JP2011194223A - Ｘ線ｃｔ装置及びｘ線ｃｔ装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線ＣＴ装置において、簡素な構造によって検出素子の温度制御を容易にすることでＣＴ画像の画質を向上させ、特に、Ｘ線検出器とＤＡＳとを近接、又は一体化する場合にも温度制御を応用すること。
【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線を発生するＸ線管２１と、Ｘ線を検出するＸ線検出器２２と、Ｘ線検出器２２の温度を検知する温度センサ３２と、Ｘ線検出器２２からデータを収集するＤＡＳ２４と、非スキャン時にＤＡＳ２４の仕事量を調整することで、温度センサ３２が取り付けられるＸ線検出器２２の温度を制御するコントローラ２６と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本実施形態は、Ｘ線検出器及びデータ収集装置（ＤＡＳ：ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）を備え、Ｘ線検出器を構成する検出素子の温度を制御するＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置の制御方法に関する。

Ｘ線ＣＴ装置は、被検体を挟んで対向配置されたＸ線源及びＸ線検出器を備える。Ｘ線検出器は、被検体の体軸方向である天板の長手方向に直交する方向（チャンネル方向）に沿って複数チャンネル（Ｍチャンネル）の検出素子を備える。

Ｘ線検出器には種々のタイプが使用可能であるが、Ｘ線ＣＴ装置では、小型化が可能なシンチレーション検出器を用いるのが一般的である。シンチレーション検出器の各検出素子は、シンチレータと、フォトダイオード（ＰＤ）等の光センサとを備える。シンチレータは、前段でコリメートされたＸ線を吸収し、その吸収により蛍光を発生する。ＰＤは、蛍光を電気信号に変換してデータ収集装置（ＤＡＳ：ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）に出力する。すなわち、Ｘ線ＣＴ装置によれば、Ｘ線源から被検体のある断面（以下スライス面と称す）に対して扇状にＸ線ビームを照射し、被検体のあるスライス面を透過したＸ線ビームをＸ線検出器の検出素子毎に電気信号に変換して透過データを収集できる。

また、前述のシングルスライスＸ線ＣＴ装置と比較して、マルチスライスＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器に、Ｍチャンネルの検出素子に加え、被検体の体軸方向に沿って複数列（Ｎ列）の検出素子を備える。マルチスライスＸ線ＣＴ装置のＸ線検出器は、全体でＭチャンネル×Ｎ列の検出素子を有するＸ線ＣＴ用二次元検出器として構成されている。

図９は、従来のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線検出器及びＤＡＳ周辺の構成の概略を示す側面図である。

図９は、従来のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線検出器（シンチレーション検出器）６１と、ＤＡＳ６２と、Ｘ線検出器６１及びＤＡＳ６２の間に配置される熱遮蔽体６３及びヒータ６４と、Ｘ線検出器６１及びＤＡＳ６２の周辺に配置される冷却ファン６５ａ，６５ｂとを示す。図９に示すように、Ｘ線検出器６１は、被検体を透過したＸ線をコリメートするコリメータ（Ｎ列に対応するＮ個のコリメータ）７１と、コリメータ７１の後段でＸ線を基に電気信号を発生する検出素子（Ｎ列に対応するＮ個の検出素子）７２とを備える。検出素子７２は、シンチレータ（Ｎ個のシンチレータ）８１と、ＰＤ（Ｎ個のＰＤを有するフォトダイオードアレイ（ＰＤＡ））８２とによって構成される。ＤＡＳ６２は、ＰＤ８２の後段に配置され、ＰＤ８２の電気信号を電圧信号に変換して増幅する。

Ｘ線検出器５１を構成するコリメータ７１及び検出素子７２は一体として構成され、検出素子７２、特にＰＤ８２の温度を一定に保つために熱遮蔽体６３を介して温度の変化の激しいＤＡＳ６２から熱的に遮蔽されている。又は、コリメータ７１及び検出素子７２は一体として構成され、検出素子７２の温度を一定に保つために熱遮蔽体６３としてのケースに収容される。そして、ＤＡＳ６２の温度変化に影響しない検出素子７２を、約１００〜約１５０［Ｗ］のヒータ６４によって検出素子７２を加熱し、また、冷却ファン６５ａによって検出素子７２を冷却することで、検出素子７２の温度制御を行なう。検出素子７２は、ヒータ６４及び冷却ファン６５ａによって、例えば室温より高い４０±１［℃］の範囲で温度制御されている。検出素子７２を温度制御することで、ＣＴ画像の画質を維持することができる。

一方、ＤＡＳ６２は、発熱により基板温度が約６０〜約９０［℃］となる場合があり、ＤＡＳ６２の誤動作を招く。ＤＡＳ６２の過剰な上昇を防ぐために、ＤＡＳ６２の基板に、ＤＡＳ６２を冷却するための冷却ファン６５ｂを取り付ける。このように、ＤＡＳ６２の温度が過剰に上昇しないような構造になっている。

以上のように、Ｘ線検出器５０を温度制御するために、熱遮蔽体６３を用いてＤＡＳ６２の排熱を遮蔽しながら、検出素子７２側には加熱する機器を備える一方で、ＤＡＳ６２側には冷却する機器を備えている。

特開２００１−２１５２８１号公報

従来のＸ線ＣＴ装置によると、Ｘ線検出器の検出素子を温度制御するために、熱遮蔽体を用いて検出素子をＤＡＳの排熱を遮蔽しながら、一方では加熱を行ない、他方では冷却を行なうという、電力の無駄が生じていた。

また、近年、ＤＡＳが高集積化され小型化するに伴い、性能向上の観点からＸ線検出器とＤＡＳとを近接して設置する必要がある。この究極のものとして、Ｘ線検出器とＤＡＳとを一体化構造（モジュール化）とすることも考えられる。しかし、従来のＸ線ＣＴ装置において熱遮蔽体を設置しないと、ＤＡＳの排熱が直接に検出素子の温度に影響し、検出素子の一定温度化が困難になる。よって、従来のＸ線ＣＴ装置において熱遮蔽体を設置する必要性があるので、Ｘ線検出器とＤＡＳとの一体化構造は困難である。さらに、従来のＸ線ＣＴ装置においてヒータを設置しないと、検出素子の恒温化が望めない。よって、従来のＸ線ＣＴ装置においてヒータを設置する必要性があるので、Ｘ線検出器とＤＡＳとの一体化構造は困難である。

加えて、Ｘ線検出器付近にヒータを配置すると、ヒータがノイズ源となる弊害もある。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、上述した課題を解決するために、Ｘ線を発生するＸ線源と、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の温度を検知する温度センサと、前記Ｘ線検出器からデータを収集するデータ収集装置と、非スキャン時に前記データ収集装置の排熱量を調整することで、前記Ｘ線検出器の温度を制御する制御部と、を備える。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置の制御方法は、上述した課題を解決するために、Ｘ線を発生するＸ線源と、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の温度を検知する温度センサと、前記Ｘ線検出器を加熱するためのヒータと、前記Ｘ線検出器からデータを収集するデータ収集装置と、を備えるＸ線ＣＴ装置の制御方法において、前記非スキャン時に前記データ収集装置の仕事量と前記ヒータの容量とを調整することで、前記Ｘ線検出器の温度を制御するステップを有する。

第１実施形態のＸ線ＣＴ装置を示すハードウェア構成図。 第１実施形態のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線検出器及びＤＡＳ周辺の構成の概略を示す側面図。 第１実施形態及び第２実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作を説明するためのタイムチャートの一例を示す図。 第１実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャート。 第２実施形態のＸ線ＣＴ装置を示すハードウェア構成図。 第２実施形態のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線検出器及びＤＡＳ周辺の構成の概略を示す側面図。 第２実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作を示す第１のフローチャート。 第２実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作を示す第２のフローチャート。 従来のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線検出器及びＤＡＳ周辺の構成の概略を示す側面図。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置の制御方法について、添付図面を参照して説明する。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置には、Ｘ線管とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。

また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。

加えて、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線ＣＴ装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、従来からの一管球型のＸ線ＣＴ装置であっても、多管球型のＸ線ＣＴ装置であってもいずれにも適用可能である。ここでは、一管球型のＸ線ＣＴ装置として説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のＸ線ＣＴ装置を示すハードウェア構成図である。

図１は、第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１を示す。Ｘ線ＣＴ装置１は、大きくは、スキャナ装置１１及び画像処理装置１２から構成される。Ｘ線ＣＴ装置１のスキャナ装置１１は、通常は検査室に設置され、被検体（人体）Ｏの撮影部位に関するＸ線の透過データを生成するために構成される。一方、画像処理装置１２は、通常は検査室に隣接する制御室に設置され、透過データを基に投影データを生成して再構成画像の生成・表示を行なうために構成される。

Ｘ線ＣＴ装置１のスキャナ装置１１は、Ｘ線源としてのＸ線管２１、Ｘ線検出器（シンチレーション検出器）２２、絞り２３、ＤＡＳ（ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）２４、回転部２５、コントローラ２６、高電圧電源２７、絞り駆動装置２８、回転駆動装置２９、天板３０、天板駆動装置（寝台装置）３１、及び温度センサ３２を設ける。

Ｘ線管２１は、高電圧電源２７から供給された管電圧に応じてＸ線をＸ線検出器２２に向かって照射する。Ｘ線管２１から照射されるＸ線によって、ファンビームＸ線やコーンビームＸ線が形成される。

Ｘ線検出器２２は、体軸方向である天板の長手方向に直交する方向（チャンネル方向）に複数（Ｍ）チャンネル、スライス方向（列方向）に１列の検出素子を有する１次元アレイ型のＸ線検出器である。又は、Ｘ線検出器２２は、マトリクス状、すなわち、Ｍチャンネル、スライス方向に複数（Ｎ）列の検出素子を有する２次元アレイ型のＸ線検出器（マルチスライス型検出器ともいう。）である。以下、Ｘ線検出器２２が、２次元アレイ型のＸ線検出器である場合について説明する。Ｘ線検出器２２は、Ｘ線管２１から照射され、被検体Ｏを透過したＸ線を検出する。

絞り２３は、絞り駆動装置２８によって、Ｘ線管２１から照射されるＸ線のスライス方向の照射範囲を調整する。すなわち、絞り駆動装置２８によって絞り２３の開口を調整することによって、スライス方向のＸ線照射範囲を変更できる。

ＤＡＳ２４は、Ｘ線検出器２２の各検出素子が検出する透過データの電気信号を電圧信号に変換して増幅し、さらにデジタル信号に変換する。ＤＡＳ２４の出力データは、画像処理装置１２に供給される。

回転部２５は、スキャナ装置１１の架台（図示しない）に収容され、Ｘ線管２１、Ｘ線検出器２２、絞り２３及びＤＡＳ２４を一体として保持する。回転部２５は、Ｘ線管２１とＸ線検出器２２とを対向させた状態で、Ｘ線管２１、Ｘ線検出器２２、絞り２３及びＤＡＳ２４を一体として被検体Ｏの周りに回転できるように構成されている。

コントローラ２６は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、及びメモリによって構成される。コントローラ２６は、画像処理装置１２から入力された制御信号に基づいて、ＤＡＳ２４、高電圧電源２７、絞り駆動装置２８、回転駆動装置２９、天板駆動装置３１、及び温度センサ３２等の制御を行なって、スキャンを実行させる。

高電圧電源２７は、コントローラ２６による制御によって、Ｘ線の照射に必要な電力をＸ線管２１に供給する。

絞り駆動装置２８は、コントローラ２６による制御によって、絞り２３におけるＸ線のスライス方向の照射範囲を調整する。

回転駆動装置２９は、コントローラ２６による制御によって、回転部２５がその位置関係を維持した状態で空洞部の周りを回転するように回転部２５を回転させる。

天板３０は、被検体Ｏを載置可能である。

天板駆動装置３１は、コントローラ２６による制御によって、天板３０をｚ軸方向に沿って移動させる。回転部２５の中央部分は開口を有し、その開口部の天板３０に載置された被検体Ｏが挿入される。

温度センサ３２は、Ｘ線検出器２２の検出素子ユニット４２（図２に図示）に取り付けられる。温度センサ３２は、繰り返し検知した検出素子ユニット４２、特にフォトダイオードアレイ（ＰＤＡ）５２（図２に図示）の温度情報をコントローラ２６に送信する。なお、温度センサ３２は、ＰＤＡ５２に埋め込まれる、半導体プロセスで製造された温度センサ回路であってもよい。その場合、例えば、温度センサ３２は、ＰＤＡ５２に埋め込まれる、ＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）プロセスで製造されたＣＭＯＳ温度センサ回路である。

Ｘ線ＣＴ装置１の画像処理装置１２は、コンピュータをベースとして構成されており、病院基幹のＬＡＮ（ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークＮと相互通信可能である。画像処理装置１２は、図示しないが、ＣＰＵ、メモリ、ＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｃ ｄｒｉｖｅ）、入力装置、及び表示装置等の基本的なハードウェアから構成される。

画像処理装置１２は、スキャナ装置１１のＤＡＳ２４から入力された生データに対して対数変換処理や、感度補正等の補正処理（前処理）を行なって投影データを生成する。また、画像処理装置１２は、前処理された投影データに対して散乱線の除去処理を行なう。画像処理装置１２は、Ｘ線照射範囲内の投影データの値に基づいて散乱線の除去を行なうものであり、散乱線補正を行なう対象の投影データ又はその隣接投影データの値の大きさから推定された散乱線を、対象となる投影データから減じて散乱線補正を行なう。画像処理装置１２は、補正された投影データを基に再構成画像を生成する。

図２は、第１実施形態のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線検出器２２及びＤＡＳ２４周辺の構成の概略を示す側面図である。

図２は、Ｘ線検出器２２と、ＤＡＳ２４と、Ｘ線検出器２２及びＤＡＳ２４の周辺に配置される冷却ファン３５とを示す。Ｘ線検出器２２は、被検体Ｏを透過したＸ線をコリメートするコリメータ（Ｍ×Ｎ個のコリメータを有するコリメータユニット）４１と、コリメータユニット４１の後段でＸ線を基に電気信号を発生する検出素子（Ｍ×Ｎ個の検出素子を有する検出素子ユニット）４２とを備える。検出素子ユニット４２は、シンチレータ（Ｍ×Ｎ個のシンチレータを有するシンチレータユニット）５１と、ＰＤ（Ｍ×Ｎ個のＰＤを有するＰＤＡ）５２とによって構成される。なお、図２は、例えば、所要チャンネルの８（Ｎ＝８）列に対応する８個のコリメータによるコリメータユニット４１と、所要チャンネルの８列に対応する８個のシンチレータによるシンチレータユニット５１と、所要チャンネルの８列に対応する８個のＰＤによるＰＤＡ５２とを示す。

ＤＡＳ２４は、ＰＤＡ５２の後段に、Ｘ線検出器２２の出力面とＤＡＳ２４の入力面が対向するようにＸ線検出器２２の近接に配置される。なお、図示しないが、温度センサ３２を、ＰＤＡ５２に埋め込まれる、半導体プロセスで製造された温度センサ回路とする場合、ＤＡＳ２４とＸ線検出器２２とを一体化構造（モジュール化）とすることもできる。ＤＡＳ２４は、ＰＤＡ５２からの電気信号を電圧信号に変換して増幅し、さらにデジタル信号に変換する。

冷却ファン３５は、ＤＡＳ２４（及びＸ線検出器２２）を冷却するために、ＤＡＳ２４の基板（図示しない）に取り付けられる。

また、図２に示すように、検出素子ユニット４２のＰＤＡ５２のＤＡＳ２４側に１つの温度センサ３２（又は、複数の温度センサ）を取り付けることで、コントローラ２６は、フィードバック制御により、検出素子ユニット４２の温度制御を行なう。コントローラ２６は、検出素子ユニット４２の温度を上昇させる場合にＤＡＳ２４に搭載されるチップの仕事量を調整する。一方、コントローラ２６は、検出素子ユニット４２の温度を下降させる場合はＤＡＳ２４に搭載されるチップの仕事量、又は／及び、冷却ファン３５の風量を調整する。チップの仕事量の調整は、収集動作（演算処理）するチップの数を調整したり、離間的に収集動作するチップの動作間隔を調整したり、収集動作速度を調整したりすることによって実現される。このように、Ｘ線検出器２２の検出素子ユニット４２は、ＤＡＳ２４に搭載されるチップの仕事量の調整と冷却ファン３５の風量の調整とによって、例えば室温より高い約４０±１［℃］の範囲で温度制御される。検出素子ユニット４２を温度制御することで、画像処理装置１２によって生成されるＣＴ画像の画質を維持することができる。

図３は、第１実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作を説明するためのタイムチャートの一例を示す図である。

図３に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、天板３０への被検体Ｏ１の載置を開始してから２回のスキャン（例えば、コンベンショナルスキャン）を行ない、被検体Ｏ１の載置を終了する。続けて、Ｘ線ＣＴ装置１は、天板３０への被検体Ｏ２の載置を開始してから１回のスキャン（例えば、ヘリカルスキャン）を行ない、被検体Ｏ２の載置を終了する。Ｘ線ＣＴ装置１は、被検体Ｏ２のスキャン後、動作を終了する。

図３に示す温度非制御期間ｔでは、コントローラ２６は、検出素子ユニット４２の温度を制御せず、スキャンも実行されないので、Ｘ線ＣＴ装置１が設置される部屋の室温が主の外乱となり、検出素子ユニット４２の温度が室温に集束する。

温度非制御期間ｔ以外は、温度制御期間Ｔである。温度制御期間Ｔであるスキャン外期間（スキャン待機期間）Ｔ１では、Ｘ線ＣＴ装置１が設置される部屋の室温が主の外乱となり、検出素子ユニット４２の温度が室温に集束する。そこで、スキャン外期間Ｔ１では、コントローラ２６は、目標値を検出素子ユニット４２の適正温度とし、操作変数をＤＡＳ２４の排熱量とすることで、温度センサ３２で繰り返し検知される制御対象としての検出素子ユニット４２の温度をフィードバック制御する。例えば、コントローラ２６は、検出素子ユニット４２の温度をＰＩＤ制御する。ＤＡＳ２４の排熱量は、ＤＡＳ２４に搭載されるチップの仕事量、すなわち、搭載チップの消費電力に比例するので、コントローラ２６がチップの仕事量を調整することで、検出素子ユニット４２の温度を制御する。

一方、温度制御期間Ｔであるスキャン期間Ｔ２では、ＤＡＳ２４の排熱が主の外乱となり、検出素子ユニット４２の温度が上昇する。スキャン期間Ｔ２では、コントローラ２６は、目標値を検出素子ユニット４２の適正温度とし、操作変数を冷却ファン３５の風量とすることで、温度センサ３２で繰り返し検知される制御対象としての検出素子ユニット４２の温度をフィードバック制御する。例えば、コントローラ２６は、検出素子ユニット４２の温度をＰＩＤ制御する。

続いて、図４に示すフローチャートを用いて第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１の動作を説明する。

まず、Ｘ線ＣＴ装置１のコントローラ２６は、Ｘ線検出器２２の検出素子ユニット４２、特にＰＤＡ５２の適正温度を目標値として設定する（ステップＳＴ１）。画像処理装置１２の入力装置（図示しない）を介して操作者が、例えば、４０±１［℃］の範囲を入力すると、コントローラ２６は、４０±１［℃］の範囲を目標値として設定する。

次いで、画像処理装置１２の入力装置（図示しない）を介した操作者による入力によって、コントローラ２６は、検出素子ユニット４２の温度の制御を開始する（ステップＳＴ２）。ステップＳＴ２によって検出素子ユニット４２の温度制御が開始されると、Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャンの待機状態となる。すなわち、図３を用いると、Ｘ線ＣＴ装置１が、温度非制御期間ｔから温度制御期間Ｔのスキャン外期間Ｔ１に遷移する。

スキャン外期間Ｔ１では、コントローラ２６は、温度センサ３２で検出素子ユニット４２の温度を繰り返し検知する。そして、コントローラ２６は、ステップＳＴ１によって設定された適正温度を目標値とし、検出素子ユニット４２の温度を基にＤＡＳ２４の収集動作を０から最大までの間で調整し、ＤＡＳ２４の消費電力を調整する。すなわち、コントローラ２６は、検出素子ユニット４２の温度を制御する（ステップＳＴ３）。例えば、ステップＳＴ３では、ＤＡＳ２４の消費電力を操作変数として、検出素子ユニット４２の温度がＰＩＤ制御される。

次いで、スキャン開始の指示を受けると、コントローラ２６は、温度センサ３２で検知された検出素子ユニット４２の温度が、ステップＳＴ１によって設定された目標値であるか否かを判断する（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ４の判断にてＹＥＳ、すなわち、温度センサ３２で検知された検出素子ユニット４２の温度が、ステップＳＴ１によって設定された目標値であると判断する場合、コントローラ２６は、スキャンを実行する（ステップＳＴ５）。すなわち、図３を用いると、Ｘ線ＣＴ装置１が、スキャン外期間Ｔ１からスキャン期間Ｔ２に遷移する。

スキャン期間Ｔ２では、コントローラ２６は、温度センサ３２で検出素子ユニット４２の温度を繰り返し検知する。そして、コントローラ２６は、ステップＳＴ１によって設定された適正温度を目標値とし、温度センサ３２で繰り返し検知される検出素子ユニット４２の温度を基に冷却ファン３５の風量を調整する。すなわち、コントローラ２６は、検出素子ユニット４２の温度を制御する（ステップＳＴ６）。例えば、ステップＳＴ６では、冷却ファン３５の風量を操作変数として、検出素子ユニット４２の温度がＰＩＤ制御される。

一方、ステップＳＴ４の判断にてＮＯ、すなわち、温度センサ３２で検知された検出素子ユニット４２の温度が、ステップＳＴ１によって設定された目標値でないと判断する場合、コントローラ２６は、検出素子ユニット４２の温度が、ステップＳＴ１によって設定された目標値に到達するまで、検出素子ユニット４２の温度を制御する（ステップＳＴ３）。

コントローラ２６は、検出素子ユニット４２の温度の制御を終了するか否かを判断する（ステップＳＴ７）。ステップＳＴ７の判断にてＹＥＳ、すなわち、Ｘ線検出器２２の検出素子ユニット４２の温度の制御を終了すると判断する場合、コントローラ２６は、動作を終了する（ステップＳＴ８）。すなわち、図３を用いると、Ｘ線ＣＴ装置１が、スキャン期間Ｔ２から温度非制御期間ｔに遷移する。例えば、当該日に行なわれるべき全スキャンが終了した場合に、画像処理装置１２の入力装置（図示しない）を介して操作者が終了指示を入力すると、コントローラ２６は、検出素子ユニット４２の温度の制御を終了すると判断する。

一方、ステップＳＴ７の判断にてＮＯ、すなわち、Ｘ線検出器２２の検出素子ユニット４２の温度の制御を終了しない、すなわち、続けてスキャンを行なうと判断する場合、コントローラ２６は、検出素子ユニット４２の温度を制御する（ステップＳＴ３）。すなわち、図３を用いると、Ｘ線ＣＴ装置１が、スキャン期間Ｔ２からスキャン外期間Ｔ１に遷移する。

第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１によると、ヒータを使用しない簡素な構造によって検出素子ユニット４２の温度制御を容易にすることでＣＴ画像の画質を向上させ、特に、Ｘ線検出器２２とＤＡＳ２４とを近接構造、又は一体化構造とする場合にも温度制御を応用できる。

なお、Ｘ線ＣＴ装置１においても、第２実施形態のＸ線ＣＴ装置１Ａを用いて説明するように、検出素子の面方向に複数の温度センサ３２を有してもよい。その場合、検出素子ユニット４２の温度分布に従って、ＤＡＳ２４に搭載される複数のチップの仕事量をそれぞれ調整することで、検出素子ユニット４２の検出素子毎に温度を制御することができる。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態のＸ線ＣＴ装置を示すハードウェア構成図である。

図５は、第２実施形態のＸ線ＣＴ装置１Ａを示す。Ｘ線ＣＴ装置１Ａは、大きくは、スキャナ装置１１及び画像処理装置１２から構成される。なお、図５に示すＸ線ＣＴ装置１Ａにおいて、図１に示すＸ線ＣＴ装置１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、ヒータを不要とし、検出素子ユニット４２を加熱させるためにＤＡＳ２４の仕事量を調整する構成をもつことで、Ｘ線検出器２２とＤＡＳ２４とを近接構造、又は一体化構造とすることを可能にする。一方、第２実施形態のＸ線ＣＴ装置１Ａは、ヒータをコンパクト化し、検出素子ユニット４２を加熱させるためにＤＡＳ２４の仕事量とヒータの容量とを調整する構成をもつことで、Ｘ線検出器２２とＤＡＳ２４とを近接構造、又は一体化構造とすることを可能にする。

Ｘ線ＣＴ装置１Ａのスキャナ装置１１は、Ｘ線検出器２２のＤＡＳ２４側に取り付けられるヒータユニット３６を備える。

図６は、第２実施形態のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線検出器２２及びＤＡＳ２４周辺の構成の概略を示す側面図である。

図６は、Ｘ線検出器２２と、ＤＡＳ２４と、Ｘ線検出器２２及びＤＡＳ２４の周辺に配置される冷却ファン３５と、Ｘ線検出器２２のＤＡＳ２４側に取り付けられるヒータ（複数のヒータを有するヒータユニット）３６とを示す。なお、図６は、例えば、所要チャンネルの８列に対応する８個のヒータによるヒータユニット３６を示す。

図６に示すＸ線ＣＴ装置１Ａにおいて、図２に示すＸ線ＣＴ装置１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

ＰＤＡ５２は、ＰＤＡ５２を構成する複数の（全ての）ＰＤに、半導体プロセスで製造された温度センサ回路としての温度センサをそれぞれ埋め込んでいる。図６は、例えば、所要チャンネルの８列に対応する８個の温度センサによる温度センサユニット５２ａを示す。なお、温度センサユニット５２ａの代替として、ＰＤＡ５２のＤＡＳ２４側に複数の温度センサが取り付けられてもよい。それらの場合、検出素子ユニット４２の温度分布を測定できる。また、検出素子ユニット４２の温度分布は測定できないが、ＰＤＡ５２を構成する１つのＰＤのみに、半導体プロセスで製造された温度センサ回路としての温度センサが埋め込まれてもよいし、図２に示すようにＰＤＡ５２のＤＡＳ２４側に１つの温度センサが取り付けられてもよい。

ヒータユニット３６は、ＰＤＡ５２を構成する複数の（全ての）ＰＤのＤＡＳ２４側に取り付けられる。その場合、ヒータユニット３６を構成するヒータ毎に容量（電力）を制御できるので、検出素子ユニット４２の検出素子毎に温度を制御できる。Ｘ線ＣＴ装置１Ａでは、検出素子ユニット４２を加熱するためにヒータユニット３６の他にＤＡＳ２４の排熱を利用するので、ヒータユニット３６は、従来のヒータと比較してコンパクト化が図れる。よって、Ｘ線検出器２２とＤＡＳ２４とを近接させることが可能である。加えて、図示しないが、ヒータユニット３６のヒータをＰＤＡ５２のＤＡＳ２４側ではない位置、例えばＰＤＡ５２のリフレクタに取り付けることで、Ｘ線検出器２２とＤＡＳ２４とを一体化構造とすることが可能である。

コントローラ２６は、フィードバック制御により、検出素子ユニット４２の検出素子毎に温度制御を行なう。コントローラ２６は、検出素子ユニット４２のある検出素子の温度を上昇させる場合、ＤＡＳ２４に搭載され、当該検出素子近傍のチップの仕事量、又は／及び、ヒータユニット３６の、当該検出素子近傍のヒータの容量を調整する。一方、コントローラ２６は、検出素子ユニット４２のある検出素子の温度を下降させる場合、ＤＡＳ２４に搭載され、当該検出素子近傍のチップの仕事量、又は／及び、冷却ファン３５の風量を調整する。このように、Ｘ線検出器２２の検出素子ユニット４２の検出素子は、ＤＡＳ２４に搭載されるチップの仕事量の調整と、ヒータユニット３６のヒータの容量の調整と、冷却ファン３５の風量の調整とによって、例えば室温より高い約４０±１［℃］の範囲で温度制御される。検出素子ユニット４２を検出素子毎に温度制御することで、画像処理装置１２によって生成されるＣＴ画像の画質を維持することができる。

第２実施形態のＸ線ＣＴ装置１Ａの動作におけるタイムチャートは、図３に示す第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１の動作におけるタイムチャートと同一であるので説明を省略する。

続いて、図７に示す第１のフローチャートを用いて第２実施形態のＸ線ＣＴ装置１Ａの動作を説明する。なお、図７に示すフローチャートにおいて、図４に示すフローチャートと同一ステップには同一符号を付して説明を省略する。

図３に示すスキャン外期間Ｔ１では、コントローラ２６は、温度センサユニット５２ａで検出素子ユニット４２の温度を繰り返し検知する。すなわち、コントローラ２６は、検出素子ユニット４２の温度分布を繰り返し測定する。そして、コントローラ２６は、ステップＳＴ１によって設定された適正温度を目標値とし、検出素子ユニット４２の温度分布を基にＤＡＳ２４を構成する複数のチップの仕事量をそれぞれ調整し、又は／及び、ヒータユニット３６の複数のヒータの容量をそれぞれ調整する。すなわち、コントローラ２６は、検出素子ユニット４２の各検出素子の温度を制御する（ステップＳＴ１２）。例えば、ステップＳＴ１２では、ＤＡＳ２４のチップの消費電力を操作変数として、検出素子ユニット４２の各検出素子の温度がＰＩＤ制御される。

次いで、スキャン開始の指示を受けると、コントローラ２６は、温度センサユニット５２ａで検知された検出素子ユニット４２の全検出素子の温度（又は、平均温度等の代表的な温度）が、ステップＳＴ１によって設定された目標値であるか否かを判断する（ステップＳＴ１３）。ステップＳＴ１３の判断にてＹＥＳ、すなわち、温度センサユニット５２ａで検知された検出素子ユニット４２の全検出素子の温度が、ステップＳＴ１によって設定された目標値であると判断する場合、コントローラ２６は、スキャンを実行する（ステップＳＴ５）。すなわち、図３を用いると、Ｘ線ＣＴ装置１が、スキャン外期間Ｔ１からスキャン期間Ｔ２に遷移する。

一方、ステップＳＴ１３の判断にてＮＯ、すなわち、温度センサユニット５２ａで検知された検出素子ユニット４２のいずれかの検出素子の温度が、ステップＳＴ１によって設定された目標値でないと判断する場合、コントローラ２６は、検出素子ユニット４２の全検出素子の温度が、ステップＳＴ１によって設定された目標値に到達するまで、検出素子ユニット４２の各検出素子の温度を制御する（ステップＳＴ１２）。

続いて、図８に示す第２のフローチャートを用いて第２実施形態のＸ線ＣＴ装置１Ａの動作を説明する。なお、図８に示すフローチャートにおいて、図４に示すフローチャートと同一ステップには同一符号を付して説明を省略する。

まず、Ｘ線ＣＴ装置１Ａのコントローラ２６は、検出素子ユニット４２の温度と、ＤＡＳ２４の仕事量及びヒータユニット３６の容量の組み合わせとを対応付けたテーブルを保存する（ステップＳＴ２１）。

図３に示すスキャン外期間Ｔ１では、コントローラ２６は、温度センサユニット５２ａで検出素子ユニット４２の温度を繰り返し検知する。温度センサユニット５２ａが複数の温度センサを有する場合は、検知される複数の温度の代表値、例えば平均値を検出素子ユニット４２の温度とすればよい。そして、コントローラ２６は、検知された検出素子ユニット４２の温度に対応するＤＡＳ２４の仕事量及びヒータユニット３６の容量の組み合わせをテーブルから取得する。コントローラ２６は、ステップＳＴ１によって設定された適正温度を目標値とし、取得された組み合わせに従ってＤＡＳ２４の仕事量及びヒータユニット３６の容量を調整する。すなわち、コントローラ２６は、検出素子ユニット４２の温度を制御する（ステップＳＴ２２）。例えば、ステップＳＴ２２では、ＤＡＳ２４の消費電力を操作変数として、検出素子ユニット４２の温度がＰＩＤ制御される。

第２実施形態のＸ線ＣＴ装置１Ａによると、コンパクト化されたヒータを用いる簡素な構造によって検出素子ユニット４２の温度制御を容易にすることでＣＴ画像の画質を向上させ、特に、Ｘ線検出器２２とＤＡＳ２４とを近接構造、又は一体化構造とする場合にも温度制御を応用できる。

なお、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１，１Ａは、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１，１Ａに開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１，１Ａ Ｘ線ＣＴ装置
１１ スキャナ装置
１２ 画像処理装置
２２ Ｘ線検出器
２４ ＤＡＳ
２６ コントローラ
３２ 温度センサ
３５ 冷却ファン
３６ ヒータ（ヒータユニット）
４１ コリメータ（コリメータユニット）
４２ 検出素子（検出素子ユニット）
５１ シンチレータ（シンチレータユニット）
５２ ＰＤ（ＰＤＡ）
５２ａ 温度センサユニット

Claims (13)

1. Ｘ線ＣＴ装置は、
   Ｘ線を発生するＸ線源と、
   前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線検出器の温度を検知する温度センサと、
   前記Ｘ線検出器からデータを収集するデータ収集装置と、
   非スキャン時に前記データ収集装置の仕事量を調整することで、前記Ｘ線検出器の温度を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 冷却ファンをさらに備え、
   前記制御部は、スキャン時に前記冷却ファンの風量を調整することで、前記Ｘ線検出器の温度を制御することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記制御部は、前記Ｘ線検出器の温度の目標値を設定し、前記非スキャン時に、前記Ｘ線検出器の温度が前記目標値となるように前記Ｘ線検出器の温度を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記制御部は、前記非スキャン時に、前記データ収集装置の収集動作を０から最大までの間で変化させ、前記データ収集装置の消費電力を調整することで、前記Ｘ線検出器の温度を制御することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記Ｘ線検出器はフォトダイオードを備え、
   前記温度センサは、前記フォトダイオードに備えることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記Ｘ線検出器及び前記データ収集装置を一体化構造とすることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記Ｘ線検出器を加熱するためのヒータをさらに備え、
   前記制御部は、前記非スキャン時に前記データ収集装置の仕事量と前記ヒータの容量とを調整することで、前記Ｘ線検出器の温度を制御することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記制御部は、前記Ｘ線検出器の温度と、前記データ収集装置の仕事量及び前記ヒータの容量の組み合わせとを対応付けたテーブルを基に、前記温度センサによって検知された温度に対応する前記組み合わせを取得し、前記取得された組み合わせに従って前記データ収集装置の仕事量と前記ヒータの容量とを調整することを特徴とする請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記Ｘ線検出器は一次元配列、又は二次元配列された複数のフォトダイオードを備え、
   前記ヒータを、前記複数のフォトダイオードの面方向に複数備えることを特徴とする請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
10. 前記温度センサを、前記複数のフォトダイオードの面方向に複数備え、
    前記制御部は、前記複数の温度センサによって検知された複数の温度に基づく前記Ｘ線検出器の温度分布に従って、前記データ収集装置の仕事量を、前記データ収集装置を構成するチップ毎に調整し、前記複数のヒータの容量を、前記複数のヒータのヒータ毎に調整することを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
11. 前記ヒータを前記Ｘ線検出器の内部に備え、
    前記Ｘ線検出器及び前記データ収集装置を一体化構造とすることを特徴とする請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
12. Ｘ線を発生するＸ線源と、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の温度を検知する温度センサと、前記Ｘ線検出器を加熱するためのヒータと、前記Ｘ線検出器からデータを収集するデータ収集装置と、を備えるＸ線ＣＴ装置の制御方法において、
    前記非スキャン時に前記データ収集装置の仕事量と前記ヒータの容量とを調整することで、前記Ｘ線検出器の温度を制御するステップ
    を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置の制御方法。
13. 前記ステップは、前記Ｘ線検出器の温度と、前記データ収集装置の仕事量及び前記ヒータの容量の組み合わせとを対応付けたテーブルを基に、前記温度センサによって検知された温度に対応する前記組み合わせを取得し、前記取得された組み合わせに従って前記データ収集装置の仕事量と前記ヒータの容量とを調整することを特徴とする請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置の制御方法。

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