KR101930150B1 - X선 검사용의 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법, 및, 그 장치를 탑재한 x선 검사 장치 - Google Patents

X선 검사용의 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법, 및, 그 장치를 탑재한 x선 검사 장치 Download PDF

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Abstract

물질의 종류나 성상(性狀)을, 두께에 관계 없이 보다 고정밀도로 분류 가능하게 한다.
데이터 처리 장치(12)는, X선관(21)으로부터 조사되어 대상물을 투과해 광자 계수형 검출 유닛(26)에 의해 검출된 X선의 에너지 영역 마다 또한 화소 마다의 계수치를 처리한다. 이 장치(12)는, 계수치에 근거해 대상물(OB)의 화상을 연산하는 수단(35)과, 화상 상에 관심 영역을 설정하는 수단(35)을 갖춘다. 또한, 이 장치(12)는, 화상으로부터 관심 영역에 존재하는 물질의 배경이 되는 화소 정보를 제거하는 수단(35)과, 관심 영역에서의 X선의 에너지 영역 마다 또한 화소 마다의 계수치에 근거해, 해당 화소 마다 물질의 X선에 대한 고유한 투과 특성을 고유 정보로서 연산하는 수단(35)을 갖춘다.

Description

X선 검사용의 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법, 및, 그 장치를 탑재한 X선 검사 장치{DATA PROCESSING DEVICE AND DATA PROCESSING METHOD FOR X-RAY EXAMINATION, AND X-RAY EXAMINATION APPARATUS PROVIDED WITH SAID DEVICE}
본 발명은, 검사 대상을 X선으로 스캔해서 수집된 X선 투과 데이터를 처리하는 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법, 및 그 장치를 탑재한 X선 검사 장치에 관련된다. 특히, 본 발명은, 식품, 공업 제품, 인체의 일부 등의 검사 대상의 관심 부위의 적어도 종류 혹은 성상(性狀)을, 또는, 그 검사 대상의 내부 혹은 외측 표면에 있을지도 모르는, 해당 대상물의 조성과는 다른 물질의 존재의 검출, 또는 그 대상 혹은 물질의 종류 혹은 성상을 X선 투과 데이터로부터 분류(특정 또는 추정)하는 기능을 가지는 데이터 처리 장치, 데이터 처리 방법, 및, X선 검사 장치에 관한 것이다.
근년, X선을 이용해 대상물의 종류나 형상을 특정하려는 요망은 도처에서 볼 수 있다. 그 일례로서 공중위생이나 식품 안전의 관점에서 식품의 내부에 포함되는 경우가 있는 이물의 검사에 대한 니즈가 높아지고 있다.
이 니즈에 응하는 X선 검사도 여러 가지 있지만, 각광을 받고 있는 검사법은, X선을 식품에 조사하여, 그 투과 X선의 정보로부터 식품 내부의 물질의 정보를 수집하는 방법이다. 그 일례로서, 반송용의 벨트를 사이에 두고 상하로 X선관과 검출기를 배치하고, 벨트 위에 실은 검사 대상의 식품을 X선으로 검사하는, 소위, 인라인형(in-line type)의 X선 검사 장치가 알려져 있다. 이 장치의 경우, 검사 대상의 식품은 벨트(라인)에 실려 반송되고, X선관과 검출기와의 사이에 형성되는 X선 조사야(照射野)를 통과한다. 식품을 투과한 X선은, 벨트의 하측의 검출기로 검출되고, 그 검출 데이터에 근거해 화상이 작성된다. 이 화상을 예를 들면 소프트웨어로 처리 함으로써, 그 화상에 찍혀 있는 음영으로부터, 그 식품의 내부에 섞여 있는 경우가 있는 이물을 발견할 수 있다. 또한, 검사 대상은 이물 만으로 한정되지 않으며, X선으로 콘트라스트 차가 생기는 것으로서 크기나 형상 혹은 중량을 보다 정확하게 구할 필요가 있는 대상물이어도 무방하다.
이러한 X선 검사에서, 그 응용범위를 더욱 넓히는 것도 요망되고 있다. 예를 들면, 공항 등의 시설에서 가방이나 우편물을 열지 않고, 그 불명확한 내용물의 종류 및/또는 존재하는 위치를 특정하려는, 소위, 수화물 검사에서의 요구가 있다. 또한, 상술한 이물 검사에서, 사전에 알고 있는 대상물(예를 들면, 빵 등의 식품)에 이물(예를 들면, 금속편)이 섞여 있는 경우, 그 이물의 존재 및 그 종류를 발견해 특정하려는 검사 요구도 있다. 즉, 대상물(물질)의 종류 및/또는 그 3차원적인 위치를 X선에 의해 분류하려는 요구도 잠재적으로 높다.
이 니즈가 높아지는 것에 관해서는, 예를 들면 특허문헌 1(일본 특개 2010-091483)에 기재된 수법이 알려져 있다. 이 특허문헌 1에 기재된 「이물 검출 방법 및 장치」는, 소위, 듀얼 에너지법(또는 서브트랙션(subtraction)법)으로 불리는 검사법이다. 이 검사법은, 2 종류의 에너지(파장)의 X선이 물질을 투과할 때의 X선 투과 정보에 차가 있는 것을 이용하고 있다. 구체적으로는, 저에너지와 고에너지의 2 종류의 X선 화상을 동시에 작성하고, 그러한 화상의 상호의 차분을 취해, 그 혼입 이물의 성분 화상을 추출하고, 그 차분 화상으로부터 임계치 처리하여 이물을 검출하는 것을 기본 구성으로 하고 있다. 이 특허 공보 1에 기재된 경우에는 특히, 차분 연산에서의 최적의 파라미터를 자동 설정 함으로써 고감도의 이물 검출을 실시하는 것이다.
덧붙여, 이 특허문헌 1에는, X선의 광자(포톤)의 입사를 그 에너지를 판별한 상태로 검출 가능한 X선 검출기를 이용할 수도 있음이 시사되어 있다. 즉, 저에너지와 고에너지의 2 종류의 X선을 동시에 얻는 수단으로서 종래 알려져 있는 광자 계수형(포톤 카운팅형)의 X선 조사·검출계의 이용도 시사되어 있다.
한편, 듀얼 에너지법에 따른 검사법으로서, 비특허문헌 1에 기재된 검출법도 알려져 있다. 이 비특허문헌 1에 의하면, 상술한 듀얼 에너지법의 기본 구성을 바탕으로, 한층 더 검사 대상물이 벨트 상에서 겹쳐 있거나 한 경우여도, 그 겹침과 이물을 혼동하지 않고, 이물을 보다 고감도로 검출 가능한 시스템이 제공된다.
[특허문헌 1] 일본국 특개 2010-091483호 [특허문헌 2] 일본국 특개 2013-119000호
[비특허문헌 1] 안리츠 테크니컬　No. 87, Mar. 2012, 「듀얼 에너지 방식 X선 이물질 검출기의 개발」
상술한 특허문헌 1 및 비특허문헌 1에 기재된 듀얼 에너지법에 의하면, 대상물 또는 그 안에 혼입되는 이물의 검출 감도 향상은 가능하다. 그렇지만, 그 이물이 어떠한 종류인지, 또는, 이에 더해, 그 이물이 3차원적으로 어디에 있는지, 라고 하는 이물 검사에 대해 가장 알고 싶은 정보를 얻는 것은 곤란했다.
즉, 이 이물의 종류 등을 분류(특정, 추정) 곤란이라고 하는 것은, X선이 투과하는 물질 자체의 종류, 또는, 이에 더해 그 3차원적인 위치에 대해 분류 곤란이라는 것이다. 이는 대상물 자체의 종류가 불명확한 검사에서 이물을 확인하려는 경우에 극히 부적합한 것이었다.
이러한 부적합함을 해소하려고 한 제안이 특허문헌 2에 의해 이루어지고 있다. 이 제안은, 라미노그래피(laminography) 법을 채용하는 단층 장치 등에서 얻어지는 화상을 사용해, 정밀도 좋고 간편하게 대상물에 포함되는 물질의 종류를 분류하는 수법을 제공한다. 구체적으로는, X선의 에너지를 복수의 에너지 영역으로 판별해 광자 계수한 계수치 및 그 계수치로 재구성한 피검체 화상을 이용해, 피검체 안의 주목 부위에 있는 물질을 분류하는 수법이다. 이 수법에 의하면, 두께 및 밀도의 균일한 물질을 촬상한 계수치에 근거해 참조 화상이 작성되고, 이 참조 화상의 화소치로 피검체 화상의 화소치를 화소 마다 제산(除算)해 해당 피검체 화상의 화소치가 정규화된다. 이 정규화된 화소치로부터, 흡수 정보를 부여한 축을 2차원의 한편의 축으로, 또한, 해당 2차원의 다른 한편의 축으로 X선의 빔하드닝(BEAM HARDENING) 정보를 부여한 산포도가 작성된다. 이 산포도로부터, 피검체의 촬상 부분에 있는 물질의 종류를 분류하기 위한 분류 정보가 취득된다.
그렇지만, 이 특허문헌 2에 기재된 물질 분류법의 경우, 산포도를 구하는 것이 전제되어 있다. 산포도를 이용하는 것은, 시각적으로 어떠한 상태로 물질이 뒤섞이고 있는지를 파악하는 부분에는 좋다. 그러나, 에너지 대역의 정보를 이용해 원 화상의 나눗셈에 의해 빔하드닝 축 상의 값을 요구하기 때문에, 노이즈가 증가함, 근사 곡선(최소이승법으로 계산)의 통과점(좌표 원점을 통과하는 조건 등의 통과 포인트)이 규정되어 있지 않기 때문에 근사 오차가 크고, 안정된 결과를 얻기 어려움, 산포도의 생성에, 수집된 전 데이터를 사용하지 않음, 등 과제가 많다.
한편, 전술한 종래의 각종의 문헌에 기재된 검사법의 경우, 물질의 성질을 파악하기 위한 이론적 근거와 검출 정밀도의 양면에서 문제가 있어, 특정 촬영 대상과 특정 조건에 맞춘 검출 감도의 향상은 가능하지만, 적용 범위가 좁고 범용성이 없다.
그래서, 본 발명은, 상술한 종래의 X선 검사가 안고 있는 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, X선에 의한 검사 대상의 전체 또는 일부(주목 부위)를 이루는 물질의 종류나 성상을, 그 두께에 관계 없이, 보다 고정밀도로 분류(추정, 특정) 가능한 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법, 및, 그 장치를 탑재 또는 실행 가능한 X선 검사 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태에 따른 데이터 처리 장치는, X선관으로부터 조사되어 대상물을 투과해 광자 계수형의 검출기에 의해 검출된 X선의 에너지 영역 마다 또한 화소 마다의 계수치를 처리한다. 이 데이터 처리 장치는, 상기 계수치에 근거해 상기 대상물의 화상을 연산하는 화상 연산 수단과, 상기 화상 상에 관심 영역을 설정하는 관심 영역 설정 수단과, 상기 화상으로부터 상기 관심 영역에 존재하는 물질의 배경이 되는 화소 정보를 제거하는 배경 제거 수단과, 상기 관심 영역에서의 상기 X선의 에너지 영역 마다 또한 상기 화소 마다의 상기 계수치에 근거해, 해당 화소 마다 상기 물질의 상기 X선에 대한 고유한 투과 특성을 고유 정보로서 연산하는 고유 정보 연산 수단을 갖춘다.
바람직하게는, 상기 고유 정보는, 상기 각 화소의 상기 투과 특성을 벡터량(벡터의 요소는 예를 들면 에너지 영역 마다 얻어진다)으로서 나타냈을 때의 방향을 나타내고 또한 상기 물질을 상기 X선이 투과했을 때의 에너지 스펙트럼을 의사적으로(가상적으로) 가리키는 산포도 정보, 및, 해당 벡터량의 크기를 나타내고 또한 상기 물질에 의한 상기 X선의 감약(減弱) 정도를 의사적으로(가상적으로) 가리키는 감약 정보 중 적어도 어느 한쪽이다.
또한, 본 발명의 다른 양태는, X선관으로부터 조사되어 대상물을 투과해 광자 계수형의 검출기에 의해 검출된 X선의 에너지 영역 마다 또한 화소 마다의 계수치를 처리하는 방법이다. 이 방법에 의하면, 상기 계수치에 근거해 상기 대상물의 화상을 연산하고, 상기 화상 상에 관심 영역을 설정하고, 상기 화상으로부터 상기 관심 영역에 존재하는 물질의 배경이 되는 화소 정보를 제거하고, 상기 관심 영역에서의 상기 X선의 에너지 영역 마다 또한 상기 화소 마다의 상기 계수치에 근거해, 해당 화소 마다 상기 물질의 상기 X선에 대한 고유한 투과 특성을 고유 정보로서 연산한다.
게다가, 본 발명의 다른 양태는, X선 검사 장치와 관련되고, 이 장치는 상술한 데이터 처리 장치를 탑재하는 것을 특징으로 한다.
덧붙여, 본 발명에서의 용어의 정의는 이하와 같다.
우선, 「X선 검사 장치는, 의료용의 X선 촬영 장치, X선 진단 기기 뿐만 아니라, X선에 의한 비파괴 검사 장치도 포함한다. 「X선 검사」도 마찬가지로 의료용의 X선 검사 및 비파괴 검사도 포함하는 개념이다.
또한, 「검사 대상」이란, X선 검사 장치의 오브젝트 공간에 배치된 X선에 의한 스캔을 받아 X선 투과 데이터로서의 프레임 데이터가 수집되는 대상을 말한다.
「검사 대상의 전체」란, 검사 대상을 이루는 물체의 전체이며, 예를 들면 검사 대상이 식품(피망, 토마토 등의 야채, 식빵, 컵면, 식용육, 생선 등)이면, X선 검사 장치의 반송 벨트에 검사를 위해 실리는 개개의 물품을 가리키고, 검사 대상이 공업 제품이나 공항 수화물 검사의 짐이면, 그것도 X선 검사 장치의 검사를 받는 단위를 이루는 물품을 가리킨다.
이에 대해, 「검사 대상의 일부」란, 검사 대상을 이루는 물품의 일부분으로서 정의되고, 예를 들면 X선 투시 화상 상에서 자동적으로 또는 수동으로 지정되는 부분을 말한다. 예를 들면, 야채의 이물 검사의 경우, X선 검사 장치의 검사용 반송 벨트에 실린 많은 야채(오이, 토마토 등) 가운데, 개개의 야채의 일부를 말한다. 검사 대상의 X선 투시 화상 상에서 지정한 관심 부위(즉, 검사 대상의 일부)가 그 검사 대상의 본래의 조성과 다른 경우, 그 관심 영역에 의해 지정된 부분에는 「이물」이 혼입되어 있는 것으로 추정할 수 있다.
덧붙여, 이 이물 검출의 경우에, 이물 이외의 부분은 데이터 처리 상, 배경 성분으로서 처리된다. 이 배경 성분은 따라서, 관심 영역 및 그 주변 부분에 있는 검사 대상 자체의 조성(공기도 포함한다)에 유래하는 데이터이다. 검사 대상의 전체를 물질의 분류 또는 성상의 특정 대상 영역으로서 설정하는 경우, 배경 성분은 공기 및 검사용 반송 벨트 등의 기지의 성분 뿐이다.
또한, 물질의 종류의 「분류(同定)」란, 그 종류가 무엇인지를 판별하는 것으로, 「특정 또는 추정」으로 환언해도 무방하다. 물질의 「성상(性狀)」이란, 그 물질을 이루는 조성이 어떠한 상태에 있는지를 말하고, 알기 쉬운 예로 말하면, 검사 대상으로서의 식용육 블록의 근육분과 지방분의 비율의 정도 등을 말한다.
게다가, 「관심 영역에 존재하는 물질」이란 검사 대상의 전부 또는 일부인 경우도 있고, 관심 영역에 존재하지만, 검사 대상 그 자체와는 다른 물질(이물 등의 관심 물질)인 경우도 있다.
이상으로부터, 본 발명에서의 물질 분류에는, 검사 대상 그 자체의 종류를 분류하는, 검사 대상 그 자체의 성상을 특정하는, 검사 대상 그 자체와는 다른 물질이 존재하고 있는 것을 검출하는, 검사 대상 그 자체와는 다른 물질의 종류를 분류하는, 등의 양태가 포함된다.
본 발명에 의하면, 광자 계수형의 X선 검출기에 의해 검출된 X선의 에너지 영역 마다 또한 화소 마다의 계수치에 근거해 대상물의 화상이 연산되어 그 화상 상에 관심 영역이 설정된다. 게다가, 이 화상으로부터 관심 영역에 존재하는 물질의 배경이 되는 화소 정보가 제거된 후, 관심 영역에서의 X선의 에너지 영역 마다 또한 화소 마다의 계수치에 근거해, 해당 화소 마다 물질의 X선에 대한 고유한 투과 특성이 고유 정보로서 연산된다. 이와 같이, 화소 마다 고유 정보를 얻을 수 있기 때문에, X선에 의한 검사 대상의 전체 또는 일부(주목 부위)를 이루는 물질의 종류나 성상을, 그 두께에 관계 없이, 보다 고정밀도로 분류(특정) 가능하게 된다.
첨부 도면에서,
[도 1]　도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른, 데이터 처리 장치를 탑재한 X선 검사 시스템의 개요를 설명하는 블록도이다.
[도 2]　도 2는, 광자 계수형 검출기로 설정한 에너지 영역과 X선 에너지 스펙트럼의 일례를 설명하는 도면이다.
[도 3]　도 3은, 단일 물질 모델과 에너지 영역 별 광자 계수와의 관계를 설명하는 도면이다.
[도 4]　도 4는, 복수 물질 모델과 에너지 영역 별 광자 계수와의 관계를 설명하는 도면이다.
[도 5]　도 5는, 데이터 프로세서에 의해 실행되는, 물질 분류의 처리 및 그 전처리의 개요를 설명하는 플로우 차트이다.
[도 6]　도 6은, 데이터 프로세서에 의해 실행되는 물질 분류의 전처리를 설명하는 도면이다.
[도 7]　도 7은, 본 실시형태에서 데이터 프로세서에 의해 실행되는 물질 분류의 중심 부분을 설명하는 개략 플로우 차트이다.
[도 8]　도 8은, 에너지 영역 마다의 화상의 관심 영역의 각 화소로부터, X선 흡수량의 3차원 벡터의 생성을 설명하는 도면이다.
[도 9]　도 9는, 3차원 산포도의 작성으로부터 분류 정보의 제시까지의 처리를 설명하는 개략 플로우 차트이다.
[도 10]　도 10은, 정규화된 3차원 산포도를 모식적으로 설명하는 사시도이다.
[도 11]　도 11은, 3차원 산포도에서 물질 고유의 산포점으로부터의 3차원 벡터의 생성을 설명하는 도면이다.
[도 12]　도 12는, 물질 분류를 검증하기 위한 1개의 시뮬레이션 결과를 설명하는 도면이다.
[도 13]　도 13은, 물질 분류를 검증하기 위한 다른 시뮬레이션 결과를 설명하는 도면이다.
[도 14]　도 14는, 물질 분류를 검증하기 위한 다른 시뮬레이션에 관련되는 팬텀(phantom)을 나타내는 도면이다.
[도 15]　도 15는, 도 14의 팬텀을 이용한 시뮬레이션 결과를 설명하는 도면이다.
[도 16]　도 16은, 실시형태에서 설명한 물질 분류를 실시하는 데이터 처리 장치(방법)를 탑재한 의료용의 류마티스 검사 장치로서의 X선 검사 장치의 개요를 설명하는 구성도이다.
[도 17]　도 17은, 실시형태에서 설명한 물질 분류를 실시하는 데이터 처리 장치(방법)를 탑재한 비파괴 검사 장치로서의 X선 검사 장치의 개요를 설명하는 도면으로서, 특히, 인라인형 이물 검사 장치로 불리는 시스템의 개요를 설명하는 구성도이다.
[도 18]　도 18은, 전술한 실시형태에 따른 도 7의 스텝(S134)의 처리를 보다 상세하게 설명하는 부분 플로우 차트이다.
[도 19]　도 19는, 산포점 데이터를 표시하는 면에 관한 변형 예를 설명하는 그래프이다.
[도 20]　도 20은, 산포점 데이터를 표시하는 면에 관한 다른 변형 예를 설명하는 그래프이다.
[도 21]　도 21은, 산포점 데이터를 표시하는 면에 관한 또 다른 변형 예를 설명하는 그래프이다.
[도 22]　도 22는, 산포점 데이터를 표시하는 면에 관한 또 다른 변형 예를 설명하는 그래프이다.
[도 23]　도 23은, 산포점 데이터를 표시하는 면에 관한 또 다른 변형 예를 설명하는 그래프이다.
이하, 첨부 도면을 참조해, 본 발명에 따른, X선 검사용의 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법의 실시형태를 설명하고, 그 데이터 처리 장치를 탑재한 X선 검사 장치를 변형 예로서 설명한다.
[실시형태]
우선, 도 1~도 15를 참조해, 일 실시형태로서 본 발명의 일 양태에 따른 X선 검사용의 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법의 일 실시형태를 설명한다. 도 1은, X선 검사 시스템(X선 검사 장치)(10)의 개략 구성을 나타낸다. 본 실시형태는 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법에 초점을 맞춰 설명하므로, 이 X선 검사 시스템(10)의 공지의 부분은 간략화 하여 설명한다.
이 X선 검사 시스템(10)에는 데이터 처리 장치(12)가 통신 라인(LN)을 통해 통신 가능하게 접속되어 있지만, 이 데이터 처리 장치(12)는 X선 검사 시스템(10)의 예를 들면 제어부와 일체로 조입(租入)되어도 무방하고, 별체로 설치되어도 무방하다.
X선 검사 시스템(10)은, 예를 들면, X선에 의한 비파괴 검사 시스템, 또는, 의료용의 X선 파노라마 촬영 시스템으로서 사용된다. 이 X선 검사 시스템(10)의 검사 대상으로서는, 식품, 공업 제품, 인체의 유방 등, 다방면에 걸친다. 알기 쉬운 예로서는, 식품(소세지, 피망 등의 야채 등)의 내부에 이물이 혼입되어 있는지 아닌지를 조사하는 인라인형의 식품 검사 장치이지만, 반드시 이것으로 한정되는 것은 아니다. 식품으로서는, 이 밖에, 생선 내의 낚싯바늘 등의 이물을 검사하는 것도 가능하다. 또한, 이물의 의미를 변경 해석하면, 식용육 내부의 유지분의 함축 상태, 이물이나 뼈의 혼입, 목재의 공동(空洞)이나 수분 함유량의 체크 등, 그 성상을 특정하는 것에도 적용할 수 있다. 공업제품으로서는, 전자 기판 부품의 실장 상태의 체크, 납땜 뱀프 내의 접촉 상태의 체크 등에도 적용할 수 있다. 게다가, 인체의 유방을 검사하는 매모그래피에서는, 유방 내에 발생하는 석회화나 종류(腫瘤) 등의 병변부의 발견, 유선 함유율의 정밀도 높은 계산 등에 적용 가능하다.
비파괴 검사나 X선 파노라마 촬영을 실시하는 경우, 본 실시형태에 따른 X선 검사용의 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법은, X선이 물질을 투과할 때의 흡수 정보(혹은 감약 정보)에 근거해, 그 물질의 종류나 성상을 분류(특정, 판별, 식별, 혹은 결정이라고도 할 수 있다)하는 처리를 실시하는 것을 기본 요소로 하고 있다. 이하의 설명에서, 이 처리를 총괄적으로 「물질 분류」라고 부르는 경우도 있다.
이 X선 검사 장치(10)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 가상적으로, X, Y, Z축의 직교 좌표계를 설정할 수 있는 오브젝트 공간(OS)을 가진다. 이 장치(10)는, 비파괴 검사의 경우, 오브젝트 공간(OS)에서 스캔 방향(Z축 방향)으로 소정의 콘각(corn angle)(θ)을 가지고, 또한 해당 스캔 방향에 직교하는 단면(XY면)을 따른 방향(Y축 방향)으로 소정의 팬각(fan angle)(β)을 가지는 X선빔(XB)을 발생하는 X선관(21) 및 콜리메이터(22)를 갖춘 X선 발생기(23)를 갖춘다. X선관(21)은, 점상(点狀)의 X선관 초점(F)(초점 지름은 예를 들면 1.0 ㎜φ)를 가지는, 예를 들면 회전 양극 X선관이다. 이 X선관(21)에는, 도시하지 않은 X선 고전압 장치로부터 X선 조사를 위한 구동용 고전압이 공급된다.
게다가, X선 검사 장치(10)는, X선관(21)에 일정 거리 만큼 이간해 대향 가능하고 또한 이동 가능하게 배치된 X선 검출기(24)(이하, 단지 검출기라고 부른다)를 갖춘다. 검출기(24)는, 복수의 모듈을 라인 상(line shape)으로 연결해 구성되고, 이에 따라, 검출기(24)는, 그 전체로서, 가늘고 긴 구형상(矩形狀)의 X선 입사창을 가진다. 각 모듈은, CdTe, CZT 등의 반도체 재료로 이루어지는 검출층을 예를 들면 20×80 개의 화소(각 화소는 0.2 ㎜×0.2 ㎜의 사이즈를 가진다)로 성형한, X선으로부터 전기 신호로 직접 변환하는, 소위, 직접 변환형의 X선 검출 요소이다. 이 복수의 화소를 이루는 검출층의 양면에는, 도시하지 않지만, 실제로는 하전(荷電) 전극과 수집 전극이 첩설(貼設)되어 있다. 이 양 전극 간에 바이어스 전압이 인가된다.
이 검출기(24)는, X선을 다양한 에너지를 가지는 포톤의 집합으로 간주하고, 그러한 포톤의 개수를 에너지 영역 별로 계수 가능한 광자 계수형(photon counting type)의 검출기이다. 이 에너지 영역으로서는, 예를 들면 도 2에 도시한 것처럼, 4개의 에너지 영역(Bin1~Bin4)이 설정되어 있다. 물론, 이 에너지 영역(Bin)의 수는 복수이면 좋다.
이 검출기(24)에서는, 그 화소 마다, 또한, 에너지 영역(Bin) 마다, X선 강도가 포톤 수의 디지털량의 계수치(누적치)로서 일정 시간마다 검출된다. 1개의 포톤이 있는 화소에 입사하면, 그 에너지 값에 따른 파고치의 전기 펄스 신호가 그 화소에 발생한다. 이 전기 펄스 신호의 파고치, 즉 에너지 값은 소정의 에너지 영역(Bin) 마다 분류되고, 그 계수치가 1개 증가한다. 이 계수치는 일정 시간 마다의 누적치(디지털치)로서 화소 마다 또한 그 에너지 영역(Bin) 마다 수집된다.
이 수집은, 검출기(24)의 검출층의 하면에 ASIC층으로서 만들어지고 있는 데이터 수집 회로(25)에 의해 수행된다. 검출기(24) 및 데이터 수집 회로(25)에 의해, 검출 유닛(26)이 구성되어 있다. 이 때문에, 검출 유닛(26), 즉 데이터 수집 회로(25)로부터 일정한 프레임 레이트로 X선 투과 데이터(프레임 데이터)가 데이터 처리 장치(12)로 보내진다.
이러한 구성을 가지는 X선 검사 장치(10)의 예는, 예를 들면 일본 특개 2007-136163, 국제공개공보 WO　2007/110465　A1, 동WO　2013/047778　A1에 나타나 있다. 또한, 상술한 광자 계수형 검출기(24)의 예도, 예를 들면 국제공개공보 WO　2012/144589　A1에 나타나 있다.
덧붙여, 이 X선 검사 장치(10)를 예를 들면 치과용의 X선 파노라마 촬영에 사용하는 경우, 검사 대상(OB)은 피검사자의 두부(頭部)이다. 그 경우, X선 발생기(23) 및 검출기(24)의 쌍은, 그 두부의 주위에서 예를 들면 두부 중심을 X방향의 직선을 회전축으로서 회전 이동한다. 이 X선 파노라마 촬영에 관한 스캔 구조도, 예를 들면 일본 특개 2007-136163에 나타나 있다.
게다가, 데이터 처리 장치(12)는, X선 검사 장치(10)로부터 통신 라인(LN)을 통해 X선 투과 데이터(프레임 데이터)를 수신한다. 데이터 처리 장치(12)는, X선 검사 장치(10)와 일체의 장치 또는 검사 시스템으로서 설치되어도 무방하다. 또한, 데이터 처리 장치(12)는, 본 실시형태와 같이, X선 검사 장치(10)에 대해 통신 라인을 통해 통신 가능하게 접속되는 경우, 상시, 온라인으로 접속되어 있어도 무방하고, 필요한 때에만 통신 가능하게 되어 있어도 무방하다. 게다가, 데이터 처리 장치(12)는 스탠드 얼론(stand-alone) 형식으로 설치되어 있어도 무방하다.
이 데이터 처리 장치(12)는, 이하에 상술하는 것처럼, 이 X선 투과 데이터를 처리해 검사 대상 그 자체를 이루는 물질이나 그 검사 대상의 주목 부위에 있는 물질의 종류 또는 성상에 고유한 정보(고유 정보)를 취득하거나, 한층 더 검사 대상에 이물 등의 다른 물질이 존재하고 있는지 여부를 검출하도록 구성되어 있다.
[물질의 고유 정보의 취득 및 데이터 처리의 상세]
이하, 데이터 처리 장치(12)의 구성 및 그 동작을, 본 발명의 특징의 하나인 물질의 고유 정보의 취득법과 함께 상술한다.
데이터 처리 장치(12)는, 일례로서, 컴퓨터 시스템 CP에 의해 구성된다. 이 컴퓨터 시스템 CP 자체는 공지의 연산 기능을 가지는 컴퓨터 시스템이어도 무방하고, 검출 유닛(26)에 통신 라인(LN)을 통해 접속된 인터페이스(I/O)(31)를 갖춘다. 이 인터페이스(31)에는, 내부 버스(B)를 통해, 버퍼 메모리(32), ROM(read-only memory)(33)("Non-transitory computer readable medium"로서 기능한다), RAM(random access memory)(34), CPU(central processing unit)를 갖춘 데이터 프로세서(35)(단지 프로세서 또는 컴퓨터여도 무방하다), 화상 메모리(36), 입력기(37), 및 표시기(38)가 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.
ROM(33)에는, 컴퓨터 독출 가능한 물질 분류의 프로그램이 미리 격납되어 있고, 데이터 프로세서(35)가 그 프로그램을 자신의 워크 에리어로 독출해 실행한다. 데이터 프로세서(35)는 화상 처리 전용의 CPU이다. 버퍼 메모리(32)는, 검출 유닛(26)으로부터 보내져 온 프레임 데이터를 일시적으로 보관하기 위해 사용된다. RAM(34)은, 데이터 프로세서(35)의 연산 시에, 연산에 필요한 데이터를 일시적으로 기억하기 위해 사용된다.
화상 메모리(36)는, 데이터 프로세서(35)에 의해 처리된 각종의 화상 데이터나 정보를 보관하기 위해서 사용된다. 입력기(37) 및 표시기(38)는, 유저와의 사이의 맨·머신 인터페이스로서 기능하고, 이 중, 입력기(37)는 유저로부터의 입력 정보를 받아들인다. 표시기(38)는, 데이터 프로세서(35)의 제어 하에서 화상 등을 표시할 수 있다. 인터페이스(31), 입력기(37), 및 표시기(38)에 의해 외부로부터의 정보(예를 들면 유저로부터의 정보)를 입수하는 인터페이스부가 구성된다.
·광자 계수법에 의한 데이터의 수집과 물질 모델과의 관계
다음으로, X선관(21)으로부터 조사된 X선(팬상(fan shape)의 빔 X선)이 피검체(OB)를 투과하고, 그 투과 X선이 광자 계수(포톤 카운팅)법 하에서 검출기(24)에 의해 수집될 때의 물질 모델 마다의 데이터 수집의 개념을 도 2~4를 이용해 설명한다.
도 2에, 횡축에 X선의 에너지[keV]를 취하고, 종축에 X선을 이루는 광자(포톤)의 입사 빈도(카운트)로 취했을 때의 일반적인 프로파일을 나타낸다. 광자 계수의 경우, 주지하는 바와 같이, 횡축의 에너지를 복수의 에너지 영역(Bin)으로 나누기 위해 임계치(TH)가 설정된다. 이 도 2의 예에서는, 4개의 임계치(TH1, TH2, TH3, TH4)가 비교기(도시하지 않음)로의 적당한 기준 전압치로서 주어지고, 이에 따라, 사용 가능한 제1~ 제3 에너지 영역(Bin1, Bin2, Bin3)이 설정된다. 덧붙여, 제1 에너지 영역(Bin1) 보다 아래의 에너지는 노이즈가 많이 계측 불능인 에너지 영역에 속하고, 한편, 최상위의 임계치(TH4)보다 상측에 위치하는 제4 에너지 영역(Bin4)은 광자 계수에는 관여하지 않는 것으로서, 사용되지 않는다. 이 때문에, 이 예의 경우, 최상위 및 최하위의 에너지 영역을 제외한, 제1~제3의 3개의 에너지 영역(Bin1, Bin2, Bin3)이 광자 계수에 사용된다.
이 도 2에 도시한 빈도의 프로파일의 형상은 X선관(21)의 양극재(陽極材)의 종류나 관전압에 의해 정해지고, 통상, 도시하는 것처럼, 제2 에너지 영역(Bin2)의 카운트가 가장 커진다. 이 때문에, 에너지 영역 마다의 계수치(빈도, 카운트)의 밸런스를 고려하여 적절하게 임계치(TH)를 결정할 수 있다. 이 4개의 임계치(TH1~TH4)는, 데이터 수집 회로(25)를 이루는 ASIC에서 검출기(24)의 화소 마다 비교기로의 전압 임계치로서 설정된다. 이 때문에, X선 광자는, 화소 마다 또한 에너지 영역 마다 계수 된다. 물론, 각 화소에 임계치(TH)의 수는 3개 이상이면 임의의 수로 무방하다. 임계치(TH)의 수 3개이면, 사용되는 에너지 영역의 수는 2개이다.
이 계수치로부터 X선 투과 화상(농도 화상)을 작성할 경우에는, 다양한 형태를 채용할 수 있다. 검출기(24)의 X선 입사면을 이루는 화소 마다, 또한, 에너지 영역(Bin) 마다 계수 정보가 얻어진다. 이 때문에, 에너지 영역(Bin) 마다의 각 화소의 계수치에 적절한 가중치 계수를 걸어 시프트(shift) 가산을 하면, 그 각 에너지 영역(Bin)의 X선 투과 데이터(프레임 데이터)가 얻어진다. 또한, 이 3개의 에너지 영역(Bin1~Bin3) 중 임의의 2개 또는 전부의 에너지 영역(Bin)의 계수치에 적절한 무게 계수를 걸어 시프트 가산하고, 1프레임의 X선 투과 데이터로 해도 무방하다.
이와 같이, 에너지 영역(Bin) 마다 X선 광자 수에 따른 에너지 정보를 화소 마다 수집하고, 화소에의 광자 에너지의 기여도를 감안하여 화상 작성 등에 이용 가능하고, 용도에 따라 자유자재로 에너지 강조 화상을 작성할 수 있고, 종래의 적분형의 X선 투과 데이터의 수집에 대한 우위성이 있다.
그런데, 이 광자 계수법을 본원에 따른 물질 분류에 적용하는 경우, 물질(검사 대상(OB)의 검사하려는 부위에 있는 물질: 검사 대상 자신을 이루는 물질인 경우도, 검사 대상 이외의 물질인 경우도 있다)이 단일의 조직으로 되어 있는지, 복수의 조직으로 되어 있는지로 나누어 생각하여 각 조직의 X선 흡수를 고려하는 것이 타당하다.
(ⅰ) 물질이 단일의 조직으로 이루어지는 경우(단일 물질 모델)
이 단일 물질 모델의 경우, 도 3(A)에 도시한 바와 같이, 제1~제3의 에너지 영역(Bin1~Bin3) 각각을 대표하는 선감약 계수 μ1, μ2, μ3 (cm- 1)로 둘 수 있다. 이 선감약 계수는, 물질의 X선에 대한 고유의 투과 특성을 나타내는 지표이다.
이 에너지 영역(Bin) 마다 다른 선감약 계수 μ1, μ2, μ3를 가지고 또한 두께 t(cm)인 물질에 X선이 입사할 때의 모델은, 도시하는 바와 같이 나타내진다. 즉, 입사하는 X선량(광자 수) Cl1, Cl2, Cl3가 각각 선감약 계수 μ1, μ2, μ3와 두께 t에 의존하는 감약을 받아, 그 출력하는 X선량(광자 수)은
Co1 = Cl1 × e- μ1t
Co2 = Cl2 × e- μ2t
Co3 = Cl3 × e- μ3t
…　(1)
로 나타낼 수 있다.
이 때문에, 단일 조직으로 이루어지는 단일 물질 모델의 경우, 도 3(B)에 도시한 바와 같이, X선량(광자 수) Cli가, 선감약 계수 μ1, 두께 t인 물질에 입사하면, 그 출력 X선량(광자 수)은
Coi = Cli × e- μit
(i=1~3)
…　(2)
로 나타낼 수 있다.
(ⅱ) 물질이 복수의 조직으로 이루어지는 경우(복수 물질 모델)
이 복수 물질 모델의 경우, 그 X선 흡수의 관점에서 보면, 도 4(B)에 도시한 바와 같이, 물질은 두께 ta 또한 선감약 계수 μia의 층, 두께 tb 또한 선감약 계수 μib의 층, …, 두께 tn 또한 선감약 계수 μin의 층이 적층된 층 구조라고 할 수 있다. 그래서, 도 4(A)에 도시한 바와 같이, 제1~제3의 에너지 영역(Bin1~Bin3) 각각을 대표하는 선감약 계수 μ1a, …, μ1n； μ2a, …, μ2n； μ3a, …, μ3n (cm- 1)로 쓸 수 있다. 이 에너지 영역(Bin) 마다 다른 선감약 계수 μ1a, …, μ1n； μ2 a, …, μ2n； μ3a, …, μ3n를 층상(層狀)으로 가지고, 또한, 층 두께 ta, …, tn (cm)의 물질에 X선이 입사할 때의 모델은, 도시하는 바와 같이 나타내진다. 즉, 입사하는 X선량(광자 수) Cl1, Cl2, Cl3이 각각 선감약 계수 μ1a, …, μ1n； μ2a, …, μ2n； μ3a, …, μ3n 또한 각각 두께 ta, …, tn에 의존하는 감약을 받아, 그 출력하는 X선량(광자 수)은
Co1 = Cl1 × e- μ1ata ×　…　× e- μ1ntn
Co2 = Cl2 × e- μ2ata ×　…　× e- μ2ntn
Co3 = Cl3 × e- μ3ata ×　…　× e- μ3ntn
…　(3)
로 나타낼 수 있다.
이 때문에, 복수의 조성으로 이루어지는 복수 물질 모델의 경우, 도 4(B)에 도시한 바와 같이, X선량(광자 수)(Cli)의 입사에 대해, 그 출력 X선량(광자 수)은
Co1 = Cl1 × e- μiata ×　…　× e- μintn
　(i=1~3)
…　(4)
로 나타낼 수 있다.
[처리 순서]
상술한 물질 모델에 의한 광자 계측과 선감약치 μt와의 관계를 전제로 하여, 데이터 처리 장치(12)에 의해 실행되는 물질 분류의 처리를 설명한다. 데이터 처리 장치(12)에서는, 그 데이터 프로세서(35)가 소정의 프로그램을 실행 함으로써, 도 5에 도시한 순서에 따라 물질 분류를 실시한다.
[전처리]
우선, 데이터 프로세서(35)는, 예를 들면 유저와의 사이에 인터랙티브하게 또는 자동적으로 화상 취득을 실시하는지 여부를 판단하고(스텝(S1)), 화상 취득의 타이밍까지 대기한다. 화상 취득이 판단된 경우(스텝(S1, YES)), 버퍼 메모리(32)에 이미 보존되어 있는 프레임 데이터를 예를 들면 RAM(34)로 호출한다(스텝(S2)). 이 프레임 데이터는, 도 6에 모식적으로 나타내는 것처럼, 3개의 에너지 영역(Bin1, Bin2, Bin3) 각각에 속하는 에너지를 가지는 X선 광자의 계수치의 프레임 데이터(FD1, FD2, FD3)와, 전 에너지 영역(Bin_all(Bin1+Bin2+Bin3))의 X선 광자의 계수치의 프레임 데이터(FDall)로 구성된다.
그 다음으로, 데이터 프로세서(35)는 유저와의 사이에 인터랙티브하게, 또는, 자동 지시에 따라 물질 분류를 수행하는지 여부를 판단한다(스텝(S3)). 물질 분류의 지시가 있을 때까지 대기하고, 물질 분류를 실행하지 않고 종료의 지령이 있을 경우에는 처리를 끝마친다(스텝(S4)).
[합초(合焦) 화상의 작성]
스텝(S3)에서 물질 분류를 수행하는 것으로 판단된 경우(스텝(S3, YES)), 데이터 프로세서(35)는 유저와의 사이에 인터랙티브하게, 또는, 자동적으로, 예를 들면, 검사 대상(OB)과 교차하는 단면을 지정한다(스텝(S5)).
일례로서, 인터랙티브하게 단면의 위치를 지정하는 경우, 도 1에 도시한 바와 같이, 검출기(24)로부터의 높이(Hc)를 유저가 입력기(37)를 통해 지정하는 예를 들 수 있다. 예를 들면, 도 1에서 반송 벨트(도시하지 않음)에 실린 검사 대상(OB)의 높이 방향(Y축 방향)의 높이가 HOB 또는 그 이상인 것으로 알고 있는 경우, 그 검사 대상(OB)의 높이 방향에서의 거의 중심에 상당하는 높이(Hc)의 단면을 지정하면 좋다. 물론, 이 예의 경우, 검출 유닛(26)은 반송 벨트의 하측에 위치하므로, 그 반송 벨트와 검출 유닛(26)의 검출기(24)의 검출면과의 사이의 틈새분의 높이도 고려해 높이(Hc)가 지정된다. 검사 대상(OB)의 높이가 불명 또는 격차가 있을 경우에는, 높이(Hc)를 반송 벨트의 면의 높이로 설정해 두어도 무방하다. 또한, 반송 벨트의 입구에 예를 들면 광학적으로 검사 대상(OB)의 높이를 검지하는 장치를 마련하고, 그에 따라 높이 정보를 획득해도 무방하다.
한편, 검사 대상(OB)의 단면을 자동적으로 지정하려는 경우, 스텝(S5)에서 단면의 지정 정보로서, 높이(Hc)가 아니라, 화소 마다 최적 초점화를 도모하는 전 화소 합초면을 설정하는 취지의 지정이 이루어진다. 이 경우, 이 전 화소 합초면의 높이는 반드시 일정하지 않으며, 화소 마다 최적 초점화를 도모하기 때문에, 검사 대상(OB)에 교차하는 것의 화소 마다 높이가 다른 요철(凹凸)을 수반하는 경우가 많다. 이러한 전 화소 합초면의 작성 방법은, 예를 들면 미국 특허 제8,433,033이나 PCT/JP2010/62842에 예시되고 있다. 이러한 예시와 관련되는 작성 방법은 라미노그래피 법(또는 토모신쎄시스(Tomosynthesis) 법)을 사용하고 있다.
이와 같이 단면 지정이 끝나면, 데이터 프로세서(35)는 지정 단면의 단층상을, 예를 들면 전 에너지 영역(Bin_all)에 대한 복수의 프레임 데이터(FDall)를 이용해 작성한다(스텝(S6)).
일정한 높이(Hc)가 지정되어 있는 경우에는, 그 높이(Hc)에 상당하는 시프트량으로 시프트 하면서, 복수의 프레임 데이터(FDall)를 상호 중복해서 화소 가산하는 라미노그래피 법 하에서 작성하면 좋다. 이에 따라, 최적 초점화의 위치를 지정 높이(Hc)에 맞춘 단층상(라미노그래피 상(像))(IMall)이 작성된다(도 6 참조). 이 단층상(IMall)도 합초의 위치가 높이(Hc)로 한정되고는 있지만, 합초 화상 중 하나이다.
한편, 검사 대상(OB)의 전 화소 합초면을 설정하는 취지의 지정이 이루어지고 있는 경우, 수집한 프레임 데이터 중, 예를 들면 전 에너지 영역(Bin_all)에 속하는 복수의 프레임 데이터(FDall)를 이용해 전 화소 합초 화상(IMall')이 라미노그래피 법 하에서 작성된다(도 6 참조). 이 전 화소 합초 화상(IMall')에는 검사 대상(OB)이 찍혀 있고, 또한, 그 전 화소 합초 화상(IMall')은 높이 방향 또는 X선 조사 방향에서 화소 마다 최적 초점화된 단층상이다. 이 단층상의 예로서, 예를 들면 전술의 작성법과 같이, 미국 특허 제8,433,033이나 PCT/JP2010/62842에 기재된 것을 들 수 있다. 이 공보에 기재된 작성법은, 치과용에 대해 예시하고 있지만, 이 작성법에 의해 작성된 만곡한 의사적인 3차원 화상을 2차원 화상으로 변환 함으로써, 본 실시형태에서 사용 가능한 합초 화상으로서의 2차원 단층상이 작성된다. 이 2차원 단층상은, 전 화소 합초라는 처리를 거치고 있는 만큼, 합초의 정도가 전술한 높이 일정한 합초 화상(IMall) 보다 정밀하다. 본 실시형태에서는 어느 합초 화상이어도 무방하므로, 이하에서는 단지 합초 화상(IMall)으로서 설명한다.
계속해서, 데이터 프로세서(35)는, 3개의 에너지 영역(Bin1, Bin2, Bin3)으로부터 수집된 프레임 데이터(FD1, FD2, FD3) 각각을 이용해 상기 지정 높이(Hc), 또는, 예를 들면 전 화소 합초면의 평균 높이에 따라, 라미노그래피 법 하에서 단층상을 순차적으로 작성한다(스텝(S7, S8, S9)). 이에 따라, 도 6에 모식적으로 도시한 것처럼, 에너지 영역 별 합계 3개의 합초 화상(IM1, IM2, IM3)이 작성된다. 이 3개의 합초 화상(IM1, IM2, IM3)의 작성 순서는 임의이다. 물론, 이 3개의 합초 화상(IM1, IM2, IM3)도, 상술과 같이, 전 화소 합초 화상으로서 작성해도 무방하다.
[관심 영역의 설정]
그 다음으로, 데이터 프로세서(35)는 전 화소 합초 화상(IMall) 상에서, 유저와의 사이에 인터랙티브하게 또는 자동적으로 관심 영역(ROI)을 설정한다(스텝(S10)). 이 관심 영역(ROI)은, 예를 들면, 검사 대상(OB)을 이루는 물질의 종류를 분류하는 경우에는, 합초 화상(IMall)에 찍혀 있는 검사 대상(OB) 중의 동일 물질로 구성되어 있는 것으로 상정되는 부분(두께는 바뀌어도 무방하다)을 둘러싸는 적절한 사이즈의 관심 영역(ROI)이 설정된다. 이물 검출이나 병변부 특정의 경우에는, 이물로 의심되는 부분 또는 병리학적으로 의심되는 부분을 둘러싸도록 적절한 사이즈의 관심 영역(ROI)이 설정된다(도 6 참조).
이 전 화소 합초 화상(IMall) 상에서 관심 영역(ROI)이 정해지면, 이 영역 정보를 사용해 에너지 영역 별 3개의 합초 화상(IM1, IM2, IM3) 상에서도 똑같이 관심 영역(ROI)이 설정된다(도 6 참조).
[배경 추정 및 배경 삭제]
그 다음으로, 데이터 프로세서(35)는 합초 화상(IMall) 상에서 관심 영역(ROI)에서의 배경이 되는 화소 성분(배경 성분)을 추정한다(스텝(S11)). 이 배경 성분은, 전술한 것처럼, 구하려는 분류 정보가 무엇인지에 따라 정해진다. 물질의 종류나 성상을 분류 또는 특정하는 경우, 많게는, 벨트 등의 반송 수단 및 공기를 포함하는 기지(旣知) 성분이다. 이물의 종류나 병변부 상태를 분류(추정)하는 경우에는, 그러한 기지 성분에, 검사 대상(OB) 자체의 성분이 이물 또는 병변부의 배경 성분으로서 더해진다. 이 배경 성분의 정보는 기지인 경우에는, 그것을 고정치로 하여, 에너지 영역 별 3개의 합초 화상(IM1, IM2, IM3) 각각의 관심 영역(ROI)으로부터 차분(差分)된다(스텝(S12)).
한편, 배경 성분의 양이 불명확한 경우에는, 그 배경 성분을 추정할 필요가 있다. 이 추정법으로서는, 적절한 수법, 예를 들면 관심 영역 외측의 서로 이간한 임의의 복수의 위치의 화소치로부터 보간법에 따라 추정하면 좋다.
덧붙여, 상술한 전처리는, 3개의 에너지 영역 별 합초 화상(IM1, IM2, IM3) 각각에 관심 영역(ROI)을 설정하고 또한 그 배경 성분을 제거하는 것이 주된 목적이다. 이 때문에, 전 에너지 영역의 전 화소 합초 화상(IMall)을 작성하지 않고, 합초 화상(IM1, IM2, IM3) 중 어느 하나로 대체시켜도 무방하다.
[물질 분류의 메인 처리]
상술한 것처럼 전처리가 끝나면, 데이터 프로세서(35)는 물질 분류를 위한 메인 처리를 수행한다(스텝(S13)). 이 메인 처리는, 도 7에 도시한 것처럼 수행된다.
<선감약치 μt의 연산>
우선, 데이터 프로세서(35)는, 3개의 합초 화상(IM1, IM2, IM3) 각각에서 관심 영역(ROI)으로 둘러싸이고 또한 배경 성분이 삭제된 화소치를 이용해 선감약치 μt의 산출 연산을 한다(도 7, 스텝(S131)). 여기서, μ는 물질의 선감약 계수(단지, 감약 계수로도 불린다)이며, t는 물질의 X선 조사 방향에 따른 두께이다.
전술한 단일 물질 모델 및 복수 물질 모델에 있어서, 각 에너지 영역 Bini(i=1~3)에 대해, 화소 마다, 선감약치 μt는 하기의 식으로부터 연산된다.
μit = lnCli - lnCoi　
(i=1~3: 단일 물질 모델의 경우)
…　(5)
Figure 112016120349279-pct00001
(i=1~3, j=a~n: 복수 물질 모델의 경우)
…　(6)
여기서, ln는 자연대수를 채용함을 의미한다.
이 때문에, 물질에 입사(입력)한 광자 수와 물질로부터 출사(출력) 한 광자 수를 알면, 선감약치 μt는 연산할 수 있다. 출사 광자 수 Coi는 검출기(24)에 의해 에너지 영역 별로 또한 화소 마다 검출된 광자 수이다. Cli는 실제의 X선 검사와 같은 조건 하에서 입사하는 X선의 포톤 수이며, 미리 설정되어 있는 기지의 값이다. 물론, 그때마다, 실제의 X선 검사 조건의 변동을 고려해 물질 분류 시에 추정한 값이어도 무방하다.
덧붙여, 의료 검사의 경우, 매모그래피나 손발의 연부 조직에서는, 보다 단순화된 물질로부터 구성되어 있는 것으로 간주할 수 있고, 게다가, 그 촬영부의 압박 또는 고정에 이용하는 기구도 평판 구조이기 때문에, 이 선감약치 μt는 보다 정밀도 좋게 연산 가능하다. 또한, 식품 등의 비파괴 검사에서도, 전술과 같이 배경 성분을 적절히 추정할 수 있으면, 그 배경 성분을 제거한 후의 화소 정보로부터 선감약치 μt는 정밀도 좋게 연산 가능하다.
그 다음으로, 데이터 프로세서(35)는, 상술한 3개의 에너지 영역(Bin1~Bin3)의 합초 화상 IM1~IM3에서, 그러한 관심 영역(ROI)을 이루는 각 화소의 선감약치 μt를 픽업하고, 벡터화한다(스텝(S132): 도 8 참조).
즉, 각 화소에 대해 3차원의 선감약 벡터(μ1t, μ2t, μ3t)를 작성한다(도 8 참조). 이 3차원 선감약 벡터(μ1t, μ2t, μ3t)에는 아직도 두께 t 및 밀도의 팩터가 포함되어 있으므로, 이 벡터 자체는 두께 t에 유래하는 X선 감약량을 나타내는 것에 지나지 않으며, 물질 고유의 지표가 될 수 없다. 그것은, X선 스캐노그램(Scanogram)이나 X선 단순 촬영과 같이, 두께 t가 미지(未知)이기 때문에, X선 고유의 선감약 계수 μ1, μ2, μ3를 구할 수 없기 때문이다. 하물며, 1개의 3차원 선감약 벡터(μ1t, μ2t, μ3t) 만으로는, 다른 노이즈 성분에 묻혀, 물질 고유의 정보를 구하는 것은 곤란하다.
그래서, 본 발명자들은, 이 3차원 선감약 벡터(μ1t, μ2t, μ3t)를 정규화하고 또한 그것을 집합으로 취급하는 것으로 물질 분류가 가능해짐을 발견하였다.
우선, 각 3차원 선감약 벡터(μ1t, μ2t, μ3t)를 하기의 식(7)에 의해 단위 길이(길이 1)로 정규화(또는 규격화)하고, 두께 t 및 밀도의 팩터가 들어가지 않는 3차원 질량 감약 벡터(μ1', μ2', μ3')를 작성한다(스텝(S133)).
(μ1', μ2', μ3')
= (μ1t, μ2t, μ3t) / ((μ1t)2 + (μ2t)2 + (μ3t)2)1/2
= (μ1, μ2, μ3) / (μ1 2 + μ2 2 + μ3 2)1/2 　　… (7)
물론, 이 정규화는 각 3차원 질량 감약 벡터(μ1', μ2', μ3')의 길이를 맞추는 것이며, 반드시 길이 = 1이 아니어도 무방하고, 임의의 길이여도 무방하다. 덧붙여, 기호 μ는 정규화 전의 선감약 계수를 나타내고, 기호 μ'는 정규 후의 선감약 계수를 나타내고 있다. 또한, 도 10, 13, 16, 17, 19, 20, 23에 나타내는 감약 계수 μ는 정규화 후의 값을 나타내고 있다.
이와 같이 정규화 함으로써 두께 t 및 밀도의 팩터는 사라지므로, 선감약 계수 μ1, μ2, μ3를 서로 직교 축으로 하는 3차원 좌표 상에서, 그 각 3차원 질량 감약 벡터(μ1', μ2', μ3')를 좌표 원점에 시점을 두면(스텝(S134)), 그 종점의 위치 좌표는 물질 고유의 정보(물질의 종류, 성상의 정보)를 나타내고 있는 것이 된다.
이와 같이 본 실시형태에서는, X선 감약을 나타내는 벡터량을, 정규화 전에는 선감약 벡터(μ1t, μ2t, μ3t)로서 취급하고, 정규화 후에는 질량 감약 벡터(μ1', μ2', μ3')로서 취급하도록 하고 있다. 본 실시형태에서는 어느 것이나 3차원으로 처리하고 있지만, 2차원이어도 마찬가지이다.
이 스텝(S134)에서의 처리는, 예를 들면, 도 18에 도시한 바와 같이, ROM(33)에 미리 격납되어 있던, 선감약 계수 μ1, μ2, μ3을 나타내는 직교 3축의 좌표 데이터를 공간 생성(표시용)을 위해 독출하고(S134-1), 이 직교 3축의 예를 들면 길이 = 1을 통과하는 부분 구면을 메모리 공간으로 설정하고(스텝(S134-2)), 이 부분 구면에, 원점(O)으로부터 각 3차원 질량 감약 벡터(μ1', μ2', μ3')의 선단을 배치(타점 또는 매핑이라고도 불린다)한다(스텝(S134-3)).
덧붙여, 각 화소에 대해 정규화의 식(7)에서 리셋된 3차원 질량 감약 벡터(μ1', μ2', μ3')의 3차원 기울기 정보는, 3차원 공간에서 물질의 종류나 성상에 의해 변화하는, 물질 고유의 정보를 의사적으로(가상적으로) 나타내는 에너지의 산포 데이터라고도 할 수 있다. 이 때문에, 본 발명자들은, 이 3차원 질량 감약 벡터(μ1', μ2', μ3')의 선단이 지시하는 위치, 즉, 3차원 질량 감약 벡터(μ1', μ2', μ3')의 3차원 기울기 정보(즉, 산포점)의 집합을 「3차원 산포도」로도 부르고 있다. 즉, 물질이 바뀌면, 3차원 질량 감약 벡터(μ1', μ2', μ3')의 기울기가 바뀌고, 그 선단이 지시하는 3차원 위치(산포점의 위치)도 바뀌기 때문이며, 그 3차원 위치의 정보가 X선 포톤의 에너지의 분포를 반영하고 있다.
게다가, 데이터 프로세서(35)는, 각 화소에 대해, 각 3차원 선감약 벡터(μ1t, μ2t, μ3t)의 길이를
((μ1t)2 + (μ2t)2 + (μ3t)2)1/2　　… (8)
로서 연산한다. 이 식(8)에서 나타나는 양은, X선이 투과한 물질에서의 투과하지 않은 X선의 흡수량에 대응하는 것으로, 이것도 물질 분류의 보완 정보로서 유용하며, 또한 종래의 흡수 화상의 대체 화상으로서의 화소치를 이룬다. 이 때문에, 이 흡수량을 계조화한 값을 화소치로 하는 화상을 작성한다(스텝(S135)). 본 발명자들은, 이 3차원 질량 감약 벡터의 길이를 의사적으로(가상적으로) X선 감약치에 대응하는 「흡수 벡터 길이」라고 부르고, 이를 화소치로 한 화상을 「흡수 벡터 길이 화상(또는 의사 흡수 화상)」이라고도 부르고 있다. 이 흡수 벡터 길이 화상은, X선의 입사 에너지 스펙트럼의 형상에 의존하기 어려우므로 안정된 화상이며, 각 선감약치 μt를 종합적으로 반영하고 있다. 이 결과, 이 흡수 벡터 길이 화상은 콘트라스트가 강한 화상이 된다. 이 흡수 벡터 길이 화상을 화상 메모리(36)에 보관해 두고, 필요한 때에 표시기(38)에서 표시하도록 해도 무방하다. 특히 X선의 빔하드닝이 강한 질량이 큰 물질에 대해 특징적인 화상을 얻을 수 있다.
마지막으로, 데이터 프로세서(35)는, 상술한 3차원 산포도의 데이터를 물질 고유 정보로서 또 흡수 벡터 길이 화상을 물질 분류의 보완 정보로서 화상 메모리(36)에 보존하고(도 5, 스텝(S14)), 필요에 따라서, 그것들을 예를 들면 표시기(38)를 통해 유저에 제시한다(스텝(S15)).
이상과 같이, 광자 계수형의 검출기(24)에 의해 수집된 에너지 영역 별 X선 광자 계수치에 근거해, 라미노그래피 법 하에도, 검사 대상(OB)의 두께에 관계 없이 물질 고유의 정보를 취득할 수 있다. 이는 이하에 설명하는 물질 고유 정보의 표시 및 해석과 조합하면 커다란 우위성을 발휘한다.
[물질 고유 정보의 표시 및 해석의 일례]
이 물질 고유 정보의 표시 및 해석의 처리는, 예를 들면 전술한 스텝(S15)의 일환으로서 실행된다. 데이터 프로세서(35)는, 예를 들면 유저로부터 지시에 따라, 상술한 물질 고유 정보를 표시한다. 구체적으로는, 정규화된 선감약 계수 μ1, μ2, μ3을 3축으로 하는 3차원 좌표 공간에 반경 = 1의 구표면(球表面)을 설정한다(도 9, 스텝(S31)).
그 다음으로, 각 화소의 3차원 질량 감약 벡터(μ1', μ2', μ3')로 이루어지는 3차원 산포도를 그 3차원 좌표 공간의 원점을 시점으로 하고, 그 종점을, 일례로서, 동일면으로서 기능하는 구표면 상(지름 = 1로 정규화된 구면)에 배치(타점, 매핑)해 표시한다(스텝(S32)). 이 타점된 구표면 상의 종점의 집합은 물질 고유의 정보에 근거하는, 물질 고유의 산포점의 집합이 된다. 이 때문에, 비록 화소 사이에서 두께 t가 서로 다른 물질이 검사 대상이었다고 해도, 그 두께 t의 팩터에는 의존하지 않는 산포점의 집합이다.
도 10에, 이 산포점의 집합을 3차원 산포도로서, 정규화된 구표면의 일부(동일면의 일부)에 타점한 예를 모식적으로 나타낸다.
그 다음으로, 데이터 프로세서(35)는, 도 11(A)에 도시한 바와 같이, 그 산포점을 그룹핑하고(점선의 테두리 참조: 스텝(S33)), 동 도면(B)에 도시한 바와 같이, 그룹으로 분류된 산포점의 무게중심 위치(GR)를 연산한다(스텝(S34)). 그 다음으로, 동 도면(C)에 도시한 것처럼, 각 산포점 그룹의 무게중심 위치(GR)와 원점을 묶는 벡터(Vobj)를 연산한다(스텝(S35)).
그 다음으로, 이 벡터(Vobj)를 미리 보유하고 있는 기준 데이터와 비교해, 물질의 종류나 성상을 분류 또는 특정한다(스텝(S36)). 기준 데이터에는, 예를 들면 기억 테이블로서, 미리 물질의 종류나 성상에 따라 측정한 벡터(Vobj)의 3차원 기울기가 허용 폭과 함께 기억되어 있다. 이 때문에, 연산한 벡터(Vobj)의 기울기가 그 허용 폭에 들어가는지 여부로 물질 분류를 실시할 수 있는 것과 동시에, 노이즈가 되는 벡터 정보를 배제할 수 있다. 분류된 정보는 보존된다(스텝, S37).
덧붙여, 전술한 스텝(S15)에서, 3차원 산포도 및 흡수 벡터 길이 화상은 다양한 양태로 제시·제공할 수 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(35)는, 3차원 산포도 및 흡수 벡터 길이 화상을 표시기(38)에 분할 표시해도 무방하고, 최초로 3차원 산포도를 표시하고, 유저로부터 요청에 따라 보조적으로 흡수 벡터 길이 화상을 표시하게 해도 무방하다.
[각종 시뮬레이션]
본 발명자들은, 본원에 따른 물질 분류의 타당성을 검증하기 위해, 각종의 시뮬레이션을 실시했으므로, 이를 설명한다.
[1. 물질의 성상의 차이를 특정 가능함을 검증하는 시뮬레이션]
우선, 물질의 성상의 차이에 따라 3차원 산포도가 어떻게 변화하는지, 생체의 지방과 근육의 함유율을 10% 단위로 바꾸고 또한 그 두께가 1 cm, 2 cm, 3 cm로 변화하는 생체 팬텀에 대해 시뮬레이션을 실시했다.
도 12(A)에, 이 생체 팬텀을 나타낸다. 이 생체 팬텀에서는, 두께= 약 3 cm, 약 2 cm, 약 1 cm의 단책상(短冊狀) 부분이 한 방향으로 배치되고, 그 다른 한 방향을 따라 근육 90%, 지방 10%: 근육 80%, 지방 20%: 근육 70%, 지방 30%: …: 근육 30%, 지방 70%:과 같은 방식으로 근육 지방 비율을 변화시키고 있다. 덧붙여, 두께에 의해 스캔 화상에 농도 차가 나지 않게 약간(≪1 cm) 두께를 조정하고 있다. 이 생체 팬텀의 옆에는, 배경 성분으로서의 공기층이 설정되어 있다. 공기층에서의 광자 계수의 통계량은 27,200 카운트, 생체 팬텀으로 설정한 구형상(ROI)의 크기는 288 ㎜2, 배경 면적은 189 ㎜2로 설정한 사례이다.
이 생체 팬텀을 전술한 3차원 산포도를 묘화한 결과, 3차원 좌표 공간에서, 도 12(B)에 도시한 바와 같이, 근육 지방 비율마다 산포점이 분리되고, 또한, 그 무게중심 위치(도 12(C)의 검은 원 표시를 참조)도 분리되는 것을 알았다. 게다가, 팬텀의 두께가 바뀌어도 산포점은 동일 그룹이 속하도록 분포하고 있다. 덧붙여, 도 12(B)의 3차원 좌표 공간에서 원점은 나타나지 않지만, 이 공간으로부터 멀어진 소정 위치에 있다.
이 시뮬레이션으로부터, 다른 근육 지방의 비율(즉, 다른 물질의 성상)을 가지는 생체는, X선 흡수의 관점에서 보면 서로 다른 물질로서 특정되는 것을 알 수 있다. 반대로 말하면, 이 3차원의 3차원 산포도를 그림으로써, 근육 지방의 비율을 추정할 수 있다. 이 시뮬레이션의 경우, 지방 근육의 인접하는 10% 차이의 거리에 대해 오차 성분은 최대로 12% 정도의 괴리가 있고, 두께에 의존하지 않고, ±1.2% 이내에서의 정밀도로 근육 지방의 비율을 분류할 수 있음이 판명되었다.
[2. 물질의 종류를 분류할 수 있는 것을 검증하는 시뮬레이션]
도 13에는, 본 발명자들이 실시한 물질의 종류를 분류할 수 있음을 검증하는 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 물질의 종류를 분류할 수 있으면, 그 물질이 이물(검사 대상과는 다른 조직을 가지는 물질)이나 반대의 판별도 가능하게 된다. 이는, 특히, X선 비파괴 검사로 유용하다.
본 발명자들은, 야채로서 피망의 조직을 작성하고, 그 중에 이물로서 1.5 ㎜φ이고 또한 길이 1.5 ㎜인 알루미늄(Al)을 놓은 피망의 팬텀을 작성했다.
이 피망 팬텀을 사용해 전술한 3차원 산포도를 그리면, 도 13과 같이 묘출되었다. 이에 따르면, 검사 대상인 피망 자체의 산포점의 그룹과, 노이즈인 피망의 경계면의 산포점과, 이물로서의 알루미늄의 산포점의 그룹으로 그룹핑 할 수 있음을 확인할 수 있다.
이 때문에, 전술한 것처럼, 각 그룹의 산포점의 무게중심의 위치가 결정되고, 이 무게중심 위치와 3차원 좌표의 원점을 잇는 벡터가 작성되고, 그 벡터의 3차원 기울기 정보가 기준 데이터와 비교된다. 이에 따라, 이물이 존재하는지 여부를 판정할 수 있고, 또한 이물이 알루미늄의 금속편인 것도 알 수 있다. 이 시뮬레이션의 경우, 알루미늄 조각이 존재하지 않는 경우, 이 3차원 산포도에서 산포점의 그룹은 출현하지 않는다.
[3. 흡수 벡터 길이(의사(疑似) 흡수) 화상의 우위성을 검증하는 시뮬레이션]
도 14, 15에 전술한 의사 흡수 화상에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
전술한 것처럼, 3차원 산포도를 작성하는 과정에서 흡수 벡터 길이 화상도 생성할 수 있다. 본 발명자들은, 이 흡수 벡터 길이 화상의 우위성을 검증하기 위해, 이 흡수 벡터 길이 화상(의사 흡수 화상)을, 종래의 통상의 광자 계수에 근거해 라미노그래피 법에 의해 작성한 화상(「통상의 포톤 카운팅 화상」이라고 부른다), 및 낮은 에너지 영역에서 계수한 광자 수에 근거해 라미노그래피 법에 의해 작성한 화상(「저에너지 강조 화상」이라고 부른다)과 비교하는 시뮬레이션을 실시했다.
우선, 식품으로서의 피망의 조직을 본뜬 횡장(橫長)의 팬텀에 Al, Si, Fe의 3종류의 금속제 이물을 혼입시킨 팬텀을 도 14에 도시한 바와 같이 작성했다. 이 팬텀에는, 종류마다 직경이 다른 원주상(圓柱狀) 및 사이즈가 다른 직방체상(直方體狀)의 이물(Al, Si, Fe)을 단층면 0 cm, 3 cm, 6 cm, 9 cm의 각각에 이물 종류마다 단수 방향으로 배치했다. 이 팬텀에 대해, 스캔 스피드 = 60 m/분, 프레임 레이트 = 6600 fps, 공기층 카운트 = 50 카운트/pixel, 관전압 = 50 kV, 제1 에너지 영역(Bin1) = 15~27 keV(평균 에너지 = 21.65 keV), 제2 에너지 영역(Bin2) = 27~35 keV(평균 에너지 = 31.0 keV), 제3 에너지 영역(Bin3) = 35~50 keV(평균 에너지 = 39.4 keV)라는 조건에서 스캔을 실시하고, 라미노그래피 법에 의해 흡수 벡터 길이 화상, 통상의 포톤 카운팅 화상, 및 저에너지 강조 화상을 작성했다.
이 3 종류의 화상을 도 15의 우란(右欄)에 나타낸다. 이 3 종류의 화상 각각에서 단층면 6 cm, 사이즈가 다른 3개의 AL 직방체의 위치(우란 화상의 라인을 참조)의 농도 프로파일을 계산했다. 이 계산 결과를 도 15의 좌란(左欄)에 나타낸다. 이 농도 프로파일은, AL 직방체의 위치에서 그 사이즈에 따른 화소치(농도)의 피크를 나타냈다. 이 피크 차(콘트라스트 비)는 의사 흡수 화상이 가장 크게 되고, 의사 흡수 화상이 가장 흡수량을 반영한 화소치를 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 이 의사 흡수 화상은, 통상의 포톤 카운팅 화상 및 저에너지 강조 화상에 비해, X선 흡수량의 차를 보다 민감하게 반영한 농도 화상을 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다.
이상과 같이, 이 실시형태에 따른 X선 검사 장치(10)에 의하면, 각종의 작용 효과를 얻을 수 있다.
우선, 검사 대상(OB)의 단면(또는 요철(凹凸)이 있는 단면)의 초점화된 단층상(화상)에 관심 영역이 설정되는 것과 동시에, 그 화상으로부터, 관심 영역에 존재하는 관심 물질(검사 대상이나 이물 같은 것)의 배경이 되는 화소 정보(배경 성분)가 제거된다. 이 제거 후의 단층상의 데이터와 X선 에너지 영역 마다 또한 관심 영역의 화소 마다의 계수치에 근거해, 관심 물질의 X선에 대한 고유의 투과 특성(예를 들면 선감약 계수 μ)이 화소 마다 고유 정보로서 연산된다. 이 고유 정보는, 물질의 두께 t에 의존하지 않기 때문에, 이에 근거해 관심 물질의 종류나 성상을 분류 또는 특정할 수 있다. 예를 들면, 연산된 고유 정보를, 미리 보유해 둔 기지의 고유 정보(물질 고유의 기지인 고유 벡터 정보(일정한 허용 범위를 가지는 정보))와 비교 함으로써, 물질 분류가 가능해진다.
또한, 관심 영역의 설정하는 것에 따라, 검사 대상의 전체나 일부까지 물질 분류하려는 범위를 조정할 수 있다. 이 때, 이 고유 정보는 두께 t에 영향을 받지 않는 물질의 종류나 성상(상태)에 고유한 정보로서 얻을 수 있으므로, 관심 영역은 두께의 변화에 관계 없이 적절한 넓이로 설정하면 좋다. 종래의 물질 분류와 달리, 물질 분류에 불필요한 정보가 되는 배경 성분을 제거하고 나서 고유 정보를 구하므로, 물질 분류를 보다 정밀도 높게 실시할 수 있고, 그 신뢰성도 향상한다.
더 구체적으로는, 에너지 영역 별, 선감약 계수 μ로 구성되는 벡터를 정규화해 구체면 상에 3차원 산포도를 제시 가능하다. 이 산포점(스펙트럼)은, 이러한 벡터의 3차원 기울기 정보(즉 물질의 고유 정보)를 나타내고 있다. 이 때문에, 이 산포점 상태를 본 것만으로, 검사 대상(OB)이 예를 들면 금속인지 그 이외의 것인지, 검사 대상(OB)에 그것과는 다른 것(이물 등)이 있는지 아닌지, 검사 대상(OB)의 상태(근육과 지방이 어떠한 비율인지 등)의 정보를 격차가 있는 산포점의 무게중심을 구해 부가 함으로써, 시각적으로도 정량적으로도 파악하기 쉽다.
물론, 이 산포도를 그 구체의 내측의 위치(예를 들면 원점)로부터 플라네타륨과 같이 관찰하거나, 또한 구체를 회전시키면서 산포점의 산포 상황을 관찰하는, 등의 다양한 관찰 양태를 채용할 수 있다. 또한, 구체 표면이 아니라, 이것을 평면 공간에 재매핑하는 방법도 다양하게 취할 수 있다. 예를 들면, 원점을 정점으로 한, 콘상 구체의 삼각뿔 저면에 원점을 맺고, 교점을 구하는 재매핑을 하거나, 지구의(地球儀)의 평면 전개에서 이용되는 방법 등을 응용해 전개하는 방법 등도 생각할 수 있다. 이는, 검사 대상과 그에 포함되어 있을 가능성이 있는 이물을 식별하는 것 등에 유용한 툴이 될 수 있다.
또한, 3차원 산포도를 얻는 과정에서, 흡수 벡터 길이 화상의 데이터도 얻을 수 있다. 본 발명자들은, 이 흡수 벡터 길이 화상은, 종래의 X선 흡수 화상에 비해, 조사되는 X선의 에너지 스펙트럼 형상에 그만큼 의존하지 않음을, 근육과 연골의 두께를 서서히 바꾼 팬텀을 사용해 확인하고 있다. 스펙트럼 형상이란, 예를 들면 도 2에 예시한 것처럼, 한가운데의 에너지 영역(Bin2)에서의 빈도가 그 양 옆의 그것보다 높다는 스펙트럼 형상이다. 본 실시형태의 경우, 전술한 실시형태에 따른 식(8)의 처리를 실시하고 있으므로, 스펙트럼 형상이 의존하는 X선 흡수의 차가 생기기 어렵고, 또한 선감약 계수가 가장 큰 저 에너지 측의 빈도에의 영향이 안정되기 때문으로 생각된다.
이 때문에, 이 흡수 벡터 길이 화상은, 에너지 스펙트럼의 형상 의존성이 적은 만큼, X선 관전압 등의 X선 조사 조건에 대해 보다 로버스트(robust)이며, 화상 콘트라스트가 좋고, 또한 선감약치μt에 비례하고, 전 에너지 대역의 선감약치 μt를 평균화하는 효과가 있기 때문에 노이즈가 적어진다.
본 화상의 우위성이 현저하게 나타나는 사례로서 아래와 같은 케이스가 있다.
·질량의 큰 조영제, 예를 들면, 요오드, 가돌리늄(Gadolinium), 쇠(金) 등을 투여하는 의료의 조영제 검사에서, 조영제가 돌고 있는 부위에서 빔하드닝 현상이 생겨 결과적으로 저 에너지 측의 선감약치 μt가 커지고, 조영제가 돌고 있는 부위와 다른 부위에서 콘트라스트 차가 큰 화상을 얻을 수 있어, 조영제의 효능이 보다 현저해진다.
·식품 이물 검사에서의 이물부의 콘트라스트가 더 붙기 때문에, 시각적인 정보로서 활용할 수 있다.
덧붙여, 비파괴 검사에서 배경으로서 벨트를 포함하는 공기층이 있는 경우, 이물의 종류 그 자체를 분류할 수 없지만, 이물이 존재하고 있는지 아닌지와 같은 이물 검출은 가능한 것도 확인되어 있다. 즉, 전술해 온 물질 분류의 수법을 이물 검출에도 사용할 수 있다. 이 때문에, 우선 이물 검출을 실시하고, 그 이물이 존재한다고 판단된 부위를 정밀히 조사해, 그 이물의 종류를 분류(즉, 물질의 종류를 특정하는 물질 분류)를 실시하는 2단 구조의 검사가 가능해진다.
[변형 예]
<변형 예 1>
상기 실시형태에 따른 물질 분류의 수법은, 반드시 3차원 좌표 공간에서 실시되는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 2에 도시한 빈도 스펙트럼에서, 제1 및 제2 에너지 영역(Bin1, Bin2: Bin2, Bin3, 또는 Bin1, Bin3) 중 2개를 사용해 전술과 같은 처리를 실시하면, 2차원의 산포도 및 흡수 벡터 길이 화상을 얻을 수 있다. 이에 따라서도, 2차원으로 간편화된 질량 감약 벡터의 기울기(물질 고유 정보) 및 길이(흡수치)에 의해, 간편하게, 전술한 것과 같은 물질 분류를 실시할 수 있다.
<변형 예 2>
또한, 전술한 흡수 벡터 길이 화상을 작성하기 위한 연산식 (8)은 이하와 같이 일반화해도 무방하다.
(a×(μ1t)2 + b×(μ2t)2 + c×(μ3t)2)1/2　　… (8＇)
여기서, a, b, c는 무게 부여 가산을 수행하기 위한 임의의 값을 채용하는 계수이다. 이 식에 근거해 작성되는 흡수 벡터 길이 화상은, X선관의 조사 조건을 설계하는 것 등에 이용할 수 있다. 이 조사 조건의 설계에 의해, 예를 들면 검사 대상의 물질의 종류나 비중 등에 따른 입사 에너지 스펙트럼을 가지는 X선을 X선관에 조사시킬 수 있다.
<변형 예 3>
또한, 다른 변형 예로서, 도 16에, 본 발명에 따른 X선 검사 장치를 의료용의 류마티스 검사 장치로서 실시한 예를 나타낸다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 이 류마티스 검사 장치(118)는, 피검사자의 손의 관절부를 검사 대상(OB)으로 하여, 이 관절부를 두고 X선 발생기(121)와 광자 계수형 검출 유닛(126)을 대향시키는 것과 동시에, 이 쌍을 동 도면 지면(紙面)의 전후 방향으로 이동시키는 스캐노그램 이동 기구(120)를 갖춘다. 이 류마티스 검사 장치(118)는, 검출 유닛(126)으로부터 출력되는 프레임 데이터를 처리하는 재구성부(111)와, 이 재구성부(111)의 재구성 정보를 받아 전술한 물질 분류의 처리를 실시하는 데이터 처리 장치(112)와, 이 처리 장치(112)의 처리 결과를 표시하는 표시 모니터(138)를 더 갖춘다.
재구성부(111)는, 프레임 데이터에 라미노그래피 법을 실시해 합초 화상(각 화소의 흐림을 더 줄인 최적 초점화 화상)을 재구성하는 재구성 유닛(111A), 이 재구성된 합초 화상으로부터 표시용의 에너지 웨이트 화상을 작성하는 작성 유닛(111B), 및, 3개의 에너지 영역(Bin1, Bin2, Bin3)에 근거해 전술한 물질 분류의 처리를 실시하는 처리 유닛(11C)을 갖춘다. 이러한 유닛(111B, 111C)에서 처리된 화상 및 정보는, 데이터 처리 장치(112)를 통해 표시 모니터(138)에 표시된다. 이 데이터 처리 유닛(112)는, 유저와의 사이에 인터랙티브하게 화상 및 정보를 직접, 표시 모니터(138)에 표시 가능하게 구성되어 있다. 이에 따라, 작성 유닛(111B)에서 작성된 화상 및 3차원 산포도 표시 모니터(138)에 표시된다. 게다가, 데이터 처리 장치(112)는, 표시 모니터(138)에 표시된 화상의 부분적으로 확대해 표시하거나, 3차원 산포도로부터 판정되는 류마티스의 진행도를 병상 판정 결과로서 표시할 수 있게 되어 있다. 이러한 표시는, 데이터 처리 장치(112)는 유저와의 사이에서 인터랙티브하게 실시한다.
이와 같이, 전술한 물질 분류를 관절부의 물질의 성상(상태)의 특정에 적용 함으로써, 보다 고정밀의 류마티스 검사를 실시할 수 있다.
마찬가지로, 다른 변형 예로서, 도 17에, 본 발명에 따른 X선 검사 장치를 이물 검사를 위한 비파괴 검사 장치로서 실시한 예를 나타낸다.
<변형 예 4>
도 17에 나타내는 비파괴 검사 장치(119)는, 전술한 재구성부(111), 데이터 처리 장치(112), 및 표시 모니터(138)에 더해, X선 스캔 기구(XS)를 갖춘다. 이 X선 스캔 기구(XS)는, 반송 벨트(BT)를 사이에 두고 X선관 및 광자 계수형 검출 유닛(126)을 배치한 구성을 채용한다. 이 반송 벨트(BT)의 이동에 따라, 그 위에 놓여진 검사 대상(OB)으로서의 예를 들면 피망이 이동한다. 이 이동 방향은 X선빔(XB)에 의해 스캔 방향과 일치시키고 있다. 재구성부(111), 데이터 처리 장치(112), 및 표시 모니터(138)의 구성 및 동작은 전술한 것과 같다. 덧붙여, 이 데이터 처리 장치(112)는, 물질 분류의 판정 결과 정보로서, 검사 대상(OB)에 금속편 등의 이물이 포함되어 있었는지 여부의 이물 유무 정보, 또는/및, 이물이 포함되어 있었을 경우, 그 이물의 종류, 혹은 그 종류를 시사 가능한 정보(예를 들면, 플라스틱 또는 금속일 가능성이 높다 등)를 이물 분류 결과로서 표시 가능하게 구성되어 있다. 또한, 데이터 처리 장치(112)는 3차원 산포도를 해석한 정보나 이물부(관심 영역(ROI)를 설정한 부분)의 배경을 삭제한 화상 등도 유저와의 사이에 인터랙티브하게 작성해, 표시 가능하게 되어 있다.
이와 같이, 전술한 물질 분류를 이물 검사에 적용 함으로써, 이물이 있었는지 여부의 판정을 포함해 이물 검출을 보다 고정밀도로 실시할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 물질 분류의 수법은 다양한 분야에서 응용할 수 있다.
<변형 예 5>
게다가, 본 발명에 따른 물질 분류의 처리에서, 3차원 산포도의 표시에 관한 여러 가지 변형도 가능하다. 이 변형 예는, 전술한 실시 예 뿐만 아니라, 변형 예 3, 4의 응용 장치에도 적용 가능하다.
예를 들면, 도 10에는, 3차원 산포도를 타점하는 동일면으로서, 원점으로부터 등거리(예를 들면 정규화된 지름 = 1)를 이루는 구면의 일부를 예시했다. 그러나, 이에 한정하지 않고, 동일면으로서 그 구 전체를 지구의(地球儀)와 같이 표시시키고, 이것에 3차원 산포도를 이루는 산포점을 타점해도 무방하다. 이 구면에 타점된 산포점을, 구 내부의 원점으로부터 또는 구 외부에서 원점을 향해 관측하여, 그림을 유저에게 표시 또는 제시하거나, 데이터로서 기억장치에 보존해도 무방하다.
또한, 본 발명에서는, 3차원 산포도를 이루는 산포점은 동일면에 타점하는 것이 중요하지만, 이 동일면은 반드시 지름 = 1에 정규화된 것으로 한정되지 않는다. 각 축 방향의 거리를 거리 = 1 이외의 값에 정규화(규격화)된 위치를 통과하는 평면, 또는, 구면의 일부 혹은 전부의 면이어도 무방하다.
게다가, 동일면의 구체 예로서, 도 19에 도시한 바와 같이, 각 화소의 벡터(μ1, μ2, μ3)를 나타내는 직교 3축 각각의 정규화점 = 1을 묶는 삼각형 평면(Ptri)를 설정하고, 이 평면(Ptri)에 원점(O)으로부터 본 벡터(μ1, μ2, μ3)의 선단 위치를 산포점으로서 타점(매핑)해도 무방하다. 이 처리는, 데이터 프로세서(35)에 의해, 전술한 도 7의 스텝(S134)에서 실행된다. 이 경우에, 물론 정규화점 = 1 이외의, 3축 상의 같은 길이의 위치를 묶는 삼각형 평면이어도 무방하다.
게다가, 도 20에 다른 예를 나타낸다. 동 도면에 의하면, 도 10에 나타내는 정규화된 구면의 일부(Pcir) 상에, 기준 또는 소망하는 물질의 3차원 산포도를 나타내는 산포점(또는 그 대표점)(Pref)의 위치에서 해당 구면의 일부(Pcir)에 접하는 평면상(平面狀)의 접면(Ptan)에, 원점(O)으로부터 본 벡터(μ1, μ2, μ3)의 선단 위치를 산포점으로서 타점 해도 무방하다. 이 처리는, 데이터 프로세서(35)에 의해, 전술한 도 7의 스텝(S134)에서 실행된다. 이 경우에도, 물론, 정규화점 = 1이외의, 3축 상의 같은 길이의 위치를 묶는 구면의 일부에 접하는 접면이어도 무방하다.
덧붙여, 도 19 및 도 20의 타점 방법의 경우, 도 1과 같이 구면에 타점하는 방법과는 달리, 면 상에서의 산포점의 거리 간격에 왜곡이 생기므로, 그 거리 간격을 보정하는 처리를 부가해도 무방하다.
이와 같이, 산포점을 타점하는 면을 동일면으로 하여, 이 동일면의 종류의 선택의 폭이 넓어지고, 설계의 다양화를 도모할 수 있다. 또한, 구면이 아니라, 평면으로 함으로써, 타점된 산포점, 즉, 3차원 산포도의 분포 상황을 관찰하는데 있어서의 방향성의 제한이 적어진다.
<변형 예 6>
또한, 다른 양태로서 3차원 산포도를 표시기(38)에 표시시킬 때, 데이터 프로세서(35)는, 산포점의 그룹마다 농도 및/또는 컬러(color)를 달리해도 무방하다. 이 때문에, 데이터 프로세서(35)는, 스텝(S15)에서, 도 21에 도시한 바와 같이, 예를 들면 동일면으로서의 구상(球狀)의 면의 전체 또는 그 일부에 타점하는 산포점의 농도 및/또는 컬러를 변경하고(스텝(S15-1)), 이 그룹화 한 산포점을 그 면에 3차원적으로 표시한다(스텝(S15-2)). 이에 따라, 표시의 다양화를 도모할 수 있다.
<변형 예 7>
또한, 다른 양태로서 유저 등이 3차원 산포도를 볼 때의 시선에 관한 변형 예를 들 수 있다. 이 변형 예에서는, 데이터 프로세서(35)는, 도 22에 도시한 바와 같이, 예를 들면 유저와의 사이에 인터랙티브하게, 예를 들면 동일면으로서의 구상의 면의 전체 또는 그 일부를 보는 원점으로부터의 시선의 방향을 지정한다(스텝(S15-11)). 이 시선으로서는, 예를 들면, 도 11(C)에 도시한 벡터(Vobj)에 따른 시선을 들 수 있다. 그 다음으로, 데이터 프로세서(35)는, 이 지정된 시선에 따라, 벡터(μ1, μ2, μ3)를 표시하게 하는 3차원 좌표와 산포점을 회전시키도록 재연산을 수행할 수 있다(스텝(S15-12)). 게다가, 이 3차원 좌표와 산포점은 다시, 예를 들면 표시기(38)에 재표시된다(스텝(S15-13)). 게다가, 데이터 프로세서(35)는, 그 시선의 방향을 변경시키면, 도 22의 처리를 반복하고, 이러한 변경에 따라 3차원 산포도를 회전시켜 표시한다. 이에 따라, 유저에게 있어 쓰기 쉬우며 또한 표시의 다양화를 도모할 수 있다.
덧붙여, 이와 유사한 변형으로서, 데이터 프로세서(35)는, 스텝(S15)의 처리에서, 3차원 산포도를 도 11(C)에 도시한 것처럼, 설정한 벡터(Vobj)와 함께 표시해도 무방하고, 구체면과 산포점 만을 표시해도 무방하고, 구체면과 산포점의 무게중심(GR)의 위치 만을 표시해도 무방하다. 물론, 구체면을 2차원면으로 변환해 산포점과 함께 표시해도 무방하다.
또한, 다른 변형으로서, 데이터 프로세서(35)는, 상기 원점으로부터 연장되는 상기 벡터(Vobj)에 따른 시선을 설정하고, 이 시선을 나타내는 마커(marker)와 함께 3차원 산포도(3차원 산포도)를 표시시켜, 3차원 산포도를 관찰할 수 있도록 해도 무방하다. 이에 따라, 구체면 상의 미세한 영역에서 물질 분류의 관찰을 실시할 때, 항상 원점의 방향을 의식해서 관찰할 수 있고, 그 시인 방향을 잃는 것을 방지할 수 있다.
덧붙여, 시선은, 도 11(C)의 복수의 벡터(Vobj)에서 도시한 것처럼, 산포점의 그룹 GR 마다 복수, 설정하고, 표시기(38)에 표시하도록 해도 무방하다.
<변형 예 8>
또 다른 양태로서, 데이터 프로세서(35)는, 3차원 표시된 산포점을 2차원 표시로 변경해도 좋다. 데이터 프로세서(35)는, 구상의 면의 전체 또는 일부에 타점된 3차원의 산포도 데이터(D3d)를 독출하고(도 23, 스텝(S15-21)), 이것을 예를 들면 미리 지정된 시선(View)으로부터 본 2차원 산포 데이터(D2d)로 투영(변환)한다(스텝(S15-22)). 이 투영에는 예를 들면 메르카토르 도법 등을 이용할 수 있다. 데이터 프로세서(35)는, 이 2차원 산포 데이터(D2d)를 표시기(38)에 표시한다(스텝(S15-23)). 이에 따라, 유저는 평상시 익숙해져 있는 2차원 화상도 볼 수 있으므로, 도 10이나 도 11에 도시한 3차원 화상에 한정되지 않고, 다양한 목시 관찰의 양태를 얻을 수 있다.
이상 설명한 실시형태 및 그 변형 예에서, 데이터 프로세서(35)에 의해 실행되는 도 5, 도 7, 도 9, 도 18~도 22의 처리에 의해, 다양한 기능적인 유닛(블록 또는 부(部)로도 참조된다)이 구성된다. 구체적으로는, 도 5의 스텝(S1 및 S2)에 의해 화상 연산 수단으로서의 화상 연산 유닛이 구성되고, 동 도면 스텝(S10)에 의해 관심 영역 설정 수단으로서의 관심 영역 설정 유닛이 구성되고, 동 도면 스텝(S11, S12)에 의해 배경 제거 수단으로서의 배경 제거 유닛이 구성된다. 더욱, 도 5의 스텝(S13)(구체적으로는 도 7의 스텝(S131~S133))이 고유 정보 연산 수단으로서의 고유 정보 연산 유닛을 구성하고 있다. 이 중, 스텝(S133)은 정규화 수단으로서의 정규화 유닛에 기능적으로 대응한다.
또한, 데이터 프로세서(35)에 의해 실행되는 도 7의 스텝(S134(도 8, 스텝(S134-1~S134-3)을 포함한다) 및 S135)의 처리에 의해, 각각, 산포도 작성 수단으로서의 산포도 작성 유닛 및 화상 작성 수단으로서의 화상 작성 유닛이 기능적으로 제공된다. 도 7의 스텝(S15)에 의해, 산포도 제시 수단으로서의 산포도 제시 유닛 및 화상 제시 수단으로서의 화상 제시 유닛이 기능적으로 제공된다.
게다가, 데이터 프로세서(35)에 의해 실행되는 도 9의 스텝(S31~S37)의 처리에 의해 해석 수단으로서의 해석 유닛이 기능적으로 구성된다. 이 중, 스텝(S34)이 대표점 연산 수단으로서의 대표점 연산 유닛을 기능적으로 구성하고, 스텝(S36)이 성상 특정 수단으로서의 성상 특정 유닛을 기능적으로 구성하고 있다.
게다가, 데이터 프로세서(35)에 의해 실행되는 도 21의 스텝(S15-1)의 처리에 의해 그룹화 수단으로서 그룹화 유닛이 구성되고, 동 도면의 스텝(S15-2)의 처리에 의해 3차원 표시 수단으로서의 3차원 표시 유닛이 구성된다. 마찬가지로, 도 22의 스텝(S15-11)이 기능적으로 시선 지정 수단으로서의 시선 지정 유닛, 동 도면의 스텝(S15-12)가 기능적으로 재연산 수단으로서의 재연산 유닛에, 또한 동 도면의 스텝(S15-13)이 기능적으로 재표시 수단으로서의 재표시 유닛에 각각 대응한다. 마찬가지로, 도 23의 스텝(S15-21, 22)의 처리가 기능적으로 투영 수단으로서의 투영 유닛을 구성하고, 동 도면의 스텝(S15-23)의 처리가 기능적으로 2차원 표시 수단으로서의 2차원 표시 유닛을 구성하고 있다.
이상, 본 발명에 따른 데이터 처리 장치, 데이터 처리 방법, 및 X선 검사 장치의 여러 가지 양태에 대해 설명했지만, 본 발명은 물론, 상술한 예로 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 더욱 다양한 양태로 변경 가능한 것이다.
10: X선 검사 시스템(데이터 처리 장치를 탑재한 X선 검사 장치：데이터 처리 방법을 실시하는 X선 검사 장치)
12: 컴퓨터 시스템(데이터 처리 장치)
21: X선관
24: 검출기
25: 데이터 수집 회로
26: 검출 유닛
12: 데이터 처리 장치
32: 버퍼 메모리(기억 수단)
33: ROM
34: RAM
35: 데이터 프로세서(CPU)
36: 화상 메모리(기억 수단)
37: 입력기
38: 표시기
111: 재구성부
112: 데이터 처리 장치
118: X선 검사 장치로서의 의료용의 류마티스 검사 장치
119: X선 검사 장치로서의 이물 검출용의 비파괴 검사 장치
138: 표시 모니터
OB: 검사 대상(대상물)

Claims (24)

  1. X선관으로부터 조사되어 대상물을 투과해 광자 계수형의 검출기에 의해 검출된 X선의 에너지 영역 마다 또한 화소 마다의 계수치를 처리하는 데이터 처리 장치에 있어서,
    상기 계수치에 근거해 상기 대상물의 화상을 연산하는 화상 연산 수단과,
    상기 화상 상에 관심 영역을 설정하는 관심 영역 설정 수단과,
    상기 화상으로부터 상기 관심 영역에 존재하는 물질의 배경이 되는 화소 정보를 제거하는 배경 제거 수단과,
    상기 관심 영역에서의 상기 X선의 에너지 영역 마다 또한 상기 화소 마다의 상기 계수치에 근거해, 해당 화소 마다, 상기 물질을 상기 X선이 투과했을 때의 투과 특성을 벡터량으로서 나타냈을 때의 해당 물질에 고유한 정보이고, 상기 각 화소에서의 상기 X선의 상기 투과 특성을, 복수의 상기 에너지 영역에 기초한 질량 감약 벡터로 나타낼 때의 해당 질량 감약 벡터가 지시하는 ⅰ)산포도 정보, 및, 해당 질량 감약 벡터의 크기를 나타내고 또한 상기 물질에 의한 상기 X선의 감약 정도를 나타내는 ⅱ)감약 정보 중 적어도 해당 감약 정보를 포함하는 정보를 연산하는 고유 정보 연산 수단과,
    상기 고유 정보 연산 수단에 의해, 연산된 상기 감약 정보를 상기 화소 마다 화소치로 치환한 2차원의 흡수 벡터 길이 화상을 작성하는 화상 작성 수단과,
    상기 흡수 벡터 길이 화상을 2차원 화상으로서 제시하는 화상 제시 수단
    을 갖춘 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고유 정보 연산 수단은 상기 고유한 정보로서, 상기 산포도 정보를 연산하도록 구성되고,
    상기 고유 정보 연산 수단에 의해 연산된 상기 산포도 정보로부터, 산포도로서, 2차원 이상의 차원의 공간에 배치되는 산포점의 데이터를 작성하는 산포도 작성 수단과,
    상기 산포점이 배치된 상기 산포도를 제시하는 산포도 제시 수단
    을 갖춘 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    상기 2차원 이상의 공간의 차원은 3차원 또는 2차원의 공간인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 2차원 이상의 차원의 상기 공간은 상기 3차원의 공간이며,
    상기 고유 정보 연산 수단은, 상기 고유한 정보로서, 상기 3차원의 공간에서의 원점을 시점으로 하는 3차원 벡터를 상기 화소 마다 연산하고,
    상기 산포도 작성 수단은, 상기 3차원의 공간에서의 상기 산포점의 데이터를 작성하는, 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고유 정보 연산 수단은, 상기 화소 마다, 상기 3차원 벡터를 정규화하는 정규화 수단을 갖추는, 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 2차원 이상의 차원의 상기 공간은 상기 3차원의 공간이며,
    상기 산포도 작성 수단은, 상기 3차원의 공간의 원점을 시점으로 하는 3차원 벡터의 방향, 및, 동일면 상에 타점되는 3차원 벡터의 종점을 나타내는 데이터를 상기 산포점의 데이터로서 작성하는, 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 동일면은, 상기 원점으로부터 등거리의 지름의 표시를 가지는 구상(球狀)의 면의 전체 또는 그 일부인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 동일면은, 상기 3차원 공간 상의 각 축 상에 있는 상기 원점으로부터 해당 거리의 위치를 묶는 평면인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  12. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    산포점 데이터를 해석하여 상기 물질의 종류의 분류, 해당 물질 상태의 식별, 및 해당 물질과는 다른 물질 혹은 불특정 물질의 검출 중, 적어도 하나를 수행 함으로써 해당 물질의 성상을 해석하는 해석 수단을 갖추는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 해석 수단은,
    동일면 상에 타점된 복수의 산포점을 그룹핑하고 또한 그 그룹 마다의 무게중심의 위치를 대표점으로서 연산하는 대표점 연산 수단과,
    이 대표점의 위치 정보를, 미리 보유하고 있는 참조용의 위치 정보와 비교하여, 상기 관심 영역에 있는 상기 물질 및 해당 관심 영역 내로서 해당 물질의 주변의 물질의 성상을 특정하는 성상 특정 수단
    을 갖추는, 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 해석 수단은, 상기 관심 영역에 있는 상기 물질의 종류를 분류하는 수단인, 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 해석 수단은, 상기 관심 영역에 있는 상기 물질의 성상을 특정하는 수단인, 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 해석 수단은, 상기 관심 영역에 있고, 또한 대상물 그 자체와는 다른 물질이 존재하는 것을 검출하는 것, 또는, 그 다른 물질의 종류를 분류하는 수단인, 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 산포도 제시 수단은, 상기 산포점의 그룹마다 그 산포점의 농도 또는 컬러 중 적어도 하나를 바꾸는 그룹화 수단과, 이 그룹화한 해당 산포점을 상기 동일면 상에 3차원적으로 표시하는 3차원 표시 수단인 데이터 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 3차원 표시 수단에 의해 상기 산포점이 표시되는 상기 동일면을 볼 때의 시선을 지정하는 시선 지정 수단과,
    이 시선 지정 수단에 의해 지정된 시선에 따라 회전시킨 3차원 좌표에서의 상기 동일면에 상기 산포점을 타점하는 위치를 재연산하는 재연산 수단과,
    이 재연산 수단에 의해 재연산된 상기 3차원 좌표와 상기 동일면 상의 상기 산포점을 모두 재표시하는 재표시 수단
    을 갖춘 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 3차원 표시 수단에 의해 상기 산포점이 표시되는 상기 동일면을 볼 때의 시선을 지정하는 시선 지정 수단
    을 갖추고,
    상기 시선은, 상기 산포점의 그룹마다 해당 산포점의 무게중심의 위치와 좌표 원점을 묶는 방향으로 설정되는, 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 3차원 표시 수단에 의해 상기 산포점이 표시된 상기 구상의 면의 전체 또는 일부를 2차원으로 투영하는 투영 수단과,
    상기 투영 수단에 의해 투영된 상기 2차원의 상기 면의 전체 또는 일부를 표시하는 2차원 표시 수단
    을 갖춘 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  21. X선관으로부터 조사되어 대상물을 투과해 광자 계수형의 검출기에 의해 검출된 X선의 에너지 영역 마다 또한 화소 마다의 계수치를 처리하는 데이터 처리 장치에 있어서,
    컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 미리 보존 가능한 메모리와,
    상기 메모리로부터 상기 프로그램을 판독하여 해당 프로그램에 주어진 순서를 순차적으로 실행 가능한 CPU(중앙연산장치)를 갖춘 프로세서와,
    외부로부터의 정보를 입수 가능한 인터페이스부를 갖추고,
    상기 프로세서는, 상기 인터페이스부를 통해 입수한 상기 정보에 따라, 상기 CPU에 의한 상기 순서의 실행을 통해,
    상기 계수치에 근거해 상기 대상물의 화상을 연산하고,
    상기 화상 상에 관심 영역을 설정하고,
    상기 화상으로부터 상기 관심 영역에 존재하는 물질의 배경이 되는 화소 정보를 제거하고,
    상기 관심 영역에서의 상기 X선의 에너지 영역 마다 또한 상기 화소 마다의 상기 계수치에 근거해, 해당 화소 마다, 상기 물질을 상기 X선이 투과했을 때의 투과 특성을 벡터량으로서 나타냈을 때의 해당 물질에 고유한 정보이고, 상기 각 화소에서의 상기 X선의 상기 투과 특성을, 복수의 상기 에너지 영역에 기초한 질량 감약 벡터로 나타낼 때의 해당 질량 감약 벡터가 지시하는 ⅰ)산포도 정보, 및, 해당 질량 감약 벡터의 크기를 나타내고 또한 상기 물질에 의한 상기 X선의 감약 정도를 나타내는 ⅱ)감약 정보 중 적어도 해당 감약 정보를 포함하는 정보를 연산하고,
    상기 감약 정보를 상기 화소 마다 화소치로 치환한 2차원의 흡수 벡터 길이 화상을 작성하고,
    상기 흡수 벡터 길이 화상을 2차원 화상으로서 제시하는,
    것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  22. X선관을 가지고, X선을 조사하는 X선원과,
    X선 검출기와,
    제1항 또는 제3항에 기재된 데이터 처리 장치를 갖춘 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  23. X선관으로부터 조사되어 대상물을 투과해 광자 계수형의 검출기에 의해 검출된 X선의 에너지 영역 마다 또한 화소 마다의 계수치를 처리하는 방법에 있어서,
    상기 계수치에 근거해 상기 대상물의 화상을 연산하고,
    상기 화상 상에 관심 영역을 설정하고,
    상기 화상으로부터 상기 관심 영역에 존재하는 물질의 배경이 되는 화소 정보를 제거하고,
    상기 관심 영역에서의 상기 X선의 에너지 영역 마다 또한 상기 화소 마다의 상기 계수치에 근거해, 해당 화소 마다, 상기 물질을 상기 X선이 투과했을 때의 투과 특성을 벡터 양으로 나타냈을 때 해당 물질에 고유한 정보이고, 상기 각 화소에서의 상기 X선의 상기 투과 특성을, 복수의 상기 에너지 영역에 기초한 질량 감약 벡터로 나타낼 때의 해당 질량 감약 벡터가 지시하는 ⅰ)산포도 정보, 및, 해당 질량 감약 벡터의 크기를 나타내고 또한 상기 물질에 의한 상기 X선의 감약 정도를 나타내는 ⅱ)감약 정보 중 적어도 해당 감약 정보를 포함하는 정보를 연산하고,
    상기 감약 정보를 상기 화소 마다 화소치로 치환한 2차원의 흡수 벡터 길이 화상을 작성하고,
    상기 흡수 벡터 길이 화상을 2차원 화상으로서 제시하는,
    것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 고유한 정보를 연산하는 단계는, 상기 고유한 정보로서, 상기 산포도 정보를 연산하는 단계이고,
    상기 산포도 정보로부터, 산포도로서, 2차원 이상의 차원의 공간에 배치되는 산포점의 데이터를 작성하고,
    상기 산포점이 배치된 상기 산포도를 제시하는
    것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
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