JP2022103615A - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、陽極劣化推定方法、および陽極劣化推定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線管の劣化により変化したＸ線スペクトルとＸ線管の劣化度とのうち少なくとも一つを決定すること。【解決手段】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、第１のタイミングで取得され、Ｘ線検出器のチャネル方向の第１の位置の検出素子からの第１の出力および第１の位置よりもチャネル方向の端部側の第２の位置の検出素子からの第２の出力と、第１、第２の出力に基づく第１の出力比と、第１のタイミングでの第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つを記憶する記憶部と、第１のタイミング後の第２のタイミングでの第１の検出素子からの第３の出力と第２の検出素子からの第４の出力とを取得する取得部と、第１、第２の出力と第１の出力比と第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つと、第３、第４の出力とに基づいて、第２のタイミングにおけるＸ線管の第２の照射スペクトルとＸ線管の劣化度とのうち少なくとも一つを決定する決定部と、を備える。【選択図】図５

Description

本実施形態は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、陽極劣化推定方法、および陽極劣化推定プログラムに関する。

光子計数（Ｐｈｏｔｏｎ Ｃｏｕｎｔｉｎｇ）型のＸ線コンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置（以下、ＰＣＣＴ装置と呼ぶ）は、複数のエネルギービン各々において、被検体を透過したＸ線光子のカウント数と、当該被検体を透過する前のＸ線光子のスペクトル（以下、空気照射スペクトルと呼ぶ）との比を演算する。当該演算により、ＰＣＣＴ装置は、複数のエネルギービン各々における線減弱係数を演算し、被検体の断面画像を再構成する。

一方で、ＰＣＣＴ装置におけるＸ線管の長期使用に伴って、当該Ｘ線管における陽極の素材（以下、陽極素材と呼ぶ）は劣化する。当該陽極素材の劣化により、Ｘ線管から照射されるＸ線の出力において軟Ｘ線側の出力が減衰する。このため、空気照射スペクトルは、変化する。空気照射スペクトルの変化により線減弱係数が正しく計算できないことは、再構成された断面画像においてＣＴ値シフトなどのアーチファクトの原因となる。ＣＴ値シフトを回避するために、ＣＴスキャン時において、正味の空気照射スペクトルを知る必要がある。

他方、ＰＣＣＴ装置におけるＸ線検出器におけるエネルギービンの幅は可変である。任意のエネルギービンの閾値設定により空気照射スペクトルの変化を知るためには、細かいエネルギービンでのスペクトルを取得する必要がある。このためには、Ｘ線光子の測定に関するエネルギービンの幅を細かく設定し、かつ少しずつ測定に関するエネルギービンの領域をシフトさせながら何度もＸ線光子の測定を行う必要があり、多大な時間を要する。

米国特許出願公開第２０１９／００９９１４９号明細書

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、Ｘ線管の劣化により変化したＸ線スペクトルとＸ線管の劣化度とのうち少なくとも一つを簡便に決定することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、記憶部と、取得部と、決定部とを備える。記憶部は、第１のタイミングで取得され、Ｘ線検出器のチャネル方向の第１の位置における第１の検出素子からの第１の出力および前記第１のタイミングで取得され、前記第１の位置よりも前記チャネル方向の端部側である第２の位置における第２の検出素子からの第２の出力と、前記第１の出力と前記第２の出力とに基づく第１の出力比と、前記第１のタイミングにおけるＸ線管の第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つを記憶する。取得部は、前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて、前記第１の検出素子からの第３の出力と、前記第２の検出素子からの第４の出力とを取得する。決定部は、前記第１の出力および前記第２の出力と、前記第１の出力比と、前記第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つと、前記第３の出力と、前記第４の出力とに基づいて、前記第２のタイミングにおける前記Ｘ線管の第２の照射スペクトルと前記Ｘ線管の劣化度とのうち少なくとも一つを決定する。

図１は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成例を示す図。 図２は、実施形態に係り、第１の位置における第１の検出素子と第２の位置における第２の検出素子との一例を示す図。 図３は、実施形態に係り、第１の出力比と、陽極素材の劣化の程度に応じた複数の第２の出力比との一例を示す図。 図４は、実施形態に係り、第１のタイミングおよび第２のタイミングに関する照射スペクトルＲＳの一例を示す図。 図５は、実施形態に係る劣化推定処理の手順の一例を示すフローチャート。

以下、図面を参照しながら、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、陽極劣化推定方法、および陽極劣化推定プログラムの実施形態について詳細に説明する。以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。説明を具体的にするために、実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、フォトンカウンティングＣＴを実行可能な光子計数（Ｐｈｏｔｏｎ Ｃｏｕｎｔｉｎｇ）型のＸ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置と呼ぶ）として説明する。Ｘ線ＣＴ装置は、フォトンカウンティング方式のＸ線検出器（以下、光子計数型Ｘ線検出器と呼ぶ）を用いて被検体を透過したＸ線を計数することで、ＳＮ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、実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、光子計数型Ｘ線検出器に代わりに、積分型（電流モード計測方式）のＸ線検出器を有していてもよい。

（実施形態）
図１は、本実施形態に係る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、Ｘ線ＣＴ装置１は、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とを有する。なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台装置３０の天板３３の長手方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をＹ軸方向とそれぞれ定義するものとする。図１では、説明の都合上、架台装置１０を複数描画しているが、実際のＸ線ＣＴ装置１の構成としては、架台装置１０は、一つである。

架台装置１０及び寝台装置３０は、コンソール装置４０を介したユーザからの操作、或いは架台装置１０、又は寝台装置３０に設けられた操作部を介したユーザからの操作に基づいて動作する。架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とは互いに通信可能に有線または無線で接続されている。

架台装置１０は、被検体ＰにＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線の検出データから投影データを収集する撮影系を有する装置である。架台装置１０は、Ｘ線管１１（Ｘ線発生部）と、Ｘ線検出器１２と、回転フレーム１３と、Ｘ線高電圧装置１４と、制御装置１５と、ボウタイフィルタ（ｂｏｗ－ｔｉｅ ｆｉｌｔｅｒ）１６と、コリメータ１７と、ＤＡＳ（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）１８とを有する。

Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加及びフィラメント電流の供給により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射することでＸ線を発生する真空管である。熱電子がターゲットに衝突することによりＸ線が発生される。Ｘ線管１１における管球焦点で発生したＸ線は、Ｘ線管１１におけるＸ線放射窓を通過して、コリメータ１７を介してコーンビーム形に成形され、被検体Ｐに照射される。Ｘ線管１１には、例えば、回転する陽極に熱電子を照射することでＸ線を発生させる回転陽極型のＸ線管がある。

Ｘ線検出器１２は、例えば、光子計数型Ｘ線検出器である。光子計数型Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１により発生したＸ線の光子を計数する。具体的には、光子計数型Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射され、被検体Ｐを通過したＸ線を光子単位で検出し、当該Ｘ線量に対応した電気信号をＤＡＳ１８へと出力する。光子計数型Ｘ線検出器１２は、例えば、Ｘ線管１１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検出素子が配列された複数の検出素子列を有する。光子計数型Ｘ線検出器１２は、例えば、当該検出素子列がスライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に複数配列された構造を有する。光子計数型Ｘ線検出器１２は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する主検出器とも称される。

光子計数型Ｘ線検出器１２は、具体的には、例えば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。シンチレータは、入射Ｘ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。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線遮蔽板を有する。光センサアレイは、複数の光センサ群を有する。光センサ群は、複数の光センサを有する。光センサは、シンチレータからの受けた光を増幅して電気信号に変換する機能を有する。光センサは、例えばＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ－Ｄｉｏｄｅ）又はＳｉＰＭ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐｈｏｔｏ Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）である。言い換えると、光センサは、シンチレータからの光を受けて、入射したＸ線光子に応じた電気信号（パルス）を出力する。なお、各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。この電気信号（パルス）の波高値（電圧）は、Ｘ線光子のエネルギー値と相関性を有する。なお、光子計数型Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。

回転フレーム１３は、Ｘ線管１１と光子計数型Ｘ線検出器１２とを回転軸回りに回転可能に支持する。具体的には、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１と光子計数型Ｘ線検出器１２とを対向支持し、後述する制御装置１５によってＸ線管１１と光子計数型Ｘ線検出器１２とを回転させる円環状のフレームである。回転フレーム１３は、アルミニウム等の金属により形成された固定フレームに回転可能に支持される。詳しくは、回転フレーム１３は、ベアリングを介して固定フレームの縁部に接続されている。回転フレーム１３は、制御装置１５の駆動機構からの動力を受けて回転軸Ｚ回りに一定の角速度で回転する。

なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１と光子計数型Ｘ線検出器１２とに加えて、Ｘ線高電圧装置１４やＤＡＳ１８を更に備えて支持する。このような回転フレーム１３は、撮影空間をなす開口（ボア）１３１が形成された略円筒形状の筐体に収容されている。開口１３１はＦＯＶに略一致する。開口１３１の中心軸は、回転フレーム１３の回転軸Ｚに一致する。なお、ＤＡＳ１８が生成した検出データは、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から光通信によって架台装置１０の非回転部分（例えば固定フレーム）に設けられた、フォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置４０へと転送される。なお、回転フレーム１３から架台装置１０の非回転部分への検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。

Ｘ線高電圧装置１４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有し、Ｘ線管１１に印加する高電圧及びＸ線管１１に供給するフィラメント電流を発生する機能を有する高電圧発生装置と、Ｘ線管１１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。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。なお、Ｘ線高電圧装置１４は、回転フレーム１３に設けられてもよいし、架台装置１０の固定フレーム（図示しない）側に設けられても構わない。

制御装置１５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサとＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリとを有する。また、制御装置１５は、ＡＳＩＣやフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ）、他の複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）により実現されてもよい。制御装置１５は、コンソール装置４０からの指令に従い、Ｘ線高電圧装置１４及びＤＡＳ１８等を制御する。当該プロセッサは、当該メモリに保存されたプログラムを読み出して実現することで上記制御を実現する。

また、制御装置１５は、コンソール装置４０若しくは架台装置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、架台装置１０及び寝台装置３０の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置１５は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御や、架台装置１０をチルトさせる制御、及び寝台装置３０及び天板３３を動作させる制御を行う。なお、架台装置１０をチルトさせる制御は、架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１５がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現されてもよい。また、制御装置１５は架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられても構わない。なお、制御装置１５は、当該メモリにプログラムを保存する代わりに、当該プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、当該プロセッサは、当該回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで上記制御を実現する。

ボウタイフィルタ１６は、Ｘ線管１１におけるＸ線放射窓の前面に配置される。ボウタイフィルタ１６は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線のＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ボウタイフィルタ１６は、Ｘ線管１１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１１から照射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。ボウタイフィルタ１６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。

コリメータ１７は、ボウタイフィルタ１６を透過したＸ線をＸ線照射範囲１１３に絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。

ＤＡＳ１８は、複数の計数回路を有する。複数の計数回路各々は、光子計数型Ｘ線検出器１２の各検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、増幅された電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有し、光子計数型Ｘ線検出器１２の検出信号を用いた計数処理の結果である検出データを生成する。計数処理の結果である検出データは、エネルギービンごとのＸ線の光子数を割り当てたデータである。例えば、ＤＡＳ１８は、Ｘ線管１１から照射されて被検体Ｐを透過したＸ線に由来する光子（Ｘ線光子）を計数し、当該計数した光子のエネルギーを弁別して計数処理の結果とする。ＤＡＳ１８が生成した検出データは、コンソール装置４０へと転送される。検出データは、生成元の検出器画素のチャネル番号、列番号、収集されたビュー（投影角度ともいう）を示すビュー番号、及び検出されたＸ線の線量を示す値のデータのセットである。なお、ビュー番号としては、ビューが収集された順番（収集時刻）を用いてもよく、Ｘ線管１１の回転角度を表す番号（例、１～１０００）を用いてもよい。ＤＡＳ１８における複数の計数回路各々は、例えば、検出データを生成可能な回路素子を搭載した回路群により実現される。

寝台装置３０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、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、天板支持フレーム３４とを備えている。基台３１は、天板支持フレーム３４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３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を天板３３の長軸方向に移動させるモータあるいはアクチュエータである。寝台駆動装置３２は、コンソール装置４０による制御、または制御装置１５による制御に従い、天板３３を移動する。天板支持フレーム３４の上面に設けられた天板３３は、被検体Ｐが載置される板である。なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、天板支持フレーム３４を天板３３の長軸方向に移動してもよい。

コンソール装置４０は、メモリ４１（記憶部）と、ディスプレイ４２（表示部）と、入力インターフェース４３（入力部）と、処理回路４４（処理部）とを有する。メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、処理回路４４との間のデータ通信は、バス（ＢＵＳ）を介して行われる。

メモリ４１は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Ｈａｒｄ ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ４１は、例えば、投影データや再構成画像データを記憶する。メモリ４１は、ＨＤＤやＳＳＤ等以外にも、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ４１の保存領域は、Ｘ線ＣＴ装置１内にあってもよいし、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。

メモリ４１は、本実施形態に係る各種プログラムを記憶する。例えば、メモリ４１は、処理回路４４により実行されるシステム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、取得機能４４４、決定機能４４５各々の実行に関するプログラムを記憶する。

また、メモリ４１は、第１の出力および第２の出力と、第１の出力比と、第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つを記憶する。第１の出力は、第１のタイミングで取得され、Ｘ線検出器１２のチャネル方向の第１の位置における第１の検出素子からの出力値である。第２の出力は、当該第１のタイミングで取得され、第１の位置よりもチャネル方向の端部側である第２の位置における第２の検出素子からの出力値である。第１のタイミングは、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１の出荷前における任意のタイミングに相当する。第１の出力比は、例えば、第２の出力に対する第１の出力の比を示す値である。第１の照射スペクトルは、当該第１のタイミングにおいて、Ｘ線管１１のから照射されたＸ線のスペクトルに対応する。すなわち、第１の照射スペクトルは、Ｘ線ＣＴ装置１の出荷前において生成される。

図２は、第１の位置における第１の検出素子１２１と第２の位置における第２の検出素子１２２との一例を示す図である。図２に示すように、第２の検出素子１２２は、第１の位置における第１の検出素子１２１よりもチャネル方向の端部側に位置する。また、第１の検出素子１２１へ入射するＸ線Ｒ１によるボウタイフィルタ１６の透過距離ｓは、第２の検出素子１２２へ入射するＸ線Ｒ２によるボウタイフィルタ１６の透過距離ｔより短い（ｓ＜ｔ）。

メモリ４１は、取得機能４４４により取得された第３の出力と第４の出力とを記憶する。第３の出力は、第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて、第１の検出素子１２１からの出力値である。第４の出力は、第２のタイミングにおいて、第２の検出素子１２２からの出力値である。第２のタイミングは、例えば、被検体Ｐに対するスキャン実行前のキャリブレーションスキャン（エアーキャリブレーションなど）が実行されるタイミングである。なお、メモリ４１は、第３の出力と第４の出力とを記憶する代わりに、第３の出力と第４の出力とに基づく第２の出力比を記憶してもよい。このとき、第２の出力比は、第３の出力と第４の出力とに基づいて、取得機能４４４により生成される。

メモリ４１は、第１の出力および第２の出力と、第１の出力比と、第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つと、第３の出力と、第４の出力とに基づいて、第２のタイミングにおけるＸ線管１１の第２の照射スペクトルとＸ線管１１の劣化度とのうち少なくとも一つを決定する処理（以下、劣化推定処理と呼ぶ）に関するプログラムを記憶する。劣化推定処理については、決定機能４４５に関する記載などにおいて説明する。また、メモリ４１は、劣化度に応じたＸ線管１１のメンテナンスに関する警告の要否を判定するための所定の期間を、当該劣化度に応じて記憶する。

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、ユーザ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。ディスプレイ４２は、決定機能４４５による制御の元で、所定の警告を表示する。ディスプレイ４２としては、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマディスプレイ又は他の任意のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。また、ディスプレイ４２は、架台装置１０に設けられてもよい。また、ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。ディスプレイ４２は、表示部に相当する。

入力インターフェース４３は、ユーザ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４４に出力する。例えば、入力インターフェース４３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ユーザから受け付ける。入力インターフェース４３としては、例えば、マウス、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、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等が適宜、使用可能となっている。

なお、本実施形態において、入力インターフェース４３は、マウス、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、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の物理的な操作部品を備えるものに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路４４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース４３の例に含まれる。また、入力インターフェース４３は、入力部の一例である。また、入力インターフェース４３は、架台装置１０に設けられてもよい。また、入力インターフェース４３は、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。入力インターフェース４３は、入力部に相当する。

処理回路４４は、入力インターフェース４３から出力される入力操作の電気信号に応じて、Ｘ線ＣＴ装置１全体の動作を制御する。例えば、処理回路４４は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを有する。処理回路４４は、メモリに展開されたプログラムを実行するプロセッサにより、システム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、取得機能４４４、および決定機能４４５を実行する。システム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、取得機能４４４、および決定機能４４５各々を実現する処理回路４４は、システム制御部、前処理部、再構成処理部、取得部、決定部に相当する。なお、各機能４４１～４４５は、単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能４４１乃至４４５を実現するものとしても構わない。

システム制御機能４４１は、入力インターフェース４３を介してユーザから受け付けた入力操作に基づいて、処理回路４４の各機能を制御する。具体的には、システム制御機能４４１は、メモリ４１に記憶されている制御プログラムを読み出して処理回路４４内のメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従ってＸ線ＣＴ装置１の各部を制御する。例えば、処理回路４４は、入力インターフェース４３を介してユーザから受け付けた入力操作に基づいて、処理回路４４の各機能を制御する。

前処理機能４４２は、ＤＡＳ１８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、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成する。なお、前処理前のデータを生データ、前処理後のデータを投影データと称する。

再構成処理機能４４３は、前処理機能４４２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（ＦＢＰ法：Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行ってＣＴ画像データを生成する。再構成処理機能４４３は、再構されたＣＴ画像データをメモリ４１に格納する。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４４３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４４３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。

また、再構成処理機能４４３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ことができる。また、再構成処理機能３４３は、例えば、物質固有のＫ吸収端（Ｋエッジ）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４４３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。

取得機能４４４は、第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて、第１の検出素子１２１からの第３の出力と、第２の検出素子１２２からの第４の出力とを取得する。取得機能４４４は、第３の出力と第４の出力とに基づいて第２の出力比を計算する。なお、取得機能４４４は、ＤＡＳ１８として実現されてもよい。このとき、ＤＡＳ１８は、例えば、エアーキャリブレーションスキャンにおいて、第１の検出素子１２１から第３の出力を取得し、第２の検出素子１２２から第４の出力を取得する。

決定機能４４５は、第１のタイミングにより取得されたエネルギービンごとの検出データに基づいて、Ｘ線ＣＴ装置１の出荷前において第１の照射スペクトルを決定（生成）する。決定機能４４５は、劣化推定処理に関するプログラムを実行することにより、第１の出力および第２の出力と、第１の出力比と、第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つと、第３の出力と第４の出力とに基づいて、第２のタイミングにおけるＸ線管１１の第２の照射スペクトルとＸ線管１１の劣化度とのうち少なくとも一つを決定する。例えば、決定機能４４５は、第３の出力および第４の出力、または第２の出力比に基づいて第２のタイミングにおけるＸ線管１１の陽極の素材（以下、陽極素材と呼ぶ）の線減弱係数を決定し、決定された線減弱係数と第１の照射スペクトルとに基づいて第２の照射スペクトルを決定する。なお、決定機能４４５は、第３の出力および第４の出力に基づいて、第２の出力比を計算してもよい。

具体的には、決定機能４４５は、第２の出力比に基づいてＸ線管１１の陽極素材の厚み（以下、陽極厚と呼ぶ）を決定する。例えば、決定機能４４５は、第１の出力比すなわちＸ線管１１ごとにメモリ４１に記憶された第２の出力比に対する陽極厚の対応表（以下、出力比－厚みテーブルと呼ぶ）と、第２の出力比とを照合することにより、第２のタイミングにおける陽極厚を決定する。出力比－厚みテーブルは、Ｘ線ＣＴ装置１の出荷前において、シミュレーションや実測等により予め生成される。

決定機能４４５は、決定された陽極厚に基づいて劣化度を決定する。劣化度は、タングステンなどの陽極素材の厚みの増加に伴うＸ線の阻止能の増加に基づいてモデル化される。劣化度は、第１のタイミングから第２のタイミングまでの照射スペクトルの相対的な変化に関連する。このため、Ｘ線ＣＴ装置１の出荷前に実測した際の第１の照射スペクトルと、陽極素材の劣化が進んだ第２のタイミングにおける第２の出力比とから、劣化度のモデルを用いて、第２の照射スペクトルの推定が可能となる。なお、決定機能４４５は、第１の出力比に対する第２の出力比を指標化することにより、劣化度を決定してもよいし、第２の出力比を劣化度のモデルに適用することにより、Ｘ線管１１の劣化度を決定してもよい。

加えて、決定機能４４５は、決定された厚みに基づいて陽極素材の線減弱係数（以下、陽極減弱係数と呼ぶ）を決定する。陽極厚に対する陽極減弱係数の分布は、例えば、テーブル（以下、厚み－減弱係数テーブルと呼ぶ）である。厚み－減弱係数テーブルは、陽極素材の厚みに応じて予めシミュレーション等を用いて予め決定され、メモリ４１に記憶される。決定機能４４５は、決定された陽極減弱係数を第１の照射スペクトルに乗算することで、第２の照射スペクトルを決定する。決定機能４４５は、決定された第２の照射スペクトルをメモリ４１に記憶させる。第２の照射スペクトルは、本スキャンにおける投影データの生成に用いられる。

決定機能４４５は、決定された劣化度に基づいて、第２のタイミングからＸ線管１１に対するメンテナンスが推奨される時点までの期間（以下、メンテナンス推奨期間と呼ぶ）を決定する。決定機能４４５は、メンテナンス推奨期間が所定の期間以下か否かを判定する。メンテナンス推奨期間が所定の期間以下である場合、決定機能４４５は、所定の警告をディスプレイ４２に表示させる。

なお、決定機能４４５は、第１の照射スペクトルがメモリ４１に記憶されていない場合、第１の出力および第２の出力、または第１の出力比に基づいて第１の照射スペクトルを生成する。このとき、メモリ４１は、第１の出力および第２の出力、または第１の出力比を記憶する。加えて、メモリ４１は、第１の出力および第２の出力、または第１の出力比に基づいて照射スペクトルを導出するために予めモデル化されたテーブル（以下、出力比－スペクトルテーブルと呼ぶ）を記憶する。これらにより、決定機能４４５は、第１の出力および第２の出力、または第１の出力比と出力－スペクトルテーブルとに基づいて、第１の照射スペクトルを決定する。次いで、決定機能４４５は、第１の照射スペクトルと第３の出力と第４の出力とに基づいて第２の照射スペクトルを決定する。

また、決定機能４４５は、第１の出力、第２の出力、および第１の出力比がメモリ４１に記憶されていない場合、第１の照射スペクトルに基づいて、第１の出力および第２の出力、または第１の出力比を生成する。例えば、決定機能４４５は、第１の照射スペクトルと出力－スペクトルテーブルとに基づいて、第１の出力および第２の出力、または第１の出力比を決定する。次いで、決定機能４４５は、第１の出力および前記第２の出力、または第１の出力比と、第３の出力と、第４の出力とに基づいて、Ｘ線管１１の劣化度を決定する、

以上、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成について説明した。以下、Ｘ線ＣＴ装置１により実行される劣化推定処理に関する概要について図２を用いて説明し、次いで劣化推定処理の手順について説明する。

第１のタイミングすなわち陽極素材の劣化前におけるＸ線束（以下、劣化前Ｘ線と呼ぶ）をＸとする。また、劣化前Ｘ線のエネルギーに対応するボウタイフィルタ１６の線減弱係数をμとする。このとき、第１のタイミングにおける第１の検出素子１２１からの第１の出力ｘは、図２を参照すると、ボウタイフィルタ１６の透過距離ｓを用いて以下の式（１）で表される。
ｘ＝ｅｘｐ（－μｓ）Ｘ （１）

また、第１のタイミングにおける第２の検出素子１２２からの第２の出力ｘ’は、図２を参照すると、ボウタイフィルタ１６の透過距離ｔを用いて以下の式（２）で表される。
ｘ’＝ｅｘｐ（－μｔ）Ｘ （２）

式（１）と式（２）との比を取ると、第１の出力比として以下の式（３）が得られる。
ｘ／ｘ’＝ｅｘｐ（－μ（ｓ－ｔ）） （３）

また、第２のタイミングすなわち陽極素材の劣化後におけるＸ線束（以下、劣化後Ｘ線と呼ぶ）をＹとする。また、劣化後Ｘ線のエネルギーに対応するボウタイフィルタ１６の線減弱係数をμ’とする。このとき、第２のタイミングにおける第１の検出素子１２１からの第２の出力ｙは、図２を参照すると、ボウタイフィルタ１６の透過距離ｓを用いて以下の式（４）で表される。
ｙ＝ｅｘｐ（－μ’ｓ）Ｙ （４）

また、第２のタイミングにおける第２の検出素子１２２からの第２の出力ｙ’は、図２を参照すると、ボウタイフィルタ１６の透過距離ｔを用いて以下の式（５）で表される。
ｙ’＝ｅｘｐ（－μ’ｔ）Ｙ （５）

式（４）と式（５）との比を取ると、第２の出力比として以下の式（６）が得られる。
ｙ／ｙ’＝ｅｘｐ（－μ’（ｓ－ｔ）） （６）
する。

式（３）と式（６）とにおいて、－（ｓ－ｔ）について解くと、以下の式（７）が得られる。
（１／μ）ｌｎ（ｘ／ｘ’）＝－（ｓ－ｔ）＝（１／μ’）ｌｎ（ｙ／ｙ’）
（ｘ／ｘ’）^μ’＝（ｙ／ｙ’）^μ （７）

一般に、劣化後Ｘ線Ｙにおいて、劣化前Ｘ線Ｘに比べて、軟Ｘ線側の出力が減衰する。軟Ｘ線の減衰は、陽極素材の厚みの増大および陽極素材における細かな亀裂による軟Ｘ線の吸収に起因する。すなわち、劣化後Ｘ線は、劣化前Ｘ線に比べて硬くなる。これらのことから、例えば、Ｘ線の実効エネルギーの比較において、劣化後Ｘ線Ｙのエネルギーは、劣化前Ｘ線Ｘのエネルギーより大きくなる。一方、線減弱係数は、実効エネルギーに比例して小さくなる。これらのことから、劣化後Ｘ線のエネルギーに対応するボウタイフィルタ１６の線減弱係数μ’は、劣化前Ｘ線のエネルギーに対応するボウタイフィルタ１６の線減弱係数μより小さくなる（μ＞μ’・・・（８））。

式（７）と式（８）とにより、第１の出力比（ｘ／ｘ’）と第２の出力比（ｙ／ｙ’）との関係は、以下のようになる。
（ｘ／ｘ’）＞（ｙ／ｙ’）

すなわち、Ｘ線管１１の陽極素材の劣化後の第２の出力比（ｙ／ｙ’）は、Ｘ線管１１の陽極素材の劣化前の第１の出力比（ｘ／ｘ’）より小さくなる。このため、第２の出力比（ｙ／ｙ’）の減少の程度が、陽極素材の劣化度に対応するものとなる。

図３は、第１の出力比ＯＲ１と、陽極素材の劣化の程度（劣化度）に応じた複数の第２の出力比との一例を示す図である。図３に示すように、陽極素材の劣化に応じて、第２の出力比は減少する。すなわち、第１の出力比を基準として、第２の出力比の値が陽極素材の劣化度に対応することとなる。陽極素材の劣化度は、陽極素材の表面の厚みが増すことおよび陽極素材の表面が亀裂などで荒れることに相当する。換言すれば、例えば、第１の出力比に対する第２の出力比の割合は、陽極素材の劣化度すなわち陽極素材の厚みに対応するものとなる。

陽極素材の劣化は、式（８）に示すように、ボウタイフィルタ１６の線減弱係数の減少に対応する。線減弱係数の減少程度は、軟Ｘ線の減衰に依存するため、検出素子におけるカウント数の低下に寄与する。第１のタイミングすなわち陽極素材の劣化前の線減弱係数に対する第２のタイミングすなわち陽極素材の劣化後の線減弱係数の割合に応じて、第１の照射スペクトルは変化する。

陽極素材の劣化度は、陽極素材の厚みの増加による軟Ｘ線の阻止能の増加によりモデル化することができる。具体的には、メモリ４１は、第１の出力比に応じた、第２の出力比に対する陽極素材の劣化度の対応表（以下、出力比－劣化度テーブルと呼ぶ）を記憶する。第１の出力比に応じた出力比－劣化度テーブルは、Ｘ線管１１の個体差を鑑みて、劣化度を推定するテーブルに相当する。決定機能４４５は、第３の出力および第４の出力または第２の出力比と、出力比－劣化度テーブルとに基づいて、陽極素材の劣化度を決定する。

図３に示すＯＲ２Ｌは、第２の出力比を示している。また、図３に示すＯＲ２Ｍは、第２の出力比ＯＲ２Ｌの取得時点より陽極素材がさらに劣化すなわち陽極厚がさらに増した時点における第２の出力比を示している。図３に示すように、陽極素材の劣化度が増すにつれて、第２の出力比は、第１の出力比ＯＲ１から減少するものとなる。陽極素材の劣化により当該陽極厚が増すと、陽極素材における線減弱係数が変化することとなる。線減弱係数の変化は、陽極素材で発生したＸ線のうち軟Ｘ線の減少に影響を及ぼす。これらのことから、Ｘ線管１１から照射されるＸ線のスペクトルにおいて、軟Ｘ線におけるカウント数が減少することとなる。

図４は、第１のタイミングおよび第２のタイミングに関する照射スペクトルＲＳの一例を示す図である。図４において、第１の照射スペクトルＲＳ１は実線で示されている。図４において、第２の出力比ＯＲ２Ｌに関する照射スペクトルＲＳ２Ｌは、点線で示されている、また、図４において、第２の出力比ＯＲ２Ｍに関する照射スペクトルＲＳ２Ｍは、破線で示されている、図４に示すように、陽極素材の劣化に伴って、照射スペクトルにおける軟Ｘ線に関するカウント数は減少している。劣化推定処理は、第２の出力比と第１の照射スペクトルＲＳ１とに基づいて、第２のタイミングにおける第２の照射スペクトル（ＲＳ２ＬやＲＳ２Ｍ）を推定する。

図５は、劣化推定処理の手順の一例を示すフローチャートである。劣化推定処理は、Ｘ線ＣＴ装置１の出荷後において、例えば、被検体Ｐに対する本スキャンの実行前のエアーキャリブレーション時に実施される。このため、劣化推定処理の実施において、第１の出力ｘおよび第２の出力ｘ’と、第１の出力比ＯＲ１と、第１の照射スペクトルとのうち少なくとも一つは、すでにメモリ４１に記憶されている。劣化推定処理は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１の出荷後から、半年後、一年後など、予め設定されたタイミングで適宜実行される。なお、劣化推定処理の実行の間隔や劣化推定処理の実行のタイミング等は、入力インターフェース４３を介してユーザの指示により、適宜設定、変更が可能である。

（劣化推定処理）
（ステップＳ５０１）
システム制御機能４４１は、本スキャン前にエアーキャリブレーションを実行する。取得機能４４４は、エアーキャリブレーションにより、第３の出力と、第４の出力とを取得する。取得機能４４４は、第３の出力と第４の出力とを、メモリ４１に記憶させる。第１の出力と第２の出力と第３の出力と第４の出力とにおけるエネルギービンは、例えば、複数のエネルギービンを合算した全エネルギービン、または当該複数のエネルギービンのうちＸ線管１１の劣化の影響に関する軟Ｘ線を対応する低エネルギービン、または当該複数のエネルギービンのうちＸ線管１１における陽極の素材に関するＫ吸収端のエネルギーを包含するエネルギービン（以下、Ｋエッジビンと呼ぶ）である。

（ステップＳ５０２）
取得機能４４４は、第３の出力と第４の出力とに基づいて第２の出力比を計算する。なお、取得機能４４４の代わりに、決定機能４４５が、第３の出力および第４の出力に基づいて、第２の出力比を計算してもよい。取得機能４４４は、第２の出力比とを、メモリ４１に記憶させる。

（ステップＳ５０３）
決定機能４４５は、第２の出力比を陽極厚に換算する。具体的には、決定機能４４５は、第１の出力比に応じた出力比－厚みテーブルと、第２の出力比とを照合することにより、第２のタイミングにおける陽極厚を決定する。決定機能４４５は決定された陽極厚をメモリ４１に記憶させる。

（ステップＳ５０４）
決定機能４４５は、決定された陽極厚と厚み－減弱係数テーブルとを照合することにより、陽極減弱係数を決定する。決定機能４４５は、決定された陽極減弱係数をメモリ４１に記憶させる。なお、出力比－厚みテーブルと厚み－減弱係数テーブルとは、第１の出力比に応じた出力比－減弱係数テーブルとして統合されて、メモリ４１に記憶されてもよい。このとき、決定機能４４５は、出力比－減弱係数テーブルと、第２の出力比と照合することにより、陽極減弱係数を決定する。この場合、ステップＳ５０３は不要となる。

（ステップＳ５０５）
決定機能４４５は、決定された陽極減弱係数を第１の照射スペクトルに乗算し、第２の照射スペクトルを決定する。決定機能４４５は、決定された第２の照射スペクトルをメモリ４１に記憶させる。なお、メモリ４１は、Ｘ線管１１に関して、第１の出力比すなわち第１の照射スペクトルと第２出力比とに応じて、第２出力比に対する第２の照射スペクトルの対応表である出力比－スペクトルテーブルを記憶してもよい。このとき、決定機能４４５は、第２の出力比と出力比－スペクトルテーブルとを照合することにより、第２の照射スペクトルを決定する。この場合、ステップＳ５０３およびステップＳ５０４の処理は不要となる。なお、Ｘ線検出器１２のタイプが積分型である場合、ステップＳ５０３乃至ステップＳ５０５の処理は不要となる。

（ステップＳ５０６）
決定機能４４５は、第１の出力比に応じた出力比－劣化度テーブルと、第２の出力比とを照合することにより、陽極素材の劣化度を決定する。決定機能４４５は決定された劣化度をメモリ４１に記憶させる。なお、上述のステップＳ５０３乃至ステップＳ５０６において説明した各種テーブルは、当該テーブルに照合されるデータを入力として照合結果を出力する各種計算により実現されてもよい。例えば、第２の出力比の程度はＸ線管１１の劣化の進行度合いに依存して減少するため、劣化の進行度合いに応じたスペクトルの変化をモデル化することにより、第２の出力比から第２の照射スペクトルを算出することができる。また、Ｘ線管１１の劣化の度合いは、陽極厚の増加によるＸ線の阻止能の増加でモデル化することができるため、陽極圧の増加から劣化度を算出することができる。

（ステップＳ５０７）
決定機能４４５は、劣化度に基づいて、第２のタイミングにおけるＸ線管１１に関するメンテナンス推奨期間を決定する。例えば、図３に示すように劣化度が大きくなるほど、メンテナンス推奨期間は短くなる。すなわち、第２の出力比が第１の出力比に近いほど、メンテナンス推奨期間は、長くなる。なお、メンテナンス推奨期間の最大値は、ＣＴ装置１の出荷後からの経過期間や、スキャン回数などにより予め設定されて、メモリ４１に記憶される。

（ステップＳ５０８）
決定機能４４５は、メンテナンス推奨期間が所定の期間以下か否かを判定する。メンテナンス推奨期間が所定の期間以下である場合（ステップＳ５０８のＹｅｓ）、ステップＳ５０９の処理が実行される。メンテナンス推奨期間が所定の期間以下でない場合（ステップＳ５０８のＮｏ）、ステップＳ５１０の処理が実行される。

（ステップＳ５０９）
決定機能４４５は、所定の警告をディスプレイ４２に表示させる。所定の警告は、例えば、ユーザにＸ線管１１のメンテナンスを促す文字列（例えば、「Ｘ線管のメンテンナンス時期です」）などである。なお、所定の警告は、上記文字列に限定されず、例えば、所定の色相の光の明滅、音声などであってもよい。

（ステップＳ５１０）
システム制御機能４４１は、第２のタイミングよりも後の第３のタイミングにおいて、ユーザの指示に従って、被検体Ｐに対して本スキャンを実行する。ＤＡＳ１８は、本スキャンの実行により、検出データを生成する。ＤＡＳ１８は、生成された検出データを、コンソール装置４０へ転送する。

（ステップＳ５１１）
前処理機能４４２は、検出データと第２の照射スペクトルとに基づいて、複数のエネルギービンに関する投影データを生成する。例えば、前処理機能４４２は、複数のエネルギービン各々において、検出データを第２の照射スペクトルで除算することなどの各種前処理を実行し、投影データを生成する。

（ステップＳ５１２）
再構成処理機能４４３は、投影データに基づいて、複数のエネルギービンに対応する複数の断面画像を生成する。具体的には、複数のエネルギービン各々における投影データに対して再構成を実行することで、当該エネルギービン各々におけるボリュームデータを生成する。再構成処理機能４４３は、生成されたボリュームデータに対する各種画像処理により、基づいて、複数のエネルギービンごとの断面画像を生成する。

以上に述べた実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、第１の出力および第２の出力と、第１の出力比と、の第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つを記憶し、第３の出力と第４の出力とを取得し、第１の出力および第２の出力と、第１の出力比と、第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つと、第３の出力と、第４の出力とに基づいて、第２の照射スペクトルとＸ線管１１の劣化度とのうち少なくとも一つを決定する。例えば、本Ｘ線ＣＴ装置１は、第３の出力と第４の出力とを用いた第２の出力比に基づいて第２のタイミングにおけるＸ線管１１の陽極の線減弱係数を決定し、決定された線減弱係数と第１の照射スペクトルとに基づいて第２の照射スペクトルを決定する。

具体的には、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、第２の出力比に基づいて陽極の厚みを決定し、厚みに基づいて前記線減弱係数を決定し、厚みに基づいて劣化度を決定する。また、本Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線検出器１２は光子計数型検出器であって、第３のタイミングにおいて実行された本スキャンにより生成された検出データと第２の照射スペクトルとに基づいて、複数のエネルギービンに関する投影データを生成し、投影データに基づいて複数のエネルギービンに対応する複数の断面画像を生成する。

これにより、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１によれば、エアーキャリブレーションを１スキャン実行する簡便な手法で照射スペクトルを短時間で推定することができ、画像再構成において正しい線減弱係数を計算することができる。これらのことから、Ｘ線ＣＴ装置１によれば、再構成された断面画像において、ＣＴ値シフトなどアーチファクトの発生を抑制することができる。また、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１によれば、Ｘ線管１１の劣化度を推定するための新たな２チャネルのＲｅｆ検出器が不要となるため、新たなコストをかけることなく、劣化推定処理を実行することができる。

また、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１によれば、Ｘ線管１１の劣化度に基づいて、メンテナンス推奨期間を決定し、メンテンナンス推奨期間が所定の期間以下である場合、所定の警告をディスプレイ４２に表示する。これにより、Ｘ線管１１からの照射スペクトルに関して長期的な変化をモニタすることができ、Ｘ線管１１の劣化度に応じた適切なタイミングで、Ｘ線管１１のメンテナンスの必要性をユーザに報知することができる。

また、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１によれば、第１の出力と第２の出力と第３の出力と第４の出力とにおけるエネルギービンは、複数のエネルギービンを合算した全エネルギービン、または複数のエネルギービンのうちＸ線管１１の劣化の影響に関する軟Ｘ線に対応する低エネルギービン、または複数のエネルギービンのうちＸ線管１１における陽極素材に関するＫ吸収端のエネルギーを包含するエネルギービン（Ｋエッジビン）である。例えば、低エネルギービンやＫエッジビンが用いられる場合、陽極の劣化に対してＸ線管１１の劣化の影響をより鋭敏に検知することができ、劣化推定処理の実施タイミングにおける精度を向上させることができる。

以上のことから、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１によれば、短時間および低コストでかつ簡便な方法で、Ｘ線管１１の劣化の程度を推定しかつ画像再構成に用いられる照射スペクトルを調整することができ、Ｘ線管１１の劣化に対するメンテナンス時期をユーザに報知し、ＣＴ値シフトによるアーチファクトを低減したＣＴ画像を生成することができる。

（第１の変形例）
第１の変形例は、ボウタイフィルタ１６の端部に配置されたレファレンス検出器からの出力により、劣化推定処理を実行することにある。すなわち、本変形例における劣化推定処理において、ステップＳ５０１乃至ステップＳ５０６用いられる出力は、レファレンス検出器からの出力となる。

Ｘ線ＣＴ装置１は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出器１２に加えて、レファレンス検出器をさらに備える。レファレンス検出器は、Ｘ線管１１におけるＸ線放射窓の前面に配置されるボウタイフィルタ１６の端部に配置される。レファレンス検出器は、例えば、上述の光子計数型Ｘ線検出器により実現される。レファレンス検出器としての光子計数型Ｘ線検出器は、例えば、複数のエネルギービンでＸ線を検出可能な２つのチャネルを有する。なお、レファレンス検出器は、積分型のＸ線検出器であってもよい。

レファレンス検出器におけるＸ線の入射面側には、チャネルに応じて厚みが異なるフィルタが設けられる。具体的には、フィルタは、レファレンス検出器において、Ｘ線管１１により発生するＸ線の入射側において第１の位置と前記第２の位置とに配置され、第１の位置と第２の位置とで異なる厚みを有する。

第１の変形例により実施される劣化推定処理は、実施形態における記載内容と同様なため、説明は省略する。また、第１の変形例における作用効果は、コスト低減を除いて実施形態と同様なため、説明を省略する。

（第２の変形例）
第２の変形例は、Ｘ線検出器１２におけるチャネル方向に沿った複数の検出素子からの出力を用いて、劣化推定処理を実行することにある。

メモリ４１は、第１のタイミングで取得され、第１の出力と前記第２の出力とを含み、Ｘ線検出器１２においてチャネル方向に亘る複数の検出素子による複数の第５の出力と、第１の出力比を含み複数の第５の出力に基づく複数の第３の出力比と、第１の照射スペクトルとのうち少なくとも一つを記憶する。チャネル方向に亘る複数の検出素子は、チャネル方向に沿った３つ以上の検出素子であって、例えば、チャネル方向に沿った全ての検出素子でもよい。

取得機能４４４は、第２のタイミングにおいて、第３の出力と第４の出力とを含み、上記複数の検出素子による複数の第６の出力を取得する。複数の第６の出力に関する複数の検出素子は、複数の第５の出力に関する複数の検出素子と同位置である。例えば、取得機能４４５は、検出素子の位置が異なる複数の第５の出力と複数の第６の出力とに基づいて、第２の出力比を含む複数の出力比を計算してもよい。計算された出力比において、分母と分子とに関する検出素子の位置は異なる。

決定機能４４５は、複数の第５の出力と、複数の第３の出力比と、第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つと、複数の第６の出力とに基づいて、第２の照射スペクトルと劣化度とのうち少なくとも一つを決定する。実施形態において説明した各種テーブルは、複数の第５の出力と複数の第６の出力との組み合わせを含み、あらかじめメモリ４１に記憶される。例えば、各種テーブルは、陽極素材の劣化に応じて、チャネル方向における出力分布をモデル化することにより設定される。

第２の変形例により実施される劣化推定処理は、実施形態における記載内容と同様なため、説明は省略する。また、第２の変形例における作用効果は、実施形態における作用効果に加えて、劣化推定処理に用いられるデータ数が増えるため、劣化度および第２の照射スペクトルに関する精度を向上させることができる。これにより、第２の変形例に係るＸ線ＣＴ装置１によれば、Ｘ線管１１の劣化に対するメンテナンス時期の精度を向上し、かつＣＴ値シフトによるアーチファクトをさらに低減したＣＴ画像を生成することができる。

（第３の変形例）
第３の変形例は、Ｘ線検出器１２におけるチャネル方向およびスライス方向に沿った複数の検出素子からの出力を用いて、劣化推定処理を実行することにある。すなわち、第３の変形例における劣化推定処理は、第２の変形例における記載に加えて、さらに、スライス方向に沿った複数の検出素子からの出力を用いることにある。

メモリ４１は、第１のタイミングで取得され、Ｘ線検出器１２におけるチャネル方向およびスライス方向に関する複数の検出素子による複数の第７の出力と、複数の第７の出力に基づく複数の第４の出力比と、第１の照射スペクトルとのうち少なくとも一つを記憶する。複数の第７の出力は、第１の出力と第２の出力とを含む。複数の第４の出力比は、第１の出力比を含む。チャネル方向およびスライス方向に関する複数の検出素子は、チャネル方向に沿った３つ以上の検出素子とスライス方向に沿った複数の検出素子であって、例えば、Ｘ線検出器１２における全ての検出素子でもよい。

取得機能４４４は、第２のタイミングにおいて、チャネル方向およびスライス方向に関する複数の検出素子による複数の第８の出力を取得する。第８の出力は、第３の出力と第４の出力とを含む。複数の第８の出力に関する複数の検出素子は、複数の第７の出力に関する複数の検出素子と同位置である。例えば、取得機能４４５は、検出素子の位置が異なる複数の第７の出力と複数の第８の出力とに基づいて、複数の出力比を計算してもよい。計算された出力比における分母と分子とにおける検出素子の位置は異なる。

決定機能４４５は、複数の第７の出力と、複数の第４の出力比と、第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つと、第８の出力とに基づいて、第２の照射スペクトルと劣化度とのうち少なくとも一つを決定する。実施形態において説明した各種テーブルは、複数の第７の出力と複数の第８の出力との組み合わせを含み、あらかじめメモリ４１に記憶される。例えば、各種テーブルは、陽極素材の劣化に応じて、チャネル方向およびスライス方向を含む出力分布をモデル化することにより設定される。

第３の変形例により実施される劣化推定処理は、実施形態における記載内容と同様なため、説明は省略する。また、第３の変形例における作用効果は、実施形態における作用効果に加えて、劣化推定処理に用いられるデータ数が増えるため、劣化度および第２の照射スペクトルに関する精度を向上させることができる。さらに、本変形例では、Ｘ線管１１における陽極でのヒール効果により、コーン角方向によってもＸ線管１１の劣化の出力比への影響の大きさが異なったとしても、劣化度および第２の照射スペクトルに関する精度を向上させることができる。すなわち、第３の変形例に係るＸ線ＣＴ装置１によれば、Ｘ線管１１の劣化に対するメンテナンス時期の精度をさらに向上し、かつＣＴ値シフトによるアーチファクトをより一層低減したＣＴ画像を生成することができる。

実施形態における技術的思想を陽極劣化推定方法で実現する場合、当該陽極劣化推定方法は、第１のタイミングで取得され、Ｘ線検出器１２のチャネル方向の第１の位置における第１の検出素子１２１による第１の出力および第１のタイミングで取得され、第１の位置よりもチャネル方向の端部側である第２の位置における第２の検出素子１２２による第２の出力と、第１の出力と第２の出力とに基づく第１の出力比と、第１のタイミングにおけるＸ線管１１の第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つを記憶し、第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて、第１の検出素子１２１による第３の出力と、第２の検出素子１２２による第４の出力とを取得し、第１の出力および第２の出力と、第１の出力比と、第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つと、第３の出力と、第４の出力とに基づいて、第２のタイミングにおけるＸ線管１１の第２の照射スペクトルとＸ線管１１の劣化度とのうち少なくとも一つを決定する。陽極劣化推定方法により実行される劣化推定処理の手順および効果は、実施形態と同様なため、説明は省略する。

実施形態における技術的思想を陽極劣化推定プログラムで実現する場合、陽極劣化推定プログラムは、コンピュータに、第１のタイミングで取得され、Ｘ線検出器１２のチャネル方向の第１の位置における第１の検出素子１２１による第１の出力および第１のタイミングで取得され、第１の位置よりもチャネル方向の端部側である第２の位置における第２の検出素子１２２による第２の出力と、第１の出力と第２の出力とに基づく第１の出力比と、第１のタイミングにおけるＸ線管１１の第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つを記憶し、第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて、第１の検出素子１２１による第３の出力と、第２の検出素子１２２による第４の出力とを取得し、第１の出力および第２の出力と、第１の出力比と、第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つと、第３の出力と、第４の出力とに基づいて、第２のタイミングにおけるＸ線管１１の第２の照射スペクトルとＸ線管１１の劣化度とのうち少なくとも一つを決定すること、を実現させる。

例えば、Ｘ線ＣＴ装置に接続されサーバ装置（処理装置）などにおけるコンピュータに陽極劣化推定プログラムをインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても、劣化推定処理を実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。陽極劣化推定プログラムにおける処理手順および効果は、第１の実施形態と同様なため、説明は省略する。

その他の実施形態として、Ｘ線ＣＴ装置１は寝台装置３０を有しなくてもよい。例えばＸ線ＣＴ装置１の架台装置１０の開口１３１が鉛直方向に延びる略円筒形状を呈する場合、被検体Ｐを立位で撮影することとなるため、寝台装置３０は不要である。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、Ｘ線管１１の劣化により変化したＸ線スペクトルとＸ線管１１の劣化度とのうち少なくとも一つを簡便に決定することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、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。

１ Ｘ線ＣＴ装置
１０ 架台装置
１１ Ｘ線管
１２ Ｘ線検出器
１３ 回転フレーム
１４ Ｘ線高電圧装置
１５ 制御装置
１６ ボウタイフィルタ
１７ コリメータ
１８ ＤＡＳ（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）
３０ 寝台装置
３１ 基台
３２ 寝台駆動装置
３３ 天板
３４ 天板支持フレーム
４０ コンソール装置
４１ メモリ
４２ ディスプレイ
４３ 入力インターフェース
４４ 処理回路
１１３ Ｘ線照射範囲
１２１ 第１の検出素子
１２２ 第２の検出素子
１３１ 開口
４４１ システム制御機能
４４２ 前処理機能
４４３ 再構成処理機能
４４４ 取得機能
４４５ 決定機能

Claims (14)

1. 第１のタイミングで取得され、Ｘ線検出器のチャネル方向の第１の位置における第１の検出素子からの第１の出力および前記第１のタイミングで取得され、前記第１の位置よりも前記チャネル方向の端部側である第２の位置における第２の検出素子からの第２の出力と、前記第１の出力と前記第２の出力とに基づく第１の出力比と、前記第１のタイミングにおけるＸ線管の第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つを記憶する記憶部と、
   前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて、前記第１の検出素子からの第３の出力と、前記第２の検出素子からの第４の出力とを取得する取得部と、
   前記第１の出力および前記第２の出力と、前記第１の出力比と、前記第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つと、前記第３の出力と、前記第４の出力とに基づいて、前記第２のタイミングにおける前記Ｘ線管の第２の照射スペクトルと前記Ｘ線管の劣化度とのうち少なくとも一つを決定する決定部と、
   を備えるＸ線コンピュータ断層撮影装置。
2. 前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線管により発生したＸ線の光子を計数する光子計数型検出器であって、
   前記第２のタイミングよりも後の第３のタイミングにおいて実行されたスキャンにより生成された検出データと前記第２の照射スペクトルとに基づいて、複数のエネルギービンに関する投影データを生成する前処理部と、
   前記投影データに基づいて、前記複数のエネルギービンに対応する複数の断面画像を生成する再構成処理部と、
   をさらに備える請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
3. 前記決定部は、前記劣化度に基づいて、前記第２のタイミングから前記Ｘ線管に対するメンテナンスが推奨される時点までの期間を決定し、
   前記期間が所定の期間以下である場合、所定の警告を表示する表示部をさらに備える、
   請求項１または２に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
4. 前記第１の出力と前記第２の出力と前記第３の出力と前記第４の出力とにおけるエネルギービンは、複数のエネルギービンを合算した全エネルギービン、または前記複数のエネルギービンのうち前記Ｘ線管の劣化の影響に関する低エネルギービン、または前記複数のエネルギービンのうち前記Ｘ線管における陽極の素材に関するＫ吸収端のエネルギーを包含するエネルギービンである、
   請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
5. 前記決定部は、
   前記第３の出力と前記第４の出力とを用いた第２の出力比に基づいて前記第２のタイミングにおける前記Ｘ線管の陽極の線減弱係数を決定し、
   前記線減弱係数と前記第１の照射スペクトルとに基づいて前記第２の照射スペクトルを決定する、
   請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
6. 前記決定部は、
   前記第２の出力比に基づいて、前記陽極の厚みを決定し、
   前記厚みに基づいて前記線減弱係数を決定し、
   前記厚みに基づいて前記劣化度を決定する、
   請求項５に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
7. 前記決定部は、
   前記第１の照射スペクトルが前記記憶部に記憶されていない場合、前記第１の出力および前記第２の出力、または前記第１の出力比に基づいて前記第１の照射スペクトルを生成し、
   前記第１の照射スペクトルと前記第３の出力と前記第４の出力とに基づいて、前記第２の照射スペクトルを決定する、
   請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
8. 前記決定部は、
   前記第１の出力と前記第２の出力と前記第１の出力比とが前記記憶部に記憶されていない場合、前記第１の照射スペクトルに基づいて、前記第１の出力および前記第２の出力、または前記第１の出力比を決定し、
   前記第１の出力および前記第２の出力、または前記第１の出力比と、前記第３の出力と、前記第４の出力とに基づいて、前記劣化度を決定する、
   請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
9. 前記Ｘ線管におけるＸ線放射窓の前面に配置されるボウタイフィルタをさらに備え、
   前記Ｘ線検出器は、被検体を透過したＸ線を検出する主検出器である、
   請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
10. 前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線管におけるＸ線放射窓の前面に配置されるボウタイフィルタの端部に配置されたレファレンス検出器であって、
    前記レファレンス検出器において、前記Ｘ線管により発生するＸ線の入射側において前記第１の位置と前記第２の位置とに配置され、前記第１の位置と前記第２の位置とで異なる厚みを有するフィルタをさらに備える、
    請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
11. 前記記憶部は、前記第１のタイミングで取得され、前記第１の出力と前記第２の出力とを含み、前記Ｘ線検出器において前記チャネル方向に亘る複数の検出素子による複数の第５の出力と、前記第１の出力比を含み前記複数の第５の出力に基づく複数の第３の出力比と、前記第１の照射スペクトルとのうち少なくとも一つを記憶し、
    前記取得部は、前記第２のタイミングにおいて、前記第３の出力と前記第４の出力とを含み、前記複数の検出素子による複数の第６の出力を取得し、
    前記決定部は、前記複数の第５の出力と、前記複数の第３の出力比と、前記第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つと、前記複数の第６の出力とに基づいて、前記第２の照射スペクトルと前記劣化度とのうち少なくとも一つを決定する、
    請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
12. 前記記憶部は、前記第１のタイミングで取得され、前記Ｘ線検出器における前記チャネル方向およびスライス方向に関する複数の検出素子による複数の第７の出力と、前記複数の第７の出力に基づく複数の第４の出力比と、前記第１の照射スペクトルとのうち少なくとも一つを記憶し、
    前記取得部は、前記第２のタイミングにおいて、前記チャネル方向および前記スライス方向に関する前記複数の検出素子による複数の第８の出力を取得し、
    前記決定部は、前記複数の第７の出力と、前記複数の第４の出力比と、前記第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つと、前記第８の出力とに基づいて、前記第２の照射スペクトルと前記劣化度とのうち少なくとも一つを決定する、
    請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
13. 第１のタイミングで取得され、Ｘ線検出器のチャネル方向の第１の位置における第１の検出素子による第１の出力および前記第１のタイミングで取得され、前記第１の位置よりも前記チャネル方向の端部側である第２の位置における第２の検出素子による第２の出力と、前記第１の出力と前記第２の出力とに基づく第１の出力比と、前記第１のタイミングにおけるＸ線管の第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つを記憶し、
    前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて、前記第１の検出素子による第３の出力と、前記第２の検出素子による第４の出力とを取得し、
    前記第１の出力および前記第２の出力と、前記第１の出力比と、前記第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つと、前記第３の出力と、前記第４の出力とに基づいて、前記第２のタイミングにおける前記Ｘ線管の第２の照射スペクトルと前記Ｘ線管の劣化度とのうち少なくとも一つを決定すること、
    を備える陽極劣化推定方法。
14. コンピュータに、
    第１のタイミングで取得され、Ｘ線検出器のチャネル方向の第１の位置における第１の検出素子による第１の出力および前記第１のタイミングで取得され、前記第１の位置よりも前記チャネル方向の端部側である第２の位置における第２の検出素子による第２の出力と、前記第１の出力と前記第２の出力とに基づく第１の出力比と、前記第１のタイミングにおけるＸ線管の第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つを記憶し、
    前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて、前記第１の検出素子による第３の出力と、前記第２の検出素子による第４の出力とを取得し、
    前記第１の出力および前記第２の出力と、前記第１の出力比と、前記第１の照射スペクトルとのうち少なくとも１つと、前記第３の出力と、前記第４の出力とに基づいて、前記第２のタイミングにおける前記Ｘ線管の第２の照射スペクトルと前記Ｘ線管の劣化度とのうち少なくとも一つを決定すること、
    を実現させる陽極劣化推定プログラム。

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