JP7066359B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置に関わるものである。

フォトンカウンティング検出器を用いるＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線フォトンを計数し、Ｘ線のエネルギーを検出することが可能であるため、低被曝化及び物質弁別が可能である。しかし、フォトンカウンティング検出器は、Ｘ線量を検出する積分型のＸ線検出器と比較してダイナミックレンジが狭いため、被検体の透過距離の差異による検出器への入射Ｘ線量の幅に対応できず、計測精度が低下する問題がある。

例えば、フォトンカウンティング検出器に入射するＸ線量が多い場合、すなわち複数のＸ線フォトンが非常に短い時間間隔でフォトンカウンティング検出器に入射する場合は、複数のＸ線フォトンが弁別できずに１つのＸ線フォトンとして検出される数え落としが発生する。また、Ｘ線フォトンのエネルギーについても、短い時間間隔でＸ線が入射すると、正しいエネルギーの値よりもエネルギーが大きく検出されてしまう。
一方、フォトンカウンティング検出器に入射するＸ線量が少ない場合も、フォトン揺らぎの影響で、Ｘ線の計測精度が低下してしまう。

一般的な手法として、被検体の大きさ及び組成に対して自動でＸ線量を調整する自動露出機構もある。しかし、上述したフォトンカウンティング検出器のダイナミックレンジが狭いために、自動露出機構をフォトンカウンティング検出器を用いるＸ線ＣＴ装置に適用したとしても、上述の問題が発生し、全チャネルでＸ線フォトンを精度良く計測できない。

特開平２－１２１６３５号公報

発明が解決しようとする課題は、高精度なＸ線計測を可能とさせることにある。

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、推定部と、決定部とを含む。Ｘ線管は、Ｘ線を照射する。Ｘ線検出器は、被検体を透過したＸ線を検出する。推定部は、前記被検体の体型情報に基づいて、所定の投影角度において前記Ｘ線検出器の各チャネルに入射するＸ線の入射Ｘ線強度を推定する。決定部は、前記入射Ｘ線強度と当該入射Ｘ線強度に関する閾値範囲とに基づいて、前記Ｘ線管から照射されるＸ線の複数の照射Ｘ線強度を決定する。

第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図。 第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の動作を示すフローチャート。 第１の実施形態に係る管電流の決定方法の一例を示す図。 第１の実施形態に係るＸ線強度指定信号の決定処理を示すフローチャート。 第１の実施形態に係る管電流を１回転ごとに切り替える場合のサイノグラムの一例を示す図。 第１の実施形態に係る管電流を複数のビューごとに切り替える場合のサイノグラムの一例を示す図。 第１の実施形態に係る再構成画像としてＣＴ値画像を生成する場合の画像再構成処理を示すフローチャート。 重み計算で用いる重み係数の一例を示す図。 第１の実施形態に係る再構成画像として物質密度画像を生成する場合の画像再構成処理を示すフローチャート。 第２の実施形態に係るＸ線強度指定信号の決定処理を示すフローチャート。 第２の実施形態に係る管電流の決定方法の一例を示す図。 第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャート。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置について説明する。以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。

以下、一実施形態について図面を用いて説明する。
図１は、一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。図１に示すＸ線ＣＴ装置１は、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とを有する。なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台装置３０の天板３３の長手方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をＹ軸方向とそれぞれ定義するものとする。

例えば、架台装置１０及び寝台装置３０はＣＴ検査室に設置され、コンソール装置４０はＣＴ検査室に隣接する制御室に設置される。なお、コンソール装置４０は、必ずしも制御室に設置されなくてもよい。例えば、コンソール装置４０は、架台装置１０及び寝台装置３０とともに同一の部屋に設置されてもよい。いずれにしても架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とは互いに通信可能に有線または無線で接続されている。

架台装置１０は、被検体ＰをＸ線ＣＴ撮影するための構成を有するスキャン装置である。架台装置１０は、Ｘ線管１１と、Ｘ線検出器１２と、回転フレーム１３と、Ｘ線高電圧装置１４と、制御装置１５と、ウェッジ１６と、コリメータ１７と、データ収集装置１８（ＤＡＳ（Data Acquisition System）１８ともいう）とを含む。

Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加及びフィラメント電流の供給により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射する真空管である。熱電子がターゲットに衝突することによりＸ線が発生される。Ｘ線管１１で発生したＸ線は、例えばコリメータ１７を介してコーンビーム形に成形され、被検体Ｐに照射される。

Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射され、被検体Ｐを通過したＸ線を光子単位で検出し、当該Ｘ線量に対応した電気信号をＤＡＳ１８へと出力する。Ｘ線検出器１２は、例えば、Ｘ線管１１の焦点を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列された複数のＸ線検出素子列を有する。Ｘ線検出器１２は、例えば、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に複数配列された列構造を有する。

Ｘ線検出器１２は、具体的には、例えば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。
シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。シンチレータは、入射Ｘ線を当該入射Ｘ線の強度に応じた個数の光子に変換する。
グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射側の面に配置され、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板を有する。

光センサアレイは、シンチレータから受けた光を増幅して電気信号に変換し、当該入射Ｘ線のエネルギーに応じた波高値を有する出力信号（エネルギー信号）を生成する機能を有し、例えば、光電子増倍管（フォトマルチプライヤー：ＰＭＴ）等の光センサを有する。
なお、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。

回転フレーム１３は、Ｘ線発生部とＸ線検出器１２とを回転軸回りに回転可能に支持する。具体的には、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持し、後述する制御装置１５によってＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転させる円環状のフレームである。回転フレーム１３は、アルミニウム等の金属により形成された固定フレーム（図示せず）に回転可能に支持される。詳しくは、回転フレーム１３は、ベアリングを介して固定フレームの縁部に接続されている。回転フレーム１３は、制御装置１５の駆動機構からの動力を受けて回転軸Ｚ回りに一定の角速度で回転する。

なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２に加えて、Ｘ線高電圧装置１４やＤＡＳ１８を更に備えて支持する。このような回転フレーム１３は、撮影空間をなす開口（ボア）１９が形成された略円筒形状の筐体に収容されている。開口はＦＯＶに略一致する。開口の中心軸は、回転フレーム１３の回転軸Ｚに一致する。なお、ＤＡＳ１８が生成した検出データは、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から光通信によって架台装置の非回転部分（例えば固定フレーム）に設けられた、フォトダイオードを有する受信機（図示せず）に送信され、コンソール装置４０へと転送される。なお、回転フレームから架台装置の非回転部分への検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。

Ｘ線高電圧装置１４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有し、Ｘ線管１１に印加する高電圧及びＸ線管１１に供給するフィラメント電流を発生する機能を有する高電圧発生装置と、Ｘ線管１１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。なお、Ｘ線高電圧装置１４は、後述する回転フレーム１３に設けられてもよいし、架台装置１０の固定フレーム（図示しない）側に設けられても構わない。

制御装置１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ（Micro Processing Unit）等のプロセッサとＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリとを有する。また、制御装置１５は、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）やフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）、他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）により実現されてもよい。制御装置１５は、コンソール装置４０からの指令に従い、Ｘ線高電圧装置１４及びＤＡＳ１８等を制御する。当該プロセッサは、当該メモリに保存されたプログラムを読み出して実現することで上記制御を実現する。

また、制御装置１５は、コンソール装置４０若しくは架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースからの入力信号を受けて、架台装置１０及び寝台装置３０の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置１５は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御や、架台装置１０をチルトさせる制御、及び寝台装置３０及び天板３３を動作させる制御を行う。なお、架台装置１０をチルトさせる制御は、架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１５がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現される。また、制御装置１５は架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられても構わない。なお、制御装置１５は、当該メモリにプログラムを保存する代わりに、当該プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、当該プロセッサは、当該回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで上記制御を実現する。

ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から被検体Ｐへ照射されるＸ線が、予め定められた分布になるように、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ１６（ウェッジフィルタ（wedge filter）、ボウタイフィルタ（bow-tie filter））は、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。

コリメータ１７は、ウェッジ１６を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。

ＤＡＳ１８は、Ｘ線検出器１２からエネルギー信号を読み出し、読み出したエネルギー信号に基づいて、Ｘ線検出器１２により検出されたＸ線のカウントを示すデジタルデータ（以下、カウントデータともいう）を、複数のエネルギー帯域（エネルギー・ビン）ごとに生成する。カウントデータは、生成元の検出器画素のチャンネル番号、列番号、収集されたビュー（投影角度ともいう）を示すビュー番号、及びエネルギー・ビン番号により識別されたカウント値のデータのセットである。ＤＡＳ１８は、例えば、カウントデータを生成可能な回路素子を搭載したＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により実現される。カウントデータは、コンソール装置４０へと転送される。

寝台装置３０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置、移動させる装置であり、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを備えている。

基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。

寝台駆動装置３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を天板３３の長軸方向に移動するモータあるいはアクチュエータである。寝台駆動装置３２は、コンソール装置４０による制御、または制御装置１５による制御に従い、天板３３を移動する。例えば、寝台駆動装置３２は、天板３３に載置された被検体Ｐの体軸が回転フレーム１３の開口の中心軸に一致するよう、天板３３を被検体Ｐに対して直交方向に移動する。また、寝台駆動装置３２は、架台装置１０を用いて実行されるＸ線ＣＴ撮影に応じて、天板３３を被検体Ｐの体軸方向に沿って移動してもよい。寝台駆動装置３２は、制御装置１５からの駆動信号のデューティ比等に応じた回転速度で駆動することにより動力を発生する。寝台駆動装置３２は、例えば、ダイレクトドライブモータやサーボモータ等のモータにより実現される。

支持フレーム３４の上面に設けられた天板３３は、被検体Ｐが載置される板である。なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、支持フレーム３４を天板３３の長軸方向に移動してもよい。

コンソール装置４０は、メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、処理回路４４とを有する。メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、処理回路４４との間のデータ通信は、バス（BUS）を介して行われる。

メモリ４１は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ４１は、例えば、投影データや再構成画像データを記憶する。メモリ４１は、ＨＤＤやＳＳＤ等以外にも、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体や、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ４１の保存領域は、Ｘ線ＣＴ装置１内にあってもよいし、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。例えば、メモリ４１は、ＣＴ画像や表示画像のデータを記憶する。また、メモリ４１は、本実施形態に係る制御プログラムを記憶する。

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、操作者からの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。例えば、ディスプレイ４２としては、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro Luminescence Display）、プラズマディスプレイ又は他の任意のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。

入力インターフェース４３は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路４４に出力する。例えば、入力インターフェース４３は、投影データを収集する際の収集条件や、ＣＴ画像を再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等を操作者から受け付ける。入力インターフェース４３としては、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等が適宜、使用可能となっている。なお、本実施形態において、入力インターフェース４３は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の物理的な操作部品を備えるものに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路４４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース４３の例に含まれる。

処理回路４４は、入力インターフェース４３から出力される入力操作の電気信号に応じてＸ線ＣＴ装置１全体の動作を制御する。例えば、処理回路４４は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを有する。処理回路４４は、メモリに展開されたプログラムを実行するプロセッサにより、システム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、画像処理機能４４４、スキャン制御機能４４５、表示制御機能４４６、強度推定機能４４７及び強度決定機能４４８を実行する。なお、各機能４４１～４４８は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能４４１～４４８を実現するものとしても構わない。また、再構成処理機能４４３、画像処理機能４４４、強度推定機能４４７及び強度決定機能４４８はそれぞれ、特許請求の範囲に記載の再構成部、取得部、推定部及び決定部の一例である。

システム制御機能４４１は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路４４の各機能を制御する。具体的には、システム制御機能４４１は、メモリ４１に記憶されている制御プログラムを読み出して処理回路４４内のメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従ってＸ線ＣＴ装置１の各部を制御する。例えば、処理回路４４は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路４４の各機能を制御する。

前処理機能４４２は、ＤＡＳ１８から出力された検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施したデータを生成する。なお、前処理前のデータ（検出データ）及び前処理後のデータを総称して投影データと称する場合もある。

再構成処理機能４４３は、前処理機能４４２にて生成された投影データに対して、フィルタ補正逆投影法（ＦＢＰ法：Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行ってＣＴ画像データを生成する。

画像処理機能４４４は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、再構成処理機能４４３によって生成されたＣＴ画像データを公知の方法により、任意断面の断層画像データや３次元画像データに変換する。

スキャン制御機能４４５は、Ｘ線高電圧装置１４に高電圧を供給させて、Ｘ線管１１にＸ線を照射させるなど、Ｘ線スキャンに関する各種動作を制御する。例えば、スキャン制御機能４４５は、スキャン範囲、撮影条件等を決定するための被検体Ｐの２次元の位置決め画像データを取得する。なお、位置決め画像データはスキャノ画像データやスカウト画像データと呼ばれる場合もある。

表示制御機能４４６は、各機能４４１～４４５による処理途中又は処理結果の情報を表示するようにディスプレイ４２を制御する。

なお、コンソール装置４０は、単一のコンソールにて複数の機能を実行するものとして説明したが、複数の機能を別々のコンソールが実行することにしても構わない。例えば、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３等の処理回路４４の機能を分散して有しても構わない。

次に図２を参照しながら、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の動作の流れを説明する。
図２は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１では、Ｘ線ＣＴ装置１が、被検体Ｐの体型情報からＸ線減弱情報を取得する。Ｘ線減弱情報を得る一例としては、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを回転させてスキャンする以前に、被検体Ｐの位置決めを目的として撮影する、１方向以上からのＸ線透視画像である位置決め画像を用いることができる。例えば、直交する２方向からの位置決め画像を用いて、被検体Ｐの形状を楕円であると仮定し、撮影対象断面の形状が決定される。決定された撮影対象断面の形状からＸ線減弱情報が決定されればよい。このとき、被検体Ｐの組成は水であると仮定する。画像処理機能４４４を実行することで、処理回路４４は、位置決め画像から体型情報を取得すればよい。強度推定機能４４７を実行することで、処理回路４４が、体型情報に基づいてＸ線減弱情報を取得する。

また、被検体ＰのＸ線減弱情報を得る別例としては、被検体Ｐの撮像断面を体軸方向にずらしながら撮影している場合に、すでに撮影済みの近傍の断面情報、または近傍の断面から外挿等により予測した情報が用いられてもよい。また、撮影対象の断面を時系列で撮影する場合には、１時刻前までに撮影済みの断面の情報を用いて、Ｘ線減弱情報が得られてもよい。また、非常に低線量のスキャンでＣＴ値再構成を行った結果を用いて、Ｘ線減弱情報が得られてもよい。

ステップＳ２０２では、強度推定機能４４７を実行することで、処理回路４４は、被検体ＰのＸ線減弱情報に基づいて、入射Ｘ線強度をビュー及びチャネルごとに推定し、入射Ｘ線強度の推定値を得る。入射Ｘ線強度は、Ｘ線管１１からＸ線をあるＸ線強度（以下、照射Ｘ線強度という）で照射した場合にＸ線検出器１２の各チャネルに入射するＸ線の強度である。入射Ｘ線強度の推定値としては、例えばＸ線のフォトン数や、Ｘ線フォトンのエネルギーの総和が挙げられる。以下では、入射Ｘ線強度の推定値は、Ｘ線のフォトン数である場合を例に説明する。

また以下では、Ｘ線管１１からの照射Ｘ線強度の変更は、管電流の値を変更することにより行われる場合について説明するが、Ｘ線強度を変更可能であれば、例えば管電圧の値を変更するなど、どのような方法を用いてもよい。

ステップＳ２０３では、強度決定機能４４８を実行することで、処理回路４４は、ステップＳ２０２で算出した、入射Ｘ線強度の推定値と予め定めたＸ線強度の閾値範囲とに基づいて、スキャン時に用いる複数の照射Ｘ線強度の組み合わせを示すＸ線強度指定信号を生成する。ここでは、Ｘ線強度指定信号は、複数の管電流の値の組合せを示す。

ステップＳ２０４では、システム制御機能４４１を実行することで、処理回路４４は、生成されたＸ線強度指定信号に基づいて、スキャン制御機能４４５を介してＸ線管１１から照射する照射Ｘ線強度を変化させつつ、投影データを取得する。これにより、複数のＸ線強度でそれぞれ投影データが取得される。

以下では、Ｘ線強度指定信号で指定された管電流の値が、ビューごとに２つであるとして説明する。なお、３つ以上の管電流の値が指定された場合も、同様に処理可能である。
投影データの取得方法の一例としては、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とが被検体Ｐの周囲を１回転する間、１以上のビューごとに第１の管電流と第２の管電流とを切り替える方法が挙げられる。つまり、１回転目は第１の管電流の値に基づいてＸ線を照射し、２回転目は第２の管電流の値に基づいてＸ線を照射して投影データが取得されればよい。

投影データの取得方法の別例としては、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを２対用い、一方では第１の管電流の値に基づいてＸ線を照射し、他方では第２の管電流の値に基づいてＸ線を照射して投影データが取得されればよい。

投影データの取得方法のさらなる別例としては、時間的に隣接する２以上のビューに対してＸ線強度指定信号が生成された場合に、１以上のビューごとに第１の管電流と第２の管電流とを切り替えてＸ線を照射することで、投影データが取得されればよい。

ステップＳ２０５では、再構成処理機能４４３を実行することで、処理回路４４は、ステップＳ２０４で取得された投影データを用いて画像の再構成処理を行い、再構成画像を生成する。具体的には、入射Ｘ線強度と閾値範囲とに基づいた画素ごとの重みを、投影データに付与して再構成処理を行い、再構成画像を生成する。再構成画像は、被検体の組成や形状を表す断層画像であり、例えばＸ線減弱率に基づいたＣＴ値画像、または被検体を構成する物質ごとの密度分布情報を示した物質密度画像である。

次に、第１の実施形態に係る管電流の具体的な決定方法の一例について図３を参照して説明する。
図３の上図は、Ｘ線管１１と被検体ＰとＸ線検出器１２との位置関係を示す図である。図３の下図は、２つの管電流（第１の管電流及び第２の管電流）に関する、チャネル方向に対する入射フォトン数を示す図である。

Ｘ線管１１から照射されるＸ線のスペクトル（エネルギーごとのフォトン数）は、Ｘ線管のターゲットの角度や部材、金属フィルタの素材や厚さにより定まり、管電流の値を変化させるとスペクトルの形状を維持したまま、フォトン数が管電流に比例して増減する。つまり、管電流を決定すれば、Ｘ線管から照射されるＸ線のスペクトルは一意に決定される。Ｘ線管１１からＸ線検出器１２の各チャネルにＸ線が到達する過程での被検体ＰによるＸ線減弱率は、被検体ＰのＸ線減弱情報から計算できる。よって、Ｘ線管１１から照射されるＸ線スペクトルにＸ線減弱率を作用させることで、Ｘ線検出器１２の各チャネルに入射するＸ線のスペクトル、すなわち推定値を推定できる。

図３の下図に示すように、例えば、第１の管電流でＸ線を被検体Ｐに向けて照射した場合、Ｘ線が被検体Ｐの中央部分を透過するほど被検体Ｐに吸収されるため、Ｘ線検出器１２へ入射するＸ線のフォトン数（以下、入射フォトン数ともいう）は少なくなる。一方、第１の管電流の値を半分とした第２の管電流でＸ線を被検体Ｐに向けて照射した場合は、Ｘ線検出器１２への入射フォトン数は、第１の管電流の場合の約半数になると推定できる。

さらに本実施形態では、強度決定機能４４８により処理回路４４が、Ｘ線検出器１２の各チャネルでの入射Ｘ線強度の推定値が、所定の閾値範囲（図３中、ＴＨ１～ＴＨ２の範囲）に収まるように、管電流の値の組合せを決定する。閾値範囲は、Ｘ線検出器１２におけるＸ線の測定精度を一定の水準以上に保持できるＸ線強度（ここではフォトン数）の範囲であり、予め設定されるものとする。全チャネルについて共通の閾値範囲が設定される。

閾値範囲の決定方法の一例としては、Ｘ線検出器１２で検出される入射Ｘ線のフォトン数（検出フォトン数）から得られる、入射フォトン数の推定値のばらつき（分散）が、所定値以下となるように決定されればよい。具体的には、「入射フォトン数の推定値の標準偏差／入射フォトン数の推定値」を計算し、計算結果が所定値以下となる範囲が閾値範囲と決定されればよい。なお、所定値は、再構成画像の画質に影響する値（パラメタ）であり、例えば、事前に再構成画像の画質とノイズ量との関係を考慮して決定すればよい。

ここで、図３の例では、第１の管電流でＸ線を照射した場合の入射フォトン数は、被検体Ｐの中央部分を透過するＸ線が入射するチャネルでは閾値範囲内である。一方、入射フォトン数が被検体Ｐの周辺部を透過したＸ線が入射するチャネル及び被検体Ｐを透過しないＸ線が入射するチャネルにおいては、入射フォトン数が閾値範囲を上回っている。逆に、第２の管電流でＸ線を照射した場合の入射フォトン数は、被検体Ｐの中央部分を透過するＸ線が入射するチャネルでは、入射フォトン数が閾値範囲を下回っている。一方、入射フォトン数が被検体Ｐの周辺部を透過したＸ線が入射するチャネル及び被検体Ｐを透過しないＸ線が入射するチャネルにおいては、入射フォトン数が閾値範囲内である。

よって、第１の管電流と第２の管電流とを組み合わせると、Ｘ線が被検体Ｐの周辺部分を透過するチャネル及び被検体を透過しないチャネルでは「第２の管電流」を、Ｘ線が被検体Ｐの中央部分を透過するチャネルでは「第１の管電流」をそれぞれ選択することで、全てのチャネルで入射フォトン数が閾値範囲内となる。つまり、第１の管電流と第２の管電流とは、強度決定機能４４８により決定される管電流の組み合わせの要件を満たし、第１の管電流の値及び第２の管電流の値がＸ線強度指定信号として出力される。

なお、図３は、全てのチャネルで入射フォトン数が閾値範囲内に含まれる例であるが、一部のチャネルにおいて入射フォトン数が閾値範囲内に含まれることを、管電流の組み合わせの決定の条件としても良い。例えば、Ｘ線が被検体Ｐを透過しないチャネルを条件から除いても良い。また、条件を満たす必要のあるチャネル数の全てのチャネル数に対する割合（例えば、全チャネル数のうちの８０％のチャネル）を予め指定しておき、当該割合を満たすことを管電流の組合せの決定の条件としても良い。

次に、強度決定機能４４８によるＸ線強度指定信号の決定処理について図４のフローチャートと図３とを参照して説明する。
ここでは、まず、１つのビューの中で管電流の組合せを決定する処理を説明する。
なお、任意の管電流（Ａ）に対して入射フォトン数（Ｂ）を計算したあと、別の管電流（Ｃ）に対応する入射フォトン数（Ｄ）を推定する推定処理としては、入射フォトン数（Ｂ）に管電流の比（Ｃ／Ａ）を乗算することで、入射フォトン数（Ｄ）を得れば良い。

ステップＳ４０１では、強度推定機能４４７を実行することで、処理回路４４は、被検体ＰのＸ線減弱情報からＸ線検出器１２のチャネルの中で最も入射フォトン数が小さくなるチャネルを決定する。当該チャネルをＣＨ１とする（図３のＣＨ１）。

ステップＳ４０２では、強度決定機能４４８を実行することで、処理回路４４は、ＣＨ１における入射フォトン数が閾値範囲の下限「ＴＨ１」となるように第１の管電流の値を決定する。例えば、上述の管電流の推定処理により、第１の管電流の値を決定すればよい。

ステップＳ４０３では、強度推定機能４４７を実行することで、処理回路４４は、Ｘ線検出器１２において第１の管電流による入射フォトン数が閾値範囲を超えるチャネルが存在するかどうかを判定する。具体的には、強度推定機能４４７を実行する処理回路４４が、第１の管電流に対応する入射フォトン数が閾値範囲の上限「ＴＨ２」を超えるチャネルがあるかどうかを判定する。入射フォトン数が「ＴＨ２」を超えるチャネルが存在しなければ、全チャネルにおいて入射フォトン数がＴＨ１～ＴＨ２の閾値範囲内であることを示すので、管電流を追加で決定する必要はなく、Ｘ線強度指定信号の決定処理を終了する。一方、入射フォトン数が「ＴＨ２」を超えるチャネルが存在すれば、ステップＳ４０４に処理が進む。

ステップＳ４０４では、強度推定機能４４７を実行することで、処理回路４４は、入射フォトン数が「ＴＨ２」を超えるチャネルの中で最小の値となるチャネルを「ＣＨ２」と決定する（図３のＣＨ２）。

ステップＳ４０５では、強度決定機能４４８を実行することで、処理回路４４は、ＣＨ２における入射フォトン数が「ＴＨ１」となるように第２の管電流の値を決定する。例えば、上述の入射フォトン数の推定処理に基づいて、第２の管電流の値を決定すればよい。

ステップＳ４０６では、強度決定機能４４８を実行することで、処理回路４４は、決定すべき残りの管電流が存在するかどうかを判定する。具体的には、例えば、直近で決定された管電流に対応する入射フォトン数が「ＴＨ２」を超えるチャネルが存在すれば、決定すべき残りの管電流が存在すると判定すればよい。決定すべき残りの管電流が存在すれば、ステップＳ４０４からステップＳ４０６の処理を繰り返し、必要に応じて管電流の値を追加していけばよい。決定すべき残りの管電流がなければ、ステップＳ４０７に処理が進む。

ステップＳ４０７では、強度決定機能４４８を実行することで、処理回路４４は、決定した複数の管電流の値の組合せをＸ線強度指定信号として決定する。図４に示した強度決定機能の処理により、入射Ｘ線強度（入射フォトン数）が各チャネルで共通の閾値範囲内となるように、照射Ｘ線強度を決定することができる。

Ｘ線強度指定信号は、被検体Ｐに対するＸ線管１１とＸ線検出器１２との位置関係ごと、つまりビューごとに生成されても良いし、２以上のビューごとに決定されても良い。Ｘ線強度指定信号を２以上のビューごとに決定する場合は、ステップＳ４０１及びステップＳ４０４におけるチャネルの選択を、１つのビューの中のチャネルに限定するのではなく、２以上のビューの中のチャネルの中から行うようにすればよい。このようにすることで、Ｘ線強度指定信号を、２以上のビューに対して１つ生成することができる。また、管電流を１ビューごとに切り替えることに限らず、収集単位とスペクトルが分離可能であれば、１ビュー内で複数の管電流を切り替えてもよい。

なお、上述のステップＳ４０２及びステップＳ４０５における管電流の値の決定処理に限らず、予め管電流の値の候補をいくつか用意しておき、当該候補の中から入射フォトン数が閾値範囲となる管電流を順次選択して決定してもよい。

次に、管電流を１回転ごとに切り替えてＸ線を被検体Ｐに照射して投影データを取得する場合のサイノグラムの一例を図５に示す。
サイノグラムは、投影データの収集時における、各ビューにおける検出器の出力データを示す。ここでは、サイノグラムにおける白の領域が第１の管電流の供給のもとで収集した出力データを示し、黒の領域が第２の管電流の供給のもとで収集した出力データを示す。

図５（ａ）に示すように、スキャンの１回転目は第１の管電流の供給のもとでＸ線を照射させることにより投影データを収集する。図５（ｂ）に示すように、スキャンの２回転目は第２の管電流の供給のもとでＸ線を照射させることにより、投影データを収集すればよい。

次に、管電流を複数のビューごとに切り替えてＸ線を被検体Ｐに照射して投影データを取得する場合のサイノグラムの一例を図６に示す。
図６に示すように、最初のビュー６０１については、第１の管電流の供給のもとで投影データを取得し、次のビュー６０２については、第２の管電流の供給のもとで投影データを取得する。Ｘ線強度指定信号は、第１の管電流と第２の管電流とを１回切り替えるビュー数６０３、図６の例では２ビューごとに決定されればよい。

次に、再構成処理機能４４３により、再構成画像としてＣＴ値画像を生成する場合の画像再構成処理について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。

画像再構成にあたっては、予めパイルアップによる数え落とし等の影響によるフォトンの検出数を補正するため、例えばメモリ４１に、Ｘ線検出器１２での検出フォトン数に基づきＸ線検出器１２への入射フォトン数を計算するためのテーブルを保持しておく。当該テーブルは、Ｘ線検出器１２への入射フォトン数が推定可能な条件での実測値に基づいて作成すればよい。また、被検体Ｐがない場合のＸ線検出器１２への入射フォトン数を、設定する管電流の値に応じて算出するための、単位管電流あたりの入射フォトン数の情報を、メモリ４１などに予め保持しておく。

ステップＳ７０１では、再構成処理機能４４３を実行することで、処理回路４４は、投影データのサイノグラムのビュー及びチャネルごとに、検出した全エネルギーのフォトンを加算した総フォトン数ｙ_ｉを計算する。但し、ｉはビュー及びチャネルに対応付いたインデックスである。

ステップＳ７０２では、再構成処理機能４４３を実行することで、処理回路４４は、検出フォトン数からＸ線検出器１２への入射フォトン数を計算するためのテーブルを用いて、検出器へ入射した入射フォトン数ｘ_ｉを推定する。

ステップＳ７０３では、再構成処理機能４４３を実行することで、処理回路４４は、単位管電流あたりの入射フォトン数の情報を用いて、設定した管電流の値から被検体Ｐがない場合のＸ線検出器１２への入射フォトン数ｒ_ｉを計算する。ｘ_ｉとｒ_ｉとを用いて、対象のビュー及びチャネルにおけるＸ線の透過経路上の被検体ＰのＸ線減弱係数ｍ_ｉを式（１）から算出する。

ステップＳ７０４では、再構成処理機能４４３を実行することで、処理回路４４は、各ビュー及びチャネルのフォトン数の情報の信頼度に応じて、再構成画像の生成における各ビュー及びチャネルの情報の影響度を制御するための重みを計算する。この重みは、総フォトン数ｙ_ｉから推定した検出器への入射フォトン数ｘ_ｉが、閾値範囲に近いほど、大きい値となるような重みとする。

ステップＳ７０５では、再構成処理機能４４３を実行することで、処理回路４４は、例えば逐次近似再構成法により、再構成画像を生成する。このとき、ビュー及びチャネルごとの情報を用いた更新量を、重み付けにより制御する。例えば、代数的逐次近似法（ＡＲＴ法：Ａｌｇｅｂｒａｉｃ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を用いて、式（２）の更新式により再構成画像を生成する。

ここで、ｆ_ｊ ^{（ｋ＋１）}はｋ＋１回目の更新における再構成画像の画素ｊの値を示している。再構成画像の初期値、すなわちｆ_ｊ ^（０）は任意の値を設定でき、例えば０（ゼロ）とすればよい。ｗ_ｉは、重み係数である。Ｎ_ｉは、インデックスｉで指定されるビュー及びチャネルに対応するＸ線ビームが透過する再構成画像上の画素の集合で、ｌ_ｉ，ｎはそのＸ線ビームが画素ｎを透過する距離である。

投影データの取得を、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを被検体Ｐの周囲で２回転させた場合、またはＸ線管１１とＸ線検出器１２とを２対用いた場合には、被検体Ｐに対するＸ線管１１とＸ線検出器１２との位置（ビュー）ごとに、２つの投影データが取得される。
投影データを合成した後に、ＦＢＰ法により再構成することもできる。例えば、Ｘ線減弱係数のサイノグラムを次の式により計算する。

ただし、ｓは、インデックスｉで指定されるビュー及びチャネルのＸ線管１１とＸ線検出器１２の位置と同一位置における、別回転または別のＸ線検出器の投影データにおけるビュー及びチャネルのインデックスである。そして、ｍ’_ｉをＦＢＰ法により再構成する。以上でＣＴ値画像を生成する場合の画像再構成処理を終了する。

次に、ステップＳ７０４に示す重み計算で用いる重み係数の一例について図８を参照して説明する。
図８は、横軸が入射フォトン数ｘ_ｉを示し、縦軸が重み係数ｗ_ｉを示すグラフである。本実施形態では、重み係数ｗ_ｉは、０（ゼロ）から１までの間の実数とする。横軸の「ＴＨ１」から「ＴＨ２」までの範囲は、図３に示した閾値範囲である。このように重み付けることで、再構成処理機能４４３を実行する処理回路４４が、重みが大きいほど投影データが画像に影響を与えるように画像再構成を行い、再構成画像を生成する。言い換えれば、閾値範囲に収まる入射フォトン数となる管電流の供給のもとで収集した投影データが優先して用いられるように重み付けし、画像再構成を行い、再構成画像を生成する。
これによって、全てのチャネルにおいて画像再構成処理に用いることができ、再構成画像の画質劣化を低減できる。

なお、重み係数ｗ_ｉについては、例えばメモリ４１が、図８に示すグラフ、図８のグラフに対応する関数、または入射フォトン数ｘ_ｉと重みｗ_ｉとを対応付けたテーブルを保持しておき、処理回路４４がメモリ４１から重み付けの計算の際に重み係数ｗ_ｉのグラフ、関数またはテーブルを読み出して画像再構成処理を行えばよい。

次に、再構成画像として物質密度画像を生成する場合の画像再構成処理について図９のフローチャートを参照して説明する。
ここでは、被検体Ｐが、予め定めた複数の基準物質の組合せから成ると仮定して、基準物質ごとの物質密度画像を生成する。以下では、基準物質が２つの場合を想定し、例えば、物質１は水であり、物質２はヨウ素（ヨード）である。

ステップＳ９０１では、物質密度推定に用いるＸ線フォトンのエネルギー帯を２つ定義し（ビン１、ビン２とする）、投影データのサイノグラムのビュー及びチャネルごとに、ビン１及びビン２のエネルギーを持つ検出フォトン数を計算する。ビン１とビン２とは自由に定義できるが、基準物質のＫ吸収端のエネルギーを挟むように設定するのが好ましい。例えば、基準物質にヨードが含まれていれば、ヨードのＫ吸収端は３３ｋｅＶであるから、ビン１を２０ｋｅＶ～３０ｋｅＶ、ビン２を３５ｋｅＶ～６０ｋｅＶと設定する。

まず、投影データのサイノグラムのビュー及びチャネルごとに、物質の透過距離を推定する。物質の透過距離の推定には、例えば、Ａ－ｔａｂｌｅベースの方法を用いることができる。ビン１の検出フォトン数をｙ_ｉ，１、ビン２の検出フォトン数をｙ_ｉ，２とする。また、被検体Ｐがない場合のＸ線検出器１２の入射フォトン数をビン１とビン２とについて、それぞれｒ_ｉ，１、ｒ_ｉ，２とする。Ａ－ｔａｂｌｅベースの方法では、それぞれのビンのＸ線減弱係数が式（４）を用いて計算される。

なお、事前にキャリブレーション用のファントムを用いて、物質１の透過距離と物質２の透過距離との組合せを変えて、ｍ_ｉ，１及びｍ_ｉ，２を計測し、（ｍ_ｉ，１，ｍ_ｉ，２）から（物質１の透過距離，物質２の透過距離）を算出する予測器（線形予測器またはテーブル）を生成しておく。

ステップＳ９０２では、ビンごとのＸ線減弱係数を計算する。
ステップＳ９０３では、物質ごとの透過距離を推定する。具体的には、検出された（ｍ_ｉ，１，ｍ_ｉ，２）から物質１と物質２とのそれぞれの透過距離を算出し、物質１と物質２との透過距離をそれぞれｄ_１，ｉ、ｄ_２，ｉと表記する。

ステップＳ９０４では、ステップＳ７０１と同様に、再構成処理機能４４３を実行することで、処理回路４４は、検出した全エネルギーのフォトンを加算したフォトン数を計算する。
ステップＳ９０５では、ステップＳ７０２と同様に、再構成処理機能４４３を実行することで、処理回路４４は、Ｘ線検出器１２に入射したフォトン数を推定する。

ステップＳ９０６では、ステップＳ７０４と同様に、再構成処理機能４４３を実行することで、処理回路４４は、再構成画像の生成における各ビュー及びチャネルの情報の影響度を制御するための重みを計算する。
ステップＳ９０７では、再構成処理機能４４３を実行することで、処理回路４４は、投影データにおける物質ごとの透過距離について画像再構成処理することで、断層における物質密度画像を生成する。画像再構成処理は、ステップＳ７０５と同様に、逐次近似法を用いることができる。例えば、ＡＲＴ法を用いて、式（５）により物質密度画像を生成する。

ここでは、ｇ_１，ｊ ^{（ｋ＋１）}及びｇ_２，ｊ ^{（ｋ＋１）}はそれぞれ、ｋ＋１回目の更新における物質１の密度画像の画素ｊの値及び物質２の密度画像の画素ｊの値を示す。
また、ステップＳ７０５と同様に、ビュー及びチャネルごとの物質透過距離を、被検体Ｐに対するＸ線管１１とＸ線検出器１２との位置関係が同一のデータの加重和で計算したのち、式（６）に示すようにＦＢＰ法により再構成することもできる。

以上に示した第１の実施形態によれば、ビュー及びチャネルごとに、例えば入射フォトン数で表される入射Ｘ線強度の推定値を計算し、当該推定値に基づき、入射フォトン数が検出器におけるＸ線の測定精度を一定の水準以上に保持できる閾値範囲となるような、管電流の値の組合せを決定する。当該管電流の値の組合せに基づいて投影データを収集し、入射フォトン数が当該閾値範囲となる管電流の値により収集した投影データが用いられるよう重み付けして画像再構成処理を行い、再構成画像を生成する。

これによって、１つの管電流の値により収集した投影データでは数え落としが発生しうるようなＸ線が被検体を透過しないＸ線検出器の端部のチャネルにおいても、適切な入射フォトン数による投影データを収集することができる。よって、見かけ上のダイナミックレンジを広くでき、高精度なＸ線計測ができる。
さらに、数え落としが発生する、またはフォトンノイズが多いといったフォトンの検出精度が低い投影データの影響を少なくし、ノイズが少ない再構成画像を生成できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、測定精度を高めたい被検体Ｐ上の対象位置を指定し、対象位置に基づいて投影データを取得する際のＸ線強度を制御する点が第１の実施形態とは異なる。なお測定精度とは、ここでは、画素値の絶対的な値の正確さ、ばらつき（ノイズ）の少なさを示す。

第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成は、第１の実施形態と同様である。
第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、表示制御機能４４６により、位置決め画像に基づく被検体Ｐの断層画像をディスプレイ４２に表示させる。ユーザは、ディスプレイに表示された被検体Ｐの断層画像上でユーザが対象位置を指定し、入力インターフェース４３がユーザにより指定された当該対象位置に関する位置情報を受け取る。

第２の実施形態に係るＸ線強度指定信号の決定処理について図１０を参照して説明する。
図１０は、第２の実施形態に係るＸ線強度指定信号の決定処理を示すフローチャートである。
ステップＳ１００１では、強度推定機能４４７を実行することで、処理回路４４が、ユーザが指定した対象位置に基づく位置情報に対応するチャネルを指定する。以下、指定されたチャネルを指定チャネル（指定ＣＨ）と呼ぶ。

ステップＳ１００２では、強度決定機能４４８を実行することで、処理回路４４が、指定ＣＨにおける入射フォトン数がＴＨ３からＴＨ４までの範囲内となるように、第１の管電流を決定する。ＴＨ３及びＴＨ４は、ＴＨ１とＴＨ２とで規定される閾値範囲の間に包含される範囲であってかつＴＨ１とＴＨ２との閾値範囲よりも狭い範囲である。第１の管電流は、例えば、入射フォトン数が（ＴＨ３＋ＴＨ４）／２となるような値に決定されれば良い。

ステップＳ１００３では、強度決定機能４４８を実行することで、処理回路４４が、入射フォトン数がＴＨ２を上回るチャネルが存在するかどうかを判定する。入射フォトン数がＴＨ２を上回るチャネルが存在する場合、ステップＳ１００３に進み、入射フォトン数がＴＨ２を上回るチャネルが存在しない場合、ステップＳ１００６に進む。
ステップＳ１００４では、強度推定機能４４７を実行することで、処理回路４４は、入射フォトン数が「ＴＨ２」を超えるチャネルの中で最小の値となるチャネルを「ＣＨ３」と決定する。

ステップＳ１００５では、強度決定機能４４８を実行することで、処理回路４４が、特定したチャネルＣＨ３の入射フォトン数が「ＴＨ１」となる第２の管電流の値を決定する。その後、ステップＳ１００３に戻り、入射フォトン数がＴＨ２を上回るチャネルがなくなるまで処理を繰り返す。
ステップＳ１００６では、強度決定機能４４８を実行することで、処理回路４４が、入射フォトン数が「ＴＨ１」を下回るチャネルが存在するかどうかを判定する。入射フォトン数がＴＨ１を下回るチャネルが存在する場合、ステップＳ１００７に進み、入射フォトン数がＴＨ１を下回るチャネルが存在しない場合、ステップＳ１００９に進む。

ステップＳ１００７では、強度決定機能４４８を実行することで、処理回路４４が、入射フォトン数が「ＴＨ１」となるチャネル「ＣＨ４」を決定する。
ステップＳ１００８では、強度決定機能４４８を実行することで、処理回路４４が、チャネル「ＣＨ４」において、入射フォトン数が「ＴＨ２」となるように第３の管電流を決定する。その後、ステップＳ１００６に戻り、入射フォトン数が「ＴＨ１」を下回るチャネルがなくなるまで処理を繰り返す。

ステップＳ１００９では、強度決定機能４４８を実行することで、処理回路４４は、決定した複数の管電流の値の組合せをＸ線強度指定信号として決定する。以上で、第２の実施形態に係るＸ線強度指定信号の決定処理を終了する。

次に、第２の実施形態に係る管電流の具体的な決定方法について、図１１を参照して説明する。
図１１は、２つの管電流に関するチャネル方向に対する入射フォトン数を示す図である。

まず、ユーザが指定した被検体Ｐの対象位置に対応する指定ＣＨにおいて、入射フォトン数が閾値範囲（ＴＨ３～ＴＨ４）に含まれるように、第１の管電流が決定される。
また、図１１では、第１の管電流がＴＨ２を超えるチャネルが存在する。よって、第１の管電流が「ＴＨ２」を超えるチャネルの中で最小の入射フォトン数となるチャネル（すなわち、入射フォトン数がＴＨ２と同数）「ＣＨ３」において、入射フォトン数が「ＴＨ１」となるように第２の管電流が決定される。

一方、図１１では、第１の管電流がＴＨ１を下回るチャネルも存在する。よって、第１の管電流が「ＴＨ１」を下回るチャネルの中で最大の入射フォトン数となるチャネル（すなわち、入射フォトン数がＴＨ１と同数）「ＣＨ４」において、入射フォトン数が「ＴＨ２」となるように第３の管電流が決定される。
なお、画像再構成処理においては、図１０で決定したＸ線強度指定信号を用いて再構成画像を生成すれば良い。

以上に示した第２の実施形態によれば、ユーザにより指定された被検体上の対象位置について、当該対象位置の位置情報に応じた指定チャネルに基づいて管電流の組み合わせを決定し、投影データを取得する照射Ｘ線強度を制御することで、ユーザが指定した位置の再構成画像の精度を高めることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、実際に第１の管電流の供給のもとでＸ線を照射した場合に取得した投影データを用いて入射フォトン数の推定値を計算する。これにより、Ｘ線減弱情報を用いるよりも推定精度が高まり、追加して決定する管電流をより好適な値にすることができる。

第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成は、第１の実施形態と同様である。
第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の動作について図１２のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ１２０１では、ステップＳ２０１と同様に、Ｘ線ＣＴ装置１が、被検体ＰのＸ線減弱情報を取得する。

ステップＳ１２０２では、ステップＳ２０２と同様に、強度推定機能４４７を実行することで、処理回路４４は、被検体ＰのＸ線減弱情報に基づいて、入射Ｘ線強度（第１入射Ｘ線強度ともいい、ここでは入射フォトン数）をビュー及びチャネルごとに推定する。
ステップＳ１２０３では、ステップＳ４０２と同様に、強度決定機能４４８を実行することで、処理回路４４は、入射フォトン数と閾値範囲とに基づいて、第１の管電流（第１照射Ｘ線強度）を決定する。

ステップＳ１２０４では、システム制御機能４４１及びスキャン制御機能４４５により、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを１回転させつつ、Ｘ線管１１から第１の管電流の値でＸ線を被検体Ｐへ照射する。Ｘ線検出器１２の各チャネルに入射するＸ線に基づいて、投影データが取得される。
ステップＳ１２０５では、強度推定機能４４７及び強度決定機能４４８を実行することで、処理回路４４は、ステップＳ１２０４で取得した投影データを参照し、第１の管電流に追加すべき管電流（第２照射Ｘ線強度）を決定する。具体的には、強度推定機能４４７により、取得した投影データに基づいて、第１の管電流の値を用いた場合に各チャネルに入射したフォトン数を計算する。その後、入射フォトン数の計算において、第１の管電流の投影データから計算したフォトンの数に、設定する管電流の値を第１の管電流で除した値を乗じて、追加すべき管電流による入射フォトン数（第２入射Ｘ線強度）を計算すればよい。

ステップＳ１２０６では、追加して決定した管電流により、新たな投影データを取得する。投影データの取得は、ステップＳ１２０４と同様である。
ステップＳ１２０７では、ステップＳ２０５と同様に、画像再構成を行う。以上で、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の動作を終了する。

なお、管電流を１以上のビューごとに切り替える場合には、例えば次のような処理を用いればよい。Ｘ線強度指定信号を決定するための２以上のビューに対して、第１の管電流を決定する。次に、第１の管電流の供給のもとで１以上のビューで投影データを取得する。取得した投影データに基づいて追加して決定する管電流を決定し、時間的に隣接する１以上のビューの投影データを取得する。この処理をＸ線強度指定信号を決定するための２以上のビューごとに繰り返す。

以上に示した第３の実施形態によれば、決定された第１の管電流の供給のもとで取得した投影データの値をフィードバックすることで、より好適なＸ線強度指定信号の生成が可能となる。結果として、よりＸ線計測の精度を高めることができ、よりノイズの少ない再構成画像を生成できる。

Ｘ線ＣＴ装置１には、Ｘ線管と検出器とが一体として被検体の周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅ（第３世代ＣＴ）、リング状にアレイされた多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅ（第４世代ＣＴ）等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。

加えて、実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１・・・Ｘ線ＣＴ装置、１０・・・架台装置、１１・・・Ｘ線管、１２・・・Ｘ線検出器、１３・・・回転フレーム、１４・・・Ｘ線高電圧装置、１５・・・制御装置、１６・・・ウェッジ、１７・・・コリメータ、１８・・・データ収集装置（ＤＡＳ）、１９・・・開口（ボア）、３０・・・寝台装置、３１・・・基台、３２・・・寝台駆動装置、３３・・・天板、３４・・・支持フレーム、４０・・・コンソール装置、４１・・・メモリ、４２・・・ディスプレイ、４３・・・入力インターフェース、４４・・・処理回路、４４１・・・システム制御機能、４４２・・・前処理機能、４４３・・・再構成処理機能、４４４・・・画像処理機能、４４５・・・スキャン制御機能、４４６・・・表示制御機能、４４７・・・強度推定機能、４４８・・・強度決定機能、６０１，６０２・・・ビュー、６０３・・・ビュー数。

Claims (8)

1. Ｘ線を照射するＸ線管と、
   被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
   前記被検体の体型情報に基づいて、複数の照射Ｘ線強度にそれぞれ対応する複数の入射Ｘ線推定強度を推定し、前記複数の入射Ｘ線推定強度の各々は、前記Ｘ線検出器のビュー及びチャネル毎の入射フォトン数の推定値を表す、推定部と、
   前記複数の入射Ｘ線推定強度と許容される値域とに基づいて、前記被検体に対するスキャンに使用する２以上の照射Ｘ線強度を決定する決定部と、
   前記２以上の照射Ｘ線強度で前記被検体をスキャンすることにより収集された２以上の投影データに基づいて、前記被検体に関する再構成画像を生成する再構成部と、を備え、
   前記再構成部は、前記ビュー及びチャネル毎に、前記推定値が前記値域に近いほど大きい値を有する重みを、前記２以上の投影データに付与する、
   Ｘ線ＣＴ装置。
2. 前記推定部は、前記体型情報に基づいて前記被検体のＸ線減弱情報を取得し、当該Ｘ線減弱情報に基づいて前記複数の入射Ｘ線推定強度を推定する請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 位置決め画像に基づいて前記体型情報を取得する取得部をさらに具備する請求項１又は請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記２以上の投影データは、前記２以上の照射Ｘ線強度が１以上のビューごとに切り替えられることにより取得される請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記２以上の投影データは、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とが前記被検体を中心として１回転するごとに前記２以上の照射Ｘ線強度が切り替えられることにより取得される請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記決定部は、前記被検体に対し指定された位置に対応する指定チャネルにおける入射Ｘ線強度と前記値域とに基づいて、前記２以上の照射Ｘ線強度を決定する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記決定部は、前記指定チャネルにおける前記推定値が前記値域に包含される範囲であってかつ当該値域よりも狭い範囲に含まれるように、前記複数の照射Ｘ線強度を決定する請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記複数の照射Ｘ線強度は、それぞれ互いに異なる複数の管電流により規定される請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。

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