WO2017115533A1 - 放射線撮影装置、放射線撮影方法、ｃｔ装置及びプログラム - Google Patents

放射線撮影装置、放射線撮影方法、ｃｔ装置及びプログラム Download PDF

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WO2017115533A1
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energies
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潤平 城野
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キヤノン株式会社
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/20—Sources of radiation
    • G01N2223/206—Sources of radiation sources operating at different energy levels

Definitions

  • the present invention relates to a radiation imaging apparatus, a radiation imaging method, a CT apparatus, and a program.
  • the radiation imaging apparatus is an apparatus that renders the attenuation of radiation transmitted through the subject as shades of pixels (shading image) based on the radiation intensity (energy) detected by the detection device.
  • Parts within the subject for example, bones, fats, muscles, etc.
  • the intensity of radiation reaching the detection device is strong, and parts with high radiation absorption. Then, the radiation intensity reaching the detection device is weakened. In this way, the level of radiation attenuation differs depending on which part inside the subject is transmitted.
  • a grayscale image is generated based on the attenuation of radiation that has passed through the subject. When the level of radiation attenuation is the same, information on the region inside the subject is acquired as a grayscale image. It is not possible.
  • Patent Document 1 a subject is obtained by obtaining an average number of photons corresponding to the energy of radiation irradiated under each tube voltage by changing the tube voltage of the radiation generating unit and performing radiation imaging a plurality of times.
  • a technique for estimating an internal part is disclosed.
  • Patent Document 1 it is necessary for the operator to switch the tube voltage for radiation irradiation, and if a motion artifact occurs due to the movement of the subject while switching the tube voltage, the measurement accuracy decreases. Therefore, the number of photons cannot be calculated with high accuracy based on the measurement result.
  • the present invention obtains a plurality of energy information of irradiated radiation based on a constant tube voltage, and determines the number of photons corresponding to each energy information by the influence of a decrease in measurement accuracy.
  • a radiographic technique that can be calculated with high accuracy without receiving.
  • the radiation imaging apparatus is a detection unit that acquires measurement information based on a detection result of radiation irradiated based on a constant tube voltage, and a product of measurement information obtained by detecting the radiation a plurality of times. Based on the product moment utilization means for acquiring the second measurement information of the radiation, energy determination means for determining a plurality of energies for approximating the energy distribution of the radiation, and corresponding to each of the plurality of energies Calculating means for calculating the number of photons based on the second measurement information.
  • a radiation imaging apparatus includes a detection unit that acquires measurement information based on a detection result of radiation irradiated based on a constant tube voltage, and a product rate of measurement information obtained by detecting the radiation a plurality of times. Based on the product moment utilization means for acquiring the second measurement information of the radiation, energy determination means for determining a plurality of energies for approximating the energy distribution of the radiation, and corresponding to each of the plurality of energies And calculating means for calculating the number of photons based on the second measurement information; and display control means for displaying an image based on the number of photons on the display means.
  • a plurality of energy information of radiation irradiated based on a constant tube voltage is acquired, and the number of photons corresponding to each energy information is increased without being affected by a decrease in measurement accuracy. It becomes possible to calculate with accuracy. That is, according to the present invention, it is possible to calculate the number of photons with high accuracy while reducing the burden on the operator without switching the tube voltage.
  • an image of a subject including a substance that cannot be distinguished only by a radiation energy image is generated by imaging the number of photons of radiation carrying different energies using a conventional radiation detection apparatus. It becomes possible to do.
  • released from the radiation generator passes a subject, and injects into a detection element.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a radiation imaging apparatus 100 according to the embodiment.
  • the radiation imaging apparatus 100 includes a radiation generation apparatus 101, a radiation detection apparatus 104, and an information processing apparatus 116.
  • This configuration is also referred to as a radiation imaging system.
  • the information processing apparatus 116 includes a control unit 105 that controls operations of the radiation generation apparatus 101 and the radiation detection apparatus 104 that emit radiation, and a data processing unit 106 (image processing unit) that processes data detected by the radiation detection apparatus 104. And have.
  • the information processing device 116 is connected to a display device 110 configured by, for example, a liquid crystal display or a CRT, and the display device 110 displays a processing result of the data processing unit 106.
  • the control unit 105 also functions as a display control unit that controls the display of the display device 110.
  • the control unit 105 functions as a mechanism control unit and controls the positions of the radiation generation apparatus 101 and the radiation detection apparatus 104.
  • the control unit 105 functions as an irradiation control unit and causes the radiation generating apparatus 101 to emit radiation based on a certain tube voltage. That is, the control unit 105 controls the radiation generating apparatus 101 so as to apply a set predetermined tube voltage, and controls radiation irradiation by the radiation generating apparatus 101.
  • the radiation generation apparatus 101 outputs radiation based on the control of the control unit 105.
  • Reference numeral 103 schematically shows radiation emitted from the radiation generation apparatus 101.
  • the radiation includes, for example, X-rays, ⁇ rays, ⁇ rays, or ⁇ rays.
  • the control unit 105 functions as an imaging control unit, controls the operations of the radiation generation apparatus 101 and the radiation detection apparatus 104, executes a plurality of radiation imagings within a predetermined time, and detects detection data from the radiation detection apparatus 104. (Measurement information) is output.
  • the control unit 105 irradiates the radiation from the radiation generation device 101 based on a constant tube voltage, controls the radiation detection device 104, and detects the detection result of the radiation incident on the detection unit of the radiation detection device 104 at regular time intervals. Output measurement information.
  • control unit 105 controls the radiation generation apparatus 101 to irradiate radiation under a constant tube voltage, and the detection result of radiation incident on the detection unit of the radiation detection apparatus 104 is constant as detection data (measurement information). It is possible to output every hour.
  • the detection unit of the radiation detection apparatus 104 outputs measurement information that is proportional to the sum of the energy of radiation incident during a certain time (for example, a certain time (one frame)).
  • the radiation detection apparatus 104 can acquire measurement information based on the detection result of radiation irradiated based on a certain tube voltage.
  • the radiation detection apparatus 104 includes a detection unit (detection element) that detects radiation irradiated based on a constant tube voltage, and the detection unit is provided at certain time intervals (one frame).
  • the total energy (integrated value) of the radiation incident on the detection unit is output as detection data (measurement information).
  • the radiation detection apparatus 104 has a plurality of detection units (detection elements) arranged two-dimensionally.
  • the configuration of the radiation detection device 104 it is possible to use a configuration such as a line sensor in addition to a flat panel detector (Flat Panel Detector (FPD)) formed of a semiconductor material and having a plurality of detection elements arranged in a lattice pattern. is there. Further, the number of detection units (detection elements) may be one.
  • FPD Flat Panel Detector
  • the radiation detection apparatus 104 detects the intensity (energy) of the radiation output from the radiation generation apparatus 101 and transmitted through the subject 102 by a detection unit (detection element).
  • the subject 102 is a living body, but an object other than a living body such as an industrial product may be the subject.
  • the detection units (detection elements) are two-dimensionally arranged so as to form a plurality of rows and a plurality of columns, for example.
  • the radiation detection apparatus 104 has a drive unit that drives a plurality of detection units in units of rows or columns, and the control unit 105 controls the drive unit to be incident from a plurality of detection units (detection elements). Detection data (measurement information) corresponding to the total energy (integrated value) of radiation is sequentially output.
  • the information detected by the detection unit of the radiation detection device 104 is sent to the data processing unit 106 (image processing unit) of the information processing device 116 and processed.
  • the data processing unit 106 (image processing unit) includes a product factor use unit 107, an average energy determination unit 108, and an average photon number calculation unit 109.
  • Each unit of the control unit 105 and the data processing unit 106 has a function of each unit using, for example, a program read from a CPU, GPU, or memory (not shown).
  • the configurations of the control unit 105 and the data processing unit 106 may be configured by an integrated circuit or the like as long as the same function is achieved.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the flow of processing for calculating the average photon count by the radiation imaging apparatus 100. With reference to FIG. 2, it will be described how each unit of the control unit 105 and the data processing unit 106 in FIG. 1 performs to calculate the average number of photons.
  • step S201 the control unit 105 performs measurement processing a plurality of times.
  • the control unit 105 executes the measurement process a plurality of times by operating the radiation generation apparatus 101 and the radiation detection apparatus 104 in conjunction with each other.
  • the multiple measurement process has two steps, and the measurement is performed in step S202.
  • the control unit 105 controls the radiation generation apparatus 101 to irradiate radiation under a constant tube voltage, and outputs the detection result of the radiation incident on the detection unit (detection element) of the radiation detection apparatus 104 at regular time intervals. .
  • Measurement information measured by the detection unit (detection element) of the radiation detection apparatus 104 is described as d i .
  • the subscript i indicates the measurement information executed i-th.
  • step S203 the control unit 105 determines whether or not the measurement has been completed a predetermined number of times (m: a natural number of 2 or more). If the predetermined number of times (m times) of measurement has not ended (S203—No), the process returns to step S201, and the measurement is performed again. On the other hand, if it is determined in step S203 that the predetermined number of times (m times) of measurement has been completed (S203—Yes), the process proceeds to step S204. By executing the measurement a predetermined number of times (m times), the measurement information for m times is input to the product factor utilization unit 107.
  • m a natural number of 2 or more
  • step S ⁇ b> 204 the product rate utilization unit 107 acquires second measurement information of radiation based on the product rate of measurement information obtained by detecting radiation a plurality of times.
  • the second measurement information includes, for example, information acquired by the following Equation 1 and Equation 2.
  • the product rate utilization unit 107 acquires the average number of photons ( ⁇ n>) of the radiation incident on the detection unit as the second measurement information based on the product rate of the measurement information d i obtained by detecting radiation a plurality of times.
  • the product factor utilization unit 107 acquires the average photon number ⁇ n> as the second measurement information using Equation (1).
  • ⁇ is a conversion coefficient between measurement information and average energy
  • E mean is average energy
  • the conversion coefficient ⁇ is determined as follows. Based on the control of the control unit 105, first, radiation emitted from a radiation source (radiation generator) having a known spectral distribution is reduced by reducing the intensity of the radiation in the absence of the subject. Measurement is performed so that only photons are incident on the detection unit (detection element). The conversion coefficient ⁇ can be obtained by performing this measurement a plurality of times and dividing the average of the measurement information by the average energy of the spectrum distribution.
  • ⁇ D> is a primary origin moment
  • ⁇ (d ⁇ ⁇ d>) 2 > is a secondary central moment.
  • the product factor utilization unit 107 obtains the primary origin product factor ( ⁇ d>) and the secondary central product factor ( ⁇ (d ⁇ ⁇ d>) 2 >) by calculation using the following equation ( 2 ). be able to.
  • n i is the number of photons.
  • Photon number n i has a generally follows a Poisson distribution fluctuation in a Poisson distribution, a primary origin moment and secondary center moment it is known the same. That is, by using the photon number n i, when showing the relationship between the primary origin moment and secondary central moment, is as follows in equation (4).
  • Equation 2 the product factor utilization unit 107 may divide by m ⁇ 1 instead of m (number of measurements), that is, obtain unbiased polarization.
  • the average energy determination unit 108 determines a plurality of energies (average energy) for approximating the energy distribution of radiation.
  • the average energy determination unit 108 determines a plurality of average energies based on the energy characteristics of the radiation irradiated from the radiation generation apparatus 101.
  • the average energy determination unit 108 determines two average energies E 1 and E 2 as a plurality of energies. This average energy is determined arbitrarily, but can be set using the spectrum of the radiation emitted from the radiation generation apparatus 101 or the energy dependence of the linear attenuation coefficient of the substance constituting the subject.
  • the spectrum distribution of radiation is divided into a plurality of regions, and the average value of energy based on the spectrum distribution of each divided region is approximated to the energy distribution of radiation. It can be determined as energy (average energy).
  • energy average energy
  • the spectrum of radiation emitted from the radiation generating apparatus 101 is divided into two energy regions so that the integral values of the spectra are equal, and the average energy for each region is defined as the average energy. That is, assuming that the spectrum of the radiation emitted from the radiation generating apparatus 101 is g (E), the average energy determination unit 108 determines E d satisfying Equation 5 so that the integral values of the spectra in both regions are equal.
  • the average energies E 1 and E 2 can be determined as shown in Equation 6.
  • the average energy determination unit 108 can determine the average energy by dividing the radiation spectrum distribution into a plurality of regions based on the energy at the absorption edge of the substance constituting the subject. For example, when a contrast agent such as iodine is used, the average energy determination unit 108 can also divide the spectrum by the energy at the absorption edge of iodine and determine the average energy for each region as the average energy. Further, as an example of determining the average energy, there is a method in which an operator designates via an input device by empirical learning.
  • the average photon number calculating unit 109 can calculate the number of photons (average photon number) corresponding to each of a plurality of energies (average energy) based on the second measurement information. is there.
  • the average photon counts ⁇ n 1 > and ⁇ n 2 > corresponding to the average energies E 1 and E 2 are acquired based on the equation (7).
  • the average photon number calculation unit 109 (calculation unit) calculates the number of photons corresponding to each of the plurality of energies using the plurality of energies (a plurality of average energies) and the second measurement information ( ⁇ n>). To do.
  • the detecting unit of the radiation detection device 104 outputs the measurement information d i to be proportional to the sum of the energy of the radiation incident within a certain time. For this reason, when the energy of radiation can be approximated by two average energies E 1 and E 2, it can be written as Equation (9).
  • the control unit 105 also functions as a display control unit that controls the display of the display device 110, and the average photon number ⁇ n 1 >, ⁇ n 2 >, or the average photon acquired by the process of the average photon number calculation unit 109 Images based on the numbers ⁇ n 1 > and ⁇ n 2 > can be displayed on the display device 110 as diagnostic images.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a two-dimensional image (radiation energy integrated image) based on measurement information (integrated value of radiation energy ( ⁇ d i )) measured by each detection unit of the radiation detection apparatus (FPD). is there.
  • the radiation energy image is an image obtained by normal radiography.
  • FIG. 6 shows an example in which substance 1 (601) (for example, bone) is present in substance 2 (602) (for example, soft tissue). .
  • the integrated value of the radiation energy is the same for the substance 1 (601) and the substance 2 (602). Therefore, based on the integrated value of the radiation energy, The two materials cannot be distinguished. That is, the substance 1 (601) in the substance 2 (602) cannot be distinguished in the two-dimensional image (radiation energy integrated image).
  • the number of photons ( ⁇ n 2 >) on the higher energy side is higher in the substance 1 (601) (bone) than in the substance 2 (602) (soft tissue), as shown in FIG.
  • the ratio increases. As described above, even when the integrated values are the same, it is possible to discriminate substances by applying the processing of this embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a two-dimensional image based on the average number of photons ⁇ n 1 > and ⁇ n 2 > obtained by applying the processing of the present embodiment.
  • the substance 1 (601) and the substance 2 (602) could not be distinguished from each other in the integrated image of the radiation energy in FIG. 6, as described in the explanation of FIG.
  • the average photon numbers ⁇ n 1 > and ⁇ n 2 > corresponding to the average energies E 1 and E 2 of radiation are acquired and ⁇ n 2 > / ⁇ n 1 > is displayed, for example, as shown in FIG.
  • the substance 1 (601) can be distinguished as a large value, and the substance 2 (602) as a small value.
  • the measurement of changing the tube voltage is not performed, and the energy of radiation irradiated under a predetermined tube voltage is approximated by a plurality of average energies, and each of the plurality of average energies is handled.
  • the average number of photons can be calculated.
  • an example of calculating the average number of photons is shown as an example of processing.
  • the total number of photons that is not divided by a plurality of measurement times m m: a natural number of 2 or more
  • an example of processing for each detection unit is shown as the processing of each unit of the data processing unit 106.
  • a plurality of detection units similar average energy and average number of photons can be expected
  • the measurement information of a plurality of detection units (detection elements) that can be expected to have the same average energy and average number of photons as a target to be summed by Equation 2 is summed together.
  • the processing to be taken may be performed.
  • a detection unit (detection element) that can be expected to have the same average energy and average number of photons is, for example, a detection unit arranged in the vicinity of a plurality of detection units (detection elements) arranged in a two-dimensional manner. It is.
  • the control unit 105 compares measurement information between the attention detection unit of interest and a plurality of surrounding detection units located around the attention detection unit, and performs measurement at the detection unit whose comparison result is within a predetermined threshold. What is necessary is just to perform the process which puts together information and takes the sum.
  • the configuration of the present embodiment can be used in combination with a dual energy imaging configuration using two types of radiation having different energies, and can be further combined with a dual energy imaging configuration. It is possible to increase the average energy number.
  • the average energy is determined so as to optimize the value of the evaluation index f in the average energy determination process (S205).
  • Formula 10 illustrates the evaluation index f (evaluation function) used by the average energy determination unit 108 in the average energy determination process of the second embodiment.
  • the average energy determination unit 108 uses the average energies E 1 and E 2 as variables to calculate an optimization problem for obtaining an average energy (E 1 , E 2 ) that maximizes the value of the evaluation index f (evaluation function).
  • the average energy determination unit 108 can execute, for example, a calculation process using the Nelder-Mead method as a solution for the optimization problem. For example, as an initial value of the solution for solving the optimization problem, for example, the first implementation It is possible to use the value obtained in the average energy determination process (S205) described in the embodiment.
  • the solving method of the optimization problem is not limited to the Nelder-Mead method, and it is possible to perform arithmetic processing for solving the optimization problem of the evaluation index f (evaluation function) by another solution method.
  • ⁇ n 1 > ( ⁇ ) is the average number of photons corresponding to the average energy E 1 obtained by the ⁇ -th detection unit (detection element) of the radiation detection apparatus 104 (for example, FPD). is there.
  • the sum of Expression 8 is the sum of all the detection units (detection elements) constituting the radiation detection apparatus 104.
  • the average photon number calculation process (S206) is executed. do it. According to the present embodiment, it is possible to determine the average energy so that the evaluation index is introduced and the value of the evaluation index f is improved, that is, the value of the evaluation index f is optimized.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the radiation imaging apparatus 150 according to the third embodiment.
  • the radiation imaging apparatus 150 includes a radiation generation apparatus 101, a radiation detection apparatus 104, and an information processing apparatus 116.
  • the configuration of the data processing unit 106 of the information processing apparatus 116 includes a substance length calculation unit 310 and a mass calculation unit 320.
  • the substance length calculation unit 310 and the mass calculation unit 320 are configured with functions of respective units using, for example, a program read from a CPU, GPU, or memory (not shown). First, a process for acquiring the length of a substance constituting the subject will be described.
  • the substance length calculation unit 310 calculates the length of the substance using the photon number (average photon number) calculated by the average photon number calculation unit 109 and the linear attenuation coefficient of the substance constituting the subject. Is possible.
  • the average number of photons ⁇ n j > corresponding to the j-th average energy E j is a number. It can be calculated by equation (11).
  • ⁇ s j > is the average number of photons having the average energy E j of the radiation emitted from the radiation generation apparatus 101 toward the detection unit (detection element) of the radiation detection apparatus 104
  • ⁇ (l, E j ) Is a linear attenuation coefficient at position l corresponding to the average energy E j . Integration is performed on a straight path from the radiation generation apparatus 101 to the detection unit (detection element) of the radiation detection apparatus 104.
  • Equation 11 can be written as Equation 12.
  • ⁇ p j > is defined by Equation 13.
  • ⁇ tissue (E j ) is a linear attenuation coefficient of soft tissue with energy E j
  • ⁇ bone (E j ) is a linear attenuation coefficient of bone with energy E j
  • ⁇ l tissue and ⁇ l bone are the length of the soft tissue and the length of the bone , respectively.
  • the average energy was two E 1, E 2, the equation (12)
  • the average energy E 1, E 2 the two equations.
  • ⁇ S j > can be obtained from the measurement result when measured without the subject and the spectral distribution of the radiation emitted from the radiation generator.
  • ⁇ N j > can be obtained from the calculation result of the average photon number calculation unit 109.
  • the linear attenuation coefficients ⁇ tissue (E j ) and ⁇ bone (E j ) can be obtained assuming an average density.
  • Equation 12 two variables, ⁇ l tissue, and ⁇ l bone , are undecided, and the length of the substance constituting the subject can be acquired by solving simultaneous linear equations using two equations.
  • the gist of the present invention is not limited to this example.
  • the object is constructed by solving simultaneous linear equations with K equations. You can get the length of each substance.
  • the least squares method may be used or a linearly dependent equation may be reduced among k equations.
  • the mass calculation unit 320 calculates the mass per unit area of the substance using the photon number (average photon number) calculated by the average photon number calculation unit 109 and the mass attenuation coefficient of the substance constituting the subject. It is possible.
  • the substance constituting the subject is composed of two kinds of substances, that is, soft tissue and bone, the integral of Equation 11 can be written as Equation 14 using the mass attenuation coefficient.
  • Equation 11 can be written as Equation 15.
  • Equation 15 ⁇ tissue and ⁇ bone are defined by Expression 16, and correspond to the mass per unit area. Since Equation (15) also has two equations when the average energy is two types, two variables ( ⁇ tissue , ⁇ bone ) can be obtained by solving simultaneous linear equations of the two equations. By solving simultaneous linear equations based on Equation 15, the mass per unit area of the substance constituting the subject can be obtained.
  • the gist of the present invention is not limited to this example.
  • the mass per unit area of k types of materials can be acquired, as in the case of obtaining the length of a material.
  • the control unit 105 can display the mass per unit area of the substance on the display device 110. Further, the control unit 105 can display the length of the substance on the display device 110. The control unit 105 combines the information indicating the length of the substance or the mass per unit area with the image based on the average number of photons ⁇ n 1 > and ⁇ n 2 > described in the first embodiment, thereby obtaining a diagnostic image. Can be displayed on the display device 110.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an apparatus configuration when the present invention is applied to the CT apparatus 200
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a processing flow for reconstructing a linear attenuation coefficient for each average energy.
  • FIG. 1 is different from the apparatus configuration described with reference to FIG. 1 in that a rotation irradiation unit 413 and a reconstruction unit 415 are added to the apparatus configuration of the CT apparatus 200 in FIG.
  • the reconstruction unit 415 includes the functions of the reconstruction unit 415 using, for example, a program read from a CPU, GPU, or memory (not shown).
  • a program read from a CPU, GPU, or memory not shown.
  • the rotational exposure unit 413 is a drive unit that drives the subject 102 to rotate around the subject 102 after synchronizing the radiation generation device 101 and the radiation detection device 104 based on the control of the control unit 105.
  • An arrow 414 indicates the direction of rotation. Note that the center of rotation does not necessarily have to be centered on the subject 102, but it is necessary to rotate in a state where the subject 102 is opposed to the radiation generator 101 and the radiation detection device 104.
  • the arrow 414 indicating the rotation direction is the rotation direction around the slice cross section with respect to the subject 102, but is not limited to this example, and is, for example, a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 4. Further, the radiation generator 101 and the radiation detector 104 may rotate to scan the subject 102.
  • the reconstruction unit 415 can perform reconstruction processing by performing filter processing, back projection processing, and the like.
  • the reconstruction unit 415 has a plurality of energy (average photon number) based on the number of photons (average photon number) corresponding to each of the plurality of energy (average energy E 1 , E 2 ) acquired by the radiation imaging apparatus.
  • the reconstruction unit 415 can perform reconstruction processing by, for example, a successive approximation reconstruction method or an analytical reconstruction method, that is, filtered back projection (FBP), as an image reconstruction method.
  • FBP filtered back projection
  • the reconfiguration unit 415 is configured using a program read from a CPU, GPU, or memory (not shown).
  • the configuration of the reconfiguration unit 415 may be configured by an integrated circuit or the like as long as it performs the same function.
  • the reconstruction unit 415 performs a filtering process on the measurement information output from the radiation detection apparatus 104, performs a back projection process or the like on the filtered data, and reconstructs a plurality of image data. Is possible.
  • the control unit 105 causes the display device 110 to display the generated reconstruction data and the like.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the flow of operation of the CT apparatus. With reference to FIG. 5, it will be described how the apparatus configuration of FIG. 4 performs and calculates a linear attenuation coefficient for each average energy.
  • step S501 the control unit 105 executes rotation measurement processing.
  • the rotation measurement process has three steps (S502 to S504).
  • step S ⁇ b> 502 the control unit 105 controls the rotary exposure unit 413 to rotate the radiation generation apparatus 101 and the radiation detection apparatus 104 around the subject 102 to a predetermined rotation angle, and from the radiation generation apparatus 101. Expose radiation.
  • the control unit 105 controls the radiation generation apparatus 101 so as to irradiate radiation under a constant tube voltage, and the detection result (measurement information) of the radiation incident on the detection unit (detection element) of the radiation detection apparatus 104 is determined for a predetermined time. Output every time.
  • step S503 an average photon number calculation process is executed.
  • the processing in this step corresponds to all the steps (S201 to S206) in the flowchart described in FIG. That is, in step S503, multiple measurement processing (S201), product rate utilization processing (S204), average energy determination processing (S205), and average photon number calculation processing (S206) are executed, and the average energy of radiation (E 1 , E 2 ), the average number of photons ( ⁇ n 1 >, ⁇ n 2 >) is calculated.
  • step S504 the control unit 105 determines whether the measurement for each predetermined angle has been completed. If the measurement for each predetermined angle is not completed (S504-No), the process returns to step S502, and the rotational exposure process is executed.
  • the control unit 105 controls the rotary exposure unit 413 to rotate the radiation generation apparatus 101 and the radiation detection apparatus 104 from the current rotation angle to a predetermined rotation angle, thereby exposing the radiation generation apparatus 101 to radiation. .
  • step S504 determines whether measurement for each predetermined angle has been completed (S504-Yes).
  • the process proceeds to step S505.
  • the rotation angle at which shooting is performed can be arbitrarily set. For example, an angle obtained by equally dividing one rotation of 360 ° can be set as the predetermined angle.
  • the measurement processing is performed a plurality of times after maintaining the rotation angles of the radiation generation apparatus 101 and the radiation detection apparatus 104 in a state of being rotated to a certain rotation angle. It is not limited to this example.
  • the radiation detection apparatus 104 while rotating the radiation generation apparatus 101 and the radiation detection apparatus 104, the radiation detection apparatus 104 performs a plurality of measurements, and then outputs measurement information measured at close rotation angles in a lump to use the product rate. You may use the method of performing a process.
  • step S505 the reconstruction unit 415 uses the average number of photons for each of the average energies E 1 and E 2 ( ⁇ n 1 > and ⁇ n 2 >), and the line corresponding to each of the average energies E 1 and E 2.
  • the attenuation coefficients ⁇ (E 1 ) and ⁇ (E 2 ) are reconstructed.
  • the average number of photons ( ⁇ n 1 >, ⁇ n 2 >) the average number of photons acquired in the previous step S503 is used.
  • the reconstruction unit 415 uses, for example, a successive approximation reconstruction method, a filtered back projection (FBP) method, or the like to calculate the linear attenuation coefficient ⁇ (E 1 ) from the average photon number ⁇ n 1 >. And the linear attenuation coefficient ⁇ (E 2 ) can be obtained from the average number of photons ( ⁇ n 2 >).
  • FBP filtered back projection
  • the control unit 105 functions as a display control unit, and linear attenuation coefficients ⁇ (E 1 ) and ⁇ (E 2 ) corresponding to the average energies E 1 and E 2 acquired by the reconstruction process of the reconstruction unit 415. ) Can be displayed on the display device 110 as diagnostic information.
  • the control unit 105 sets the linear attenuation coefficients ⁇ (E 1 ) and ⁇ (E 2 ) corresponding to the average energies E 1 and E 2 to the average photon number ⁇ n 1 > described in the first embodiment, It is also possible to display on the display device 110 as a diagnostic image in combination with an image based on ⁇ n 2 >.
  • the linear attenuation coefficient of the substance constituting the subject corresponding to each of the average energies E 1 and E 2 can be acquired.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a CT apparatus 250 according to the fifth embodiment.
  • the CT apparatus 250 includes a radiation generator 101, a radiation detector 104, a rotary exposure unit 413 that rotates and drives the radiation generator 101 and the radiation detector 104 facing each other, and an information processing apparatus. 116.
  • the basic configuration is the same as that of the CT apparatus 200 of FIG.
  • the configuration of the data processing unit 106 of the information processing apparatus 116 includes a density acquisition unit 510 and a volume ratio acquisition unit 520. This is different from the functional configuration of the CT apparatus 200 described in FIG.
  • the functions of the density acquisition unit 510 and the volume ratio acquisition unit 520 are configured using a program read from a CPU, GPU, or memory (not shown).
  • the density acquisition unit 510 can acquire the density of the substance constituting the subject based on the linear attenuation coefficient reconstructed by the reconstruction unit 415 and the mass attenuation coefficient of the substance constituting the subject. is there. Further, the volume ratio acquisition unit 520 acquires the volume ratio of the substance constituting the subject based on the linear attenuation coefficient reconstructed by the reconstruction unit 415 and the linear attenuation coefficient of the substance constituting the subject. It is possible.
  • the linear attenuation coefficient ⁇ (r, E j ) of the position r and energy E j inside the subject can be written as in Expression 17 using the mass attenuation coefficient.
  • the density acquisition unit 510 and the volume ratio acquisition unit 520 are masses corresponding to the plurality of types of substances set via the input unit. It is possible to acquire information on the attenuation coefficient and the linear attenuation coefficient, and it is possible to use the acquired information on the mass attenuation coefficient and the linear attenuation coefficient for acquisition calculation of the density and volume ratio of the substance.
  • Equation 17 is a simultaneous linear equation with n k variables, and there are n k types of average energy of radiation, and if the rank of the coefficient matrix of the simultaneous linear equation is not lowered, the simultaneous linear equation can be solved. And the solution of n k variables can be obtained.
  • the substances constituting the subject are two types, soft tissue and bone.
  • linear attenuation coefficient can be written as in Equation 18 using the volume ratio.
  • ck is a volume ratio of the kth substance.
  • ⁇ k is a linear attenuation coefficient of the k-th substance, and can be obtained in advance if the density of the substance is assumed to be an average value.
  • Equation 18 is a simultaneous linear equation with n k variables, and there are n k types of average energy of radiation, and if the rank of the coefficient matrix of the simultaneous linear equation is not lowered, the simultaneous linear equation can be solved. And the solution of n k variables can be obtained.
  • the substances constituting the subject are two types, soft tissue and bone.
  • the control unit 105 causes the display device 110 to display the processing results of the density acquisition unit 510 and the volume ratio acquisition unit 520.
  • the control unit 105 can cause the display device 110 to display the density of the substance constituting the subject or the volume ratio of the substance. Further, the control unit 105 combines the information indicating the density or volume ratio of the substance constituting the subject with the image based on the average photon number ⁇ n 1 >, ⁇ n 2 > described in the first embodiment, and diagnoses it. It is also possible to display on the display device 110 as an image for use.
  • the density of the substance constituting the subject is determined based on a plurality of average energies approximating the energy of radiation irradiated under a predetermined tube voltage without performing measurement by changing the tube voltage.
  • the volume ratio can be acquired.
  • the present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
  • a circuit for example, ASIC

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Abstract

放射線撮影装置は、一定の管電圧に基づいて照射された放射線の検出結果に基づく測定情報を取得する検出部と、放射線を複数回検出した測定情報の積率に基づいて、放射線の第二の測定情報を取得する積率利用部と、放射線のエネルギー分布を近似するための複数のエネルギーを決定するエネルギー決定部と、複数のエネルギーのそれぞれに対応した光子数を、第二の測定情報に基づいて算出する算出部と、を備える。

Description

放射線撮影装置、放射線撮影方法、ＣＴ装置及びプログラム
　本発明は放射線撮影装置、放射線撮影方法、ＣＴ装置及びプログラムに関する。
　放射線撮影装置は、検出装置により検出された放射線強度（エネルギー）に基づいて、被検体を透過した放射線の減弱を画素の濃淡（濃淡画像）として描出する装置である。被検体内部の部位（例えば、骨、脂肪、筋肉等）は、それぞれ放射線透過率が異なるため、例えば、放射線吸収が少ない部位では、検出装置に到達する放射線強度は強くなり、放射線吸収が多い部位では、検出装置に到達する放射線強度は弱くなる。このように被検体内部のどの部位を透過するかにより放射線の減弱のレベルは異なる。従来の放射線撮影装置では、被検体を透過した放射線の減弱に基づいて、濃淡画像を生成しているが、放射線の減弱のレベルが同じ場合、被検体内部の部位の情報を濃淡画像として取得することはできない。
　特許文献１では、放射線発生部の管電圧を変化させて複数回の放射線撮影を行うことで、各管電圧の下に照射された放射線のエネルギーに対応する平均光子数を得ることで、被検体内部の部位を推定する技術が開示されている。
特開２００９－２８５３５６号公報
　しかしながら、特許文献１の構成では、放射線照射のために操作者が管電圧の切り替えを行う必要があり、管電圧を切り替えている間に被検体が動くことによりモーションアーティファクトが発生すると測定精度が低下するため、測定結果に基づいて光子数を高精度に算出することができない。
　本発明は、上記の課題に鑑み、一定の管電圧に基づいて照射された放射線の複数のエネルギー情報を取得して、各々のエネルギー情報に対応する光子の数を、測定精度の低下の影響を受けることなく高精度に算出することが可能な放射線撮影技術を提供する。
　本発明の一つの態様に係る放射線撮影装置は、一定の管電圧に基づいて照射された放射線の検出結果に基づく測定情報を取得する検出手段と、前記放射線を複数回検出した測定情報の積率に基づいて、前記放射線の第二の測定情報を取得する積率利用手段と、前記放射線のエネルギー分布を近似するための複数のエネルギーを決定するエネルギー決定手段と、前記複数のエネルギーのそれぞれに対応した光子数を、前記第二の測定情報に基づいて算出する算出手段と、を備えることを特徴とする。
　本発明の他の態様に係る放射線撮影装置は、一定の管電圧に基づいて照射された放射線の検出結果に基づく測定情報を取得する検出手段と、前記放射線を複数回検出した測定情報の積率に基づいて、前記放射線の第二の測定情報を取得する積率利用手段と、前記放射線のエネルギー分布を近似するための複数のエネルギーを決定するエネルギー決定手段と、前記複数のエネルギーのそれぞれに対応した光子数を、前記第二の測定情報に基づいて算出する算出手段と、前記光子数に基づく画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、一定の管電圧に基づいて照射された放射線の複数のエネルギー情報を取得して、各々のエネルギー情報に対応する光子の数を、測定精度の低下の影響を受けることなく高精度に算出することが可能になる。すなわち、本発明によれば、管電圧の切り替えを必要とせず、操作者の負担を軽減しつつ、高精度に光子数を算出することが可能になる。
　また、本発明によれば、従来の放射線検出装置を用いて、それぞれ異なるエネルギーを運ぶ放射線の光子の数を画像化することにより、放射線エネルギー像だけでは弁別できない物質を含む被検体の画像を生成することが可能になる。
　本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
実施形態に係る放射線撮影装置の構成を例示する図。 平均光子数を算出する処理フローを説明する図。 放射線発生装置から放出された放射線が被検体を通過して検出素子に入射する図。 実施形態に係るＣＴ装置の構成を例示する図。 線減弱係数を算出する処理フローを説明する図。 放射線のエネルギーの積算値に基づく二次元画像の例を示す図。 平均光子数の取得結果を例示する図。 放射線の光子数分布に基づく画像を例示する図。 実施形態に係る放射線撮影装置の構成を例示する図。 実施形態に係るＣＴ装置の構成を例示する図。
　以下、図１～図１０を参照して、本発明の実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
　図１は、実施形態における放射線撮影装置１００の構成例を示す図である。図１に示すように、放射線撮影装置１００は、放射線発生装置１０１、放射線検出装置１０４、および情報処理装置１１６を有する。尚、この構成を放射線撮影システムともいう。情報処理装置１１６は、放射線を照射する放射線発生装置１０１および放射線検出装置１０４の動作を制御する制御部１０５と、放射線検出装置１０４で検出されたデータを処理するデータ処理部１０６（画像処理部）とを有する。また、情報処理装置１１６には、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴなどで構成される表示装置１１０が接続されており、表示装置１１０は、データ処理部１０６の処理結果を表示する。制御部１０５は、表示装置１１０の表示を制御する表示制御部としても機能する。
　制御部１０５は、機構制御部として機能して、放射線発生装置１０１および放射線検出装置１０４の位置制御を行う。また、制御部１０５は、照射制御部として機能して、一定の管電圧に基づいて放射線発生装置１０１から放射線を照射させる。すなわち、制御部１０５は、放射線発生装置１０１に対し、設定された所定の管電圧を印加するように制御を行い、放射線発生装置１０１による放射線の照射を制御する。放射線発生装置１０１は、制御部１０５の制御に基づき放射線を出力する。参照番号１０３は放射線発生装置１０１から発せられる放射線を模式的に示している。放射線には、例えば、Ｘ線やα線、β線またはγ線が含まれる。
　制御部１０５は、撮影制御部として機能して、放射線発生装置１０１および放射線検出装置１０４の動作を制御して、所定の時間内において複数回の放射線撮影を実行させ、放射線検出装置１０４から検出データ（測定情報）を出力させる。制御部１０５は、一定の管電圧に基づいて放射線発生装置１０１から放射線を照射させ、放射線検出装置１０４を制御して、放射線検出装置１０４の検出部に入射した放射線の検出結果を一定時間毎に出力させて測定情報を取得する。例えば、制御部１０５は、一定の管電圧の下に放射線を照射するよう放射線発生装置１０１を制御し、放射線検出装置１０４の検出部に入射した放射線の検出結果を検出データ（測定情報）として一定時間毎に出力させることが可能である。
　放射線検出装置１０４の検出部は、ある時間の間（例えば、一定時間（１フレーム））に入射した放射線のエネルギーを足し合わせたものに比例する測定情報を出力する。放射線検出装置１０４は、一定の管電圧に基づいて照射された放射線の検出結果に基づく測定情報を取得することが可能である。具体的には、放射線検出装置１０４は、一定の管電圧に基づいて照射された放射線を検出する検出部（検出素子）を有しており、検出部は、ある一定時間（１フレーム）毎に検出部に入射した放射線の総エネルギー（積算値）を検出データ（測定情報）として出力する。例えば、放射線検出装置１０４は、二次元状に配置された複数の検出部（検出素子）を有している。放射線検出装置１０４の構成としては、半導体材料によって形成され、複数の検出素子が格子状に並んだ平面検出器（Flat Panel Detector(FPD)）の他、ラインセンサなどの構成を用いることも可能である。また、検出部（検出素子）は一つでも構わない。
　放射線検出装置１０４は、放射線発生装置１０１から出力され、被検体１０２を透過した放射線の強度（エネルギー）を、検出部（検出素子）により検出する。本実施形態では、被検体１０２を生体とするが、工業製品など生体以外を被検体としても構わない。放射線検出装置１０４が平面検出器の構成を有する場合、検出部（検出素子）は、例えば、複数の行および複数の列を形成するように二次元に配列されている。放射線検出装置１０４は、複数の検出部を行単位または列単位で駆動する駆動部を有しており、制御部１０５は駆動部を制御することにより、複数の検出部（検出素子）から入射した放射線の総エネルギー（積算値）に対応する検出データ（測定情報）を順次出力させる。
　放射線検出装置１０４の検出部で検出された情報は、情報処理装置１１６のデータ処理部１０６（画像処理部）に送られ、処理される。データ処理部１０６（画像処理部）は、積率利用部１０７、平均エネルギー決定部１０８、平均光子数算出部１０９を有している。制御部１０５およびデータ処理部１０６の各部は、例えば、不図示のＣＰＵ、ＧＰＵ、メモリから読み込んだプログラムを用いて、各部の機能が構成される。制御部１０５およびデータ処理部１０６の各部の構成は、同様の機能を果たすのであれば、それらは集積回路などで構成してもよい。
　図２は放射線撮影装置１００による平均光子数の算出処理の流れを説明する図である。図２を用いて、図１の制御部１０５およびデータ処理部１０６の各部がどのような動作を行い、平均光子数を算出するかを説明する。
　（複数回測定処理（Ｓ２０１））
　まず、ステップＳ２０１において、制御部１０５は、複数回測定処理を実行する。制御部１０５は、放射線発生装置１０１と放射線検出装置１０４とを連動して動作させることにより、複数回測定処理を実行する。複数回測定処理は二つのステップを有しており、ステップＳ２０２で測定が行われる。制御部１０５は、一定の管電圧の下に放射線を照射するよう放射線発生装置１０１を制御し、放射線検出装置１０４の検出部（検出素子）に入射した放射線の検出結果を一定時間毎に出力させる。放射線検出装置１０４の検出部（検出素子）で測定した測定情報をｄiと記述する。添え字iはi番目に実行された測定情報であることを示す。
　ステップＳ２０３で、制御部１０５は、所定回数（ｍ：２以上の自然数）の測定が終了したか否かを判定する。所定回数（ｍ回）の測定が終了していない場合（Ｓ２０３－Ｎｏ）、処理はステップＳ２０１に戻され、測定が再度行われる。一方、ステップＳ２０３の判定で、所定回数（ｍ回）の測定が終了している場合（Ｓ２０３－Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０４に進められる。所定回数（ｍ回）の測定の実行により、ｍ回分の測定情報が積率利用部１０７に入力される。
　（積率利用処理：Ｓ２０４）
　ステップＳ２０４において、積率利用部１０７は、放射線を複数回検出した測定情報の積率に基づいて、放射線の第二の測定情報を取得する。第二の測定情報には、例えば、以下の数１式、数２式で取得される情報が含まれる。例えば、積率利用部１０７は、放射線を複数回検出した測定情報ｄｉの積率に基づいて、検出部に入射した放射線の平均光子数（＜ｎ＞）を第二の測定情報として取得する。積率利用部１０７は、第二の測定情報として平均光子数＜ｎ＞を、数１式を用いて取得する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここでαは測定情報と平均エネルギーとの変換係数であり、Ｅmeanは平均エネルギーである。変換係数αの決定方法としては、例えば、次のように行う。制御部１０５の制御に基づいて、まず、既知のスペクトル分布を持つ放射線源（放射線発生装置）から発せられた放射線を、被検体なしの状態で、放射線の強度を弱くすることで、１個の光子のみが検出部（検出素子）に入射するように測定する。この測定を複数回数実施し、測定情報の平均をスペクトル分布の平均エネルギーで除することによって、変換係数αを取得することができる。
　＜ｄ＞は一次の原点積率であり、＜(ｄ-＜ｄ＞)2＞は二次の中心積率である。積率利用部１０７は、以下の数２式を用いた演算により、一次の原点積率（＜ｄ＞）および二次の中心積率（＜(ｄ-＜ｄ＞)2＞）を取得することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　何故、これらの式により平均光子数＜n＞が得られるかを以下に詳述する。一般に検出部に入射する光子はスペクトル分布を有するが、平均エネルギーＥmeanによって近似できるものとすると、各測定情報ｄiは数３式のように書くことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　数３式において、ｎｉは光子数である。光子数ｎｉは、一般にポアソン分布に従う揺らぎを持ち、ポアソン分布において、一次の原点積率と二次の中心積率とが等しいことが知られている。即ち、光子数ｎｉを用いて、一次の原点積率と二次の中心積率との関係を示すと、以下の数４式のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　数４式の両辺にαＥmeanの二乗を乗じ、数３式を利用して整理すれば、数１式と数２式が得られ、数１式と数２式によって平均光子数＜ｎ＞が得られることが理解できる。尚、積率利用部１０７は、二次の中心積率（数２式）を求める際には、ｍ（測定回数）ではなく、ｍ－１で割る、即ち不偏分散を求めてもよい。
　（平均エネルギー決定処理：Ｓ２０６）
　次に、ステップＳ２０５において、平均エネルギー決定部１０８（エネルギー決定部）は、放射線のエネルギー分布を近似するための複数のエネルギー(平均エネルギ)を決定する。平均エネルギー決定部１０８は、放射線発生装置１０１から照射される放射線のエネルギー特性に基づいて複数の平均エネルギーを決定する。本実施形態において、平均エネルギー決定部１０８は、複数のエネルギーとして、二つの平均エネルギーＥ1、Ｅ2を定めるものとする。この平均エネルギーの定め方には任意性があるが、放射線発生装置１０１から放出する放射線のスペクトルまたは被検体を構成する物質の線減弱係数のエネルギー依存性を利用して設定することができる。
　平均エネルギー決定部１０８におけるエネルギー決定方法の一例としては、放射線のスペクトル分布を複数の領域に分割し、分割されたそれぞれの領域のスペクトル分布に基づくエネルギーの平均値を、放射線のエネルギー分布を近似するエネルギー（平均エネルギー）として決定することができる。例えば、放射線発生装置１０１から放出する放射線のスペクトルを、スペクトルの積分値が等しくなるように、二つのエネルギー領域に分割し、それぞれの領域ごとの平均エネルギーを平均エネルギーと定める方法がある。即ち、放射線発生装置１０１から放出する放射線のスペクトルをｇ（Ｅ）とすると、平均エネルギー決定部１０８は、両領域におけるスペクトルの積分値が等しくなるように、数５式を満たすＥｄを定め、数６式のように平均エネルギーＥ1、Ｅ2を決定することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　もしくは平均エネルギー決定部１０８は、被検体を構成する物質の吸収端のエネルギーに基づいて、放射線のスペクトル分布を複数の領域に複数に分割し、平均エネルギーを決定することもできる。例えば、ヨウ素などの造影剤を用いる場合、平均エネルギー決定部１０８は、ヨウ素の吸収端のエネルギーでスペクトルを分割し、それぞれの領域ごとの平均エネルギーを平均エネルギーと定めることも可能である。さらに平均エネルギー決定の例としては、経験的な学習により、操作者が入力装置を介して指定する方法もある。
　（平均光子数算出処理：Ｓ２０６）
　次に、ステップＳ２０６において、平均光子数算出部１０９は、複数のエネルギ（平均エネルギー）のそれぞれに対応した光子数（平均光子数）を、第二の測定情報に基づいて算出することが可能である。本実施形態では平均エネルギーＥ1、Ｅ2のそれぞれに対応する平均光子数＜ｎ1＞、＜ｎ2＞を数７式に基づいて取得する例を説明する。平均光子数算出部１０９（算出部）は、複数のエネルギー（複数の平均エネルギー）と、第二の測定情報（＜ｎ＞）とを用いて、複数のエネルギーのそれぞれに対応した光子数を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　何故、これらの式により＜ｎ1＞、＜ｎ2＞が得られるかを以下に詳述する。一般に、放射線検出装置１０４の検出部に入射する放射線はスペクトル分布を持つが、そのスペクトル分布が、平均エネルギーＥ１、Ｅ２で近似できるものとする。平均エネルギーＥ１、Ｅ２に対応する平均光子数をｎ１、ｎ２とすると、検出部に入射する光子数＜ｎ＞は、平均エネルギーＥ１、Ｅ２に対応する平均光子数ｎ１、ｎ２で構成されるので、数８式の関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　また、放射線検出装置１０４の検出部は、ある時間内に入射した放射線のエネルギーを足し合わせたものに比例する測定情報ｄｉを出力する。このため、放射線のエネルギーを、二つの平均エネルギーＥ１、Ｅ２で近似できる場合には、数９式のように書ける。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　数８式と数９式で未知数は＜ｎ1＞、＜ｎ2＞だけになるので、これらについての連立一次方程式を解けば、数７式の関係を導くことができる。よって平均光子数算出部１０９は、数７式によって平均光子数＜ｎ1＞、＜ｎ2＞を取得することができる。制御部１０５は、表示装置１１０の表示を制御する表示制御部としても機能し、平均光子数算出部１０９の処理により取得された平均光子数＜ｎ1＞、＜ｎ2＞、または、平均光子数＜ｎ1＞、＜ｎ2＞に基づく画像を診断用画像として表示装置１１０に表示させることが可能である。
　図６は、放射線検出装置（ＦＰＤ）の各検出部で測定された測定情報（放射線のエネルギーの積算値（Σｄi））に基づく二次元画像（放射線エネルギーの積算画像）の例を示す図である。放射線エネルギー画像は、通常の放射線撮影で得られる画像であり、図６において、物質２（６０２）（例えば軟部組織）の中に物質１（６０１）（例えば骨）が存在する例を示している。放射線エネルギーの積算画像では、物質の厚さによっては物質１（６０１）と物質２（６０２）とで、放射線エネルギーの積算値は同程度になってしまうため、放射線エネルギーの積算値に基づいて、両者の物質の区別をすることができない。すなわち、二次元画像（放射線エネルギーの積算画像）において、物質２（６０２）の中の物質１（６０１）を区別することはできない。
　図７は、図６の例において、本実施形態の処理を適用して平均光子数＜ｎ1＞、＜ｎ2＞を取得して、各物質における平均光子数＜ｎ1＞、＜ｎ2＞の比率を例示した図である。放射線のエネルギーの積算値では同じ値であっても、骨は軟部組織に比べて線質硬化が進むため、高エネルギーな光子の割合が多くなる。よって、数５式、数６式のようにエネルギーを選び、本実施形態の処理を適用して平均光子数＜ｎ1＞、＜ｎ2＞を取得し、＜ｎ1＞、＜ｎ2＞の比率を取得すると、例えば、図７に示すように物質１（６０１）（骨）の方が物質２（６０２）（軟部組織）よりも、高エネルギー側の光子数（＜ｎ2＞）の比率が大きくなる。このように積算値が同じ値でも、本実施形態の処理を適用することで、物質の弁別が可能となる。
　図８は、本実施形態の処理を適用して取得した平均光子数＜ｎ1＞、＜ｎ2＞に基づく二次元画像を例示する図である。図６の放射線エネルギーの積算画像では物質１（６０１）と物質２（６０２）との区別がつかなかったが、図７の説明で述べたように、本実施形態の処理を適用して、複数の放射線の平均エネルギーＥ１、Ｅ2に対応する平均光子数＜ｎ1＞、＜ｎ2＞を取得し、＜ｎ2＞/＜ｎ1＞を表示すると、例えば、図８に示すように、物質１（６０１）では大きな値、物質２（６０２）では小さな値というように区別することが可能になる。
　本実施形態によれば、管電圧を変化させた測定を行わず、所定の管電圧の下に照射された放射線のエネルギーを、複数の平均エネルギーで近似し、複数の平均エネルギーのそれぞれに対応する平均光子数を算出することができる。本実施形態では、処理の一例として、平均光子数を算出する例を示したが、複数の測定回数ｍ（ｍ：２以上の自然数）で除算しない総光子数を算出してもよい。
　また本実施形態では、データ処理部１０６の各部の処理として、検出部（検出素子）ごとに処理する例を示したが、同程度の平均エネルギー及び平均光子数が期待されうる複数の検出部（検出素子）の測定情報を、まとめて処理することも可能である。例えば、複数回測定処理（Ｓ２０１）において、数２式で和を取る対象として、同程度の平均エネルギー及び平均光子数が期待されうる複数の検出部（検出素子）の測定情報もまとめて和を取る処理を行えばよい。同程度の平均エネルギー及び平均光子数が期待されうる検出部（検出素子）は、例えば、二次元状に配置された、複数の検出部（検出素子）のうち、近傍に配置されている検出部である。制御部１０５は、例えば、注目する注目検出部と、注目検出部の周辺に位置する複数の周辺検出部との測定情報を比較して、比較の結果が所定の閾値以内となる検出部で測定情報をまとめて和を取る処理を行えばよい。本実施形態の構成は、エネルギーが異なる２種類の放射線を用いて、被写体をデュアルエネルギー撮影(Dual Energy Imaging)する構成と併用することも可能であり、デュアルエネルギー撮影する構成と併用することによりさらに平均エネルギー数を増やすことが可能である。
　（第２実施形態）
　第２実施形態では、平均エネルギーを定める処理において、評価指標に基づいて平均エネルギーを定める処理を説明する。本実施形態において、放射線撮影装置の構成および、平均光子数の算出処理の流れは、第１実施形態とほぼ同様であるが、平均エネルギー決定部１０８によって実行される処理内容（Ｓ２０５）が異なる。
　本実施形態では平均エネルギー決定処理（Ｓ２０５）において、評価指標ｆの値を最適化するように平均エネルギーを定める。数１０式は、平均エネルギー決定部１０８が、第２実施形態の平均エネルギー決定処理で用いる評価指標f（評価関数）を例示するものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　平均エネルギー決定部１０８は、平均エネルギーＥ1、Ｅ2を変数として、評価指標f（評価関数）の値を最も大きくするような平均エネルギー（Ｅ1、Ｅ2）を求める最適化問題を解く演算処理を行う。平均エネルギー決定部１０８は、最適化問題の解法として、例えば、Nelder-Mead法を適用した演算処理を実行することが可能であり、最適化問題を解く解法の初期値として、例えば、第１実施形態で説明した平均エネルギー決定処理（Ｓ２０５）で得られる値を利用することが可能である。最適化問題の解法としては、Nelder-Mead法に限定されるものではなく、他の解法により評価指標f（評価関数）の最適化問題を解く演算処理を行うことが可能である。
　尚、評価指標ｆにおいて、＜ｎ1＞(ξ)は、放射線検出装置１０４（例えば、ＦＰＤ）のξ番目の検出部（検出素子）で求められた平均エネルギーＥ1に対応する平均光子数である。評価指標ｆにおいて、数８式の和は、放射線検出装置１０４を構成する全ての検出部（検出素子）での和を取っていることになる。最適化問題を解く演算処理において、平均エネルギーＥ1、Ｅ2を仮定した時の平均光子数を用いた評価指標ｆの計算が必要であるが、それには平均光子数算出処理（Ｓ２０６）を実行すればよい。本実施形態によれば、評価指標を導入して、その評価指標ｆの値が良くなるように、すなわち、評価指標ｆの値を最適化するように平均エネルギーを定めることが可能になる。
　（第３実施形態）
　第３実施形態では複数の平均エネルギーそれぞれに対応する平均光子数を用いて、被検体を構成する物質の長さを取得する処理と、被検体を構成する物質の単位面積あたりの質量を取得する処理を説明する。図９は、第３実施形態における放射線撮影装置１５０の構成例を示す図である。図９に示すように、放射線撮影装置１５０は、放射線発生装置１０１、放射線検出装置１０４および情報処理装置１１６を有する。基本的な構成は図１の放射線撮影装置１００と同様であるが、本実施形態では、情報処理装置１１６のデータ処理部１０６の構成において、物質長さ算出部３１０および質量算出部３２０を有する点で、図１で説明した放射線撮影装置１００の機能構成と相違する。物質長さ算出部３１０および質量算出部３２０は、例えば、不図示のＣＰＵ、ＧＰＵ、メモリから読み込んだプログラムを用いて、各部の機能が構成される。まず、被検体を構成する物質の長さを取得する処理について説明する。物質長さ算出部３１０は、平均光子数算出部１０９により算出された光子数（平均光子数）と、被検体を構成する物質の線減弱係数とを用いて、物質の長さを算出することが可能である。放射線発生装置１０１から照射される放射線のスペクトル分布を、第１実施形態で例示したように複数の平均エネルギーで近似すると、ｊ番目の平均エネルギーＥjに対応する平均光子数＜ｎj＞は数１１式により算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　ここで、＜ｓj＞は放射線発生装置１０１から放射線検出装置１０４の検出部（検出素子）に向けて照射された放射線の平均エネルギーＥjを持つ平均光子数であり、μ（ｌ,Ｅｊ）は平均エネルギーＥjに対応する位置lの線減弱係数である。積分は放射線発生装置１０１から放射線検出装置１０４の検出部（検出素子）に向けた直線の経路上で積分を行う。
　例えば、図３の場合では、放射線発生装置１０１から照射された放射線は、破線矢印で示された経路３０１を辿り、被検体に含まれる物質３０３及び物質３０４を通って減弱し、検出部（検出素子）３０２に入射する。例えば、物質３０３が軟部組織であり、物質３０４が骨である場合、数１１式は数１２式のように書ける。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　数１２式において、＜ｐj＞は数１３式で定義される。μtissue(Ｅj)はエネルギーＥjの軟部組織の線減弱係数であり、μbone(Ｅj)はエネルギーＥjの骨の線減弱係数である。Δltissue、Δlboneは、それぞれ軟部組織の長さと骨の長さである。第１実施形態では、平均エネルギーはＥ1、Ｅ2の２種類であったため、数１２式は、平均エネルギーＥ1、Ｅ2について、二つの方程式となる。＜ｓj＞は被検体なしの状態で測定した場合の測定結果と放射線発生装置から照射される放射線のスペクトル分布から取得することができる。＜ｎj＞は平均光子数算出部１０９の算出結果により取得することができる。また、線減弱係数μtissue(Ｅj)、μbone(Ｅj)は平均的な密度を仮定すれば取得することができる。数１２式において、未定なのはΔltissue,、Δlboneの２変数であり、二つの方程式による連立一次方程式を解くことで、被検体を構成する物質の長さを取得することができる。
　本実施形態では、被検体を構成する物質が２種類である時の例を示したが、本発明の趣旨は、この例に限定されるものではない。例えば、一般にｋ種類（ｋ：２以上の自然数）の平均エネルギーに対応する平均光子数が求まった場合には、被検体を構成するｋ種類の物質の長さを取得することができる。これはｋ種類の物質の長さがｋ個の変数を持ち、ｋ種類の平均エネルギーに対する方程式の数がｋ個であるため、Ｋ個の方程式による連立一次方程式を解くことで、被検体を構成する各物質の長さを取得することができる。尚、ｋ'（ｋ'＜ｋ）種類の物質の長さを求める場合には、最小二乗法を用いるか、もしくはｋ個の方程式のうち線形従属な方程式を減らせばよい。
　次に被検体を構成する物質の単位面積あたりの質量を取得する処理について説明する。質量算出部３２０は、平均光子数算出部１０９により算出された光子数（平均光子数）と、被検体を構成する物質の質量減弱係数とを用いて、物質の単位面積あたりの質量を算出することが可能である。被検体を構成する物質が軟部組織と骨という２種類の物質で構成されている場合、数１１式の積分は質量減弱係数を用いて、数１４式のように書ける。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　ここでφtissueは軟部組織の質量減弱係数、φboneは骨の質量減弱係数、ρissueは軟部組織の密度、ρboneは骨の密度である。これらのパラメータを用いると数１１式は数１５式のように書ける。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　数１５式において、σtissue,σboneは、数１６式で定義され、単位面積当たりの質量に相当する。数１５式も平均エネルギーが二種類の場合には二つの方程式となるため、二つの変数（σtissue,σbone）は、二つの方程式による連立一次方程式を解くことで取得することができる。数１５式に基づく連立一次方程式を解くことで、被検体を構成する物質の単位面積当たりの質量を求めることができる。
　本実施形態では、被検体を構成する物質が２種類である時の例を示したが、本発明の趣旨は、この例に限定されるものではない。例えば、一般にｋ種類の平均エネルギーが求まった場合には、物質の長さを求める場合と同様に、ｋ種類の物質の単位面積当たりの質量を取得することができる。
　制御部１０５は、物質の単位面積当たりの質量を表示装置１１０に表示させることが可能である。また、制御部１０５は、物質の長さを表示装置１１０に表示させることが可能である。制御部１０５は、物質の長さ、もしくは単位面積あたりの質量を示す情報を、第１実施形態で説明した平均光子数＜ｎ1＞、＜ｎ2＞に基づく画像と組み合わせて、診断用画像として表示装置１１０に表示させることも可能である。
　本実施形態によれば、管電圧を変化させた測定を行わず、所定の管電圧の下に照射された放射線のエネルギーを近似した複数の平均エネルギーおよび複数の平均エネルギーのそれぞれに対応する平均光子数に基づいて、被検体を構成する物質の長さもしくは単位面積あたりの質量を取得することができる。
　（第４実施形態）
　本発明の第４実施形態を図４および図５の参照により説明する。図４は本発明をＣＴ装置２００に適用した場合の装置構成を例示する図であり、図５は平均エネルギーごとに線減弱係数を再構成する処理フローを示す図である。
　図１で説明した装置構成に対して、図４のＣＴ装置２００の装置構成では、回転曝射部４１３と、再構成部４１５が追加されている点で相違する。尚、再構成部４１５は、例えば、不図示のＣＰＵ、ＧＰＵ、メモリから読み込んだプログラムを用いて、再構成部４１５の機能が構成される。以下、相違する装置構成について説明する。図１と重複する装置構成については説明を省略する。
　回転曝射部４１３は、制御部１０５の制御に基づいて、放射線発生装置１０１と放射線検出装置１０４とを同調させた上で、被検体１０２を中心として回転駆動させる駆動部である。矢印４１４は回転方向を示している。尚、回転中心は必ずしも被検体１０２を中心としなくてもよいが、放射線発生装置１０１と放射線検出装置１０４とで被検体１０２を挟むように対向した状態で回転する必要がある。図４では、回転方向を示す矢印４１４は、被検体１０２に対してスライス断面の周りの回転方向となっているが、この例に限定されず、例えば、図４の紙面に対して垂直な方向に放射線発生装置１０１と放射線検出装置１０４とが回転して被検体１０２をスキャンしてもよい。
　再構成部４１５は、フィルタ処理および逆投影処理等を行い、再構成処理を行うことが可能である。本実施形態では、再構成部４１５は、放射線撮影装置で取得された複数のエネルギー（平均エネルギーＥ１、Ｅ2）のそれぞれに対応した光子数（平均光子数）に基づいて、複数のエネルギー（平均エネルギーＥ１、Ｅ2）のそれぞれに対応する線減弱係数μ(Ｅ1)、μ(Ｅ2)を再構成する。再構成部４１５は、画像再構成の手法として、例えば、逐次近似再構成法や解析的な再構成法、すなわちフィルタードバックプロジェクション（ＦＢＰ）による再構成処理を行うことが可能である。再構成部４１５は、例えば、不図示のＣＰＵ、ＧＰＵ、メモリから読み込んだプログラムを用いて機能が構成される。再構成部４１５の構成は、同様の機能を果たすのであれば、集積回路などで構成してもよい。例えば、再構成部４１５は、放射線検出装置１０４から出力された測定情報に対してフィルタ処理を行い、フィルタ処理されたデータに対して逆投影処理等を行い、複数の画像データを再構成することが可能である。逆投影が完了して再構成データが生成されると、制御部１０５は、生成された再構成データ等を表示装置１１０に表示させる。
　図５は、ＣＴ装置の動作の流れを説明する図である。図５を用いて、図４の装置構成がどのような動作を行い、平均エネルギーごとに線減弱係数を算出するかを説明する。
　（回転測定処理）
　まず、ステップＳ５０１において、制御部１０５は、回転測定処理を実行する。回転測定処理は三つのステップを有している（Ｓ５０２～Ｓ５０４）。ステップＳ５０２において、制御部１０５は、回転曝射部４１３を制御して、被検体１０２を中心として、所定の回転角まで放射線発生装置１０１と放射線検出装置１０４とを回転させ、放射線発生装置１０１から放射線を曝射させる。制御部１０５は、一定の管電圧の下に放射線を照射するよう放射線発生装置１０１を制御し、放射線検出装置１０４の検出部（検出素子）に入射した放射線の検出結果（測定情報）を一定時間毎に出力させる。
　次に、ステップＳ５０３において、平均光子数算出処理が実行される。本ステップの処理は、図２で説明したフローチャートの全てのステップ（Ｓ２０１～Ｓ２０６）が対応している。すなわち、ステップＳ５０３では、複数回測定処理（Ｓ２０１）、積率利用処理（Ｓ２０４）、平均エネルギー決定処理（Ｓ２０５）、および平均光子数算出処理（Ｓ２０６）が実行され、放射線の平均エネルギー（Ｅ１、Ｅ２）に対応する平均光子数（＜ｎ１＞、＜ｎ２＞）が算出される。
　ステップＳ５０４で、制御部１０５は、所定の角度ごとの測定が終了したか否かを判定する。所定の角度ごとの測定が終了していない場合（Ｓ５０４－Ｎｏ）、処理はステップＳ５０２に戻され、回転曝射処理が実行される。制御部１０５は、回転曝射部４１３を制御して、現在の回転角度から更に所定の回転角まで放射線発生装置１０１と放射線検出装置１０４とを回転させ、放射線発生装置１０１から放射線を曝射させる。
　一方、ステップＳ５０４の判定で、所定の角度ごとの測定が終了している場合（Ｓ５０４－Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０５に進められる。尚、撮影を実行する回転角度は任意に設定可能である。例えば一周３６０°を等分割した角度を、所定の角度として設定することが可能である。また本実施形態では、ある回転角まで回転させた状態で、放射線発生装置１０１および放射線検出装置１０４の回転角度を保持した後に、複数回測定処理を実行しているが、本発明の趣旨は、この例に限定されるものではない。例えば、放射線発生装置１０１および放射線検出装置１０４を回転させつつ、放射線検出装置１０４で複数回の測定を行い、その後、近接する回転角で測定された測定情報をまとめて出力して、積率利用処理を実行するという方法を用いてもよい。
　（再構成処理：Ｓ５０５）
　ステップＳ５０５において、再構成部４１５は、平均エネルギーＥ１、Ｅ2ごとの平均光子数（＜ｎ１＞、＜ｎ２＞）を用いて、平均エネルギーＥ１、Ｅ2のそれぞれに対応する線減弱係数μ(Ｅ1)、μ(Ｅ2)を再構成する。平均光子数（＜ｎ１＞、＜ｎ２＞）は、先のステップＳ５０３で取得した平均光子数を用いる。また、再構成の方法として、再構成部４１５は、例えば、逐次近似再構成法やフィルタードバックプロジェクション（ＦＢＰ）法などを用いて、平均光子数＜ｎ１＞から線減弱係数μ(Ｅ1)を取得し、平均光子数（＜ｎ２＞）から線減弱係数μ(Ｅ2)を取得することができる。
　制御部１０５は、表示制御部として機能して、再構成部４１５の再構成処理により取得された平均エネルギーＥ１、Ｅ2のそれぞれに対応する線減弱係数μ(Ｅ1)、μ(Ｅ2)を診断用情報として表示装置１１０に表示させることが可能である。また、制御部１０５は、平均エネルギーＥ１、Ｅ2のそれぞれに対応する線減弱係数μ(Ｅ1)、μ(Ｅ2)を、第１実施形態で説明した平均光子数＜ｎ1＞、＜ｎ2＞に基づく画像と組み合わせて、診断用画像として表示装置１１０に表示させることも可能である。
　本実施形態によれば、管電圧を変化させた測定を行わず、所定の管電圧の下に照射された放射線のエネルギーを近似した複数の平均エネルギーおよび複数の平均エネルギーのそれぞれに対応する平均光子数に基づいて、平均エネルギーＥ１、Ｅ2のそれぞれに対応する被検体を構成する物質の線減弱係数を取得することができる。
　（第５実施形態）
　本発明の第５実施形態では複数の平均エネルギーそれぞれに対応する線減弱係数を用いて、被検体を構成する物質の密度を取得する処理と、被検体を構成する物質の体積比率を取得する処理を説明する。図１０は、第５実施形態におけるＣＴ装置２５０の構成例を示す図である。図１０に示すように、ＣＴ装置２５０は、放射線発生装置１０１、放射線検出装置１０４、放射線発生装置１０１および放射線検出装置１０４を対向させた状態で回転駆動する回転曝射部４１３、および情報処理装置１１６を有する。基本的な構成は図４のＣＴ装置２００と同様であるが、本実施形態では、情報処理装置１１６のデータ処理部１０６の構成において、密度取得部５１０および体積比率取得部５２０を有する点で、図４で説明したＣＴ装置２００の機能構成と相違する。密度取得部５１０および体積比率取得部５２０は、例えば、不図示のＣＰＵ、ＧＰＵ、メモリから読み込んだプログラムを用いて、各部の機能が構成される。
　密度取得部５１０は、再構成部４１５により再構成された線減弱係数と、被検体を構成する物質の質量減弱係数とに基づいて、被検体を構成する物質の密度を取得することが可能である。また、体積比率取得部５２０は、再構成部４１５により再構成された線減弱係数と、被検体を構成する物質の線減弱係数とに基づいて、被検体を構成する物質の体積比率を取得することが可能である。被検体内部の位置r、エネルギーＥjの線減弱係数μ(r, Ｅj)は、質量減弱係数を用いて、数１７式のように書ける。被検体を構成する複数種類の物質が不図示の入力部を介して設定されると、密度取得部５１０および体積比率取得部５２０は入力部を介して設定された複数種類の物質に対応した質量減弱係数や線減弱係数の情報を取得することが可能であり、取得した質量減弱係数や線減弱係数の情報を、物質の密度や体積比率の取得演算に用いることが可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　ここでｎkは被検体を構成する物質の種類の数、φkはｋ番目の物質の質量減弱係数、ρkはｋ番目の物質の密度である。数１７式は変数の数がｎk個である連立一次方程式であり、放射線の平均エネルギーがｎk種類あり、連立一次方程式の係数行列のランクが落ちていなければ、連立一次方程式を解くことができ、ｎk個の変数の解を取得することができる。例えば、第４実施形態で示した例では、２種類の平均エネルギーに対応する線減弱係数が得られたのであるから、被検体を構成する物質が軟部組織と骨との２種類であるとすると、連立一次方程式を解くことで、それぞれの物質（軟部組織、骨）の密度を取得することができる。
　また、線減弱係数は体積比率を用いて、数１８式のように書くこともできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　ここでｃkはｋ番目の物質の体積比率である。またμkはｋ番目の物質の線減弱係数であり、物質の密度を平均的な値に仮定すれば予め求めておくことができる。数１８式は変数の数がｎk個である連立一次方程式であり、放射線の平均エネルギーがｎk種類あり、連立一次方程式の係数行列のランクが落ちていなければ、連立一次方程式を解くことができ、ｎk個の変数の解を取得することができる。例えば、第４実施形態で示した例では、２種類の平均エネルギーに対応する線減弱係数が得られたのであるから、被検体を構成する物質が軟部組織と骨との２種類であるとすると、連立一次方程式を解くことで、それぞれの物質（軟部組織、骨）の体積比率を取得することができる。
　制御部１０５は、密度取得部５１０および体積比率取得部５２０の処理結果を表示装置１１０に表示させる。制御部１０５は、被検体を構成する物質の密度または物質の体積比率を表示装置１１０に表示させることが可能である。また、制御部１０５は、被検体を構成する物質の密度もしくは体積比率を示す情報を、第１実施形態で説明した平均光子数＜ｎ1＞、＜ｎ2＞に基づく画像と組み合わせて、診断用画像として表示装置１１０に表示させることも可能である。
　本実施形態によれば、管電圧を変化させた測定を行わず、所定の管電圧の下に照射された放射線のエネルギーを近似した複数の平均エネルギーに基づいて、被検体を構成する物質の密度もしくは体積比率を取得することができる。
　（その他の実施形態）
　本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
　本願は、２０１５年１２月２８日提出の日本国特許出願特願２０１５－２５７３２２を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (18)

  1. 　一定の管電圧に基づいて照射された放射線の検出結果に基づく測定情報を取得する検出手段と、
    　前記放射線を複数回検出した測定情報の積率に基づいて、前記放射線の第二の測定情報を取得する積率利用手段と、
    　前記放射線のエネルギー分布を近似するための複数のエネルギーを決定するエネルギー決定手段と、
    　前記複数のエネルギーのそれぞれに対応した光子数を、前記第二の測定情報に基づいて算出する算出手段と、
    　を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
  2. 　一定の管電圧に基づいて照射された放射線の検出結果に基づく測定情報を取得する検出手段と、
    　前記放射線を複数回検出した測定情報の積率に基づいて、前記放射線の第二の測定情報を取得する積率利用手段と、
    　前記放射線のエネルギー分布を近似するための複数のエネルギーを決定するエネルギー決定手段と、
    　前記複数のエネルギーのそれぞれに対応した光子数を、前記第二の測定情報に基づいて算出する算出手段と、
    　前記光子数に基づく画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、
    　を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
  3. 　前記積率利用手段は、前記測定情報の積率に基づいて、前記検出手段に入射した前記放射線の平均光子数を前記第二の測定情報として取得することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮影装置。
  4. 　前記算出手段は、前記複数のエネルギーと、前記測定情報の平均値および前記第二の測定情報とを用いて、前記複数のエネルギーのそれぞれに対応した光子数を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮影装置。
  5. 　前記エネルギー決定手段は、前記放射線のスペクトル分布を複数の領域に分割し、前記分割されたそれぞれの領域のスペクトル分布に基づくエネルギーの平均値を、前記放射線のエネルギー分布を近似するエネルギーとして決定することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮影装置。
  6. 　前記エネルギー決定手段は、被検体を構成する物質の吸収端のエネルギーに基づいて、前記放射線のスペクトル分布を複数の領域に複数に分割することを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影装置。
  7. 　前記光子数と、被検体を構成する物質の線減弱係数とを用いて、前記物質の長さを算出する物質長さ算出手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮影装置。
  8. 　前記光子数と、被検体を構成する物質の質量減弱係数とを用いて、前記物質の単位面積あたりの質量を算出する質量算出手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮影装置。
  9. 　前記表示制御手段は、前記物質の単位面積当たりの質量を前記表示手段に表示させることを特徴する請求項７に記載の放射線撮影装置。
  10. 　前記表示制御手段は、前記物質の長さを前記表示手段に表示させることを特徴する請求項８に記載の放射線撮影装置。
  11. 　放射線を照射する放射線発生手段および前記検出手段の動作を制御する撮影制御手段を更に備え、
    　前記撮影制御手段は、
    　一定の管電圧に基づいて前記放射線発生手段から前記放射線を照射させ、
    　前記検出手段を制御して、前記検出手段に入射した前記放射線の検出結果を一定時間毎に出力させて前記測定情報を取得することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
  12. 　請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放射線撮影装置と、
    　前記放射線撮影装置で取得された複数のエネルギーのそれぞれに対応した光子数に基づいて、前記複数のエネルギーのそれぞれに対応する線減弱係数を再構成する再構成手段と、
    　を備えることを特徴とするＣＴ装置。
  13. 　前記再構成された線減弱係数と、被検体を構成する物質の質量減弱係数とに基づいて、前記物質の密度を取得する密度取得手段を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載のＣＴ装置。
  14. 　前記再構成された線減弱係数と、被検体を構成する物質の線減弱係数とに基づいて、前記物質の体積比率を取得する体積比率取得手段を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載のＣＴ装置。
  15. 　前記再構成手段の処理結果を表示手段に表示させる表示制御手段を更に備え、
    　前記表示制御手段は、前記物質の密度または前記物質の体積比率を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１４に記載のＣＴ装置。
  16. 　検出手段により、一定の管電圧に基づいて照射された放射線を検出する工程と、
    　前記放射線を複数回検出した測定情報の積率に基づいて、前記放射線の第二の測定情報を取得する工程と、
    　前記放射線のエネルギー分布を近似するための複数のエネルギーを決定する工程と、
    　前記複数のエネルギーのそれぞれに対応した光子数を、前記測定情報および第二の測定情報に基づいて算出する工程と、
    　を有することを特徴とする放射線撮影方法。
  17. 　検出手段により、一定の管電圧に基づいて照射された放射線を検出する工程と、
    　前記放射線を複数回検出した測定情報の積率に基づいて、前記放射線の第二の測定情報を取得する工程と、
    　前記放射線のエネルギー分布を近似するための複数のエネルギーを決定する工程と、
    　前記複数のエネルギーのそれぞれに対応した光子数を、前記測定情報および第二の測定情報に基づいて算出する工程と、
    　前記光子数に基づく画像を表示手段に表示させる工程と、
    　を有することを特徴とする放射線撮影方法。
  18. 　コンピュータに、請求項１６または１７に記載の放射線撮影方法の各工程を実行させるためのプログラム。
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