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【発明の名称】 Ｘ線画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置
【発明者】 【氏名】黒田 義康

【氏名】郷野 誠
【要約】 【課題】高いｋＶ時でも人体の軟部のコントラストの高い画像を見れるようにする。

【解決手段】Ｘ線管２１から出射したＸ線を、直接的に又は被検体を透過させて、Ｂ側検出器列２７Ｂで検出する。一方、Ｘ線管２１から出射してフィルタ板２５を透過したＸ線を、直接的に又は被検体を透過させて、Ａ側検出器列２７Ａで検出する。そして、Ｂ側検出器列２７Ｂを通じて取得したデータとＡ側検出器列２７Ａを通じて取得したデータとを減算または加算して新たなデータを得て、その新たなデータを再構成して新たなＸ線画像を生成する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 短波長成分および長波長成分の両方を含むＸ線を用いて取得したデータと前記短波長成分よりも前記長波長成分を大きく減衰させたＸ線を用いて取得したデータとを減算または加算して得た新たなデータを再構成してＸ線画像を生成することを特徴とするＸ線画像生成方法。
【請求項２】 短波長成分および長波長成分の両方を含むＸ線を用いて撮影したＸ線画像と前記短波長成分よりも前記長波長成分を大きく減衰させたＸ線を用いて撮像したＸ線画像とを減算または加算して新たなＸ線画像を生成することを特徴とするＸ線画像生成方法。
【請求項３】 Ｘ線管と、そのＸ線管から出射したＸ線を直接的に又は被検体を透過させて検出する第１検出器列と、前記Ｘ線管から出射してフィルタ板または多層膜ミラーを透過したＸ線を直接的に又は被検体を透過させて検出する第２検出器列と、前記第１検出器列を通じて取得したデータと前記第２検出器列を通じて取得したデータとを減算または加算して新たなデータを得るデータ合成手段と、前記新たなデータを再構成してＸ線画像を生成する再構成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】 Ｘ線管と、そのＸ線管から出射したＸ線を直接的に又は被検体を透過させて検出する第１検出器列と、前記Ｘ線管から出射してフィルタ板または多層膜ミラーを透過したＸ線を直接的に又は被検体を透過させて検出する第２検出器列と、前記第１検出器列を通じて取得したデータを再構成して第１Ｘ線画像を生成すると共に前記第２検出器列を通じて取得したデータを再構成して第２Ｘ線画像を生成する再構成手段と、前記第１Ｘ線画像と前記第２Ｘ線画像とを減算または加算して新たなＸ線画像を得るＸ線画像合成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】 請求項３または請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線管から出射してフィルタ板または多層膜ミラーを透過したＸ線を直接的に又は被検体を透過させて検出する第２検出器列の代りに、前記Ｘ線管から出射してフィルタ板または多層膜ミラーを透過したＸ線を直接的に又は前記Ｘ線管から出射し被検体を透過し更にフィルタ板または多層膜ミラーを透過したＸ線を検出する第２検出器列を用いることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置（Ｃomputer Tomography）に関し、更に詳しくは、高電圧下（高いｋＶ時）でも人体の軟部のコントラストの高い画像を得ることが出来るＸ線画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２０は、Ｘ線ＣＴ装置で人体を撮影する状態を示す模式図である。Ｘ線管２１から出射されたＸ線Ｉは、直接的に又は人体Ｊを透過して、検出器列２７で検出される。なお、Ｊｈは人体Ｊの硬部（骨）であり、Ｊｓは人体Ｊの軟部（組織）である。図２１は、高いｋＶ時に検出器列２７で検出されるＸ線強度分布の模式図である。Ｘ線強度は、波長が短い成分である硬Ｘ線部Ｈの強度と波長が長い成分である軟Ｘ線部Ｎの強度の和からなっている。なお、Ｓは散乱部である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、硬Ｘ線部Ｈによれば人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストが高くなり、軟Ｘ線部Ｎによれば人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストが高くなる。図２１に示したように、検出器列２７で検出されるＸ線は、高いｋＶ時には、硬Ｘ線部Ｈと軟Ｘ線部Ｎの両方を含んでいる。従って、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を検出器列２７で得られているはずである。しかし、これにより得られるＸ線画像を見ると、硬Ｘ線部Ｈによる人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストの高さばかりが目立ち、軟Ｘ線部Ｎによる人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストが判りにくい問題点がある。そこで、本発明の目的は、高いｋＶ時でも人体の軟部のコントラストの高い画像を得ることが出来るＸ線画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】第１の観点では、本発明は、短波長成分および長波長成分の両方を含むＸ線を用いて取得したデータと前記短波長成分よりも前記長波長成分を大きく減衰させたＸ線を用いて取得したデータとを減算または加算して得た新たなデータを再構成してＸ線画像を生成することを特徴とするＸ線画像生成方法を提供する。短波長成分および長波長成分の両方を含むＸ線とは、硬Ｘ線部と軟Ｘ線部の両方を含むＸ線であり、このＸ線を用いて取得したデータは、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含むデータである。但し、これにより得られるＸ線画像を見ると、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストの高さばかりが目立ち、人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストは判りにくい。一方、前記短波長成分よりも前記長波長成分を大きく減衰させたＸ線とは、実質的に硬Ｘ線部のみのＸ線であり、このＸ線を用いて取得したデータは、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報のみのデータである。従って、このデータから得られたＸ線画像では、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストしか見えない。さて、上記第１の観点によるＸ線画像生成方法では、短波長成分および長波長成分の両方を含むＸ線を用いて取得したデータと前記短波長成分よりも前記長波長成分を大きく減衰させたＸ線を用いて取得したデータとを減算または加算して得た新たなデータを得るが、まず減算したデータは、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含むデータと人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報のみのデータの差分であるから、人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報のみのデータとなる。従って、これを再構成して得られるＸ線画像では、人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストだけを見ることが出来る。次に加算したデータは、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含むデータと人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報のみのデータの合計であるから、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報を強調したデータとなる。従って、これを再構成して得られるＸ線画像では、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストを特に強調して見ることが出来る。
【０００５】第２の観点では、本発明は、短波長成分および長波長成分の両方を含むＸ線を用いて撮影したＸ線画像と前記短波長成分よりも前記長波長成分を大きく減衰させたＸ線を用いて撮像したＸ線画像とを減算または加算して新たなＸ線画像を生成することを特徴とするＸ線画像生成方法を提供する。前述のように、短波長成分および長波長成分の両方を含むＸ線を用いて撮影したＸ線画像では、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストの高さばかりが目立ち、人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストは判りにくい。しかし、このＸ線画像は、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含むＸ線画像である。一方、前述のように、前記短波長成分よりも前記長波長成分を大きく減衰させたＸ線を用いて撮像したＸ線画像は、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報のみのＸ線画像である。さて、上記第２の観点によるＸ線画像生成方法では、短波長成分および長波長成分の両方を含むＸ線を用いて撮影したＸ線画像と前記短波長成分よりも前記長波長成分を大きく減衰させたＸ線を用いて撮像したＸ線画像とを減算または加算して新たなＸ線画像を生成するが、まず減算したＸ線画像は、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含むＸ線画像と人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報のみのＸ線画像の差分であるから、人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報のみのＸ線画像となる。従って、人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストだけを見ることが出来る。次に加算したＸ線画像は、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含むＸ線画像と人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報のみのＸ線画像の合計であるから、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報を強調したＸ線画像となる。従って、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストを特に強調して見ることが出来る。
【０００６】第３の観点では、本発明は、Ｘ線管と、そのＸ線管から出射したＸ線を直接的に又は被検体を透過させて検出する第１検出器列と、前記Ｘ線管から出射してフィルタ板または多層膜ミラーを透過したＸ線を直接的に又は被検体を透過させて検出する第２検出器列と、前記第１検出器列を通じて取得したデータと前記第２検出器列を通じて取得したデータとを減算または加算して新たなデータを得るデータ合成手段と、前記新たなデータを再構成してＸ線画像を生成する再構成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。上記第３の観点によるＸ線ＣＴ装置において、第１検出器列を通じて取得したデータは、短波長成分および長波長成分の両方を含むＸ線を用いて取得したデータに相当する。また、第２検出器列を通じて取得したデータは、前記短波長成分よりも前記長波長成分を大きく減衰させたＸ線を用いて取得したデータに相当する。よって、上記第１の観点によるＸ線画像生成方法を好適に実施でき、人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストだけを見ることが出来る。また、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストを特に強調して見ることが出来る。
【０００７】第４の観点では、本発明は、Ｘ線管と、そのＸ線管から出射したＸ線を直接的に又は被検体を透過させて検出する第１検出器列と、前記Ｘ線管から出射してフィルタ板または多層膜ミラーを透過したＸ線を直接的に又は被検体を透過させて検出する第２検出器列と、前記第１検出器列を通じて取得したデータを再構成して第１Ｘ線画像を生成すると共に前記第２検出器列を通じて取得したデータを再構成して第２Ｘ線画像を生成する再構成手段と、前記第１Ｘ線画像と前記第２Ｘ線画像とを減算または加算して新たなＸ線画像を得るＸ線画像合成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。上記第４の観点によるＸ線ＣＴ装置において、第１検出器列を通じて取得したデータを再構成した第１Ｘ線画像は、短波長成分および長波長成分の両方を含むＸ線を用いて取得したデータを再構成したＸ線画像に相当する。また、第２検出器列を通じて取得したデータを再構成した第２Ｘ線画像は、前記短波長成分よりも前記長波長成分を大きく減衰させたＸ線を用いて取得したデータを再構成したＸ線画像に相当する。よって、上記第２の観点によるＸ線画像生成方法を好適に実施でき、人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストだけを見ることが出来る。また、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストを特に強調して見ることが出来る。
【０００８】第５の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線管から出射してフィルタ板または多層膜ミラーを透過したＸ線を直接的に又は被検体を透過させて検出する第２検出器列の代りに、前記Ｘ線管から出射してフィルタ板または多層膜ミラーを透過したＸ線を直接的に又は前記Ｘ線管から出射し被検体を透過し更にフィルタ板または多層膜ミラーを透過したＸ線を検出する第２検出器列を用いることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。前記第３の観点または前記第４の観点のＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線管と被検体の間にフィルタ板または多層膜ミラーを設置したが、上記第５の観点のＸ線ＣＴ装置のように被検体と検出器列の間にフィルタ板または多層膜ミラーを設置しても等価である。前者では後者に比べて被検体の被曝量が少なくなる利点があり、後者では前者に比べてフィルタ板または多層膜ミラーの設置が容易になる利点がある。
【０００９】なお、上記第３の観点から上記第５の観点のＸ線ＣＴ装置において、第１検出器列と第２検出器列とは、物理的（空間的）に別個の検出器列であってもよいが、物理的（空間的）には同一の検出器列であって論理的（時間的）に別個の検出器列であってもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図に示す本発明の実施の形態により本発明をさらに詳しく説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１１】−第１の実施形態−図１は、この発明の第１の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１００の構成ブロック図である。このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、撮影テーブル１０と、走査ガントリ２０とを具備している。前記操作コンソール１は、操作者の指示入力や情報入力などを受け付ける入力装置２と、本発明にかかるマルチコントラスト撮影処理（後述する）や通常の撮影処理などを実行する制御を行う中央処理装置３と、制御信号などを前記撮影テーブル１０や前記走査ガントリ２０とやり取りする制御インタフェース４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５と、前記データから再構成して得たＸ線画像を表示するＣＲＴ６と、プログラムやデータやＸ線画像を記憶する記憶装置７とを具備している。前記撮影テーブル１０は、被検体を乗せて体軸方向に移動させる。前記走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、コリメータコントローラ２４と、前記Ｘ線管２１から出射されたＸ線を透過させる際にその短波長成分よりも長波長成分を大きく減衰させるフィルタ板２５と、Ｘ線の透過経路中に前記フィルタ板２５を入れたりＸ線の透過経路中から前記フィルタ板２５を出したりする制御を行うフィルタ板コントローラ２６と、２列の検出器列をもつ検出器アレイ２７と、データ収集部２８と、被検体の体軸の回りにＸ線管２１などを回転させる回転コントローラ２９とを具備している。
【００１２】図２は、上記Ｘ線ＣＴ装置１００の要部構成図である。Ｘ線管２１は、Ｘ線を出射する。コリメータ２３は、スリットによりＸ線を偏平なＸ線ビームＩｏにする。検出器アレイ２７は、いわゆるツインデテクタであり、Ａ側検出器列２７ＡとＢ側検出器列２７Ｂからなっている。フィルタ板２５は、Ｘ線の波長の短い成分を波長の長い成分より大きく減衰させる物質で作られた板(例えばアルミ板)であり、通常の撮影処理のときはＸ線ビームＩｏの透過経路から出され、本発明にかかるマルチコントラスト撮影処理のときはＡ側検出器列２７Ａに入射するＸ線ビームの透過経路に入れられる。すなわち、マルチコントラスト撮影処理のときは、前記Ａ側検出器列２７Ａには、前記フィルタ板２５を透過したＡ側Ｘ線ビームＩＡが入射する。また、前記Ｂ側検出器列２７Ｂには、前記フィルタ板２５を透過しないＢ側Ｘ線ビームＩＢが入射する（つまり、Ｘ線ビームＩｏがそのまま入射する）。
【００１３】図３の（ａ）はＡ側Ｘ線ビームＩＡの強度の波長特性図であり、図３の（ｂ）はＢ側Ｘ線ビームＩＢの強度の波長特性図である。Ｂ側Ｘ線ビームＩＢは、Ｘ線ビームＩｏがそのまま入射するので、高いｋＶ時には、短波長成分および長波長成分の両方を含んでいる。Ａ側Ｘ線ビームＩＡは、フィルタ板２５により短波長成分よりも長波長成分が大きく減衰しているので、実質的に短波長成分のみになっている。
【００１４】図４は、上記Ｘ線ＣＴ装置１００で人体Ｊを撮影する状態を示す模式図である。Ａ側Ｘ線ビームＩＡ，Ｂ側Ｘ線ビームＩＢは、直接的に又は人体Ｊを透過して、Ａ側検出器列２７Ａ，Ｂ側検出器列２７Ｂでそれぞれ検出される。なお、Ｊｈは人体Ｊの硬部（骨）であり、Ｊｓは人体Ｊの軟部（組織）である。
【００１５】図５の（ａ）はＡ側検出器列２７Ａで検出されるＸ線強度分布の模式図であり、図５の（ｂ）はＢ側検出器列２７Ｂで検出されるＸ線強度分布の模式図である。Ａ側検出器列２７Ａで検出されるＸ線強度は、波長が短い成分である硬Ｘ線部Ｈの強度のみからなっている。なお、Ｓは散乱部である。Ｂ側検出器列２７Ｂで検出されるＸ線強度は、波長が短い成分である硬Ｘ線部Ｈの強度と波長が長い成分である軟Ｘ線部Ｎの強度の和からなっている。なお、Ｓは散乱部である。
【００１６】図６は、上記Ｘ線ＣＴ装置１００のマルチコントラスト撮影処理のフローチャートである。ステップＱ１では、ピッチ１のヘリカルスキャンを行い、データＤＡｎ，ＤＢｎを得る。ここで、ピッチ１のヘリカルスキャンとは、Ａ側検出器列２７Ａを進行方向前側として体軸方向に移動しながらヘリカルスキャンを行う場合に、Ｂ側検出器列２７Ｂの位置が１回転前のＡ側検出器列２７Ａの位置に一致するようなピッチでのヘリカルスキャンをいう。また、データＤＡｎ，ＤＢｎにおける添字ｎは、ヘリカルスキャンの回転番号を意味する。従って、データＤＡnー1 とデータＤＢｎは、同じ空間位置で得られたデータとなる。
【００１７】ステップＱ２では、データＤＡｎ，ＤＢｎに前処理を施し、データProjＡｎ，ProjＢｎを求める。これらデータProjＡｎ，ProjＢｎは、いわゆる投影データである。ステップＱ３では、差分データSubnおよび合計データTotnを求める。
Subn＝ProjＢｎ−ｋ・ProjＡn-1Totn＝ProjＢｎ＋ｋ・ProjＡn-1（荷重係数ｋは経験的に定める）
ステップＱ４では、データProjＡｎ，ProjＢｎ，Subn，Totnにそれぞれ再構成演算を施して、Ｘ線画像ImgＡn，ImgＢn，ImgＳn，ImgＴnを求める。
【００１８】前記Ｘ線画像ImgＡnは、実質的に硬Ｘ線部ＨのみのＡ側Ｘ線ビームＩＡを用いて取得したデータProjＡｎから生成されたＸ線画像であり、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストだけが見える。前記Ｘ線画像ImgＢnは、硬Ｘ線部Ｈと軟Ｘ線部Ｎの両方を含むＢ側Ｘ線ビームＩＢを用いて取得したデータProjＢｎから生成されたＸ線画像であり、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含んでいるが、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストの高さばかりが目立ち、人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストは判りにくい。前記Ｘ線画像ImgＳnは、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含むデータProjＢｎと人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報のみのデータProjＡn-1 の差分である、人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報のみのデータSubnから生成されたＸ線画像であり、高いｋＶ時でも人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストを見ることが出来る。前記Ｘ線画像ImgＴnは、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含むデータProjＢｎと人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報のみのデータProjＡn-1 の合計である、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報を強調したデータTotnから生成されたＸ線画像であり、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストを特に強調して見ることが出来る。
【００１９】−第２の実施形態−第２の実施形態は、上記第１の実施形態のマルチコントラスト撮影処理（図６）の代りに、図７に示すマルチコントラスト撮影処理を行うものである。
【００２０】図７は、第２の実施形態にかかるマルチコントラスト撮影処理のフローチャートである。ステップＰ１では、任意ピッチのヘリカルスキャンを行い、データＤＡｎ，ＤＢｎを得る。ステップＰ２では、データＤＡｎ，ＤＢｎに前処理および再構成演算を施して、Ｘ線画像ImgＡ(z)，ImgＢ(z)を求める。ここで、ｚは、Ｘ線画像を生成する体軸方向の位置であり、Ｘ線画像ImgＡ(z)，ImgＢ(z)の両方のｚ位置を合せる必要がある。ステップＰ３では、差分Ｘ線画像ImgＳ(z)および合計Ｘ線画像ImgＴ(z)を求める。
ImgＳ(z)＝ImgＢ(z)−ｋ・ImgＡ(z)ImgＴ(z)＝ImgＢ(z)＋ｋ・ImgＡ(z)（荷重係数ｋは経験的に定める）
前記Ｘ線画像ImgＡ(z)は、実質的に硬Ｘ線部ＨのみのＡ側Ｘ線ビームＩＡを用いて取得したデータＤＡｎから生成されたＸ線画像であり、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストだけが見える。前記Ｘ線画像ImgＢ(z)は、硬Ｘ線部Ｈと軟Ｘ線部Ｎの両方を含むＢ側Ｘ線ビームＩＢを用いて取得したデータＤＢｎから生成されたＸ線画像であり、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含んでいるが、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストの高さばかりが目立ち、人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストは判りにくい。前記Ｘ線画像ImgＳ(z)は、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含むＸ線画像ImgＢ(z)と人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報のみのＸ線画像ImgＡ(z)の差分であり、高いｋＶ時でも人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストを見ることが出来る。前記Ｘ線画像ImgＴ(z)は、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含むＸ線画像ImgＢ(z)と人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報のみのＸ線画像ImgＡ(z)の合計であり、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストを強調して見ることが出来る。
【００２１】−第３の実施形態−図８に示す如きフィルタ板切換機構３０を用いてもよい。このフィルタ板切換機構３０は、減衰波長特性の異なる第１フィルタ板３１，第２フィルタ板３２および第３フィルタ板３３と、それらフィルタ板３１〜３３を保持する回転ホルダ３５と、その回転ホルダ３５を回転させるモータ３６とを具備している。また、回転ホルダ３５の一辺は透過部３４になっている。マルチコントラスト撮影処理を行なう時は、フィルタ板３１〜３３の中から撮影条件にあったものを選び、モータ３６により回転ホルダ３５を回転させて、そのフィルタ板をＸ線透過経路中に入れる。また、通常の撮影を行なう時は、モータ３６により回転ホルダ３５を回転させて、透過部３４をＸ線透過経路中に合せる。
【００２２】−第４の実施形態−図９に示すように、Ａ側検出器列２７ＡとＢ側検出器列２７ＢとＣ側検出器列２７Ｃとをもつ検出器アレイを用い、Ａ側検出器列２７Ａにはフィルタ板２５ａとフィルタ板２５ｂの両方を透過させたＸ線ビームを入射させ、Ｂ側検出器列２７Ｂにはフィルタ板２５ｂのみを透過させたＸ線ビームを入射させ、Ｃ側検出器列２７Ｃにはフィルタ板を透過させないＸ線ビームを入射させるようにしてもよい。この場合、Ａ側検出器列２７ＡとＢ側検出器列２７ＢとＣ側検出器列２７Ｃの任意の２つを選び、それら検出器列で得たデータを減算または加算し再構成してＸ線画像を生成するか、あるいは、それら検出器列で得たデータを再構成して得たＸ線画像を減算または加算してＸ線画像を生成する。
【００２３】−第５の実施形態−上記の実施形態ではＸ線管と被検体の間にフィルタ板を設置する代りに、図１０に示すように、被検体（人体）ＪとＡ側検出器列２７Ａの間にフィルタ板２５を設置しても等価である。
【００２４】−第６の実施形態−第６の実施形態として、上記第１の実施形態から上記第５の実施形態のようにコリメータと検出器アレイの間にフィルタ板を設置する代わりに、図１１に示すようにＸ線管２１とコリメータ２３の間にフィルタ板２５を設置してもよい。
【００２５】−第７の実施形態−第７の実施形態では、前記フィルタ板の代わりに多層膜ミラーを用いる。図１２に、この発明の第７の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１００の構成ブロック図を示す（図１との対応部分に同一符号を付す）。本実施形態のＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、撮影テーブル１０と、走査ガントリ２０とを具備している。前記操作コンソール１は、操作者の指示入力や情報入力などを受け付ける入力装置２と、本発明にかかるマルチコントラスト撮影処理や通常の撮影処理などを実行する制御を行う中央処理装置３と、制御信号などを前記撮影テーブル１０や前記走査ガントリ２０とやり取りする制御インタフェース４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５と、前記データから再構成して得たＸ線画像を表示するＣＲＴ６と、プログラムやデータやＸ線画像を記憶する記憶装置７とを具備している。前記撮影テーブル１０は、被検体を乗せて体軸方向に移動させる。前記走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、コリメータコントローラ２４と、前記Ｘ線管２１から出射されたＸ線のうちの長波長成分（軟Ｘ線）のみを反射させ短波長成分は透過させる多層膜ミラー４５と、Ｘ線の透過経路中に前記多層膜ミラー４５を入れたりＸ線の透過経路中から前記多層膜ミラー４５を出したりする制御を行う多層膜ミラーコントローラ４６と、２列の検出器列をもつ検出器アレイ２７と、データ収集部２８と、被検体の体軸の回りにＸ線管２１などを回転させる回転コントローラ２９とを具備している。
【００２６】図１３は、上記Ｘ線ＣＴ装置１００の要部構成図である。Ｘ線管２１は、Ｘ線を出射する。コリメータ２３は、スリットによりＸ線を偏平なＸ線ビームにする。検出器アレイ２７は、いわゆるツインデテクタであり、Ａ側検出器列２７ＡとＢ側検出器列２７Ｂからなっている。多層膜ミラー４５は、後述の軟Ｘ線多層膜ミラーであり、通常の撮影処理のときはＸ線ビームの透過経路から出され、本発明にかかるマルチコントラスト撮影処理のときはＡ側検出器列２７Ａに入射するＸ線ビームの透過経路に入れられる。すなわち、マルチコントラスト撮影処理のときは、前記Ａ側検出器列２７Ａには、前記多層膜ミラー４５を透過したＡ側Ｘ線ビームＩＡが入射する。また、前記Ｂ側検出器列２７Ｂには、前記多層膜ミラー４５を透過しないＢ側Ｘ線ビームＩＢが入射する。
【００２７】軟Ｘ線多層膜ミラーは、２種類の多層膜材料よりなる膜を、軟Ｘ線の波長オーダーの厚さで複数層交互に積層した多層膜からなる。多層膜の作製には、真空蒸着法、各種スパッタ法、ＣＶＤ法などが用いられる。多層膜表面に入射した軟Ｘ線は多層膜の各界面で反射するが、１界面当たりの反射率は１％以下のわずかなものである。この各界面での反射光が強め合いの干渉条件となるように膜周期を構成することにより、高反射率を得ることができる。軟Ｘ線多層膜ミラーの表面にＸ線ビームを入射すると、その長波長成分(軟Ｘ線)は反射し、短波長成分（硬Ｘ線）は透過する。従って、軟Ｘ線多層膜ミラーを長波長成分と短波長成分の両方を含むＸ線ビームの経路の上流に配置することで、その経路の下流では長波長成分が大きく減衰し短波長成分が支配的になったＸ線ビームが得られる。軟Ｘ線多層膜ミラーを透過する短波長成分の透過率は、前記フィルタ板を透過する短波長成分の透過率に比べて大きい。また、軟Ｘ線多層膜ミラーは、多層膜の材料や作製方法によって、反射するＸ線ビームの波長や反射率を変えられる。
【００２８】図１４の（ａ）は本実施形態におけるＡ側Ｘ線ビームＩＡの強度の波長特性図であり、図１４の（ｂ）はＢ側Ｘ線ビームＩＢの強度の波長特性図である。Ｂ側Ｘ線ビームＩＢは、高いｋＶ時には、短波長成分および長波長成分の両方を含んでいる。Ａ側Ｘ線ビームＩＡは、多層膜ミラー４５で長波長成分が反射されたことによって短波長成分に比べて長波長成分が大きく減衰しているため、実質的に短波長成分のみになっている。図１４の（ｃ）は前記フィルタ板２５を透過したＡ側Ｘ線ビームＩＡの強度の波長特性図の一例である。図１４の（ａ）と（ｃ）から、前記フィルタ板２５を透過した短波長成分と比べて、多層膜ミラー４５を透過した短波長成分が大きいことが分かる。
【００２９】図１５は、上記Ｘ線ＣＴ装置１００で人体Ｊを撮影する状態を示す模式図である。Ａ側Ｘ線ビームＩＡ，Ｂ側Ｘ線ビームＩＢは、直接的に又は人体Ｊを透過して、Ａ側検出器列２７Ａ，Ｂ側検出器列２７Ｂでそれぞれ検出される。なお、Ｊｈは人体Ｊの硬部（骨）であり、Ｊｓは人体Ｊの軟部（組織）である。
【００３０】図１６の（ａ）はＡ側検出器列２７Ａで検出されるＸ線強度分布の模式図であり、図１６の（ｂ）はＢ側検出器列２７Ｂで検出されるＸ線強度分布の模式図である。Ａ側検出器列２７Ａで検出されるＸ線強度は、波長が短い成分である硬Ｘ線部Ｈの強度のみからなっている。なお、Ｓは散乱部である。Ｂ側検出器列２７Ｂで検出されるＸ線強度は、波長が短い成分である硬Ｘ線部Ｈの強度と波長が長い成分である軟Ｘ線部Ｎの強度の和からなっている。なお、Ｓは散乱部である。
【００３１】図１７は、上記Ｘ線ＣＴ装置１００のマルチコントラスト撮影処理のフローチャートである。ステップＱ１では、ピッチ１のヘリカルスキャンを行い、データＤＡｎ，ＤＢｎを得る。ここで、ピッチ１のヘリカルスキャンとは、Ａ側検出器列２７Ａを進行方向前側として体軸方向に移動しながらヘリカルスキャンを行う場合に、Ｂ側検出器列２７Ｂの位置が１回転前のＡ側検出器列２７Ａの位置に一致するようなピッチでのヘリカルスキャンをいう。また、データＤＡｎ，ＤＢｎにおける添字ｎは、ヘリカルスキャンの回転番号を意味する。従って、データＤＡnー1 とデータＤＢｎは、同じ空間位置で得られたデータとなる。
【００３２】ステップＱ２では、データＤＡｎ，ＤＢｎに前処理を施し、データProjＡｎ，ProjＢｎを求める。これらデータProjＡｎ，ProjＢｎは、いわゆる投影データである。ステップＱ３では、差分データSubnおよび合計データTotnを求める。
Subn＝ProjＢｎ−ｋ・ProjＡn-1Totn＝ProjＢｎ＋ｋ・ProjＡn-1（荷重係数ｋは経験的に定める）
ステップＱ４では、データProjＡｎ，ProjＢｎ，Subn，Totnにそれぞれ再構成演算を施して、Ｘ線画像ImgＡn，ImgＢn，ImgＳn，ImgＴnを求める。
【００３３】前記Ｘ線画像ImgＡnは、実質的に硬Ｘ線部ＨのみのＡ側Ｘ線ビームＩＡを用いて取得したデータProjＡｎから生成されたＸ線画像であり、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストだけが見える。前記Ｘ線画像ImgＢnは、硬Ｘ線部Ｈと軟Ｘ線部Ｎの両方を含むＢ側Ｘ線ビームＩＢを用いて取得したデータProjＢｎから生成されたＸ線画像であり、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含んでいるが、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストの高さばかりが目立ち、人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストは判りにくい。前記Ｘ線画像ImgＳnは、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含むデータProjＢｎと人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報のみのデータProjＡn-1 の差分である、人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報のみのデータSubnから生成されたＸ線画像であり、高いｋＶ時でも人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストを見ることが出来る。前記Ｘ線画像ImgＴnは、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含むデータProjＢｎと人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報のみのデータProjＡn-1 の合計である、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報を強調したデータTotnから生成されたＸ線画像であり、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストを特に強調して見ることが出来る。
【００３４】前述の通り、軟Ｘ線多層膜ミラーを透過する硬Ｘ線の透過率は、フィルタ板を透過する硬Ｘ線の透過率に比べて大きい。従って、フィルタ板２５の代わりに多層膜ミラー４５を使用することにより、硬Ｘ線の利用効率を向上することができる。また、前述の通り、軟Ｘ線多層膜ミラーは材料や作製方法によって反射する軟Ｘ線の波長や反射率が変化する。従って、材料や作製方法の異なる多層膜ミラー４５を使用することで、マルチコントラスト撮影におけるＡ側Ｘ線ビームの強度の波長特性を選択でき、より撮影条件に適した波長特性を有するＸ線ビームによる撮影が可能になる。
【００３５】−第８の実施形態−第８の実施形態は、上記第７の実施形態のマルチコントラスト撮影処理（図１７）の代りに、図１８に示すマルチコントラスト撮影処理を行うものである。
【００３６】図１８は、第８の実施形態にかかるマルチコントラスト撮影処理のフローチャートである。ステップＰ１では、任意ピッチのヘリカルスキャンを行い、データＤＡｎ，ＤＢｎを得る。ステップＰ２では、データＤＡｎ，ＤＢｎに前処理および再構成演算を施して、Ｘ線画像ImgＡ(z)，ImgＢ(z)を求める。ここで、ｚは、Ｘ線画像を生成する体軸方向の位置であり、Ｘ線画像ImgＡ(z)，ImgＢ(z)の両方のｚ位置を合せる必要がある。ステップＰ３では、差分Ｘ線画像ImgＳ(z)および合計Ｘ線画像ImgＴ(z)を求める。
ImgＳ(z)＝ImgＢ(z)−ｋ・ImgＡ(z)ImgＴ(z)＝ImgＢ(z)＋ｋ・ImgＡ(z)（荷重係数ｋは経験的に定める）
前記Ｘ線画像ImgＡ(z)は、実質的に硬Ｘ線部ＨのみのＡ側Ｘ線ビームＩＡを用いて取得したデータＤＡｎから生成されたＸ線画像であり、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストだけが見える。前記Ｘ線画像ImgＢ(z)は、硬Ｘ線部Ｈと軟Ｘ線部Ｎの両方を含むＢ側Ｘ線ビームＩＢを用いて取得したデータＤＢｎから生成されたＸ線画像であり、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含んでいるが、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストの高さばかりが目立ち、人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストは判りにくい。前記Ｘ線画像ImgＳ(z)は、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含むＸ線画像ImgＢ(z)と人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報のみのＸ線画像ImgＡ(z)の差分であり、高いｋＶ時でも人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストを見ることが出来る。前記Ｘ線画像ImgＴ(z)は、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報と人体Ｊの軟部Ｊｓのコントラストについての情報の両方を含むＸ線画像ImgＢ(z)と人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストについての情報のみのＸ線画像ImgＡ(z)の合計であり、人体Ｊの硬部Ｊｈのコントラストを強調して見ることが出来る。
【００３７】−第９の実施形態−図１９に示す如き多層膜ミラー切換機構５０を用いてもよい。この多層膜ミラー切換機構５０は、反射波長特性の異なる第１多層膜ミラー５１，第２多層膜ミラー５２および第３多層膜ミラー５３と、それら多層膜ミラー５１〜５３を保持する回転ホルダ５５と、その回転ホルダ５５を回転させるモータ５６とを具備している。また、回転ホルダ５５の一辺は透過部５４になっている。マルチコントラスト撮影処理を行なう時は、多層膜ミラー５１〜５３の中から撮影条件にあったものを選び、モータ５６により回転ホルダ５５を回転させて、その多層膜ミラーをＸ線透過経路中に入れる。また、通常の撮影を行なう時は、モータ５６により回転ホルダ５５を回転させて、透過部５４をＸ線透過経路中に合せる。
【００３８】
【発明の効果】本発明のＸ線画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、高電圧下（高いｋＶ時）でも人体の軟部のコントラストの高い画像を得ることが出来る。
【出願人】 【識別番号】０００１２１９３６
【氏名又は名称】ジーイー横河メディカルシステム株式会社
【出願日】 平成１０年（１９９８）１１月１６日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】有近 紳志郎
【公開番号】 特開平１１−２６７１２０
【公開日】 平成１１年（１９９９）１０月５日
【出願番号】 特願平１０−３２４８１１