JP2017119001A - 放射線撮影装置、放射線撮影方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】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を検出する複数の検出部を有する検出装置と、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、複数の検出部ごとの検出結果に基づいて計算する計算部と、を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は放射線撮影装置、放射線撮影方法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、被写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。被写体内部の部位（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。このように被写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、被写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、被写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、被写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写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を検出する複数の検出部を有する検出手段と、前記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、前記複数の検出部ごとの検出結果に基づいて計算する計算手段と、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を検出する複数の検出部を有する検出手段と、前記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、前記複数の検出部ごとの検出結果に基づいて計算する計算手段と、前記光子の数に基づく画像を生成する画像処理手段と、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写体の画像を生成することが可能になる。

実施形態に係る放射線撮影装置の構成例を示す図。 実施形態に係るデータ処理部の概略構成を示す図。 実施形態に係るデータ処理部の具体的な構成を示す図。 実施形態に係る放射線撮影装置による撮影処理の流れを説明する図。 測定結果の比較例を示す図。 実験で用いた放射線のスペクトルを例示する図。 放射線のエネルギー分布に基づく画像を例示する図。 放射線の光子数分布に基づく画像を例示する図。 放射線のエネルギー分布に基づく画像と光子の数に基づく画像を並べて表示する例を示す図。

以下、図１〜図９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１、放射線検出装置２、および情報処理装置６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６は、放射線を照射する放射線発生装置１および放射線検出装置２の動作を制御する制御部３と、データの入出力を制御するデータ入出力部４と、放射線検出装置２で検出された検出データを処理するデータ処理部５を有する。

制御部３は、機構制御部として機能して、放射線発生装置１および放射線検出装置２の位置制御を行う。また、制御部３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から放射線を照射させる。すなわち、制御部３は、放射線発生装置１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１による放射線の照射を制御する。放射線発生装置１は、制御部３の制御に基づき放射線を出力する。制御部３は、撮影制御部として機能して、放射線発生装置１および放射線検出装置２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２から検出データ（放射線画像データ）を取得する。

放射線検出装置２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複数の検出部を有する。具体的な構成として、放射線検出装置２は、二次元状に配置されたＰ個の検出部（放射線検出器）を有している。放射線検出装置２は、放射線発生装置１から寝台７に向かって出力され、寝台７上の被検体Ｐを透過した放射線の強度（エネルギー）を、Ｐ個の検出部（放射線検出器）により検出する。Ｐ個の検出部は、指定された時間フレーム内に入射した放射線の強度を検出し、出力することが可能である。放射線検出装置２を構成するＰ個の検出部は、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２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３は駆動部を制御することにより、複数の検出部から入射した放射線の総エネルギーに対応する検出データを順次取得することが可能である。制御部３は、放射線検出装置２を制御して、複数の検出部に入射した放射線の検出結果を一定時間毎に取得する。

放射線検出装置２を構成する複数の検出部は、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を出力する。入射してくる放射線を、複数のエネルギーレベルとして、放射線エネルギー区間[Ｅ_ｋ,Ｅ_ｋ＋１]（k=１、２、・・・、ｋ）の瓶に区切り、第ｋ番目のエネルギー瓶での実効エネルギー値をｅ_ｋとする。第ｔフレーム目において、実効エネルギーｅ_ｋをもつ光子数をｎ_ｋ ^ｔとすると、第ｔフレームでの出力値である入射放射線の総エネルギー（ε_ｔ）は、ε_ｔ＝ｅ_１ｎ_１ ^ｔ＋ｅ_２ｎ_２ ^ｔ＋ｅ_３ｎ_３ ^ｔ＋・・・・ｅ_ｋｎ_ｋ ^ｔとなる。

本発明の実施形態では、弁別するエネルギーの値として、ｅ_１、ｅ_２、ｅ_３、・・・・ｅ_ｋが指定された時に、放射線エネルギー区間に属す光子数の期待値を決定する。例えば、放射線の総エネルギーについて、放射線エネルギー区間をｋ個に分割した場合、ｋ個の未知数（ｎ_１、ｎ_２、・・・ｎ_ｋ）を求めるため、少なくともｋ個以上の独立な情報が必要となる。そのため、時間フレーム毎に検出部から出力される総エネルギー値の時系列データ[ε_１, ε_{2 ,}・・・ε_T]から、必要な数の独立な情報を取得する。具体的には、時系列データ[ε_１, ε_{2 ,}・・・ε_T]から独立な複数の統計情報を取得する。複数の統計情報には、複数の検出部から出力される時系列の検出結果の平均値および分散を示す情報が含まれる。

第１実施形態では、独立な複数の統計情報として、標本平均μ^∧ _iと、標本分散Ｖ^∧ _iとを取得して、光子数を算出する例を示している。尚、独立な複数の統計情報は、例示的なものであり、本発明の趣旨は、この例に限定されるものではない。また、より多くの統計情報を用いて光子数を算出することも可能である。

データ入出力部４は、制御部３を介して取得した放射線検出装置２の検出データ（放射線検出装置２の各検出部で検出された放射線の強度を示すデータ）をデータ処理部５に出力する。また、データ入出力部４は、放射線検出装置２の検出データを、データ入出力部４に接続している表示部９に出力し、表示部９の表示制御を行うことも可能である。また、データ入出力部４は、表示制御部として機能して、データ処理部５で生成された光子の数に基づく画像を表示部９に表示させることも可能である。また、データ入出力部４（表示制御部）は、検出された放射線のエネルギー分布に基づく画像と、光子の数に基づく画像とを表示部９に並べて表示させることも可能である。例えば、データ入出力部４は、検出部から出力される総エネルギー値に基づく放射線撮影画像（撮影画像）と、以下に説明する光子数に基づく濃淡画像とを表示部に並べて表するように表示制御を行うことも可能である。また、データ入出力部４は、例えば、マウスやキーボードなどの入力部を介して入力されるデータを受信可能であり、データ入出力部４は入力されたデータを制御部３またはデータ処理部５に出力する。

データ処理部５は、放射線検出装置２で検出された検出データを処理する。図２は、データ処理部５の概略構成を示す図である。データ処理部５は、検出データを処理するための計算条件などを入力する入力部１１、入力された計算条件に基づいて、検出データを処理するための計算を行なう計算部１２、計算部１２による計算結果を出力し、保存する保存部１３を有する。

入力部１１は、例えば、キーボード、マウス等の入力装置で構成される。保存部１３は、例えば、ハードディスク、光磁気ディスクなどの不揮発性のメモリにより構成される。計算部１２は、メモリ１４、ＣＰＵ１５およびＧＰＵ１６で構成され、保存部１３に記録された記録内容（幾何パラメータ、プログラムなど）を読み込み、計算を実行することができる。本実施形態の処理手順により取得した光子数に基づく濃淡画像（光子数分布像）も保存部１３に保存しておくことができる。保存部１３には、図４に記載した計算手順を指示するプログラムが記録されており、計算部１２は、保存部１３から読み込んだプログラムに従って計算を実行する。計算部１２は、計算が終了したら、計算結果（光子数）をメモリ１４、あるいは外部の記録媒体に保存、あるいは保存部１３に出力する。

次に、データ処理部５の処理を説明する。図３は、データ処理部５の計算部１２の機能構成を示す図である。計算部１２は、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、複数の検出部ごとの検出結果に基づいて計算する。図３に示す計算部１２の各部は、メモリ１４、ＣＰＵ１５、ＧＰＵ１６および保存部１３から読み込んだプログラムを用いて構成されている。図４は放射線撮影装置による撮影処理の流れを説明する図である。放射線撮影装置１００の撮影動作前に、エネルギー情報取得部２２は、複数のエネルギー情報を取得する。エネルギー情報取得部２２は、例えば、入力部１１を介して使用者から入力された、弁別するエネルギーの値ｅ_１、ｅ_２の指定を受け付け、その値を複数のエネルギー情報（エネルギーレベルを示す情報）として保持する。

尚、エネルギー情報の取得は、この例に限定されず、エネルギー情報取得部２２は、予め設定されたエネルギーレベルを示す情報と、放射線のスペクトル分布幅を複数に分割した情報とに基づいて、複数のエネルギー情報を取得することも可能である。例えば、放射線のスペクトル分布幅をＥｗとし、放射線のスペクトル分布幅を複数に分割した情報をＥｗ／４とする。また、エネルギーレベルを示す情報をＥｃとする。この場合、エネルギー情報取得部２２は、複数のエネルギー情報として、Ｅｃ−Ｅｗ／４と、Ｅｃ＋Ｅｗ／４を取得することができる。エネルギー情報取得部２２は、エネルギーレベルを示す情報として、複数の検出部において検出された実効エネルギーを用いて、複数のエネルギー情報を取得することも可能である。光子数に基づく濃淡画像のコントラストが明確になるように、エネルギー情報取得部２２は、複数の検出部の検出結果に基づいて、光子数の分布の２乗差が最も大きくなる複数のエネルギー情報を決定することも可能である。

ステップＳ４０１において、放射線撮影装置が動作開始の指示を受けると、処理はステップＳ４０２に進められ、制御部３の制御により放射線発生装置１は、一定の管電圧に基づいて放射線照射を開始する。放射線検出装置２を構成するＰ個の検出部（放射線検出器）は、寝台７上の被検体Ｐを透過して、指定された時間フレーム内に入射した放射線の強度（エネルギー）を検出し、出力する。放射線検出装置２の検出データ（検出エネルギー）は、制御部３およびデータ入出力部４を介して、データ処理部５に入力される。

ステップＳ４０３において、計算部１２のメモリ１４は、放射線検出装置２の各検出部で検出された放射線の強度（エネルギー）を記憶する。例えば、メモリ１４は、第tフレームでの第i番目の検出部から出力される放射線強度値ε_ｉ，ｔ(ｉ=１、２、・・・、Ｐ; ｔ=１、２、・・・、Ｔ）を時系列データとして記憶していく。この処理により、放射線検出装置２の各検出部で検出された放射線の強度（エネルギー）の測定値（エネルギー測定値）の時系列データが作成される。

ステップＳ４０４において、第ＴフレームにおけるＰ番目の検出部の出力が終了した時点で、制御部３は放射線発生装置１の放射線照射を終了するように制御する。

ステップＳ４０５において、統計情報取得部２１は、複数の検出部から一定時間毎に取得された時系列の検出結果に基づいて、複数の統計情報を取得する。統計情報取得部２１は、データ入出力部４を介しいて、第１フレームから第Ｔフレームにおける各検出部の検出データ（検出エネルギー）値の列（ε_ｉ，ｔ;ｔ＝１、２、・・・、Ｔ）を読み込み、その列から２個の独立な統計情報として、標本平均μ^∧ _iと、標本分散Ｖ^∧ _iとを取得する。以下の式は、第ｉ番目の検出部の統計情報として、標本平均μ^∧ _iと、標本分散Ｖ^∧ _iの算出方法を示している。

統計情報取得部２１は、全ての検出部(ｉ＝１、２、・・・、Ｐ)に対して、上記の統計情報（標本平均μ^∧ _ｉと、標本分散Ｖ^∧ _ｉ)の算出を行い、算出結果を光子数計算部２３に出力する。

ステップＳ４０６において、光子数計算部２３は、複数の統計情報に基づいて光子の数を計算する。光子数計算部２３は、複数のエネルギー情報と複数の統計情報に基づいて光子の数を計算する。光子数計算部２３は、全ての検出部(ｉ＝１、２、・・・、Ｐ)について、放射線撮影装置１００の撮影動作前にエネルギー情報取得部２２を介して指定（取得）されたエネルギー値ｅ_１、ｅ_２に対応する光子数ｎ_ｉ,1、ｎ_ｉ,２を算出する（平均光子数推定）。光子数計算部２３は、具体的に以下の演算を実行する。光子数と放射線の強度（エネルギー）分布において、光子数は各エネルギー瓶にてポアソン分布に従うものとすると、光子数の２乗平均値（ｎ^２）と平均値（ｎ）は、ｎ^２＝（ｎ）^２＋ｎを満たすので、総エネルギーの母平均（μ）と母分散（Ｖ）は、以下の式のようになる。

ここで、母平均と母分散とが、それぞれ、標本平均と標本分散とに一致することを要求すると、以下の式の関係を満たす。

この連立方程式を、未知数である光子数ｎ_ｉ,1、ｎ_ｉ,２について解くと、ｎ_ｉ,1、ｎ_ｉ,２は、以下の式のようになる。光子数計算部２３は、この式を用いて光子数ｎ_ｉ,1、ｎ_ｉ,２を算出する。尚、数４式において、Ｅ_ｉは各検出部の検出データに基づく標本平均（平均）μ^∧ _iを示している。Ｖ_ｉは標本分散（分散）を示している。光子数計算部２３(計算部)は、複数のエネルギー情報として取得された２つエネルギー値ｅ_１,ｅ_２に対応するそれぞれの光子数ｎ_ｉ,１とｎ_ｉ,２を、平均値を示すＥ_ｉと分散を示すＶ_ｉとを用いて、下記の式（数４式）に基づいて算出することが可能である。

ステップＳ４０７において、光子数計算部２３で算出された光子の数（光子数ｎ_ｉ,1、ｎ_ｉ,２）は画像生成部２４に送られる。画像生成部２４は、光子の数に基づく画像を生成する。画像生成部２４は、二次元に配置されている複数の検出部のそれぞれの位置に対応する光子数ｎ_ｉ,1、ｎ_ｉ,２に基づいて画像を生成する。画像生成部２４は、光子の数に基づく濃淡画像を生成する。また、画像生成部２４は、光子数計算部２３で算出された光子数ｎ_ｉ,1、ｎ_ｉ,２および各検出器の位置に対応する光子数ｎ_ｉ,1、ｎ_ｉ,２に基づく濃淡画像をデータ入出力部４または計算部１２のメモリ１４に出力する。データ入出力部４は、画像生成部２４から取得した情報を表示し、または外部の記憶装置に送り、記憶することが可能である。

図５は、測定結果の比較例を例示する図である。図５（ａ）は、検出部から出力される放射線の総エネルギー値に基づく放射線撮影画像（エネルギー画像）を示す。被写体Ｐを通りぬけて検出部に到達した放射線の総エネルギーだけでは区別がつかない被写体内部の部位（物質）が含まれている場合、放射線の総エネルギーの検出方法では被写体内部の部位（物質）の区別がつかず、被写体内部の部位（物質）の位置も特定することができない。図５（ｂ）は、光子数に基づく濃淡画像（光子数分布像）を例示する図である。一般に、物質毎にどの波長の放射線を吸収しやすいかが異なる。例えば、長波長の放射線をよく吸収する物質ならば、長波長の放射線エネルギーだけを選択的に測定できれば、図５（ｂ）のように、物質の識別および被写体内部の位置を特定することが可能になる。

図６は、実験で用いた放射線のスペクトルを例示する図である。図６では、二つの放射線スペクトル（spectrum 1、spectrum 2）を示している。図６において、スペクトル６０２（spectrum 2）は、スペクトル６０１（spectrum 1）の４０ｋｅＶ未満を０．７倍（線質硬化を模擬）したあと、積分値が同じになるように規格化している。横軸は放射線のエネルギーを示し、縦軸は放射線数（計数）を規格化したパラメータ（規格値）を示している。

図７は、図６で示した二つの放射線スペクトルを有する放射線の総エネルギー値に基づく放射線撮影画像（エネルギー画像）を示す図である。矩形領域のうち左半分の領域７０１は、スペクトル６０１（spectrum 1）の放射線撮影画像（エネルギー画像）を示し、右半分の領域７０２は、スペクトル６０２（spectrum ２）の放射線撮影画像（エネルギー画像）を示している。図６に示すようにスペクトル６０１（spectrum 1）およびスペクトル６０２（spectrum ２）において、スペクトルは異なるが、領域７０１および領域７０２に示すエネルギー画像において、コントラスト差は識別しにくいものとなり得る。

図８は、エネルギー情報として、Ｅ_１= ２７.５ｋｅＶ、Ｅ_２ = ４２.５ｋｅＶとしたとき、Ｅ_１に対応する光子数ｎ_１に基づく画像を示している。図８の左半分の領域８０１は、スペクトル６０１（spectrum 1）について計算した光子数ｎ_１に基づく濃淡画像（光子数分布像）を示し、右半分の領域８０２は、スペクトル６０２（spectrum ２）について計算した光子数ｎ_１に基づく濃淡画像（光子数分布像）を示している。領域８０１および領域８０２の濃淡画像において、コントラスト差がついており、右半分の領域８０２に到達した光子の量が左半分の領域８０１に到達した光子の量より少ないことが判別可能である。

図９の左半分の領域９０１は、検出された放射線のエネルギー分布に基づく画像を示し（図７の領域７０２の画像に対応）、図９の右半分の領域９０２は、光子の数に基づく画像を示している（図８の領域８０２の画像に対応）。データ入出力部４（表示制御部）は、検出された放射線のエネルギー分布に基づく画像と、光子の数に基づく画像とを表示部９に並べて表示させることも可能である。

本実施形態によれば、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、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、高精度な光子数分布に基づく画像を取得することが可能になる。また、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写体の画像を生成することが可能になる。

（第２実施形態）
本実施形態では、弁別するエネルギーの値として、３つのエネルギ（ｅ_１、ｅ_２、ｅ_３）が指定された時に、放射線エネルギー区間に属す光子数の期待値を決定する構成を説明する。放射線の総エネルギーについて、放射線エネルギー区間を３個に分割した場合、３個の未知数（ｎ_１、ｎ_２、ｎ₃）を求めるため、少なくとも３個以上の独立な情報が必要となる。そのため、時間フレーム毎に検出部から出力される総エネルギー値の時系列データ[ε_１, ε_{2 ,}・・・ε_T]から、必要な数の独立な情報を取得する。複数の統計情報には、前記時系列の検出結果の平均値、複数のキュムラントまたは複数のモーメントを示す情報が含まれる。第２実施形態では、複数の独立な統計情報として、標本平均と２次および３次キュムラントの標本値を用いて、光子数を算出する例を示している。

本実施形態における放射線撮影装置の構成は、先に説明した第１実施形態と同様である。以下、第２実施形態における放射線撮影装置による撮影処理の流れを説明する。放射線撮影装置による撮影処理の流れは、第１実施形態で説明した図４のフローチャートと同様のものとなる。

放射線撮影装置１００の撮影動作前に、エネルギー情報取得部２２は、入力部１１を介して使用者から入力された、弁別するエネルギーの値ｅ_１、ｅ_２、ｅ_３の指定を受け付け、その値を保持する。図４のステップＳ４０１からステップＳ４０４までの処理は第１実施形態で説明した処理と同様のものとなる。

図４のステップＳ４０５において、統計情報取得部２１は、データ入出力部４を介しいて、第１フレームから第Ｔフレームにおける各検出部iの検出データ（検出エネルギー）値の列（ε_ｉ，ｔ; ｔ＝１、２、・・・、Ｔ）を読み込み、その列から３個の独立な統計情報として、標本平均μ^∧ _ｉと、２次キュムラントの標本値κ^∧ _ｉ，2および３次キュムラントの標本値κ^∧ _ｉ，3とを、以下の式に基づいて算出する。標本平均μ^∧ _ｉは、数１式に示したとおりである。

ここで、ｍ^∧ _ｉ，2、ｍ^∧ _ｉ，3は、原点まわりの２次モーメント標本値と３次モーメント標本値であり、統計情報取得部２１は、次式により２次モーメント標本値および３次モーメント標本値を算出する。

統計情報取得部２１は、全ての検出部(ｉ=１、２、・・・、Ｐ)に対して、上記の統計情報（標本平均μ^∧ _ｉと、２次キュムラントの標本値κ^∧ _ｉ,2および３次キュムラントの標本値κ^∧ _ｉ,3)の算出を行い、算出結果を光子数計算部２３に出力する。光子数計算部２３は、標本平均μ^∧ _１と２次キュムラントの標本値および３次キュムラントの標本値がそれぞれの理論値と一致するように、指定されたエネルギー値ｅ_１、ｅ_２、ｅ_３に対応する光子数ｎ₁、ｎ_２、ｎ_３を算出する。２次キュムラントの理論値（κ_２）と３次キュムラントの理論値（κ_３）は、以下の式により与えられる。

ここで、数７式において、ｍ_２、ｍ_３は、以下の式により与えられる。

光子数と放射線の強度（エネルギー）分布において、光子数は各エネルギー瓶にてポアソン分布に従うものとすると、ｎ_ｋ(ｋ＝１、２、３)は、以下の式を満たす。

総エネルギーの母平均（μ＝ｅ_１ｎ_１＋ｅ_２ｎ_２＋ｅ_３ｎ_３）と標本平均μ^∧とが一致し、２次キュムラントの標本値κ^∧ ₂および３次キュムラントの標本値κ^∧ ₃が２次キュムラントの理論値（κ_２）と３次キュムラントの理論値（κ_３）と一致するとして、以下の連立方程式が得られる。

光子数計算部２３は、数１０式の連立方程式を、数５式から数９式の条件の下で未知数である光子数ｎ_１、ｎ_２、ｎ_３について解くことにより、光子数を算出することができる。光子数計算部２３は、数１０式の連立方程式を、例えば、ニュートン法等の数値演算手法を用いて数値的に解くことができるが、他の数値演算手法を用いて数１０式の連立方程式を解くことも可能である。

図４のステップＳ４０７において、光子数計算部２３で算出された光子数ｎ_１、ｎ_２、ｎ_３は画像生成部２４に送られる。画像生成部２４は、二次元状に配置されている各検出部の位置に対応する光子数ｎ₁、ｎ_２、ｎ_３に基づく濃淡画像を生成し、出力する。本実施形態によれば、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、高精度な光子数分布に基づく画像を取得することが可能になる。

第１実施形態では、独立な複数の統計情報として、標本平均μ^∧ _ｉと、標本分散Ｖ^∧ _ｉとを取得して、光子数を算出する例を示している。また、第２実施形態では、独立な複数の統計情報として、標本平均μ^∧ _ｉと、２次および３次のモーメント、キュムラントの標本値を取得して光子数を算出する例を示している。尚、独立な複数の統計情報は、例示的なものであり、本発明の趣旨は、この例に限定されるものではない。また、独立な複数の統計情報は、あくまでも例示的なものであり、例えば、第２実施形態の構成において、より高次のモーメントやキュムラントを用いてもよい。例えば、複数の統計情報の種別（ｋ）＝Ｑ（＞３）となるような場合でも、Ｑ個の独立な情報を観測値（時系列データ）から取得し、上記の実施形態と同様の方法、つまり、標本値と理論値を一致させることにより得られる連立方程式を、光子数の分布がポアソン分布に従うことによる条件（光子数の高次モーメントが平均値の多項式で書ける）のもとで解析することで、より高精度な光子数分布に基づく画像を取得することが可能になる。

（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。

１：放射線発生装置、２：放射線検出装置、３：制御部、４：データ入出力部、
５：データ処理部、２１：統計情報取得部、２２：エネルギー入力部、２３：光子数算出部、２４：画像生成部

Claims (15)

1. 一定の管電圧に基づいて照射された放射線を検出する複数の検出部を有する検出手段と、
   前記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、前記複数の検出部ごとの検出結果に基づいて計算する計算手段と、
   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を検出する複数の検出部を有する検出手段と、
   前記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、前記複数の検出部ごとの検出結果に基づいて計算する計算手段と、
   前記光子の数に基づく画像を生成する画像生成手段と、
   を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
3. 前記画像生成手段は、二次元に配置されている前記複数の検出部のそれぞれの位置に対応する光子の数に基づいて前記画像を生成することを特徴とする請求項２に記載の放射線撮影装置。
4. 前記光子の数に基づく画像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、前記検出された放射線のエネルギー分布に基づく画像と、前記光子の数に基づく画像とを前記表示手段に並べて表示させることを特徴とする請求項２または３に記載の放射線撮影装置。
5. 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制御手段を更に備え、
   前記制御手段は、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、
   前記制御手段は、前記検出手段を制御して、前記複数の検出部に入射した前記放射線の検出結果を一定時間毎に取得する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
6. 前記複数の検出部から一定時間毎に取得された時系列の検出結果に基づいて、複数の統計情報を取得する取得手段を更に備え、
   前記計算手段は、前記複数の統計情報に基づいて前記光子の数を計算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. 前記計算手段は、前記複数のエネルギー情報と前記複数の統計情報に基づいて前記光子の数を計算することを特徴とする請求項６に記載の放射線撮影装置。
8. 前記複数のエネルギー情報を取得するエネルギー情報取得手段を更に備え、
   前記エネルギー情報取得手段は、予め設定されたエネルギーレベルを示す情報と、前記放射線のスペクトル分布幅を複数に分割した情報とに基づいて、前記複数のエネルギー情報を取得することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
9. 前記エネルギー情報取得手段は、前記エネルギーレベルを示す情報として、前記複数の検出部において検出された実効エネルギーを用いて、前記複数のエネルギー情報を取得することを特徴とする請求項８に記載の放射線撮影装置。
10. 前記複数の統計情報には、前記時系列の検出結果の平均値および分散を示す情報が含まれることを特徴とする請求項６または７に記載の放射線撮影装置。
11. 前記計算手段は、前記複数のエネルギー情報として取得された２つエネルギー値ｅ_１,ｅ_２に対応するそれぞれの光子数ｎ_ｉ,１とｎ_ｉ,２を、前記平均値を示すＥ_ｉと前記分散を示すＶ_ｉとを用いて、下記の式
    に基づいて算出することを特徴とする請求項１０に記載の放射線撮影装置。
12. 前記複数の統計情報には、前記時系列の検出結果の平均値、複数のキュムラントまたは複数のモーメントを示す情報が含まれることを特徴とする請求項６または７に記載の放射線撮影装置。
13. 複数の検出部を有する検出手段により、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、前記複数の検出部ごとの検出結果に基づいて計算する工程と、を有することを特徴とする放射線撮影方法。
14. 複数の検出部を有する検出手段により、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、前記複数の検出部ごとの検出結果に基づいて計算する工程と、
    前記光子の数に基づく画像を生成する工程と、
    を有することを特徴とする放射線撮影方法。
15. コンピュータを、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の放射線撮影装置の各手段として機能させるためのプログラム。