JP5981273B2 - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置に関する。

Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（Computed tomography：以下、Ｘ線ＣＴ装置と呼ぶ）においては、Ｘ線管とＸ線検出器とのペアを被検体の周りを回転させながら、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器内の複数のＸ線検出素子により検出する。なお、各Ｘ線検出素子は、被検体の体軸に直交するチャンネル方向と被検体の体軸に沿った列方向とに格子状に配列されている。

検出されたアナログ量の検出信号は、逐次、列毎に切り替えられるスイッチを介してチャンネル毎の読出ラインからデータ収集部（ＤＡＳ）に読み出される。なお、このような読み出し方法を逐次収集方式と呼ぶ。

データ収集部（ＤＡＳ）では、複数のＸ線検出素子毎に設けられたデータ収集回路が、各Ｘ線検出素子から収集した検出信号を増幅した後にデジタルデータに変換し、このデジタルデータを再構成部に送出する。

再構成部は、送出された検出データに基づいて、被検体に関する画像を再構成する。

特開２００５−３４３１３号公報

しかしながら、以上のようなＸ線ＣＴ装置では、通常は特に問題ないが、本発明者の検討によれば、データ収集回路上の制約などにより、検出信号の収集速度(View Rate)の上限が決まってしまう不都合がある。例えば、上限よりも高い収集速度を必要とする高速ｋｖスイッチングなどのアプリケーションの搭載が困難となってしまう。

なお、この不都合を解消する観点から、データ収集回路を増やして収集速度を向上させる方法が考えられる。

しかしながら、この方法はサイズやコストを上昇させるので、好ましくない。すなわち、逐次収集方式でデータ収集回路を増やすことなく、収集速度を向上させることが望ましい。

本発明が解決しようとする課題は、逐次収集方式でデータ収集回路を増やすことなく、収集速度を向上し得るＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することである。

実施形態のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線発生部、Ｘ線検出器、複数の第１読出スイッチ、複数の第１読出ライン、複数の第２読出スイッチ、複数の第２読出ライン、データ収集部、再構成部、接続切換部及び読出制御部を具備している。

前記Ｘ線発生部は、Ｘ線を発生する。

前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線発生部から発生され、被検体を透過したＸ線を検出して検出信号が読み出される複数のＸ線検出素子を、前記被検体の体軸に直交するチャンネル方向と前記被検体の体軸に沿った列方向とに格子状に配列してなる。

前記複数の第１読出スイッチは、前記複数のＸ線検出素子に個別に接続された一端をもっている。

前記複数の第１読出ラインは、前記列方向に沿って前記複数の第１読出スイッチの他端に個別に接続されている。

前記複数の第２読出スイッチは、前記複数のＸ線検出素子のうち、所定の各Ｘ線検出素子に個別に接続された一端をもっている。

前記複数の第２読出ラインは、前記列方向に沿って前記複数の第２読出スイッチの他端に個別に接続されている。

前記データ収集部は、複数のデータ収集回路を有する。

前記複数のデータ収集回路は、前記各第１読出ライン及び前記各第２読出ラインから個別に読み出された検出信号を収集し、当該収集した検出信号を個別にデジタルデータに変換して当該デジタルデータを出力する。

前記再構成部は、前記出力されたデジタルデータに基づいて医用画像を再構成する。

前記接続切換部は、前記医用画像を第１モードで再構成する場合には、前記複数のＸ線検出素子に接続される前記各第１読出ラインと前記各データ収集回路とを接続する。

前記接続切換部は、前記医用画像を第２モードで再構成する場合には、前記所定の各Ｘ線検出素子に接続される前記各第１読出ライン及び前記各第２読出ラインと前記各データ収集回路とを接続し、且つ前記所定の各Ｘ線検出素子以外の各Ｘ線検出素子に接続される前記各第１読出ラインと前記各データ収集回路とを接続する。

前記読出制御部は、前記第１モードで再構成する場合には、前記各第２読出スイッチをオフ状態に制御し、且つ前記各第１読出スイッチを個別にオン状態又はオフ状態に制御する。

前記読出制御部は、前記第２モードで再構成する場合には、前記各第１読出スイッチ及び前記各第２読出スイッチを個別にオン状態又はオフ状態に制御する。

第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成を示す模式図である。 同実施形態におけるＸ線検出器の構成を示す模式図である。 同実施形態におけるＸ線検出器及びその周辺構成を示す模式図である。 同実施形態におけるＸ線検出器とその検出信号に基づく画像を説明するための模式図である。 同実施形態における接続切換部を説明するための模式図である。 同実施形態における動作を説明するためのフローチャートである。 第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に適用されるＸ線検出器の構成を示す模式図である。 同実施形態におけるＸ線検出器とその検出信号に基づく画像を説明するための模式図である。 第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に適用されるＸ線検出器の構成を示す模式図である。 同実施形態におけるＸ線検出器とその検出信号に基づく画像を説明するための模式図である。 第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に適用されるＸ線検出器の構成を示す模式図である。 同実施形態における接続切換部を説明するための模式図である。 同実施形態におけるＸ線検出器とその検出信号に基づく画像を説明するための模式図である。 第５の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に適用されるＸ線検出器の構成を示す模式図である。 同実施形態における接続切換部を説明するための模式図である。 同実施形態におけるＸ線検出器とその検出信号に基づく画像を説明するための模式図である。 第６の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成を示す模式図である。

以下、Ｘ線ＣＴ装置（Ｘ線コンピュータ断層撮影装置）の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、Ｘ線ＣＴ装置には、Ｘ線管とＸ線検出器とが一体として被検体の周囲を回転するRotate/Rotate-Type、リング状にアレイされた多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転するStationary/Rotate-Type等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。また、画像を再構成するには被検体の周囲一周、３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋ファン角度分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式に対しても本実施形態へ適用可能である。また、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線ＣＴ装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本実施形態においては、従来からの一管球型のＸ線ＣＴ装置であっても、多管球型のＸ線ＣＴ装置であってもいずれも適用可能である。ここでは、一管球型として説明する。

なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付して、重複した説明を省略する。

＜第１の実施形態＞
図１は第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成を示す模式図であり、図２はＸ線検出器の構成を示す模式図である。図３はＸ線検出器及びその周辺構成を示す模式図であり、図４はＸ線検出器とその検出信号に基づく画像を説明するための模式図である。図５は接続切換部を説明するための模式図である。

Ｘ線ＣＴ装置１は、図１に示すように、高電圧発生部５、ガントリ７、切換制御部１５、読出制御部１７、投影データ発生部２１、再構成部２３、画像記憶部２４、インターフェース２５、表示部２７、入力部２９及び制御部３１を有する。

高電圧発生部５は、Ｘ線管７１の陽極ターゲットと陰極フィラメントとの間に高電圧を印加するための図示していない高電圧電源と、Ｘ線管７１の陰極フィラメントにフィラメント電流を供給するための図示していないフィラメント電流発生器とを有する。

ガントリ７には、回転支持機構が収容される。回転支持機構は、回転リング７３と、回転軸Ｚを中心として回転自在に回転リング７３を支持するリング支持機構と、リングの回転を駆動する駆動部７９とを有する。回転リング７３には、Ｘ線管７１と、２次元アレイ型または多列型とも称されるＸ線検出器７５が搭載される。撮影又はスキャンに際しては、ガントリ７におけるＸ線管７１とＸ線検出器７５との間の円筒形の撮影領域７１９内に、被検体Ｐが天板３１に載置され挿入される。Ｘ線検出器７５の出力には、接続切換部７５３が接続される。接続切換部７５３の出力にはデータ収集部（ＤＡＳ）７５７が接続される。

Ｘ線管７１は、高電圧発生部５からスリップリング８１を経由して電圧の印加（以下、管電圧と呼ぶ）およびフィラメント電流の供給を受けて、Ｘ線の焦点７１５からＸ線を放射する。Ｘ線の焦点７１５から放射されたＸ線は、Ｘ線管７１のＸ線放射窓に取り付けられた図示していないコリメーターユニットにより、例えばコーンビーム形（角錐形）に整形される。Ｘ線の放射範囲７１７は、点線で示されている。Ｘ軸は、回転軸Ｚと直交し、放射されるＸ線の焦点７１５を通る直線である。Ｙ軸は、Ｘ軸および回転軸Ｚと直交する直線である。本実施形態におけるＸ線管７１は、回転陽極型のＸ線管であるとする。なお、固定陽極型のＸ線管以外の他の型のＸ線管でも本実施形態に適用可能である。以下、高電圧発生部５とＸ線管７１とを合わせて、Ｘ線発生部と呼ぶ。

Ｘ線検出器７５は、回転軸Ｚを挟んでＸ線管７１に対峙する位置およびアングルで取り付けられる。Ｘ線検出器７５は、被検体の体軸（又は回転軸Ｚ方向）に直交するチャンネル方向と被検体の体軸に沿った列方向とに格子状に配列された複数のＸ線検出素子を有する。複数のＸ線検出素子各々には、入射するＸ線の方向性を絞るコリメータが取り付けられる。複数のＸ線検出素子各々は、Ｘ線管７１から発生され、被検体を透過したＸ線を検出する。例えば、被検体を透過したＸ線は、Ｘ線検出素子に入射する。Ｘ線検出素子に入射したＸ線は、コリメータに絞られてシンチレータに入射して光子に変換される。光子は、フォトダイオードに入射し電荷として蓄積される。電荷は、読出スイッチとしてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）スイッチによって読出ラインを通して、検出信号として読み出される。複数のＸ線検出素子各々からの検出信号は、接続切換部７５３を介してデータ収集部７５７に出力される。なお、チャンネル方向は、回転軸Ｚに直交し、且つ放射されるＸ線の焦点７１５を中心として、この中心から１チャンネル分のＸ線検出素子の受光部中心までの距離を半径とする円弧方向としてもよい。また、列方向はスライス方向と呼んでもよい。

本実施形態では、図２に示すように、Ｘ線検出器７５が、８０列×１０００ｃｈの８万個のＸ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…を有している場合を例に挙げて説明する。なお、列数はカバレッジに対応し、チャンネル数ｃｈは、視野（ＦＯＶ）に対応する。

８０列×１０００ｃｈの場合、例えば、各Ｘ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…が０．５ｍｍ角のとき、Ｘ線検出器７５は、４０ｍｍ×５００ｍｍの領域でＸ線を検出可能となっている。なお、Ｘ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…は、０．５ｍｍ角に限らず、１ｍｍ角などのサイズに適宜、変更可能となっている。

このようなＸ線検出器７５は、複数のＸ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…に個別に接続された一端をもつ複数の第１読出スイッチａ１１，…と、列方向に沿って複数の第１読出スイッチａ１１，…の他端に個別に接続された複数の第１読出ラインＡとを備えている。

また、Ｘ線検出器７５は、複数のＸ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…のうち、所定の各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…に個別に接続された一端をもつ複数の第２読出スイッチｂ２１，…と、列方向に沿って複数の第２読出スイッチｂ２１，…の他端に個別に接続された複数の第２読出ラインＢとを備えている。ここで、所定の各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…は、Ｘ線検出器７５のチャンネル方向における中央領域と、Ｘ線検出器７５の列方向における全領域とに格子状に配列されている。

補足すると、Ｘ線検出器７５は、例えば、列方向に８分割し、チャンネル方向に２０分割した８×２０個のセグメント毎に、各Ｘ線検出素子７５ａ１，…又は７５ｂ１，…が実装される。８×２０個のセグメントは、チャンネル方向における両端のセグメントを含む２つの粗サンプリング領域７５Ａと、各粗サンプリング領域７５Ａに挟まれた倍サンプリング領域（中央領域）７５Ｂとの３領域に分類される。各粗サンプリング領域７５Ａは、それぞれ列方向に８個、チャンネル方向に５個のセグメントからなる。倍サンプリング領域７５Ｂは、列方向に８個、チャンネル方向に１０個のセグメントからなる。各粗サンプリング領域７５Ａと、倍サンプリング領域７５Ｂとのセグメント数（個数）の比率は任意であるが、倍サンプリング領域７５Ｂのセグメント数が粗サンプリング領域７５Ａの各々のセグメント数よりも大きいことが視野（ＦＯＶ）を広くする観点から好ましい。倍サンプリング領域７５Ｂのセグメントの個数を最大にした場合、各粗サンプリング領域７５Ａのセグメントの個数の合計は、中央領域７５のセグメントの個数と同じ値になる。

各粗サンプリング領域７５Ａのセグメントは、１０列×５０ｃｈの５００個のＸ線検出素子７５ａ１，…と、各第１読出スイッチａ１１，…と、各第１読出ラインＡとが実装されている。

倍サンプリング領域７５Ｂのセグメントは、１０列×５０ｃｈの５００個のＸ線検出素子７５ｂ１，…と、各第１読出スイッチａ１１，…と、各第１読出ラインＡと、各第２読出スイッチｂ２１，…と、各第２読出ラインＢとが実装されている。

すなわち、各粗サンプリング領域７５Ａでは、Ｘ線検出素子７５ａ１，…毎に１本の読出ラインＡが実装される。倍サンプリング領域７５Ｂでは、Ｘ線検出素子７５ｂ１，…毎に２本の読出ラインＡ，Ｂが実装される。このため、倍サンプリング領域７５Ｂでは、図２及び図３に示すように、粗サンプリング領域７５Ａに比べ、倍の回数のサンプリングが可能となる。その結果、倍サンプリング領域７５Ｂから読み出された検出信号に基づき、図４に示すように、倍サンプリング画像が得られる。また、各粗サンプリング領域７５Ａから読み出された検出信号に基づき、倍サンプリング画像よりも粗い画像が得られる。

接続切換部７５３は、図５に一部を示すように、複数の読出ラインＡ，Ｂにそれぞれ接続された複数のスイッチを有し、モードに応じて切換制御部１５に制御され、各第１読出ラインＡ及び各第２読出ラインＢと、データ収集部（ＤＡＳ）７５７内の各データ収集回路との接続を個別に切り換える。接続切換部７５３内のスイッチは、例えば、第２読出ラインＢの本数と同数だけ実装される。図２に示す例の場合、接続切換部７５３は、セグメント毎に５０個のスイッチが実装される。但し、Ｘ線検出器７５の中心のセグメントに関しては、図５に示すように、中心のチャンネル“０”のスイッチが実装されない。

具体的には、接続切換部７５３は、通常モード（第１モード）で再構成する場合には、複数のＸ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…に接続される各第１読出ラインＡと各データ収集回路とを接続する。

また、接続切換部７５３は、倍サンプリングモード（第２モード）で再構成する場合には、所定の各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…に接続される各第１読出ラインＡ及び各第２読出ラインＢと各データ収集回路とを接続し、且つ所定の各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…以外の各Ｘ線検出素子７５ａ１，…に接続される各第１読出ラインＡと各データ収集回路とを接続する。

なお、接続切換部７５３は、複数の読出ラインＡ，Ｂに接続されたマルチプレクサ（multiplexor）であってもよい。また、接続切換部７５３は、切換制御部１５からの制御に限らず、読出制御部１７に制御される構成としてもよい。

データ収集部（ＤＡＳ）７５７は、各第１読出ラインＡ及び各第２読出ラインＢから個別に読み出された検出信号を収集し、当該収集した検出信号を個別にデジタルデータに変換して当該デジタルデータを出力する複数のデータ収集回路を有する。データ収集回路の個数は、Ｘ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…の個数よりも少ない。各データ収集回路は、接続切換部７５３の出力端子（又はスイッチ）の個数と同数だけ設けられ、例えば、各セグメントのチャンネルｃｈ毎に実装される。各データ収集回路は、例えば、図示しないアンプ、波高弁別器（又は比較器）及びカウンタを備えていてもよい。アンプは、Ｘ線検出素子から受けた検出信号を増幅する。波高弁別器は、アンプの出力信号のうちの所定振幅を超える出力信号を受けたときのみ、特定の出力パルスを発生する。カウンタは、波高弁別器により出力されたパルスをカウントし、得られたカウント数を表すデジタルデータを投影データ発生部２１に出力する。このカウント数は、Ｘ線検出器７５に入射したＸ線のフォトン数を表す。

切換制御部１５は、通常モード又は倍サンプリングモードに応じて、各セグメントの列毎に各読出ラインから伝送される検出信号を各データ収集回路に入力するように、接続切換部７５３を制御する。

読出制御部１７は、医用画像を通常モード（第１モード）で再構成する場合には、各第２読出スイッチｂ２１，…をオフ状態に制御し且つ各第１読出スイッチａ１１，…を個別にオン状態又はオフ状態に制御する。

また、読出制御部１７は、医用画像を倍サンプリングモード（第２モード）で再構成する場合には、各第１読出スイッチａ１１，…及び各第２読出スイッチｂ２１，…を個別にオン状態又はオフ状態に制御する。

ここで、読出制御部１７は、各第１読出スイッチａ１１，…及び各第２読出スイッチｂ２１，…のうち、同一のＸ線検出素子７５ｂ１，…に接続された第１読出スイッチａ１１，…及び第２読出スイッチｂ２１，…を同時期にオン状態にしないように制御を実行可能である。

また、読出制御部１７は、所定の各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…に接続された第１読出スイッチａ１１，…及び第２読出スイッチｂ２１，…の各々を制御する周期に比べ、所定の各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…以外の各Ｘ線検出素子７５ａ１，…に接続された第１スイッチａ１１，…を長い周期で制御してもよい。例えば、各Ｘ線検出素子７５ａ１，…を２素子毎に制御する場合には、同じ周期で制御すればよく、各Ｘ線検出素子７５ａ１，…を１素子毎に制御する場合には、長い周期で制御すればよい。但し、２素子毎に制御する場合には、空間分解能が低下する。

投影データ発生部２１は、データ収集部７５７から出力されたデジタルデータ（カウント数）に基づいて、投影データを発生する。具体的には、投影データ発生部２１は、カウント数に対して前処理を施すことにより、投影データを発生する。投影データとは、再構成処理直前のデータ（生データ（raw data））であり、被検体を透過したＸ線の強度に応じたデータ値の集合である。投影データは、データ収集したときにビューアングルを表すデータと関連付けられて、磁気ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリを備えた図示していない記憶部に記憶される。ここでは説明の便宜上、ワンショットで略同時に収集したビューアングルが同一である全チャンネルにわたる一揃いの投影データを、投影データセットと称する。なお、投影データセットの各チャンネルに対する投影データは、ビューアングル、コーン角、チャンネル番号によって識別される。ビューアングルは、Ｘ線管７１が回転軸Ｚを中心として周回する円軌道の各位置を、回転軸Ｚから鉛直上向きにおける円軌道の最上部を０°として３６０°の範囲の角度で表したものである。

再構成部２３は、ビューアングルが３６０°又は１８０°＋ファン角度の範囲内の投影データセットに基づいて、略円柱形の３次元画像を再構成する。

画像記憶部２４は、再構成部２３により発生されたボリュームデータを記憶する。画像記憶部２４は、図示していない画像処理部により発生された被検体の断面画像を記憶する。

インターフェース２５は、Ｘ線ＣＴ装置１と電子的通信回線（以下ネットワークと呼ぶ）とを接続する。ネットワークには、図示していない放射線部門情報管理システムと病院情報システムとが接続されてもよい。

表示部２７は、再構成部２３で再構成された画像、画像記憶部２４に記憶された画像、Ｘ線コンピュータ断層撮影のために設定される条件などを表示する。

入力部２９は、操作者が所望するＸ線コンピュータ断層撮影の撮影条件、および被検体の情報などを入力する。具体的には、入力部２９は、操作者からの各種指示・命令・情報・選択・設定をＸ線ＣＴ装置１に取り込む。例えば、入力部２９は、通常モード（第１のモード）又は倍サンプリングモード（第２のモード）を示す指示をＸ線ＣＴ装置１に入力可能である。入力部２９は、図示しないが、関心領域の設定などを行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード等を有する。入力部２９は、表示画面上に表示されるカーソルの座標を検出し、検出した座標を制御部３１に出力する。なお、入力部２９は、表示画面を覆うように設けられたタッチパネルでもよい。この場合、入力部２９は、電磁誘導式、電磁歪式、感圧式等の座標読み取り原理でタッチ指示された座標を検出し、検出した座標を制御部３１に出力する。

制御部３１は、Ｘ線ＣＴ装置１の中枢として機能する。制御部３１は、図示していないＣＰＵとメモリとを備える。制御部３１は、図示していない記憶部に記憶された検査スケジュールデータと制御プログラムとに基づいて、Ｘ線コンピュータ断層撮影のために図示していない寝台部および架台部と、高電圧発生部５を制御する。具体的には、制御部３１は、入力部２９から送られてくる操作者の指示や画像処理の条件などの情報を、一時的に図示していないメモリに記憶する。制御部３１は、メモリに一時的に記憶されたこれらの情報に基づいて、寝台部及び架台部と、高電圧発生部５を制御する。制御部３１は、所定の画像発生・表示等を実行するための制御プログラムを、図示していない記憶部から読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・処理等を実行する。

次に、以上のように構成されたＸ線ＣＴ装置１において、図６に示すフローチャートを参照しながら、各モードに応じて、各読出スイッチａ１１，…ｂ２１，…及び接続切換部７５３の接続を切り換える動作について説明する。以下説明を簡単にするために、複数のセグメントのうちの１つのセグメント内の各Ｘ線検出素子７５ａ１，…又は７５ｂ１，…について述べる。

Ｘ線ＣＴ装置１による被検体に対するスキャンに先立って、入力部２９は、操作者の操作により、患者情報の入力、スキャン条件、モードなどの設定や更新を行う（ＳＴ１）。これらの設定や更新は、図示していない記憶部に保存される。これらの入力／選択／設定が終了すると、制御部３１はスキャンを開始する（ステップＳＴ２）。

切換制御部１５は、ステップＳＴ１で設定されたモードが倍サンプリングモードか否かを判定し（ＳＴ３）、判定結果に応じて、接続切換部７５３を制御する。

接続切換部７５３は、医用画像を倍サンプリングモードで再構成する場合には、所定の各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…に接続される各第１読出ラインＡ及び各第２読出ラインＢと各データ収集回路とを接続し且つ所定の各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…以外の各Ｘ線検出素子７５ａ１，…に接続される各第１読出ラインＡと各データ収集回路とを接続する（ＳＴ４）。

読出制御部１７は、倍サンプリングモードで再構成する場合には、各第１読出スイッチＡ及び各第２読出スイッチＢを個別にオン状態又はオフ状態に制御する（ＳＴ５）。

これにより、各粗サンプリング領域７５Ａの各Ｘ線検出素子７５ａ，…の各読出ラインＡから伝送される検出信号や、倍サンプリング領域７５Ｂの各Ｘ線検出素子７５ｂ，…の各読出ラインＡ，Ｂから伝送される検出信号が各データ収集回路に入力される。

データ収集部（ＤＡＳ）７５７の各データ収集回路は、各第１読出ラインＡ及び各第２読出ラインＢから個別に読み出された検出信号を収集し、当該収集した検出信号を個別にデジタルデータに変換して当該デジタルデータを出力する。

再構成部２３は、データ収集部７５７から出力されたデジタルデータに基づいて医用画像を再構成する。詳しくは、再構成部２３は、データ収集部７５７から出力されたデジタルデータに基づく投影データに基づいて、３次元画像を再構成する。

倍サンプリングモードにおいては、スキャンが終了されるまで、ステップＳＴ４乃至ＳＴ５に応じた医用画像の再構成が実行される（ＳＴ６）。

一方、ステップＳＴ３の判定の結果、否の場合（通常モードの場合）には、接続切換部７５３は、複数のＸ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…に接続される各第１読出ラインＡと各データ収集回路とを接続する（ＳＴ７）。

読出制御部１７は、通常モードで再構成する場合には、各第２読出スイッチｂ２１，…をオフ状態に制御し且つ各第１読出スイッチａ１１，…を個別にオン状態又はオフ状態に制御する（ＳＴ８）。

これにより、各領域７５Ａ，７５Ｂの各Ｘ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…の各読出ラインＡから伝送される検出信号が各データ収集回路に入力される。

データ収集部（ＤＡＳ）７５７の各データ収集回路は、各第１読出ラインＡから個別に読み出された検出信号を収集し、当該収集した検出信号を個別にデジタルデータに変換して当該デジタルデータを出力する。

再構成部２３は、前述同様に、データ収集部７５７から出力されたデジタルデータに基づいて医用画像を再構成する。

通常モードにおいては、スキャンが終了されるまで、ステップＳＴ７乃至ＳＴ８に応じた医用画像の再構成が実行される（ＳＴ９）。

上述したように本実施形態によれば、医用画像を通常モードで再構成する場合には、Ｘ線検出器７５内の複数のＸ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…に接続される各第１読出ラインＡと各データ収集回路とを接続し、医用画像を倍サンプリングで再構成する場合には、倍サンプリング領域７５Ｂの各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…に接続される各第１読出ラインＡ及び各第２読出ラインＢと各データ収集回路とを接続する構成により、倍サンプリング領域７５Ｂの各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…から２本の読出ラインＡ，Ｂを用いて検出信号を各データ収集回路に読み出すようにしたので、逐次収集方式でデータ収集回路を増やすことなく、収集速度を向上させることができる。

補足すると、Ｘ線ＣＴ装置１では常にＸ線検出器７５の全てのＸ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…分の撮影を行っている訳ではない。例えば被検体Ｐの頭部の撮影ではＸ線検出器７５の中心付近のＸ線検出素子７５ｂ１，…しか主に画像には寄与しない。

本実施形態では、所定のＸ線検出素子７５ｂ１，…毎に、２本の読出ラインを設ける。通常モードでは、１本の読出ラインＡだけ使って従来と同様に読み出しを行う。すなわち、通常モードでは、粗サンプリング領域７５Ａと倍サンプリング領域７５Ｂとの各Ｘ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…のサンプリング回数は同一であり、各領域７５Ａ，７５Ｂから得られる画像は同程度の画質をもつ。

倍サンプリングモードでは、粗サンプリング領域７５Ａと倍サンプリング領域７５Ｂとの各Ｘ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…のサンプリング回数が異なり、各領域７５Ａ，７５Ｂから得られる画像は互いに異なる画質をもつ。具体的には、倍サンプリング領域７５Ｂの各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…のサンプリング回数は、粗サンプリング領域７５Ａの各Ｘ線検出素子７５ａ１，…サンプリング回数の倍である。このため、倍サンプリング領域７５Ｂから得られる画像の画質は、粗サンプリング領域７５Ａから得られる画像の画質よりも高い。

倍サンプリングモードでは、倍サンプリング領域７５Ｂ（画像上、重要な部分）のＸ線検出素子７５ｂ１，…は２本の読出ラインＡ，Ｂで高速読み出しを行い、画像上、重要でない部分（通常モード時の粗サンプリング領域７５Ａ用）の各データ収集回路まで使って処理を行う。このため、倍サンプリング時の最大視野は、通常モード時の視野の１／２程度となる。なお、倍サンプリングモードでは、粗サンプリング領域７５Ａにサンプリングを行わなくてもよいが、各実施形態のように粗いサンプリングを行う方が好ましい。

画像上、重要でない部分は、（i）視野（ＦＯＶ）の外側、（ii）カバレッジの外側、又は（iii）全体領域である。（i）の場合は、第１の実施形態で述べた。（ii）及び（iii）の場合は、以下の各実施形態で説明する。なお、（iii）全体領域の場合、例えば各チャンネル内の４素子の同時読出、又は各チャンネル内の４素子のうちの１素子の読出（間引き読出）などにより、列の分解能を低下させて処理を行う。又は、例えば４チャンネル内の１チャンネルの素子の読出、又は４チャンネル内の１チャンネルにおける４素子のうちの１素子の読出（間引き読出）などにより、チャンネルの分解能を低下させて処理を行う。

また、画像上、重要でない部分でも間引いた粗いデータ収集を行い、例えば視野（ＦＯＶ）の外側の粗サンプリング領域７５Ａに対応して粗い画像を再構成する。一方、視野の内側の倍サンプリング領域７５Ｂに対応して、ｋｖスイッチングによるデュアルエナジー（Dual Energy）の様な高度な画像を再構成することで、重要な部分を詳細に表示させてもよい。また、倍サンプリング時も視野外の粗サンプリング領域７５Ａから粗いピッチ（時間又は位置の間隔）で収集することで、撮影領域外への被写体はみだしの影響を緩和できる。

これにより、心臓など高度な画像を必要とする部位には倍サンプリングを実行し、その外側の部位には輪郭が判る程度の粗いサンプリングを実行する。また、はみ出し部のデータもあるため、ＣＴ値の精度向上を期待することができる。

いずれにしても、通常モードでは粗サンプリング領域７５Ａの各第１読出ラインＡに接続させた各データ収集回路を、倍サンプリングモードでは倍サンプリング領域７５Ｂの各第２読出ラインＢに接続させる構成により、データ収集部（ＤＡＳ）７５７内のデータ収集回路の負荷を変えずに、収集速度を上げることが可能となる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について図７及び図８を用いて説明する。

第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、具体的には図７に示すように、所定の各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…が、Ｘ線検出器のチャンネル方向における全領域と、列方向における中央領域とに格子状に配列されている。なお、図７は図２と同様に、１セグメント内の６列×１ｃｈ分の各Ｘ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…を示している。

補足すると、第２の実施形態では、前述した８×２０個のセグメントが、列方向における両端のセグメントを含む２つの粗サンプリング領域７５Ａと、各粗サンプリング領域７５Ａに挟まれた倍サンプリング領域（中央領域）７５Ｂとの３領域に分類される。各粗サンプリング領域７５Ａは、それぞれ列方向に２個、チャンネル方向に２０個のセグメントからなる。倍サンプリング領域７５Ｂは、列方向に４個、チャンネル方向に２０個のセグメントからなる。各粗サンプリング領域７５Ａと、倍サンプリング領域７５Ｂとのセグメント数（個数）の比率は、前述同様に任意である。

Ｘ線ＣＴ装置１の他の部分の構成は、第１の実施形態と同様である。

以上のような構成によれば、図８に示すように、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について図９及び図１０を用いて説明する。

第３の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、具体的には図９の左側に示すように、所定の各Ｘ線検出素子７５ｂ２，７５ｂ４，７５ｂ６，…は、Ｘ線検出器７５のチャンネル方向における全領域と、列方向における所定間隔毎の領域とに格子状に配列されている。なお、図９は図２と同様に、１セグメント内の６列×１ｃｈ分の各Ｘ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…を示している。

補足すると、第３の実施形態は、列方向の空間分解能を低下させた例である。

Ｘ線検出器７５は、８０列×１０００ｃｈの８万個のＸ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…を有しているとする。但し、Ｘ線検出器７５は、例えば、列方向に４分割し、チャンネル方向に２０分割した４×２０個のセグメント毎に、各Ｘ線検出素子７５ａ１，…又は７５ｂ１，…が実装されるとする。

４×２０個のセグメントは、チャンネル方向及び列方向における全領域に配列されており、全てのセグメントが倍サンプリング領域７５Ｂに該当する。。

倍サンプリング領域７５Ｂの各セグメントは、例えば図９の左側に示すように、第１読出ラインＡのみに接続される各Ｘ線検出素子７５ａ１，７５ａ３，７５ａ５，…と、第１及び第２読出ラインＡ，Ｂに接続される各Ｘ線検出素子７５ｂ２，７５ｂ４，７５ｂ６，…とが列方向に沿って交互に配置される。

読出制御部１７は、医用画像を倍サンプリングモードで再構成する場合には、各第１読出スイッチａ１１，ａ１２，…及び各第２読出スイッチｂ２２，ｂ２４，…を個別にオン状態又はオフ状態に制御する。但し、各第１読出スイッチａ１１，ａ１２，…を制御する場合、２素子分の第１読出スイッチａ１１，ａ１２，…を同時に制御する。また、各第２読出スイッチｂ２２，ｂ２４，…を制御する場合、間引き配置された１素子分の第２読出スイッチｂ２２，ｂ２４，…を個別に制御する。

なお、Ｘ線ＣＴ装置１の他の部分の構成は、第１の実施形態と同様である。

以上のような構成によれば、列方向に沿って空間分解能を低下させる一方、低下させた空間分解能に対応するデータ収集回路に倍サンプリング時の検出信号を入力することにより、図１０に示すように、列方向に沿って空間分解能を低下させた倍サンプリング画像が再構成されるので、逐次収集方式でデータ収集回路を増やすことなく、収集速度を向上させることができる。

なお、本実施形態は、図９の右側に示すように、変形してもよい。

すなわち、倍サンプリング領域７５Ｂの各セグメントは、例えば図９の右側に示すように、全てのＸ線検出素子７５ｂ１，７５ｂ２，…が第１及び第２読出スイッチａ１１，…，ｂ２１，…を個別に介して第１及び第２読出ラインＡ，Ｂに個別に接続される。

読出制御部１７は、医用画像を倍サンプリングモードで再構成する場合には、各第１読出スイッチａ１１，ａ１２，…及び各第２読出スイッチｂ２１，ｂ２２，…を個別にオン状態又はオフ状態に制御する。但し、各第１読出スイッチａ１１，ａ１２，…を制御する場合、２素子分の第１読出スイッチａ１１，ａ１２，…を同時に制御する。同様に、各第２読出スイッチｂ２１，ｂ２２，…を制御する場合、２素子分の第２読出スイッチｂ２１，ｂ２２，…を同時に制御する。

このように変形しても、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について図１１乃至図１３を用いて説明する。

第４の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、具体的には図１１に示すように、所定の各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…が、Ｘ線検出器１５のチャンネル方向における所定間隔毎の領域と、列方向における全領域とに格子状に配列されている。なお、図１１は、１セグメント内の６列×２ｃｈ分の各Ｘ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…を示している。

補足すると、第４の実施形態は、チャンネル方向の空間分解能を低下させた例である。

Ｘ線検出器７５は、８０列×１０００ｃｈの８万個のＸ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…を有しているとする。但し、Ｘ線検出器７５は、例えば、列方向に８分割し、チャンネル方向に１０分割した８×１０個のセグメント毎に、各Ｘ線検出素子７５ａ１，…又は７５ｂ１，…が実装されるとする。

８×１０個のセグメントは、チャンネル方向及び列方向における全領域に配列されており、全てのセグメントが倍サンプリング領域７５Ｂに該当する。

倍サンプリング領域７５Ｂの各セグメントは、１０列×１００ｃｈの１０００個のＸ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…を有する。各セグメントでは、例えば、第１及び第２読出ラインＡ，Ｂに接続される各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…と、第１読出ラインＡのみに接続される各Ｘ線検出素子７５ａ１，…とがチャンネル方向に沿って交互に配置される。

接続切換部７５３は、第１の実施形態と同様の機能を有する。但し、接続切換部７５３は、図１２に示すように、空間分解能の低下に応じた間隔（例、２チャンネル）毎に、スイッチが配置される。接続切換部７５３内のスイッチは、例えば、第２読出ラインＢの本数と同数だけ実装される。図１２に示す例の場合、接続切換部７５３は、セグメント毎に５０個のスイッチが実装される。

なお、Ｘ線ＣＴ装置１の他の部分の構成は、第１の実施形態と同様である。

以上のような構成によれば、チャンネル方向に沿って空間分解能を低下させる一方、低下させた空間分解能に対応するデータ収集回路に倍サンプリング時の検出信号を入力することにより、図１３に示すように、チャンネル方向に沿って空間分解能を低下させた倍サンプリング画像が再構成されるので、逐次収集方式でデータ収集回路を増やすことなく、収集速度を向上させることができる。

＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について図１４乃至図１６を用いて説明する。

第５の実施形態は、第２の実施形態の変形例であり、具体的には図１４に示すように、所定の各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…が、Ｘ線検出器のチャンネル方向における全領域と、列方向における中央領域とに格子状に配列されている。なお、図１４は図２と同様に、１セグメント内の６列×１ｃｈ分の各Ｘ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…を示している。

補足すると、第５の実施形態は、カバレッジの外側の粗サンプリング領域７５Ａにおいて列方向及びチャンネル方向の空間分解能を低下させた例である。

図１４に示す粗サンプリング領域７５Ａのセグメントは、２０列×２００ｃｈの４０００個のＸ線検出素子７５ａ１，…を有する。

倍サンプリング領域７５Ｂのセグメントは、第２の実施形態と同様である。

接続切換部７５３は、第１の実施形態と同様の機能を有する。但し、接続切換部７５３は、図１５に示すように、空間分解能の低下に応じた間隔（例、４チャンネル）毎に、スイッチが配置される。接続切換部７５３内のスイッチは、例えば、第２読出ラインＢの本数と同数だけ実装される。図１５に示す例の場合、接続切換部７５３は、セグメント毎に５０個のスイッチが実装可能である。

読出制御部１７は、医用画像を倍サンプリングモードで再構成する場合には、各第１読出スイッチａ１１，…及び各第２読出スイッチｂ２１，…を個別にオン状態又はオフ状態に制御する。但し、各第１読出スイッチａ１１，ａ１２，…を制御する場合、各チャンネルの４素子分の第１読出スイッチａ１１，…を同時に制御（同時読出）してもよく、あるいは、各チャンネルの４素子のうちの１素子の第１読出スイッチａ１１，ａ１５，…を同時に制御（間引き読出）してもよい。

Ｘ線ＣＴ装置１の他の部分の構成は、第１の実施形態と同様である。

以上のような構成によれば、図１６に示すように、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第６の実施形態＞
次に、本発明の第６の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について図１７を用いて説明する。

第６の実施形態は、第１〜第５の各実施形態の変形例であり、具体的には図１７に示すように、前述した接続切換部７５３として、マトリクススイッチ７５３’を備えている。

これに伴い、Ｘ線検出器７５は、全ての領域で２本の読出ラインＡ，Ｂが接続されたＸ線検出素子７５ｂ１，…を配置した構成としてもよい。

ここで、マトリクススイッチ７５３’は、例えば、各読出ラインＡ，Ｂに個別に接続される複数の第１信号ラインと、当該各第１信号ラインから電気的に絶縁された状態で当該各第１信号ラインに交差するように配置されて各データ収集素子に個別に接続される複数の第２信号ラインと、各第１信号ラインと各第２の信号ラインとを個別に接続する複数の接続スイッチとを備えた構成となっている。

これにより、マトリックススイッチ７５３’は、所望の各読出ラインＡ，Ｂを各データ収集素子に個別に接続可能となっている。なお、マトリックススイッチ７５３’は、上述した構成に限らず、複数のマトリックススイッチを多段接続した構成（例、特開２００８−２４６１９２号公報）や、マトリックス配線領域を囲む位置に複数のスイッチを設けた構成（例、特開２０１１−１０９７１４号公報）としてもよい。すなわち、マトリックススイッチ７５３’としては、所望の各読出ラインＡ，Ｂを各データ収集素子に個別に接続可能な構成であれば、任意の構成のマトリックススイッチを使用可能となっている。

Ｘ線ＣＴ装置１の他の部分の構成は、第１の実施形態と同様である。

以上のような構成によれば、適応した各実施形態の効果に加え、マトリックススイッチ７５３’の切り替えにより、当該各実施形態で用いた各領域７５Ｂ，７５Ａのパターンを１台のＸ線ＣＴ装置１において実現することができる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、医用画像を通常モードで再構成する場合には、Ｘ線検出器７５内の複数のＸ線検出素子７５ａ１，…，７５ｂ１，…に接続される各第１読出ラインＡと各データ収集回路とを接続し、医用画像を倍サンプリングモードで再構成する場合には、倍サンプリング領域７５Ｂの各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…に接続される各第１読出ラインＡ及び各第２読出ラインＢと各データ収集回路とを接続する構成により、倍サンプリング領域７５Ｂの各Ｘ線検出素子７５ｂ１，…から２本の読出ラインＡ，Ｂを用いて検出信号を各データ収集回路に読み出すようにしたので、逐次収集方式でデータ収集回路を増やすことなく、収集速度を向上させることができる。

なお、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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１…Ｘ線ＣＴ装置、５…高電圧発生部、７…ガントリ、１５…切換制御部、１７…読出制御部、２１…投影データ発生部、２３…再構成部、２４…画像記憶部、２５…インターフェース、２７…表示部、３１…天板、７１…Ｘ線管、７３…回転リング、７５…Ｘ線検出器、７９…駆動部、８１…スリップリング、７１５…Ｘ線の焦点、７１７…Ｘ線の放射範囲、７１９…撮影領域、７５１…Ｘ線検出モジュール、７５３…接続切換部、７５３’…マトリクススイッチ、７５ａ１〜７５ａ６，７５ｂ１〜７５ｂ６…Ｘ線検出素子、ａ１１〜ａ１６，ｂ２１〜ｂ２６…読出スイッチ、Ａ，Ｂ…読出ライン、７５Ａ…粗サンプリング領域、７５Ｂ…倍サンプリング領域、７５７…データ収集部。

Claims (7)

1. Ｘ線を発生するＸ線発生部と、
   前記Ｘ線発生部から発生され、被検体を透過したＸ線を検出して検出信号が読み出される複数のＸ線検出素子を、前記被検体の体軸に直交するチャンネル方向と前記被検体の体軸に沿った列方向とに格子状に配列したＸ線検出器と、
   前記複数のＸ線検出素子に個別に接続された一端をもつ複数の第１読出スイッチと、
   前記列方向に沿って前記複数の第１読出スイッチの他端に個別に接続された複数の第１読出ラインと、
   前記複数のＸ線検出素子のうち、所定の各Ｘ線検出素子に個別に接続された一端をもつ複数の第２読出スイッチと、
   前記列方向に沿って前記複数の第２読出スイッチの他端に個別に接続された複数の第２読出ラインと、
   前記各第１読出ライン及び前記各第２読出ラインから個別に読み出された検出信号を収集し、当該収集した検出信号を個別にデジタルデータに変換して当該デジタルデータを出力する複数のデータ収集回路を有するデータ収集部と、
   前記出力されたデジタルデータに基づいて医用画像を再構成する再構成部と、
   前記医用画像を第１モードで再構成する場合には、前記複数のＸ線検出素子に接続される前記各第１読出ラインと前記各データ収集回路とを接続し、前記医用画像を第２モードで再構成する場合には、前記所定の各Ｘ線検出素子に接続される前記各第１読出ライン及び前記各第２読出ラインと前記各データ収集回路とを接続し且つ前記所定の各Ｘ線検出素子以外の各Ｘ線検出素子に接続される前記各第１読出ラインと前記各データ収集回路とを接続する接続切換部と、
   前記第１モードで再構成する場合には、前記各第２読出スイッチをオフ状態に制御し且つ前記各第１読出スイッチを個別にオン状態又はオフ状態に制御し、前記第２モードで再構成する場合には、前記各第１読出スイッチ及び前記各第２読出スイッチを個別にオン状態又はオフ状態に制御する読出制御部と、
   を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
2. 前記読出制御部は、前記各第１読出スイッチ及び前記各第２読出スイッチのうち、同一の前記Ｘ線検出素子に接続された第１読出スイッチ及び第２読出スイッチを同時期にオン状態にしないように前記制御を実行することを特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
3. 前記読出制御部は、前記所定の各Ｘ線検出素子に接続された第１読出スイッチ及び第２読出スイッチの各々を制御する周期に比べ、前記所定の各Ｘ線検出素子以外の各Ｘ線検出素子に接続された第１スイッチを長い周期で制御することを特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
4. 前記所定の各Ｘ線検出素子は、前記Ｘ線検出器のチャンネル方向における中央領域と、前記Ｘ線検出器の列方向における全領域とに格子状に配列されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
5. 前記所定の各Ｘ線検出素子は、前記Ｘ線検出器のチャンネル方向における全領域と、前記Ｘ線検出器の列方向における中央領域とに格子状に配列されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
6. 前記所定の各Ｘ線検出素子は、前記Ｘ線検出器のチャンネル方向における全領域と、前記列方向における所定間隔毎の領域とに格子状に配列されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
7. 前記所定の各Ｘ線検出素子は、前記Ｘ線検出器のチャンネル方向における所定間隔毎の領域と、前記列方向における全領域とに格子状に配列されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。

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