JP4194128B2

JP4194128B2 - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP4194128B2
Application number: JP06359898A
Authority: JP
Inventors: 克行田口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2018-03-13
Also published as: JPH11253432A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に係り、特に、２次元状に配列された検出器を有し、被検体の複数スライスの画像を再構成するＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（１）シングルスライスＣＴ
近年、Ｘ線ＣＴ装置は、図１３（ａ）に示すように、扇状のＸ線ビーム（ファンビーム）を発生するＸ線焦点１０１と、ファン状あるいは直線状に多数のチャンネル、例えば１０００チャンネルの検出素子を１列に並べた検出器１０３とを有するシングルスライスＣＴが主流である。
【０００３】
このＸ線焦点１０１と検出器１０３とを被検体の周囲に回転させ、被検体を通過したＸ線強度のデータ（投影データと称する）を収集する。１回転で例えば１０００回投影データを収集し、このデータに基づいて画像再構成する。
【０００４】
（２）マルチスライスＣＴ
一方、高精細に広範囲を高速に撮影したいという要求から、図１３（ｂ）に示すように、検出器が１列ではなく、被検体の体軸方向にも複数列、例えば、２列、４列、あるいは１００列配列された２次元検出器アレイ１０５を有するマルチスライスＣＴも提案されている。
【０００５】
この２次元検出器アレイ１０５を用いて、１スキャン動作で複数スライス分の投影データをデータ収集し、複数の断層画像（ボリュームデータ）を得ることができる。
【０００６】
（３）検出器（検出素子）の構成
また、データ収集系は、検出器（以下、検出素子と称する。）とデータ収集装置（ＤＡＳ）で構成されており、図１４に示すように、各検出素子１１０は、Ｘ線を光に変換するシンチレータ１１１と、このシンチレータ１１１で得られた光を電荷に変換するフォトダイオード１１３とで構成される。そして、ＤＡＳ１１５は、フォトダイオード１１３で得られた電荷を蓄積し、Ａ／Ｄ変換によりディジタルデータに変換する。
【０００７】
また、シングルスライスＣＴにおいては、チャンネル方向に素子間でＸ線、または光、または、電荷の流出入によるクロストークが発生する。このクロストークの割合を示すためのクロストーク率は、素子のアライメントなど、さまざまな変動要因の影響で素子毎にばらつく。しかし、Ｘ線焦点の移動時にコリメータの陰の影響を除去するため、不感領域があるので、変動要因の影響が弱められる。このため、実際にはチャンネル方向のクロストーク率のバラツキは小さい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マルチスライスＣＴにおいては、スライス方向（体軸方向、列方向）にも素子間でクロストークが発生する。例えば、図１５に示すように、ｎチャンネルの検出素子がスライス方向に６列配列された２次元検出器アレイにおいて、例えば、１列の検出素子から２列の検出素子に矢印で示すようにクロストークが発生する。同様に、他の列の検出素子もスライス方向においてクロストークが発生する。このため、スライスプロファイルが劣化してしまう。
【０００９】
また、マルチスライスＣＴでは、スライス方向に対しては、不感領域が小さいので、変動要因の影響が強く出て、スライス方向の素子間のクロストーク率のバラツキが大きい。例えば、１列目のｊチャンネルから２列目のｊチャンネルへのクロストーク率が１０％となり、１列目の（ｊ＋１）チャンネルから２列目の（ｊ＋１）チャンネルへのクロストーク率が０％となることがある。すなわち、クロストーク率がチャンネルによって異なるので、パーシャルボリューム効果によるリングが発生する。
【００１０】
本発明は、パーシャルリングを解消し、且つスライスプロファイルの劣化を防止することのできるＸ線ＣＴ装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために以下の構成とした。本発明は、被検体に向けて多方向からＸ線を曝射するＸ線源と、多チャンネルの検出素子を有し且つ各チャンネル毎に被検体のスライス方向に複数の検出素子列が配列され、被検体を透過した透過Ｘ線を検出する検出手段と、この検出手段で検出された検出出力に基づく被検体の複数スライスの投影データを収集する収集手段と、この収集手段で収集された複数スライスの投影データに基づき被検体の複数スライスの画像を再構成する再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、前記収集手段で収集された複数スライスの投影データに対して前記スライス方向の前記複数の検出素子列の各検出素子間における検出出力の流出入によるクロストークを補正する補正手段を備え、前記補正手段は、前記Ｘ線源がスライス方向に対して細く絞ったＸ線を前記複数の検出素子列の各列に順番に照射していくときに前記収集手段で収集されたデータに基づきスライス方向のクロストークプロファイルを測定する測定手段と、この測定手段で測定されたクロストークプロファイルに基づきクロストーク行列を算出する算出手段と、この算出手段で算出されたクロストーク行列を用いて前記収集手段で収集された実際の複数スライスの投影データに対して前記クロストークを補正する補正実行手段とを備え、前記算出手段は、前記クロストークプロファイルに基づき、前記複数の検出素子列の内の前記画像の再構成利用列数に２を加算して得られた列数をＮとした場合にＮ×Ｎ行列を前記クロストーク行列として算出し、前記補正実行手段は、前記Ｎ×Ｎ行列によるクロストーク行列を用いて前記クロストークを補正し、前記補正手段は、前記収集手段が前記複数の検出素子列の内の前記画像の再構成利用列数分の投影データを収集する場合に、収集された再構成利用列数分の投影データから収集されていない投影データを推定する推定手段を備え、前記補正実行手段は、前記クロストーク補正行列を用いて収集された再構成利用列数分の投影データと前記推定手段で推定された投影データに対して前記クロストークを補正することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、補正手段が収集手段で収集された複数スライスの投影データに対してスライス方向の複数の検出素子列の各検出素子間における検出出力の流出入によるクロストークを補正するので、パーシャルリングを解消することができるとともに、スライスプロファイルの劣化を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＸ線ＣＴ装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の概略構成を示すシステム構成図である。図１において、第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置１０は、システム制御部１１、操作部１２、架台・寝台制御部１３、寝台移動部１５、Ｘ線制御装置１７、高電圧発生装置１９、Ｘ線ビーム発生源２１、検出器２３、回転架台２５、データ収集部２７、収集データ記憶装置２９、クロストーク補正部３１、画像再構成部４５、表示部４７を有している。
【００１７】
このＸ線ＣＴ装置１０は、Ｘ線ビーム発生源２１を被検体の回りに回転させながらＸ線ビームを曝射させるとともに、被検体を体軸方向に移動させて、被検体を螺旋状にスキャンする（ヘリカルスキャン）ものである。
【００１８】
システム制御部１１は、図示しない入力装置を用いて入力されたスライス厚、回転速度等のヘリカルスキャン条件の内、回転速度とスライス厚とファン角等を架台・寝台制御信号として架台・寝台制御部１３に対して出力する。システム制御部１１は、Ｘ線ビーム発生を制御するＸ線ビーム発生制御信号をＸ線制御装置１７に対して出力する。
【００１９】
システム制御部１１は、Ｘ線ビームの検出のタイミングを示す検出制御信号をデータ収集部２７に対して出力する。システム制御部１１は、データ収集のためのデータ収集制御信号をデータ収集部２７に対して出力する。さらに、システム制御部１１は、検出器２３のスライス方向のクロストークを補正するためのタイミングを示す補正制御信号をクロストーク補正部３１に対して出力する。操作部１２は、各種のデータを入力する。
【００２０】
架台・寝台制御部１３は、システム制御部１１により出力された架台、寝台制御信号に基づき回転架台２５を回転させると共に、寝台移動信号を寝台移動部１５に対して出力する。
【００２１】
寝台移動部１５は、架台・寝台制御部１３により出力された寝台移動信号に基づき、回転架台２５の１回転当たりの寝台１５ａの移動量を求め、この移動量で寝台１５ａを移動させる。この寝台１５ａはスライス方向に移動するようになっている。
【００２２】
Ｘ線制御装置１７は、システム制御部１１により出力されたＸ線ビーム発生制御信号に基づき、高電圧発生装置１９による高電圧発生のタイミングを制御する。高電圧発生装置１９は、Ｘ線ビームを曝射させるための高電圧をＸ線制御部１７からの制御信号に従ってＸ線ビーム発生源２１に供給する。
【００２３】
Ｘ線ビーム発生源２１は、高電圧発生装置１９から供給された高電圧によってスライス方向に厚みを持った扇状のＸ線ビームを被検体に向けて多方向から曝射する。検出器２３は、Ｘ線ビーム発生源２１から曝射され、被検体を透過したＸ線ビームを検出する。
【００２４】
検出器２３は、図１３（ｂ）に示すように、多チャンネルの検出素子を有し且つスライス方向に複数配列された２次元検出器アレイからなる。また、各列については、従来のシングルスライスＣＴ用検出器と同様に１，０００チャンネル程度の検出器がＸ線ビーム発生源２１の焦点を中心として円弧状に配置される。
【００２５】
回転架台２５は、Ｘ線ビーム発生源２１と検出器２３とを保持する。また、回転架台２５は、図示しない架台回転機構により、Ｘ線ビーム発生源２１と検出器２３との中間点を通る回転軸を中心にして回転される。
【００２６】
これにより、Ｘ線ビーム発生源２１と検出器２３との対向配置を保ちながら、Ｘ線ビーム発生源２１及び検出器２３が被検体の周囲を回転するので、被検体の複数スライス分の画像の再構成に要する被検体に関する多方向の投影データを収集できる。
【００２７】
このタイプのＣＴは、いわゆる第３世代（Ｒ／Ｒ方式）と称される。なお、回転架台２５としては、このタイプに限定されず、３６０°にわたって検出器が被検体の周囲に配列され、Ｘ線ビーム発生源２１のみが回転するいわゆる第４世代（Ｒ／Ｓ方式）であってもよい。また、検出器に加えてＸ線ビーム発生源２１も３６０°にわたって被検体の周囲に配置されるいわゆる第５世代（Ｓ／Ｓ方式）であってもよい。
【００２８】
データ収集部２７は、システム制御部１１により出力されたデータ収集制御信号に基づき、検出器２３の各検出器からの出力電流を増幅した後、デジタルデータに変換することによりＸ線パス毎のＸ線透過率に反映した投影データを収集し出力する。収集データ記憶装置２９は、データ収集部２７によって収集された複数スライス分の投影データを記憶する。
【００２９】
クロストーク補正部３１は、収集データ記憶装置２９に記憶された複数スライス分の投影データによる２次元データ基づき、検出器２３のスライス方向（列方向）のクロストークに対してクロストーク補正処理を施す。なお、チャンネル方向のクロストークはリングにならないので無視する。
【００３０】
画像再構成部４５は、クロストーク補正部３１で補正された複数スライス分の投影データに基づいて被検体の複数の断層画像（複数スライス像）を再構成する。表示部４７は、画像再構成部４５により再構成された被検体の複数の断層画像を図示しないモニタ上に表示する。
【００３１】
次に、クロストーク補正部３１の詳細な構成を説明する。第１の実施の形態のクロストーク補正部３１は、６×６行列とこの行列の逆行列とによりスライス方向のクロストークを補正することを特徴とする。クロストーク補正部３１は、プロファイル測定部３５、補正行列算出部３７、補正実行部３９を有する。
【００３２】
プロファイル測定部３５は、同一チャンネルにおいて、複数列の検出器２３のｍ列の検出素子のデータがｍ列以外の検出素子に入射することにより発生するクロストーク量／クロストークの割合を測定する。
【００３３】
プロファイル測定部３５は、被検体を寝台１５ａに乗せていない状態で、Ｘ線ビーム発生源２１が検出器２３のスライス方向に対して細く絞ったＸ線ビームを各列に順番に照射していくときにデータ収集部２７で収集されたデータを収集データ記憶装置２９を介して入力し、収集されたデータに基づきスライス方向のクロストークプロファイルを測定する。
【００３４】
補正行列算出部３７は、プロファイル測定部３５で測定されたクロストークプロファイルに基づき６×６行列をクロストーク行列として算出し、算出されたクロストーク行列の逆行列をクロストーク補正行列として算出する。
【００３５】
補正実行部３９は、検出器２３のスライス方向に対して６列に対応するＸ線ビームを照射したときにデータ収集部２７で収集された６列の実際のデータを収集データ記憶装置２９を介して入力し、補正行列算出部３７で算出されたクロストーク補正行列を用いて６列の実際のデータに対してクロストーク補正を施し、真のデータを求める。すなわち、逆行列を作成して、検出素子のフォトダイオード出力から真の入射量を推定する。
【００３６】
次に、このように構成された第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の動作を図面を参照して説明する。図２は、検出器のスライス方向に対して細く絞ったＸ線ビームを各列毎に順番に照射していく様子を示す図である。図３は、スライス方向のクロストークプロファイルを示す図である。図４は、第１の実施の形態のクロストーク補正処理を示すフローチャートである。
【００３７】
まず、検出器２３のスライス方向のクロストーク補正に先立って、事前処理としてクロストーク補正行列の算出を説明する。最初に、Ｘ線ビーム発生源２１は、細く絞ったＸ線ビームを発生し、被検体を寝台１５ａに乗せていない状態で、検出器２３のスライス方向に対して細く絞ったＸ線ビームを各列毎に順番に照射していく（ステップＳ１１）。
【００３８】
図２に示すように、検出素子がチャンネル方向にｎチャンネルあり、且つスライス方向に６列配列されている２次元検出器２３に対して、細く絞ったＸ線ビーム（図２では、Ｘ線ビームが照射されたＸ線照射領域を斜線部分で示した。）を第１列から第６列まで順番に照射していく。
【００３９】
そして、データ収集部２７は、そのときのクロストークデータを収集して収集データ記憶装置２９を介してプロファイル測定部３５に出力する。プロファイル測定部３５は、検出器２３のスライス方向に対して細く絞ったＸ線ビームを各列毎に順番に照射していったときに、データ収集部２７で収集されたクロストークデータに基づくスライス方向のクロストークプロファイルを測定する（ステップＳ１３）。
【００４０】
図３に示すクロストークプロファイルでは、縦軸が検出器２３の第１列から第６列までの各列におけるＸ線照射位置を示し、横軸が出力を示している。例えば、図２に示すように検出器２３の第２列に細く絞ったＸ線ビーム（斜線部分）が照射された場合には、第２列の検出素子から出力Ｄ₂₂が得られるとともに、第１列の検出素子から出力Ｄ₂₁が得られ、且つ第３列の検出素子から出力Ｄ₂₃が得られる。
【００４１】
この場合、第１列の検出素子からの出力Ｄ₂₁、及び第３列の検出素子からの出力Ｄ₂₃は、第２列からのクロストーク量であり、このクロストーク量が測定される。
【００４２】
また、第２列と同様に他の列においても、他の列の検出素子の出力が他の列以外の検出素子に入射することにより発生するクロストーク量／クロストークの割合が測定される。
【００４３】
次に、補正行列算出部３７は、プロファイル測定部３５で測定されたクロストークプロファイルに基づき６×６行列をクロストーク行列として算出する（ステップＳ１５）。
【００４４】
ここで、クロストークが無い場合の出力を表す行列を行列［ａ］とし、クロストークが有る場合の実際の出力を表す行列を行列［ｂ］とすると、以下に示す式（１）が成立する。
【００４５】
【数１】

なお、式（１）における行列［ＸＴ］をクロストーク行列と呼ぶ。クロストーク行列［ＸＴ］は次のようにして求める。例えば、２列目の検出素子にＸ線ビームが照射された場合には、真の出力ａ₂を“１”とし、ａ₁，ａ₃〜ａ₆を“０”とする。この場合、第２列の出力Ｄ₂₂、第２列から第１列への出力Ｄ₂₁、第２列から第３列への出力Ｄ₂₃に基づき、例えば、ＸＴ₂₁が“０．１”となり、ＸＴ₂₂が“０．８”となり、ＸＴ₂₃が“０．１”となる。なお、ＸＴ₂₄からＸＴ₂₆までのそれぞれの値は、“０”となる。
【００４６】
すなわち、ＸＴ₂₁，ＸＴ₂₂，ＸＴ₂₃，ＸＴ₂₄，ＸＴ₂₅，ＸＴ₂₆のそれぞれの値は、２列目の検出素子にＸ線ビームが照射された場合における各列の出力値を表す係数であり、ＸＴ₂₁，ＸＴ₂₂，ＸＴ₂₃，ＸＴ₂₄，ＸＴ₂₅，ＸＴ₂₆の係数の総和は、例えば、“１”に正規化することができる。
【００４７】
なお、第２列以外の他の列のＸＴの値も、前述した第２列におけるＸＴの算出方法と同様な算出方法で求めることができる。
【００４８】
次に、補正行列算出部３７は、算出されたクロストーク行列の逆行列をクロストーク補正行列として算出する（ステップＳ１７）。ここで、クロストーク行列の逆行列［ＸＴＣ］をクロストーク補正行列として求めると、以下の式（２）が成立する。
【００４９】
【数２】

ここで、逆行列［ＸＴＣ］は、クロストーク補正行列である。以上の処理により、予めクロストーク補正行列を求めておく。なお、このクロストーク補正行列は、Ｘ線ＣＴ装置が設置されたときに、一度算出しておけばよい。あるいは他の方法で算出したクロストーク補正行列の係数を外部から与えても良い。
【００５０】
次に、実際にスキャンして６列の検出器２３からデータを収集する（ステップＳ１９）。この場合には、Ｘ線ビーム発生源２１と検出器２３とが、被検体の周囲を回転すると、データ収集部２７は、被検体の投影データを６列の検出器２３から収集し、収集された被検体の６列（６スライス分）の実際のデータは、収集データ記憶装置２９を介してクロストーク補正部３１内の補正実行部３９に入力される。
【００５１】
次に、補正実行部３９は、データ収集部２７で収集された６列の実際のデータを入力し、補正行列算出部３７で算出されたクロストーク補正行列を用いて６列の実際のデータに対してクロストーク補正を施し、真のデータを求める（ステップＳ２１）。
【００５２】
ここでは、６列の実際のデータを式（２）の行列［ｂ］に代入する。そして、クロストークが有る場合における実際の出力（データ）ｂからクロストークが無い場合における真の出力ａが求められる。
【００５３】
従って、検出器２３のスライス方向のクロストークを補正することができるので、パーシャルリングを解消することができ、且つスライスプロファイルの劣化を防止することができる。
【００５４】
なお、クロストーク補正処理はチャンネル毎に独立に行う。すなわち、検出器２３がｎチャンネル×６列検出器からなる場合には、ｎチャンネル個のクロストーク補正行列［ＸＴＣ］を算出して、チャンネル毎に別々のクロストーク補正行列を用いてクロストークを補正すればよい。
【００５５】
また、６列の検出器２３の内の内側の２列目から５列目の４列の検出器のデータを画像の再構成に用いて、外側の１列目及び６列目の１列ずつの検出器のデータは、クロストーク補正のみに用いるデータであり、画像の再構成には使用しない。
【００５６】
さらに、クロストーク補正行列は、クロストーク行列の近似的逆行列であっても良い。また、クロストークを完全に除去しないようにクロストーク行列［ＸＴ］の代わりに、以下の式（３）を用いてクロストーク行列［ＸＴ′］を求め、そのクロストーク行列［ＸＴ′］の逆行列を用いても良い。
【００５７】
【数３】
［ｂ］＝［ＸＴ］×［ａ］≒［ＸＴ′］×［ａ］
∴［ａ］≒［ＸＴ′］^-1×［ｂ］ …（３）
ここで、［ＸＴ′］は、次式で表される。
【００５８】
［ＸＴ′］＝［Ｗｔ］×［ＸＴ］
なお、［Ｗｔ］は重み行列である。
【００５９】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明のＸ線ＣＴ装置の第２の実施の形態を説明する。図５は、本発明のＸ線ＣＴ装置の第２の実施の形態の概略構成を示すシステム構成図である。第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置に対してクロストーク補正部３１ｂの構成が異なるのみでその他の構成は同一構成であるので、同一部分には同一符号を付する。第２の実施の形態は、６×６行列と４列の検出器の収集データとを用いてスライス方向のクロストークを補正することを特徴とする。
【００６０】
クロストーク補正部３１ｂは、プロファイル測定部３５、補正行列算出部３７、補正実行部３９ｂを有する。補正実行部３９ｂは、未測定推定部４１ｂを有する。プロファイル測定部３５、及び補正行列算出部３７の処理は、第１の実施の形態のそれらと同一処理であるので、その説明を省略する。
【００６１】
未測定推定部４１ｂは、実際のスキャンで６列の検出器２３の内の内側の４列の検出器しかデータを収集しない場合に、収集された４列のデータと、補正行列算出部３７で算出されたクロストーク行列とに基づき、測定されていない未測定データを測定された４つのデータから推定する。
【００６２】
補正実行部３９ｂは、補正行列算出部３７で算出されたクロストーク補正行列を用いて、収集された４列のデータと未測定推定部４１ｂで推定されたデータとからなる６列のデータに対してクロストーク補正を施し真のデータを求める。
【００６３】
このように構成された第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置によれば、予め事前処理としてプロファイル測定部３５が６列の検出器２３のクロストークプロファイルを測定し、補正行列算出部３７が６列の検出器２３のクロストークプロファイルに基づき、６×６行列のクロストーク行列とこのクロストーク行列の逆行列であるクロストーク補正行列を算出しておく。
【００６４】
次に、図６に示すように、６列の検出器２３の内の内側の２列目から５列目までの４列の検出器からのデータをデータ収集部２７で収集し、収集された４列のデータは、収集データ記憶装置２９を介して未測定推定部４１ｂに入力される。
【００６５】
そして、未測定推定部４１ｂが、６×６行列の行列で、測定したデータ（収集された４列のデータ）から測定していないデータ（１列目及び６列目のデータ）を式（４）を用いて推定する。
【００６６】
【数４】
ｂ₁＝wt１×ｂ₂，ｂ₆＝wt６×ｂ₅ …（４）
wt１，wt６は、重み係数である。重み係数wt１を用いて２列目のデータから１列目のデータを推定し、重み係数wt６を用いて５列目のデータから６列目のデータを推定する。なお、未測定データの推定法は式（４）に限定されず、その他の推定法を用いても良い。
【００６７】
次に、補正実行部３９ｂは、補正行列算出部３７で算出されたクロストーク補正行列を用いて、収集された４列のデータと未測定推定部４１ｂで推定された２列のデータとからなる６列のデータに対して、前述した式（２）を用いて、クロストーク補正を施し、真のデータを求める。
【００６８】
このように、実際のスキャンで６列の検出器２３の内の４列の検出器のデータしか収集できない場合であっても、未測定データを測定されたデータから推定して、スライス方向のクロストーク補正を行なうことができる。
【００６９】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明のＸ線ＣＴ装置の第３の実施の形態を説明する。図７は、本発明のＸ線ＣＴ装置の第３の実施の形態の概略構成を示すシステム構成図である。第３の実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置に対してクロストーク補正部３１ｃの構成が異なるのみでその他の構成は同一構成であるので、同一部分には同一符号を付する。第３の実施の形態は、６×６行列を４×４行列で近似することにより、スライス方向のクロストークを補正することを特徴とする。
【００７０】
クロストーク補正部３１ｃは、プロファイル測定部３５、近似補正行列算出部３７ｃ、補正実行部３９ｃを有する。プロファイル測定部３５の処理は、第１の実施の形態のそれと同一処理であるので、その説明を省略する。
【００７１】
近似補正行列算出部３７ｃは、プロファイル測定部３５で測定されたクロストークプロファイルに基づき６×６行列をクロストーク行列として算出し、算出されたクロストーク行列の逆行列をクロストーク補正行列として算出し、算出された６×６のクロストーク補正行列を、収集すべき４列のデータ位置に合わせて４×４のクロストーク近似補正行列に近似する近似処理を行う。
【００７２】
補正実行部３９ｃは、実際のスキャンで６列の検出器２３の内の内側の４列の検出器しかデータを収集しない場合に、近似補正行列算出部３７ｃで算出されたクロストーク近似補正行列を用いて、収集された４列のデータに対してクロストーク補正を施し、真のデータを求める。
【００７３】
このように構成された第３の実施の形態のＸ線ＣＴ装置によれば、予め事前処理としてプロファイル測定部３５が６列の検出器２３のクロストークプロファイルを測定する。
【００７４】
次に、近似補正行列算出部３７ｃは、プロファイル測定部３５で測定されたクロストークプロファイルに基づき６×６行列をクロストーク行列として算出し、算出されたクロストーク行列の逆行列をクロストーク補正行列として算出し、算出された６×６のクロストーク補正行列［ＸＴＣ］を収集すべき４列のデータ位置に合わせて４×４のクロストーク近似補正行列［ＸＴＣ′］に近似する。あるいは他の方法で算出したクロストーク補正行列の係数を外部から与えても良い。
【００７５】
次に、６列の検出器２３の内の内側の２列目から５列目までの４列の検出器からのデータをデータ収集部２７で収集し、収集された４列のデータは、収集データ記憶装置２９を介して補正実行部３９ｃに入力される。
【００７６】
そして、補正実行部３９ｃは、収集された４列のデータと近似補正行列算出部３７ｃからの４×４のクロストーク近似補正行列［ＸＴＣ′］とを用いて、式（５）のように４列のデータに対してクロストーク補正を施し、真のデータを求める。
【００７７】
【数５】

ここで、式（５）において、ｂ₂，ｂ₃，ｂ₄，ｂ₅は、２列目から５列目の検出器から収集された４列のデータであり、wt１，wt６は、重み係数である。また、ＸＴＣ′_2jの値は、６×６の行列［ＸＴＣ］の１列目のＸＴＣ_1jと重み係数wt１とに関連付けされ、ＸＴＣ′_5jの値は、６×６の行列［ＸＴＣ］の６列目のＸＴＣ_6jと重み係数wt６とに関連付けされている。
【００７８】
また、ＸＴＣ₃₂，ＸＴＣ₃₃，ＸＴＣ₃₄，ＸＴＣ₃₅，ＸＴＣ₄₂，ＸＴＣ₄₃，ＸＴＣ₄₄，ＸＴＣ₄₅のそれぞれの値は、第１の実施の形態で説明した式（２）における対応するものと同じである。
【００７９】
このように、実際のスキャンで６列の検出器２３の内の４列の検出器のデータしか収集できない場合であっても、６×６のクロストーク補正行列を収集すべき４列のデータ位置に合わせて、４×４のクロストーク近似補正行列に近似し、４×４のクロストーク近似補正行列を用いて、４列のデータに対してクロストーク補正を施し、真のデータを求めることができる。
【００８０】
＜第４の実施の形態＞
次に、本発明のＸ線ＣＴ装置の第４の実施の形態を説明する。図８は、本発明のＸ線ＣＴ装置の第４の実施の形態の主要部の構成図である。第４の実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置に対してコリメータ５１、及びコリメータ制御部５３を追加した点が異なる。
【００８１】
図８において、スライス方向に複数列配列された検出器２３が設けられている（図８では、１チャンネル分を示している。）。コリメータ５１は、検出器２３のＸ線ビーム入射側に設けられ、スライス方向に沿って移動可能な２枚のＸ線遮蔽板を有し、移動可能な２枚のＸ線遮蔽板によりデータを収集すべき４列の検出器にＸ線ビームを入射させる。
【００８２】
コリメータ制御部５３は、システム制御部１１からのコリメータ制御信号により、収集すべき４列の検出器に応じて２枚のＸ線遮蔽板相互間のコリメータ幅ｗｄを制御する。
【００８３】
このように構成されたＸ線ＣＴ装置によれば、コリメータ５１の２枚のＸ線遮蔽板を移動させて、データを収集すべき４列の検出器、例えばｍ列，（ｍ＋１）列，（ｍ＋２）列，（ｍ＋３）列の検出器にＸ線ビームを入射するように、コリメータ幅ｗｄが調整されるので、（ｍ−１）列，（ｍ＋４）列等の外側の検出器に入射されるＸ線ビームは、非常に少なくなる。
【００８４】
すなわち、外側の検出器に入射される余分なＸ線ビームを遮蔽するので、外側の検出器から内側の検出器へのクロストークを大幅に低減することができる。また、４列マルチスライスＣＴで４列のデータを収集する第２の実施の形態や第３の実施の形態に第４の実施の形態を適用すれば、その効果は大である。
【００８５】
＜第５の実施の形態＞
次に、本発明のＸ線ＣＴ装置の第５の実施の形態を説明する。図９は、本発明のＸ線ＣＴ装置の第５の実施の形態の主要部の構成図である。第５の実施の形態では、束ねモードに応じて検出器２３へのＸ線入射をコリメートすることを特徴とする。第５の実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置に対してコリメータ５１、コリメータ制御部５３、検出器２３の代わりに２次元検出器２４、スイッチ群２６、データ収集部２７の代わりにＤＡＳ２８を追加した点が異なる。コリメータ５１、コリメータ制御部５３の構成は、第４の実施の形態で説明したので、ここでは、その説明は省略する。
【００８６】
２次元検出器２４は、検出素子がアレイ状に並べられており、ｓｅｇ方向（スライス方向）のスライス厚は、中央の素子から端部の素子に向けてピッチが広がるように不均等に形成されている。
【００８７】
ここで、２次元検出器２４の各チャンネルの素子列の構成を図１０に示す。図１０では、第１チャンネルの素子列１１ａ１について示している。各チャンネルの素子列は、中央に基本セグメント（１ｍｍスライス厚のセグメント）を８セグメント（ｓｅｇ１ａ１〜ｓｅｇ１ａ８）、２ｍｍセグメント（２ｍｍスライス厚のセグメント）を４セグメント（ｓｅｇ２ａ１〜ｓｅｇ２ａ４）、４ｍｍセグメント（４ｍｍスライス厚のセグメント）を４セグメント（ｓｅｇ４ａ１〜ｓｅｇ４ａ４）、８ｍｍセグメント（８ｍｍスライス厚のセグメント）を４セグメント（ｓｅｇ８ａ１〜ｓｅｇ８ａ４）を配列し、合計で２０ｓｅｇである。
【００８８】
そして、２次元検出器２４の各検出素子からのデータは、スイッチ群２６を介して例えば各チャンネルの検出素子列１１ａ１〜１１ａ１６のそれぞれ（２０ｓｅｇ）に対して、２０ｓｅｇより少ない８列分（８スライス分）のデータ収集素子（ＤＡＳ−１ａ１〜ＤＡＳ−８ａ１・・・ＤＡＳ−１ａ１６〜ＤＡＳ−８ａ１６）を有するＤＡＳ２８に送られる。
【００８９】
スイッチ群２６は、スイッチ基板上にＦＥＴ等のスイッチング素子を実装して構成されている。また、ＤＡＳ２８のデータ収集素子は、２次元検出器２４の各検出素子と同様にアレイ状に配列されている。ＤＡＳ２８の各データ収集素子（ＤＡＳ−１ａ１〜ＤＡＳ−８ａ１・・・ＤＡＳ−１ａ１６〜ＤＡＳ−８ａ１６）は、送られたデータに対して増幅処理やＡ／Ｄ変換処理等を施して被検体の８スライス分の投影データを収集する。
【００９０】
ここで、２次元検出器２４の例えば第１チャンネルにおける２０ｓｅｇの検出素子列１１ａ１（ｓｅｇ１ａ１〜ｓｅｇ１ａ８、ｓｅｇ２ａ１〜ｓｅｇ２ａ４、ｓｅｇ４ａ１〜ｓｅｇ４ａ４、ｓｅｇ８ａ１〜ｓｅｇ８ａ４）と、第１チャンネルの検出素子列１１ａ１に対応するＤＡＳ２８の８列分のデータ収集素子ＤＡＳ−１ａ１〜ＤＡＳ−８ａ１とのスイッチ群２６による接続関係が図１０に示されている。
【００９１】
図１０において、ｓｅｇ８ａ１は、スイッチＳ１１を介してＤＡＳ−１ａ１に接続され、スイッチＳ１２〜Ｓ１８を介してＤＡＳ−２ａ１〜ＤＡＳ−８ａ１に接続されている。スイッチＳ１Ｇを介してＧＮＤに接続されている。同様に、ｓｅｇ８ａ２は、スイッチＳ２１〜Ｓ２Ｇを介してＤＡＳ−１ａ１〜ＤＡＳ−８ａ１及びＧＮＤに接続されている。同様にして、ｓｅｇ４ａ１からｓｅｇ８ａ４までのそれぞれが、８つのスイッチを介してＤＡＳ−１ａ１〜ＤＡＳ−８ａ１に接続されている。
【００９２】
各スイッチＳ１１〜Ｓ２０Ｇには、それぞれシステム制御部１１から図示しない制御信号線が接続され、制御信号線を介してシステム制御部１１から送られる制御信号に応じてスイッチＳ１１〜Ｓ２０Ｇは、個別にオン／オフし、各セグメントｓｅｇ１ａ１〜ｓｅｇ１ａ８、ｓｅｇ２ａ１〜ｓｅｇ２ａ４、ｓｅｇ４ａ１〜ｓｅｇ４ａ４、ｓｅｇ８ａ１〜ｓｅｇ８ａ４とＤＡＳ−１ａ１〜ＤＡＳ−８ａ１及びＧＮＤとの接続または非接続を個別に切り換え制御する。また、他のチャンネルも同様に動作するようになっている。
【００９３】
また、システム制御部１１は、スキャン条件に基づいてスイッチ群２６の各スイッチの切り換え制御を行って２次元検出器２４の各検出素子とＤＡＳ２８との接続を切り換えることにより、その検出素子で検出されたデータを束ねて、スキャン条件に対応した複数スライスのデータとしてＤＡＳ２８に送るようになっている。
【００９４】
次に、このように構成されたＸ線ＣＴ装置により、スイッチ群２６を介してＸ線透過データを束ねる束ねモード（収集モード）について説明する。ここでは、２次元検出器２４の例えば、第１チャンネル検出素子列１１ａ１で検出されたデータを束ねて、ＤＡＳ−１ａ１〜ＤＡＳ−８ａ１に送る束ねモードのみについて説明する。
【００９５】
同一のスライス厚で８スライスを収集する場合のＸ線通過データのスイッチ群２６による束ね方を図１１及び図１２に示す。図１１及び図１２中、網掛け部分が検出されたＸ線透過データを使用する検出素子の範囲を示し、太線が束ねたＸ線透過データの切れ目を示す。
【００９６】
図１１（Ａ）では、スライス厚として最小のスライス厚（１ｍｍ）で８スライスを収集する場合におけるスイッチ群２６によるＸ線透過データの束ね方を示す。この場合には、システム制御部１１は、入力されたスライス厚条件（１ｍｍ）を含むスキャン条件に基づいてスイッチ群２６のスイッチＳ１１〜Ｓ２０Ｇをオン／オフ制御して、各検出素子列で検出されたＸ線透過データを束ねる。すなわち、ｓｅｇ１ａ１〜ｓｅｇ１ａ８とＤＡＳ−１ａ１〜ＤＡＳ−８ａ１とを接続するスイッチＳ７１，Ｓ８２，Ｓ９３，Ｓ１０４，Ｓ１１５，Ｓ１２６，Ｓ１３７，Ｓ１４８がオンされ、それ以外のスイッチはそれぞれオフされる。
【００９７】
従って、第１チャンネルの検出素子列１１ａ１のデータとして、１ｍｍ厚の８スライス（１ｍｍ−ｓｌｉｃｅ×８−ｓｌｉｃｅ、１ｍｍスライス厚モード）のＸ線透過データを各ＤＡＳ−１ａ１〜ＤＡＳ−８ａ１に送ることができる。
【００９８】
また、システム制御部１１は、入力されたスライス厚条件（１ｍｍ）に応じたコリメータ制御信号をコリメータ制御部５３に出力し、コリメータ制御部５３は、システム制御部１１からのコリメータ制御信号により、８スライス（１ｍｍ−ｓｌｉｃｅ×８−ｓｌｉｃｅ）、すなわち、８ｍｍ幅に応じて２枚のＸ線遮蔽板相互間のコリメータ幅ｗｄを制御する。
【００９９】
次に、図１１（Ｂ）では、スライス厚として２ｍｍスライス厚で８スライスを収集する場合におけるスイッチ群２６によるＸ線透過データの束ね方を示す。この場合には、システム制御部１１は、入力されたスライス厚条件（２ｍｍ）を含むスキャン条件に基づいてスイッチ群２６のスイッチＳ１１〜Ｓ２０Ｇをオン／オフ制御して、ｓｅｇ２ａ１をＤＡＳ−１ａ１、ｓｅｇ２ａ２をＤＡＳ−２ａ１に接続し、ｓｅｇ１ａ１〜ｓｅｇ１ａ２を束ねてＤＡＳ−３ａ１、ｓｅｇ１ａ３〜ｓｅｇ１ａ４を束ねてＤＡＳ−４ａ１、ｓｅｇ１ａ５〜ｓｅｇ１ａ６を束ねてＤＡＳ−５ａ１、ｓｅｇ１ａ７〜ｓｅｇ１ａ８を束ねてＤＡＳ−６ａ１にそれぞれ接続する。さらに、ｓｅｇ２ａ３をＤＡＳ−７ａ１、ｓｅｇ２ａ４をＤＡＳ−８ａ１に接続する。
【０１００】
従って、第１チャンネルの検出素子列１１ａ１のデータとして、２ｍｍ厚の８スライス（２ｍｍ−ｓｌｉｃｅ×８−ｓｌｉｃｅ、２ｍｍスライス厚モード）のＸ線透過データを各ＤＡＳ−１ａ１〜ＤＡＳ−８ａ１に送ることができる。
【０１０１】
また、システム制御部１１は、入力されたスライス厚条件（２ｍｍ）に応じたコリメータ制御信号をコリメータ制御部５３に出力し、コリメータ制御部５３は、システム制御部１１からのコリメータ制御信号により、８スライス（２ｍｍ−ｓｌｉｃｅ×８−ｓｌｉｃｅ）、すなわち、１６ｍｍ幅に応じて２枚のＸ線遮蔽板相互間のコリメータ幅ｗｄを制御する。
【０１０２】
以下、同様なやり方で図１２（Ａ）に示すように、第１チャンネルの検出素子列１１ａ１のデータとして、４ｍｍ厚の８スライス（４ｍｍ−ｓｌｉｃｅ×８−ｓｌｉｃｅ、４ｍｍスライス厚モード）のＸ線透過データを各ＤＡＳ−１ａ１〜ＤＡＳ−８ａ１に送ることができる。このとき、コリメータ制御部５３は、システム制御部１１からのコリメータ制御信号により、８スライス（４ｍｍ−ｓｌｉｃｅ×８−ｓｌｉｃｅ）、すなわち、３２ｍｍ幅に応じて２枚のＸ線遮蔽板相互間のコリメータ幅ｗｄを制御する。
【０１０３】
また、図１２（Ｂ）に示すように、第１チャンネルの検出素子列１１ａ１のデータとして、８ｍｍ厚の８スライス（８ｍｍ−ｓｌｉｃｅ×８−ｓｌｉｃｅ、８ｍｍスライス厚モード）のＸ線透過データを各ＤＡＳ−１ａ１〜ＤＡＳ−８ａ１に送ることができる。このとき、コリメータ制御部５３は、システム制御部１１からのコリメータ制御信号により、８スライス（８ｍｍ−ｓｌｉｃｅ×８−ｓｌｉｃｅ）、すなわち、６４ｍｍ幅に応じて２枚のＸ線遮蔽板相互間のコリメータ幅ｗｄを制御する。
【０１０４】
このように、設定されたスライス厚条件に合わせて、例えば１ｍｍスライス厚の８スライス分のデータを収集すれば、体軸方向に高い分解能を有する画像を生成することができる。また、設定されたスライス厚条件に合わせて、例えば８ｍｍスライス厚の８スライス分のデータを収集すれば、体軸方向に沿ったワイドな撮影領域を実現することができる。
【０１０５】
また、束ねモード（例えば、１ｍｍスライス厚モード、２ｍｍスライス厚モード、４ｍｍスライス厚モード、８ｍｍスライス厚モード等である。）に応じて、コリメータ５１の幅やコリメート率などを調節するので、データ収集する列の外側に対するＸ線の入射を少なくすることができる。
【０１０６】
さらに、図１に示す第１の実施の形態のプロファイル測定部３５が、クロストークプロファイルを測定する際に、コリメータ５３によりＸ線入射をコリメートすれば、データ収集する列の外側に対するＸ線の入射を少なくすることができるので、より正確なクロストークプロファイルを測定することができる。
【０１０７】
また、各束ねモード毎に、プロファイル測定部３５が、クロストークプロファイルを測定し、且つ補正行列算出部３７がクロストーク行列［ＸＴ］あるいは［ＸＴ′］′，クロストーク補正行列［ＸＴＣ］を算出すれば、各束ねモード毎に対応したクロストーク補正を行うことができる。
【０１０８】
なお、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではない。第１の実施の形態乃至第４の実施の形態では、クロストーク補正部を収集データ記憶装置２９の後に設けたが、例えば、クロストーク補正部を収集データ記憶装置２９の後に設ける代わりに、クロストーク補正部を、データ収集部２７と収集データ記憶装置２９との間に設けてもよい。
【０１０９】
また、第１の実施の形態乃至第３の実施の形態では、プロファイル測定部３５、及び補正行列算出部３７をクロストーク補正部３１に設けたが、例えば、プロファイル測定部３５、及び補正行列算出部３７をクロストーク補正部３１に設ける代わりに、プロファイル測定部３５、及び補正行列算出部３７をシステム制御部１１内に設けても良い。
【０１１０】
また、第１の実施の形態乃至第４の実施の形態では、ヘリカルスキャンに本発明を適用したが、例えば、本発明はコンベンショナルスキャンに適用することも可能である。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明によれば、補正手段が収集手段で収集された複数スライスの投影データに対してスライス方向の複数の検出素子列の各検出素子間における検出出力の流出入によるクロストークを補正するので、パーシャルリングを解消することができるとともに、スライスプロファイルの劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の概略構成を示すシステム構成図である。
【図２】検出器のスライス方向に対して細く絞ったＸ線ビームを各列毎に順番に照射していく様子を示す図である。
【図３】スライス方向のクロストークプロファイルを示す図である。
【図４】第１の実施の形態のクロストーク補正処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明のＸ線ＣＴ装置の第２の実施の形態の概略構成を示すシステム構成図である。
【図６】６列の検出器の内の内側の４列の検出器のデータの収集を示す図である。
【図７】本発明のＸ線ＣＴ装置の第３の実施の形態の概略構成を示すシステム構成図である。
【図８】本発明のＸ線ＣＴ装置の第４の実施の形態の主要部の構成図である。
【図９】本発明のＸ線ＣＴ装置の第５の実施の形態の主要部の構成図である。
【図１０】８スライス分のＤＡＳでデータを収集する際のスイッチ群の構成の一例を示す図である。
【図１１】同一ピッチで８スライスのデータを収集する際のデータの束ね方を示すものであり、（Ａ）は１ｍｍ×８スライスを示し、（Ｂ）は２ｍｍ×８スライスを示す図である。
【図１２】同一ピッチで８スライスのデータを収集する際のデータの束ね方を示すものであり、（Ａ）は４ｍｍ×８スライスを示し、（Ｂ）は８ｍｍ×８スライスを示す図である。
【図１３】シングルスライスＣＴ及びマルチスライスＣＴを示す図である。
【図１４】検出素子の構成図である。
【図１５】検出器のスライス方向のクロストークを示す図である。
【符号の説明】
１０…Ｘ線ＣＴ装置、１１…システム制御部、１２…操作部、１３…架台・寝台制御部、１５…寝台移動部、１７…Ｘ線制御装置、１９…高電圧発生装置、２１…Ｘ線ビーム発生源、２３…検出器、２５…回転架台、２７…データ収集部、２９…収集データ記憶装置、３１…クロストーク補正部、３５…プロファイル測定部、３７…補正行列算出部、３７ｃ…近似補正行列算出部、３９…補正実行部、４１ｂ…未測定推定部、４５…画像再構成部、４７…表示部、５１…コリメータ、５３…コリメータ制御部。

Claims

被検体に向けて多方向からＸ線を曝射するＸ線源と、多チャンネルの検出素子を有し且つ各チャンネル毎に被検体のスライス方向に複数の検出素子列が配列され、被検体を透過した透過Ｘ線を検出する検出手段と、この検出手段で検出された検出出力に基づく被検体の複数スライスの投影データを収集する収集手段と、この収集手段で収集された複数スライスの投影データに基づき被検体の複数スライスの画像を再構成する再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、
前記収集手段で収集された複数スライスの投影データに対して前記スライス方向の前記複数の検出素子列の各検出素子間における検出出力の流出入によるクロストークを補正する補正手段を備え、
前記補正手段は、前記Ｘ線源がスライス方向に対して細く絞ったＸ線を前記複数の検出素子列の各列に順番に照射していくときに前記収集手段で収集されたデータに基づきスライス方向のクロストークプロファイルを測定する測定手段と、
この測定手段で測定されたクロストークプロファイルに基づきクロストーク行列を算出する算出手段と、
この算出手段で算出されたクロストーク行列を用いて前記収集手段で収集された実際の複数スライスの投影データに対して前記クロストークを補正する補正実行手段とを備え、
前記算出手段は、前記クロストークプロファイルに基づき、前記複数の検出素子列の内の前記画像の再構成利用列数に２を加算して得られた列数をＮとした場合にＮ×Ｎ行列を前記クロストーク行列として算出し、
前記補正実行手段は、前記Ｎ×Ｎ行列によるクロストーク行列を用いて前記クロストークを補正し、
前記補正手段は、前記収集手段が前記複数の検出素子列の内の前記画像の再構成利用列数分の投影データを収集する場合に、収集された再構成利用列数分の投影データから収集されていない投影データを推定する推定手段を備え、
前記補正実行手段は、前記クロストーク補正行列を用いて収集された再構成利用列数分の投影データと前記推定手段で推定された投影データに対して前記クロストークを補正することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。