KR102330146B1

KR102330146B1 - 광자 계수형의 x선 검출 데이터를 처리하는 방법 및 장치, 및 x선 장치

Info

Publication number: KR102330146B1
Application number: KR1020197036226A
Authority: KR
Inventors: 츠토무 야마카와; 슈이치로 야마모토; 마사히로 오카다
Original assignee: 가부시키가이샤 죠부
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2021-11-22
Also published as: EP3702812A1; US20200249179A1; US11099141B2; CN110770607A; WO2019083014A1; JPWO2019083014A1; KR20200004392A; JP7197174B2; CN110770607B; EP3702812A4

Abstract

보다 고정밀한 빔하드닝 보정을, 보다 광범위한 실효 원자 번호(Z_eff)의 원소를 가지는 대상까지 저연산 부하로 실시해, 보다 정량적인 X선 화상의 제시에 기여한다. 2개 이상의 X선 에너지 BIN 중 선택되는 2개의 X선 에너지 BIN의 X선 감약량(μt)을 규격화하여, 적어도 하나의 규격화 X선 감약량을 화소 영역 마다 구하고, 규격화 X선 감약량과 원소의 실효 원자 번호와의 이론적인 대응 관계를 나타내는 참조 정보로부터, 적어도 하나의 실효 원자 번호를 화소 영역 마다 추정하여, 추정되는 적어도 하나의 실효 원자 번호(Z_High, Z_Low)와 빔하드닝 보정을 실시할 때에 미리 지정되는 실효 원자 번호(Zm) 중 적어도 2개의 원자 번호의 일치 상태를 판정한다.

Description

광자 계수형의 X선 검출 데이터를 처리하는 방법 및 장치, 및 X선 장치

본 발명은, 대상물을 투과한 X선 검출 데이터를 처리하는 방법 및 장치, 및 X선 장치에 관한 것으로, 특히, 연속 스펙트럼을 가지는 X선을 대상물에 조사하고, 광자 계수형의 X선 검출을 실시해 수집되는 데이터를 처리하는 방법 및 장치, 및 광자 계수형의 X선 장치에 관한 것이다.

근년, X선을 이용해 대상물의 내부 상태를 조사하는 검사는, 식품의 이물 검사, 수화물 검사 등을 비롯해, 의료용의 X선 매모그래피(mammography)까지 여기저기에서 퍼져 있다.

예를 들면, 이물 검사에 대해서는, 특허문헌 1(일본 특개 2010-091483: 발명의 명칭은 「이물 검출 방법 및 장치」)에 기재된 수법이 제안되고 있다. 이 특허문헌 1은, 소위, 듀얼 에너지법(또는 서브 트랙션법)으로 불리는 검사법을 베이스로 하고 있다. 이 검사법은, 2종류의 에너지의 X선(즉, 파장이 서로 다른 2종류의 X선)이 물질을 투과할 때, 그 X선 투과 정보에 차가 있는 것을 이용하고 있다. 구체적으로는, 이하의 처리를 기본으로 하고 있다. 우선, 저에너지와 고에너지의 2종류의 X선 화상을 동시에 작성하고, 이들 화상의 상호의 차분을 취한다. 또한, 그 차분 화상으로부터 혼입 이물의 성분 화상을 추출하고, 그 성분 화상을 임계치 처리해 이물을 검출한다.

그런데, 조사된 X선이 대상물을 투과할 때는 빔하드닝 현상(선질경화(線質硬化) 현상)이 생긴다. 이 현상은, 다색 X선을 물질에 조사시켰을 때에, 저에너지 성분이 고에너지 성분 보다 흡수되기 쉽고, 물질 투과 후의 성분 비율은 고에너지측으로 시프트하고, 실효 에너지가 고에너지측으로 시프트하는 현상을 말한다.

이 X선 장치에서 불가피인 빔하드닝 현상에 대해서는, 예를 들면, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재되어 있다. 이 중, 특허문헌 1에는, 연속 스펙트럼(다색)을 가지는 펄스상(pulse shape)의 X선을 피검체를 향해 조사하는 X선 발생기와, 피검체를 투과한 X선을 광자로 간주하여 해당 입자의 에너지에 따른 전기 신호를 출력하는 광자 계수형의 검출기를 갖춘 X선 장치가 기재되어 있다. 이 X선 장치에서는, 빔하드닝 현상에 의한 아티팩트(artifact)의 발생을 억제한 화상을 재구성하기 위한 처리를 하고 있다.

또한, 빔하드닝 현상에 대해, 특허문헌 2에는, X선원과 X선 검출기를 갖춘 X선 장치에서, 검출기의 검출 신호에 빔하드닝 현상으로 인한 영향을 보정하는 처리가 예시되어 있다. 이 처리로서, 모의 피사체의 두께를 변경하여 복수의 투영 데이터를 작성하고, 투과 거리 마다의 투영 데이터를 그래프에 플롯(plot)하고, 그 플롯한 투영 데이터와 그 이론치를 대응지어 빔하드닝 보정 함수를 작성하다. 이 때문에, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 방사선 검출 장치에서, 빔하드닝 현상을 줄이기 위해, 특허문헌 2에 기재된 빔하드닝 보정을 위한 보정 함수를 작성하고, 이 보정 함수로, 피검체의 투과 X선의 계측값을 보정하는 것을 생각할 수는 있다.

또한, 모노크로매틱 CT(Monochromatic CT)라고 불리는 CT 장치에서, 요오드와 물의 2개의 물질을 기준 물질로서 이용하여 빔하드닝 보정을 실시하는 것도 알려져 있다.

[특허문헌 1] 일본 특개 2006-101926호 공보 [특허문헌 2] 국제 공개 제2010/061810호 [특허문헌 3] 국제 공개 제2016/171186호 [특허문헌 4] 국제 공개 제2017/069286호

그렇지만, 이 특허문헌 2에 기재된, 보정 함수에 의한 빔하드닝 보정 기술은, 1개의 보정 함수를 적용할 수 있는 대상물의 실효 원자 번호의 범위가 매우 좁다. 여기서 말하는 실효 원자 번호(Z_eff)란, X선빔이 투과하는 경로에 존재하는 복수 종의 원소(물질)가 각각 가지는 원자 번호의 평균의 원자 번호이다. 이 때문에, 특허문헌 2의 보정 기술의 경우, 기준이 되는 물질(예를 들면, 원자 번호 Z=7인 질소 N)을 기준으로 보정 함수를 결정했다고 하면, 실제 문제로서, 그 적용 범위(즉, 일정한 정밀도가 보장되는 범위)는 겨우, Z=±2의 범위에 들어가는 실효 원자 번호의 경우이다. 즉, 이와 같이 결정한 보정 함수로 유효하게 빔하드닝 현상의 영향을 허용치 내까지 억누를 수 있는 범위는, 이처럼 Z=±2의 범위에 들어가는 정도의 좁다라는 것이다.

실제로는, X선 매모그래피 촬영을 실시하는 경우, 지방, 유선 등의 다양한 물질이 X선빔 경로에 존재하게 되고, 그 원자 번호(Z)의 범위는 6~7이다. 또한, 치과 분야에서 X선 토모그래피 촬영을 실시하는 경우, X선빔 경로에는 연조직과 경조직의 양방이 존재하므로, 적확(的確)한 빔하드닝 보정을 실시하는데 있어서 고려해야 할 원자 번호(Z)의 범위는 더욱 넓다.

이와 같이 X선 촬영에서, 종래의 빔하드닝 보정법의 경우, 1개의 보정 함수로 공급할 수 있는 물질의 종류가 적다. 또한, 전술한 것처럼, 모노크로매틱 CT라고 불리는 CT 장치에서, 예를 들면, 요오드와 물(水)과 같은 2개의 물질의 원자 번호(Z1, Z2)에 대해 빔하드닝 보정을 실시한 경우에서도, 그 이외의 Z1+/-2, Z2+/-2 이외의 범위의 에너지에서는 정밀도가 보증되지 않는다.

또한, 빔하드닝 현상의 정도는, X선이 투과하는 물질의 두께(t)에 의해, 또한, X선 에너지의 대소(大小)에 의해서도 변경된다. 이 때문에, 단지 어떠한 물질을 기준으로 실험했거나 혹은 추정한 보정 함수로는 편의적인 빔하드닝 보정은 할 수 있어도, 정밀한 정보는 얻을 수 없다.

근년, 본원 발명자들은, 광자 계수형의 X선 검출기를 사용하고, 연속 X선의 스펙트럼에 설정한 복수의 BIN(에너지 범위)의 각각 마다 X선의 광자 계수치를 수집하고, 이 수집 데이터로부터 대상물의 두께(t)(X선 패스의 길이)에 의존하지 않고 그 패스에 있는 물질의 종류나 성상(性狀)의 변화를 동정(同定)(특정, 추정, 평가)하는 기술을 개발하고 있다. 이 기술을, 본 발명자들은 총칭적으로 물질 동정이라고 부르고 있다. 이 물질 동정을 하려면, 현장(의료, 이물 검출 등)에서 어느 정도 범위의 원자 번호의 물질을 대상으로 X선 검출을 실시하려고 하는가를 고려해야 한다(예를 들면, 특허문헌 3을 참조).

이처럼 높은 정밀도의 물질 동정을 실시하는 경우라면 더더욱, 보다 고정밀의 빔하드닝 보정 기술이 요구된다. 그래서, 본 발명자들이 제안하고 있는 특허문헌 4에 기재된 보정에서는, 광자 계수형 검출기의 계수치에 근거해, X선의 에너지 BIN 마다, 물질의 X선 투과 방향에서의 복수의 서로 다른 기지(旣知)의 두께(t)와 해당 선감약(線減弱) 계수(μ)로 정의되는 보정 전의 X선 감약량(μt)의 특성이 취득된다. 이 물질은 기준 물질로서, 촬상 등의 대상물을 구성하고, 또한 측정하기 원하는 대상물과 동일 물질(동종의 물질)이거나, 또는 실효 원자 번호에 관해 대상물과 유사하다고 간주할 수 있는 소재로 이루어진다. 이 보정 전의 X선 감약량(μt)의 특성을, 횡축에 두께(t)를 취하고 종축에 그 보정 전의 X선 감약량(μt)을 취한 2차원 좌표에서 그 원점을 지나는 직선상(line shape)의 목표 특성으로 치환하기 위한 보정용 데이터가 연산된다. 이 보정용 데이터는 X선의 에너지 BIN 마다 연산된다. 이 보정용 데이터를 이용하여, 에너지 BIN 마다 및 필요에 따라 화소 마다 실제의 계측값, 즉, 보정 전의 X선 감약량(μt)이 보정된다.

이 보정은, 주목하고 있는 촬영 영역을 이루는 복수의 화소 각각에 대한 처리로서 에너지 BIN 마다 실시하고 있으므로, 빔하드닝 현상이 X선 에너지의 양에 따라 바뀌는 부적합을 개선할 수 있다. 그렇지만, 상기 직선상의 목표 특성은 기준 물질(예를 들면, 질소: 원자 번호 N=7)에 근거하여 설정하지만, 이를 이용해 타당한 빔하드닝 보정을 실시할 수 있는 물질의 범위는 실효 원자 번호(Z_eff)로 말하면, 실제상, Z_eff = ±2 정도이다.

이 때문에, 인체의 몸체부를 촬영하는 X선 장치나 X선 치과 촬영과 같이, 보다 넓은 실효 원자 번호(Z_eff)를 가지는 대상을 촬영하는 어플리케이션에서, 보다 고정밀도의 빔하드닝 보정을 실시하려면 어떠한 궁리가 필요하고, 개선의 여지가 있었다.

이 개선의 하나로서, 복수 종의 대상물 각각의 목표 특성을 미리 준비해 두고, 이것을 선택해 사용하는 수법이 있다. 그렇지만, 지금 진찰하려는 물질이 미리 준비한 복수의 목표 특성으로 커버될지 어떨지 판단할 수 없고, 그때마다, 목표 특성을 선택하는 것은 의사에게도 연산 장치에도 독영(讀影)상의 부하가 크다.

<본 발명의 목적>

본 발명은, 보다 광범위한 실효 원자 번호(Z_eff)의 원소를 가지는 물질을 계측 대상으로 한 X선 광자 계측에 적용할 수 있는 동시에, 그 계측값을 보다 적은 연산 부하로, 보다 고정밀도로 빔하드닝 보정할 수 있고, 이 빔하드닝 보정을 실시한 X선 감약량을 기본으로, 다양한 정량적인 화상 정보 및/또는 보다 고정밀의 물질 동정의 정보를 제시 가능한 장치 및 방법, 및 이러한 장치 및 방법을 적용한 X선 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 양태에 의하면, 연속 X선 스펙트럼의 에너지를 가지는 빔상(beam shape)의 X선을 대상물에 조사하여, 상기 대상물을 투과한 상기 X선을 검출하고, 미리 설정한 3개 이상의 X선 에너지 BIN 각각에서 적어도 1화소로 이루어진 화소 영역 마다 상기 X선의 광자 수를 계수하여, 그 계수치를 나타내는 데이터를 처리하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 상기 대상물이 존재하지 않는 상태와 존재하는 상태의 쌍방에 있어서의 상기 계수치의 비로 나타나는 계수 데이터를, 상기 X선 에너지 BIN 마다 또한 상기 화소 영역 마다 연산하는 연산 단계와, 상기 계수 데이터에, 보정 정보에 근거해, 상기 X선이 상기 대상물을 투과할 때 받는 빔하드닝 현상을 보정하는 빔하드닝 보정을, 상기 화소 영역 마다 또한 상기 X선 에너지 BIN 마다 실시하여 X선 감약량(μ_Lowt,　μ_Middlet,　μ_Hight)(μ는 선감약 계수, t는 상기 대상물의 상기 X선의 투영 방향에 따른 두께)을 구하는 보정 단계와, 상기 3개 이상의 X선 에너지 BIN 내의, 저에너지측의 2개의 에너지 BIN의 X선 감약량(μ_Lowt, μ_Middlet)을 규격화하여 저에너지측 규격화 X선 감약량(μ_Low/(μ_Low ²+μ_Middle ²)^1/2)과, 고에너지측의 2개의 에너지 BIN의 X선 감약량(μ_Middlet, μ_Hight)을 규격화하여 고에너지측 규격화 X선 감약량((μ_High/(μ_Middle ²+μ_High ²)^1/2)을 상기 화소 영역 마다 구하는 규격화 단계와, 상기 규격화된 X선 감약량과 원소의 실효 원자 번호와의 이론적인 대응 관계를 나타내는 참조 정보로부터, 상기 저에너지측 규격화 X선 감약량(μ_Low/(μ_Low ²+μ_Middle ²)^1/2)과 상기 고에너지측 규격화 X선 감약량(μ_High/(μ_Middle ²+μ_High ²)^1/2)의 각각에 대응하는 저에너지측 실효 원자 번호(Z_Low)와 고에너지측 실효 원자 번호(Z_High)를 상기 화소 영역 마다 추정하는 추정 단계와, 상기 저에너지측 실효 원자 번호(Z_Low)와 상기 고에너지측 실효 원자 번호(Z_High)가 서로 일치하는지 또는 일치하는 것으로 간주할 수 있는 상태인지 여부를 판정하는 일치 판정 단계를 가지는 것을 특징으로 한다. 또한, 이것과 동등의 처리를 실시하는 처리 장치도 제공된다.

특히, 상기 사전 처리 단계는, 상기 대상물의 조성을 이루는 원소의 실효 원자 번호의 소망 범위(Zmin~Zmax)를 설정하는 단계와, 상기 소망 범위 내의 실효 원자 번호(Zm)로부터, 그 하한치 및 상한치를 포함한 복수의 실효 원자 번호를 이산적으로 선택해, 상기 복수의 실효 원자 번호(예를 들면, Z=5~14)를 가지는 물질에 대해, 질량 두께(mass　thickness: ρt)를 횡축으로 취하고 상기 각 X선 에너지 BIN의 실효 에너지에서의 선감약량(μt: μ는 선감약 계수, t는 물질의 X선 패스 방향의 두께)을 종축으로 취한 2차원 좌표 상에서 상기 각 실효 원자 번호(예를 들면, Z=5~14)의 그래프를 이론적으로 추정하는 단계와, 상기 소망 범위(Zmin~Zmax)의 실효 원자 번호로부터 소망하는 실효 원자 번호(예를 들면, Zm=7)를 지정하는 단계와, 상기 지정된 실효 원자 번호(예를 들면, Zm=7)의 원소로 이루어진 물질에 단색 X선이 조사되었다고 가정했을 때의 상기 2차원 좌표 상의 직선을 목표 함수로서 설정하는 단계와, 상기 2차원 좌표 상에서, 상기 횡축 방향으로 상기 목표 함수의 기울기(μ/ρ)를 승산(乘算)하여, 상기 복수의 실효 원자 번호(예를 들면, Z=5~14) 각각의 복수의 곡선을 해당 실효 원자 번호의 변수로서 일반화하는 단계와, 상기 일반화된 복수의 곡선 중에서, 상기 지정된 실효 원자 번호(예를 들면, Zm=7)의 원소의 곡선을 지정하고, 이 지정 곡선과 다른 곡선과의 잔차(殘差)에 근거하는, 상기 빔하드닝을 보정하기 위한 빔하드닝 보정 함수를 상기 보정 정보로서, 기억부에 사전에 기억하는 단계를 가진다.

또한, 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제2 양태에 의하면, 연속 X선 스펙트럼의 에너지를 가지는 빔상의 X선을 대상물에 조사해, 상기 대상물을 투과한 상기 X선을 검출하고, 미리 설정한 3개 이상의 X선 에너지 BIN 각각에서 적어도 1화소로 이루어진 화소 영역 마다 상기 X선의 광자 수를 계수하고, 그 계수치를 나타내는 데이터를 처리하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 상기 X선이 상기 대상물을 투과할 때 상기 X선이 빔하드닝 현상을 받은 X선 계수치를 보정하기 위한 보정 정보를, 원자 번호가 기지(旣知)인 복수의 물질의 질량 두께(mass　thickness: ρt)와 상기 각 X선 에너지 BIN의 실효 에너지에서의 X선 감약량(μt: μ는 선감약 계수, t는 물질의 X선 패스 방향의 두께)과의 특성에 근거해, 상기 X선 에너지 BIN 마다 사전에 준비하는 사전 처리 단계와, 상기 사전 처리 단계에 의해 준비되어 있는 상기 보정 정보를 이용해 상기 보정을 상기 화소 영역 마다 실시하여, 최종적으로 상기 X선 감약량을 확정시키는 동시에, 이 확정된 상기 X선 감약량을 처리하는 감약량 처리 단계를 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제3 양태에 의하면, 연속 X선 스펙트럼의 에너지를 가지는 빔상의 X선을 대상물에 조사해, 상기 대상물을 투과한 상기 X선을 검출하고, 미리 설정한 3개 이상의 X선 에너지 BIN 각각에서 적어도 1화소로 이루어진 화소 영역 마다 상기 X선의 광자 수를 계수하고, 그 계수치를 처리하는 X선 장치가 제공된다. 이 X선 장치는, 상기 X선이 상기 대상물을 투과할 때 상기 X선이 빔하드닝 현상을 받은 X선 계수치를 보정하기 위한 보정 정보를, 원자 번호가 기지(旣知)인 복수의 물질의 질량 두께(mass　thickness: ρt)와 상기 각 X선 에너지 BIN의 실효 에너지에서의 X선 감약량(μt: μ는 선감약 계수, t는 물질의 X선 패스 방향의 두께)과의 특성에 근거해, 상기 X선 에너지 BIN 마다 사전에 준비하는 사전 준비 수단과, 상기 사전 준비 수단에 의해 준비되어 있는 상기 보정 정보를 이용해 상기 보정을 상기 화소 영역 마다 실시하여, 최종적으로 상기 X선 감약량을 확정시키는 동시에, 이 확정된 상기 X선 감약량을 처리하는 감약량 처리 수단을 갖춘 것을 특징으로 한다.

예를 들면, 상기 감약량 처리 수단은, 상기 보정 수단에 의해 보정되어, 최종적으로 확정된 상기 X선 감약량에 근거해 상기 광자 계측에 의한 X선 화상을 작성하는 X선 화상 작성 수단과, 이 X선 화상을 제시하는 X선 화상 제시 수단을 가지고 있어도 무방하다.

바람직한 일례로서, 상기 X선 장치는, 상기 X선을 광자 계수법으로 검출하는 구성을 가지는 X선 의료 진단 기기 또는 X선 비파괴 검사 장치이다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 소망 범위(Zmin~Zmax)의 실효 원자 번호로부터 소망하는 실효 원자 번호(예를 들면, Zm=7)를 지정하고, 이 지정된 실효 원자 번호(예를 들면, Zm=7)의 원소로 이루어진 물질에 단색 X선이 조사되었다고 가정했을 때의 상기 2차원 좌표 상의 직선을 목표 함수로서 설정한다. 또한, 2차원 좌표 상에서, 횡축 방향으로 목표 함수의 기울기(μ/ρ)를 승산하여, 복수의 실효 원자 번호(예를 들면, Z=5~14) 각각의 복수의 곡선을 해당 실효 원자 번호의 변수로서 일반화한다. 또한, 이 일반화된 복수의 곡선 중에서, 지정된 실효 원자 번호(예를 들면, Zm=7)의 원소의 곡선을 지정하고, 이 지정 곡선과 다른 곡선과의 잔차에 근거하는, 상기 빔하드닝을 보정하기 위한 빔하드닝 보정 함수를 상기 보정 정보로서, 기억부에 사전에 기억한다.

이 때문에, 일반화된 목표 함수와, 소정의 실효 원자 번호의 범위에서 지정한 실효 원자 번호의 잔차에 관한 정보를 보유하고 있으면, 상술의 순서로, 빔하드닝 보정 함수를 연산할 수 있다. 따라서, 미리 설정하는 실효 원자 번호의 범위를 보다 넓게 가지고 있어도, 빔하드닝 보정 함수를 연산하는데 있어서, 그 넓이에 비례한 정도의 연산량이 되지 않아도 된다. 즉, 보다 광범위한 실효 원자 번호(Z_eff)의 원소를 가지는 대상물에 대해, 보다 적은 연산 부하로 빔하드닝 보정할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 양태에 의하면, 3개 이상의 X선 에너지 BIN 내의, 저에너지측의 2개의 에너지 BIN의 X선 감약량(μ_Lowt,　μ_Middlet)을 규격화하여 저에너지측 규격화 X선 감약량(μ_Low/(μ_Low ²+μ_Middle ²)^1/2)과, 고에너지측의 2개의 에너지 BIN의 X선 감약량(μ_Middlet,　μ_Hight)을 규격화하여 고에너지측 규격화 X선 감약량((μ_High/(μ_Middle ²+μ_High ²)^1/2)이 화소 영역(1개 또는 복수의 화소로 이루어진 영역) 마다 구할 수 있다. 이 규격화된 X선 감약량과 원소의 실효 원자 번호와의 이론적인 대응 관계를 나타내는 참조 정보로부터, 저에너지측 규격화 X선 감약량(μ_Low/(μ_Low ²+μ_Middle ²)^1/2)과 상기 고에너지측 규격화 X선 감약량(μ_High/(μ_Middle ²+μ_High ²)^1/2)의 각각에 대응하는 저에너지측 실효 원자 번호(Z_Low)와 고에너지측 실효 원자 번호(Z_High)가 화소 영역 마다 추정된다. 또한, 저에너지측 실효 원자 번호(Z_Low)와 고에너지측 실효 원자 번호(Z_High)가 상호 비교되어, 상기 실효 원자 번호(Z_Low,　Z_High)의 일치도(一致度)가 판정된다. 이 일치도 판정에 의해, 일치하거나 또는 일치하는 것으로 간주할 수 있는 값일 때, 실효 원자 번호가 확정된다.

이와 같이, 미리 준비되는 상기 참조 정보에 근거해, 저에너지측 및 고에너지측에서 추정한 실효 원자 번호(Z_Low, Z_High)로부터 참(眞, true)에 근접한 값 또는 참의 값으로 간주할 수 있는 값을 가지는 실효 원자 번호를 추입(追入)할 수 있으므로, 물질의 실효 원자 번호 화상을 보다 고정밀도로 추정할 수 있다. 이는, X선속(X線束)의 투과 패스 상에 존재하는 물질의 종류나 성상을 보다 높은 신뢰성으로 동정할 수 있게 된다.

즉, 본 발명에 의하면, 실효 원자 번호(Z)를 파라미터로서 여러 가지의 원자 번호의 원소의 이론적인 다색 X선에 대한 감쇠 특성을 일반화하고, 그 중 지정하는 감쇠 특성에 대한 다른 감쇠 특성을 잔차 정보로서 보관유지(保持)한다, 라는 사전 처리를 베이스로 한다. 또한, 그 사전 처리에서 얻은 보정 정보를 사용하여, 실제의 수집 데이터를 화소 영역 마다 또한 에너지 BIN 마다 빔하드닝 보정해, 그 보정값을 얻는다. 이 빔하드닝 보정된 보정값으로부터 저에너지측 및 고에너지측의 실효 원자 번호를 추정하고, 그 추정치를 사실상, 참의 값 또는 그것처럼 간주할 수 있는 값까지 연산상으로 추입(追入)한다.

이에 따라, 실효 원자 번호(Z_eff)의 넓은 범위(실시 형태에서는 Zmin~Zmax: 예를 들면, Z=5~14까지)에서, 의료의 임상(臨床) 응용상 필요한 실효 원자 번호의 대부분을 망라한 빔하드닝 보정용의 보정 정보를 비교적 간단하게 취득해 보존할 수 있다. 이 보정 정보는 한번, 취득해 두면, 그 적용 범위에 포함되는 한, 임상으로 사용할 수 있다. 즉, 보정 정보의 적용 범위에서 벗어나는 것은 적고, 범용성이 풍부하므로, 종래와 같이, 보정 정보를 임상에 맞춰 빈번하게 다시 취득할 필요도 없다. 또한, 보정 정보는 실제로는, 전술한 잔차를 메우는 잔차 함수의 피팅 계수를 실효 원자 번호(Z_eff)에 맞춰 가지고 있으면 무방하다. 이 때문에, 빔하드닝 보정 함수를 그 특성 마다 다수 준비해야 하는 보정 스킴(scheme)에 비해, 메모리 용량도 적어도 된다. 이와 같이, 보다 넓은 실효 원자 번호(Z_eff)의 물질을 커버하면서, 보다 간단하게 빔하드닝 보정 함수를 연산하고, 저에너지측 및 고에너지측에서 실효 원자 번호(Z_eff)의 일치를 판정함으로써, 종래에 비해 훨씬 고정밀의 빔하드닝 보정을 실행할 수 있다.

즉, 실효 원자 번호(Z_eff)를 고정밀도로 추정할 수 있다는 것은, 적절한 빔하드닝 보정도 탐사(探査)할 수 있다는 것이다. 이 때문에, 보다 정밀도가 높은 화상의 화소치를 결정할 수 있다는 것도 된다. 이에 따라, 화상의 정량성이 증가하는 동시에, 화소 고유의 불균형에 의해 생기는 화소 간 불균일성이 완화된다.

첨부 도면에서,
[도 1] 도 1은, 본 발명에 따른, 화상 처리 장치(화상 처리 방법을 실시 한다)를 탑재한 X선 장치의 일실시 형태의 개요 구성을 설명하는 블록도,
[도 2] 도 2는, 다색 X선의 연속 스펙트럼과, 이 스펙트럼에 설정한 3개의 에너지 BIN을 예시하는 그래프,
[도 3] 도 3은, 실시예에 따른 X선 장치에서 화상 처리의 일부로서 실행되는 사전 처리를 설명하는 플로우 차트,
[도 4] 도 4는, 그 X선 장치에서 실행되는 데이터 수집 처리와 화상 처리의 다른 일부를 이루는 후처리(後處理)를 설명하는 플로우 차트,
[도 5] 도 5는, 검출기의 응답 함수를 고려해 시뮬레이션한, 실효 원자 번호(Z_eff)의 추정에 이용하는 다색 X선의 연속 스펙트럼을 도시한 그래프,
[도 6] 도 6은, X선 에너지 스펙트럼에 설정한 3개의 에너지 BIN 각각에서의 원자 번호 Z=5~14 각각의 물질에, 단색 X선 조사시의 이론적인 감약(減弱) 특성(동 도면(A)~(C): 실선: 직선 특성) 및 다색 X선을 조사했을 때의 이론적인 감약 특성(동 도면(A)~(C): 점선: 곡선 특성)을 도시한 그래프,
[도 7] 도 7은, 저에너지 BIN을 예를 들어, 단색 X선 조사시의 이론적인 감약 특성(동 도면(A): 실선: 직선 특성) 및 다색 X선 조사시의 이론적인 감약 특성(동 도면(A): 점선: 곡선 특성)을 횡축 방향에서 일반화하여, 목표 함수(동 도면(B): 실선: X=Y의 직선 특성) 및 빔하드닝 보정 곡선(동 도면(B): 점선: 곡선 특성)을 작성하는 공정을 설명하는 그래프,
[도 8] 도 8은, 복수의 원자 번호의 물질에 대한, 일반화된 빔하드닝 보정 곡선 중, 특정의 원자 번호(Z)에 대한 빔하드닝 보정 곡선과 그 외의 빔하드닝 보정 곡선의 종축 방향의 잔차를 예시하는 그래프,
[도 9] 도 9는, 저에너지 BIN에서의, 횡축 방향에서 상기 잔차를 보정하기 위한 피팅 함수의 피팅 계수를 예시하는 그래프,
[도 10] 도 10은, 중위 에너지 BIN에서의, 횡축 방향에서 상기 잔차를 보정하기 위한 피팅 함수의 피팅 계수를 예시하는 그래프,
[도 11] 도 11은, 고에너지 BIN에서의, 횡축 방향에서 상기 잔차를 보정하기 위한 피팅 함수의 피팅 계수를 예시하는 그래프,
[도 12] 도 12는, 빔하드닝 보정 정보의 일부로서 기억하는 피팅 계수를 예시하는 표도(表圖),
[도 13]도 13은, 각 에너지 BIN에서의, 일반화 후의 빔하드닝 보정 곡선과 그 목표 함수(X=Y의 직선)를 도시한 그래프,
[도 14] 도 14는, 빔하드닝 보정을 실시하기 위한 범위를 설정하는 ROI를 중첩한 X선 화상의 모식도,
[도 15] 도 15는, 에너지 BIN 마다의, 입사 X선 카운트와 출력 X선 카운트의 비(比)(흡수와 투과의 비)를 도시한 도면,
[도 16] 도 16은, 하나의 원자 번호에 대한, 일반화된 빔하드닝 보정 곡선과 목표 함수(X=Y의 직선)를 사용한 빔하드닝 보정을 설명하는 도면,
[도 17] 도 17은, 화소 마다 또한 에너지 BIN 마다, 메모리에 기억되는 빔하드닝 보정 정보 및 실효 원자 번호(Z_eff)의 추정치의 모식도,　
[도 18] 도 18은, 화소 마다 규격화한 X선 감쇠량으로부터 저에너지측 및 고에너지측의 실효 원자 번호(Z_High, Z_Low)를 추정하는 수법 및 그 상호의 비교를 설명하는 도면,
[도 19] 도 19는, 빔하드닝 보정한 화소 마다의 X선 감약량에 근거하는 실효 원자 번호 화상과 이를 표시하는 예를 모식적으로 설명하는 도면,
[도 20] 도 20은, 본 발명의 제2 실시 형태에서 실행되는 화상 표시의 처리의 개요를, 제1 실시 형태의 처리의 흐름에 연동해 도시한 개략 플로우 차트,
[도 21] 도 21은, 화상 메모리에 형성되는 화상 표시를 위한 기억 내용을 모식적으로 설명하는 도면,
[도 22] 도 22는, 제2 실시 형태에서 표시되는 광자 계수 독특(獨特)의 화상의 일례를 도시한 도면,
[도 23] 도 23은, 제2 실시 형태에서 표시되는 광자 계수 독특한 화상의 다른 예를 도시한 도면, 및
[도 24] 도 24는, 제2 실시 형태에서 표시되는 광자 계수 독특한 화상의 다른 예를 도시한 도면이다.
[도 25] 도 25는, 저에너지측 실효 원자 번호(Z_Low)와 고에너지측 실효 원자 번호(Z_High)와 빔하드닝 보정을 실시할 때에 미리 설정되는 실효 원자 번호(Zm)와의 관계를 예시하는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른, 광자 계수형의 X선 검출에 있어서의 계수 데이터를 처리하는 방법 및 장치, 및 광자 계수형의 X선 장치의 실시 형태를, 첨부 도면을 사용해 설명한다.

[제1 실시 형태]

도 1~도 19를 참조하여, 본 발명에 따른, 광자 계수형의 X선 검출에 있어서의 계수 데이터를 처리하는 방법 및 장치(이하, 데이터 처리 방법 및 데이터 처리 장치라고 부른다)를 설명한다. 이 데이터 처리 방법 및 데이터 처리 장치는, 예를 들면, X선 매모그래피 장치, 치과용 X선 촬영 장치 등의 의료용 X선 장치, 이물 검사용의 X선 장치 등에 실장 또는 탑재되는 방법 및 장치이다.

도 1에, X선 장치(10)의 주요부(主要簿)를 이루는 구성의 일례를 도시한다. 덧붙여, 이 제1 실시 형태에 따른 데이터 처리 방법 및 데이터 처리 장치를 실장 또는 탑재한 X선 장치의 하드 구성 그 자체는 공지된 것으로 무방하기 때문에, 그 주요부 만을 설명한다.

X선 장치(10)는, 도 1에 도시한 것처럼, 연속 스펙트럼의 X선을 발생시키고, 이 X선을 빔상으로 콜리메이트(collimate)하여 오브젝트 공간(OS)에 조사하는 X선 발생기(21)를 갖춘다. 이 X선 발생기(21)는, 고전압의 공급을 받아 구동하는 X선관(22)과, 이 X선관(22)의 출력측에 배치되어, X선관(22)에서 발생한 X선을 빔상의 X선에 콜리메이트하는 콜리메이터(23)를 갖춘다. X선관(22)의 관초점(F)의 초점 지름은 예를 들면, 0.5 mmφ이며, 이 관초점(F)은 대부분 점상(点狀)의 X선원으로 간주할 수 있다. 이 관초점(F)으로부터 폭사(暴射)된 X선은, 다양한 에너지(X선 에너지)를 가지는 광자(포톤)의 선속(線束)으로 이루어지고, 관전압에 따른 연속적인 에너지 스펙트럼을 가진다.

이 X선 장치(10)는 또한, 조사된 X선이 오브젝트 공간(OS)에 위치하는 촬영 대상(OB)을 투과해온 빔상의 X선을 검출하는 검출기(24)를 갖춘다. 검출기(24)는, 그 입사창의 직하(直下)에, X선을 직접, 전기 신호로 변환하는 반도체(CdTe나 CZT 등)를 가지는 검출층(25)을 가지고, 이 검출층(25)에 예를 들면, 200μm×200μm의 사이즈를 가지는 화소를 2차원으로 배열한 화소군이 형성되어 있다.

검출기(24)는 또한, 예를 들면, 검출층(25)의 관초점(F)과는 반대측에, 각 화소의 검출 신호를 화소 마다 처리하는, 예를 들면, ASIC로 만든 층상(層狀)의 데이터 수집 회로(26)를 가진다. 이 데이터 수집 회로(26)는, 검출층(25)의 화소군에 입사한 X선의 광자(포톤)의 수를 화소 마다 계수 가능한 광자 계수형의 회로로서 구성되어 있다. 덧붙여, 이 회로는, X선 에너지를 변별 하는 임계치의 설정에 의해, X선 스펙트럼이 복수의 X선 에너지의 범위(BIN이라고 부른다)로 분할되어, 그 각 에너지 BIN에서 화소 마다 광자를 계수 가능하게 되어 있다.

이 때문에, 층상(層狀)의 데이터 수집 회로(26)로부터, 각 에너지 BIN에서의 화소 마다, X선 광자의 입사에 응답한 전기 펄스 신호를 처리하여 작성된 계수 데이터가 프레임 데이터(각 화소의 계수 데이터의 집합)로서 출력된다. 프레임 레이트는, 일례로서, 300 fps ~ 6,600 fps까지 다양하다. 1개의 화소에 입사하는 광자의 중첩 현상을 제외하면, 예를 들면, 광자가 1개 입사하면, 1개의 전기 펄스가 여기(勵起)되므로, 화소 각각의 계수 데이터는 그 전기 펄스의 수를 반영한 것이다.

전술한 것처럼, 이 검출기(24)는, 검출 처리법의 관점에서, 광자 계수형(photon　counting　type)의 검출기로 분류된다. 즉, 이 검출기(12)는, 연속 에너지 스펙트럼을 가지는 X선(다색 X선: Polychromatic X-rays)을 다양한 에너지를 가지는 포톤의 집합으로 간주하고, 이들 포톤의 개수를 X선의 에너지 BIN(영역) 별로 또한 화소 마다(덧붙여, 화소는 1개여도 복수여도 무방하다) 계수하도록 구성되어 있다. 이 에너지 BIN으로서는, 후술하는 것처럼, 예를 들면, 도 2에 도시한 것처럼, 3개의 에너지 BIN:Bin_Low~Bin_High가 설정되어 있다. 이 에너지 BIN:Bin의 수는 3개 이상이면, 4개여도 5개여도 무방하다. 에너지[keV]의 하한 임계치(TH1) 이하의 영역 및 상한 임계치(TH4)(도 2의 예에서는 관전압에 대응) 이상의 영역은 계측 불가 또는 사용하지 않는 영역이다. 이 때문에, 이 임계치(TH1~TH4)의 사이의 영역이 1개(이 경우, 임계치는 TH1 및 TH4 만) 또는 복수의 에너지 BIN으로 분할된다. 예를 들면, 임계치(TH2, TH3)를 도 2처럼 설정하고, 3개의 에너지 BIN이 형성된다.

이상의 X선 조사ㆍ검출의 구성은, 국제 공개번호 WO2015/111728　A1 등에 의해 제안되고 있다.

오브젝트 공간(OS)에 위치하는 촬영 대상(OB)은, 빔상의 X선에 의해 스캔된다. 이를 위해서는, X선 발생기(21) 및 검출기(24)의 쌍과 촬영 대상(OB)과의 일방이 타방에 대해 상대적으로 이동하는 구성이면 무방하다. 일례로서, 식품 등의 X선 이물 검사의 경우에는, 벨트 컨베이어가 오브젝트 공간(OS)을 통과하도록 배치된다. 이에 따라, 이 벨트 컨베이어 상에 촬영 대상(OB)을 재치하는 것으로 촬영 대상(OB)이 X선 스캔된다. 또한, 의료용 시스템으로서, 치과용 파노라마 X선 촬영 장치가 있지만, 이 경우에는, X선 발생기(21) 및 검출기(24) 사이의 오브젝트 공간(OS)에 촬영 대상(OB)인 환자 악부(顎部)를 위치시킨다. 이 상태에서, X선 발생기(21) 및 검출기(24)의 쌍을 서로 대향하게 하면서 회전시킴으로써 악부가 X선 스캔된다. 의료용 시스템으로서의 X선 매모그래피 장치라도 마찬가지이다. 요점은, X선 발생기(21) 및 검출기(24)의 쌍과 촬영 대상(OB)과의 사이에 상대적인 이동을 수반해 촬영 대상(OB)이 스캔되면 무방하다.

검출기(24)로부터 출력되는 디지털 양의 계측 데이터는, X선 장치(10)에 탑재한 처리 장치 또는 X선 장치(10)의 외부에 둔 처리 장치에 의해, 에너지 변별의 우위성을 살린 처리가 이루어진다. 이 처리에는, 토모신세시스(Tomo Synthesis)법에 따른 화상 재구성, 그 재구성 화상에 근거한 흡수 벡터 길이 화상(2차원 화상)의 작성, 및 그 재구성 화상에 근거한 3차원 산포도의 작성 등이 있다. 이러한 처리는, 국제 공개번호 WO2016/171186　A1 등에 의해 제안되어 있다.

한편, 본 실시 형태에서는, 검출기(24)로부터 출력되는 디지털 양의 계측 데이터는 본 발명 독자의 처리에도 처해진다. 그 처리로서, 가정한 빔하드닝 보정 곡선에 의해 추정한 보정 결과를 소급적으로 참값(眞値, true value)에 점근(漸近)시키는 동시에, 물질의 보다 넓은 실효 원자 번호(Z_eff)에 대해, 보다 적은 연산량으로 대처하는 빔하드닝 보정이 포함된다. 덧붙여, 빔하드닝 보정 곡선은, 빔하드닝을 받고 있는 물질의 감쇠 특성을 목표 함수(단색 X선을 조사했을 때의 질량 두께에 대한 직선상의 감쇠 특성)에 맞추기 위해 사용하는 곡선이라는 의미로 사용되고 있어, 이 빔하드닝 보정 곡선과 목표 함수와의 차에 따라 계측값이 보정된다.

여기서, 전술한 것이지만, 빔하드닝 현상(선질경화 현상)이란, 조사된 다색 X선이 물질을 투과할 때 생기는 것으로, 저에너지 성분이 고에너지 성분 보다 물질 내부에서 흡수ㆍ산란 되기 쉬워, 물질 투과 후의 성분 비율은 고에너지측이 많아지고, 실효 에너지가 고에너지측으로 시프트하는 현상을 말한다. 이 빔하드닝 현상은, 물리적으로는 X선 광자의 에너지의 차이에 의해 대상물의 분자(원자)와 X선 광자와의 상호 간섭이 상이한 결과, 생기는 것이라고 총괄할 수 있다. 또한, 실효 원자 번호(Z_eff)란, 빔상의 X선이 투과하는 경로에 존재하는 복수 종의 원소(물질) 각각이 가지는 원자 번호의 X선과의 상호 작용량을 고려한 후의 평균의 원자 번호이다.

본 실시 형태에 따른 X선 장치(10)는, 데이터 처리 장치(30)를 갖추고 있다. 이 데이터 처리 장치(30)는, 도 1에 도시한 것처럼, 일례로서, 컴퓨터(CP)에 의해 구성된다. 이 컴퓨터(CP) 자체는 공지의 연산 기능을 가지는 컴퓨터로 무방하고, 검출기(24)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), RAM(random　access　memory)(34), CPU(central　processing　unit)(35A)를 갖춘 프로세서(35), 화상 메모리(36), 입력기(37), 및 표시기(38)가 서로 버스(B)를 통해 통신 가능하게 접속되어 있다.

ROM(33)에는, 컴퓨터 독출 가능한 계측값 보정 및 물질 동정 등을 위한 각종 프로그램이 미리 격납되어 있다. 이 때문에, ROM(33)은, 이러한 프로그램을 미리 기억하는 기억 영역(non-transitory　computer　recording　medium으로서 기능한다)(33A)을 갖춘다. 또한, 이 ROM(33)은, 후술하는, 계측값의 빔하드닝 보정을 위한 빔하드닝 보정용 데이터(캘리브레이션 데이터라고도 불린다)를 기억하는 제1, 제2 기억 영역(33B, 33C)도 갖춘다.

프로세서(35)(즉, CPU(35A))는, ROM(33)의 기억 영역(33A)으로부터, 필요한 프로그램을 자신의 워크 에리어에 독출해 실행한다. 프로세서(35)는 화상 처리용의 CPU이다. 버퍼 메모리(32)는, 검출기(24)에서 보내 온 프레임 데이터를 일시적으로 보관하기 위해 사용된다. RAM(34)은, 프로세서(35)의 연산 시에, 연산에 필요한 데이터를 일시적으로 기억하기 위해 사용된다.

화상 메모리(36)는, 프로세서(35)에 의해 처리된 각종 화상 데이터나 정보를 보관하기 위해 사용된다. 입력기(37) 및 표시기(38)는, 유저와의 사이의 맨ㆍ머신 인터페이스로서 기능하고, 이중, 입력기(37)는 유저로부터의 입력 정보를 받아들인다. 표시기(38)는, 데이터 프로세서(35)의 제어 하에서 화상 등을 표시할 수 있다.

데이터 처리 장치(30)는, X선 장치(10)와 일체(一體)의 장치 또는 검사 시스템으로서 설치되어도 무방하다. 또한, 데이터 처리 장치(30)는, 본 실시 형태와 같이, X선 장치(10)에 대해 통신 라인(LN)을 통해 통신 가능하게 접속되어 있는 경우, 상시, 온라인으로 접속되어 있어도 무방하고, 필요한 때에만 통신 가능하게 되어도 무방하다. 또한, 데이터 처리 장치(30)는 스탠드얼론(stand-alone) 형식으로 설치되어도 무방하다. 물론, 데이터 처리 장치(30)는, 파이프 라인 처리 등을 실시하는 하드웨어 회로로 구성되어 있어도 무방하다.

<데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법>

본 발명에 따른 데이터 처리 방법을 설명한다. 이 데이터 처리 방법은, 상술한 데이터 처리 장치(30)의 프로세서(35)(CPU(35A))가 기억 영역(33A)으로부터 소정의 프로그램을 호출하고, 그 순서를 순차 실행하는 것으로 실시된다.

<그 1: 사전 처리>

이 데이터 처리 방법의 일부를 이루는, 빔하드닝 보정을 위한 사전 처리를 설명한다.

본 발명에 따른 빔하드닝 보정은, 종래의 빔하드닝 보정에 비해, X선 조사 패스에 존재하는 복수의 물질(소재)이 나타내는 실효 원자 번호(Z_eff)의, 보다 넓은 범위(Zmin~Zmax)에, 1회의 사전 준비로 작성한 보정용 데이터로 대응 가능하고, 보다 정밀도 높은 빔하드닝 보정을 할 수 있다 라는 우위의 점이 있다.

이를 위한 사전 준비로서, 이러한 사전 처리가 프로세서(35)에 의해, 유저와의 사이에서 도 3에 도시한 절차로 인터랙티브하게 실행된다.

우선, X선관(22)에 조사시키는 연속 X선(다색 X선)의 에너지 스펙트럼의 이론치를 준비한다(도 3, 단계(S1)). 이 이론 스펙트럼을 도 5(A)에 도시한다. 이 이론 스펙트럼으로부터, 몬테카를로 시뮬레이션(Monte Carlo simulation)에 의해, 검출기(12)의 반도체 재료, 그 두께, 화소 사이즈 등에 근거하는 응답 함수를 고려한 에너지 스펙트럼을 작성한다(폴딩한다)(단계(S2)). 도 5(B)에, 이론 스펙트럼을 응답 함수로 폴딩(folding)한 에너지 스펙트럼을 예시한다. 이 에너지 스펙트럼에는, 3개의 에너지 BIN(에너지 범위)이 설정된다(단계(S3)). 그 낮은 쪽에서 순서대로, 저에너지측 BIN:Bin_Low(15~23 keV (20.2 keV)), 중위 에너지 BIN:Bin_Middle(23~32 keV (27.6 keV), 및 고에너지측 BIN:Bin_High(32~50 keV (38.1 keV))이다. 괄호 내의 20.2 keV, 27.6 keV, 38.1 keV의 수치는, 각 BIN 내의 실효 에너지로서, 이 실효 에너지에 대응하는 질량 감약 계수(μ/ρ)(μ: 선감약 계수, ρ: 질량 밀도)가 각 BIN의 목표 함수의 기울기에 상당한다.

다음으로, 실제의 임상(臨床)에서 출현할 것으로 예상되는 대상물의 조직(물질)의 실효 원자 번호(Z_eff)의 범위 Zmin~Zmax(예를 들면, Zmin=5, Zmax=14로서 정수값으로 결정한다)를 인터랙티브하게 설정한다(단계(S4)). 또한, 이 실효 원자 번호(Z_eff)의 범위:Zmin~Zmax에서 소망의 기준으로 해야 할 실효 원자 번호(Zm)(예를 들면, Zm=7)를 인터랙티브하게 결정한다(단계(S5)).

다음으로, 3개의 에너지 BIN:Bin_Low~Bin_High 각각의 실효 에너지를 산출한다(단계(S5)). 또한, 이 각 에너지 BIN:Bin_Low(~Bin_High)의 실효 에너지에 대응해, 기준으로 할 실효 원자 번호(Zm)에 잠정적으로 할당되는, 상술한 질량 감약 계수(μ/ρ)가 목표 함수의 기울기로서 연산된다(단계(S6)).

다음으로, 에너지 BIN:Bin_Low~Bin_High 각각에 대해, 빔하드닝 보정 곡선을 2차원 좌표 상에 플롯하는 연산을 실시한다(단계(S7)). 이 플롯은, 이미 물리적으로 알려져 있는 데이터를 사용해서 행해진다(이론적인 연산치). 구체적으로는, 이 플롯은, 도 6(A)~(C)에 도시한 것처럼, 횡축에 질량 두께(ρt)를 취하고, 종축에 각 에너지 BIN에서의 실효 에너지에 대한 X선 감약량(μt)을 취해서 행해진다. 각 에너지 BIN의 그래프에서, 실선은, 원자 번호(Z)=7, 8, 9,…13, 14의 물질에, X선 스펙트럼 상에서 1 라인(line)의 직선상의 피크를 나타내는 단색 X선(Monochromatic　X-ray)을 조사했을 때 얻어지는 직선상의 이론적인 감약 특성(목표 함수에 상당)을 나타낸다. 이에 대해 점선은, 연속 스펙트럼 분포를 가지는 다색 X선(Polychromatic　X-rays)을 원자 번호 Z=7, 8, 9,…13, 14의 물질에 조사했을 때의 계수치의 이론적인 감약 특성을 나타낸다. 이 다색 X선의 경우에는, 전술한 것처럼 물질 중에서 빔하드닝 현상을 일으키므로, 질량 두께(ρt)가 커질수록, X선 감약량(μt)의 증가 비율이 저하된다고 하는 감약 특성을 나타낸다.

다음으로, 에너지 BIN:Bin_Low~Bin_High 각각에서, 횡축(ρt)의 값에 전술한 목표 함수의 기울기: 질량 감약 계수(μ/ρ)를 걸어 횡축의 값을 일반화한다(단계(S8)). 질량 감약 계수(μ/ρ)는 원자 번호(Z)와 X선 에너지에 의해 정해지는 기지(旣知)의 값이다.

구체적으로는, 도 7은 저에너지 BIN:Bin_Low에 대해 설명하였지만, 이 일반화 연산에 의해, 그 도 7(A)의 [Before]의 그래프로부터 (B)의 [After]의 그래프가 연산상, 생성된다. [After]의 그래프에서는, 횡축이 X = ρt×μ/ρ(Z) = μt가 되므로, 종축(Y축)의 μ와 같은 차원이 된다(X=Y).

물질의 원자 번호(Z)(실효 원자 번호(Z_eff))가 다르면 빔하드닝 현상의 발생 정도도 다르다. 이 때문에, 각 곡선(직선)은 원자 번호(Z)가 변수가 된다.

이 도 7(B)의 [After]의 그래프에서 알 수 있듯이, 이 횡축의 일반화 연산에 의해, 원자 번호 Z=7, 8, 9,…13, 14의 각각에 대한 목표 함수(단색 X선 조사시의 빔하드닝 현상이 생기지 않을 때의 감약 특성)는, X=Y의 함수로 갖추어진다. 따라서, 원자 번호 Z=7, 8, 9,…13, 14에 대한 다색 X선 조사시의 곡선, 즉, 빔하드닝 현상을 받고 있는 감쇠 특성을 보정하기 위한 빔하드닝 보정 곡선은, 이 X=Y의 직선에서 종축 방향(Y축)으로 어느 정도 어긋나 있는지 같은 정보를 추정할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에서, 원자 번호 Z=7, 8, 9,…13, 14에 대한 빔하드닝 보정 곡선은, 그 편차를 원자 번호(Z) 만을 변수로서 설정할 수 있으므로, 이것을 일반화라고 부르고 있다. 즉, X=Y의 직선으로부터의 편차량을 원자 번호 Z(=7, 8, 9,…13, 14) 각각에 기억(보유)해 두면 무방하고, 원자 번호(Z)를 예를 들면, Z=8로 지정한 경우에는, X=Y의 직선으로부터의 Z=8 만큼의 편차량을 독출하여, 목표로 하는 함수를 용이하게 연산할 수 있다.

덧붙여, 중위 에너지 BIN:Bin_Middle 및 고에너지 BIN:Bin_High에서도 마찬가지이다.

다음으로, 프로세서(35)는, 잔차 계산 및 피팅 처리를 실시한다(단계(S9)). 구체적으로는, 상술한 바와 같이 일반화한 빔하드닝 보정 곡선에서의, 원자 번호 Z=Zm(지정되어 있던 Z=7)에 대한 다색 X선에 대한 보정 곡선을 기준으로 취한다. 이 기준 곡선으로부터 다른 원자 번호 Z(=5, 6, 8, 9,…13, 14)와의 잔차를 연산하고, 이 잔차를 각각 4차 함수로 피팅한다. 도 8(A), (B), (C)는, 각각의 BIN:Bin_Low, Bin_Middle 및 Bin_High의 잔차(비) 곡선을 도시한다. 종축의 Residual　Error(μt_Z/μt_Z=7)가 그 잔차비 Δ를 나타내고 있다. μt_Z/μt_Z ₌₇=1인 직선이, Z=7일 때의 잔차비(비 1로 일정)를 나타내고 있다. 잔차는, 저에너지 BIN의 쪽이 그보다 높은 측의 에너지측 BIN 보다 크다. 이는 X선 에너지가 낮은 광자일수록, 보다 큰 빔하드닝을 받기 때문이다.

덧붙여, 피팅 함수로서 4차 함수를 예시했지만, 반드시 4차 함수가 아니어도 무방하고, 보다 고차의 함수를 사용할수록 잔차를 보다 정밀도 높게 피팅할 수 있다. 어느 차수의 함수를 이용하는가 하는 것은, 연산량과의 밸런스로 결정하면 무방하다.

다음으로, 프로세서(35)는, 잔차 곡선을 「질량 두께(ρt)×Δ」와 원자 번호(Z)와의 2변수 함수로 나타낸다(단계(S10)). 전술한 피팅에 관한 4차 함수의 계수(a0, a1, a2, a3, a4)를 원자 번호(Z)의 함수로 나타내고, 소망 범위의 원자 번호(Zmin~Zmax) 중의 모든 원자 번호(Z)에 대한 빔하드닝 보정 곡선을 추정 가능하게 한다. 이 2변수 함수를 에너지 BIN 별로 도 9~11에 예시한다.

이 결과, 상술한 2변수 함수(즉 잔차)를 포괄적으로 나타내는 피팅 함수 f(ρt)가 다음과 같이 작성된다(단계(S11)).

f(ρt) = a₀+ a₁×(ρt) + a₂×(ρt)²+ a₃×(ρt)³ + a₄×(ρt)⁴　…(1)

여기서, Z를 실효 원자 번호로 하고, 계수 M_j (j=0~4)로 했을 때, 계수 a_j (j=0~4)는,

a₀ = M₀ + M₁×Z + M₂×Z² + M₃×Z³ + M₄×Z⁴

a₁ = M₀ + M₁×Z + M₂×Z² + M₃×Z³ + M₄×Z⁴

a₂ = M₀ + M₁×Z + M₂×Z² + M₃×Z³ + M₄×Z⁴

a₃ = M₀ + M₁×Z + M₂×Z² + M₃×Z³ + M₄×Z⁴

a₄ = M₀ + M₁×Z + M₂×Z² + M₃×Z³ + M₄×Z⁴

…(2)

로 나타내진다. 즉, 계수 a_j (j=0~4)는 원자 번호(Z)의 함수이며, 계수 M_j (j=0~4)는, 계수 a_j에 의존하는 양(量)이다. 이 피팅 계수 M_j, a_j의 일례를 도 12(A), (B), (C)에 에너지 BIN 마다 나타낸다.

이 때문에, 보정 정보로서의 최종적인 빔하드닝 보정 함수는, 에너지 BIN 마다 일반화한 추정 감약 특성 중에서 지정한 원자 번호 Z=Zm=7인 물질의 추정 감약 특성의 곡선에 상기 피팅 함수 f(ρt)를 곱한다(단계(S12)). 이에 따라, 도 13(A), (B), (C)에 예시한 것처럼, 최종적인 빔하드닝 보정 정보로서의 빔하드닝 보정 함수를, 에너지 BIN 마다 소정의 원자 번호의 범위 내에서 얻을 수 있다.

그래서, 프로세서(35)는, 상술한 바와 같이 구한 빔하드닝 보정 함수를 빔하드닝 보정용의 정보로서 예를 들면, ROM(33)의 제1 기억 영역(33B)(또는, 제2 기억 영역(33C))에 보존한다(단계(S13)). 원자 번호(Z)가 지정되었을 때에는, 그에 대응하는 빔하드닝 보정 함수가 프로세서(35)에 의해 워크 에리어에 독출된다. 이 독출된 보정 함수를 종래와 마찬가지로 이용하여, 빔하드닝 보정이 실행된다. 이 실행 예는 후술한다.

덧붙여, 이 보정용의 정보로는, 일반화한 추정 감약 특성 중에서 지정한 원자 번호 Z=Zm=7인 물질의 추정 감약 특성의 곡선과, 상술의 피팅 함수 f(ρt)의 에너지 BIN 마다의 피팅 계수 Mj, aj를 미리 예를 들면, ROM(33)의 제1 기억 영역(33B)(또는 제2 기억 영역(33C))에 보존해 두어도 무방하다. 이 경우에는, 필요에 따라서, 이들을 독출하여, 필요한 원자 번호(Z)에 따른 빔하드닝 보정 함수를 연산하고, 이를 사용해 빔하드닝 보정을 실시하게 된다.

<그 2: 수집 처리 및 그 후의 처리(빔하드닝 보정 및 실효 원자 번호 화상의 작성을 포함한다)>

상술한 바와 같이 사전 처리가 끝나면, 프로세서(35)는 유저와의 사이에서 언제든지 인터랙티브하게 도 4에 도시한 것처럼, X선 투과 데이터의 수집 및 그 후의 처리를 실시할 수 있다.

프로세서(35)는, X선 발생기(21) 및 검출기(24)의 쌍과 대상물(OB)을 서로 상대적으로 이동시키면서, 도시하지 않은 고전압 발생기를 제어하여 X선관(22)을 구동시키는 동시에, 검출기(24)를 구동시켜 빔상의 X선에 대상물(OB)을 스캔시킨다. 예를 들면, X선 이물 검사의 경우, X선 발생기(21) 및 검출기(24)의 쌍을 고정하고, 대상물(OB)을 이동시켜 오브젝트 공간(OS)을 통과시킨다. 또한, 치과의(dental) 파노라마 촬영의 경우에는, X선 발생기(21) 및 검출기(24)의 쌍을 대상물(OB)로서의 환자의 악부의 주위를 서로 대향하게 해서 회전시킨다. 이에 따라, X선 스캔이 실시되어, 대상물을 감약하면서 통과해 오는 X선의 광자 수에 근거한 계측값(디지털 양의 프레임 데이터로서)이 3개의 에너지 BIN:Bin_Low, Bin_Middle, Bin_High의 각각에 대해 수집된다(도 4, 단계(S21)).

이 데이터 수집의 후 또는 데이터 수집과 병행하여, 수집된 프레임 데이터에 예를 들면, 토모신세시스법을 적용해 대상물(OB)을 X선 조사 패스에 따라 본 최적 초점 화상이 작성된다(단계(S22)). 이 최적 초점 화상은 대상물(OB)의 어느 특정의 높이(깊이)의 단면에 따른 화상이어도 무방하고, 화소 마다의 X선 조사 패스에서 최적 초점을 나타내는 높이(깊이) 화소를 모은 화상이어도 무방하다. 물론, 본 발명자가 제안하는 공지의 벡터 길이 화상이어도 무방하다. 또한, 단순히 스캐노그램(Scanogram)에 의한 투과 화상이어도 무방하다. 이러한 화상 작성에 이용하는 수집 데이터는, 3개의 에너지 BIN:Bin_Low, Bin_Middle, Bin_High 중 어느 하나 혹은 복수를 선택적으로, 또는 전부를 평균하는 등 이용해도 무방하다.

프로세서(35)는, 단계(S22)에서 작성한 화상을 표시기(38)에 표시시키고(단계(S23)), 그 화상 상에서 ROI(Region　Of　Interest)를 인터랙티브하게 또는 자동적으로 설정시킨다(단계(S24)). 이 일례를 도 14에 모식적으로 나타낸다. 동 도면에 의하면, 표시기(38)에 표시된 대상물(OB)의 화상(IM_OB) 위에 유저가 지정한 ROI가 나타나 있다. 이 ROI의 범위가 후술하는 빔하드닝 보정 및 실효 원자 번호 화상의 대상이 된다. 이 때문에, 이 범위 지정은 반드시 필요하지 않고, 표시된 대상물(OB)의 화상 전역을 대상 범위에 디폴트로 설정해도 무방하다. 또한, ROI의 수는 복수여도 무방하다.

다음으로 프로세서(35)는, 대상물(OB)을 오브젝트 공간(OS)에서 수집된 프레임 데이터에 근거해, 실제의 출사 포톤 수로부터 μt(감약량)를 에너지 BIN 마다 연산한다(단계(S25)). 이는 사전에 캘리브레이션(calibration)용 데이터로서, 대상물을 오브젝트 공간(OS)에 두지 말고, 공기 만의 상태에서 수집된 프레임 데이터를 이용해 연산된다.

이를, 도 15를 이용해 설명한다. 동 도면에 도시한 것처럼, 도 2에 도시한 X선의 에너지 BIN:Bin_Low~Bin_High를 도 15의 횡축에 모식적으로 나타내고, 종축에 각 에너지 BIN:Bin_Low~Bin_High에서 계수되는 X선 광자의 계수치를 빈도로서 나타낸다. 연속 스펙트럼을 가지는 X선의 조사를 실시하면, 에너지 BIN 마다 대상물 내에서 광자의 흡수ㆍ투과가 있고, 그 투과분의 광자가 검출된다. 각 에너지 BIN:Bin_Low~Bin_High로의 입사 광자 수를 C_ILow, C_IMiddle, C_IHigh로 하면, 출사 포톤 수 Co_Low, Co_Middle, Co_High는,

Co_Low = C_ILow(e(-μ_Lowt)

Co_Middle = C_IMiddle(e(-μ_Middlet)

Co_High = C_IHigh(e(-μ_Hight)

…(3)

으로 나타내진다.

여기서, μ_Low, μ_Middle, μ_High는 각 에너지 BIN:Bin_Low~Bin_High에서의 가상 평균 선감약 계수(즉, 각 에너지 BIN의 실효 에너지에 대한 선감약 계수)로서, t는 대상물에서의 X선속의 투과 방향의 길이(두께)이다. 여기서, 각 에너지 BIN:Bin_Low(~Bin_High)의 가상 평균 선감약 계수(μ_Low (μ_Middle, μ_High))는 두께(t)에는 의존하지 않는다고 하는 조건이 전제가 되어 있다. 또한, 입사 광자 수 C_ILow, C_IMiddle, C_IHigh는 대상물을 두지 않은 상태에서 수집된 데이터에 상당한다. 그래서, 단계(S25)에서는, 상기의 (3)식으로부터, 에너지 BIN 각각의 X선 감약량(μ_Lowt, μ_Middlet, μ_Hight)도 화소 영역 마다 연산된다.

다음으로, 프로세서(35)는 빔하드닝 보정을 실행하는데 즈음하여, 대상물(OB)을 이루거나 또는 포함된다고 추정되는 1종 또는 복수 종의 원소의 실효 원자 번호(Z_eff)를 초기값으로서 지정한다. 예를 들면, Z_eff=7이 지정된다(단계(S26)). 보다 구체적으로는, 지금 데이터 수집의 대상이 되는 대상물(OB), 예를 들면, 유방의, 특히, ROI를 지정한 부분(예를 들면, 3차원의 부분 영역)에 존재하는 1개 또는 복수 종의 원소, 예를 들면, 인체 조직에서, 지방:유선=50%:50%의 복합 조직에 가깝다고 추정되는 값 Z_eff=6이 지정된다.

다음으로, 프로세서(35)는 ROI를 구성하는 1개 또는 복수의 화소의 위치를 특정하고(단계(S27)), 그 초기 화소 위치(P)를 지정한다(단계(S28)).

다음으로, 프로세서(35)는, ROM(33)의 제1 기억 영역(33B)(또는 제2 기억 영역(33C))으로부터, 전술한 사전 처리에 있어서(단계(S13) 참조) 연산하고, 기억한 지정된 초기 실효 원자 번호 Z_eff=6에 상당하는 빔하드닝 보정 곡선을 연산하기 위한 정보를 3개의 에너지 BIN 각각에 대해 호출한다(단계(S29)). 이 정보는, 3개의 에너지 BIN 각각에서의, 예를 들면, 도 13에 예시한, ⅰ) 사전 처리에서의 지정 실효 원자 번호 Z_eff=7인 빔하드닝 보정 함수와, ⅱ) 4차의 피팅 함수 f(ρt)와, ⅲ) 이번에 지정한 초기 실효 원자 번호 Z_eff=6에 상당하는 피팅 계수 Mj(원자 번호(Z)에 의존)이다.

다음으로, 독출한 빔하드닝 보정을 위한 정보를 이용하여, 이번에 지정한 초기 실효 원자 번호 Z_eff=6에 상당하는 빔하드닝 보정 곡선을 전술한 식(1)을 사용해 연산한다(단계(S30)). 이에 따라 생성된, 실효 원자 번호 Z_eff=6에 상당하는 빔하드닝 보정 곡선은 도 13의 예로 말하면, 3개의 에너지 BIN:Bin_Low, Bin_Middle, Bin_High 각각의 보정 곡선 중의 부호(CV_Zeff ₌ ₆)로 나타내는 곡선이다. 덧붙여서, 부호(CV_Zeff ₌ ₇)는 실효 원자 번호 Z_eff=7인 빔하드닝 보정 곡선을 나타내고, 부호(CV_Zeff ₌ ₈)는 실효 원자 번호 Z_eff=8인 빔하드닝 보정 곡선을 나타낸다.

이 에너지 BIN 마다의 빔하드닝 보정 곡선(CV_Zeff ₌ ₆)의 독출이 끝나면, 지금 처리 대상의 첫번째 화소에서의 계수치(카운트)가 에너지 BIN 마다 빔하드닝 보정된다(단계(S31)). 구체적으로는, 그 보정 곡선(CV_Zeff ₌ ₆)과, 소망하는 원자 번호 Z=5~14의 범위에서 일반화된 모든 실효 원자 번호(Z_eff)의 원소에 관한 목표 곡선(CV_target)(원자 번호 Z=5~14의 원소에 대한 단색 X선에 공통의 감약 특성)에 근거하여, 첫번째 화소에서의 계수치(카운트)가 빔하드닝 보정된다. 이 보정된 감약량은, 화상 메모리(36)에 보존된다.

이 빔하드닝 보정을 도 16에 도시한다. 동 도면에서, 횡축 및 종축의 차원은 도 13과 같고, 양자 모두 X선 감약량(μt)의 차원이다. 이에 따라, 지금, 저측 에너지 BIN:Bin_Low에서의, 첫번째의 화소의 계측값(감약량의 차원)(μtn)을 횡축으로 취하면, 그 계측값(μtn)은 빔하드닝의 영향을 받는다. 즉, 그 계측값(μtn)이 빔하드닝 보정 곡선(CV_Zeff ₌ ₆)과 교차하는 점(P_actual)은, 그것이 목표 곡선(CV_target)과 교차하는 점(P_target)과 달리, Δμt의 분 만큼 저하된다. 이 Δμt는 보정되어야 할 감약량이며, 이상적으로는 Δμt=0으로 보정되는 것이 당연하다. 이 차분 Δμt는, 일반적으로, 저에너지측이 될수록 커진다.

이 때문에, 프로세서(35)는, 각 에너지 Bin에 대해, 도 16에 도시한 2차원 그래프를 메모리에 가상적으로 그리고, 2개의 곡선(CV_Zeff ₌₆, CV_target)의 데이터를 사용해 계측값(μtn)에 대응하는 보정된 값(μt_Low (μt_Middle, μt_High))을 연산한다. 이 연산은, 도 16과 같이 곡선의 교점을 추정해서 실시해도 무방하고, 계측값(μtn)과 그 차분Δ(μtn)과의 비에서 추정해도 무방하다.

어느 쪽으로 해도, 이 빔하드닝 보정에 의해, 3개의 에너지 BIN:Bin_Low, Bin_Middle, Bin_High 각각에서의, ROI 내의 첫번째의 화소에 대해 빔하드닝 보정된 계수치(μ_Lowt, μ_Middlet, μ_Hight)가 연산된다. 이 연산치는 일단, 예를 들면, 화상 메모리(36)에 보존된다. 이 메모리(36) 내의 보존 데이터를 도 17(A)에 모식적으로 도시한다.

다음으로, 프로세서(35)는, 보정된 계수치(μ_Lowt, μ_Middlet, μ_Hight)를 이용해 규격화를 실시한다(단계(S32)). 이 규격화 처리는, 하기의 연산식을 이용하여, 화소 마다 실시한다.

즉, 3개의 에너지 BIN:Bin_Low, Bin_Middle, Bin_High 중, 고에너지측의 2개의 BIN:Bin_Middle, Bin_High의 감약량(μ_Middlet, μ_Hight)을 이용해 규격화한다. 이에 따라, (4)식의 상단의 식과 같이, 대상물(OB)을 통과하는 X선 패스의 길이(대상물의 두께(t))의 팩터가 소거되어, 두께(t)에 의존하지 않는 감약량(μ_high-nor)이 구해진다. 마찬가지로, 저에너지측의 2개의 BIN:Bin_Low, Bin_Middle의 감약량(μ_Lowt, μ_Middlet)을 이용해 규격화한다. 이에 따라, (4)식의 하단의 식과 같이, 두께(t)에 의존하지 않는 감약량(μ_Low-nor)이 구해진다.

이와 같이 규격화된 감약량(μ_High-nor, μ_Low-nor)도 또한 화상 메모리(36)에, ROI를 형성하는 화소 마다 보존된다(도 17(B) 참조).

프로세서(35)는, 이후, ROI 내의 모든 화소에 대해 그 화소치(즉 감약량)의 빔하드닝 보정이 완료했는지 여부를 판단한다(단계(S33)). 이 판단에서 NO가 될 때는, 빔하드닝 보정해야 할 화소가 아직도 남은 것으로 인식해, 화소 플래그를 갱신하고(도시하지 않음), 단계(S31, S32)의 처리를 반복한다. 이 반복에 의해, ROI 내의 전(全) 화소에 대해 상술한 빔하드닝 보정 및 규격화가 실시된다. 이 결과, 그 전 화소 각각에 대해, 에너지 BIN 별로 보정된 3개의 계수치(μ_Lowt, μ_Middlet, μ_Hight) 및 에너지의 고저(高低)에 따라 규격된 2개의 감약량(μ_High-nor, μ_Low-nor)을 얻을 수 있고, 이들의 값이 화상 메모리(36)에 보존된다.

프로세서(35)는, 단계(S33)에서 YES라고 판단되면, ROI 내의 모든 화소에 대해 빔하드닝 보정 및 규격화가 완료되었다고 인식하고, 이어서, 실효 원자 번호(Z_eff)의 추정으로 이행한다.

프로세서(35)는, ROM에 미리 이론 계산에 의해 준비되어 있던 「감약량: 원자 번호」의 관계를 규정하는 참조 곡선을 워크 에리어에 독출한다(단계(S34)). 이 참조 곡선은, 도 18에 도시한 것처럼, 기지(旣知)의 원자 번호를 가지는 재료에 X선을 조사하여 수집한 X선 투과 데이터로부터 이론적으로 구한 감약량의 관계를 나타낸다. 3개의 에너지 BIN을 설정하는 경우에는, 2개의 선감약량(μ_High _-nor, μ_Low _-nor)의 각각에 대해, 도 18의 상하(上下)에 도시한 것처럼, 계수 비가 커짐에 따라 원자 번호도 커지는 비선형 곡선(동 도면 위)과, 그 반대로, 계수 비가 커짐에 따라 원자 번호는 작아지는 비선형 곡선(동 도면 아래)이 준비된다. 이 선감약량의 참조 곡선의 구하는 방법은, 논문 「Kimoto, N. et al., 2017, Appl. Radiat. Isot.124」에 의해 제안되어 있다.

그래서 프로세서(35)는, 상기 2개의 선감약량(μ_High _-nor, μ_Low _-nor)에 관한 참조 곡선을 사용해 원자 번호 Z_High와 Z_Low를 추정한다(단계(S35)). 구체적으로는, 2개의 선감약량(μ_High _-nor, μ_Low _-nor) 중, 고에너지측의 참조 곡선(도 18 상)에 선감약량(μ_High-nor)을 적용하여 고에너지측으로부터 추정한 원자 번호(Z_High)를 구한다. 마찬가지로, 저에너지측의 참조 곡선(도 18하)에 선감약량(μ_Low-nor)을 적용하여 저에너지측으로부터 추정한 원자 번호(Z_Low)를 구한다. 구해진 원자 번호 Z_High와 Z_Low는 화상 메모리(36)에 보존된다(도 17(C) 참조).

덧붙여, 이 단계(S35)의 처리는, ROI를 구성하는 화소 각각에 대해 실행된다.

이후, 프로세서(35)는, 화소 마다 추정한 원자 번호 Z_High와 Z_Low를 상호 비교하여, 이들의 일치도를 판정한다(단계(S36)). 이 결과, 원자 번호 Z_High와 Z_Low가 서로 일치하거나, 또는, 이들의 차이가 소정의 임계치 내에 들어가서 일치하는 것으로 간주할 수 있는 경우(단계(S36), YES), 원자 번호 Z_High=Z_Low이고, 그 값이 실효 원자 번호(Z_eff)라고 판단되어 보존된다(단계(S37): 도 17(D) 참조).

이에 대해, 단계(S36)에서 NO의 판단이 될 때는, 원자 번호 Z_High와 Z_Low가 서로 일치하지 않거나 또는 일치하는 것으로 간주할 수 없어, 즉, 전술한 빔하드닝 보정에 이용한 피팅 계수 Mj가 적확하지 않다는 것을 의미한다. 덧붙여 말하면, 현재, 처리 대상이 되는 화소에 존재하는 원소의 실효 원자 번호는, 현재, 초기값으로서 지정하고 있는 실효 원자 번호 Z_eff=6으로 간주할 수 없을 만큼 어긋나 있는 것이다.

이처럼 불일치라고 판단되는 경우, 프로세서(35)는, 다시, 예를 들면, 다음의 실효 원자 번호 Z_eff=7을 지정하여, 이에 대응하는 피팅 계수 Mj를 독출한다(단계(S38)).

덧붙여, 이때, 실효 원자 번호 Z_eff=6.5와 같이 소정 단위의 소수점 이하의 수치를 수반하는 원자 번호를 지정해도 무방하다. 이 경우에는, 프로세서(35)는, 실효 원자 번호 Z_eff=7에 대응하는 피팅 계수 Mj를 독출하고, 이미 보유하고 있는 실효 원자 번호 Z_eff=6에 대응하는 피팅 계수 Mj와의 사이에서, 예를 들면, 비례 배분에 의해 실효 원자 번호 Z_eff=6.5에 대응하는 피팅 계수 Mj를 추정해, 마찬가지로 사용한다.

지금, 실효 원자 번호 Z_eff=7 또는 6.5의 새로운 피팅 계수 Mj가 구해졌다고 하면, 전술한 것과 마찬가지로(단계(S30, S31, S32, S35)), 에너지 BIN 마다 또한 화소 마다, 빔하드닝 보정 곡선의 연산, 빔하드닝 보정(에너지 BIN 마다 또한 화소 마다), 규격화 처리, 및 실효 원자 번호의 추정 처리를 실행한다(단계(S39, S40, S41, S42)).

이 결과, 단계(S40)에서, 각 에너지 BIN에 대해 화소 마다 빔하드닝 보정된 최신의 감약량이 갱신하면서 보존된다.

그리고, 단계(S36)로 돌아와서, 재차, 상술한 일치도의 판정이 이루어지고, 이 판정이 NO(불일치)인 경우, 원자 번호 Z_High와 Z_Low가 상호 일치하거나 또는 일치한다고 간주할 수 있을 때까지 상술한 단계(S38~S42)가 반복해 실행된다. 이 결과, 최종적으로는, 지정한 원자 번호(Zmin~Zmax)(예를 들면, Z=5~14)의 범위 내에서, 각 처리 대상 화소에 대한 실효 원자 번호(Z_eff)가 확정된다.

프로세서(35)는, 단계(S37)의 뒤에, 다시, ROI 내의 모든 화소(또는 복수의 화소를 묶은 1개 또는 복수의 화소 영역)에 대해 실효 원자 번호(Z_eff)의 확정 작업이 끝났는지 여부를 판정한다(단계(S43)). 이 판단에서 NO인 경우에는, 단계(S44)의 지령을 거쳐, 다음의 화소에 대한 단계(S34) 이후의 처리가 반복된다. 이에 따라, 모든 화소에 대해, 그 화소에 입사한 X선속의 패스에 존재하는 1개 또는 복수의 원소의 원자 번호의 평균값으로서 파악하는 것이 가능한 실효 원자 번호(Z_eff)가 구해지고, 필요에 따라 갱신하면서, 보존된다(도 17(D) 참조).

이와 같이, 원자 번호 자체는 물질 고유이지만, 그 원자 번호를 가진 물질이 받는 빔하드닝의 정도(程度)는 X선 광자의 에너지의 대소에 의존한다. 이때문에, 특정의 에너지 BIN의 선감약 계수로부터 그 물질의 원자 번호를 특정하는 것은 오차가 커질 가능성이 있고, 따라서, 빔하드닝 보정도 정밀도 좋게 걸리지 않는다. 그래서, 상술한 것처럼 에너지가 높은 측 및 낮은 측에서 각각 규격화된 선감약량을 구하고, 그 2개의 감약량의 차이에서 원자 번호를 참값 또는 참값이라고 볼 수 있는 값으로 추입(追入)해, 보다 정밀도가 높은 실효 원자 번호(Z_eff)를 추정하고 있다.

다음으로, 프로세서(35)는, ROI 내 화소의, 구한 실효 원자 번호(Z_eff)를 화상 메모리(36)로부터 호출하여, 이들의 값(예를 들면, 화소 마다 Z_eff= 6, 6.5, 6.5, 7, 7.2, 7.1, 6…)을 그레이 스케일 또는 컬러로 인코드(encode)한 실효 원자 번호 화상(IM_Zeff)을 작성한다(단계(S45)). 또한, 이 화상(IM_Zeff)을 전술한 화상(도 14 참조)에 중첩하여 표시기(38)에 표시시키는 동시에, 메모리(36)에 그 화상 데이터를 보관시킨다(단계(S46)).

이 화상 표시의 예를 도 19에 모식적으로 도시한다. 물론, 이 배경이 되는 화상은 토모신세시스법에 따른 초점 화상 이외의 화상이어도 무방하고, 실효 원자 번호 화상(IM_Zeff)을 단독으로 표시해도 무방하다.

이상으로부터, 본 실시 형태에 의하면, 일반화된 목표 함수와 소정의 실효 원자 번호의 범위에서 지정한 실효 원자 번호의 잔차에 관한 정보를 보유하고 있으면, 상술의 절차로, 빔하드닝 보정 함수를 연산할 수 있다. 따라서, 미리 설정하는 실효 원자 번호의 범위를 보다 넓게 가지고 있어도, 빔하드닝 보정 함수를 연산하는데 있어서, 그 넓이에 비례한 정도의 연산량이 되지 않고 끝난다. 즉, 보다 광범위한 실효 원자 번호(Z_eff)의 원소를 가지는 대상물에 대해, 보다 적은 연산 부하로 빔하드닝 보정할 수 있다.

또한, 미리 준비되는 참조 정보에 근거해, 저에너지측 및 고에너지측에서 추정한 실효 원자 번호(Z_Low, Z_High)로부터 참(眞, true)에 근접한 값 또는 참의 값으로 간주할 수 있는 값을 가지는 실효 원자 번호를 추입(追入)할 수 있으므로, 물질의 실효 원자 번호 화상을 보다 고정밀도로 추정할 수 있다. 이는, X선 패스 상에 존재하는 물질의 종류나 성상(性狀)을 보다 높은 신뢰성으로 동정할 수 있게 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 상술한 화소 마다의 빔하드닝 보정에 의해, 실제로는, 협의(狹義)의 의미에서의 빔하드닝 현상 뿐만 아니라, 힐 효과(Heel effect) 등의 X선 감약의 요인, 차지 쉐어링 등의 회로 요인으로 인한 오차가 포함되어 있는 계측값으로부터 그 오차 등을 포함하는 광의(廣義)의 의미에서의 보정이 이루어진다. 이에 따라, 계측값이 최초부터 캘리브레이션 되어 있던 것처럼 보정되어, 그 신뢰성이 높아진다. 이는 즉, 그 계측값에 근거해 화상 재구성이나 대상물의 분석을 실시할 때, 이들 처리가 보다 안정되고, 보다 신뢰성이 높아진다. 계측값에 근거해 물질의 종류나 성상을 동정하는 경우에는, 그 동정 정밀도가 높아지게 된다.

[제2 실시 형태]

다음으로, 도 20~도 24를 참조하여, 본 발명에 따른 X선 장치의 제2 실시 형태를 설명한다.

이 X선 장치는, 전술한 제1 실시 형태에서 빔하드닝 보정된 계수치의 다른 응용에 관한 것이다. 이 때문에, 제1 실시 형태에서 설명한 구성 요소와 동일 또는 동등의 구성 요소에는 동일 부호를 부여해, 그 설명을 생략 또는 간략화 한다.

이 실시 형태에서는, 전술한 것처럼 빔하드닝 보정된 최종적으로 확정된 에너지 BIN 마다의 계수치에 근거하는 다양한 형태의 X선 화상을 제공한다. 즉, 전술한 도 4에 도시한 플로우의 처리가 완료했을 때에는, 그 단계(S40)의 처리에 의해, 화상 메모리(36)에는, 대상으로 하는 전 화소(또는 전 화소 영역) 각각에서의 에너지 BIN 마다의 빔하드닝 보정된 계수치가 보존되어 있다.

그래서, 프로세서(35)는, 화상 메모리(36)로부터 이러한 빔하드닝 보정된 에너지 BIN 마다의 계수치를 워크 에리어에 독출하고, 이것들을 X선 화상 작성을 위한 최종적인 계수치로 확정시킨다(도 20, 단계(S61)). 이 확정된 계수치의 기억 내용은 예를 들면, 도 21과 같이 모식화할 수 있다. 이 최종적으로 확정된 계수치는, 저에너지 BIN:Bin_Low, 중위 에너지 BIN:Bin_Middle, 및 고에너지 BIN:Bin_High에 대해 각각 μ_Lowt, μ_Middlet, μ_Hight으로 나타나는 것으로 한다.

다음으로, 프로세서(35)는, 유저와의 사이에서 인터랙티브하게, 어떠한 X선 화상을 표시(제시)시킬지를 결정한다(단계(S62)). 이 X선 화상으로는, 계수치, 즉 X선 감약량(μt)에 근거해 토모신세시스법에 따라 화소 마다 최적 초점화한 초점화 화상(파노라마 화상을 포함한다) 외에, 광자 계측에 근거해 화소 정보의 정량성을 추구한 독특한 화상으로서, 3차원 산포도, 흡수 벡터 길이(absorption　vector　length) 화상, 평균 흡수값(average　absorption　value) 화상이 제공된다. 즉 유저는, 디폴트로 또는 인터랙티브하게, 초점화 화상, 3차원 산포도, 흡수 벡터 길이 화상, 및 평균 흡수값 화상을 선택적으로 지정한다. 물론, X선 감약량(μt)을 단순하게 예를 들면, 그레이 스케일로 코드화한 X선 투과 이미지를 선택지에 포함해도 무방하다.

여기서, 3차원 산포도, 흡수 벡터 길이 화상, 및 평균 흡수값 화상의 개요를 간단히 설명한다.

<3차원 산포도에 대해>

본 실시 형태에서는, 3개의 에너지 BIN:Bin_Low, Bin_Middle, Bin_High를 이용하고 있으므로, 선감약치(μt)에 3개의 자유도가 있다. 이 때문에 3차원 선감약치 벡터

(μ_Lowt, μ_Middlet, μ_Hight)

를 설정하고, 그 길이, 즉, 선감약치 벡터 길이

((μ_Lowt)²+ (μ_Middlet)²+ (μ_Hight)²)^1/2

을 분모로 하는 정규화된 3차원 선원약치 벡터(이하, 선감약 벡터라고 부른다)는, 선감약 벡터 그 자체에서 물질 중의 X선속의 통과 패스의 길이(두께(t))의 성분이 제거되어

(μ_Low, μ_Middle, μ_High)/(μ_Low ² + μ_Middle ² + μ_High ²)^1/2　…(5)

로서 연산된다. 서로 직교하는 3개의 축이 μ_Lowt, μ_Middlet, μ_Hight를 각각 나타내는 3차원 좌표를 설정하면, 이 3차원 선감약 벡터의 시점(始点)은 그 3차원 좌표의 원점에 위치하고, 종점(終点)이 반경 1인 예컨대 구체 표면에 위치한다. 이 3차원 선감약 벡터를 각 화소에 대해 연산하고, 상기 3차원 좌표에 매핑하면, 이들 종점은 이러한 구체 표면의 소정의 한 점을 중심으로, 그 주변의 일정 범위에 분포하는, 통계 오차를 포함하는 점의 집합으로서 산포점이 된다. 이러한 산포점을 그린 3차원 매핑도를, 본 발명자들은 3차원 산포도라고 부르고 있다. 이 3차원 산포도의 예를 도 22에 도시한다. 동 도면에서, 참조 부호(Vr)가 3차원 선감약 벡터를 나타내고, 참조 부호(DP)가 산포점을 나타낸다.

이 구체 표면, 즉, 3차원 산포도에서의 선감약 벡터의 종점의 분포 상황은, 대상물을 이루는 물질의 종류 그 자체에 고유한 것이다. 즉, 물질의 종류가 다르면, 분포 위치는 이론상 다르므로, 이에 따라, 물질의 종류를 동정할 수 있다.

<흡수 벡터 길이 화상에 대해>

또한, 각 화소에서의 선감약치 벡터 길이를　

t(μ_Low ² + μ_Middle ² + μ_High ²)^1/2　…(6)

으로 연산할 수 있으므로, 본 발명자들은, 이 스칼라 양을 흡수 벡터 길이(absorption　vector　length)(또는 의사적(擬似的) 흡수값)라고 부르고 있다. 이 흡수 벡터 길이를 화소치로서 2차원 화상을 작성할 수 있고, 본 발명자들은, 이 2차원 화상을 흡수 벡터 길이 화상(또는 의사적인 흡수 화상)이라고 부르고 있다. 이 흡수 벡터 길이 화상의 예를 도 23에 모식적으로 도시한다.

<평균 흡수값 화상에 대해>

또한, 3개의 에너지 BIN:Bin_Low, Bin_Middle, Bin_High에서의 가상의 평균 선감약 계수(즉, 각 에너지 BIN의 실효 에너지에 대한 선감약 계수)를 각각 μ_Low, μ_Middle, μ_High로 하고, 대상물 중의 X선속 통과 패스의 길이(두께)를 t로 했을 때에, 각 화소의 화소치를,

화소치 = t(μ_Low + μ_Middle + μ_High)/3 … (7)

또는

화소치 = t(a₁μ_Low + a₂μ_Middle + a₃μ_High)/3 … (8)

여기서,

a₁, a₂, a₃: 0 이상의 정(正)의 실수로 이루어진 가중치 계수이고,

a₁ + a₂ + a₃ = 3으로 하는

식에 근거해 연산할 수 있다. 즉, 두께(t)에 의존한 스칼라 양으로서의 화소치를 얻을 수 있다. 여기서, 분모에 3을 할당하고 있는 것은, 3개의 에너지 BIN:Bin_Low, Bin_Middle, Bin_High, 즉 전(全) 에너지 BIN에 걸친 평균값을 연산하기 위함이다.

덧붙여, 계수 a₁, a₂, a₃은 디폴트로 미리 고정된 값이어도 무방하고, 유저 등이 독영을 하면서 가변할 수 있도록 해도 무방하다. 계수의 조건: a₁ + a₂ + a₃ = 3은 가중 평균을 취하는 경우이며, 가중 평균값의 실수 배의 화소치로서 취급하는 경우에는, 이 계수의 조건을 제외해도 무방하다.

이와 같이 해서 연산한 화소치를 각 화소에 가지는 화상을, 본 발명자들은 평균 흡수값(average　absorption　value) 화상이라고 정의했다. 이 평균 흡수값 화상을 도 24에 모식적으로 도시한다. 각 화소는 상술한 (7)식 또는 (8)식에서 연산한 화소치를 가지고 있다. 덧붙여, 화소치는, 어느 화소의 주변 화소를 일정 수 씩 묶어 연산한 값이어도 무방하다.

덧붙여, 본 발명에 따른 평균 흡수값 화상은, 반드시, 연속 X선 스펙트럼으로부터 3개의 X선 에너지 BIN을 절출(切出)했을 경우에 작성되는 것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 복수의 X선 에너지 BIN의 수는, 연속 X선 스펙트럼을 상기 X선 에너지의 대소에 따라 분할한 저에너지 범위 및 고에너지 범위로 이루어지는 2개 또는 4개 이상이어도 무방하다.

프로세서(35)는, 이상과 같이 예시된 다양한 종류의 X선 화상 중에서 지정을 받은 X선 화상의 화상 데이터를 소정 또는 소망의 표시 포맷으로 변환하고(단계(S63)), 이를 표시기(38)에 표시(제시)시킨다(단계(S64)).

그 후, 프로세서(35)는, 다른 양태의 표시를 실시할지 여부를 인터랙티브하게 판단하고(단계(S65)), 필요에 따라 단계(S63)의 처리를 반복한다.

이상으로부터, 종래 잘 알려진 X선 화상 외에, 광자 계수의 우위성을 살리고, 그 계수치를 정밀도 좋게 빔하드닝 보정한 값으로부터 독특한 X선 화상, 즉, 3차원 산포도, 흡수 벡터 길이 화상, 및 평균 흡수값 화상을 적절히 선택적으로 표시시킬 수 있다.

따라서, 본 실시 형태에서도 전술한 제1 실시 형태에 향수(享受)한 것과 동등한 작용 효과를 향수할 수 있다. 덧붙여, 보다 고정밀도로 빔하드닝 보정한 X선 감약치를 임상(臨床) 상의 응용면에 관해 가치가 높은 X선 화상에 전개할 수 있다. 즉, 「전술한 제1 실시 형태에서, 고정밀도로 실효 원자 번호(Z_eff)를 추정할 수 있다는 것은, 적절한 빔하드닝 보정을 위한 보정 정보를 탐사할 수 있어, 보다 정밀도 높은 화상의 화소치를 결정할 수 있다」는 것을, 본 제2 실시 형태에 따른 X선 장치에서 유효하게 응용되고 있다. 즉, 전술한 실효 원자 번호(Z_eff)의 화상의 제공에 더해, 임상에서 유효한 각종 참신한 3차원 산포도, 흡수 벡터 길이 화상, 및 평균 흡수값 화상을 제공할 수 있다. 이 때문에, 화상의 화소치가 가지는 정보의 정량성을 증가시키는 동시에, 화소가 가지는 고유의 검출상의 불균형에 의해 생기는 화소 간의 불균일성도 완화된다. 덧붙여, 이 빔하드닝 보정에 의해, X선관측의 힐 효과로 인한 변동 분도 흡수된다고 하는 효과도 있다. 따라서, 이들 화상을 이용해 대상물을 이루는 물질(원소)의 종류나 성상을 고정밀도로 안정되게 동정(특정, 추정)하는데 있어서, 매우 유용한 화상 정보를 제공할 수 있다. 이것은 임상 상, 매우 유효하다.

덧붙여, 전술한 복수의 실시 형태에서, 데이터 처리 장치(30)의 전체 요소에 의해, 연산 단계, 보정 단계, 규격화 단계, 추정 단계, 및 일치 판정 단계, 및 연산 수단, 보정 수단, 규격화 수단, 추정 수단, 및 일치 판정 수단이 기능적으로 구성된다. 또한, 데이터 처리 장치(30)의 전체 요소에 의해, X선 장치에서의 처리에 필요한 사전 처리 단계, 제1, 제2 보정 단계, 감약량 처리 단계, 및 X선 화상 제시 단계, 및 사전 준비 수단, 보정 수단, 감약량 처리 수단, 및 X선 화상 제시 수단이 기능적으로 구성된다.

<변형 예>

물론, 상술한 실시 형태는 다양하게 변형 가능하다.

우선, X선의 에너지 BIN은 반드시 3개로 한정되는 것이 아니고, 에너지 변별의 임계치를 늘려서 4개 이상의 에너지 BIN을 설정해도 무방하다. 예를 들면, 4개의 에너지 BIN을 설정하는 경우, 저에너지측의 BIN 2개를 사용해 전술한 것과 마찬가지로 저에너지측의 규격화된 실효 원자 번호(Z_Low)를 연산하고, 고에너지측의 BIN 2개를 사용해 전술한 것과 마찬가지로 고에너지측의 규격화된 실효 원자 번호(Z_High)를 연산하도록 해도 무방하다.

또한, 전술한 실시 형태와 같이, 에너지 BIN 수가 3인 경우에도, 전술한 사전 처리에서의 규격화 단계에서, 저에너지측 및 고에너지측의 규격화 X선 감약량을, μ_Middle/(μ_Middle ²+μ_High ²)^1/2, 및 μ_High/(μ_Low ²+μ_Middle2)^1/2로서 연산한다고 하는 변형도 가능하다.

또한, 실효 원자 번호(Z_eff)를 연산하는 단위는, 반드시 검출기의 검출층에 화성(畵成)한 물리적 화소를 단위로 하는 구성에 한정되지 않고, 이러한 복수의 화소의 화소 신호를 묶어서, 예를 들면, 도 14에 도시한 것처럼 가상적으로 화소 영역(PA)을 연산 단위로 하는 구성도 가능하다. 물론, 화소 수가 1인 검출기여도 무방하다.

이와 같이, 본 발명은 상술한 구성으로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 종래 공지된 다양한 형태와 조합해 실시할 수 있다.

실효 원자 번호(Z_eff)를 구하는 방법은 전술의 방법으로 한정되지 않는다. 단계(S35)에서 추정되는 원자 번호 Z_High와 Z_Low 중 일방과, 빔하드닝 보정을 실시할 때에 미리 지정되는 실효 원자 번호(Zm)와의 비교에 의해, 실효 원자 번호(Z_eff)를 구하는 구성으로 해도 무방하다.

도 25에 예시한 것처럼, 단계(S35)에서 추정되는 원자 번호 Z_High와 Z_Low가 일치할 때는, 빔하드닝 보정을 실시할 때에 미리 지정되는 실효 원자 번호(Zm)와도 그 값이 일치하는 것을 알 수 있었다.

도 25에 예시한 것처럼 복수의 샘플에 대해 물질 동정의 수치 시뮬레이션을 실시하였다. 이 수치 시뮬레이션에서는 빔하드닝 보정을 실시할 때에 미리 설정되는 실효 원자 번호(Zm)를 5~15로 변화시키면서, 저에너지측 실효 원자 번호(Z_Low)와 고에너지측 실효 원자 번호(Z_High)를 산출하여 그래프에 플롯해 나갔다. 도 25에 예시한 것처럼, 측정 대상물이 알루미늄(실효 원자 번호 13.0)인 경우는, Z_High의 그래프와 Z_Low의 그래프가 Z=13.0인 지점에서 교차한다. 즉 저에너지측 실효 원자 번호(Z_Low)와 고에너지측 실효 원자 번호(Z_High)가, Z=13.0에서 서로 일치한다. 이에 근거해, 앞의 실시 형태에서는 실효 원자 번호(Z_eff)로서 13.0을 보존한다(단계(S37)).

도 25로부터도 분명해진 것처럼 Z_High의 그래프와 Z_Low의 그래프가 교차하는 지점에서는, 빔하드닝 보정을 실시할 때에 미리 설정되는 실효 원자 번호(Zm)가 13.0이 되고 있다. 즉, Z_High=Z_Low=Zm=13.0이 되어, 세 개의 값이 일치한다.

마찬가지로, 도 25에 예시한 것처럼, 측정 대상이 아크릴 수지(실효 원자 번호 6.5)인 경우도, Z_High=Z_Low=Zm=6.5의 지점에서 세 개의 값이 일치한다. 아크릴 수지와 알루미늄과의 2층 구조 물질인 경우도 세 개의 값이 거의 일치하는 지점이 있다.

수치 시뮬레이션의 결과로부터, 저에너지측 실효 원자 번호(Z_Low)와 고에너지측 실효 원자 번호(Z_High)와의 적어도 일방을 산출하여, 미리 설정되는 실효 원자 번호(Zm)와 비교하면, 실효 원자 번호(Z_eff)를 확정할 수 있다. 저에너지측 실효 원자 번호(Z_Low) 또는 고에너지측 실효 원자 번호(Z_High) 중 일방의 연산 만을 실시하면 되기 때문에, 처리 속도를 향상시키는데 유리하다.

즉 적어도 2개의 X선 에너지 BIN이 설정되어 있으면, 추정 단계에서 이들의 X선 감약량을 규격화하여, 적어도 하나의 실효 원자 번호를 추정할 수 있다. 적어도 하나의 실효 원자 번호를 추정할 수 있으면 보정 단계에서 미리 지정되는 실효 원자 번호와의 비교로 참(眞, true)의 실효 원자 번호인 실효 원자 번호(Z_eff)를 확정할 수 있다.

한편으로 예를 들면, 저에너지측 실효 원자 번호(Z_Low)와 고에너지측 실효 원자 번호(Z_High)와 미리 설정되는 실효 원자 번호(Zm)와의 세 개의 값이 일치했을 때에, 실효 원자 번호(Z_eff)를 확정하는 구성으로 해도 무방하다. 물질 동정의 정밀도를 향상시키는데 유리하다.

추정 단계에서 추정되는 실효 원자 번호의 수가 3개 이상으로 무방하고, 추정되는 실효 원자 번호의 수가 많을수록 처리 속도는 저하하지만, 물질 동정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 추정되는 실효 원자 번호의 수를 늘리기 위해서는, 예를 들면, 미리 설정되는 X선 에너지 BIN의 수를 늘리는 것으로 대응할 수 있다. 또 예를 들면, 저에너지 BIN:BIN_Low와 고에너지 BIN:BIN_High를 선택하여 실효 원자 번호를 추정하는 등, 복수의 X선 에너지 BIN 중에서부터 조합을 바꾸어 선택함으로써, 추정되는 실효 원자 번호의 수를 늘릴 수 있다.

10: X선 장치
21: X선 발생기
22: X선관
24: 검출기
25: 검출층
26: 데이터 수집 회로
30: 데이터 처리 장치(컴퓨터)
33: ROM
33A, 33B, 33C: 기억 영역
35: 프로세서(CPU를 탑재)
37: 입력기
38: 표시기
P: 화소
PA: 화소 영역
OB: 대상물

Claims

연속 X선 스펙트럼의 에너지를 가지는 빔상의 X선을 대상물에 조사하여, 상기 대상물을 투과한 상기 X선을 검출하고, 미리 설정한 2개 이상의 X선 에너지 BIN 각각에서 적어도 1화소로 이루어진 화소 영역 마다 상기 X선의 광자 수를 계수하여, 그 계수치를 나타내는 데이터를 처리하는 방법에 있어서,
상기 대상물이 존재하지 않는 상태와 존재하는 상태의 쌍방에 있어서의 상기 계수치의 비로 나타나는 계수 데이터를 상기 X선 에너지 BIN 마다 또한 상기 화소 영역 마다 연산하는 연산 단계와,
상기 계수 데이터에, 미리 지정되는 실효 원자 번호에 따른 보정 정보에 근거해, 상기 X선이 상기 대상물을 투과할 때 받는 빔하드닝 현상을 보정하는 빔하드닝 보정을, 상기 화소 영역 마다 또한 상기 X선 에너지 BIN 마다 실시하여 X선 감약량(μt)(μ는 선감약 계수, t는 상기 대상물의 상기 X선의 투영 방향에 따른 두께)을 구하는 보정 단계와,
2개 이상의 상기 X선 에너지 BIN 중 선택되는 2개의 상기 X선 에너지 BIN의 X선 감약량을 규격화하여, 적어도 하나의 규격화 X선 감약량을 상기 화소 영역 마다 구하는 규격화 단계와,
상기 규격화 X선 감약량과 원소의 실효 원자 번호와의 이론적인 대응 관계를 나타내는 참조 정보로부터, 적어도 하나의 실효 원자 번호를 상기 화소 영역 마다 추정하는 추정 단계와,
상기 추정 단계에서 추정되는 적어도 하나의 실효 원자 번호와 상기 보정 단계에서 미리 지정되는 실효 원자 번호 중 적어도 2개의 실효 원자 번호를 비교하여, 서로 일치하는지 또는 일치하는 것으로 간주할 수 있는 상태인지 여부를 판정하는 일치 판정 단계
를 가지는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 X선 에너지 BIN이 미리 3개 이상 설정되어 있고,
상기 규격화 단계는,
상기 X선 에너지 BIN 중 선택되는 2개의 상기 X선 에너지 BIN의 조합이 상이한 상태로 2개 이상의 상기 규격화 X선 감약량을 구하는 처리 방법.
제2항에 있어서,
상기 추정 단계는,
상기 규격화 단계에서 구해지는 2개 이상의 상기 규격화 X선 감약량으로부터 2개 이상의 실효 원자 번호를 구하고,
상기 일치 판정 단계는,
상기 추정 단계에서 구해지는 2개 이상의 실효 원자 번호와 상기 보정 단계에서 미리 지정되는 실효 원자 번호 중 적어도 2개의 실효 원자 번호를 비교하는 처리 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 일치 판정 단계는,
상기 추정 단계에서 추정되는 적어도 하나의 실효 원자 번호와 상기 보정 단계에서 미리 지정되는 실효 원자 번호 중 선택되는 2개의 값의 차를 연산하는 연산 단계와,
이 차가 소정의 임계치 이하인지 여부를 판정하는 차 판정 단계
를 포함하는 처리 방법.
제4항에 있어서,
상기 차 판정 단계에 의해 상기 차가 상기 임계치 이하라고 판정된 경우,
상기 추정 단계에서 추정되는 적어도 하나의 실효 원자 번호와 상기 보정 단계에서 미리 지정되는 실효 원자 번호 중 선택되는 2개가 일치 또는 일치하고 있는 것으로 간주하고, 그 일치 또는 일치하고 있는 값이 참(眞, true)의 값 또는 참의 값에 근접한 실효 원자 번호라고 상기 X선 에너지 BIN 마다 또한 상기 화소 영역 마다 제시하는 제시 단계
를 가지는 처리 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 화소 영역은 1개의 화소로 이루어진 영역인 처리 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 X선 에너지 BIN은, 에너지 스펙트럼 상에서 서로 인접하는 저에너지 BIN, 중위 에너지 BIN, 및 고에너지 BIN으로 이루어진 3개의 X선 에너지 BIN이고,
저에너지측의 2개의 에너지 BIN은, 상기 저에너지 BIN 및 상기 중위 에너지 BIN으로 이루어지고,
고에너지측의 2개의 에너지 BIN은, 상기 중위 에너지 BIN 및 상기 고에너지 BIN으로 이루어지는, 처리 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 X선 에너지 BIN은, 에너지 스펙트럼 상에서 서로 인접하거나 또는 디스크리트(discrete)인 저에너지로부터 고에너지까지의 4개 이상의 X선 에너지 BIN이고,
상기 저에너지측의 2개의 에너지 BIN은, 상기 저에너지측의 서로 다른 2개의 에너지 BIN으로 이루어지고,
상기 고에너지측의 2개의 에너지 BIN은, 상기 고에너지측의 서로 다른 2개의 에너지 BIN으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
연속 X선 스펙트럼의 에너지를 가지는 빔상의 X선을 대상물에 조사하여, 상기 대상물을 투과한 상기 X선을 검출하고, 미리 설정한 2개 이상의 X선 에너지 BIN 각각에서 적어도 1화소로 이루어진 화소 영역 마다 상기 X선의 광자 수를 계수하여, 그 계수치를 나타내는 데이터를 처리하는 장치에 있어서,
상기 대상물이 존재하지 않는 상태와 존재하는 상태의 쌍방에 있어서의 상기 계수치의 비로 나타나는 계수 데이터를, 상기 X선 에너지 BIN 마다 또한 상기 화소 영역 마다 연산하는 연산 수단과,
상기 계수 데이터에, 미리 지정되는 실효 원자 번호에 따른 보정 정보에 근거해 상기 X선이 상기 대상물을 투과할 때 받는 빔하드닝 현상을 보정하는 빔하드닝 보정을, 상기 화소 영역 마다 또한 상기 X선 에너지 BIN 마다 실시하여 X선 감약량(μt)(μ는 선감약 계수, t는 상기 대상물의 상기 X선의 투영 방향에 따른 두께)을 구하는 보정 수단과,
2개 이상의 상기 X선 에너지 BIN 중 선택되는 2개의 상기 X선 에너지 BIN의 X선 감약량을 규격화하여, 적어도 하나의 규격화 X선 감약량을 상기 화소 영역 마다 구하는 규격화 수단과,
상기 X선 감약량과 원소의 실효 원자 번호와의 이론적인 대응 관계를 나타내는 참조 정보로부터, 적어도 하나의 실효 원자 번호를 상기 화소 영역 마다 추정하는 추정 수단과,
상기 추정 단계에서 추정되는 적어도 하나의 실효 원자 번호와 상기 보정 단계에서 미리 지정되는 실효 원자 번호 중 적어도 2개의 실효 원자 번호를 비교하여, 서로 일치하는지 또는 일치하는 것으로 간주할 수 있는 상태인지 여부를 판정하는 일치 판정 수단
을 갖춘 것을 특징으로 하는 처리 장치.
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연속 X선 스펙트럼의 에너지를 가지는 빔상의 X선을 대상물에 조사하여, 상기 대상물을 투과한 상기 X선을 검출하고, 미리 설정한 2개 이상의 X선 에너지 BIN 각각에서 적어도 1화소로 이루어진 화소 영역 마다 상기 X선의 광자 수를 계수하여, 그 계수치를 나타내는 데이터를 처리하는 방법에 있어서,
상기 X선이 상기 대상물을 투과할 때 상기 X선이 빔하드닝 현상을 받은 X선 계수치를 보정하기 위한 보정 정보를, 원자 번호가 기지(旣知)인 복수의 물질의 질량 두께(mass thickness: ρt)와 각 X선 에너지 BIN의 실효 에너지에서의 X선 감약량(μt: μ는 선감약 계수, t는 물질의 X선 패스 방향의 두께)과의 특성에 근거해, 상기 X선 에너지 BIN 마다 사전에 준비하는 사전 처리 단계와,
상기 사전 처리 단계에 의해 준비되어 있는 상기 보정 정보를 이용해 상기 보정을 상기 화소 영역 마다 실시하여, 최종적으로 상기 X선 감약량을 확정시키는 동시에, 이 확정된 상기 X선 감약량을 처리하는 감약량 처리 단계
를 가지고,
상기 감약량 처리 단계는,
보정 단계에 의해 보정되어, 최종적으로 확정된 상기 X선 감약량에 근거해 광자 계측에 의한 X선 화상을 작성하는 X선 화상 작성 단계와,
이 X선 화상을 제시하는 X선 화상 제시 단계
를 가지고,
상기 사전 처리 단계는,
상기 대상물의 조성을 이루는 원소의 실효 원자 번호의 소망 범위(Zmin~Zmax)를 설정하는 단계와,
상기 소망 범위의 실효 원자 번호(Zm)로부터, 그 하한치 및 상한치를 포함한 복수의 실효 원자 번호를 이산적으로 선택하고, 상기 복수의 실효 원자 번호를 가지는 원소에 대해, 질량 두께(mass thickness: ρt)를 횡축으로 취하고 상기 각 X선 에너지 BIN의 실효 에너지에서의 선감약량(μt: μ는 선감약 계수, t는 물질의 X선 패스 방향의 두께)을 종축으로 취한 2차원 좌표 상에서 상기 각 실효 원자 번호의 그래프를 이론적으로 추정하는 단계와,
상기 소망 범위(Zmin~Zmax)의 실효 원자 번호로부터 소망하는 실효 원자 번호(Zm)를 지정하는 단계와,
상기 지정된 실효 원자 번호의 원소로 이루어진 물질에 단색 X선이 조사되었다고 가정했을 때의 상기 2차원 좌표 상의 직선을 목표 함수로서 설정하는 단계와,
상기 2차원 좌표 상에서, 상기 횡축 방향으로 상기 목표 함수의 기울기(μ/ρ)를 승산하여, 상기 복수의 실효 원자 번호 각각의 복수의 곡선을 해당 실효 원자 번호의 변수로서 일반화하는 단계와,
상기 일반화된 복수의 곡선 중에서, 상기 지정된 실효 원자 번호의 원소의 곡선을 지정하고, 이 지정 곡선과 다른 곡선과의 잔차(殘差)에 근거하는, 상기 빔하드닝을 보정하기 위한 빔하드닝 보정 함수를 상기 보정 정보로서, 기억부에 사전에 기억하는 단계
를 가지는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
제12항에 있어서,
상기 감약량 처리 단계는, 보정 단계를 포함하고, 이 보정 단계는,
상기 보정된 빔하드닝 보정 함수의 데이터를 상기 기억부로부터 독출해 해당 계수치의 상기 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 감약량 처리 단계는,
상기 대상물이 존재하지 않는 상태와 존재하는 상태의 쌍방에 있어서의 상기 계수치의 비로 나타나는 계수 데이터를, 상기 X선 에너지 BIN 마다 또한 상기 화소 영역 마다 연산하는 연산 단계와,
상기 기억부로부터 소망하는 실효 원자 번호에 대응한 상기 빔하드닝 보정 함수를 상기 보정 정보로서 독출하고, 이 보정 정보에 근거해 상기 계수 데이터에 상기 빔하드닝 보정을, 상기 화소 영역 마다 또한 상기 X선 에너지 BIN 마다 실시하여 X선 감약량(μt)(μ는 선감약 계수, t는 상기 대상물의 상기 X선의 투영 방향에 따른 두께)을 구하는 제1 보정 단계와,
2개 이상의 상기 X선 에너지 BIN 중 선택되는 2개의 상기 X선 에너지 BIN의 X선 감약량을 규격화하여, 적어도 하나의 규격화 X선 감약량을 상기 화소 영역 마다 구하는 규격화 단계와,
상기 규격화된 X선 감약량과 원소의 실효 원자 번호와의 이론적인 대응 관계를 나타내는 참조 정보로부터, 적어도 하나의 실효 원자 번호를 상기 화소 영역 마다 추정하는 추정 단계와,
상기 추정 단계에서 추정되는 적어도 하나의 실효 원자 번호와 상기 제1 보정 단계에서 미리 지정되는 실효 원자 번호 중 적어도 2개의 실효 원자 번호를 상호 비교하여, 상기 실효 원자 번호의 일치도가 허용 범위 내인지 여부를 판정하는 일치 판정 단계와,
상기 일치 판정 단계에 의한 일치의 판정에 의해 상기 일치도가 허용 범위에 들어가 있을 때에는 상기 일치도를 나타내는 상기 실효 원자 번호를 상기 화소 영역에서의 참(眞, true)의 실효 원자 번호(Z_eff)라고 추정하는 추정 단계
를 가지는 처리 방법.
제14항에 있어서,
상기 감약량 처리 단계는,
상기 추정 단계에서 추정되는 적어도 하나의 실효 원자 번호와 상기 제1 보정 단계를 실시할 때에 미리 지정되는 실효 원자 번호 중 선택되는 2개가 서로 일치하거나 또는 일치했다고 간주할 수 있을 때의 상기 보정 정보를 취득하는 보정 정보 취득 단계와,
상기 제1 보정 단계에서 상기 보정 정보로 보정된 상기 X선 감약량(μt)을 상기 화소 영역 마다의 최종적인 X선 감약량으로서 확정하는 감약량 확정 단계와,
상기 감약량 확정 단계에 의해 확정된 상기 화소 영역의 최종적인 X선 감약량에 근거해 상기 대상물의 광자 계측에 의한 X선 화상을 제시하는 화상 제시 단계
를 가지는 처리 방법.
제14항에 있어서,
상기 감약량 처리 단계는,
상기 추정 단계에 의해 추정되는 상기 실효 원자 번호로부터 실효 원자 번호 화상을 생성하는 단계
를 가지는 처리 방법.
제14항에 있어서,
상기 감약량 처리 단계는,
상기 일치의 판정에 의해 상기 일치도가 허용 범위에 들어가지 않는다고 판단될 때에, 상기 기억부로부터 다른 실효 원자 번호에 대응한 다른 빔하드닝 보정 함수를 상기 보정 정보로서 독출하고, 이 보정 정보에 근거해 상기 계수 데이터에 상기 빔하드닝 보정을, 상기 화소 영역 마다 또한 상기 X선 에너지 BIN 마다 실시하여 X선 감약량을 구하는 제2 보정 단계와,
이 제2 보정 단계를 실시한 후, 상기 규격화 단계, 상기 추정 단계, 및 상기 일치 판정 단계를 1회 이상, 반복 지령하는 반복 지령 단계
를 가지는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
제17항에 있어서,
상기 제2 보정 단계는,
상기 다른 빔하드닝 보정 함수를 독출할 때, 그 전에 독출한 실효 원자 번호와 그 옆의 디스크리트인 실효 원자 번호와 사이의 선택치에 따라 상기 잔차를 비례 배분한 보정 정보를 연산하는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
제14항에 있어서,
상기 잔차에 근거한 상기 빔하드닝 보정 함수는 4차 함수로 나타내지고, 그 4차 함수는, 계수 a₀, a₁, a₂, a₃, a₄로 했을 때에,
f(ρt) = a₀ + a₁×(ρt) + a₂×(ρt)² + a₃×(ρt)³ + a₄×(ρt)⁴
여기서, Z를 실효 원자 번호로 하고, 계수 M_j (j=0~4)로 했을 때, 계수 a_j (j=0~4)는,
a₀ = M₀ + M₁×Z + M₂×Z² + M₃×Z³ + M₄×Z⁴
a₁ = M₀ + M₁×Z + M₂×Z² + M₃×Z³ + M₄×Z⁴
a₂ = M₀ + M₁×Z + M₂×Z² + M₃×Z³ + M₄×Z⁴
a₃ = M₀ + M₁×Z + M₂×Z² + M₃×Z³ + M₄×Z⁴
a₄ = M₀ + M₁×Z + M₂×Z² + M₃×Z³ + M₄×Z⁴
로 나타내지는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
제14항에 있어서,
상기 잔차에 근거한 상기 빔하드닝 보정 함수는,
상기 실효 원자 번호(Z)의 고차 함수로 나타내지는 계수 a를 가지는, 상기 질량 두께(mass thickness: ρt)의 고차 함수로 나타내지는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
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제14항에 있어서,
상기 일치 판정 단계는,
상기 추정 단계에서 구해지는 1개 이상의 실효 원자 번호와 상기 보정 단계에서 미리 지정되는 실효 원자 번호 중 선택되는 2개의 값의 차를 연산하는 연산 단계와,
이 차가 소정의 임계치 이하인지 여부를 판정하는 차 판정 단계
를 포함하는 처리 방법.
제23항에 있어서,
상기 차 판정 단계에 의해 상기 차가 상기 임계치 이하라고 판정된 경우,
상기 추정 단계에서 구해지는 1개 이상의 실효 원자 번호와 상기 보정 단계에서 미리 지정되는 실효 원자 번호 중 선택되는 2개의 값이 일치 또는 일치하고 있는 것으로 간주하고, 그 일치 또는 일치하고 있는 값이 참의 값 또는 참의 값에 근접한 실효 원자 번호라고 상기 X선 에너지 BIN 마다 또한 상기 화소 영역 마다 제시하는 제시 단계
를 가지는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
제12항 또는 제13항에 있어서,
2개 이상의 상기 X선 에너지 BIN은, 에너지 스펙트럼 상에서 서로 인접하는 저에너지 BIN, 중위 에너지 BIN, 및 고에너지 BIN으로 이루어진 3개의 X선 에너지 BIN이고,
저에너지측의 2개의 에너지 BIN은, 상기 저에너지 BIN 및 상기 중위 에너지 BIN으로 이루어지고,
고에너지측의 2개의 에너지 BIN은 상기 중위 에너지 BIN 및 상기 고에너지 BIN으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
제12항 또는 제13항에 있어서,
2개 이상의 상기 X선 에너지 BIN은, 에너지 스펙트럼 상에서 서로 인접하거나 또는 디스크리트인 저에너지로부터 고에너지까지의 4개 이상의 X선 에너지 BIN이고,
상기 저에너지측의 2개의 에너지 BIN은, 상기 저에너지측의 서로 다른 2개의 에너지 BIN으로 이루어지고,
상기 고에너지측의 2개의 에너지 BIN은, 상기 고에너지측의 서로 다른 2개의 에너지 BIN으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
연속 X선 스펙트럼의 에너지를 가지는 빔상의 X선을 대상물에 조사하여, 상기 대상물을 투과한 상기 X선을 검출하고, 미리 설정한 2개 이상의 X선 에너지 BIN 각각에서 적어도 1화소로 이루어진 화소 영역 마다 상기 X선의 광자 수를 계수하여, 그 계수치를 처리하는 X선 장치에 있어서,
상기 X선이 상기 대상물을 투과할 때 상기 X선이 빔하드닝 현상을 받은 X선 계수치를 보정하기 위한 보정 정보를, 원자 번호가 기지(旣知)인 복수의 물질의 질량 두께(mass　thickness: ρt)와 상기 각 X선 에너지 BIN의 실효 에너지에서의 X선 감약량(μt: μ는 선감약 계수, t는 물질의 X선 패스 방향의 두께)과의 특성에 근거해, 상기 X선 에너지 BIN 마다 사전에 준비하는 사전 준비 수단과,
상기 사전 준비 수단에 의해 준비되어 있는 상기 보정 정보를 이용해 상기 보정을 상기 화소 영역 마다 실시하여, 최종적으로 상기 X선 감약량을 확정시키는 동시에, 이 확정된 상기 X선 감약량을 처리하는 감약량 처리 수단
을 갖춘 것을 특징으로 하는 X선 장치.
제27항에 있어서,
상기 감약량 처리 수단은,
보정 수단에 의해 보정되어, 최종적으로 확정된 상기 X선 감약량에 근거해 광자 계측에 의한 X선 화상을 작성하는 X선 화상 작성 수단과,
이 X선 화상을 제시하는 X선 화상 제시 수단
을 가지는 것을 특징으로 하는 X선 장치.
제27항 또는 제28항에 있어서,
상기 X선 장치는,
상기 X선을 광자 계수법으로 검출하는 구성을 가지는 X선 의료 진단 기기 또는 X선 비파괴 검사 장치인 것을 특징으로 하는 X선 장치.
연속 X선 스펙트럼의 에너지를 가지는 빔상의 X선을 대상물에 조사해, 상기 대상물을 투과한 상기 X선을 검출하고, 미리 설정한 2개 이상의 X선 에너지 BIN 각각에서 적어도 1화소로 이루어진 화소 영역 마다 상기 X선의 광자 수를 계수하고, 그 계수치를 처리하는 방법에 관한 프로그램을 컴퓨터에 의해 독출 가능하게 기억하는 기록 매체에 있어서, 그 프로그램을 실행함으로써 상기 컴퓨터는,
상기 대상물이 존재하지 않는 상태와 존재하는 상태의 쌍방에 있어서의 상기 계수치의 비로 나타나는 계수 데이터를, 상기 X선 에너지 BIN 마다 또한 상기 화소 영역 마다 연산하는 연산 단계와,
상기 계수 데이터에, 미리 지정되는 실효 원자 번호에 따른 보정 정보에 근거해, 상기 X선이 상기 대상물을 투과할 때 받는 빔하드닝 현상을 보정하는 빔하드닝 보정을, 상기 화소 영역 마다 또한 상기 X선 에너지 BIN 마다 실시하여 X선 감약량(μt)(μ는 선감약 계수, t는 상기 대상물의 상기 X선의 투영 방향에 따른 두께)을 구하는 보정 단계와,
2개 이상의 상기 X선 에너지 BIN 중 선택되는 2개의 상기 X선 에너지 BIN의 X선 감약량을 규격화하여, 적어도 하나의 규격화 X선 감약량을 상기 화소 영역 마다 구하는 규격화 단계와,
상기 규격화된 X선 감약량과 원소의 실효 원자 번호와의 이론적인 대응 관계를 나타내는 참조 정보로부터, 적어도 하나의 실효 원자 번호를 상기 화소 영역 마다 추정하는 추정 단계와,
상기 추정 단계에서 추정되는 적어도 하나의 실효 원자 번호와 상기 보정 단계에서 미리 지정되는 실효 원자 번호 중 적어도 2개의 실효 원자 번호를 비교하여, 서로 일치하는지 또는 일치하는 것으로 간주할 수 있는 상태인지 여부를 판정하는 일치 판정 단계
를 실행 가능한 것을 특징으로 하는 컴퓨터 독출 가능한 비천이적(非遷移的) 실태적(實態的) 기록 매체.