアルエネルギー撮影の加重加算係数はw１＝１−w２i，w２＝w２iとなる。
ステップＴ６では、造影剤の部分は“+”かを判断し、ＹＥＳであればステップＴ７へ行き、ＮＯであればステップＴ８へ行く。
ステップＴ７では、w２i＝w２i＋εとし、ステップＴ３へ戻る。
ステップＴ８では、w２i＝w２i−εとし、ステップＴ３へ戻る。
ステップＴ９では、骨等価画像Gca（x，y）を（数式9）で求める。
…（数式9）

ステップＴ１０では、骨の部分は“０”かを判断し、ＹＥＳであればステップＴ１１へ行き、ＮＯであればステップＴ１２へ行く。
ステップＴ１１では、骨等価画像のw２cを定める。デュアルエネルギー撮影の加重加算係数はw１＝１−w２c，w２＝w２cとなる。
ステップＴ１２では、骨の部分は“＋”かを判断し、ＹＥＳであればステップＴ１３へ行き、ＮＯであればステップＴ１４へ行く。
ステップＴ１３では、w２c＝w２c＋εとし、ステップＴ９へ戻る。
ステップＴ１４では、w２c＝w２c−εとし、ステップＴ９へ戻る。
ステップＴ１５では、全てのファントムについてw２i，w２cを求めたかを判断し、ＹＥＳであれば終了し、ＮＯであればステップＴ１へ戻る。

このようにして、各ファントムにおける造影剤の部分、または骨に相当するカルシウムの部分を“０”に収束するようにw２i，w２cを繰り返し調整し、最終的に造影剤のデュアルエネルギー撮影の加重加算係数はw１＝１−w２i，w２＝w２i、骨のデュアルエネルギー撮影の加重加算係数はw１＝１−w２c，w２＝w２cとなる。
以上より、係数決定部３８には、各々の大きさ、各々の楕円率のファントムにおける各々の造影剤等価画像、または骨等価画像を求めるデュアルエネルギー撮影の加重加算係数を予め決定して記憶されている。各々の大きさ、各々の楕円率のファントムにおいては、各々Ｘ線ビームハードニングの様子が異なる。このため係数決定部３８は、各々の大きさ、各々の楕円率のＸ線ビームハードニングを反映させたデュアルエネルギー撮影の加重加算係数が決定されている。これらのファントムにおけるプロファイル面積、および楕円率を考慮して各々のデュアルエネルギー撮影の加重加算係数を補間して行くと、図１３（a）のようなグラフが等価画像ごとに求められる。ここで、 図１３（ａ）は、被検体ＨＢの幾何学的特徴量におけるデュアルエネルギー撮影の係数変化を示す図である。図１３（ｂ）は、被検体ＨＢのＮ個の幾何学的特徴量におけるデュアルエネルギー撮影の係数のＮ＋１次元曲面を示す図である。
図１３（a）に被検体ＨＢのプロファイル面積ｓおよび楕円率ｅが変化した場合のデュアルエネルギー撮影の係数w１／w２の変化の例を示す。図１３（ａ）では、第一幾何学特徴特定部３７−１は、被検体ＨＢの幾何学的特徴量はプロファイル面積ｓと楕円率ｅしか用いていないが、他の幾何学的特徴量を加えても良い。この場合は図１３（ｂ）に示すように、被検体ＨＢのＮ個の幾何学的特徴量におけるデュアルエネルギー撮影の係数w１／w２がＮ＋１次元曲面となって定められる。
尚、図１２においては、造影剤等価画像と骨等価画像の場合を用いているが、係数決定部３８は、水等価画像や脂肪等価画像の場合のデュアルエネルギー撮影の加重加算係数を決定して記憶しておくことができる。
そして、係数決定部３８は、上記のように記憶された幾何学的特徴量と加重加算係数との関係を用いて、スカウト像により特定された幾何学的特徴量に基づいて、デュアルエネルギー撮影のz方向範囲分に関して各ｚ方向座標位置のデュアルエネルギー撮影の加重加算処理の加重加算係数を決定する。

次に、図８のステップＤ５では、Ｘ線管電圧８０ｋＶの撮影を行う。
図８のステップＤ６では、Ｘ線管電圧８０ｋＶの画像再構成を行う。
図８のステップＤ７では、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの撮影を行う。
図８のステップＤ８では、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの画像再構成を行う。
図８のステップＤ９では、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像とＸ線管電圧１４０ｋＶの断層像を用いて加重加算処理を行う。ただし、加重加算係数は各z方向座標位置ごとにステップＤ４で定めた加重加算係数を用いる。
図８のステップＤ１０では、デュアルエネルギー撮影の断層像を画像再構成する。
図８のステップＤ１１では、デュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩを表示する。

なお、本実施形態においては、スカウト像は一方向で幾何学的特徴量を出していたが、図１０（ａ）に示すようにファンビームによるスカウト像であるため、図１０（ｃ）に示すようにＸ線焦点に近い場合と、Ｘ線焦点から遠い場合でプロファイル曲線の範囲、プロファイル面積の大きさが変わる可能性が大きい。これを避けるためにz方向のスカウト像を用いることで、幾何学的特徴量の精度を上げることができる。例えば、０度方向のスカウト像と９０度方向のスカウト像とから幾何学的特徴量を各々求めて各々の平均値を用いてもよい。なお、位置ずれを考慮する必要がある場合がある。

図１４（ａ）は、被検体の上下方向の位置ずれを９０度方向のスカウト像より判断する場合を示す図である。図１４（ｂ）は、二方向のスカウト像より幾何学的特徴パラメータを用いる場合を示すフローチャートである。
図１４（ａ）のように被検体ＨＢの上下方向のずれを９０度方向のスカウト像より判断することができる。被検体ＨＢの影が被検体ＨＢ−Ａのように多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向の中心に対称にあれば被検体ＨＢは上下方向の正しい位置にあると言える。しかし、被検体ＨＢ−Bのように多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向の中心に対称になければ被検体ＨＢは上下方向の正しい位置にないとする。この判断を用いて０度方向のスカウト像の幾何学的特徴量を用いるか否かを判断することができる。

図１４（ｂ）にその判断のフローチャートを示す。
ステップＣ１では、９０度方向のスカウト像から見て、被検体ＨＢは上下の適切な位置にあるかを判断し、ＹＥＳであればステップＣ２へ行き、ＮＯであればステップＣ３へ行く。
ステップＣ２では、０度方向のスカウト像の幾何学的特徴量、９０度方向のスカウト像の幾何学的特徴量の各々の平均値を幾何学的特徴量とする。
ステップＣ３では、９０方向のスカウト像の幾何学的特徴量を用いる。
このようにして、第一幾何学特徴特定部３７−１は、０度方向、９０度方向のスカウト像を用いて、より精度の高い幾何学的特徴量を求めることができる。

＜＜第二実施例＞＞
本実施例は、スキャンのあるビューのＸ線投影データより被検体ＨＢの幾何学的特徴であるプロファイル面積、楕円率を得る。そして、デュアルエネルギー撮影の画像再構成の加重加算係数を各z方向座標位置ごとに最適化して画像再構成を行う例である。

尚、本実施例においては、第一実施例で行った１２０ｋＶのＸ線管電圧のスカウト撮影を基に係数決定部３８に記憶された、幾何学的特徴量と加重加算係数との関係を用いて、加重加算係数を決定する。従って、本実施例においては、１２０ｋＶのＸ線管電圧のスカウト撮影ではなくスキャン中に収集されるＸ線投影データを用いるため、被検体ＨＢのプロファイル曲線のビームハードニング補正、プロファイル曲線から得られた幾何学的特徴量の補正が必要となる。

まず、図１５を用いて、Ｘ線管２１のエネルギーの切り替えについて説明する。図１５（ａ）は、連続したＸ線管電圧の３６０度フルスキャンの２スキャン分を示す図で、（ｂ）は、連続したＸ線管電圧の１８０度＋ファン角からなるハーフスキャンの２スキャン分を示す図である。
今、デュアルエネルギー撮影のＸ線データ収集を図１５（a）のように連続したＸ線管電圧の３６０度フルスキャンの２スキャン分で行うとする。Ｘ線データ収集はＸ線管電圧８０ｋＶで、まず３６０度フルスキャン分のＸ線データ収集を行い、次にＸ線管電圧１４０ｋＶで３６０度フルスキャン分のＸ線データ収集を行うとする。低いＸ線間電圧をＬ−Ｘ、高いＸ線間電圧をＨ−Ｘと表している。
次に、図１６に、スキャン中に収集されるＸ線投影データを用いて、被検体の幾何学的特徴量を求め、デュアルエネルギー撮影を行うフローチャートを示す。

図１６のステップＤ４１では、Ｘ線管電圧８０ｋＶでＸ線データ収集をする。
図１６のステップＤ４２では、０度方向ビューまたは９０度方向ビューかを判断する。ＹＥＳであればＤ４３へ行き、ＮＯであればステップＤ４４へ行く。なお、０度方向のビューと９０度方向のビューより、プロファイル曲線、幾何学的特徴量を求めているが、０度方向のビューか９０度方向のビューどちらか一方向、または１８０度方向のビュー、２７０度方向のビューなどを用いて、一方向または二方向で行ってもかまわない。
図１６のステップＤ４３では、第二幾何学特徴特定部３７−２は、Ｘ線ビームハードニング補正を行ったＸ線管電圧８０ｋＶのプロファイル曲線より幾何学的特徴量を得る。そして係数決定部３８が、そのz方向座標位置のデュアルエネルギー撮影の加重加算係数を決定する。また、この時のＸ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶのプロファイル曲線をビームハードニング補正するには、例えばＸ線管電圧１２０ｋＶ相当のプロファイル曲線に補正しておくことが必要である。
図１６のステップＤ４４では、Ｘ線管電圧８０ｋＶのＸ線投影データを得て、そして画像再構成する。Ｘ線管電圧８０ｋＶのＸ線データ収集とＸ線管電圧８０ｋＶのＸ線投影データの画像再構成を並列して行っている。ただし、同時並行でなくてもよい。ステップＤ４９でも同様である。
図１６のステップＤ４５では、Ｘ線管電圧８０ｋＶで３６０度フルスキャン分Ｘ線データ収集を完了したかを判断し、ＹＥＳであればステップＤ４６へ行き、ＮＯであればステップＤ４１へ戻る。

図１６のステップＤ４６では、Ｘ線管電圧１４０ｋＶでＸ線データ収集を開始する。
図１６のステップＤ４７では、０度方向ビューまたは９０度方向ビューかを判断し、YEＳであればＤ４８へ行き、ＮＯであればステップＤ４９へ行く。
図１６のステップＤ４８では、第二幾何学特徴特定部３７−２は、Ｘ線ビームハードニング補正を行ったＸ線管電圧１４０ｋＶのプロファイル曲線より幾何学的特徴量を得る。そして、係数決定部３８が、そのz方向座標位置のデュアルエネルギー撮影の加重加算係数を決定する。
図１６のステップＤ４９では、Ｘ線管電圧１４０ｋＶのＸ線投影データを画像再構成する。
図１６のステップＤ５０では、Ｘ線管電圧１４０ｋＶで３６０度フルスキャン分Ｘ線データ収集を完了したかを判断し、ＹＥＳであればステップＤ５１へ行き、ＮＯであればステップＤ４６へ戻る。

図１６のステップＤ５１では、ステップＤ４３またはステップＤ４８で求めたデュアルエネルギー撮影の加重加算係数の適切と思われる一方、またはステップＤ４３またはステップＤ４８で求めたデュアルエネルギー撮影の加重加算係数の平均値を用いて、デュアルエネルギー撮影した断層像として水等価断層像、脂肪等価断層像、骨等価断層像、造影剤等価断層像を画像再構成する。図５または図６で示したように、画像空間における断層像の加重加算処理でデュアルエネルギー像Ｍ−ＣＳＩを得たり、投影データ空間における加重加算処理されたＸ線投影データで画像再構成してデュアルエネルギー像Ｍ−ＣＳＩを得ても良い。
図１６のステップＤ５２では、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの断層像、水等価断層像、脂肪等価断層像、骨等価断層像、造影剤等価断層像を画像表示する。

図１６のフローチャートでは、最初にＸ線管電圧８０ｋＶでＸ線データ収集を行っているが、最初にＸ線管電圧１４０ｋＶよりＸ線データ収集を開始しても良い。また、図１５（ａ）に示したＸ線データ収集を３６０度フルスキャンとしているが、図１５（ｂ）に示す１８０度＋ファン角のハーフスキャンでもかまわない。
以上の処理により、第二幾何学特徴特定部３７−２は、コンベンショナルスキャン、ヘリカルスキャンなどの、あるz方向座標位置の、ある方向のビューのＸ線投影データより、プロファイル曲線を求める。そして第二幾何学特徴特定部３７−２は、ある一定のＸ線管電圧、例えば１２０ｋＶ相当のプロファイル曲線にビームハードニング補正した後に、被検体ＨＢの幾何学的特徴量であるプロファイル面積ｓ、楕円率ｅを求める。そして、係数決定部３８は、デュアルエネルギー撮影の加重加算係数を決定することができる。これにより、被検体ＨＢの形状に合わせて最適化したデュアルエネルギー撮影の加重加算係数は最適化する。

なお、本スキャンのＸ線投影データを用いる場合、図８（ｄ）のようにファンビームによるプロファイルデータから幾何学的特徴量を求めることもできるが、図４のステップＰ６におけるファンパラメータ変換後のＸ線投影データを用いれば、図８（ｃ）のように平行ビームによる、より精度の良い幾何学的特徴量を得ることもできる。
本実施例においては、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルシャトルスキャンいずれかのスキャンにおいて、スキャン中に収集されるＸ線投影データを用いるので、第一実施例のスカウト像またはスカウト像のＸ線投影データより被検体ＨＢのプロファイル曲線を求め、それより被検体ＨＢの幾何学的特徴量を求める場合に比べ、Ｘ線投影データと幾何学的特徴量の時間差もなく、スキャン中に収集されるＸ線投影データは、より精度良く幾何学的特徴量を求め、デュアルエネルギー撮影の加重加算係数設定を行うことができる。また、プロファイル曲線も０度方向、９０度方向、１８０度方向、２７０度方向いずれの方向からも幾何学的特徴量が求められるため、０度方向、９０度方向、１８０度方向、２７０度方向、四方向の幾何学的特徴量の平均を用いることもでき、精度良く幾何学的特徴量を求められる。

＜＜第三実施例＞＞
第三実施例においては、ヘリカルスカウトスキャンにより得られた断層像を再投影処理して得られた平行ビームのＸ線投影データより精度良く幾何学的特徴量を求める場合について述べる。

まずヘリカルスカウトスキャンについて説明する。ヘリカルスカウトスキャンはスカウト撮影が目的である以上、低被曝である必要がある。このため、撮影条件として以下の点を通常のヘリカルスキャンの撮影条件と変えることにより低被曝を実現させる。
なお、この時にスカウト像としてヘリカルスカウトスキャンによるz方向に連続した断層像のデュアルエネルギー撮影された断層像をMIP（Maximum Intensity Projection）像表示すると、石灰化の部分がよりはっきりと見ることができる。

（１） ビュー数
通常では、１回転１００ビューである所を５００ビューにしてＸ線被曝を１／２にする。下記の画像再構成マトリクスを１／２×１／２にするのと合わせれば、診断用ではなく撮影計画用としては画質的にも問題はない。

（２） 画像再構成マトリクス
通常、診断用の断層像は５１２×５１２画素の画像再構成マトリクスであるが、これを２５６×２５６画素の画像再構成マトリクスに減らし、１画素の面積を４倍に拡大し、これによりＸ線管電流換算で１／４のＸ線管電流で済ませることができ、Ｘ線被曝を１／４に減らすことができる。診断用ではなく撮影計画用である点、ヘリカルスカウトスキャンの断層像からスカウト像を作る点、ヘリカルスカウトスキャンの断層像からデュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩを作る点を考えると画質的に問題はない。特にデュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩを画像再構成する際においては、加重加算処理において加重加算処理を行うため画像ノイズが悪化する。このため、高分解能な細かい画素は必ずしも必要ではない。

（３）Ｘ線検出器開口
多列Ｘ線検出器２４は通常１００チャネル程度ある。診断用の画質でなく撮影計画用である点を考え、Ｘ線検出器の２チャネルをチャネル方向に束ねて平均を取って、チャネル方向の開口を２倍にして５００チャネルにする。または、隣り合う２チャネルを１チャネルに平均を取って開口を２倍にしてチャネルピッチ、チャネル数は保って１００チャネルのままにしても同様にＸ線被曝を１／２にできる。また、列方向にも同様に束ねて平均を取っても良い。列方向にも開口を２倍にすることで、Ｘ線管電流を１／２に減らして画像ノイズは同等に保ち、Ｘ線被曝を１／２にできる。

（４）ヘリカルピッチ
通常の本スキャンの撮影においては、ヘリカルピッチ０．５〜１．０程度の撮影が使われることが多いが、ヘリカルスカウトスキャンにおいては、診断用ではなく撮影計画用の画質である点、z方向連続断層像よりスカウト像を画像再構成する点を考慮すると、ヘリカルピッチはもう少し速くても良く、ヘリカルピッチ１.５程度まで上げて通常の本スキャンの約２倍のヘリカルピッチが用いることができる。これによりＸ線管電流換算で１／２のＸ線管電流が使用でき、Ｘ線被曝を１／２に低減できる。

（５）画像空間フィルタ、投影データ空間フィルタ、再構成関数
ヘリカルスカウトスキャンにおいては、診断用ではなく撮影計画用の画質である点、z方向連続断層像よりスカウト像を画像再構成する点を考慮すると、本スキャンよりも強めのノイズ除去を画像空間フィルタ、投影データ空間フィルタで行っても良い。また、再構成関数も本スキャンよりも柔かい低周波領域を強調する再構成関数を用いても良い。これらの画像空間フィルタ、投影データ空間フィルタ、再構成関数の組合せで断層像の画像ノイズを改善させて、Ｘ線被曝を少なくすることもできる。
これらの上記の工夫により、ビュー数低減で１／２、Ｘ線検出器開口のチャネル方向、列方向の両方向の拡大で、１／２×１／２＝１／４、画像マトリクスサイズの縮小で１／４、ヘリカルピッチの高速化で１／２、これらを適当に組合せることで被曝低減が行える。

図１７は、ヘリカルスカウトスキャンによる０度方向および９０度方向のスカウト像の画像再構成方法を示す図である。
再投影方向は０度方向でファン方向ではなく、平行方向に再投影処理を行っている。断層像の（ｘ,ｙ）座標の画素値をｇ（ｘ,ｙ）とすると、０度方向つまりy方向再投影プロファイルデータＰｙ（ｘ）は以下の（数式１０）により求められる。ただし、断層像のマトリクス数をＮ×Ｎとしている。
…（数式１０）
この再投影プロファイルデータＰｙ（ｘ）をz方向に並べたものが０度方向のスカウト像となる。

また、９０度方向つまりｘ方向再投影プロファイルデータＰｘ（ｙ）は以下の（数式１１）により求められる。ただし、断層像のマトリクス数をＮ×Ｎとしている。
…（数式１１）
この再投影プロファイルデータＰｘ（ｙ）をｚ方向に並べたものが９０度方向のスカウト像となる。

図１８は、ヘリカルスカウトスキャンによる任意方向のスカウト像の画像再構成方法を示す図である。
再投影方向はファン方向でなく、θ方向の平行方向に再投影処理を行っている。元の断層像の（ｘ,ｙ）座標の画素値をｇ（x，y）とする。
この元の断層像の座標系を（ｘ,ｙ）とし、θ方向の回転後の断層像の座標系を（Ｘ,Ｙ）とすると、この座標変換は図１８に示す通り以下の（数式１２）のようになる。
…（数式１２）
θ方向の再投影プロファイルデータPθ（x）は以下の（数式１３）により求められる。ただし、回転前・後の断層像のマトリクス数をN×Nとしている。
…（数式１３）
この再投影プロファイルデータPθ（x）をz方向に並べたものがθ方向のスカウト像s（X，z）となる。このスカウト像を画像表示することができる。

図１８の右側にθ方向スカウト像の画像再構成処理のフローチャートを示す。
ステップＴ１では、n＝０とする。
ステップＴ２では、z＝znの断層像ｇ（x，y）を読み込む。
ステップＴ３では、θ方向に断層像ｇ（x，y）を回転させ、回転した断層像ｇ（X，Y）を求める。
ステップＴ４では、Y方向に断層像ｇ（X，Y）を再投影処理を行い、θ方向プロファイルデータPθ（x）を求める。
ステップＴ５では、θ方向プロファイルデータをθ方向スカウト像s（X，z）に入力する。
ステップＴ６では、z＝zmかを判断し、YEＳならばステップＴ７へ行き、ＮＯならばステップＴ８へ行く。
ステップＴ７では、スカウト像s（X，z）を画像表示する。これで処理を終了する。
ステップＴ８では、n＝n＋１とする。この後ステップＴ２へ戻る。
なお、断層像のz方向の範囲を[z０，zm]としている。これによりθ方向のスカウト像の画像再構成が行える。

また、別の方法によってもθ方向の平行方向に再投影処理を行うことができる。図１９は、別のθ方向スカウト像の再投影処理を示したフローチャートである。
ステップＴ１１では、n＝０とする。
ステップＴ１２では、z＝znの断層像ｇ（x，y）を読み込む。
ステップＴ１３では、断層像ｇ（x，y）において、y＝y１の時にx方向のずれ量を−y１・tanθとして各y座標において、x方向に各x方向の１次元断層像データをずれ量分の画素分ずらす。
ステップＴ１４では、Y方向に断層像ｇ（x，y）の再投影処理を行い、θ方向プロファイルデータPθ（X）を求める。

ステップＴ１５では、θ方向プロファイルデータをθ方向スカウト像ｓ（X，z）に入力する。
ステップＴ１６では、z＝zmかを判断し、ＹＥＳならばステップＴ１７へ行き、ＮＯならばステップＴ１８へ行く。
ステップＴ１７では、スカウト像ｓ（X，z）を画像表示する。これで処理を終了する。
ステップＴ１８では、n＝n＋１とする。この後ステップＴ１２へ戻る。
ステップＴ１３では図１９の右側に示すように、断層像ｇ（x，y）の各y座標位置におけるx方向の１次元の断層像データに対して（ステップ２）のようにシフト処理を行う。

y＝y１のy座標位置におけるx方向の１次元断層像データをx方向に−y１・tanθ分だけシフト処理を行う。これを断層像ｇ（x，y）の全y座標位置において行う。この時の座標変換式は以下の（数式１４），（数式１５）のようになる。
ただし、（X，Y）は座標変換後の座標、（x，y）は座標変換前の座標とする。
…（数式１４）
…（数式１５）
θ方向の再投影プロファイルデータＰθ（x）は以下の（数式１６）により求められる。ただし、シフト処理した断層像のy方向の画素数をNとしている。
…（数式１６）
この再投影プロファイルデータＰθ（x）をz方向に並べたものがθ方向のスカウト像s（X，z）となる。このスカウト像を画像表示することができる。

なお、断層像のz方向の範囲を[z０，zm]としている。これによりθ方向のスカウト像の画像再構成が行える。また、さらに別の方法によってもθ方向の平行方向に再投影処理を行うこともできる。

図２０は、さらに別のθ方向スカウト像の再投影処理を示したフローチャートである。
ステップＴ２１では、n＝０とする。
ステップＴ２２では、z＝znの断層像ｇ（x，y）を読み込む。
ステップＴ２３では、θ方向に再投影処理を行い、θ方向プロファイルデータＰθ（ｘ）を求める。
ステップＴ２４では、θ方向プロファイルデータをθ方向スカウト像ｓ（x，z）に入力する。
ステップＴ２５では、z＝zmかを判断し、ＹＥＳならばステップＴ２６へ行き、ＮＯならばステップＴ２７へ行く。
ステップＴ２６では、スカウト像ｓ（x，z）を画像表示する。これで処理を終了する。
ステップＴ２７では、n＝n＋１とする。この後ステップＴ２２へ戻る。
このようにして、本実施形態のヘリカルスカウトスキャンにより、１回の超低被曝ヘリカルスカウトスキャン撮影により、０度方向、９０度方向またはその他のビュー方向のスカウト像を画像再構成できるため、短時間に、かつ１回分のスカウトスキャンのＸ線被曝線量で複数方向のスカウト像撮影ができる。

上記のスカウト像撮影により得られるスカウト像は、図１０（ａ）に示すＸ線焦点ＦＰまでの距離に依存して歪むファンビーム方向の投影によるスカウト像とは異なり、図１０（b）に示す平行ビーム方向の投影によるスカウト像であるため、Ｘ線焦点ＦＰまでの距離に依存して歪むこともないスカウト像が得られる。

このようにして、ヘリカルスカウトスキャンにより、より少ない被曝で、より短い撮影時間で０度方向および９０度方向のスカウト像を得ることができる。通常の２回のスカウトスキャンを行う場合に比べ、ヘリカルスカウトスキャンでは１回の撮影で０度方向、９０度方向のスカウト像が得られるので、被曝低減で１／２の削減効果、撮影時間のみで１／２の短縮効果、撮影時間に被検体ＨＢを載せた撮影テーブルの移動時間も含めると１／２以下の短縮効果がある。

このように、第三幾何学特徴特定部３７−３は、ヘリカルスカウトスキャン時にz方向に連続した断層像を画像再構成し、z方向に連続した断層像、つまり、その三次元画像を０度方向，９０度方向，１８０度方向または２７０度方向に平行ビーム再投影処理することにより、各z方向座標位置のどの方向でもプロファイル曲線が得ることができる。係数決定部３８は、プロファイル面積ｓ、楕円率ｅなどの幾何学的特徴量を各z方向座標位置において決定することができる。したがって、設定されたデュアルエネルギー撮影のz方向範囲において、これらの幾何学的特徴量を用いてデュアルエネルギー撮影の加重加算処理の加重加算係数を定まる。

なお、この場合のヘリカルスカウトスキャンを行う時に、通常スカウトスキャンで用いるＸ線管電圧１２０ｋＶで撮影している場合は、第一実施例において用いた幾何学的特徴量と加重加算係数の関係に基いて、被検体ＨＢのプロファイル曲線のビームハードニング補正や、プロファイル曲線より得られた幾何学的特徴量の補正を行う必要もなく、デュアルエネルギー撮影の変数設定、つまり、加重加算係数設定が行える。これにより被検体ＨＢの各z方向座標位置において被検体ＨＢの形状が変化しても最適な画質、z方向に一定の画質でデュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩが得られる。

一方で、ヘリカルスカウトスキャンを、デュアルエネルギー撮影と同じ、Ｘ線管電圧８０ｋＶと１４０ｋＶで行った場合について、以下に説明する。
図２１は、デュアルエネルギー撮影のヘリカルスカウトスキャンのデータ収集、画像再構成の処理のフローチャートである。
図２１のステップＤ１０１では、被検体ＨＢを撮影テーブル１０のクレードル１２に乗せて位置合わせを行う。
図２１のステップＤ１０２では、Ｘ線管電圧８０ｋＶによるヘリカルスカウトスキャンを行う。
図２１のステップＤ１０３では、Ｘ線管電圧１４０ｋＶによるヘリカルスカウトスキャンを行う。
図２１のステップＤ１０４では、Ｘ線管電圧８０ｋＶによるヘリカルスカウトスキャンの画像再構成を行う。
ステップＤ１０５では、Ｘ線管電圧１４０ｋＶによるヘリカルスカウトスキャンの画像再構成を行う。
図２１のステップＤ１０６では、Ｘ線管電圧８０ｋＶの画像表示、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの画像表示を行う。
図２１のステップＤ１０７では、図１７から図２０で説明したように、第三幾何学特徴特定部３７−３は、被検体ＨＢの各z方向座標位置の幾何学的特徴量を求める。そして、係数決定部３８は、幾何学的特徴量に基づいて加重加算係数を決定する。
図２１のステップＤ１０８では、Ｘ線管電圧８０ｋＶ、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの断層像またはＸ線投影データを加重加算処理して水等価な断層像、脂肪等価な断層像、骨等価な断層像または造影剤等価な断層像を画像再構成する。
図２１のステップＤ１０９では、水等価な断層像、脂肪等価な断層像、骨等価な断層像、または造影剤等価な断層像を表示する。

なお、図２１のステップＤ１０７においては、Ｘ線管電圧８０ｋＶのヘリカルスカウトスキャンによるz方向に連続した断層像、Ｘ線管電圧１４０ｋＶのヘリカルスカウトスキャンによるz方向に連続した断層像での各z方向座標位置の断層像の、例えば０度方向に再投影処理してプロファイル曲線を求め、各z方向座標位置の幾何学的特徴量を求めた。

図２２は、Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶとの断層像より１２０ｋＶ相当のプロファイル曲線を求める場合を示す図である。図２３は、Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶとの断層像より１２０ｋＶ相当のプロファイル曲線および幾何学的特徴量を求めるフローチャートである。
第三幾何学特徴特定部３７−３は、Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶの断層像を各々、例えば０度方向再投影処理を行い、Ｘ線管電圧８０ｋＶのプロファイル曲線とＸ線管電圧１４０ｋＶのプロファイル曲線を得る。各々のプロファイル曲線を１２０ｋＶ相当にビームハードニング補正し、その平均を求めることで１２０ｋＶ相当のプロファイル曲線を求めることができ、これより幾何学的特徴量を求められる。なお、第二実施例で説明した、第二幾何学特徴特定部３７−２も同様に幾何学的特徴量を求めることができる。

ステップＤ２１では、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像を入力する。
ステップＤ２２では、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの断層像を入力する。
ステップＤ２３では、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像を再投影処理してプロファイル曲線を得る。
ステップＤ２４では、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの断層像を再投影処理してプロファイル曲線を得る。
ステップＤ２５では、Ｘ線管電圧８０ｋＶのプロファイル曲線を１２０ｋＶ相当にビームハードニング補正する。

ステップＤ２６では、Ｘ線管電圧１４０ｋＶのプロファイル曲線を１２０ｋＶ相当にビームハードニング補正する。
ステップＤ２７では、Ｘ線管電圧８０ｋＶのプロファイル曲線とＸ線管電圧１４０ｋＶのプロファイル曲線の平均を求め、１２０ｋＶ相当のプロファイル曲線を得る。
ステップＤ２８では、１２０ｋＶ相当のプロファイル曲線より幾何学的特徴量を求める。
ステップＤ２９では、すべてのz方向座標について行ったかを判断し、ＹＥＳであれば終了し、ＮＯであればステップＤ８０へ行く。
ステップＤ３０では、z方向座標位置の更新を行う。

以上のようにして求められた、１２０ｋＶ相当のプロファイル曲線よる幾何学的特徴量を用い、第一実施例においては用いられた１２０ｋＶでスカウト像の幾何学的特徴量と加重加算係数に基づく、第一実施例と同様に、本スキャンにおいて用いる加重加算係数を求めることができる。
尚、ヘリカルスカウトスキャン時にデュアルエネルギー撮影が行えることにより、本スキャンの撮影条件設定時にヘリカルスカウトスキャンにより得られたz方向連続断層像の三次元画像の組成分布を知ることができる。本スキャン前にこの組成分布を知ることができるので、本スキャン撮影条件設定時には組成分布を見ながら関心のある診断領域を設定したり、組成が同一に近い三次元連続領域ごとに、つまり、ある連続した部位、組織ごとに照射されるＸ線線量を表示したりすることにより、本スキャンの撮影条件を考え直せる機会ともなれる。

この時にヘリカルスカウトスキャンのz方向に連続した断層像を各z方向座標位置ごとに再投影処理を行い、被検体ＨＢの各z方向座標位置ごとにプロファイル曲線より幾何学的特徴量を求められる。このため、被検体ＨＢをデュアルエネルギー撮影する際に各z方向座標位置ごとにより最適なデュアルエネルギー撮影の変数、つまり、加重加算係数がより最適に設定でき、最適なデュアルエネルギー断層像である水等価断層像、脂肪等価断層像、骨等価断層像、造影剤等価断層像、または各々の三次元画像を得ることができる。

＜＜第四実施例＞＞
以上の実施例においては、図１５（ａ）または（ｂ）に示しように、Ｘ線管電圧８０ｋＶまたはＸ線管電圧１４０ｋＶで１スキャン分（３６０度フルスキャンまたは１８０度＋ファン角のハーフスキャン）を連続して行う例を示した。
本実施例では、被検体ＨＢの心拍による動き、脈動による動き、呼吸による動き、消化器官のぜん動による動きをより少なくするため、短時間でＸ線管電圧を切り換えながら、３６０度フルスキャンまたは１８０度＋ファン角のハーフスキャン分のＸ線管電圧８０ｋＶのＸ線投影データ、Ｘ線管電圧１４０ｋＶのＸ線投影データを得る場合を示す。

図２４は、ビューごとまたは複数ビューごとにＸ線管電圧を切換える場合を示す図である。
撮影中に被検体ＨＢの動きを避けるために、図２４（ａ）のように各ビューごとにＸ線管電圧を変えてＸ線データ収集を行ったり、また（ｂ）のように複数ビューごとにＸ線管電圧を変えてＸ線データ収集を行なったりすることもできる。この時に効率良くＸ線データ収集を行うことを考えると、図２４（ｃ）に示すように１回目のフルスキャンによるＸ線データ収集で得られたＸ線管電圧８０ｋＶのビュー角度範囲を、Ｌ１１＝[θ０，θ１]，Ｌ１２＝[θ２，θ３]，Ｌ１３＝[θ４，θ５]，…Ｌ１n＝[θ２n−２，θ２n−１]，Ｌ１n＋１＝[θ２n，θ２n＋１]とすると、２回目のフルスキャンによるＸ線データ収集で得られたＸ線管電圧８０ｋＶのビュー角度範囲を、L２１＝[θ１，θ２]，L２２＝[θ３，θ４]，L２３＝[θ５，θ６]，…L２n＝[θ２n−１，θ２n]とする。ただし、Ｌ１１＝[θ０，θ１]は、θ０≦θ≦θ１の範囲のθが１回転目のＸ線管電圧８０ｋＶの１回目のＸ線データ収集であることを意味している。

このようにして、Ｘ線管電圧８０ｋＶの１回目のフルスキャンにおけるＸ線データ収集を行う角度範囲と、２回目のフルスキャンにおけるＸ線データ収集を行う角度範囲を異ならせて、１回目と２回目のフルスキャンにおけるＸ線データ収集を行う角度範囲を合わせることで、ちょうど３６０度分のフルスキャンにおけるＸ線データ収集が行える。
また、この時の１回目のフルスキャンにおけるＸ線管電圧１４０ｋＶのＸ線データ収集を行うビュー角度範囲は、Ｈ１１＝[θ１，θ２]，Ｈ１２＝[θ３，θ４]，Ｈ１３＝[θ５，θ６]，…Ｈ１n＝[θ２n−１，θ２n]となる。また、２回目のフルスキャンにおけるＸ線管電圧１４０ｋＶのＸ線データ収集を行うビュー角度範囲は、H２１＝[θ０，θ１]，H２２＝[θ２，θ３]，H２３＝[θ４，θ５]，…Ｈ１n＝[θ２n−２，θ２n−１]，Ｈ１n＋１＝[θ２n，θ２n＋１]となる。この場合もＸ線管電圧１４０ｋＶの１回目のフルスキャンにおけるＸ線データ収集を行う角度範囲と、２回目のフルスキャンにおけるＸ線データ収集を行う角度範囲を異ならせて、１回目と２回目のフルスキャンにおけるＸ線データ収集を行う角度範囲を合わせることで、ちょうど３６０度分のフルスキャンにおけるＸ線データ収集が行える。なお、θ２n＋１＝３６０度となるようにしている。

また、ハーフスキャンの場合を図２４（ｄ）に示している。ハーフスキャンの場合のＸ線管電圧８０ｋＶの１回目のハーフスキャンにおけるＸ線データ収集を行う角度範囲と、２回目のハーフスキャンにおけるＸ線データ収集を行う角度範囲を異ならせて、１回目と２回目のハーフスキャンにおけるＸ線データ収集を行う角度範囲を合わせることで、ちょうど３６０度分のハーフスキャンにおけるＸ線データ収集が行える。
また同様に、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの１回目のハーフスキャンにおけるＸ線データ収集を行う角度範囲と、２回目のハーフスキャンにおけるＸ線データ収集を行う角度範囲を異ならせて、１回目と２回目のハーフスキャンにおけるＸ線データ収集を行う角度範囲を合わせることで、ちょうど３６０度分のハーフスキャンにおけるＸ線データ収集が行える。

図２５は、フルスキャンの場合におけるスキャン中にＸ線管電圧を切り換えた場合の画像再構成の処理を示したフローチャートである。
ステップＢ２１においては、スカウト像撮影を行う。
ステップＢ２２においては、本スキャンの撮影条件設定を行う。
ステップＢ２３においては、スカウト像またはスカウト像のＸ線投影データより、被検体ＨＢの各z方向座標位置のプロファイル面積ｓ、楕円率ｅを求める。また、各z方向座標位置のデュアルエネルギー撮影の加重加算処理の加重加算係数を求める。
ステップＢ２４においては、Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶで交互に切り換えながらＸ線データ収集を行う。Ｘ線データ収集中にはＸ線発生装置の高圧発生器によりＸ線管電圧情報も収集する。Ｘ線管電圧情報を付加したＸ線投影データは図３に示した。図３では、Ｘ線管電圧情報のみならず、Ｘ線発生装置の高圧発生器によるＸ線管電流情報、撮影テーブル１０のクレードルz方向座標位置、走査ガントリ２０のガントリ傾斜角度なども付加させている。図２４（ｂ）のように複数ビュー単位でＸ線管電圧を切り換える。１回目と２回目のフルスキャンにおいては、図２６（ａ）のようにＸ線管電圧の切り換えのタイミングは同期するようにＸ線管電圧とＸ線データ収集を制御する。なお、Ｘ線データ収集中にはＸ線管電圧を切り換えているため、Ｘ線管電圧レファレンスチャネルのＸ線管電圧情報も収集し、Ｘ線投影データの補正に用いられるようにしておく。
ステップＢ２５においては、１回目のフルスキャンのＸ線管電圧８０ｋＶのＸ線データ収集と、２回目のフルスキャンのＸ線管電圧８０ｋＶのＸ線データ収集を合わせて３６０度フルスキャンのＸ線管電圧８０ｋＶのＸ線投影データを得る。

ステップＢ２６においては、１回目のフルスキャンのＸ線管電圧１４０ｋＶのＸ線データ収集と、２回目のフルスキャンのＸ線管電圧１４０ｋＶのＸ線データ収集を合わせて３６０度フルスキャンのＸ線管電圧１４０ｋＶのＸ線投影データを得る。ステップＢ２５およびステップＢ２６においては、図２６（ａ）に示すように、Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶのＸ線データ収集のタイミングは、ビュー方向には“入れ子”状態になっているので、これを組み換えることでＸ線管電圧８０ｋＶの３６０度フルスキャンＸ線投影データ、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの３６０度フルスキャンＸ線投影データが各々得られる。
ステップＢ２７においては、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像を画像再構成する。
ステップＢ２８においては、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの断層像を画像再構成する。
ステップＢ２９においては、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像またはＸ線投影データと、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの断層像またはＸ線投影データより、骨を含む石灰化強調断層像または造影剤強調断層像を画像再構成する。

上記のようにして、本実施形態では、あらかじめ別のスキャンによる被検体ＨＢの組成分布を用いるのではなく、本スキャンでＸ線管電圧を変化させながらＸ線データ収集したＸ線投影データより、各Ｘ線管電圧のＸ線投影データとしてフルスキャン３６０度分のＸ線投影データになるように、組み換えたＸ線投影データを画像再構成した断層像またはそのＸ線投影データよりデュアルエネルギー撮影された断層像を画像再構成し、被検体ＨＢの組成分布を求めることができる。

なお、図２５のスキャン中にＸ線管電圧を切り換えた場合の画像再構成の実施形態では、３６０度フルスキャンを用いているが、１８０度＋ファン角のハーフスキャンになっても同様の効果が出せる。図２５のステップＢ２４と同様に、Ｘ線データ収集は図２４（ｄ）のようにして行い、Ｘ線管電圧８０ｋＶのＸ線データ収集とＸ線管電圧１４０ｋＶのＸ線データ収集が１回目のハーフスキャンと２回目のハーフスキャンにおいて、各々入れ子になるようにＸ線データ収集を行う。
また、図２５のステップＢ２５，ステップＢ２６と同様に、１回目のハーフスキャンのＸ線データ収集、２回目のハーフスキャンのＸ線データ収集において、Ｘ線管電圧８０ｋＶのＸ線投影データとＸ線管電圧１４０ｋＶのＸ線投影データを入れ換えることにより、Ｘ線管電圧８０ｋＶの１８０度＋ファン角のハーフスキャンＸ線投影データと、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの１８０度＋ファン角のハーフスキャンＸ線投影データを得ることができる。
また、デュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩをＸ線投影データを用いて投影データ空間の加重加算処理を用いて画像再構成する場合は、フルスキャン画像再構成をハーフスキャン画像再構成に変えることで同様に処理を行える。これにより、骨を含む石灰化強調断層像、造影剤強調断層像を画像再構成できる。

なお、ハーフスキャンのＸ線投影データを用いて投影データ空間における加重加算処理を行う場合は、同じビュー角度同士のＸ線投影データを加重加算処理しなければならない。図２４（ｄ）に示すように、１回目のハーフスキャンと２回目のハーフスキャンは対称になっているので、同じビュー角度同士のＸ線投影データを加重加算処理できる。または１回目のハーフスキャンと２回目のハーフスキャンのＸ線投影データを各々、対向ビューを用いてＸ線投影データを３６０度フルスキャンのＸ線投影データに変換した後に、同じビュー角度同士のＸ線投影データを加重加算処理しても良い。このようにして、１８０度＋ファン角のハーフスキャンの場合でも同様に、本スキャンの中だけでデュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩが画像再構成できる。

さらに一回のフルスキャンで、Ｘ線管電圧を変化させたＸ線投影データから、ある一定の管電圧の断層像を画像再構成することも可能である。
まず、図２６（ｂ）に示すように、ビュー方向にＸ線管電圧を周期的に変動させる。例えばＸ線管電圧ｋＶ１の周期はΔtであり、Ｘ線管電圧ｋＶ２，ｋＶ３の周期もΔtとなるように、Ｘ線管電圧制御を行い、Ｘ線データ収集を行う。この時にＸ線管電圧レファレンスチャネルによりＸ線管電圧情報は収集できるものとする。ある一定ビュー角度間隔で同一のＸ線管電圧でのＸ線投影データが収集できることがわかる。
この時の処理の流れを図２７に示す。

図２７は、ビュー方向にＸ線管電圧を周期的に変化させた場合の画像再構成のフローチャートである。
ステップＢ６１においては、Ｘ線データ収集系を１回転させ、被検体ＨＢのＸ線投影データをＸ線管電圧を変化させながらＸ線データ収集を行う。Ｘ線データ収集中にはＸ線管電圧情報をＸ線管電圧レファレンスチャネルで収集する。
ステップＢ６２においては、同じＸ線管電圧αｋＶのビューを抽出する。
ステップＢ６３においては、Ｘ線管電圧αｋＶの断層像を画像再構成する。
ステップＢ６４においては、全ビューを用いた断層像を画像再構成する。
ステップＢ６５においては、全ビューを用いた断層像とＸ線管電圧αｋＶの断層像の差画像を求める。

ステップＢ６６においては、差画像は誤差範囲内かを判断し、ＹＥＳであればステップＢ６７へ行き、ＮＯであればステップＢ６８へ行く。例えば差画像の全画素がある一定値幅以内、例えばＣＴ値±１０ＨＵ（Hounsfield Unit）以内に入れば良いとか、ある定められた関心領域内の画素が、ある一定値幅以内に入れば良いなどのような判断を用いて、差画像が誤差範囲以内かを判断する。
ステップＢ６７においては、断層像を表示する。
ステップＢ６８においては、差画像の断層像を再投影処理して、差画像のＸ線投影データを求める。
ステップＢ６９においては、差画像のＸ線投影データをデータ変換し、全ビューのＸ線投影データに加算する。その後、ステップＢ６４へ戻る。
このように、Ｘ線管電圧αの断層像を収束の目標として繰り返しＸ線投影データを修正していくことで、ある断層像に収束する。

ステップＢ６２，ステップＢ６３においては、ある一定ビュー間隔で得られるＸ線管電圧αｋＶのＸ線投影データが、ある一定ビュー数分あれば、ステップＢ６３で画像再構成される断層像は収束の目標となりうる断層像となる。全ビューが１００ビューであればＸ線管電圧αｋＶのＸ線投影データが２００ビューもあれば収束の目標となる断層像は画像再構成できる。つまり、５ビュー周期ぐらいにΔｔがなるようにＸ線データ収集すれば良いことになる。
また、ステップＢ６８における差画像の断層像を再投影処理して差画像のＸ線投影データを求める際には、ステップＢ６９において加算するＸ線投影データが図２８（ｂ）のように等間隔平行Ｘ線ビームであれば、再投影処理においても図１７，図１８のように等間隔平行に再投影処理を行えば良い。

Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶを１ビューおきに交互にＸ線管電圧を変化させると図２４（ａ）のようになる。３６０度フルスキャンにおいてＮビューのＸ線投影データがあると、Ｘ線管電圧８０ｋＶのＸ線投影データがＮ／２ビュー、Ｘ線管電圧１４０ｋＶのＸ線投影データがＮ／２ビューとなり、Ｎ／２ビューずつで画像再構成されたＸ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶの断層像はＮビューで画像再構成した場合に比べ、周辺部で多少のエリアジングが起きるかもしれないが、この後、再投影処理を行うことを考えれば問題のない画質として扱える。または、N／２ビューずつのＸ線投影データをビュー方向に補間して、Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶの各々NビューずつのＸ線投影データを画像再構成しても、この後、再投影処理を行うことを考えれば問題のない画質として扱える。

また、図２４（ｂ）のように数ビューおきに交互にＸ線管電圧をＸ線管電圧８０ｋＶ、Ｘ線管電圧１４０ｋＶと変化させた場合、５ビューまたは１０ビュー程度であれば、その５ビューまたは１０ビューの間をビュー方向に補間した後に画像再構成を行っても、この後に再投影処理を行うことを考えれば問題のない画質として扱える。
また、再投影処理において加算するＸ線投影データが図２８（ａ）のように不等間隔平行Ｘ線ビームであれば、再投影処理においても図２８（ｃ）および（ｄ）のように不等間隔平行に再投影処理を行えば良い。
また、加算するＸ線投影データがファンビームであれば、再投影処理においてもファンビーム再投影処理を行えば良い。なおこの時の再投影処理の方向は、等間隔平行ビーム、不等間隔平行ビーム、ファンビームいずれの時でもＸ線データ収集時のビュー数分の方向だけ再投影処理を行うとビュー数が合って良い。このようにして、デュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩを用いずにＸ線管電圧を変化させたＸ線投影データから、ある一定のＸ線管電圧の断層像が画像再構成できる。

このデュアルエネルギー撮影においても第一実施例と同様に、スカウト像より被検体ＨＢの各z方向座標位置のプロファイル面積ｓ、楕円率ｅなどの幾何学的特徴量を得ることができる。デュアルエネルギー撮影の水等価画像、脂肪等価画像、造影剤等価画像、骨等価画像は、図１１（ａ）に示すような各プロファイル面積ｓ、楕円率ｅにおける各等価画像の最適なデュアルエネルギー撮影の加重加算係数を各z方向座標位置において求めているが、第二実施例のようにスキャン中にあるビューからも同様に、各等価画像の最適なデュアルエネルギー撮影の加重加算係数を各z方向座標位置において求めることができる。
また、第二実施例のように、あるスキャンデータのＸ線投影データから各等価画像の最適なデュアルエネルギー撮影の加重加算係数を各z方向座標位置において求めることができる。

また、第三実施例のようにヘリカルスカウトスキャンの断層像の再投影データ、またはヘリカルスキャンのＸ線投影データからも同様に、各等価画像の最適なデュアルエネルギー撮影の加重加算係数を各z方向座標位置において求めることができる。

＜＜第五実施例＞＞
第一実施例ないし第四実施例においては、撮影中の被検体ＨＢのスカウト像、またはスカウト像のＸ線投影データ、またはスキャンのＸ線投影データ、またはヘリカルスカウトスキャンの断層像の再投影データ、またはヘリカルスカウトスキャンのＸ線投影データより、各z方向座標位置の被検体ＨＢのプロファイル曲線を求めた。そして、被検体ＨＢの各z方向座標位置の幾何学的特徴量を求めて、各z方向座標位置のデュアルエネルギー撮影の画像再構成に用いられる加重加算係数を求めていた。

本実施例においては、人間の体型は、あらかじめ身長、体重、年令、性別ごとに各部位、つまり、各ｚ方向座標位置のプロファイル面積、楕円率を各ｚ方向座標位置において統計的に求めて記憶装置７に記憶しておく。このようにして、第四幾何学特徴特定部３７−４は、身長、体重、年令、性別である程度、各部位、各ｚ方向座標位置のプロファイル面積、楕円率は予測できる。

これらの被検体ＨＢの幾何学的特徴量により、第一実施例ないし第四実施例と同様にデュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩを画像再構成する際に加重加算処理の加重加算係数を最適化して、より良い画質のデュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩを得ることができる。
図２９は、撮影条件設定時に身長、体重、年令、性別を入力して、各z方向座標位置の幾何学的特徴パラメータであるプロファイル面積、楕円率を求めて、各z方向座標位置のデュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩを画像再構成する加重加算係数を用いてデュアルエネルギー撮影の最適な断層像を求める処理を示したフローチャートである。

ステップＤ６１では、撮影条件設定画面において、もしくは被検体ＨＢデータとしてあらかじめ被検体ＨＢの身長、体重、年令、性別を入力する。
ステップＤ６２では、第四幾何学特徴特定部３７−４は、身長、体重、年令、性別ごとのプロファイル面積、楕円率のデータベースを用いて、被検体ＨＢの身長、体重、年令、性別よりデュアルエネルギー撮影するz方向範囲のプロファイル面積、楕円率を求める。そして、係数決定部３８は各z方向座標位置のデュアルエネルギー撮影の加重加算係数を決定する。
ステップＤ６３では、Ｘ線管電圧８０ｋＶでＸ線データ収集する。
ステップＤ６４では、Ｘ線管電圧８０ｋＶで画像再構成する。
ステップＤ６５では、Ｘ線管電圧１４０ｋＶでＸ線データ収集する。
ステップＤ６６では、Ｘ線管電圧１４０ｋＶで画像再構成する。
ステップＤ６７では、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像とＸ線管電圧１４０ｋＶの断層像より、デュアルエネルギー撮影した断層像として、水等価断層像、脂肪等価断層像、骨等価断層像、造影剤等価断層像を画像再構成する

ステップＤ６８では、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの断層像、水等価断層像、脂肪等価断層像、骨等価断層像、造影剤等価断層像を表示する。
これにより、最適なデュアルエネルギー撮影の断層像Ｍ−ＣＳＩを得ることができる。
また、第五実施例においても、第四実施例のように低いＸ線管電圧と高いＸ線管電圧との切り替えを行うことができる。

以上のＸ線ＣＴ装置１００において、本発明のＸ線ＣＴ装置、またはＸ線ＣＴ撮影方法によれば、多列Ｘ線検出器または、フラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の二次元Ｘ線エリア検出器を持ったＸ線ＣＴ装置のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルシャトルスキャンの被検体ＨＢの断面における原子の分布に関連したＸ線吸収係数におけるＸ線管電圧依存情報を表わす二次元分布断層像、いわゆるデュアルエネルギー撮影の断層像の画質を最適化するＸ線ＣＴ装置を実現できる効果がある。

本実施形態においては、デュアルエネルギー撮影の場合に低いＸ線管電圧８０ｋＶと高いＸ線管電圧１４０ｋＶを用いているが、他のＸ線管電圧を用いても同様にデュアルエネルギー撮影を行うことはできる。また、本実施形態においては、デュアルエネルギー撮影の場合に造影剤等価画像、骨等価画像、水等価画像、脂肪等価画像を用いているが、他の物質の等価画像も同様に求めることはできる。

本実施形態では、低いＸ線管電圧として８０ｋＶを、高いＸ線管電圧として１４０ｋＶを用いているが、他のＸ線管電圧値でも同様の効果を出すことができる。また、本実施形態では、抽出したい原子、強調したい原子として骨や石灰化部分のカルシウム、造影剤に含まれるヨウ素を用いているが、他の原子を抽出したり、強調したりする場合でも同様の効果を出すことができる。なお、本実施形態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。または二次元画像再構成でも良い。

また、本実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線自動露出機構を用いていない場合について記載しているが、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線自動露出機構を用いた場合についても同様に効果を出すことができる。つまり、スカウト像より各ｚ方向座標位置の被検体ＨＢのプロファイル面積および楕円率などの幾何学的特徴量を求め、そのｚ方向におけるプロファイル面積および楕円率などの変化により、各ｚ方向座標位置のＸ線管電流を調整し、各ｚ方向座標位置における断層像の画像ノイズを一定する。これをＸ線管電圧８０ｋＶの断層像とＸ線管電圧１４０ｋＶの断層像の各々に対して各々のＸ線管電圧に目標となる画像ノイズ指標値を定めることで、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像もＸ線管電圧１４０ｋＶの断層像も各ｚ方向座標位置において一定の画像ノイズになる。このため、これらのＸ線管電圧８０ｋＶの断層像とＸ線管電圧１４０ｋＶの断層像の加重加算処理により画像再構成されるデュアルエネルギー撮影の断層像もｚ方向に一定の画像ノイズにすることができる。

本実施形態は、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、本実施形態は、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、本実施形態では、二次元Ｘ線エリア検出器を持ったＸ線ＣＴ装置について書かれているが、一列のＸ線検出器のＸ線ＣＴ装置においても同様の効果を出せる。なお、本実施形態においては、撮影テーブル１０のクレードル１２をｚ方向に動かすことにより、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を実現している。また、コンベンショナルスキャンまたはシネスキャンの各ｚ方向スキャン位置の間の移動を実現している。しかし、走査ガントリ２０または走査ガントリ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。

また、本実施形態では、列ごとに係数の異なった列方向（ｚ方向）フィルタの係数を各チャネルの前処理された、またはビームハードニング補正されたＸ線投影データの列方向に重畳することにより、画質のばらつきを調整することによって、各列において均一なスライス厚とし、アーチファクトを抑制し、ノイズ低減された画質を実現している。これには、様々なｚ方向フィルタ係数が考えられるが、いずれにおいても同様の効果を出すことができる。

本実施形態では、医用Ｘ線ＣＴ装置を元について記載されているが、産業用Ｘ線ＣＴ装置、または、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。

本発明の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１００を示すブロック図である。 Ｘ線管２１および多列Ｘ線検出器２４の鳥瞰図を示す図である。 Ｘ線管電圧情報が付加されたＸ線投影データＤを示す図である。 本実施形態のＸ線ＣＴ装置についての動作の概要を示すフローチャートである。 画像空間におけるＸ線吸収係数のＸ線管電圧依存情報の断層像の求め方を示す図である。 投影データ空間におけるＸ線吸収係数のＸ線管電圧依存情報の断層像の求め方を示す図である。 （ａ）は、差画像の画像ノイズを示す図であり、（ｂ）は、Ｘ線吸収係数のＸ線管電圧依存性を示す図である。 スカウト像より被検体の幾何学的特徴により各z方向座標位置のデュアルエネルギー撮影の断層像の画質を最適化するフローチャートである。 （ａ）から（ｃ）は、スカウト像画像再構成の例1から例３を示した図である。また（ｄ）は（ｂ）のスカウト像の画像再構成のフローチャートである。 プロファイル曲線から求められる被検体ＨＢの幾何学的特徴量を示す図である。 各々の大きさまたは各々の楕円率のファントムを示す図である。 各ファントムにおける加重加算係数の調整のフローチャートである。 （ａ）は、被検体ＨＢの幾何学的特徴量におけるデュアルエネルギー撮影の係数変化を示す図である。（ｂ）は、被検体ＨＢのＮ個の幾何学的特徴量におけるデュアルエネルギー撮影の係数のＮ＋１次元曲面を示す図である。 （ａ）は、被検体の上下方向の位置ずれを９０度方向のスカウト像より判断する場合を示す図である。（ｂ）は、二方向のスカウト像より幾何学的特徴パラメータを用いる場合を示すフローチャートである。 Ｘ線管２１のエネルギーの切り替えについて説明する図である。 スキャン中に収集されるＸ線投影データを用いて、被検体の幾何学的特徴量を求めデュアルエネルギー撮影を行うフローチャートである。 ０度方向および９０度方向のスカウト像の画像再構成方法を示す概念図である。 θ方向スカウト像の画像再構成処理例のフローチャートと、その概念図である。 別のθ方向スカウト像の画像再構成処理例のフローチャートと、その概念図である。 さらに別のθ方向スカウト像の画像再構成処理例のフローチャートである。 デュアルエネルギー撮影のヘリカルスカウトスキャンのデータ収集、画像再構成の処理のフローチャートである。 Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶとの断層像より１２０ｋＶ相当のプロファイル曲線を求める場合を示す図である。 Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶとの断層像より１２０ｋＶ相当のプロファイル曲線および幾何学的特徴量を求めるフローチャートである。 ビューごとまたは複数ビューごとにＸ線管電圧を切換える場合を示す図である。 フルスキャンの場合におけるスキャン中にＸ線管電圧を切り換えた場合の画像再構成の処理を示したフローチャートである。 （ａ）は、一回目と二回目のフルスキャンの各ビューの対応を示す図である。（ｂ）は、ビュー方向のＸ線管電圧の変化を示す図である。 ビュー方向にＸ線管電圧を周期的に変化させた場合の画像再構成のフローチャートである。 （ａ）は、ファンパラメータ変換したＸ線投影データを示す図であり、（ｂ）は、等間隔化処理されたＸ線投影データを示す図である。（ｃ）は、θ方向に回転した断層像を再投影間隔の密度を変化させた再投影処理を示す図であり、（ｄ）θ方向分だけx方向にずらした断層像を再投影間隔の密度を変化させた再投影処理を示す図である。 統計的データに基いた被検体の特徴パラメータ量より、デュアルエネルギー撮影の画像再構成を行うフローチャートである。 （ａ）は、従来の部位が変化しても係数W1，W2が一定のデュアルエネルギー撮影を示す図である。（ｂ）は、プロファイル面積の違いを示す図であり、（ｃ）は、同じプロファイル面積で楕円率の違いを示す図である。

符号の説明

１ … 操作コンソール
２ … 入力装置
３ … 中央処理装置
５ … データ収集バッファ
６ … モニタ
７ … 記憶装置
１２ … クレードル
１５ … 回転部
２０ … 走査ガントリ
２１ … Ｘ線管
２２ … Ｘ線コントローラ
２３ … コリメータ
２４ … 多列Ｘ線検出器または二次元Ｘ線エリア検出器
２５ … データ収集装置（ＤＡＳ）
２６ … 回転部コントローラ
２８ … ビーム形成Ｘ線フィルタ
２９ … 制御コントローラ
３０ … スリップリング
３３ … ビームハードニング処理部
３４ … 画像再構成部
３５ … デュアルエネルギー像再構成部
３８ … 係数決定部
Ｄ … 投影データ
Ｔ … 断層像
Ｍ−ＣＳＩ … デュアルエネルギー像

Claims (8)

1. 第１エネルギースペクトルを有するＸ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Ｘ線とを被検体に照射するＸ線照射部と、
   前記被検体に照射された前記第１エネルギースペクトルの第１エネルギー投影データと前記第２エネルギースペクトルの第２エネルギー投影データとを収集するＸ線データ収集部と、
   前記第１エネルギー投影データもしくはこの第１エネルギー投影データを画像再構成した第１エネルギー断層像と、前記第２エネルギー投影データもしくはこの第２エネルギー投影データを画像再構成した第２エネルギー断層像とを、所定の加重加算係数を用いた加重加算処理を行って、デュアルエネルギー断層像を画像再構成するデュアルエネルギー像画像再構成部と、
   前記第１エネルギースペクトル及び第２エネルギースペクトルのＸ線に基づく一又は二方向のそれぞれの投影データを用いて、前記第１エネルギースペクトル及び前記第２エネルギースペクトルとは異なるＸ線を照射した場合に相当するＸ線に基づくプロファイル面積を求め、当該プロファイル面積に基づいて、前記被検体の体軸方向の複数位置ごとの幾何学的特徴を特定する幾何学的特徴特定部と、
   前記体軸方向の複数位置ごとの幾何学的特徴に応じて、前記体軸方向の複数位置ごとのデュアルエネルギー断層像を得るときに使用する前記加重加算係数を決定する係数決定部とを備えることを特徴とするＸ線断層撮影装置。
2. 前記幾何学的特徴は、プロファイル面積および楕円率に基づくものであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線断層撮影装置。
3. 前記Ｘ線データ収集部は、３６０度のフルスキャンを２スキャン分、または１８０度＋ファン角からなるハーフスキャンを２スキャン分行うことにより前記第１エネルギー投影データおよび前記第２エネルギー投影データを収集することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線断層撮影装置。
4. 前記２スキャン分のフルスキャンは、前記第１エネルギースペクトルを有するＸ線によるフルスキャンと、前記第２エネルギースペクトルを有するＸ線によるフルスキャンとからなり、前記２スキャン分のハーフスキャンは、前記第１エネルギースペクトルを有するＸ線によるハーフスキャンと、前記第２エネルギースペクトルを有するＸ線によるハーフスキャンとからなることを特徴とする請求項３に記載のＸ線断層撮影装置。
5. 前記３６０度のフルスキャンは、前記第１エネルギースペクトルを有するＸ線と前記第２エネルギースペクトルを有するＸ線とを交互複数回に切り替え、前記１８０度＋ファン角からなるハーフスキャンは、前記第１エネルギースペクトルを有するＸ線と前記第２エネルギースペクトルを有するＸ線とを交互に複数回切り替えるによるハーフスキャンとからなることを特徴とする請求項３に記載のＸ線断層撮影装置。
6. 前記Ｘ線照射部は、前記第１エネルギー投影データおよび前記第２エネルギー投影データを交互に複数回切り替えて、３６０度のフルスキャンを１スキャン分行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線断層撮影装置。
7. 前記第１エネルギー投影データおよび前記第２エネルギー投影データのうち足りない投影データ分に対して補間処理を行うことを特徴とする請求項６に記載のＸ線断層撮影装置。
8. 前記第１エネルギースペクトル及び第２エネルギースペクトルが、それぞれ８０ｋV及び１４０ｋ VのＸ線管電圧により得られるものであり、前記第１エネルギースペクトル及び前記第２エネルギースペクトルとは異なるＸ線を照射した場合に相当するＸ線は、１２０ｋVのＸ線管電圧によるＸ線に相当するものであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のＸ線断層撮影装置。