JP6643043B2 - 放射線撮像システム、信号処理装置、及び、放射線画像の信号処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、医療用画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置などに応用される放射線撮像システム、信号処理装置、及び、放射線画像の信号処理方法に関する。

放射線（Ｘ線）による医療画像診断や非破壊検査に用いる撮像装置として、半導体材料によって形成された平面検出器（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、以下ＦＰＤ）を用いた放射線撮像装置が知られている。このような放射線撮像装置は、例えば医療画像診断において、静止画や動画などのデジタル撮像装置として用いられうる。

ＦＰＤとしては、例えば、積分型のセンサおよびフォトンカウンティング型のセンサがある。積分型のセンサは、放射線の入射により発生した電荷の総量を計測する。それに対し、フォトンカウンティング型のセンサは、入射した放射線のエネルギー（波長）を識別し、複数のエネルギーレベルの各々について放射線の検出回数をカウントする。即ち、フォトンカウンティング型のセンサは、エネルギー分解能を有するため、積分型のセンサに比べて診断能力を向上させることができる。しかしながら、入射する放射線量子の個数は膨大であるため、これを個別に数えるには高い動作速度が必要となる。このため、大面積のＦＰＤでフォトンカウンティング型のセンサを実現することは困難であった。

一方、特許文献１では、所定領域ごとに平均画像濃度情報と画像濃度の分散情報とを用いて、放射線量子の個数やエネルギーの平均値を推定することにより、エネルギー分解能を有する放射線撮像装置が提案されている。特許文献１の方式では、フォトンカウンティング型のセンサと比較して低い動作速度であっても、エネルギー分解能を有するセンサが実現できる。

特開２００９−２８５３５６号公報

しかしながら、特許文献１の方式では、領域内で画像の濃度が急激に変化した場合、推定した放射線量子の個数やエネルギーの平均値に大きな誤差が生じるという問題がある。これによって、例えば領域内に被写体のエッジが重なった部分や、被写体が動いた部分などでアーチファクトが生じ、診断能力が低下してしまう。

そこで、本発明は、アーチファクトの発生を抑制しつつ、エネルギー分解能を有する大面積の放射線撮像装置を用いた放射線撮像システム、放射線画像の信号処理装置、及び、放射線画像の信号処理方法を提供することを目的とする。

本発明の放射線撮像システムは、入射された放射線に応じた画素値を取得するための複数の画素を含む検出器と、前記複数の画素のうちの任意の画素の画素値の変化量に基づいてエネルギー分解された放射線画像を生成する信号処理を行う信号処理部と、を有する放射線撮像システムであって、前記信号処理部は、前記信号処理に用いられる全画素値のうちの一部である、前記任意の画素の画素値が含まれる時間的及び／或いは空間的な任意の範囲において、前記任意の画素値を含む値と、当該任意の画素値とは別に前記任意の範囲に含まれる他の画素値を含む値と、の差分の二乗を前記任意の画素の画素値の変化量として用いて、前記エネルギー分解された放射線画像を生成することを特徴とする。

本発明により、アーチファクトの発生を抑制しつつ、エネルギー分解能を有する大面積の放射線撮像装置を用いた放射線撮像システム、放射線画像の信号処理装置、及び、放射線画像の信号処理方法を提供することが可能となる。

本発明の概念を説明するための概念図 本発明の原理を説明するための概念図 本発明の原理を説明するための概念図 本発明の原理を説明するための概念図 放射線撮像システムの模式的ブロック図 放射線撮像装置の構成を説明するための模式的ブロック図 放射線撮像装置の１画素の例を説明する１画素の模式的な等価回路図 放射線撮像装置の動作の一例を説明するためのタイミングチャート

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。なお、放射線は、典型的には、Ｘ線でありうるが、α線、β線、γ線などであってもよい。

まず、図１〜４を用いて、本発明の原理について説明する。最初に、図１を用いて、放射線量子のエネルギーと放射線撮像装置の出力との関係を説明する。図１は、ある放射線撮像装置の概略例を用いて、放射線量子の例であるＸ線フォトンのエネルギーと放射線撮像装置の出力との関係を説明するための概念図である。

図１に示す放射線撮像装置の例では、放射線撮像装置は、Ｘ線フォトンを可視光フォトンに変換するシンチレータと、該可視光フォトンを電荷に変換する光電変換素子と、該電荷が変換された電圧をデジタル信号に変換して出力する出力回路と、を含む。放射線量子の例であるＸ線フォトンがシンチレータで吸収されると、シンチレータ内でＸ線フォトンが発生する。その際に発生する可視光フォトンの個数は、シンチレータが吸収したＸ線フォトンのエネルギーに応じて変化する。具体的には、Ｘ線フォトンのエネルギーが大きいほど、シンチレータで可視光フォトンが多く発生する。また、光電変換素子で発生する電荷の個数に応じた電荷量は、光電変換素子で吸収される可視光フォトンの個数に応じて定まる。そして、放射線撮像装置から最終的に出力されるデジタル信号の値は、この電荷量が変換されたアナログの電圧値をアナログ／デジタル変換したものに基づく。例えば、あるエネルギーのＸ線フォトンに応じて出力されるデジタル信号の値は３０ＬＳＢであり、それよりも高エネルギーのＸ線フォトンに応じて出力されるデジタル信号の値は１００ＬＳＢである。従って、１個のＸ線フォトンがシンチレータに吸収される度に、光電変換素子で発生した電荷量に応じたデジタル信号を取得すれば、その値からＸ線フォトンのエネルギーを識別することが可能である。なお、ここでは、ＬＳＢをアナログ／デジタル変換の量子化単位として用いており、例えば３０ＬＳＢは量子化単位３０個分を意味する。

しかしながら、医療診断などに使用される大面積のＦＰＤを用いた放射線撮像装置では、入射する放射線量子の個数は膨大であるため、個別に数えるためにはＦＰＤの高い動作速度が必要となり、個別に放射線量子の個数を数えることが困難である。そのため、ある期間の間に入射された複数の放射線量子に応じて出力されたデジタル信号の値から、当該期間に入射された複数の放射線量子のエネルギーの平均値を推定することにより、当該複数の放射線粒子個々のエネルギーを推定することが考えられ得る。

次に、図２を用いて、放射線量子のエネルギーの平均値を推定する原理を説明する。図２は、放射線量子のエネルギーの平均値を推定する原理を説明するための概念図である。図２は、被写体を介して放射線撮像装置に複数回放射線を所定期間照射して複数枚のデジタル画像信号を取得する。ここで、所定期間に照射される放射線は一定であり、被写体は動きがないものと仮定する。図２では、得られたデジタル画像信号のうち、任意の一画素を選択し、選択した画素から得られたデジタル信号（以下、画素値を称する）の時系列を示す。上記仮定にあっては、理想的には画素値は一定となるはずだが、図２に示すように、実際には画素値の時系列にばらつきが生じる。このばらつきには、量子ノイズが含まれる。なお、このばらつきには、出力回路等に含まれる電子回路のノイズ（システムノイズ）も含まれ得るが、システムノイズは量子ノイズに比べて非常に小さいため、以降では説明を簡略化するため、システムノイズは無視するものとする。

量子ノイズは、単位時間当たりの放射線量子の量子数（例えばＸ線フォトンの数）がばらつくことによって生じる。この放射線量子の量子数のばらつきは、離散的な事象に対する単位時間当たりの生起確率として鑑みると、所与の時間間隔で発生する離散的な事象を数える特定の確率変数を持つ離散確率分布であるポアソン分布に従う。ポアソン分布では、定数λ＞０に対し、自然数を値にとる確率変数が所望の条件を満たすとき、この確率変数はパラメータλのポアソン分布に従うという。

例えば、単位時間あたりに任意の一画素に照射される放射線量子の量子数の期待値が１０個である場合、実際に単位時間あたりに任意の一画素に照射される放射線量子の量子数は、１２個、５個、１３個、１１個・・・といったように、ばらつく。そのような場合、先の例に示したように、あるエネルギーの１個の放射線量子に応じて出力されたデジタル信号の値が３０ＬＳＢだったとすると、実際の画素値は、３６０ＬＳＢ、１５０ＬＳＢ、３９０ＬＳＢ、３３０ＬＳＢ・・・といったように、ばらつく。このような例の場合、取得される画素値の数であるサンプル数を無限に増やすと、画素値の期待値は３００ＬＳＢであり、ばらつき（以下分散と称する）は９０００ＬＳＢとなる。

また、例えば、単位時間あたりに任意の一画素に照射される放射線量子の量子数の期待値が３個で、あるエネルギーの１個の放射線量子に応じて出力されたデジタル信号の値が１００ＬＳＢだった場合を鑑みる。この場合、サンプル数を無限に増やすと、画素値の期待値は３００ＬＳＢであり、ばらつき（以下分散と称する）は３００００ＬＳＢとなる。

すなわち、画素値の平均値が同じであっても、エネルギーが大きい放射線量子で形成された画像のほうが、画素値の分散が大きくなる。これを利用して、Ｘ線フォトン等の放射線量子のエネルギーを推定することができる。

以下に、式を用いて放射線量子のエネルギーを推定する方法を説明する。まず、放射線撮像装置にＴ（Ｔは２以上の自然数）回の放射線照射を行い、放射線撮像装置からＴ枚のデジタル画像信号が取得されたものとする。ここで、ｔ（ｔは２以上Ｔ以下の自然数）枚目のデジタル画像信号のある画素の画素値をＩ（ｔ）とし、当該画素に到達して吸収された放射線量子の量子数の合計をＮ個、放射線量子のエネルギーをＥとすると、以下の式（１）が成り立つ。
Ｅ×Ｎ＝ΣＩ（ｔ） ・・・（１）
式（１）より、１枚のデジタル画像信号の当該画素に到達して吸収された放射線量子の量子数の相加平均をｎ_Ａｖｅとすると、以下の式（２）で表される。
ｎ_Ａｖｅ＝Ｎ／Ｔ＝ΣＩ（ｔ）／Ｅ／Ｔ ・・・（２）
また、式（１）より、１枚のデジタル画像信号の当該画素に到達して吸収された放射線量子の量子数の標本分散をｎ_Ｖａｒとすると、以下の式（３）で表される。
ｎ_Ｖａｒ＝Σ［｛Ｉ（ｔ）／Ｅ−ｎ_Ａｖｅ｝^２］／Ｔ ・・・（３）
ここで、ポアソン分布では、期待値及び分散がパラメータλに等しい。また、サンプル数が大きくなるほど、相加平均は期待値に近づき、標本分散は分散に近づく。そこで、サンプル数を十分大きく（好ましくは無限大）として、放射線量子の量子数の相加平均ｎ_Ａｖｅと放射線量子の量子数の標本分散をｎ_Ｖａｒとが等しいものと近似すると、式（２）と式（３）が等しいという仮定により以下の式（４）が導かれる。
Ｅ＝Σ｛Ｉ（ｔ）^２｝／Σ｛Ｉ（ｔ）｝−Σ｛Ｉ（ｔ）｝／Ｔ ・・・（４）
このようにして、任意のｔ枚目のデジタル画像信号のある画素の画素値Ｉ（ｔ）より、当該画素に到達して吸収された放射線量子のエネルギーＥを推定して算出することができる。

また、画素値Ｉ（ｔ）の相加平均をＩ_Ａｖｅとすると、画素値Ｉ（ｔ）の相加平均Ｉ_Ａｖｅは、放射線量子の量子数の相加平均ｎ_Ａｖｅを用いて以下の式（５）で表される。
Ｉ_Ａｖｅ＝ｎ_Ａｖｅ×Ｅ ・・・（５）
また、画素値の標本分散をＩ_Ｖａｒとすると、画素値の標本分散Ｉ_Ｖａｒは放射線量子の量子数の標本分散をｎ_Ｖａｒより以下の式（６）で表される。
Ｉ_Ｖａｒ＝ｎ_Ｖａｒ×Ｅ^２ ・・・（６）
従って、当該画素に到達して吸収された放射線量子のエネルギーＥは、以下の式（７）でも表される。
Ｅ＝Ｉ_Ｖａｒ／Ｉ_Ａｖｅ ・・・（７）
実際には、当該画素に到達して吸収される放射線量子のエネルギーは単一ではない。例えば、一般的なＸ線発生装置で管電圧を１００ｋＶに設定してＸ線を発生させると、１００ＫｅＶ以下の様々なエネルギーのＸ線フォトンが生じ得る。このようなＸ線等の放射線であっても、式（４）が成り立つものと仮定して近似することで、当該画素に到達して吸収される放射線量子のエネルギーの平均値を推定できる。また、放射線量子のエネルギーの平均値と任意のｔ枚目のデジタル画像信号のある画素の画素値Ｉ（ｔ）より、式（１）を用いて放射線量子の数を推定できる。

ここまでは、被写体は動きがないものとの仮定のもとに、放射線量子のエネルギーの平均値を推定することについての説明を行ってきた。しかしながら、実際の放射線撮影においては、複数枚の画像を撮影（放射線撮像装置によってデジタル画像信号を複数回取得）している間に、被写体が動いてしまうことがある。例えば、心臓などの動く臓器を撮影する場合や、手術中に透視撮影を行う場合などである。被写体に動きがあると、放射線撮像装置が複数枚の画像データを出力する間に、ある画素に到達する放射線量子の量子数の例であるＸ線フォトンの数が変化することとなる。すなわち、ポアソン分布のパラメータλが変化してしまうこととなる。例えば、図３（ａ）に示すように、１個あたりの放射線量子のエネルギーが３０ＬＳＢのまま、期待値が２個から１０個に変化したものとする。この場合、画素値の期待値は１８０ＬＳＢで、分散は１４４００ＬＳＢとなり、式（７）を用いて推定した放射線量子のエネルギーの平均値Ｅは８０ＬＳＢとなってしまう。すなわち、実際の１個あたりの放射線量子のエネルギーである３０ＬＳＢと、式（７）を用いて推定した放射線量子のエネルギーの平均値Ｅである８０ＬＳＢとの間で大きな誤差を生じることとなる。そのため、エネルギーの平均値を用いて生成した画像にアーチファクトが発生することとなり、診断性能を低下させてしまう。

そこで、任意の画素における放射線量子のエネルギーの平均値を推定するに際して、当該任意の画素の画素値の時間的及び／或いは空間的な変化量を用いて、任意の画素における放射線量子のエネルギーを推定する。ここでいう時間的な画素値の変化量とは、前記任意の画素を特定したフレームと異なるフレームにおける前記任意の画素に対応した画素（同一位置或いはその近接位置の画素）の画素値と前記任意の画素の画素値の差分を意味する。また、空間的な画素値の変化量とは、前記任意の画素を特定したフレーム内において前記任意の画素に隣接或いは近接に位置した画素の画素値と前記任意の画素の画素値との差分を意味する。時間的及び空間的な変化量とは上記の混在を意味する。なお、前記任意の画素の画素値或いはそれと差分を取る画素の画素値は単一の場合、複数の場合の両方を含む。複数の画素の場合は、その画素値はそれらの画素の代表値（例えば、任意の画素値に対してリカーシブフィルタ処理された値や平均化処理等）とする。なお、時間的な変化量を求める際に用いる前記異なるフレームは、時間軸上に隣接するフレームであることが好ましいが、効果を損なわない程度に離れたものであってもよい。また、空間的な変化量における、任意の画素と異なる画素とは、隣接していることが好ましいが、効果を損なわない程度に互いに離れていても良い。このように、離れていても効果を損なわない範囲を、信号処理に用いられる全画素値のうちの一部である任意の範囲とする。この変化量を用いることにより、前記任意の画素のエネルギーの平均値の推定における誤差が抑制され得る。

より具体的に説明すれば、本発明においては、画素値の標本分散を任意の画素値の時間的及び／又は空間的な変化量の二乗の１／２倍とみなして近似する、という概念に基づいている。代表的には、任意の画素の画素値と、前記任意の画素を特定したフレームとは異なるフレーム内における前記任意の画素値と同一位置の画素の画素値の差分の二乗の１／２倍、とみなして、近似する、という概念に基づいている。

次に、式（７）に基づいて、任意の画素における放射線量子のエネルギーＥ（ｔ）を考慮するに際し、画素値Ｉ（ｔ）の相加平均Ｉ_Ａｖｅを画素値Ｉ（ｔ）に置き換える。更に、画素値の標本分散Ｉ_Ｖａｒを当該画素値と他の画素値として隣接する画素値の差分の二乗の１／２倍に置き換えると、以下の式（８）が得られる。
Ｅ（ｔ）＝｛Ｉ（ｔ）−Ｉ（ｔ−１）｝^２／２Ｉ（ｔ） ・・・（８）
なお、式（８）は、隣接する画素値として１枚前のデジタル画像信号の当該画素の画素値Ｉ（ｔ−１）を用いたが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、隣接する画素値として更に１枚後のデジタル画像信号の当該画素の画素値Ｉ（ｔ＋１）を用いると、式（９）のようになる。
Ｅ（ｔ）＝［Ｉ（ｔ）−｛Ｉ（ｔ−１）＋Ｉ（ｔ＋１）／２｝］^２／２Ｉ（ｔ） ・・・（９）
すなわち、任意のｔ枚目よりＵ（２≦Ｕ≪Ｔ）枚前後のデジタル画像信号の当該画素の画素値まで使用すると、式（１０）又は式（１１）として表される。

すなわち、上記式（１０）及び式（１１）は、任意の画素における放射線量子のエネルギーＥ（ｔ）が、任意の画素値を含む値と、他の画素値を含む値と、の差分の二乗を任意の画素値を含む値で除算して得られることを示す。

そして、任意の画素における放射線量子のエネルギーの平均値Ｅ_Ａｖｅを、任意の画素における放射線量子のエネルギーＥ（ｔ）を用いて推定する。例えば、任意の画素における放射線量子のエネルギーの平均値Ｅは、任意の画素における放射線量子のエネルギーＥ（ｔ）を用いて以下の式（１２）で推定される。
Ｅ_Ａｖｅ＝ΣＥ（ｔ）／Ｔ ・・・（１２）
すなわち、任意の画素における放射線量子のエネルギーＥ（ｔ）を所定の時間で平均化することにより、任意の画素における放射線量子のエネルギーの平均値Ｅが推定される。推定された任意の画素における放射線量子のエネルギーの平均値Ｅを用いて、エネルギー分解された放射線画像が生成され得る。すなわち、複数の画素の全ての画素に対して上記推定を行うことにより、全ての画素に対する放射線量子のエネルギーの平均値Ｅ_Ａｖｅが推定され、それに基づきエネルギー分解された放射線画像が生成され得る。

上記説明した、任意の画素における放射線量子のエネルギーＥ（ｔ）は、図３（ｂ）に示すように、ポアソン分布のパラメータλと等しい期待値が変化した瞬間にしか、大きな誤差を生じない。従って、上記演算を用いることで、上記アーチファクトを抑制することが可能となる。

より好ましい形態として、任意の画素における放射線量子のエネルギーＥ（ｔ）が任意の条件を満たした場合に、任意の画素における放射線量子のエネルギーの平均値Ｅを推定する計算方法を変更することが考えられる。任意の条件とは、例えば、図３（ｂ）に示すように、任意の画素における放射線量子のエネルギーＥ（ｔ）が任意の閾値Ｔｈを超える場合などである。例えば、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ｔ_１枚目において、放射線量子の量子数の期待値が変化したものとする。そのような場合、ｔ_１枚目において、任意の画素における放射線量子のエネルギーＥ（ｔ_１）には大きな誤差が生じ得る。従って、任意の画素における放射線量子のエネルギーＥ（ｔ）が予め定めた任意の閾値Ｔｈを超えるか否かを判定することで、ポアソン分布のパラメータλの変化を検出できる。その後、ｔ＝０〜ｔ_１−１の範囲の画素値を用いて標本分散と相加平均を求め、式（７）を用いて、任意の画素における放射線量子のエネルギーの第１の平均値Ｅ_１を計算する。次に、ｔ＝ｔ_１＋１〜Ｔ−１の範囲の画素値を用いて、同様に、任意の画素における放射線量子のエネルギーの第２の平均値Ｅ_２を計算する。更に、以下の式（１３）で、任意の画素における放射線量子のエネルギーの平均値Ｅ_Ａｖｅを推定する。
Ｅ_Ａｖｅ＝｛Ｅ_１×ｔ_１−１＋Ｅ_２×（Ｔ−ｔ_１−２）｝／（Ｔ−１） ・・・（１３）
すなわち、ポアソン分布のパラメータλが変化する前後でそれぞれ、任意の画素における放射線量子のエネルギーの平均値を計算してから、それらの平均値を計算する。つまり、任意の条件を満たした任意の画素における放射線量子のエネルギーが推定された画素値の前後でそれぞれ計算された放射線量子のエネルギーの平均値を計算することにより、任意の画素における放射線量子のエネルギーの平均値Ｅが推定される。これによって、推定された任意の画素における放射線量子のエネルギーの平均値に基づいて生成された、エネルギー分解された放射線画像から、期待値の変化によるアーチファクトの発生を更に低減することができる。

また、任意の画素における放射線量子のエネルギーＥ（ｔ）が上記所定の条件を満たした場合に、式（１１）に示す計算に用いられないように計算から除外することが考えられる。式（１１）で示すものと同様に、期待値の変化によるアーチファクトの発生を更に低減することができる。

なお、ここまでの説明では、出力回路等に含まれる電子回路のノイズ（システムノイズ）やシンチレータによる光の散乱の影響を無視してきた。しかしながら、実際の放射線撮像装置において、標本分散や画素値などは、これらの影響を受け得る。そこで、出力回路等に含まれる電子回路のノイズ（システムノイズ）の値の標準偏差をσ、シンチレータにおける光の拡散を示すパラメータをＡとすると、式（７）に替えて式（１４）が適用され得る。
Ｅ_Ａｖｅ＝Ａ×（Ｉ_Ｖａｒ―σ^２）／Ｉ_Ａｖｅ ・・・（１４）
同様に、式（１０）を式（１５）に、式（１１）を式（１６）に、それぞれ替えて適用され得る。

以上のように、式（１４）〜（１６）を適用することにより、推定された任意の画素における放射線量子のエネルギーに基づいて生成された、エネルギー分解された放射線画像からシステムノイズや蛍光体による光の拡散の影響を抑制することができる。ここで、本実施形態では、放射線撮像装置は、シンチレータを用いた間接型を用いて説明したが、本発明は間接型に限定されるものではない。シンチレータ及び光電変換素子に代えて、ＣｄＴｅ等のＸ線等の放射線を直接電荷に変換できる材料（直接変換材料）からなる変換素子を用いた直接型の放射線撮像装置にも適用され得る。この様な場合、上記パラメータＡは、直接変換材料における電荷の拡散を示すパラメータとなり得る。すなわち、パラメータＡは、放射線を信号に変換する際の信号伝達特性と言える。ただし、σ及びパラメータＡはそれぞれ個別に適用され得るものであり、式（１４）から式（１６）において、いずれか一方のみを用いることも可能である。

なお、上記説明では、複数の画素のうちのある画素の画素値の時系列を用いて説明を行ってきたが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、Ｘ軸を列数、Ｙ軸を行数とした２次元空間の配列位置を用いてもよい。例えば、図４を参照。これは例えば、被写体のエッジの部分では、当該領域内に到達する放射線量子の量子数の期待値は等しいものとならない。そのため、当該領域においてポアソン分布のパラメータλの変化が生じ、アーチファクトが発生し得る。すなわち、本発明において、時間的及び／或いは空間的な任意の範囲とは、取得されて信号処理に用いられる全画素値のうちの一部である時系列に対する任意の範囲のみならず、複数の画素の配列に対する任意の範囲をも含む。図４では、例としてＸ列方向の画素値について示したものである。

以下に、ｘ列ｙ行目のある画素の、２次元の配列に対する任意の画素における放射線量子のエネルギーをＥ（ｎ）、画素値をＩ（ｘ，ｙ）とすると、任意の画素における放射線量子のエネルギーＥ（ｎ）は、例えば以下の式（１７）で表される。
Ｅ（ｎ）＝［Ｉ（ｘ，ｙ）−｛Ｉ（ｘ−１，ｙ）＋Ｉ（ｘ，ｙ−１）＋Ｉ（ｘ＋１，ｙ）＋Ｉ（ｘ，ｙ＋１）｝／４｝^２］／２Ｉ（ｘ，ｙ） ・・・（１７）
式（１７）は、Ｘ行Ｙ列の複数の画素から得られたあるデジタル画像信号のうち、任意の画素（ｘ，ｙ）の上下左右１個ずつ周囲の画素の画素値を使用した例である。もちろん斜め方向の周囲１画素を更に使用してもよい。言い換えると、任意の画素を中心にその全方位で等画素の画素値の平均から任意の画素の画素値を減算した値を任意の画素の画素値から減算した値の二乗を、任意の画素の画素値で除算することにより、放射線量子のエネルギーＥ（ｎ）が算出され得る。また、式（１２）〜（１６）については時系列に対するパラメータを２次元の配列に対するパラメータに変更することにより、２次元の配列に対する任意の画素の放射線量子のエネルギーＥ（ｎ）及び任意の画素における放射線量子の平均エネルギーＥ_Ａｖｅに対応し得る。

なお、放射線量子のエネルギーや放射線量子の量子数を推定する領域は、固定の形状に限定されない。例えば、ポアソン分布のパラメータλが変化した部分を境界として、デジタル画像信号を複数の領域に分割し、その領域内のエネルギーや放射線量子の量子数を推定してもよい。いずれの形態においても、任意の画素における放射線量子のエネルギーを用いることで、ポアソン分布のパラメータλの変化によるアーチファクトの発生を低減することができる。

以下に、本発明に使用する画素値を取得するのに好適な放射線撮像装置及び放射線撮像システムについて説明する。

まず、図５を用いて放射線撮像システムを説明する。図５は、放射線撮像システムの模式的ブロック図である。

放射線撮像システムは、放射線撮像装置１０、制御コンピュータ１３、放射線制御装置１２、及び、放射線発生装置１１を含み得る。放射線撮像装置１０は、検出器１０１、信号処理部１０５、電源部１０６、及び、制御部１０７を含み得る。検出器１０１は、放射線又は光を電気信号に変換する画素を２次元行列状に複数備えた画素アレイ１０２と、画素アレイ１０２を駆動する駆動回路１０３と、駆動された画素アレイ１０２からの電気信号を画像信号として出力する出力回路１０４と、を含み得る。なお、検出器１０１の例については、図６（ａ）及び図６（ｂ）を用いて後で詳細に説明する。

制御コンピュータ１３は、制御コンピュータ１３の制御卓（不図示）を介して撮影者（不図示）から入力された撮影情報に基づいて、放射線撮像装置１０及び放射線制御装置１２に制御信号を与える。放射線制御装置１２は、制御コンピュータ１３からの制御信号を受けて、放射線発生装置１１の放射線源（不図示）から放射線を出射する動作や照射野絞り機構（不図示）の動作の制御を行う。放射線撮像装置１０の制御部１０７は、制御コンピュータ１３からの制御信号を受けて、放射線撮像装置１０の各部の制御を行う。放射線制御装置１２によって制御された放射線発生装置１１から出射された放射線に応じて、放射線撮像装置１０の検出器１０１は当該放射線に応じた画像信号を出力する。出力された画像信号は、信号処理部１０５によってオフセット補正等の画像処理がなされた後、制御コンピュータ１３に伝送される。ここで、伝送には、公知の無線通信や有線通信が適用され得る。伝送された画像信号は、制御コンピュータ１３によって必要な画像処理がなされた後、制御コンピュータ１３の表示部（不図示）に表示され得る。

次に、図６（ａ）、図６（ｂ）、及び、図７を用いて、検出器１０１を説明する。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施形態に係る検出器１０１の模式的な構成を示すブロック図である。図７は、検出器１０１の１画素の例を説明する１画素の模式的な等価回路図である。

画素アレイ１０２は、入射された放射線に応じた画素値を取得するために放射線に応じた電気信号を出力する複数の画素２０が配列されており、好ましくは２次元行列状に複数の画素２０が配列されている。図７に示すように、複数の画素２０はそれぞれ、光電変換素子２０１と、画素回路部２０２と、を含み得る。光電変換素子２０１は、放射線を光に変換するシンチレータで変換された光を電荷に変換する素子であり、本実施形態では、光電変換素子として、シリコン基板等の半導体基板に設けられたフォトダイオードが用いられている。ただし、本発明はそれに限定するものではない。例えば、ガラス基板などの絶縁基板上に配置されたアモルファスシリコンの光電変換素子や、シンチレータを用いずに放射線を直接電荷に変換する変換素子を用いてよい。画素回路部２０２は、光電変換素子２０１の電荷を増幅した電気信号を出力する回路部であり、詳細な構成例は後で説明する。

駆動回路１０３に含まれる駆動回路部２１は、駆動配線部２４を介して各駆動信号を供給することで、画素アレイ１０２を所望の画素群単位で動作させる回路である。本実施形態では、駆動回路部２１は、画素アレイ１０２の複数の画素２０の画素回路部２０を行単位で動作させるも回路である。駆動回路部２１にはシフトレジスタが好適に用いられ、各単位回路部２１１はシフトレジスタの単位回路が用いられ得る。駆動配線部２４は、各駆動信号毎に個別に準備された複数の駆動配線の群であり、本実施形態では、画素アレイ１０２の各行毎に駆動配線部２１が備えられている。

出力回路１０４に含まれる読み出し回路部２３は、信号線２５Ｓや信号線２５Ｎを介して画素アレイ１０２から並列に出力された電気信号を直列の電気信号に変換して読み出す回路部である。図６（ａ）に示すように、読み出し回路部２３は、選択スイッチ２３１、走査回路２２、出力線２３２、出力バッファ２３３を含む。より具体的には、図６（ｂ）に示すように、選択スイッチ２３１は、選択スイッチ２３１Ｓ、選択スイッチ２３１Ｎ、選択スイッチ２３１’Ｓ、選択スイッチ２３１’Ｎを含む。出力線２３２は、出力線２３２Ｓ及び出力線２３２Ｎを含み、出力バッファ２３２は、出力バッファ２３３Ｓ及び出力バッファ２３３Ｎを含み、出力部２６を構成する。なお、Ｓは放射線に応じて画素で発生した電荷に基づく電気信号に対する系統を示すものであり、Ｎは画素のオフセットに基づく電気信号に対する系統を示すものである。選択スイッチ２３１Ｓや選択スイッチ２３１Ｎは、画素アレイ１０２の列毎に設けられており、画素アレイ１０２の所望の画素列を選択する素子である。なお、本実施形態のように、画素アレイ１０２を複数のブロックに分割し、ブロックごとにブロックを選択する選択スイッチ２３１’Ｓや選択スイッチ２３１’Ｎが備えられていてもよい。走査回路２２は、画素アレイ１０２から並列に出力された電気信号を直列の電気信号に変換するために、各選択スイッチ２３１Ｓ及び２３１Ｎを適宜選択する回路である。出力回路１０４に含まれる走査回路２２にはシフトレジスタが好適に用いられる。なお、本実施形態のように、画素アレイ１０２を複数のブロックに分割し、ブロックごとにブロックを選択する選択スイッチ２３１’Ｓ及び２３１’Ｎを適宜選択する走査回路２２’が備えられていてもよい。出力線２３２Ｓ及び出力バッファ２３３Ｓや出力線２３２Ｎ及び出力バッファ２３３Ｎは、直列の電気信号を出力する出力部として機能する。出力線２３２Ｓ及び２３２Ｎは、直列の電気信号を伝送し、出力バッファ２３３Ｓ及び２３３Ｎは、伝送された直列の電気信号をバッファ出力する。なお、読み出し回路部２３は、信号線に電気的に接続される、列バッファ用ＭＯＳ２３４Ｓ及び２３４Ｎや、電流源２３５Ｓ及び２３５Ｎを更に有していてもよい。

なお、出力回路１０４は、出力部２６を介して出力線２３２と電気的に接続されるＡ／Ｄ変換器２６を更に含み、Ａ／Ｄ変換器２６は、画素アレイ１０２から出力された電気信号に基づくアナログの画像信号をデジタル画像信号ＤＡＴＡに変換する。デジタル画像信号ＤＡＴＡは伝送線２７を介して信号処理部１０５に伝送される。また、図６（ａ）に示すブロック２００は１つの半導体基板に集積化された半導体チップであり、図６（ｂ）は図６（ａ）のブロック２００をより詳細に説明するためのブロック図である。

次に、図７を参照しながら各画素２０の構成例を説明する。図７は、放射線撮像装置の１画素の例を説明する１画素の模式的な等価回路図である。前述のとおり、画素２０は、光電変換素子２０１と、画素回路部２０２とを含む。光電変換素子２０２は、典型的にはフォトダイオードでありうる。画素回路部２０２は、増幅回路部２０４、クランプ回路部２０６、サンプルホールド回路部２０７、選択回路部２０８を含む。

光電変換素子２０２は、電荷蓄積部を含み、該電荷蓄積部は、増幅回路部２０４のＭＯＳトランジスタ２０４ａのゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタ２０４ａのソースは、ＭＯＳトランジスタ２０４ｂを介して電流源２０４ｃに接続されている。ＭＯＳトランジスタ２０４ａと電流源２０４ｃとによってソースフォロア回路が構成されている。ＭＯＳトランジスタ２０ｂは、そのゲートに供給されるイネーブル信号ＥＮがアクティブレベルになるとオンしてソースフォロア回路を動作状態にするイネーブルスイッチである。

図５に示す例では、光電変換素子２０１の電荷蓄積部およびＭＯＳトランジスタ２０４ａのゲートが共通のノードを構成していて、このノードは、該電荷蓄積部に蓄積された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部として機能する。即ち、電荷電圧変換部には、該電荷蓄積部に蓄積された電荷Ｑと電荷電圧変換部が有する容量値Ｃとによって定まる電圧Ｖ（＝Ｑ／Ｃ）が現れる。電荷電圧変換部は、リセットスイッチ２０３を介してリセット電位Ｖｒｅｓに接続されている。リセット信号ＰＲＥＳがアクティブレベルになると、リセットスイッチ２０３がオンして、電荷電圧変換部の電位がリセット電位Ｖｒｅｓにリセットされる。

クランプ回路部２０６は、リセットした電荷電圧変換部の電位に応じて増幅回路部２０４によって出力されるノイズをクランプ容量２０６ａによってクランプする。つまり、クランプ回路部２０６は、光電変換素子２０１で光電変換により発生した電荷に応じてソースフォロア回路から出力された信号から、このノイズをキャンセルするための回路である。このノイズはリセット時のｋＴＣノイズを含む。クランプは、クランプ信号ＰＣＬをアクティブレベルにしてＭＯＳトランジスタ２０６ｂをオン状態にした後に、クランプ信号ＰＣＬを非アクティブレベルにしてＭＯＳトランジスタ２０６ｂをオフ状態にすることによってなされる。クランプ容量２０６ａの出力側は、ＭＯＳトランジスタ２０６ｃのゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタ２０６ｃのソースは、ＭＯＳトランジスタ２０６ｄを介して電流源２０６ｅに接続されている。ＭＯＳトランジスタ２０６ｃと電流源２０６ｅとによってソースフォロア回路が構成されている。ＭＯＳトランジスタ２０６ｄは、そのゲートに供給されるイネーブル信号ＥＮ０がアクティブレベルになるとオンしてソースフォロア回路を動作状態にするイネーブルスイッチである。

光電変換素子２０１で光電変換により発生した電荷に応じてクランプ回路部２０６から出力される信号は、光信号として、光信号サンプリング信号ＴＳがアクティブレベルになることによってスイッチ２０７Ｓａを介して容量２０７Ｓｂに書き込まれる。電荷電圧変換部の電位をリセットした直後にＭＯＳトランジスタ２０６ｂをオン状態とした際にクランプ回路部２０６から出力される信号は、ノイズである。このノイズは、ノイズサンプリング信号ＴＮがアクティブレベルになることによってスイッチ２０７Ｎａを介して容量２０７Ｎｂに書き込まれる。このノイズには、クランプ回路部２０６のオフセット成分が含まれる。スイッチ２０７Ｓａと容量２０７Ｓｂによって信号サンプルホールド回路２０７Ｓが構成され、スイッチ２０７Ｎａと容量２０７Ｎｂによってノイズサンプルホールド回路２０７Ｎが構成される。サンプルホールド回路部２０７は、信号サンプルホールド回路２０７Ｓとノイズサンプルホールド回路２０７Ｎとを含む。

駆動回路部２１が行選択信号ＶＳＴをアクティブレベルに駆動すると、容量２０７Ｓｂに保持された信号（光信号）がＭＯＳトランジスタ２０８Ｓａおよび行選択スイッチ２０８Ｓｂを介して信号線２５Ｓに出力される。また、同時に、容量２０７Ｎｂに保持された信号（ノイズ）がＭＯＳトランジスタ２０８Ｎａおよび行選択スイッチ２０８Ｎｂを介して信号線２５Ｎに出力される。ＭＯＳトランジスタ２０８Ｓａは、信号線２５Ｓに設けられた定電流源２３５Ｓ（図６（ｂ）記載）とソースフォロア回路を構成する。同様に、ＭＯＳトランジスタ２０８Ｎａは、信号線２５Ｎに設けられた定電流源２３５Ｎ（図６（ｂ）記載）とソースフォロア回路を構成する。ＭＯＳトランジスタ２０８Ｓａと行選択スイッチ２０８Ｓｂによって信号用選択回路部２０８Ｓが構成され、ＭＯＳトランジスタ２０８Ｎａと行選択スイッチ２０８Ｎｂによってノイズ用選択回路部２０８Ｎが構成される。選択回路部２０８は、信号用選択回路部２０８Ｓとノイズ用選択回路部２０８Ｎとを含む。

画素２０は、隣接する複数の画素２０の光信号を加算する加算スイッチ２０９Ｓを有してもよい。加算モード時には、加算モード信号ＡＤＤがアクティブレベルになり、加算スイッチ２０９Ｓがオン状態になる。これにより、隣接する画素２０の容量２０７Ｓｂが加算スイッチ２０９Ｓによって相互に接続されて、光信号が平均化される。同様に、画素２０は、隣接する複数の画素２０のノイズを加算する加算スイッチ２０９Ｎを有してもよい。加算スイッチ２０９Ｎがオン状態になると、隣接する画素２０の容量２０７Ｎｂが加算スイッチ２０９Ｎによって相互に接続されて、ノイズが平均化される。加算部２０９は、加算スイッチ２０９Ｓと加算スイッチ２０９Ｎを含む。

画素２０は、感度を変更するための感度変更部２０５を有してもよい。画素２０は、例えば、第１感度変更スイッチ２０５ａおよび第２感度変更スイッチ２０５’ａ、並びにそれらに付随する回路素子を含みうる。第１変更信号ＷＩＤＥがアクティブレベルになると、第１感度変更スイッチ２０５ａがオンして、電荷電圧変換部の容量値に第１付加容量２０５ｂの容量値が追加される。これによって画素２０の感度が低下する。第２変更信号ＷＩＤＥ２がアクティブレベルになると、第２感度変更スイッチ２０５’ａがオンして、電荷電圧変換部の容量値に第２付加容量２０５’ｂの容量値が追加される。これによって画素２０１の感度が更に低下する。このように画素２０の感度を低下させる機能を追加することによって、より大きな光量を受光することが可能となり、ダイナミックレンジを広げることができる。第１変更信号ＷＩＤＥがアクティブレベルになる場合には、イネーブル信号ＥＮｗをアクティブレベルにして、ＭＯＳトランジスタ２０４ａに加えてＭＯＳトランジスタ２０４’ａをソースフォロア動作させてもよい。

次に、図８を用いて、本発明に用いる画素値を取得するための放射線撮像装置の動作の一例を説明する。図８は、放射線撮像装置の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。

制御コンピュータ１３を介して放射線制御装置１２から放射線撮像装置１０の制御部１０７が同期信号ＳＹＮＣを受信すると、制御部１０７は検出器１０１にリセット駆動ＲＤを行わせる。なお、同期信号ＳＹＮＣによって撮影間隔ＦＴ及びフレームレートが規定され得る。リセット駆動ＲＤでは、同期信号ＳＹＮＣに応答して、光電変換素子２０１をリセットするリセット動作と、ｋＴＣノイズに相当する電圧をクランプ容量２０６ａに保持する動作とを行う。制御部１０７は、イネーブル信号ＥＮをアクティブレベル（Ｈ）にしてＭＯＳトランジスタ２０４ｂ及び２０６ｅを導通状態にする。これにより、ＭＯＳトランジスタ２０４ａ及び２０６ｄがソースフォロア動作を行う状態になる。イネーブル信号ＥＮがＨになっている期間に、制御部１０７は、まずリセット信号ＰＲＥＳをアクティブレベル（Ｈ）にしてトランジスタＭ２を導通状態にする。これにより、光電変換素子２０１が基準電圧ＶＲＥＳに接続され、光電変換素子２０１がリセットされるリセット動作が行われる。また、該リセット時のＭＯＳトランジスタ２０４ａのゲート電圧に応じた電圧が、クランプ容量２０６ａの一方の端子に供給される。次に、制御部１０７は、リセット信号ＰＲＥＳが非アクティブレベル（Ｌ）とした後に、クランプ信号ＰＣＬをアクティブレベルにして、ＭＯＳトランジスタ２０６ｂを導通状態にする。これにより、クランプ電圧ＶＣＬがクランプ容量２０６の他方の端子に供給される。そして、制御部１０７は、クランプ信号ＰＣＬを非アクティブレベル（Ｌ）にしてＭＯＳトランジスタ２０６ｂをオフ状態にする。これにより、一方の端子と他の端子との電位差に応じた電荷がクランプ容量２０６に保持され、ＭＯＳトランジスタ２０４ｂの熱等に起因するｋＴＣノイズがクランプされる、クランプ動作が行われる。その後、制御部１０７は、イネーブル信号ＥＮをＬにして、ＭＯＳトランジスタ２０４ｂ及び２０６ｅを非導通状態にする。これにより、ＭＯＳトランジスタ２０４ｂ及び２０６ｅを非動作状態にし、リセット駆動が終了する。なお、リセット駆動ＲＤは、全ての画素２０について一括で為され、制御タイミングのずれを防ぐことによって、隣接配置された画素間でのデータの連続性が維持される。

次に、放射線制御装置１２の同期信号ＳＹＮＣに同期して放射線発生装置１１から放射線が放射線撮像装置１０に照射され、光電変換素子２０１で放射線に応じた電荷が発生する。そして、制御部１０７は、放射線に応じて光電変換素子２０１で発生した電荷に基づく信号をサンプルホールド回路部２０７に保持するサンプリング駆動ＳＤを検出器１０１に行わせる。サンプリング駆動ＳＤでは、光電変換素子２０１で発生した電荷に応じた信号を光信号としてサンプリングして容量２０７Ｓｂに保持する動作を行う。また、サンプリング駆動ＳＤでは、各素子の製造ばらつき等に起因する固定パターンノイズに相当するノイズをノイズ信号としてサンプリングして容量２０７Ｎｂに保持する動作を行う。制御部１０７は、イネーブル信号ＥＮをアクティブレベル（Ｈ）にしてＭＯＳトランジスタ２０４ｂ及び２０６ｅを導通状態にする。これにより、ＭＯＳトランジスタ２０４ａ及び２０６ｄがソースフォロア動作を行う状態になる。イネーブル信号ＥＮがＨになっている期間に、制御部１０７は、まず光信号サンプリング信号ＴＳをアクティブレベル（Ｈ）にする。これにより、光電変換素子２０１で光電変換により発生した電荷に応じてクランプ回路部２０６から出力される信号が、スイッチ２０７Ｓａを介して容量２０７Ｓｂに書き込まれる。そして、制御部１０７が、光信号サンプリング信号ＴＳを非アクティブレベル（Ｌ）にすることにより、書き込まれた信号が容量２０７Ｓｂに保持される。次に、制御部１０７は、クランプ信号ＰＣＬをアクティブレベルにして、ＭＯＳトランジスタ２０６ｂを導通状態にする。これにより、クランプ電圧ＶＣＬがクランプ容量２０６の他方の端子に供給される。クランプ信号ＰＣＬがアクティブレベルになっている期間に、制御部１０７は、ノイズサンプリング信号ＴＮをアクティブレベルにすることにより、ノイズ信号が容量２０７Ｎｂに書き込まれる。そして、制御部１０７が、ノイズサンプリング信号ＴＳを非アクティブレベル（Ｌ）にすることにより、ノイズ信号が容量２０７Ｎｂに保持される。続いて制御部は、クランプ信号ＰＣＬがアクティブレベルになっている期間に、リセット信号ＰＲＥＳをアクティブレベル（Ｈ）にしてトランジスタＭ２を導通状態にする。そして、制御部１０７が、リセット信号ＰＲＥＳを非アクティブレベル（Ｌ）にした後にクランプ信号ＰＣＬを非アクティブレベルにすることにより、リセット駆動で説明したリセット動作とクランプ動作がなされる。そして、制御部１０７は、イネーブル信号ＥＮをＬにして、ＭＯＳトランジスタ２０４ｂ及び２０６ｅを非導通状態にする。これにより、ＭＯＳトランジスタ２０４ｂ及び２０６ｅを非動作状態にし、サンプリング駆動ＳＤが終了する。なお、サンプリング駆動ＳＤは、全ての画素２０について一括で為され、制御タイミングのずれを防ぐことによって、隣接配置された画素間でのデータの連続性が維持される。

次に、制御部１０７は、画素アレイ１０１を走査する走査駆動を行う。サンプリング駆動ＳＤが終了した後、駆動回路部２１が第１行に対応する選択信号ＶＳＴ（ＶＳＴ０）をアクティブレベルにする。これは、駆動回路部２１が画素アレイ２の第１行を選択することを意味する。この状態で、走査回路２２の第１列から最終列に対応する列選択信号ＨＳＴ（ＨＳＴ０〜ＨＳＴｎ）を順にアクティブレベルにする。これは、走査回路２２が画素アレイ２の第１列から最終列までを順に選択することを意味する。これにより、出力バッファ２３３Ｓ、２３３Ｎから画素アレイ２の第１行における第１列から最終列までの画素の光信号、ノイズが出力される。その後、駆動回路部２１の第２行に対応する選択信号ＶＳＴ（ＶＳＴ１）をアクティブレベルにする。この状態で、走査回路２２の第１列から最終列に対応する単位回路部２２１が列選択信号ＨＳＴ（ＨＳＴ０〜ＨＳＴｎ）をアクティブレベルにする。このような動作を最終行まで行うことによって画素アレイ２から並列に出力された電気信号が直列の電気信号に変換されて読み出し回路部２３によって読み出される。読み出された電気信号がＡ／Ｄ変換器２６によってデジタル画像信号に変換され、１枚のデジタル画像信号が放射線撮像装置１０によって取得される。

制御部１０７は、リセット駆動ＲＤ、サンプリング駆動ＳＤ、及び、走査駆動を周期的に繰り返し行うことにより、複数のデジタル画像信号が検出器１０１によって取得される。そして、取得されたデジタル画像信号のうち、任意の画素の画素値を用いて信号処理部１０５が、本発明の処理を行い得る。

なお、上述した処理は、好適にはプログラムを用いて処理されることが望ましいが、処理の全て、あるいは一部を、回路を用いて実施してもよい。また、信号処理部１０５ではなく、制御コンピュータ１３によって行われてもよく、信号処理部１０５と制御コンピュータ１３の両方を活用して行ってもよい。すなわち、本発明の信号処理部や放射線画像の信号処理装置は、信号処理部１０５、制御コンピュータ１３、及び、信号処理部１０５及び制御コンピュータ１３、の少なくとも１つが相当する。

２０ 画素
１０５ 信号処理部

Claims (18)

1. 入射された放射線に応じた画素値を取得するための複数の画素を含む検出器と、
   前記複数の画素のうちの任意の画素の画素値の変化量に基づいてエネルギー分解された放射線画像を生成する信号処理を行う信号処理部と、
   を有する放射線撮像システムであって、
   前記信号処理部は、前記信号処理に用いられる全画素値のうちの一部である、前記任意の画素の画素値が含まれる時間的及び／或いは空間的な任意の範囲において、前記任意の画素値を含む値と、当該任意の画素値とは別に前記任意の範囲に含まれる他の画素値を含む値と、の差分の二乗を前記任意の画素の画素値の変化量として用いて、前記エネルギー分解された放射線画像を生成することを特徴とする放射線撮像システム。
2. 前記信号処理部は、前記任意の画素の画素値の変化量に基づいて前記任意の画素における前記放射線の放射線量子のエネルギーを推定し、推定された前記任意の画素におけるエネルギーに基づいて前記任意の画素における前記放射線量子のエネルギーの平均値を推定することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像システム。
3. 前記信号処理部は、前記任意の画素における前記放射線量子のエネルギーの平均値に基づいてエネルギー分解された放射線画像を生成することを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像システム。
4. 前記任意の画素における前記放射線量子のエネルギーは、前記任意の画素値を含む値と、当該任意の画素値とは別に前記任意の範囲に含まれる他の画素値を含む値と、の差分の二乗を用いて推定されることを特徴とする請求項３に記載の放射線撮像システム。
5. 前記任意の画素における前記放射線量子のエネルギーは、前記任意の画素値を含む値と、前記他の画素値を含む値と、の差分の二乗の１／２倍を、前記任意の画素値を含む値で除算することにより推定されることを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像システム。
6. 前記信号処理部は、前記任意の画素における前記放射線量子のエネルギーを前記任意の範囲内で平均化することによって推定された前記任意の画素における前記放射線量子のエネルギーの平均値を用いて、前記エネルギー分解された放射線画像を生成することを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の放射線撮像システム。
7. 前記任意の画素における前記放射線量子のエネルギーが任意の条件を満たした場合、前記任意の画素におけるエネルギーは、前記平均化のための計算に用いられないことを特徴とする請求項６に記載の放射線撮像システム。
8. 前記任意の画素における前記放射線量子のエネルギーが任意の条件を満たした場合、前記任意の画素における放射線量子の平均エネルギーを推定するための計算方法が変更されることを特徴とする請求項６に記載の放射線撮像システム。
9. 前記任意の画素における前記放射線量子のエネルギーが任意の条件を満たした場合、前記任意の条件を満たした前記任意の画素における前記放射線量子のエネルギーが推定された画素値の前後でそれぞれ計算された前記放射線量子のエネルギーの平均値を計算することにより、前記任意の画素における前記放射線量子のエネルギーの平均値が推定されることを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像システム。
10. 前記任意の範囲は、前記複数の画素の画素値に基づく画像信号が複数回取得された場合、前記任意の画素の画素値の時系列に対する任意の範囲を含むことを特徴とする請求項２から９のいずれか１項に記載の放射線撮像システム。
11. 前記他の画素値を含む値は、前記任意の画素の画素値の時系列において前記任意の画素値と隣接する画素値を含むことを特徴とする請求項１０に記載の放射線撮像システム。
12. 前記任意の範囲は、前記複数の画素の配列に対する任意の範囲を含むことを特徴とする請求項２から１１のいずれか１項に記載の放射線撮像システム。
13. 前記他の画素値を含む値は、前記任意の画素に対して隣接する画素の画素値を含むことを特徴とする請求項１２に記載の放射線撮像システム。
14. 前記検出器は、前記画素値を得るために前記放射線に応じた信号を前記複数の画素から出力する出力回路を含み、
    前記局所におけるエネルギーは、前記出力回路を含む電子回路のノイズの値を更に用いて推定されることを特徴とする請求項２から１３のいずれか１項に記載の放射線撮像システム。
15. 前記局所におけるエネルギーは、前記放射線を前記複数の画素が前記画素値を得るために前記放射線に応じた信号に変換する際の信号伝達特性を示すパラメータを更に用いて推定されることを特徴とする請求項２から１４のいずれか１項に記載の放射線撮像システム。
16. 前記複数の画素は、前記放射線を光に変換するシンチレータと、前記光を電荷に変換する複数の光電変換素子と、を含むことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の放射線撮像システム。
17. 入射された放射線に応じた画素値を取得するための複数の画素のうちの任意の画素の画素値の変化量に基づいてエネルギー分解された放射線画像を生成する信号処理を行う信号処理装置であって、
    前記信号処理に用いられる全画素値のうちの一部である、前記任意の画素の画素値が含まれる時間的及び／或いは空間的な任意の範囲において、前記任意の画素値を含む値と、当該任意の画素値とは別に前記任意の範囲に含まれる他の画素値を含む値と、の差分の二乗を前記任意の画素の画素値の変化量として用いて、前記エネルギー分解された放射線画像を生成することを特徴とする信号処理装置。
18. 入射された放射線に応じた画素値を取得するための複数の画素のうちの任意の画素の画素値の変化量に基づいてエネルギー分解された放射線画像を生成する信号処理を行う信号処理方法であって、
    前記信号処理に用いられる全画素値のうちの一部である、前記任意の画素の画素値が含まれる時間的及び／或いは空間的な任意の範囲において、前記任意の画素値を含む値と、当該任意の画素値とは別に前記任意の範囲に含まれる他の画素値を含む値と、の差分の二乗を前記任意の画素の画素値の変化量として用いて、前記エネルギー分解された放射線画像を生成することを特徴とする信号処理方法。

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