JP7321846B2 - Ｘ線ｃｔシステム及び医用処理装置 - Google Patents

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。

例えば、デュアルエナジーの技術によれば、被検体の体内における腎臓結石や脂肪、軟組織、骨といった物質を弁別することが可能である。また、例えば、デュアルエナジーの技術によれば、被検体の体内における腎臓結石がカルシウムタイプの結石であるか尿酸タイプの結石であるかを判定することができる。

ここで、スキャンは常にデュアルエナジーで行われるものではなく、単一エネルギーでのスキャンが実行される場合も多い。また、単一エネルギーでのスキャンの結果に基づいて、デュアルエナジーでの物質弁別が必要と判断される場合もある。例えば、単一エネルギーでのスキャンを行なった結果、腎臓結石の存在が明らかとなり、この腎臓結石がカルシウムタイプか尿酸タイプかを判定するために、デュアルエナジーでの物質弁別が必要と判断される場合がある。ここで、改めてデュアルエナジーのスキャンを実行するとなれば、被検体の負担は大きく、また、被ばく量も増加する。

特開２０１８－４２６０４号公報 特開２０１７－５１８８４４号公報 特開２００７－２６８２７４号公報

本発明が解決しようとする課題は、追加のスキャンによらずに物質弁別を行なうことである。

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、被検体の体軸方向に沿った第１の範囲にＸ線を照射することで第１のＸ線エネルギーに対応する第１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スキャンの後で、前記体軸方向に沿った、前記第１の範囲より狭い第２の範囲にＸ線を照射することで、前記第１のＸ線エネルギーとは異なる第２のＸエネルギーに対応する第２データセットを収集する第２スキャンを実行する。処理部は、前記第１データセット及び前記第２データセットに基づいて、複数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２は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴシステムの処理の一例を示す図である。 図３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４は、第２の実施形態に係る医用情報処理システム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により生成された表示用のＣＴ画像や、物質弁別の結果を表示する。また、例えば、ディスプレイ１４２は、ユーザからの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を表示する。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、ＣＴ画像データを再構成する際の再構成条件や、ＣＴ画像データから表示用の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、被検体Ｐに対して、位置決め撮影や本スキャンといった各種のスキャンを実行する。

ここで、位置決め撮影については、２次元で実行されてもよいし、３次元で実行されてもよい。本実施形態では一例として、２次元の位置決め撮影を実行する場合について説明する。この場合、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線の焦点位置を被検体Ｐの周囲で回転させないで、Ｘ線の焦点位置及び被検体Ｐの少なくともいずれかを被検体Ｐの体軸方向（図１に示すＺ軸方向）に沿って移動させながら、位置決め撮影を実行する。

例えば、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線管１１１の位置を所定の回転角度に固定し、天板１３３をＺ軸方向に移動させながら、Ｘ線管１１１から被検体Ｐに対してＸ線を照射させる。また、スキャン機能１４４ａによって位置決め撮影が実行される間、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。

即ち、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線管１１１の位置を所定の回転角度に固定し、天板１３３をＺ軸方向に移動させながら、Ｘ線管１１１から被検体Ｐに対してＸ線を照射させることで、被検体Ｐの体軸方向における複数の位置それぞれについて投影データを収集する。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、位置決め撮影を実行することにより、投影データセットを収集する。

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、スキャン結果に基づいて画像データを生成する。例えば、処理機能１４４ｂは、位置決め撮影により収集された投影データセットに基づいて位置決め画像データを生成する。なお、位置決め画像データは、スキャノ画像データやスカウト画像データと呼ばれる場合もある。

また、本スキャンについては、例えば、コンベンショナルスキャンの方式で実行されてもよいし、ヘリカルスキャンの方式で実行されてもよいし、ステップアンドシュート方式で実行されてもよい。

コンベンショナルスキャンの方式で本スキャンを実行する場合、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線の焦点位置及び被検体Ｐを体軸方向に沿って移動させないで、Ｘ線の焦点位置を被検体Ｐの周囲で回転させながら、本スキャンを実行する。例えば、スキャン機能１４４ａは、天板１３３を停止させた状態で、Ｘ線管１１１を被検体Ｐの周囲で回転させながら、Ｘ線管１１１から被検体Ｐに対してＸ線を照射させる。

また、ヘリカルスキャンの方式で本スキャンを実行する場合、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線の焦点位置及び被検体Ｐを体軸方向に沿って移動させるとともに、Ｘ線の焦点位置を被検体Ｐの周囲で回転させながら、本スキャンを実行する。例えば、スキャン機能１４４ａは、天板１３３をＺ軸方向に移動させるとともに、Ｘ線管１１１を被検体Ｐの周囲で回転させながら、Ｘ線管１１１から被検体Ｐに対してＸ線を照射させる。

ステップアンドシュート方式で本スキャンを実行する場合、スキャン機能１４４ａは、まず、Ｘ線の焦点位置及び被検体Ｐを体軸方向に沿って移動させないで、Ｘ線の焦点位置を被検体Ｐの周囲で回転させながら、本スキャンを実行する。例えば、スキャン機能１４４ａは、天板１３３を停止させた状態で、Ｘ線管１１１を被検体Ｐの周囲で回転させながら、Ｘ線管１１１から被検体Ｐに対してＸ線を照射させる。次に、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線管１１１からのＸ線の照射を停止させた状態で、天板１３３をＺ軸方向に移動させる。そして、スキャン機能１４４ａは、天板１３３を停止させた状態で、Ｘ線管１１１を被検体Ｐの周囲で回転させながら、Ｘ線管１１１から被検体Ｐに対してＸ線を再度照射させる。

スキャン機能１４４ａによって本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、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。

即ち、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線の焦点位置を被検体Ｐの周囲で回転させながらＸ線を被検体Ｐに照射することで、複数の照射方向（ビュー）のそれぞれについて投影データを収集する。即ち、スキャン機能１４４ａは、本スキャンを実行することにより、投影データセットを収集する。

また、処理機能１４４ｂは、本スキャンにより収集された投影データセットに基づいて、ＣＴ画像データ（ボリュームデータ）を生成する。例えば、処理機能１４４ｂは、投影データセットに基づいて、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法、逐次近似応用再構成法等を用いた再構成処理を行なうことにより、ＣＴ画像データを生成する。また、処理機能１４４ｂは、ＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）による再構成処理を行なってＣＴ画像データを生成することもできる。例えば、処理機能１４４ｂは、ＤＬＲ（Ｄｅｅｐ Ｌｅａｒｎｉｎｇ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）法により、ＣＴ画像データを生成する。

また、処理機能１４４ｂは、位置決め撮影により収集された投影データセット及び本スキャンにより収集された投影データセットに基づいて、複数の基準物質による物質弁別を行なう。例えば、本スキャンにより収集された投影データセットに基づいて被検体Ｐにおける疾患の存在が明らかとなった場合、処理機能１４４ｂは、疾患の解析を行なうため、位置決め撮影により収集された投影データセット及び本スキャンにより収集された投影データセットに基づいて物質弁別を行なう。なお、処理機能１４４ｂによる物質弁別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、処理機能１４４ｂにより生成された位置決め画像データやＣＴ画像データを、公知の方法により表示用画像に変換する。一例を挙げると、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、ＣＴ画像データを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、変換した表示用画像をディスプレイ１４２に表示させる。また、制御機能１４４ｃは、処理機能１４４ｂによる物質弁別の結果をディスプレイ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により生成された位置決め画像データやＣＴ画像データを、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、図２を用いて詳細に説明する。図２は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０の処理の一例を示す図である。

まず、スキャン機能１４４ａは、スキャンＡ１１を実行する。具体的には、スキャン機能１４４ａは、図２に示すように、Ｘ線の焦点位置を被検体Ｐの周囲で回転させないで、Ｘ線の焦点位置を被検体Ｐに対して相対的に移動させながら、被検体Ｐに対して、エネルギーＥ１１のＸ線を照射させる。これにより、スキャン機能１４４ａは、被検体Ｐの体軸方向に沿った範囲Ｒ１にＸ線を照射して、エネルギーＥ１１に対応する投影データセットＢ１１を収集する。例えば、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線管１１１の位置を所定の回転角度に固定し、天板１３３をＺ軸方向に移動させて、投影データセットＢ１１を収集する。また、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ１１により収集された投影データセットＢ１１に基づいて、２次元の画像データＣ１１を生成する。

なお、スキャンＡ１１は、第１スキャンの一例である。また、範囲Ｒ１は、第１の範囲の一例である。また、投影データセットＢ１１は、第１投影データセットの一例である。また、エネルギーＥ１１は、第１のＸ線エネルギーの一例である。また、画像データＣ１１は、第１画像データの一例である。

次に、制御機能１４４ｃは、画像データＣ１１に基づく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、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Ａ１２のスキャン範囲である範囲Ｒ２を設定する。なお、スキャンＡ１２は、第２スキャンの一例である。また、範囲Ｒ２は、第２の範囲の一例である。

即ち、スキャンＡ１１は、スキャンＡ１２のスキャン範囲である範囲Ｒ２を設定するための位置決め撮影である。従って、スキャンＡ１１の範囲Ｒ１は、診断対象の臓器等を含むように、比較的広域に設定されることが好ましい。また、範囲Ｒ２は、範囲Ｒ１において設定されるものであるため、通常は図２に示すように、範囲Ｒ１より狭い範囲となる。

次に、スキャン機能１４４ａは、参照画像に設定された範囲Ｒ２に対して、スキャンＡ１２を実行する。具体的には、スキャン機能１４４ａは、図２に示すように、Ｘ線の焦点位置を被検体Ｐの周囲で回転させながら、被検体Ｐに対して、エネルギーＥ１２のＸ線を照射させる。これにより、スキャン機能１４４ａは、被検体Ｐの体軸方向に沿った範囲Ｒ２にＸ線を照射して、エネルギーＥ１２に対応する投影データセットＢ１２を収集する。例えば、スキャン機能１４４ａは、コンベンショナルスキャン、ヘリカルスキャン、ステップアンドシュートといった方式のスキャンを実行することで、投影データセットＢ１２を収集する。

なお、投影データセットＢ１２は、第２投影データセットの一例である。また、エネルギーＥ１２は、第２のＸ線エネルギーの一例である。エネルギーＥ１２は、エネルギーＥ１１とは異なるエネルギーである。

また、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ１２により収集された投影データセットＢ１２に基づいて、３次元の画像データＣ１２を生成する。なお、画像データＣ１２は、第２画像データの一例である。例えば、処理機能１４４ｂは、投影データセットＢ１２に基づいて、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法、逐次近似応用再構成法、ＤＬＲ法といった再構成処理を実行することにより、３次元の画像データＣ１２を再構成する。即ち、スキャンＡ１２は、ＣＴ画像データ（ボリュームデータ）を収集するための本スキャンである。

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Ａ１１とスキャンＡ１２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Ａ１１とスキャンＡ１２との間の位置ずれが生じないように、スキャンＡ１１とスキャンＡ１２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Ａ１１及びスキャンＡ１２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Ａ１１における心電波形に対して、スキャンＡ１２における心電波形の位相が一致するように、スキャンＡ１２を実行する。

また、例えば、スキャン機能１４４ａは、スキャンＡ１１及びスキャンＡ１２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Ａ１１における呼吸波形に対して、スキャンＡ１２における呼吸波形の位相が一致するように、スキャンＡ１２を実行する。

ここで、医師等のユーザは、スキャンＡ１２により収集された画像データＣ１２に基づく診断を行なうことができる。例えば、まず、制御機能１４４ｃは、画像データＣ１２に対するレンダリング処理を実行することで、表示用画像を生成する。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、画像データＣ１２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、画像データＣ１２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。そして、制御機能１４４ｃは、レンダリング処理により生成した表示用画像をディスプレイ１４２に表示させる。また、ユーザは、表示用画像を参照しながら、被検体Ｐの診断を行なうことができる。

ここで、画像データＣ１２に基づく診断を行なった結果として、物質弁別の処理が必要となる場合がある。例えば、診断結果として腎臓結石の存在が明らかとなり、この腎臓結石がカルシウムタイプか尿酸タイプかを判定するために、物質弁別の処理が必要と判断される場合がある。

しかしながら、スキャンＡ１２を完了した後、デュアルエナジーのスキャンを追加で実施するとなれば、被検体Ｐの被ばく量は増加してしまう。なお、デュアルエナジーのスキャン方式としては、ｋＶスイッチング、デュアルレイヤー、デュアルソース、スプリットといった種々の方式が知られているが、いずれの方式にしても、一般には単一エネルギーのスキャンと同等若しくはそれ以上の被ばく量となる。また、改めてデュアルエナジーのスキャンを実施して再検査することとなれば、時間及び体力の面で被検体Ｐの負担となる。

そこで、処理機能１４４ｂは、追加のスキャンによらずに、物質弁別を行なう。具体的には、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ１１及びスキャンＡ１２によって既に収集されている投影データセットＢ１１及び投影データセットＢ１２に基づいて、複数の基準物質による物質弁別を行なう。

より具体的には、処理機能１４４ｂは、まず、画像データＣ１２に基づいて、被検体Ｐの疾患が位置する対象領域Ｑ１を特定する。即ち、処理機能１４４ｂは、画像データＣ１２において疾患に対応する領域を、対象領域Ｑ１としてセグメンテーションする。例えば、処理機能１４４ｂは、画像データＣ１２に基づく表示用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、対象領域Ｑ１を特定する。また、例えば、処理機能１４４ｂは、画像データＣ１２を解析して疾患を抽出することで、対象領域Ｑ１を自動的に特定する。

次に、処理機能１４４ｂは、画像データＣ１２に基づいて、２次元の画像データＣ１３を生成する。ここで、画像データＣ１３は、スキャンＡ１１のＸ線照射方向に対応する２次元画像データである。また、画像データＣ１３は、第３画像データの一例である。

例えば、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ１１におけるＸ線照射方向に画像データＣ１２を順投影することで、画像データＣ１３を生成する。また、例えば、処理機能１４４ｂは、画像データＣ１２に基づいて、スキャンＡ１１におけるＸ線照射方向に垂直なＭＰＲ画像を複数生成するとともに、これらのＭＰＲ画像を合成することで、画像データＣ１３を生成する。なお、画像データＣ１２において特定された対象領域Ｑ１に対応する画像データＣ１３の領域については、領域Ｑ２と記載する。

また、処理機能１４４ｂは、画像データＣ１１において、画像データＣ１２において特定された対象領域Ｑ１に対応する領域Ｑ３を特定する。例えば、処理機能１４４ｂは、画像データＣ１１と画像データＣ１２とを位置合わせし、画像データＣ１２の対象領域Ｑ１に対応する領域を画像データＣ１１において特定することで、領域Ｑ３を特定する。また、例えば、処理機能１４４ｂは、画像データＣ１１と画像データＣ１３とを位置合わせし、画像データＣ１３の領域Ｑ２に対応する領域を画像データＣ１１において特定することで、領域Ｑ３を特定する。

なお、対象領域Ｑ１、領域Ｑ２及び領域Ｑ３を特定する際、処理機能１４４ｂは、画像データＣ１１、画像データＣ１２及び画像データＣ１３の少なくとも１つについて、予めデノイズ等の処理を行なってもよい。また、処理機能１４４ｂは、位置合わせの処理や、対象領域Ｑ１、領域Ｑ２及び領域Ｑ３を特定する処理、デノイズ等の処理の一部又は全部を、ＡＩによって実行することとしても構わない。

そして、処理機能１４４ｂは、画像データＣ１１と画像データＣ１３とに基づいて、物質弁別を行なう。即ち、スキャンＡ１１により収集された画像データＣ１１はエネルギーＥ１１のデータであり、スキャンＡ１２により収集された画像データＣ１３はエネルギーＥ１２のデータであることから、処理機能１４４ｂは、画像データＣ１１と画像データＣ１３とに基づいて、２種類の基準物質による物質弁別を行なうことができる。

例えば、処理機能１４４ｂは、異なるエネルギーで収集された画像データＣ１１及び画像データＣ１３に基づいて、被検体Ｐの腎臓結石の位置におけるＸ線減衰量の比を求めることができる。即ち、処理機能１４４ｂは、エネルギーＥ１１で収集された画像データＣ１１の領域Ｑ３におけるＸ線減衰量と、エネルギーＥ１２で収集された画像データＣ１３の領域Ｑ２におけるＸ線減衰量との比を求めることができる。そして、処理機能１４４ｂは、Ｘ線減衰量の比に基づいて、被検体Ｐの腎臓結石がカルシウムタイプの結石であるか尿酸タイプの結石であるかを判定することができる。

また、制御機能１４４ｃは、処理機能１４４ｂによる物質弁別の結果をディスプレイ１４２に表示させる。例えば、制御機能１４４ｃは、被検体Ｐの腎臓結石がカルシウムタイプの結石であるか尿酸タイプの結石であるかを示す情報を、ディスプレイ１４２に表示させる。

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Ｓ１０７、ステップＳ１０８、ステップＳ１０９、ステップＳ１１０及びステップＳ１１１は、処理機能１４４ｂに対応する。ステップＳ１０３、ステップＳ１０４、ステップＳ１０５及びステップＳ１１２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Ａ１１を実行し、エネルギーＥ１１に対応する投影データセットＢ１１を収集する（ステップＳ１０１）。次に、処理回路１４４は、投影データセットＢ１１に基づいて画像データＣ１１を生成する（ステップＳ１０２）。次に、処理回路１４４は、画像データＣ１１に基づいて参照画像を生成し（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Ａ１２のスキャン範囲である範囲Ｒ２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Ａ１２を実行し、エネルギーＥ１２に対応する投影データセットＢ１２を収集する（ステップＳ１０６）。次に、処理回路１４４は、投影データセットＢ１２に基づいて画像データＣ１２を生成する（ステップＳ１０７）。

次に、処理回路１４４は、画像データＣ１２において、被検体Ｐの疾患が位置する対象領域Ｑ１を特定する（ステップＳ１０８）。次に、処理回路１４４は、３次元の画像データＣ１２に基づいて、２次元の画像データＣ１３を生成する（ステップＳ１０９）。また、処理回路１４４は、画像データＣ１１において、対象領域Ｑ１に対応する領域Ｑ３を特定する（ステップＳ１１０）。なお、ステップＳ１０９及びステップＳ１１０を行なう順序は任意であり、並行して行なってもよい。

次に、処理回路１４４は、エネルギーＥ１１に対応する画像データＣ１１とエネルギーＥ１２に対応する画像データＣ１３とに基づいて物質弁別を行なう（ステップＳ１１１）。そして、処理回路１４４は、ディスプレイ１４２に物質弁別の結果を表示させ（ステップＳ１１２）、処理を終了する。

なお、これまで、物質弁別の例として、被検体Ｐの腎臓結石がカルシウムタイプの結石であるか尿酸タイプの結石であるかを判定する処理について説明した。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、処理機能１４４ｂは、異なるエネルギーで収集された画像データＣ１１及び画像データＣ１３に基づいて、各位置における２つの基準物質の混合量や混合割合を算出することもできる。

具体的には、処理機能１４４ｂは、画像データＣ１１及び画像データＣ１３それぞれについて線減弱係数の分布を求め、線減弱係数の各位置（各画素）について、以下の式（１）の連立方程式を解くことで、各位置における２つの基準物質の混合量や混合割合を算出する。

ここで、「μ（Ｅ１）」は単色Ｘ線エネルギー「Ｅ１」における各位置の線減弱係数を示し、「μ（Ｅ２）」は単色Ｘ線エネルギー「Ｅ２」における各位置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を代入して式（１）の連立方程式を解くことで、２種類の基準物質「α、β」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、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をそれぞれ生成する。また、処理機能１４４ｂは、基準物質ごとに生成した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（モノクロマティック画像とも記載する）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、これら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１の実施形態によれば、スキャン機能１４４ａは、被検体Ｐの体軸方向に沿った範囲Ｒ１にＸ線を照射することでエネルギーＥ１１に対応する投影データセットＢ１１を収集するスキャンＡ１１を実行する。また、スキャン機能１４４ａは、スキャンＡ１１の後で、被検体Ｐの体軸方向に沿った範囲Ｒ２にＸ線を照射することで、エネルギーＥ１２に対応する投影データセットＢ１２を収集するスキャンＡ１２を実行する。また、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Ｂ１１及びエネルギーＥ１２に対応する投影データセットＢ１２に基づいて物質弁別を行なう。従って、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０は、スキャンＡ１１及びスキャンＡ１２以外の追加のスキャンによらずに、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、スキャンＡ１１の結果に基づいて、スキャンＡ１２における範囲Ｒ２を設定するとともに、物質弁別を行なうことを可能とする。即ち、Ｘ線ＣＴシステム１０は、スキャンＡ１１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。

（第２の実施形態）
さて、これまで第１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Ａ１２のスキャン範囲である範囲Ｒ２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、画像データＣ１１、又は画像データＣ１１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、範囲Ｒ２を自動設定してもよい。

また、上述した実施形態では、位置決め撮影を２次元で実行する場合について説明した。しかしながら実施形態はこれに限定されるものではなく、Ｘ線ＣＴシステム１０は、位置決め撮影を３次元で実行する場合であっても構わない。

例えば、スキャン機能１４４ａは、まず、スキャンＡ１１に代えて、３次元のスキャンＡ２１を実行し、投影データセットＢ２１を収集する。具体的には、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線の焦点位置を被検体Ｐの周囲で回転させながら、被検体Ｐに対して、エネルギーＥ１１のＸ線を照射させる。これにより、スキャン機能１４４ａは、被検体Ｐの体軸方向に沿った範囲Ｒ１にＸ線を照射して、エネルギーＥ１１に対応する投影データセットＢ２１を収集する。例えば、スキャン機能１４４ａは、コンベンショナルスキャン、ヘリカルスキャン、ステップアンドシュートといった方式のスキャンを実行することで、投影データセットＢ２１を収集する。なお、投影データセットＢ２１は、第１データセットの一例である。

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Ｂ２１に基づいて、３次元の画像データＣ２１を生成する。例えば、処理機能１４４ｂは、投影データセットＢ２１に基づいて、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法、逐次近似応用再構成法、ＤＬＲ法といった再構成処理を実行することにより、３次元の画像データＣ２１を再構成する。

次に、制御機能１４４ｃは、画像データＣ２１に基づいて、スキャンＡ１２のスキャン範囲である範囲Ｒ２を設定する。次に、スキャン機能１４４ａは、範囲Ｒ２に対してスキャンＡ１２を実行し、エネルギーＥ１２に対応する投影データセットＢ１２を収集する。次に、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ１２により収集された投影データセットＢ１２に基づいて、３次元の画像データＣ１２を生成する。

次に、処理機能１４４ｂは、３次元の画像データＣ２１に基づいて２次元の画像データＣ２２を生成するとともに、３次元の画像データＣ１２に基づいて２次元の画像データＣ１３を生成する。例えば、処理機能１４４ｂは、画像データＣ２１及び画像データＣ１２を同じ方向に順投影することで、画像データＣ２２及び画像データＣ１３を生成する。また、例えば、処理機能１４４ｂは、画像データＣ２１及び画像データＣ１２のそれぞれについて、同方向のＭＰＲ画像を複数生成するとともに、生成した複数のＭＰＲ画像を合成することで、画像データＣ２２及び画像データＣ１３を生成する。

そして、処理機能１４４ｂは、画像データＣ２２と画像データＣ１３とに基づいて、物質弁別を行なう。即ち、スキャンＡ２１により収集された画像データＣ２２はエネルギーＥ１１のデータであり、スキャンＡ１２により収集された画像データＣ１３はエネルギーＥ１２のデータであることから、処理機能１４４ｂは、画像データＣ２２と画像データＣ１３とに基づいて、２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、処理機能１４４ｂは、画像データＣ２１と画像データＣ１２とに基づいて物質弁別を行なうこととしても構わない。即ち、処理機能１４４ｂは、スキャンＡ２１により収集された３次元の画像データＣ２１と、スキャンＡ１２により収集された３次元の画像データＣ１２とに基づいて、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４に示す医用情報処理システム１を例として説明する。図４は、第２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４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４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４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、ＣＴ画像データを再構成する際の再構成条件や、ＣＴ画像データから表示用の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４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４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４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、Ｘ線の焦点位置を被検体Ｐの周囲で回転させず、被検体Ｐの体軸方向に沿った範囲Ｒ１にＸ線を照射することでスキャンＡ１１を実行し、エネルギーＥ１１に対応する投影データセットＢ１１を収集する。或いは、スキャン機能１４４ａは、Ｘ線の焦点位置を被検体Ｐの周囲で回転させながら、被検体Ｐの体軸方向に沿った範囲Ｒ１にＸ線を照射することでスキャンＡ２１を実行し、エネルギーＥ１１に対応する投影データセットＢ２１を収集する。

また、スキャン機能１４４ａは、スキャンＡ１１又はスキャンＡ２１の後で、被検体Ｐの体軸方向に沿った範囲Ｒ２にＸ線を照射することでスキャンＡ１２を実行し、エネルギーＥ１２に対応する投影データセットＢ１２を収集する。また、制御機能１４４ｃは、ネットワークＮＷを介して、投影データセットＢ１１又は投影データセットＢ２１と、投影データセットＢ１２とを医用処理装置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、投影データセットＢ１１又は投影データセットＢ２１と、投影データセットＢ１２とに基づいて、複数の基準物質による物質弁別を行なう。

例えば、処理機能２４ａは、投影データセットＢ１１に基づいて、２次元の画像データＣ１１を生成する。また、処理機能２４ａは、投影データセットＢ１２に基づいて３次元の画像データＣ１２を生成し、画像データＣ１２に基づいて２次元の画像データＣ１３を生成する。そして、処理機能２４ａは、エネルギーＥ１１に対応する画像データＣ１１と、エネルギーＥ１２に対応する画像データＣ１３とに基づいて物質弁別を行なう。

或いは、処理機能２４ａは、投影データセットＢ２１に基づいて３次元の画像データＣ２１を生成し、画像データＣ２１に基づいて２次元の画像データＣ２２を生成する。また、処理機能２４ａは、投影データセットＢ１２に基づいて３次元の画像データＣ１２を生成し、画像データＣ１２に基づいて２次元の画像データＣ１３を生成する。そして、処理機能２４ａは、エネルギーＥ１１に対応する画像データＣ２２と、エネルギーＥ１２に対応する画像データＣ１３とに基づいて物質弁別を行なう。

或いは、処理機能２４ａは、投影データセットＢ２１に基づいて３次元の画像データＣ２１を生成する。また、処理機能２４ａは、投影データセットＢ１２に基づいて３次元の画像データＣ１２を生成する。そして、処理機能２４ａは、エネルギーＥ１１に対応する画像データＣ２１と、エネルギーＥ１２に対応する画像データＣ１２とに基づいて物質弁別を行なう。

そして、制御機能２４ｂは、処理機能２４ａによる物質弁別の結果をディスプレイ２２に表示させる。例えば、制御機能２４ｂは、被検体Ｐの腎臓結石がカルシウムタイプの結石であるか尿酸タイプの結石であるかを示す情報を、ディスプレイ２２に表示させる。また、例えば、制御機能２４ｂは、処理機能２４ａにより生成され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、処理機能２４ａによる物質弁別の結果を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、医用処理装置２０から送信された物質弁別の結果を、ディスプレイ１４２に表示させることができる。

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４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、追加のスキャンによらずに物質弁別を行なうことができる。

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
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 (8)

1. 被検体の体軸方向に沿った第１の範囲にＸ線を照射することで第１のＸ線エネルギーに対応する第１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スキャンの後で、前記体軸方向に沿った、前記第１の範囲より狭い第２の範囲にＸ線を照射することで、前記第１のＸ線エネルギーとは異なる第２のＸエネルギーに対応する第２データセットを収集する第２スキャンを実行するスキャン部と、
   前記第１データセット及び前記第２データセットに基づいて、２種類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データセットは、Ｘ線の焦点位置及び前記被検体の少なくともいずれかを前記体軸方向に沿って移動させながら収集され、
   前記第２データセットは、Ｘ線の焦点位置を前記被検体の周囲で回転させながら収集される、請求項１に記載のＸ線ＣＴシステム。
3. 前記第１データセットは、Ｘ線の焦点位置を前記被検体の周囲で回転させないで収集される、請求項２に記載のＸ線ＣＴシステム。
4. 前記第２データセットは、Ｘ線の焦点位置及び前記被検体を前記体軸方向に沿って移動させないで収集される、請求項３に記載のＸ線ＣＴシステム。
5. 前記処理部は、前記第１データセットに基づいて２次元の第１画像データを生成し、前記第２データセットに基づいて３次元の第２画像データを生成し、前記第２画像データに基づいて２次元の第３画像データを生成し、前記第１画像データと前記第３画像データとに基づいて前記物質弁別を行なう、請求項３又は４に記載のＸ線ＣＴシステム。
6. 前記処理部は、前記第２画像データにおいて前記被検体の疾患が位置する対象領域を特定し、前記第１画像データ及び前記第３画像データにおいて前記対象領域に対応する領域について、前記物質弁別を行なう、請求項５に記載のＸ線ＣＴシステム。
7. 前記第２の範囲は、前記第１データセットに基づいて設定される、請求項１～６のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴシステム。
8. 被検体の体軸方向に沿った第１の範囲にＸ線を照射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データセット、及び、前記体軸方向に沿った前記第１の範囲より狭い第２の範囲にＸ線を照射することで前記第１データセットの後に収集された、前記第１のＸ線エネルギーとは異なる第２のＸエネルギーに対応する第２データセットに基づいて、２種類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。

Images