JP5653121B2 - Ｘ線ｃｔ装置、方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施の形態は、Ｘ線ＣＴ装置、方法およびプログラムに関する。

近年、フォトンカウンティング方式の検出器を用いたＸ線ＣＴ装置の開発が進められている。従来のＸ線ＣＴ装置で用いられている積分型の検出器と異なり、フォトンカウンティング方式の検出器は、被検体を透過したＸ線に由来する光を個々に計数する。したがって、フォトンカウンティング方式の検出器を用いたＸ線ＣＴ装置は、ＳＮ比（Signal per Noise）の高いＸ線ＣＴ画像を再構成することができる。

特開平９−６１５３２号公報

しかしながら、フォトンカウンティング方式の検出器は、Ｘ線量によっては、被検体を透過したＸ線を正確に計数できない場合があり、かかる場合、Ｘ線ＣＴ画像を再構成するためのデータが不足するため、ＳＮ比の高いＸ線ＣＴ画像を再構成することができなかった。

実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線制御部と、画像再構成部とを備える。Ｘ線制御部は、Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線に由来する光を計数するフォトンカウンティング方式の複数の検出素子を有する検出器とが回転中に、前記複数の検出素子それぞれが計数した計数結果から算出される値のすべて、または、一部に基づいて、前記Ｘ線管から照射されるＸ線のＸ線量を制御する。画像再構成部は、前記Ｘ線制御部により前記Ｘ線管から照射されるＸ線量が制御された状態で前記複数の検出素子それぞれが計数した計数結果に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。

図１は、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置の構成を説明するための図である。 図２は、実施例１に係る検出器を説明するための図である。 図３は、図１に示すＸ線制御部の処理の概要を説明するための図である。 図４は、計数率の算出処理対象となる検出素子の一例を説明するための図である。 図５は、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置のＸ線量制御処理を説明するためのフローチャートである。 図６は、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置の画像再構成処理を説明するためのフローチャートである。 図７は、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置のＸ線量制御処理の変形例を説明するためのフローチャートである。 図８は、実施例２にて設置されるリファレンス検出器を説明するための図である。 図９は、リファレンスデータの一例を説明するための図である。 図１０は、実施例２に係るＸ線ＣＴ装置の画像再構成処理を説明するためのフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、Ｘ線ＣＴ装置の実施例を詳細に説明する。

Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管から被検体にＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線を検出器により検出することで、被検体内における組織形態情報を示すＸ線ＣＴ画像の再構成を行なう装置である。

ただし、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置は、従来の積分型（電流モード計測方式）の検出器ではなく、フォトンカウンティング方式の検出器を用いて被検体を透過したＸ線を計数することでＸ線ＣＴ画像を再構成する。

まず、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置の構成について説明する。図１は、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置の構成を説明するための図である。図１に示すように、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置は、架台装置１０と、寝台装置２０と、コンソール装置３０とを有する。

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線を計数する装置であり、高電圧発生部１１と、Ｘ線管１２と、検出器１３と、データ収集部１４と、Ｘ線制御部１５と、回転フレーム１６と、架台駆動部１７とを有する。

回転フレーム１６は、Ｘ線管１２と検出器１３とを被検体Ｐを挟んで対向するように支持し、後述する架台駆動部１７によって被検体Ｐを中心した円軌道にて高速に回転する円環状のフレームである。

Ｘ線管１２は、後述する高電圧発生部１１により供給される高電圧により被検体ＰにＸ線ビームを照射する真空管であり、回転フレーム１６の回転にともなって、Ｘ線ビームを被検体Ｐに対して照射する。

高電圧発生部１１は、Ｘ線管１２に高電圧を供給する装置であり、Ｘ線管１２は、高電圧発生部１１から供給される高電圧を用いてＸ線を発生する。すなわち、高電圧発生部１１は、Ｘ線管１２に供給する管電圧や管電流を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線量を調整する。

架台駆動部１７は、回転フレーム１６を回転駆動させることによって、被検体Ｐを中心とした円軌道上でＸ線管１２と検出器１３とを旋回させる。

検出器１３は、被検体Ｐを透過したＸ線に由来する光を計数するフォトンカウンティング方式の複数の検出素子を有する。一例を挙げれば、実施例１に係る検出器１３が有する検出素子は、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）により構成される。すなわち、実施例１に係る検出器１３は、入射したＸ線を検出素子により光に直接変換することで、Ｘ線に由来する光を計数する直接変換型の半導体検出器である。

図２は、実施例１に係る検出器を説明するための図である。例えば、実施例１に係る検出器１３は、図２に示すように、テルル化カドミウムにより構成される検出素子１３１が、チャンネル方向（図１中のＹ軸方向）にＮ列、体軸方向（図１中のＺ軸方向）にＭ列配置される。

なお、以下では、検出器１３が直接変換型の半導体検出器である場合について説明するが、実施例１は、検出器１３がシンチレータ、ライトガイドおよび光電子増倍管により構成される場合であっても、適用可能である。また、実施例１に係る検出器１３は、被検体Ｐを透過したＸ線に由来する光を計数するだけでなく、透過したＸ線のエネルギー値を弁別する場合であっても適用可能である。

図１に戻って、データ収集部１４は、検出器１３の計数結果を収集するとともに、検出器１３の計数結果に対して演算処理を行なう。具体的には、データ収集部１４は、図１に示すように、計数結果収集部１４ａおよび計数率算出部１４ｂを有する。

計数結果収集部１４ａは、検出器１３の計数結果、すなわち、被検体Ｐを透過した個々のＸ線に由来する光を検出した検出時間および検出位置（検出素子１３１の位置）を、Ｘ線管１２の位相（管位相）ごとに収集する。そして、計数結果収集部１４ａは、収集した計数結果を後述するコンソール装置３０に送信する。なお、検出器１３がエネルギー値を弁別可能であるならば、計数結果収集部１４ａは、検出時間、Ｘ線のエネルギー値および検出位置を計数結果として、Ｘ線管１２の位相（管位相）ごとに収集し、収集した計数結果を後述するコンソール装置３０に送信する。

計数率算出部１４ｂは、検出器１３の計数結果に基づく値として、検出器１３の各検出素子１３１が単位時間当たりにＸ線に由来する光を何回計数したかを示す値（計数率）を算出する。

Ｘ線制御部１５は、計数率算出部１４ｂの算出結果に基づいて、Ｘ線管１２から照射されるＸ線のＸ線量を制御する。なお、Ｘ線制御部１５が実行するＸ線量の制御処理については、後に詳述する。

寝台装置２０は、被検体Ｐを載せる装置であり、天板２２と、寝台駆動装置２１とを有する。天板２２は、被検体Ｐが載置される板であり、寝台駆動装置２１は、天板２２をＺ軸方向へ移動して、被検体Ｐを回転フレーム１６内に移動させる。

なお、Ｘ線ＣＴ装置による検査では、回転フレーム１６を固定させた状態でＸ線管１２からＸ線を照射しながら天板２２を移動させることで、被検体Ｐの全身を体軸方向に沿ってスキャンしたスキャノグラムが撮影される。そして、被検体Ｐのスキャノグラムを参照した操作者は、Ｘ線ＣＴ画像の撮影計画を立案する。これにより、架台装置１０は、例えば、天板２２を移動させながら回転フレーム１６を回転させて被検体Ｐをらせん状にスキャンするヘリカルスキャンを実行する。または、架台装置１０は、天板２２を移動させた後に被検体Ｐの位置を固定したままで回転フレーム１６を回転させて被検体Ｐを円軌道にてスキャンするコンベンショナルスキャンを実行する。

コンソール装置３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置の操作を受け付けるとともに、架台装置１０によって収集された計数情報を用いてスキャノグラムを生成したり、Ｘ線ＣＴ画像を再構成したりする装置である。コンソール装置３０は、図１に示すように、入力装置３１と、表示装置３２と、スキャン制御部３３と、前処理部３４と、投影データ記憶部３５と、画像再構成部３６と、画像記憶部３７と、システム制御部３８とを有する。

入力装置３１は、Ｘ線ＣＴ装置の操作者が各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボードなどを有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、システム制御部３８に転送する。例えば、入力装置３１は、操作者からＸ線ＣＴ画像を再構成する際の再構成条件などを受け付ける。

表示装置３２は、操作者によって参照されるモニタであり、システム制御部３８による制御のもと、Ｘ線ＣＴ画像を操作者に表示したり、入力装置３１を介して操作者から各種指示や各種設定などを受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。

スキャン制御部３３は、後述するシステム制御部３８のもと、高電圧発生部１１、架台駆動部１７、計数結果収集部１４ａおよび寝台駆動装置２１の動作を制御することで、架台装置１０における計数情報の収集処理を制御する。

前処理部３４は、計数結果収集部１４ａから送信された計数情報に対して、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正などの補正処理を行なうことで、投影データを生成する。

投影データ記憶部３５は、前処理部３４により生成された投影データを記憶する。すなわち、投影データ記憶部３５は、スキャノグラムを生成するための投影データや、Ｘ線ＣＴ画像を再構成するための投影データを記憶する。

画像再構成部３６は、投影データ記憶部３５が記憶するＸ線ＣＴ画像再構成用の投影データを逆投影処理（例えば、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法による逆投影処理）することでＸ線ＣＴ画像を再構成し、再構成したＸ線ＣＴ画像を画像記憶部３７に格納する。また、画像再構成部３６は、投影データ記憶部３５が記憶するスキャノグラム生成用の投影データからスキャノグラムを生成し、生成したスキャノグラムを画像記憶部３７に格納する。

システム制御部３８は、架台装置１０、寝台装置２０およびコンソール装置３０の動作を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置の全体制御を行う。具体的には、システム制御部３８は、スキャン制御部３３を制御することで、架台装置１０から計数結果を収集する。また、システム制御部３８は、前処理部３４や、画像再構成部３６を制御することで、コンソール装置３０における画像処理を制御する。また、システム制御部３８は、画像記憶部３７が記憶するスキャノグラムやＸ線ＣＴ画像を、表示装置３２に表示するように制御する。

以上、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置は、フォトンカウンティング方式の検出器１３を用いて被検体Ｐを透過したＸ線を計数することでＸ線ＣＴ画像を再構成する。従来のＸ線ＣＴ装置で用いられている積分型の検出器と異なり、フォトンカウンティング方式の検出器１３は、被検体Ｐを透過したＸ線に由来する光を個々に計数する。したがって、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置は、ＳＮ比（Signal per Noise）の高いＸ線ＣＴ画像を再構成することができる。

しかし、フォトンカウンティング方式の検出器１３は、Ｘ線量によっては、被検体を透過したＸ線を正確に計数できない場合がある。すなわち、Ｘ線量が多いと、個々の光を計数したデータは、積み重なる（パイルアップ：pile up）することとなり、計数結果収集部１４ａは、個々の光を分離した計数結果を収集できないこととなる。かかる場合、Ｘ線ＣＴ画像を再構成するための投影データが不足するため、ＳＮ比の高いＸ線ＣＴ画像を再構成することができなかった。

そこで、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置は、以下、詳細に説明するＸ線制御部１５の処理を行なう。すなわち、Ｘ線制御部１５は、Ｘ線管１２から照射されて被検体を透過したＸ線に由来する光を計数するフォトンカウンティング方式の複数の検出素子１３１それぞれが計数した計数結果から算出される計数率のすべて、または、一部に基づいて、Ｘ線管１２から照射されるＸ線のＸ線量を制御する。具体的には、Ｘ線制御部１５は、図１に示す高電圧発生部１１からＸ線管１２に供給される管電圧や、管電流、または、管電圧および管電流の両方を制御することで、Ｘ線量を制御する。あるいは、Ｘ線制御部１５は、Ｘ線管１２から照射されるＸ線の照射時間を制御することで、Ｘ線量を制御する。

より具体的には、Ｘ線制御部１５は、検出器１３の物理的特性に基づいて予め設定される上限閾値および下限閾値を用いて、Ｘ線管１２から照射されるＸ線のＸ線量を、高電圧発生部１１を介して制御する。例えば、Ｘ線制御部１５は、検出器１３がパイルアップを起こすことを回避可能な最大量のＸ線量が入射した場合の計数率を上限閾値として用いる。また、Ｘ線制御部１５は、検出器１３が計数可能な最小量のＸ線量が入射した場合の計数率を下限閾値として用いる。

図３は、図１に示すＸ線制御部の処理の概要を説明するための図である。例えば、Ｘ線制御部１５は、図３に示すように、撮影開始時のＸ線量から徐々にＸ線量が増大するように高電圧発生部１１を制御する。これにより、複数の検出素子１３１それぞれの計数率は、増大する。なお、撮影開始時のＸ線量は、検出器１３の物理的特性に基づいて、例えば、計数率が上限閾値と下限閾値との間の値となるように、予め設定されている。

そして、Ｘ線制御部１５は、計数率算出部１４ｂが算出した複数の検出素子１３１それぞれの計数率の最大値が上限閾値より大きくなった場合、図３に示すように、計数率を減少させるために、Ｘ線量が減少されるように制御する。

そして、Ｘ線制御部１５は、計数率算出部１４ｂが算出した複数の検出素子１３１それぞれの計数率の最大値が下限閾値より小さくなった場合、図３に示すように、計数率を増大させるために、Ｘ線量が増大されるように制御する。

なお、計数率算出部１４ｂによる計数率の算出処理およびＸ線制御部１５による計数率を用いたＸ線量の制御処理の間隔は、Ｘ線ＣＴ装置の操作者により任意に設定することが可能である。ここで、架台装置１０は、Ｘ線ＣＴ画像を撮影するために、複数ビュー（view）の計数結果を収集する。そこで、計数率算出部１４ｂによる計数率の算出処理およびＸ線制御部１５による計数率を用いたＸ線量の制御処理は、例えば、１ビューの計数結果を収集するために要する時間より細かい時間分解能にて行なわれる。

ここで、計数率算出部１４ｂによる計数率の算出処理対象となる検出素子１３１は、検出器１３が有するすべての検出素子１３１である場合であってもよいが、検出器１３が有する一部の検出素子１３１である場合であってもよい。

すなわち、計数率算出部１４ｂは、複数の検出素子１３１のうち、被検体Ｐの大きさに基づいて決定される一部の検出素子１３１の計数率を算出する。具体的には、Ｘ線ＣＴ装置の操作者は、スキャノグラムを参照して、チャンネル方向において被検体Ｐの関心領域を透過したＸ線が入射する可能性の高い検出素子１３１を決定する。図４は、計数率の算出処理対象となる検出素子の一例を説明するための図である。

例えば、図４に示すように、操作者は、チャネル方向にＮ列配列された検出器１３のうち、被検体Ｐの関心領域を透過したＸ線が入射する「チャンネルＪ₁〜チャンネルＪ_m」にある検出素子群１３２を計数率の算出処理対象として決定する。すなわち、操作者は、図４に示すように、「チャンネルＪ₁〜チャンネルＪ_m」にある「ｍ×Ｍ」個の検出素子群１３２を計数率の算出処理対象として決定する。なお、検出素子群１３２は、体軸方向に対して決定される場合であってもよいし、体軸方向およびチャンネル方向の両方向において決定される場合であってもよい。また、検出素子群１３２は、被検体Ｐの関心領域に基づいて決定される場合であっても、被検体Ｐの輪郭に基づいて決定される場合であってもよい。

そして、Ｘ線制御部１５は、検出素子群１３２の計数率の最大値と上限閾値および下限閾値とを比較することで、Ｘ線量の制御を行なう。

そして、画像再構成部３６は、Ｘ線制御部１５によりＸ線管１２から照射されるＸ線量が制御された状態で複数の検出素子１３１それぞれが計数した計数結果に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。すなわち、計数結果収集部１４ａは、計数率に基づいてＸ線量が制御された状態で、各ビューの計数結果を収集し、前処理部３４は、各ビューの計数結果から投影データを生成して投影データ記憶部３５に格納する。そして、画像再構成部３６は、投影データ記憶部３５が記憶する各ビューの投影データを逆投影処理することで、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。

次に、図５および６を用いて、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置の処理について説明する。図５は、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置のＸ線量制御処理を説明するためのフローチャートであり、図６は、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置の画像再構成処理を説明するためのフローチャートである。

図５に示すように、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置は、操作者から入力装置３１を介してＸ線ＣＴ画像の撮影開始要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、撮影開始要求を受け付けない場合（ステップＳ１０１否定）、Ｘ線ＣＴ装置は、待機状態となる。

一方、撮影開始要求を受け付けた場合（ステップＳ１０１肯定）、スキャン制御部３３および高電圧発生部１１の制御によりＸ線管１２は、Ｘ線の照射を開始する（ステップＳ１０２）。

そして、計数率算出部１４ｂは、検出素子群１３２それぞれの計数率の算出を開始する（ステップＳ１０３）。その後、Ｘ線制御部１５は、計数率の最大値が上限閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、計数率の最大値が上限閾値以下である場合（ステップＳ１０４肯定）、Ｘ線制御部１５は、Ｘ線量を増大するように高電圧発生部１１を介してＸ線管１２を制御し（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０４の判定処理を行なう。

一方、計数率の最大値が上限閾値より大きい場合（ステップＳ１０４否定）、Ｘ線制御部１５は、Ｘ線量を減少するように高電圧発生部１１を介してＸ線管１２を制御する（ステップＳ１０６）。

そして、Ｘ線量が減少された状態で、Ｘ線制御部１５は、計数率の最大値が下限閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ここで、計数率の最大値が下限閾値以上である場合（ステップＳ１０７肯定）、Ｘ線制御部１５は、引き続き、Ｘ線量を減少するように高電圧発生部１１を介してＸ線管１２を制御し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０７の判定処理を行なう。

一方、計数率の最大値が下限閾値より小さい場合（ステップＳ１０７否定）、Ｘ線制御部１５は、Ｘ線量を増大するように高電圧発生部１１を介してＸ線管１２を制御する（ステップＳ１０９）。

そして、Ｘ線制御部１５は、撮影終了条件となったか否かを判定する（ステップＳ１１０）。すなわち、Ｘ線制御部１５は、必要ビュー数分の計数結果を計数結果収集部１４ａが収集したか否かを判定する。ここで、撮影終了条件となっていない場合（ステップＳ１１０否定）、Ｘ線制御部１５は、ステップＳ１０４に戻って、Ｘ線量が減少された状態での計数率の判定処理を行なう。一方、撮影終了条件となった場合（ステップＳ１１０肯定）、Ｘ線制御部１５は、処理を終了する。

そして、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置は、画像再構成処理を行なう。すなわち、図６に示すように、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置は、図５で説明したＸ線量の制御下で収集された計数結果から前処理部３４が生成したＸ線ＣＴ画像再構成用の投影データが投影データ記憶部３５に格納されたか否かを判定する(ステップＳ２０１)。ここで、Ｘ線ＣＴ画像再構成用の投影データが格納されていない場合（ステップＳ２０２否定）、Ｘ線ＣＴ装置は、待機状態となる。

一方、Ｘ線ＣＴ画像再構成用の投影データが格納された場合（ステップＳ２０２肯定）、画像再構成部３６は、Ｘ線ＣＴ画像を再構成し（ステップＳ２０２）、処理を終了する。

上述してきたように、実施例１では、Ｘ線制御部１５は、Ｘ線管１２から照射されて被検体Ｐを透過したＸ線に由来する光を計数するフォトンカウンティング方式の複数の検出素子１３１それぞれが計数した計数結果から算出される値のすべて、または、一部に基づいて、Ｘ線管１２から照射されるＸ線のＸ線量を制御する。そして、画像再構成部３６は、Ｘ線制御部１５によりＸ線管１２から照射されるＸ線量が制御された状態で複数の検出素子１３１それぞれが計数した計数結果に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。

したがって、実施例１によれば、パイルアップにより投影データが不足することを回避できるので、ＳＮ比の高いＸ線ＣＴ画像を再構成することが可能となる。

また、実施例１では、Ｘ線制御部１５は、複数の検出素子１３１のすべて、または、一部の計数結果から算出される値が上限閾値より大きい場合、Ｘ線管１２から照射されるＸ線のＸ線量を減少するように制御する。したがって、実施例１では、パイルアップを起こすことを確実に回避することができる。

また、実施例１では、Ｘ線制御部１５は、複数の検出素子１３１のすべて、または、一部の計数結果から算出される値が下限閾値より小さい場合、Ｘ線管１２から照射されるＸ線のＸ線量を増大するように制御する。したがって、実施例１では、Ｘ線量が低いために、正確な計数結果が収集不可となることを回避することができる。

また、実施例１では、Ｘ線制御部１５は、複数の検出素子１３１のうち、被検体Ｐの大きさに基づいて決定される一部の検出素子（検出素子群１３２）の計数結果から算出される値に基づいて、Ｘ線管１２から照射されるＸ線のＸ線量を制御する。すなわち、実施例１では、例えば、被検体Ｐを透過したＸ線や、被検体Ｐの関心領域を透過したＸ線の計数結果に基づく計数率のみを対象としてＸ線量を制御する。したがって、実施例１では、被検体Ｐを透過せずに入射したＸ線や、被検体Ｐの関心領域以外を透過したＸ線の計数結果に基づく計数率が最大値となることで、不必要なＸ線量の制御が行なわれることを回避することができる。

なお、上記では、計数率の最大値が上限閾値より大きい場合、Ｘ線量が減少され、計数率の最大値が下限閾値より小さい場合、Ｘ線量が増大されるように制御が行なわれる場合について説明した。しかし、実施例１は、計数率の最大値が上限閾値より大きい場合、増大されていたＸ線のＸ線量を一定に保ち、計数率の最大値が下限閾値より小さい場合、減少されていたＸ線のＸ線量を一定に保つように制御が行なわれる場合であってもよい。かかる変形例について、図７を用いて説明する。図７は、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置のＸ線量制御処理の変形例を説明するためのフローチャートである。

すなわち、図７に示すように、変形例に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線ＣＴ画像の撮影開始要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ここで、撮影開始要求を受け付けない場合（ステップＳ３０１否定）、Ｘ線ＣＴ装置は、待機状態となる。

一方、撮影開始要求を受け付けた場合（ステップＳ３０１肯定）、Ｘ線管１２は、Ｘ線の照射を開始し（ステップＳ３０２）、計数率算出部１４ｂは、計数率の算出を開始する（ステップＳ３０３）。その後、Ｘ線制御部１５は、計数率の最大値が上限閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。ここで、計数率の最大値が上限閾値以下である場合（ステップＳ３０４肯定）、Ｘ線制御部１５は、Ｘ線量を増大するように制御し（ステップＳ３０５）、ステップＳ３０４の判定処理を行なう。

一方、計数率の最大値が上限閾値より大きい場合（ステップＳ３０４否定）、Ｘ線制御部１５は、Ｘ線量を保つように制御する（ステップＳ３０６）。

そして、Ｘ線制御部１５は、計数率の最大値が下限閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０７）。ここで、計数率の最大値が下限閾値以上である場合（ステップＳ３０７肯定）、Ｘ線制御部１５は、Ｘ線量を減少するように制御し（ステップＳ３０８）、ステップＳ３０７の判定処理を行なう。

一方、計数率の最大値が下限閾値より小さい場合（ステップＳ３０７否定）、Ｘ線制御部１５は、Ｘ線量を保つように制御する（ステップＳ３０９）。

そして、Ｘ線制御部１５は、撮影終了条件となったか否かを判定する（ステップＳ３１０）。ここで、撮影終了条件となっていない場合（ステップＳ３１０否定）、Ｘ線制御部１５は、ステップＳ３０４に戻って、計数率の判定処理を行なう。一方、撮影終了条件となった場合（ステップＳ３１０肯定）、Ｘ線制御部１５は、処理を終了する。

かかる変形例によっても、Ｘ線ＣＴ画像を再構成するための投影データが不足することを回避することができ、ＳＮ比の高いＸ線ＣＴ画像を再構成することが可能となる。

また、上記では、計数結果から算出される値として計数率が用いられる場合について説明した。しかし、実施例１は、例えば、計数結果から算出される値として計数率の変化率が用いられる場合であってもよい。また、上記では、計数率の算出処理対象となる検出素子１３１それぞれで算出された計数率の最大値と上限閾値および下限閾値とを比較することでＸ線量の制御が行なわれる場合について説明した。しかし、実施例１は、例えば、計数率の算出処理対象となる検出素子１３１それぞれで算出された計数率の平均値と上限閾値および下限閾値とを比較することでＸ線量の制御が行なわれる場合であってもよい。

また、上記では、Ｘ線制御部１５が架台装置１０内に設置される場合について説明した。しかし、実施例１は、Ｘ線制御部１５がコンソール装置３０内に設置される場合であってもよい。また、上記では、上限閾値および下限閾値がそれぞれ１つ設定される場合について説明した。しかし、実施例１は、上限閾値および下限閾値がそれぞれ複数設定される場合であってもよい。例えば、チャンネル方向において、チャンネルの中心位置からの距離に応じて体軸方向に沿って異なる上限閾値および下限閾値が設定される場合であってもよい。かかる場合、Ｘ線制御部１５は、計数率の算出処理対象となる検出素子１３１それぞれで算出された計数率と、当該検出素子１３１にて設定された上限閾値および下限閾値とを比較して、Ｘ線量の制御を行なう。

また、上記では、Ｘ線ＣＴ画像の撮影時にリアルタイムでＸ線量の制御が行なわれる場合について説明した。しかし、実施例１は、Ｘ線制御部１５が、現にＸ線ＣＴ画像の撮影を行なう被検体Ｐと同様の体格を有する患者を撮影した際のＸ線量および計数率を参照して、被検体Ｐを撮影した場合に計数率が上限閾値と下限閾値との間となるＸ線量を推定することで、Ｘ線量を制御する場合であってもよい。

実施例２では、フォトンカウンティング方式の検出素子を有するリファレンス検出器のデータを用いて画像再構成処理が行なわれる場合について、図８および９を用いて説明する。図８は、実施例２にて設置されるリファレンス検出器を説明するための図であり、図９は、リファレンスデータの一例を説明するための図である。なお、実施例２においても、図５または６を用いて説明したＸ線量の制御が行なわれる。

実施例２においては、Ｘ線管１２のＸ線照射範囲外に、フォトンカウンティング方式の検出素子を有するレファレンス検出器がさらに配置される。例えば、実施例２に係るＸ線ＣＴ装置には、図８に示すように、Ｘ線管１２の近傍にフォトンカウンティング方式の検出素子を有するレファレンス検出器１３３が設置される。さらに、実施例２に係るＸ線ＣＴ装置には、図８に示すように、被検体を透過したＸ線を検出するための検出器１３のチャンネルごとに、フォトンカウンティング方式の検出素子（１３４−１〜１３４−Ｍ）を有するレファレンス検出器１３４が配置される。なお、レファレンス検出器１３３および１３４が有する検出素子は、検出素子１３１と同じ素材により構成されることが望ましい。

ここで、レファレンス検出器１３３および１３４は、検出器１３と同様に、計数結果収集部１４ａと接続されており、計数結果収集部１４ａは、レファレンス検出器１３３および１３４の計数結果をリファレンスデータとして、コンソール装置３０に送信する。

具体的には、レファレンス検出器１３３および１３４は、リファレンスデータとして、Ｘ線のエネルギー値の強度分布を計数結果収集部１４ａに出力する。例えば、図９に示すように、検出素子１３４−１や１３４−Ｍは、Ｘ線管１２から照射されたＸ線のエネルギー値ごとのカウント数（強度）をプロットしたリファレンスデータを計数結果収集部１４ａに出力する。

そして、実施例２に係る画像再構成部３６は、レファレンス検出器１３３および１３４が測定したＸ線の線質（エネルギー値）に基づいて補正された投影データを用いてＸ線ＣＴ画像を再構成する。具体的には、画像再構成部３６は、チャンネルごとに配置された検出素子１３４−１〜１３４−Ｍそれぞれが測定したＸ線の線質（エネルギー値）に基づいてチャンネルごとに補正された投影データを用いてＸ線ＣＴ画像を再構成する。

例えば、前処理部３４は、レファレンス検出器１３３のリファレンスデータと、検出素子１３４−１〜１３４−Ｍそれぞれのリファレンスデータとの比（エネルギー値ごとのカウント数の比）を算出する。そして、前処理部３４は、検出素子１３４−１〜１３４−Ｍそれぞれの比（チャンネルごとの検出感度）を用いて検出器１３の計数結果を補正することで、チャンネルごとに補正された投影データを生成する。そして、画像再構成部３６は、チャンネルごとに補正された投影データを逆投影処理することで、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。

次に、図１０を用いて、実施例２に係るＸ線ＣＴ装置の処理について説明する。図１０は、実施例２に係るＸ線ＣＴ装置の画像再構成処理を説明するためのフローチャートである。

図１０に示すように、実施例２に係るＸ線ＣＴ装置は、図５または７で説明したＸ線量の制御下で収集された検出器１３の計数結果およびレファレンス検出器１３３および検出素子１３４−１〜１３４−Ｍが測定したレファレンスデータを前処理部３４が受信したか否かを判定する（ステップＳ４０１）。ここで、受信してない場合（ステップＳ４０１否定）、Ｘ線ＣＴ装置は、待機状態となる。

一方、受信した場合（ステップＳ４０１肯定）、前処理部３４は、リファレンスデータを用いて計数結果をチャンネルごとに補正することで、チャンネルごとに補正した投影データを生成する（ステップＳ４０２）。

そして、画像再構成部３６は、補正後の投影データからＸ線ＣＴ画像を再構成し（ステップＳ４０３）、処理を終了する。

上述してきたように、実施例２では、Ｘ線管１２のＸ線照射範囲外に、フォトンカウンティング方式の検出素子を有するレファレンス検出器１３３および１３４をさらに備える。そして、画像再構成部３６は、レファレンス検出器１３３および１３４が測定したＸ線の線質に基づいて補正された投影データを用いてＸ線ＣＴ画像を再構成する。したがって、実施例２では、フォトンカウンティング方式のレファレンス検出器１３３および１３４を用いて、フォトンカウンティング方式の検出器１３の計数結果を補正することができ、高画質のＸ線ＣＴ画像を再構成することが可能となる。

また、実施例２では、検出器１３の複数の検出素子１３１のチャンネルごとにレファレンス検出器１３４−１〜１３４−Ｍが配置される。そして、画像再構成部３６は、レファレンス検出器１３４−１〜１３４−Ｍそれぞれが測定したＸ線の線質に基づいてチャンネルごとに補正された投影データを用いてＸ線ＣＴ画像を再構成する。したがって、実施例２では、チャンネルごとに検出感度を補正した投影データを生成することができ、より高画質のＸ線ＣＴ画像を再構成することが可能となる。

なお、実施例１および２で説明した画像再構成方法は、あらかじめ用意された画像再構成プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。この画像再構成プログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、この画像再構成プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

以上、説明したとおり、実施例１および２によれば、ＳＮ比の高いＸ線ＣＴ画像を再構成することが可能となる。

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。

１０ 架台装置
１１ 高電圧発生部
１２ Ｘ線管
１３ 検出器
１４ データ収集部
１４ａ 計数結果収集部
１４ｂ 計数率算出部
１５ Ｘ線制御部
１６ 回転フレーム
１７ 架台駆動部
２０ 寝台装置
２１ 寝台駆動装置
２２ 天板
３０ コンソール装置
３１ 入力装置
３２ 表示装置
３３ スキャン制御部
３４ 前処理部
３５ 投影データ記憶部
３６ 画像再構成部
３７ 画像記憶部
３８ システム制御部

Claims (12)

1. Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線に由来する光を計数するフォトンカウンティング方式の複数の検出素子を有する検出器とが回転中に、前記複数の検出素子それぞれが計数した計数結果から算出される値のすべて、または、一部に基づいて、前記Ｘ線管から照射されるＸ線のＸ線量を制御するＸ線制御部と、
   前記Ｘ線制御部により前記Ｘ線管から照射されるＸ線量が制御された状態で前記複数の検出素子それぞれが計数した計数結果に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する画像再構成部と、
   を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記Ｘ線制御部は、前記Ｘ線管の管位相ごとに、前記複数の検出素子それぞれが計数した計数結果から算出される値のすべて、または、一部に基づいて、前記Ｘ線管から照射されるＸ線のＸ線量を制御することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記Ｘ線制御部は、前記複数の検出素子のすべて、または、一部の計数結果から算出される値が上限閾値より大きい場合、前記Ｘ線管から照射されるＸ線のＸ線量を減少するように制御する、または、前記Ｘ線管から照射されるＸ線のＸ線量を保つように制御することを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記Ｘ線制御部は、前記複数の検出素子のすべて、または、一部の計数結果から算出される値が下限閾値より小さい場合、前記Ｘ線管から照射されるＸ線のＸ線量を増大するように制御する、または、前記Ｘ線管から照射されるＸ線のＸ線量を保つように制御することを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記Ｘ線制御部は、前記複数の検出素子のうち、前記被検体の大きさに基づいて決定される一部の検出素子の計数結果から算出される値に基づいて、前記Ｘ線管から照射されるＸ線のＸ線量を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記Ｘ線管のＸ線照射範囲外に、前記フォトンカウンティング方式の検出素子を有する対照検出器をさらに備え、
   前記画像再構成部は、前記対照検出器が測定したＸ線の線質に基づいて補正された投影データを用いて前記Ｘ線ＣＴ画像を再構成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記対照検出器用の検出素子が、前記被検体を透過したＸ線を検出するための複数の検出素子のチャンネルごとに配置される場合であって、
   前記画像再構成部は、前記チャンネルごとに配置された前記対照検出器用の検出素子それぞれが測定したＸ線の線質に基づいてチャンネルごとに補正された投影データを用いて前記Ｘ線ＣＴ画像を再構成することを特徴とする請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線に由来する光を計数するフォトンカウンティング方式の複数の検出素子それぞれが計数した計数結果から算出される値のすべて、または、一部に基づいて、前記Ｘ線管から照射されるＸ線のＸ線量を制御するＸ線制御部と、
   前記Ｘ線管のＸ線照射範囲外に配置され、前記フォトンカウンティング方式の検出素子を有する対照検出器と、
   前記Ｘ線制御部により前記Ｘ線管から照射されるＸ線量が制御された状態で前記複数の検出素子それぞれが計数した計数結果が、前記対照検出器が測定したＸ線の線質に基づいて補正されたデータを用いて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する画像再構成部と、
   を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
9. Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線に由来する光を計数するフォトンカウンティング方式の複数の検出素子を有する検出器とが回転中に、前記複数の検出素子それぞれが計数した計数結果のすべて、または、一部から算出される値に基づいて、前記Ｘ線管から照射されるＸ線のＸ線量を制御するＸ線制御ステップと、
   前記Ｘ線制御ステップにより前記Ｘ線管から照射されるＸ線量が制御された状態で前記複数の検出素子それぞれが計数した計数結果に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する画像再構成ステップと、
   を含んだことを特徴とする画像再構成方法。
10. Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線に由来する光を計数するフォトンカウンティング方式の複数の検出素子それぞれが計数した計数結果のすべて、または、一部から算出される値に基づいて、前記Ｘ線管から照射されるＸ線のＸ線量を制御するＸ線制御ステップと、
    前記Ｘ線制御ステップにより前記Ｘ線管から照射されるＸ線量が制御された状態で前記複数の検出素子それぞれが計数した計数結果が、前記Ｘ線管のＸ線照射範囲外に配置され、前記フォトンカウンティング方式の検出素子を有する対照検出器が測定したＸ線の線質に基づいて補正されたデータを用いて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する画像再構成ステップと、
    を含んだことを特徴とする画像再構成方法。
11. Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線に由来する光を計数するフォトンカウンティング方式の複数の検出素子を有する検出器とが回転中に、前記複数の検出素子それぞれが計数した計数結果のすべて、または、一部から算出される値に基づいて、前記Ｘ線管から照射されるＸ線のＸ線量を制御するＸ線制御手順と、
    前記Ｘ線制御手順により前記Ｘ線管から照射されるＸ線量が制御された状態で前記複数の検出素子それぞれが計数した計数結果に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する画像再構成手順と、
    をコンピュータに実行させることを特徴とする画像再構成プログラム。
12. Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線に由来する光を計数するフォトンカウンティング方式の複数の検出素子それぞれが計数した計数結果のすべて、または、一部から算出される値に基づいて、前記Ｘ線管から照射されるＸ線のＸ線量を制御するＸ線制御手順と、
    前記Ｘ線制御手順により前記Ｘ線管から照射されるＸ線量が制御された状態で前記複数の検出素子それぞれが計数した計数結果が、前記Ｘ線管のＸ線照射範囲外に配置され、前記フォトンカウンティング方式の検出素子を有する対照検出器が測定したＸ線の線質に基づいて補正されたデータを用いて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する画像再構成手順と、
    をコンピュータに実行させることを特徴とする画像再構成プログラム。

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