JP6618667B2 - 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、画像データを生成する。

また、Ｘ線ＣＴ装置では、生成される画像データについて、所望の空間分解能、若しくは所望のＳＮ比を得るために、スライス方向に並ぶ複数のＸ線検出素子によって検出された信号を束ねる「信号束ね処理」が行われている。

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、チャンネル方向及びスライス方向の両方向の信号束ね処理を可能にする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、収集部と、非透過Ｘ線検出器と、補正信号収集部と、画像生成部とを備える。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。収集部は、前記検出素子によって検出されたＸ線の信号を収集する。非透過Ｘ線検出器は、前記被検体を透過しない非透過Ｘ線を検出する。補正信号収集部は、前記非透過Ｘ線検出器から前記非透過Ｘ線の信号を読み出して、前記Ｘ線の信号を補正するための補正信号を生成する。画像生成部は、前記収集部によって収集された前記Ｘ線の信号と、前記補正信号収集部によって生成された前記補正信号とを用いて画像を生成する。前記収集部は、前記チャンネル方向及び前記スライス方向のうち少なくともチャンネル方向に所定数の前記検出素子が並んだ検出素子群から前記Ｘ線の信号を読み出す際に、前記所定数の検出素子のそれぞれについては互いに異なる読み出しタイミングで前記Ｘ線の信号を順次読み出す。前記収集部は、前記チャンネル方向及び前記スライス方向のうち少なくともチャンネル方向に所定の単位で合成する信号束ね処理の有無と、当該信号束ね処理における合成単位とをそれぞれ変更可能に構成される。前記補正信号収集部は、前記信号束ね処理の有無及び前記合成単位に応じて加算する前記非透過Ｘ線のデータを切り替えて、前記補正信号を生成する。

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ＤＡＳと検出素子の位置関係について説明するための図である。 図４Ａは、４個合成モードを説明するための図である。 図４Ｂは、２個合成モードを説明するための図である。 図４Ｃは、非合成モードを説明するための図である。 図５は、第１の実施形態に係る合成モードの切り替え処理の処理手順を示すフローチャートである。 図６は、第１の実施形態に係るＤＡＳと検出素子の位置関係の変形例について説明するための図である。 図７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８は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。 図９Ａは、第２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９Ｂは、第２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９Ｃは、第２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１０は、その他の実施形態におけるＤＡＳと検出素子の位置関係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、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。なお、第１の実施形態では、０．５ｍｍ幅のＸ線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場合を説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、１ｍｍ幅のＸ線検出素子が配列されても良い。

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、チャンネル方向及びスライス方向に複数の検出素子を担当する。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が一群の検出素子群によって検出された信号の処理を行う。ここで、検出素子群とは、例えば、チャンネル方向及びスライス方向それぞれに複数の検出素子が配置された複数の検出素子の集合である。なお、ＤＡＳは、収集部の一例である。

図３は、第１の実施形態に係るＤＡＳと検出素子の位置関係について説明するための図である。図３には、図２に例示したＸ線検出器１１５に配置された検出素子の一部を例示する。図３に示す例では、１６個の検出素子１１，１２，１３，１４，２１，２２，２３，２４，３１，３２，３３，３４，４１，４２，４３，４４に対して、４個のＤＡＳ１１６Ａ，１１６Ｂ，１１６Ｃ，１１６Ｄが配置される。なお、図３では、１個のＤＡＳに検出素子群として４個の検出素子が割り当てられる場合を説明するが、これに限定されるものではない。例えば、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。また、１個のＤＡＳが複数の検出素子群によって検出された信号の処理を担当しても良い。

図３において、ＤＡＳ１１６Ａは、検出素子１１，１２，２１，２２によって検出された信号の処理を担当する。ここで、検出素子１１，１２は、チャンネル方向において異なる位置に存在する。また、検出素子２１，２２は、チャンネル方向において異なる位置に存在する。また、検出素子１１，２１は、スライス方向において異なる位置に存在する。また、検出素子１２，２２は、スライス方向において異なる位置に存在する。そして、導線５１は、同一チャンネルに配置された検出素子１１，２１を接続する。また、導線５２は、同一チャンネルに配置された検出素子１２，２２を接続する。また、導線５３は、導線５１及び導線５２を接続する。また、導線５１，５２，５３は、ＤＡＳ１１６Ａへ接続される。図３に示す例では、導線５２がＤＡＳ１１６Ａへ接続される。なお、各検出素子１１，１２，２１，２２とＤＡＳ１１６Ａとの間には、各検出素子とＤＡＳとの接続／非接続を個別に切り替える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、各検出素子に蓄積された電荷がＤＡＳ１１６Ａに順次読み出される。また、説明の都合上、ここでは、導線５１，５２，５３がそれぞれ接続される場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、導線５１，５２，５３は、一本の導線にて構成されて良い。

また、ＤＡＳ１１６Ｂは、検出素子３１，３２，４１，４２によって検出された信号の処理を担当する。この場合、ＤＡＳ１１６Ｂ、検出素子３１，３２，４１，４２、導線５７，５８，５９の位置関係は、ＤＡＳ１１６Ａ、検出素子１１，１２，２１，２２、導線５１，５２，５３の位置関係と同様である。

また、ＤＡＳ１１６Ｃは、検出素子１３，１４，２３，２４によって検出された信号の処理を担当する。この場合、ＤＡＳ１１６Ｃ、検出素子１３，１４，２３，２４、導線５４，５５，５６の位置関係は、ＤＡＳ１１６Ａ、検出素子１１，１２，２１，２２、導線５１，５２，５３の位置関係と同様である。

また、ＤＡＳ１１６Ｄは、検出素子３３，３４，４３，４４によって検出された信号の処理を担当する。この場合、ＤＡＳ１１６Ｄ、検出素子３３，３４，４３，４４、導線６０，６１，６２の位置関係は、ＤＡＳ１１６Ａ、検出素子１１，１２，２１，２２、導線５１，５２，５３の位置関係と同様である。

このように、各ＤＡＳ１１６Ａ〜１１６Ｄは、各検出素子１１〜４４によって検出された信号の処理を担当する。なお、各ＤＡＳ１１６Ａ〜１１６Ｄ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、束ね制御部２００を備える。束ね制御部２００における処理については、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、後述の束ね制御部２００を制御することで、各検出素子で検出されたＸ線透過信号を所定の単位で束ねる。このような処理を「信号束ね処理」と称し、詳しくは後述する。

このような構成のもと、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、チャンネル方向及びスライス方向の両方向の信号束ね処理を可能にする。以下では、この機能を実現するために、Ｘ線ＣＴ装置１００の束ね制御部２００において行われる処理を説明する。

束ね制御部２００は、システムコントローラ１９０の制御のもと、信号束ね処理を行う。ここで、信号束ね処理とは、複数の検出素子それぞれで検出されたアナログの信号を、チャンネル方向及びスライス方向のうち少なくとも一方向に所定の単位で合成することである。この合成単位（合成モード）を変更することにより、ＤＡＳに渡されるＸ線透過信号の解像度を調整可能となる。例えば、図３に示した例では、束ね制御部２００が変更可能な合成モードは、４個の検出素子を１単位として合成する場合（４個合成モード）、２個の検出素子を１単位として合成する場合（２個合成モード）、及び、合成しない場合（非合成モード）の３パターンである。

図４Ａから図４Ｃを用いて、信号束ね処理により変更可能な合成モードについて説明する。図４Ａから図４Ｃには、図３のＤＡＳ１１６Ａに割り当てられた４個の検出素子１１，１２，２１，２２を示す。図４Ａは、４個合成モードを説明するための図である。図４Ｂは、２個合成モードを説明するための図である。図４Ｃは、非合成モードを説明するための図である。なお、図４Ａから図４Ｃに示す例では、各検出素子１１，１２，２１，２２は、０．５ｍｍ間隔で配置されている。

（４個合成モード）
図４Ａを用いて、４個合成モードについて説明する。この場合、束ね制御部２００は、例えば、ＤＡＳ１１６Ａと、４個の検出素子１１，１２，２１，２２それぞれのスイッチとを個別に制御することで、各検出素子１１，１２，２１，２２によって検出された信号（電荷）を合成する。

具体的には、束ね制御部２００は、まず、ＤＡＳ１１６Ａと検出素子１１との接続をオンにする。これにより、検出素子１１に蓄積された電荷は、ＤＡＳ１１６Ａ内のコンデンサに移動する。次に、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａと検出素子２１との接続をオンにする。これにより、検出素子２１に蓄積された電荷は、ＤＡＳ１１６Ａ内のコンデンサに移動し、蓄積済みの電荷に加算される。続いて、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａと検出素子１２との接続をオンにする。これにより、検出素子１２に蓄積された電荷は、ＤＡＳ１１６Ａ内のコンデンサに移動し、蓄積済みの電荷に更に加算される。そして、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａと検出素子２２との接続をオンにする。これにより、検出素子２２に蓄積された電荷は、ＤＡＳ１１６Ａ内のコンデンサに移動し、蓄積済みの電荷に更に加算される。すなわち、４個の検出素子１１，１２，２１，２２それぞれに蓄積されていた電荷が、ＤＡＳ１１６Ａにおいて加算（合成）される。

その後、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａに信号処理を実行させる。すなわち、ＤＡＳ１１６Ａは、合成した信号をデジタル信号のデータ（生データ）に変換する。そして、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａ内のコンデンサに蓄積された電荷をリセットする。

このように、束ね制御部２００は、４個の検出素子１１，１２，２１，２２によって検出された信号を合成する。そして、束ね制御部２００は、合成した信号を生データに変換させ、これを出力させる。なお、０．５ｍｍ幅の検出素子の４個合成モードでは、１ｍｍ幅の検出素子と同等の空間分解能を有する画像データが再構成される。

（２個合成モード）
図４Ｂを用いて、２個合成モードについて説明する。この場合、束ね制御部２００は、例えば、ＤＡＳ１１６Ａと、４個の検出素子１１，１２，２１，２２それぞれのスイッチを個別に制御することで、２個の検出素子の組ごとに信号を合成する。なお、ここでは、図４Ｂの破線で示したように、検出素子１１，２１の組と、検出素子１２，２２の組とで、それぞれ信号を合成する場合を説明する。

具体的には、束ね制御部２００は、まず、ＤＡＳ１１６Ａと検出素子１１との接続をオンにする。これにより、検出素子１１に蓄積された電荷は、ＤＡＳ１１６Ａ内のコンデンサに移動する。次に、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａと検出素子２１との接続をオンにする。これにより、検出素子２１に蓄積された電荷は、ＤＡＳ１１６Ａ内のコンデンサに移動し、蓄積済みの電荷に加算される。そして、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａに信号処理を実行させる。すなわち、ＤＡＳ１１６Ａは、２個の検出素子１１，２１によって検出された信号を合成し、合成した信号を生データに変換する。そして、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａ内のコンデンサに蓄積された電荷をリセットする。

続いて、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａと検出素子１２との接続をオンにする。これにより、検出素子１２に蓄積された電荷は、ＤＡＳ１１６Ａ内のコンデンサに移動する。そして、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａと検出素子２２との接続をオンにする。これにより、検出素子２２に蓄積された電荷は、ＤＡＳ１１６Ａ内のコンデンサに移動し、蓄積済みの電荷に加算される。そして、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａに信号処理を実行させる。すなわち、ＤＡＳ１１６Ａは、２個の検出素子１２，２２によって検出された信号を合成し、合成した信号を生データに変換する。そして、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａ内のコンデンサに蓄積された電荷をリセットする。

このように、束ね制御部２００は、２個の検出素子の組ごとに信号を合成することで、２個の検出素子１１，２１に由来する生データと、２個の検出素子１２，２２に由来する生データとを順次出力させる。なお、０．５ｍｍ幅の検出素子の２個合成モードでは、１ｍｍ幅の検出素子と比較して、チャンネル方向における空間分解能が２倍の画像データが再構成される。

なお、図４Ｂの例では、検出素子１１，２１の組と、検出素子１２，２２の組とで、それぞれ信号を合成す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。例えば、ＤＡＳ１１６Ａとの接続（スイッチ）をオンにする検出素子の順序を適宜変更することで、任意の検出素子同士を組として、信号を合成することができる。

（非合成モード）
図４Ｃを用いて、非合成モードについて説明する。この場合、束ね制御部２００は、例えば、ＤＡＳ１１６Ａと、４個の検出素子１１，１２，２１，２２それぞれのスイッチを個別に制御することで、各検出素子の信号を合成せずに出力させる。

具体的には、束ね制御部２００は、まず、ＤＡＳ１１６Ａと検出素子１１との接続をオンにする。これにより、検出素子１１に蓄積された電荷は、ＤＡＳ１１６Ａ内のコンデンサに移動する。そして、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａに信号処理を実行させる。すなわち、ＤＡＳ１１６Ａは、検出素子１１によって検出された信号を生データに変換する。そして、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａ内のコンデンサに蓄積された電荷をリセットする。

続いて、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａと検出素子２１との接続をオンにする。これにより、検出素子２１に蓄積された電荷は、ＤＡＳ１１６Ａ内のコンデンサに移動する。そして、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａに信号処理を実行させる。すなわち、ＤＡＳ１１６Ａは、検出素子２１によって検出された信号を生データに変換する。そして、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａ内のコンデンサに蓄積された電荷をリセットする。

以下、同様に、束ね制御部２００は、ＤＡＳ１１６Ａと各検出素子２１，２２との接続を順番にオンにする。そして、束ね制御部２００は、それぞれ蓄積されていた電荷に対して信号処理を実行させる。

このように、束ね制御部２００は、各検出素子１１，２１，１２，２２の信号を合成せずに、検出素子１１の信号に由来する生データと、検出素子２１の信号に由来する生データと、検出素子１２の信号に由来する生データと、検出素子２２の信号に由来する生データとを順次出力させる。なお、０．５ｍｍ幅の検出素子の非合成モードでは、１ｍｍ幅の検出素子と比較して、空間分解能が４倍（チャンネル方向に２倍、かつ、スライス方向に２倍）の画像データが再構成される。

なお、図４Ｃの例では、検出素子１１，２１，１２，２２の順にスイッチをオンにすることで、生データを順次出力す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。例えば、ＤＡＳ１１６Ａとの接続（スイッチ）をオンにする検出素子の順序を適宜変更することで、任意の順序で生データを出力することができる。

上述してきたように、束ね制御部２００は、信号束ね処理を行うことで、チャンネル方向及びスライス方向の実効的な検出素子数を変更する。なお、信号束ね処理には、検出素子ごとのノイズレベルを平均化するという効果がある。すなわち、複数の検出素子から信号を合成することにより、検出素子のサイズが大きくなるのと同等の生データが得られる。これにより、空間分解能は低下するが、ノイズに対しては強くなる。

すなわち、束ね制御部２００は、所望の空間分解能を得るために、若しくは所望のＳＮ比を得るために、上記の合成モードを切り替えて、撮影を行う。これにより、束ね制御部２００は、空間分解能を高めて撮影する場合と、ＳＮ比を高めて撮影する場合のいずれにも対応することが可能となる。

図５は、第１の実施形態に係る合成モードの切り替え処理の処理手順を示すフローチャートである。図５に示すように、束ね制御部２００は、合成モードの選択を受け付ける（ステップＳ１０１）。例えば、束ね制御部２００は、選択可能な合成モードをＧＵＩ（Graphical User Interface）上に表示させ、合成モードの選択を操作者から受け付ける。具体例を挙げると、束ね制御部２００は、４個合成モード、２個合成モード、及び非合成モードのうちいずれかの選択を受け付ける。なお、合成モードの選択を受け付けるまで（ステップＳ１０１否定）、束ね制御部２００は、待機状態である。

合成モードの選択を受け付けると（ステップＳ１０１肯定）、束ね制御部２００は、選択された合成モードが４個合成モードであるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ここで、４個合成モードである場合には（ステップＳ１０２肯定）、束ね制御部２００は、４個合成モードで撮影を実行させる（ステップＳ１０３）。

一方、４個合成モードでない場合には（ステップＳ１０２否定）、束ね制御部２００は、選択された合成モードが２個合成モードであるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、２個合成モードである場合には（ステップＳ１０４肯定）、束ね制御部２００は、２個合成モードで撮影を実行させる（ステップＳ１０５）。

一方、２個合成モードでない場合には（ステップＳ１０４否定）、束ね制御部２００は、非合成モードで撮影を実行させる（ステップＳ１０６）。

なお、合成モードの切り替え処理の処理手順は、上記の例に限定されるものではない。例えば、束ね制御部２００は、撮影計画段階で事前に設定された撮影条件群（プロトコル）をシステムコントローラ１９０から取得する。そして、その撮影条件群の中に、撮影条件に応じて適切な合成モードが予め組み込まれており、束ね制御部２００は、この合成モードを参照することで、合成モードを切り替えても良い。

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において、Ｘ線管１１１は、被検体の体軸周りを回転し、Ｘ線を発生する。また、Ｘ線ＣＴ装置１００において、Ｘ線検出器１１５は、被検体を透過したＸ線を検出する検出素子が、被検体の体軸方向及びＸ線管１１１が回転する回転方向に複数配列される。ＤＡＳは、所定数の検出素子を含む検出素子群によって検出されたＸ線の信号を収集する。検出素子群は、少なくとも回転方向に対して複数の検出素子が配置される。このため、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、チャンネル方向及びスライス方向の両方向の信号束ね処理を可能にする。

また、例えば、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、所望の空間分解能を得るために、若しくは所望のＳＮ比を得るために、所定の合成モードを切り替えて、撮影を行う。これにより、Ｘ線ＣＴ装置１００は、空間分解能を高めて撮影する場合と、ＳＮ比を高めて撮影する場合のいずれにも対応することが可能となる。

（第１の実施形態の変形例）
なお、図３にて説明したＤＡＳと検出素子の位置関係は一例に過ぎない。例えば、この位置関係は、図６に示すように、変形しても良い。図６は、第１の実施形態に係るＤＡＳと検出素子の位置関係の変形例について説明するための図である。図６に示す各検出素子及びＤＡＳの配列は、図３に示した配列と同様であるが、各検出素子に接続される導線の配置が相違する。

図６において、ＤＡＳ１１６Ａは、検出素子１１，１２，２１，２２によって検出された信号の処理を担当する。ここで、検出素子１１，１２は、チャンネル方向において異なる位置に存在する。また、検出素子２１，２２は、チャンネル方向において異なる位置に存在する。また、検出素子１１，２１は、スライス方向において異なる位置に存在する。また、検出素子１２，２２は、スライス方向において異なる位置に存在する。そして、導線７１は、同一スライスに配置された検出素子１１，１２を接続する。また、導線７２は、同一スライスに配置された検出素子２１，２２を接続する。また、導線７３は、導線７１及び導線７２を接続する。また、導線７１，７２，７３は、ＤＡＳ１１６Ａへ接続される。図６に示す例では、導線７３がＤＡＳ１１６Ａへ接続される。なお、各検出素子１１，１２，２１，２２とＤＡＳ１１６Ａとの間には、各検出素子とＤＡＳとの接続／非接続を個別に切り替えるスイッチが配置される。また、説明の都合上、ここでは、導線７１，７２，７３がそれぞれ接続される場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、導線７１，７２，７３は、一本の導線にて構成されて良い。

また、ＤＡＳ１１６Ｂは、検出素子３１，３２，４１，４２によって検出された信号の処理を担当する。この場合、ＤＡＳ１１６Ｂ、検出素子３１，３２，４１，４２、導線７７，７８，７９の位置関係は、ＤＡＳ１１６Ａ、検出素子１１，１２，２１，２２、導線７１，７２，７３の位置関係と同様である。

また、ＤＡＳ１１６Ｃは、検出素子１３，１４，２３，２４によって検出された信号の処理を担当する。この場合、ＤＡＳ１１６Ｃ、検出素子１３，１４，２３，２４、導線７４，７５，７６の位置関係は、ＤＡＳ１１６Ａ、検出素子１１，１２，２１，２２、導線７１，７２，７３の位置関係と同様である。

また、ＤＡＳ１１６Ｄは、検出素子３３，３４，４３，４４によって検出された信号の処理を担当する。この場合、ＤＡＳ１１６Ｄ、検出素子３３，３４，４３，４４、導線８０，８１，８２の位置関係は、ＤＡＳ１１６Ａ、検出素子１１，１２，２１，２２、導線７１，７２，７３の位置関係と同様である。

このように、各ＤＡＳ１１６Ａ〜１１６Ｄは、各検出素子１１〜４４からデータを読み出す。なお、各ＤＡＳ１１６Ａ〜１１６Ｄは、読み出し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）
第１の実施形態では、１個のＤＡＳがチャンネル方向及びスライス方向に複数の検出素子によって検出された信号の処理を担当する場合を説明した。ここで、１個のＤＡＳが複数の検出素子から信号を読み出す場合、厳密には、これらの検出素子の間でＸ線の曝射時間（期間）が異なってしまう。

図７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、信号（電荷）の読み出しのタイミングを表す。なお、図７では、一例として、検出素子１１，２１，１２，２２について説明するが、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。

図７に示すように、検出素子１１，２１，１２，２２から信号を読み出す場合、ＤＡＳ１１６Ａは、それぞれ異なる時刻Ｔ１〜Ｔ８に信号（電荷）を読み出す。ここで、例えば、時刻Ｔ５に読み出される信号は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ５までに曝射されたものに対応する。また、時刻Ｔ６に読み出される信号は、時刻Ｔ２から時刻Ｔ６までに曝射されたものに対応する。また、時刻Ｔ７に読み出される信号は、時刻Ｔ３から時刻Ｔ７までに曝射されたものに対応する。また、時刻Ｔ８に読み出される信号は、時刻Ｔ４から時刻Ｔ８までに曝射されたものに対応する。

このように、ＤＡＳ１１６Ａが読み出す信号は、厳密には、異なる期間に曝射されたものに対応する場合がある。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２の実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１００が、ＤＡＳが担当する各検出素子に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８は、第２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、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１１〜４４と同じ素材により構成されることが望ましい。

第２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、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９Ａ〜図９Ｃは、第２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９Ａ〜図９Ｃにおいて、横方向は時間に対応する。図９Ａに示す例では、非合成モードで生成されるリファレンスデータを説明し、図９Ｂに示す例では、２個合成モードで生成されるリファレンスデータを説明し、図９Ｃに示す例では、４個合成モードで生成されるリファレンスデータを説明する。

図９Ａに示すように、非合成モードでは、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、各検出素子１１，１２，２１，２２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１，２，３，４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１１，１２，２１，２２を読み出すタイミングで読み出す。図９Ａの例では、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、Ｔ１，Ｔ２，・・・Ｔ８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・・・、Ｔ７〜Ｔ８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９Ａに示すように、各検出素子１１，１２，２１，２２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１１については、検出素子１１の読み出しタイミングの間隔（Ｔ１〜Ｔ５）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１を生成する。また、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、検出素子２１については、検出素子２１の読み出しタイミングの間隔（Ｔ２〜Ｔ６）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２を生成する。また、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、検出素子１２については、検出素子１２の読み出しタイミングの間隔（Ｔ３〜Ｔ７）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３を生成する。また、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、検出素子２２については、検出素子２２の読み出しタイミングの間隔（Ｔ４〜Ｔ８）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４を生成する。

そして、データ収集回路１１６は、各検出素子１１，１２，２１，２２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１１に由来する生データに、リファレンスデータ１を付帯させる。また、データ収集回路１１６は、検出素子２１に由来する生データに、リファレンスデータ２を付帯させる。また、データ収集回路１１６は、検出素子１２に由来する生データに、リファレンスデータ３を付帯させる。また、データ収集回路１１６は、検出素子２２に由来する生データに、リファレンスデータ４を付帯させる。

図９Ｂに示すように、２個合成モードでは、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、束ね制御部２００による制御のもと、２個合成モードで用いられる検出素子１１，１２，２１，２２の組ごとに、リファレンスデータを生成する。例えば、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、各組に含まれる検出素子のうち、いずれかの検出素子の曝射時間に対応する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１１，２１の組に由来する生データを補正するために、検出素子１１の曝射時間（Ｔ１〜Ｔ５）に対応するリファレンスデータ５を生成する。このリファレンスデータ５を生成する処理は、図９Ａのリファレンスデータ１を生成する処理と同様であるので、説明を省略する。

また、例えば、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、検出素子１２，２２の組に由来する生データを補正するために、検出素子１２の曝射時間（Ｔ３〜Ｔ７）に対応するリファレンスデータ６とを生成する。このリファレンスデータ６を生成する処理は、図９Ａのリファレンスデータ３を生成する処理と同様であるので、説明を省略する。

そして、データ収集回路１１６は、２個の検出素子１１，２１に由来する生データに、リファレンスデータ５を付帯させる。また、データ収集回路１１６は、２個の検出素子１２，２２に由来する生データに、リファレンスデータ６を付帯させる。なお、図９Ｂでは、検出素子１１，２１の組に由来する生データを補正するために、検出素子１１の曝射時間（Ｔ１〜Ｔ５）に対応するリファレンスデータ５を生成したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、検出素子２１の曝射時間（Ｔ２〜Ｔ６）に対応するリファレンスデータ（図９Ａのリファレンスデータ２に対応）が生成されても良い。すなわち、２個合成モードでリファレンスデータを生成する場合には、各組に含まれる検出素子のうち、いずれかの検出素子の曝射時間に対応するリファレンスデータが生成されれば良い。

図９Ｃに示すように、４個合成モードでは、Ｒｅｆ用ＤＡＳは、束ね制御部２００による制御のもと、４個合成モードで用いられる検出素子１１，１２，２１，２２のうち、いずれかの検出素子の曝射時間に対応する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２１の曝射時間（Ｔ２〜Ｔ６）に対応するリファレンスデータ７を生成する。このリファレンスデータ７を生成する処理は、図９Ａのリファレンスデータ２を生成する処理と同様であるので、説明を省略する。

そして、データ収集回路１１６は、４個の検出素子１１，１２，２１，２２に由来する生データに、リファレンスデータ７を付帯させる。なお、図９Ｃでは、４個の検出素子１１，１２，２１，２２に由来する生データを補正するために、検出素子２１の曝射時間（Ｔ２〜Ｔ６）に対応するリファレンスデータ７を生成したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、検出素子１２の曝射時間（Ｔ３〜Ｔ７）に対応するリファレンスデータ（図９Ａのリファレンスデータ３に対応）が生成されても良い。すなわち、４個合成モードでリファレンスデータを生成する場合においても、合成される検出素子のうち、いずれかの検出素子の曝射時間に対応するリファレンスデータが生成されれば良い。ただし、リファレンスデータが対象とする曝射時間と、各検出素子の曝射時間との差分が大きくなるのを防ぐため、合成される検出素子のうち、曝射時間が中央付近にある検出素子に対応するリファレンスデータが生成されるのが好ましい。或いは、図９Ａと同様に、各検出素子に対応する４つのリファレンスデータを生成しておき、これらのリファレンスデータから適切なものが適宜選択されても良い。

第２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、非合成モードにおいては、データ収集回路１１６は、検出素子１１に由来する生データを、リファレンスデータ１で除算する。また、データ収集回路１１６は、検出素子２１に由来する生データを、リファレンスデータ２で除算する。また、データ収集回路１１６は、検出素子１２に由来する生データを、リファレンスデータ３で除算する。また、データ収集回路１１６は、検出素子２２に由来する生データを、リファレンスデータ４で除算する。

また、例えば、２個合成モードにおいては、データ収集回路１１６は、検出素子１１，２１に由来する生データを、リファレンスデータ５で除算する。また、データ収集回路１１６は、検出素子１２，２２に由来する生データを、リファレンスデータ６で除算する。

また、例えば、４個合成モードにおいては、データ収集回路１１６は、検出素子１１，１２，２１，２２に由来する生データを、リファレンスデータ７で除算する。

このように、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、ＤＡＳが担当する各検出素子にＸ線が曝射された時のＸ線量を用いて、各合成モードにお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。

（その他の実施形態）
上述した第１及び第２の実施形態では、１個のＤＡＳに４個の検出素子が割り当てられる場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、１個のＤＡＳに割り当てられる検出素子の数は、８個でも良いし、２個でも良い。なお、１個のＤＡＳに割り当てられる検出素子の数が２個である場合には、２個の検出素子をチャンネル方向に並べることにより、少なくともチャンネル方向の信号束ね処理が可能となる。すなわち、１個のＤＡＳに割り当てられる検出素子群は、少なくともチャンネル方向に対して複数の検出素子が配置されれば良い。

図１０は、その他の実施形態におけるＤＡＳと検出素子の位置関係について説明するための図である。図１０では、１個のＤＡＳに８個以上の検出素子群が割り当てられる例を示す。即ち、図１０において、検出素子群Ｇ１−１、Ｇ２−１、Ｇ３−１、Ｇ４−１、Ｇ１−２、及びＧ２−２は、いずれも、上述した実施形態において説明した４個の検出素子から成る検出素子群に対応するものであり、チャンネル方向及びスライス方向それぞれに２個の検出素子が配置された複数の検出素子の集合である。

図１０の例では、例えば、１個のＤＡＳ『ＤＡＳ１』に、検出素子群Ｇ１−１と、検出素子群Ｇ１−２とが割り当てられる。また、図１０に示すように、検出素子群Ｇ１−１と検出素子群Ｇ１−２とは隣接して配置されず、その間に、『ＤＡＳ１』とは異なる『ＤＡＳ２』や、『ＤＡＳ３』（図示を省略）、『ＤＡＳ４』（図示を省略）に割り当てられた検出素子群が配置される。

この図１０の位置関係の場合、『ＤＡＳ１』は、例えば、まず、検出素子群Ｇ１−１から電荷を読み出し、続いて、検出素子群Ｇ１−２から電荷を読み出す。一方、『ＤＡＳ１』による検出素子群Ｇ１−１からの読み出しタイミングと、『ＤＡＳ２』による検出素子群Ｇ２−１からの読み出しタイミングと、『ＤＡＳ３』による検出素子群Ｇ３−１からの読み出しタイミングと、『ＤＡＳ４』による検出素子群Ｇ４−１からの読み出しタイミングとは、ほぼ一致する。このように、物理的な位置関係が近接する検出素子群の割り当てを異なるＤＡＳに分担させることで、物理的な位置関係が近接する検出素子群からの読み出しタイミングを略一致させることが可能になり、結果として、画質の向上に寄与することが可能になる。

なお、第２の実施形態において、リファレンスデータの生成について説明したが、その点について図１０を用いて説明を補足する。例えば、第２の実施形態における非合成モードで説明したように、リファレンスデータが、各検出素子のＸ線の曝射時間毎に対応するように個別に生成される場合を想定すると、図１０の例の場合、検出素子群Ｇ１−１に対して４つのリファレンスデータが生成され、同じリファレンスデータが、検出素子群Ｇ２−１、検出素子群Ｇ３−１、及び検出素子群Ｇ４−１にも適用されることになる。また、検出素子群Ｇ１−２や検出素子群Ｇ２−２に対しても４つのリファレンスデータが生成されるが、これは、検出素子群Ｇ１−１や検出素子群Ｇ２−１に対して生成されるリファレンスデータとは異なるものである。

一方、例えば、リファレンスデータが、第２の実施形態における４個合成モードにおいて説明したように、いずれかの検出素子に対応する１つの代表的なリファレンスデータが適用される場合を想定すると、図１０の例の場合、検出素子群Ｇ１−１に対して１つのリファレンスデータが生成され、同じリファレンスデータが、検出素子群Ｇ２−１、検出素子群Ｇ３−１、及び検出素子群Ｇ４−１にも適用される。また、検出素子群Ｇ１−２や検出素子群Ｇ２−２に対しても、１つのリファレンスデータが生成されるが、これは、検出素子群Ｇ１−１や検出素子群Ｇ２−１に対して生成されるリファレンスデータとは異なるものである。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、チャンネル方向及びスライス方向の両方向の信号束ね処理を可能にする。

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
１１６Ａ〜１１６Ｄ ＤＡＳ
１４０ 再構成装置

Claims (8)

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Ｘ線検出器と、
   前記検出素子によって検出されたＸ線の信号を収集する収集部と、
   前記被検体を透過しない非透過Ｘ線を検出する非透過Ｘ線検出器と、
   前記非透過Ｘ線検出器から前記非透過Ｘ線の信号を読み出して、前記Ｘ線の信号を補正するための補正信号を生成する補正信号収集部と、
   前記収集部によって収集された前記Ｘ線の信号と、前記補正信号収集部によって生成された前記補正信号とを用いて画像を生成する画像生成部と
   を備え、
   前記収集部は、
   前記チャンネル方向及び前記スライス方向のうち少なくともチャンネル方向に所定数の前記検出素子が並んだ検出素子群から前記Ｘ線の信号を読み出す際に、前記所定数の検出素子のそれぞれについては互いに異なる読み出しタイミングで前記Ｘ線の信号を順次読み出し、
   前記チャンネル方向及び前記スライス方向のうち少なくともチャンネル方向に所定の単位で合成する信号束ね処理の有無と、当該信号束ね処理における合成単位とをそれぞれ変更可能に構成され、
   前記補正信号収集部は、前記信号束ね処理の有無及び前記合成単位に応じて加算する前記非透過Ｘ線のデータを切り替えて、前記補正信号を生成する、
   Ｘ線ＣＴ装置。
2. 前記補正信号収集部は、
   前記信号束ね処理が行われない場合には、前記検出素子ごとに、それぞれの前記検出素子の読み出し間隔に対応する前記補正信号を生成し、
   前記信号束ね処理が行われる場合には、それぞれの前記合成単位において合成される前記検出素子のうちいずれかの検出素子の読み出し間隔に対応する前記補正信号を生成する、
   請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記補正信号収集部は、前記信号束ね処理が行われる場合には、それぞれの前記合成単位において合成される各検出素子の読み出し間隔のうち、読み出し間隔が中央付近にある検出素子の読み出し間隔に対応する前記非透過Ｘ線の信号に基づいて、前記補正信号を生成する、
   請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記検出素子群は、更に、前記スライス方向に対して複数の検出素子が配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記スライス方向に並ぶ複数の検出素子を接続する第１の導線と、
   前記チャンネル方向に並ぶ複数の前記第１の導線を接続する第２の導線と
   を更に備えたことを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記収集部は、前記スライス方向に並ぶ複数の検出素子それぞれによって検出された信号を合成することを特徴とする請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記チャンネル方向に並ぶ複数の検出素子を接続する第１の導線と、
   前記スライス方向に並ぶ複数の前記第１の導線を接続する第２の導線と
   を更に備えたことを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記収集部は、前記チャンネル方向に並ぶ複数の検出素子それぞれによって検出された信号を合成することを特徴とする請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
   

Images