JP2005087618A - 放射線計算断層画像装置およびそれに用いる放射線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】散乱線の影響をより効果的に抑制することができ、断層像の画質を向上可能な放射線計算断層画像装置およびそれに用いる放射線検出器を提供する。
【解決手段】放射線計算断層画像装置としてのX線CT装置は、所定の回転軸回りにおいてX線源から放射され被検体を通過したX線による被検体の投影データを検出するX線検出器７０と、この投影データに基づいて被検体の断層像の断層像データを生成する演算・制御装置とを有し、X線検出器７０においてそれぞれ放射線を検出する複数の検出チャンネルchは、X線源が回転する回転面内に含まれるチャンネル方向と、このチャンネル方向に直交し回転軸に沿う列方向との２つの配列方向に２次元的に広がっており、この列方向に沿った検出チャンネルch間の境界に、X線が検出チャンネルchへ入射する角度を規定するコリメータ５０が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、X線CT（Computed Tomography）装置等の放射線計算断層画像装置に関する。特に、本発明は、VCT（Volume CT）装置や多列CT装置等の、容積データを取得することが可能な放射線計算断層画像装置、およびそれに用いられる放射線検出器に関する。

たとえばX線CT装置として、複数のX線検出チャンネルを２次元的に配列したX線検出器により被検体の投影データを収集する装置が知られている。複数のX線検出チャンネルは、被検体に対する所定の軸に沿った方向に幅を持つように配置される。X線検出チャンネルの列が軸方向に沿って所定の幅分形成されるため、X線検出チャンネルが２次元的に配列されたX線検出器は、多列検出器と呼ばれる。
多列検出器において、軸に沿う方向は、たとえば列方向と呼ばれ、列方向に直交する方向は、たとえばチャンネル方向と呼ばれる。

多列検出器を備えるX線CT装置においては、上記軸回りの複数の位置において、所定の焦点から列方向およびチャンネル方向に広がりを有するX線のファンビームを多列検出器に照射することによって、被検体の断層に関する投影データを収集する。
この投影データに基づいて、被検体の断層像が再構成計算によって生成される。

特許文献１には、チャンネル方向において、各X線検出チャンネルに対応してX線ファンビームの焦点方向を向いたコリメータを備えたX線検出器を有するX線CT装置が開示されている。
特許文献１に記載のX線検出器において、各X線検出チャンネルは、チャンネル方向においては、X線を検出する検出面が焦点方向を向くように配置されている。
特開平６−２２９４９号公報

ところで、X線CT装置を用いた撮影においては、焦点から直接的に検出面に入射するX線以外のX線、たとえば、被検体の骨などの対象物に当たって進行方向が変わった散乱X線（散乱線）も発生し、この散乱線がX線検出器の検出面に入射する可能性がある。散乱線は、それが入射するX線検出チャンネルが本来検出すべきではない被検体の投影情報を含んでいる。そのため、散乱線が原因となってアーチファクト（artifact）が発生し、断層像の画質が劣化する可能性がある。
上記特許文献１に開示のX線CT装置においては、チャンネル方向では、コリメータが存在しているため散乱線が検出面に入射することをある程度抑制可能であるといえる。
しかしながら、検出チャンネルを多列化してファンビームを用いて投影データを取得する場合には、X線ファンビームの幅も広げる必要がある。X線ファンビームの幅が広がると、被検体の様々な場所にX線が照射されることになり、散乱線が発生する可能性がそれだけ高まる。したがって、特許文献１に記載のX線CT装置のようにチャンネル方向においてX線検出チャンネル毎にコリメータが設けられているだけでは、検出面への散乱線の入射を効果的に抑制することは困難になる。その結果、画質劣化の可能性がより高まる。

したがって、本発明の目的は、散乱線の影響をより効果的に抑制することができ、断層像の画質を向上可能な放射線計算断層画像装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、放射線計算断層画像装置に用いられ、散乱線の影響をより効果的に抑制することができ、断層像の画質を向上可能な放射線検出器を提供することにある。

本発明に係る放射線計算断層画像装置は、所定の回転軸回りに回転して放射線を放射する放射線源と、前記放射線源が回転する回転面内に含まれる第１の配列方向と、当該第１の配列方向に直交し前記回転軸に沿う第２の配列方向との２つの配列方向に、前記放射線を検出する複数の放射線検出素子が２次元的に広がっており、前記回転軸回りにおいて被検体を通過した前記放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器が検出した前記放射線による前記被検体の投影データを基に、前記被検体の断層像の断層像データを計算して再構成する再構成手段とを有し、前記放射線検出器は、前記第２の配列方向に沿う前記放射線検出素子間の境界に、前記放射線が前記放射線検出素子へ入射する角度を規定するコリメータを有する放射線計算断層画像装置である。

本発明に係る放射線検出器は、所定の回転軸回りに回転する放射線源から放射され被検体を通過した放射線による前記被検体の投影データを基に前記被検体の断層像の断層像データを生成する放射線計算断層画像装置に用いられる放射線検出器であって、前記投影データ入手のために前記放射線を検出する複数の放射線検出素子が、前記放射線源が回転する回転面内に含まれる第１の配列方向と、当該第１の配列方向に直交し前記回転軸に沿う第２の配列方向との２つの配列方向に２次元的に広がっており、前記第２の配列方向に沿う前記放射線検出素子間の境界に、前記放射線が前記放射線検出素子へ入射する角度を規定するコリメータを有する。

本発明においては、放射線検出素子が第１の配列方向と第２の配列方向との２つの配列方向に２次元的に広がって放射線検出器が構成されている。第１の配列方向は、所定の回転軸回りに回転する放射線源の回転面内に含まれ、第２の配列方向は、第１の配列方向に直交して上記回転軸に沿う方向となっている。
上記の放射線検出器の第２の配列方向に沿う放射線検出素子間の境界には、コリメータが設けられている。放射線源から放射された放射線は、第２の配列方向において、このコリメータによって角度を規定されて放射線検出素子へ入射する。
この状態のまま、所定の軸回りにおいて被検体を通過した放射線が、放射線検出器によって検出される。

本発明によれば、散乱線の影響をより効果的に抑制することができ、断層像の画質を向上可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら述べる。なお、本発明における放射線は、X線を含む。以下では、放射線としてX線を用いるX線CT装置を例に挙げて述べる。

図１は、本発明の実施の形態に係るX線CT装置の概略的な構成を示す図である。図１に示すX線CT装置１０は、X線CT装置本体１０Aと、コンソール１０Bとを有する。本発明における計算断層画像装置の一実施の形態が図１に示すX線CT装置１０である。

X線CT装置本体１０Aは、図１に示すように回転部２とデータ収集システム（Data Acquisition System：DAS）２０とを有する。
本発明における移動手段の一実施態様が回転部２に相当する。
回転部２は、X線を放出するX線源XLと、X線源XLから放出されたX線を検出するためのX線検出器７０とを有する。

X線源XLは、X線焦点３から扇形のX線ビーム５を放出する。扇形のX線ビーム５は、ファンビームとも呼ばれる。
X線ビーム５の強度がX線検出器７０によって検出される。

X線検出器７０は、図２に示すように、複数の検出チャンネルchを２次元のマトリクス（アレイ）状に構成したものである。
本発明における放射線検出素子の一実施態様が、各検出チャンネルchに相当する。各検出チャンネルchは、たとえば、シンチレータ（scintillator）とフォトダイオードの組み合わせによって構成する。

２次元的に配列された各検出チャンネルchの行方向の番号を行番号iで表わし、列方向の番号を列番号jで表わす。行番号iの数は、たとえば、１０００程度であり、列番号jの数は、たとえば、１６程度である。
上記の行方向をチャンネル方向と呼ぶこともある。チャンネル方向において一列に配列された検出チャンネルchを検出チャンネル列と呼ぶ。
列方向においては、複数の検出チャンネル列７が隣接して互いに平行に配設される。
本発明における第１の配列方向の一実施態様が行方向（チャンネル方向）に相当し、第２の配列方向の一実施態様が列方向に相当する。

図１および図２に示すように、X線検出器７０における列方向をz軸方向とする。z軸に直交する平面をxy平面とする。
X線ビーム５は、xy平面およびxz平面において広がりを有するファンビームとなる。

各々の検出チャンネルchの検出面Suにより個々に独立してX線ビーム５のX線強度を検出することができ、２次元的に配列された検出チャンネルchの数のデータを得ることができる。
X線検出器７０のさらなる詳細については後述する。

X線源XLとX線検出器７０との間に被検体１が配置される。本実施の形態に係るX線CT装置１０のX線源XLとX線検出器７０とは、回転部２によって各々の相対的位置関係を保った状態で図１に示すような所定の軸Oを中心として回転移動させられる。
本発明における回転軸の一実施態様が、軸Oに相当する。
たとえば、被検体１の頭部から脚部に向かう体軸方向が、軸Oの方向に一致させられる。また、軸Oの方向は、図１におけるz軸の方向と一致している。

回転部２によってX線源XLおよびX線検出器７０を軸Oまわりに回転させ、被検体１に対するX線ビーム５の照射方向を順次変化させながら被検体１を通過したX線ビーム５の強度を各検出チャンネルchで検出するスキャンにより、X線強度のデータの収集が行なわれる。これによって、軸Oまわりの１回転あたり複数の方向のデータが得られる。データ収集の方向はビューと呼ばれる。図１において、番号kによってビュー番号が表わされている。１回転あたりのビュー数は、たとえば１０００程度である。この場合、図１に示すビュー間の間隔Δθは３６０°／１０００程度となる。

DAS２０が、X線検出器７０によって得られた複数のデータを収集する。DAS２０はX線検出器７０が検出したX線強度のアナログデータをデジタルデータ化してコンソール１０Bに送信する。
コンソール１０Bに送信されるデジタルデータの各々は、被検体１においてX線ビーム５が通過する断層面の投影データになっている。

図１に示すように、コンソール１０Bは演算・制御装置２３と表示装置２５とを含む。
本発明における再構成手段の一実施態様が演算・制御装置２３に相当する。
演算・制御装置２３は、たとえば、CPU（Central Processing Unit）等のハードウェアと、その駆動のためのソフトフェアとにより実現する。

演算・制御装置２３は、DAS２０が収集した投影データを受け取る。演算・制御装置２３は、受け取った投影データに基づいてバックプロジェクション等の再構成の演算を行ない、画像データを生成する。投影データに基づいて生成される画像データは、被検体１においてX線ビーム５が通過する断層面の画像、即ち断層像の画像データ（断層像データ）である。

また、演算・制御装置２３は、断層像生成のためにX線CT装置１０を制御し、回転部２によるX線源XLおよびX線検出器７０の回転やDAS２０を介した投影データの取得等の操作を実行する。
さらに、演算・制御装置２３は、生成した断層像をCRT（Cathode-Ray Tube）や液晶表示パネル等の表示装置２５に表示させる制御も行なう。表示装置２５には、X線CT装置１０の操作のための操作画面も表示される。
演算・制御装置２３には図示しないキーボード等の入力装置が接続される。この入力装置を介して、X線CT装置１０を操作するオペレータからの命令が演算・制御装置２３に入力される。

ここで、本実施の形態におけるX線検出器７０について詳細に述べる。
図２に示すように、複数の検出チャンネルchが２次元的に配列されたX線検出器７０は、軸Oを中心とするX線源XLとX線検出器７０との回転方向に沿って湾曲している。この場合、チャンネル方向においては各検出チャンネルchのX線の検出面SuがX線焦点３の方向を向くようになる。
チャンネル方向は、軸Oを中心とするX線源XLとX線検出器７０との回転の回転面内に含まれる方向であるとも言える。
一方で、チャンネル方向に直交するz軸方向に沿う列方向においては、各検出チャンネルchはz軸に平行な方向に沿って直線状に配列されている。そのため、各検出面Suは必ずしもX線焦点３の方向を向いているとは限らず、X線焦点３の方向以外の方向を含めた方向に揃って向くことになる。

なお、図２に示すように、X線検出器７０のチャンネル方向における長さLは、たとえば、１０００mm程度である。
列方向における長さWは、たとえば、３０〜５０mm程度である。ただし、長さWの値は、検出チャンネル列７の数が増加すれば、さらに増加する可能性もある。

本実施の形態においては、列方向における検出チャンネルch間の境界に、チャンネル方向に沿って伸びるコリメータ５０をX線検出器７０に設けている。
各コリメータ５０は、たとえば、矩形の板状に形成する。各コリメータ５０は、たとえば、検出面Suの法線方向を向くように設置される。
X線ビーム５を扇形に成形するためX線焦点３の近傍に設置される図示しない装置もコリメータと呼ばれることがあるが、本実施の形態におけるコリメータ５０は、X線ビーム５の成形のためのコリメータとは異なる物であることに注意する。

図３は、X線焦点３とX線検出器７０との位置関係を、図１におけるx軸方向から示した図である。ただし、図３は例示のための図であり、縮尺は実際の通りではない。
上記のようなコリメータ５０を設けることにより、列方向において検出面SuへのX線の入射角度が制限されることになる。したがって、散乱X線（散乱線）が検出面Suに入射して検出される可能性が低くなり、散乱線の影響を抑制することができる。なお、散乱線は、被検体１中の骨のようにX線透過率が極端に異なる対象物にX線が当たりX線の進行経路が変わることに起因して生じる。したがって、被検体１の撮影においては、いくらかの散乱線が必ず発生するといえる。また、X線検出器７０の多列化に対応してX線ビーム５の列方向の幅がより広くなり、被検体１のより広い部分にX線ビーム５が照射されるようになると、それだけ散乱線の発生が高まり、各検出チャンネルchが散乱線を検出してしまう確率も高くなる。
X線焦点３から直接的に各検出チャンネルchに到達するX線のみを検出面Suに入射させ、散乱線をコリメータ５０によって遮るという観点からは、たとえば、タングステン等のX線吸収率の高い材料を利用してコリメータ５０を構成することが好ましい。

ただし、コリメータ５０をあまり多く設けると、本来検出面Suに直接的に入射すべきX線もコリメータ５０により遮られてX線利用効率が低下する可能性がある。
このため、たとえば図３に示すように、本実施の形態においては列方向に所定の間隔を空けてコリメータ５０を設置する。たとえば、列方向において等間隔にコリメータ５０を設置する。
コリメータ５０同士の間隔は、たとえば、１０〜２０mm程度が、X線利用効率の維持と散乱線抑制との兼ね合いの観点から好ましい。

図３に示すように、本実施の形態に係るX線検出器７０は、z軸方向に沿う列方向において、中点ctとX線焦点３とを結ぶ線SALに対して対称となるように構成されている。
そして、中心ctおよびその近傍の検出チャンネルchにおける境界にはコリメータ５０を設けず、中心ctおよびその近傍以外の境界に設けることが好ましい。これは、中心ctおよびその近傍の検出チャンネルchにおいては、X線焦点３から検出面Suまでの距離が、列方向における外側の検出チャンネルchに対するX線焦点３からの距離と比較して短いためX線利用効率が相対的に高くなり、この高いX線利用効率を低下させないためである。

以上のようにコリメータ５０を設けると、X線ビーム５を照射した場合に、図３に示すように、コリメータ５０に隣接する外側の検出チャンネルchには、コリメータ５０の影となる部分が発生する。たとえば、図３における検出チャンネルch_n+1に、コリメータ５０に起因する影が発生する。一方、コリメータ５０および検出チャンネルch_n+1に隣接しているがコリメータ５０よりも内側の検出チャンネルch_nには、コリメータ５０に起因する影は発生しない。
このようなコリメータ５０の影となる部分が生じると、その影となる部分にはX線焦点３からはX線は直接的には入射できなくなり、たとえば、検出チャンネルch_n+1のX線利用効率が低下する。
そのため、コリメータ５０の影が発生する検出チャンネルchにおいてもある程度のX線利用効率を確保するために、X線利用効率が所定の閾値を超えるようにコリメータ５０の高さを設定する。
なお、コリメータ５０の影となる部分の大きさは、X線焦点３のドリフト量に依存して変化する。したがって、X線焦点３のドリフトも考慮してコリメータ５０の高さを決める。ここで、X線焦点３のドリフトとは、たとえば、熱膨張等の原因によりX線焦点３の位置がずれることを意味する。
以下、コリメータ５０の高さの決め方の詳細について述べる。

図３に示すように、X線焦点３からX線検出器７０への垂線の長さをFDとする。
１つの検出チャンネルchのz軸方向における幅をCLとする。
また、中点ctに対する法線上の基準位置からのX線焦点３のドリフト量をDとする。ドリフト量Dには、X線焦点３の移動方向に応じて正の値も負の値も存在することに注意する。
基準位置においてはX線ビーム５Iが検出チャンネルch_n+1に入射し、ドリフト後の位置においてはX線ビーム５Dが検出チャンネルch_nに入射する。
中点ctから数えて、高さを決める対象とするコリメータ５０が存在する検出チャンネルchまでの検出チャンネルchの数をNとする。
対象とするコリメータ５０の高さをEdとし、それにより生じる影の部分のz軸方向における長さをSとする。

このとき、図３から明らかなように、S：Ed＝S＋D＋N・CL：FDが成立する。したがって、（S＋D＋N・CL）Ed＝FD・S、さらに、（D＋N・CL）Ed＝（FD−Ed）Sが成立する。
上式から、長さSは、S＝（（D＋N・CL）Ed）／（FD−Ed）によって求めることができる。

この長さSは、長さSを利用して規定するX線利用効率（１−S／CL）が所定の閾値を超えるような大きさにする。幅CLは定数であるため、X線利用効率（１−S／CL）の値は長さSの値に応じて変化する。
たとえば、コリメータ５０を設けることによりX線利用効率が５％以上低下することは好ましくないため、所定のドリフト量Dを見積もったときに、０．９５＜（１−S／CL）＜１となるように長さSの値を決める。

以上のように長さSを求めたのちには、上述の式（S＋D＋N・CL）Ed＝FD・Sから、高さを決める対象とするコリメータ５０の高さEdが、あるドリフト量Dを見積もったときにEd＝（FD・S）／（S＋D＋N・CL）として求まる。

中点ctから離れた外側ほど検出面SuへのX線ビーム５の入射角度θが大きくなり検出面Suに斜めに入射するようになるため、同じ高さEdのコリメータ５０であれば、外側ほど長さSは大きくなる。
したがって、外側ほど長さSを小さくし、閾値を超えるX線利用効率を確実に確保できるように、コリメータ５０の高さEdは、図３に示すように、中点ctから離れた外側に向かうに従って小さくすることが好ましい。

以上のようにコリメータ５０を設けると、たとえば、影が発生する検出チャンネルch_n+1と影が発生しない検出チャンネルch_nとにおいては、X線検出感度が異なることになる。
なお、検出面Suに入射するX線量に起因するX線利用効率は、各検出チャンネルchにおけるX線検出感度を規定する主要な要因の一つである。
したがって、X線CT装置１０の演算・制御装置２３は、コリメータ５０に起因して生じる各検出チャンネルchのX線検出感度の違いを補正して断層像データを再構成する。
ただし、X線検出感度はX線焦点３のドリフト量Dによっても変化するため、ドリフト量Dも考慮して補正を行なう必要がある。
以下、このX線検出感度の補正方法について詳細に述べる。

X線検出感度を補正するためには、各検出チャンネルchのX線検出感度がそれぞれ基準値からどの程度ずれているかを特定するキャリブレーション作業を行なう。
図４は、このキャリブレーションの手順の一例を挙げたフローチャートである。

キャリブレーションの際には、まず、回転部２によりX線を検出する（ステップST１）。
ステップST１におけるX線の検出は、各検出チャンネルchのX線検出感度を調べるためのものであるため、被検体１が存在しない状態において、X線源XLから放射されるX線の強度をX線検出器７０によって検出する。また、必ずしも回転部２を回転させて検出する必要は無く、少なくとも１ビュー当たりにX線検出器７０に入射するX線の強度を検出できればよい。
前述のように、X線検出器７０によって検出されたX線の強度の検出データは、DAS２０によって収集され、演算・制御装置２３へ送信される。

演算・制御装置２３は、DAS２０から送信された検出データに対して、オフセット補正やレファレンス補正等の前処理を施す（ステップST２）。
オフセット補正およびレファレンス補正等の処理は、検出データをバックプロジェクション等の手法により逆投影して画像データを生成する前に実行されるため、前処理と呼ばれる。

なお、オフセット補正とは、DAS２０が備えるA/D（Analog to Digital）変換器のドリフトを主因として検出データに混入されるオフセット値を補正することである。
また、レファレンス補正とは、X線源XLから放射されるX線の強度の変動を補正するためのものである。X線源XLからは常に同じ強度のX線が放射されているとは限らず、放射されたX線の強度は状況により変わる場合がある。このような場合に、レファレンスチャンネルと呼ばれる、被検体１が存在する場合にも被検体１を通過しないX線が常に入射する検出チャンネルchによる検出データdref(j)と、その他の検出チャンネルchによる検出データdact(ij)との比dact(ij)／dref(j)を用いることによって、放射されたX線の強度の変動を補正することができる。
なお、レファレンスチャンネルch_Rは、たとえば、図２に示すように、X線検出器７０のチャンネル方向における端に、列方向に沿って設けられる。

ステップST２までの処理が施された後の検出データの値dpreを、検出チャンネルch毎に所定の基準値と比較する（ステップST３）。
基準値は、たとえば、コリメータ５０が存在しないときに各検出チャンネルchから得られる値とする。この場合には、たとえば、図３に示す検出チャンネルch_nに関しては値dpreは基準値とほぼ同じとなり、検出チャンネルch_n+1に関してはコリメータ５０の影となる部分の影響により値dpreは基準値よりも小さくなると考えられる。

以上のようにコリメータ５０の存在に起因して生じる検出チャンネルch毎のX線検出感度の違いを補正できるように、演算・制御装置２３は、値dpreに基づいて、感度補正ベクトルを作成する（ステップST４）。
演算・制御装置２３は、各検出チャンネルch毎に、値dpreを基準値に変換する値Vtを計算し、検出チャンネル列７ごとにこの値Vtをチャンネル方向に配列したベクトルを、感度補正ベクトルとする。
感度補正ベクトルは、コリメータ５０の存在に関わらずX線検出感度がほとんど変化しない検出チャンネル列７については作成する必要は無く、少なくとも、コリメータ５０の存在によりX線検出感度が変化する検出チャンネル列７について作成すればよい。

前述のように、X線検出感度は、X線焦点３のドリフト量Dに応じて変化する。それゆえ、上記ステップST１からステップST４のキャリブレーションの作業を、異なるドリフト量Dについて複数回行なう。演算・制御装置２３は、このキャリブレーションの作業を終了させるか否かを判断する（ステップST５）。
演算・制御装置２３は、異なるドリフト量Dについて所定の回数キャリブレーション作業が行なわれるまでは、ステップST１〜ST４を繰返させる。異なるドリフト量について所定の回数キャリブレーション作業が行なわれたときに、キャリブレーションが終了する。

X線焦点３のドリフト量Dは、たとえば、使用に伴うX線源XLの温度変化に応じたX線源XLの構成部の熱膨張に起因して変化する。
図３における検出チャンネルch_nを含む検出チャンネル列７のような、X線検出感度が変化せず一定である所定の検出チャンネル列７のレファレンスチャンネルch_Rnによって得られる値dpreを値drefpnと表わす。また、検出チャンネルch_n+1を含む検出チャンネル列７のような、X線検出感度が変化する所定の検出チャンネル列７のレファレンスチャンネルch_Rn+1によって得られる値dpreを値drefpn+1と表わす。
このとき、これらの比Idx＝（drefpn+1）／（drefpn）の大きさによってドリフト量Dを判定することができる。
この比Idxをインデックス（引き数）にして、検出チャンネル列７ごとに、各検出チャンネル列７のそれぞれの検出チャンネルchのX線検出感度を補正する感度補正ベクトルを、インデックスに応じて複数得ることができる。

図５は、ある１つの検出チャンネル列７についての感度補正ベクトルを、３軸のグラフとして表わしたものである。
図５における横方向の第１軸は、検出チャンネル列７のチャンネル番号iを表わしている。また、奥行き方向の第２軸は、比Idxの値を表わしている。縦方向の第３軸は、対象とする検出チャンネル列７の各検出チャンネルchによって得られる値dpreをそれぞれの基準値に変換するための補正値を表わしている。これらの補正値を各要素として、チャンネル番号順に並べたベクトルが感度補正ベクトルになる。
上述のステップST１〜ST５の処理において得られなかった比Idxに関する感度補正ベクトルについては、補間や補外等のフィッティング処理によって生成する。たとえば、図５においては４つの比Idxについてのみ各検出チャンネルchに対応する補正値をそれぞれ線分で結んで示しているが、それ以外の比Idxに対応する補正値も、フィッティング処理によって得ることができる。
また、チャンネル番号iの数に関しても、図５に示すチャンネル数はあくまでも一例であり、実際には検出チャンネルchの数と同じ数の補正値のデータが得られる。
なお、これらの感度補正ベクトルは、たとえば、コンソール１０B内の図示しないメモリやハードディスクドライブ等の記憶装置に記憶させておく。

以上のようなコリメータ５０をX線検出器７０に備えるX線CT装置１０を用いた被検体１の断層撮影の手順について、図６に示すフローチャートを参照しながら述べる。
被検体１の断層像を得るためには、まず、被検体１の断層面の投影データを取得する（ステップST１０）。
前述のように、X線源XLおよびX線検出器７０を回転部２によって軸Oまわりに回転させて被検体１をスキャンすることにより、複数のビューにおける断層面の投影データを得ることができる。

演算・制御装置２３は、ステップST１０において得られた投影データに、キャリブレーションの場合と同様にオフセット補正等の第１の前処理を施す（ステップST１１）。

演算・制御装置２３は、ステップST１１の実行後に、感度補正ベクトルのインデックスとしての比Idxrを計算する（ステップST１２）。
比Idxrの計算には、たとえば、上述のX線検出感度がほぼ一定のレファレンスチャンネルch_Rnと、X線検出感度が変化するレファレンスチャンネルch_Rn+1とにそれぞれ対応する最初のビューにおける値drefrnと値drefrn+1とを用いる。演算・制御装置２３は、これらの値を用いて、比Idxrを、Idxr＝（drefrn+1）／（drefrn）として計算する。

演算・制御装置２３は、このように計算して得られたインデックスに対応する感度補正ベクトルを記憶装置から読み出す。演算・制御装置２３は、読み出した感度補正ベクトルを用いて、ステップST１１の処理後の各検出チャンネルchに対応する投影データを補正する（ステップST１３）。
演算・制御装置２３は、たとえば、検出チャンネル列７毎に、感度補正ベクトルの各要素となっている補正値を各検出チャンネルchにそれぞれ乗ずる等の計算により、各検出チャンネルchに対応する投影データを補正する。この補正後の各投影データの値は、コリメータ５０が存在しない場合とほぼ同じX線検出感度である検出チャンネルchによって得られる投影データの値とほぼ同じになる。

演算・制御装置２３は、以上のように補正された投影データに、さらに、ビームハードニング（BH）補正等の第２の前処理を施す（ステップST１４）。
ビームハードニング補正とは、物質によってX線吸収率が異なることに起因する、X線が被検体１を透過する経路長と検出されたX線強度との非線形な関係を補正するための補正である。

以上の処理の後に、演算・制御装置２３は、画像再構成のための前段階としてのフィルタリング処理を、ステップST１４において得られた投影データに施す（ステップST１５）。
ステップST１１〜ST１５は、画像再構成の処理の前段階であるため、前処理段階と呼ばれる。

演算・制御装置２３は、フィルタリング処理後の投影データを用いて逆投影・画像再構成の演算処理を行ない、被検体１の所定の断層における画像データを生成する（ステップST１６）。
また、演算・制御装置２３は、生成した画像データに基づくレンダリング等の後処理も実行する（ステップST１７）。
ステップST１７における後処理により、たとえば、断層像の色の変換や、２次元表示と３次元表示との切換等の処理が実行される。

ステップST１７において後処理が施された後の画像データに基づく断層像が、表示装置２５に表示される（ステップST１８）。

以上のように、本実施の形態によれば、X線検出器７０に、列方向においてチャンネル方向に伸びるコリメータ５０を設けることによって、散乱線がX線検出器７０の検出面Suに到達することを抑制することができる。
また、本実施の形態においては、コリメータ５０を設けることに起因してX線検出器７０の各検出チャンネルchのX線検出感度が変化することを考慮して、各検出チャンネルchに対応する投影データの値を補正している。これにより、実質的に散乱線の影響のみを除去して被検体１の断層像を生成することができる。
図７（a），（b）は、被検体１の断層像の一例を模式的に示した図であり、（a）は本実施の形態に係るX線CT装置１０を用いて得られた断層像Im１Aを、（b）は従来のX線CT装置を用いて得られた断層像Im１Bをそれぞれ示している。
図７（b）に示すように、X線検出器の列方向に散乱線の入射を防止するコリメータを持たない従来の場合には、たとえば、骨Brと他の組織との境界部に、散乱線を原因とする影Sdが発生する可能性が高い。このような影Sdが存在すると断層像Im１Bが正確でなくなり、また見づらくなるため臨床上好ましくない。
一方、散乱線の影響を除去可能な本実施の形態の場合には、図７（a）に示すように、影Sdの無い断層像Im１Aを入手することができる。影Sdの無い断層像Im１Aの画質は、影Sdのある断層像Im１Bの画質よりも向上しているといえる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限らず、種々の変更が可能である。
たとえば、コリメータ５０だけでなく、チャンネル方向における検出チャンネルch間にコリメータを設けても良い。図８は、コリメータ５０に加えて、チャンネル方向において各検出チャンネルchの境界に列方向に伸びるコリメータ５５を有するX線検出器７７を、列方向（z軸方向）から表わした図である。コリメータ５５は検出面Su側に設けられ、たとえば、それぞれX線焦点３の方向を向くように設置される。このようなコリメータ５５を有するX線検出器７７をX線検出器７０の代わりに用いることにより、散乱線の影響をさらに効果的に除去して、さらに高画質な断層像を得ることができる。
また、たとえば、図６に示すフローチャートは断層撮影の手順を示す一例であり、ステップST１２のインデックスの計算やステップST１３の補正の手順は、前処理段階であればどの段階で行なうことも可能である。
さらに、上記実施の形態においては放射線としてX線を用いているが、たとえば、γ線等の他の放射線を用いることも可能である。

本発明は、放射線を用いた計算断層画像（CT）装置に利用することができる。また、CT装置に用いる放射線検出器にも利用することができる。

本発明の一実施の形態に係るX線CT装置の概略的な構成を示す図である。 図１に示すX線CT装置に用いるX線検出器の構成を示す斜視図である。 X線焦点とX線検出器との位置関係を、図１におけるx軸方向から示した模式図である。 図２に示すX線検出器のX線検出感度の基準値からのずれ量を特定するキャリブレーションの手順の一例を挙げたフローチャートである。 キャリブレーションによって得られた、ある１つの検出チャンネル列についての感度補正ベクトルを、X線焦点のドリフト量に関連付けて表わしたグラフである。 図１に示すX線CT装置を用いた被検体の断層撮影の手順の一例を示したフローチャートである。 被検体の断層像の一例を模式的に示した図であり、（a）は本実施の形態に係るX線CT装置を用いて得られた断層像を、（b）は従来のX線CT装置を用いて得られた断層像をそれぞれ示している。 図２に示すX線検出器の他の形態であり、列方向とチャンネル方向との両方にコリメータを有するX線検出器を、列方向から表わした図である。

符号の説明

１…被検体
２…回転部
３…X線焦点
７…検出チャンネル列
１０…X線CT装置
２３…演算・制御装置
５０…コリメータ
７０…X線検出器
ch…検出チャンネル
Su…検出面

Claims (18)

1. 所定の回転軸回りに回転して放射線を放射する放射線源と、
   前記放射線源が回転する回転面内に含まれる第１の配列方向と、当該第１の配列方向に直交し前記回転軸に沿う第２の配列方向との２つの配列方向に、前記放射線を検出する複数の放射線検出素子が２次元的に広がっており、前記回転軸回りにおいて被検体を通過した前記放射線を検出する放射線検出器と、
   前記放射線検出器が検出した前記放射線による前記被検体の投影データを基に、前記被検体の断層像の断層像データを計算して再構成する再構成手段と
   を有し、
   前記放射線検出器は、前記第２の配列方向に沿う前記放射線検出素子間の境界に、前記放射線が前記放射線検出素子へ入射する角度を規定するコリメータを有する
   放射線計算断層画像装置。
2. 前記複数の放射線検出素子は、前記第１の配列方向においては前記放射線源の回転方向に沿って湾曲して配列されており、前記第２の配列方向においてはフラットに配列されている
   請求項１に記載の放射線計算断層画像装置。
3. 前記再構成手段は、
   前記放射線のビームが照射されて生じる前記コリメータの影に起因する前記放射線検出素子のそれぞれの放射線検出感度の違いを補正する
   請求項１または２に記載の放射線計算断層画像装置。
4. 前記再構成手段は、
   前記複数の放射線検出素子における前記被検体を通過しない前記放射線を常に検出するレファレンスチャンネルのうち、前記放射線検出感度が変化する第１のレファレンスチャンネルによる検出値と、変化しない第２のレファレンスチャンネルによる検出値との比に基づいて選択される感度補正ベクトルの値に基づいて前記補正を行う
   請求項３に記載の放射線計算断層画像装置。
5. 前記感度補正ベクトルの各要素は、前記第１の配列方向における前記放射線検出素子のそれぞれに対応した個別の値を有する
   請求項４に記載の放射線計算断層画像装置。
6. 前記放射線は前記放射線源の焦点から放射され、
   前記放射線源と前記放射線検出器とは前記焦点と前記第２の配列方向における中点とを結ぶ線に対して対称に構成されており、
   前記放射線源と前記放射線検出器とを、相対的な位置関係を保って保持し、前記回転軸回りに回転させる移動手段を有する
   請求項１〜５のいずれかに記載の放射線計算断層画像装置。
7. 前記コリメータが、前記第２の配列方向において、前記中点以外の位置に設けられている
   請求項６に記載の放射線計算断層画像装置。
8. 前記コリメータは、前記第２の配列方向において等間隔に設けられている
   請求項７に記載の放射線計算断層画像装置。
9. 前記コリメータの高さは、前記放射線検出素子の放射線利用効率に基づいて決まっている
   請求項１〜８のいずれかに記載の放射線計算断層画像装置。
10. 前記コリメータの高さは、前記第２の配列方向における前記中点から離れるに従って低くなっている
    請求項９に記載の放射線計算断層画像装置。
11. 前記放射線検出器は、前記第１の配列方向に沿う前記放射線検出素子間の境界にも前記コリメータをさらに有する
    請求項１〜１０のいずれかに記載の放射線計算断層画像装置。
12. 所定の回転軸回りに回転する放射線源から放射され被検体を通過した放射線による前記被検体の投影データを基に前記被検体の断層像の断層像データを生成する放射線計算断層画像装置に用いられる放射線検出器であって、
    前記投影データ入手のために前記放射線を検出する複数の放射線検出素子が、前記放射線源が回転する回転面内に含まれる第１の配列方向と、当該第１の配列方向に直交し前記回転軸に沿う第２の配列方向との２つの配列方向に２次元的に広がっており、
    前記第２の配列方向に沿う前記放射線検出素子間の境界に、前記放射線が前記放射線検出素子へ入射する角度を規定するコリメータを有する
    放射線検出器。
13. 前記複数の放射線検出素子は、前記第１の配列方向においては前記放射線源の回転方向に沿って湾曲して配列されており、前記第２の配列方向においてはフラットに配列されている
    請求項１２に記載の放射線検出器。
14. 前記放射線源の焦点に対して当該焦点と前記第２の配列方向における中点とを結ぶ線について対称となるように構成されており、
    前記コリメータが、前記第２の配列方向において、前記中点以外の位置に設けられている
    請求項１２または１３に記載の放射線検出器。
15. 前記コリメータは、前記第２の配列方向において等間隔に設けられている
    請求項１４に記載の放射線検出器。
16. 前記コリメータの高さは、前記放射線検出素子の放射線利用効率に基づいて決まっている
    請求項１２〜１５のいずれかに記載の放射線検出器。
17. 前記コリメータの高さは、前記第２の配列方向における前記中点から離れるに従って低くなっている
    請求項１６に記載の放射線検出器。
18. 前記第１の配列方向に沿う前期放射線検出素子間の境界にも前記コリメータをさらに有する
    請求項１２〜１７のいずれかに記載の放射線検出器。
    

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