本發(fā)明涉及具有光子計數(shù)(photon counting)模式的X射線CT(Computed Tomography)裝置(以下稱作PCCT裝置)，尤其涉及對PCCT裝置中的被攝體的受輻射量進行管理的技術。

背景技術：

X射線CT裝置是一邊使夾著被攝體而對置配置的X射線源與X射線檢測器的對旋轉一邊獲得被攝體的X射線透過數(shù)據(jù)并通過計算來重構其斷層圖像(以下設為CT圖像)的裝置，作為工業(yè)用以及安全用的檢查裝置、醫(yī)學用的圖像診斷裝置等來使用。

醫(yī)學用的X射線CT裝置具有搭載了光子計數(shù)模式的PCCT裝置。在PCCT裝置中，通過光子計數(shù)方式的檢測器，按照每個檢測元件來計數(shù)透過被攝體之后的X射線的光子(X射線光子)。由此，例如，能夠獲得能對構成X射線透過的被攝體的內(nèi)部組織的元素進行估計的能譜，能夠獲得元素等級的差異被詳細繪出的X射線CT圖像。

此外，在PCCT裝置中，以能量值來辨別計數(shù)的各個X射線光子，從而能夠獲得每個能量值的X射線強度。利用這一性質，在PCCT裝置中，有時僅提取特定的能量范圍的X射線并進行圖像化來用于診斷。在該情況下，盡量減少該能量范圍以外的X射線，從而能夠降低作為被攝體的患者的受輻射量。

減少該能量范圍外的X射線的方法，例如有在X射線源與被攝體之間插入能夠變更厚度的X射線削弱體(以后稱作X射線過濾器)的方法(例如，參照專利文獻1)。在專利文獻1的方法中，通過X射線過濾器來降低不需要的能量范圍的X射線。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2014-69039號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

為了降低受到的輻射，受輻射量的準確估算較為重要。一般而言，在管電壓恒定的情況下，受輻射量根據(jù)電流值的變化來計算。然而，在如專利文獻1那樣使用各種形狀、厚度的過濾器的情況下，通過過濾器(也包括蝶形過濾器)，被照射的X射線的能量值的分布(能譜)變化，受輻射量也變化。因而，僅根據(jù)電流值的變化是無法獲得準確的受輻射量的。

本發(fā)明正是鑒于上述情況而完成的，在PCCT裝置中，與被照射的X射線的能譜形狀無關，以簡易的構成來高精度地估計被攝體的受輻射量。

用于解決課題的手段

預先獲得每個給定的能量范圍的給定的強度的X射線所引起的受輻射量，并作為能帶單位受輻射量數(shù)據(jù)來保持。若設定了拍攝條件，則根據(jù)設定的拍攝條件來照射，作為在無被攝體的狀態(tài)下入射到檢測器的X射線的能譜，獲得每個能量范圍的入射X射線的光子數(shù)(強度)。按照每個能量范圍，將入射X射線的強度與能帶單位受輻射量數(shù)據(jù)相乘，并將該結果關于整個能量范圍來求和。由此來估計根據(jù)設定的拍攝條件而照射的照射X射線所引起的受輻射量。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，在PCCT裝置中，與被照射的X射線的能譜形狀無關，能夠以簡易的構成來高精度地估計被攝體的受輻射量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施方式的光子計數(shù)CT裝置的構成圖。

圖2(a)以及圖2(b)是用于說明本發(fā)明的實施方式的X射線檢測器的說明圖。

圖3是本發(fā)明的實施方式的運算部的功能框圖。

圖4是用于說明光子計數(shù)CT裝置的X射線光子數(shù)計數(shù)的原理的說明圖。

圖5(a)是用于說明本發(fā)明的實施方式的能帶單位受輻射量數(shù)據(jù)庫的說明圖，圖5(b)是用于說明上述能帶單位受輻射量數(shù)據(jù)庫中保存的數(shù)據(jù)的說明圖。

圖6(a)是用于說明本發(fā)明的實施方式的能帶單位受輻射量數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建方法的說明圖，圖6(b)是用于說明本發(fā)明的實施方式的能譜獲取部的能譜獲取方法的說明圖。

圖7是本發(fā)明的實施方式的拍攝處理的流程圖。

圖8是本發(fā)明的實施方式的估計受輻射量計算處理的流程圖。

圖9是用于說明本發(fā)明的實施方式的變形例之一的各能量范圍寬度的說明圖。

圖10(a)是用于說明本發(fā)明的實施方式的圖像數(shù)據(jù)庫的說明圖，圖10(b)是用于說明本發(fā)明的實施方式的顯示畫面例的說明圖，圖10(c)是用于說明本發(fā)明的實施方式的估計受輻射量數(shù)據(jù)庫的說明圖。

具體實施方式

對本發(fā)明的實施方式的一例進行說明。以下，在用于說明本發(fā)明的實施方式的所有附圖中，具有相同功能的部分賦予相同的符號，并省略其重復性的說明。

[X射線CT裝置的簡要構成]

在本實施方式中，作為X射線CT裝置，利用具有不是以往的積分型(電流模式計測方式)的檢測器而是光子計數(shù)方式的檢測器的光子計數(shù)CT裝置(PCCT裝置)。在PCCT裝置中，以檢測器對來自透過被攝體之后的X射線的光子(X射線光子)進行計數(shù)。

各個X射線光子具有不同的能量。在PCCT裝置中，按照預先規(guī)定的每個能帶來辨別X射線光子并進行計數(shù)。由此，獲得每個該能帶的X射線光子的數(shù)目即X射線強度。

說明具有這種特征的本實施方式的PCCT裝置100的構成。圖1是本實施方式的PCCT裝置100的簡要構成圖。如該圖所示，本實施方式的PCCT裝置100具備UI部200、計測部300和運算部400。

UI部200受理來自用戶的輸入，并向用戶提示運算部400的處理結果。因而，UI部200具備鍵盤、鼠標這樣的輸入裝置210、顯示裝置(監(jiān)視器)和打印機這樣的輸出裝置220。顯示裝置由液晶顯示器、CRT(Cathode Ray Tube；陰極射線管)等構成。另外，顯示裝置也可以構成為具有觸摸面板功能并作為輸入裝置210來使用。

[計測部]

計測部300按照運算部400的控制，向被攝體101照射X射線，并計測透過了被攝體101的X射線光子。計測部300具備：X射線照射部310、X射線檢測部320、臺架(Gantry：架臺)330、控制部340和載置被攝體101的臺102。

[臺架]

在臺架330的中央，設置有用于配置被攝體101和載置被攝體101的臺102的圓形的開口部331。在臺架330的內(nèi)部，配置有搭載后述的X射線管311以及X射線檢測器321的旋轉板332、和用于使旋轉板332旋轉的驅動機構。

另外，以下，在本說明書中，將開口部331的周向設為x方向，將徑向設為y方向，將與這些方向正交的方向設為z方向。一般而言，z方向成為被攝體101的體軸方向。

[X射線照射部]

X射線照射部310產(chǎn)生X射線，并向被攝體101照射所產(chǎn)生的X射線。X射線照射部310具備X射線管311、X射線過濾器312和蝶形(bowtie)過濾器313。

X射線管311通過按照后述的照射控制器341的控制而供給的高電壓，向被攝體101照射X射線束。被照射的X射線束具有扇束角以及錐束角地擴展。X射線束伴隨著后述的臺架330的旋轉板332的旋轉而被照射到被攝體101。

X射線過濾器312對從X射線管311照射出的X射線的X射線量進行調(diào)節(jié)。即，使X射線的能譜變化。本實施方式的X射線過濾器312使從X射線管311照射出的X射線衰減，以使得從X射線管311向被攝體101照射的X射線成為預先規(guī)定的能量分布。X射線過濾器312被用于使作為被攝體101的患者的受輻射量最佳化。因而，被設計為所需能帶的劑量增強。

蝶形過濾器313抑制周邊部的受輻射量。在考慮到作為被攝體101的人體的剖面為橢圓形的情況下，被用于增強中心附近的劑量并降低周圍的劑量以使受輻射量最佳化。

[X射線檢測部]

X射線檢測部320每當入射X射線光子時，輸出能夠對該X射線光子的能量值進行計測的信號。X射線檢測部320具備X射線檢測器321。

在圖2(a)中例示X射線檢測器321的一部分。本實施方式的X射線檢測器321具備：多個檢測元件322、和限制向X射線檢測器321入射的入射方向的準直儀323。

此外，圖2(a)所示的構造在x方向上重復。此外，如圖2(b)所示，X射線檢測器321也可以具有如下構成，即，在距X射線管311的X射線產(chǎn)生點大致相等距離的位置處，在x方向以及z方向上排列多個檢測元件322。

另外，為了容易制作，也可以制作多個平面狀的檢測器(檢測器模塊)，配置為平面的中心部分呈圓弧來模擬地呈圓弧狀排列，從而作為X射線檢測器321。

各檢測元件322每當入射X射線光子時，輸出1脈沖的電信號(模擬信號)。輸出的信號被輸入至后述的運算部400。

對于檢測元件322，利用將入射的X射線光子直接變換為電信號的例如CdTe碲化鎘(cadmium telluride)系的半導體元件。另外，檢測元件322可以利用接受X射線而發(fā)出熒光的閃爍體(Scintillator)以及將熒光變換為電的光電二極管。

X射線檢測器321的檢測元件322的數(shù)目(通道數(shù))例如為1000個。各檢測元件的x方向的尺寸例如為1mm。

此外，例如，X射線管311的X射線產(chǎn)生點與X射線檢測器321的X射線入射面之間的距離為1000mm。臺架330的開口部331的直徑為700mm。

旋轉板332的旋轉的所需時間依賴于用戶經(jīng)由UI部200而輸入的參數(shù)。在本實施方式中，例如，將旋轉的所需時間設為1.0s/次。計測部300在一次旋轉中的拍攝次數(shù)例如為900次，每當旋轉板332旋轉0.4度時進行一次拍攝。

另外，各規(guī)格并不限定于這些值，能夠根據(jù)PCCT裝置100的構成來進行各種變更。

[控制部]

控制部340具備：對來自X射線管311的X射線的照射進行控制的照射控制器341、對旋轉板332的旋轉驅動進行控制的臺架控制器342、對X射線檢測器321中的X射線檢測進行控制的檢測控制器343、以及對臺102的驅動進行控制的臺控制器344。這些單元按照后述的運算部400的計測控制部420的控制來動作。

[運算部]

運算部400對PCCT裝置100的整體動作進行控制，通過對由計測部300獲取到的數(shù)據(jù)進行處理來進行拍攝。如圖3所示，本實施方式的運算部400具備：拍攝條件設定部410、計測控制部420、數(shù)據(jù)收集部430、受輻射量估計部440、圖像生成部450和能帶單位受輻射量數(shù)據(jù)庫(DB)470。

運算部400具備：中央處理裝置(CPU：Central Processing Unit)401、存儲器402和HDD(Hard disk drive；硬盤驅動器)裝置403。例如，中央處理裝置401將HDD裝置403中預先保持的程序加載到存儲器402來執(zhí)行，由此實現(xiàn)各功能。

另外，運算部400的全部或者一部分的功能，例如可以通過ASIC(Application Specific Integrated Circuit；專用集成電路)、FPGA(Field Programmable Gate Array；現(xiàn)場可編程門陣列)等集成電路等來實現(xiàn)。

此外，在HDD裝置403中保存有處理所使用的數(shù)據(jù)、處理中生成的數(shù)據(jù)、進行處理的結果而獲得的數(shù)據(jù)等。另外，處理結果也被輸出至UI部200的輸出裝置220。能帶單位受輻射量DB470例如在HDD裝置403上構建。

[拍攝條件設定部]

拍攝條件設定部410從用戶受理并設定拍攝條件。例如，拍攝條件設定部410將受理拍攝條件的受理畫面顯示于顯示裝置，經(jīng)由受理畫面來受理拍攝條件。用戶經(jīng)由受理畫面例如對鼠標、鍵盤、觸摸面板進行操作來輸入拍攝條件。

所設定的拍攝條件例如為X射線管311的管電流、管電壓、被攝體101的拍攝范圍、X射線過濾器312的形狀、蝶形過濾器313的形狀、分辨率等。

另外，拍攝條件并非每次都由用戶進行輸入。例如，可以事前保存典型的拍攝條件，并讀出該拍攝條件來利用。

[計測控制部]

計測控制部420按照用戶設定的拍攝條件對控制部340進行控制，執(zhí)行計測。

具體而言，計測控制部420對臺控制器343作出指示，以使臺102在與旋轉板332垂直的方向上移動，并且在旋轉板332的拍攝位置與被指定的拍攝位置一致的時間點停止移動。由此，被攝體101的配置完成。

此外，計測控制部420在與對臺控制器343作出指示相同的定時，對臺架控制器342作出指出，以使驅動電動機動作，開始旋轉板332的旋轉。

若旋轉板332的旋轉變?yōu)楹闼贍顟B(tài)且被攝體101的配置結束，則計測控制部420對照射控制器341指示X射線管311的X射線照射定時，對檢測控制器344指示X射線檢測器321的拍攝定時。由此，計測控制部420開始X射線的照射以及X射線光子的檢測，即，開始計測。

計測控制部420通過反復執(zhí)行這些指示來計測整個拍攝范圍。

另外，可以進行控制，使得如公知的螺旋掃描(Helical Scan)那樣一邊使臺102移動一邊進行拍攝。

[數(shù)據(jù)收集部]

數(shù)據(jù)收集部430按照預先規(guī)定的第一能量范圍區(qū)段的每個能量范圍，對來自X射線檢測器321檢測出的X射線的光子(X射線光子)進行計數(shù)，獲得每個該能量范圍的計數(shù)信息。本實施方式的數(shù)據(jù)收集部430具備數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)(DAS：Data Acquisition System，以下標記為DAS)，該DAS進行計測部300檢測出的X射線光子的計數(shù)。

DAS獲取X射線檢測器321檢測出的X射線光子各自的能量值，根據(jù)該能量值而與按照每個能量范圍設置的能量區(qū)間(Bin)的計數(shù)結果進行相加。能量區(qū)間是按照第一能量范圍區(qū)段的每個能量范圍設定的存儲區(qū)域。

第一能量范圍區(qū)段是將0keV至X射線管311的最大能量的能量范圍用給定的能量寬度ΔB進行劃分而得到的。能量寬度ΔB例如設為20keV。例如，若將最大能量設為140keV，則將整個能量范圍0keV～140keV劃分為B1(0～20keV)、B2(20～40keV)、B3(40～60keV)、B4(60～80keV)、B5(80～100keV)、B6(100～120keV)、B7(120～140keV)這7個能量范圍。DAS根據(jù)檢測出的X射線光子的能量值，與相應的能量范圍建立對應地設置的能量區(qū)間的計數(shù)結果進行相加。

在圖4中示出該結果的例子。如此，數(shù)據(jù)收集部430按照每個能量范圍來計數(shù)X射線光子的數(shù)目。如該圖所示，獲得的結果表示X射線光子的能量值(單位keV)的分布。因此，數(shù)據(jù)收集部430由此獲得X射線檢測器321檢測出的X射線的能量分布(能譜)。數(shù)據(jù)收集部430將獲得的結果作為計數(shù)信息來輸出。

另外，整個能量范圍、第一能量范圍區(qū)段，即能量區(qū)間數(shù)、與各能量區(qū)間對應的能量范圍預先按照來自用戶的指示等來設定。

[圖像生成部]

圖像生成部450根據(jù)各能量區(qū)間保存的X射線光子數(shù)(計數(shù)信息)來重構X射線CT圖像。例如，對X射線光子數(shù)進行Log變換來重構圖像。對于重構，能夠利用FeldKamp法、逐次近似法等各種公知的方法。

另外，在重構圖像時，圖像生成部450可以對計數(shù)信息進行各種修正處理。在此進行的修正處理例如為電路的線性修正、對數(shù)變換處理、偏置處理、靈敏度修正、射束硬化修正等。

另外，在圖像的生成中，可以不利用所有能量區(qū)間保存的投影數(shù)據(jù)?？梢詢H利用與預先規(guī)定的能量范圍對應的能量區(qū)間保存的投影數(shù)據(jù)。

[受輻射量估計部]

受輻射量估計部440根據(jù)用戶設定的拍攝條件來獲得被攝體101的估計受輻射量。在本實施方式中，利用以預先規(guī)定的照射強度(單位照射強度)照射預先規(guī)定的第二能量范圍區(qū)段的各能量范圍(能量帶)的X射線時的受輻射量(能帶單位受輻射量)，來估計在拍攝條件下設定的照射X射線所引起的被攝體101的受輻射量(估計受輻射量)。

為了實現(xiàn)上述受輻射量估計，受輻射量估計部440具備能譜(能量分布)獲取部441和估計受輻射量計算部442。此外，在估計受輻射量的計算中，利用預先創(chuàng)建的能帶單位受輻射量DB470。

另外，本實施方式的受輻射量估計部440向用戶提示計算出的估計受輻射量。例如，通過將估計受輻射量顯示于顯示裝置來進行提示。

[能帶單位受輻射量DB]

能帶單位受輻射量DB470將預先規(guī)定的每個第二能量范圍區(qū)段的各能量范圍的每單位照射強度的受輻射量作為能帶單位受輻射量數(shù)據(jù)來保持。

第二能量范圍區(qū)段是將X射線光子的假定的整個能量范圍用給定的能量寬度ΔE進行劃分而得到的。能量寬度ΔE例如設為1keV。例如，若將X射線光子的假定的整個能量范圍設為0～140keV，則能帶單位受輻射量DB470將該整個能量范圍按照每ΔE(1keV)劃分成140個能量范圍(能量帶)，并保存各個能量范圍的每單位照射強度的受輻射量。

在圖5(a)中示出能帶單位受輻射量DB470保持的數(shù)據(jù)的例子。如該圖所示，在能帶單位受輻射量DB470中保存每個能量范圍E1、E2、……En……EN的能帶單位受輻射量D(E1)、D(E2)、……D(En)、……D(EN)。另外，N為1以上的整數(shù)，例如為140。此外，n為1以上且N以下的整數(shù)。

例如，從X射線管311照射已知的能量的X射線，并通過實際計測來獲得能帶單位受輻射量。例如，如圖6(a)所示，由插入模型610內(nèi)的多個位置處的X射線計測器601來進行實際計測。模型610配置在被攝體101所配置的位置。在此，作為能帶單位受輻射量，例如利用CTDI(Computed Tomography Dose Index；計算機斷層攝影劑量指數(shù))值(單位mSv)。

通過實際計測而獲得的CTDI值是照射X射線的能量點(E)處的離散值。在本實施方式的能帶單位受輻射量DB470中，將該離散值作為各能量范圍的能帶單位受輻射量。在本實施方式中，將利用能量E的照射X射線而實際計測出的CTDI值D(E)，作為以能量點E為中心的±ΔE/2的寬度的能量范圍的能帶單位受輻射量。

若將能量帶寬度設為ΔE，則在本實施方式中，將各能量范圍E1(0～ΔEkeV)、E2(ΔE～2ΔEkeV)、……、En((n-1)ΔE～nΔEkeV)、……E140(139～140ΔEkeV)的X射線的CTDI值保存至能帶單位受輻射量DB470。此時，如圖5(b)所示，各能量范圍的CTDI值作為ΔE/2、ΔE+ΔE/2、……(n-1)ΔE+ΔE/2、139ΔE+ΔE/2的各能量的X射線的CTDI值。

在創(chuàng)建能帶單位受輻射量DB470時，利用照射單色的放射光或給定的能量的放射線的放射性射線源。

另外，在利用放射性射線源的情況下，只能獲得所利用的放射性物質固有的能量的X射線、γ射線。例如，在利用镅-241(²⁴¹Am)的情況下，產(chǎn)生59.5keV的γ射線。此外，在利用碘-125(¹²⁵I)的情況下，產(chǎn)生35keV和27keV的γ射線。其他的放射性射線源也同樣，僅產(chǎn)生給定的能量的γ射線。

因而，利用放射性射線源，難以針對需要的所有能量求出單位受輻射量。因此，對于特定的能夠計測的能量而利用放射性射線源來測量，對于其間的能量而利用那些數(shù)據(jù)通過插值的方式來計算。即，在利用多個不同的能量的放射性射線源的情況下，對利用多個不同的放射性射線源而計算出的受輻射量進行插值，獲得各能量帶的能帶單位受輻射量，由此創(chuàng)建能帶單位受輻射量DB470。

另外，能帶單位受輻射量DB470并非一定通過實際計測來創(chuàng)建。例如，可以將與放射線的行為有關的物理現(xiàn)象作為概率性的情形來處理，采用利用隨機數(shù)對放射線(粒子)的物理過程進行追蹤的蒙特卡羅模擬，來計算各能量的單位受輻射量。在該情況下，期望在能夠通過放射性射線源實際計測的能量值中，對模擬結果和實際計測值進行比較并進行修正。

該能帶單位受輻射量DB470在裝置制造時、設置時等拍攝之前的給定的定時預先創(chuàng)建。此時，能夠通過使能量范圍寬度ΔE變窄而更準確地求出估計受輻射量。

此外，各能量范圍的受輻射量可以不基于預先規(guī)定的單位強度的X射線。可以分別基于不同強度的X射線。在該情況下，在計算受輻射量時利用的X射線強度也一并保存至能帶單位受輻射量DB470。并且，計算估計受輻射量時考慮該數(shù)據(jù)獲取時的X射線強度。

[能譜獲取部]

能譜獲取部441根據(jù)數(shù)據(jù)收集部430收集到的每個能量范圍區(qū)段的計數(shù)信息，獲得按照拍攝條件設定部410設定的拍攝條件從X射線管311照射出的X射線的能量分布(能譜)。此時，如圖6(b)所示，在不配置被攝體101的情況下獲得能譜。

在實際拍攝時，利用X射線過濾器312、蝶形過濾器313等。能譜獲取部441在設置了實際拍攝時利用的這些過濾器的狀態(tài)下獲取能譜。

即，本實施方式的能譜獲取部441對計測控制部420作出指示，以使得在無被攝體101的狀態(tài)下按照拍攝條件照射X射線，由此來獲取能譜。在本實施方式中，由于是PCCT裝置100，因此獲取第一能量范圍區(qū)段的各能量范圍的光子數(shù)(能量值；X射線量)，將其作為能譜。因此，能譜獲取部441獲取的能譜是第一能量范圍區(qū)段的每個能量范圍的入射到X射線檢測器321的X射線強度這樣的離散能譜。

另外，以下，在本實施方式中，將PCCT裝置100的第一能量范圍區(qū)段的各能量范圍的寬度ΔB，設為與后述的能帶單位受輻射量DB470中利用的間隔即第二能量范圍區(qū)段的各能量范圍的寬度ΔE相同的寬度，設各能量范圍相同來進行說明。

[估計受輻射量計算部]

估計受輻射量計算部442利用X射線的預先規(guī)定的第二能量范圍區(qū)段的每個能量范圍(能量帶)的每單位強度的受輻射量數(shù)據(jù)即能帶單位受輻射量數(shù)據(jù)、和能譜獲取部441獲取到的能譜，來計算估計受輻射量。即，利用能帶單位受輻射量DB470的值、和能譜獲取部441獲取到的能譜，來計算在設定的拍攝條件下拍攝的情況下的被攝體101的受輻射量(估計受輻射量)。

若將能量值E的能帶單位受輻射量設為D(E)，將能譜設為S(E)，則該能量值E處的估計受輻射量EsD(E)用以下的式(1)來表示。

EsD(E)＝D(E)×S(E)···(1)

估計受輻射量計算部442計算的估計受輻射量EsD_all是對整個能量范圍累計EsD(E)而得的。因此，用以下的式(2)來表示。

[數(shù)學式2]

另外，D(0)是與能量0的光子相伴的輻射，因此為0(D(0)＝0)。

如上述，能帶單位受輻射量DB470中保持的能帶單位受輻射量D、以及能譜獲取部441獲取的能譜S可取的值均是間隔為ΔE的離散值。因此，估計受輻射量計算部442實際按照以下的式(3)來計算估計受輻射量EsD_all。

[數(shù)學式3]

在此，S(iΔE)是(i-1)·ΔE至i·ΔE之間的能量帶的能譜，D(iΔE)是(i-1)·ΔE至i·ΔE之間的能量帶的能帶單位受輻射量。

另外，在上述式(3)中，為了方便起見，將總和的范圍設為1至無限大。然而，實際上根據(jù)由X射線源設定的電壓值來決定產(chǎn)生的光子能量的上限，因此在該范圍內(nèi)求和即可。例如，若將能量的范圍設為0～140keV，將ΔE設為1keV，則上述式(3)用以下的式(4)來表示。

[數(shù)學式4]

如此，本實施方式的估計受輻射量計算部442按照每個第一能量范圍區(qū)段來將該能量范圍區(qū)段的能帶單位受輻射量與該能量范圍區(qū)段的X射線強度相乘，由此來計算該能量范圍區(qū)段的估計受輻射量。然后，對各能量范圍區(qū)段的估計受輻射量求和，由此來得到整個能量范圍的估計受輻射量。

[拍攝處理的流程]

接下來，說明運算部400所執(zhí)行的本實施方式的拍攝處理的流程。圖7是本實施方式的拍攝處理的處理流程。另外，設能帶單位受輻射量DB470被預先創(chuàng)建。

首先，拍攝條件設定部410經(jīng)由UI部200從用戶受理拍攝條件(步驟S1101)，并進行設定(步驟S1102)。在此，受理輸入的拍攝條件有管電壓、管電流、X射線過濾器312的厚度、形狀、蝶形過濾器313的形狀等。

然后，受輻射量估計部440計算受理到的拍攝條件下的估計受輻射量(步驟S1103)。然后，受輻射量估計部440向用戶提示計算結果(步驟S1104)，受理是否可以的輸入(步驟S1105)。另外，此時，受輻射量估計部440可以構成為，作為計算結果不僅顯示估計受輻射量而且還顯示能譜。

若在步驟S1105中從用戶受理到“可以”的指示，則計測控制部420按照在步驟S1102中設定的拍攝條件來執(zhí)行計測(步驟S1106)，數(shù)據(jù)收集部430收集數(shù)據(jù)。

然后，圖像生成部450根據(jù)數(shù)據(jù)收集部430收集到的數(shù)據(jù)來生成圖像(步驟S1107)，結束處理。

另一方面，若在步驟S1105中從用戶受理到“不可”的指示，則返回到步驟S1101，拍攝條件設定部410受理新的拍攝條件。

另外，在受理到“不可”的指示的情況下，可以構成為，不從用戶受理新的拍攝條件的輸入，由拍攝條件設定部410自動地變更拍攝條件。在該情況下，返回到步驟S1102，設定變更后的拍攝條件，反復執(zhí)行處理。

另外，“不可”的指示通常在估計受輻射量大的情況下進行。因此，例如，可以構成為，自動地降低管電壓?；蛘撸梢詷嫵蔀?，從用戶僅受理是增大還是降低受輻射量的指示，與之相應地，使管電壓變化預先規(guī)定的電壓。

此外，雖然構成為在步驟S1105中向用戶提示估計受輻射量并受理是否可以的指示，但并不限定于此。例如，可以構成為，在步驟S1105中不向用戶提示估計受輻射量，根據(jù)在步驟S1103中計算出的估計受輻射量，由拍攝條件設定部410自動地進行判別，并根據(jù)需要來變更拍攝條件。

在該情況下，判別是否可以的閾值被預先保持。此外，在判別為“不可”的情況下發(fā)生變化的參數(shù)及其變化量(例如管電壓的變化量ΔV)也一并保持。

即，如果在步驟S1103中計算出的估計受輻射量為該閾值以下，則拍攝條件設定部410許可轉至步驟S1106來執(zhí)行計測。另一方面，如果為閾值以上，則拍攝條件設定部410將管電壓從當前值之中減去ΔV，從步驟S1102起反復執(zhí)行處理。

[估計受輻射量計算處理的流程]

接下來，按照圖8來說明步驟S1103的估計受輻射量計算處理的流程。在此，將能量范圍的寬度設為ΔE，將能量范圍數(shù)(區(qū)段數(shù))設為N。

首先，受輻射量估計部440對計測控制部420、數(shù)據(jù)收集部430作出指示，在該時間點的拍攝條件下無被攝體101地照射X射線，計數(shù)檢測出的X射線，并獲得計數(shù)信息(步驟S1201)。能譜獲取部441基于計數(shù)信息來獲取能譜(各能量范圍的能量值(X射線強度))(步驟S1202)。

接下來，估計受輻射量計算部442計算整個能量范圍的估計受輻射量。在此，首先，將計數(shù)器i初始化(i＝1)(步驟S1203)。

然后，估計受輻射量計算部442計算第i個能量范圍即(i-1)·ΔE至i·ΔE之間的能量范圍(能帶)的估計受輻射量EsD(iΔE)(步驟S1204)。如上述，通過在該能量范圍(能帶)的能帶單位受輻射量DB470中保持的能帶單位受輻射量D(iΔE)上乘以該能量范圍的能譜S(iΔE)來計算。

然后，估計受輻射量計算部442將計算出的第i個能量范圍(能帶)的估計受輻射量EsD(iΔE)與整個能量范圍的估計受輻射量EsD_all相加(步驟S1205)。

直至計數(shù)器i大于全部區(qū)段數(shù)N為止，估計受輻射量計算部442反復執(zhí)行以上的處理(步驟S1206、S1207)。然后，將計數(shù)器i變?yōu)镹+1的時間點的估計受輻射量EsD_all設為估計受輻射量，結束處理。

另外，在上述估計受輻射量計算處理中，按照每個能量范圍，將計算出的估計受輻射量EsD(iΔE)與到此為止計算出的EsD_all相加，由此來獲得整個能量范圍的估計受輻射量，但并不限定于該處理。例如，可以構成為，按照所有能量范圍的每一個分別計算出估計受輻射量EsD(iΔE)之后，將各估計受輻射量求和。

[修正部]

另外，如圖3所示，受輻射量估計部440可以還具備修正部443。該修正部443對估計受輻射量計算部442計算出的估計受輻射量中的散射線的影響進行修正。在本實施方式中，修正部443從能譜獲取部441獲取到的第一能量范圍區(qū)段的各能量范圍的能量值之中減去散射線量來進行修正。

首先，簡單記述散射線修正的必要性。在無被攝體101的情況下，如圖2那樣位于X射線檢測器321的檢測元件322的前面的準直儀323所散射的散射線、來自雖然未圖示但位于X射線檢測器321的背面的基板等的后方散射線也會入射到X射線檢測器321。在通常的情況下，這些散射線會整體擴展，因此對于畫質的影響只是稍微使空間分辨率降低。但是，在估計受到的輻射時，由于這些散射線，能看出受輻射量有所增加。因而，成為導致誤解接受到照射以上的輻射的主要因素。因此，需要計算從準直儀323、位于X射線檢測器321背面的基板向X射線檢測器321入射的散射線量來除去散射線。

例如，通過包括準直儀323、檢測元件322背面的基板等的蒙特卡羅模擬，計算入射到各檢測元件322的各能量范圍區(qū)段的散射線量，由此來估計散射線量。

因此，在對散射線的影響進行修正的情況下，若能譜獲取部441獲取到第一能量范圍區(qū)段的各能量范圍的能量值(計測X射線量)，則修正部443通過蒙特卡羅模擬針對各能量范圍計算入射到各檢測元件322的散射線量。然后，修正部443按照每個能量范圍，從計測X射線量分別減去散射線量，從而獲得修正后的劑量。

然后，估計受輻射量計算部442利用修正后的劑量來估計受輻射量。即，將修正后的劑量設為上述式(3)的S(iΔE)，來計算估計受輻射量EsD_all。如此，通過具備修正部443，從而能夠更高精度地計算估計受輻射量。

如以上說明的那樣，本實施方式的PCCT裝置100具備：X射線照射部310，照射X射線；光子計數(shù)方式的X射線檢測器321，檢測所述X射線；數(shù)據(jù)收集部430，按照預先規(guī)定的第一能量范圍區(qū)段的每個能量范圍，對來自由所述X射線檢測器321檢測出的X射線的X射線光子進行計數(shù)，獲得每個該能量范圍的計數(shù)信息；和受輻射量估計部440，根據(jù)用戶設定的拍攝條件來獲得被攝體101的估計受輻射量，所述受輻射量估計部440具備：能譜獲取部441，根據(jù)所述第一能量范圍區(qū)段的各能量范圍的計數(shù)信息來獲得能譜，該能譜是按照所述拍攝條件從所述X射線照射部310照射出的X射線的能量分布；和估計受輻射量計算部442，利用能帶單位受輻射量數(shù)據(jù)和所述能譜來計算所述估計受輻射量，該能帶單位受輻射量數(shù)據(jù)是X射線的預先規(guī)定的第二能量范圍區(qū)段的每個能量范圍的每單位強度的受輻射量數(shù)據(jù)。

可以具備對所述第二能量范圍區(qū)段的每個能量范圍的所述能帶單位受輻射量數(shù)據(jù)進行保持的能帶單位受輻射量數(shù)據(jù)庫470。

而且，所述能帶單位受輻射量數(shù)據(jù)庫470可以對利用多個不同的能量的放射性射線源計算出的受輻射量進行插值來創(chuàng)建。

此外，所述受輻射量估計部440可以還具備對計算出的所述估計受輻射量中的散射線的影響進行修正的修正部443。

可以還具備對計算出的所述估計受輻射量進行顯示的顯示裝置。而且，所述顯示裝置可以還顯示所述X射線的能譜。

如此，根據(jù)本實施方式，在PCCT裝置100中，與被照射的X射線的能譜形狀無關，能夠以簡易的構成來高精度地估計受輻射量。因此，縱使是利用過濾器等而使照射能譜形狀變化的情況，也能夠根據(jù)拍攝條件來高精度地估計受輻射量，被攝體101的受輻射量管理的精度得到提高。與之相伴，能高效地執(zhí)行檢查。

<變形例之一>

在上述實施方式中，作為對PCCT裝置100設定的能量區(qū)間的各能量范圍(第一能量范圍區(qū)段的能量范圍)與能帶單位受輻射量DB470的各能量范圍(第二能量范圍區(qū)段的能量范圍)一致的情形進行了說明。

即，在上述實施方式中，數(shù)據(jù)收集部430按照每個單位能帶ΔE，設定能量區(qū)間，計數(shù)X射線光子，能譜獲取部441按照與能帶單位受輻射量DB470的各能量范圍一致的每個能量范圍，獲得X射線強度，獲得能譜。

然而，實際上，能量區(qū)間的能帶寬度(能量范圍寬度)ΔB與能帶單位受輻射量DB470的各能量范圍寬度ΔE不同。在本變形例中，說明這種情況下的處理方法。

例如，如上述，能帶單位受輻射量DB470的能量范圍寬度設為1keV。然而，若將PCCT裝置100的能量區(qū)間的能帶寬度設為1keV，則數(shù)據(jù)量變得龐大。例如，若X射線管311的最大能量設為120keV，則需要120個能量區(qū)間，并且能譜獲取部441在120個能帶辨別X射線光子。在此后的計測處理中也相同。

即，在PCCT裝置100中，根據(jù)能量區(qū)間的數(shù)目而轉發(fā)的數(shù)據(jù)量增大，與之相應地，處理量也增大。因而，為了將轉發(fā)數(shù)據(jù)量以及處理量收納在給定量以內(nèi)，一般如圖9所示，能帶寬度ΔB設定得比能帶單位受輻射量DB470的能量范圍寬度ΔE大(ΔB＞ΔE)的情形較多。在圖9中，例示ΔB為ΔE的10倍的情況。

如此，在能帶單位受輻射量DB470的能量范圍寬度ΔE與PCCT裝置100的能量區(qū)間寬度(能帶寬度)ΔB不同的情況下，尤其是能量區(qū)間寬度ΔB比能量范圍寬度ΔE大的情況下，估計受輻射量計算部442將兩者的寬度相加之后進行乘法運算。

即，在ΔB與ΔE不同的情況下，估計受輻射量計算部442將計數(shù)信息以及能帶單位受輻射量數(shù)據(jù)之中的任一者換算為在另一者的能量范圍區(qū)段獲取到的值，來計算估計受輻射量。

作為換算的方法而有：將能帶單位受輻射量DB470的各能帶單位受輻射量換算為能量區(qū)間的各能量范圍的值的方法(第一方法)、以及將能譜獲取部441獲取到的能量區(qū)間的每個能量范圍的X射線強度換算為能帶單位受輻射量DB470的各能量范圍的值的方法(第二方法)。

在第一方法中，計算能帶單位受輻射量DB470的第一能量范圍區(qū)段的各能量范圍的能帶單位受輻射量的平均值，作為第一能量范圍區(qū)段的各能量范圍的能帶單位受輻射量。

例如，若能帶單位受輻射量DB470的能量范圍寬度ΔE設為1keV，則在能帶單位受輻射量DB470中保持0～1keV、1～2keV、2～3keV、……、9～10keV、10～11keV、……的各能量范圍的能帶單位受輻射量D。此外，若將PCCT裝置100的能量范圍寬度ΔB設為10keV，將最大管電壓設為120keV，則能譜獲取部441獲取0～10keV、10～20keV、20～30keV、……、110～120keV的各能量范圍的X射線強度。

估計受輻射量計算部442獲取能帶單位受輻射量DB470的0～1keV、1～2keV、2～3keV、……、9～10keV這10個能帶單位受輻射量，計算它們的平均值，作為能量范圍0～10keV的能帶單位受輻射量。關于其他的能量范圍也進行同樣的計算，獲得第一能量范圍區(qū)段的各能量范圍的能帶單位受輻射量。

在第二方法中，估計受輻射量計算部442根據(jù)能譜獲取部441獲取到的第一能量范圍區(qū)段的各能量范圍的X射線強度，通過插值來獲得更窄的能量范圍的X射線強度。首先，規(guī)定第一能量范圍區(qū)段的各能量范圍的中間能量值的、第二能量范圍區(qū)段的能量范圍的值。然后，利用這些值，通過插值來計算其他的第二能量范圍區(qū)段的能量范圍的值。

例如，第一能量范圍區(qū)段的能量范圍寬度ΔB設為10keV，第二能量范圍區(qū)段的能量范圍寬度ΔE設為1keV。此時，估計受輻射量計算部442將能譜獲取部441獲取到的各能量范圍寬度的X射線強度換算為1/10的能量范圍寬度的X射線強度。

在該情況下，例如，關于0～10keV的范圍的能譜，將中間值的5keV附近的1keV間隔的能量范圍的X射線強度設為最初值的1/10。以下，關于10～20keV，將15keV的附近的1keV間隔的能量范圍的X射線強度設為最初值的1/10，對于20keV～30keV，將25keV附近的1keV間隔的能量范圍的X射線強度設為最初值的1/10。根據(jù)求出的各5keV、15keV、25keV、……的X射線強度，通過插值來求出整個范圍的1keV間隔的各能量范圍的X射線強度。

此時，由于0keV是不具有能量的狀態(tài)，因此該狀態(tài)的X射線光子的X射線強度為0。此外，在最大管電壓(例如設為120kV)下，不會產(chǎn)生超過該管電壓的X射線。因而，最大管電壓下的X射線光子的X射線強度也設為0。根據(jù)這些邊界值與5keV、15keV、……的各X射線強度，通過內(nèi)插來獲得各能量范圍的X射線強度。例如，通過線性插值、利用了樣條函數(shù)的插值等來進行內(nèi)插。

根據(jù)本變形例，即便是能量區(qū)間寬度ΔB與能帶單位受輻射量DB470的能量寬度ΔE不同的情況，也能夠高精度地估計受輻射量。在PCCT裝置100中，即便是無法以與能帶單位受輻射量相同的能量范圍單位來計數(shù)的情況，也能夠與能譜形狀無關地高精度地估計受輻射量。

此外，由于能夠自由地設定能量區(qū)間寬度ΔB，因此在通過設定得較寬來求出能譜時，能夠降低轉發(fā)數(shù)據(jù)量。

另外，作為進一步的變形例，也可以構成為，并非在能譜獲取后進行換算，而在計測時，通過每當計測時改變計測的能量范圍，由此來獲得與能帶單位受輻射量DB470的能量范圍一致的能譜。

即，例如，將能量區(qū)間數(shù)設為12個。利用這12個能量區(qū)間，在第1次的計測中，在0～12keV的能量范圍內(nèi)進行計測，在各能量區(qū)間內(nèi)，分別對0～1keV、1～2keV、……11～12keV的能帶的X射線光子進行計數(shù)。此外，在第2次的計測中，在12～24keV的能量范圍內(nèi)進行計測，在各能量區(qū)間內(nèi)，分別對12～13keV、13～14keV、……、23～24keV的能帶的X射線光子進行計數(shù)。將該動作反復執(zhí)行10次，由此來實現(xiàn)0～120keV的能量范圍的計測。

計測控制部420如此控制計測，從而能夠以相同的能量區(qū)間數(shù)來實現(xiàn)更窄的能帶寬度的計測。因此，即便是能量區(qū)間數(shù)少的PCCT裝置，也能夠獲得與能帶單位受輻射量DB470相同的每個能量范圍的X射線強度，從而估計受輻射量計算部442能夠計算高精度的估計受輻射量。

<變形例之二>

在上述實施方式中，僅利用估計受輻射量來進行受輻射量的確認。然而，并不限定于此。例如，也可以構成為，在該拍攝條件下獲取的圖像也作為參考數(shù)據(jù)而一并提示給用戶，供用戶進行判斷。

在該情況下，如圖10(a)所示，運算部400還具備與拍攝條件建立對應地保持獲取到的圖像的圖像數(shù)據(jù)庫(圖像DB)490。圖像DB490在HDD裝置403上構建。

[圖像數(shù)據(jù)庫]

每當獲取圖像時，與獲取到該圖像的拍攝條件建立對應地保存獲取到的圖像數(shù)據(jù)，由此來創(chuàng)建圖像DB490。在本變形例中，如圖10(a)中例示的那樣，在圖像DB490中，與拍攝條件之中對畫質有影響的拍攝條件建立對應地保持能夠確定畫質的圖像數(shù)據(jù)。

作為能夠確定畫質的圖像數(shù)據(jù)，例如保持過去在該拍攝條件下獲取到的圖像數(shù)據(jù)。此外，對畫質有影響的拍攝條件例如有管電壓、管電流、X射線過濾器312的形狀、蝶形過濾器313的形狀等。

另外，圖像DB490中保持的圖像數(shù)據(jù)可以進一步還與被攝體101的體形信息建立關聯(lián)。被攝體101的體形信息例如有身高、體重、腰圍、胸圍等。此外，可以構成為，在保存時已經(jīng)以相同的拍攝條件保持了圖像的情況下，更新為最新的圖像。

在本變形例中，受輻射量估計部440在上述步驟S1104中將根據(jù)設定的所述拍攝條件被保持于所述圖像數(shù)據(jù)庫的圖像與估計受輻射量一起提示給用戶。所提示的圖像數(shù)據(jù)是與該時間點的拍攝條件建立對應地保持于圖像DB490的圖像數(shù)據(jù)。

在圖10(b)中示出被顯示的畫面例710。如該圖所示，在該情況下，估計受輻射量引1和圖像數(shù)據(jù)712提示給用戶。另外，如上述，也可以構成為，還顯示能譜。

在本變形例的情況下，用戶在兩者令人滿意的情況下，在步驟S1105中指示為“可以”來進行拍攝，否則，指示為“不可”。在該情況下，返回到步驟S1101，變更拍攝條件。

在該變形例中，向用戶同時提示估計受輻射量和畫質圖像。因此，用戶能夠同時掌握兩者。因此，用戶能夠掌握獲得的圖像的診斷能力，能夠防止劑量不足所引起的無效輻射。

<變形例之三>

此外，運算部400可以還具備與拍攝條件建立對應地保持計算出的估計受輻射量的估計受輻射量數(shù)據(jù)庫(估計受輻射量DB)480。在該情況下，受輻射量估計部440在獲取X射線的能譜之前，參照估計受輻射量DB480，在與設定的拍攝條件建立對應地保持有估計受輻射量的情況下，將該保持的估計受輻射量作為被攝體的估計受輻射量來獲得。

即，在與由拍攝條件設定部410設定的拍攝條件建立了對應的估計受輻射量被保持于估計受輻射量DB480的情況下，受輻射量估計部440不計算估計受輻射量而從估計受輻射量DB480獲取。

在圖10(c)中示出該估計受輻射量DB480的例子。如該圖所示，在估計受輻射量DB480中，與拍攝條件建立對應地保存估計受輻射量。每當受輻射量估計部440計算估計受輻射量時，通過與計算該估計受輻射量時所設定的拍攝條件建立對應地保持計算出的估計受輻射量，由此來創(chuàng)建該估計受輻射量DB480。估計受輻射量DB480在HDD裝置403上構建。

在該情況下，若被輸入拍攝條件，則在獲取能譜之前，受輻射量估計部440首先判別與設定的拍攝條件一致的拍攝條件是否存儲于估計受輻射量DB480。而且，在已存儲的情況下，取代通過上述方法進行計算，而從估計受輻射量DB480之中提取所存儲的估計受輻射量，將其用在處理中。

由此，無需每當設定拍攝條件時計算估計受輻射量，能夠縮短估計受輻射量計算所消耗的時間。

另外，在上述實施方式以及各變形例中，雖然說明了運算部400是PCCT裝置100所具備的情形，但并不限定于該構成。例如，可以在能夠與PCCT裝置100收發(fā)數(shù)據(jù)的獨立于PCCT裝置100的信息處理裝置上構建。

此外，UI部200也同樣可以采用能夠與PCCT裝置100收發(fā)信息的獨立的構成。

進而，UI部200和運算部400可以由一個信息處理裝置來實現(xiàn)。

此外，在本實施方式的PCCT裝置100中，為了提高面內(nèi)的空間分辨率，可以進行FFS(Flying focal spot；飛焦點)拍攝。在進行FFS拍攝的情況下，關于X射線管311的焦點位置移動方法，根據(jù)被攝體101的分辨率來決定，并作為拍攝條件來設定。

符號說明

100：PCCT裝置、101：被攝體、102：臺、200：UI部、210：輸入裝置、220：輸出裝置、300：計測部、310：X射線照射部、311：X射線管、312：X射線過濾器、313：蝶形過濾器、320：X射線檢測部、321：X射線檢測器、322：檢測元件、323：準直儀、330：臺架、331：開口部、332：旋轉板、340：控制部、341：照射控制器、342：臺架控制器、343：臺控制器、344：檢測控制器、400：運算部、401：中央處理裝置、402：存儲器、403：HDD裝置、410：拍攝條件設定部、420：計測控制部、430：數(shù)據(jù)收集部、440：受輻射量估計部、441：能譜獲取部、442：估計受輻射量計算部、443：修正部、450：圖像生成部、470：能帶單位受輻射量DB、480：估計受輻射量DB、490：圖像DB、601：X射線計測器、610：模型、710：畫面例、711：估計受輻射量、712：圖像數(shù)據(jù)。