JP2024082392A - Ｘ線ｃｔ装置、データ処理方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】データの伝送量を少なくする。【解決手段】実施形態のＸ線ＣＴ装置は、収集部と、調整部と、束ね部と、集計部と、切替部と、を持つ。収集部は、物質のエネルギーに対応するデータを収集する。調整部は、前記データを収集する際の前記データに対する条件を調整する。束ね部は、複数の前記エネルギービンのうちのいくつかに弁別された前記データを束ねる。集計部は、前記収集部により収集された前記データ及び前記束ね部により束ねられた前記データを集計する。切替部は、前記集計部による集計を、前記収集部により収集された前記データの集計と前記束ね部により束ねられた前記データの集計との間で切り替える。【選択図】図３

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置、データ処理方法、及びプログラムに関する。

Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置における検出器としては、例えば、Ｘ線のエネルギーを積分したデータを収集するものやエネルギーごとにＸ線光子の数をカウントしたデータを収集するものがある。エネルギーごとにＸ線光子の数をカウントする検出器では、複数のエネルギーのデータを束ねて処理することもある。

特開２０１８－１７５８６６号公報

Ｘ線光子の数をカウントする検出器では、膨大なデータを処理するため、リアルタイムでの伝送が困難であった。ここで、例えば、エネルギーごとにカウントしたＸ線光子をすべて１つに束ねることで伝送量の削減を図ることができる。しかしこの場合、エネルギーごとにＸ線光子の数をカウントする利点を十分に活用できないとともに、Ｘ線のエネルギーを積分したデータとの比較を利用しにくい。

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は、データの伝送量を少なくすることである。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。

実施形態のＸ線ＣＴ装置は、収集部と、調整部と、束ね部と、集計部と、切替部と、を持つ。収集部は、物質のエネルギーに対応するデータを収集する。調整部は、前記データを収集する際の前記データに対する条件を調整する。束ね部は、複数の前記エネルギービンのうちのいくつかに弁別された前記データを束ねる。集計部は、前記収集部により収集された前記データ及び前記束ね部により束ねられた前記データを集計する。切替部は、前記集計部による集計を、前記収集部により収集された前記データの集計と前記束ね部により束ねられた前記データの集計との間で切り替える。

第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の一例を示す図。 第１実施形態に係るＤＡＳ１６の構成の一例を示す図。 第１実施形態に係る制御装置１８の構成の一部の一例を示す図。 第１実施形態に係る再構成機能５３の機能ブロックの一例を示す図。 第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１における処理の一例を示すフローチャート。 第２実施形態に係る制御装置１８の構成の一部の一例を示す図。 第２実施形態に係る処理回路７０の構成の一部の一例を示す図。 第２実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１における処理の一例を示すフローチャート。

以下、図面を参照しながら、実施形態のＸ線ＣＴ装置、データ処理方法、及びプログラムについて説明する。実施形態のＸ線ＣＴ装置は、フォトンカウンティングＣＴ装置である。フォトンカウンティングＣＴ装置は、直接型検出器を用いて、Ｘ線が透過した物質を弁別する。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の一例を示す図である。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。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。

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、架台駆動装置１９とを有する。Ｘ線管１１、ウェッジ１２、コリメータ１３、Ｘ線高電圧装置１４、Ｘ線検出器１５、ＤＡＳ１６、回転フレーム１７、及び制御装置１８は、筐体に収容されている。筐体には、操作者が操作するスイッチ類などの入力インターフェースが設けられている。回転フレーム１７は、Ｘ線管１１、ウェッジ１２、コリメータ１３、及びＸ線検出器１５を回転可能に保持する。回転フレーム１７は、Ｘ線検出器１５、ＤＡＳ１６、制御装置１８を保持してもよい。

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線管である。

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に照射されるＸ線量の分布が予め定められた分布になるように、自身を透過するＸ線を減衰させる。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。コリメータ１３の絞り込み範囲は、機械的に駆動可能であってよい。

Ｘ線高電圧装置１４は、例えば、図示しない高電圧発生装置と、図示しない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し、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。

Ｘ線検出器１５は、Ｘ線管１１が発生させ、被検体Ｐを通過して入射したＸ線の強度を検出する。Ｘ線検出器１５は、検出したＸ線の強度に応じた電気信号（光信号等でもよい）をＤＡＳ１６に出力する。Ｘ線検出器１５は、例えば、複数のＸ線検出素子列を有する。複数のＸ線検出素子列のそれぞれは、Ｘ線管１１の焦点を中心とした円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたものである。複数のＸ線検出素子列は、スライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に配列される。

Ｘ線検出器１５においては、１単位のＸ線光子を検出する領域を空間的に狭めておかないと、仮に同時に複数のＸ線光子が１つのＸ線検出素子内に入ってくるとエネルギーの大きい１光子と小さな２光子との区別がつかなくなることがある。一方で１サブピクセルでは領域が小さすぎ、検出信号が小さすぎてＳ／Ｎの問題で十分な信号値が得られないことがある。このため、Ｘ線検出素子は、例えば、複数、例えば、３×３のサブピクセルを束ねて１つのＸ線検出素子としている。

Ｘ線検出器１５は、例えば、直接検出型の検出器である。Ｘ線検出器１５としては、例えば、半導体の両端に電極が取り付けられた半導体ダイオードが適用可能である。半導体に入射したＸ線光子は、電子・正孔対に変換される。１つのＸ線光子の入射により生成される電子・正孔対の数は、入射したＸ線光子のエネルギーに依存する。電子と正孔とは、半導体の両端に形成された一対の電極に各々引き寄せられる。一対の電極は、電子・正孔対の電荷に応じた波高値を有する電気パルスを発生する。一個の電気パルスは、入射したＸ線光子のエネルギーに応じた波高値を有する。Ｘ線光子は、物質の一例である。

ＤＡＳ１６は、例えば、制御装置１８からの制御信号に従って、Ｘ線検出器１５により検出されたＸ線光子のカウント数を示すカウントデータを複数のエネルギービンについて収集する。複数のエネルギービンに関するカウントデータは、Ｘ線検出器１５の応答特性に応じて変形された、Ｘ線検出器１５への入射Ｘ線に関するエネルギースペクトラムに対応する。ＤＡＳ１６は、デジタル信号に基づく検出データを制御装置１８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カウントデータ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。

図２は、第１実施形態に係るＤＡＳ１６の構成の一例を示す図である。ＤＡＳ１６は、Ｘ線検出素子の個数に応じたチャンネル数分の読出しチャンネルを備える。これら複数の読出しチャンネルは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit; ＡＳＩＣ）等の集積回路に並列的に実装されている。図２では、１読出しチャンネル分のＤＡＳ１６－１の構成のみを示している。

ＤＡＳ１６－１は、前置増幅回路６１と、波形整形回路６３と、複数の波高弁別回路６５と、複数の計数回路６７と、出力回路６９とを有する。前置増幅回路６１は、接続先のＸ線検出素子からの検出電気信号ＤＳ（電流信号）を増幅する。例えば、前置増幅回路６１は、接続先のＸ線検出素子からの電流信号を、当該電流信号の電荷量に比例した電圧値（波高値）を有する電圧信号に変換する。前置増幅回路６１には波形整形回路６３が接続されている。波形整形回路６３は、前置増幅回路６１からの電圧信号の波形を成形する。例えば、波形整形回路６３は、前置増幅回路６１からの電圧信号のパルス幅を縮小する。

波形整形回路６３にはエネルギー帯域（エネルギービン）の数に対応する複数の計数チャネルが接続されている。ｎ個のエネルギービンが設定されている場合、波形整形回路６３には、ｎ個の計数チャネルが設けられる。各計数チャネルは、波高弁別回路６５－ｎと、計数回路６７－ｎとを有する。

波高弁別回路６５－ｎの各々は、波形整形回路６３からの電圧信号の波高値であるＸ線検出素子により検出されたＸ線光子（Ｘ線フォトン）のエネルギーを弁別する。例えば、波高弁別回路６５－ｎは、比較回路６５３－ｎを有する。比較回路６５３－ｎの各々の一方の入力端子には、波形整形回路６３からの電圧信号が入力される。比較回路６５３－ｎの各々の他方の入力端子には、異なる閾値に対応する参照信号ＴＨ（参照電圧値）が、制御装置１８から供給される。例えば、エネルギービンｂｉｎ１のための比較回路６５３－１には、参照信号ＴＨ－１が供給され、エネルギービンｂｉｎ２のための比較回路６５３－２には、参照信号ＴＨ－２が供給され、エネルギービンｂｉｎｎのための比較回路６５３－ｎには、参照信号ＴＨ－ｎが供給される。参照信号ＴＨの各々は、上限参照値と下限参照値とを有している。比較回路６５３－ｎの各々は、波形整形回路６３からの電圧信号が、参照信号ＴＨの各々に対応するエネルギービンに対応する波高値を有している場合、電気パルス信号を出力する。例えば、比較回路６５３－１は、波形整形回路６３からの電圧信号の波高値がエネルギービンｂｉｎ１に対応する波高値である場合（参照信号ＴＨ－１とＴＨ－２との間にある場合）、電気パルス信号を出力する。一方、エネルギービンｂｉｎ１のための比較回路６５３－１は、波形整形回路６３からの電圧信号の波高値がエネルギービンｂｉｎ１に対応する波高値でない場合、電気パルス信号を出力しない。また、例えば、比較回路６５３－２は、波形整形回路６３からの電圧信号の波高値がエネルギービンｂｉｎ２に対応する波高値である場合（参照信号ＴＨ－２とＴＨ－３との間にある場合）、電気パルス信号を出力する。

計数回路６７－ｎは、ビューの切替周期に一致する読出し周期で、波高弁別回路６５－ｎからの電気パルス信号を計数する。例えば、計数回路６７－ｎには、制御装置１８から、各ビューの切替タイミングにトリガ信号ＴＳが供給される。トリガ信号ＴＳが供給されたことを契機として計数回路６７－ｎは、波高弁別回路６５－ｎから電気パルス信号が入力される毎に、内部メモリに記憶されているカウント数に１を加算する。次のトリガ信号が供給されたことを契機として計数回路６７－ｎは、内部メモリに蓄積されたカウント数のデータ（すなわち、カウントデータ）を読み出し、出力回路６９に供給する。また、計数回路６７－ｎは、トリガ信号ＴＳが供給される毎に内部メモリに蓄積されているカウント数を初期値に再設定する。このようにして計数回路６７－ｎは、ビュー毎にカウント数を計数する。

出力回路６９は、Ｘ線検出器１５に搭載されている複数の読出しチャンネル分の計数回路６７－ｎに接続されている。出力回路６９は、複数のエネルギービンの各々について、複数の読出しチャンネル分の計数回路６７－ｎからのカウントデータを統合してビュー毎の複数の読出しチャンネル分のカウントデータを生成する。各エネルギービンのカウントデータは、チャンネルとセグメント（列）とエネルギービンとにより規定されるカウント数のデータの集合である。各エネルギービンのカウントデータは、ビュー単位でコンソール装置４０に伝送される。ビュー単位のカウントデータをカウントデータセットＣＳと呼ぶ。

図１に戻り、回転フレーム１７は、Ｘ線管１１、ウェッジ１２、及びコリメータ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ＤＡＳ１６を支持する。ＤＡＳ１６が出力する検出データは、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（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、受信機によってコンソール装置４０に転送される。なお、回転フレーム１７から非回転部分への検出データの送信方法として、前述の光通信を用いた方法に限らず、非接触型の任意の送信方法を採用してよい。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等のプロセッサを有する処理回路を有する。制御装置１８は、架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースまたはコンソール装置４０からの入力信号を受け付けて、架台装置１０、寝台装置３０、及びＤＡＳ１６の動作を制御する。例えば、制御装置１８は、架台駆動装置１９を制御して、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に入力された傾斜角度（チルト角度）に基づいて、架台駆動装置１９を制御して、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、再構成機能５３などに提供する。また、制御装置１８は、ＤＡＳ１６のエネルギービン（参照信号ＴＨ）を制御する。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。

制御装置１８は、ＤＡＳ１６により出力される検出データを弁別して収集したり、収集した検出データをコンソール装置４０に出力したり記憶装置に格納したりする。図３は、第１実施形態に係る制御装置１８の構成の一部の一例を示す図である。図３では、制御装置１８のうち、ＤＡＳ１６を制御する機能に関する処理回路７０及びメモリ８０の構成を示している。

処理回路７０は、例えば、受付機能７１と、収集機能７２と、切替機能７３と、調整機能７４と、束ね機能７５と、集計機能７６と、出力機能７７とを備える。処理回路７０は、例えば、これらの構成要素は、例えば、ハードウェアプロセッサ（コンピュータ）がメモリ４１に格納されたプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。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（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。

受付機能７１は、架台装置１０に設けられた入力インターフェースまたはコンソール装置４０により送信される各種の情報を受け付ける。入力インターフェースまたはコンソール装置４０により送信される情報は、例えば、スキャン計画に関する情報、エネルギービンに関する各種の設定に関する情報、検出データを要求する検出データ要求情報を含む。受付機能７１は、例えば、受け付けた情報、例えばスキャン計画８１をメモリ８０に格納する。

収集機能７２は、物質、例えばＸ線光子のエネルギーに対応するデータである検出データを収集する。収集機能７２は、例えば、ＤＡＳ１６により出力される検出データを検出データとして収集する。収集機能７２は、収集した検出データ８２をメモリ８０に格納する。収集機能７２は、収集部の一例である。

切替機能７３は、データを収集する収集モードを第１モードと第２モードの間で切り替える。収集モードは、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１の動作モードと共通する。Ｘ線ＣＴ装置１の動作モードのうち、第１モードは、例えば、画像の精度よりもリアルタイム性（時間応答性）が要求されるＣＴ透視やリアルプレップなどで使用されるモードであり、出力機能７７によるリアルタイムでのデータの送信量が制限されるモードである。第２モードは、例えば、画像のリアルタイム性よりも精度が要求される術中などで使用されるモードであり、出力機能７７によるリアルタイムでのデータの送信量が制限されないか制限量が少ないモードである。なお、リアルタイムとは、時間が完全に一致する場合の他用途に応じて変動する遅れる時間分については、ずれが許容されるものである。収集機能７２は、例えば、第１モードのときに検出データ８２をメモリ８０に格納する。切替機能７３は、切替部の一例である。

収集モードの第１モードは、例えば、エネルギービンの数を少なく、例えば単数（１つ）のみ設定し、１つのエネルギービンが広い数値基準（波高値の範囲）のＸ線光子の数をカウントするモードである。第１モードで設定されるエネルギービンの数は、第２モードで設定されるエネルギービンの数より少なければよく複数でもよい。

収集モードの第２モードは、エネルギービンの数を多く設定し、狭い数値基準に細かく切り分けられたエネルギービンでＸ線光子の数をカウントするモードである。切替機能７３は、例えば、入力インターフェースまたはコンソール装置４０により送信されるモード設定情報またはスキャン計画に含まれるモード設定情報に基づいて収集モードを切り替えてよい。

調整機能７４は、切替機能７３により切り替えられる収集モードに基づいて、検出データを収集する際の検出データに対する条件を調整する。検出データに対する条件は、例えば、ＤＡＳ１６により検出される検出データを弁別するエネルギービンの数である。調整機能７４は、エネルギービンの数を収集モードに応じた数に調整する。調整機能７４は、調整部の一例である。

ＤＡＳ１６におけるエネルギービンの数は、例えば、検出の対象となるＸ線のエネルギー帯域及びその弁別性能等に基づいて定められ、例えば、理論上は１０以上などの多くの数（以下、第１最大値）に設定することができる。その一方、弁別性能を高めてエネルギービンを細かく設定したとしても、Ｘ線検出器１５における分解能が担保できない場合もあり、この場合には、細かいエネルギービンの設定の意義は小さくなる。このため、装置として臨床利用できるエネルギービンの数は、例えば、５や６（以下、第２最大値）といった数となることもある。

調整機能７４は、これらの第１最大値及び第２最大値の考えに基づき、例えば、第２モードにおけるエネルギービンの数を第２最大値に設定した場合に、第１モードでは、エネルギービンの数を第２最大値より少ない数に設定する。調整機能７４は、例えば、第２モードにおけるエネルギービンの数を第２最大値に設定した場合に、第１モードでは、エネルギービンの数を第２最大値より少ない数に設定するものでもよい。第１実施形態の第１モードは、エネルギービンは１つに設定されるので、第２モードで検出できるエネルギー帯域のＸ線光子の数をすべて１つのエネルギービンで計数するモードとなる。

調整機能７４は、例えば、検出データを弁別する際のエネルギーに関する数値基準を調整してエネルギービンの数を調整してよい。エネルギーに関する数値基準は、例えば、エネルギービンがデータを弁別する際の波高値の範囲である。数値基準は、第１モード及び第２モードのそれぞれに対して予め設定される。数値基準は、入力インターフェースまたはコンソール装置４０により送信される情報に基づいて変更（調整）可能であるようにしてもよい。

束ね機能７５は、複数のエネルギービンのうちのいくつかに弁別された検出データを束ねる。どのエネルギービンに弁別された検出データをまとめるかについては、例えば、入力インターフェースまたはコンソール装置４０により送信されるモード設定情報またはスキャン計画に含まれるモード設定情報に基づいて定められてよい。束ね機能７５は、束ね部の一例である。

集計機能７６は、束ね機能７５により束ねられた検出データを集計する。集計機能７６は、束ねられた検出データに応じたカウントデータを加算することにより、検出データを集計する。以下の説明において、束ね機能７５により検出データを束ねる処理及び束ね機能７５により束ねられた検出データを集計する処理をＤＡＳ後束ね処理という。集計機能７６は、集計部の一例である。

第１モードでエネルギービンが１つに設定されるときには、束ね機能７５による検出データの束ねが行われない。この場合、集計機能７６は、１つのエネルギービンに含まれるカウントデータをそのまま検出データの集計とする。以下の説明において、１つのエネルギービンに含まれるカウントデータをそのまま検出データの集計とする処理をＤＡＳ前束ね処理という。

なお、第１モードでエネルギービンが複数設定される場合には、ＤＡＳ前束ね処理は、ＤＡＳ後束ね処理と同様に、束ね機能７５により検出データを束ねる処理及び束ね機能７５により束ねられた検出データを集計する処理を含む。この場合、ＤＡＳ前束ね処理を行う際のエネルギービンの数は、ＤＡＳ後束ね処理を行う際のエネルギービンの数よりも少なく調整されている。

このため、ＤＡＳ前束ね処理で集計される検出データの数は、ＤＡＳ後前処理で集計される検出データの数よりも少なくなる。したがって、ＤＡＳ前束ね処理における制御装置１８の負担や制御装置１８からコンソール装置４０に送信されるデータの伝送量は、ＤＡＳ後束ね処理よりも少なく（軽く）なる。

切替機能７３が収集モードを切り替えることにより、集計機能７６がＤＡＳ前束ね処理とＤＡＳ後束ね処理を切り替えることから、実質的に、切替機能７３は、ＤＡＳ前束ね処理とＤＡＳ後束ね処理を切り替えることとなる。第１実施形態では、切替機能７３は、収集モードを切り替えることによりＤＡＳ前束ね処理とＤＡＳ後束ね処理を切り替えるが、収集モードを切り替える態様とは異なる態様でＤＡＳ前束ね処理とＤＡＳ後束ね処理を切り替えるようにしてもよい。

出力機能７７は、集計機能７６により集計された検出データをコンソール装置４０に伝送することにより出力する。出力機能７７は、例えば、集計機能７６により集計された検出データを出力した後、メモリ８０に格納された検出データを出力する。出力機能７７は、出力部の一例である。

処理回路７０に含まれる各機能は、架台装置１０内において、架台装置１０、寝台装置３０、及びＤＡＳ１６の動作を制御する制御装置１８からは独立した回路内に設けられていてもよい。例えば、処理回路７０に含まれる各機能は、ＤＡＳ１６に付随して設けられてもよい。

メモリ８０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８０は、コンソール装置４０により送信され、受付機能７１により受け付けられたスキャン計画８１、集計機能７６により集計された検出データ８２等を記憶する。メモリ８０に記憶されるスキャン計画８１は、コンソール装置４０によりスキャン計画が送信されるごとに更新される。メモリ８０に記憶される検出データ８２は、例えば、被検体のスキャンが終了した後、コンソール装置４０などの外部装置において画像のさらなる解析などが求められた場合に、外部装置などに送信される。メモリ８０は、バッファの一例である。

図１に戻り、架台駆動装置１９は、例えば、モータやアクチュエータを含む。架台駆動装置１９は、例えば、回転フレーム１７を回転させたり、架台装置１０をチルトさせたりする。架台駆動装置１９は、入力インターフェースに入力された傾斜角度（チルト角度）や、後述する補正用データ収集機能５７からの回転指示に基づいて、架台装置１０の回転フレーム１７を回転させる。

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とを備える。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、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。また、寝台駆動装置３２は、天板３３を鉛直方向（Ｙ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。

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、処理回路５０とを有する。第１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、検出データや投影データ、再構成画像データ、ＣＴ画像データ、被検体Ｐに関する情報、撮影条件、補正用データの収集条件等を記憶する。メモリ４１は、例えば、架台装置１０から伝送された複数のエネルギービンに関するカウントデータを記憶する。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。

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、処理回路によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、医師、技師等である操作者による各種操作を受け付けるＧＵＩ（Graphical User Interface）画像等を表示する。ディスプレイ４２は、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、有機ＥＬ（Electroluminescence）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。

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、設定されるモード（第１モードまたは第２モード）を指示するモード設定情報、スキャン計画の送信を指示するスキャン計画送信指示情報、検出データを要求する検出データ要求情報の入力操作を受け付ける。コンソール装置４０は、スキャン計画送信指示情報の入力操作を入力インターフェース４３が受け付けたときに、スキャン計画を制御装置１８に送信する。コンソール装置４０は、検出データ要求情報の入力操作を入力インターフェース４３が受け付けたときに、検出データ要求情報を制御装置１８に送信する。

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、ドラッグボール、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。

なお、本明細書において入力インターフェースはマウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。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、この電気信号を制御回路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の例に含まれる。

処理回路５０は、Ｘ線ＣＴ装置１の全体の動作や、架台装置１０の動作、寝台装置３０の動作、及び補正用データの収集のためのキャリブレーションの動作を制御する。処理回路５０は、例えば、システム制御機能５１、前処理機能５２、再構成機能５３、画像処理機能５４等を備える。

これらの構成要素は、例えば、ハードウェアプロセッサ（コンピュータ）がメモリ４１に格納されたプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。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（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。

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、或いは、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。

システム制御機能５１は、入力インターフェース４３が受け付け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、散乱線補正、ダークカウント補正等の前処理を施すことにより投影データを生成する。投影データは、カウントデータを含む。

再構成機能５３は、検出データ（カウントデータ）に基づいて被検体Ｐに関するフォトンカウンティング型ＣＴ画像を再構成する。図４は、第１実施形態に係る再構成機能５３の機能ブロックの一例を示す図である。再構成機能５３は、例えば、応答関数生成機能５３１と、Ｘ線吸収量算出機能５３２と、再構成処理機能５３３とを有する。応答関数生成機能５３１は、検出器応答特性を表す応答関数のデータを生成する。例えば、応答関数生成機能５３１は、複数の入射Ｘ線エネルギーを有する複数の単色Ｘ線に対する標準検出系の応答（すなわち、検出エネルギーおよび検出強度）を予測計算、実験、及び予測計算と実験との組み合わせにより計測し、検出エネルギーおよび検出強度の計測値に基づいて応答関数を生成する。また、応答関数生成機能５３１は、キャリブレーション等において収集された実測の計測値に基づいて応答関数のデータを生成してもよい。応答関数は、入射Ｘ線ごとの検出エネルギーとシステムの出力応答との関係を規定する。例えば、応答関数は、入射Ｘ線ごとの検出エネルギーと検出強度との関係を規定する。生成された応答関数のデータは、メモリ４１に記憶される。

Ｘ線吸収量算出機能５３２は、複数のエネルギービンに関するカウントデータ、被検体Ｐへの入射Ｘ線のエネルギースペクトラム、およびメモリ４１に記憶された応答関数に基づいて、複数の基底物質各々に関するＸ線吸収量を算出する。Ｘ線吸収量算出機能５３２は、応答関数を利用してカウントデータと被検体Ｐへの入射Ｘ線のエネルギースペクトラムとに基づいてＸ線吸収量を算出することにより、Ｘ線検出器１５およびＤＡＳ１６の応答特性の影響がないＸ線吸収量を算出することができる。このように基底物質毎にＸ線吸収量を得る処理は物質弁別とも呼ばれている。基底物質としては、カルシウム、石灰化、骨、脂肪、筋肉、空気、臓器、病変部、硬部組織、軟部組織、造影物質等のあらゆる物質に設定可能である。算出対象の基底物質の種類は、予め入力インターフェース４３を介して操作者等により決定されてよい。Ｘ線吸収量は、基底物質により吸収されるＸ線量を示す。例えば、Ｘ線吸収量は、Ｘ線減弱係数とＸ線透過経路長との組み合わせにより規定される。

再構成処理機能５３３は、Ｘ線吸収量算出機能５３２により算出された複数の基底物質各々に関するＸ線吸収量に基づいて、当該複数の基底物質のうちの画像化対象の基底物質の空間分布を表現するフォトンカウンティング型ＣＴ画像を再構成し、生成したＣＴ画像データをメモリ４１に記憶させる。画像化対象の基底物質は、１種類でも良いし複数種類でもよい。画像化対象の基底物質の種類は、入力インターフェース４３を介して操作者等により決定されてよい。

フォトンカウンティングＣＴ装置で得られるカウントデータを含む投影データには、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５３３は、例えば、特定のエネルギー成分の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５３３は、例えば、複数のエネルギー成分それぞれのＣＴ画像データを再構成することができる。さらに、再構成処理機能５３３は、例えば、各エネルギー成分の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。

図１に戻り、画像処理機能５４は、ＣＴ画像データに基づいてＣＴ画像を生成する。画像処理機能５４は、生成したＣＴ画像をディスプレイ４２に表示させる。画像処理機能５４は、被検体Ｐの対象臓器に流入する造影物質の流入状態に関する情報を取得する。画像処理機能５４は、生成した流入状態情報をディスプレイ４２に表示させる。

上記構成により、Ｘ線ＣＴ装置１は、ヘリカルスキャン、コンベンショナルスキャン、ステップアンドシュート等のスキャン態様で被検体Ｐのスキャンを行う。ヘリカルスキャンとは、天板３３を移動させながら回転フレーム１７を回転させて被検体Ｐをらせん状にスキャンする態様である。コンベンショナルスキャンとは、天板３３を静止させた状態で回転フレーム１７を回転させて被検体Ｐを円軌道でスキャンする態様である。ステップアンドシュートとは、天板３３の位置を一定間隔で移動させて、コンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行う態様である。

次に、第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１における処理について説明する。図５は、第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１における処理の一例を示すフローチャートである。第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１において、制御装置１８は、まず、メモリ８０に格納されたスキャン計画８１を実行する（ステップＳ１０１）。続いて、制御装置１８は、実行中のスキャン計画において、Ｘ線ＣＴ装置１の動作モードが第１モードであるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

Ｘ線ＣＴ装置１の動作モードが第１モードであると判定した場合、制御装置１８は、集計機能７６により、ＤＡＳ前束ね処理を行う（ステップＳ１０５）。集計機能７６によりＤＡＳ前束ね処理を行うにあたり、制御装置１８は、調整機能７４により、エネルギービンの数を１に調整し、数値基準を全波高値に調整する。ステップＳ１０３において、Ｘ線ＣＴ装置１の動作モードが第１モードでないと判定した場合、制御装置１８は、処理をステップＳ１０５に進める。

続いて、制御装置１８は、Ｘ線ＣＴ装置１の動作モードが第１モードから第２モードに切り替わり、切替機能７３により、収集モードが第１モードから第２モードに切り替えられたか否かを判定する（ステップＳ１０７）。切替機能７３により、収集モードが第１モードから第２モードに切り替えられたと判定した場合、制御装置１８は、集計機能７６により、ＤＡＳ後束ね処理を行う（ステップＳ１０９）。

集計機能７６によりＤＡＳ後束ね処理を行うにあたり、制御装置１８は、調整機能７４により、エネルギービンの数を予め定められた１よりも多い数に調整し、各エネルギービンにおける数値基準を示す波高値を調整する。集計機能７６によりＤＡＳ後束ね処理を行う際のエネルギービンの数は、例えば、調整機能７４により調整可能である最大のエネルギービンの数としてもよいし、最大のエネルギービンの数よりも少ないエネルギービンの数としてもよい。

エネルギービンの数が多くなると、出力機能７７により出力される検出データの数がその分多くなる。制御装置１８により伝送容量は限られているので、出力される検出データの数が多いと、その分伝送に時間を要することとなる。その結果、リアルタイム性を要求される処理では、要求されるリアルタイム性を維持できる範囲で例えば最大数となるエネルギービンの数を決定してよい。

エネルギービンにおける数値基準の調整は、どのように行ってもよい。例えば、調整されるエネルギービンの数に対応付けて、数値基準があらかじめ定められており、エネルギービンの数の調整が済むことにより、エネルギービンにおける数値基準の調整も済むようにしてもよい。こうして、制御装置１８は、図５に示す処理を終了する。

第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、ＤＡＳ後束ね処理を行うことができる。このため、リアルタイム性が要求されるときのデータの伝送量を少なくすることができる。また、第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、ＤＡＳ前束ね処理も行うことができ、ＤＡＳ前束ね処理とＤＡＳ後束ね処理を切り替えることができる。このため、エネルギーごとにＸ線光子の数をカウントする利点を十分に活用することもできる。

また、第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、検出データ８２をメモリ８０に格納することができる。このため、リアルタイム性を要求される状況下において、ＤＡＳ後束ね処理を行って検出データを送信する際に、収集した検出データをいったんメモリ８０に格納しておき、リアルタイム性の要求が少なくなったときに改めて検出データをコンソール装置４０やワークステーションなどに送信することができる。したがって、エネルギー情報を用いた解析を事後的に行うことができる。

また、第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、ＤＡＳ前束ね処理とＤＡＳ後束ね処理を行うことから、エネルギー情報を減らしたりエネルギー分解能を低下させたりしてデータ量を削減させることができる。したがって、第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、事後的な分析の自由度を不要するような場合に好適に用いることができる。

第１実施形態においては、第１モードではＤＡＳ前束ね処理を行い、第２モードでは、ＤＳ後束ね処理を行うが、第１モードにおけるエネルギービンの数が少なくなれば、第１モードにおいてもＤＡＳ後束処理（以下、簡易ＤＡＳ後束ね処理）を行ってもよい。例えば、エネルギービンとして、第１エネルギービン♯１～第４エネルギービン♯４が設定されているとする。また、リアルタイムでの伝送量の要求から、３ビン分に検出データを束ねる必要があるとする。

この場合、第１モードでは、例えば、簡易ＤＡＳ後束ね処理により、第２エネルギービン♯２と第３エネルギービン♯３に含まれる検出データを束ねてリアルタイム性を要求される処理で伝送するデータ量の削減を図ってよい。事後的な解析を行う際には、例えば、第２エネルギービン♯２と第３エネルギービン♯３の合計分の他、第１エネルギービン♯１及び第４エネルギービン♯４の検出データの合計３ビン分の検出データを伝送する。

このとき、事後的に検出データを伝送する場合には、第１モードのときに第１エネルギービン♯１及び第４エネルギービン♯４の検出データをメモリ８０に格納しておいてよい。そして、被検体のスキャンが終了し、リアルタイム性が要求されなくなった後に、ＤＡＳ後束ね処理を行い、コンソール装置４０やワークステーションに伝送してよい。

また、ＤＡＳ後束ね処理により束ねたコンソール装置４０に検出データを送信する場合には、すでに、第１エネルギービン♯１及び第４エネルギービン♯４の検出データは伝送済となっている。このため、ＤＡＳ後束ね処理では、例えば、束ねていない第２エネルギービン♯２と第３エネルギービン♯３を束ねて伝送するのみよく、これらの検出データを伝送することで、解析に用いる検出データをすべて伝送することができる。

また、リアルタイムでの伝送量の上限値が例えば、エネルギービンの３ビン分相当であるとすると、第１モードでは、エネルギービンを１ビン分、２ビン分にＤＡＳ前束ね処理してもよいし、２ビン分にＤＡＳ前束ね処理をしてもよい。この場合、リアルタイムでの伝送量時の上限値を超えないのであれば例えば、あえて１ビン分までＤＡＳ前束ね処理を行うことなく、３ビン分にＤＡＳ前束ね処理を行ってもよい。

その一方、例えば、ＤＡＳ前束ね処理により検出データを束ねる処理を実行したとしても、検出データの数が増えれば、その後の伝送（通信）や処理に時間を要することが想定される。そこで、Ｘ線ＣＴ装置１は、ＤＡＳ前束ね処理によりリアルタイム性を確保できるエネルギービンの数である場合には、全てのデータをリアルタイムで送信できる旨を操作者等の通知するようにしてもよい。また、リアルタイム性を超えるエネルギービンの数である場合には、一部のデータが事後的に送信される旨を操作者に通知してもよい。

また、スキャン計画に沿ったスキャンを開始する前に、エネルギービンの数が、リアルタイム性を確保できる数未満の数に設定された場合に、追加ビンを設けてもよい。追加ビンを設ける際には、自動的の追加ビンが設けられるようにしてもよいし、追加ビンを設ける要請を操作者に通知してもよい。追加ビンを設ける場合にも、閾値については維持できるようにしてよい。

〔第２実施形態〕
続いて、第２実施形態のＸ線ＣＴ装置１について説明する。第２実施形態のＸ線ＣＴ装置は、第１実施形態と比較して、積分型ＣＴ回路を備える点で主に異なる。以下の説明において、第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して、その説明を省略することがある。

図６は、第２実施形態に係る制御装置１８の構成の一部の一例を示す図である。第２実施形態に係る制御装置１８は、ＤＡＳ１６の機能も備えている。制御装置１８は、第１実施形態と同様に、処理回路７０及びメモリ８０を備える。処理回路７０は、入力回路９１と、収集回路９２と、積分回路９３と、調整回路９４と、を備える。

入力回路９１は、Ｘ線検出器１５により出力される電気信号を入力し、収集回路９２及び積分回路９３に出力する。収集回路９２は、いわゆるフォトンカウンティング型ＣＴ回路であり、第１実施形態で説明したＤＡＳ１６と同様の機能及び制御装置１８における収集機能７２と同等の機能を実現する。

積分回路９３は、いわゆる積分型ＣＴ回路であり、積分機能７８を実現する。積分機能７８は、積分部の一例である。積分機能７８は、Ｘ線検出器１５により出力される電気信号が示すＸ線光子のエネルギーを積分した積分データを算出し、検出データとして生成する。調整回路９４は、第１実施形態における受付機能７１、切替機能７３、調整機能７４、束ね機能７５、集計機能７６、及び出力機能７７を実現される。

このうち、切替機能７３は、データの収集を行う収集モードを第１モードと第２モードの他、エネルギー積分検出モード（Energy Integrating Detector、以下、ＥＩＤモード）との間で切り替える。ＥＩＤモードは、例えば、第１モードと同様、画像の精度よりもリアルタイム性（時間応答性）が要求されるモードであるが、第１モードよりも検出されるエネルギーの検出強度が高いデータが求められるモードである。ＥＩＤモードは、例えば、術中において、リアルタイム性が高い処理が行われているときに設定される動作モード（収集モード）である。集計機能７６は、後述する積分型ＣＴ回路において蓄積された電圧信号（積分データ）に関する値（以下、ＣＴ値）を含む検出データを生成する。ＥＩＤモードは、第３モードの一例である。

図７は、第２実施形態に係る処理回路９０の構成の一部の一例を示す図である。処理回路９０（処理回路７０の一部）は、例えば、プリアンプ９０ａと、コンデンサ９０ｃと、アンプ９０ｄと、アンプ９０ｅと、整形器９０ｆと、ＤＡＣ９０ｇと、ＤＡＣ９０ｈと、コンパレータ９０ｉと、コンパレータ９０ｊと、カウンタ９０ｋと、カウンタ９０ｌと、アンプ９０ｎと、コンデンサ９０ｏと、スイッチ９０ｐと、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）９０ｑとを有する。

ここで、処理回路９０においては、アンプ９０ｅが入力回路９１に相当し、整形器９０ｆ、ＤＡＣ９０ｇ、ＤＡＣ９０ｈ、コンパレータ９０ｉ、コンパレータ９０ｊ 、カウンタ９０ｋ及びカウンタ９０ｌが収集回路９２に相当し、アンプ９０ｎ、コンデンサ９０ｏ、スイッチ９０ｐ及びＡＤＣ９０ｑが積分回路９３に相当する。

プリアンプ９０ａとコンデンサ９０ｃは、Ｘ線検出器１５によって出力され、処理回路９０に入力（Input）された信号（電荷パルス）によって発生するパルスを増幅する。アンプ９０ｄは、制御されるゲイン（Adjustable gain）に応じて、電圧パルスを増幅する。なお、制御されるゲインは、入力インターフェースやコンソール装置４０を介した操作者による操作により任意に設定（調整）される。例えば、操作者は、検出器の特性のばらつきや、撮像モードに応じて適宜設定することができる。

入力回路９１に相当するアンプ９０ｅは、収集回路９２に相当する回路（フォトンカウンティング型ＣＴ回路）、及び、積分回路９３に相当する回路（積分型ＣＴ回路）にそれぞれ電流パルスを出力する。例えば、アンプ９０ｅは、カレントミラー回路、又は、カレントコンベア回路を備え、入力された電流パルスを複製して、フォトンカウンティング型ＣＴ回路、及び、積分型ＣＴ回路にそれぞれ電流パルスを出力する。すなわち、アンプ９０ｅは、フォトンカウンティング型ＣＴ回路、及び、積分型ＣＴ回路にそれぞれ同一の電流パルスを出力する。

ここで、アンプ９０ｅは、フォトンカウンティング型ＣＴ回路（収集回路９２に相当する回路）、及び、積分型ＣＴ回路（積分回路９３に相当する回路）に対してそれぞれウェイトをかけた電流パルスを出力することができる。例えば、検出器を構成する光センサがアバランシェフォトダイオードや、シリコンフォトマルチプライヤなどの場合、センサ内部に信号増幅機構を有するため、そのまま積分型ＣＴ回路に出力すると積分型ＣＴ回路が飽和する。そこで、アンプ９０ｅは、積分型ＣＴ回路に出力する信号を小さくするようにウェイトをかける。すなわち、アンプ９０ｅは、フォトンカウンティング型ＣＴ回路に出力する信号に対するウェイトを「１」とすると、積分型ＣＴ回路に出力する信号に対して「１」未満のウェイトをかけることで、積分型ＣＴ回路に出力する信号を小さくする。なお、同一の電流パルスを出力する場合、アンプ９０ｅは、フォトンカウンティング型ＣＴ回路及び積分型ＣＴ回路に出力する電流パルスそれぞれに対してウェイト「１」をかける。

以下、フォトンカウンティング型ＣＴ回路について説明する。整形器９０ｆは、アンプ９０ｅによって出力された電圧パルスの波形を整形してコンパレータ９０ｉ及びコンパレータ９０ｊに出力する。ＤＡＣ９０ｇ及びＤＡＣ９０ｈは、制御される閾値をアナログ信号に変換してコンパレータ９０ｉ及びコンパレータ９０ｊにそれぞれ出力する。なお、制御される閾値は、入力インターフェースやコンソール装置４０を介した操作者による操作により任意にレベル調整される（Adjustable level）。

コンパレータ９０ｉ及びコンパレータ９０ｊは、ＤＡＣ９０ｇ及びＤＡＣ９０ｈから入力された閾値と、整形器９０ｆから入力された電圧パルスとを比較して電圧パルスの強度が閾値を超えている場合に、後段のカウンタに電気信号を出力する。カウンタ９０ｋ及びカウンタ９０ｌは、コンパレータ９０ｉ及びコンパレータ９０ｊから出力された電気信号をそれぞれカウントし、カウントした計数値をコンソール装置４０に出力する。ここで、カウンタ９０ｋ及びカウンタ９０ｌは、入力されるトリガ信号（Trigger）に基づいて、カウント（計数）、計数値の出力（Output1）、計数値のリセットを行う。例えば、カウンタ９０ｋ及びカウンタ９０ｌは、ビューごとにトリガ信号を出力して、回転フレーム１７の回転と同期して計数データを出力するようにして制御する。

なお、処理回路７０では、ＤＡＣ、コンパレータ及びカウンタがそれぞれ２つずつ備えられ、２つのエネルギー帯（エネルギーウィンド）の計数データを収集する場合について示しているが、実施形態はこれに限定されるものではなく、ＤＡＣ、コンパレータ及びカウンタがそれぞれ３つ以上ずつ備えられ、３つ以上のエネルギー帯（エネルギーウィンド）の計数データを収集する場合であってもよい。

次に、積分型ＣＴ回路について説明する。アンプ９０ｎとコンデンサ９０ｏは、アンプ９０ｅによって出力された電圧パルスを増幅する。コンデンサ９０ｏは、アンプ９０ｅにより増幅された電流パルスを蓄積し、スイッチ９０ｐによるＯＮ・ＯＦＦの切り替えに応じて蓄積した電圧信号（積分データ）をＡＤＣ９０ｑに出力する。

スイッチ９０ｐは、トリガ信号（Trigger）に基づいて、ＯＮ・ＯＦＦを切り替えることで、コンデンサ９０ｏによる積分データの出力を制御する。ＡＤＣ９０ｑは、受信した電圧信号（積分データ）をデジタル形式の電気信号に変換して出力する（Output2）。なお、ここでは、処理回路９０内（積分回路９３内）にＡＤＣ９０ｑが備えられる場合について示したが、これに限定されるものではなく、例えば、ＡＤＣ９０ｑは、処理回路９０の外にえられてもよい。

処理回路７０においては、Ｘ線検出器１５におけるＸ線検出素子（画素）ごとに収集回路９２が接続され、フォトンカウンティング型の計数データ及び積分型の積分データが収集される。そして、処理回路７０は、出力機能７７により、収集した計数データ及び積分データをコンソール装置４０に出力（送信）する。

第２実施形態では、処理回路７０は、収集回路９２及び積分回路９３を並列に構成する例にとして説明した。これに対して、処理回路７０は、収集回路９２の前段に積分回路９３を配置して直列に構成するようにしてもよい。

次に、第２実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１における処理について説明する。図８は、第２実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１における処理の一例を示すフローチャートである。第２実施形態のＸ線ＣＴ装置１において、続いて、制御装置１８は、まず、メモリ８０に格納されたスキャン計画８１を実行する（ステップＳ２０１）。

続いて、制御装置１８は、実行中のスキャン計画において、Ｘ線ＣＴ装置１の動作モードがＥＩＤモードであるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。Ｘ線ＣＴ装置１の動作モードがＥＩＤモードであると判定した場合、切替機能７３は収集モードをＥＩＤモードに切り替え、積分回路９３は、ＥＩＤ処理を行う（ステップＳ２０５）。ＥＩＤ処理では、積分回路９３は、積分データを生成する。出力機能７７は、積分回路９３により生成された積分データをコンソール装置４０に出力（送信）する。このように、出力機能７７は、集計機能７６により集計された検出データを出力した後、メモリ８０に格納された検出データを出力する。ステップＳ２０３において、Ｘ線ＣＴ装置１の動作モードがＥＩＤモードでないと判定した場合、制御装置１８は、処理をステップＳ２０７に進める。

続いて、制御装置１８は、現在の収集モードが第１モードであるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。現在の収集モードが第１モードであると判定した場合、制御装置１８は、第１実施形態と同様にして、集計機能７６により、ＤＡＳ前束ね処理を行う（ステップＳ２０９）。

続いて、制御装置１８は、現在の収集モードが第２モードであるか否かを判定する（ステップＳ２１１）。現在の収集モードが第２モードであると判定した場合、制御装置１８は、第１実施形態と同様にして、集計機能７６により、ＤＡＳ後束ね処理を行う（ステップＳ２１３）。

現在の収集モードが第２モードでなく、スキャン計画による被検体のスキャンが終了していると判定した場合、コンソール装置４０により検出データ要求情報が送信されることによる検出データ要求があったか否かを判定する（ステップＳ２１５）。検出データ要求情報があったと判定した場合、出力機能７７は、メモリ８０に格納された検出データをコンソール装置４０に出力（送信）して、図８に示す処理を終了する。検出データ要求情報がなかったと判定した場合、制御装置１８は、図８に示す処理を終了する。

第２実施形態のＸ線ＣＴ装置は、第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１と同様の作用効果奏する。さらに、第２実施形態のＸ線ＣＴ装置は、収集回路９２（フォトンカウンティング型ＣＴ回路）のほか、積分回路９３（積分型ＣＴ回路）を備えている。このため、種々の要求に応じた態様で被検体をスキャンすることができる。

例えば、ＥＩＤモードで被検体をスキャンする場合、第１モードや第２モード（以下、ＰＣＤモード）で被検体をスキャンする場合に比べてノイズの影響が大きくなることから、Ｘ線の線量値が大きくなる傾向にある。例えば、被検体を検査する際に、過去のＣＴ画像と新たに撮像したＣＴ画像を比較することがあり、第２実施形態のＸ線ＣＴ装置のように、ＰＣＤモードでもスキャンが可能である場合でも、ＥＩＤモードでのスキャンが要求されることがある。

このような場合、第２実施形態のＸ線ＣＴ装置では、過去のＣＴ画像との比較に使用するＣＴ画像を再構成する際に被検体をスキャンするときには、Ｘ線の線量値が比較的大きくなるＥＩＤモードとするが、その他のＣＴ画像を撮像する場合に、Ｘ線の線量値が低いＰＣＤモードとすることができる。したがって、過去のＣＴ画像との比較するためのＣＴ画像を容易に再構成することができるとともに、被検体の被曝量を全体的に少なくすることができる。収集モード（ＥＩＤモード）の指定は、スキャン計画に基づいて行われるほか、操作者により入力インターフェースを介した操作等により、操作者の意思に応じて行われてもよい。

なお、ＥＩＤモードにおける検出データのデータ量は、ＰＣＤモードにおけるエネルギービンの１ビン分のデータ量と略同等ととなり、例えば、第２モードにおける検出データよりもデータ量が少なくなる。さらに、ＥＩＤモードにおけるノイズは、ＰＣＤモードにおけるノイズよりも大きくなる傾向がある。このため、ＥＩＤモードは、例えば、過去のＣＴ画像との比較に使用するＣＴ画像を再構成する際に使用し、他のＣＴ画像は、ＰＣＤモードにより再構成するのが好適である。

また、集計機能７６は、ＥＩＤモードでは、ＣＴ値を含む検出データを生成し、コンソール装置４０の処理回路５０における再構成機能５３は、ＣＴ値に基づいて画像を再構成する。その一方、集計機能７６は、第１モードでは、たとえば１つのエネルギービンに収集されたＸ線光子の数が集計される。集計機能７６により集計される検出データには、第１モードで収集されたＸ線光子の数とそのエネルギービンに設定された波高値の範囲により求められる代表値（中央値、平均値等）のデータが含まれる。

コンソール装置４０の処理回路５０における再構成機能５３は、検出機能に含まれるＸ線光子の数と代表値を乗じることにより、画像を再構成する際の指標となる値（以下、ＣＴ相当値）を算出し、ＣＴ相当値に基づいて画像を再構成する。このため、ＥＩＤモードの際に再構成される画像と、第１モードの際に再構成される画像は、近似するが、常に同一となるものではない。このため、例えば過去のＣＴ画像との比較に使用するＣＴ画像を再構成するにあたり、第１モードで再構成された画像を利用することもできるが、ＥＩＤモードにより再構成された画像の方が、比較対象としての精度が高くなる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、物質のエネルギーに対応するデータを収集する収集部と、前記データを収集する際の前記データに対する条件を調整する調整部と、複数の前記エネルギービンのうちのいくつかに弁別された前記データを束ねる束ね部と、前記収集部により収集された前記データ及び前記束ね部により束ねられた前記データを集計する集計部と、前記集計部による集計を、前記収集部により収集された前記データの集計と前記束ね部により束ねられた前記データの集計との間で切り替える切替部と、を持つことにより、データの伝送量を少なくすることができる。

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…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…ＤＡＳ
１７…回転フレーム
１８…制御装置
１９…架台駆動装置
３０…寝台装置
３１…基台
３２…寝台駆動装置
３３…天板
３４…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
５０…処理回路
５１…システム制御機能
５２…前処理機能
５３…再構成機能
５４…画像処理機能
５７…補正用データ収集機能
６１…前置増幅回路
６３…波形整形回路
６５…波高弁別回路
６７…計数回路
６９…出力回路
７０…処理回路
７１…受付機能
７２…収集機能
７３…切替機能
７４…調整機能
７５…束ね機能
７６…集計機能
７７…出力機能
７８…積分機能
８０…メモリ
８１…スキャン計画
８２…検出データ
９０…処理回路
９１…入力回路
９２…収集回路
９３…積分回路
９４…調整回路
５３１…応答関数生成機能
５３２…Ｘ線吸収量算出機能
５３３…再構成処理機能
Ｐ…被検体

Claims (12)

1. 物質のエネルギーに対応するデータを収集する収集部と、
   前記データを収集する際の前記データに対する条件を調整する調整部と、
   複数のエネルギービンのうちのいくつかに弁別された前記データを束ねる束ね部と、
   前記収集部により収集された前記データ及び前記束ね部により束ねられた前記データを集計する集計部と、
   前記集計部による集計を、前記収集部により収集された前記データの集計と前記束ね部により束ねられた前記データの集計との間で切り替える切替部と、を備える、
   Ｘ線ＣＴ装置。
2. 前記調整部は、前記エネルギービンの数または前記エネルギービンに前記データを弁別する際の前記エネルギーに関する数値基準のうち少なくともいずれかを調整する、
   請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記データを収集する収集モードとして第１モードと第２モードが設定されており、
   前記調整部は、第１モードのときに、第２モードのときよりも前記エネルギービンの数を少なく調整する、
   請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記調整部は、第１モードのときに、前記エネルギービンの数を１つに調整する、
   請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記集計部により集計された前記データを出力する出力部と、
   前記収集部により収集された前記データが格納されるバッファと、を更に備える、
   請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記収集部は、第２モードよりも前記エネルギービンの数が少なく調整された第１モードのときに、収集した前記データを前記バッファに格納する、
   請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記出力部は、前記集計部により集計されたデータを出力した後、
   前記バッファに格納された前記データを出力する、
   請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記切替部は、更に、前記収集モードを前記第１モードと前記第２モードの間で切り替える、
   請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記収集部により収集された前記物質のエネルギーを積分した積分データを算出する積分部を更に備える、
   請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
10. 第３モードのときに、前記収集部により収集された前記物質のエネルギーを積分した積分データを算出する積分部を更に備え、
    前記切替部は、第１モードと、前記第１モードよりも前記エネルギービンの数が多く調整された第２モードと、前記第３モードとを切り替える、
    請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置。
11. コンピュータが、
    物質のエネルギーに対応するデータを収集し、
    前記データを収集する際の前記データに対する条件を調整し、
    複数のエネルギービンのうちのいくつかに弁別された前記データをまとめて束ね、
    収集された前記データ及び束ねられた前記データを集計し、
    集計を、収集された前記データの集計と束ねられた前記データの集計との間で切り替える、
    データ処理方法。
12. コンピュータに、
    物質のエネルギーに対応するデータを収集し、
    前記データを収集する際の前記データに対する条件を調整し、
    複数のエネルギービンのうちのいくつかに弁別された前記データをまとめて束ね、
    収集された前記データ及び束ねられた前記データを集計し、
    集計を、収集された前記データの集計と束ねられた前記データの集計との間で切り替える、ことを行わせる、
    プログラム。

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