JP2019005490A - X-ray CT apparatus - Google Patents

X-ray CT apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2019005490A
JP2019005490A JP2017126634A JP2017126634A JP2019005490A JP 2019005490 A JP2019005490 A JP 2019005490A JP 2017126634 A JP2017126634 A JP 2017126634A JP 2017126634 A JP2017126634 A JP 2017126634A JP 2019005490 A JP2019005490 A JP 2019005490A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ray
scintillator
optical sensor
drive voltage
driving voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017126634A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6968593B2 (en
Inventor
恵美 田村
Emi Tamura
恵美 田村
中井 宏章
Hiroaki Nakai
宏章 中井
利幸 小野
Toshiyuki Ono
利幸 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Medical Systems Corp
Original Assignee
Canon Medical Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Medical Systems Corp filed Critical Canon Medical Systems Corp
Priority to JP2017126634A priority Critical patent/JP6968593B2/en
Priority to US16/021,951 priority patent/US11076823B2/en
Publication of JP2019005490A publication Critical patent/JP2019005490A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6968593B2 publication Critical patent/JP6968593B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

To provide an X-ray CT apparatus having high image quality and high object discrimination performance.SOLUTION: An X-ray CT apparatus according to an embodiment includes a photon counting-type detector and a setting part. The photon counting-type detector includes a plurality of detecting elements comprising a scintillator and an optical sensor. At the time of imaging, the setting part sets a driving voltage according to the position of each of the scintillators in the photon counting-type detector in the optical sensor corresponding to each of the scintillators.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、X線CT装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to an X-ray CT apparatus.

フォトンカウンティングCT(Computed Tomography)をシンチレータと光検出器(光センサとも言う)を組み合わせた間接型検出器で構成する場合がある。間接型検出器では、個々のX線パルスを精度良く検出するため、光電子増倍管(PMT:Photomultiplier Tube)やアバランシェフォトダイオード(APD:Avalanche Photodiode)や、APDを複数並べた画素で構成したシリコンフォトマル(SiPM:Silicon Photomultipliers)などを光検出器として用いる場合が多い。   Photon counting CT (Computed Tomography) may be configured with an indirect detector combining a scintillator and a photodetector (also referred to as an optical sensor). In an indirect detector, in order to detect individual X-ray pulses with high accuracy, a photomultiplier tube (PMT), avalanche photodiode (APD), or silicon with a plurality of pixels arranged with APDs is used. Photomultipliers (SiPM) are often used as photodetectors.

SiPMなどでは、駆動電圧により検出効率(PDE:Photon Detection Efficiency)やゲインなどの特性が変わる。例えば、駆動電圧を上げるとPDEが上がりゲインも大きくなるが、実効的なパルス幅が太くなり周波数特性が下がる。一方、駆動電圧を下げると、PDEが下がりゲインも下がるが、実効的なパルス幅が細くなり周波数特性が上がる。このため、入射X線の線量、必要とされる画質や物質弁別能によって駆動電圧を適切に選択する必要がある。   In SiPM and the like, characteristics such as detection efficiency (PDE: Photon Detection Efficiency) and gain change depending on the driving voltage. For example, when the drive voltage is increased, the PDE increases and the gain increases, but the effective pulse width increases and the frequency characteristic decreases. On the other hand, when the drive voltage is lowered, the PDE is lowered and the gain is lowered, but the effective pulse width is narrowed and the frequency characteristics are improved. For this reason, it is necessary to appropriately select the driving voltage according to the dose of incident X-rays, the required image quality and the substance discrimination ability.

米国特許第7403589号明細書US Pat. No. 7,403,589

本発明が解決しようとする課題は、高い画質と高い物質弁別能とを有するX線CT装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide an X-ray CT apparatus having high image quality and high substance discrimination ability.

実施形態のX線CT装置は、光子計数型検出器と、設定部と、を備える。光子計数型検出器は、シンチレータと光センサとからなる検出素子を複数有する。設定部は、前記光子計数型検出器における各シンチレータの位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータに対応する光センサに撮影時に設定する。   The X-ray CT apparatus according to the embodiment includes a photon counting detector and a setting unit. The photon counting detector has a plurality of detection elements including a scintillator and an optical sensor. The setting unit sets a driving voltage corresponding to the position of each scintillator in the photon counting detector to the optical sensor corresponding to each scintillator during imaging.

図1は、第1の実施形態に係るX線CT装置の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an X-ray CT apparatus according to the first embodiment. 図2Aは、第1の実施形態に係るX線検出器を説明するための図である。FIG. 2A is a diagram for explaining the X-ray detector according to the first embodiment. 図2Bは、第1の実施形態に係る光センサを説明するための図である。FIG. 2B is a diagram for explaining the photosensor according to the first embodiment. 図3は、第1の実施形態に係るデータ収集回路を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the data collection circuit according to the first embodiment. 図4は、比較例を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a comparative example. 図5は、第1の実施形態に係るX線CT装置による処理手順を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart illustrating a processing procedure performed by the X-ray CT apparatus according to the first embodiment. 図6は、第1の実施形態を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the first embodiment. 図7は、第1の実施形態を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the first embodiment. 図8は、第1の実施形態を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the first embodiment. 図9は、第1の実施形態の変形例を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a modification of the first embodiment. 図10は、第2の実施形態を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the second embodiment. 図11は、第2の実施形態を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the second embodiment. 図12は、第2の実施形態に係るFPGAによる処理手順を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart illustrating a processing procedure performed by the FPGA according to the second embodiment. 図13は、第3の実施形態を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the third embodiment. 図14は、第3の実施形態に係るFPGA14aによる処理手順を示すフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart illustrating a processing procedure performed by the FPGA 14a according to the third embodiment. 図15は、第3の実施形態を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining the third embodiment. 図16は、第3の実施形態の変形例を説明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining a modification of the third embodiment.

以下、図面を参照して、実施形態に係るX線CT装置を説明する。   Hereinafter, an X-ray CT apparatus according to an embodiment will be described with reference to the drawings.

以下の実施形態で説明するX線CT(Computed Tomography)装置は、フォトンカウンティングCTを実行可能な装置である。すなわち、以下の実施形態で説明するX線CT装置は、従来の積分型(電流モード計測方式)の検出器ではなく、フォトンカウンティング方式の検出器を用いて被検体を透過したX線を計数することで、S/N比の高いX線CT画像データを再構成可能な装置である。なお、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。   An X-ray CT (Computed Tomography) apparatus described in the following embodiment is an apparatus capable of performing photon counting CT. That is, the X-ray CT apparatus described in the following embodiment counts X-rays that have passed through the subject using a photon counting type detector instead of a conventional integral type (current mode measurement type) detector. Thus, the apparatus can reconstruct X-ray CT image data having a high S / N ratio. In addition, the content described in one embodiment is similarly applied to other embodiments in principle.

(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1の構成例を示す図である。図1に示すように、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、架台10と、寝台20と、コンソール30とを有する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an X-ray CT apparatus 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the X-ray CT apparatus 1 according to the first embodiment includes a gantry 10, a bed 20, and a console 30.

架台10は、被検体PにX線を照射し、被検体Pを透過したX線に関するデータを収集する装置であり、X線高電圧装置11と、X線発生装置12と、X線検出器13と、データ収集回路14と、回転フレーム15と、架台制御装置16とを有する。また、架台10において、図1に示すように、X軸、Y軸及びZ軸からなる直交座標系を定義する。すなわち、X軸は水平方向を示し、Y軸は鉛直方向を示し、Z軸は架台10が非チルト時の状態における回転フレーム15の回転中心軸方向を示す。   The gantry 10 is an apparatus that irradiates the subject P with X-rays and collects data related to the X-rays transmitted through the subject P. The gantry 10 includes an X-ray high-voltage device 11, an X-ray generator 12, and an X-ray detector. 13, a data collection circuit 14, a rotating frame 15, and a gantry control device 16. Further, in the gantry 10, as shown in FIG. 1, an orthogonal coordinate system including an X axis, a Y axis, and a Z axis is defined. That is, the X axis indicates the horizontal direction, the Y axis indicates the vertical direction, and the Z axis indicates the direction of the rotation center axis of the rotating frame 15 when the gantry 10 is not tilted.

回転フレーム15は、X線発生装置12とX線検出器13とを被検体Pを挟んで対向するように支持し、後述する架台制御装置16によって被検体Pを中心とした円軌道にて高速に回転する円環状のフレームである。   The rotating frame 15 supports the X-ray generator 12 and the X-ray detector 13 so as to face each other with the subject P interposed therebetween, and is fast at a circular orbit centered on the subject P by a gantry control device 16 described later. It is an annular frame that rotates in a circle.

X線発生装置12は、X線を発生し、発生したX線を被検体Pへ照射する装置である。X線発生装置12は、X線管12aと、ウェッジ12bと、コリメータ12cとを有する。   The X-ray generator 12 is an apparatus that generates X-rays and irradiates the subject P with the generated X-rays. The X-ray generator 12 includes an X-ray tube 12a, a wedge 12b, and a collimator 12c.

X線管12aは、X線高電圧装置11から高電圧の供給を受けて、陰極(フィラメントと呼ぶ場合もある)から陽極(ターゲット)に向けて熱電子を照射する真空管であり、回転フレーム15の回転にともなって、X線ビームを被検体Pに対して照射する。すなわち、X線管12aは、X線高電圧装置11から供給される高電圧を用いてX線を発生する。   The X-ray tube 12a is a vacuum tube that receives a high voltage from the X-ray high voltage device 11 and irradiates thermoelectrons from a cathode (sometimes referred to as a filament) to an anode (target). The X-ray beam is irradiated to the subject P with the rotation of. That is, the X-ray tube 12 a generates X-rays using the high voltage supplied from the X-ray high voltage device 11.

また、X線管12aは、ファン角及びコーン角を持って広がるX線ビームを発生する。例えば、X線管12aは、X線高電圧装置11の制御により、フル再構成用に被検体Pの全周囲でX線を連続曝射したり、ハーフ再構成用にハーフ再構成可能な曝射範囲(180度+ファン角)でX線を連続曝射したりすることが可能である。また、X線管12aは、X線高電圧装置11の制御により、予め設定された位置(管球位置)でX線(パルスX線)を間欠曝射したりすることが可能である。また、X線高電圧装置11は、X線管12aから曝射されるX線の強度を変調させることも可能である。例えば、X線高電圧装置11は、特定の管球位置では、X線管12aから曝射されるX線の強度を強くし、特定の管球位置以外の範囲では、X線管12aから曝射されるX線の強度を弱くする。   The X-ray tube 12a generates an X-ray beam that spreads with a fan angle and a cone angle. For example, the X-ray tube 12a controls the X-ray high-voltage apparatus 11 to continuously expose X-rays around the subject P for full reconstruction or exposure that can be reconfigured for half reconstruction. It is possible to continuously expose X-rays in the irradiation range (180 degrees + fan angle). Further, the X-ray tube 12a can intermittently emit X-rays (pulse X-rays) at a preset position (tube position) under the control of the X-ray high voltage apparatus 11. Further, the X-ray high voltage apparatus 11 can also modulate the intensity of X-rays exposed from the X-ray tube 12a. For example, the X-ray high voltage apparatus 11 increases the intensity of X-rays emitted from the X-ray tube 12a at a specific tube position, and exposes from the X-ray tube 12a in a range other than the specific tube position. Reduce the intensity of the emitted X-rays.

ウェッジ12bは、X線管12aから曝射されたX線のX線量を調節するためのX線フィルタである。具体的には、ウェッジ12bは、X線管12aから被検体Pへ照射されるX線が、予め定められた分布になるように、X線管12aから曝射されたX線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ12bは、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。なお、ウェッジは、ウェッジフィルタ(wedge filter)や、ボウタイフィルタ(bow-tie filter)とも呼ばれる。   The wedge 12b is an X-ray filter for adjusting the X-ray dose of X-rays emitted from the X-ray tube 12a. Specifically, the wedge 12b transmits the X-rays exposed from the X-ray tube 12a so that the X-rays irradiated from the X-ray tube 12a to the subject P have a predetermined distribution. Attenuating filter. For example, the wedge 12b is a filter obtained by processing aluminum so as to have a predetermined target angle or a predetermined thickness. The wedge is also called a wedge filter or a bow-tie filter.

コリメータ12cは、鉛板等によって構成され、一部にスリットを有する。例えば、コリメータ12cは、後述するX線高電圧装置11の制御により、ウェッジ12bによってX線量が調節されたX線の照射範囲をスリットにより絞り込む。   The collimator 12c is composed of a lead plate or the like and has a slit in part. For example, the collimator 12c narrows down the X-ray irradiation range in which the X-ray dose is adjusted by the wedge 12b with the slits under the control of the X-ray high voltage apparatus 11 described later.

なお、X線発生装置12のX線源は、X線管12aに限定されるものではない。例えば、X線発生装置12は、X線管12aに代えて、電子銃から発生した電子ビームを集束させるフォーカスコイルと電磁偏向させる偏向コイルと、被検体Pの半周を囲い偏向した電子ビームと衝突することによってX線を発生させるターゲットリングとによって構成されてもよい。   The X-ray source of the X-ray generator 12 is not limited to the X-ray tube 12a. For example, in place of the X-ray tube 12a, the X-ray generator 12 collides with a focus coil that focuses an electron beam generated from an electron gun, a deflection coil that electromagnetically deflects, and an electron beam that deflects around a half circumference of the subject P. And a target ring that generates X-rays.

X線高電圧装置11は、変圧器(トランス)及び整流器等の電気回路から構成され、X線管12aに印加する高電圧を発生する機能を有する高電圧発生装置と、X線管12aが照射するX線に応じた出力電圧の制御を行うX線制御装置から構成される。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。例えば、X線高電圧装置11は、X線管12aに供給する管電圧や管電流を調整することで、被検体Pに対して照射されるX線量を調整する。また、X線高電圧装置11は、コンソール30の処理回路37から制御を受ける。   The X-ray high voltage device 11 is composed of an electric circuit such as a transformer and a rectifier, and has a function of generating a high voltage to be applied to the X-ray tube 12a, and the X-ray tube 12a emits light. An X-ray control device that controls the output voltage according to the X-ray to be performed. The high voltage generator may be a transformer system or an inverter system. For example, the X-ray high voltage apparatus 11 adjusts the X-ray dose irradiated to the subject P by adjusting the tube voltage and tube current supplied to the X-ray tube 12a. Further, the X-ray high voltage apparatus 11 receives control from the processing circuit 37 of the console 30.

架台制御装置16は、CPU(Central Processing Unit)等によって構成される処理回路とモータ及びアクチュエータ等の駆動機構から構成される。架台制御装置16は、コンソール30に取り付けられた入力インターフェース31もしくは架台10に取り付けられた入力インターフェースからの入力信号を受けて、架台10の動作制御を行う機能を有する。例えば、架台制御装置16は、入力信号を受けて回転フレーム15を回転させることによって、被検体Pを中心とした円軌道上でX線管12aとX線検出器13とを旋回させる制御や、架台10をチルトさせる制御、及び寝台20及び天板22を動作させる制御を行う。架台制御装置16は、コンソール30の処理回路37から制御を受ける。   The gantry control device 16 includes a processing circuit configured by a CPU (Central Processing Unit) and the like and a driving mechanism such as a motor and an actuator. The gantry control device 16 has a function of controlling the operation of the gantry 10 by receiving an input signal from the input interface 31 attached to the console 30 or the input interface attached to the gantry 10. For example, the gantry control device 16 receives the input signal and rotates the rotary frame 15 to rotate the X-ray tube 12a and the X-ray detector 13 on a circular orbit around the subject P. Control for tilting the gantry 10 and control for operating the bed 20 and the top plate 22 are performed. The gantry control device 16 receives control from the processing circuit 37 of the console 30.

また、架台制御装置16は、X線管12aの位置を監視しており、X線管12aが所定の回転角度(撮影角度)に到達するとデータ収集回路14に対してデータの取り込みを開始するタイミングを示すビュートリガ信号を出力する。例えば、回転撮影における全ビュー数が2460ビューである場合、架台制御装置16は、X線管12aが円軌道上を約0.15度(=360/2460)移動する毎にビュートリガ信号を出力する。   Further, the gantry control device 16 monitors the position of the X-ray tube 12a, and when the X-ray tube 12a reaches a predetermined rotation angle (imaging angle), a timing at which data acquisition to the data acquisition circuit 14 is started. A view trigger signal indicating is output. For example, when the total number of views in rotational imaging is 2460 views, the gantry control device 16 outputs a view trigger signal every time the X-ray tube 12a moves about 0.15 degrees (= 360/2460) on a circular orbit. To do.

X線検出器13は、複数の検出素子から成り、計数した光子数に応じた信号を出力する光子計数型検出器の一例である。X線検出器13は、例えば、X線管12aの焦点を中心として1つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のX線検出素子(「センサ」或いは単に「検出素子」とも言う)が配列された複数のX線検出素子列から構成される。X線検出器13は、チャネル方向に複数のX線検出素子が配列されたX線検出素子列がスライス方向に複数配列された構造を有する。X線検出器13の各X線検出素子は、X線発生装置12から照射され、被検体Pを通過したX線を検出し、当該X線量に対応した電気信号(パルス)をデータ収集回路14へと出力する。なお、各X線検出素子が出力する電気信号のことを検出信号とも言う。図2Aは、第1の実施形態に係るX線検出器13を説明するための図である。   The X-ray detector 13 is an example of a photon counting detector that includes a plurality of detection elements and outputs a signal corresponding to the counted number of photons. In the X-ray detector 13, for example, a plurality of X-ray detection elements (also referred to as “sensors” or simply “detection elements”) are arranged in the channel direction along one circular arc with the focal point of the X-ray tube 12a as the center. It is composed of a plurality of X-ray detection element arrays. The X-ray detector 13 has a structure in which a plurality of X-ray detection element arrays in which a plurality of X-ray detection elements are arranged in the channel direction are arranged in the slice direction. Each X-ray detection element of the X-ray detector 13 detects X-rays irradiated from the X-ray generator 12 and passed through the subject P, and outputs an electric signal (pulse) corresponding to the X-ray dose to the data collection circuit 14. To output. The electric signal output by each X-ray detection element is also referred to as a detection signal. FIG. 2A is a diagram for explaining the X-ray detector 13 according to the first embodiment.

X線検出器13は、図2Aに示すように、X線光子を検出する検出素子130と、検出素子130に接続されて、検出素子130が検出したX線光子を計数するASIC(Application Specific Integrated Circuit)133とからなる検出部を複数有する光子計数型検出器である。なお、図2Aの例では、4つの検出素子130と、各検出素子130がそれぞれ有するASIC133のうち1つのASIC133のみを図示している。   As shown in FIG. 2A, the X-ray detector 13 includes a detection element 130 that detects X-ray photons, and an ASIC (Application Specific Integrated) that is connected to the detection element 130 and counts X-ray photons detected by the detection element 130. Circuit) 133 is a photon counting detector having a plurality of detection units. In the example of FIG. 2A, only one ASIC 133 is illustrated among the four detection elements 130 and the ASIC 133 that each detection element 130 has.

図2Aに示すように、各検出素子130は、シンチレータ131と、光センサ132とにより構成される間接変換型の検出器である。すなわち、X線検出器13は、シンチレータ131と、光センサ132とからなる検出素子130を複数有する。シンチレータ131は、入射X線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶にて構成される。光センサ132は、シンチレータ131からの光量に応じた電気信号に変換する機能を有し、例えばAPD(Avalanche Photo-Diode)又はSiPM(Silicon photomultiplier)である。なお、各シンチレータ131に設けられる光センサ132は1画素を構成する。このため、光センサ132のことを1画素とも言う。また、図2Aでは図示を省略するが、シンチレータ131のX線入射側の面には、グリッドが配置される。グリッドは、散乱X線を吸収する機能を有するX線遮蔽板で構成される。   As illustrated in FIG. 2A, each detection element 130 is an indirect conversion type detector configured by a scintillator 131 and an optical sensor 132. That is, the X-ray detector 13 includes a plurality of detection elements 130 each including a scintillator 131 and an optical sensor 132. The scintillator 131 is composed of a scintillator crystal that outputs light having a photon amount corresponding to the incident X-ray dose. The optical sensor 132 has a function of converting into an electric signal corresponding to the amount of light from the scintillator 131, and is, for example, an APD (Avalanche Photo-Diode) or SiPM (Silicon photomultiplier). Note that the optical sensor 132 provided in each scintillator 131 constitutes one pixel. For this reason, the optical sensor 132 is also referred to as one pixel. Although not shown in FIG. 2A, a grid is arranged on the surface of the scintillator 131 on the X-ray incident side. The grid is composed of an X-ray shielding plate having a function of absorbing scattered X-rays.

以下では、光センサ132がSiPMである場合について説明する。光センサ132は、それぞれが個別に動作する複数のAPD141を含んだAPDセル140を有する。一般的に、1画素には、数百個から数千個のAPDが配置される。図2Bは、第1の実施形態に係る光センサを説明するための図である。なお、図2Bに示す例では、APDセル140が有するAPD141のうち、横9列縦8列に配置された72個のAPD141を図示している。   Below, the case where the optical sensor 132 is SiPM is demonstrated. The optical sensor 132 includes an APD cell 140 that includes a plurality of APDs 141 that operate individually. In general, hundreds to thousands of APDs are arranged in one pixel. FIG. 2B is a diagram for explaining the photosensor according to the first embodiment. In the example shown in FIG. 2B, among the APDs 141 included in the APD cell 140, 72 APDs 141 arranged in 9 horizontal rows and 8 vertical rows are illustrated.

APD141は、アバランシェ領域141aを有するフォトダイオードであり、逆電圧(「逆バイアス電圧」或いは「駆動電圧」とも言う)を印加することにより光電流が増倍されるアバランシェ倍増作用を利用したフォトダイオードである。アバランシェ倍増作用とは、PN接合に逆電圧が印加されていると、空乏層で生成された電子と正孔との対は、電子はN層へ、正孔はP層へ流れるが、一部の電子、正孔は他の原子と衝突し、新たに電子と正孔との対を作る。この電子、正孔がさらに原子と衝突し、また新たに電子と正孔との対を作るというように連鎖反応が起こる。すなわち、APD141では、入射光によって生成された電子と正孔との対よりも多くの電子と正孔との対が生成される。このように、APD141は、微弱光でも高出力が得られる高感度のフォトダイオードである。   The APD 141 is a photodiode having an avalanche region 141a, and is a photodiode using an avalanche doubling action in which photocurrent is multiplied by applying a reverse voltage (also referred to as “reverse bias voltage” or “drive voltage”). is there. Avalanche doubling action means that when a reverse voltage is applied to the PN junction, the pair of electrons and holes generated in the depletion layer has electrons flowing to the N layer and holes flowing to the P layer. The electrons and holes collide with other atoms to form new electron-hole pairs. A chain reaction occurs such that these electrons and holes collide with atoms, and pairs of electrons and holes are newly formed. That is, in the APD 141, more pairs of electrons and holes are generated than pairs of electrons and holes generated by incident light. As described above, the APD 141 is a highly sensitive photodiode capable of obtaining a high output even with weak light.

シンチレータ131では、X線を吸収すると、その吸収したX線のエネルギーに概ね比例した数の可視光を放出する。その一部がAPDセル140に入射する。1個以上の可視光を吸収したAPDセル141は信号を出力する。そして、APDセル140は、APDセル140内の全APD141から出力された信号の総和を1画素の出力信号として出力する。   When the scintillator 131 absorbs X-rays, the scintillator 131 emits visible light whose number is approximately proportional to the energy of the absorbed X-rays. A part of the light enters the APD cell 140. The APD cell 141 that has absorbed one or more visible lights outputs a signal. Then, the APD cell 140 outputs the sum of the signals output from all the APDs 141 in the APD cell 140 as an output signal for one pixel.

より具体的には、APDセル140の各APD141は、1つ以上の光を検出したら同じパルスを出力する。このため、APDセル140は、光を検出したAPD141の総数に相当する出力信号を出力する。例えば、1つの光が検出された場合の出力信号をAとする。APDセル140は、光が1つ検出された場合には、出力信号Aを出力し、光がn個検出された場合には、出力信号n×Aを出力する。このように、APDセル140は、1画素当たりにつき、光を検出したAPD141の総数に対応する出力信号を出力する。言い換えると、APDセル140は、X線のエネルギーに応じた出力信号を出力する。   More specifically, each APD 141 of the APD cell 140 outputs the same pulse when one or more lights are detected. Therefore, the APD cell 140 outputs an output signal corresponding to the total number of APDs 141 that have detected light. For example, let A be the output signal when one light is detected. The APD cell 140 outputs an output signal A when one light is detected, and outputs an output signal n × A when n lights are detected. Thus, the APD cell 140 outputs an output signal corresponding to the total number of APDs 141 that have detected light per pixel. In other words, the APD cell 140 outputs an output signal corresponding to the X-ray energy.

図2Aに戻る。ASIC133は、検出素子130が出力した個々の電荷を弁別することで、検出素子130に入射したX線光子の数を計数する。また、ASIC133は、個々の電荷の大きさに基づく演算処理を行なうことで、計数したX線光子のエネルギーを計測する。ASIC133は、例えば、コンデンサ133aと、増幅回路133bと、波形整形回路133cと、コンパレータ回路133d、カウンタ133eとを有する。   Returning to FIG. 2A. The ASIC 133 counts the number of X-ray photons incident on the detection element 130 by discriminating individual charges output from the detection element 130. The ASIC 133 measures the energy of the counted X-ray photons by performing arithmetic processing based on the magnitude of each charge. The ASIC 133 includes, for example, a capacitor 133a, an amplifier circuit 133b, a waveform shaping circuit 133c, a comparator circuit 133d, and a counter 133e.

コンデンサ133aは、検出素子130が出力した個々の電荷を蓄積する。増幅回路133bは、検出素子130に入射したX線光子に応答してコンデンサ133aに集電される電荷を積分して電気量のパルス信号として出力する回路である。このパルス信号は、光子のエネルギー量に対応する波高及び面積を有する。すなわち、この電気信号(パルス)の波高値は、X線光子のエネルギー値と相関性を有する。   The capacitor 133a accumulates the individual charges output from the detection element 130. The amplifier circuit 133b is a circuit that integrates the charges collected by the capacitor 133a in response to the X-ray photons incident on the detection element 130 and outputs the result as an electric pulse signal. This pulse signal has a wave height and an area corresponding to the amount of energy of photons. That is, the peak value of this electric signal (pulse) has a correlation with the energy value of the X-ray photon.

波形整形回路133cは、増幅回路133bから出力されるパルス信号の周波数特性を調整し、かつゲイン及びオフセットを与えることによってパルス信号の波形を整形する回路である。   The waveform shaping circuit 133c is a circuit that adjusts the frequency characteristics of the pulse signal output from the amplifier circuit 133b and shapes the waveform of the pulse signal by giving a gain and an offset.

コンパレータ回路133dは、入射した光子への応答パルス信号の波高或いは面積を、弁別すべき複数のエネルギー帯域に対応して予め設定された閾値と比較し、閾値との比較結果を後段のカウンタ133eに出力する回路である。   The comparator circuit 133d compares the wave height or area of the response pulse signal to the incident photon with a threshold value set in advance corresponding to a plurality of energy bands to be distinguished, and the comparison result with the threshold value is sent to the counter 133e at the subsequent stage. It is a circuit to output.

カウンタ133eは、対応するエネルギー帯域毎に応答パルス信号の波形の弁別結果をカウントし、光子の計数結果をデジタルデータとしてデータ収集回路14に出力する。   The counter 133e counts the discrimination result of the waveform of the response pulse signal for each corresponding energy band, and outputs the photon count result to the data collection circuit 14 as digital data.

データ収集回路14(DAS:Data Acquisition System)は、X線検出器13の各検出素子130から計数処理の結果を収集して、検出データを生成する回路である。言い換えると、データ収集回路14は、X線検出器13による計数結果を収集する。ここで、検出データは、例えば、サイノグラムである。サイノグラムとは、X線管12aの各位置において各検出素子130に入射した計数処理の結果を並べたデータである。データ収集回路14は、ビュートリガ信号に同期して、X線検出器13から各ビュー角度における計数処理の結果を収集して、サイノグラムを生成する。データ収集回路14は、計数処理の結果を、一定間隔(ビュー)毎に出力もしくは記憶回路35に保存する処理と、計数処理の結果をリセットする処理とを繰り返すことにより、ビュー1周分のデータを取得する。   The data acquisition circuit 14 (DAS: Data Acquisition System) is a circuit that collects the result of the counting process from each detection element 130 of the X-ray detector 13 and generates detection data. In other words, the data collection circuit 14 collects the count results obtained by the X-ray detector 13. Here, the detection data is, for example, a sinogram. The sinogram is data in which the results of the counting process incident on each detection element 130 at each position of the X-ray tube 12a are arranged. The data acquisition circuit 14 collects the result of the counting process at each view angle from the X-ray detector 13 in synchronization with the view trigger signal, and generates a sinogram. The data collection circuit 14 outputs the data for one round of the view by repeating the process of outputting or storing the result of the counting process at regular intervals (views) or storing it in the storage circuit 35 and the process of resetting the result of the counting process. To get.

また、データ収集回路14は、X線検出器13に対して各種制御信号を送信する。図3は、第1の実施形態に係るデータ収集回路14を説明するための図である。図3に示すように、データ収集回路14は、FPGA(Field-Programmable Gate Array)14aを有する。また、図3に示すように、データ収集回路14は、例えば、リジッドフレキシブル基板17によってX線検出器13と接続される。リジッドフレキシブル基板17は、部品を搭載する硬さと強度を持ったリジッド配線板部分と、折り曲げ可能なフレキシブル配線板とを一体化した基板である。FPGA14aは、例えば、架台制御装置16からビュートリガ信号を受信し、受信したビュートリガ信号に基づいて、X線検出器13を制御する。なお、データ収集回路14は、収集部の一例であり、FPGA14aは、設定部の一例である。   The data acquisition circuit 14 transmits various control signals to the X-ray detector 13. FIG. 3 is a diagram for explaining the data collection circuit 14 according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, the data collection circuit 14 includes an FPGA (Field-Programmable Gate Array) 14a. As shown in FIG. 3, the data collection circuit 14 is connected to the X-ray detector 13 by, for example, a rigid flexible board 17. The rigid flexible substrate 17 is a substrate in which a rigid wiring board portion having hardness and strength for mounting components and a flexible wiring board that can be bent are integrated. For example, the FPGA 14a receives a view trigger signal from the gantry control device 16, and controls the X-ray detector 13 based on the received view trigger signal. The data collection circuit 14 is an example of a collection unit, and the FPGA 14a is an example of a setting unit.

なお、データ収集回路14から出力されたデータを検出データと称し、検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、チャネル間のゲイン補正処理、パイルアップ補正処理、応答関数補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施したデータを生データと称する。また、検出データ及び生データを総称して投影データと称する。   The data output from the data collection circuit 14 is referred to as detection data, and logarithmic conversion processing, offset correction processing, sensitivity correction processing between channels, gain correction processing between channels, pile-up correction processing, response to the detection data. Data subjected to preprocessing such as function correction processing and beam hardening correction is referred to as raw data. Further, the detection data and the raw data are collectively referred to as projection data.

寝台20は、スキャン対象の被検体Pを載置、移動させる装置であり、寝台駆動装置21と、天板22と、基台23と、ベース(支持フレーム)24とを備えている。   The bed 20 is a device for placing and moving the subject P to be scanned, and includes a bed driving device 21, a top plate 22, a base 23, and a base (support frame) 24.

天板22は、被検体Pが載置される板である。ベース24は、天板22を支持する。基台23は、ベース24を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置21は、被検体Pが載置された天板22を天板22の長軸方向へ移動して、被検体Pを回転フレーム15内に移動するモータあるいはアクチュエータである。なお、寝台駆動装置21は、天板22をX軸方向にも移動可能である。   The top plate 22 is a plate on which the subject P is placed. The base 24 supports the top plate 22. The base 23 is a housing that supports the base 24 so as to be movable in the vertical direction. The couch driving device 21 is a motor or an actuator that moves the subject P into the rotary frame 15 by moving the top 22 on which the subject P is placed in the major axis direction of the top 22. The couch driving device 21 can move the top plate 22 also in the X-axis direction.

なお、天板移動方法は、天板22だけを移動させてもよいし、寝台20のベース24ごと移動する方式であってもよい。また、立位CTである場合には、天板22に相当する患者移動機構を移動させる方式であってもよい。   The top plate moving method may be a method of moving only the top plate 22 or a method of moving the base 24 of the bed 20 together. In the case of standing CT, a method of moving a patient moving mechanism corresponding to the top board 22 may be used.

なお、架台10は、例えば、天板22を移動させながら回転フレーム15を回転させて被検体Pをらせん状にスキャンするヘリカルスキャンを実行する。または、架台10は、天板22を移動させた後に被検体Pの位置を固定したままで回転フレーム15を回転させて被検体Pを円軌道にてスキャンするコンベンショナルスキャンを実行する。なお、以下の実施形態では、架台10と天板22との相対位置の変化が天板22を制御することによって実現されるものとして説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、架台10が自走式である場合、架台10の走行を制御することによって架台10と天板22との相対位置の変化が実現されてもよい。また、架台10の走行と天板22とを制御することによって架台10と天板22との相対位置の変化が実現されてもよい。   For example, the gantry 10 executes a helical scan that rotates the rotating frame 15 while moving the top plate 22 to scan the subject P in a spiral shape. Alternatively, the gantry 10 performs a conventional scan in which the subject P is scanned in a circular orbit by rotating the rotating frame 15 while the position of the subject P is fixed after the top plate 22 is moved. In the following embodiment, a change in the relative position between the gantry 10 and the top plate 22 will be described as being realized by controlling the top plate 22, but the embodiment is not limited to this. For example, when the gantry 10 is self-propelled, a change in the relative position between the gantry 10 and the top plate 22 may be realized by controlling the traveling of the gantry 10. Further, the relative position of the gantry 10 and the top plate 22 may be changed by controlling the traveling of the gantry 10 and the top plate 22.

コンソール30は、操作者によるX線CT装置1の操作を受け付けるとともに、架台10によって収集された計数結果を用いてX線CT画像データを再構成する装置である。コンソール30は、図1に示すように、入力インターフェース31と、ディスプレイ32と、記憶回路35と、処理回路37とを有する。   The console 30 is a device that accepts an operation of the X-ray CT apparatus 1 by an operator and reconstructs X-ray CT image data using the counting results collected by the gantry 10. As shown in FIG. 1, the console 30 includes an input interface 31, a display 32, a storage circuit 35, and a processing circuit 37.

入力インターフェース31は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路37に出力する。例えば、入力インターフェース31は、投影データを収集する際の収集条件や、CT画像を再構成する際の再構成条件、CT画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等を操作者から受け付ける。例えば、入力インターフェース31は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック等により実現される。   The input interface 31 receives various input operations from the operator, converts the received input operations into electrical signals, and outputs them to the processing circuit 37. For example, the input interface 31 receives from the operator collection conditions when collecting projection data, reconstruction conditions when reconstructing a CT image, image processing conditions when generating a post-processed image from a CT image, and the like. . For example, the input interface 31 is realized by a mouse, a keyboard, a trackball, a switch, a button, a joystick, or the like.

ディスプレイ32は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ32は、処理回路37によって生成された医用画像(CT画像)や、操作者からの各種操作を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)等を出力する。例えば、ディスプレイ32は、液晶ディスプレイやCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ等によって構成される。   The display 32 displays various information. For example, the display 32 outputs a medical image (CT image) generated by the processing circuit 37, a GUI (Graphical User Interface) for receiving various operations from the operator, and the like. For example, the display 32 is configured by a liquid crystal display, a CRT (Cathode Ray Tube) display, or the like.

記憶回路35は、例えば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。記憶回路35は、例えば、投影データや再構成画像データを記憶する。   The storage circuit 35 is realized by, for example, a RAM (Random Access Memory), a semiconductor memory element such as a flash memory, a hard disk, an optical disk, or the like. The storage circuit 35 stores, for example, projection data and reconstructed image data.

処理回路37は、例えば、システム制御機能371、前処理機能372、再構成処理機能373、画像処理機能374、スキャン制御機能375、表示制御機能376、及び決定機能377を実行する。ここで、例えば、図1に示す処理回路37の構成要素であるシステム制御機能371、前処理機能372、再構成処理機能373、画像処理機能374、スキャン制御機能375、表示制御機能376、及び決定機能377が実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路35内に記録されている。処理回路37は、例えば、プロセッサであり、記憶回路35から各プログラムを読み出し、実行することで読み出した各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路37は、図1の処理回路37内に示された各機能を有することとなる。   The processing circuit 37 executes, for example, a system control function 371, a preprocessing function 372, a reconstruction processing function 373, an image processing function 374, a scan control function 375, a display control function 376, and a determination function 377. Here, for example, the system control function 371, the pre-processing function 372, the reconstruction processing function 373, the image processing function 374, the scan control function 375, the display control function 376, and the determination, which are components of the processing circuit 37 shown in FIG. Each processing function executed by the function 377 is recorded in the storage circuit 35 in the form of a program executable by a computer. The processing circuit 37 is, for example, a processor, and realizes a function corresponding to each read program by reading and executing each program from the storage circuit 35. In other words, the processing circuit 37 in a state where each program is read has each function shown in the processing circuit 37 of FIG.

システム制御機能371は、入力インターフェース31を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路37の各種機能を制御する。   The system control function 371 controls various functions of the processing circuit 37 based on the input operation received from the operator via the input interface 31.

前処理機能372は、データ収集回路14から出力された検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、チャネル間のゲイン補正処理、パイルアップ補正処理、応答関数補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施して生データを生成する。なお、前処理機能372は、補正部の一例である。   The pre-processing function 372 performs logarithmic conversion processing, offset correction processing, sensitivity correction processing between channels, gain correction processing between channels, pile-up correction processing, response function correction processing on the detection data output from the data acquisition circuit 14. The raw data is generated by performing pre-processing such as beam hardening correction. The preprocessing function 372 is an example of a correction unit.

再構成処理機能373は、前処理機能372にて生成された投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行ってX線CT画像データを生成する。再構成処理機能373は、再構成したX線CT画像データを記憶回路35に格納する。なお、全てのビンの情報を画素毎に加算して全エネルギー情報を含むデータから再構成したX線CT画像データのことを「ベース画像」とも言う。   The reconstruction processing function 373 generates X-ray CT image data by performing reconstruction processing using a filter-corrected back projection method, successive approximation reconstruction method, or the like on the projection data generated by the preprocessing function 372. To do. The reconstruction processing function 373 stores the reconstructed X-ray CT image data in the storage circuit 35. Note that X-ray CT image data reconstructed from data including all energy information by adding all bin information for each pixel is also referred to as a “base image”.

ここで、フォトンカウンティングCTで得られる計数結果から生成された投影データには、被検体Pを透過することで減弱されたX線のエネルギーの情報が含まれている。このため、再構成処理機能373は、例えば、特定のエネルギー成分のX線CT画像データを再構成することができる。また、再構成処理機能373は、例えば、複数のエネルギー成分それぞれのX線CT画像データを再構成することができる。   Here, the projection data generated from the counting result obtained by the photon counting CT includes information on the energy of X-rays attenuated by passing through the subject P. For this reason, the reconstruction processing function 373 can reconstruct X-ray CT image data of a specific energy component, for example. The reconstruction processing function 373 can reconstruct X-ray CT image data of each of a plurality of energy components, for example.

また、再構成処理機能373は、例えば、各エネルギー成分のX線CT画像データの各画素にエネルギー成分に応じた色調を割り当て、エネルギー成分に応じて色分けされた複数のX線CT画像データを重畳した画像データを生成する。また、再構成処理機能373は、例えば、物質固有のK吸収端を利用して、当該物質の同定が可能となる画像データを生成することができる。再構成処理機能373が生成する他の画像データとしては、単色X線画像データや密度画像データ、実効原子番号画像データ等が挙げられる。   Further, the reconstruction processing function 373 assigns a color tone corresponding to the energy component to each pixel of the X-ray CT image data of each energy component, and superimposes a plurality of X-ray CT image data color-coded according to the energy component, for example. Generated image data is generated. In addition, the reconstruction processing function 373 can generate image data that enables identification of the substance by using, for example, the K absorption edge unique to the substance. Other image data generated by the reconstruction processing function 373 includes monochromatic X-ray image data, density image data, effective atomic number image data, and the like.

また、X線CTの応用として、物質ごとにX線の吸収特性が異なることを利用して、被検体Pに含まれる物質の種別、存在量、密度等を弁別する技術がある。これを、物質弁別と言う。例えば、再構成処理機能373は、投影データに対して物質弁別を行い、物質弁別情報を得る。そして、再構成処理機能373は、物質弁別の結果である物質弁別情報を用いて物質弁別画像を再構成する。   In addition, as an application of X-ray CT, there is a technique for discriminating the type, abundance, density, and the like of a substance contained in the subject P using the fact that the X-ray absorption characteristics differ for each substance. This is called substance discrimination. For example, the reconstruction processing function 373 performs substance discrimination on the projection data and obtains substance discrimination information. Then, the reconstruction processing function 373 reconstructs a substance discrimination image using the substance discrimination information that is a result of substance discrimination.

再構成処理機能373は、CT画像を再構成するには、フルスキャン再構成方式及びハーフスキャン再構成方式を適用可能である。例えば、再構成処理機能373は、フルスキャン再構成方式では、被検体の周囲一周、360度分の投影データを必要とする。また、再構成処理機能373は、ハーフスキャン再構成方式では、180度+ファン角度分の投影データを必要とする。以下では、説明を簡単にするため、再構成処理機能373は、被検体の周囲一周、360度分の投影データを用いて再構成するフルスキャン再構成方式を用いるものとする。なお、再構成処理機能373は、再構成処理部の一例である。   The reconstruction processing function 373 can apply a full scan reconstruction method and a half scan reconstruction method to reconstruct a CT image. For example, the reconstruction processing function 373 requires 360 degrees of projection data around the subject in the full scan reconstruction method. Also, the reconstruction processing function 373 requires projection data for 180 degrees + fan angle in the half-scan reconstruction method. Hereinafter, in order to simplify the description, it is assumed that the reconstruction processing function 373 uses a full-scan reconstruction method in which reconstruction is performed using projection data for 360 degrees around the subject. The reconstruction processing function 373 is an example of a reconstruction processing unit.

画像処理機能374は、入力インターフェース31を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、再構成処理機能373によって生成されたX線CT画像データを公知の方法により、任意断面の断層像やレンダリング処理による3次元画像等の画像データに変換する。画像処理機能374は、変換した画像データを記憶回路35に格納する。   The image processing function 374 is based on the input operation received from the operator via the input interface 31, and the X-ray CT image data generated by the reconstruction processing function 373 is generated by a known method, such as a tomographic image of any section or rendering. It is converted into image data such as a three-dimensional image by processing. The image processing function 374 stores the converted image data in the storage circuit 35.

スキャン制御機能375は、架台10で行なわれるCTスキャンを制御する。例えば、スキャン制御機能375は、X線高電圧装置11、X線検出器13、架台制御装置16、データ収集回路14及び寝台駆動装置21の動作を制御することで、架台10におけるスキャンの開始、スキャンの実行、及びスキャンの終了を制御する。具体的には、スキャン制御機能375は、位置決め画像(スキャノ画像、スキャノグラム)を収集する撮影及び診断に用いる画像を収集する本撮影(スキャン)における投影データの収集処理をそれぞれ制御する。   The scan control function 375 controls the CT scan performed on the gantry 10. For example, the scan control function 375 controls the operations of the X-ray high voltage device 11, the X-ray detector 13, the gantry control device 16, the data collection circuit 14, and the couch driving device 21, thereby starting scanning on the gantry 10, Control execution of scan and end of scan. Specifically, the scan control function 375 controls the collection processing of projection data in photographing for collecting positioning images (scanograms, scanograms) and main photographing (scanning) for collecting images used for diagnosis.

ここで、スキャン制御機能375は、2次元のスキャノ画像及び3次元のスキャノ画像を撮影することができる。例えば、スキャン制御機能375は、X線管12aを0度の位置(被検体Pに対して正面方向の位置)に固定して、天板22を定速移動させながら連続的に撮影を行うことで2次元のスキャノ画像を撮影する。或いは、スキャン制御機能375は、X線管12aを0度の位置に固定して、天板22を断続的に移動させながら、天板22の移動に同期して断続的に撮影を繰り返すことで2次元のスキャノ画像を撮影する。また、スキャン制御機能375は、被検体に対して正面方向だけでなく、任意の方向(例えば、側面方向など)から位置決め画像を撮影することができる。例えば、X線管12aが90度の位置(被検体Pに対して側面方向の位置)で撮影した場合、被検体Pの側面からの撮影がなされ、2次元のスキャノ画像が得られる。なお、X線管12aの位置は、必要であれば、任意の複数の位置から撮影可能である。   Here, the scan control function 375 can capture a two-dimensional scano image and a three-dimensional scano image. For example, the scan control function 375 performs continuous imaging while fixing the X-ray tube 12a at a position of 0 degree (a position in the front direction with respect to the subject P) and moving the top plate 22 at a constant speed. Take a two-dimensional scano image with. Alternatively, the scan control function 375 may repeat the imaging intermittently in synchronization with the movement of the top plate 22 while the X-ray tube 12a is fixed at the 0 degree position and the top plate 22 is moved intermittently. Take a two-dimensional scano image. The scan control function 375 can capture a positioning image not only from the front direction but also from any direction (for example, the side surface direction) with respect to the subject. For example, when the X-ray tube 12a is imaged at a position of 90 degrees (position in the lateral direction with respect to the subject P), imaging from the side surface of the subject P is performed and a two-dimensional scan image is obtained. Note that the position of the X-ray tube 12a can be taken from a plurality of arbitrary positions if necessary.

また、スキャン制御機能375は、スキャノ画像の撮影において、被検体に対する全周分の投影データを収集することで、3次元のスキャノ画像を撮影する。例えば、スキャン制御機能375は、ヘリカルスキャン或いはノンヘリカルスキャンによって被検体に対する全周分の投影データを収集する。ここで、スキャン制御機能375は、被検体の胸部全体、腹部全体、上半身全体、全身などの広範囲に対して本撮影よりも低線量でヘリカルスキャン或いはノンヘリカルスキャンを実行する。ノンヘリカルスキャンとしては、例えば、ステップアンドシュート方式のスキャンが実行される。   The scan control function 375 captures a three-dimensional scanogram by collecting projection data for the entire circumference of the subject in scanogram capture. For example, the scan control function 375 collects projection data for the entire circumference of the subject by helical scanning or non-helical scanning. Here, the scan control function 375 executes a helical scan or a non-helical scan with a lower dose than the main imaging over a wide range such as the entire chest, abdomen, the entire upper body, and the whole body of the subject. As the non-helical scan, for example, a step-and-shoot scan is executed.

表示制御機能376は、記憶回路35が記憶する各種画像データを、ディスプレイ32に表示するように制御する。   The display control function 376 controls the display 32 to display various image data stored in the storage circuit 35.

決定機能377は、X線検出器13における各シンチレータ131の位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータ131に対応する光センサ132に撮影時に決定する。なお、決定機能377の詳細については後述する。   The determination function 377 determines a driving voltage corresponding to the position of each scintillator 131 in the X-ray detector 13 in the optical sensor 132 corresponding to each scintillator 131 at the time of imaging. Details of the determination function 377 will be described later.

以上、第1の実施形態に係るX線CT装置1の構成について説明した。かかる構成のもと、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、X線検出器13の出力信号(電荷)を積分し、波形整形した後に、信号レベルに応じて複数のウインドに分割して各ウインドの入射X線数をカウンタで計数する。X線CT装置1は、必要周分のデータを取得して、複数のエネルギーウインドでCT画像を取得する。ここで、SiPMなどの光センサ132では、APD141に設定される駆動電圧によって、検出効率(PDE:Photon Detection Efficiency)やゲインなどの特性が変わる。   The configuration of the X-ray CT apparatus 1 according to the first embodiment has been described above. With this configuration, the X-ray CT apparatus 1 according to the first embodiment integrates the output signal (charge) of the X-ray detector 13 and shapes the waveform, and then divides the signal into a plurality of windows according to the signal level. Then, the number of incident X-rays in each window is counted with a counter. The X-ray CT apparatus 1 acquires data for a necessary circumference and acquires CT images with a plurality of energy windows. Here, in the optical sensor 132 such as SiPM, characteristics such as detection efficiency (PDE: Photon Detection Efficiency) and gain change depending on the driving voltage set in the APD 141.

例えば、APD141の駆動電圧を上げるとPDEが上がりゲインも大きくなるが、実効的なパルス幅が太くなり周波数特性が下がる。一方、APD141の駆動電圧を下げると、PDEが下がりゲインも下がるが、実効的なパルス幅が細くなり周波数特性が上がる。このため、入射X線の線量、必要とされる画質や物質弁別能によってAPD141の駆動電圧を適切に選択する必要がある。なお、以下では、「APD141の駆動電圧」のことを、「光センサ132の駆動電圧」と適宜記載する。   For example, when the drive voltage of the APD 141 is increased, the PDE increases and the gain increases, but the effective pulse width increases and the frequency characteristic decreases. On the other hand, when the drive voltage of the APD 141 is lowered, the PDE is lowered and the gain is lowered, but the effective pulse width is narrowed and the frequency characteristics are improved. For this reason, it is necessary to appropriately select the driving voltage of the APD 141 according to the dose of incident X-rays, the required image quality and the substance discrimination ability. In the following, “driving voltage of APD 141” is appropriately described as “driving voltage of optical sensor 132”.

ここでは、比較例として、X線検出器13において、各光センサ132の駆動電圧を一定値に設定する場合について説明する。すなわち、比較例では、全ての光センサ132において、同じ値の駆動電圧が設定されるものとする。図4を用いて比較例における課題について説明する。図4は、比較例を説明するための図である。   Here, as a comparative example, the case where the driving voltage of each optical sensor 132 is set to a constant value in the X-ray detector 13 will be described. That is, in the comparative example, it is assumed that the drive voltage having the same value is set in all the optical sensors 132. The problem in the comparative example will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining a comparative example.

X線検出器13において、各検出素子130のシンチレータ131に入射するX線量は、X線検出器13における位置に応じて異なる。例えば、図4に示すように、X線検出器13の中央部は、被検体Pによる吸収量が大きいため、シンチレータ131に入射するX線量が低くなる。ここでは、説明の便宜上、X線量をn1(c/s)とする。一方で、X線検出器13の周縁部は、被検体Pによる吸収量が小さい、もしくはないため、シンチレータ131に入射するX線量が高くなる。ここでは、説明の便宜上、X線量をn2(c/s)とする。なお、X線検出器13の中央部は、X線検出器13のチャネル方向において、中央付近の領域を示し、X線検出器13の周縁部は、X線検出器13のチャネル方向において、中央から離れた周縁の領域を示す。   In the X-ray detector 13, the X-ray dose incident on the scintillator 131 of each detection element 130 varies depending on the position in the X-ray detector 13. For example, as shown in FIG. 4, since the amount of absorption by the subject P is large in the central portion of the X-ray detector 13, the X-ray dose incident on the scintillator 131 is low. Here, for convenience of explanation, the X-ray dose is assumed to be n1 (c / s). On the other hand, the peripheral portion of the X-ray detector 13 has little or no absorption by the subject P, and therefore the X-ray dose incident on the scintillator 131 is high. Here, for convenience of explanation, the X-ray dose is n2 (c / s). The central portion of the X-ray detector 13 indicates a region near the center in the channel direction of the X-ray detector 13, and the peripheral portion of the X-ray detector 13 is the center in the channel direction of the X-ray detector 13. The peripheral area away from.

X線CT装置1では、X線検出器13に入射するX線光子数が多い場合には、1個のX線光子によって発生した信号の処理時間の間に別のX線光子が入射するパイルアップと呼ばれる現象が連続的に発生することがある。パイルアップが発生すると、検出するX線光子数及び検出したX線光子のエネルギー値が正しい値ではなくなり、最終的に得られる画質が劣化する。   In the X-ray CT apparatus 1, when the number of X-ray photons incident on the X-ray detector 13 is large, a pile in which another X-ray photon is incident during the processing time of a signal generated by one X-ray photon. A phenomenon called up may occur continuously. When pile-up occurs, the number of X-ray photons to be detected and the energy value of the detected X-ray photons are not correct values, and the finally obtained image quality deteriorates.

このようなパイルアップによる画質劣化を防ぐためには、高い周波数特性が必要となり、光センサ132の駆動電圧を下げる必要がある。光センサ132の駆動電圧を低くすると、シンチレータ131に入射するX線量が高い周縁部ではパイルアップの影響を受けにくくなり画質が向上するが、PDEやゲインが下がり、S/N比が低下するので、シンチレータ131に入射するX線量が低い中央部では物質弁別能が低下する。一方、光センサ132の駆動電圧を高くすると、PDEやゲインが上がり、S/N比が向上するので、シンチレータ131に入射するX線量が低い中央部では物質弁別能が向上するが、シンチレータ131に入射するX線量が高い周縁部ではパイルアップの影響を受けやすくなり画質が劣化する。   In order to prevent such image quality deterioration due to pile-up, high frequency characteristics are required, and the drive voltage of the optical sensor 132 needs to be lowered. If the drive voltage of the optical sensor 132 is lowered, the image quality is improved at the periphery where the X-ray dose incident on the scintillator 131 is high, and the image quality is improved. However, the PDE and gain are lowered, and the S / N ratio is lowered. In the central part where the X-ray dose incident on the scintillator 131 is low, the substance discrimination ability decreases. On the other hand, when the drive voltage of the optical sensor 132 is increased, the PDE and gain are increased, and the S / N ratio is improved. Therefore, the substance discrimination ability is improved in the central portion where the X-ray dose incident on the scintillator 131 is low. In the peripheral portion where the incident X-ray dose is high, the image quality is deteriorated because it is easily affected by pile-up.

このようなことから、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、光子計数型検出器における各シンチレータ131の位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータ131に対応する光センサ132に撮影時に設定する。以下では、図5から図8を用いて、第1の実施形態を説明する。図5は、第1の実施形態に係るX線CT装置1による処理手順を示すフローチャートであり、図6から図8は、第1の実施形態を説明するための図である。   For this reason, the X-ray CT apparatus 1 according to the first embodiment applies a driving voltage corresponding to the position of each scintillator 131 in the photon counting detector to the optical sensor 132 corresponding to each scintillator 131 during imaging. Set. Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 8. FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure performed by the X-ray CT apparatus 1 according to the first embodiment, and FIGS. 6 to 8 are diagrams for explaining the first embodiment.

図5では、X線CT装置1の動作を説明するフローチャートを示し、各構成要素がフローチャートのどのステップに対応するかを説明する。ステップS1は、スキャン制御機能375に対応するステップである。処理回路37が記憶回路35からスキャン制御機能375に対応する所定のプログラムを呼び出し実行することにより、スキャン制御機能375が実現されるステップである。ステップS1では、スキャン制御機能375は、スキャノグラムを撮影する。例えば、スキャン制御機能375は、X線管12aを0度の位置(被検体Pに対して正面方向の位置)に固定して、2次元のスキャノ画像を撮影する。   FIG. 5 shows a flowchart for explaining the operation of the X-ray CT apparatus 1 and describes which step in the flowchart corresponds to each component. Step S <b> 1 is a step corresponding to the scan control function 375. This is a step in which the scan control function 375 is realized by the processing circuit 37 calling and executing a predetermined program corresponding to the scan control function 375 from the storage circuit 35. In step S1, the scan control function 375 captures a scanogram. For example, the scan control function 375 captures a two-dimensional scan image while fixing the X-ray tube 12a at a position of 0 degree (a position in the front direction with respect to the subject P).

ステップS2は、決定機能377に対応するステップである。処理回路37が記憶回路35から決定機能377に対応する所定のプログラムを呼び出し実行することにより、決定機能377が実現されるステップである。ステップS2では、決定機能377は、駆動電圧を決定する。   Step S2 is a step corresponding to the determination function 377. This is a step in which the determination function 377 is realized by the processing circuit 37 calling and executing a predetermined program corresponding to the determination function 377 from the storage circuit 35. In step S2, the determination function 377 determines the drive voltage.

ここで、決定機能377は、各シンチレータ131に入射するX線量に基づく駆動電圧を決定し、対応情報を生成する。例えば、決定機能377は、各検出素子130の計数結果から各シンチレータ131に入射するX線量を推定し、推定したX線量に基づく駆動電圧を決定する。一例をあげると、決定機能377は、ステップS1で撮影されたスキャノグラムの計数結果から、シンチレータ131に入射するX線量を推定して、駆動電圧を決定する。   Here, the determination function 377 determines a drive voltage based on the X-ray dose incident on each scintillator 131 and generates correspondence information. For example, the determination function 377 estimates the X-ray dose incident on each scintillator 131 from the count result of each detection element 130, and determines a drive voltage based on the estimated X-ray dose. For example, the determination function 377 determines the driving voltage by estimating the X-ray dose incident on the scintillator 131 from the scanogram count result obtained in step S1.

決定機能377は、スキャノグラムの計数結果に対して、以下に示す閾値判定処理を行って駆動電圧を決定する。例えば、決定機能377は、チャネル方向において、スキャノグラムの計数結果が閾値以上の領域を、シンチレータ131に入射するX線量が高線量であると推定し、高線量領域に選択する。そして、決定機能377は、高線量領域に該当するシンチレータ131に対応する光センサ132の駆動電圧を低くする。一方、決定機能377は、チャネル方向において、スキャノグラムの計数結果が閾値未満の領域を、シンチレータ131に入射するX線量が低線量であると推定し、低線量領域に選択する。そして、決定機能377は、低線量領域に該当するシンチレータ131に対応する光センサ132の駆動電圧を高くする。   The determination function 377 performs a threshold determination process described below on the scanogram count result to determine the drive voltage. For example, in the channel direction, the determination function 377 estimates an area where the scanogram count result is equal to or greater than a threshold value, estimates that the X-ray dose incident on the scintillator 131 is a high dose, and selects the high dose area. Then, the determination function 377 reduces the drive voltage of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 corresponding to the high dose region. On the other hand, the determination function 377 estimates that the X-ray dose incident on the scintillator 131 is a low dose area in the channel direction where the scanogram count result is less than the threshold, and selects the low dose area. Then, the determination function 377 increases the drive voltage of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 corresponding to the low dose region.

より具体的には、チャネル方向の中央部は被検体Pによる吸収が大きいため、入射するX線の線量が低くなる。このため、決定機能377は、チャネル方向の中央部を低線量領域として選択し、図6に示すように、チャネル方向の中央部の駆動電圧を高くする。また、チャネル方向の周縁部は、被検体Pによる吸収が小さいか或いは無いため、入射するX線の線量が高くなる。このため、決定機能377は、チャネル方向の周縁部を高線量領域として選択し、図6に示すように、チャネル方向の周縁部の駆動電圧を低くする。   More specifically, since the absorption by the subject P is large in the central part in the channel direction, the dose of incident X-rays is low. For this reason, the determination function 377 selects the central portion in the channel direction as the low-dose region, and increases the driving voltage in the central portion in the channel direction as shown in FIG. Further, since the absorption by the subject P is small or absent at the peripheral edge in the channel direction, the dose of incident X-rays becomes high. For this reason, the determination function 377 selects the peripheral portion in the channel direction as the high-dose region, and lowers the drive voltage of the peripheral portion in the channel direction as shown in FIG.

なお、決定機能377は、代表となるスライスにおいて閾値判定処理を行って駆動電圧を決定し、決定した駆動電圧を他のスライスにも同様に適用してもよいし、各スライス方向において、閾値判定処理をそれぞれ行って駆動電圧を決定してもよい。また、代表スライスとは、例えば、スライス方向における中央のスライスである。   Note that the determination function 377 may perform threshold determination processing in a representative slice to determine a drive voltage, and apply the determined drive voltage to other slices in the same manner. The driving voltage may be determined by performing each process. The representative slice is, for example, a central slice in the slice direction.

そして、決定機能377は、各シンチレータ131と、当該シンチレータ131に対応する光センサ132の駆動電圧とを対応付けた対応情報を生成する。より具体的には、決定機能377は、図7に示すように、IDと駆動電圧とを対応付けた対応情報を生成する。   Then, the determination function 377 generates correspondence information in which each scintillator 131 is associated with the driving voltage of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131. More specifically, the determination function 377 generates correspondence information in which an ID is associated with a drive voltage as illustrated in FIG.

ここで、対応情報における「ID」は、シンチレータ131を一意に識別する識別子を示し、「駆動電圧」は、IDで識別されるシンチレータ131に対応する光センサ132の駆動電圧を示す。また、図7に示す例では、駆動電圧V1<駆動電圧V2とし、「ID」が「yyyy」及び「zzzz」であるシンチレータ131は、X線検出器13においてチャネル方向の周縁部の高線量領域に配置され、「ID」が「xxxx」であるシンチレータ131は、X線検出器13においてチャネル方向の中央部の低線量領域に配置されるものとする。   Here, “ID” in the correspondence information indicates an identifier for uniquely identifying the scintillator 131, and “drive voltage” indicates the drive voltage of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 identified by the ID. In the example shown in FIG. 7, the scintillator 131 whose drive voltage V1 <drive voltage V2 and whose “ID” is “yyyy” and “zzz” is the high-dose region at the peripheral portion in the channel direction in the X-ray detector 13. The scintillator 131 whose “ID” is “xxxx” is arranged in the low-dose region at the center in the channel direction in the X-ray detector 13.

一例をあげると、決定機能377は、「ID」が「yyyy」及び「zzzz」であるシンチレータ131に対応する光センサ132のAPDセル140が有する各APD141の駆動電圧が「V1」であると決定し、「ID」が「xxxx」であるシンチレータ131に対応する光センサ132のAPDセル140が有する各APD141の駆動電圧が「V2」であると決定する。   For example, the determination function 377 determines that the drive voltage of each APD 141 included in the APD cell 140 of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 whose “ID” is “yyyy” and “zzz” is “V1”. Then, the driving voltage of each APD 141 included in the APD cell 140 of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 whose “ID” is “xxxx” is determined to be “V2”.

ステップS3は、FPGA14aにより実現されるステップである。ステップS3では、FPGA14aは、駆動電圧を設定する。ここで、FPGA14aは、光子計数型検出器におけるシンチレータ131の位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータ131に対応する光センサ132に撮影時に設定する。例えば、FPGA14aは、各シンチレータ131に入射するX線量に基づく駆動電圧を、各シンチレータ131に対応する光センサ132に設定する。   Step S3 is a step realized by the FPGA 14a. In step S3, the FPGA 14a sets a drive voltage. Here, the FPGA 14a sets a driving voltage corresponding to the position of the scintillator 131 in the photon counting detector to the optical sensor 132 corresponding to each scintillator 131 at the time of photographing. For example, the FPGA 14 a sets a driving voltage based on the X-ray dose incident on each scintillator 131 to the optical sensor 132 corresponding to each scintillator 131.

一例をあげると、FPGA14aは、図7に示す対応情報を参照して、各光センサ132に駆動電圧を設定する。すなわち、FPGA14aは、各検出素子130の計数結果から推定された、各シンチレータ131に入射するX線量に基づく駆動電圧を、各光センサ132に設定する。より具体的には、FPGA14aは、IDが「yyyy」及び「zzzz」であるシンチレータ131に対応する光センサ132のAPDセル140が有する各APD141に駆動電圧「V1」を設定する。また、FPGA14aは、IDが「xxxx」であるシンチレータ131に対応する光センサ132のAPDセル140が有する各APD141に駆動電圧「V2」を設定する。このようにして、FPGA14aは、入射するX線量が閾値未満であるシンチレータ131に対応する光センサ132に、入射するX線量が閾値以上であるシンチレータ131に対応する光センサ132よりも大きな駆動電圧を設定する。なお、第1の実施形態では、撮影開始時に各光センサ132に設定された駆動電圧は、撮影中は固定されたままである。   As an example, the FPGA 14a refers to the correspondence information shown in FIG. In other words, the FPGA 14 a sets the drive voltage based on the X-ray dose incident on each scintillator 131 estimated from the count result of each detection element 130 in each optical sensor 132. More specifically, the FPGA 14a sets the drive voltage “V1” to each APD 141 included in the APD cell 140 of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 whose IDs are “yyyy” and “zzz”. Further, the FPGA 14 a sets the drive voltage “V2” to each APD 141 included in the APD cell 140 of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 whose ID is “xxxx”. In this manner, the FPGA 14a applies a larger driving voltage to the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 whose incident X-ray dose is less than the threshold value than the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 whose incident X-ray dose is equal to or higher than the threshold value. Set. Note that in the first embodiment, the drive voltage set for each optical sensor 132 at the start of shooting remains fixed during shooting.

ステップS4は、スキャン制御機能375に対応するステップである。処理回路37が記憶回路35からスキャン制御機能375に対応する所定のプログラムを呼び出し実行することにより、スキャン制御機能375が実現されるステップである。ステップS4では、スキャン制御機能375は、本スキャンを実行する。   Step S4 is a step corresponding to the scan control function 375. This is a step in which the scan control function 375 is realized by the processing circuit 37 calling and executing a predetermined program corresponding to the scan control function 375 from the storage circuit 35. In step S4, the scan control function 375 executes a main scan.

ステップS5は、前処理機能372に対応するステップである。処理回路37が記憶回路35から前処理機能372に対応する所定のプログラムを呼び出し実行することにより、前処理機能372が実現されるステップである。ところで、ステップS4の本スキャンで得られる検出データは、各光センサ132において、異なる駆動電圧で処理された結果得られる信号である。ここで、駆動電圧が変わることで、パイルアップの発生率も変化する。パイルアップの発生率が変化することによって、例えば、カウント数が減り、スペクトルが高い方へシフトする割合が変化する。すなわち、異なる駆動電圧が設定されたことによって、検出データには、カウント数及びスペクトルに変化が生じる。このようなことから、ステップS5では、前処理機能372は、検出データを補正する。言い換えると、前処理機能372は、データ収集回路14による計数結果を補正する。   Step S <b> 5 is a step corresponding to the preprocessing function 372. This is a step in which the preprocessing function 372 is realized by the processing circuit 37 calling and executing a predetermined program corresponding to the preprocessing function 372 from the storage circuit 35. By the way, the detection data obtained in the main scan in step S4 is a signal obtained as a result of processing with different driving voltages in each optical sensor 132. Here, as the drive voltage changes, the pile-up occurrence rate also changes. By changing the occurrence rate of pile-up, for example, the number of counts decreases, and the rate at which the spectrum shifts higher changes. That is, by setting different drive voltages, the detection data changes in the count number and spectrum. For this reason, in step S5, the preprocessing function 372 corrects the detection data. In other words, the preprocessing function 372 corrects the counting result by the data collection circuit 14.

図8では、検出データのカウント数を補正する場合について説明する。図8では、横軸は管電流値(mA)を示し、縦軸は検出したX線数を示す。ここで、照射するX線の線量に対して、検出されるX線数は、理論的には線形な関係になるはずである。例えば、図8のV0で示すように、照射するX線の線量が増加するにしたがって、検出されるX線数も線形に増加する。しかしながら、実測では、照射する線量の増加に伴い、検出されるX線数が頭打ちになってしまい非線形な関係になる。ここで、頭打ちになる線量は、駆動電圧で決まる。例えば、駆動電圧が大きくなればなるほど、検出されるX線数は低下する。このようなことから、前処理機能372は、各光センサ132に設定された駆動電圧を特定し、各ASIC133における計数結果であるX線数を補正する。なお、以下では、駆動電圧V1<駆動電圧V2とし、駆動電圧V1及び駆動電圧V2において、照射するX線の線量に対して検出されるX線数が事前に計測されているものとする。   FIG. 8 illustrates a case where the count number of detected data is corrected. In FIG. 8, the horizontal axis indicates the tube current value (mA), and the vertical axis indicates the number of detected X-rays. Here, the number of detected X-rays should theoretically have a linear relationship with the dose of X-rays to be irradiated. For example, as indicated by V0 in FIG. 8, the number of detected X-rays increases linearly as the dose of X-rays to be irradiated increases. However, in actual measurement, the number of detected X-rays reaches a peak as the irradiation dose increases, resulting in a non-linear relationship. Here, the dose that reaches the peak is determined by the drive voltage. For example, as the drive voltage increases, the number of detected X-rays decreases. For this reason, the pre-processing function 372 identifies the drive voltage set for each optical sensor 132 and corrects the number of X-rays as the counting result in each ASIC 133. In the following, it is assumed that the driving voltage V1 <the driving voltage V2, and the number of X-rays detected with respect to the dose of X-rays to be irradiated is measured in advance at the driving voltage V1 and the driving voltage V2.

例えば、図8に示す例において、検出X線数がC1であり、駆動電圧がV1である場合には、前処理機能372は、検出X線数をC1からC2に補正する。また、図8に示す例において、検出X線数がC1であり、駆動電圧がV2である場合には、前処理機能372は、検出X線数をC1からC3に補正する。   For example, in the example shown in FIG. 8, when the number of detected X-rays is C1 and the drive voltage is V1, the preprocessing function 372 corrects the number of detected X-rays from C1 to C2. In the example shown in FIG. 8, when the number of detected X-rays is C1 and the drive voltage is V2, the preprocessing function 372 corrects the number of detected X-rays from C1 to C3.

ステップS6は、再構成処理機能373に対応するステップである。処理回路37が記憶回路35から再構成処理機能373に対応する所定のプログラムを呼び出し実行することにより、再構成処理機能373が実現されるステップである。ステップS6では、再構成処理機能373は、画像を再構成する。例えば、再構成処理機能373は、ステップS5で前処理機能372により補正された検出データに前処理を施した投影データに基づいて、ベース画像を生成する。すなわち、再構成処理機能373は、補正後の計数結果に基づいて画像を再構成する。   Step S 6 is a step corresponding to the reconstruction processing function 373. This is a step in which the reconfiguration processing function 373 is realized by the processing circuit 37 calling and executing a predetermined program corresponding to the reconfiguration processing function 373 from the storage circuit 35. In step S6, the reconstruction processing function 373 reconstructs an image. For example, the reconstruction processing function 373 generates a base image based on projection data obtained by performing preprocessing on the detection data corrected by the preprocessing function 372 in step S5. That is, the reconstruction processing function 373 reconstructs an image based on the corrected count result.

ステップS7は、表示制御機能376に対応するステップである。処理回路37が記憶回路35から表示制御機能376に対応する所定のプログラムを呼び出し実行することにより、表示制御機能376が実現されるステップである。ステップS7では、表示制御機能376は、画像をディスプレイ32に表示する。   Step S <b> 7 is a step corresponding to the display control function 376. This is a step in which the display control function 376 is realized by the processing circuit 37 calling and executing a predetermined program corresponding to the display control function 376 from the storage circuit 35. In step S <b> 7, the display control function 376 displays an image on the display 32.

上述したように、第1の実施形態では、X線CT装置1では、X線検出器13における各シンチレータ131の位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータ131に対応する光センサ132に撮影時に設定する。例えば、X線検出器13のチャネル方向において中央部である低線量領域に配置されている検出素子130の光センサ132に、チャネル方向において周縁部である高線量領域に配置されている検出素子130の光センサ132よりも大きな駆動電圧を設定する。   As described above, in the first embodiment, in the X-ray CT apparatus 1, the driving voltage corresponding to the position of each scintillator 131 in the X-ray detector 13 is set in the optical sensor 132 corresponding to each scintillator 131 at the time of imaging. To do. For example, the optical sensor 132 of the detection element 130 arranged in the low dose region that is the central portion in the channel direction of the X-ray detector 13 is connected to the detection element 130 arranged in the high dose region that is the peripheral portion in the channel direction. A driving voltage larger than that of the optical sensor 132 is set.

これにより、例えば、X線検出器13のチャネル方向における中央部では、駆動電圧が高いため、S/N比が向上し、物質弁別能が高くなる。一方、X線検出器13のチャネル方向における周縁部では、駆動電圧が低いため、高線量下でもパイルアップの影響を受けにくくなり、ヒストグラムの変形が少なく、ほぼ正しい計数率を得ることができる。また、X線検出器13のチャネル方向における周縁部の高線量領域では、物質弁別する必要性が低く、物質弁別が必要なのは、X線検出器13のチャネル方向における中央部の低線量領域である。このため、第1の実施形態に係るX線CT装置1によれば、高い画質を得ることができるとともに、高い物質弁別能を得ることが可能となる。   Thereby, for example, since the driving voltage is high in the central portion of the X-ray detector 13 in the channel direction, the S / N ratio is improved and the substance discrimination ability is increased. On the other hand, since the driving voltage is low at the peripheral portion in the channel direction of the X-ray detector 13, it is difficult to be affected by pile-up even under a high dose, there is little deformation of the histogram, and an almost correct count rate can be obtained. Further, in the high-dose region at the peripheral portion in the channel direction of the X-ray detector 13, the necessity for material discrimination is low, and what is necessary for the material discrimination is the low-dose region in the center in the channel direction of the X-ray detector 13. . For this reason, according to the X-ray CT apparatus 1 according to the first embodiment, it is possible to obtain high image quality and high substance discrimination ability.

なお、低線量領域では、駆動電圧が高いが、線量が低いためパイルアップによるヒストグラムの変形、計数率への影響は無視できる。また、高線量領域では、駆動電圧が低いため、S/N比は小さくなるが、計数率には影響はなく、画質への影響を排除してもよい。このため、第1の実施形態に係るX線CT装置1では、上述した前処理機能372による補正処理を省略してもよい。   In the low dose region, the drive voltage is high, but since the dose is low, the influence of the pileup on the deformation of the histogram and the counting rate can be ignored. In the high-dose region, since the drive voltage is low, the S / N ratio is small, but the count rate is not affected and the influence on the image quality may be eliminated. For this reason, in the X-ray CT apparatus 1 according to the first embodiment, the correction process by the preprocessing function 372 described above may be omitted.

また、再構成処理機能373は、投影データに対して物質弁別を行い、物質弁別の結果である物質弁別情報を用いて物質弁別画像を再構成してもよい。ここで、物質弁別画像を再構成する場合には、検出データのカウント数を補正する処理に加えて、検出データのスペクトルを補正する処理が必要になる。以下では、再構成処理機能373による検出データのスペクトルを補正する処理について説明する。   In addition, the reconstruction processing function 373 may perform substance discrimination on the projection data and reconstruct a substance discrimination image using substance discrimination information that is a result of substance discrimination. Here, when reconstructing a substance discrimination image, in addition to the process of correcting the count number of detection data, a process of correcting the spectrum of detection data is required. Below, the process which correct | amends the spectrum of the detection data by the reconstruction process function 373 is demonstrated.

X線検出器13が検出するX線のスペクトルS(E)と、X線検出器13に入射するX線のスペクトルS(E)との関係は、応答関数R(E,nτ)を用いて以下の式1で表される。 The relationship between the X-ray spectrum S (E) detected by the X-ray detector 13 and the X-ray spectrum S 0 (E) incident on the X-ray detector 13 uses a response function R (E, nτ). Is represented by the following formula 1.

Figure 2019005490
Figure 2019005490

ここで、S(E)は、被検体Pに照射されるX線のスペクトルであり、μは当該パスの平均減弱係数であり、Lは当該パスの投影長である。また、応答関数R(E,nτ)には、X線量n及び時定数τが含まれる。ここで、時定数τには、シンチレータ131の時定数、X線検出器13の時定数、及びASIC133等の回路系の時定数が含まれる。この応答関数Rは、X線量n及び駆動電圧により複数設定される。ここで、生データS(E)、X線管12aから照射されるX線のスペクトルS(E)、応答関数R(E,nτ)は既知である。このため、再構成処理機能373は、式1から吸収量(−μL)を算出することが可能になる。すなわち、再構成処理機能373は、駆動電圧の違いによる検出データのスペクトルの変化を加味して、物質弁別を行うことが可能になる。なお、ベース画像を生成する場合には、検出データのカウント数を補正すればよく、検出データに生じるスペクトルの差異を補正する必要はない。 Here, S 0 (E) is an X-ray spectrum irradiated to the subject P, μ is an average attenuation coefficient of the path, and L is a projection length of the path. Further, the response function R (E, nτ) includes an X-ray dose n and a time constant τ. Here, the time constant τ includes the time constant of the scintillator 131, the time constant of the X-ray detector 13, and the time constant of the circuit system such as the ASIC 133. A plurality of response functions R are set by the X-ray dose n and the drive voltage. Here, the raw data S (E), the spectrum S 0 (E) of X-rays emitted from the X-ray tube 12a, and the response function R (E, nτ) are known. For this reason, the reconstruction processing function 373 can calculate the absorption amount (−μL) from Equation 1. That is, the reconstruction processing function 373 can perform substance discrimination in consideration of a change in the spectrum of detection data due to a difference in driving voltage. When generating the base image, it is only necessary to correct the count number of the detection data, and it is not necessary to correct the spectrum difference generated in the detection data.

(第1の実施形態の変形例)
なお、上述した実施形態では、駆動電圧を加味した応答関数を用いて物質弁別する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、ルックアップテーブルを用いて物質弁別を行ってもよい。かかる場合、ルックアップテーブルは、物資弁別する物質ごとの投影長に応じて事前に決定された検出スペクトルを記憶する。また、管電流及び管電圧を種々変更した撮影条件下で、ルックアップテーブルを事前に複数作成しておく。そして、再構成処理機能373は、検出データに対応する検出スペクトルをルックアップテーブルから探索することによって、物資弁別する。図9は、第1の実施形態の変形例を説明するための図である。
(Modification of the first embodiment)
In the above-described embodiment, the case where the material discrimination is performed using the response function in consideration of the drive voltage has been described, but the embodiment is not limited to this. For example, substance discrimination may be performed using a lookup table. In such a case, the look-up table stores a detection spectrum that is determined in advance according to the projection length of each substance to be distinguished. Also, a plurality of lookup tables are created in advance under imaging conditions in which the tube current and tube voltage are variously changed. Then, the reconstruction processing function 373 discriminates materials by searching a detection spectrum corresponding to the detection data from a lookup table. FIG. 9 is a diagram for explaining a modification of the first embodiment.

図9では、水とカルシウムとを物質弁別する場合を示す。図9に示すように、ルックアップテーブルは、水の厚さ5、10、15、20(cm)に対して、カルシウムの厚さを1、2、3、4(mm)と変化させた場合のヒストグラムを記憶する。一例をあげると、S(E)11は、水5cm、カルシウム1mmである場合のヒストグラムを示し、S(E)21は、水5cm、カルシウム2mmである場合のヒストグラムを示す。ここで、再構成処理機能373は、例えば、パイルアップを発生しやすい撮影条件下で作成したルックアップテーブルを用いて、検出データと類似するヒストグラムを特定することで、物質弁別を行う。 FIG. 9 shows a case where water and calcium are distinguished from each other. As shown in FIG. 9, the look-up table shows the case where the thickness of calcium is changed to 1, 2, 3, 4 (mm) with respect to the thickness of water 5, 10, 15, 20 (cm). The histogram is stored. As an example, S (E) 11 shows a histogram when water is 5 cm and calcium is 1 mm, and S (E) 21 shows a histogram when water is 5 cm and calcium is 2 mm. Here, the reconstruction processing function 373 performs material discrimination by specifying a histogram similar to the detection data using a lookup table created under imaging conditions that are likely to cause pileup, for example.

(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態では、各シンチレータ131の位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータ131に対応する光センサ132に撮影時に設定する場合について説明した。ここで、第1の実施形態では、撮影開始時に各光センサ132に設定された駆動電圧は、撮影中は固定されたままである。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the case where the drive voltage corresponding to the position of each scintillator 131 is set in the optical sensor 132 corresponding to each scintillator 131 at the time of shooting has been described. Here, in the first embodiment, the drive voltage set for each optical sensor 132 at the start of shooting remains fixed during shooting.

ところで、被検体Pの断面は円形ではなく、楕円形である。このため、図6に示すように駆動電圧の低い領域と駆動電圧の高い領域とを固定にすると、X線管12aが被検体Pの周囲を1回転するなかで、撮影角度によっては、高い駆動電圧を設定した領域に高い線量のX線が入射する場合がある。このような場合、パイルアップによってカウント数が減ったり、スペクトルが高い方へシフトしたりする結果、画質が劣化する。   By the way, the cross section of the subject P is not circular but elliptical. For this reason, as shown in FIG. 6, when the low drive voltage region and the high drive voltage region are fixed, the X-ray tube 12a makes one rotation around the subject P, and depending on the imaging angle, the high drive voltage is high. There is a case where a high dose of X-rays enters a region where a voltage is set. In such a case, the image quality deteriorates as a result of the count number being reduced or the spectrum being shifted to a higher one due to pileup.

このようなことから、各シンチレータ131の位置に応じて設定した駆動電圧を、撮影中固定したままにせずに、X線管12aの撮影角度に応じてダイナミックに変更してもよいものである。そこで、第2の実施形態では、撮影角度に応じた駆動電圧を各光センサ132に設定する場合について説明する。   For this reason, the driving voltage set according to the position of each scintillator 131 may be dynamically changed according to the imaging angle of the X-ray tube 12a without being fixed during imaging. Therefore, in the second embodiment, a case where a driving voltage corresponding to the shooting angle is set in each optical sensor 132 will be described.

なお、第2の実施形態に係るX線CT装置1の構成は、決定機能377及びFPGA14aの一部が異なる点を除いて、図1に示すX線CT装置1の構成と同様である。このため、第2の実施形態では、決定機能377及びFPGA14aが実行する機能についてのみ説明する。   The configuration of the X-ray CT apparatus 1 according to the second embodiment is the same as the configuration of the X-ray CT apparatus 1 shown in FIG. 1 except that the determination function 377 and a part of the FPGA 14a are different. For this reason, in the second embodiment, only the function executed by the determination function 377 and the FPGA 14a will be described.

決定機能377は、各検出素子130に入射するX線量に基づく、撮影角度に応じた駆動電圧を決定し、対応情報を生成する。例えば、決定機能377は、各検出素子130の計数結果から各シンチレータ131に入射するX線量を推定し、推定したX線量に基づく駆動電圧を決定する。一例をあげると、決定機能377は、スキャノグラムの計数結果から、シンチレータ131に入射するX線量を推定して、駆動電圧を決定する。なお、第2の実施形態では、スキャン制御機能375は、2方向から2次元のスキャノ画像を撮影する。例えば、スキャン制御機能375は、X線管12aを0度の位置(被検体Pに対して正面方向の位置)に固定して、2次元のスキャノ画像(0度のスキャノグラム)を撮影した後に、X線管12aを90度の位置(被検体Pに対して側面方向の位置)に固定して、2次元のスキャノ画像(90度のスキャノグラム)を撮影する。   The determination function 377 determines the drive voltage corresponding to the imaging angle based on the X-ray dose incident on each detection element 130, and generates correspondence information. For example, the determination function 377 estimates the X-ray dose incident on each scintillator 131 from the count result of each detection element 130, and determines a drive voltage based on the estimated X-ray dose. For example, the determination function 377 estimates the X-ray dose incident on the scintillator 131 from the scanogram count result and determines the drive voltage. In the second embodiment, the scan control function 375 captures a two-dimensional scano image from two directions. For example, the scan control function 375 fixes the X-ray tube 12a at a position of 0 degree (a position in the front direction with respect to the subject P) and captures a two-dimensional scan image (0 degree scanogram). The X-ray tube 12a is fixed at a position of 90 degrees (position in the lateral direction with respect to the subject P) and a two-dimensional scan image (90 degrees scanogram) is taken.

決定機能377は、2方向から2次元のスキャノ画像の計数結果に対して、以下に示す閾値判定処理を行って駆動電圧を決定する。言い換えると、決定機能377は、2方向からの2次元のスキャノ画像を用いて、各シンチレータ131に入射するX線量を推定し、駆動電圧を決定する。図10は、第2の実施形態を説明するための図である。   The determination function 377 performs a threshold determination process described below on the count result of the two-dimensional scano image from two directions to determine the drive voltage. In other words, the determination function 377 estimates the X-ray dose incident on each scintillator 131 using the two-dimensional scano image from two directions, and determines the drive voltage. FIG. 10 is a diagram for explaining the second embodiment.

例えば、決定機能377は、チャネル方向において、0度のスキャノグラムの計数結果が閾値以上の領域を、シンチレータ131に入射するX線量が高線量であると推定し、図10に示すように、高線量領域H1に選択する。そして、決定機能377は、図10に示すように、高線量領域H1に該当するシンチレータ131に対応する光センサ132の駆動電圧を低くする。一方、決定機能377は、チャネル方向において、0度のスキャノグラムの計数結果が閾値未満の領域を、シンチレータ131に入射するX線量が低線量であると推定し、図10に示すように、低線量領域L1に選択する。そして、決定機能377は、図10に示すように、低線量領域L1に該当するシンチレータ131に対応する光センサ132の駆動電圧を高くする。   For example, in the channel direction, the determination function 377 estimates that the X-ray dose incident on the scintillator 131 is a high dose in an area where the 0-degree scanogram count result is equal to or greater than the threshold, and as shown in FIG. Select the area H1. Then, as shown in FIG. 10, the determination function 377 reduces the drive voltage of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 corresponding to the high dose region H1. On the other hand, the determination function 377 estimates that the X-ray dose incident on the scintillator 131 is a low dose in an area where the count result of the 0-degree scanogram is less than the threshold in the channel direction. Select the region L1. Then, as shown in FIG. 10, the determination function 377 increases the drive voltage of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 corresponding to the low-dose region L1.

また、例えば、決定機能377は、チャネル方向において、90度のスキャノグラムの計数結果が閾値以上の領域を、シンチレータ131に入射するX線量が高線量であると推定し、図10に示すように、高線量領域H2に選択する。そして、決定機能377は、図10に示すように、高線量領域H2に該当するシンチレータ131に対応する光センサ132の駆動電圧を低くする。一方、決定機能377は、チャネル方向において、90度のスキャノグラムの計数結果が閾値未満の領域を、シンチレータ131に入射するX線量が低線量であると推定し、図10に示すように、低線量領域L2に選択する。そして、決定機能377は、図10に示すように、低線量領域L2に該当するシンチレータ131に対応する光センサ132の駆動電圧を高くする。   Further, for example, the determination function 377 estimates an area where the 90-degree scanogram count result is equal to or greater than a threshold in the channel direction, and the X-ray dose incident on the scintillator 131 is a high dose, as shown in FIG. The high dose region H2 is selected. Then, as shown in FIG. 10, the determination function 377 reduces the drive voltage of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 corresponding to the high dose region H2. On the other hand, the determination function 377 estimates that the X-ray dose incident on the scintillator 131 is a low dose in an area where the 90-degree scanogram count result is less than the threshold value in the channel direction. Select the region L2. Then, as shown in FIG. 10, the determination function 377 increases the drive voltage of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 corresponding to the low dose region L2.

このように、決定機能377は、撮影角度が90度である場合には、撮影角度が0度である場合の低線量領域L1よりも狭い範囲を低線量領域L2に選択する。また、決定機能377は、撮影角度が90度である場合には、撮影角度が0度である場合の高線量領域H1よりも広い範囲を高線量領域H2に選択する。   As described above, when the imaging angle is 90 degrees, the determination function 377 selects a range narrower than the low-dose area L1 when the imaging angle is 0 degrees as the low-dose area L2. Further, when the imaging angle is 90 degrees, the determination function 377 selects a range wider than the high dose area H1 when the imaging angle is 0 degrees as the high dose area H2.

なお、決定機能377は、代表となるスライスにおいて閾値判定処理を行って駆動電圧を決定し、決定した駆動電圧を他のスライスにも同様に適用してもよいし、各スライス方向において、閾値判定処理をそれぞれ行って駆動電圧を決定してもよい。また、代表スライスとは、例えば、スライス方向における中央のスライスである。   Note that the determination function 377 may perform threshold determination processing in a representative slice to determine a drive voltage, and apply the determined drive voltage to other slices in the same manner. The driving voltage may be determined by performing each process. The representative slice is, for example, a central slice in the slice direction.

そして、決定機能377は、各シンチレータ131と、撮影角度と、当該シンチレータ131に対応する光センサ132の駆動電圧とを対応付けた対応情報を生成する。図11は、第2の実施形態を説明するための図である。例えば、決定機能377は、図11に示すように、IDとビュー数と駆動電圧とを対応付けた対応情報を生成する。   Then, the determination function 377 generates correspondence information in which each scintillator 131, the imaging angle, and the driving voltage of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 are associated with each other. FIG. 11 is a diagram for explaining the second embodiment. For example, as illustrated in FIG. 11, the determination function 377 generates correspondence information that associates an ID, the number of views, and a drive voltage.

ここで、対応情報における「ID」は、シンチレータ131を一意に識別する識別子を示す。「ビュー数」は、架台制御装置16から受け付けたビュートリガ信号の積算値を示す。例えば、ビュー数には、ビュー数の範囲がN1以上N2未満であることを示す「N1≪N<N2」やビュー数の範囲がN2以上N3未満であることを示す「N2≪N<N3」等が格納される。なお、ビュー数は、X線管12aの撮影角度に対応する情報であり、X線管12aが1回転するごとにリセットされる。また、ここでは、X線管12aが0度の位置(被検体Pに対して正面方向の位置)をビュー数0とし、X線管12aは、撮影開始時に0度の位置から撮影を開始し、X線管12aが円軌道上を移動するごとにビュー数が積算されるものとする。「駆動電圧」は、対応するビュー数における、IDで識別されるシンチレータ131に対応する光センサ132の駆動電圧を示す。また、図11に示す例では、駆動電圧V1<駆動電圧V2とし、「ID」が「yyyy」であるシンチレータ131は、X線検出器13においてチャネル方向の周縁部の高線量領域に配置され、「ID」が「xxxx」であるシンチレータ131は、X線検出器13においてチャネル方向の中央部の低線量領域に配置されるものとする。また、「ID」が「yyyx」であるシンチレータ131は、X線検出器13においてチャネル方向の中央部と周縁部との間の領域に配置され、撮影角度に応じて高線量領域にも低線量領域にもなり得るものとする。   Here, “ID” in the correspondence information indicates an identifier for uniquely identifying the scintillator 131. “Number of views” indicates the integrated value of the view trigger signal received from the gantry control device 16. For example, the number of views includes “N1 << N <N2” indicating that the range of the view number is N1 or more and less than N2, and “N2 << N <N3” indicating that the range of the view number is N2 or more and less than N3. Etc. are stored. The number of views is information corresponding to the imaging angle of the X-ray tube 12a, and is reset every time the X-ray tube 12a rotates once. Further, here, the position where the X-ray tube 12a is 0 degrees (the position in the front direction with respect to the subject P) is set to the view number 0, and the X-ray tube 12a starts imaging from the position of 0 degrees when imaging starts. Assume that the number of views is accumulated each time the X-ray tube 12a moves on a circular orbit. “Drive voltage” indicates the drive voltage of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 identified by the ID in the corresponding number of views. In the example shown in FIG. 11, the scintillator 131 in which the driving voltage V1 <the driving voltage V2 and “ID” is “yyyy” is arranged in the high-dose region in the peripheral portion in the channel direction in the X-ray detector 13. It is assumed that the scintillator 131 whose “ID” is “xxxx” is arranged in the low-dose region at the center in the channel direction in the X-ray detector 13. In addition, the scintillator 131 whose “ID” is “yyyyx” is arranged in a region between the central portion and the peripheral portion in the channel direction in the X-ray detector 13, and a low dose is also applied to a high dose region according to an imaging angle. It can also be an area.

一例をあげると、決定機能377は、「ID」が「yyyy」であるシンチレータ131に対応する光センサ132のAPDセル140が有する各APD141の駆動電圧が、ビュー数によらず「V1」であると決定する。また、決定機能377は、「ID」が「xxxx」であるシンチレータ131に対応する光センサ132のAPDセル140が有する各APD141の駆動電圧が、ビュー数によらず「V2」であると決定する。また、決定機能377は、「ID」が「yyyx」であるシンチレータ131に対応する光センサ132のAPDセル140が有する各APD141の駆動電圧が、ビュー数「N1≪N<N2」では「V2」であり、ビュー数「N2≪N<N3」では「V1」であり、ビュー数「N3≪N<N4」では「V2」であり、ビュー数「N4≪N<N1」では「V1」であると決定する。   As an example, the decision function 377 indicates that the driving voltage of each APD 141 included in the APD cell 140 of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 whose “ID” is “yyyy” is “V1” regardless of the number of views. And decide. The determination function 377 determines that the drive voltage of each APD 141 included in the APD cell 140 of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 whose “ID” is “xxxx” is “V2” regardless of the number of views. . Further, the determination function 377 indicates that the driving voltage of each APD 141 included in the APD cell 140 of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 whose “ID” is “yyyyx” is “V2” when the view number “N1 << N <N2”. The view number “N2 << N <N3” is “V1”, the view number “N3 << N <N4” is “V2”, and the view number “N4 << N <N1” is “V1”. And decide.

FPGA14aは、光子計数型検出器における各シンチレータ131の位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータ131に対応する光センサ132に撮影時に設定する。例えば、FPGA14aは、各シンチレータ131に入射するX線量に基づく駆動電圧を、各シンチレータ131に対応する光センサ132に設定する。   The FPGA 14a sets a driving voltage corresponding to the position of each scintillator 131 in the photon counting detector to the optical sensor 132 corresponding to each scintillator 131 at the time of photographing. For example, the FPGA 14 a sets a driving voltage based on the X-ray dose incident on each scintillator 131 to the optical sensor 132 corresponding to each scintillator 131.

一例をあげると、FPGA14aは、図11に示す対応情報を参照して、各光センサ132に駆動電圧を設定する。ここで、FPGA14aは、例えば、撮影開始時のビュー数に対応する駆動電圧を各光センサ132に設定する。ここでは、撮影開始時のビュー数がN1であるものとする。FPGA14aは、IDが「yyyy」であるシンチレータ131に対応する光センサ132のAPDセル140が有する各APD141に駆動電圧V1を設定する。また、FPGA14aは、IDが「yyyx」及び「xxxx」であるシンチレータ131に対応する光センサ132のAPDセル140が有する各APD141に駆動電圧V2を設定する。すなわち、FPGA14aは、各検出素子130の計数結果から推定された、各シンチレータ131に入射するX線量に基づく駆動電圧を、各シンチレータ131に対応する光センサ132に設定する。   As an example, the FPGA 14a refers to the correspondence information shown in FIG. Here, the FPGA 14 a sets, for example, a driving voltage corresponding to the number of views at the start of shooting in each optical sensor 132. Here, it is assumed that the number of views at the start of shooting is N1. The FPGA 14a sets the drive voltage V1 to each APD 141 included in the APD cell 140 of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 whose ID is “yyyy”. Further, the FPGA 14 a sets the drive voltage V <b> 2 to each APD 141 included in the APD cell 140 of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 whose ID is “yyyyx” and “xxxx”. That is, the FPGA 14 a sets the drive voltage based on the X-ray dose incident on each scintillator 131 estimated from the counting result of each detection element 130 to the optical sensor 132 corresponding to each scintillator 131.

更に、FPGA14aは、撮影中に、ビュー数に応じた駆動電圧を各光センサ132に設定する。言い換えると、FPGA14aは、撮影開始前に設定した駆動電圧を、撮影中固定したままにせずに、撮影角度に応じてダイナミックに変更する。図12は、第2の実施形態に係るFPGA14aによる処理手順を示すフローチャートである。   Further, the FPGA 14a sets a driving voltage corresponding to the number of views to each optical sensor 132 during photographing. In other words, the FPGA 14a dynamically changes the drive voltage set before the start of shooting according to the shooting angle without being fixed during shooting. FIG. 12 is a flowchart illustrating a processing procedure performed by the FPGA 14a according to the second embodiment.

ステップS101からステップS106は、FPGA14aにより実現されるステップである。ステップS101では、FPGA14aは、架台制御装置16から撮影の開始を受け付けたか否かを判定する。ここで、FPGA14aは、架台制御装置16から撮影の開始を受け付けたと判定した場合(ステップS101、Yes)、ステップS102に移行する。一方、FPGA14aは、架台制御装置16から撮影の開始を受け付けたと判定しなかった場合(ステップS101、No)、ステップS101の判定処理を繰り返す。   Steps S101 to S106 are steps realized by the FPGA 14a. In step S <b> 101, the FPGA 14 a determines whether the start of imaging has been received from the gantry control device 16. Here, when the FPGA 14a determines that the start of imaging has been received from the gantry control device 16 (Yes in Step S101), the FPGA 14a proceeds to Step S102. On the other hand, if the FPGA 14a does not determine that the start of imaging has been received from the gantry control device 16 (No in step S101), the determination process in step S101 is repeated.

ステップS102では、FPGA14aは、架台制御装置16からビュートリガ信号を受け付けたか否かを判定する。そして、FPGA14aは、架台制御装置16からビュートリガ信号を受け付けたと判定した場合(ステップS102、Yes)、ステップS103に移行する。一方、FPGA14aは、架台制御装置16からビュートリガ信号を受け付けたと判定しなかった場合(ステップS102、No)、ステップS102の判定処理を繰り返す。   In step S <b> 102, the FPGA 14 a determines whether a view trigger signal has been received from the gantry control device 16. If the FPGA 14a determines that a view trigger signal has been received from the gantry control device 16 (Yes in step S102), the process proceeds to step S103. On the other hand, if the FPGA 14a does not determine that the view trigger signal has been received from the gantry control device 16 (No in step S102), the determination process in step S102 is repeated.

ステップS103では、FPGA14aは、対応情報を読み出す。例えば、FPGA14aは、図11に示した対応情報を記憶回路35から読み出す。そして、ステップS104では、FPGA14aは、駆動電圧を変更するか否かを判定する。例えば、FPGA14aは、ビュートリガ信号を受け付ける度に、現在のビュー数を更新する。そして、FPGA14aは、対応情報を参照して、各シンチレータ131について、更新後のビュー数に対応する駆動電圧と更新前のビュー数の駆動電圧とを比較する。ここで、FPGA14aは、比較した駆動電圧が異なっている場合に、駆動電圧を変更すると判定する。一方、FPGA14aは、比較した駆動電圧が同じである場合に、駆動電圧を変更しないと判定する。   In step S103, the FPGA 14a reads the correspondence information. For example, the FPGA 14 a reads the correspondence information illustrated in FIG. 11 from the storage circuit 35. In step S104, the FPGA 14a determines whether to change the drive voltage. For example, the FPGA 14a updates the current view number every time a view trigger signal is received. Then, the FPGA 14a refers to the correspondence information and compares the drive voltage corresponding to the updated view number with the drive voltage corresponding to the updated view number for each scintillator 131. Here, the FPGA 14a determines to change the drive voltage when the compared drive voltages are different. On the other hand, the FPGA 14a determines that the drive voltage is not changed when the compared drive voltages are the same.

FPGA14aは、駆動電圧を変更すると判定した場合(ステップS104、Yes)、ステップS105に移行する。一方、FPGA14aは、駆動電圧を変更すると判定しなかった場合(ステップS104、No)、ステップS106に移行する。   If the FPGA 14a determines to change the drive voltage (step S104, Yes), the process proceeds to step S105. On the other hand, if the FPGA 14a does not determine to change the drive voltage (No at Step S104), the FPGA 14a proceeds to Step S106.

ステップS105では、FPGA14aは、更新後のビュー数に対応する駆動電圧を設定する。ステップS106では、FPGA14aは、架台制御装置16から撮影の終了を受け付けたか否かを判定する。ここで、FPGA14aは、架台制御装置16から撮影の終了を受け付けたと判定した場合(ステップS106、Yes)、撮影を終了する。一方、FPGA14aは、架台制御装置16から撮影の終了を受け付けたと判定しなかった場合(ステップS106、No)、ステップS102に移行して判定処理を実行する。   In step S105, the FPGA 14a sets a drive voltage corresponding to the updated number of views. In step S <b> 106, the FPGA 14 a determines whether or not the end of photographing has been received from the gantry control device 16. Here, if the FPGA 14a determines that the end of shooting has been received from the gantry control device 16 (step S106, Yes), the shooting ends. On the other hand, if the FPGA 14a does not determine that the end of imaging has been received from the gantry control device 16 (No in step S106), the process proceeds to step S102 and executes the determination process.

上述したように、第2の実施形態では、FPGA14aは、撮影中に、撮影角度に応じた駆動電圧を各光センサ132に設定する。これにより、第2の実施形態によれば、X線管12aとX線検出器13とが1回転する間に撮影する全ての領域、角度で最適な駆動電圧を設定することができる。このため、更に高い画質及び物質弁別能を得ることが可能となる。   As described above, in the second embodiment, the FPGA 14a sets a driving voltage corresponding to the shooting angle to each optical sensor 132 during shooting. As a result, according to the second embodiment, it is possible to set an optimum driving voltage for all regions and angles to be imaged while the X-ray tube 12a and the X-ray detector 13 rotate once. For this reason, it becomes possible to obtain higher image quality and material discrimination ability.

なお、上述した第2の実施形態では、2方向からの2次元のスキャノ画像を用いて、各シンチレータ131に入射するX線量を推定し、駆動電圧を決定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、撮影角度に応じた駆動電圧の決定には、3次元のスキャノ画像に基づいて、各シンチレータ131に入射するX線量を推定し、駆動電圧を決定してもよい。3次元のスキャノ画像に基づいて、各シンチレータ131に入射するX線量を推定し、駆動電圧を決定する場合、より撮影角度の範囲をより細かくして駆動電圧を設定することが可能になる。   In the second embodiment described above, the case where the X-ray dose incident on each scintillator 131 is estimated and the drive voltage is determined using a two-dimensional scano image from two directions has been described. It is not limited to this. For example, for determining the driving voltage according to the imaging angle, the driving voltage may be determined by estimating the X-ray dose incident on each scintillator 131 based on a three-dimensional scano image. When the X-ray dose incident on each scintillator 131 is estimated based on a three-dimensional scanogram and the drive voltage is determined, the drive voltage can be set with a finer range of imaging angles.

また、上述した第2の実施形態では、FPGA14aは、例えば、撮影開始時のビュー数に対応する駆動電圧を各光センサ132に設定するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、FPGA14aは、撮影開始時において最初のスキャン位置(ビュー番号1番)では、全ての光センサ132に同一の駆動電圧を初期値として設定し、ビュー番号2番以降から撮影角度に応じた駆動電圧を設定するようにしてもよい。   In the second embodiment described above, the FPGA 14a has been described as setting, for example, a driving voltage corresponding to the number of views at the start of shooting in each optical sensor 132. However, the embodiment is not limited thereto. is not. For example, the FPGA 14a sets the same drive voltage as an initial value to all the optical sensors 132 as an initial value at the first scan position (view number 1) at the start of shooting, and drives according to the shooting angle from the view number 2 onwards. The voltage may be set.

なお、再構成処理機能373は、投影データに対して物質弁別を行い、物質弁別の結果である物質弁別情報を用いて物質弁別画像を再構成してもよい。ここで、再構成処理機能373は、物質弁別画像を再構成する場合には、検出データのカウント数を補正する処理に加えて、第1の実施形態及び第1の実施形態の変形例にて説明した、検出データのスペクトルを補正する処理を実行する。   Note that the reconstruction processing function 373 may perform substance discrimination on the projection data and reconstruct a substance discrimination image using substance discrimination information that is a result of substance discrimination. Here, the reconstruction processing function 373, in the case of reconstructing a substance discrimination image, in addition to the process of correcting the count number of detection data, in the first embodiment and the modification of the first embodiment The described processing for correcting the spectrum of the detection data is executed.

(第3の実施形態)
第3の実施形態では、入射するX線量をリアルタイムに算出し、算出したX線量に基づいて、駆動電圧を設定する場合について説明する。なお、第3の実施形態に係るX線CT装置1の構成は、決定機能377及びFPGA14aの一部が異なる点を除いて、図1に示すX線CT装置1の構成と同様である。このため、第3の実施形態では、決定機能377及びFPGA14aが実行する機能についてのみ説明する。
(Third embodiment)
In the third embodiment, a case where the incident X-ray dose is calculated in real time and the drive voltage is set based on the calculated X-ray dose will be described. The configuration of the X-ray CT apparatus 1 according to the third embodiment is the same as the configuration of the X-ray CT apparatus 1 shown in FIG. 1 except that the determination function 377 and a part of the FPGA 14a are different. For this reason, in the third embodiment, only the function executed by the determination function 377 and the FPGA 14a will be described.

決定機能377は、各シンチレータ131に入射するX線量に基づく駆動電圧を決定し、対応情報を生成する。例えば、決定機能377は、各シンチレータ131と、各シンチレータ131に入射するX線量と、当該シンチレータ131に対応する光センサ132の駆動電圧とを対応付けた対応情報を生成する。図13は、第3の実施形態を説明するための図である。例えば、決定機能377は、図13に示すように、IDとカウント数と駆動電圧とを対応付けた対応情報を生成する。   The determination function 377 determines a drive voltage based on the X-ray dose incident on each scintillator 131 and generates correspondence information. For example, the determination function 377 generates correspondence information in which each scintillator 131, the X-ray dose incident on each scintillator 131, and the driving voltage of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 are associated with each other. FIG. 13 is a diagram for explaining the third embodiment. For example, as illustrated in FIG. 13, the determination function 377 generates correspondence information in which an ID, a count number, and a drive voltage are associated with each other.

ここで、対応情報における「ID」は、シンチレータ131を一意に識別する識別子を示す。「カウント数」は、各シンチレータ131に入射するビュー単位のX線量を示す。例えば、「ID」が「yyyy」に対応する「カウント数」には、低線量領域に相当するビュー単位のX線量として、カウント値がC11未満であることを示す「C<C11」が格納される。また、例えば、「ID」が「yyyy」に対応する「カウント値」には、やや低線量領域に相当するビュー単位のX線量として、カウント値がC11以上C12未満であることを示す「C11≪C<C12」が格納される。また、例えば、「ID」が「yyyy」に対応する「カウント値」には、やや高線量領域に相当するビュー単位のX線量として、カウント値がC12以上C13未満であることを示す「C12≪C<C13」が格納される。また、例えば、「ID」が「yyyy」に対応する「カウント値」には、高線量領域に相当するビュー単位のX線量として、カウント値がC13以上であることを示す「C13≪C」が格納される。   Here, “ID” in the correspondence information indicates an identifier for uniquely identifying the scintillator 131. “Count” indicates the X-ray dose in view units incident on each scintillator 131. For example, “C <C11” indicating that the count value is less than C11 is stored in the “count number” corresponding to “yyy” in “ID” as the X-ray dose in view units corresponding to the low-dose region. The Further, for example, in “count value” corresponding to “yyy” in “ID”, “C11 << indicating that the count value is C11 or more and less than C12 as an X-ray dose in view units corresponding to a slightly low dose region. C <C12 ”is stored. Further, for example, “count value” corresponding to “yyy” in “ID” indicates “C12 << indicating that the count value is C12 or more and less than C13 as an X-ray dose in view units corresponding to a slightly high dose region. C <C13 ”is stored. Further, for example, “C13 << C” indicating that the count value is C13 or more as the X-ray dose in view units corresponding to the high-dose region is included in the “count value” corresponding to “yyy” in “ID”. Stored.

なお、各光センサ132には、個体差によるばらつきがある。このようなことから、ID間で異なるカウント数を設定することが望ましい。例えば、「ID」が「yyyx」に対応する「カウント数」には、低線量領域に相当するビュー単位のX線量として、カウント値がC21未満であることを示す「C<C21」が格納される。また、例えば、「ID」が「yyyx」に対応する「カウント値」には、やや低線量領域に相当するビュー単位のX線量として、カウント値がC21以上C22未満であることを示す「C21≪C<C22」が格納される。また、例えば、「ID」が「yyyx」に対応する「カウント値」には、やや高線量領域に相当するビュー単位のX線量として、カウント値がC22以上C23未満であることを示す「C22≪C<C23」が格納される。また、例えば、「ID」が「yyyx」に対応する「カウント値」には、高線量領域に相当するビュー単位のX線量として、カウント値がC23以上であることを示す「C23≪C」が格納される。   Note that each optical sensor 132 has variations due to individual differences. For this reason, it is desirable to set different counts between IDs. For example, “C <C21” indicating that the count value is less than C21 is stored in the “count number” corresponding to “yyyx” as “X dose in view units corresponding to the low dose region”. The In addition, for example, in “count value” corresponding to “yyyx” in “ID”, “C21 << indicating that the count value is C21 or more and less than C22 as an X-ray dose in view units corresponding to a slightly low dose region. C <C22 ”is stored. Further, for example, in “count value” corresponding to “ID” of “yyyx”, “C22 << indicating that the count value is C22 or more and less than C23 as an X-ray dose in view units corresponding to a slightly high dose region. C <C23 ”is stored. Further, for example, “C23 << C” indicating that the count value is C23 or more as the X-ray dose in the view unit corresponding to the high-dose region is included in the “count value” corresponding to “yyyx” in “ID”. Stored.

同様にして、例えば、「ID」が「xxxx」に対応する「カウント数」には、低線量領域に相当するビュー単位のX線量として、カウント値がC31未満であることを示す「C<C31」が格納される。また、例えば、「ID」が「xxxx」に対応する「カウント値」には、やや低線量領域に相当するビュー単位のX線量として、カウント値がC31以上C32未満であることを示す「C31≪C<C32」が格納される。また、例えば、「ID」が「xxxx」に対応する「カウント値」には、やや高線量領域に相当するビュー単位のX線量として、カウント値がC32以上C33未満であることを示す「C32≪C<C33」が格納される。また、例えば、「ID」が「xxxx」に対応する「カウント値」には、高線量領域に相当するビュー単位のX線量として、カウント値がC33以上であることを示す「C33≪C」が格納される。   Similarly, for example, in “count number” corresponding to “xxxx” in “ID”, “C <C31” indicating that the count value is less than C31 as the X-ray dose in view units corresponding to the low-dose region. Is stored. Further, for example, “count value” corresponding to “xxxx” in “ID” indicates “C31 << indicating that the count value is C31 or more and less than C32 as an X-ray dose in view units corresponding to a slightly low dose region. C <C32 ”is stored. Further, for example, in “count value” corresponding to “xxxx” in “ID”, “C32 << indicating that the count value is C32 or more and less than C33 as an X-ray dose in view units corresponding to a slightly high dose region. C <C33 ”is stored. Further, for example, in “count value” corresponding to “xxxx” in “ID”, “C33 << C” indicating that the count value is equal to or greater than C33 as the X dose in view units corresponding to the high dose region. Stored.

「駆動電圧」は、対応するビュー単位のカウント数における、IDで識別されるシンチレータ131に対応する光センサ132の駆動電圧を示す。また、図13に示す例では、駆動電圧V1<駆動電圧V2<駆動電圧V3<駆動電圧V4とする。   “Drive voltage” indicates the drive voltage of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 identified by the ID in the corresponding count number of the view unit. In the example shown in FIG. 13, it is assumed that drive voltage V1 <drive voltage V2 <drive voltage V3 <drive voltage V4.

一例をあげると、決定機能377は、「ID」が「yyyy」であるシンチレータ131に対応する光センサ132のAPDセル140が有する各APD141の駆動電圧が、カウント数が低線量領域に相当するX線量「C<C11」では「V4」であり、カウント数がやや低線量領域に相当するX線量「C11≪C<C12」では「V3」であり、カウント数がやや高線量領域に相当するX線量「C12≪C<C13」では「V2」であり、カウント数が高線量領域に相当するX線量「C13≪C」では「V1」であると決定する。   As an example, the determination function 377 is configured so that the driving voltage of each APD 141 included in the APD cell 140 of the optical sensor 132 corresponding to the scintillator 131 whose “ID” is “yyyy” corresponds to the X-ray dose region corresponding to the low-dose region. X for the dose “C <C11” is “V4”, and the count number is “V3” for the X dose “C11 << C <C12”, and the count number is slightly corresponding to the high dose region. It is determined that the dose is “V2” for the dose “C12 << C <C13” and “V1” for the X dose “C13 << C” corresponding to the high dose region.

FPGA14aは、光子計数型検出器における各シンチレータ131の位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータ131に対応する光センサ132に撮影時に設定する。例えば、FPGA14aは、現在のビューより以前のビューにおいて各シンチレータ131に入射するX線量に基づいて、現在のビューにおける駆動電圧を各シンチレータ131に対応する光センサ132に設定する。なお、第3の実施形態では、FPGA14aは、撮影開始時において最初のスキャン位置(ビュー番号1番)では、全ての光センサ132に同一の駆動電圧を初期値として設定するものとする。そして、FPGA14aは、撮影中、各シンチレータ131に入射するX線量に基づく駆動電圧を各光センサ132に設定する処理をビュー毎に実行するものとする。また、第3の実施形態では直前のビューの計数結果を使って駆動電圧を設定する場合を説明するが、直前のビューの計数結果に限らず、現在のビューより以前のビューの計数結果を使って駆動電圧を設定してもよい。   The FPGA 14a sets a driving voltage corresponding to the position of each scintillator 131 in the photon counting detector to the optical sensor 132 corresponding to each scintillator 131 at the time of photographing. For example, the FPGA 14 a sets the drive voltage in the current view to the optical sensor 132 corresponding to each scintillator 131 based on the X-ray dose incident on each scintillator 131 in the view before the current view. In the third embodiment, the FPGA 14a sets the same drive voltage as an initial value for all the optical sensors 132 at the first scan position (view number 1) at the start of imaging. Then, the FPGA 14a executes processing for setting the driving voltage based on the X-ray dose incident on each scintillator 131 in each optical sensor 132 during each imaging. In the third embodiment, the case where the drive voltage is set using the count result of the immediately preceding view is described. However, the count result of the view before the current view is used, not limited to the count result of the immediately preceding view. Drive voltage may be set.

図14は、第3の実施形態に係るFPGA14aによる処理手順を示すフローチャートである。なお、図14に示すステップS201及びステップS202の処理は、図12に示すステップS101及びステップS102の処理と同様である。   FIG. 14 is a flowchart illustrating a processing procedure performed by the FPGA 14a according to the third embodiment. Note that the processing in step S201 and step S202 shown in FIG. 14 is the same as the processing in step S101 and step S102 shown in FIG.

ステップS203では、FPGA14aは、カウント値をカウンタ133eから取得する。例えば、FPGA14aは、現在のビューの直前のビューにおいて各シンチレータ131に入射するX線量に基づいて、現在のビューにおける駆動電圧を各シンチレータに対応する光センサ132に設定する。   In step S203, the FPGA 14a acquires the count value from the counter 133e. For example, the FPGA 14a sets the drive voltage in the current view to the optical sensor 132 corresponding to each scintillator based on the X-ray dose incident on each scintillator 131 in the view immediately before the current view.

ここでは、まず、直前ビューの計数結果を取得する処理について説明する。FPGA14aは、直前ビューの計数結果をカウンタ133eから取得する。図15は、第3の実施形態を説明するための図である。図15では、架台制御装置16によるビュートリガ信号の出力タイミングを示す。図15に示すように、ビュートリガ信号の1周期は、両矢印15aで示す期間である。この1周期のビュートリガ信号は、前半の正パルス部と後半の負パルス部とからなる。FPGA14aは、この1周期のビュートリガ信号の期間に計数された計数結果をカウンタ133eから取得する。   Here, first, a process of acquiring the count result of the immediately preceding view will be described. The FPGA 14a acquires the count result of the previous view from the counter 133e. FIG. 15 is a diagram for explaining the third embodiment. FIG. 15 shows the output timing of the view trigger signal by the gantry control device 16. As shown in FIG. 15, one cycle of the view trigger signal is a period indicated by a double arrow 15a. This one-cycle view trigger signal consists of a positive pulse part in the first half and a negative pulse part in the second half. The FPGA 14a obtains the count result counted during the period of the one-cycle view trigger signal from the counter 133e.

そして、ステップS204では、FPGA14aは、対応情報を読み出す。例えば、FPGA14aは、図13に示した対応情報を記憶回路35から読み出す。そして、ステップS205では、FPGA14aは、駆動電圧を変更するか否かを判定する。例えば、FPGA14aは、直前ビューの計数結果を取得する度に、対応情報を参照して各シンチレータ131について、直前ビューの計数結果に対応する駆動電圧を特定する。そして、FPGA14aは、特定した駆動電圧と、現在設定されている駆動電圧とを比較する。ここで、FPGA14aは、比較した駆動電圧が異なっている場合に、駆動電圧を変更すると判定する。一方、FPGA14aは、比較した駆動電圧が同じである場合に、駆動電圧を変更しないと判定する。   In step S204, the FPGA 14a reads the correspondence information. For example, the FPGA 14 a reads the correspondence information illustrated in FIG. 13 from the storage circuit 35. In step S205, the FPGA 14a determines whether to change the drive voltage. For example, each time the FPGA 14a acquires the count result of the immediately preceding view, the FPGA 14a specifies the drive voltage corresponding to the count result of the immediately preceding view for each scintillator 131 with reference to the correspondence information. Then, the FPGA 14a compares the identified drive voltage with the currently set drive voltage. Here, the FPGA 14a determines to change the drive voltage when the compared drive voltages are different. On the other hand, the FPGA 14a determines that the drive voltage is not changed when the compared drive voltages are the same.

FPGA14aは、駆動電圧を変更すると判定した場合(ステップS205、Yes)、ステップS206に移行する。一方、FPGA14aは、駆動電圧を変更すると判定しなかった場合(ステップS205、No)、ステップS207に移行する。   If the FPGA 14a determines to change the drive voltage (step S205, Yes), the process proceeds to step S206. On the other hand, if the FPGA 14a does not determine to change the drive voltage (No at Step S205), the FPGA 14a proceeds to Step S207.

ステップS206では、FPGA14aは、直前ビューの計数結果に対応する駆動電圧を設定する。例えば、FPGA14aは、IDが「yyyy」で識別されるシンチレータ131の出力結果をカウントするカウンタ133eから取得した計数結果がC11以上C12未満の値である場合、IDが「yyyy」に対応する光センサ132に駆動電圧V3を設定する。また、例えば、FPGA14aは、IDが「yyyx」で識別されるシンチレータ131の出力結果をカウントするカウンタ133eから取得した計数結果がC22以上C23未満の値である場合、IDが「yyyx」に対応する光センサ132に駆動電圧V2を設定する。   In step S206, the FPGA 14a sets a drive voltage corresponding to the count result of the immediately preceding view. For example, when the count result acquired from the counter 133e that counts the output result of the scintillator 131 identified by the ID “yyy” is a value that is greater than or equal to C11 and less than C12, the FPGA 14a is an optical sensor that corresponds to “yyy”. The drive voltage V3 is set to 132. Further, for example, when the count result acquired from the counter 133e that counts the output result of the scintillator 131 identified by the ID “yyyx” is a value less than C22 and less than C23, the FPGA 14a corresponds to “yyyyx”. A drive voltage V2 is set in the optical sensor 132.

ステップS207では、FPGA14aは、架台制御装置16から撮影の終了を受け付けたか否かを判定する。ここで、FPGA14aは、架台制御装置16から撮影の終了を受け付けたと判定した場合(ステップS207、Yes)、撮影を終了する。一方、FPGA14aは、架台制御装置16から撮影の終了を受け付けたと判定しなかった場合(ステップS207、No)、ステップS202に移行して判定処理を実行する。   In step S207, the FPGA 14a determines whether or not the end of photographing has been received from the gantry control device 16. Here, if the FPGA 14a determines that the end of shooting has been received from the gantry control device 16 (Yes in step S207), the shooting ends. On the other hand, when the FPGA 14a does not determine that the end of imaging has been received from the gantry control device 16 (No in Step S207), the FPGA 14a proceeds to Step S202 and executes the determination process.

上述したように、第3の実施形態では、FPGA14aは、撮影中に、直前ビューの計数結果に基づく駆動電圧を各光センサ132にビュー毎に設定する。これにより、第3の実施形態によれば、X線管12aとX線検出器13とが1回転する間に撮影する全ての領域、角度で最適な駆動電圧を設定することができる。このため、更に高い画質及び物質弁別能を得ることが可能となる。   As described above, in the third embodiment, the FPGA 14a sets the driving voltage based on the count result of the immediately preceding view for each view during the shooting. As a result, according to the third embodiment, it is possible to set an optimum driving voltage for all regions and angles to be imaged while the X-ray tube 12a and the X-ray detector 13 rotate once. For this reason, it becomes possible to obtain higher image quality and material discrimination ability.

なお、再構成処理機能373は、投影データに対して物質弁別を行い、物質弁別の結果である物質弁別情報を用いて物質弁別画像を再構成してもよい。ここで、再構成処理機能373は、物質弁別画像を再構成する場合には、検出データのカウント数を補正する処理に加えて、第1の実施形態及び第1の実施形態の変形例にて説明した、検出データのスペクトルを補正する処理を実行する。例えば、コンソール30の記憶回路35にも図13に示す対応情報を記憶させておく。そして、構成処理機能373は、物質弁別画像を再構成する際に、駆動電圧の設定値を参照して、適切な応答関数を選定する。   Note that the reconstruction processing function 373 may perform substance discrimination on the projection data and reconstruct a substance discrimination image using substance discrimination information that is a result of substance discrimination. Here, the reconstruction processing function 373, in the case of reconstructing a substance discrimination image, in addition to the process of correcting the count number of detection data, in the first embodiment and the modification of the first embodiment The described processing for correcting the spectrum of the detection data is executed. For example, the correspondence information shown in FIG. 13 is also stored in the storage circuit 35 of the console 30. The composition processing function 373 selects an appropriate response function with reference to the set value of the drive voltage when reconstructing the substance discrimination image.

(第3の実施形態の変形例)
なお、上述した第3の実施形態では、ビュートリガ信号の1周期分の時間でカウント値を算出する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、1周期分のビュートリガ信号の前半部分或いは後半部分でカウント値を算出するようにしてもよい。言い換えると、FPGA14aは、過去ビューの期間のうち所定の期間に各シンチレータ131に入射するX線量に基づいて、現在のビューにおける駆動電圧を各シンチレータ131に対応する光センサ132に設定する。図16は、第3の実施形態の変形例を説明するための図である。図16の上段では、1周期分のビュートリガ信号の前半部分でカウント値を算出する場合について説明し、図16の下段では、1周期分のビュートリガ信号の後半部分でカウント値を算出する場合について説明する。
(Modification of the third embodiment)
In the third embodiment described above, the case where the count value is calculated in the time of one cycle of the view trigger signal has been described, but the embodiment is not limited to this. For example, the count value may be calculated in the first half or the second half of the view trigger signal for one cycle. In other words, the FPGA 14 a sets the drive voltage in the current view to the photosensors 132 corresponding to each scintillator 131 based on the X-ray dose incident on each scintillator 131 during a predetermined period of the past view period. FIG. 16 is a diagram for explaining a modification of the third embodiment. The upper part of FIG. 16 describes the case where the count value is calculated in the first half of the view trigger signal for one cycle, and the lower part of FIG. 16 is the case where the count value is calculated in the second half of the view trigger signal for one cycle. Will be described.

より具体的には、FPGA14aは、図16の上段に示すように、ビュートリガ信号の前半の正パルス部16aのみからカウント数を算出して後半の負パルス部16bで駆動電圧値を選定し、次のビュートリガパルスの変化点16cで駆動電圧を設定する。或いは、FPGA14aは、図16の下段に示すように、ビュートリガ信号の後半の負パルス部16dのみからカウント数を算出して前半の正パルス部16eで駆動電圧値を選定し、次のビュートリガパルスの変化点16fで駆動電圧を設定する。このように、FPGA14aは、過去ビューの期間のうち前半部分或いは後半部分に各シンチレータに入射するX線量に基づいて、現在のビューにおける駆動電圧を各シンチレータ131に対応する光センサ132に設定する。   More specifically, as shown in the upper part of FIG. 16, the FPGA 14a calculates the count from only the first positive pulse part 16a of the view trigger signal and selects the drive voltage value in the second negative pulse part 16b. The drive voltage is set at the change point 16c of the next view trigger pulse. Alternatively, as shown in the lower part of FIG. 16, the FPGA 14a calculates the number of counts only from the negative pulse part 16d in the second half of the view trigger signal, selects the drive voltage value in the first positive pulse part 16e, and selects the next view trigger. The drive voltage is set at the pulse change point 16f. As described above, the FPGA 14a sets the drive voltage in the current view to the photosensor 132 corresponding to each scintillator 131 based on the X-ray dose incident on each scintillator in the first half or the second half of the past view period.

これにより、FPGA14aは、駆動電圧の選定及び駆動電圧の設定のタイムラグをなくすことができる。なお、かかる場合、カウンタ133eは、X線CT画像データを再構成するためのビュートリガ信号の1周期分の計数結果とは別に、駆動電圧を設定するための計数結果をFPGA14aに出力する。また、カウント値を算出する期間は、1周期分のビュートリガ信号の前半部分或いは後半部分に限定されるものではなく、1周期分のビュートリガ信号の前半部分の半分の期間或いは後半部分の半分の期間でもよい。   Thereby, the FPGA 14a can eliminate the time lag of selection of the drive voltage and setting of the drive voltage. In such a case, the counter 133e outputs a count result for setting the drive voltage to the FPGA 14a separately from the count result for one cycle of the view trigger signal for reconstructing the X-ray CT image data. In addition, the period for calculating the count value is not limited to the first half or the second half of the view trigger signal for one cycle, and is the half of the first half or the second half of the view trigger signal for one cycle. It may be a period.

また、上述した第3の実施形態では、FPGA14aは、撮影開始時において最初のスキャン位置(ビュー番号1番)では、全ての光センサ132に同一の駆動電圧を初期値として設定するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、FPGA14aは、第1の実施形態で説明した方法を用いて、最初のスキャン位置(ビュー番号1番)の駆動電圧を設定してもよい。すなわち、FPGA14aは、最初のスキャン位置(ビュー番号1番)では、図7に示す対応情報を参照して、各シンチレータに入射するX線量に基づく駆動電圧を、各シンチレータに対応する光センサ132に設定する。   In the third embodiment described above, the FPGA 14a is described as setting the same drive voltage as an initial value for all the optical sensors 132 at the first scan position (view number 1) at the start of imaging. However, the embodiment is not limited to this. For example, the FPGA 14a may set the drive voltage at the first scan position (view number 1) using the method described in the first embodiment. That is, at the first scan position (view number 1), the FPGA 14a refers to the correspondence information shown in FIG. 7 and applies the drive voltage based on the X-ray dose incident on each scintillator to the optical sensor 132 corresponding to each scintillator. Set.

また、上述した第3の実施形態では、ビュー毎に駆動電圧を設定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、FPGA14aは、5ビュー毎など所定のビュー毎に駆動電圧を設定するようにしてもよい。   In the third embodiment described above, the case where the drive voltage is set for each view has been described. However, the embodiment is not limited to this. For example, the FPGA 14a may set the drive voltage for each predetermined view such as every five views.

(その他の実施形態)
実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。
(Other embodiments)
The embodiment is not limited to the above-described embodiment.

また、上述した実施形態では、本スキャンの撮影前に、スキャノグラムを撮影して得られた2次元のスキャノ画像や3次元のスキャノ画像を用いて、駆動電圧を決定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、同一の被検体の過去の画像や、他の医用画像診断装置により撮像された画像を用いて、駆動電圧を決定してもよい。   In the above-described embodiment, the case where the driving voltage is determined using a two-dimensional scan image or a three-dimensional scan image obtained by photographing a scanogram before the main scan is described. The form is not limited to this. For example, the drive voltage may be determined using a past image of the same subject or an image captured by another medical image diagnostic apparatus.

また、決定機能377は、被検体の体型に係る情報から各シンチレータ131に入射するX線量を推定して駆動電圧を決定してもよい。例えば、決定機能377は、3次元のスキャノ画像を再構成した再構成画像から被検体の体厚を体型に係る情報として取得し、各シンチレータ131に入射するX線量を推定する。より具体的には、決定機能377は、3次元のスキャノ画像を再構成したアキシャル画像における縦方向及び横方向の長さを被検体の体厚として取得して、体厚に応じたX線の減衰量から各シンチレータ131に入射するX線量を推定する。そして、決定機能377は、推定したX線量に対して、閾値判定処理を行って駆動電圧を決定する。かかる場合、FPGA14aは、被検体の体型に係る情報から推定された、各シンチレータ131に入射するX線量に基づく駆動電圧を、各シンチレータ131に対応する光センサ132に設定する。   Further, the determination function 377 may determine the drive voltage by estimating the X-ray dose incident on each scintillator 131 from information related to the body shape of the subject. For example, the determination function 377 acquires the body thickness of the subject as information related to the body shape from the reconstructed image obtained by reconstructing a three-dimensional scanogram, and estimates the X-ray dose incident on each scintillator 131. More specifically, the determination function 377 acquires the vertical and horizontal lengths in the axial image obtained by reconstructing the three-dimensional scano image as the body thickness of the subject, and generates an X-ray according to the body thickness. The X-ray dose incident on each scintillator 131 is estimated from the attenuation amount. Then, the determination function 377 performs a threshold determination process on the estimated X-ray dose and determines a drive voltage. In such a case, the FPGA 14 a sets the drive voltage based on the X-ray dose incident on each scintillator 131 estimated from the information related to the body shape of the subject to the optical sensor 132 corresponding to each scintillator 131.

また、決定機能377は、患者情報として記憶されている被検体の体型に係る情報から各シンチレータ131に入射するX線量を推定して駆動電圧を決定してもよい。例えば、決定機能377は、患者情報として記憶回路35に記憶されている、被検体Pの身長、体重、胸囲、胴回りなどの情報を取得し、各シンチレータ131に入射するX線量を推定する。そして、決定機能377は、推定したX線量に対して、閾値判定処理を行って駆動電圧を決定する。また、決定機能377は、入力インターフェース31を介して、被検体Pの身長、体重、胸囲、胴回りなどの情報の入力を操作者から受け付け、受け付けた情報から各シンチレータ131に入射するX線量を推定して、駆動電圧を決定してもよい。かかる場合、FPGA14aは、患者情報として記憶されている被検体の体型に係る情報から推定された、各シンチレータ131に入射するX線量に基づく駆動電圧を、各シンチレータ131に対応する光センサ132に設定する。   Further, the determination function 377 may determine the driving voltage by estimating the X-ray dose incident on each scintillator 131 from the information related to the body shape of the subject stored as patient information. For example, the determination function 377 acquires information such as the height, weight, chest circumference, and waist circumference of the subject P stored in the storage circuit 35 as patient information, and estimates the X-ray dose incident on each scintillator 131. Then, the determination function 377 performs a threshold determination process on the estimated X-ray dose and determines a drive voltage. Further, the determination function 377 receives input of information such as the height, weight, chest circumference, and girth of the subject P from the operator via the input interface 31, and estimates the X-ray dose incident on each scintillator 131 from the received information. Thus, the drive voltage may be determined. In such a case, the FPGA 14a sets the drive voltage based on the X-ray dose incident on each scintillator 131, which is estimated from the information related to the body shape of the subject stored as patient information, to the optical sensor 132 corresponding to each scintillator 131. To do.

また、上述した実施形態では、1つの閾値を設定して2種類の駆動電圧を設定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、複数の閾値を設定し、3種類以上の駆動電圧を決定するようにしてもよい。かかる場合、FPGA14aは、決定された3種類以上の駆動電圧を、各ASIC133にそれぞれ設定する。   In the above-described embodiment, the case where one threshold value is set and two types of drive voltages are set has been described. However, the embodiment is not limited to this. For example, a plurality of threshold values may be set to determine three or more types of drive voltages. In such a case, the FPGA 14a sets the determined three or more types of driving voltages in each ASIC 133.

なお、上述した実施形態では、各シンチレータ131に入射するX線量に基づいて、駆動電圧を決定するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、各シンチレータ131に入射するX線量を推定せずに、チャネル方向の中央部と周縁部とで、異なるように駆動電圧を設定してもよい。例えば、FPGA14aは、X線検出器13のチャネル方向において中央部である第1の領域に配置されている検出素子130の光センサ132に、チャネル方向において周縁部である第2の領域に配置されている検出素子130の光センサ132よりも大きな駆動電圧を設定する。また、FPGA14aは、X線検出器13のチャネル方向において中央部から周縁部にかけて段階的に低くなるような駆動電圧を設定してもよい。   In the above-described embodiment, the driving voltage is determined based on the X-ray dose incident on each scintillator 131. However, the embodiment is not limited to this. For example, the driving voltage may be set differently in the central portion and the peripheral portion in the channel direction without estimating the X-ray dose incident on each scintillator 131. For example, the FPGA 14a is disposed in the optical sensor 132 of the detection element 130 disposed in the first region that is the central portion in the channel direction of the X-ray detector 13 and in the second region that is the peripheral portion in the channel direction. A driving voltage larger than that of the optical sensor 132 of the detecting element 130 is set. In addition, the FPGA 14a may set a driving voltage that gradually decreases from the central portion to the peripheral portion in the channel direction of the X-ray detector 13.

更に、FPGA14aは、各シンチレータ131に入射するX線量を推定せずに、撮影角度に応じた駆動電圧を各光センサ132に設定するようにしてもよい。例えば、FPGA14aは、撮影角度に応じて、第1の領域の範囲と第2の領域の範囲とを変更し、変更後の第1の領域に配置されている検出素子130の光センサ132に、変更後の第2の領域に配置されている検出素子130の光センサ132よりも大きな駆動電圧を設定してもよい。   Further, the FPGA 14 a may set the driving voltage corresponding to the imaging angle to each optical sensor 132 without estimating the X-ray dose incident on each scintillator 131. For example, the FPGA 14a changes the range of the first area and the range of the second area according to the shooting angle, and the optical sensor 132 of the detection element 130 arranged in the first area after the change A driving voltage larger than that of the optical sensor 132 of the detection element 130 arranged in the second region after the change may be set.

また、上述した実施形態では、ASIC133がX線検出器13に配置されるものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、ASIC133は、データ収集回路14に配置されてもよい。   In the above-described embodiment, the ASIC 133 is described as being disposed in the X-ray detector 13, but the embodiment is not limited thereto. For example, the ASIC 133 may be disposed in the data collection circuit 14.

また、上述した実施形態では、再構成処理機能373は、投影データに対して物質弁別を行い、物質弁別情報を得るものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、再構成処理機能373は、画像データに対して物質弁別を行い、物質弁別情報を得てもよい。   In the above-described embodiment, the reconstruction processing function 373 has been described as performing material discrimination on projection data to obtain material discrimination information, but the embodiment is not limited thereto. For example, the reconstruction processing function 373 may perform substance discrimination on the image data to obtain substance discrimination information.

上述した実施形態では、X線管12aとX線検出器13とを一体として被検体の周囲を回転するRotate/Rotate−Type(第3世代CT)のX線CT装置1について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、X線CT装置には、第3世代CT以外にも、複数のX線検出素子を有するX線検出器がリング状に分散して固定され、X線管のみが被検体の周囲を回転するStationary/Rotate−Type(第4世代CT)がある。上述した実施形態は、第4世代CTにも適用可能である。また、第3世代CTと第4世代CTとを組み合わせたハイブリッド型のX線CT装置にも、上述した実施形態は、適用可能である。   In the above-described embodiment, the X-ray CT apparatus 1 of the Rotate / Rotate-Type (third generation CT) that rotates around the subject with the X-ray tube 12a and the X-ray detector 13 integrated is described. The form is not limited to this. For example, in the X-ray CT apparatus, in addition to the third generation CT, X-ray detectors having a plurality of X-ray detection elements are dispersed and fixed in a ring shape, and only the X-ray tube rotates around the subject. There is a Stationary / Rotate-Type (fourth generation CT). The embodiment described above can also be applied to the fourth generation CT. The above-described embodiment can also be applied to a hybrid X-ray CT apparatus that combines the third generation CT and the fourth generation CT.

また、上述した実施形態は、従来からの一管球型のX線CT装置にも適用可能であるし、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装置にも適用可能である。   The above-described embodiment can also be applied to a conventional single-tube X-ray CT apparatus, and a plurality of pairs of X-ray tubes and X-ray detectors are mounted on a rotating ring. It can also be applied to a tube-type X-ray CT apparatus.

また、上述した実施形態では、処理回路37において複数の機能を実行するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、複数の機能を独立の回路としてコンソール30内に設け、各回路がそれぞれの機能を実行するようにしてもよい。例えば、処理回路37が実行する決定機能377を決定回路として設け、決定回路が決定機能を実行してもよい。また、処理回路37が実行する前処理機能372を前処理回路として設け、前処理回路が前処理機能を実行してもよい。また、処理回路37が実行する再構成処理機能373を再構成処理回路として設け、再構成処理回路が再構成処理機能を実行してもよい。   In the above-described embodiment, the processing circuit 37 has been described as executing a plurality of functions. However, the embodiment is not limited to this. For example, a plurality of functions may be provided in the console 30 as independent circuits, and each circuit may execute each function. For example, a determination function 377 executed by the processing circuit 37 may be provided as a determination circuit, and the determination circuit may execute the determination function. Further, the preprocessing function 372 executed by the processing circuit 37 may be provided as a preprocessing circuit, and the preprocessing circuit may execute the preprocessing function. Further, the reconstruction processing function 373 executed by the processing circuit 37 may be provided as a reconstruction processing circuit, and the reconstruction processing circuit may execute the reconstruction processing function.

また、上述した実施形態では、前処理機能372、決定機能377、及び再構成処理機能373をコンソール30内にて実行するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、外部のワークステーションにおいて、前処理機能372、決定機能377、及び再構成処理機能373を実行するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the preprocessing function 372, the determination function 377, and the reconstruction processing function 373 are described as being executed in the console 30, but the embodiment is not limited to this. For example, the pre-processing function 372, the determination function 377, and the reconfiguration processing function 373 may be executed in an external workstation.

また、上述した実施形態において説明した駆動電圧決定処理や物質弁別処理は、ソフトウェアによって実現することもできる。例えば、駆動電圧決定処理は、上記の実施形態において決定機能377が行うものとして説明した処理の手順を規定した駆動電圧決定プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。また、例えば、物質弁別処理は、上記の実施形態において前処理機能372及び再構成処理機能373が行うものとして説明した処理の手順を規定した物質弁別プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。これらの駆動電圧決定プログラムや物質弁別プログラムは、例えば、ハードディスクや半導体メモリ素子等に記憶され、CPUやMPU等のプロセッサによって読み出されて実行される。また、この物質弁別プログラムは、CD−ROM(Compact Disc−Read Only Memory)やMO(Magnetic Optical disk)、DVD(Digital Versatile Disc)などのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記録されて、配布され得る。   Further, the drive voltage determination process and the substance discrimination process described in the above-described embodiment can be realized by software. For example, the drive voltage determination process is realized by causing a computer to execute a drive voltage determination program that defines the processing procedure described as being performed by the determination function 377 in the above embodiment. Further, for example, the substance discrimination processing is realized by causing a computer to execute a substance discrimination program that defines the processing procedure described as being performed by the preprocessing function 372 and the reconstruction processing function 373 in the above embodiment. The drive voltage determination program and the substance discrimination program are stored in, for example, a hard disk or a semiconductor memory element, and are read and executed by a processor such as a CPU or MPU. The substance discrimination program can be recorded and distributed on a computer-readable recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory), an MO (Magnetic Optical disk), or a DVD (Digital Versatile Disc).

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサはプロセッサの回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、プロセッサの回路内にプログラムを組み込む代わりに、コンソール30が有する記憶回路35にプログラムを保存するように構成しても構わない。この場合、プロセッサは、記憶回路35に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図1における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。   The term “processor” used in the above description is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (for example, It means circuits such as a simple programmable logic device (SPLD), a complex programmable logic device (CPLD), and a field programmable gate array (FPGA). The processor implements a function by reading and executing a program incorporated in the processor circuit. Instead of incorporating the program into the processor circuit, the program may be stored in the storage circuit 35 of the console 30. In this case, the processor implements the function by reading and executing the program stored in the storage circuit 35. Note that each processor of the present embodiment is not limited to being configured as a single circuit for each processor, but may be configured as a single processor by combining a plurality of independent circuits to realize the function. Good. Furthermore, a plurality of components in FIG. 1 may be integrated into one processor to realize the function.

上記の実施形態の説明において、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUおよび当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。   In the description of the above embodiment, each component of each illustrated apparatus is functionally conceptual and does not necessarily need to be physically configured as illustrated. In other words, the specific form of distribution / integration of each device is not limited to the one shown in the figure, and all or a part of the distribution / integration is functionally or physically distributed in arbitrary units according to various loads or usage conditions. Can be integrated and configured. Further, all or a part of each processing function performed in each device may be realized by a CPU and a program that is analyzed and executed by the CPU, or may be realized as hardware by wired logic.

また、上記の実施形態で説明した制御方法は、予め用意された制御プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク(FD)、CD−ROM、MO、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。   Moreover, the control method demonstrated by said embodiment is realizable by executing the control program prepared beforehand by computers, such as a personal computer and a workstation. This control program can be distributed via a network such as the Internet. The control program can also be executed by being recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flexible disk (FD), a CD-ROM, an MO, and a DVD and being read from the recording medium by the computer.

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、高い画質と高い物質弁別能とを実現することができる。   According to at least one embodiment described above, high image quality and high substance discrimination ability can be realized.

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同様に、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ものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10 架台
13 X線検出器
14 データ収集回路
14a FPGA
30 コンソール
37 処理回路
372 前処理機能
373 再構成処理機能
377 決定機能
10 frame 13 X-ray detector 14 data acquisition circuit 14a FPGA
30 Console 37 Processing circuit 372 Preprocessing function 373 Reconfiguration processing function 377 Determination function

Claims (14)

シンチレータと光センサとからなる検出素子を複数有する光子計数型検出器と、
前記光子計数型検出器における各シンチレータの位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータに対応する光センサに撮影時に設定する設定部と、
を備えた、X線CT装置。
A photon counting detector having a plurality of detection elements each composed of a scintillator and an optical sensor;
A setting unit that sets a driving voltage corresponding to the position of each scintillator in the photon counting detector at the time of photographing in an optical sensor corresponding to each scintillator;
An X-ray CT apparatus comprising:
前記設定部は、各シンチレータに入射するX線量に基づく駆動電圧を、各シンチレータに対応する光センサに設定する、請求項1に記載のX線CT装置。   The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the setting unit sets a drive voltage based on an X-ray dose incident on each scintillator to an optical sensor corresponding to each scintillator. 前記設定部は、各検出素子の計数結果から推定された、各シンチレータに入射するX線量に基づく駆動電圧を、各光センサに設定する、請求項2に記載のX線CT装置。   The X-ray CT apparatus according to claim 2, wherein the setting unit sets a driving voltage based on an X-ray dose incident on each scintillator, which is estimated from a counting result of each detection element, to each photosensor. 前記設定部は、被検体の体型に係る情報から推定された、各シンチレータに入射するX線量に基づく駆動電圧を、各光センサに設定する、請求項2に記載のX線CT装置。   The X-ray CT apparatus according to claim 2, wherein the setting unit sets a driving voltage based on an X-ray dose incident on each scintillator, which is estimated from information related to a body shape of the subject, to each optical sensor. 前記設定部は、入射するX線量が閾値未満であるシンチレータに対応する光センサに、入射するX線量が前記閾値以上であるシンチレータに対応する光センサよりも大きな駆動電圧を設定する、請求項2〜4のいずれか一つに記載のX線CT装置。   The setting unit sets a drive voltage larger than that of a photosensor corresponding to a scintillator having an incident X-ray dose equal to or greater than the threshold value to a photosensor corresponding to a scintillator having an incident X-ray dose less than the threshold value. X-ray CT apparatus as described in any one of -4. 前記設定部は、撮影角度に応じた駆動電圧を各光センサに設定する、請求項1〜5のいずれか一つに記載のX線CT装置。   The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the setting unit sets a driving voltage corresponding to an imaging angle to each optical sensor. 前記設定部は、前記光子計数型検出器のチャネル方向において中央部である第1の領域に配置されている検出素子の光センサに、前記チャネル方向において周縁部である第2の領域に配置されている検出素子の光センサよりも大きな駆動電圧を設定する、請求項1に記載のX線CT装置。   The setting unit is disposed in the optical sensor of the detection element disposed in the first region that is the central portion in the channel direction of the photon counting detector, and in the second region that is the peripheral portion in the channel direction. The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein a driving voltage larger than that of the optical sensor of the detecting element is set. 前記設定部は、撮影角度に応じて、前記第1の領域の範囲と前記第2の領域の範囲とを変更し、変更後の第1の領域に配置されている検出素子の光センサに、変更後の第2の領域に配置されている検出素子の光センサよりも大きな駆動電圧を設定する、請求項7に記載のX線CT装置。   The setting unit changes the range of the first region and the range of the second region according to the shooting angle, and the photo sensor of the detection element arranged in the first region after the change, The X-ray CT apparatus according to claim 7, wherein a driving voltage larger than that of the optical sensor of the detection element arranged in the second region after the change is set. 前記設定部は、現在のビューより以前の過去ビューにおいて各シンチレータに入射するX線量に基づいて、現在のビューにおける駆動電圧を各シンチレータに対応する光センサに設定する、請求項1に記載のX線CT装置。   2. The X according to claim 1, wherein the setting unit sets a driving voltage in the current view to an optical sensor corresponding to each scintillator based on an X-ray dose incident on each scintillator in a past view before the current view. Line CT device. 前記設定部は、現在のビューの直前のビューを前記過去ビューとし、当該過去ビューにおいて各シンチレータに入射するX線量に基づいて、現在のビューにおける駆動電圧を各シンチレータに対応する光センサに設定する、請求項9に記載のX線CT装置。   The setting unit sets a view immediately before the current view as the past view, and sets a driving voltage in the current view to an optical sensor corresponding to each scintillator based on an X-ray dose incident on each scintillator in the past view. An X-ray CT apparatus according to claim 9. 前記設定部は、前記過去ビューの期間のうち所定の期間に各シンチレータに入射するX線量に基づいて、現在のビューにおける駆動電圧を各シンチレータに対応する光センサに設定する、請求項9又は10に記載のX線CT装置。   The setting unit sets a driving voltage in a current view to an optical sensor corresponding to each scintillator based on an X-ray dose incident on each scintillator in a predetermined period of the past view period. X-ray CT apparatus described in 1. 前記設定部は、前記過去ビューの期間のうち前半部分或いは後半部分に各シンチレータに入射するX線量に基づいて、現在のビューにおける駆動電圧を各シンチレータに対応する光センサに設定する、請求項11に記載のX線CT装置。   12. The setting unit sets a driving voltage in a current view to an optical sensor corresponding to each scintillator based on an X-ray dose incident on each scintillator in a first half part or a second half part of the past view period. X-ray CT apparatus described in 1. 前記光子計数型検出器による計数結果を収集する収集部と、
前記計数結果を補正する補正部と、
補正後の計数結果に基づいて画像を再構成する再構成処理部と、
を更に備えた、請求項1〜12のいずれか一つに記載のX線CT装置。
A collection unit for collecting the counting results by the photon counting detector;
A correction unit for correcting the counting result;
A reconstruction processing unit that reconstructs an image based on the corrected count result;
The X-ray CT apparatus according to claim 1, further comprising:
前記光センサは、アバランシェフォトダイオード又はシリコンフォトマルチプライヤーである、請求項1〜13のいずれか一つに記載のX線CT装置。   The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the optical sensor is an avalanche photodiode or a silicon photomultiplier.
JP2017126634A 2017-06-28 2017-06-28 X-ray CT device Active JP6968593B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017126634A JP6968593B2 (en) 2017-06-28 2017-06-28 X-ray CT device
US16/021,951 US11076823B2 (en) 2017-06-28 2018-06-28 X-ray CT apparatus including a photon-counting detector and circuitry configured to set a control parameter corresponding to a position of each detecting element in the photon-counting detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017126634A JP6968593B2 (en) 2017-06-28 2017-06-28 X-ray CT device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019005490A true JP2019005490A (en) 2019-01-17
JP6968593B2 JP6968593B2 (en) 2021-11-17

Family

ID=65026262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017126634A Active JP6968593B2 (en) 2017-06-28 2017-06-28 X-ray CT device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6968593B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021029402A (en) * 2019-08-20 2021-03-01 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 X-ray imaging apparatus, medical information processing apparatus, x-ray detector, and correction method of x-ray detector
CN113876344A (en) * 2020-07-02 2022-01-04 佳能医疗系统株式会社 X-ray CT apparatus and method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005518228A (en) * 2001-09-05 2005-06-23 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Dose control in CT images
JP2009025308A (en) * 2007-07-20 2009-02-05 Siemens Ag Radiation detector module, radiation detector, and imaging tomographic device
JP2012519843A (en) * 2009-03-06 2012-08-30 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Advanced temperature compensation and control circuit for single photon counter
JP2014140707A (en) * 2012-12-27 2014-08-07 Toshiba Corp X-ray CT device and control method
WO2016042981A1 (en) * 2014-09-17 2016-03-24 株式会社 日立メディコ X-ray imaging device
WO2017001269A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Koninklijke Philips N.V. X-ray device with reduced pile-up

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005518228A (en) * 2001-09-05 2005-06-23 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Dose control in CT images
JP2009025308A (en) * 2007-07-20 2009-02-05 Siemens Ag Radiation detector module, radiation detector, and imaging tomographic device
US20090121142A1 (en) * 2007-07-20 2009-05-14 Bjorn Heismann Radiation detector module, radiation detector and imaging tomography device
JP2012519843A (en) * 2009-03-06 2012-08-30 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Advanced temperature compensation and control circuit for single photon counter
JP2014140707A (en) * 2012-12-27 2014-08-07 Toshiba Corp X-ray CT device and control method
US20150282778A1 (en) * 2012-12-27 2015-10-08 Kabushiki Kaisha Toshiba X-ray ct apparatus and controlling method
WO2016042981A1 (en) * 2014-09-17 2016-03-24 株式会社 日立メディコ X-ray imaging device
WO2017001269A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Koninklijke Philips N.V. X-ray device with reduced pile-up

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021029402A (en) * 2019-08-20 2021-03-01 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 X-ray imaging apparatus, medical information processing apparatus, x-ray detector, and correction method of x-ray detector
JP7337596B2 (en) 2019-08-20 2023-09-04 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 X-ray imaging apparatus, medical information processing apparatus, X-ray detector, and correction method for X-ray detector
CN113876344A (en) * 2020-07-02 2022-01-04 佳能医疗系统株式会社 X-ray CT apparatus and method

Also Published As

Publication number Publication date
JP6968593B2 (en) 2021-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6073675B2 (en) X-ray CT apparatus and control program
JP6242683B2 (en) X-ray CT apparatus and control method
US9971047B2 (en) Photon-counting type X-ray CT apparatus
US10357214B2 (en) Photon counting CT apparatus, light detection device, radiation detection device, and radiation analysis device
JP2015024128A (en) X-ray ct apparatus and medical image diagnostic apparatus
JP2014176620A (en) X-ray computer tomography apparatus and photon counting program
US11076823B2 (en) X-ray CT apparatus including a photon-counting detector and circuitry configured to set a control parameter corresponding to a position of each detecting element in the photon-counting detector
US11410350B2 (en) Medical image processing apparatus and X-ray CT apparatus
US11147522B2 (en) Photon counting detector and x-ray computed tomography apparatus
JP6968593B2 (en) X-ray CT device
JP7179479B2 (en) X-ray CT device
JP2019058488A (en) X-ray ct apparatus
JP2020030097A (en) Sensitivity correction method and photon counting type detector
US11229412B2 (en) X-ray imaging apparatus and monochromatic x-ray generating method
JP6968594B2 (en) X-ray CT device
US20240099670A1 (en) X-ray ct apparatus
JP7301607B2 (en) Radiological diagnostic equipment
JP2020038145A (en) Radiation detector, radiological diagnostic apparatus and method for determining charge sharing
US20240127501A1 (en) X-ray computed tomography imaging apparatus, medical image correction method, and nonvolatile computer-readable storage medium storing medical image correction program
US11717242B2 (en) Photon counting computed tomography (CT) apparatus
JP7223517B2 (en) Medical diagnostic imaging equipment
JP2018117779A (en) X-ray CT apparatus
JP2018099169A (en) X-ray CT apparatus
JP2024001425A (en) Photon counting x-ray computed tomography apparatus, reconstruction processing apparatus, photon counting data acquisition method, reconstruction processing method, photon counting data acquisition program, and reconstruction processing program
JP2022054635A (en) X-ray ct apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200319

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210219

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210302

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210430

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210928

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211027

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6968593

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150