JP2015107235A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体に照射されたＸ線のエネルギースペクトルを得ることができるＸ線ＣＴ装置を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０は、Ｘ線管２１から照射されて被検体Ｐを透過したＸ線を検出する第１Ｘ線検出部２３１と、シンチレータとシリコンフォトマルチプライヤとにより構成され、Ｘ線管２１から入射したＸ線を光子として検知することにより、入射したＸ線のエネルギーに応じた信号を出力する第２Ｘ線検出部２３２と、第２Ｘ線検出部２３２の出力信号にもとづいて第２Ｘ線検出部２３２に入射したＸ線のエネルギーと強度との関係を求め、求めた関係にもとづいてＸ線管２１から照射されたＸ線のエネルギースペクトルを取得するエネルギースペクトル取得部と、を備えたものである。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置においてＸ線管の管電圧が変化すると、被検体に照射されるＸ線のエネルギースペクトルが変化する。たとえば、いわゆるデュアルエナジー撮影ができるように構成されたＸ線ＣＴ装置は、スキャン中にＸ線管電圧を低い電圧（たとえば８０ｋＶなど）と高い電圧（たとえば１４０ｋＶなど）とで高速に切り替えつつ撮影を行う。デュアルエナジー撮影可能に構成されたＸ線ＣＴ装置によれば、異なるエネルギースペクトルを持ったＸ線ビームによる画像を取得することができるため、被検体の構成元素の違いを映像化することができ、たとえば石灰化した組織部と造影剤による血管の像を分離することができる。

そこで、この種のデュアルエナジー撮影可能に構成されたＸ線ＣＴ装置においてデュアルエナジー撮影を行う際に、ビューごとに大まかなＸ線エネルギー情報を取得する技術が提案されている。この技術では、１または複数ビューごとに８０ｋＶおよび１４０ｋＶに管電圧を切り替えてＸ線を照射しつつ、シンチレータとフォトダイオードとを組合せてなる一般的なシンチレータ型（積和型）検出器またはＣｄＴｅを用いた光子計数型半導体検出器により、ビューごとにおおまかにＸ線エネルギー情報を取得する。

具体的には、Ｘ線エネルギーの閾値として、８０ｋＶ、１４０ｋＶ、およびその中間のｋＶの３つに分けるような閾値を設けておき、ビューごとにＸ線エネルギー情報として８０ｋＶ、１４０ｋＶまたはその中間ｋＶかを得るようになっている。この技術によれば、デュアルエナジー撮影において、各ビューのＸ線投影データが８０ｋＶのデータか、１４０ｋＶのデータか、またはＸ線管電圧の切り替えにともなう過渡ｋＶのデータかを把握することができる。

特開２００９−２０１８８５号公報

ところで、そもそも管電圧を一定に保つことは難しい。このため、Ｘ線ＣＴ装置において被検体のＸ線撮像を行う際には、デュアルエナジー撮影でなくともＸ線管の管電圧が諸要因により変動することが多い。管電圧が変動すると、被検体に照射されるＸ線のエネルギースペクトルが変動する。Ｘ線のエネルギースペクトルが変化すると被検体のＸ線吸収率も変化する。このため、被検体のＸ線撮像を行う際に実際にどのようなエネルギースペクトルを有するＸ線が照射されているかを知ることは重要である。しかし、ビューごとにおおまかにＸ線エネルギー情報を取得する従来の技術では、デュアルエナジー撮影における各ビューのＸ線投影データが８０ｋＶのデータか、１４０ｋＶのデータか、またはＸ線管電圧の切り替えにともなう過渡ｋＶのデータかを把握することができるにとどまり、ビューごとに実際に被検体に照射されたＸ線のエネルギースペクトルを把握することは難しい。

本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、上述した課題を解決するために、Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線を検出する第１Ｘ線検出部と、シンチレータとシリコンフォトマルチプライヤとにより構成され、Ｘ線管から入射したＸ線を光子として検知することにより、入射したＸ線のエネルギーに応じた信号を出力する第２Ｘ線検出部と、第２Ｘ線検出部の出力信号にもとづいて第２Ｘ線検出部に入射したＸ線のエネルギーと強度との関係を求め、求めた関係にもとづいてＸ線管から照射されたＸ線のエネルギースペクトルを取得するエネルギースペクトル取得部と、を備えたものである。

本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の一構成例を示すブロック図。 第２Ｘ線検出部の一構成例を示す外観斜視図。 ＡＰＤチップの一構成例を示す説明図である。 （ａ）は、従来のＣｄＴｅを用いた光子計数型半導体検出器（以下、ＣｄＴｅ検出器という）を電極入射型検出器として用いる場合の一構成例を示す説明図であり、（ｂ）は、従来のＣｄＴｅ検出器を素子入射型検出器として用いる場合の一構成例を示す説明図。 主制御部のＣＰＵによる機能実現部の構成例を示す概略的なブロック図。 第２Ｘ線検出部で検出されたＸ線のエネルギーと強度との関係（検出関係）の一例を示す説明図。 検出関係と事前測定スペクトルとの関係の一例を示す説明図。 検出関係と事前測定スペクトルと事前検出関係との関係の一例を示す説明図。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線のエネルギースペクトルを取得するための検出部を備えるとともに、この検出部をシンチレータとシリコンフォトマルチプライヤ（ガイガーモードＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）、以下Ｓｉ−ＰＭという）とを含む光子計数型検出器で構成したものである。

また、本実施形態に係る画像生成用データを収集するためのＸ線検出部は、シンチレータ型（積和型）の検出器で構成されてもよいし、ＣｄＴｅ等を用いた光子計数型の半導体検出器で構成されてもよいし、補正用検出部と同様にシンチレータとＳｉ−ＰＭとを含む光子計数型検出器で構成されてもよい。

また、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生器によって複数の管電圧に対応する複数のエネルギースペクトルを有するＸ線を所定の時間ごとに発生させることによりデュアルエナジー撮影可能に構成されてもよい。

図１は、本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０の一構成例を示すブロック図である。

なお、本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０としては、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。以下の説明では回転／回転タイプとして説明する。

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。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０は、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。

Ｘ線ＣＴ装置１０は、図１に示すように、スキャナ装置１１および画像処理装置１２を有する。Ｘ線ＣＴ装置１０のスキャナ装置１１は、通常は検査室に設置され、被検体ＰのＸ線の透過データを生成する。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、透過データから投影データを生成して再構成画像の生成・表示を行う。

Ｘ線ＣＴ装置１０のスキャナ装置１１は、Ｘ線管２１、絞り２２、Ｘ線検出部２３、ＤＡＳ（Data Acquisition System）２４、回転部２５、高圧電源２６、絞り駆動装置２７、回転駆動装置２８、天板３０、天板駆動装置３１、およびコントローラ３２を有する。

Ｘ線管２１は、高圧電源２６により電圧（以下、管電圧という）を印加されてＸ線を発生する。Ｘ線管２１が発生するＸ線は、ファンビームＸ線やコーンビームＸ線として被検体Ｐに向かって照射される。

絞り２２は、絞り駆動装置２７を介してコントローラ３２により制御されて、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。

Ｘ線検出部２３は、画像生成用データを取得するための第１Ｘ線検出部２３１と、Ｘ線のエネルギースペクトルを取得するための第２Ｘ線検出部２３２とを有する。

第１Ｘ線検出部２３１は、Ｘ線管２１から照射されて被検体Ｐを透過したＸ線を検知する。第１Ｘ線検出部２３１は、シンチレータ型（積和型）の検出器で構成されてもよいし、ＣｄＴｅ等を用いた光子計数型の半導体検出器で構成されてもよいし、第２Ｘ線検出部２３２と同様にシンチレータとＳｉ−ＰＭとを含む光子計数型検出器で構成されてもよい。

第１Ｘ線検出部２３１としては、マルチスライス型の場合、チャンネル方向（Ｘ軸）に複数チャンネルを有するＸ線検出素子の列をスライス方向（Ｚ軸）に複数配列したものを用いることができる。また、２次元アレイ型の場合、Ｘ線検出部２３は、チャンネル方向（Ｘ軸）とスライス方向（Ｚ軸）の両方向に関して稠密に分布して配置される複数のＸ線検出素子により構成することができる。

第２Ｘ線検出部２３２は、シンチレータとＳｉ−ＰＭとを含む光子計数型検出器で構成され、Ｘ線管２１から照射されたＸ線を光子として検知し、光子の有するエネルギーに応じた信号を出力する。

第２Ｘ線検出部２３２は、被検体Ｐを介さず雰囲気領域のみ透過したＸ線が照射される位置に設けられることが好ましく、たとえば図１に示すように第２Ｘ線検出部２３２は第１Ｘ線検出部２３１の回転方向の端部に隣接して設けられてもよいし、この端部の近傍に設けられてもよい。また、Ｘ線管２１から被検体Ｐを介して第１Ｘ線検出部２３１に照射されるＸ線ビームを遮らない位置であれば、たとえばＸ線管２１の近傍に設けられてもよい。また、第１Ｘ線検出部２３１が第２Ｘ線検出部２３２と同様にシンチレータとＳｉ−ＰＭとを含む光子計数型検出器で構成される場合は、第２Ｘ線検出部２３２は第１Ｘ線検出部２３１の一部であってもよい。

図１に示すように第２Ｘ線検出部２３２が第１Ｘ線検出部２３１の回転方向の端部に隣接して設けられる場合、Ｘ線管２１およびＸ線検出部２３は、天板３０に載置された被検体Ｐを挟んで対向する位置となるよう回転部２５に支持される。
ここで、第２Ｘ線検出部２３２について詳細に説明する。

図２は、第２Ｘ線検出部２３２の一構成例を示す外観斜視図である。第２Ｘ線検出部２３２は図２に示すように、プリント配線基板４１上に敷き詰めるように設けられた複数のＡＰＤチップ４２と、各ＡＰＤチップ４２に設けられたシンチレータ４３とを有する。シンチレータ４３に入射したＸ線光子は可視光光子に変換され、ＡＰＤチップ４２で光子として検知される。この結果、ＡＰＤチップ４２は、第２Ｘ線検出部２３２に入射したＸ線のエネルギー（Ｘ線光子の有するエネルギー）に応じた信号を出力する。

図３は、ＡＰＤチップ４２の一構成例を示す説明図である。図３に示すように、ＡＰＤチップ４２は、複数のガイガーモードＡＰＤセル４４がアレイ状に配設されて形成される。各ＡＰＤセル４４のそれぞれにはクエンチング抵抗が接続される。また、複数のＡＰＤセル４４は電気的に並列接続される。各ＡＰＤセル４４の出力信号は１つに束ねられ、波形整形されて１つの読み出しチャンネルに信号を出力する。

図４（ａ）は、従来のＣｄＴｅを用いた光子計数型半導体検出器（以下、ＣｄＴｅ検出器という）１０１を電極入射型検出器として用いる場合の一構成例を示す説明図であり、（ｂ）は、従来のＣｄＴｅ検出器１０１を素子入射型検出器として用いる場合の一構成例を示す説明図である。

ＣｄＴｅ検出器１０１は、ＣｄＴｅ素子１０２に入射したＸ線により生じた正孔電子対を印加電界で移動させて電極１０３から取り出し、波形整形回路（アナログＡＳＩＣ）を介して出力するようになっている。

しかし、図４（ａ）に示すようにＣｄＴｅ検出器１０１を電極入射型検出器として用いる場合、Ｘ線を確実に捉えるようＸ線のＣｄＴｅ素子１０２内の飛行距離を稼ぐためにはＣｄＴｅ素子１０２を厚くする必要がある。ところが、ＣｄＴｅ素子１０２の正孔移動度は電子移動度に比べ非常に小さい。このため、ＣｄＴｅ素子１０２を厚く形成すると、正孔が電極１０３に到達する前に次のＸ線が入射してしまう確率が上がってしまい、収集効率が低下してしまう。

また、図４（ｂ）に示すようにＣｄＴｅ検出器１０１を素子入射型検出器として用いる場合、ＣｄＴｅ素子１０２を薄く形成することができるものの、ＣｄＴｅ検出器１０１を複数敷き詰めて設ける（タイリングする）場合、電極１０３によって隣接するＣｄＴｅ素子１０２に不感帯ができてしまい、やはり収集効率が低下してしまう。

また、ＣｄＴｅ検出器１０１などの光子計数型半導体検出器は、高価であるほか、Polarizationの発生により、検出器への通電時間が長くなるにつれて出力特性がドリフトしてしまいエネルギーピークが動いてしまうことが知られている。このため、撮影時間が１０分を超える場合には、光子計数型半導体検出器の出力は本来の特性とは異なった出力特性となってしまうことになり、非常に扱いづらい。

また、図４に示したように、光子計数型半導体検出器は、電極１０３を取り付ける向きが難しいなど、タイリングすることが難しい。

一方、本実施形態に係る第２Ｘ線検出部２３２は、光子計数型半導体検出器のように配置方向に起因する収集効率の低下が怒らず、光子計数型半導体検出器よりも収集効率が高い。また、ＡＰＤチップ４２は既存のＣＭＯＳの生産プロセスで生産することができるため、第２Ｘ線検出部２３２は既存の設備を有効に利用して量産することができ、安価に生産ができる。また、第２Ｘ線検出部２３２は、原理的に通電時間のみでは出力特性の変化は生じない。また、図２に示したように、第２Ｘ線検出部２３２は一方の面を光子入射面とし他方の面を信号取り出し面として基板４１と接続すればよいため、タイリングが容易である。

また、第２Ｘ線検出部２３２はＳｉ−ＰＭを用いているため、光子計数型半導体検出器に比べて信号強度が非常に大きい。このため、光子計数型半導体検出器が微弱な信号を扱うための特殊なＡＳＩＣを必要とし信号を取り出すことが難しいのに対し、第２Ｘ線検出部２３２は非常に簡単に信号を取り出すことができる。

第２Ｘ線検出部２３２の出力信号は、第１Ｘ線検出部２３１の出力信号と同様ＤＡＳ２４に与えられる。

図１に示すＤＡＳ２４は、Ｘ線検出部２３の第１Ｘ線検出部２３１の出力信号および第２Ｘ線検出部２３２の出力信号をそれぞれ増幅してデジタル信号に変換して出力する。ＤＡＳ２４の出力データは、スキャナ装置１１のコントローラ３２を介して画像処理装置１２に与えられる。

回転部２５は、Ｘ線管２１、絞り２２、Ｘ線検出部２３、およびＤＡＳ２４を一体として保持する。回転部２５が回転駆動装置２８を介してコントローラ３２に制御されて回転することにより、Ｘ線管２１、絞り２２、Ｘ線検出部２３、およびＤＡＳ２４は一体として被検体Ｐの周りを回転する。

高圧電源２６は、コントローラ３２に制御されて、Ｘ線の照射に必要な電力をＸ線管２１に供給する。Ｘ線管２１がＸ線を発生するタイミングおよび期間や、Ｘ線管２１に印加すべき管電流および管電圧の情報は、画像処理装置１２からコントローラ３２に与えられる。

絞り駆動装置２７は、コントローラ３２に制御されて、絞り２２の開口を調整することにより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２８は、コントローラ３２に制御されて、回転部２５を空洞部の周りに回転させる。

天板３０は、被検体Ｐを載置可能に構成される。天板駆動装置３１は、コントローラ３２に制御されて、天板３０をＹ軸方向に昇降動させる。また、天板駆動装置３１は、コントローラ３２に制御されて、回転部２５の中央部分の開口部のＸ線照射場へ天板３０をＺ軸方向に沿って移送する。

コントローラ３２は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭをはじめとする記憶媒体などにより構成され、この記憶媒体に記憶されたプログラムに従って、Ｘ線検出部２３、ＤＡＳ２４、高圧電源２６、絞り駆動装置２７、回転駆動装置２８および天板駆動装置３１を制御することによりスキャンを実行させる。コントローラ３２のＲＡＭは、ＣＰＵが実行するプログラムおよびデータを一時的に格納するワークエリアを提供する。コントローラ３２のＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、スキャナ装置１１の起動プログラム、スキャナ装置１１の制御プログラムや、これらのプログラムを実行するために必要な各種データを記憶する。

なお、コントローラ３２のＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、ＣＰＵにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。

また、コントローラ３２は、第２Ｘ線検出部２３２の出力信号にもとづいて、第２Ｘ線検出部２３２に入射したＸ線のエネルギー（ｋｅＶ）の情報、強度の情報、検出時刻の情報を少なくとも含む光子検出情報を収集して画像処理装置１２に与える。

一方、Ｘ線ＣＴ装置１０の画像処理装置１２は、たとえばパーソナルコンピュータにより構成され、病院基幹ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークとデータ送受信することができる。

画像処理装置１２は、図１に示すように、入力部５１、表示部５２、ネットワーク接続部５３、記憶部５４および主制御部５５を有する。

入力部５１は、たとえばキーボード、トラックボール、タッチパネル、テンキー、などの一般的な入力装置により構成され、ユーザの操作に対応した操作入力信号を主制御部５５に出力する。たとえば、ユーザにより入力部５１を介してスキャン計画が設定されると、主制御部５５はこのスキャン計画にもとづいて、たとえばＸ線の照射タイミングおよび期間や、Ｘ線管２１に印加すべき管電流および管電圧をコントローラ３２に指示する。そして、コントローラ３２は、主制御部５５に指示された照射タイミングおよび照射期間に、指示された管電流および管電圧でＸ線管２１に電力を供給するよう高圧電源２６に指示する。

また、Ｘ線ＣＴ装置１０がデュアルエナジー撮影可能に構成される場合、主制御部５５は、第１の電圧（たとえば８０ｋＶ）を第１の期間出力した後第２の電圧（たとえば１４０ｋＶなど）を第２の期間出力することを繰り返すよう、コントローラ３２を介して高圧電源２６を制御する。この結果、Ｘ線管２１は、第１の電圧および第２の電圧を交互に印加され、印加された管電圧に対応するエネルギースペクトルを有するＸ線を交互に発生する。

表示部５２は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、主制御部５５の制御に従ってＸ線ＣＴ画像や各ビューのエネルギースペクトル形状を示す画像などの各種画像を表示する。第１Ｘ線検出部２３１が光子計数型検出器で構成される場合は、Ｘ線ＣＴ画像はたとえばエネルギービンごとの画像であってもよい。

ネットワーク接続部５３は、ネットワークの形態に応じた種々の情報通信用プロトコルを実装する。ネットワーク接続部５３は、この各種プロトコルに従って画像処理装置１２と画像サーバなどの他の電気機器とを接続する。この接続には、電子ネットワークを介した電気的な接続などを適用することができる。

ここで電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味し、病院基幹ＬＡＮなどの無線／有線ＬＡＮやインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワークおよび衛星通信ネットワークなどを含む。

記憶部５４は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、主制御部５５のＣＰＵにより読み書き可能な記録媒体を含んだ構成を有する。記憶部５４は、スキャナ装置１１によって収集されたデータを記憶する。また、記憶部５４は、あらかじめ測定された複数の管電圧のそれぞれに対応するＸ線のエネルギースペクトル（以下、事前測定スペクトルという）を記憶しておいてもよい。また、あらかじめ複数の管電圧のそれぞれでＸ線管２１から第２Ｘ線検出部２３２にＸ線を照射することによりＸ線のエネルギーと強度との関係（以下、事前検出関係という）を複数の管電圧のそれぞれについて取得しておき、この事前検出関係を記憶部５４にあらかじめ記憶させておいてもよい。

主制御部５５は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭをはじめとする記憶媒体などにより構成され、この記憶媒体に記憶されたスキャナ装置制御プログラムに従ってスキャナ装置１１のコントローラ３２を制御する。

主制御部５５のＣＰＵは、ＲＯＭをはじめとする記憶媒体に記憶されたエネルギースペクトル取得プログラムおよびこのプログラムの実行のために必要なデータをＲＡＭへロードし、このプログラムに従って被検体に照射されたＸ線のエネルギースペクトルを得るための処理を実行する。

主制御部５５のＲＡＭは、ＣＰＵが実行するプログラムおよびデータを一時的に格納するワークエリアを提供する。主制御部５５のＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、エネルギースペクトル取得プログラムや、プログラムを実行するために必要な各種データを記憶する。

なお、ＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、ＣＰＵにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。

図５は、主制御部５５のＣＰＵによる機能実現部の構成例を示す概略的なブロック図である。なお、この機能実現部は、ＣＰＵを用いることなく回路などのハードウエアロジックによって構成してもよい。

図５に示すように、主制御部５５のＣＰＵは、エネルギースペクトル取得プログラムによって、少なくともスキャン制御部６１、透過データ取得部６２、再構成部６３、補正用データ取得部６４、エネルギースペクトル取得部６５および補正部６６として機能する。この各部６１〜６６は、ＲＡＭの所要のワークエリアを、データの一時的な格納場所として利用する。

スキャン制御部６１は、ユーザから入力部５１を介してスキャン計画の実行指示を受けて、スキャン計画にもとづいてコントローラ３２を介してスキャナ装置１１を制御することにより、Ｘ線管２１およびＸ線検出部２３を被検体Ｐの周囲で回転させて、投影角度すなわちビュー角度を変化させながら投影データ収集を行う。

この結果、第１Ｘ線検出部２３１の出力信号にもとづく被検体Ｐを透過したＸ線の情報（投影データ）が透過データ取得部６２に与えられる。また、第２Ｘ線検出部２３２の出力信号にもとづく第２Ｘ線検出部２３２に入射したＸ線のエネルギー（ｋｅＶ）の情報、強度の情報、検出時刻の情報を少なくとも含む光子検出情報が補正用データ取得部６４に与えられる。

透過データ取得部６２は、投影データを取得し、再構成部６３および補正部６６に与える。

再構成部６３は、投影データに対して前処理、ビームハードニング補正処理を施してからフィルタードバックプロジェクションなどにより再構成画像を生成し、表示部５２に表示させる。

補正用データ取得部６４は、Ｘ線のエネルギー（ｋｅＶ）の情報、強度の情報、検出時刻の情報を少なくとも含む光子検出情報を取得し、エネルギースペクトル取得部６５に与える。

図６は、第２Ｘ線検出部２３２で検出されたＸ線のエネルギーと強度との関係（以下、検出関係という）７１の一例を示す説明図である。

エネルギースペクトル取得部６５は、第２Ｘ線検出部２３２の出力信号にもとづく第２Ｘ線検出部２３２に入射したＸ線のエネルギー（ｋｅＶ）の情報、強度の情報、検出時刻の情報を少なくとも含む光子検出情報にもとづいて、第２Ｘ線検出部２３２で検出されたＸ線のエネルギーと強度との関係（検出関係）７１を求める。エネルギースペクトル取得部６５は、この検出関係７１にもとづいてＸ線管２１から照射されたＸ線のエネルギースペクトルを取得する。

また、エネルギースペクトル取得部６５は、取得したＸ線のエネルギースペクトルを表示部５２に表示させてもよい。たとえば、エネルギースペクトル取得部６５は、たとえばビューごとにＸ線のエネルギースペクトルを取得し、表示部５２に表示させてもよい。この表示はリアルタイムであってもよいし、ビュー画像が表示されている際に事後的にユーザによる指示に応じて呼び出されて表示されてもよい。

リアルタイム表示する場合、ユーザは表示部５２を介してスキャン中にエネルギースペクトルの変動を容易に把握することができる。なお、事後的に呼び出されて表示される場合は、エネルギースペクトル取得部６５は、Ｘ線のエネルギースペクトルの情報をビューごとにＸ線投影データまたは再構成画像に関連付けて記憶部５４に記憶させておくとよい。

図６に示すように、第２Ｘ線検出部２３２で検出されたＸ線のエネルギーと強度との関係（検出関係）７１は、Ｘ線管２１から照射されたＸ線のエネルギースペクトル形状が反映された形状を有する。このため、エネルギースペクトル取得部６５は、検出関係７１そのものをＸ線管２１から照射されたＸ線のエネルギースペクトルとして取得してもよい。

図７は、検出関係７１と事前測定スペクトル７２との関係の一例を示す説明図である。

本実施形態に係るエネルギースペクトル取得部６５は、あらかじめ測定された、複数の管電圧のそれぞれに対応するＸ線のエネルギースペクトル（事前測定スペクトル）７２を利用することもできる。この事前測定スペクトル７２は、あらかじめ記憶部５４に記憶させておいてもよいし、ネットワーク接続部５３を介してネットワークから取得してもよい。

この場合、エネルギースペクトル取得部６５は、複数の事前測定スペクトル７２と検出関係７１とを比較し、類似度を算出する。類似度としては、正規化相関値その他の多次元データ間の距離を表す統計量などを用いることができる。

エネルギースペクトル取得部６５は、類似度が最も高い事前測定スペクトル７２を抽出し、この事前測定スペクトル７２を検出関係７１の検出時刻にＸ線管２１から照射されたＸ線のエネルギースペクトルとして取得することができる。また、エネルギースペクトル取得部６５は、類似度が高い複数の事前測定スペクトル７２を用いて内挿（補間）することで、より正確なエネルギースペクトルを求めてもよい。

さらに、エネルギースペクトル取得部６５は、抽出した事前測定スペクトル７２に対応する管電圧を、検出関係７１の検出時刻にＸ線管２１に印加された管電圧として求めてもよい。また、内挿によりＸ線のエネルギースペクトルを求めた場合は、類似度を内挿することにより管電圧を正確に求めてもよい。また、エネルギースペクトル取得部６５は、管電圧の情報を表示部５２に表示させてもよい。

この表示はリアルタイムであってもよいし、ビュー画像が表示されている際に事後的にユーザによる指示に応じて呼び出されて表示されてもよい。リアルタイム表示する場合、ユーザは表示部５２を介してスキャン中に管電圧の変動を容易に把握することができる。なお、事後的に呼び出されて表示される場合は、エネルギースペクトル取得部６５は、管電圧の情報をビューごとにＸ線投影データまたは再構成画像に関連付けて記憶部５４に記憶させておくとよい。

この複数の事前測定スペクトル７２と検出関係７１とを比較する方法は、第２Ｘ線検出部２３２の分解能が高くない場合に好適である。第２Ｘ線検出部２３２の分解能があまり高くなく、検出関係７１が実際のスペクトル形状に比べてなまった曲線となってしまっている場合であっても、複数の事前測定スペクトル７２にもとづいてより正確なエネルギースペクトルを取得することができる。図７には図６よりもなまった形状の検出関係７１の例を示してある。

図８は、検出関係７１と事前測定スペクトル７２と事前検出関係７３との関係の一例を示す説明図である。

本実施形態に係るエネルギースペクトル取得部６５は、事前検出関係７３を利用することもできる。事前検出関係７３は、複数の管電圧のそれぞれでＸ線管２１から第２Ｘ線検出部２３２にＸ線を照射することであらかじめ取得しておく。この事前検出関係７３は、あらかじめ記憶部５４に記憶させておいてもよいし、ネットワーク接続部５３を介してネットワークから取得してもよい。また、エネルギースペクトル取得部６５が事前測定スペクトル７２と事前検出関係７３の両者を利用可能な場合、事前測定スペクトル７２と事前検出関係７３とは同一の管電圧に対応するデータ同士が関連付けられているとよい。

この場合、エネルギースペクトル取得部６５は、複数の事前検出関係７３と検出関係７１とを比較し、類似度を算出する。類似度としては、正規化相関値その他の多次元データ間の距離を表す統計量などを用いることができる。

そして、エネルギースペクトル取得部６５は、類似度が高い複数の事前検出関係７３を用いて内挿（補間）し、検出関係７１の検出時刻にＸ線管２１から照射されたＸ線のエネルギースペクトルを取得する。このとき、類似度を内挿することにより検出関係７１の検出時刻にＸ線管２１に印加された管電圧として求めてもよい。また、管電圧については、類似度が最も高い事前検出関係７３に対応する管電圧を検出関係７１の検出時刻にＸ線管２１に印加された管電圧としてもよい。

さらに、事前測定スペクトル７２と事前検出関係７３とは同一の管電圧に対応するデータ同士が関連付けられている場合、エネルギースペクトル取得部６５は、類似度が最も高い事前検出関係７３を抽出し、この抽出した事前検出関係７３と同一の管電圧で関連付けられた事前測定スペクトル７２をＸ線のエネルギースペクトルとして取得してもよい。また、この場合、エネルギースペクトル取得部６５は、類似度が高い複数の事前検出関係７３のそれぞれと同一の管電圧で関連付けられた複数の事前測定スペクトル７２を用いて内挿（補間）することで、より正確なエネルギースペクトルを求めてもよい。

この事前検出関係７３、事前測定スペクトル７２および検出関係７１を比較する方法もまた、第２Ｘ線検出部２３２の分解能が高くない場合に好適である。図８にも図７と同様、図６よりもなまった形状の検出関係７１の例を示してある。

補正部６６は、エネルギースペクトル取得部６５により取得されたＸ線のエネルギースペクトルの情報にもとづいて、再構成部６３による再構成画像生成のために用いられるデータの補正を行う。たとえば、再構成部６３による再構成画像生成処理においてＸ線のエネルギーの情報を用いる計算が含まれている場合、補正部６６は、この計算に用いられるＸ線のエネルギーの情報をエネルギースペクトル取得部６５により取得されたＸ線のエネルギースペクトルの情報で補正してもよい。

また、補正部６６は、エネルギースペクトル取得部６５から管電圧の情報を受けて、この管電圧の情報を用いてスキャン制御部６１を介して管電圧を一定に維持するための制御を行ってもよい。また、Ｘ線ＣＴ装置１０がデュアルエナジー撮影可能に構成される場合、補正部６６は、エネルギースペクトル取得部６５から受けた管電圧の情報を再構成部６３に与える。この場合、再構成部６３は、デュアルエナジー撮影における各ビューのＸ線投影データが第１の電圧（たとえば８０ｋＶ）のデータか、第２の電圧（たとえば１４０ｋＶなど）のデータか、またはＸ線管電圧の切り替えにともなう過渡ｋＶのデータかを容易に把握することができる。

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０は、被検体Ｐの投影データの収集と同時に、シンチレータとＳｉ−ＰＭとを含む光子計数型検出器で構成された第２Ｘ線検出部２３２の出力信号にもとづいてＸ線管２１から照射されたＸ線のエネルギースペクトルを取得することができる。このため、管電圧の変動などによるＸ線のエネルギースペクトルの変動を容易に把握することができる。

また、この取得したエネルギースペクトルを用いて、再構成画像生成のために用いられるデータの補正を行うことができる。したがって、管電圧の変動などによって照射Ｘ線のエネルギースペクトルが変化しても、この変化にともなう被検体ＰのＸ線吸収率の変化を補正することができ、ＣＴ値の変動などを抑制することができる。

また、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０は、正確な管電圧の情報を容易に取得することができる。このため、たとえばこの管電圧の情報を用いてスキャン制御部６１を介して管電圧を一定に維持するための制御を行うことができる。

なお、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。

１０ Ｘ線ＣＴ装置
２１ Ｘ線管
２３ Ｘ線検出部
２３１ 第１Ｘ線検出部
２３２ 第２Ｘ線検出部
４３ シンチレータ
６５ エネルギースペクトル取得部
６６ 補正部
７１ 検出関係
７２ 事前測定スペクトル
７３ 事前検出関係

Claims (10)

1. Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線を検出する第１Ｘ線検出部と、
   シンチレータとシリコンフォトマルチプライヤとにより構成され、前記Ｘ線管から入射したＸ線を光子として検知することにより、入射したＸ線のエネルギーに応じた信号を出力する第２Ｘ線検出部と、
   前記第２Ｘ線検出部の出力信号にもとづいて前記第２Ｘ線検出部に入射したＸ線のエネルギーと強度との関係を求め、求めた関係にもとづいて前記Ｘ線管から照射されたＸ線のエネルギースペクトルを取得するエネルギースペクトル取得部と、
   を備えたＸ線ＣＴ装置。
2. 前記エネルギースペクトル取得部は、
   前記Ｘ線のエネルギーと強度との関係を前記Ｘ線管から照射された前記Ｘ線のエネルギースペクトルとして取得する、
   請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記エネルギースペクトル取得部は、
   あらかじめ測定した複数の管電圧のそれぞれに対応するＸ線の事前測定エネルギースペクトルを取得し、この事前測定エネルギースペクトルのそれぞれのうち、前記Ｘ線のエネルギーと強度との関係との類似度が最も高い事前測定エネルギースペクトルを前記Ｘ線管から照射された前記Ｘ線のエネルギースペクトルとして取得する、
   請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記エネルギースペクトル取得部は、
   前記事前測定エネルギースペクトルのそれぞれのうち、前記類似度が高い複数の事前測定エネルギースペクトルを用いて内挿することにより前記Ｘ線のエネルギースペクトルを求める、
   請求項３記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記エネルギースペクトル取得部は、
   あらかじめ複数の管電圧のそれぞれで前記Ｘ線管から前記第２Ｘ線検出部にＸ線を照射することにより前記Ｘ線のエネルギーと強度との関係である事前検出関係を前記複数の管電圧のそれぞれについて取得しておくとともに、同一の管電圧に対応する前記事前測定エネルギースペクトルと前記事前検出関係とを関連付けておき、前記Ｘ線のエネルギーと強度との関係との類似度が最も高い事前検出関係を抽出し、この抽出した事前検出関係に関連付けられた前記事前測定エネルギースペクトルを前記Ｘ線管から照射された前記Ｘ線のエネルギースペクトルとして取得する、
   請求項３記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記エネルギースペクトル取得部は、
   前記Ｘ線のエネルギーと強度との関係との類似度が高い事前検出関係を複数抽出し、前記類似度が高い複数の事前検出関係に関連付けられた複数の事前測定エネルギースペクトルを用いて内挿することにより前記Ｘ線管から照射された前記Ｘ線のエネルギースペクトルを求める、
   請求項５記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記エネルギースペクトル取得部は、
   前記Ｘ線のエネルギーと強度との関係にもとづいて前記Ｘ線管に印加された管電圧を求める、
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記エネルギースペクトル取得部により取得された前記Ｘ線管から照射された前記Ｘ線のエネルギースペクトルを用いて、前記第１Ｘ線検出部により検出されたＸ線にもとづいて生成されるデータを補正する補正部、
   をさらに備えた請求項１ないし７のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記第１Ｘ線検出部は、積和型のＸ線検出器で構成された、
   請求項１ないし８のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
10. 前記Ｘ線管は、
    複数の管電圧に対応する複数のエネルギースペクトルを有するＸ線を所定の時間ごとに発生する、
    請求項１ないし９のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。

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