JP2021013489A - Ｘ線ｃｔシステム及び医用処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３種類以上の基準物質による物質弁別の実現性を向上させること。【解決手段】実施形態のＸ線ＣＴシステムは、スキャン部と、処理部とを備える。スキャン部は、被検体に対して、第１のＸ線エネルギーに対応する第１投影データセットを収集する第１スキャンを実行し、前記第１のＸ線エネルギーとは異なる第２のＸ線エネルギーに対応する第２投影データセットと、前記第１のＸ線エネルギー及び前記第２のＸ線エネルギーとは異なる第３のＸ線エネルギーに対応する第３投影データセットと、を実質的に同時に収集する第２スキャンを実行する。処理部は、前記第１投影データセット、前記第２投影データセット、及び前記第３投影データセットに基づいて、３種類以上の基準物質による物質弁別を行なう。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴシステム及び医用処理装置に関する。

Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）スキャナで収集した２種類以上のＸ線エネルギーに対応する投影データに基づいて、複数の基準物質による対象物の物質弁別を行い、その結果を画像として表示する技術がある。２種類のＸ線エネルギーを利用する場合、この技術はデュアルエナジー（Ｄｕａｌ Ｅｎｅｒｇｙ：ＤＥ）と呼ばれ、２種類の基準物質による物質弁別が可能である。この技術では、原理上、利用するＸ線エネルギーの種類を増やすことで、より多くの種類の基準物質による物質弁別を行なうことが可能である。

しかし、例えばＸ線管が被検体の周囲を１回転する間にＸ線エネルギーを繰り返し切り替えながら投影データを収集するｋＶスイッチング（ｋＶ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式では、Ｘ線エネルギーの種類を増やすほど高い頻度でＸ線エネルギーを切り替える必要があるため、Ｘ線管から照射するＸ線のエネルギーが不安定になる可能性がある。また、同方式でＸ線エネルギーの種類を増やす場合、Ｘ線管が被検体の周囲を１回転する間に収集できる、Ｘ線エネルギー毎の投影データ量（ビュー数）は少なくなってしまうため、物質弁別の精度の低下が懸念される。また、他の方式でＸ線エネルギーの種類を増やす場合には、特別なハードウェア構成が必要となり、コストの増加も懸念される。

国際公開第２０１６／１４７８４４号 特表２０１５−５３２１４０号公報 特開２０１４−２３０７０７号公報

本発明が解決しようとする課題は、３種類以上の基準物質による物質弁別の実現性を向上させることである。

実施形態のＸ線ＣＴシステムは、スキャン部と、処理部とを備える。スキャン部は、被検体に対して、第１のＸ線エネルギーに対応する第１投影データセットを収集する第１スキャンを実行し、前記第１のＸ線エネルギーとは異なる第２のＸ線エネルギーに対応する第２投影データセットと、前記第１のＸ線エネルギー及び前記第２のＸ線エネルギーとは異なる第３のＸ線エネルギーに対応する第３投影データセットと、を実質的に同時に収集する第２スキャンを実行する。処理部は、前記第１投影データセット、前記第２投影データセット、及び前記第３投影データセットに基づいて、３種類以上の基準物質による物質弁別を行なう。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴシステムの構成の一例を示すブロック図である。 図２Ａは、第１の実施形態に係るスキャン及び物質弁別について説明するための図である。 図２Ｂは、第１の実施形態に係るスキャン及び物質弁別について説明するための図である。 図３は、第１の実施形態に係るスキャン及び物質弁別について説明するための図である。 図４は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴシステムの処理の一連の流れを説明するためのフローチャートである。 図５は、第２の実施形態に係るデュアルレイヤー方式のスキャンについて説明するための図である。 図６は、第５の実施形態に係る医用情報処理システム１の構成の一例を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照して、Ｘ線ＣＴシステム及び医用処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本願に係るＸ線ＣＴシステム及び医用処理装置は、以下に示す実施形態によって限定されるものではない。

（第１の実施形態）
まず、図１を参照しながら、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、Ｘ線ＣＴシステム１０は、架台装置１１０と、寝台装置１３０と、コンソール装置１４０とを有する。なお、Ｘ線ＣＴシステム１０は、Ｘ線ＣＴ装置又はＸ線ＣＴスキャナとも呼ばれる。

図１においては、非チルト状態での回転フレーム１１３の回転軸又は寝台装置１３０の天板１３３の長手方向をＺ軸方向とする。また、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をＸ軸方向とする。また、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をＹ軸方向とする。なお、図１は、説明のために架台装置１１０を複数方向から描画したものであり、Ｘ線ＣＴシステム１０が架台装置１１０を１つ有する場合を示す。

架台装置１１０は、Ｘ線管１１１と、Ｘ線検出器１１２と、回転フレーム１１３と、Ｘ線高電圧装置１１４と、制御装置１１５と、ウェッジ１１６と、コリメータ１１７と、ＤＡＳ１１８とを有する。

Ｘ線管１１１は、熱電子を発生する陰極（フィラメント）と、熱電子の衝突を受けてＸ線を発生する陽極（ターゲット）とを有する真空管である。Ｘ線管１１１は、Ｘ線高電圧装置１１４からの高電圧の印加により、陰極から陽極に向けて熱電子を照射することで、被検体Ｐに対し照射するＸ線を発生する。

Ｘ線検出器１１２は、Ｘ線管１１１から照射されて被検体Ｐを通過したＸ線を検出し、検出したＸ線量に対応した信号をＤＡＳ１１８へと出力する。Ｘ線検出器１１２は、例えば、Ｘ線管１１１の焦点を中心とした１つの円弧に沿ってチャンネル方向（チャネル方向）に複数の検出素子が配列された複数の検出素子列を有する。Ｘ線検出器１１２は、例えば、チャネル方向に複数の検出素子が配列された検出素子列が列方向（スライス方向、roｗ方向）に複数配列された構造を有する。

例えば、Ｘ線検出器１１２は、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。シンチレータは入射Ｘ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射側の面に配置され、散乱Ｘ線を吸収するＸ線遮蔽板を有する。なお、グリッドはコリメータ（１次元コリメータ又は２次元コリメータ）と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、シンチレータからの光量に応じた電気信号に変換する機能を有し、例えば、フォトダイオード等の光センサを有する。なお、Ｘ線検出器１１２は、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。

回転フレーム１１３は、Ｘ線管１１１とＸ線検出器１１２とを対向支持し、制御装置１１５によってＸ線管１１１とＸ線検出器１１２とを回転させる円環状のフレームである。例えば、回転フレーム１１３は、アルミニウムを材料とした鋳物である。なお、回転フレーム１１３は、Ｘ線管１１１及びＸ線検出器１１２に加えて、Ｘ線高電圧装置１１４やウェッジ１１６、コリメータ１１７、ＤＡＳ１１８等を更に支持することもできる。更に、回転フレーム１１３は、図１において図示しない種々の構成を更に支持することもできる。以下では、架台装置１１０において、回転フレーム１１３、及び、回転フレーム１１３と共に回転移動する部分を、回転部とも記載する。

Ｘ線高電圧装置１１４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有し、Ｘ線管１１１に印加する高電圧を発生する高電圧発生装置と、Ｘ線管１１１が発生するＸ線に応じた出力電圧の制御を行なうＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であってもよい。なお、Ｘ線高電圧装置１１４は、回転フレーム１１３に設けられてもよいし、図示しない固定フレームに設けられても構わない。

制御装置１１５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。制御装置１１５は、入力インターフェース１４３からの入力信号を受けて、架台装置１１０及び寝台装置１３０の動作制御を行なう。例えば、制御装置１１５は、回転フレーム１１３の回転や架台装置１１０のチルト、寝台装置１３０の動作等について制御を行なう。一例を挙げると、制御装置１１５は、架台装置１１０をチルトさせる制御として、入力された傾斜角度（チルト角度）情報により、Ｘ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１１３を回転させる。なお、制御装置１１５は架台装置１１０に設けられてもよいし、コンソール装置１４０に設けられてもよい。

ウェッジ１１６は、Ｘ線管１１１から照射されたＸ線量を調節するためのＸ線フィルタである。具体的には、ウェッジ１１６は、Ｘ線管１１１から被検体Ｐへ照射されるＸ線が予め定められた分布になるように、Ｘ線管１１１から照射されたＸ線を減衰させるＸ線フィルタである。例えば、ウェッジ１１６は、ウェッジフィルタ（ｗｅｄｇｅ ｆｉｌｔｅｒ）やボウタイフィルタ（ｂｏｗ−ｔｉｅ ｆｉｌｔｅｒ）であり、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウム等を加工して作製される。

コリメータ１１７は、ウェッジ１１６を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。なお、コリメータ１１７は、Ｘ線絞りと呼ばれる場合もある。また、図１においては、Ｘ線管１１１とコリメータ１１７との間にウェッジ１１６が配置される場合を示すが、Ｘ線管１１１とウェッジ１１６との間にコリメータ１１７が配置される場合であってもよい。この場合、ウェッジ１１６は、Ｘ線管１１１から照射され、コリメータ１１７により照射範囲が制限されたＸ線を透過して減衰させる。

ＤＡＳ１１８は、Ｘ線検出器１１２が有する各検出素子によって検出されるＸ線の信号を収集する。例えば、ＤＡＳ１１８は、各検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行なう増幅器と、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有し、検出データを生成する。ＤＡＳ１１８は、例えば、プロセッサにより実現される。

ＤＡＳ１１８が生成したデータは、回転フレーム１１３に設けられた発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を有する送信機から、光通信によって、架台装置１１０の非回転部分（例えば、固定フレーム等。図１での図示は省略している）に設けられた、フォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置１４０へと転送される。ここで、非回転部分とは、例えば、回転フレーム１１３を回転可能に支持する固定フレーム等である。なお、回転フレーム１１３から架台装置１１０の非回転部分へのデータの送信方法は、光通信に限らず、非接触型の如何なるデータ伝送方式を採用してもよいし、接触型のデータ伝送方式を採用しても構わない。

寝台装置１３０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置、移動させる装置であり、基台１３１と、寝台駆動装置１３２と、天板１３３と、支持フレーム１３４とを有する。基台１３１は、支持フレーム１３４を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置１３２は、被検体Ｐが載置された天板１３３を、天板１３３の長軸方向に移動する駆動機構であり、モータ及びアクチュエータ等を含む。支持フレーム１３４の上面に設けられた天板１３３は、被検体Ｐが載置される板である。なお、寝台駆動装置１３２は、天板１３３に加え、支持フレーム１３４を天板１３３の長軸方向に移動してもよい。

コンソール装置１４０は、メモリ１４１と、ディスプレイ１４２と、入力インターフェース１４３と、処理回路１４４とを有する。なお、コンソール装置１４０は架台装置１１０とは別体として説明するが、架台装置１１０にコンソール装置１４０又はコンソール装置１４０の各構成要素の一部が含まれてもよい。

メモリ１４１は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。例えば、メモリ１４１は、被検体Ｐに対するスキャンを実行することで収集される各種のデータを記憶する。また、例えば、メモリ１４１は、Ｘ線ＣＴシステム１０に含まれる回路がその機能を実現するためのプログラムを記憶する。なお、メモリ１４１は、Ｘ線ＣＴシステム１０とネットワークを介して接続されたサーバ群（クラウド）により実現されることとしてもよい。

ディスプレイ１４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ１４２は、処理回路１４４による物質弁別の結果を示す画像を表示したり、ユーザからの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を表示したりする。例えば、ディスプレイ１４２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイである。ディスプレイ１４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置１４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。

入力インターフェース１４３は、ユーザからの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路１４４に出力する。例えば、入力インターフェース１４３は、再構成画像を再構成する際の再構成条件や、再構成画像から表示用のＣＴ画像を生成する際の画像処理条件等をユーザから受け付ける。例えば、入力インターフェース１４３は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面へ触れることで入力操作を行なうタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等により実現される。なお、入力インターフェース１４３は、架台装置１１０に設けられてもよい。また、入力インターフェース１４３は、コンソール装置１４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。また、入力インターフェース１４３は、マウスやキーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、コンソール装置１４０とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路１４４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース１４３の例に含まれる。

処理回路１４４は、スキャン機能１４４ａ、処理機能１４４ｂ、及び制御機能１４４ｃを実行することで、Ｘ線ＣＴシステム１０全体の動作を制御する。なお、スキャン機能１４４ａは、スキャン部の一例である。また、処理機能１４４ｂは、処理部の一例である。

例えば、処理回路１４４は、スキャン機能１４４ａに相当するプログラムをメモリ１４１から読み出して実行することにより、被検体Ｐに対するスキャンを実行する。例えば、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線高電圧装置１１４を制御することにより、Ｘ線管１１１に高電圧を供給する。これにより、Ｘ線管１１１は、被検体Ｐに対し照射するＸ線を発生する。また、スキャン機能１４４ａは、寝台駆動装置１３２を制御することにより、被検体Ｐを架台装置１１０の撮影口内へ移動させる。また、スキャン機能１４４ａは、ウェッジ１１６の位置、及び、コリメータ１１７の開口度及び位置を調整することで、被検体Ｐに照射されるＸ線の分布を制御する。また、スキャン機能１４４ａは、制御装置１１５を制御することにより回転部を回転させる。また、スキャン機能１４４ａによってスキャンが実行される間、ＤＡＳ１１８は、Ｘ線検出器１１２における各検出素子からＸ線の信号を収集し、検出データを生成する。また、スキャン機能１４４ａは、ＤＡＳ１１８から出力された検出データに対して、前処理を施す。例えば、スキャン機能１４４ａは、ＤＡＳ１１８から出力された検出データに対して、対数変換処理やオフセット補正処理、チャンネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施す。なお、前処理を施した後のデータについては生データとも記載する。また、前処理を施す前の検出データ及び前処理を施した後の生データを総称して、投影データとも記載する。

また、処理回路１４４は、処理機能１４４ｂに相当するプログラムをメモリ１４１から読み出して実行することにより、前処理後の投影データに基づいて画像データを生成する。例えば、処理機能１４４ｂは、投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行なってＣＴ画像データを生成する。また、処理機能１４４ｂは、投影データに基づいて、複数の基準物質による物質弁別を行なう。なお、処理機能１４４ｂは、再構成処理を施す前の段階（投影データの段階）で物質弁別を行なってもよいし、再構成処理を施した後の段階（再構成画像の段階）で物質弁別を行なってもよい。処理機能１４４ｂによる弁別処理については後述する。

また、処理回路１４４は、制御機能１４４ｃに対応するプログラムをメモリ１４１から読み出して実行することにより、ディスプレイ１４２における表示の制御を行なう。例えば、制御機能１４４ｃは、入力インターフェース１４３を介してユーザから受け付けた入力操作等に基づいて、処理機能１４４ｂにより生成された再構成画像を、公知の方法により表示用のＣＴ画像（任意断面の断層像データや３次元画像データ等）に変換する。そして、制御機能１４４ｃは、変換した表示用のＣＴ画像をディスプレイ１４２に表示させる。また、例えば、制御機能１４４ｃは、処理機能１４４ｂによる物質弁別の結果を示す画像をディスプレイ１４２に表示させる。また、制御機能１４４ｃは、ネットワークを介して各種のデータを送信する。一例を挙げると、制御機能１４４ｃは、処理機能１４４ｂにより生成された再構成画像や物質弁別の結果を示す画像を、図示しない画像保管装置に送信して保管させる。

図１に示すＸ線ＣＴシステム１０においては、各処理機能がコンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ１４１へ記憶されている。処理回路１４４は、メモリ１４１からプログラムを読み出して実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、プログラムを読み出した状態の処理回路１４４は、読み出したプログラムに対応する機能を有することとなる。

なお、図１においては単一の処理回路１４４にて、スキャン機能１４４ａ、処理機能１４４ｂ、及び制御機能１４４ｃが実現するものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路１４４を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。また、処理回路１４４が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。

また、処理回路１４４は、ネットワークを介して接続された外部装置のプロセッサを利用して、機能を実現することとしてもよい。例えば、処理回路１４４は、メモリ１４１から各機能に対応するプログラムを読み出して実行するとともに、Ｘ線ＣＴシステム１０とネットワークを介して接続されたサーバ群（クラウド）を計算資源として利用することにより、図１に示す各機能を実現する。

以上、Ｘ線ＣＴシステム１０の構成例について説明した。以下、Ｘ線ＣＴシステム１０が行なう処理について詳細に説明する。

まず、物質弁別の一例について、図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、第１の実施形態に係るスキャン及び物質弁別について説明するための図である。なお、図２Ａ及び図２Ｂでは一例として、ｋＶスイッチング方式のスキャンＡ１１を実行し、３種類の基準物質による物質弁別を行なう場合について説明する。具体的には、スキャン機能１４４ａは、図２Ａに示す６つのビュー（ビューＶ１１、ビューＶ１２、ビューＶ１３、ビューＶ１４、ビューＶ１５、ビューＶ１６）において、ビューごとにＸ線のエネルギーを変化させることで、ｋＶスイッチング方式のスキャンＡ１１を実行する。

より具体的には、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線高電圧装置１１４を制御することにより、ビューＶ１１において、エネルギーＥ１１のＸ線をＸ線管１１１から発生させる。これにより、スキャン機能１４４ａは、ビューＶ１１において、エネルギーＥ１１に対応する投影データを収集する。

同様に、スキャン機能１４４ａは、ビューＶ１２においてエネルギーＥ１２のＸ線を発生させ、ビューＶ１３においてエネルギーＥ１３のＸ線を発生させ、ビューＶ１４においてエネルギーＥ１１のＸ線を発生させ、ビューＶ１５においてエネルギーＥ１２のＸ線を発生させ、ビューＶ１６においてエネルギーＥ１３のＸ線を発生させる。これにより、スキャン機能１４４ａは、ビューＶ１２においてエネルギーＥ１２に対応する投影データを収集し、ビューＶ１３においてエネルギーＥ１３に対応する投影データを収集し、ビューＶ１４においてエネルギーＥ１１に対応する投影データを収集し、ビューＶ１５においてエネルギーＥ１２に対応する投影データを収集し、ビューＶ１６においてエネルギーＥ１３に対応する投影データを収集する。

次に、スキャン機能１４４ａは、図２Ｂに示すように、ビューごとに収集した複数の投影データを、Ｘ線のエネルギーごとに分離する。具体的には、スキャン機能１４４ａは、投影データを、エネルギーＥ１１に対応する投影データ（ビューＶ１１及びビューＶ１４の投影データ）と、エネルギーＥ１２に対応する投影データ（ビューＶ１２及びビューＶ１５の投影データ）と、エネルギーＥ１３に対応する投影データ（ビューＶ１３及びビューＶ１６の投影データ）とに分離する。

なお、以下では、複数の投影データをまとめて、投影データセットとも記載する。即ち、スキャン機能１４４ａは、ビューごとに収集した複数の投影データを、エネルギーＥ１１に対応する投影データセットと、エネルギーＥ１２に対応する投影データセットと、エネルギーＥ１３に対応する投影データセットとに分離する。

次に、処理機能１４４ｂは、図２Ｂに示す３つの投影データセットのそれぞれについて、欠損部分のデータを補間する。例えば、エネルギーＥ１１のＸ線が照射されたのはビューＶ１１及びビューＶ１４であるため、エネルギーＥ１１に対応する投影データセットについては、ビューＶ１２、ビューＶ１３、ビューＶ１５及びビューＶ１６のデータが欠損している。そこで、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ１１に対応する投影データセットについて、欠損部分であるビューＶ１２、ビューＶ１３、ビューＶ１５及びビューＶ１６のデータを補間する。なお、処理機能１４４ｂによる補間処理の例としては、線形補間、ラグランジェ補間、シグモイドなどが挙げられる。また、欠損部分のデータを補間した後、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ１１に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ１１を再構成する。

同様に、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ１２に対応する投影データセットについて欠損部分のデータを補間し、再構成画像Ｉ１２を再構成する。また、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ１３に対応する投影データセットについて欠損部分のデータを補間し、再構成画像Ｉ１３を再構成する。

次に、処理機能１４４ｂは、再構成画像Ｉ１１、再構成画像Ｉ１２及び再構成画像Ｉ１３について３種類の基準物質による物質弁別を行なう。なお、基準物質の例としては、水、ヨード、カルシウム、ハイドロキシアパタイト、脂肪、ガドリニウム等が挙げられる。具体的には、処理機能１４４ｂは、３つの再構成画像それぞれについて、線減弱係数の分布を求め、線減弱係数の分布の各画素について３つの基準物質の混合量や混合割合を算出する。より具体的には、処理機能１４４ｂは、再構成画像Ｉ１１、再構成画像Ｉ１２及び再構成画像Ｉ１３における画素ごとに、以下の式（１）に示す連立方程式を解くことで、物質弁別を行なう。

ここで、「μ（Ｅ１）」は単色Ｘ線エネルギー「Ｅ１」における各画素の線減弱係数を示し、「μ（Ｅ２）」は単色Ｘ線エネルギー「Ｅ２」における各画素の線減弱係数を示し、「μ（Ｅ３）」は単色Ｘ線エネルギー「Ｅ３」における各画素の線減弱係数を示す。また、「μ_α（Ｅ）」は基準物質αの線減弱係数を示し、「μ_β（Ｅ）」は基準物質βの線減弱係数を示し、「μ_γ（Ｅ）」は基準物質γの線減弱係数を示す。また、「ｃ_α」は基準物質αの混合量を示し、「ｃ_β」は基準物質βの混合量を示し、「ｃ_γ」は基準物質γの混合量を示す。なお、各基準物質のエネルギーごとの線減弱係数は既知である。例えば、処理機能１４４ｂは、「Ｅ１」にエネルギーＥ１１を代入し、「Ｅ２」にエネルギーＥ１２を代入し、「Ｅ３」にエネルギーＥ１３を代入して式（１）の連立方程式を解くことで、３種類の基準物質「α、β、γ」による物質弁別を行なう。

そして、処理機能１４４ｂは、物質弁別の結果を示す画像を生成する。例えば、処理機能１４４ｂは、基準物質ごとに、物質弁別画像を生成する。一例を挙げると、処理機能１４４ｂは、図２Ｂに示すように、基準物質αを強調した物質弁別画像と、基準物質βを強調した物質弁別画像と、基準物質γを強調した物質弁別画像とをそれぞれ生成する。また、制御機能１４４ｃは、生成された物質弁別画像をディスプレイ１４２に表示させる。

上述したように、３種類のＸ線エネルギーでｋＶスイッチング方式のスキャンＡ１１を実行することで、原理上、３種類の基準物質による物質弁別を行なうことが可能である。しかしながら、図２Ｂに示したように、３種類のエネルギーの間で切り替えを行なったことによって、エネルギーごとの投影データ量（ビュー数）は少なくなっている。即ち、実際に収集されているエネルギーごとのデータ量が少ないため、物質弁別の精度低下が懸念される。更に、３種類のＸ線エネルギーを用いてスキャンＡ１１を実行するためには高頻度でＸ線のエネルギーを変化させる必要が生じ、Ｘ線管１１１から照射するＸ線のエネルギーが不安定となる可能性もある。そこで、Ｘ線ＣＴシステム１０は、以下で詳細に説明する処理回路１４４の処理によって、３種類以上の基準物質による物質弁別の実現性を向上させる。

具体的には、まず、スキャン機能１４４ａは、図３に示すように、エネルギーＥ２１のＸ線によるスキャンＡ２１を実行する。即ち、スキャン機能１４４ａは、ビューごとにＸ線のエネルギーを変化させることなくスキャンＡ２１を実行して、エネルギーＥ２１に対応する投影データセットを収集する。なお、図３は、第１の実施形態に係るスキャン及び物質弁別について説明するための図である。また、スキャンＡ２１は、第１スキャンの一例である。また、エネルギーＥ２１は、第１のＸ線エネルギーの一例である。また、エネルギーＥ２１に対応する投影データセットは、第１投影データセットの一例である。

なお、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ２１により収集された投影データセットについて、品質改善のための処理を施すこととしてもよい。例えば、処理機能１４４ｂは、機械学習の手法により、スキャンＡ２１により収集された投影データセットに対するデノイズ処理を実行する。

例えば、処理機能１４４ｂは、投影データセットからノイズを除去するように機能付けられた学習済みモデルＭ１を事前に生成して、メモリ１４１に記憶させる。例えば、処理機能１４４ｂは、同一の被検体又はファントムについて収集された、低品質の投影データセット及び高品質の投影データセットの組み合わせを学習データとして用いて、学習済みモデルＭ１を生成する。即ち、処理機能１４４ｂは、低品質の投影データセットを入力側データ、高品質の投影データセットを出力側データとする機械学習を実行することにより、学習済みモデルＭ１を生成する。なお、例えば、低品質の投影データセットは低線量のＸ線を用いて収集された投影データセットであり、高品質の投影データセットは高線量のＸ線を用いて収集された投影データセットである。

ここで、学習済みモデルＭ１は、例えば、ニューラルネットワーク（Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）により構成することができる。ニューラルネットワークとは、層状に並べた隣接層間が結合した構造を有し、情報が入力層側から出力層側に伝播するネットワークである。例えば、処理機能１４４ｂは、上述した学習データを用いて多層のニューラルネットワークについて深層学習（ディープラーニング）を実行することで、学習済みモデルＭ１を生成する。なお、多層のニューラルネットワークは、例えば、入力層と、複数の中間層（隠れ層）と、出力層とにより構成される。

一例を挙げると、処理機能１４４ｂは、低品質の投影データセットを入力側データとしてニューラルネットワークに入力する。ここで、ニューラルネットワークにおいては、入力層側から出力層側に向かって一方向に隣接層間でのみ結合しながら情報が伝播し、出力層からは、デノイズ後の投影データセットを推定した投影データセットが出力される。

処理機能１４４ｂは、入力側データを入力した際にニューラルネットワークが好ましい結果を出力することができるよう、ニューラルネットワークのパラメータを調整する。例えば、処理機能１４４ｂは、投影データセット間の近さを表す関数（誤差関数）を用いて、ニューラルネットワークのパラメータを調整する。一例を挙げると、処理機能１４４ｂは、出力側データとして入力した高品質の投影データセットと、ニューラルネットワークが推定した投影データセットとの間の誤差関数を算出し、算出した誤差関数が極小となるようにパラメータを調整する。即ち、処理機能１４４ｂは、誤差関数が極小となるようにニューラルネットワークを学習させることで、学習済みモデルＭ１を生成する。また、処理機能１４４ｂは、生成した学習済みモデルＭ１を、メモリ１４１に記憶させる。

そして、スキャンＡ２１が実行された際、処理機能１４４ｂは、メモリ１４１から学習済みモデルＭ１を読み出し、読み出した学習済みモデルＭ１を用いてデノイズを実行する。即ち、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ２１により収集された投影データセットを学習済みモデルＭ１に入力することにより、デノイズされた投影データセットを取得する。

なお、学習済みモデルＭ１がニューラルネットワークにより構成されるものとして説明したが、処理機能１４４ｂは、ニューラルネットワーク以外の機械学習手法により、学習済みモデルＭ１を生成してもよい。また、処理機能１４４ｂが学習済みモデルＭ１を生成するものとして説明したが、学習済みモデルＭ１は、他の装置において生成されるものであっても構わない。

次に、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ２１により収集された投影データセットから、再構成画像Ｉ２１を再構成する。なお、処理機能１４４ｂは、投影データセットの場合と同様、再構成画像について品質改善のための処理を施すこととしてもよい。次に、再構成画像Ｉ２１に基づいて、後述するスキャンＡ２２のスキャン範囲が設定される。

一例を挙げると、制御機能１４４ｃは、再構成画像Ｉ２１に対するレンダリング処理を行って、参照画像を生成する。ここで、レンダリング処理の例としては、断面再構成法（ＭＰＲ：Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）により、再構成画像Ｉ２１から、任意断面の２次元画像を生成する処理が挙げられる。また、レンダリング処理の他の例としては、ボリュームレンダリング（Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）処理や、最大値投影法（ＭＩＰ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）により、再構成画像Ｉ２１から、３次元の情報を反映した２次元画像を生成する処理が挙げられる。次に、制御機能１４４ｃは、生成した参照画像をディスプレイ１４２に表示させる。そして、制御機能１４４ｃは、参照画像を参照したユーザからの入力操作を受け付けることで、スキャンＡ２２のスキャン範囲を設定する。

即ち、スキャンＡ２１は、スキャンＡ２２のスキャン範囲を設定するための位置決め撮影である。従って、スキャンＡ２１は、診断対象の臓器等を含むように、比較的広域に対して行なわれることが好ましい。

次に、スキャン機能１４４ａは、参照画像に設定されたスキャン範囲に対して、スキャンＡ２２を実行する。例えば、スキャン機能１４４ａは、ビューごとに、エネルギーＥ２２とエネルギーＥ２３との間でＸ線のエネルギーを変化させることでスキャンＡ２２を実行する。スキャンＡ２２により、スキャン機能１４４ａは、エネルギーＥ２２に対応する投影データセット、及び、エネルギーＥ２３に対応する投影データセットを実質的に同時に収集する。

なお、スキャンＡ２２は、第２スキャンの一例である。また、エネルギーＥ２２は、第２のＸ線エネルギーの一例である。また、エネルギーＥ２３は、第３のＸ線エネルギーの一例である。エネルギーＥ２１、エネルギーＥ２２及びエネルギーＥ２３は、互いに異なるエネルギーである。例えば、エネルギーＥ２１は、エネルギーＥ２２及びエネルギーＥ２３の両方より大きい。また、例えば、エネルギーＥ２１は、エネルギーＥ２２及びエネルギーＥ２３の両方より小さい。また、例えば、エネルギーＥ２１は、エネルギーＥ２２及びエネルギーＥ２３の間のエネルギーである。また、エネルギーＥ２２に対応する投影データセットは、第２投影データセットの一例である。また、エネルギーＥ２３に対応する投影データセットは、第３投影データセットの一例である。

また、スキャン機能１４４ａは、被検体Ｐの心拍又は呼吸の周期に応じて、スキャンＡ２１とスキャンＡ２２とを同期させて実行することとしてもよい。即ち、スキャン機能１４４ａは、心拍又は呼吸による周期的な動きによってスキャンＡ２１とスキャンＡ２２との間の位置ずれが生じないように、スキャンＡ２１とスキャンＡ２２とを同期させて実行することとしてもよい。

例えば、スキャン機能１４４ａは、スキャンＡ２１及びスキャンＡ２２と並行して、被検体Ｐの心電波形を取得する。例えば、スキャン機能１４４ａは、被検体Ｐに装着した心電計により被検体Ｐの心電波形を取得する。そして、スキャン機能１４４ａは、スキャンＡ２１における心電波形に対して、スキャンＡ２２における心電波形の位相が一致するように、スキャンＡ２２を実行する。

また、例えば、スキャン機能１４４ａは、スキャンＡ２１及びスキャンＡ２２と並行して、被検体Ｐの呼吸波形を取得する。例えば、スキャン機能１４４ａは、呼吸センサにより被検体Ｐの呼吸波形を取得する。一例を挙げると、スキャン機能１４４ａは、呼吸センサとして、レーザ発生器と受光器を用いて呼吸波形を取得する。具体的には、スキャン機能１４４ａは、被検体Ｐの腹部表面からの反射光の信号を処理し、レーザ照射から反射光受光までの時間又は反射光信号の位相変化に基づいて、レーザ発生器と被検体の腹部表面との間の距離をリアルタイムに繰り返し演算することで、呼吸波形を取得する。なお、呼吸センサの例はこれに限定されるものではなく、スキャン機能１４４ａは、例えば、被検体Ｐの腹部に装着された圧力センサや、被検体Ｐを撮影する光学カメラ等により、呼吸波形を取得することとしても構わない。そして、スキャン機能１４４ａは、スキャンＡ２１における呼吸波形に対して、スキャンＡ２２における呼吸波形の位相が一致するように、スキャンＡ２２を実行する。

また、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ２１により収集されたデータと、スキャンＡ２２により収集されたデータとの位置合わせを行なうこととしてもよい。即ち、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ２１に対応する投影データセットと、エネルギーＥ２２に対応する投影データセット及びエネルギーＥ２３に対応する投影データセットとを位置合わせする。これにより、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ２１とスキャンＡ２２との間に生じる被検体Ｐの体動等の影響を低減することができる。

次に、スキャン機能１４４ａは、図３に示すように、エネルギーＥ２２に対応する投影データセットとエネルギーＥ２３に対応する投影データセットとを分離する。次に、処理機能１４４ｂは、分離後の投影データセットのそれぞれについて欠損部分のデータを補間し、補間後の投影データセットについて再構成処理を行なう。例えば、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ２２に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ２２を再構成する。また、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ２３に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ２３を再構成する。

なお、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ２２により収集された投影データセットについて、品質改善のための処理を施すこととしてもよい。例えば、処理機能１４４ｂは、機械学習の手法により、スキャンＡ２２により収集された投影データセットに対するデノイズ処理を実行する。

一例を挙げると、スキャンＡ２２が実行された際、処理機能１４４ｂは、メモリ１４１から学習済みモデルＭ１を読み出し、学習済みモデルＭ１に対して、エネルギーＥ２２に対応する投影データセットを入力する。ここで、処理機能１４４ｂは、欠損部分のデータを補間する前の投影データセットを入力してもよいし、欠損部分のデータを補間した後の投影データセットを入力してもよい。これにより、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ２２に対応する投影データセットについてデノイズを実行する。同様に、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ２３に対応する投影データセットについてデノイズを実行する。そして、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ２２に対応するデノイズ後の投影データセットから、再構成画像Ｉ２２を再構成する。また、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ２３に対応するデノイズ後の投影データセットから、再構成画像Ｉ２３を再構成する。

次に、処理機能１４４ｂは、再構成画像Ｉ２１、再構成画像Ｉ２２及び再構成画像Ｉ２３について３種類の基準物質による物質弁別を行なう。例えば、処理機能１４４ｂは、上記した式（１）の「Ｅ１」にエネルギーＥ２１を代入し、「Ｅ２」にエネルギーＥ２２を代入し、「Ｅ３」にエネルギーＥ２３を代入して連立方程式を解くことで、３種類の基準物質「α、β、γ」による物質弁別を行なう。

そして、処理機能１４４ｂは、物質弁別の結果を示す画像を生成する。例えば、処理機能１４４ｂは、基準物質ごとに、物質弁別画像を生成する。一例を挙げると、処理機能１４４ｂは、図３に示すように、基準物質αを強調した物質弁別画像と、基準物質βを強調した物質弁別画像と、基準物質γを強調した物質弁別画像とをそれぞれ生成する。また、制御機能１４４ｃは、生成された物質弁別画像をディスプレイ１４２に表示させる。

即ち、Ｘ線ＣＴシステム１０は、単一のＸ線エネルギーを用いたスキャンＡ２１と、ｋＶスイッチング方式のスキャンＡ２２とを実行することで、３種類の基準物質による物質弁別を行なうことができる。ここで、スキャンＡ２２は、２種類のエネルギーの間でＸ線のエネルギーを変化させるものであり、図２Ｂに示した場合と比較して、エネルギーごとの投影データ量（ビュー数）は多くなっている。また、スキャンＡ２２は、２種類のエネルギーの間でＸ線のエネルギーを変化させるものであり、図２Ｂに示した場合と比較して、Ｘ線のエネルギーを変化させる頻度を低減することが可能である。即ち、スキャンＡ２２においては、図２Ｂに示した場合と比較して、Ｘ線管１１１から照射するＸ線のエネルギーを安定化させることができる。

従って、Ｘ線ＣＴシステム１０は、スキャンＡ２１とスキャンＡ２２とを実行することで、物質弁別の精度を向上させることができる。また、位置決め撮影であるスキャンＡ２１は、画像収集のための処理フローにおいて一般的に行なわれるものであり、処理フローが複雑化することもない。以上より、Ｘ線ＣＴシステム１０は、３種類の基準物質による物質弁別の実現性を向上させることができる。

また、Ｘ線ＣＴシステム１０は、スキャンＡ２１の結果を、スキャンＡ２２の位置決めに使用するとともに、物質弁別の処理にも使用する。即ち、Ｘ線ＣＴシステム１０は、スキャンＡ２１による被検体Ｐの被ばくをより有意義なものとすることができる。

次に、Ｘ線ＣＴシステム１０による処理の手順の一例を、図４を用いて説明する。図４は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０の処理の一連の流れを説明するためのフローチャートである。

ステップＳ１０１及びステップＳ１０６は、スキャン機能１４４ａに対応する。ステップＳ１０２、ステップＳ１０３、ステップＳ１０７、ステップＳ１０８及びステップＳ１０９は、処理機能１４４ｂに対応する。ステップＳ１０４、ステップＳ１０５及びステップＳ１１０は、制御機能１４４ｃに対応する。

まず、処理回路１４４は、被検体Ｐに対してスキャンＡ２１を実行し、エネルギーＥ２１に対応する投影データセットを収集する（ステップＳ１０１）。次に、処理回路１４４は、エネルギーＥ２１に対応する投影データセットに対して再構成処理を実行し、再構成画像Ｉ２１を生成する（ステップＳ１０２）。次に、処理回路１４４は、再構成画像Ｉ２１に対するレンダリング処理を行なうことで参照画像を生成し（ステップＳ１０３）、生成した参照画像をディスプレイ１４２に表示させる（ステップＳ１０４）。

ここで、処理回路１４４は、参照画像を参照したユーザによりスキャン範囲が設定されたか否かを判定し（ステップＳ１０５）、スキャン範囲が設定されていない場合には待機状態となる（ステップＳ１０５否定）。一方で、スキャン範囲が設定された場合（ステップＳ１０５肯定）、処理回路１４４は、参照画像に設定されたスキャン範囲に対してスキャンＡ２２を実行し、エネルギーＥ２２に対応する投影データセット及びエネルギーＥ２３に対応する投影データセットを実質的に同時に収集する（ステップＳ１０６）。次に、処理回路１４４は、エネルギーＥ２２に対応する投影データセット及びエネルギーＥ２３に対応する投影データセットに対して再構成処理を実行し、再構成画像Ｉ２２及び再構成画像Ｉ２３を生成する（ステップＳ１０７）。

次に、処理回路１４４は、ステップＳ１０２において生成された再構成画像Ｉ２１と、ステップＳ１０７において生成された再構成画像Ｉ２２及び再構成画像Ｉ２３とに基づいて、３種類の基準物質による物質弁別を行なう（ステップＳ１０８）。例えば、処理回路１４４は、上記した式（１）を解くことで、３種類の基準物質「α、β、γ」による物質弁別を行なう。また、処理回路１４４は、物質弁別の結果を示す画像として、物質弁別画像を生成する（ステップＳ１０９）。そして、処理回路１４４は、生成した物質弁別画像をディスプレイ１４２に表示させ（ステップＳ１１０）、処理を終了する。

なお、図３においては１つのビューごとにＸ線のエネルギーを変化させるものとして説明したが、スキャン機能１４４ａは、複数のビューごとにＸ線のエネルギーを変化させることとしても構わない。

また、物質弁別の結果を示す画像として、基準物質ごとに生成された物質弁別画像について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、処理機能１４４ｂは、複数の物質弁別画像を用いて、各基準物質の混合割合に基づく重み付け計算処理を行なうことにより、所定のエネルギーにおける仮想単色Ｘ線画像や密度画像、実効原子番号画像等、種々の画像を生成することができる。

また、これまで、スキャンＡ２１をスキャンＡ２２の前に実行するものとして説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。即ち、スキャン機能１４４ａは、スキャンＡ２２をスキャンＡ２１の前に実行することとしても構わない。

例えば、スキャン機能１４４ａは、まず、エネルギーＥ２２に対応する投影データセット及びエネルギーＥ２３に対応する投影データセットを実質的に同時に収集するスキャンＡ２２を実行する。この場合、スキャンＡ２２は、後に実行されるスキャンＡ２１のスキャン範囲を設定するための位置決め撮影である。従って、スキャンＡ２２は、診断対象の臓器等を含むように、比較的広域に対して行なわれることが好ましい。

次に、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ２２に対応する投影データセット及びエネルギーＥ２３に対応する投影データセットに対して再構成処理を実行し、再構成画像Ｉ２２及び再構成画像Ｉ２３を生成する。また、処理機能１４４ｂは、再構成画像Ｉ２２及び再構成画像Ｉ２３の少なくとも一方に基づいて参照画像を生成する。また、制御機能１４４ｃは、生成した参照画像をディスプレイ１４２に表示させる。また、制御機能１４４ｃは、ユーザから、参照画像に対するスキャン範囲の設定を受け付ける。そして、処理機能１４４ｂは、参照画像に設定されたスキャン範囲に対して、エネルギーＥ２１に対応する投影データセットを収集するスキャンＡ２１を実行する。

また、再構成処理を施す前の段階で、スキャンＡ２１により収集されたデータとスキャンＡ２２により収集されたデータとの位置合わせを行なうものとして説明したが、処理機能１４４ｂは、再構成処理を施した後の段階で位置合わせを行なってもよい。即ち、処理機能１４４ｂは、再構成画像Ｉ２１と、再構成画像Ｉ２２及び再構成画像Ｉ２３とを位置合わせする場合であっても構わない。

上述したように、第１の実施形態によれば、スキャン機能１４４ａは、第１のＸ線エネルギーに対応する第１投影データセットを収集する第１スキャンを実行する。また、スキャン機能１４４ａは、第１のＸ線エネルギーとは異なる第２のＸ線エネルギーに対応する第２投影データセットと、第１のＸ線エネルギー及び第２のＸ線エネルギーとは異なる第３のＸ線エネルギーに対応する第３投影データセットと、を実質的に同時に収集する第２スキャンを実行する。また、処理機能１４４ｂは、第１投影データセット、第２投影データセット及び第３投影データセットに基づいて、３種類の基準物質による物質弁別を行なう。従って、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０は、３種類の基準物質による物質弁別の実現性を向上させることができる。

また、スキャン機能１４４ａは、１又は複数のビューごとに、第２のＸ線エネルギーと第３のＸ線エネルギーとの間でＸ線のエネルギーを変化させることで、第２スキャンを実行する。即ち、スキャン機能１４４ａは、第２スキャンとして、ｋＶスイッチング方式のデュアルエナジー収集を行なう。従って、Ｘ線ＣＴシステム１０において特別なハードウェア構成は必要ではなく、高い実現性で物質弁別のためのスキャンを実行することができる。

また、スキャン機能１４４ａは、第１のＸ線エネルギーを、第２のＸ線エネルギー及び第３のＸ線エネルギーの両方より大きくし、又は第２のＸ線エネルギー及び第３のＸ線エネルギーの両方より小さくして、第２スキャンを実行する。これにより、スキャン機能１４４ａは、第２のＸ線エネルギーと第３のＸ線エネルギーとの間のエネルギー差を小さくして、第２スキャンにおいてＸ線のエネルギーを切り替える際、出力を安定させることができる。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、第２スキャンとして、ｋＶスイッチング方式のデュアルエナジー収集を行なう場合について説明した。これに対し、第２の実施形態では、第２スキャンとして、積層型検出器方式（デュアルレイヤー方式とも記載する）のデュアルエナジー収集を行なう場合について説明する。

第２の実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０は、図１に示した第１の実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０と同様の構成を有する。但し、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０は、Ｘ線検出器１１２として、積層型検出器を備える。例えば、Ｘ線検出器１１２は、第１の層１１２ａと、第２の層１１２ｂとから構成され、Ｘ線管１１１から照射されたＸ線を分光して検出する。以下、第１の実施形態において説明した点については図１と同一の符号を付し、説明を省略する。

例えば、スキャン機能１４４ａは、まず、エネルギーＥ３１のＸ線によるスキャンＡ３１を実行する。具体的には、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線高電圧装置１１４を制御することによりＸ線管１１１からエネルギーＥ３１のＸ線を発生させつつ、回転部を回転させて、スキャンＡ３１を実行する。

ここで、Ｘ線検出器１１２は、図５のスキャンＡ３１に示すように、第１の層１１２ａにおいてエネルギーＥ３２のＸ線を検出し、第２の層１１２ｂにおいてエネルギーＥ３３のＸ線を検出する。即ち、Ｘ線検出器１１２は、Ｘ線管１１１から照射されたエネルギーＥ３１のＸ線を、エネルギーＥ３２のＸ線とエネルギーＥ３３のＸ線とに分光して検出する。なお、図５は、第２の実施形態に係るデュアルレイヤー方式のスキャンについて説明するための図である。

また、スキャン機能１４４ａは、第１の層１１２ａにおいて検出されたＸ線に基づく投影データセットと、第２の層１１２ｂにおいて検出されたＸ線に基づく投影データセットとを合成する。即ち、スキャン機能１４４ａは、エネルギーＥ３２に対応する投影データセットと、エネルギーＥ３３に対応する投影データセットとを合成することにより、エネルギーＥ３１に対応する投影データセットを生成する。なお、スキャンＡ３１は、第１スキャンの一例である。また、エネルギーＥ３１は、第１のＸ線エネルギーの一例である。また、エネルギーＥ３１に対応する投影データセットは、第１投影データセットの一例である。

次に、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ３１に対応する投影データセットから、再構成画像Ｉ３１を再構成する。次に、制御機能１４４ｃは、再構成画像Ｉ３１に対するレンダリング処理を行って参照画像を生成し、生成した参照画像をディスプレイ１４２に表示させる。そして、制御機能１４４ｃは、参照画像を参照したユーザからの入力操作を受け付けることで、後述するスキャンＡ３２のスキャン範囲を設定する。

なお、再構成画像Ｉ３１に基づいて参照画像を生成するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ３２に対応する投影データセットに基づいて再構成画像Ｉ３２を生成し、制御機能１４４ｃは、再構成画像Ｉ３２に基づいて参照画像を生成してもよい。また、例えば、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ３３に対応する投影データセットに基づいて再構成画像Ｉ３３を生成し、制御機能１４４ｃは、再構成画像Ｉ３３に基づいて参照画像を生成してもよい。即ち、制御機能１４４ｃは、第１の層１１２ａ及び第２の層１１２ｂの少なくとも一方での検出結果に基づいて、参照画像を生成する。

次に、スキャン機能１４４ａは、参照画像に設定されたスキャン範囲に対して、スキャンＡ３２を実行する。具体的には、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線高電圧装置１１４を制御することによりＸ線管１１１からエネルギーＥ３４のＸ線を発生させつつ、回転部を回転させて、スキャンＡ３２を実行する。

ここで、Ｘ線検出器１１２は、図５のスキャンＡ３２に示すように、第１の層１１２ａにおいてエネルギーＥ３５のＸ線を検出し、第２の層１１２ｂにおいてエネルギーＥ３６のＸ線を検出する。即ち、Ｘ線検出器１１２は、Ｘ線管１１１から照射されたエネルギーＥ３４のＸ線を、エネルギーＥ３５のＸ線とエネルギーＥ３６のＸ線とに分光して検出する。

なお、スキャンＡ３２は、第２スキャンの一例である。また、エネルギーＥ３５は、第２のＸ線エネルギーの一例である。また、エネルギーＥ３６は、第３のＸ線エネルギーの一例である。なお、図５に示す場合、第１のＸ線エネルギーであるエネルギーＥ３１は、第２及び第３のＸ線エネルギーであるエネルギーＥ３５及びエネルギーＥ３６の両方より小さい。また、エネルギーＥ３５に対応する投影データセットは、第２投影データセットの一例である。また、エネルギーＥ３６に対応する投影データセットは、第３投影データセットの一例である。即ち、スキャン機能１４４ａは、第２のＸ線エネルギーであるエネルギーＥ３５に対応する投影データセット、及び、第３のＸ線エネルギーであるエネルギーＥ３６に対応する投影データセットを実質的に同時に収集する。

次に、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ３５に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ３５を再構成する。また、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ３６に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ３６を再構成する。

なお、スキャン機能１４４ａは、被検体Ｐの心拍又は呼吸の周期に応じて、スキャンＡ３１とスキャンＡ３２とを同期させて実行することとしてもよい。また、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ３１により収集されたデータと、スキャンＡ３２により収集されたデータとの位置合わせを行なうこととしてもよい。ここで、処理機能１４４ｂは、投影データセットの段階で位置合わせを行なってもよいし、再構成画像の段階で位置合わせを行なってもよい。

次に、処理機能１４４ｂは、再構成画像Ｉ３１、再構成画像Ｉ３５及び再構成画像Ｉ３６について３種類の基準物質による物質弁別を行なう。例えば、処理機能１４４ｂは、上記した式（１）の「Ｅ１」にエネルギーＥ３１を代入し、「Ｅ２」にエネルギーＥ３５を代入し、「Ｅ３」にエネルギーＥ３６を代入して連立方程式を解くことで、３種類の基準物質「α、β、γ」による物質弁別を行なう。

そして、処理機能１４４ｂは、物質弁別の結果を示す画像を生成する。例えば、処理機能１４４ｂは、基準物質ごとに、物質弁別画像を生成する。例えば、処理機能１４４ｂは、基準物質αを強調した物質弁別画像と、基準物質βを強調した物質弁別画像と、基準物質γを強調した物質弁別画像とをそれぞれ生成する。また、処理機能１４４ｂは、複数の物質弁別画像を用いて、各基準物質の混合割合に基づく重み付け計算処理を行なうことにより、所定のエネルギーにおける仮想単色Ｘ線画像や密度画像、実効原子番号画像等、種々の画像を生成することもできる。また、制御機能１４４ｃは、物質弁別の結果を示す画像を、ディスプレイ１４２に表示させる。

上述したように、第２の実施形態によれば、スキャン機能１４４ａは、第１のＸ線エネルギーに対応する第１投影データセットを収集する第１スキャンを実行する。また、スキャン機能１４４ａは、積層型のＸ線検出器１１２を用いて第２スキャンを実行し、第２のＸ線エネルギーに対応する第２投影データセットと第３のＸ線エネルギーに対応する第３投影データセットとを実質的に同時に収集する。また、処理機能１４４ｂは、第１投影データセット、第２投影データセット及び第３投影データセットに基づいて、３種類の基準物質による物質弁別を行なう。従って、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０は、３種類の基準物質による物質弁別の実現性を向上させることができる。

なお、３種類の基準物質による物質弁別を行なう他の手法としては、例えば、３層以上の積層型検出器を使用することが考えられる。しかしながら、このような特別なハードウェアを用いることは、コスト等の面で実現性が低い。これに対し、Ｘ線ＣＴシステム１０は、一般に使用されている２層の積層型検出器により、３種類の基準物質による物質弁別を実現することができる。

また、図５に示すエネルギーＥ３１を第１のＸ線エネルギーの例として説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、処理機能１４４ｂは、図５に示すエネルギーＥ３２を第１のＸ線エネルギーとして、３種類の基準物質による物質弁別を行なうこともできる。一例を挙げると、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ３２に対応する投影データセットに基づいて再構成画像Ｉ３２を生成する。そして、処理機能１４４ｂは、再構成画像Ｉ３２、再構成画像Ｉ３５及び再構成画像Ｉ３６について３種類の基準物質による物質弁別を行なう。例えば、処理機能１４４ｂは、上記した式（１）の「Ｅ１」にエネルギーＥ３２を代入し、「Ｅ２」にエネルギーＥ３５を代入し、「Ｅ３」にエネルギーＥ３６を代入して連立方程式を解くことで、３種類の基準物質「α、β、γ」による物質弁別を行なう。同様に、処理機能１４４ｂは、図５に示すエネルギーＥ３３を第１のＸ線エネルギーとして、３種類の基準物質による物質弁別を行なうこともできる。

また、図５に示すエネルギーＥ３５及びエネルギーＥ３６を第２及び第３のＸ線エネルギーの例として説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ３５及びエネルギーＥ３４を第２及び第３のＸ線エネルギーとして、３種類の基準物質による物質弁別を行なうこともできる。また例えば、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ３４及びエネルギーＥ３６を第２及び第３のＸ線エネルギーとして、３種類の基準物質による物質弁別を行なうこともできる。

また、３種類の基準物質による物質弁別を行なう場合について説明したが、処理機能１４４ｂは、４種類以上の基準物質による物質弁別を行なうこともできる。例えば、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ３２に対応する投影データセット、エネルギーＥ３３に対応する投影データセット、エネルギーＥ３５に対応する投影データセット、エネルギーＥ３６に対応する投影データセットに基づいて、４種類の基準物質による物質弁別を行なうことができる。なお、この場合、エネルギーＥ３２は第１のＸ線エネルギーの一例であり、エネルギーＥ３５は第２のＸ線エネルギーの一例であり、エネルギーＥ３６は第３のＸ線エネルギーの一例であり、エネルギーＥ３３は第４のＸ線エネルギーの一例である。また、エネルギーＥ３２に対応する投影データセットは第１投影データセットの一例であり、エネルギーＥ３５に対応する投影データセットは第２投影データセットの一例であり、エネルギーＥ３６に対応する投影データセットは第３投影データセットの一例であり、エネルギーＥ３３に対応する投影データセットは第４投影データセットの一例である。

同様に、処理機能１４４ｂは、図５に示す６つのエネルギーのうちの５つのエネルギーに対応する５つの投影データセットに基づいて、５種類の基準物質による物質弁別を行なうことができる。同様に、処理機能１４４ｂは、図５に示す６つのエネルギーに対応する６つの投影データセットに基づいて、６種類の基準物質による物質弁別を行なうことができる。

なお、図５においては、スキャンＡ３１においてＸ線管１１１から照射されるＸ線のエネルギーであるエネルギーＥ３１が、スキャンＡ３２においてＸ線管１１１から照射されるＸ線のエネルギーであるエネルギーＥ３４より小さいものとして説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、エネルギーＥ３１がエネルギーＥ３４より大きい場合であってもよい。

また、エネルギーＥ３１とエネルギーＥ３４とは同じ大きさであってもよい。この場合、エネルギーＥ３２とエネルギーＥ３５とは略同じ大きさとなり、エネルギーＥ３３とエネルギーＥ３６とは略同じ大きさとなる。そこで、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ３１に対応する投影データセット及びエネルギーＥ３４に対応する投影データセットの少なくとも一方と、エネルギーＥ３２に対応する投影データセット及びエネルギーＥ３５に対応する投影データセットの少なくとも一方と、エネルギーＥ３３に対応する投影データセット及びエネルギーＥ３６に対応する投影データセットの少なくとも一方とに基づいて、３種類の基準物質による物質弁別を行なうことができる。

また、スキャンＡ３１及びスキャンＡ３２を実行する場合について説明したが、これら２つのスキャンのうちの一方を省略することとしてもよい。例えば、スキャン機能１４４ａは、スキャンＡ３１のみを実行する場合であってもよい。この場合、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ３１に対応する投影データセットと、エネルギーＥ３２に対応する投影データセットと、エネルギーＥ３３に対応する投影データセットとに基づいて、３種類の基準物質による物質弁別を行なうことができる。

また、Ｘ線ＣＴシステム１０は、積層型検出器に代えて、フォトンカウンティング方式の検出器を用いて第２スキャンを実行する場合であってもよい。即ち、Ｘ線ＣＴシステム１０は、第２スキャンとして、フォトンカウンティング方式のデュアルエナジー収集を行なってもよい。

例えば、スキャン機能１４４ａは、まず、エネルギーＥ４１のＸ線によるスキャンＡ４１を実行する。具体的には、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線高電圧装置１１４を制御することによりＸ線管１１１からエネルギーＥ４１のＸ線を発生させつつ、回転部を回転させて、スキャンＡ４１を実行する。また、Ｘ線検出器１１２１は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。

ここで、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線検出器１１２１から出力された電気信号（パルス）の数を計数することで、各検出素子に入射したＸ線光子の数を計数するとともに、この信号に対して所定の演算処理を行なうことで、当該信号の出力を引き起こしたＸ線光子のエネルギー値を計測する。これにより、Ｘ線ＣＴシステム１０は、設定したエネルギービン（ｂｉｎ）ごとに、Ｘ線光子の数を計数することができる。

例えば、スキャン機能１４４ａは、スキャンＡ４１において、１つのエネルギービン（ｂｉｎ）のみを用いてＸ線光子の数を計数する。これにより、スキャン機能１４４ａは、エネルギーＥ４１に対応する投影データセットを収集する。なお、スキャンＡ４１は、第１スキャンの一例である。また、エネルギーＥ４１は、第１のＸ線エネルギーの一例である。また、エネルギーＥ４１に対応する投影データセットは、第１投影データセットの一例である。

次に、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ４１に対応する投影データセットから、再構成画像Ｉ４１を再構成する。次に、制御機能１４４ｃは、再構成画像Ｉ４１に対するレンダリング処理を行って参照画像を生成し、生成した参照画像をディスプレイ１４２に表示させる。そして、制御機能１４４ｃは、参照画像を参照したユーザからの入力操作を受け付けることで、後述するスキャンＡ４２のスキャン範囲を設定する。

次に、スキャン機能１４４ａは、参照画像に設定されたスキャン範囲に対してスキャンＡ４２を実行し、Ｘ線検出器１１２１は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。なお、スキャンＡ４２において被検体Ｐに対して照射するＸ線のエネルギーは、スキャンＡ４１と同様にエネルギーＥ４１であってもよいし、エネルギーＥ４１と異なるエネルギーであってもよい。ここで、スキャン機能１４４ａは、例えば、エネルギーＥ４２及びエネルギーＥ４３のそれぞれに対応する２つのエネルギービン（ｂｉｎ）を設定し、エネルギーＥ４２のＸ線光子の数とエネルギーＥ４３のＸ線光子の数とをそれぞれ計数する。これにより、スキャン機能１４４ａは、エネルギーＥ４２に対応する投影データセットとエネルギーＥ４３に対応する投影データセットとを収集する。

なお、スキャンＡ４２は、第２スキャンの一例である。また、エネルギーＥ４２は、第２のＸ線エネルギーの一例である。また、エネルギーＥ４３は、第３のＸ線エネルギーの一例である。ここで、エネルギーＥ４１、エネルギーＥ４２及びエネルギーＥ４３は、互いに異なるエネルギーである。例えば、エネルギーＥ４１は、エネルギーＥ４２及びエネルギーＥ４３の両方より大きい。また、例えば、エネルギーＥ４１は、エネルギーＥ４２及びエネルギーＥ４３の両方より小さい。また、例えば、エネルギーＥ４１は、エネルギーＥ４２及びエネルギーＥ４３の間のエネルギーである。また、エネルギーＥ４２に対応する投影データセットは、第２投影データセットの一例である。また、エネルギーＥ４３に対応する投影データセットは、第３投影データセットの一例である。

次に、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ４２に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ４２を再構成する。また、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ４３に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ４３を再構成する。なお、スキャン機能１４４ａは、被検体Ｐの心拍又は呼吸の周期に応じて、スキャンＡ４１とスキャンＡ４２とを同期させて実行することとしてもよい。また、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ４１により収集されたデータと、スキャンＡ４２により収集されたデータとの位置合わせを行なうこととしてもよい。ここで、処理機能１４４ｂは、投影データセットの段階で位置合わせを行なってもよいし、再構成画像の段階で位置合わせを行なってもよい。

次に、処理機能１４４ｂは、再構成画像Ｉ４１、再構成画像Ｉ４２及び再構成画像Ｉ４３について３種類の基準物質による物質弁別を行なう。例えば、処理機能１４４ｂは、上記した式（１）の「Ｅ１」にエネルギーＥ４１を代入し、「Ｅ２」にエネルギーＥ４２を代入し、「Ｅ３」にエネルギーＥ４３を代入して連立方程式を解くことで、３種類の基準物質「α、β、γ」による物質弁別を行なう。

そして、処理機能１４４ｂは、物質弁別の結果を示す画像を生成する。例えば、処理機能１４４ｂは、基準物質ごとに、物質弁別画像を生成する。例えば、処理機能１４４ｂは、基準物質αを強調した物質弁別画像と、基準物質βを強調した物質弁別画像と、基準物質γを強調した物質弁別画像とをそれぞれ生成する。また、処理機能１４４ｂは、複数の物質弁別画像を用いて、各基準物質の混合割合に基づく重み付け計算処理を行なうことにより、所定のエネルギーにおける仮想単色Ｘ線画像や密度画像、実効原子番号画像等、種々の画像を生成することもできる。また、制御機能１４４ｃは、物質弁別の結果を示す画像を、ディスプレイ１４２に表示させる。

上述したように、第２の実施形態によれば、スキャン機能１４４ａは、第１のＸ線エネルギーに対応する第１投影データセットを収集する第１スキャンを実行する。また、スキャン機能１４４ａは、フォトンカウンティング型のＸ線検出器１１２１を用いて第２スキャンを実行し、第２のＸ線エネルギーに対応する第２投影データセットと第３のＸ線エネルギーに対応する第３投影データセットとを実質的に同時に収集する。また、処理機能１４４ｂは、第１投影データセット、第２投影データセット及び第３投影データセットに基づいて、３種類の基準物質による物質弁別を行なう。従って、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０は、３種類の基準物質による物質弁別の実現性を向上させることができる。

なお、３種類の基準物質による物質弁別を行なう他の手法としては、例えば、３つ以上のエネルギービンを設定して、フォトンカウンティング方式のマルチエナジー収集を行なうことが考えられる。しかしながら、エネルギービンが多くなるほど一度に扱うデータ量や使用する回路数が増加し、データ伝送、発熱、コストといった面で課題を生じるため、多くのエネルギービンを設定することは実現性が低い。これに対し、Ｘ線ＣＴシステム１０は、エネルギービンの数を抑制しつつ、３種類の基準物質による物質弁別を実現することができる。

また、３種類の基準物質による物質弁別を行なう場合について説明したが、処理機能１４４ｂは、４種類以上の基準物質による物質弁別を行なうこともできる。例えば、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ４１において２つのエネルギービンを設定し、エネルギーＥ４１のＸ線光子の数とエネルギーＥ４４のＸ線光子の数とをそれぞれ計数する。ここで、エネルギーＥ４４は、第４のＸ線エネルギーの一例であり、エネルギーＥ４１、エネルギーＥ４２及びエネルギーＥ４３とは異なるエネルギーである。また、エネルギーＥ４４に対応する投影データセットは、第４投影データセットの一例である。

即ち、スキャン機能１４４ａは、スキャンＡ４１を実行することで、エネルギーＥ４１に対応する投影データセット及びエネルギーＥ４４に対応する投影データセットを実質的に同時に収集する。この場合、処理機能１４４ｂは、４種類の基準物質による物質弁別を行なうこともできる。即ち、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ４１に対応する投影データセット、エネルギーＥ４２に対応する投影データセット、エネルギーＥ４３に対応する投影データセット、エネルギーＥ４４に対応する投影データセットに基づいて、４種類の基準物質による物質弁別を行なうことができる。

（第３の実施形態）
上述した第１〜２の実施形態では、第２スキャンとして、ｋＶスイッチング方式、デュアルレイヤー方式又はフォトンカウンティング方式のデュアルエナジー収集を行なう場合について説明した。これに対し、第３の実施形態では、第２スキャンとして、２つのＸ線管を用いたデュアルソース方式のデュアルエナジー収集を行なう場合について説明する。

第３の実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０は、Ｘ線管１１１として、Ｘ線管１１１１及びＸ線管１１１２を備える。また、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０は、Ｘ線検出器１１２として、Ｘ線管１１１１から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器１１２２と、Ｘ線管１１１２から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器１１２３とを備える。以下、第１〜第２の実施形態において説明した点については図１と同一の符号を付し、説明を省略する。

例えば、スキャン機能１４４ａは、まず、エネルギーＥ５１のＸ線によるスキャンＡ５１を実行する。例えば、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線高電圧装置１１４を制御することによりＸ線管１１１１からエネルギーＥ５１のＸ線を発生させつつ、回転部を回転させて、スキャンＡ５１を実行する。これにより、スキャン機能１４４ａは、エネルギーＥ５１に対応する投影データセットを収集する。なお、スキャンＡ５１は、第１スキャンの一例である。また、エネルギーＥ５１は、第１のＸ線エネルギーの一例である。また、エネルギーＥ５１に対応する投影データセットは、第１投影データセットの一例である。

次に、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ５１に対応する投影データセットから、再構成画像Ｉ５１を再構成する。次に、制御機能１４４ｃは、再構成画像Ｉ５１に対するレンダリング処理を行って参照画像を生成し、生成した参照画像をディスプレイ１４２に表示させる。そして、制御機能１４４ｃは、参照画像を参照したユーザからの入力操作を受け付けることで、後述するスキャンＡ５２のスキャン範囲を設定する。

次に、スキャン機能１４４ａは、参照画像に設定されたスキャン範囲に対して、スキャンＡ５２を実行する。具体的には、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線高電圧装置１１４を制御することにより、Ｘ線管１１１１からエネルギーＥ５２のＸ線を発生させ、Ｘ線管１１１２からエネルギーＥ５３のＸ線を発生させる。更に、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線管１１１１及びＸ線管１１１２を含む回転部を回転させて、スキャンＡ５２を実行する。

なお、スキャンＡ５２は、第２スキャンの一例である。また、エネルギーＥ５２は、第２のＸ線エネルギーの一例である。また、エネルギーＥ５３は、第３のＸ線エネルギーの一例である。ここで、エネルギーＥ５１、エネルギーＥ５２及びエネルギーＥ５３は、互いに異なるエネルギーである。例えば、エネルギーＥ５１は、エネルギーＥ５２及びエネルギーＥ５３の両方より大きい。また、例えば、エネルギーＥ５１は、エネルギーＥ５２及びエネルギーＥ５３の両方より小さい。また、例えば、エネルギーＥ５１は、エネルギーＥ５２及びエネルギーＥ５３の間のエネルギーである。また、エネルギーＥ５２に対応する投影データセットは、第２投影データセットの一例である。また、エネルギーＥ５３に対応する投影データセットは、第３投影データセットの一例である。即ち、スキャン機能１４４ａは、第２のＸ線エネルギーであるエネルギーＥ５２に対応する投影データセット、及び、第３のＸ線エネルギーであるエネルギーＥ５３に対応する投影データセットを実質的に同時に収集する。

次に、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ５２に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ５２を再構成する。また、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ５３に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ５３を再構成する。

なお、スキャン機能１４４ａは、被検体Ｐの心拍又は呼吸の周期に応じて、スキャンＡ５１とスキャンＡ５２とを同期させて実行することとしてもよい。また、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ５１により収集されたデータと、スキャンＡ５２により収集されたデータとの位置合わせを行なうこととしてもよい。ここで、処理機能１４４ｂは、投影データセットの段階で位置合わせを行なってもよいし、再構成画像の段階で位置合わせを行なってもよい。

次に、処理機能１４４ｂは、再構成画像Ｉ５１、再構成画像Ｉ５２及び再構成画像Ｉ５３について３種類の基準物質による物質弁別を行なう。例えば、処理機能１４４ｂは、上記した式（１）の「Ｅ１」にエネルギーＥ５１を代入し、「Ｅ２」にエネルギーＥ５２を代入し、「Ｅ３」にエネルギーＥ５３を代入して連立方程式を解くことで、３種類の基準物質「α、β、γ」による物質弁別を行なう。

そして、処理機能１４４ｂは、物質弁別の結果を示す画像を生成する。例えば、処理機能１４４ｂは、基準物質ごとに、物質弁別画像を生成する。例えば、処理機能１４４ｂは、基準物質αを強調した物質弁別画像と、基準物質βを強調した物質弁別画像と、基準物質γを強調した物質弁別画像とをそれぞれ生成する。また、処理機能１４４ｂは、複数の物質弁別画像を用いて、各基準物質の混合割合に基づく重み付け計算処理を行なうことにより、所定のエネルギーにおける仮想単色Ｘ線画像や密度画像、実効原子番号画像等、種々の画像を生成することもできる。また、制御機能１４４ｃは、物質弁別の結果を示す画像を、ディスプレイ１４２に表示させる。

上述したように、第３の実施形態によれば、スキャン機能１４４ａは、第１のＸ線エネルギーに対応する第１投影データセットを収集する第１スキャンを実行する。また、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線管１１１１から第２のＸ線エネルギーのＸ線を照射させ、Ｘ線管１１１２から第３のＸ線エネルギーのＸ線を照射させることで、第２スキャンを実行し、第２のＸ線エネルギーに対応する第２投影データセットと第３のＸ線エネルギーに対応する第３投影データセットとを実質的に同時に収集する。また、処理機能１４４ｂは、第１投影データセット、第２投影データセット及び第３投影データセットに基づいて、３種類の基準物質による物質弁別を行なう。従って、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０は、３種類の基準物質による物質弁別の実現性を向上させることができる。

なお、３種類の基準物質による物質弁別を行なう他の手法としては、例えば、３組以上のＸ線管及びＸ線検出器を使用することが考えられる。しかしながら、このような特別なハードウェアを用いることは、コスト等の面で実現性が低い。これに対し、Ｘ線ＣＴシステム１０は、一般に使用されているデュアルソース方式で、３種類の基準物質による物質弁別を実現することができる。

また、Ｘ線管１１１１を用いてスキャンＡ５１を実行する場合について説明したが、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線管１１１２を用いてスキャンＡ５２を実行することとしても構わない。

また、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線管１１１１及びＸ線管１１１２の両方を用いて、スキャンＡ５１を実行しても構わない。例えば、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線管１１１１からエネルギーＥ５１のＸ線を照射させ、Ｘ線管１１１２からエネルギーＥ５４のＸ線を照射させる。更に、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線管１１１１及びＸ線管１１１２を含む回転部を回転させて、スキャンＡ５１を実行する。ここで、エネルギーＥ５４は、第４のＸ線エネルギーの一例であり、エネルギーＥ５１、エネルギーＥ５２及びエネルギーＥ５３とは異なるエネルギーである。また、エネルギーＥ５４に対応する投影データセットは、第４投影データセットの一例である。

即ち、スキャン機能１４４ａは、スキャンＡ５１を実行することで、エネルギーＥ５１に対応する投影データセット及びエネルギーＥ５４に対応する投影データセットを実質的に同時に収集する。この場合、処理機能１４４ｂは、４種類の基準物質による物質弁別を行なうこともできる。即ち、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ５１に対応する投影データセット、エネルギーＥ５２に対応する投影データセット、エネルギーＥ５３に対応する投影データセット、エネルギーＥ５４に対応する投影データセットに基づいて、４種類の基準物質による物質弁別を行なうことができる。

（第４の実施形態）
上述した第１〜３の実施形態では、第２スキャンとして、ｋＶスイッチング方式、デュアルレイヤー方式、フォトンカウンティング方式又はデュアルソース方式のデュアルエナジー収集を行なう場合について説明した。これに対し、第４の実施形態では、第２スキャンとして、スプリット方式のデュアルエナジー収集を行なう場合について説明する。

第４の実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０は、ウェッジ１１６として、例えば、Ｘ線管１１１から照射されたＸ線を、エネルギーの異なる複数のＸ線に分割するフィルタを備える。例えば、Ｘ線ＣＴシステム１０は、ウェッジ１１６として、Ｘ線フィルタ１１６ａ及びＸ線フィルタ１１６ｂを備える。Ｘ線フィルタ１１６ａ及びＸ線フィルタ１１６ｂは、材質や厚み等が異なり、同一エネルギーのＸ線を、エネルギーの異なる複数のＸ線に分割する。なお、Ｘ線フィルタ１１６ａは、第１のＸ線フィルタの一例である。また、Ｘ線フィルタ１１６ｂは、第２のＸ線フィルタの一例である。以下、第１〜第３の実施形態において説明した点については図１と同一の符号を付し、説明を省略する。

例えば、スキャン機能１４４ａは、まず、エネルギーＥ６１のＸ線によるスキャンＡ６１を実行する。例えば、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線管１１１から照射されたＸ線を、Ｘ線フィルタ１１６ａ、Ｘ線フィルタ１１６ｂ、又は他のＸ線フィルタによってエネルギーＥ６１まで減衰させて、スキャンＡ６１を実行する。これにより、スキャン機能１４４ａは、エネルギーＥ６１に対応する投影データセットを収集する。なお、スキャンＡ６１は、第１スキャンの一例である。また、エネルギーＥ６１は、第１のＸ線エネルギーの一例である。また、エネルギーＥ６１に対応する投影データセットは、第１投影データセットの一例である。

次に、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ６１に対応する投影データセットから、再構成画像Ｉ６１を再構成する。次に、制御機能１４４ｃは、再構成画像Ｉ６１に対するレンダリング処理を行って参照画像を生成し、生成した参照画像をディスプレイ１４２に表示させる。そして、制御機能１４４ｃは、参照画像を参照したユーザからの入力操作を受け付けることで、後述するスキャンＡ６２のスキャン範囲を設定する。

次に、スキャン機能１４４ａは、参照画像に設定されたスキャン範囲に対して、スキャンＡ６２を実行する。具体的には、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線管１１１から照射されたＸ線を、Ｘ線フィルタ１１６ａによってエネルギーＥ６２まで減衰させ、Ｘ線フィルタ１１６ｂによってエネルギーＥ６３まで減衰させて、スキャンＡ６２を実行する。より具体的には、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線フィルタ１１６ａ及びＸ線フィルタ１１６ｂを図１に示したＺ軸方向（列方向）に並べた状態において、Ｘ線フィルタ１１６ａ及びＸ線フィルタ１１６ｂに対してＸ線管１１１からＸ線を照射させる。これにより、スキャン機能１４４ａは、列方向にエネルギーＥ６２のＸ線とエネルギーＥ６３のＸ線とを分布させた状態において、スキャンＡ６２を実行することができる。

なお、スキャンＡ６２は、第２スキャンの一例である。また、エネルギーＥ６２は、第２のＸ線エネルギーの一例である。また、エネルギーＥ６３は、第３のＸ線エネルギーの一例である。ここで、エネルギーＥ６１、エネルギーＥ６２及びエネルギーＥ６３は、互いに異なるエネルギーである。例えば、エネルギーＥ６１は、エネルギーＥ６２及びエネルギーＥ６３の両方より大きい。また、例えば、エネルギーＥ６１は、エネルギーＥ６２及びエネルギーＥ６３の両方より小さい。また、例えば、エネルギーＥ６１は、エネルギーＥ６２及びエネルギーＥ６３の間のエネルギーである。また、エネルギーＥ６２に対応する投影データセットは、第２投影データセットの一例である。また、エネルギーＥ６３に対応する投影データセットは、第３投影データセットの一例である。即ち、スキャン機能１４４ａは、第２のＸ線エネルギーであるエネルギーＥ６２に対応する投影データセット、及び、第３のＸ線エネルギーであるエネルギーＥ６３に対応する投影データセットを実質的に同時に収集する。

次に、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ６２に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ６２を再構成する。また、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ６３に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ６３を再構成する。

なお、スキャン機能１４４ａは、被検体Ｐの心拍又は呼吸の周期に応じて、スキャンＡ６１とスキャンＡ６２とを同期させて実行することとしてもよい。また、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ６１により収集されたデータと、スキャンＡ６２により収集されたデータとの位置合わせを行なうこととしてもよい。ここで、処理機能１４４ｂは、投影データセットの段階で位置合わせを行なってもよいし、再構成画像の段階で位置合わせを行なってもよい。

次に、処理機能１４４ｂは、再構成画像Ｉ６１、再構成画像Ｉ６２及び再構成画像Ｉ６３について３種類の基準物質による物質弁別を行なう。例えば、処理機能１４４ｂは、上記した式（１）の「Ｅ１」にエネルギーＥ６１を代入し、「Ｅ２」にエネルギーＥ６２を代入し、「Ｅ３」にエネルギーＥ６３を代入して連立方程式を解くことで、３種類の基準物質「α、β、γ」による物質弁別を行なう。

そして、処理機能１４４ｂは、物質弁別の結果を示す画像を生成する。例えば、処理機能１４４ｂは、基準物質ごとに、物質弁別画像を生成する。例えば、処理機能１４４ｂは、基準物質αを強調した物質弁別画像と、基準物質βを強調した物質弁別画像と、基準物質γを強調した物質弁別画像とをそれぞれ生成する。また、処理機能１４４ｂは、複数の物質弁別画像を用いて、各基準物質の混合割合に基づく重み付け計算処理を行なうことにより、所定のエネルギーにおける仮想単色Ｘ線画像や密度画像、実効原子番号画像等、種々の画像を生成することもできる。また、制御機能１４４ｃは、物質弁別の結果を示す画像を、ディスプレイ１４２に表示させる。

上述したように、第４の実施形態によれば、スキャン機能１４４ａは、第１のＸ線エネルギーに対応する第１投影データセットを収集する第１スキャンを実行する。また、スキャン機能１４４ａは、透過したＸ線を第２のＸ線エネルギーまで減衰させるＸ線フィルタ１１６ａと、透過したＸ線を第３のＸ線エネルギーまで減衰させるＸ線フィルタ１１６ｂとを用いて第２スキャンを実行し、第２のＸ線エネルギーに対応する第２投影データセットと第３のＸ線エネルギーに対応する第３投影データセットとを実質的に同時に収集する。また、処理機能１４４ｂは、第１投影データセット、第２投影データセット及び第３投影データセットに基づいて、３種類の基準物質による物質弁別を行なう。従って、第４の実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０は、３種類の基準物質による物質弁別の実現性を向上させることができる。

例えば、３種類の基準物質による物質弁別を行なう他の手法としては、例えば、３種類以上のＸ線フィルタを使用することが考えられる。しかしながら、このような特別なハードウェアを用いることは、コスト等の面で実現性が低い。これに対し、Ｘ線ＣＴシステム１０は、一般に使用されている２種類のＸ線フィルタにより、３種類の基準物質による物質弁別を実現することができる。

なお、Ｘ線フィルタ１１６ａとＸ線フィルタ１１６ｂとを用いてスキャンＡ６２を実行する場合について説明したが、スキャン機能１４４ａは、これら２つのＸ線フィルタのうちいずれか一方のみを用いてスキャンＡ６２を実行することとしても構わない。

例えば、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線管１１１からエネルギーＥ６２のＸ線を照射させるとともに、Ｘ線の一部をＸ線フィルタ１１６ｂによってエネルギーＥ６３まで減衰させて、スキャンＡ６２を実行する。より具体的には、スキャン機能１４４ａは、列方向の所定範囲のＸ線を、Ｘ線フィルタ１１６ｂによってエネルギーＥ６２からエネルギーＥ６３まで減衰させて、被検体Ｐに照射させる。なお、Ｘ線フィルタ１１６ｂによる減衰を受けなかったＸ線については、エネルギーＥ６２のまま被検体Ｐに照射される。これにより、スキャン機能１４４ａは、列方向にエネルギーＥ６２のＸ線とエネルギーＥ６３のＸ線とを分布させた状態においてスキャンＡ６２を実行し、エネルギーＥ６２に対応する投影データセットとエネルギーＥ６３に対応する投影データセットとを実質的に同時に収集することができる。

また、スキャン機能１４４ａは、スキャンＡ６１においてデュアルエナジー収集を実行しても構わない。例えば、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線管１１１から照射されたＸ線のうち列方向の所定範囲のＸ線をＸ線フィルタ１１６ａによってエネルギーＥ６１まで減衰させ、他のＸ線をＸ線フィルタ１１６ｂによってエネルギーＥ６４まで減衰させて、スキャンＡ６１を実行する。また、例えば、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線管１１１から照射されたエネルギーＥ６１のＸ線のうち列方向の所定範囲のＸ線を、Ｘ線フィルタ１１６ｂによってエネルギーＥ６１からエネルギーＥ６４まで減衰させて、スキャンＡ６１を実行する。これにより、スキャン機能１４４ａは、列方向にエネルギーＥ６１のＸ線とエネルギーＥ６４のＸ線とを分布させた状態においてスキャンＡ６１を実行し、エネルギーＥ６１に対応する投影データセットとエネルギーＥ６４に対応する投影データセットとを実質的に同時に収集する。ここで、エネルギーＥ６４は、第４のＸ線エネルギーの一例であり、エネルギーＥ６１、エネルギーＥ６２及びエネルギーＥ６３とは異なるエネルギーである。また、エネルギーＥ６４に対応する投影データセットは、第４投影データセットの一例である。

スキャンＡ６１によってエネルギーＥ６１に対応する投影データセット及びエネルギーＥ６４に対応する投影データセットを収集した場合、処理機能１４４ｂは、４種類の基準物質による物質弁別を行なうことができる。即ち、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ６１に対応する投影データセット、エネルギーＥ６２に対応する投影データセット、エネルギーＥ６３に対応する投影データセット、エネルギーＥ６４に対応する投影データセットに基づいて、４種類の基準物質による物質弁別を行なうことができる。

（第５の実施形態）
さて、これまで第１〜第４の実施形態について説明したが、上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

例えば、これまで、スキャン対象領域をユーザが設定するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、制御機能１４４ｃは、再構成画像、又は再構成画像に基づいて生成した参照画像を解析し、診断対象の臓器等を抽出することで、スキャン対象領域を自動設定してもよい。

また、上記した式（１）について「μ」を線減弱係数、「ｃ」を混合量として説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、処理機能１４４ｂは、各物質における「μ」を質量減弱係数とし、「ｃ」を密度として、式（１）を解くこととしても構わない。

また、再構成処理を施した後の段階で物質弁別を行なうものとして説明したが、処理機能１４４ｂは、再構成処理を施す前の段階で物質弁別を行なってもよい。即ち、処理機能１４４ｂは、投影データセットの各画素について式（１）の連立方程式を解くことで、物質弁別を行なうこととしても構わない。

また、物質弁別をＸ線ＣＴシステム１０が実行するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、物質弁別は、Ｘ線ＣＴシステム１０と異なる他の装置において実行されても構わない。以下、この点について、図６に示す医用情報処理システム１を例として説明する。図６は、第５の実施形態に係る医用情報処理システム１の構成の一例を示すブロック図である。医用情報処理システム１には、Ｘ線ＣＴシステム１０、及び、物質弁別を実行する医用処理装置２０が含まれる。

図６に示すように、Ｘ線ＣＴシステム１０と医用処理装置２０とは、ネットワークＮＷを介して相互に接続される。ここで、ネットワークＮＷを介して接続可能であれば、Ｘ線ＣＴシステム１０及び医用処理装置２０が設置される場所は任意である。例えば、医用処理装置２０は、Ｘ線ＣＴシステム１０と異なる病院に設置されてもよい。即ち、ネットワークＮＷは、院内で閉じたローカルネットワークにより構成されてもよいし、インターネットを介したネットワークでもよい。また、図６においてはＸ線ＣＴシステム１０を１つ示すが、医用情報処理システム１は複数のＸ線ＣＴシステム１０を含んでもよい。

医用処理装置２０は、ワークステーション等のコンピュータ機器によって実現される。例えば、医用処理装置２０は、図６に示すように、メモリ２１と、ディスプレイ２２と、入力インターフェース２３と、処理回路２４とを有する。

メモリ２１は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。例えば、メモリ２１は、Ｘ線ＣＴシステム１０から送信された各種のデータを記憶する。また、例えば、メモリ２１は、医用処理装置２０に含まれる回路がその機能を実現するためのプログラムを記憶する。なお、メモリ２１は、医用処理装置２０とネットワークＮＷを介して接続されたサーバ群（クラウド）により実現されることとしてもよい。

ディスプレイ２２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ２２は、処理回路２４による物質弁別の結果を示す画像を表示したり、ユーザからの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ等を表示したりする。例えば、ディスプレイ２２は、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイである。ディスプレイ２２は、デスクトップ型でもよいし、医用処理装置２０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。

入力インターフェース２３は、ユーザからの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路２４に出力する。例えば、入力インターフェース２３は、再構成画像を再構成する際の再構成条件や、再構成画像から表示用のＣＴ画像を生成する際の画像処理条件等をユーザから受け付ける。例えば、入力インターフェース２３は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面へ触れることで入力操作を行なうタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等により実現される。なお、入力インターフェース２３は、医用処理装置２０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。また、入力インターフェース２３は、マウスやキーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、医用処理装置２０とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路２４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース２３の例に含まれる。

処理回路２４は、処理機能２４ａ及び制御機能２４ｂを実行することで、医用処理装置２０全体の動作を制御する。なお、処理機能２４ａは、処理部の一例である。処理回路２４による処理については後述する。

図６に示す医用処理装置２０においては、各処理機能がコンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ２１へ記憶されている。処理回路２４は、メモリ２１からプログラムを読み出して実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、プログラムを読み出した状態の処理回路２４は、読み出したプログラムに対応する機能を有することとなる。

なお、図６においては単一の処理回路２４にて、処理機能２４ａ及び制御機能２４ｂが実現するものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路２４を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。また、処理回路２４が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。

また、処理回路２４は、ネットワークＮＷを介して接続された外部装置のプロセッサを利用して、機能を実現することとしてもよい。例えば、処理回路２４は、メモリ２１から各機能に対応するプログラムを読み出して実行するとともに、医用処理装置２０とネットワークＮＷを介して接続されたサーバ群（クラウド）を計算資源として利用することにより、図６に示す各機能を実現する。

例えば、まず、Ｘ線ＣＴシステム１０におけるスキャン機能１４４ａは、被検体Ｐに対して、エネルギーＥ７１に対応する投影データセットを収集するスキャンＡ７１を実行する。また、スキャン機能１４４ａは、エネルギーＥ７２に対応する投影データセットと、エネルギーＥ７３に対応する投影データセットとを実質的に同時に収集する第２スキャンを実行する。

ここで、スキャンＡ７１は第１スキャンの一例であり、スキャンＡ７２は第２スキャンの一例である。また、エネルギーＥ７１は第１のＸ線エネルギーの一例であり、エネルギーＥ７２は第２のＸ線エネルギーの一例であり、エネルギーＥ７３は第３のＸ線エネルギーの一例である。なお、エネルギーＥ７１、エネルギーＥ７２及びエネルギーＥ７３は、互いに異なるエネルギーである。また、エネルギーＥ７１に対応する投影データセットは第１投影データセットの一例であり、エネルギーＥ７２に対応する投影データセットは第２投影データセットの一例であり、エネルギーＥ７３に対応する投影データセットは第３投影データセットの一例である。

スキャン機能１４４ａは、スキャンＡ７１をスキャンＡ７２の前に実行してもよいし、スキャンＡ７２をスキャンＡ７１の前に実行してもよい。また、スキャン機能１４４ａは、スキャンＡ７２を、ｋＶスイッチング方式、デュアルレイヤー方式、フォトンカウンティング方式、デュアルソース方式及びスプリット方式のいずれの方式で実行しても構わない。

次に、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ７１に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ７１を再構成する。また、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ７２に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ７２を再構成する。また、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ７３に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ７３を再構成する。また、制御機能１４４ｃは、ネットワークＮＷを介して、再構成画像Ｉ７１、再構成画像Ｉ７２及び再構成画像Ｉ７３を医用処理装置２０に送信する。

次に、医用処理装置２０における処理機能２４ａは、再構成画像Ｉ７１、再構成画像Ｉ７２及び再構成画像Ｉ７３について３種類の基準物質による物質弁別を行なう。また、処理機能２４ａは、物質弁別の結果を示す画像を生成する。例えば、処理機能２４ａは、基準物質ごとの物質弁別画像や、所定のエネルギーにおける仮想単色Ｘ線画像、密度画像、実効原子番号画像等を生成する。

或いは、制御機能１４４ｃは、エネルギーＥ７１に対応する投影データセット、エネルギーＥ７２に対応する投影データセット、及び、エネルギーＥ７３に対応する投影データセットを、ネットワークＮＷを介して医用処理装置２０に送信する。次に、医用処理装置２０における処理機能２４ａは、エネルギーＥ７１に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ７１を再構成する。また、処理機能２４ａは、エネルギーＥ７２に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ７２を再構成する。また、処理機能２４ａは、エネルギーＥ７３に対応する投影データセットから再構成画像Ｉ７３を再構成する。次に、処理機能２４ａは、再構成画像Ｉ７１、再構成画像Ｉ７２及び再構成画像Ｉ７３について３種類の基準物質による物質弁別を行ない、物質弁別の結果を示す画像を生成する。なお、再構成画像の段階で物質弁別を行なうものとして説明したが、処理機能２４ａは、投影データセットの段階で物質弁別を行なってもよい。

そして、制御機能２４ｂは、処理機能２４ａが生成した物質弁別の結果を示す画像をディスプレイ２２に表示させる。或いは、制御機能２４ｂは、物質弁別の結果を示す画像をＸ線ＣＴシステム１０に送信する。この場合、Ｘ線ＣＴシステム１０における制御機能１４４ｃは、物質弁別の結果を示す画像をディスプレイ１４２に表示させる。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、あるいは、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサはメモリ１４１又はメモリ２１に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。

なお、図１においては、単一のメモリ１４１が処理回路１４４の各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明した。また、図６においては、単一のメモリ２１が処理回路２４の各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、複数のメモリ１４１を分散して配置し、処理回路１４４は、個別のメモリ１４１から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。同様に、複数のメモリ２１を分散して配置し、処理回路２４は、個別のメモリ２１から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。また、メモリ１４１又はメモリ２１にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。

上述した実施形態に係る各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。即ち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行われる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。

また、上述した実施形態で説明した処理方法は、予め用意された処理プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この処理プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この処理プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な非一過性の記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、３種類以上の基準物質による物質弁別の実現性を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 医用情報処理システム
１０ Ｘ線ＣＴシステム
１１０ 架台装置
１１１ Ｘ線管
１１２ Ｘ線検出器
１１３ 回転フレーム
１１４ Ｘ線高電圧装置
１１５ 制御装置
１１６ ウェッジ
１１７ コリメータ
１１８ ＤＡＳ
１３０ 寝台装置
１４０ コンソール装置
１４４ 処理回路
１４４ａ スキャン機能
１４４ｂ 処理機能
１４４ｃ 制御機能
２０ 医用処理装置
２４ 処理回路
２４ａ 処理機能
２４ｂ 制御機能

Claims (17)

1. 被検体に対して、第１のＸ線エネルギーに対応する第１投影データセットを収集する第１スキャンを実行し、前記第１のＸ線エネルギーとは異なる第２のＸ線エネルギーに対応する第２投影データセットと、前記第１のＸ線エネルギー及び前記第２のＸ線エネルギーとは異なる第３のＸ線エネルギーに対応する第３投影データセットと、を実質的に同時に収集する第２スキャンを実行するスキャン部と、
   前記第１投影データセット、前記第２投影データセット、及び前記第３投影データセットに基づいて、３種類以上の基準物質による物質弁別を行なう処理部と
   を備えた、Ｘ線ＣＴシステム。
2. 前記第１のＸ線エネルギーは、前記第２のＸ線エネルギー及び前記第３のＸ線エネルギーの両方より大きい又は小さい、請求項１に記載のＸ線ＣＴシステム。
3. 前記第１のＸ線エネルギーは、前記第２のＸ線エネルギー及び前記第３のＸ線エネルギーの間のエネルギーである、請求項１に記載のＸ線ＣＴシステム。
4. 前記スキャン部は、前記第１スキャンを、前記第２スキャンの前に実行する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴシステム。
5. 前記スキャン部は、前記第１投影データセットに基づいて生成された参照画像に設定されたスキャン範囲に対して前記第２スキャンを実行する、請求項４に記載のＸ線ＣＴシステム。
6. 前記スキャン部は、前記第２スキャンを、前記第１スキャンの前に実行する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴシステム。
7. 前記スキャン部は、前記第２投影データセット及び前記第３投影データセットのうち少なくともいずれかに基づいて生成された参照画像に設定されたスキャン範囲に対して前記第１スキャンを実行する、請求項６に記載のＸ線ＣＴシステム。
8. 前記スキャン部は、前記第１スキャンを実行することで、前記第１のＸ線エネルギー、前記第２のＸ線エネルギー、及び前記第３のＸ線エネルギーとは異なる第４のＸ線エネルギーに対応する第４投影データセットと、前記第１投影データセットと、を実質的に同時に収集し、
   前記処理部は、前記第１投影データセット、前記第２投影データセット、前記第３投影データセット、及び前記第４投影データセットに基づいて、４種類以上の基準物質による物質弁別を行なう、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴシステム。
9. 前記スキャン部は、１又は複数のビューごとに、前記第２のＸ線エネルギーと前記第３のＸ線エネルギーとの間でＸ線のエネルギーを変化させることで、前記第２スキャンを実行する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴシステム。
10. 前記スキャン部は、第１のＸ線管から前記第２のＸ線エネルギーのＸ線を照射させ、第２のＸ線管から前記第３のＸ線エネルギーのＸ線を照射させることで、前記第２スキャンを実行する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴシステム。
11. 前記スキャン部は、前記第２のＸ線エネルギーのＸ線を検出する第１の層と、前記第３のＸ線エネルギーのＸ線を検出する第２の層とを有する積層型のＸ線検出器を用いて、前記第２スキャンを実行する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴシステム。
12. 前記スキャン部は、フォトンカウンティング型のＸ線検出器を用いて、前記第２のＸ線エネルギーのＸ線光子の数と前記第３のＸ線エネルギーのＸ線光子の数とをそれぞれ計数することにより、前記第２スキャンを実行する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴシステム。
13. 前記スキャン部は、透過したＸ線を前記第２のＸ線エネルギーまで減衰させる第１のＸ線フィルタと、透過したＸ線を前記第３のＸ線エネルギーまで減衰させる第２のＸ線フィルタとを用いて、前記第２スキャンを実行する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴシステム。
14. 前記スキャン部は、透過したＸ線を前記第２のＸ線エネルギーから前記第３のＸ線エネルギーまで減衰させるＸ線フィルタを用いて、被検体に照射されるＸ線の一部を減衰させることで、前記第２スキャンを実行する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴシステム。
15. 前記スキャン部は、被検体の心拍又は呼吸の周期に応じて、前記第１スキャンと前記第２スキャンとを同期させて実行する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴシステム。
16. 前記処理部は、前記第１投影データセットと、前記第２投影データセット及び前記第３投影データセットとを位置合わせし、位置合わせ後の前記第１投影データセット、前記第２投影データセット及び前記第３投影データセットに基づいて物質弁別を行なう、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴシステム。
17. 被検体に対して第１スキャンを実行することで収集された第１のＸ線エネルギーに対応する第１投影データセットと、被検体に対して第２スキャンを実行することで収集された、前記第１のＸ線エネルギーとは異なる第２のＸ線エネルギーに対応する第２投影データセットと、前記第２スキャンを実行することで前記第２投影データセットと実質的に同時に収集された、前記第１のＸ線エネルギー及び前記第２のＸ線エネルギーとは異なる第３のＸ線エネルギーに対応する第３投影データセットと、に基づいて、３種類以上の基準物質による物質弁別を行なう処理部
    を備えた、医用処理装置。

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