JP2019005493A - X-ray CT apparatus - Google Patents

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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 for detecting an X-ray photon, and a plurality of detecting parts comprising a counting circuit for counting the X-ray photon detected by the detecting elements. At the time of imaging, the setting part sets a time constant according to the position of each of the detecting elements in the photon counting-type detector in the counting circuit connected to each of the detecting elements.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)などの医用画像システムなどでは、高線量下でX線をフォトンカウンティングする。これらの医用画像システムでは、X線検出器のチャネル数が多くASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの高集積素子を用いるのが一般的である。   In medical imaging systems such as photon counting CT (Computed Tomography), X-rays are photon counted under a high dose. In these medical image systems, the number of channels of the X-ray detector is large, and a highly integrated element such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) is generally used.

フォトンカウンティングCTにおいて、X線検出器のチャネル方向の周縁部では、被検体によるX線の吸収量が小さい、もしくはないため、検出素子に入射するX線量が高くなる。ここで、パイルアップを低減させるためASICの時定数を短くする必要がある。ところが、パイルアップの影響を抑えるために時定数を短くすると、ノイズが増加するためS/N比が低下してしまう。また、X線検出器のチャネル方向の中央部では、被検体によるX線の吸収量が大きい。このため、X線検出器のチャネル方向の中央部では、検出素子に入射するX線量が低いので、物質弁別能が低下する。   In photon counting CT, the amount of X-rays absorbed by the subject is small or absent at the peripheral edge in the channel direction of the X-ray detector, so that the X-ray dose incident on the detection element increases. Here, it is necessary to shorten the time constant of the ASIC in order to reduce pileup. However, if the time constant is shortened in order to suppress the effect of pileup, the noise increases and the S / N ratio decreases. In addition, the amount of X-ray absorption by the subject is large at the center in the channel direction of the X-ray detector. For this reason, in the center part of the channel direction of an X-ray detector, since the X-ray dose which injects into a detection element is low, substance discrimination ability falls.

一方、ASICの時定数を長くすると、X線検出器のチャネル方向の中央部では、ノイズの低下により物質弁別能が向上するが、X線検出器のチャネル方向の周縁部ではパイルアップのため画質が劣化する。   On the other hand, if the time constant of the ASIC is lengthened, the material discrimination ability is improved due to noise reduction in the central part of the X-ray detector in the channel direction. Deteriorates.

米国特許出願公開第2016/0033654号明細書US Patent Application Publication No. 2016/0033654 米国特許第5568530号明細書US Pat. No. 5,568,530 米国特許出願公開第2009/0114826号明細書US Patent Application Publication No. 2009/0114826 米国特許第8610081号明細書US Pat. No. 861,0081

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、X線光子を検出する検出素子と、前記検出素子に接続されて、前記検出素子が検出したX線光子を計数する計数回路とからなる検出部を複数有する。設定部は、前記光子計数型検出器における各検出素子の位置に応じた時定数を、各検出素子に接続された計数回路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 includes a plurality of detection units each including a detection element that detects an X-ray photon and a counting circuit that is connected to the detection element and counts the X-ray photons detected by the detection element. The setting unit sets a time constant corresponding to the position of each detection element in the photon counting detector to the counting circuit connected to each detection element at the time of photographing.

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2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. 2 is a diagram for explaining the X-ray detector 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、比較例を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a comparative example. 図6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. 6 is a flowchart showing a processing procedure performed by the X-ray CT apparatus according to 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の実施形態を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the first embodiment. 図10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. 10 is a diagram for explaining a modification of the first 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の実施形態を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining the second embodiment. 図13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. 13 is a flowchart illustrating a processing procedure performed by the FPGA according to the second embodiment. 図14は、第3の実施形態を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining the third embodiment. 図15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. 15 is a flowchart illustrating a processing procedure performed by the FPGA 14a according to the third embodiment. 図16は、第3の実施形態を説明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining the third embodiment. 図17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. 17 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2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. 2 is a diagram for explaining the X-ray detector 13 according to the first embodiment.

X線検出器13は、図2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)134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2の例では、複数の検出部のうち1つの検出部を図示している。また、以下では、X線検出器13が直接変換型の検出器である場合について説明する。   As shown in FIG. 2, 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) 134 is a photon counting detector having a plurality of detection units. In the example of FIG. 2, one detection unit among the plurality of detection units is illustrated. Hereinafter, a case where the X-ray detector 13 is a direct conversion type detector will be described.

各検出素子130は、半導体131と、カソード電極132と、複数のアノード電極133とを有する。ここで、半導体131は、テルル化カドミウム(CdTe)やテルル化亜鉛カドミウム(CZT)等の半導体である。また、アノード電極133のそれぞれが個々の検出画素(「画素」とも言う)に対応する。検出素子130は、X線光子が入射すると、検出素子130に入射したX線を直接電荷に変換してASIC134に出力する。   Each detection element 130 includes a semiconductor 131, a cathode electrode 132, and a plurality of anode electrodes 133. Here, the semiconductor 131 is a semiconductor such as cadmium telluride (CdTe) or zinc cadmium telluride (CZT). Each of the anode electrodes 133 corresponds to an individual detection pixel (also referred to as “pixel”). When the X-ray photon is incident, the detection element 130 directly converts the X-ray incident on the detection element 130 into an electric charge and outputs it to the ASIC 134.

なお、以下では、X線検出器13が直接変換型の半導体検出器である場合について説明するが、これに限らず、例えばX線検出器13として、例えば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとから構成される間接変換型の検出器を用いることもできる。シンチレータアレイは、複数のシンチレータから構成され、シンチレータは入射X線エネルギーに応じた数の光を出力するシンチレータ結晶にて構成される。グリッドは、シンチレータアレイのX線入射側の面に配置され、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。光センサアレイは、シンチレータ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、光電子増倍管等の光センサから構成される。ここで、光センサは、例えばPD(Photodiode)やAPD(Avalanche Photodiode)やSiPM(Silicon photomultipliers)などである。   In the following, the case where the X-ray detector 13 is a direct conversion type semiconductor detector will be described. However, the present invention is not limited to this. For example, as the X-ray detector 13, for example, a grid, a scintillator array, and an optical sensor An indirect conversion type detector composed of an array can also be used. The scintillator array is composed of a plurality of scintillators, and the scintillator is composed of a scintillator crystal that outputs a number of lights according to incident X-ray energy. The grid is an X-ray shielding plate that is disposed on the surface on the X-ray incident side of the scintillator array and has a function of absorbing scattered X-rays. The photosensor array has a function of converting into an electrical signal corresponding to the amount of light from the scintillator, and is composed of a photosensor such as a photomultiplier tube, for example. Here, the optical sensor is, for example, PD (Photodiode), APD (Avalanche Photodiode), SiPM (Silicon photomultipliers), or the like.

ASIC134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、ASIC134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。ASIC134は、例えば、コンデンサ134aと、増幅回路134bと、波形整形回路134cと、コンパレータ回路134d、カウンタ134eとを有する。なお、ASIC134は、計数回路の一例である。   The ASIC 134 counts the number of X-ray photons incident on the detection element 130 by discriminating individual charges output from the detection element 130. Further, the ASIC 134 measures the energy of the counted X-ray photons by performing arithmetic processing based on the magnitude of each charge. The ASIC 134 includes, for example, a capacitor 134a, an amplifier circuit 134b, a waveform shaping circuit 134c, a comparator circuit 134d, and a counter 134e. The ASIC 134 is an example of a counting circuit.

コンデンサ134aは、検出素子130が出力した電荷を蓄積する。増幅回路134b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134aに集電される電荷を積分・増幅して電気量のパルス信号として出力する回路である。このパルス信号の波高或いは面積は、光子のエネルギーと相関性を有する。   The capacitor 134a accumulates the charge output from the detection element 130. The amplifier circuit 134b is a circuit that integrates and amplifies the electric charge collected in the capacitor 134a in response to the X-ray photons incident on the detection element 130, and outputs the electric charge as a pulse signal. The pulse height or area of the pulse signal has a correlation with the photon energy.

ここで、ASIC134において、増幅回路134bには、時定数(τ(ns))が設定される。ここで、時定数とは、増幅回路134bにおける積分時間を示す。言い換えると、各ASIC134の時定数は、各ASIC134における積分時間で定まる。また、ASIC134ではホワイトノイズが発生する。時定数がホワイトノイズの周波数より大きい場合、ホワイトノイズがキャンセルされるので、周波数特性が良くなり、ノイズが低減される。この結果、時定数がホワイトノイズの周波数より大きい場合には、物質弁別能が向上することになる。   Here, in the ASIC 134, a time constant (τ (ns)) is set in the amplifier circuit 134b. Here, the time constant indicates the integration time in the amplifier circuit 134b. In other words, the time constant of each ASIC 134 is determined by the integration time in each ASIC 134. Further, white noise is generated in the ASIC 134. When the time constant is larger than the white noise frequency, the white noise is canceled, so that the frequency characteristics are improved and the noise is reduced. As a result, when the time constant is larger than the frequency of white noise, the substance discrimination ability is improved.

波形整形回路134cは、増幅回路134b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 134c is a circuit that shapes the waveform of the pulse signal by adjusting the frequency characteristics of the pulse signal output from the amplifier circuit 134b and giving a gain and an offset.

コンパレータ回路134d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134eに出力する回路である。   The comparator circuit 134d compares the pulse height or area of the response pulse signal to the incident photon with a preset threshold value corresponding to a plurality of energy bands to be discriminated, and the comparison result with the threshold value is sent to the counter 134e at the subsequent stage. It is a circuit to output.

カウンタ134e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 134e counts the waveform discrimination result 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、必要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 the necessary circumference by repeating the process of outputting or saving 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. 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における各検出素子130の位置に応じた時定数を決定する。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 time constant corresponding to the position of each detection element 130 in the X-ray detector 13. 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、出力信号(電荷)の処理時間は、ASIC134に設定された積分時間の時定数で決まる。   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, the processing time of the output signal (charge) is determined by the time constant of the integration time set in the ASIC 134.

ここでは、比較例として、X線検出器13において、各ASIC134の時定数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ASIC134において、同じ値の時定数が設定されるものとする。図4及び図5を用いて比較例における課題について説明する。図4及び図5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 time constant of each ASIC 134 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 same time constant is set in all ASICs 134. The problem in the comparative example will be described with reference to FIGS. 4 and 5. 4 and 5 are diagrams for explaining a comparative example.

X線検出器13において、各検出素子130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、検出素子130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、検出素子130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 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 at the center of the X-ray detector 13, the X-ray dose incident on the detection element 130 is low. Here, for convenience of explanation, the X-ray dose is assumed to be n1 (c / s). On the other hand, since the amount of absorption by the subject P is small or absent at the peripheral portion of the X-ray detector 13, the X-ray dose incident on the detection element 130 increases. 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.

図5の上図は、X線量がn1である場合のX線の入射のタイミングを示し、図5の下図は、X線量がn2である場合のX線の入射のタイミングを示す。また、図5では、時定数がτ(ns)である場合を示す。図5の上図に示すように、入射するX線量が低い場合、各時定数の間に入射するX線の数は1以下である。このように、入射するX線量が低い場合には、パイルアップがほとんど発生しない。   The upper diagram in FIG. 5 shows the X-ray incidence timing when the X-ray dose is n1, and the lower diagram in FIG. 5 shows the X-ray incidence timing when the X-ray dose is n2. FIG. 5 shows a case where the time constant is τ (ns). As shown in the upper diagram of FIG. 5, when the incident X-ray dose is low, the number of X-rays incident during each time constant is 1 or less. Thus, when the incident X-ray dose is low, pile-up hardly occurs.

一方、図5の下図に示すように、入射するX線量が高い場合、各時定数の間に入射するX線の数が2以上になる場合が起こり得る。すなわち、X線検出器13に入射するX線光子数が多い場合、時定数の間に別のX線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。パイルアップが発生すると、計数するX線光子数及び検出したX線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。例えば、時定数の間に、60KeVのX線光子1個と、80KeVのX線光子1個とが入射した場合、X線検出器13は、140KeVのX線光子1個が入射したものと計測する。   On the other hand, as shown in the lower diagram of FIG. 5, when the incident X-ray dose is high, the number of incident X-rays during each time constant may be two or more. That is, when the number of X-ray photons incident on the X-ray detector 13 is large, a phenomenon called pile-up in which another X-ray enters during a time constant continuously occurs. When the pile-up occurs, the number of X-ray photons to be counted and the detected energy value of the X-ray are not correct values, and the finally obtained image quality deteriorates. For example, when one 60 KeV X-ray photon and one 80 KeV X-ray photon are incident during the time constant, the X-ray detector 13 measures that one 140 KeV X-ray photon is incident. To do.

そこで、時定数を極力短くしてパイルアップの影響を低く抑えて高い画質を得ることが考えられる。しかしながら、時定数を短くすると、時定数より低い周波数のホワイトノイズが除去できないため、ノイズの混入量が増加する。すなわち、時定数を短くすると、除去できないホワイトノイズが増加するため、周波数特性が悪くなる。この結果、ノイズが増加し、S/N比が低下する。また、時定数を短くすると、X線検出器13においてチャネル方向の中央部に入射するX線量が低い検出素子130では、物質弁別能が低下する。   Therefore, it is conceivable to obtain a high image quality by shortening the time constant as much as possible to suppress the effect of pileup. However, if the time constant is shortened, white noise having a frequency lower than that of the time constant cannot be removed, so that the amount of noise increases. That is, if the time constant is shortened, white noise that cannot be removed increases, and the frequency characteristics deteriorate. As a result, noise increases and the S / N ratio decreases. If the time constant is shortened, the substance discrimination ability of the detection element 130 with a low X-ray dose incident on the central portion in the channel direction in the X-ray detector 13 is lowered.

逆に、時定数を長くすると、X線検出器13においてチャネル方向の中央部の検出素子130では、ノイズ低下により物質弁別能が向上するが、X線検出器13においてチャネル方向の周縁部の検出素子130では、パイルアップのため画質が劣化する。このように、比較例では、高い画質と高い物質弁別能とを両立するのが困難であった。   On the contrary, if the time constant is lengthened, the substance discrimination ability is improved due to noise reduction in the detection element 130 in the center in the channel direction in the X-ray detector 13, but the peripheral edge in the channel direction is detected in the X-ray detector 13. In the element 130, image quality deteriorates due to pile-up. Thus, in the comparative example, it was difficult to achieve both high image quality and high substance discrimination ability.

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検出素子130の位置に応じた時定数を、各検出素子130に接続されたASIC134に撮影時に設定する。以下では、図6から図9を用いて、第1の実施形態を説明する。図6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7から図9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 captures the time constant corresponding to the position of each detection element 130 in the photon counting detector on the ASIC 134 connected to each detection element 130. Set at time. Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 9. FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure performed by the X-ray CT apparatus 1 according to the first embodiment, and FIGS. 7 to 9 are diagrams for explaining the first embodiment.

図6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. 6 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、時定数を決定する。   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 a time constant.

ここで、決定機能377は、各検出素子130に入射するX線量に基づく時定数を決定し、対応情報を生成する。例えば、決定機能377は、各検出素子130の計数結果から各検出素子130に入射するX線量を推定し、推定したX線量に基づく時定数を決定する。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、検出素子130に入射するX線量を推定して、時定数を決定する。   Here, the determination function 377 determines a time constant 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 detection element 130 from the count result of each detection element 130 and determines a time constant based on the estimated X-ray dose. As an example, the determination function 377 determines the time constant by estimating the X-ray dose incident on the detection element 130 from the scanogram count result taken 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時定数を決定する。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、検出素子130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検出素子に接続されたASIC134の時定数を短くする。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、検出素子130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検出素子に接続されたASIC134の時定数を長くする。   The determination function 377 performs a threshold determination process shown below on the scanogram count result to determine a time constant. For example, the determination function 377 estimates an area where the scanogram count result is equal to or greater than the threshold in the channel direction, and selects the X-ray dose incident on the detection element 130 as a high dose area. Then, the determination function 377 shortens the time constant of the ASIC 134 connected to the detection element corresponding to the high dose region. On the other hand, the determination function 377 estimates an area where the scanogram count result is less than the threshold in the channel direction as the X-ray dose incident on the detection element 130 is a low dose, and selects the low dose area. The determination function 377 increases the time constant of the ASIC 134 connected to the detection element 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7に示すように、チャネル方向の中央部の時定数を長くする。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7に示すように、チャネル方向の周縁部の時定数を短くする。   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 time constant of 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 decision function 377 selects the peripheral portion in the channel direction as the high-dose region, and shortens the time constant 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時定数を決定し、決定した時定数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時定数を決定してもよい。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 determine a time constant by performing threshold determination processing on a representative slice, and apply the determined time constant to other slices in the same manner. Each process may be performed to determine the time constant. The representative slice is, for example, a central slice in the slice direction.

そして、決定機能377は、各検出素子と、当該検出素子に接続されたASIC134の時定数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8に示すように、IDと時定数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 detection element is associated with the time constant of the ASIC 134 connected to the detection element. More specifically, the determination function 377 generates correspondence information in which an ID is associated with a time constant as illustrated in FIG.

ここで、対応情報における「ID」は、検出素子を一意に識別する識別子示し、「時定数」は、IDで識別される検出素子に接続されたASIC134の時定数を示す。また、図8に示す例では、時定数T1<時定数T2とし、「ID」が「yyyy」及び「zzzz」である検出素子130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」である検出素子130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。一例をあげると、決定機能377は、「ID」が「yyyy」及び「zzzz」である検出素子に接続されるASIC134の時定数が「T1」であると決定し、「ID」が「xxxx」である検出素子に接続されるASIC134の時定数が「T2」であると決定する。   Here, “ID” in the correspondence information indicates an identifier for uniquely identifying the detection element, and “time constant” indicates a time constant of the ASIC 134 connected to the detection element identified by the ID. In the example shown in FIG. 8, the detection element 130 with time constant T1 <time constant T2 and “ID” “yyy” and “zzz” is a high dose at the peripheral edge in the channel direction in the X-ray detector 13. It is assumed that the detection element 130 that is arranged in the region and whose “ID” is “xxxx” is arranged in the X-ray detector 13 in the low-dose region at the center in the channel direction. As an example, the determination function 377 determines that the time constant of the ASIC 134 connected to the detection elements whose “ID” is “yyy” and “zzz” is “T1”, and the “ID” is “xxxx”. It is determined that the time constant of the ASIC 134 connected to the detection element is “T2”.

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S4では、FPGA14aは、時定数を設定する。ここで、FPGA14aは、光子計数型検出器における各検出素子130の位置に応じた時定数を、各検出素子130に接続されたASIC134に撮影時に設定する。例えば、FPGA14aは、各検出素子130に入射するX線量に基づく時定数を、各ASIC134に設定する。   Step S3 is a step realized by the FPGA 14a. In step S4, the FPGA 14a sets a time constant. Here, the FPGA 14 a sets a time constant corresponding to the position of each detection element 130 in the photon counting detector to the ASIC 134 connected to each detection element 130 at the time of photographing. For example, the FPGA 14 a sets a time constant based on the X-ray dose incident on each detection element 130 in each ASIC 134.

一例をあげると、FPGA14aは、図8に示す対応情報を参照して、各ASIC134に時定数を設定する。すなわち、FPGA14aは、各検出素子130の計数結果から推定された、各検出素子130に入射するX線量に基づく時定数を、各ASIC134に設定する。より具体的には、FPGA14aは、IDが「yyyy」及び「zzzz」である検出素子130に接続されるASIC134に時定数「T1」を設定する。また、FPGA14aは、IDが「xxxx」である検出素子130に接続されるASIC134に時定数「T2」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検出素子に接続されたASIC134に、入射するX線量が閾値以上である検出素子に接続されたASIC134よりも大きな時定数を設定する。なお、第1の実施形態では、撮影開始時に各ASIC134に設定された時定数は、撮影中は固定されたままである。   For example, the FPGA 14a sets a time constant in each ASIC 134 with reference to the correspondence information shown in FIG. That is, the FPGA 14 a sets a time constant based on the X-ray dose incident on each detection element 130 estimated from the counting result of each detection element 130 in each ASIC 134. More specifically, the FPGA 14a sets the time constant “T1” in the ASIC 134 connected to the detection element 130 whose IDs are “yyyy” and “zzz”. Further, the FPGA 14a sets a time constant “T2” in the ASIC 134 connected to the detection element 130 whose ID is “xxxx”. In this way, the FPGA 14a sets a larger time constant for the ASIC 134 connected to the detection element whose incident X-ray dose is less than the threshold value than the ASIC 134 connected to the detection element whose incident X-ray dose is greater than or equal to the threshold value. . In the first embodiment, the time constant set in each ASIC 134 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ASIC134において、異なる時定数で処理された結果得られる信号である。ここで、時定数が変わることで、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、異なる時定数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 time constants in each ASIC 134. Here, as the time constant 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 time constants, 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9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9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9のT0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、時定数で決まる。例えば、時定数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ASIC134に設定された時定数を特定し、各ASIC134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、時定数T1<時定数T2とし、時定数T1及び時定数T2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. 9 illustrates a case where the count number of detection data is corrected. In FIG. 9, the horizontal axis represents the tube current value (mA), and the vertical axis represents 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 T0 in FIG. 9, 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 time constant. For example, the larger the time constant, the lower the number of detected X-rays. For this reason, the preprocessing function 372 identifies the time constant set in each ASIC 134 and corrects the number of X-rays that are the counting result in each ASIC 134. In the following, it is assumed that time constant T1 <time constant T2 and that the number of X-rays detected with respect to the dose of X-rays to be irradiated is measured in advance at time constant T1 and time constant T2.

例えば、図9に示す例において、検出X線数がC1であり、時定数がT1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9に示す例において、検出X線数がC1であり、時定数がT2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. 9, when the number of detected X-rays is C1 and the time constant is T1, the preprocessing function 372 corrects the detected number of X-rays from C1 to C2. In the example shown in FIG. 9, when the number of detected X-rays is C1 and the time constant is T2, 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における各検出素子130の位置に応じた時定数を、各検出素子に接続されたASIC134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に接続されたASIC134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に接続されたASIC134よりも大きな時定数を設定する。   As described above, in the first embodiment, in the X-ray CT apparatus 1, the time constant corresponding to the position of each detection element 130 in the X-ray detector 13 is set in the ASIC 134 connected to each detection element at the time of imaging. To do. For example, the ASIC 134 connected to the detection element 130 disposed in the low-dose region which is the central portion in the channel direction of the X-ray detector 13 is connected to the detection element disposed in the high-dose region which is the peripheral portion in the channel direction. A time constant larger than that of the ASIC 134 connected to 130 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、時定数が長いため、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、時定数が短いため、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、物質弁別能が必要なのは、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, in the central portion in the channel direction of the X-ray detector 13, the time constant is long, so the S / N ratio is improved and the substance discrimination ability is increased. On the other hand, the peripheral portion in the channel direction of the X-ray detector 13 has a short time constant, so that it is hardly affected by pile-up even under a high dose, and 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 substance discrimination is low, and the substance discrimination ability is required in the low-dose region at the center in the channel direction of the X-ray detector 13. is there. 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、時定数が長いが、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、時定数が短いため、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 time constant is long, but because the dose is low, the influence of the pile-up on histogram deformation and counting rate can be ignored. In the high dose region, since the time constant is short, 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 2019005493
Figure 2019005493

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。この応答関数Rは、X線量n及び時定数τにより複数設定される。ここで、X線のスペクトルS(E)、被検体Pに照射される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、時定数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. A plurality of response functions R are set by the X-ray dose n and the time constant τ. Here, the X-ray spectrum S (E), the X-ray spectrum S 0 (E) irradiated to the subject P, 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 the change in the spectrum of the detection data due to the difference in time constant. 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、時定数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、物質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、物質弁別する。図10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 addition, although embodiment mentioned above demonstrated the case where material discrimination was performed using the response function which considered the time constant, 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 performs material discrimination by searching a detection spectrum corresponding to the detection data from a lookup table. FIG. 10 is a diagram for explaining a modification of the first embodiment.

図10では、水とカルシウムとを物質弁別する場合を示す。図10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. 10 shows a case where water and calcium are distinguished from each other. As shown in FIG. 10, 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、各検出素子の位置に応じた時定数を、各検出素子に接続されたASIC134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ASIC134に設定された時定数は、撮影中は固定されたままである。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the case has been described in which the time constant corresponding to the position of each detection element is set in the ASIC 134 connected to each detection element during imaging. Here, in the first embodiment, the time constant set in each ASIC 134 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、楕円形であることが多い。このため、図7に示すように時定数の短い領域と時定数の長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、長い時定数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 often not circular but elliptical. For this reason, as shown in FIG. 7, when the region having a short time constant and the region having a long time constant are fixed, the X-ray tube 12a makes one rotation around the subject P. There is a case where a high dose of X-rays is incident on a region where a constant 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、各検出素子130の位置に応じて設定した時定数を、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、撮影角度に応じた時定数を各ASIC134に設定する場合について説明する。   For this reason, the time constant set according to the position of each detection element 130 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 will be described in which a time constant corresponding to the shooting angle is set in each ASIC 134.

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、撮影角度に応じた時定数を決定し、対応情報を生成する。例えば、決定機能377は、各検出素子130の計数結果から各検出素子130に入射するX線量を推定し、推定したX線量に基づく時定数を決定する。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、検出素子130に入射するX線量を推定して、時定数を決定する。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 a time constant 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 detection element 130 from the count result of each detection element 130 and determines a time constant based on the estimated X-ray dose. For example, the determination function 377 estimates the X-ray dose incident on the detection element 130 from the scanogram count result and determines the time constant. 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時定数を決定する。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、各検出素子に入射するX線量を推定し、時定数を決定する。図11は、第2の実施形態を説明するための図である。   The determination function 377 determines the time constant by performing the following threshold determination process on the count result of the two-dimensional scano image from two directions. In other words, the determination function 377 estimates the X-ray dose incident on each detection element using a two-dimensional scanogram from two directions, and determines a time constant. FIG. 11 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、検出素子130に入射するX線量が高線量であると推定し、図11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11に示すように、高線量領域H1に該当する検出素子に接続されたASIC134の時定数を短くする。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、検出素子130に入射するX線量が低線量であると推定し、図11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11に示すように、低線量領域L1に該当する検出素子に接続されたASIC134の時定数を長くする。   For example, in the channel direction, the determination function 377 estimates that the X-ray dose incident on the detection element 130 is a high dose in an area where the count result of the 0-degree scanogram is greater than or equal to the threshold, and as illustrated in FIG. Select the dose region H1. Then, the determination function 377 shortens the time constant of the ASIC 134 connected to the detection element corresponding to the high dose region H1, as shown in FIG. On the other hand, the decision function 377 estimates that the X-ray dose incident on the detection element 130 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, as shown in FIG. Select the dose region L1. And the determination function 377 lengthens the time constant of the ASIC 134 connected to the detection element corresponding to the low dose region L1, as shown in FIG.

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、検出素子130に入射するX線量が高線量であると推定し、図11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11に示すように、高線量領域H2に該当する検出素子に接続されたASIC134の時定数を短くする。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、検出素子130に入射するX線量が低線量であると推定し、図11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11に示すように、低線量領域L2に該当する検出素子に接続されたASIC134の時定数を長くする。   Further, for example, the determination function 377 estimates an area where the 90-degree scanogram count result is equal to or greater than the threshold in the channel direction, and the X-ray dose incident on the detection element 130 is a high dose, as shown in FIG. The high dose region H2 is selected. Then, the determination function 377 shortens the time constant of the ASIC 134 connected to the detection element corresponding to the high dose region H2, as shown in FIG. On the other hand, the determination function 377 estimates an area where the 90-degree scanogram count result is less than the threshold value in the channel direction, and the X-ray dose incident on the detection element 130 is low, as shown in FIG. The dose region L2 is selected. Then, the determination function 377 increases the time constant of the ASIC 134 connected to the detection element corresponding to the low dose region L2, as shown in FIG.

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時定数を決定し、決定した時定数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時定数を決定してもよい。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 determine a time constant by performing threshold determination processing on a representative slice, and apply the determined time constant to other slices in the same manner. Each process may be performed to determine the time constant. The representative slice is, for example, a central slice in the slice direction.

そして、決定機能377は、各検出素子130と、撮影角度と、当該検出素子130に接続されたASIC134の時定数とを対応付けた対応情報を生成する。図12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12に示すように、IDとビュー数と時定数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 detection element 130 is associated with the imaging angle and the time constant of the ASIC 134 connected to the detection element 130. FIG. 12 is a diagram for explaining the second embodiment. For example, as illustrated in FIG. 12, the determination function 377 generates correspondence information in which an ID, the number of views, and a time constant are associated with each other.

ここで、対応情報における「ID」は、検出素子130を一意に識別する識別子示す。「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。「時定数」は、対応するビュー数における、IDで識別される検出素子に接続されたASIC134の時定数を示す。また、図12に示す例では、時定数T1<時定数T2とし、「ID」が「yyyy」である検出素子130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」である検出素子130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」である検出素子130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 detection element 130. “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. “Time constant” indicates the time constant of the ASIC 134 connected to the detection element identified by the ID in the corresponding number of views. In the example shown in FIG. 12, the detection element 130 in which the time constant T1 <time constant T2 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. The detection element 130 whose “ID” is “xxxx” is arranged in the X-ray detector 13 in the low dose region in the center in the channel direction. In addition, the detection element 130 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 is low even in a high dose region according to the imaging angle. It can also be a dose region.

一例をあげると、決定機能377は、「ID」が「yyyy」である検出素子130に接続されるASIC134の時定数が、ビュー数によらず「T1」であると決定する。また、決定機能377は、「ID」が「xxxx」である検出素子130に接続されるASIC134の時定数が、ビュー数によらず「T2」であると決定する。また、決定機能377は、「ID」が「yyyx」である検出素子130に接続されるASIC134の時定数が、ビュー数「N1≪N<N2」では「T2」であり、ビュー数「N2≪N<N3」では「T1」であり、ビュー数「N3≪N<N4」では「T2」であり、ビュー数「N4≪N<N1」では「T1」であると決定する。   As an example, the determination function 377 determines that the time constant of the ASIC 134 connected to the detection element 130 whose “ID” is “yyyy” is “T1” regardless of the number of views. The determination function 377 determines that the time constant of the ASIC 134 connected to the detection element 130 whose “ID” is “xxxx” is “T2” regardless of the number of views. The determination function 377 indicates that the time constant of the ASIC 134 connected to the detection element 130 whose “ID” is “yyyyx” is “T2” when the view number “N1 << N <N2”, and the view number “N2 << N <N3 ”is“ T1 ”, the view number“ N3 << N <N4 ”is“ T2 ”, and the view number“ N4 << N <N1 ”is“ T1 ”.

FPGA14aは、光子計数型検出器における各検出素子130の位置に応じた時定数を、各検出素子130に接続されたASIC134に撮影時に設定する。例えば、FPGA14aは、各検出素子130に入射するX線量に基づく時定数を、各ASIC134に設定する。   The FPGA 14a sets a time constant corresponding to the position of each detection element 130 in the photon counting detector to the ASIC 134 connected to each detection element 130 at the time of photographing. For example, the FPGA 14 a sets a time constant based on the X-ray dose incident on each detection element 130 in each ASIC 134.

一例をあげると、FPGA14aは、図12に示す対応情報を参照して、各ASIC134に時定数を設定する。ここで、FPGA14aは、例えば、撮影開始時のビュー数に対応する時定数を各ASIC134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」である検出素子130に接続されるASIC134に時定数T1を設定する。また、FPGA14aは、IDが「yyyx」及び「xxxx」である検出素子130に接続されるASIC134に時定数T2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、各検出素子130に入射するX線量に基づく時定数を、各ASIC134に設定する。   For example, the FPGA 14a sets a time constant in each ASIC 134 with reference to the correspondence information shown in FIG. Here, the FPGA 14 a sets, for example, a time constant corresponding to the number of views at the start of shooting in each ASIC 134. Here, it is assumed that the number of views at the start of shooting is N1. The FPGA 14a sets a time constant T1 in the ASIC 134 connected to the detection element 130 whose ID is “yyyy”. Further, the FPGA 14a sets a time constant T2 in the ASIC 134 connected to the detection element 130 having IDs “yyyyx” and “xxxx”. That is, the FPGA 14 a sets a time constant based on the X-ray dose incident on each detection element 130 estimated from the counting result of each detection element 130 in each ASIC 134.

更に、FPGA14aは、撮影中に、ビュー数に応じた時定数を各ASIC134に設定する。言い換えると、FPGA14aは、撮影開始前に設定した時定数を、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13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。   Furthermore, the FPGA 14a sets a time constant corresponding to the number of views in each ASIC 134 during shooting. In other words, the FPGA 14a dynamically changes the time constant set before the start of shooting according to the shooting angle without being fixed during shooting. FIG. 13 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12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、時定数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、各検出素子について、更新後のビュー数に対応する時定数と更新前のビュー数の時定数とを比較する。ここで、FPGA14aは、比較した時定数が異なっている場合に、時定数を変更すると判定する。一方、FPGA14aは、比較した時定数が同じである場合に、時定数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. 12 from the storage circuit 35. In step S104, the FPGA 14a determines whether to change the time constant. 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 time constant corresponding to the updated number of views with the time constant of the updated number of views for each detection element. Here, the FPGA 14a determines to change the time constant when the compared time constants are different. On the other hand, the FPGA 14a determines not to change the time constant when the compared time constants are the same.

FPGA14aは、時定数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、時定数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 time constant (step S104, Yes), the FPGA 14a proceeds to step S105. On the other hand, if the FPGA 14a does not determine to change the time constant (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時定数を設定する。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 time constant 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、撮影角度に応じた時定数を各ASIC134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、角度で最適な時定数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 time constant corresponding to the shooting angle in each ASIC 134 during shooting. Thus, according to the second embodiment, an optimal time constant can be set 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、各検出素子に入射するX線量を推定し、時定数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、撮影角度に応じた時定数の決定には、3次元のスキャノ画像に基づいて、各検出素子に入射するX線量を推定し、時定数を決定してもよい。3次元のスキャノ画像に基づいて、各検出素子に入射するX線量を推定し、時定数を決定する場合、より撮影角度の範囲をより細かくして時定数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 detection element is estimated and the time constant is determined using a two-dimensional scano image from two directions has been described. It is not limited to this. For example, to determine the time constant according to the imaging angle, the time constant may be determined by estimating the X-ray dose incident on each detection element based on a three-dimensional scano image. When estimating the X-ray dose incident on each detection element based on the three-dimensional scanogram and determining the time constant, it is possible to set the time constant with a finer range of imaging angles.

(第3の実施形態)
第3の実施形態では、各検出素子130に入射する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、時定数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 X-ray dose incident on each detection element 130 is calculated in real time and a time constant 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、各検出素子130に入射するX線量に基づく時定数を決定し、対応情報を生成する。例えば、決定機能377は、各検出素子130と、各検出素子130に入射するX線量と、当該各検出素子130に接続されたASIC134の時定数とを対応付けた対応情報を生成する。図14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14に示すように、IDとカウント数と時定数とを対応付けた対応情報を生成する。   The determination function 377 determines a time constant based on the X-ray dose incident on each detection element 130 and generates correspondence information. For example, the determination function 377 generates correspondence information in which each detection element 130, the X-ray dose incident on each detection element 130, and the time constant of the ASIC 134 connected to each detection element 130 are associated with each other. FIG. 14 is a diagram for explaining the third embodiment. For example, as shown in FIG. 14, the determination function 377 generates correspondence information in which an ID, a count number, and a time constant are associated with each other.

ここで、対応情報における「ID」は、検出素子130を一意に識別する識別子示を示す。「カウント数」は、各検出素子130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 that uniquely identifies the detection element 130. “Count” indicates the X-ray dose in view units incident on each detection element 130. 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、各検出素子130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。   Each detection element 130 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.

「時定数」は、対応するビュー単位のカウント数における、IDで識別される検出素子130に接続されたASIC134の時定数を示す。また、図14に示す例では、時定数V1<時定数V2<時定数V3<時定数V4とする。   “Time constant” indicates the time constant of the ASIC 134 connected to the detection element 130 identified by the ID in the corresponding count number of the view unit. In the example shown in FIG. 14, it is assumed that time constant V1 <time constant V2 <time constant V3 <time constant V4.

一例をあげると、決定機能377は、「ID」が「yyyy」である検出素子130に接続されたASIC134の時定数が、カウント数が低線量領域に相当するX線量「C<C11」では「T4」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「T3」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「T2」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「T1」であると決定する。   As an example, the determination function 377 indicates that the time constant of the ASIC 134 connected to the detection element 130 whose “ID” is “yyy” is “X <C11” in which the count number corresponds to the low-dose region. "T4" and the X-ray dose "C11 << C <C12" corresponding to the slightly low dose region is "T3" and the X-ray dose "C12 << C <C13" corresponding to the slightly high-dose region Is “T2”, and the X-ray dose “C13 << C” corresponding to the high-dose region is determined to be “T1”.

FPGA14aは、光子計数型検出器における各検出素子130の位置に応じた時定数を、各検出素子130に接続されたASIC134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検出素子130に入射するX線量に基づいて、現在のビューにおける時定数を各検出素子130に接続されたASIC134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ASIC134に同一の時定数を初期値として設定するものとする。そして、FPGA14aは、撮影中、各検出素子130に入射するX線量に基づく時定数を各ASIC134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時定数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時定数を設定してもよい。   The FPGA 14a sets a time constant corresponding to the position of each detection element 130 in the photon counting detector to the ASIC 134 connected to each detection element 130 at the time of photographing. For example, the FPGA 14 a sets the time constant in the current view to the ASIC 134 connected to each detection element 130 based on the X-ray dose incident on each detection element 130 in the view before the current view. In the third embodiment, the FPGA 14a sets the same time constant as an initial value for all ASICs 134 at the first scan position (view number 1) at the start of imaging. Then, the FPGA 14a executes a process for setting each ASIC 134 with a time constant based on the X-ray dose incident on each detection element 130 during the photographing. In the third embodiment, a case is described in which the time constant is set using the count result of the previous view. However, the count result of the view before the current view is used, not limited to the count result of the previous view. You may set a time constant.

図15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15に示すステップS201及びステップS202の処理は、図13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. 15 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. 15 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134e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検出素子130に入射するX線量に基づいて、現在のビューにおける時定数を各検出素子130に接続されたASIC134に設定する。   In step S203, the FPGA 14a acquires the count value from the counter 134e. For example, the FPGA 14 a sets the time constant in the current view to the ASIC 134 connected to each detection element 130 based on the X-ray dose incident on each detection element 130 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134eから取得する。図16は、第3の実施形態を説明するための図である。図16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16に示すように、ビュートリガ信号の1周期は、両矢印16a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134e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 134e. FIG. 16 is a diagram for explaining the third embodiment. In FIG. 16, the output timing of the view trigger signal by the gantry control device 16 is shown. As shown in FIG. 16, one cycle of the view trigger signal is a period indicated by a double arrow 16a. 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 acquires the counting result counted during the period of the one-cycle view trigger signal from the counter 134e.

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14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、時定数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検出素子130について、直前ビューの計数結果に対応する時定数を特定する。そして、FPGA14aは、特定した時定数と、現在設定されている時定数とを比較する。ここで、FPGA14aは、比較した時定数が異なっている場合に、時定数を変更すると判定する。一方、FPGA14aは、比較した時定数が同じである場合に、時定数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. 14 from the storage circuit 35. In step S205, the FPGA 14a determines whether to change the time constant. For example, each time the FPGA 14a acquires the count result of the immediately preceding view, the FPGA 14a refers to the correspondence information and specifies the time constant corresponding to the count result of the immediately preceding view for each detection element 130. Then, the FPGA 14a compares the specified time constant with the currently set time constant. Here, the FPGA 14a determines to change the time constant when the compared time constants are different. On the other hand, the FPGA 14a determines not to change the time constant when the compared time constants are the same.

FPGA14aは、時定数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、時定数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 time constant (step S205, Yes), the FPGA 14a proceeds to step S206. On the other hand, if the FPGA 14a does not determine to change the time constant (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時定数を設定する。例えば、FPGA14aは、IDが「yyyy」で識別される検出素子130の出力結果をカウントするカウンタ134e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ASIC134に時定数T3を設定する。また、例えば、FPGA14aは、IDが「yyyx」で識別される検出素子130の出力結果をカウントするカウンタ134e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ASIC134に時定数T2を設定する。   In step S206, the FPGA 14a sets a time constant corresponding to the count result of the immediately preceding view. For example, when the count result acquired from the counter 134e that counts the output result of the detection element 130 identified by the ID “yyy” is a value that is greater than or equal to C11 and less than C12, the FPGA 14a has an ASIC 134 that corresponds to the ID “yyy”. Is set to a time constant T3. For example, the FPGA 14 a corresponds to “yyyx” when the count result acquired from the counter 134 e that counts the output result of the detection element 130 identified by ID “yyyyx” is a value less than or equal to C22 and less than C23. A time constant T2 is set in the ASIC 134 to be operated.

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時定数を各ASIC134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、角度で最適な時定数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 a time constant based on the count result of the immediately preceding view for each view in each ASIC 134 during shooting. As a result, according to the third embodiment, it is possible to set an optimal time constant 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、時定数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 time constant 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検出素子130に入射するX線量に基づいて、現在のビューにおける時定数を各検出素子130に接続されたASIC134に設定する。図17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17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17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 time constant in the current view to the ASIC 134 connected to each detection element 130 based on the X-ray dose incident on each detection element 130 in a predetermined period of the past view period. FIG. 17 is a diagram for explaining a modification of the third embodiment. The upper part of FIG. 17 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. 17 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17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17aのみからカウント数を算出して後半の負パルス部17bで時定数を選定し、次のビュートリガパルスの変化点17cで時定数を設定する。或いは、FPGA14aは、図17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17dのみからカウント数を算出して前半の正パルス部17eで時定数を選定し、次のビュートリガパルスの変化点17fで時定数を設定する。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検出素子130に入射するX線量に基づいて、現在のビューにおける時定数を各検出素子130に接続されたASIC134に設定する。   More specifically, as shown in the upper part of FIG. 17, the FPGA 14a calculates the number of counts only from the first positive pulse part 17a of the view trigger signal and selects the time constant in the second negative pulse part 17b. A time constant is set at the change point 17c of the view trigger pulse. Alternatively, as shown in the lower part of FIG. 17, the FPGA 14a calculates the count from only the latter negative pulse portion 17d of the view trigger signal, selects the time constant in the first positive pulse portion 17e, and selects the next view trigger pulse. The time constant is set at the change point 17f. As described above, the FPGA 14a sets the time constant in the current view to the ASIC 134 connected to each detection element 130 based on the X-ray dose incident on each detection element 130 in the first half or the second half of the past view period. To do.

これにより、FPGA14aは、時定数の選定及び時定数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134e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、時定数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 in selecting the time constant and setting the time constant. In such a case, the counter 134e outputs a count result for setting a time constant 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ASIC134に同一の時定数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)の時定数を設定してもよい。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8に示す対応情報を参照して、各検出素子130に入射するX線量に基づく時定数を、各検出素子130に接続されたASIC134に設定する。   In the third embodiment described above, the FPGA 14a has been described as setting the same time constant as an initial value for all ASICs 134 at the first scan position (view number 1) at the start of imaging. The embodiment is not limited to this. For example, the FPGA 14a may set the time constant of the first scan position (view number 1) using the method described in the first embodiment. That is, the FPGA 14a is connected to each detection element 130 with a time constant based on the X-ray dose incident on each detection element 130, referring to the correspondence information shown in FIG. ASIC 134 is set.

また、上述した第3の実施形態では、ビュー毎に時定数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時定数を設定するようにしてもよい。   In the third embodiment described above, the case where the time constant is set for each view has been described. However, the embodiment is not limited to this. For example, the FPGA 14a may set a time constant 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、時定数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、時定数を決定してもよい。   In the above-described embodiment, a case has been described in which the time constant is determined using a two-dimensional scan image or a three-dimensional scan image obtained by photographing a scanogram before photographing the main scan. The form is not limited to this. For example, the time constant 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検出素子130に入射するX線量を推定して時定数を決定してもよい。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、各検出素子130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線の減衰量から各検出素子130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時定数を決定する。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、各検出素子130に入射するX線量に基づく時定数を、各ASIC134に設定する。   The determination function 377 may determine the time constant by estimating the X-ray dose incident on each detection element 130 from information related to the body type 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 detection element 130. 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 detection element 130 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 time constant. In such a case, the FPGA 14 a sets a time constant based on the X-ray dose incident on each detection element 130 estimated from information related to the body shape of the subject in each ASIC 134.

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検出素子130に入射するX線量を推定して時定数を決定してもよい。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、各検出素子130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時定数を決定する。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検出素子130に入射するX線量を推定して、時定数を決定してもよい。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、各検出素子130に入射するX線量に基づく時定数を、各ASIC134に設定する。   Further, the determination function 377 may determine the time constant by estimating the X-ray dose incident on each detection element 130 from 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 detection element 130. Then, the determination function 377 performs a threshold determination process on the estimated X-ray dose and determines a time constant. 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 determines the X-ray dose incident on each detection element 130 from the received information. A time constant may be determined by estimation. In such a case, the FPGA 14a sets a time constant based on the X-ray dose incident on each detection element 130, which is estimated from information related to the body shape of the subject stored as patient information, in each ASIC 134.

また、上述した実施形態では、1つの閾値を設定して2種類の時定数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種類以上の時定数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種類以上の時定数を、各ASIC134にそれぞれ設定する。   Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the case where one threshold value was set and two types of time constants were set, embodiment is not limited to this. For example, a plurality of threshold values may be set and three or more types of time constants may be determined. In such a case, the FPGA 14 a sets the determined three or more types of time constants in each ASIC 134.

なお、上述した実施形態では、検出素子130に入射するX線量に基づいて、時定数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、各検出素子に入射するX線量を推定せずに、チャネル方向の中央と辺縁部とで、異なるように時定数を設定してもよい。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に接続されたASIC134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に接続されたASIC134よりも大きな時定数を設定する。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時定数を設定してもよい。   In the above-described embodiment, the time constant is determined based on the X-ray dose incident on the detection element 130. However, the embodiment is not limited to this. For example, the time constant may be set differently in the center and the edge in the channel direction without estimating the X-ray dose incident on each detection element. For example, the FPGA 14a is disposed in the ASIC 134 connected to 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 time constant larger than that of the ASIC 134 connected to the detection element 130 is set. Further, the FPGA 14a may set a time constant that gradually decreases from the center to the periphery in the channel direction of the X-ray detector 13.

更に、FPGA14aは、各検出素子に入射するX線量を推定せずに、撮影角度に応じた時定数を各ASIC134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に接続されたASIC134に、変更後の第2の領域に配置されている検出素子130に接続されたASIC134よりも大きな時定数を設定してもよい。   Further, the FPGA 14a may set each ASIC 134 with a time constant corresponding to the imaging angle without estimating the X-ray dose incident on each detection element. 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 connects the ASIC 134 connected to the detection element 130 arranged in the first area after the change. A time constant larger than that of the ASIC 134 connected to the detection element 130 arranged in the changed second region may be set.

また、上述した実施形態では、ASIC134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、ASIC134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 134 is described as being disposed in the X-ray detector 13, but the embodiment is not limited to this. For example, the ASIC 134 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 one-tube type X-ray CT apparatus, and a so-called multi-tube bulb in which a plurality of pairs of X-ray tubes and detectors are mounted on a rotating ring. The present invention is also applicable to a type of 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時定数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、時定数決定処理は、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時定数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。これらの時定数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 time constant determination process and the substance discrimination process described in the above-described embodiment can be realized by software. For example, the time constant determination process is realized by causing a computer to execute a time constant 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. These time constant determination program and substance discrimination program are stored in, for example, a hard disk or a semiconductor memory device, and 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、高い物質弁別能を実現することができる。   According to at least one embodiment described above, 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)

X線光子を検出する検出素子と、前記検出素子に接続されて、前記検出素子が検出したX線光子を計数する計数回路とからなる検出部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検出素子の位置に応じた時定数を、各検出素子に接続された計数回路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 units each including a detection element that detects an X-ray photon and a counting circuit that is connected to the detection element and counts the X-ray photons detected by the detection element;
A setting unit for setting a time constant according to the position of each detection element in the photon counting detector to a counting circuit connected to each detection element at the time of photographing;
An X-ray CT apparatus comprising:
前記設定部は、各検出素子に入射するX線量に基づく時定数を、各計数回路に設定する、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 time constant based on an X-ray dose incident on each detection element in each counting circuit. 前記設定部は、各検出素子の計数結果から推定された、各検出素子に入射するX線量に基づく時定数を、各計数回路に設定する、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, in each counting circuit, a time constant based on an X-ray dose incident on each detecting element, which is estimated from a counting result of each detecting element. 前記設定部は、被検体の体型に係る情報から推定された、各検出素子に入射するX線量に基づく時定数を、各計数回路に設定する、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, in each counting circuit, a time constant based on an X-ray dose incident on each detection element, which is estimated from information related to a body shape of the subject. 前記設定部は、入射するX線量が閾値未満である検出素子に接続された計数回路に、入射するX線量が前記閾値以上である検出素子に接続された計数回路よりも大きな時定数を設定する、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 larger time constant in a counting circuit connected to a detection element whose incident X-ray dose is less than a threshold value than a counting circuit connected to a detection element whose incident X-ray dose is equal to or more than the threshold value. The X-ray CT apparatus according to any one of claims 2 to 4. 前記設定部は、撮影角度に応じた時定数を各計数回路に設定する、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 time constant corresponding to an imaging angle in each counting circuit. 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に接続された計数回路に、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に接続された計数回路よりも大きな時定数を設定する、請求項1に記載のX線CT装置。   The setting unit is connected to a counting circuit connected to a detection element disposed in a first region which is a central portion in the channel direction of the photon counting detector, and a second region which is a peripheral portion in the channel direction. The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein a time constant larger than that of a counting circuit connected to a detection element arranged in the circuit 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に接続された計数回路に、変更後の第2の領域に配置されている検出素子に接続された計数回路よりも大きな時定数を設定する、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 counts connected to the detection elements arranged in the changed first region. The X-ray CT apparatus according to claim 7, wherein a time constant larger than that of the counting circuit connected to the detection element arranged in the second region after the change is set in the circuit. 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検出素子に入射するX線量に基づいて、現在のビューにおける時定数を各検出素子に接続された計数回路に設定する、請求項1に記載のX線CT装置。   The setting unit sets a time constant in a current view in a counting circuit connected to each detection element based on an X-ray dose incident on each detection element in a past view before the current view. The X-ray CT apparatus described. 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検出素子に入射するX線量に基づいて、現在のビューにおける時定数を各検出素子に接続された計数回路に設定する、請求項9に記載のX線CT装置。   The setting unit uses a view immediately before the current view as the past view, and a counting circuit in which a time constant in the current view is connected to each detection element based on an X-ray dose incident on each detection element in the past view The X-ray CT apparatus according to claim 9, wherein 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検出素子に入射するX線量に基づいて、現在のビューにおける時定数を各検出素子に接続された計数回路に設定する、請求項9又は10に記載のX線CT装置。   The setting unit sets a time constant in a current view in a counting circuit connected to each detection element based on an X-ray dose incident on each detection element in a predetermined period of the past view period. The X-ray CT apparatus according to 9 or 10. 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検出素子に入射するX線量に基づいて、現在のビューにおける時定数を各検出素子に接続された計数回路に設定する、請求項11に記載のX線CT装置。   The setting unit sets a time constant in the current view in a counting circuit connected to each detection element based on an X-ray dose incident on each detection element in the first half or second half of the period of the past view. The X-ray CT apparatus according to claim 11. 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:
各計数回路の時定数は、各計数回路における積分時間で定まる、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 a time constant of each counting circuit is determined by an integration time in each counting circuit.
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