JP2023119375A - Ｘ線ｃｔ装置、判定方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】より効率的にＸ線管の状態を判定することである。【解決手段】実施形態のＸ線ＣＴ装置は、光子計数型Ｘ線検出器と、記憶部と、取得部と、判定部とを持つ。光子計数型Ｘ線検出器は、Ｘ線管から照射されるＸ線を光子単位で検出する。記憶部は、第１のタイミングでＸ線を検出することで取得された第１のエネルギースペクトル情報を記憶する。取得部は、前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングでＸ線を検出することで第２のエネルギースペクトル情報を取得する。判定部は、前記第１のエネルギースペクトル情報と前記第２のエネルギースペクトル情報とに基づいてＸ線管の状態を判定する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置、判定方法、およびプログラムに関する。

従来、Ｘ線管が発生したＸ線を用いた光子計数（Photon Counting）型のＸ線コンピュータ断層撮影（Computed Tomography）装置（以下、ＰＣＣＴ装置と称する）が知られている。ＰＣＣＴ装置は、複数のエネルギービンの各々において、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称する）との比を演算したり、複数のエネルギービン（エネルギー帯）の各々における線減弱係数を演算することで、被検体の断面画像を再構成する。

ところで、Ｘ線ＣＴ装置は、推奨と異なる設計のＸ線管（以下、非正規管と称する）が搭載されてしまうことがある。非正規管は、Ｘ線管内のターゲット素材やターゲット角、フィルタの素材や厚み等が異なるため、空気照射スペクトルが異なってしまう。また、非正規管の搭載を回避するために、Ｘ線管に個別のＩＤ番号を記録させた電子基板を内蔵して、ＩＤ番号をシステムと照合する手法が存在する。しかしながら、上述の照合手法は、Ｘ線管の外形変更や重量増加による架台設計への制限、製造費用増大等を伴う問題があった。

また、Ｘ線ＣＴ装置におけるＸ線管の長期使用に伴って、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。陽極素材の劣化により、空気照射スペクトルにおいて軟Ｘ線（低エネルギーで透過性の弱いＸ線）側の出力が減衰する。空気照射スペクトルが異なる場合、線減弱係数が正しく導出できず、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可能性がある。したがって、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った。このように、従来では、効率的にＸ線管の状態を判定できない場合があった。

米国特許出願公開第２０１３／００８３９０１号明細書

本発明が解決しようとする課題の一つは、より効率的にＸ線管の状態を判定することである。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、上記課題に限られず、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付けることもできる。

実施形態のＸ線ＣＴ装置は、光子計数型Ｘ線検出器と、記憶部と、取得部と、判定部とを持つ。光子計数型Ｘ線検出器は、Ｘ線管から照射されるＸ線を光子単位で検出する。記憶部は、第１のタイミングでＸ線を検出することで取得された第１のエネルギースペクトル情報を記憶する。取得部は、前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングでＸ線を検出することで第２のエネルギースペクトル情報を取得する。判定部は、前記第１のエネルギースペクトル情報と前記第２のエネルギースペクトル情報とに基づいてＸ線管の状態を判定する。

実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成図。 メモリ４１に格納されるデータの一例を示す図。 交換後のＸ線管１１が非正規管か否かを判定する判定処理の一例を示すフローチャート。 特定Ｘ線を含むエネルギービンのカウント値を比較することについて説明するための図。 劣化度合の判定処理の一連の処理の流れを示すフローチャート。 異なる２つのエネルギービンのカウント値を取得することについて説明するための図。

以下、実施形態のＸ線ＣＴ装置、判定方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。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行うものとして、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。

図１は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成図である。Ｘ線ＣＴ装置１は、例えば、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。図１では、説明の都合上、架台装置１０をＺ軸方向から見た図とＸ軸方向から見た図の双方を掲載しているが、実際には、架台装置１０は一つである。なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１７の回転軸または寝台装置３０の天板３３の長手方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対して水平である軸をＸ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対して垂直である方向をＹ軸方向とそれぞれ定義するものとする。

架台装置１０は、例えば、Ｘ線管１１と、ウェッジ１２と、コリメータ１３と、Ｘ線高電圧装置１４と、Ｘ線検出器１５と、データ収集システム（以下、ＤＡＳ：Data Acquisition System）１６と、回転フレーム１７と、制御装置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線を発生させる。Ｘ線管１１は、真空管を含む。例えば、Ｘ線管１１には、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線管１１は、Ｘ線フィルタの材質・厚み、ターゲットの材質や厚み、ターゲット角度に応じて、固有のエネルギースペクトルを持つ。Ｘ線ＣＴ装置１において、システムが想定するエネルギースペクトルを提供することは重要である。エネルギースペクトルによってスキャン画像のコントラストが変化し、特にＰＣＣＴ装置においては、エネルギースペクトルの変化は、物質弁別性能に大きく影響を与える。

ウェッジ１２は、Ｘ線管１１から被検体Ｐに照射されるＸ線量を調節するためのフィルタである。ウェッジ１２は、Ｘ線管１１から被検体Ｐへ照射されるＸ線量の分布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。例えば、ウェッジ１２は、ウェッジフィルタ（wedge filter）、ボウタイフィルタ（bow-tie filter）とも呼ばれる。ウェッジ１２は、例えば、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ものである。

コリメータ１３は、ウェッジ１２を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための機構である。コリメータ１３は、例えば、複数の鉛板の組み合わせによってスリットを形成することで、Ｘ線の照射範囲を絞り込む。コリメータ１３は、Ｘ線絞りと呼ばれる場合もある。

Ｘ線高電圧装置１４は、例えば、高電圧発生装置と、Ｘ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器（トランス）および整流器等を含む電気回路を有する。高電圧発生装置は、Ｘ線管１１に印加する高電圧を発生させる。Ｘ線制御装置は、Ｘ線管１１に発生させるべきＸ線量に応じて高電圧発生装置の出力電圧を制御する。高電圧発生装置は、上述した変圧器によって昇圧を行うものであってもよいし、インバータによって昇圧を行うものであってもよい。Ｘ線高電圧装置１４は、回転フレーム１７に設けられてもよいし、架台装置１０の固定フレーム（不図示）の側に設けられてもよい。なお、固定フレームは、回転フレーム１７を回転可能にする支持フレームである。Ｘ線制御装置は、Ｘ線管１１に発生させるべきＸ線量に応じて高電圧発生装置の出力電圧を制御する。

Ｘ線検出器１５は、例えば、光子計数型Ｘ線検出器（Photon Counting Detector：ＰＣＤ）である。Ｘ線検出器１５は、Ｘ線管１１により発生したＸ線の光子を計数する。例えば、Ｘ線検出器１５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ＤＡＳ１６に出力する。具体的には、Ｘ線検出器１５は、各入射Ｘ線フォトンのエネルギーを記録するように構成されている。Ｘ線検出器１５は、検出した出力信号を増幅した後、信号レベルに応じて分割されたウィンドウ毎に入射Ｘ線フォトンの数をカウントすることで、Ｘ線のエネルギー範囲がカウンタで記録されてビン内に配列される。Ｘ線検出器１５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。Ｘ線検出器１５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。

Ｘ線検出器１５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。なお、グリッドは、コリメータ（一次元コリメータまたは二次元コリメータ）と呼ばれる場合もある。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、例えば光電子増倍管（フォトマルチプライヤー：ＰＭＴ）、ＡＰＤ（Avalanche Photo-Diode）、ＳｉＰＭ（Silicon Photo Multiplier）である。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。Ｘ線検出器１５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よい。また、Ｘ線検出器１５は、Ｘ線検出部の一例である。

ＤＡＳ１６は、例えば、増幅器と、積分器と、Ａ／Ｄ変換器とを有する。増幅器は、Ｘ線検出器１５の各Ｘ線検出素子により出力される電気信号に対して増幅処理を行う。積分器は、増幅処理が行われた電気信号をビュー期間（後述）に亘って積分する。Ａ／Ｄ変換器は、積分結果を示す電気信号をデジタル信号に変換する。ＤＡＳ１６は、デジタル信号に基づく検出データをコンソール装置４０に出力する。検出データは、生成元のＸ線検出素子のチャンネル番号、列番号、及び収集されたビューを示すビュー番号により識別されたＸ線強度のデジタル値である。ビュー番号は、回転フレーム１７の回転に応じて変化する番号であり、例えば、回転フレーム１７の回転に応じてインクリメントされる番号である。従って、ビュー番号は、Ｘ線管１１の回転角度を示す情報である。ビュー期間とは、あるビュー番号に対応する回転角度から、次のビュー番号に対応する回転角度に到達するまでの間に収まる期間である。ＤＡＳ１６は、ビューの切り替わりを、制御装置１８から入力されるタイミング信号によって検知してもよいし、内部のタイマーによって検知してもよいし、図示しないセンサから取得される信号によって検知してもよい。フルスキャンを行う場合においてＸ線管１１によりＸ線が連続曝射されている場合、ＤＡＳ１６は、全周囲分（３６０度分）の検出データ群を収集する。ハーフスキャンを行う場合においてＸ線管１１によりＸ線が連続曝射されている場合、ＤＡＳ１６は、半周囲分（１８０度分）の検出データを収集する。また、ＤＡＳ１６は、データ収集部の一例である。

回転フレーム１７は、Ｘ線管１１、ウェッジ１２、およびコリメータ１３と、Ｘ線検出器１５とを対向支持する円環状の部材である。回転フレーム１７は、固定フレームによって、内部に導入された被検体Ｐを中心として回転自在に支持される。回転フレーム１７は、更にＸ線高電圧装置１４やＤＡＳ１６を支持する。回転フレーム１７は、架台装置１０の非回転部分（例えば固定フレーム。図１での図示は省略している）により回転可能に支持される。回転機構は、例えば、回転駆動力を生ずるモータと、当該回転駆動力を回転フレーム１７に伝達して回転させるベアリングとを含む。モータは、例えば当該非回転部分に設けられ、ベアリングは回転フレーム１７および当該モータと物理的に接続され、モータの回転力に応じて回転フレームが回転する。

回転フレーム１７と非回転部分にはそれぞれ、非接触方式または接触方式の通信回路が設けられ、これにより回転フレーム１７に支持されるユニットと当該非回転部分あるいは架台装置１０の外部装置との通信が行われる。例えば、非接触の通信方式として光通信を採用する場合、ＤＡＳ１６が生成した検出データは、回転フレーム１７に設けられた発光ダイオード（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、さらに送信器により当該非回転部分からコンソール装置４０へと転送される。なお、通信方式としては、この他に容量結合式や電波方式等の非接触型のデータ伝送の他、スリップリングと電極ブラシを使った接触型のデータ伝送方式を採用しても構わない。回転フレーム１７は、Ｘ線管１１等を支持して回転させることができるものであれば、円環状の部材に限らず、アームのような部材であってもよい。

Ｘ線ＣＴ装置１は、例えば、Ｘ線管１１とＸ線検出器１５の双方が回転フレーム１７によって支持されて被検体Ｐの周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ－ＴｙｐｅのＸ線ＣＴ装置（第３世代ＣＴ）であるが、これに限らず、円環状に配列された複数のＸ線検出素子が固定フレームに固定され、Ｘ線管１１が被検体Ｐの周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ－ＴｙｐｅのＸ線ＣＴ装置（第４世代ＣＴ）であってもよい。

制御装置１８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを有する処理回路と、モータやアクチュエータ等を含む駆動機構とを有する。制御装置１８は、コンソール装置４０または架台装置１０に取り付けられた入力インターフェース４３からの入力信号を受け付けて、架台装置１０および寝台装置３０の動作を制御する。

制御装置１８は、例えば、回転フレーム１７を回転させたり、架台装置１０をチルトさせたり、寝台装置３０の天板３３を移動させたりする。架台装置１０をチルトさせる場合、制御装置１８は、入力インターフェース４３に入力された傾斜角度（チルト角度）に基づいて、Ｚ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１７を回転させる。制御装置１８は、図示しないセンサの出力等によって回転フレーム１７の回転角度を把握している。また、制御装置１８は、回転フレーム１７の回転角度を随時、処理回路５０に提供する。制御装置１８は、架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられてもよい。また、制御装置１８は、制御部の一例である。

寝台装置３０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置して移動させ、架台装置１０の回転フレーム１７の内部に導入する装置である。寝台装置３０は、例えば、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを有する。基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持する筐体を含む。寝台駆動装置３２は、モータやアクチュエータを含む。寝台駆動装置３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を、支持フレーム３４に沿って、天板３３の長手方向（Ｚ軸方向）に移動させる。天板３３は、被検体Ｐが載置される板状の部材である。

寝台駆動装置３２は、天板３３だけでなく、支持フレーム３４を天板３３の長手方向に移動させてもよい。また、上記とは逆に、架台装置１０がＺ軸方向に移動可能であり、架台装置１０の移動によって回転フレーム１７が被検体Ｐの周囲に来るように制御されてもよい。また、架台装置１０と天板３３の双方が移動可能な構成であってもよい。また、Ｘ線ＣＴ装置１は、被検体Ｐが立位または座位でスキャンされる方式の装置であってもよい。この場合、Ｘ線ＣＴ装置１は、寝台装置３０に代えて被検体支持機構を有し、架台装置１０は、回転フレーム１７を、床面に垂直な軸方向を中心に回転させる。なお、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の開口部が鉛直方向に延びる略円筒形状を呈する場合、被検体を立位で撮影することになるため、寝台装置３０は不要となる。

コンソール装置４０は、例えば、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、ネットワーク接続回路４４と、処理回路５０とを有する。実施形態では、コンソール装置４０は架台装置１０とは別体として説明するが、架台装置１０にコンソール装置４０の各構成要素の一部または全部が含まれてもよい。

メモリ４１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。メモリ４１は、例えば、投影データ、再構成画像（ＣＴ画像）データ等を記憶する。これらのデータは、メモリ４１ではなく（或いはメモリ４１に加えて）、Ｘ線ＣＴ装置１が通信可能な外部メモリに記憶されてもよい。外部メモリは、例えば、外部メモリを管理するクラウドサーバが読み書きの要求を受け付けることで、クラウドサーバによって制御されるものである。外部メモリは、例えば、ＰＡＣＳ(Picture Archiving and Communication Systems)と称されるシステムにより実現される。ＰＡＣＳとは、各種画像診断装置によって撮影された画像等を体系的に記憶するシステムである。メモリ４１は、記憶部の一例である。

図２は、メモリ４１に格納されるデータの一例を示す図である。図２に示すように、メモリ４１には、例えば、被検体Ｐの撮影するときの各種の条件（スキャン条件等）が設定された撮影条件４１－１や、処理回路５０により生成される投影データ４１－２、再構成画像データ４１－３、Ｘ線管設定の差異や劣化度合の判定に用いられる見本データ４１－４、判定結果４１－５、通知情報４１－６等の情報が格納される。見本データ４１－４は、第１のタイミングで推奨された設計である正規のＸ線管（正規管）からのＸ線を検出することで取得された第１のエネルギースペクトル（照射スペクトル）情報である。第１のタイミングとは、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１の出荷時のタイミングである。出荷時とは、製造元から販売先へ出荷されるタイミングでもよく、販売先に設置された後の初期設定（初期調整）を行うタイミング等でもよい。通知情報４１－６は、判定機能５９により判定されたＸ線管の状態ごとに通知内容が対応付けられた情報である。また、通知情報４１－６には、通知先（対象者）に関する情報が含まれていてもよい。

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５０によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、操作者による各種操作を受け付けるＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。ディスプレイ４２は、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等である。ディスプレイ４２は、架台装置１０に設けられてもよい。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の本体部と無線通信可能な表示装置（例えば、タブレット端末）であってもよい。また、ディスプレイ４２は、表示部の一例である。

入力インターフェース４３は、操作者による各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作の内容を示す電気信号を処理回路５０に出力する。例えば、入力インターフェース４３は、検出データまたは投影データを収集する際の収集条件、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の入力操作を受け付ける。例えば、入力インターフェース４３は、マウスやキーボード、タッチパネル、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、カメラ、赤外線センサ、マイク等により実現される。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の本体部と無線通信可能な表示装置（例えば、タブレット端末）により実現されてもよい。

ネットワーク接続回路４４は、例えば、プリント回路基板を有するネットワークカード、或いは無線通信モジュール等を含む。ネットワーク接続回路４４は、接続する対象のネットワークの形態に応じた情報通信用プロトコルを実装する。ネットワークは、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）、インターネット、セルラー網、専用回線等を含む。

処理回路５０は、Ｘ線ＣＴ装置１の全体の動作を制御する。処理回路５０は、例えば、システム制御機能５１、前処理機能５２、再構成処理機能５３、画像処理機能５４、スキャン制御機能５５、表示制御機能５６、調整機能５７、取得機能５８、判定機能５９、通知機能６０等を実行する。処理回路５０は、例えば、ハードウェアプロセッサがメモリ４１に記憶されたプログラムを実行することにより、これらの機能を実現するものである。

ハードウェアプロセッサとは、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、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）または複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device; ＣＰＬＤ）、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（circuitry）を意味する。メモリ４１にプログラムを記憶させる代わりに、ハードウェア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、ハードウェアプロセッサは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。ハードウェアプロセッサは、単一の回路として構成されるものに限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのハードウェアプロセッサとして構成され、各機能を実現するようにしてもよい。また、複数の構成要素を１つのハードウェアプロセッサに統合して各機能を実現するようにしてもよい。また、処理回路５０は、処理部の一例である。取得機能５８は、取得部の一例である。判定機能５９は、判定部の一例である。通知機能６０は、通知部の一例である。

コンソール装置４０または処理回路５０が有する各構成要素は、分散化されて複数のハードウェアにより実現されてもよい。処理回路５０は、コンソール装置４０が有する構成ではなく、コンソール装置４０と通信可能な処理装置によって実現されてもよい。処理装置は、例えば、一つのＸ線ＣＴ装置と接続されたワークステーション、あるいは複数のＸ線ＣＴ装置に接続され、以下に説明する処理回路５０と同等の処理を一括して実行する装置（例えば、クラウドサーバ）である。すわなち、本実施形態の構成を、Ｘ線ＣＴ装置と、他の処理装置とがネットワークを介して接続されたＸ線ＣＴシステム（医用診断システム）として実現することも可能である。

システム制御機能５１は、例えば、入力インターフェース４３により受け付けられた入力操作に基づいて、処理回路５０の各種機能を制御する。

前処理機能５２は、ＤＡＳ１６により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行って投影データ４１－２を生成し、生成した投影データ４１－２をメモリ４１に記憶させる。なお、前処理前のデータ（検出データ）および前処理後のデータを総称して投影データと称する場合もある。

再構成処理機能５３は、前処理機能５２により生成された投影データ４１－２に対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法等による再構成処理を行って再構成画像データ（ＣＴ画像データ）４１－３を生成し、生成した再構成画像データ４１－３をメモリ４１に記憶させる。

画像処理機能５４は、入力インターフェース４３により受け付けられた入力操作に基づいて、再構成画像データ４１－３を公知の方法により、三次元画像データや任意断面の断面像データに変換する。三次元画像データの生成は、再構成処理機能５３によって行われてもよい。

スキャン制御機能５５は、Ｘ線高電圧装置１４、ＤＡＳ１６、制御装置１８、および寝台駆動装置３２に指示することで、架台装置１０における検出データの収集処理を制御する。スキャン制御機能５５は、位置合わせ画像、本撮影画像、および診断に用いる画像を撮影する際の各部の動作をそれぞれ制御する。

表示制御機能５６は、ディスプレイ４２の表示態様を制御する。例えば、表示制御機能５６は、ディスプレイ４２を制御して、処理回路５０によって生成された再構成画像や、操作者による各種操作を受け付けるＧＵＩ画像等を表示させる。

調整機能５７は、Ｘ線ＣＴ装置１の出荷時およびＸ線管１１等の部品交換時における調整処理の制御を行う。調整処理には、例えば、キャリブレーション（校正）処理や、ＩＦ調整（Ｘ線管１１のフィラメント電流値（ＩＦ値）の調整）処理、シーズミング（事前にＸ線管球に低い電圧で負荷をかけ、内部の真空度を上げて残留物などを除去する作業）処理等が含まれる。調整機能５７は、入力インターフェース４３よりユーザからの実行指示が受け付けられた場合や、対象物体（例えば、Ｘ線管）が交換されたことを検知したタイミング、管球ウォームアップのタイミング、または所定周期で上述した調整処理を実行する。

取得機能５８は、Ｘ線管１１等の設計上の差異や劣化度合を判定するためのデータを取得する。例えば、取得機能５８は、Ｘ線ＣＴ装置１の出荷時において機器の稼働条件等を調整するタイミング（第１のタイミング）で、Ｘ線を検出することで取得された第１のエネルギースペクトル情報を取得し、取得した第１のエネルギースペクトル情報を見本データ４１－４としてメモリ４１に記憶させる。また、取得機能５８は、ネットワーク接続回路４４を介して外部装置から取得した第１のエネルギースペクトル情報を含む見本データ４１－４を取得してメモリ４１に記憶させてもよい。

また、取得機能５８は、Ｘ線管１１の交換時等のタイミング（例えば、第１のタイミングよりも後の第２のタイミング）で、Ｘ線を検出することで取得された第２のエネルギースペクトル情報を取得する。取得機能５８は、調整機能５７により実行される一以上の調整処理のうち、所定の調整処理（例えば、ＩＦ調整）が実行されたことをトリガーとして、第１のエネルギースペクトル情報または第２のエネルギースペクトル情報を取得してもよい。また、取得機能５８は、入力インターフェース４３よりユーザからの実行指示が受け付けられた場合に第１のエネルギースペクトル情報または第２のエネルギースペクトル情報の取得処理を実行してもよい。

判定機能５９は、取得機能５８により取得された第１のエネルギースペクトル情報と第２のエネルギースペクトル情報とに基づいてＸ線管１１等の対象物の状態を判定する。また、判定機能５９は、判定した結果を判定結果４１－５としてメモリ４１に記憶させる。判定機能５９の詳細については後述する。

通知機能６０は、メモリ４１に記憶された通知情報４１－６に含まれる複数の通知内容のうち、判定機能５９により判定されたＸ線管の状態に応じた通知内容（警告等）を対象者に通知する。例えば、通知機能６０は、ディスプレイ４２に警告情報を表示させてもよく、ネットワーク接続回路４４を介して、対象者が使用する端末（例えば、スマートフォンやタブレット端末等の可搬型端末、設置型端末）に通知してもよい。

（判定機能について）
次に、判定機能５９の詳細について説明する。判定機能５９は、Ｘ線管１１等の対象物の状態を判定として、対象物が非正規品であるか否かの判定や、対象物の劣化度を判定する。以下では、対象物の一例としてＸ線管１１を用いて説明する。また、以下の処理では、すでに出荷時等の第１のタイミングでＸ線管１１の正規品（正規管）を用いた第１のエネルギースペクトル情報が取得され、見本データ４１－４としてメモリ４１に記憶されているものとする。

図３は、交換後のＸ線管１１が非正規管か否かを判定する判定処理の一例を示すフローチャートである。図３の例において、Ｘ線管１１が交換された後、調整機能５７は、Ｘ線管１１の交換後のＸ線ＣＴ装置１の調整処理を実行する（ステップＳ１００）。次に、取得機能５８は、交換後の調整処理における所定の処理の実行をトリガーとして、第２のエネルギースペクトル情報を取得する（ステップＳ１０２）。次に、取得機能５８は、メモリ４１に記憶された見本データ４１－４である第１のエネルギースペクトル情報を取得する（ステップＳ１０４）。次に、判定機能５９は、第１のエネルギースペクトル情報と第２のエネルギースペクトル情報のそれぞれから特定Ｘ線を含むエネルギービンのカウント値を取得する（ステップＳ１０６）。

図４は、特定Ｘ線を含むエネルギービンのカウント値を比較することについて説明するための図である。図４の例において、横軸はエネルギー（ｋｅＶ）を示し、縦軸は光子計数のカウント値（ｃｎｔ）を示している。また、図４の例では、見本データ４１－４から取得した第１のエネルギースペクトルＥＳ１と、交換後に取得した第２のエネルギースペクトルＥＳ２とが示されている。

また、図４の例では、第１のエネルギースペクトルＥＳ１と、第２のエネルギースペクトルＥＳ２とのそれぞれに対して、所定間隔のエネルギービン（エネルギー帯）Ｂ１～Ｂ７が設定されている。なお、エネルギービンの区間は、所定間隔に代えて、ビンごとに異なる間隔であってもよく、判定する区間に応じて任意に設定されてもよい。

例えば、判定機能５９は、図４に示すエネルギービンのうち、正規管であるＸ線管１１から得られる第１のエネルギースペクトルＥＳ１の特性Ｘ線を含むエネルギービンのカウント値を用いて判定を行う。特性Ｘ線とは、例えば、Ｘ線管１１に含まれる素材等に応じてカウント値が大きく変動する部分である。また、判定機能５９は、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のカウント値を用いて比較を行ってもよい。図４の例において、判定機能５９は、特定Ｘ線を含むエネルギービンＢ４のカウント値（以下、第１のカウント値と称する）Ｃ１１を取得する。また、判定機能５９は、第２のエネルギースペクトルＥＳ２から同様にエネルギービンＢ４のカウント値（以下、第２のカウント値と称する）Ｃ１２を取得する。

図３に戻り、判定機能５９は、第１のカウント値Ｃ１１と第２のカウント値Ｃ１２との差（差分値）が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。差が閾値を以上であると判定した場合、判定機能５９は、交換後のＸ線管が非正規管であると判定する（ステップＳ１１０）。また、判定機能５９は、交換後のＸ線管が非正規管であると判定することに代えて、第１のエネルギースペクトル情報に対応するＸ線管と第２のエネルギースペクトル情報に対応するＸ線管の性能が異なっていると判定してもよい。

次に、通知機能６０は、交換されたＸ線管が非正規管であることを示す情報（警告情報）を対象者に通知する（ステップＳ１１２）。これにより、本フローチャートの処理は、終了する。また、ステップＳ１０８の処理において、第１のカウント値と第２のカウント値との差が閾値未満である場合は、交換後のＸ線管が正規管であるものとして本フローチャートの処理を終了する。なお、この場合、通知機能６０は、交換後のＸ線管が正規管であることを示す情報を対象者に通知してもよい。

上述したように、判定機能５９は、全てのエネルギービンＢ１～Ｂ７のうち、Ｘ線管１１の設計等によって変化が大きいエネルギービンに絞って判定を行うことで、より効率的にＸ線管の状態を判定することができる。なお、上述の判定処理では、Ｘ線管ターゲットの材質（素材）によって放出されるエネルギーの異なる特性Ｘ線を含むエネルギービンを用いた判定結果に基づいて、ターゲット素材の差異を判定してもよい。また、上述の処理では、フィルタ材質、厚み、ターゲット角の違いによって、エネルギービンのカウント値が異なる場合に、そのエネルギービンを用いて判定を行ってもよい。また、判定機能５９は、特定のエネルギービンに限定されず、全てのエネルギービンを用いて判定してもよく、第１のエネルギースペクトルと第２のエネルギースペクトルを比較して判定してもよい。

次に、判定機能５９におけるＸ線管の劣化度合の判定処理について説明する。図５は、劣化度合の判定処理の一連の処理の流れを示すフローチャートである。なお、図５の例においても予め見本データ４１－４がメモリ４１に記憶されているものとする。

図５の例において、判定機能５９は、Ｘ線ＣＴ装置１のスキャン回数（スライス回数）が所定回数以上、または前回判定処理を実施してから所定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ２００）。スキャン回数が所定回数以上または前回から所定時間経過していると判定された場合、取得機能５８は、第２のエネルギースペクトル情報を取得する（ステップＳ２０２）。次に、取得機能５８は、メモリ４１から見本データ（第１のエネルギースペクトル情報）４１－４を取得する（ステップＳ２０４）。次に、判定機能５９は、取得した第１のエネルギースペクトル情報および第２のエネルギースペクトル情報から異なる２つのエネルギービンのカウント値を取得する（ステップＳ２０６）。

図６は、異なる２つのエネルギービンのカウント値を取得することについて説明するための図である。図６の例では、図４と同様に第１のエネルギースペクトルＥＳ１および第２のエネルギースペクトルＥＳ２のそれぞれにエネルギービンＢ１～Ｂ７が割り当てられている。判定機能５９は、第１のエネルギースペクトルＥＳ１および第２のエネルギースペクトルＥＳ２のそれぞれから、異なる２つのエネルギービンのカウント値を取得する。なお、異なる２つのエネルギービンのうち、エネルギーが低い方を低エネルギーのエネルギービン（低エネルギービン）と称し、エネルギーが高い方を高エネルギーのエネルギービン（高エネルギービン）と称する。

図６の例において、判定機能５９は、第１のエネルギースペクトルＥＳ１のエネルギービンＢ２のカウント値Ｃ１２と、エネルギービンＢ６のカウント値Ｃ１３とを取得する。また、第２のエネルギースペクトルＥＳ２からも同様にエネルギービンＢ２のカウント値Ｃ２２と、エネルギービンＢ６のカウント値Ｃ２３とを取得する。

図５に戻り、次に、判定機能５９は、第１のエネルギースペクトルＥＳ１における低エネルギービンのカウント値と、高エネルギービンのカウント値の比（例えば、出力比Ｃ１２／Ｃ１３）と、第２のエネルギースペクトルＥＳ２における低エネルギービンのカウント値と、高エネルギービンのカウント値の比（例えば、出力比Ｃ２２／Ｃ２３）とを算出する（ステップＳ２０８）。次に、判定機能５９は、カウント比の差が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。閾値以上であると判定された場合、判定機能５９は、差に応じた劣化度合を判定する（ステップＳ２１２）。ステップＳ２１２の処理において、判定機能５９は、例えば、差が大きいほど劣化度合が大きいと判定する。また、判定機能５９は、陽極素材の劣化度合を判定する場合には、予め低エネルギービンと高エネルギービンとの出力比と陽極厚との対応表をメモリ４１に記憶しておき、その対応表を参照して、陽極素材の劣化度合を判定してもよい。上記対応表は、例えば、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予め生成される。また、対応表は、見本データ４１－４に格納されていてもよい。また、陽極素材以外の素材に関して同様の対応表が予め生成してある場合、判定機能５９は、他の素材（材質）に対して同様に劣化度合を判定してもよい。

次に、通知機能６０は、判定結果に基づく情報（例えば、劣化度合を示す情報やメンテナンスが必要であることを示す情報）を対象者に通知する（ステップＳ２１４）。これにより、本フローチャートの処理を終了する。また、ステップＳ２００の処理において、スキャン回数が所定回数以上ではなく且つ前回から所定時間が経過していないと判定した場合、または、ステップＳ２１０の処理において、カウント比の差が閾値以上でないと判定された場合、本フローチャートの処理を終了する。

なお、ステップＳ２００の処理では、ユーザの任意のタイミング（例えば、サービスマンがコンソールから指示したタイミング）でステップＳ２０２以降の処理を行ってもよい。上述の判定処理において、より効率的に劣化度合を判定して、より正確な状態を対象者に通知することができる。

＜変形例＞
上記の実施形態は、ＰＣＣＴ装置のメイン検出器を使用するのに代えて、ＣＴ装置のＲｅｆ（Reference）検出器にＰＣＤを用いて行ってもよい。また、実施形態における見本データは、ネットワークによるダウンロードや、磁気メモリ等の記録媒体によって、出荷後にインストールや更新されてもよい。
また、実施形態において、判定機能５９は、判定する内容に応じて特性Ｘ線を含む領域や散乱Ｘ線を含む領域に着目するようにビンのエネルギー幅を変えて（狭くして）判定を行ってもよい。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、実施形態のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管から照射されるＸ線を光子単位で検出する光子計数型Ｘ線検出器と、第１のタイミングでＸ線を検出することで取得された第１のエネルギースペクトル情報を記憶する記憶部と、第１のタイミングよりも後の第２のタイミングでＸ線を検出することで第２のエネルギースペクトル情報を取得する取得部と、第１のエネルギースペクトル情報と第２のエネルギースペクトル情報とに基づいてＸ線管の状態を判定する判定部と、を持つことにより、より効率的にＸ線管の状態を判定することができる。

具体的には、本実施形態によれば、例えば、空気照射スペクトルを簡便に検査することができ、空気照射スペクトルが推奨値と異なるＸ線管を検出することができる。また、実施形態によれば、エネルギースペクトルの見本データと、搭載したＸ線管のエネルギースペクトルとの各エネルギービンのカウントを比較することで、ＣＴ値シフトなどのアーチファクトの原因となる不適切な空気照射スペクトルを提供するＸ線管を検出し、対象者に通知することができる。また、ＰＣＣＴ装置に搭載されているＰＣＤを使用して空気照射スペクトルの比較を行うため、Ｘ線管に個別のＩＤ番号を記録させた電子基板を内蔵して照合を行う従来の照合手法に代表されるような外部装置の導入を必要とせず、装置の外形変更、重量増大、製造費用増大を抑制することができる。

上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを格納するメモリと、
プロセッサと、を備え、
前記メモリは、第１のタイミングでＸ線を検出することで取得された第１のエネルギースペクトル情報を記憶し、
前記プロセッサは、前記プログラムを実行することにより、
光子計数型Ｘ線検出器によりＸ線管から照射されるＸ線を光子単位で検出し、
前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングでＸ線を検出することで第２のエネルギースペクトル情報を取得し、
前記第１のエネルギースペクトル情報と前記第２のエネルギースペクトル情報とに基づいてＸ線管の状態を判定する、
Ｘ線ＣＴ装置。

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、種々の軽減、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…ウェッジ，１３…コリメータ，１４…Ｘ線高電圧装置，１５…Ｘ線検出器，１６…データ収集システム，１７…回転フレーム，１８…制御装置，３０…寝台装置，４０…コンソール装置，５０…処理回路，５１…システム制御機能，５２…前処理機能，５３…再構成処理機能，５４…画像処理機能，５５…スキャン制御機能，５６…表示制御機能，５７…調整機能，５８…取得機能，５９…判定機能，６０…通知機能

Claims (7)

1. Ｘ線管から照射されるＸ線を光子単位で検出する光子計数型Ｘ線検出器と、
   第１のタイミングでＸ線を検出することで取得された第１のエネルギースペクトル情報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のタイミングでＸ線を検出することで第２のエネルギースペクトル情報を取得する取得部と、
   前記第１のエネルギースペクトル情報と前記第２のエネルギースペクトル情報とに基づいてＸ線管の状態を判定する判定部と、
   を備える、Ｘ線ＣＴ装置。
2. 前記判定部は、前記第１のエネルギースペクトル情報に含まれる所定のエネルギービンにおける光子計数のカウント値と前記第２のエネルギースペクトル情報に含まれる前記所定のエネルギービンの光子計数のカウント値との差に基づいて、前記Ｘ線管の状態を判定する、
   請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記判定部は、前記第１のエネルギースペクトル情報に含まれる複数のエネルギービンのうち異なる２つのエネルギービンのそれぞれの光子計数のカウント値と、前記第２のエネルギースペクトル情報に含まれる複数のエネルギービンのうち前記異なる２つのエネルギービンのそれぞれの光子計数のカウント値との比較結果に基づいて、前記Ｘ線管の劣化度合を判定する、
   請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記判定部により判定された前記Ｘ線管の状態に基づいて対象者に所定の通知を行う通知部を更に備える、
   請求項１から３のうち何れか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記第１のタイミングは、正規のＸ線管が設置されているタイミングであり、前記第２のタイミングは、前記Ｘ線管が交換されたタイミングであり、
   前記判定部は、交換されたＸ線管が非正規のＸ線管であるか否かを判定する、
   請求項１から４のうち何れか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. コンピュータが、
   光子計数型Ｘ線検出器によりＸ線管から照射されるＸ線を光子単位で検出し、
   記憶部に第１のタイミングでＸ線を検出することで取得された第１のエネルギースペクトル情報を記憶し、
   前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングでＸ線を検出することで第２のエネルギースペクトル情報を取得し、
   前記第１のエネルギースペクトル情報と前記第２のエネルギースペクトル情報とに基づいてＸ線管の状態を判定する、
   判定方法。
7. コンピュータに、
   光子計数型Ｘ線検出器によりＸ線管から照射されるＸ線を光子単位で検出させ、
   記憶部に第１のタイミングでＸ線を検出することで取得された第１のエネルギースペクトル情報を記憶させ、
   前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングでＸ線を検出することで第２のエネルギースペクトル情報を取得させ、
   前記第１のエネルギースペクトル情報と前記第２のエネルギースペクトル情報とに基づいてＸ線管の状態を判定させる、
   プログラム。

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