JP6257929B2

JP6257929B2 - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置

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Publication number: JP6257929B2
Application number: JP2013124454A
Authority: JP
Inventors: 中山　道人; 道人中山; 輝西島; 松田　圭史; 圭史松田; 恒一宮間
Original assignee: Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2033-06-13
Also published as: JP2015000102A

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。

一般的に、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置と表記）では、Ｘ線検出器で検出されたＸ線（被検体を透過したＸ線）の強度に応じた電気信号がデータ収集ユニット（ＤＡＳユニット）に含まれるＡ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換され、当該デジタルデータに基づいて被検体の内部画像が再構成される。

このようなＸ線ＣＴ装置においては、昨今の技術革命により、よりＸ線線量を低減させた（つまり、被検体の被曝量を低減させた）撮影が行われている。具体的には、上記したデータ収集ユニット（に含まれるＡ／Ｄ変換器）のダイナミックレンジ（２^１８〜２^２０）に対して、入力値を小さくし、出力が２^７以下となるような条件での撮影が増加している。

しかしながら、上記した条件で撮影が行われた場合、Ｘ線検出器またはデータ収集ユニットの特性によっては再構成された画像にアーチファクトが表れる場合がある。

なお、Ｘ線ＣＴ装置においては、一般に例えばオフセットドリフト補正は行われているが、検出器またはデータ収集ユニットの特性である非直線性、温湿度によるドリフト（ゲイン）、クロストーク量等についての補正は行われていない。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、Ｘ線検出器またはデータ収集ユニットの特性を考慮して当該データ収集ユニットの出力を補正することが可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。

実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、被検体に照射されるＸ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管から発生され、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線の強度に応じた電気信号に基づいて前記被検体に関するデータを出力するデータ収集ユニットと、前記データ収集ユニットによって出力されたデータに基づいて画像を再構成する再構成手段と、前記データ収集ユニットに接続され、それぞれ異なる電圧を発生する複数の基準電圧源と、前記複数の基準電圧源の温度を測定する温度センサと、前記複数の基準電圧源の温度特性に関する補正値を予め保持する保持手段とを具備し、前記データ収集ユニットは、前記温度センサによって測定された温度と前記保持手段に保持されている補正値とに基づいて、前記複数の基準電圧源の各々によって発生された電圧に応じた電気信号を補正し、当該補正された電気信号に基づいて、前記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線の強度に応じた電気信号に基づいて出力されるデータを補正する。

第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す図。図１に示すデータ収集ユニット１５の構成を示す図。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるデータ収集ユニット１５の処理手順を示すフローチャート。ＤＡＳ回路１５２とＸ線検出器１４及び第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄとの接続状態について説明するための図。ＤＡＳ回路１５２によって行われる非直線性補正処理の概念について説明するための図。基準電圧部１５１がデータ収集ユニット１５の外部に設けられる構成を示す図。温度によるドリフト（ゲイン）の概念について説明するための図。第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に含まれるデータ収集ユニット１５の構成を示す図。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるデータ収集ユニット１５の処理手順を示すフローチャート。ＤＡＳ回路１５５ａによって行われる補正処理の概念について説明するための図。第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に含まれるデータ収集ユニット１５の構成を示す図。湿度によるドリフト（オフセット）の概念について説明するための図。第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に含まれるデータ収集ユニット１５の構成を示す図。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるデータ収集ユニット１５の処理手順を示すフローチャート。ＤＡＳ回路１５７ａによって行われる湿度補正処理の概念について説明するための図。第５の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に含まれるデータ収集ユニット１５の構成を示す図。クロストーク補正回路１５９によって行われる補正処理の概念について説明するための図。

以下、図面を参照して、各実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、第１の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置と表記）について説明する。

図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す。図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置は、架台１０とコンソール２０とを備える。

架台１０は、Ｘ線発生装置１１、回転フレーム１２、回転フレーム駆動部１３、Ｘ線検出器１４、データ収集ユニット１５及び伝送部１６を含む。

Ｘ線発生装置１１は、Ｘ線管１１１、高電圧発生部１１２及びＸ線制御部１１３を備える。

Ｘ線管１１１は、被検体Ｐに照射されるＸ線を発生する。具体的には、Ｘ線管１１１は、例えば陰極及び陽極を有し、当該Ｘ線管１１１の陰極−陽極間には管電圧が印加され、またＸ線管１１１の陰極のフィラメントにはフィラメント電流が供給される。このような管電圧の印加及びフィラメント電流の供給により、Ｘ線管１１１の陽極のターゲットからＸ線が発生する。

高電圧発生部１１２は、Ｘ線制御部１１３からの制御に応じた高電圧をＸ線管１１１に印加し、当該Ｘ線制御部１１３からの制御に応じたフィラメント電流をＸ線管１１１に供給する。

Ｘ線制御部１１３は、高電圧発生部１１２を制御することによって、Ｘ線管１１１からのＸ線の発生を制御する。

回転フレーム１２は、被検体Ｐを中心にして、高速かつ連続的に回転する円環または円板状のフレームである。この回転フレーム１２は、Ｘ線管１１１とＸ線検出器１４とを回転フレーム１２の中心軸（回転軸）周りに回転可能に支持している。回転フレーム１２の開口の内部には、ＦＯＶ（field of view）が設定される。回転フレーム１２は、回転フレーム駆動部１３に接続されている。

回転フレーム駆動部１３は、回転フレーム１２を一定の角速度で回転させることによって、Ｘ線管１１１とＸ線検出器１４とを回転軸周りに回転させる。なお、回転フレーム駆動部１３は、図１に示すＺ軸を回転軸として回転フレーム１２（Ｘ線管１１１及びＸ線検出器１４）を回転させる。

また、回転フレーム１２の近傍には、天板支持機構１２１が設置されている。天板支持機構１２１は、天板１２２をＺ軸に沿って移動可能に支持する。天板支持機構１２１は、天板１２２の長軸がＺ軸に平行するように天板１２２を支持する。天板１２２には、被検体Ｐが載置される。天板支持機構１２１は、図示しないモータから発生される動力により、天板１２２をＺ軸方向に沿って移動する。

Ｘ線検出器１４は、Ｘ線管１１１から発生され、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。Ｘ線検出器１４は、２次元状に配列された複数の検出素子を搭載する。例えば、複数の検出素子は、回転フレーム１２の回転軸Ｚを中心とした円弧に沿って配列される。この円弧に沿う検出素子の配列方向はチャンネル方向と呼ばれる。チャンネル方向に沿って配列された複数の検出素子は、検出素子列と呼ばれる。複数の検出素子列は、回転軸Ｚに沿う列方向に沿って配列される。各検出素子は、Ｘ線管１１１から発生されたＸ線を検出し、当該検出されたＸ線の強度に応じた電気信号（電流信号）を生成する。生成された電気信号は、データ収集ユニット（ＤＡＳユニット）１５に供給される。

データ収集ユニット１５は、Ｘ線検出器１４を介して電気信号をビュー（view）毎に収集する。ビューは、回転軸Ｚ周りの回転フレーム１２の回転角度に対応する。また、信号処理的には、ビューは、回転フレーム１２の回転時におけるデータのサンプリング点に対応する。データ収集ユニット１５は、収集されたアナログの電気信号をデジタルデータに変換する。データ収集ユニット１５によって変換されたデジタルデータは、生（ｒｏｗ）データと呼ばれる。この生データ（被検体に関するデータ）は、非接触型の伝送部１６により、所定ビュー毎にコンソール２０に出力（供給）される。

また、データ収集ユニット１５は、それぞれ異なる電圧を発生する複数の基準電圧源を備える。データ収集ユニット１５は、複数の基準電圧源の各々によって発生された電圧に応じた電気信号に基づいて、コンソール２０に対して出力されるデータを補正する。

コンソール２０は、前処理部２１、再構成部２２、表示部２３、操作部２４、記憶部２５、架台制御部２６及びシステム制御部２７を含む。

前処理部２１は、データ収集ユニット１５から供給されたデータに対して、例えば対数変換や感度補正等の前処理を実行する。前処理が実行されたデータは、投影データと呼ばれる。

再構成部２２は、前処理部２１によって前処理が実行されたデータ（投影データ）に基づいて被検体Ｐに関する画像データを再構成する。

表示部２３は、再構成部２２によって再構成された画像データを例えば表示機器に表示する。表示機器としては、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が利用可能である。

操作部２４は、入力機器を介してユーザからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力機器としては、キーボードやマウス、スイッチ等が利用可能である。

記憶部２５は、上記したデータ収集ユニット１５から出力されたデータ、投影データ及び画像データ等を記憶する。また、記憶部２５には、制御プログラムが記憶されている。

架台制御部２６は、Ｘ線ＣＴ撮像を実行するために、上記したＸ線制御部１１３、回転フレーム駆動部１３及びデータ収集ユニット１５を制御する。

システム制御部２７は、記憶部２５に記憶されている制御プログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従って各部を制御する。

図２は、図１に示すデータ収集ユニット１５の構成を示す。図２に示すように、データ収集ユニット１５は、基準電圧部１５１、ＤＡＳ回路１５２及び温度補正回路１５３を含む。

基準電圧部１５１は、複数の基準電圧源（第１〜第ｘの基準電圧源）を備える。なお、ｘは、２以上の整数であるものとする。図２に示す例では、基準電圧部１５１は、第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄ（つまり、４つの基準電圧源）を備えている。この第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄは、それぞれ異なる電圧を発生する。具体的には、第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄの各々によって発生される電圧は、当該第１の基準電圧源１５１ａによって発生される電圧が最も小さく、第４の基準電圧源１５１ｄによって発生される電圧が最も大きくなるように段階的に設定されているものとする。

また、基準電圧部１５１は、当該基準電圧部１５１（第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄ）の温度を測定する温度センサ（温度計）１５１ｅを備える。温度センサ１５１ｅによって測定された温度は、温度補正回路１５３に供給される。

ＤＡＳ回路１５２は当該ＤＡＳ回路１５２において入力された電気信号に対してＡ／Ｄ変換処理を施してコンソール２０に出力する。なお、ＤＡＳ回路１５２では、Ａ／Ｄ変換処理以外に例えば増幅処理等も行われる。

ＤＡＳ回路１５２は、Ｘ線ＣＴ装置において被検体Ｐに対してスキャンを行っていないとき（以下、非スキャン時と表記）に順次、第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄと一定期間接続される。一方、Ｘ線ＣＴ装置において被検体Ｐに対してスキャンを行うとき（以下、実スキャン時と表記）には、ＤＡＳ回路１５２は、Ｘ線検出器１４と接続される。

ＤＡＳ回路１５２は、非スキャン時には、当該ＤＡＳ回路１５２に順次接続される第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄによって発生された電圧に応じた電気信号を入力する。この入力された電気信号は補正データとして順次データ収集ユニット１５内部に格納される。

ＤＡＳ回路１５２は、実スキャン時には、当該ＤＡＳ回路１５２に接続されたＸ線検出器１４によって生成された電気信号（Ｘ線管１１１から発生され、被検体Ｐを透過したＸ線の強度に応じた電気信号）を入力する。ここで入力された電気信号（Ｘ線検出器１４によって生成された電気信号）は、上記したようにデータ収集ユニット１５内部に格納された補正データ（第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄによって発生された電圧に応じた電気信号）を用いて補正される。このように補正された電気信号は、ＤＡＳ回路１５２においてデジタルデータに変換されて、コンソール２０に対して出力される。

すなわち、本実施形態におけるＤＡＳ回路１５２においては、実スキャン時にデータ収集ユニット１５２から出力されるデータが第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄによって発生された電圧に応じた電気信号（補正データ）を用いて補正される。なお、本実施形態におけるＤＡＳ回路１５２において行われる補正は、Ｘ線検出器１４またはデータ収集ユニット１５（ＤＡＳ）の特性である非直線性の補正である。非直線性とは、第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄによって発生された電圧とデータ収集ユニットにおける入力である電気信号との各対応関係が直線的となることが理想であるところ、当該理想（直線）に対する誤差が生じることをいう。

温度補正回路１５３は、基準電圧部１５１の温度特性に関する補正値を予め保持する。温度補正回路１５３は、予め保持されている補正値及び温度センサ１５１ｅによって供給された温度に基づいて、基準電圧部１５１の温度変化による当該基準電圧部１５１に備えられる第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄによって発生された電圧（に応じた電気信号）の誤差を補正する。

このように温度補正回路１５３によって補正が行われた場合、ＤＡＳ回路１５２は、当該補正された電気信号を補正データとしてデータ収集ユニット１５内部に格納する。

次に、図３のフローチャートを参照して、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるデータ収集ユニット１５の処理手順について説明する。

まず、データ収集ユニット１５に含まれるＤＡＳ回路１５２は、非スキャン時において、複数の基準電圧源のうちの例えば第１の基準電圧源１５１ａと接続される（ステップＳ１）。

この場合、ＤＡＳ回路１５２は、当該ＤＡＳ回路１５２と接続された第１の基準電圧源１５１ａによって発生された電圧に応じた電気信号（補正データ）を入力する（ステップＳ２）。なお、ＤＡＳ回路１５２によって入力された補正データは、上記したように温度補正回路１５３において予め保持されている補正値及び温度センサ１５１ｅによって測定された温度に基づいて当該温度補正回路１５３において補正される。

なお、例えば基準電圧部１５１を一定の温度に保つことで当該温度補正回路１５３による補正を行わない構成とすることも可能である。この場合には、基準電圧部１５１に備えられている温度センサ１５１ｅ及び温度補正回路１５３は省略可能である。

次に、ＤＡＳ回路部１５２は、補正データをデータ収集ユニット１５内部に格納する（ステップＳ３）。

ここで、Ｘ線ＣＴ装置において実スキャンが開始されるか否かが判定される（ステップＳ４）。このステップＳ４の処理は、例えばコンソール２０に対する操作者の操作（スキャン開始指示）等に基づいて判定される。

実スキャンが開始されないと判定された場合（ステップＳ４のＮＯ）、ステップＳ１に戻って処理が繰り返される。この場合におけるステップＳ１においては、ＤＡＳ回路１５２は例えば第２の基準電圧源１５１ｂと接続される。つまり、本実施形態において、非スキャン時には、第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄが順次ＤＡＳ回路１５２と接続され、当該第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄの各々によって発生された電圧に応じた電気信号が補正データとしてＤＡＳ回路１５２に入力され、当該補正データがデータ収集ユニット１５内部に格納される。

一方、実スキャンが開始されると判定された場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、ＤＡＳ回路１５２は、Ｘ線検出器１４と接続される（ステップＳ５）。

ここで、図４を参照して、ＤＡＳ回路１５２とＸ線検出器１４及び第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄとの接続状態について説明する。

図４に示すように、実スキャン時には、ＤＡＳ回路１５２は、Ｘ線検出器１４と接続され、当該Ｘ線検出器１４によって検出されたＸ線の強度に応じた電気信号を入力する（ステップＳ１１）。

一方、非スキャン時には、ＤＡＳ回路１５２は、第１の基準電圧源１５１ａと接続され、当該第１の基準電圧源１５１ａによって発生された電圧に応じた電気信号が入力される（ステップＳ１２）。

次に、ＤＡＳ回路１５２は、第２の基準電圧源１５１ｂと接続され、当該第２の基準電圧源１５１ｂによって発生された電圧に応じた電気信号が入力される（ステップＳ１３）。

更に、ＤＡＳ回路１５２は、第３の基準電圧源１５１ｃと接続され、当該第３の基準電圧源１５１ｃによって発生された電圧に応じた電気信号が入力される（ステップＳ１４）。

また、ＤＡＳ回路１５２は、第４の基準電圧源１５１ｄと接続され、当該第４の基準電圧源１５１ｄによって発生された電圧に応じた電気信号が入力される（ステップＳ１５）。

上記したように第４の基準電圧源１５１ｄと接続された後に実スキャンが開始されない場合には、更に、ＤＡＳ回路１５２は、第１の基準電圧源１５１ａと接続され、当該第１の基準電圧源１５１ａによって発生された電圧に応じた電気信号が入力される（ステップＳ１６）。

このように非スキャン時においては、ＤＡＳ回路１５２と接続される基準電圧源（第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄ）が繰り返し切り替えられる。以下同様に、ＤＡＳ回路１５２は、第２及び第３の基準電圧源１５１ｂ及び１５１ｃと順次接続されたものとする（ステップＳ１７，Ｓ１８）。

ここで、ステップＳ１８の後（つまり、第３の基準電圧源１５１ｃと接続された後）、実スキャンが開始されるものとすると、ＤＡＳ回路１５２は、Ｘ線検出器１４と接続される（ステップＳ１９）。

再び図３に戻って説明する。上記したように実スキャンが開始されると、ＤＡＳ回路１５２は、Ｘ線検出器１４からの電気信号を入力する（ステップＳ６）。以下、ステップＳ６において入力された電気信号を、便宜的に、対象データと称する。

ＤＡＳ回路１５２は、上記したようにデータ収集ユニット１５内部に格納された補正データを用いて、対象データを補正する処理を実行する（ステップＳ７）。なお、このステップＳ７における補正処理においては、実スキャンの開始直前の補正データ（つまり、最後に入力及び格納された補正データ）が用いられる。具体的に図４に示す例を用いて説明すると、ステップＳ１５〜Ｓ１８において入力された補正データが用いられる。これにより、経時変化の影響を緩和することができる。

ここで、図５を参照して、ＤＡＳ回路１５２によって行われる補正処理の概念について説明する。なお、ここで説明する補正処理によれば、上記したように非直線性の補正が行われる。

まず、補正処理において用いられる補正データとして、補正データ１０１〜１０４がＤＡＳ回路１５２内部に格納されているものとする。補正データ１０１は、第１の基準電圧源１５１ａによって発生された電圧に応じた電気信号である。補正データ１０２は、第２の基準電圧源１５１ｂによって発生された電圧に応じた電気信号である。補正データ１０３は、第３の基準電圧源１５１ｃによって発生された電圧に応じた電気信号である。補正データ１０４は、第４の基準電圧源１５１ｄによって発生された電圧に応じた電気信号である。

この場合、ＤＡＳ回路１５２は、第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄによって発生された電圧のうち最も大きな電圧に応じた電気信号である補正データ１０４とＤＡＳ回路１５２において予め保持されているオフセット値とに基づいて、図５に示すような理想直線を算出（定義）する。なお、この理想直線によれば、基準電圧源の電圧と電気信号との理想的な対応関係が示される。これに対して、補正データ１０１〜１０４は、図５に示すような非直線性を有する。

このような場合、ＤＡＳ回路１５２は、図５に示すように、補正データ１０１〜１０４に基づく非直線性において対象データに対応する電圧を特定し、上記した理想直線において当該特定された電圧に対応する電気信号を補正後の対象データとする。

これにより、本実施形態においては、補正データ１０１〜１０４を用いて対象データの非直線性の補正を行うことができる。

再び図３に戻ると、ＤＡＳ回路１５２は、補正後の対象データに対してＡ／Ｄ変換処理を行い、コンソール２０に出力する（ステップＳ８）。

上記したように本実施形態においては、データ収集ユニット１５が複数の基準電圧源（第１〜第４の基準電圧源１５１ａ〜１５１ｄ）の各々によって発生された電圧に応じた電気信号（補正データ）に基づいて当該データ収集ユニット１５から出力されるデータを補正する構成により、Ｘ線検出器１４またはデータ収集ユニット１５（ＤＡＳ）の特性（である非直線性）を考慮して当該データ収集ユニット１５の出力を補正することが可能となる。

なお、本実施形態においては基準電圧部１５１がデータ収集ユニット１５に含まれるものとして説明したが、図６に示すように、基準電圧部１５１は、データ収集ユニット１５の外部に設けられる構成としてもよい。

また、本実施形態においてはＸ線ＣＴ装置を例として説明したが、本実施形態において説明したデータ収集ユニット１５において実行される補正処理は、例えばＡ／Ｄ変換を行うものであれば適用可能である。なお、以下の各実施形態についても同様である。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成は、前述した第１の実施形態と同様であるため、適宜、図１を用いて説明する。

前述した第１の実施形態においてはＸ線検出器１４またはデータ収集ユニット１５（ＤＡＳ）の特性である非直線性の補正を行うものとして説明したが、本実施形態は、Ｘ線検出器１４またはデータ収集ユニット１５の特性である温度によるドリフト（ゲイン）を補正する点が、前述した第１の実施形態とは異なる。

ここで、図７を参照して、温度によるドリフト（ゲイン）の概念について簡単に説明する。図７に示すように、データ収集ユニット１５においてＸ線検出器１４からの電気信号を所定ゲインで増幅する際の入力（電流／電圧）と出力との対応関係は直線２０１のようになることが理想であるところ、例えばデータ収集ユニット１５の温度に応じて直線２０２または２０３のようなゲインドリフトが生じる場合がある。本実施形態では、データ収集ユニット１５においてこのような温度によるゲインドリフトを補正する。

以下、図８を参照して、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に含まれるデータ収集ユニット１５の構成について説明する。図８に示すように、データ収集ユニット１５は、基準電圧源１５４及びデータ収集部１５５を含む。

なお、本実施形態において、Ｘ線検出器１４（を含むＸ線検出器部）には、当該Ｘ線検出器１４の温度を測定する温度センサ（温度計）１４１が備えられている。温度センサ１４１によって測定された温度は、データ収集部１５５に供給される。

基準電圧源１５４は、後述するＤＡＳ回路に接続され、電圧を発生する。なお、データ収集ユニット１５においてＸ線ＣＴ装置における被検体Ｐの撮影領域等に応じて複数のゲインが用意されている場合、データ収集ユニット１５には、当該ゲインの数と同数の基準電圧源が備えられる。図８に示す例では、便宜的に、データ収集ユニット１５が、１つの基準電圧源１５４のみを備えているものとする。

データ収集部１５５は、ＤＡＳ回路１５５ａ、温度補正回路１５５ｂ、温度センサ（温度計）１５５ｃ及び温度補正回路１５５ｄを含む。

ＤＡＳ回路１５５ａは、当該ＤＡＳ回路１５５ａにおいて入力された電気信号に対して増幅処理及びＡ／Ｄ変換処理を施してコンソール２０に出力する。

ＤＡＳ回路１５５ａは、非スキャン時に基準電圧源１５４と一定期間接続される。一方、実スキャン時には、ＤＡＳ回路１５５ａはＸ線検出器１４と接続される。

ＤＡＳ回路１５５ａは、非スキャン時にデータ収集ユニット１５の温度を予め定められた値（当該データ収集ユニット１５が正常に動作する温度）とした状態において、基準電圧源１５４によって発生された電圧に応じた電気信号を入力とした場合におけるゲイン（以下、補正収集時のゲインと表記）を、当該ＤＡＳ回路１５５ａ内部に予め格納する。

また、ＤＡＳ回路１５５ａは、例えばスキャン開始直前（非スキャン時）にデータ収集ユニット１５の温度を実スキャン時と同一とした状態において、基準電圧源１５４によって発生された電圧に応じた電気信号を入力とした場合におけるゲイン（以下、スキャン直前のゲインと表記）を取得し、当該ＤＡＳ回路１５５ａ内部に格納する。

一方、ＤＡＳ回路１５５ａは、実スキャン時に、当該ＤＡＳ回路１５５ａと接続されたＸ線検出器１４によって生成された電気信号（Ｘ線管１１１から発生され、被検体Ｐを透過したＸ線の強度に応じた電気信号）を入力する。

ＤＡＳ回路１５５ａは、入力された電気信号（つまり、Ｘ線検出器１４によって検出されたＸ線の強度に応じた電気信号）に基づいて出力されるデータ（つまり、ＤＡＳの出力）を、当該ＤＡＳ回路１５５ａの内部に格納されている補正収集時のゲイン及びスキャン直前のゲインに基づいて補正する。なお、このように補正された電気信号は、ＤＡＳ回路１５５ａにおいてデジタルデータに変換されて、コンソール２０に対して出力される。

温度補正回路１５５ｂは、Ｘ線検出器１４の温度特性に関する補正値を予め保持する。温度補正回路１５５ｂは、当該温度補正回路１５５ｂにおいて予め保持されている補正値及び温度センサ１４１によって供給された温度（Ｘ線検出器１４の温度）に基づいて、Ｘ線検出器１４の温度変化による誤差を補正する。

温度センサ１５５ｃは、データ収集部１５５の温度を測定する。温度センサ１５５ｃによって測定された温度は、温度補正回路１５５ｄに供給される。

温度補正回路１５５ｄは、データ収集部１５５の温度特性に関する補正値を予め保持する。温度補正回路１５５ｄは、当該温度補正回路１５５ｄにおいて予め保持されている補正値及び温度センサ１５５ｃによって供給された温度（データ収集部１５５の温度）に基づいて、当該データ収集部１５５の温度変化による誤差を補正する。

次に、図９のフローチャートを参照して、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるデータ収集ユニット１５の処理手順について説明する。ここでは、データ収集ユニット１５に含まれるＤＡＳ回路１５５ａは、上記した補正収集時のゲインを予め内部に格納しているものとする。

まず、データ収集ユニット１５に含まれるＤＡＳ回路１５５ａは、例えばスキャン開始直前に、基準電圧源１５４と接続される（ステップＳ２１）。なお、この基準電圧源１５４によって発生される電圧（値）としては、フルスケール値に近い値（例えば、フルスケール値の９０％）が設定されている。

次に、ＤＡＳ回路１５５ａは、当該ＤＡＳ回路１５５ａと接続された基準電圧源１５４によって発生された電圧に応じた電気信号を入力する。

この場合、ＤＡＳ回路１５５ａは、スキャン直前のゲインを取得する（ステップＳ２２）。

ＤＡＳ回路１５５ａによって取得されたスキャン直前のゲインは、当該ＤＡＳ回路１５５ａの内部に格納される（ステップＳ２３）。

ここで実スキャンが開始されるものとすると、ＤＡＳ回路１５５ａは、Ｘ線検出器１４と接続される（ステップＳ２４）。

この場合、ＤＡＳ回路１５５ａは、Ｘ線検出器１４からの電気信号を入力する（ステップＳ２５）。

ここで、ＤＡＳ回路１５５ａは、入力された電気信号を所定ゲインで増幅する処理を行う。

次に、ＤＡＳ回路１５５ａは、この増幅処理の出力に対して補正処理を実行する（ステップＳ２６）。このステップＳ２６における補正処理においては、上記したようにＤＡＳ回路１５５ａ内部に格納されている補正収集時のゲイン及びスキャン直前のゲインが用いられる。

ここで、図１０を参照して、ＤＡＳ回路１５５ａによって行われる補正処理の概念について説明する。なお、ここで説明する補正処理によれば、上記したように温度によるドリフト（ゲイン）の補正が行われる。

まず、ＤＡＳ回路１５５ａは、補正収集時のゲインとＤＡＳ回路１５５ａにおいて予め保持されているオフセット値とに基づいて、図１０に示すような理想直線２１１を算出（定義）する。

また、ＤＡＳ回路１５５ａは、スキャン直前のゲインとＤＡＳ回路１５５ａにおいて予め保持されているオフセット値とに基づいて、図１０に示すような直線２１２を算出（定義）する。

このような場合、ＤＡＳ回路１５５ａは、図１０に示すように、直線２１２において増幅後の出力（実出力値）に対応する入力を特定し、上記した理想直線２１１において当該特定された入力に対応する出力値を補正後の出力とする。

これにより、本実施形態においては、補正収集時のゲイン及びスキャン直前のゲインを用いて温度によるドリフト（ゲイン）の補正を行うことができる。

再び図９に戻ると、ＤＡＳ回路１５２は、補正後の出力値に対してＡ／Ｄ変換処理を行い、コンソール２０に出力する（ステップＳ２７）。

上記したように本実施形態においては、補正収集時のゲインとスキャン直前のゲインとをＤＡＳ回路１５５ａ内部に格納し、データ収集ユニット１５（に含まれるＤＡＳ回路１５５ａ）が補正収集時のゲイン及びスキャン直前のゲインに基づいて実スキャン時にＸ線検出器１４によって検出されたＸ線の強度に応じた電気信号に基づいて出力されるデータを補正する構成により、Ｘ線検出器１４またはデータ収集ユニット１５（ＤＡＳ）の特性（である温度によるドリフト）を考慮して当該データ収集ユニット１５の出力を補正することが可能となる。

なお、本実施形態において、前述した第１の実施形態において説明した温度センサ１５１ｅ及び温度補正回路１５３を備え、基準電圧源１５４の温度変化による誤差を補正する構成としても構わない。

また、本実施形態においては基準電圧源１５４がデータ収集ユニット１５に含まれるものとして説明したが、当該基準電圧源１５４がデータ収集ユニット１５の外部に設けられる構成としてもよい。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成は、前述した第１の実施形態と同様であるため、適宜、図１を用いて説明する。

前述した第２の実施形態においてはＸ線検出器１４またはデータ収集ユニット１５の特性である温度によるドリフト（ゲイン）を補正するものとして説明したが、本実施形態は、Ｘ線検出器１４またはデータ収集ユニット１５の特性である湿度によるドリフト（ゲイン）を補正する点が、前述した第２の実施形態とは異なる。

ここで、湿度によるドリフト（ゲイン）の概念について説明する。ここでは、便宜的に前述した図７を用いて説明する。図７に示すように、データ収集ユニット１５においてＸ線検出器１４からの電気信号を所定ゲインで増幅する際の入力と出力との対応関係は直線２０１のようになることが理想であるところ、例えばデータ収集ユニット１５の湿度に応じて直線２０２または２０３のようなゲインドリフトが生じる場合がある。本実施形態では、データ収集ユニット１５においてこのような湿度によるゲインドリフトを補正する。

以下、図１１を参照して、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に含まれるデータ収集ユニット１５の構成について説明する。なお、前述した図８と同様の部分には同一参照符号を付してその詳しい説明を省略する。ここでは、図８と異なる部分について主に述べる。なお、図１１においては、図８と同様に、便宜的にデータ収集ユニット１５が１つの基準電圧源１５４のみを備えているものとする。

図１１に示すように、データ収集ユニット１５は、データ収集部１５６を含む。なお、本実施形態において、Ｘ線検出器１４（を含むＸ線検出器部）には、当該Ｘ線検出器部内の湿度を測定する湿度センサ（湿度計）１４２が備えられている。湿度センサ１４２によって測定された湿度は、データ収集部１５６に供給される。

データ収集部１５６は、ＤＡＳ回路１５６ａ、湿度補正回路１５６ｂ、湿度センサ（湿度計）１５６ｃ及び湿度補正回路１５６ｄを含む。

ＤＡＳ回路１５６ａは、当該ＤＡＳ回路１５６ａにおいて入力された電気信号に対して増幅処理及びＡ／Ｄ変換処理を施してコンソール２０に出力する。

ＤＡＳ回路１５６ａは、非スキャン時に基準電圧源１５４と一定期間接続される。一方、実スキャン時には、ＤＡＳ回路１５６ａはＸ線検出器１４と接続される。

ＤＡＳ回路１５６ａは、非スキャン時にデータ収集ユニット１５の湿度を予め定められた値（当該データ収集ユニット１５が正常に動作する湿度）とした状態において、基準電圧源１５４によって発生された電圧に応じた電気信号を入力とした場合におけるゲイン（以下、補正収集時のゲインと表記）を、当該ＤＡＳ回路１５６ａ内部に予め格納する。

また、ＤＡＳ回路１５６ａは、例えばスキャン開始直前（非スキャン時）にデータ収集ユニット１５の湿度を実スキャン時と同一とした状態において、基準電圧源１５４によって発生された電圧に応じた電気信号を入力とした場合におけるゲイン（以下、スキャン直前のゲインと表記）を取得し、当該ＤＡＳ回路１５６ａ内部に格納する。

一方、ＤＡＳ回路１５６ａは、実スキャン時に、当該ＤＡＳ回路１５６ａと接続されたＸ線検出器１４によって生成された電気信号（Ｘ線管１１１から発生され、被検体Ｐを透過したＸ線の強度に応じた電気信号）を入力する。

ＤＡＳ回路１５６ａは、入力された電気信号（つまり、Ｘ線検出器１４によって検出されたＸ線の強度に応じた電気信号）に基づいて出力されるデータ（つまり、ＤＡＳの出力）を、当該ＤＡＳ回路１５６ａの内部に格納されている補正収集時のゲイン及びスキャン直前のゲインに基づいて補正する。なお、このように補正された電気信号は、ＤＡＳ回路１５６ａにおいてデジタルデータに変換されて、コンソール２０に対して出力される。

湿度補正回路１５６ｂは、Ｘ線検出器１４の湿度特性に関する補正値を予め保持する。湿度補正回路１５６ｂは、当該湿度補正回路１５６ｂにおいて予め保持されている補正値及び湿度センサ１４２によって供給された湿度に基づいて、Ｘ線検出器１４の湿度変化による誤差を補正する。

湿度センサ１５６ｃは、データ収集部１５６内の湿度を測定する。湿度センサ１５６ｃによって測定された湿度は、湿度補正回路１５６ｄに供給される。

湿度補正回路１５６ｄは、データ収集部１５６の湿度特性に関する補正値を予め保持する。湿度補正回路１５６ｄは、当該湿度補正回路１５６ｄにおいて予め保持されている補正値及び湿度センサ１５６ｃによって供給された湿度（データ収集部１５６の湿度）に基づいて、当該データ収集部１５６の湿度変化による誤差を補正する。

なお、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるデータ収集ユニット１５の動作（処理手順）は、前述した第２の実施形態において説明したデータ収集ユニット１５の動作において温度を湿度としたものと同様であるため、その詳しい説明を省略する。

上記したように本実施形態においては、補正収集時のゲインとスキャン収集時のゲインとをＤＡＳ回路１５６ａ内部に格納し、データ収集ユニット１５（に含まれるＤＡＳ回路１５６ａ）が補正収集時のゲイン及びスキャン収集時のゲインに基づいて実スキャン時にＸ線検出器１４によって検出されたＸ線の強度に応じた電気信号に基づいて出力されるデータを補正する構成により、Ｘ線検出器１４またはデータ収集ユニット１５（ＤＡＳ）の特性（である湿度によるドリフト）を考慮して当該データ収集ユニット１５の出力を補正することが可能となる。

なお、本実施形態において、基準電圧源１５４（を備える基準電圧部内）の湿度を測定する湿度センサと当該基準電圧源１５４の湿度特性に関する補正値を予め保持する湿度補正回路を備え、当該湿度センサによって測定された湿度及び当該補正値に基づいて基準電圧源１５４の湿度変化による誤差を補正する構成としても構わない。

また、本実施形態においては、基準電圧源１５４がデータ収集ユニット１５に含まれるものとして説明したが、当該基準電圧源１５４がデータ収集ユニット１５の外部に設けられる構成としてもよい。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。本実施形態に係るＸ線ＸＣＴ装置の構成は、前述した第１の実施形態と同様であるため、適宜、図１を用いて説明する。

前述した第３の実施形態においてはＸ線検出器１４またはデータ収集ユニット１５の特性である湿度によるドリフト（ゲイン）を補正するものとして説明したが、本実施形態は、Ｘ線検出器１４またはデータ収集ユニット１５の特性である湿度によるドリフト（オフセット）を補正する点が、前述した第３の実施形態とは異なる。

ここで、図１２を参照して、湿度によるドリフト（オフセット）の概念について簡単に説明する。図１２の直線４０１に示すように、データ収集ユニット１５において予め保持されているオフセット値は湿度の差（補正収集時からの湿度の差）にかかわらず一定であることが理想であるところ、例えば破線４０２に示すようにデータ収集ユニット１５の湿度に応じてオフセットドリフトが生じる場合がある。本実施形態では、データ収集ユニット１５においてこのような湿度によるオフセットドリフトを補正する。

以下、図１３を参照して、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に含まれるデータ収集ユニット１５の構成について説明する。なお、前述した図１１と同様の部分には同一参照符号を付してその詳しい説明を省略する。ここでは、図１１と異なる部分について主に述べる。

図１３に示すように、データ収集ユニット１５は、ＤＡＳ回路１５７を含む。

ＤＡＳ回路１５７は、予め収集されたオフセット値及び上記した図１２の破線４０２に示すようなオフセット値が収集された際の湿度の差に応じたオフセットドリフトに関するデータ（以下、補正データと表記）を保持している。

ＤＡＳ回路１５７は、実スキャン時に、当該ＤＡＳ回路１５７と接続されたＸ線検出器１４によって生成された電気信号（Ｘ線管１１１から発生され、被検体Ｐを透過したＸ線の強度に応じた電気信号）を入力する。

ＤＡＳ回路１５７は、当該ＤＡＳ回路１５７において保持されているオフセット値を、上記した補正データに基づいて補正する。

ＤＡＳ回路１５７は、入力された電気信号（つまり、Ｘ線検出器１４によって検出されたＸ線の強度に応じた電気信号）に対して増幅処理及びＡ／Ｄ変換処理を施したデータをコンソール２０に対して出力する際に、補正されたオフセット値を用いて補正する。

次に、図１４のフローチャートを参照して、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるデータ収集ユニット１５の処理手順について説明する。ここでは、データ収集ユニット１５に含まれるＤＡＳ回路１５７は、上記したオフセット値及び補正データを予め保持しているものとする。

まず、データ収集ユニット１５に含まれるＤＡＳ回路１５７は、実スキャン時に、Ｘ線検出器１４からの電気信号を入力する（ステップＳ３１）。

次に、ＤＡＳ回路１５７は、当該ＤＡＳ回路１５７において保持されているオフセット値及び補正データに基づいて、当該オフセット値を補正する（ステップＳ３２）。

ここで、図１５を参照して、ＤＡＳ回路１５７によって行われる補正処理の概念について説明する。

図１５に示すように、ＤＡＳ回路１５７は、補正データ（破線４０２）において湿度センサ１５６ｃによって供給された湿度（実スキャン時のデータ収集ユニット１５の湿度）と上記したオフセット値が収集された際の湿度との差に対応するオフセット値を補正後のオフセット値とする。

これにより、本実施形態においては、上記した補正データを用いて湿度によるドリフト（オフセット）の補正を行うことができる。

再び図１４に戻ると、ＤＡＳ回路１５７は、入力された電気信号に対して補正されたオフセット値を用いて補正を行い、データをコンソール２０に出力する（ステップＳ３３）。

上記したように本実施形態においては、ＤＡＳ回路１５７において保持されている補正データ（オフセットドリフトに関するデータ）に基づいてオフセット値を補正する構成により、Ｘ線検出器１４またはデータ収集ユニット１５（ＤＡＳ）の特性（である湿度によるドリフト）を考慮して当該データ収集ユニット１５の出力を補正することが可能となる。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成は、前述した第１の実施形態と同様であるため、適宜、図１を用いて説明する。

本実施形態においては、Ｘ線検出器１４に搭載されている検出素子間の信号の乗り越え（以下、クロストークと表記）の補正を行う点が、前述した第１〜第４の実施形態とは異なる。

以下、図１６を参照して、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に含まれるデータ収集ユニット１５の構成について説明する。図１６に示すように、データ収集ユニット１５は、ＤＡＳ回路１５８及びクロストーク補正回路１５９を含む。

ＤＡＳ回路１５８は、当該ＤＡＳ回路１５８において入力された電気信号に対して増幅処理及びＡ／Ｄ変換処理等を施してコンソール２０に出力する。

クロストーク補正回路１５９は、ＤＡＳ回路１５８において入力された電気信号に対してクロストーク補正を行う。

ここで、図１７を参照して、クロストーク補正回路１５９によって行われる補正処理（クロストーク補正）の概念について説明する。

クロストークは全ての信号に少なからず影響を与えるが、Ｘ線ＣＴ装置の場合、近傍のｃｈ（チャンネル）、ｒｏｗ（列）の信号にクロストークがのったとしても、これらの多くの場合は似通ったレベルの信号であるため、その影響は少ない。これに対して、クロストークの影響があるのは、遠方のｃｈ、ｒｏｗの信号にクロストークがのった場合である。

この場合、図１７に示すように、クロストーク補正回路１５９は、クロストークを与えてしまう信号に関する情報（直線５０１）及び遠方のｃｈ、ｒｏｗの実際の信号に関する情報（直線５０２）、つまり、電気信号とクロストーク補正量との対応関係を示す情報に基づいて、Ｘ線検出器１４からの電気信号からクロストーク補正量を得ることができる。

これにより、クロストーク補正回路１５９は、得られたクロストーク補正量に基づいて電気信号に対してクロストーク補正を行うことが可能となる。

上記したように本実施形態においては、データ収集ユニット１５（に含まれるクロストーク補正回路１５９）が電気信号とクロストーク補正量との対応関係を示す情報に基づいてＸ線検出器１４によって検出されたＸ線の強度に応じた電気信号に基づいて出力されるデータを補正する構成により、Ｘ線検出器１４またはデータ収集ユニット１５（ＤＡＳ）の特性（であるクロストーク）を考慮して当該データ収集ユニット１５の出力を補正することが可能となる。

以上説明したこれらの実施形態によれば、Ｘ線検出器またはデータ収集ユニットの特性を考慮して当該データ収集ユニットの出力を補正することが可能となる。

なお、上述した第１〜第５の実施形態は、適宜組み合わせてもよい。具体的には、第１〜第５の実施形態において説明した補正処理の全てが実行されるような構成であってもよいし、当該補正処理のうちのいくつかが実行されるような構成であっても構わない。

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、１１…Ｘ線発生装置、１２…回転フレーム、１３…回転フレーム駆動部、１４…Ｘ線検出器、１５…データ収集ユニット、１６…伝送部、２０…コンソール、２１…前処理部、２２…再構成部、２３…表示部、２４…操作部、２５…記憶部、２６…架台制御部、２７…システム制御部、１１１…Ｘ線管、１１２…高電圧発生部、１１３…Ｘ線制御部、１２１…天板支持機構、１２２…天板、１４１…温度センサ、１４２…湿度センサ、１５１…基準電圧部、１５１ａ〜１５１ｄ…第１の基準電圧源、１５１ｅ…温度センサ、１５２…ＤＡＳ回路、１５３…温度補正回路、１５４…基準電圧源、１５５…データ収集部、１５５ａ…ＤＡＳ回路、１５５ｂ…温度補正回路、１５５ｃ…温度センサ、１５５ｄ…温度補正回路、１５６…データ収集部、１５６ａ…ＤＡＳ回路、１５６ｂ…湿度補正回路、１５６ｃ…湿度センサ、１５６ｄ…湿度補正回路、１５７…ＤＡＳ回路、１５８…ＤＡＳ回路、１５９…クロストーク補正回路。

Claims

被検体に照射されるＸ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管から発生され、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線の強度に応じた電気信号に基づいて前記被検体に関するデータを出力するデータ収集ユニットと、
前記データ収集ユニットによって出力されたデータに基づいて画像を再構成する再構成手段と、
前記データ収集ユニットに接続され、それぞれ異なる電圧を発生する複数の基準電圧源と、
前記複数の基準電圧源の温度を測定する温度センサと、
前記複数の基準電圧源の温度特性に関する補正値を予め保持する保持手段と
を具備し、
前記データ収集ユニットは、前記温度センサによって測定された温度と前記保持手段に保持されている補正値とに基づいて、前記複数の基準電圧源の各々によって発生された電圧に応じた電気信号を補正し、当該補正された電気信号に基づいて、前記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線の強度に応じた電気信号に基づいて出力されるデータを補正する
ことを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
被検体に照射されるＸ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管から発生され、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線の強度に応じた電気信号に基づいて前記被検体に関するデータを出力するデータ収集ユニットと、
前記データ収集ユニットによって出力されたデータに基づいて画像を再構成する再構成手段と、
前記データ収集ユニットに接続され、電圧を発生する基準電圧源と、
前記データ収集ユニットの温度または湿度を予め定められた値とした状態において、前記基準電圧源によって発生された電圧に応じた電気信号を入力とした場合における補正収集時のゲインを格納する第１の格納手段と、
前記データ収集ユニットの温度または湿度を前記被検体にＸ線が照射される際と同一とした状態において、前記基準電圧源によって発生された電圧に応じた電気信号を入力とした場合におけるスキャン直前のゲインを格納する第２の格納手段と
を具備し、
前記データ収集ユニットは、前記第１の格納手段に格納された補正収集時のゲイン及び前記第２の格納手段に格納されたスキャン直前のゲインに基づいて、前記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線の強度に応じた電気信号に基づいて出力されるデータを補正する
ことを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
前記データ収集ユニットは、前記電気信号とクロストーク補正量との対応関係を示す対応関係情報に基づいて、前記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線の強度に応じた電気信号に基づいて出力されるデータを更に補正することを特徴とする請求項１乃至２の何れか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。