JP2012187143A - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パイルアップ現象の発生を低減するＸ線コンピュータ断層撮影装置を、発熱量、サイズ、コストの増大なしに提供すること。
【解決手段】本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１は、Ｘ線を発生するＸ線発生部と、Ｘ線発生部から発生され、被検体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出器と、複数のＸ線検出素子からの出力に基づいてＸ線の個数をカウントするものであり、複数のＸ線検出素子の数より少ない複数のカウンタと、複数のＸ線検出素子と複数のカウンタとの間に設けられ、複数のＸ線検出素子に対する複数のカウンタの接続を切り換える接続切換部と、複数のカウンタからの出力に基づいて医用画像を再構成する再構成部と、を具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、カウンタを有するＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。

従来、Ｘ線検出器から出力されるＸ線のフォトン数に基づいて、被検体に関する画像を再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：以下Ｘ線ＣＴ装置と呼ぶ）がある。最低限必要な分解能を達成できるサイズの複数のＸ線検出素子（例えば、図６）は、複数のカウンタとそれぞれ接続されている。このような接続のもとでＸ線検出素子に入射するＸ線のフォトン数が多くなると、図７に示すように電荷パルス同士が、時間的に重なる場合（以下パイルアップ現象と呼ぶ）がある。パイルアップ現象は、各電荷パルスの弁別を困難にし、フォトン数の計数もれを生ずる。また、電荷出力がオーバーフロー出力を超えると、フォトン数が未計数となる。フォトン数が正確に計数されないと、再構成画像においてアーチファクトが発生する。

パイルアップ現象を生じさせないように被検体への照射線量を減少させると、再構成画像にフォトンノイズが現れる。十分なＳ／Ｎ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ：信号対雑音比）を確保するためには、撮影時間を長くする必要がある。撮影時間の延長は、被検体及び操作者への負担となる。

また、パイルアップ現象を生じさせないためにＸ線検出素子を細分化すると、以下の問題が発生する。Ｘ線検出素子の数の増大に伴ってＸ線検出素子に接続されるカウンタが増えること（例えば図８）により、従来に比べて発熱量が増加する。加えてカウンタの増加に伴って、コストが増大する。カウンタの数の増加により、サイズが従来に比べて大きくなる。これにより、Ｘ線ＣＴ装置への実装が困難となる。

目的は、パイルアップ現象の発生を低減するＸ線コンピュータ断層撮影装置を、発熱量、サイズ、コストの増大なしに提供することにある。

本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１は、Ｘ線を発生するＸ線発生部と、前記Ｘ線発生部から発生され、被検体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出器と、前記複数のＸ線検出素子からの出力に基づいて前記Ｘ線の個数をカウントするものであり、前記複数のＸ線検出素子の数より少ない複数のカウンタと、前記複数のＸ線検出素子と前記複数のカウンタとの間に設けられ、前記複数のＸ線検出素子に対する前記複数のカウンタの接続を切り換える接続切換部と、前記複数のカウンタからの出力に基づいて医用画像を再構成する再構成部と、を具備する。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係り、１つのカウンタに接続可能な複数のＸ線検出素子を、接続切換部とともに示す図である。 図３は、第１の実施形態に係り、カウンタからの出力に基づいて、複数のＸ線検出素子に対する複数のカウンタの接続を切り換える手順の一例を示すフローチャートである。 図４は、第１の実施形態の第１の変形例に係り、被検体のスキャン情報に基づいて、複数のＸ線検出素子に対する複数のカウンタの接続を切り換える手順の一例を示すフローチャートである。 図５は、第１の実施形態の第２の変形例に係り、カウンタから出力されたカウント数を補正する手順の一例を示すフローチャートである。 図６は、従来のフォトンカウンティング回路を示す図である。 図７は、パイルアップ現象の一例を示す模式図である。 図８は、従来の細分化された複数のＸ線検出素子を、複数のカウンタとともに示す図である。

Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：以下Ｘ線ＣＴ装置と呼ぶ）の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、Ｘ線ＣＴ装置には、Ｘ線管とＸ線検出器とが一体として被検体の周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ−Ｔｙｐｅ、リング状にアレイされた多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ−Ｔｙｐｅ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。また、画像を再構成するには被検体の周囲一周、３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋ファン角度分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式に対しても本実施形態へ適用可能である。また、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。本実施形態においては、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も適用可能である。ここでは、一管球型として説明する。

なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。第１の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１は、高電圧発生部５、ガントリ７、カウンタモニタ部９、接続決定部１１、スキャン情報記憶部１３、切換制御部１５、補正データ記憶部１７、補正部１９、投影データ発生部２１、再構成部２３、画像記憶部２４、インターフェース２５、表示部２７、入力部２９、制御部３１を有する。

高電圧発生部５は、Ｘ線管７１の陽極ターゲットと陰極フィラメントとの間に高電圧を印加するための図示していない高電圧電源と、Ｘ線管７１の陰極フィラメントにフィラメント電流を供給するための図示していないフィラメント電流発生器とを有する。

ガントリ７には、回転支持機構が収容される。回転支持機構は、回転リング７３と、回転軸Ｚを中心として回転自在に回転リング７３を支持するリング支持機構と、リングの回転を駆動する駆動部７９とを有する。回転リング７３には、Ｘ線管７１と、２次元アレイ型または多列型とも称されるＸ線検出器７５が搭載される。撮影又はスキャンに際しては、ガントリ７におけるＸ線管７１とＸ線検出器７５との間の円筒形の撮影領域７１９内に、被検体Ｐが天板３１に載置され挿入される。Ｘ線検出器７５の出力には、接続切換部７５３が接続される。接続切換部７５３の出力には複数のカウンタ７５７が接続される。

Ｘ線管７１は、高電圧発生部５からスリップリング８１を経由して電圧の印加（以下、管電圧と呼ぶ）およびフィラメント電流の供給を受けて、Ｘ線の焦点７１５からＸ線を放射する。Ｘ線の焦点７１５から放射されたＸ線は、Ｘ線管７１のＸ線放射窓に取り付けられた図示していないコリメーターユニットにより、例えばコーンビーム形（角錐形）に整形される。Ｘ線の放射範囲７１７は、点線で示されている。Ｘ軸は、回転軸Ｚと直交し、放射されるＸ線の焦点７１５を通る直線である。Ｙ軸は、Ｘ軸および回転軸Ｚと直交する直線である。本実施形態におけるＸ線管７１は、回転陽極型のＸ線管であるとする。なお、固定陽極型のＸ線管以外の他の型のＸ線管でも本実施形態に適用可能である。以下、高電圧発生部５とＸ線管７１とを合わせて、Ｘ線発生部と呼ぶ。

Ｘ線検出器７５は、回転軸Ｚを挟んでＸ線管７１に対峙する位置およびアングルで取り付けられる。Ｘ線検出器７５は、複数のＸ線検出素子を有する。複数のＸ線検出素子各々には、入射するＸ線の方向性を絞るコリメータが取り付けられる。複数のＸ線検出素子各々は、Ｘ線管７１から発生され、被検体を透過したＸ線を検出する。複数のＸ線検出素子各々からの出力は、接続切換部７５３とアンプとを介してカウンタ７５７に出力される。

接続切換部７５３は、複数のＸ線検出素子にそれぞれ接続された複数のスイッチを有する。なお、接続切換部７５３は、複数のＸ線検出素子に接続されたマルチプレクサ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｏｒ）であってもよい。接続切換部７５３は、後述する切換制御部１５からの出力に従って、複数のＸ線検出素子に対する複数のカウンタの接続を切り換える。複数のＸ線検出素子に対する複数のカウンタの接続に関する具体的な切り換えについては、切換制御部１５で詳述する。アンプは、複数のカウンタ各々に入力される前の信号を増幅する。

カウンタは、Ｘ線検出素子からの出力に基づいて、被検体を透過したＸ線の個数をカウントする。複数のカウンタは、複数のＸ線検出素子の数より少ない。複数のカウンタ各々は、図示していない波高弁別器（または比較器でもよい）を有する。アンプから出力された信号は、波高弁別器に入力される。波高弁別器は、指定された値を超える振幅をもつ入力信号がきたときにのみ，特定の出力パルスを発生する。カウンタは、波高弁別器により出力されたパルスをカウントする。カウンタは、Ｘ線検出器７５に入射したＸ線のフォトン数（以下、カウント数と呼ぶ）を、後述する補正部１９または投影データ発生部２１へ出力する。

以下、説明の便宜上、１つのカウンタに接続されるアンプおよび接続切換部７５３と、接続切換部７５３を介して１つのカウンタに接続可能な複数のＸ線検出素子と、この複数のＸ線検出素子に取り付けられたコリメータとを有するモジュールを、Ｘ線検出モジュールと呼ぶ。一つのＸ線検出モジュールにおけるカウンタの数は、複数のＸ線検出素子の数に比べて少ない。また、Ｘ線検出モジュールにおけるＸ線検出素子の大きさは、従来のＸ線検出素子の大きさに比べて小さい。また、本実施形態のおけるＸ線検出モジュールの大きさは、最低限必要な空間的な分解能を有する大きさとする。

図２は、Ｘ線検出モジュールの一例を、１つのカウンタに接続可能な複数のＸ線検出素子と接続切換部７５３とともに示す図である。Ｘ線検出モジュール各々は、例えば図２に示すような構造を有するとする。図２におけるｄはＸ線検出モジュールピッチであり、ｄ’は細分化検出素子ピッチを示す。Ｘ線検出モジュールピッチｄは、最低限必要な空間的な分解能に関するピッチである。細分化検出素子ピッチｄ’は、例えば、図２に示すようにＸ線検出モジュールピッチｄの３分の１（ｄ＝３×ｄ’）である。なお、細分化検出素子ピッチｄ’は、Ｘ線検出モジュールピッチｄ未満（ｄ’＜ｄ）であって、パイルアップ現象を低減させる任意の長さで設定可能である。

図２における複数のＸ線検出素子（７５１１乃至７５１９）のうち少なくともひとつからの出力は、接続切換部７５３における複数のスイッチ（図２中にＳＷと表示）を介して、アンプ７５５に入力される。アンプ７５５からの出力は、カウンタ７５７に入力される。なお、７５１１乃至７５１９のＸ線検出素子とカウンタ７５７との間に設けられる接続切換部７５３は、マルチプレクサであってもよい。接続切換部７５３は、後述する切換制御部１５の制御により、複数のＸ線検出素子（７５１１乃至７５１９）に対するカウンタへの接続を、図示していないグランドまたはバイアス電源への接続に切り換える。切り換えられる接続の決定については、接続決定部１１で説明する。以下、Ｘ線検出モジュール７５１は図２の構造を有するものとして、説明を行う。

なお、以下では、単一のＸ線検出モジュール７５１が単一のチャンネルを構成しているものとして説明する。複数のＸ線検出モジュールは、回転軸Ｚに直交し、かつ放射されるＸ線の焦点７１５を中心として、この中心から１チャンネル分のＸ線検出モジュールの受光部中心までの距離を半径とする円弧方向（チャンネル方向）とＺ方向との２方向に関して２次元状に配列される。なお、Ｘ線検出器７５は、複数のＸ線検出モジュールを１列に配列して構成されてもよい。このときＸ線検出モジュール各々は、上記チャンネル方向に沿って略円弧方向に１次元状に配列される。なお、２次元状の配列は、上記チャンネル方向に沿って１次元状に配列された複数のＸ線検出モジュールを、スライス方向に関して複数列並べて構成されてもよい。２次元状のＸ線検出モジュールの配列を有するＸ線検出器７５は、略円弧方向に１次元状に配列される複数の上記Ｘ線検出モジュールをスライス方向に関して複数列並べて構成してもよい。

カウンタモニタ部９は、Ｘ線検出器７５におけるカウンタ７５７の出力をモニタする。具体的には、カウンタモニタ部９は、カウンタ７５７から出力されるカウント数を、後述する接続決定部１１に出力する。

スキャン情報記憶部１３は、被検体に関するスキャン情報を記憶する。スキャン情報とは、例えば、被検体に関する過去のＣＴスキャンにおいて決定された複数の接続パターンである。この複数の接続パターンは、コーン角とチャンネル番号とにより、複数のＸ線検出モジュールとそれぞれ対応付けられている。また、この複数の接続パターンは、ビューアングルごとに異なっていてもよい。ビューアングルは、Ｘ線管７１が回転軸Ｚを中心として周回する円軌道の各位置を、回転軸Ｚから鉛直上向きにおける円軌道の最上部を０°として３６０°の範囲の角度で表したものである。なお、スキャン情報記憶部１３は、被検体に対してＣＴスキャンが実行される前に撮影されたスキャノグラムに対応する接続パターン、またはスキャノグラムに基づいて決定された複数の管電圧の変更パターンに対応する接続パターンを記憶してもよい。また、スキャン情報記憶部１３は、被検体のスキャン情報として、被検体の撮影部位と接続パターンとの対応表を記憶してもよい。

接続決定部１１は、カウントモニタ部９からの出力に基づいて、複数のＸ線検出素子（７５１１乃至７５１９）に対するカウンタ７５７の接続のうち切り換えられる接続を決定する。接続決定部１１は、決定された接続に対応する切換信号を、後述する切換制御部１５に出力する。切換信号とは、例えば、Ｘ線検出素子に対するカウンタの接続を、Ｘ線検出素子に対するグランドまたはバイアス電源の接続に切り換える信号である。具体的には、接続決定部１１は、切り換えられる接続を決定するための複数の閾値を記憶する。複数の閾値は、カウント数に関する値である。接続決定部１１は、複数の閾値のうち最近接な２つの閾値により定まる範囲に対応する接続（以下接続パターンと呼ぶ）を記憶する。

以下、一例として２種類の接続パターンを、図２を参照して説明する。また、２種類の接続パターンを決定するための複数の閾値は、第１閾値、第２閾値の２種類であるとする。第１閾値は第２閾値より小さいものとする（第１閾値＜第２閾値）。なお、複数の閾値および複数の接続パターンは、後述する入力部２９を介して操作者により設定可能である。また、接続決定部１１は、複数の閾値による複数の範囲と複数の接続パターンとの対応表を記憶してもよい。

１つめの接続パターンは、７５１１、７５１３、７５１５、７５１７、７５１９のＸ線検出素子をカウンタ７５７へ接続し、７５１２、７５１４、７５１６、７５１８のＸ線検出素子を図示していないグランドまたはバイアス電源へ接続する接続パターン（以下、第１接続パターンと呼ぶ）である。具体的には、第１接続パターンは、７５１１乃至７５１９のＸ線検出素子をカウンタ７５７と接続した状態において、カウンタ７５７から出力されるカウント数が第１閾値以上第２閾値未満であるとき（第１閾値≦カウント数＜第２閾値）に適用される接続パターンである。このとき、接続決定部１１は、７５１１乃至７５１９のＸ線検出素子に対するカウンタ７５７の接続のうち、７５１２、７５１４、７５１６、７５１８のＸ線検出素子に対するカウンタ７５７の接続を、切り換えられる接続として決定する。接続決定部１１は、決定された接続に対応する切換信号を、後述する切換制御部１５に出力する。

なお、第１接続パターンは、７５１２、７５１４、７５１５、７５１６、７５１８のＸ線検出素子をカウンタ７５７へ接続し、７５１１、７５１３、７５１７、７５１９のＸ線検出素子を図示していないグランドまたはバイアス電源へ接続する接続パターンであってもよい。第１閾値は、例えば、７５１１乃至７５１９のＸ線検出素子をカウンタ７５７と接続した状態において、カウンタ７５７の出力がパイルアップ現象を引き起こす値とする。なお、第１閾値は、７５１１乃至７５１９のＸ線検出素子をカウンタ７５７と接続した状態において、カウンタ７５７の出力がオーバーフローを引き起こす値としてもよい。

２つめの接続パターンは、７５１５のＸ線検出素子をカウンタ７５７へ接続し、７５１１、７５１２、７５１３、７５１４、７５１６、７５１７、７５１８、７５１９のＸ線検出素子を図示していないグランドまたはバイアス電源へ接続する接続パターン（以下、第２接続パターンと呼ぶ）である。具体的には、第２接続パターンは、７５１１乃至７５１９のＸ線検出素子をカウンタ７５７と接続した状態、または７５１１、７５１３、７５１５、７５１７、７５１９のＸ線検出素子をカウンタ７５７と接続した状態において、カウンタ７５７から出力されるカウント数が第２閾値以上であるとき（第２閾値≦カウント数）に適用される接続パターンである。このとき、接続決定部１１は、７５１１乃至７５１９のＸ線検出素子に対するカウンタ７５７の接続のうち、７５１１、７５１２、７５１３、７５１４、７５１６、７５１７、７５１８、７５１９のＸ線検出素子に対するカウンタ７５７の接続を、切り換えられる接続として決定する。また、接続決定部１１は、７５１１、７５１３、７５１５、７５１７、７５１９のＸ線検出素子に対するカウンタ７５７の接続のうち、７５１１、７５１３、７５１７、７５１９のＸ線検出素子に対するカウンタ７５７の接続を、切り換えられる接続として決定する。接続決定部１１は、決定された接続に対応する切換信号を、後述する切換制御部１５に出力する。

第２閾値は、７５１１、７５１３、７５１５、７５１７、７５１９のＸ線検出素子をカウンタ７５７と接続した状態において、カウンタ７５７の出力がパイルアップ現象を引き起こす値とする。なお、第２閾値は、７５１１、７５１３、７５１５、７５１７、７５１９のＸ線検出素子をカウンタ７５７と接続した状態において、カウンタ７５７の出力がオーバーフローを引き起こす値としてもよい。

接続決定部１１は、７５１１、７５１３、７５１５、７５１７、７５１９のＸ線検出素子をカウンタ７５７と接続した状態、または７５１５のＸ線検出素子をカウンタ７５７と接続した状態において、カウンタ７５７から出力されるカウント数が第１閾値未満であった場合（カウント数＜第１閾値）、７５１１乃至７５１９のＸ線検出素子をカウンタ７５７に接続する切換信号を後述する切換制御部１５に出力する。接続決定部１１は、７５１５のＸ線検出素子をカウンタ７５７と接続した状態において、カウンタ７５７から出力されるカウント数が第１閾値以上第２閾値未満であった場合（第１閾値≦カウント数＜第２閾値）、Ｘ線検出素子に対するカウンタ７５７の接続を第１接続パターンに一致させるための切換信号を、後述する切換制御部１５に出力する。

接続決定部１１は、スキャン情報記憶部１３に記憶された被検体のスキャン情報に基づいて、複数のＸ線検出素子（７５１１乃至７５１９）に対するカウンタ７５７の接続のうち切り換えられる接続を決定する。接続決定部１１は、決定された接続に対応する切換信号を、切換制御部１５に出力する。

具体的には、接続決定部１１は、後述する入力部２９を介して入力された被検体の情報に基づいて、スキャン情報記憶部１３から被検体のスキャン情報を読み出す。以下、説明を簡単にするために、読み出される被検体のスキャン情報は、被検体に関する過去のＣＴスキャンにおいて決定された複数の接続パターンであるとする。接続決定部１１は、読み出された複数の接続パターンに基づいて、ビューアングルごと切り換えられる接続を決定する。接続決定部１１は、決定された接続に対応する切換信号を、ビューアングルと対応付けて後述する切換制御部１５に出力する。

切換制御部１５は、接続決定部１１で決定された接続パターンに対応する接続の切換信号に基づいて、接続切換部７５３を制御する。具体的には、切換制御部１５は、Ｘ線検出素子に対するカウンタ７５７の接続を接続パターンに一致させるために、接続切換部７５３による切り換えを制御する。なお、切り換えられる接続がビューアングルごとに決定されている場合、切換制御部１５は、ビューアングルごとに接続切換部７５３による切り換えを制御する。

補正データ記憶部１７は、複数のＸ線検出素子各々に対応する補正データ（以下、素子補正データと呼ぶ）を記憶する。補正データ記憶部１７は、複数の接続パターン各々に対応する補正データ（以下、パターン補正データと呼ぶ）を記憶する。素子補正データは、Ｘ線検出素子各々の出力特性に関する偏差を補正するためのデータである。素子補正データは、Ｘ線検出素子各々と対応付けられている。具体的には、素子補正データは、対応するＸ線検出素子各々の校正データおよびコリメータの影響などに基づいて設定される。なお、補正データ記憶部１７は、複数の閾値による範囲各々と補正データとの対応表を記憶してもよい。

パターン補正データは、接続決定部１１に記憶された複数の接続パターン各々に対応付けられている。例えば、補正データ記憶部１７は、第１、第２接続パターンにそれぞれ対応する第１、第２パターン補正データを記憶する。具体的には、第１パターン補正データは、第１接続パターンにおいてカウンタ７５７と接続されたＸ線検出素子の面積に対する７５１１乃至７５１９のＸ線検出素子の面積の和の比（以下、第１面積比と呼ぶ）である。第１面積比は、図２により９／５となる。なお、第１パターン補正データは、第１面積比（９／５）に、第１接続パターンにおいてカウンタ７５７と接続された複数のＸ線検出素子各々の校正データ、およびＸ線検出素子各々のコリメータの影響などを付加した値としてもよい。

第２パターン補正データは、第２接続パターンにおいてカウンタ７５７と接続されたＸ線検出素子の面積に対する７５１１乃至７５１９のＸ線検出素子の面積の和の比（以下、第２面積比と呼ぶ）である。第２面積比は、図２により９／１となる。なお、第２パターン補正データは、第２面積比（９／１）に、第２接続パターンにおいてカウンタ７５７と接続されたＸ線検出素子の校正データ、およびＸ線検出素子各々のコリメータの影響などを付加した値としてもよい。

補正部１９は、複数のカウンタに接続された複数のＸ線検出素子各々に対応する素子補正データに基づいて、この複数のカウンタから出力されたカウント数を補正する。以下、説明を簡単にするために、図２を参照して説明する。例えば、Ｘ線検出モジュール７５１には、第１接続パターンが適用されているものとする。すなわち、カウンタ７５７に接続されているＸ線検出素子は、７５１１、７５１３、７５１５、７５１７、７５１９のＸ線検出素子である。また、Ｘ線検出素子７５１１、７５１３、７５１５、７５１７、７５１９にそれぞれ対応する複数の素子補正データを、第１、第２、第３、第４、第５素子補正データと呼ぶ。補正部１９は、カウンタ７５７から出力されたカウント数を、第１乃至第５素子補正データを用いて補正する。

なお、補正部１９は、複数のＸ線検出モジュール各々に適用されている接続パターンに対応するパターン補正データを用いて、複数のＸ線検出モジュール各々におけるカウンタから出力されたカウント数を補正してもよい。以下、説明を簡単にするために、図２を参照して説明する。例えば、Ｘ線検出モジュール７５１に第１接続パターンが適用されている場合、補正部１９は、カウンタ７５７から出力されたカウント数に、第１パターン補正データ（９／５）をかける。これにより、７５１１乃至７５１９のＸ線検出素子がカウンタ７５７に接続されたときに期待されるカウント数が、算出される。Ｘ線検出モジュール７５１に第２接続パターンが適用されている場合、補正部１９は、Ｘ線検出モジュール７５１から出力されたカウント数に、第２パターン補正データ（９／１）をかける。これにより、７５１１乃至７５１９のＸ線検出素子がカウンタ７５７に接続されたときに期待されるカウント数が、算出される。

なお、補正部１９は、補正データ記憶部１７に記憶された補正データに基づいて、後述する投影データ発生部２１で発生された投影データを補正してもよい。

投影データ発生部２１は、補正部１９から出力されたカウント数またはカウンタ７５７から出力されたカウント数に基づいて、投影データを発生する。具体的には、投影データ発生部２１は、カウント数に対して前処理を施すことにより、投影データを発生する。投影データとは、再構成処理直前のデータ（生データ（Ｒａｗ ｄａｔａ））であり、被検体を透過したＸ線の強度に応じたデータ値の集合である。投影データは、データ収集したときにビューアングルを表すデータと関連付けられて、磁気ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリを備えた図示していない記憶部に記憶される。ここでは説明の便宜上、ワンショットで略同時に収集したビューアングルが同一である全チャンネルにわたる一揃いの投影データを、投影データセットと称する。なお、投影データセットの各チャンネルに対する投影データは、ビューアングル、コーン角、チャンネル番号によって識別される。

再構成部２３は、ビューアングルが３６０°又は１８０°＋ファン角度の範囲内の投影データセットに基づいて、略円柱形の３次元画像を再構成する。

画像記憶部２４は、再構成部２３により発生されたボリュームデータを記憶する。画像記憶部２４は、図示していない画像処理部により発生された被検体の断面画像を記憶する。

インターフェース２５は、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１と電子的通信回線（以下ネットワークと呼ぶ）とを接続する。ネットワークには、図示していない放射線部門情報管理システムと病院情報システムとが接続されてもよい。

表示部２７は、再構成部２３で再構成された画像、画像記憶部２４に記憶された画像、Ｘ線コンピュータ断層撮影のために設定される条件などを表示する。

入力部２９は、操作者が所望するＸ線コンピュータ断層撮影の撮影条件、および被検体の情報などを入力する。具体的には、入力部２９は、操作者からの各種指示・命令・情報・選択・設定を本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１に取り込む。入力部２９は、図示しないが、関心領域の設定などを行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード等を有する。入力部２９は、表示画面上に表示されるカーソルの座標を検出し、検出した座標を制御部３１に出力する。なお、入力部２９は、表示画面を覆うように設けられたタッチパネルでもよい。この場合、入力部２９は、電磁誘導式、電磁歪式、感圧式等の座標読み取り原理でタッチ指示された座標を検出し、検出した座標を制御部３１に出力する。なお、入力部２９は、接続決定部１１で用いられる複数の閾値および複数の接続パターンを入力することも可能である。

制御部３１は、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１の中枢として機能する。制御部３１は、図示していないＣＰＵとメモリとを備える。制御部３１は、図示していない記憶部に記憶された検査スケジュールデータと制御プログラムとに基づいて、Ｘ線コンピュータ断層撮影のために図示していない寝台部および架台部と、高電圧発生部５を制御する。具体的には、制御部３１は、入力部２９から送られてくる操作者の指示や画像処理の条件などの情報を、一時的に図示していないメモリに記憶する。制御部３１は、メモリに一時的に記憶されたこれらの情報に基づいて、寝台部及び架台部と、高電圧発生部５を制御する。制御部３１は、所定の画像発生・表示等を実行するための制御プログラムを、図示していない記憶部から読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・処理等を実行する。

次に、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１において、図３に示すフローチャートを参照しながら、カウントモニタ部９の出力に基づいて、複数のＸ線検出素子に対する複数のカウンタの接続を切り換える機能（以下第１切換機能と呼ぶ）の動作について説明する。以下説明を簡単にするために、接続決定部１１に記憶された接続パターンは第１、第２接続パターンとし、接続決定部１１に記憶された複数の閾値は、第１、第２閾値とする。以下の説明は、複数のＸ線検出モジュールのうちひとつのＸ線検出モジュール７５１について行う。

本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１による被検体に対するスキャンに先立って、操作者は、入力部２９にて患者情報の入力、スキャン条件などの設定や更新を行う。これらの設定や更新は、図示していない記憶部に保存される。これらの入力／選択／設定が終了したならば、制御部３１がスキャンを実行する（ステップＳａ１）。スキャンの開始時において、Ｘ線検出モジュール７５１における７５１１乃至７５１９のＸ線検出素子は、カウンタ７５７に接続されているものとする。カウンタ７５７からカウント数が出力される（ステップＳａ２）。スキャンが終了されるまで、以下のステップＳａ４乃至ステップＳａ１０の処理が、複数のＸ線検出モジュール各々に対してカウンタの出力ごとに繰り返される（ステップＳａ３）。

出力されたカウント数は、第１閾値と比較される（ステップＳａ４）。出力されたカウント数が第１閾値未満であれば（カウント数＜第１閾値）、第１閾値未満のカウント数を出力したＸ線検出モジュール７５１における全てのＸ線検出素子（例えば、７５１１乃至７５１９のＸ線検出素子）は、カウンタ７５７と接続される（ステップＳａ５）。

出力されたカウント数が第１閾値以上第２閾値未満である場合（第１閾値≦カウント数＜第２閾値）（ステップＳａ６）、第１接続パターンに基づいて、切り換えられる接続が決定される（ステップＳａ７）。例えば、ステップＳａ７の処理前に、Ｘ線検出モジュール７５１における７５１１乃至７５１９のＸ線検出素子がカウンタ７５７に接続されている場合、切り換えられる接続は、７５１２、７５１４、７５１６、７５１８のＸ線検出素子に対するカウンタの接続である。

出力されたカウント数が第２閾値以上の場合（第２閾値≦カウント数）（ステップＳａ６）、第２接続パターンに基づいて、切り換えられる接続が決定される（ステップＳａ８）。例えば、ステップＳａ８の処理前に、Ｘ線検出モジュール７５１における７５１１乃至７５１９のＸ線検出素子がカウンタ７５７に接続されている場合、切り換えられる接続は、７５１１、７５１２、７５１３、７５１４、７５１６、７５１７、７５１８、７５１９のＸ線検出素子に対するカウンタの接続である。決定された接続が、カウンタへの接続から、グランドまたはバイアス電源への接続に切り換えられる（ステップＳａ９）。

（第１の変形例）
第１の実施形態との相違は、被検体に関するスキャン情報に基づいて、切り換えられる接続を決定することである。本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１において、図４に示すフローチャートを参照しながら、被検体のスキャン情報に基づいて、複数のＸ線検出素子に対する複数のカウンタの接続を切り換える機能（以下、第２切換機能と呼ぶ）の動作について説明する。以下の説明は、複数のＸ線検出モジュールのうちひとつのＸ線検出モジュール７５１について行う。

操作者は、入力部２９を介して、被検体に関する情報を入力する。なお、被検体に関する情報は、ネットワークを介して、放射線部門情報管理システムまたは病院情報システムから転送されてもよい。本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１による被検体に対するスキャンに先立って、被検体に関するスキャン情報が、入力された被検体の情報に基づいて、スキャン情報記憶部１３から読み出される（ステップＳｂ１）。読み出された被検体に関するスキャン情報は、被検体に関する過去のＣＴスキャンにおいて決定された複数の接続パターンであるとする。複数の接続パターンは、複数のビューアングルにそれぞれ対応する。

読み出されたスキャン情報に基づいて、ビューアングルごとに切り換えられる接続が決定される（ステップＳｂ２）。ステップＳｂ２の処理の後、スキャンが開始される（ステップＳｂ３）。決定された接続が、接続切換部７５３により、ビューアングルと対応付けて切り換えられる（ステップＳｂ４）。なお、ビューアングル間で切り換えられる接続がない場合、ステップＳｂ４は省略されてもよい。接続が切り換えられるとＸ線管７１からＸ線が放射され、Ｘ線検出モジュール７５１のカウンタ７５７からカウント数が出力される（ステップＳｂ５）。スキャンが終了されなければ、ビューアングルは所定の角度だけ回転させられる。スキャンが終了するまで、ステップＳｂ４およびステップＳｂ５の処理が繰り返される（ステップＳｂ６）。

（第２の変形例）
第１の実施形態および第１の変形例との相違は、第１の実施形態および第１の変形例において出力されたカウント数に対して、補正を実行することにある。本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１において、図５に示すフローチャートを参照しながら、カウンタ７５７から出力されたカウント数を、素子補正データまたはパターン補正データに基づいて補正する機能（以下、素子補正機能と呼ぶ）の動作について説明する。以下の説明は、複数のＸ線検出モジュールのうちひとつのＸ線検出モジュール７５１について行う。

スキャン開始後、Ｘ線検出モジュール７５１におけるカウンタ７５７からカウント数が出力される（ステップＳｃ１）。カウント数の出力に関するＸ線検出素子に対応する素子補正データが、補正データ記憶部１７から読み出される（ステップＳｃ２）。例えば、カウント数の出力に関する複数のＸ線検出素子が７５１１、７５１３、７５１５、７５１７、７５１９のＸ線検出素子である場合、７５１１、７５１３、７５１５、７５１７、７５１９のＸ線検出素子にそれぞれ対応する素子補正データが、補正データ記憶部１７から読み出される。なお、複数のＸ線検出モジュール各々に適用された接続パターンに対応するパターン補正データが、補正データ記憶部１７から読み出されてもよい。読み出された素子補正データを用いて、出力されたカウント数は補正される（ステップＳｃ３）。なお、パターン補正データが補正データ記憶部１７から読み出された場合、読み出されたパターン補正データを乗ずることにより、出力されたカウント数は補正される。

以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態におけるＸ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、カウンタ７５７からの出力と複数の閾値とに基づいて決定された接続を、切り換えることができる。また、被検体のスキャン情報に基づいて決定された接続を、切り換えることができる。これにより、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、パイルアップ現象およびオーバーフロー出力を低減させることができる。加えて、Ｘ線検出素子の細分化に伴うカウンタの増大が抑えられることにより、発熱量、サイズおよびコストの増大を抑制することができる。これらのことから、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置への実装が容易となる。また、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、カウンタ７５７からの出力を、複数のＸ線検出素子が複数のカウンタにそれぞれ接続されることにより期待されるカウント数に補正することができる。これにより、最低限必要な空間的な分解能を達成することができる。

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１…Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、５…高電圧発生部、７…ガントリ、９…カウントモニタ部、１１…接続決定部、１３…スキャン情報記憶部、１５…切換制御部、１７…補正データ記憶部、１９…補正部、２１…投影データ発生部、２３…再構成部、２４…画像記憶部、２５…インターフェース、２７…表示部、３１…天板、７１…Ｘ線管、７３…回転リング、７５…Ｘ線検出器、７９…駆動部、８１…スリップリング、７１５…Ｘ線の焦点、７１７…Ｘ線の放射範囲、７１９…撮影領域、７５１…Ｘ線検出モジュール、７５３…接続切換部、７５５…アンプ、７５７…カウンタ、７５１１…Ｘ線検出素子、７５１２…Ｘ線検出素子、７５１３…Ｘ線検出素子、７５１４…Ｘ線検出素子、７５１５…Ｘ線検出素子、７５１６…Ｘ線検出素子、７５１７…Ｘ線検出素子、７５１８…Ｘ線検出素子、７５１９…Ｘ線検出素子

Claims (6)

1. Ｘ線を発生するＸ線発生部と、
   前記Ｘ線発生部から発生され、被検体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出器と、
   前記複数のＸ線検出素子からの出力に基づいてＸ線の強度に応じたフォトン数をカウントするものであり、前記複数のＸ線検出素子の数より少ない複数のカウンタと、
   前記複数のＸ線検出素子と前記複数のカウンタとの間に設けられ、前記複数のＸ線検出素子に対する前記複数のカウンタの接続を切り換える接続切換部と、
   前記複数のカウンタからの出力に基づいて医用画像を再構成する再構成部と、
   を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
2. 前記複数のカウンタの出力をモニタするカウンタモニタ部と、
   前記カウンタモニタ部の出力に従って前記接続切換部を制御する切換制御部と、
   をさらに具備する請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
3. 前記カウントモニタ部の出力に基づいて、前記複数のカウンタの接続のうち切り換えられる接続を決定する接続決定部とをさらに具備し、
   前記切換制御部は、前記決定された接続を切り換えるために前記接続切換部を制御する請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
4. 前記被検体に関するスキャン情報を記憶するスキャン情報記憶部と、
   前記被検体に関するスキャン情報に従って前記接続切換部を制御する切換制御部と、
   をさらに具備する請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
5. 前記記憶されたスキャン情報に基づいて、前記複数のカウンタの接続のうち切り換えられる接続を決定する接続決定部とをさらに具備し、
   前記切換制御部は、前記決定された接続を切り換えるために前記接続切換部を制御する請求項４記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
6. 前記複数のＸ線検出素子各々に対応する補正データを記憶する補正データ記憶部と、
   前記複数のカウンタに接続された複数のＸ線検出素子各々に対応する前記補正データを用いて、前記複数のカウンタの出力を補正する補正部と、
   をさらに具備する請求項１乃至５記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。

Images