JP6342175B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置は、Ｘ線を利用して被検体をスキャンし、収集されたデータをコンピュータにより処理することで、被検体の内部を画像化する装置である。

具体的には、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体に対してＸ線を異なる方向から複数回曝射し、被検体を透過したＸ線の信号をＸ線検出器にて検出する。このＸ線検出器は、チャンネル方向（回転方向）及びスライス方向（体軸方向）に複数のＸ線検出素子を有する多列検出器である。Ｘ線ＣＴ装置は、検出した信号を収集し、Ａ／Ｄ変換させた後に、前処理等を施して投影データを生成する。そして、Ｘ線ＣＴ装置は、投影データに基づく再構成処理を行い、画像を生成する。

特開２０１２−１５７７４２号公報 特開２０１２−２００５５５号公報

本発明が解決しようとする課題は、生成画像の画質を高めること可能にするＸ線ＣＴ装置を提供することである。

実施形態のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、読出部と、読出制御部とを備える。Ｘ線管は、被検体の体軸周りを回転し、Ｘ線を発生する。Ｘ線検出器は、前記被検体を透過したＸ線を検出する第１検出素子が、スライス方向及びチャンネル方向に複数配列される第１検出領域と、当該第１検出素子よりスライス方向に幅の小さい第２検出素子が、前記スライス方向及び前記チャンネル方向に複数配列され、当該第１検出領域と少なくとも一部がチャンネル方向に並んで配置される第２検出領域とを有する。読出部は、前記第１検出素子及び前記第２検出素子の少なくとも一方によって検出された前記Ｘ線の信号をそれぞれ読み出す。読出制御部は、前記第１検出素子の大きさと前記第２検出素子の大きさとの違いに応じて、前記スライス方向において対応する位置にある前記第１検出素子及び前記第２検出素子のそれぞれからの信号の読み出しの時間差が少なくなるように、当該第１検出素子及び当該第２検出素子から信号を読み出すタイミングを調整する制御を行う。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態におけるＸ線検出器を説明するための図である。 図３は、第１の実施形態に係るＸ線検出器及びデータ収集回路の構成を説明するための図である。 図４は、第１の実施形態に係る課題を説明するための図である。 図５は、第１の実施形態に係る読出制御部の処理を説明するための図である。 図６は、第２の実施形態に係るＸ線検出器及びデータ収集回路の構成を説明するための図である。 図７は、第２の実施形態に係る読出制御部の処理を説明するための図である。 図８は、第３の実施形態に係る読出制御部の処理を説明するための図である。 図９は、検出素子からの信号の読み出しと曝射期間との関係を説明するための図である。 図１０は、第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。 図１１は、第４の実施形態に係るリファレンスデータの生成について説明するための図である。

以下、図面を参照して、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置を説明する。なお、実施形態は、以下の実施形態に限定されるものではない。

（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１００の構成を示す図である。図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１００は、ガントリ１１０と、高電圧発生装置１２０と、前処理装置１３０と、再構成装置１４０と、画像処理装置１５０と、記憶装置１６０と、入力装置１７０と、表示装置１８０と、システムコントローラ１９０とを有する。

ガントリ１１０は、被検体にＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線を検出して生データを生成する。このガントリ１１０は、Ｘ線管１１１と、スリップリング１１２と、Ｘ線検出器１１５と、フレーム１１３と、回転部１１４と、データ収集回路１１６と、非接触データ伝送装置１１７とを有する。

Ｘ線管１１１は、スリップリング１１２を経由して高電圧発生装置１２０から供給される管電圧及び管電流により、被検体に対して照射するためのＸ線を発生する。Ｘ線検出器１１５は、Ｘ線管１１１から発生して被検体を透過したＸ線を検出する。なお、このＸ線検出器１１５については、後に詳細に説明する。

フレーム１１３は、円環状に形成され、回転軸ＲＡを中心にして回転可能に設けられている。このフレーム１１３は、回転軸ＲＡを挟んで対向するようにＸ線管１１１及びＸ線検出器１１５を支持する。回転部１１４は、回転軸ＲＡを中心にしてフレーム１１３を回転させる。例えば、回転部１１４は、０．４秒／回転の速度でフレーム１１３を高速に回転させる。これにより、回転部１１４は、Ｘ線管１１１及びＸ線検出器１１５を、被検体の体軸周りに回転させる。

Ｘ線検出器１１５は、チャンネル方向（行方向）及びスライス方向（列方向）に複数のＸ線検出素子（以下、単に「検出素子」と表記する）を有する多列検出器（「マルチスライス型検出器」、「マルチディテクタロー型検出器」とも称される）である。チャンネル方向はフレーム１１３の回転方向に相当し、スライス方向は被検体の体軸方向に相当する。

図２は、第１の実施形態におけるＸ線検出器１１５を説明するための図である。図２の（Ａ）は、Ｘ線検出器１１５の構成例を示す上面図である。Ｘ線検出器１１５は、（Ａ）に示すように、例えば、チャンネル方向（行方向）及びスライス方向（列方向）に配列された複数の検出素子を有する。なお、図２の（Ｂ）は、Ｘ線検出器１１５の構成例を示す斜視図である。

例えば、Ｘ線検出器１１５において、各検出素子は、被検体を透過したＸ線を検出する。そして、各検出素子には、検出したＸ線量に応じて電荷が蓄積される。各検出素子に蓄積された電荷は、後述のデータ収集回路１１６によって適宜読み出される。言い換えると、各検出素子に蓄積された電荷が、被検体を透過したＸ線の信号（Ｘ線透過信号）としてデータ収集回路１１６に送られる。

第１の実施形態に係るＸ線検出器１１５は、空間分解能が異なる（検出素子の面積が異なる）２つの検出領域（第１検出領域及び第２検出領域）を有する。第１検出領域は、例えば、Ｘｍｍ幅（Ｘｍｍ四方）の検出素子がチャンネル方向及びスライス方向に複数配列される。第２検出領域は、例えば、Ｙｍｍ幅（Ｙｍｍ四方）の検出素子がチャンネル方向及びスライス方向に２個ずつ複数配列される。なお、第１の実施形態に係るＸ線検出器１１５は、ハイブリッド型検出器とも称される。また、Ｘ及びＹは、互いに異なる値である。

図３は、第１の実施形態に係るＸ線検出器１１５及びデータ収集回路１１６の構成を説明するための図である。以下では、「Ｙ＝Ｘ／２」が成り立つ場合を説明する。図３に示すように、Ｘ線検出器１１５は、第１検出領域として、Ｘｍｍ幅の検出素子１１，１２，１３，１４，２１，２２，２３，２４，３１，３２，４１，４２を有する。また、Ｘ線検出器１１５は、第２検出領域として、Ｙｍｍ幅の検出素子３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄを有する。なお、第２検出領域において、Ｘｍｍ幅の検出素子に対応する範囲のＸ線を検出する４個の検出素子は、検出素子群とも称される。すなわち、検出素子群３３は、Ｙｍｍ幅の検出素子３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄがチャンネル方向及びスライス方向に配列される。検出素子群３４は、Ｙｍｍ幅の検出素子３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄがチャンネル方向及びスライス方向に配列される。検出素子群４３は、Ｙｍｍ幅の検出素子４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄがチャンネル方向及びスライス方向に配列される。検出素子群４４は、Ｙｍｍ幅の検出素子４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄがチャンネル方向及びスライス方向に配列される。また、各検出素子は、データ収集回路１１６に接続される。

なお、ここでは、第１検出領域の各検出素子、及び、第２検出領域の各検出素子群が、Ｘｍｍ四方の範囲におけるＸ線を検出する場合を説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、第１検出領域の各検出素子、及び、第２検出領域の各検出素子群がＸ線を検出する範囲は、任意の長さに変更可能であり、更に、必ずしもチャンネル方向とスライス方向の長さが一致していなくても良い。また、１個の検出素子群に４個の検出素子が割り当てられる場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。検出素子群に含まれる検出素子の数は、任意に変更されて良い。例えば、１個の検出素子群が、Ｚ（Ｚ＝Ｘ／４）ｍｍ幅の検出素子を１６個（チャンネル方向に４個、スライス方向に４個）有する場合であっても良い。また、Ｘｍｍ幅の検出素子は、第１検出素子の一例である。また、Ｙｍｍ幅の検出素子は、第２検出素子の一例である。

データ収集回路１１６は、複数のＤＡＳ（Data Acquisition System）を有する。各ＤＡＳは、Ｘ線検出器１１５によって検出されたＸ線の信号（Ｘ線透過信号）を読み出し（収集し）、増幅し、さらにデジタル信号のデータ（生データ）に変換する。非接触データ伝送装置１１７は、各ＤＡＳから出力される生データを前処理装置１３０に送信する。

ここで、第１の実施形態に係るＤＡＳは、チャンネルごとに並ぶ検出素子又は検出素子群によって検出されたＸ線の信号を順次読み出す。つまり、ＤＡＳと検出素子との関係は１対１ではなく、１個のＤＡＳが複数の検出素子によって検出された信号の処理を行う。なお、ＤＡＳは、読出部の一例である。

図３を用いて、第１の実施形態に係るＤＡＳと検出素子の関係について説明する。図３に示すように、例えば、データ収集回路１１６は、ＤＡＳ１，２，３，４を有する。このうち、ＤＡＳ１は、チャンネル方向の１行目に配列された検出素子１１，２１，３１，４１に接続される。そして、ＤＡＳ１と各検出素子１１，２１，３１，４１との間には、ＤＡＳと各検出素子との接続／非接続を個別に切り替えるスイッチがそれぞれ配置される。このスイッチが個別に制御されることで、ＤＡＳ１は、各検出素子１１，２１，３１，４１によって検出された信号を順次読み出す。

また、ＤＡＳ２は、チャンネル方向の２行目に配列された検出素子１２，２２，３２，４２に接続される。そして、ＤＡＳ２と各検出素子１２，２２，３２，４２との間にはそれぞれスイッチが配置される。このスイッチが個別に制御されることで、ＤＡＳ２は、各検出素子１２，２２，３２，４２によって検出された信号を順次読み出す。

また、ＤＡＳ３は、チャンネル方向の３行目に配列された検出素子１３，２３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄに接続される。そして、ＤＡＳ３と各検出素子１３，２３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄとの間にはそれぞれスイッチが配置される。このスイッチが個別に制御されることで、ＤＡＳ３は、各検出素子１３，２３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄによって検出された信号を順次読み出す。

また、ＤＡＳ４は、チャンネル方向の４行目に配列された検出素子１４，２４，３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄに接続される。そして、ＤＡＳ４と各検出素子１４，２４，３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄとの間にはそれぞれスイッチが配置される。このスイッチが個別に制御されることで、ＤＡＳ４は、各検出素子１４，２４，３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄによって検出された信号を順次読み出す。

このように、各ＤＡＳ１，２，３，４は、各検出素子によって検出された信号の処理を行う。なお、各ＤＡＳ１，２，３，４は、処理を並行して実行することが可能である。

また、データ収集回路１１６は、読出制御部２００を備える。読出制御部２００は、各ＤＡＳが各検出素子から信号を読み出すタイミングを制御する。なお、読出制御部２００の処理の詳細については、後述する。

図１の説明に戻る。高電圧発生装置１２０は、ガントリ１１０のＸ線管１１１に管電圧及び管電流を供給してＸ線を発生させる装置である。前処理装置１３０は、非接触データ伝送装置１１７から送信される生データに対して感度補正などの補正処理を行うことによって、画像再構成のもとになる投影データを生成する。

再構成装置１４０は、前処理装置１３０によって生成された投影データに対して所定の再構成処理を行うことによって、被検体の画像データを再構成する。画像処理装置１５０は、再構成装置１４０により再構成された画像データを用いて３次元画像、曲面ＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）画像、クロスカット画像などを生成する。

記憶装置１６０は、前処理装置１３０によって生成された投影データや、再構成装置１４０によって再構成された画像データ、画像処理装置１５０によって生成された各種画像などを記憶する。例えば、記憶装置１６０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）ドライブなどである。

入力装置１７０は、Ｘ線ＣＴ装置１００に対する各種操作を操作者から受け付ける。例えば、入力装置１７０は、キーボードやマウスなどである。表示装置１８０は、再構成装置１４０又は画像処理装置１５０により生成された各種画像や、操作者から各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）などを出力する。例えば、表示装置１８０は、液晶パネルやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタなどである。

システムコントローラ１９０は、入力装置１７０によって受け付けられた各種操作に基づいて、Ｘ線ＣＴ装置１００全体の動作を制御する。また、システムコントローラ１９０は、スキャン条件に基づいて、後述の読出制御部２００を制御することで、各検出素子で検出されたＸ線透過信号の読み出しを制御する。

ところで、このような構成のもと、各検出素子からの信号の読み出しを順次行うと、同一のスライス位置であっても、チャンネルごとに収集される信号に時間差が生じてしまう場合がある。

図４は、第１の実施形態に係る課題を説明するための図である。図４において、横方向は、時間に対応する。また、下方向の矢印は、各ＤＡＳが信号（電荷）を読み出すタイミング（時刻）を表す。なお、図４では、スライス方向の２列目までは信号を読み出し済みであり、３列目から読み出す場合を説明する。また、ここでは、一例として、図３に例示したＤＡＳ１及びＤＡＳ３が信号を読み出すタイミングについて説明するが、データ収集回路１１６に含まれる他のＤＡＳについても同様である。

図４に示すように、例えば、各ＤＡＳが、各検出素子からの信号の読み出しを一定の時間間隔で行う場合に、同一のスライス位置であっても、異なるチャンネルにおいて収集される信号に時間差が生じてしまう。具体的には、ＤＡＳ１は、時刻ｔ１において検出素子３１から信号を読み出し、時刻ｔ２において検出素子４１から信号を読み出す。また、ＤＡＳ３は、時刻ｔ１において検出素子３３Ａから信号を読み出し、時刻ｔ２において検出素子３３Ｂから信号を読み出し、時刻ｔ３において検出素子３３Ｃから信号を読み出す。続いて、ＤＡＳ３は、時刻ｔ４において検出素子３３Ｄから信号を読み出し、時刻ｔ５において検出素子４３Ａから信号を読み出し、時刻ｔ６において検出素子４３Ｂから信号を読み出す。

ここで、スライス方向の４列目にある検出素子４１及び検出素子群４３を読み出すタイミングに着目すると、検出素子４１は時刻ｔ２に読み出されるのに対し、検出素子群４３の検出素子４３Ａ，４３Ｂは時刻ｔ５及びｔ６に読み出される。これは、検出素子４３Ａ及び４３Ｂに蓄積される電荷の方が、検出素子４１に蓄積される電荷よりも蓄積時間が長くなることを意味する。このような蓄積時間のずれは、読み出す検出素子の数が増加するほど大きくなる。同一のスライス位置で電荷の蓄積時間にずれが生じると、読み出される電荷の量に誤差が生じてしまい、この結果、生成される画像の画質に悪影響が出てしまう。

そこで、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、以下の処理を行うことで、生成画像の画質を高めること可能にする。以下では、この機能を実現するために、Ｘ線ＣＴ装置１００の読出制御部２００において行われる処理を説明する。

第１の実施形態に係る読出制御部２００は、第１検出領域の検出素子の大きさと、第２検出領域の検出素子の大きさとの違いに応じて、同一のスライス位置にある各検出素子からの信号の読み出しを揃える制御を行う。例えば、読出制御部２００は、Ｘｍｍ幅の検出素子を読み出すタイミングと、その検出素子と同一のスライス位置にある検出素子群のＹｍｍ幅の検出素子それぞれを読み出すタイミングのうち少なくとも一つのタイミングとを一致させる制御を行う。

具体的には、読出制御部２００は、例えば、同一のスライス位置にＸｍｍ幅の検出素子と検出素子群とが存在する場合に、その検出素子群に含まれるＹｍｍ幅の検出素子の数に応じて、Ｘｍｍ幅の検出素子から読み出す回数を間引く制御を行う。これにより、読出制御部２００は、同一のスライス位置にあるＸｍｍ幅の検出素子とＹｍｍ幅の検出素子とからの読み出しを揃える。なお、読出制御部２００は、例えば、Ｘ線検出器１１５における各検出素子の配列パターンに関する情報をシステムコントローラ１９０から取得することで、どのスライス位置にＸｍｍ幅の検出素子とＹｍｍ幅の検出素子（検出素子群）とが存在するかを識別可能である。

図５は、第１の実施形態に係る読出制御部２００の処理を説明するための図である。図５において、横方向は、時間に対応する。また、下方向の矢印は、各ＤＡＳが信号を読み出すタイミングを表す。なお、図５では、スライス方向の２列目までは信号を読み出し済みであり、３列目から読み出す場合を説明する。また、ここでは、一例として、図３に例示したＤＡＳ１及びＤＡＳ３が信号を読み出すタイミングについて説明するが、データ収集回路１１６に含まれる他のＤＡＳについても同様である。

図５に示す例では、各検出素子群に含まれるＹｍｍ幅の検出素子の数は、４個である。この場合、読出制御部２００は、ＤＡＳ３が４回読み出しを行う間にＤＡＳ１が１回読み出しを行うように、ＤＡＳ１が読み出しを行う頻度を間引く制御を行う。具体的には、読出制御部２００は、ＤＡＳ３に対しては、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６において、それぞれ検出素子３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，４３Ａ，４３Ｂからの読み出しを順次行わせる。ここで、読出制御部２００は、ＤＡＳ１に対しては、時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ６の読み出しを間引く。つまり、読出制御部２００は、ＤＡＳ１に対しては、時刻ｔ１，ｔ５において、それぞれ検出素子３１，４１からの読み出しを順次行わせる。これにより、読出制御部２００は、例えば、３列目の検出素子３１及び検出素子群３３からの読み出しを、時刻ｔ１〜ｔ４の間に揃える。

このように、読出制御部２００は、同一のスライス位置にあるＸｍｍ幅の検出素子及び検出素子群からの読み出しを揃える。なお、図５では、ＤＡＳ３が検出素子群３３の読み出しにおいて、検出素子３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄの順に読み出す場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ＤＡＳ３は、検出素子３３Ａ，３３Ｃ，３３Ｂ，３３Ｄの順に読み出しても良いし、他の順序で読み出しても良い。この読み出し順序は、ＤＡＳ３と各検出素子との間のスイッチが、読出制御部２００によって順番に切り替えられることで制御される。また、ＤＡＳ１が検出素子３１を読み出す時刻は、時刻ｔ１に限定されるものではなく、例えば、時刻ｔ２〜ｔ４のいずれかであっても良い。すなわち、検出素子３１を読み出すタイミングは、同一のスライス位置にある検出素子群３３に含まれる各検出素子のうち、少なくとも一つを読み出すタイミングと一致していればよい。

上述してきたように、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、空間分解能が異なる２つの検出領域を有するハイブリッド型検出器を備える。そして、Ｘ線ＣＴ装置１００は、同一のスライス位置にあるＸｍｍ幅の検出素子及び検出素子群について、その検出素子及びその検出素子群に含まれるＹｍｍ幅の検出素子からの読み出しを揃える制御を行う。このため、Ｘ線ＣＴ装置１００は、同一のスライス位置にあるＸｍｍ幅の検出素子及び検出素子群について、各検出素子に蓄積される電荷の蓄積時間がずれるのを抑制するので、生成画像の画質を高めること可能にする。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、検出素子群に含まれる複数の検出素子を同一のＤＡＳで読み出す場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線ＣＴ装置１００は、検出素子群に含まれる複数の検出素子をそれぞれ異なるＤＡＳで読み出す場合にも、読み出しを揃えることができる。そこで、第２の実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１００が、検出素子群に含まれる複数の検出素子をそれぞれ異なるＤＡＳで読み出す場合に、読み出しを揃える処理を説明する。

第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、図１に示したＸ線ＣＴ装置１００と同様の構成を備え、各検出素子群に含まれる複数の検出素子ごとにＤＡＳを有する点と、読出制御部２００における処理の一部が相違する。そこで、第２の実施形態では、第１の実施形態と相違する点を中心に説明することとし、第１の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する点については説明を省略する。

第２の実施形態に係るＤＡＳは、各検出素子群に含まれる検出素子ごとに配置される。言い換えると、ＤＡＳは、検出素子群が配列されたチャンネルについては、各検出素子群に含まれる検出素子の数と同数以上配置される。そして、これらのＤＡＳは、各検出素子群の検出素子のうち１個の検出素子と接続され、接続先の検出素子から信号を読み出す。なお、ＤＡＳは、異なる検出素子群の間では、複数の検出素子に接続され、複数の接続先の検出素子から信号を順次読み出して良い。

図６は、第２の実施形態に係るＸ線検出器１１５及びデータ収集回路１１６の構成を説明するための図である。なお、ここでは、説明の都合上、図３に例示した検出素子のうち、１行目及び３行目の検出素子を例示する。また、ＤＡＳ１と検出素子１１，２１，３１，４１との配置関係は、図３と同様であるので説明を省略する。

図６に示すように、例えば、データ収集回路１１６は、検出素子群３３，４３が配列されたチャンネルについては、各検出素子群における検出素子の数「４」と同数のＤＡＳ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを有する。このうち、ＤＡＳ３Ａは、チャンネル方向の３行目に配列された検出素子３３Ａ，４３Ａに接続される。そして、ＤＡＳ３Ａと各検出素子３３Ａ，４３Ａとの間には、ＤＡＳと各検出素子との接続／非接続を個別に切り替えるスイッチがそれぞれ配置される。このスイッチが個別に制御されることで、ＤＡＳ３Ａは、各検出素子３３Ａ，４３Ａによって検出された信号を順次読み出す。

また、ＤＡＳ３Ｂは、チャンネル方向の３行目に配列された検出素子３３Ｂ，４３Ｂに接続される。そして、ＤＡＳ３Ｂと各検出素子３３Ｂ，４３Ｂとの間にはそれぞれスイッチが配置される。このスイッチが個別に制御されることで、ＤＡＳ３Ｂは、各検出素子３３Ｂ，４３Ｂによって検出された信号を順次読み出す。

また、ＤＡＳ３Ｃは、チャンネル方向の３行目に配列された検出素子３３Ｃ，４３Ｃに接続される。そして、ＤＡＳ３Ｃと各検出素子３３Ｃ，４３Ｃとの間にはそれぞれスイッチが配置される。このスイッチが個別に制御されることで、ＤＡＳ３Ｃは、各検出素子３３Ｃ，４３Ｃによって検出された信号を順次読み出す。

また、ＤＡＳ３Ｄは、チャンネル方向の３行目に配列された検出素子３３Ｄ，４３Ｄに接続される。そして、ＤＡＳ３Ｄと各検出素子３３Ｄ，４３Ｄとの間にはそれぞれスイッチが配置される。このスイッチが個別に制御されることで、ＤＡＳ３Ｄは、各検出素子３３Ｄ，４３Ｄによって検出された信号を順次読み出す。

このように、検出素子群が配列されたチャンネルについては、各検出素子群の検出素子の数と同数以上のＤＡＳ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが配置される。そして、各ＤＡＳ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄは、それぞれの検出素子群に含まれる検出素子のうち１個の検出素子と接続される。そして、各ＤＡＳ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄは、接続先の検出素子から信号を順次読み出す。なお、各ＤＡＳ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄは、処理を並行して実行することが可能である。

第２の実施形態に係る読出制御部２００は、第１の実施形態に係る読出制御部２００と同様の機能を有する。更に、読出制御部２００は、同一のスライス位置にあるＸｍｍ幅の検出素子及び検出素子群について、検出素子群に含まれる複数のＹｍｍ幅の検出素子をそれぞれ異なるＤＡＳで読み出す場合に、Ｘｍｍ幅の検出素子及びＹｍｍ幅の検出素子を読み出すタイミングを一致させる制御を行う。

図７は、第２の実施形態に係る読出制御部２００の処理を説明するための図である。図７において、横方向は、時間に対応する。また、下方向の矢印は、各ＤＡＳが信号を読み出すタイミングを表す。なお、図７では、スライス方向の２列目までは信号を読み出し済みであり、３列目から読み出す場合を説明する。また、ここでは、一例として、図６に例示したＤＡＳ１及びＤＡＳ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが信号を読み出すタイミングについて説明するが、データ収集回路１１６に含まれる他のＤＡＳについても同様である。

図７に示す例では、読出制御部２００は、ＤＡＳ１，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが読み出すタイミングを一致させる。具体的には、読出制御部２００は、時刻ｔ１において、ＤＡＳ１に検出素子３１の読み出しを行わせ、ＤＡＳ３Ａに検出素子３３Ａの読み出しを行わせ、ＤＡＳ３Ｂに検出素子３３Ｂの読み出しを行わせ、ＤＡＳ３Ｃに検出素子３３Ｃの読み出しを行わせ、ＤＡＳ３Ｄに検出素子３３Ｄの読み出しを行わせる。続いて、読出制御部２００は、時刻ｔ２において、ＤＡＳ１に検出素子４１の読み出しを行わせ、ＤＡＳ３Ａに検出素子４３Ａの読み出しを行わせ、ＤＡＳ３Ｂに検出素子４３Ｂの読み出しを行わせ、ＤＡＳ３Ｃに検出素子４３Ｃの読み出しを行わせ、ＤＡＳ３Ｄに検出素子４３Ｄの読み出しを行わせる。

このように、読出制御部２００は、同一のスライス位置にあるＸｍｍ幅の検出素子及び検出素子群からの読み出しを揃える。

上述してきたように、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、空間分解能が異なる２つの検出領域を有するハイブリッド型検出器を備える。また、Ｘ線ＣＴ装置１００は、各検出素子群に含まれる複数の検出素子ごとにＤＡＳを有する。そして、Ｘ線ＣＴ装置１００は、同一のスライス位置にあるＸｍｍ幅の検出素子及び検出素子群について、検出素子群に含まれる複数のＹｍｍ幅の検出素子及びＸｍｍ幅の検出素子を読み出すタイミングを一致させる制御を行う。このため、Ｘ線ＣＴ装置１００は、同一のスライス位置にあるＸｍｍ幅の検出素子及び検出素子群について、各検出素子に蓄積される電荷の蓄積時間を一致させるので、生成画像の画質を高めること可能にする。

具体的には、第１の実施形態では、例えば、３列目の検出素子３１及び検出素子群３３からの読み出しを時刻ｔ１〜ｔ４の間に揃えるところ、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、時刻ｔ１に一致させる。このため、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、生成画像の画質をより高めること可能にする。

（第３の実施形態）
第２の実施形態では、各検出素子群に含まれる複数の検出素子ごとにＤＡＳを備えることで、同一のスライス位置にある検出素子及び検出素子群に含まれる複数の検出素子それぞれを読み出すタイミングを一致させる場合を説明した。しかしながら、検出素子、ＤＡＳ、及びそれらを繋ぐ導線が密集する状況においては、クロストークが発生する場合がある。クロストークとは、隣接する導線を経由する信号が混入したり、互いに影響したりする現象であり、Ｘ線ＣＴ装置１００においては生成画像の画質低下に繋がる恐れがある。そこで、第３の実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１００が、更に、クロストークの発生を抑制するための処理を説明する。

第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、第２の実施形態にて説明したＸ線ＣＴ装置１００と同様の構成（図６の構成）を備え、読出制御部２００における処理の一部が相違する。そこで、第３の実施形態では、第２の実施形態と相違する点を中心に説明することとし、第２の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する点については説明を省略する。

第３の実施形態に係る読出制御部２００は、第１の実施形態に係る読出制御部２００と同様の機能を有する。更に、読出制御部２００は、同一のスライス位置にあるＸｍｍ幅の検出素子及び検出素子群について、検出素子群に含まれる複数のＹｍｍ幅の検出素子それぞれを読み出すタイミングを異ならせる制御を行う。

言い換えると、読出制御部２００は、検出素子群に含まれる複数のＹｍｍ幅の検出素子それぞれを読み出すタイミングを異ならせるために、そのＹｍｍ幅の検出素子の数に応じて、それぞれのＤＡＳが読み出す頻度を間引く制御を行う。

図８は、第３の実施形態に係る読出制御部２００の処理を説明するための図である。図８において、横方向は、時間に対応する。また、下方向の矢印は、各ＤＡＳが信号を読み出すタイミングを表す。なお、図８では、スライス方向の２列目までは信号を読み出し済みであり、３列目から読み出す場合を説明する。また、ここでは、一例として、図６に例示したＤＡＳ１及びＤＡＳ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが信号を読み出すタイミングについて説明するが、データ収集回路１１６に含まれる他のＤＡＳについても同様である。

図８に示す例では、読出制御部２００は、同一のスライス位置にあるＸｍｍ幅の検出素子及び検出素子群からの読み出しを揃える場合に、その検出素子群に含まれる複数のＹｍｍ幅の検出素子から読み出すタイミングを異ならせる制御を行う。この場合、各検出素子群に含まれるＹｍｍ幅の検出素子の数は、４個である。このため、読出制御部２００は、４個の検出素子を読み出すタイミングを異ならせるために、それぞれのＤＡＳの読み出しの頻度を４分の１に間引く制御を行う。具体的には、読出制御部２００は、時刻ｔ１において、ＤＡＳ１に検出素子３１の読み出しを行わせ、ＤＡＳ３Ａに検出素子３３Ａの読み出しを行わせる。続いて、読出制御部２００は、時刻ｔ２において、ＤＡＳ３Ｂに検出素子３３Ｂの読み出しを行わせる。そして、読出制御部２００は、時刻ｔ３において、ＤＡＳ３Ｃに検出素子３３Ｃの読み出しを行わせる。そして、読出制御部２００は、時刻ｔ４において、ＤＡＳ３Ｄに検出素子３３Ｄの読み出しを行わせる。そして、読出制御部２００は、時刻ｔ５において、ＤＡＳ１に検出素子４１の読み出しを行わせ、ＤＡＳ３Ａに検出素子４３Ａの読み出しを行わせる。そして、読出制御部２００は、時刻ｔ６において、ＤＡＳ３Ｂに検出素子４３Ｂの読み出しを行わせる。

このように、読出制御部２００は、同一のスライス位置にあるＸｍｍ幅の検出素子及び検出素子群からの読み出しを揃える。なお、図８では、ＤＡＳ３が検出素子群３３の読み出しにおいて、検出素子３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄの順に読み出す場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ＤＡＳ３は、検出素子３３Ａ，３３Ｃ，３３Ｂ，３３Ｄの順に読み出しても良いし、他の順序で読み出しても良い。また、ＤＡＳ１が検出素子３１を読み出す時刻は、時刻ｔ１に限定されるものではなく、例えば、時刻ｔ２〜ｔ４のいずれかであっても良い。すなわち、検出素子３１を読み出すタイミングは、同一のスライス位置にある検出素子群３３に含まれる各検出素子のうち、少なくとも一つを読み出すタイミングと一致していればよい。

上述してきたように、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、空間分解能が異なる２つの検出領域を有するハイブリッド型検出器を備える。また、Ｘ線ＣＴ装置１００は、各検出素子群に含まれる複数の検出素子ごとにＤＡＳを有する。そして、Ｘ線ＣＴ装置１００は、検出素子群に含まれる複数の検出素子をそれぞれ異なるタイミングで読み出す。このため、Ｘ線ＣＴ装置１００は、クロストークの発生を抑制することができる。

（第４の実施形態）
第１及び第３の実施形態では、同一のスライス位置にあるＸｍｍ幅の検出素子及び検出素子群の読み出しを、一定の範囲内（例えばｔ１〜ｔ４）において揃える場合を説明した。この場合、各検出素子がＸ線によって曝射される曝射時間（期間）は、厳密には異なってしまう。

図９は、検出素子からの信号の読み出しと曝射期間との関係を説明するための図である。図９において、横方向は、時間に対応する。また、下方向の矢印は、信号（電荷）の読み出しのタイミングを表す。なお、図９では、一例として、検出素子３１，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄについて例示するが、Ｘ線検出器１１５に含まれる他の検出素子についても同様である。また、ここでは、検出素子３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄからの信号の読み出しをＤＡＳ３が行う場合（第１の実施形態に相当）を説明するが、以下の説明は、検出素子３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄからの信号の読み出しをＤＡＳ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが個別に行う場合（第３の実施形態に相当）も同様である。

図９に示すように、時刻ｔ１において、検出素子３１及びＤＡＳ３３Ａの読み出しが行われる。続いて、時刻ｔ２において、検出素子３３Ｂの読み出しが行われる。そして、時刻ｔ３において、検出素子３３Ｃの読み出しが行われる。そして、時刻ｔ４において、検出素子３３Ｄの読み出しが行われる。その後、Ｘ線検出器１１５に含まれる他の検出素子についても同様に、順次読み出しが行われる。

そして、ある角度で照射されたＸ線について、全ての検出素子からの読み出しが完了すると、次の角度における読み出しが行われる。すなわち、時刻ｔ１’において、検出素子３１及びＤＡＳ３３Ａの読み出しが行われる。続いて、時刻ｔ２’において、検出素子３３Ｂの読み出しが行われる。そして、時刻ｔ３’において、検出素子３３Ｃの読み出しが行われる。そして、時刻ｔ４’において、検出素子３３Ｄの読み出しが行われる。その後、Ｘ線検出器１１５に含まれる他の検出素子についても同様に、順次読み出しが行われる。

ここで、例えば、時刻ｔ１’に読み出される信号は、時刻ｔ１から時刻ｔ１’までの曝射によって蓄積された電荷に対応する。また、時刻ｔ２’に読み出される信号は、時刻ｔ２から時刻ｔ２’までの曝射によって蓄積された電荷に対応する。また、時刻ｔ３’に読み出される信号は、時刻ｔ３から時刻ｔ３’までの曝射によって蓄積された電荷に対応する。また、時刻ｔ４’に読み出される信号は、時刻ｔ４から時刻ｔ４’までの曝射によって蓄積された電荷に対応する。

このように、検出素子３１，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄから読み出される信号は、厳密には、異なる期間に曝射されたものに対応する。このため、各検出素子にＸ線が曝射された時のＸ線量を用いて、各検出素子から出力される生データを補正することが好ましい。そこで、第４の実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１００が、各検出素子にＸ線が曝射された時のＸ線量を用いて、各検出素子から出力される生データを補正する場合を説明する。

図１０は、第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００の構成を示す図である。第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、図１に示したＸ線ＣＴ装置１００と同様の構成を備え、Ｘ線管１１１の近傍にＲｅｆ（Reference）検出器２１０が設置される点とデータ収集回路１１６及び前処理装置１３０における処理の一部が相違する。そこで、第４の実施形態では、第１の実施形態と相違する点を中心に説明することとし、第１の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する点については説明を省略する。

第４の実施形態に係るＲｅｆ検出器２１０は、検出素子を有する。Ｒｅｆ検出器２１０の検出素子は、被検体を透過していないＸ線の信号（Ｘ線非透過信号）を検出する。そして、Ｒｅｆ検出器２１０の検出素子は、検出したＸ線非透過信号をデータ収集回路１１６に順次出力する。なお、この検出素子は、検出素子１１〜４２と同じ素材により構成されることが望ましい。

第４の実施形態に係るデータ収集回路１１６は、第１の実施形態において説明した機能と同様の機能を有する。更に、データ収集回路１１６は、Ｒｅｆ検出器２１０によって検出されたＸ線非透過信号を処理するためのＤＡＳ（Ｒｅｆ用ＤＡＳ）を有する。

Ｒｅｆ用ＤＡＳは、読出制御部２００による制御のもと、Ｒｅｆ検出器２１０によって検出されたＸ線非透過信号に基づいて、Ｘ線検出器１１５における各検出素子の曝射時間に対応するデータ（リファレンスデータ）を生成する。

図１１は、第４の実施形態に係るリファレンスデータの生成について説明するための図である。図１１において、横方向は時間に対応する。また、下方向の矢印は、信号（電荷）の読み出しのタイミングを表す。なお、図１１では、一例として、検出素子３１，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄについて例示するが、Ｘ線検出器１１５に含まれる他の検出素子についても同様である。また、ここでは、検出素子３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄからの信号の読み出しをＤＡＳ３が行う場合（第１の実施形態に相当）を説明するが、以下の説明は、検出素子３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄからの信号の読み出しをＤＡＳ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが個別に行う場合（第３の実施形態に相当）も同様である。

図１１に示すように、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、各検出素子３１，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄから出力される生データそれぞれに対して、リファレンスデータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを生成する。

具体的には、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、コンデンサを有し、Ｒｅｆ検出器２１０から出力されたＸ線非透過信号（電荷）を蓄積する。そして、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、コンデンサに蓄積された信号を、各検出素子３１，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄを読み出すタイミングで読み出す。図１１の例では、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ１’，ｔ２’，ｔ３’，ｔ４’のタイミングで信号を読み出す。ここで読み出した信号は、ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３・・・、ｔ３’〜ｔ４’の各期間の非透過Ｘ線によって蓄積された電荷に対応する。そして、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、各期間において読み出した信号を増幅し、更にデジタル信号のデータ（期間データ）に変換する。この期間データは、各期間の信号の移動平均に対応する。

そして、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、図１１に示すように、各検出素子３１，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄが曝射された期間に対応するリファレンスデータを生成する。具体的には、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、各期間データを加算することで、検出素子ごとのリファレンスデータを生成する。例えば、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、検出素子３１及び検出素子３３Ａについては、ｔ１〜ｔ１’の期間に対応する期間データを加算することで、リファレンスデータＡを生成する。つまり、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３・・・、〜ｔ１’の各期間の期間データをそれぞれ加算することで、リファレンスデータＡを生成する。また、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、検出素子３３Ｂについては、ｔ２〜ｔ２’の期間に対応する期間データを加算することで、リファレンスデータＢを生成する。また、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、検出素子３３Ｃについては、ｔ３〜ｔ３’の期間に対応する期間データを加算することで、リファレンスデータＣを生成する。また、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、検出素子３３Ｄについては、ｔ４〜ｔ４’の期間に対応する期間データを加算することで、リファレンスデータＤを生成する。

そして、データ収集回路１１６は、各検出素子３１，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄに由来する生データに、各生データに対応するリファレンスデータを付帯させる。例えば、データ収集回路１１６は、検出素子３１に由来する生データに、リファレンスデータＡを付帯させる。また、データ収集回路１１６は、検出素子３３Ａに由来する生データに、リファレンスデータＡを付帯させる。また、データ収集回路１１６は、検出素子３３Ｂに由来する生データに、リファレンスデータＢを付帯させる。また、データ収集回路１１６は、検出素子３３Ｃに由来する生データに、リファレンスデータＣを付帯させる。また、データ収集回路１１６は、検出素子３３Ｄに由来する生データに、リファレンスデータＤを付帯させる。

第４の実施形態に係る前処理装置１３０は、各生データに付帯されたリファレンスデータを用いて、各生データを補正する補正処理を行う。例えば、出力比（＝生データ／リファレンスデータ）を求める。この出力比は、被検体によるＸ線の減衰を表している。

例えば、前処理装置１３０は、検出素子３１に由来する生データを、リファレンスデータＡで除算する。また、前処理装置１３０は、検出素子３３Ａに由来する生データを、リファレンスデータＡで除算する。また、前処理装置１３０は、検出素子３３Ｂに由来する生データを、リファレンスデータＢで除算する。また、前処理装置１３０は、検出素子３３Ｃに由来する生データを、リファレンスデータＣで除算する。また、前処理装置１３０は、検出素子３３Ｄに由来する生データを、リファレンスデータＤで除算する。

このように、第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、各検出素子にＸ線が曝射された時のＸ線量を用いて、各検出素子から出力される生データを補正することを可能にする。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、生成画像の画質を高めること可能にする。

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。

１００ Ｘ線ＣＴ装置
１１１ Ｘ線管
１１５ Ｘ線検出器
１１６ データ収集回路
１，２，３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，４ ＤＡＳ
１４０ 再構成装置

Claims (6)

1. 被検体の体軸周りを回転し、Ｘ線を発生するＸ線管と、
   前記被検体を透過したＸ線を検出する第１検出素子が、スライス方向及びチャンネル方向に複数配列される第１検出領域と、当該第１検出素子よりスライス方向に幅の小さい第２検出素子が、前記スライス方向及び前記チャンネル方向に複数配列され、当該第１検出領域と少なくとも一部がチャンネル方向に並んで配置される第２検出領域とを有するＸ線検出器と、
   前記第１検出素子及び前記第２検出素子の少なくとも一方によって検出された前記Ｘ線の信号をそれぞれ読み出す読出部と、
   前記第１検出素子の大きさと前記第２検出素子の大きさとの違いに応じて、前記スライス方向において対応する位置にある前記第１検出素子及び前記第２検出素子のそれぞれからの信号の読み出しの時間差が少なくなるように、当該第１検出素子及び当該第２検出素子から信号を読み出すタイミングを調整する制御を行う読出制御部と
   を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記読出制御部は、前記第１検出素子と同じ大きさの範囲における前記Ｘ線を検出する検出素子群であって、前記第２検出素子が前記スライス方向及び前記チャンネル方向にそれぞれ２個以上配列された検出素子群の読み出しにおいて、前記制御として、当該第１検出素子を読み出すタイミングと、当該第１検出素子とスライス方向において対応する位置にある前記検出素子群に含まれる第２検出素子それぞれを読み出すタイミングのうち少なくとも一つのタイミングとを一致させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記読出制御部は、前記検出素子群に含まれる複数の前記第２検出素子を同一の前記読出部で読み出す場合に、前記制御として、当該検出素子群に含まれる前記第２検出素子の数に応じて、前記第１検出素子を読み出す頻度を下げることを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記読出制御部は、前記検出素子群に含まれる複数の前記第２検出素子をそれぞれ異なる前記読出部で読み出す場合に、前記制御として、当該検出素子群とスライス方向において対応する位置にある前記第１検出素子及び当該複数の第２検出素子それぞれを読み出すタイミングを一致させることを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記読出制御部は、前記検出素子群に含まれる複数の前記第２検出素子をそれぞれ異なる前記読出部で読み出す場合に、前記制御として、当該検出素子群に含まれる複数の前記第２検出素子それぞれを読み出すタイミングを異ならせる制御を行うことを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記Ｘ線管から発生し、前記被検体を透過していないＸ線を検出する非透過Ｘ線検出素子と、
   前記読出制御部による読み出しのタイミングに応じて、前記非透過Ｘ線検出素子によって検出されたＸ線の信号である非透過信号を前記タイミングごとに読み出す非透過信号読出部と、
   前記非透過信号読出部によって読み出された前記タイミングごとの非透過信号を用いて、前記読出部によって読み出されたＸ線の信号を補正して、画像を生成する画像生成部と
   を更に備えることを特徴とする請求項２，３，５のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。

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