JP2010142478A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線管の管電圧をビュー単位で高速に切り換えるデュアルエネルギー撮影による画像を精度よく高画質に得る。
【解決手段】低い管電圧によるプロジェクションにおいて、基になった透過Ｘ線の検出信号強度がしきい値以下である補正対象データPL(is,vc)〜PL(ie,vc)を、ビューが補正対象データのビューｖｃに近接するビューｖｒである、高い管電圧によるプロジェクションにおける対応データPH(is,vr)〜PH(ie,vr)やその近接データを基に補正する。例えば、補正対象データを、対応データに近接するデータの代表値avePLに対する補正対象データに近接するデータの代表値avePHの比Kを対応データに乗算してなるデータに置換する。
【選択図】図７

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ(Computed Tomography)装置に関し、特にデュアルエネルギー(dual energy)撮影に関する。

Ｘ線ＣＴ装置を用いたデュアルエネルギー撮影方法が知られている。その１つとして、Ｘ線管の管電圧を高い管電圧と低い管電圧とに数ビュー(view)単位で繰り返し切り換えながら被検体にＸ線を照射して、複数ビューにて被検体の透過Ｘ線を検出器で検出し、透過Ｘ線の検出信号強度に基づく上記複数ビューのプロジェクション(projection)を用いていわゆるデュアルエネルギー画像を生成する方法がある（例えば、特許文献１，図４等参照）。
特開２００８−２７９１５３号公報

ところで、デュアルエネルギー撮影では、生成画像の画質をよくするため、透過Ｘ線の検出信号強度におけるフォトンノイズを、高い管電圧のときと低い管電圧のときとで所定レベル以下にし、更には同レベルにすることが望ましい。そのため、管電圧が変わっても被検体に照射されるＸ線の線量が一定となるよう、高い管電圧のときよりも低い管電圧のときに管電流をより大きく設定するのが理想である。

一方、Ｘ線管の管電流は管電圧と違って高速での切換えが難しく、単一のＸ線管を用いる場合には、高い管電圧と低い管電圧とで管電流を大きく変えることができない場合がある。また、この場合に、仮に管電流を低い管電圧に合わせて設定すると、高い管電圧のときに被検体に照射するＸ線の線量が過多になり、被検体への被曝が増大するという問題がある。

そのため、デュアルエネルギー撮影において、上記のように管電流を大きく変えることができない事情がある場合には、低い管電圧のときに理想よりも低くなる電流値を設定することになり、低い管電圧側で被検体に照射するＸ線の線量が不足し、生成画像にアーチファクト(artifact)が発生する場合がある。

なお、線量不足による生成画像のアーチファクトを抑えるためのプロジェクション補正方法が種々提案されているが（例えば特許文献、特開２００１−１１２７４９号公報，特開２００４−２０８７１３号公報等参照）、これらの補正方法は単一の管電圧による撮影を対象としており、デュアルエネルギー撮影にそのまま適用しても生成画像を精度よく高画質に得ることは難しい。

本発明は、上記事情に鑑み、高い管電圧と低い管電圧とで管電流の差が小さいデュアルエネルギー撮影においても画像を精度よく高画質に得ることができるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

第１の観点では、本発明は、第１の管電圧と前記第１の管電圧より小さい第２の管電圧とにより被検体にＸ線を照射するＸ線管と、前記被検体の透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器による透過Ｘ線の検出信号強度に基づく複数ビューの投影データ（data）を用いて画像を生成する画像生成手段とを備えるＸ線ＣＴ装置であって、前記画像生成手段が、前記第２の管電圧による投影データＰＬを構成するデータの中で、基になった透過Ｘ線の検出信号強度が所定レベル（level）以下であるデータを特定する特定手段と、前記第１の管電圧による投影データＰＨを構成しており、前記特定されたデータの基になった透過Ｘ線と同一のパスおよび／または該パスに近接するパスを通る透過Ｘ線によるデータに基づいて、前記特定されたデータを補正する補正手段と、前記投影データＰＨと前記補正されたデータを含む投影データＰＬとを用いて画像を作成する作成手段とを備えるＸ線ＣＴ装置を提供する。

ここで、「１または数ビュー」は、１〜１０ビュー程度である。

「ビュー」は、Ｘ線管のビュー角度位置と、Ｘ線管がそのビュー角度位置に位置するときの時刻とにより規定される概念である。

「Ｘ線検出器」は、Ｘ線管から発生するＸ線ビーム(beam)の扇状に広がる方向に並ぶ複数のＸ線検出素子により構成される検出器列を１または複数有する。

「検出信号強度」は、ＡＤ(analog-digital)変換後ではカウント(count)数（値）ともいう。

「投影データ」は、例えば、いわゆるプロジェクション（データ）である。プロジェクションは、Ｘ線検出器の各Ｘ線検出素子における透過Ｘ線の検出信号強度を対数変換して得られる各チャネル（channel）のデータで構成されており、各チャネルのデータは、そのデータの基になった透過Ｘ線の検出信号強度が小さいほど大きい値を取る。

第２の観点では、本発明は、前記Ｘ線管が、管電圧を前記第１の管電圧と前記第２の管電圧とに１または数ビュー単位にて繰り返し切り換えながら前記被検体にＸ線を照射する上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第３の観点では、本発明は、前記補正手段が、ビューが前記特定されたデータと近接しており、チャネルが前記特定されたデータと同一である対応データおよび／または該対応データに近接するデータに基づいて前記特定されたデータを補正する上記第２の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第４の観点では、本発明は、前記第１の管電圧による投影データＰＨおよび前記第２の管電圧による投影データＰＬが、前記第１の管電圧による投影データと前記第２の管電圧による投影データの少なくとも一方に対してビュー方向における補間処理を行うことにより、同一の複数ビューについてそれぞれ得られる投影データであり、前記補正手段が、ビューおよびチャネルが前記特定されたデータと同一である対応データおよび／または該対応データに近接するデータに基づいて、前記特定されたデータを補正する上記第２の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第５の観点では、本発明は、前記補正手段が、前記対応データに近接する所定数のデータの代表値と前記特定されたデータに近接する所定数のデータの代表値との比に基づいて前記特定されたデータを補正する上記第３の観点または第４の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第６の観点では、本発明は、前記代表値が、平均値、中間値、最大値、および最小値のいずれかである上記第５の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第７の観点では、本発明は、前記補正手段が、前記特定されたデータを、前記比に基づく係数を前記対応データに乗算してなるデータに置換する上記第５の観点または第６の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第８の観点では、本発明は、前記補正手段が、前記特定されたデータを、前記比に基づく係数を前記対応データに近接するデータに乗算してなるデータに置換する上記第５の観点または第６の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第９の観点では、本発明は、前記所定レベルが、前記投影データＰＬまたは該投影データＰＬを構成するデータの基になる透過Ｘ線の検出信号強度に基づいて変化する上記第１の観点から第８の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第１０の観点では、本発明は、前記作成手段が、前記投影データＰＨに基づく画像と前記補正されたデータを含む投影データＰＬに基づく画像との比または差分を表す画像を作成する第１の観点から第９の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

「比または差分を表す画像」は、対応する画素間における画素値の比または差分をその画素と同じ位置の画素の画素値として作成される画像である。なお、比または差分を取る前に対象となる２画像の少なくとも一方の画素値をシフト(shift)変換またはリニア(linear)変換する場合を含む。

第１１の観点では、本発明は、前記作成手段が、前記投影データＰＨに基づいて第１の画像を再構成するとともに、前記補正されたデータを含む投影データＰＬに基づいて第２の画像を再構成し、前記第１および第２の画像を用いて前記比または差分を表す画像を作成する上記第１０の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第１２の観点では、本発明は、前記作成手段が、前記投影データＰＨと前記補正されたデータを含む投影データＰＬとを用いて所定の投影データを作成し、該所定の投影データに基づいて前記比または差分を表わす画像を再構成する上記第１０の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

本発明によれば、上記構成により、低い管電圧による投影データにおける、基になった透過Ｘ線の検出信号強度が小さい補正対象データを、高い管電圧による投影データにおける、補正対象データの対応データやその近接データを基に補正するので、透過Ｘ線の検出信号強度が大きいことから信頼性が高く、基になった透過Ｘ線のパスが補正対象データと略同じであることから本来得られるべきデータと強い相関関係を有するデータを用いて補正対象データを補正することができ、高い管電圧と低い管電圧とで管電流の差が小さいデュアルエネルギー撮影においても画像を精度よく高画質に得ることができる。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、本実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１００を示す構成図である。

このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール（console）１と、寝台装置１０と、走査ガントリ（gantry）２０とを具備している。

操作コンソール１は、ユーザ（user）の入力を受け付ける入力装置２と、デュアルエネルギー撮影を行うための各種の制御や画像を生成するための各種のデータ処理等を行う中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得したデータを収集するデータ収集バッファ（buffer）５と、画像を表示するモニタ（monitor）６と、プログラム（program）やデータ等を記憶する記憶装置７とを具備している。

寝台装置１０は、撮像対象Ｈを載せて走査ガントリ２０の開口部Ｂに入れ出しするテーブル（table）１２を具備している。テーブル１２は、寝台装置１０に内蔵するモータ（motor）で昇降および水平直線移動される。なお、ここでは、テーブル１２の直線移動方向をｚ方向、鉛直方向をｙ方向、ｚ方向およびｙ方向に垂直な水平方向をｘ方向とする。

走査ガントリ２０は、回転部１５と回転部１５を回転可能に支持する本体部２０ａとを有する。回転部１５には、Ｘ線管２１と、Ｘ線管２１を制御するＸ線コントローラ（controller）２２と、Ｘ線管２１から発生したコーンビーム（cone beam）Ｘ線を整形するコリメータ（collimator）２３と、Ｘ線検出素子がチャネル方向に複数配置された検出器列をｚ方向に複数配列してなるＸ線検出器２４と、Ｘ線検出器２４の出力を投影データに変換して収集するＤＡＳ（Data Acquisition System）２５と、Ｘ線コントローラ２２，コリメータ２３，ＤＡＳ２５の制御を行う回転部コントローラ２６とが搭載される。本体部２０ａは、制御信号などを操作コンソール１や寝台装置１０とやり取りする制御コントローラ２９を具備する。回転部１５と本体部２０ａとは、スリップリング（slip ring）３０を介して電気的に接続されている。

なお、走査ガントリは、本発明におけるＸ線照射・検出手段の実施形態の一例である。また、中央処理装置３は、本発明における特定手段、補正手段および作成手段を有する画像生成手段の実施形態の一例であり、これらの手段は中央処理装置３の機能により実現される。

これより、本実施形態におけるデュアルエネルギー撮影による画像生成処理について説明する。

図２は、本実施形態におけるデュアルエネルギー撮影による画像生成処理の一例を示すフロー(flow)図である。

ステップ(step)Ｓ１では、スキャン（scan）計画を立てる。ここで、ユーザが入力装置２を介して入力した情報を基に、デュアルエネルギー撮影に必要な諸種のスキャン条件を設定する。スキャン条件としては、例えば、スライス（slice）厚、スキャン範囲、切換え管電圧、管電流、回転部１５の１回転時間（回転速度）、テーブルスピード等がある。なお、切換え管電圧は、例えば、高い管電圧（第１の管電圧）ＨＶを１４０ｋＶ、低い管電圧（第２の管電圧）ＬＶを８０ｋＶに設定する。１回転時間は、例えば１秒に設定する。また、管電流は、例えば１２０ｍＡに設定する。

ステップＳ２では、設定されたスキャン条件に従ってスキャンを実行することによりデュアルエネルギー撮影を行う。まず、回転部１５を回転させる。次に、例えば図３に示すように、管電圧を高い管電圧ＨＶと低い管電圧ＬＶとに１ビュー単位で交互に切り換えながら、Ｘ線管２１の焦点ＦからのＸ線Ｘｂを被検体Ｈが置かれる撮像視野ＳＦＯＶに照射する。Ｘ線検出器２４は、各チャネルにおける被検体Ｈの透過Ｘ線の検出信号を出力する。ＤＡＳ２５は、その各チャネルの検出信号をビュー単位で収集してＡＤ変換し、検出信号強度に応じたカウント値を有するローデータ（raw data）をデータ収集バッファ５に送る。データ収集バッファ５は、そのローデータを記憶装置７に記憶する。なお、スキャンするビュー数は、例えば２０００ビュー程度とする。すなわち、高い管電圧ＨＶにより１０００ビュー程度、低い管電圧ＬＶにより１０００ビュー程度、データを収集する。

ステップＳ３では、管電圧毎に前処理を行う。まず、中央処理装置３が、指定された所定のスライス位置に対応する所定ビュー角度分のローデータを記憶装置７から読み出す。そして、読み出したローデータを高い管電圧ＨＶによるローデータと低い管電圧ＬＶによるローデータとに分け、それぞれに所定の前処理を行う。前処理としては、例えば、対数変換、ビームハードニング（beam hardening）補正、リファレンスチャネル（reference
channel）を用いたローデータの正規化（リファレンス補正）等がある。なお、ここでは、ローデータのカウント値を対数変換して得られるデータをプロジェクション（投影データ）と呼ぶ。また、高い管電圧ＨＶによるローデータを対数変換して得られるデータを高い管電圧ＨＶによるプロジェクション、低い管電圧ＬＶによるローデータを対数変換して得られるデータを低い管電圧ＬＶによるプロジェクションと呼ぶことにする。

ステップＳ４では、低い管電圧によるプロジェクションの補正を行う。この補正の内容については、後ほど詳しく説明する。

ステップＳ５では、管電圧毎に画像再構成処理を行う。すなわち、高い管電圧ＨＶによる所定ビュー角度分のプロジェクションを画像再構成処理して高い管電圧ＨＶによる断層像ＧＨを得る。また、低い管電圧ＬＶによる所定ビュー角度分のプロジェクションを画像再構成処理して低い管電圧ＬＶによる断層像ＧＬを得る。画像再構成処理には、例えばフィルタード・バックプロジェクション（filtered backprojection）を用いる。

ステップＳ６では、高い管電圧ＨＶによる断層像ＧＨと低い管電圧ＬＶによる断層像ＧＬとを用いてデュアルエネルギー画像ＤＧを作成する。デュアルエネルギー画像ＤＧとしては、例えば、断層像ＧＨと断層像ＧＬとの比を表す比画像、断層像ＧＨと断層像ＧＬとの差分を表す差分画像等がある。いずれも断層像中の物質を特定するのに有効な画像として知られている。なお、デュアルエネルギー画像は、高い管電圧によるプロジェクションと低い管電圧によるプロジェクションとを用いて所定のプロジェクションを作成し、その所定のプロジェクションを画像再構成処理しても同様に得られる。よって、デュアルエネルギー画像の作成手順は、本実施形態に限定されない。

ステップＳ７では、作成したデュアルエネルギー画像ＤＧをモニタ６に表示する。

ここで、ステップＳ４における低い管電圧によるプロジェクションの補正の内容について詳しく説明する。なお、ここでは、簡単化のため、単一の検出器列により収集されたデータに注目して説明する。また、ビュー番号をｖ、チャネル番号をｉで表し、低い管電圧ＬＶによるローデータのカウント値をＣＬ（ｉ，ｖ）、高い管電圧ＨＶによるプロジェクションのデータをＰＨ（ｉ，ｖ）、低い管電圧ＬＶによるプロジェクションのデータをＰＬ（ｉ，ｖ）でそれぞれ表す。

図４は、管電圧が低い管電圧ＬＶであるビュー番号ｖｃのビューのときに、Ｘ線ＸｂをＸ線管２１の焦点Ｆから被検体Ｈに照射したときに得られるローデータのカウント値ＣＬ（ｉ，ｖｃ）とプロジェクションＰＬ（ｉ，ｖｃ）を示す図である。

管電圧をビュー単位で高速に切り換えるデュアルエネルギー撮影の場合、前述したように、低い管電圧ＬＶのときに発生するＸ線Ｘｂの線量が少なくなるため、低い管電圧ＬＶによるローデータのカウント値ＣＬ（ｉ，ｖｃ）は、高い管電圧ＨＶの場合よりも全体的に小さくなる。ローデータの中でカウント値が非常に小さいチャネルのデータはフォトンノイズあるいはショットノイズ（shot noise）と呼ばれるノイズの影響を大きく受けるため、信頼性が低く、再構成画像のアーチファクトの原因となる場合が多い。そこで、低い管電圧ＬＶによるプロジェクションＰＬ（ｉ，ｖｃ）を構成する個々のデータすなわち各チャネルのデータの中で、基になったローデータでのカウント値ＣＬ（ｉ，ｖｃ）が所定のしきい値（所定レベル）ｔｈ以下となるデータＰＬ（ｉｓ，ｖｃ）〜ＰＬ（ｉｅ，ｖｃ）を補正する。

ただし、ここでの補正は、低い管電圧ＬＶによる断層像ＧＬだけ画質をよくするのではなく、目的の画像であるデュアルエネルギー画像ＤＧが精度よく高画質で得られるようにする。したがって、ここでの補正は、低い管電圧ＬＶによるプロジェクションＰＬ（ｉ，ｖ）に従来の補正方法を単純に適用するものではない。

図５は、低い管電圧によるプロジェクションの補正処理の一例を示すフロー図である。

ステップＳ４１では、低い管電圧によるプロジェクションＰＬ（ｉ，ｖ）が存在する範囲内において、注目ビューｖｃおよび注目チャネルｉｃを設定する。なお、このステップを２回目以降で実行するときは、設定済みのビューおよびチャネルを除いて設定する。

ステップＳ４２では、注目ビューｖｃおよび注目チャネルｉｃの低い管電圧によるローデータのカウント値ＣＬ（ｉｃ，ｖｃ）が、しきい値ｔｈ以下であるか否かを判定する。判定条件が成立する場合にはステップＳ４３に進み、判定条件が成立しない場合にはステップＳ４７に進む。

ステップＳ４３では、注目チャネルｉｃに続く連続したチャネルについて、ステップＳ４２と同様のしきい値判定処理を行い、例えば図４に示す補正対象データＰＬ（ｉｓ，ｖｃ）〜ＰＬ（ｉｅ，ｖｃ）を特定する。

ステップＳ４４では、高い管電圧ＨＶによるプロジェクションＰＨ（ｉ，ｖ）において、ビューが補正対象データのビューｖｃと近接しており、チャネルが補正対象データのチャネルｉｓ〜ｉｅと同一である、例えば図６に示す対応データＰＨ（ｉｓ，ｖｒ）〜ＰＨ（ｉｅ，ｖｒ）を特定する。ここでは、管電圧を１ビュー単位で切り換えてデータを収集しているので、近接するビューｖｒはｖｃ−１またはｖｃ＋１である。

ステップＳ４５では、対応データＰＨ（ｉｓ，ｖｒ）〜ＰＨ（ｉｅ，ｖｒ）を基に、補正用データＰＬ′（ｉｓ，ｖｃ）〜ＰＬ′（ｉｅ，ｖｃ）を算出する。

補正対象データは、通常、本来得られるべきデータとどの程度の誤差があるか分からないデータである。しかし、ビューが互いに同一であるまたは互いに近接している、高い管電圧によるプロジェクションと低い管電圧によるプロジェクションとにおいては、互いに同一であるまたは互いに近接するチャネル同士のデータは、略同じパス（path）を通る透過Ｘ線によるものと考えられる。したがって、対応データと補正対象データとの比は、対応データに近接するデータと補正対象データに近接するデータとの比に近い値を取ると推定できる。

そこで、例えば、図７に示すように、対応データＰＨ（ｉｓ，ｖｒ）〜ＰＨ（ｉｅ，ｖｒ）に、対応データに近接する所定数のデータの代表値と、補正対象データに近接する所定数のデータの代表値との比に基づく所定の係数Ｋを乗算して、補正用データＰＬ′（ｉｓ，ｖｃ）〜ＰＬ′（ｉｅ，ｖｃ）を算出する。代表値には、平均値、中間値、最小値、最大値等を用いることができるが、特にこれらに限定されない。

ここで、係数Ｋの算出方法を含む補正用データの算出方法について幾つか提案する。

次式は、第１の補正用データ算出方法を示す数式である。

第１の補正用データ算出方法では、対応データＰＨ（ｉｓ，ｖｒ）〜ＰＨ（ｉｅ，ｖｒ）に近接する前後各Δｉチャネル分のデータにおける平均値ａｖｅＰＨに対する、補正対象データＰＬ（ｉｓ，ｖｃ）〜ＰＬ（ｉｅ，ｖｃ）に近接する前後各Δｉチャネル分のデータにおける平均値ａｖｅＰＬの比を係数Ｋとし、この係数Ｋを対応データに乗算して補正用データＰＬ′（ｉ，ｖ），ｉ＝ｉｓ，…，ｉｅを算出する。ただし、Δｉはあまり大きすぎると、これら近接データの各チャネルに対応する透過Ｘ線のパスと、補正対象データのチャネルに対応する透過Ｘ線のパスとが殆ど同じであると見ることができなくなるので、１〜１０程度で設定する。なお、計算に用いるデータすなわち対応データおよび補正対象データに近接するデータは、前後同数でなくてもよく、また、前寄りΔｉチャネル分のデータだけ、あるいは後寄りΔｉチャネル分のデータだけとしてもよい。

次式は、第２の補正用データ算出方法を示す数式である。

第２の補正用データ算出方法では、対応データＰＨ（ｉｓ，ｖｒ）〜ＰＨ（ｉｅ，ｖｒ）に近接する前寄りΔｉチャネル分のデータにおける平均値ａｖｅＰＨｓに対する、補正対象データＰＬ（ｉｓ，ｖｃ）〜ＰＬ（ｉｅ，ｖｃ）に近接する前寄りΔｉチャネル分のデータにおける平均値ａｖｅＰＬｓの比と、対応データＰＨ（ｉｓ，ｖｒ）〜ＰＨ（ｉｅ，ｖｒ）に近接する後寄りΔｉチャネル分のデータにおける平均値ａｖｅＰＨｅに対する、補正対象データＰＬ（ｉｓ，ｖｃ）〜ＰＬ（ｉｅ，ｖｃ）に近接する後寄りΔｉチャネル分のデータにおける平均値ａｖｅＰＬｅの比とを重み付け加算したものを係数Ｋとし、この係数Ｋを対応データに乗算して補正用データＰＬ′（ｉ，ｖ），ｉ＝ｉｓ，…，ｉｅを算出する。重み係数α，βは、常に一定であってもよいし、諸条件に従って変化させてもよい。

次式は、第３の補正用データ算出方法を示す数式である。この算出方法は、第２の補正用データ算出方法において、重み係数α，βを、チャネルの位置に応じて変化させる場合の算出方法である。

なお、より簡易的な方法として、対応データに近接するデータに所定の係数を乗算してなるデータを補正用データとして算出することもできる。また、１チャネル分の補正用データを補正対象データの各チャネルの補正用データとしてもよい。

ステップＳ４６では、補正対象データＰＬ（ｉｓ，ｖｃ）〜ＰＬ（ｉｅ，ｖｃ）を、補正用データＰＬ′（ｉｓ，ｖｃ）〜ＰＬ′（ｉｅ，ｖｃ）に置換して補正する。

ステップＳ４７では、予定しているすべてのビューおよびチャネルについて、ステップＳ４２およびＳ４３の補正対象を特定するための処理をしたかを判定する。判定条件が成立する場合にはこの補正処理を終了する。判定条件が成立しない場合にはステップＳ４１に進み、新たな注目チャネルもしくは注目ビューを設定して補正処理を継続する。

なお、デュアルエネルギー撮影による画像生成処理において、図８に示すように、ステップＳ４における低い管電圧ＬＶによるプロジェクションの補正を行う前に、管電圧毎のプロジェクションに対してビュー方向における補間処理（ステップＳ８）を行ってもよい。つまり、管電圧毎に、データが収集できなかった欠落したビューについて、その前後のビューのローデータもしくはプロジェクションを重み付け加算処理することにより、高い管電圧ＨＶによるプロジェクションと低い管電圧ＬＶによるプロジェクションとを同一の複数ビューについて得るようにする。

この場合には、同一のビューについて、高い管電圧ＨＶによるプロジェクションと低い管電圧ＬＶによるプロジェクションとがあるので、ステップＳ４４において特定する対応データのビューｖｒは、補正対象データのビューｖｃに近接するビューではなくビューｖｃそのものにする方がよい。

このように、上記の実施形態によれば、低い管電圧によるプロジェクションにおける、基になった透過Ｘ線の検出信号強度が小さい補正対象データを、高い管電圧によるプロジェクションにおける、補正対象データの対応データやその近接データを基に補正するので、透過Ｘ線の検出信号強度（カウント値）が大きいことから信頼性が高く、基になった透過Ｘ線のパスが補正対象データと略同じであることから本来得られるべきデータと強い相関関係を有するデータを用いて補正対象データを補正することができ、高い管電圧と低い管電圧とで管電流の差が小さいデュアルエネルギー撮影においても画像を精度よく高画質に得ることができる。

また、上記の実施形態によれば、対応データに近接する所定数のデータの代表値と、補正対象データに近接する所定数のデータの代表値との比に基づく係数を、対応データに乗算して補正用データを求めているので、補正対象データに近接するデータを用いて線形補間等により補正用データを得る場合と比較して、本来得られるべきデータにより近い補正用データを得ることができる。

なお、低い管電圧によるプロジェクションの補正に関する上記の説明においては、単一の検出器列により収集されたデータに注目して説明したが、検出器列が複数あることを考慮する場合でも、同様の補正が行える。すなわち、補正対象データやその対応データを特定する際に、パラメータとしてビュー番号、チャネル番号の他に検出器列番号を加えるだけで、低い管電圧によるプロジェクションの補正を同様に行うことができる。

また、上記の実施形態では、補正対象データを特定する際のしきい値判定におけるしきい値ｔｈは固定しているが、低い管電圧によるプロジェクションあるいは、そのプロジェクションの基になった透過Ｘ線の検出信号強度に基づいて変化させてもよい。例えば、プロジェクションを構成するデータやその基になった検出信号強度のヒストグラム、チャネル方向における形状等に基づいてしきい値を変化させる。これにより、補正が必要なデータをより的確に特定できるので、精度の高い補正が期待できる。

また、上記の実施形態では、管電圧を１ビュー毎に切り換えているが、もちろん２以上のビュー単位で切り換えてもよい。高い管電圧によるビュー数と低い管電圧によるビュー数とは等しくなくてもよい。また、回転部１５をπ＋ファン角分または２π分回転させる毎に管電圧を高い管電圧と低い管電圧とに切り換えてもよい。

また、上記の実施形態では、単一のＸ線管を用いてデュアルエネルギー撮影を行っているが、Ｘ線の照射方向が互いに異なる複数のＸ線管を用いてデュアルエネルギー撮影を行ってもよい。この場合、第１のＸ線管は高い管電圧が設定され、第２のＸ線管は低い管電圧が設定されてもよい。

また、上記の実施形態では、高い管電圧によるプロジェクションのうち、補正対象データとビューが同一または近接するプロジェクションを構成しており、チャネルが補正対象データと同一である対応データまたはその近接データを用いて補正対象データを補正している。しかし、高い管電圧によるプロジェクションのうち、補正対象データのビューの対向ビューまたはその対向ビューに近接するビューのプロジェクションを構成しており、チャネルが補正対象データと同一である対応データまたはその近接するデータを用いても同様に補正することができる。要は、高い管電圧によるプロジェクションのうち、補正対象データの基になった透過Ｘ線のパスと同一のパスまたは近接するパスを通る透過Ｘ線によるデータであれば、それを基に補正対象データを補正することができる。

また、上記の実施形態では、高い管電圧によるプロジェクションから、低い管電圧によるプロジェクションにおける補正対象データの補正用データを推定して求めているが、より簡易的な方法として、例えば、低い管電圧によるプロジェクション側に、基になった透過Ｘ線の検出信号強度が小さいために大きくなったそのデータの値をより小さくする周知の補正方法（線形補間方法等）を適用し、その補正結果と同等の結果が得られる補正を高い管電圧によるプロジェクション側の対応するデータにも施す方法が考えられる。この方法によれば、高い管電圧によるプロジェクションと低い管電圧によるプロジェクションのいずれにも同様のデータ変更が加えられるので、高い管電圧によるプロジェクションと低い管電圧によるプロジェクションとで互いに対応するデータ間における値の比や差分が保たれ、精度を落とさずにアーチファクトを抑制したデュアルエネルギー画像を作成することができる。また、これにより、プロジェクションにおける空間分解能やノイズレベルが高い管電圧と低い管電圧とで同程度となるため、生成画像におけるアーチファクトを抑制することができる。

本実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置を示す構成図である。 本実施形態におけるデュアルエネルギー撮影による画像生成処理の一例を示すフロー図である。 各ビューと管電圧との対応関係を示す図である。 低い管電圧によるローデータのカウント値とプロジェクションを示す図である。 低い管電圧によるプロジェクションの補正処理の一例を示すフロー図である。 高い管電圧によるローデータのカウント値とプロジェクションを示す図である。 補正用データの算出方法の一例を示す図である。 本実施形態におけるデュアルエネルギー撮影による画像生成処理の他の一例を示すフロー図である。

符号の説明

１００ Ｘ線ＣＴ装置
１ 操作コンソール
２ 入力装置
３ 中央処理装置
５ データ収集バッファ
６ モニタ
７ 記憶装置
１０ 寝台装置
１２ テーブル
１５ 回転部
２０ 走査ガントリ
２０ａ 本体部
２１ Ｘ線管
２２ Ｘ線コントローラ
２３ コリメータ
２４ Ｘ線検出器
２５ ＤＡＳ
２６ 回転部コントローラ
２９ 制御コントローラ
３０ スリップリング
Ｂ 開口部
Ｈ 被検体

Claims (12)

1. 第１の管電圧と前記第１の管電圧より小さい第２の管電圧とにより被検体にＸ線を照射するＸ線管と、前記被検体の透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器による透過Ｘ線の検出信号強度に基づく複数ビューの投影データを用いて画像を生成する画像生成手段とを備えるＸ線ＣＴ装置であって、
   前記画像生成手段は、
   前記第２の管電圧による投影データＰＬを構成するデータの中で、基になった透過Ｘ線の検出信号強度が所定レベル以下であるデータを特定する特定手段と、
   前記第１の管電圧による投影データＰＨを構成しており、前記特定されたデータの基になった透過Ｘ線と同一のパスおよび／または該パスに近接するパスを通る透過Ｘ線によるデータに基づいて、前記特定されたデータを補正する補正手段と、
   前記投影データＰＨと前記補正されたデータを含む投影データＰＬとを用いて画像を作成する作成手段とを備えるＸ線ＣＴ装置。
2. 前記Ｘ線管は、管電圧を前記第１の管電圧と前記第２の管電圧とに１または数ビュー単位にて繰り返し切り換えながら前記被検体にＸ線を照射する請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記補正手段は、ビューが前記特定されたデータと近接しており、チャネルが前記特定されたデータと同一である対応データおよび／または該対応データに近接するデータに基づいて前記特定されたデータを補正する請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記第１の管電圧による投影データＰＨおよび前記第２の管電圧による投影データＰＬは、前記第１の管電圧による投影データと前記第２の管電圧による投影データの少なくとも一方に対してビュー方向における補間処理を行うことにより、同一の複数ビューについてそれぞれ得られる投影データであり、
   前記補正手段は、ビューおよびチャネルが前記特定されたデータと同一である対応データおよび／または該対応データに近接するデータに基づいて、前記特定されたデータを補正する請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記補正手段は、前記対応データに近接する所定数のデータの代表値と前記特定されたデータに近接する所定数のデータの代表値との比に基づいて前記特定されたデータを補正する請求項３または請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記代表値は、平均値、中間値、最大値、および最小値のいずれかである請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記補正手段は、前記特定されたデータを、前記比に基づく係数を前記対応データに乗算してなるデータに置換する請求項５または請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記補正手段は、前記特定されたデータを、前記比に基づく係数を前記対応データに近接するデータに乗算してなるデータに置換する請求項５または請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記所定レベルは、前記投影データＰＬまたは該投影データＰＬを構成するデータの基になる透過Ｘ線の検出信号強度に基づいて変化する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
10. 前記作成手段は、前記投影データＰＨに基づく画像と前記補正されたデータを含む投影データＰＬに基づく画像との比または差分を表す画像を作成する請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
11. 前記作成手段は、前記投影データＰＨに基づいて第１の画像を再構成するとともに、前記補正されたデータを含む投影データＰＬに基づいて第２の画像を再構成し、前記第１および第２の画像を用いて前記比または差分を表す画像を作成する請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置。
12. 前記作成手段は、前記投影データＰＨと前記補正されたデータを含む投影データＰＬとを用いて所定の投影データを作成し、該所定の投影データに基づいて前記比または差分を表わす画像を再構成する請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置。
    

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