JP6933471B2 - Photon counting type detector and X-ray CT device - Google Patents

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本発明の実施形態は、光子計数型検出器及びX線CT装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a photon counting type detector and an X-ray CT apparatus.

X線CT装置において使用されるX線検出器として光子計数型のX線検出器が知られている。光子計数型のX線検出器は、入射するX線の1つ1つを光子として捕らえ、光子数をカウントすることにより、X線の強度を計測する。また、光子計数型のX線検出器は、X線フォトンを電荷に変換する際に、X線フォトンがもつエネルギーに応じた電荷量が発生するため、X線フォトン1つ1つのエネルギーを測定する。このため、光子計数型のX線検出器は、X線のエネルギースペクトルも計測することが可能である。 A photon counting type X-ray detector is known as an X-ray detector used in an X-ray CT apparatus. The photon counting type X-ray detector captures each incident X-ray as a photon and measures the intensity of the X-ray by counting the number of photons. Further, the photon counting type X-ray detector measures the energy of each X-ray photon because when the X-ray photon is converted into a charge, the amount of charge corresponding to the energy of the X-ray photon is generated. .. Therefore, the photon counting type X-ray detector can also measure the energy spectrum of X-rays.

国際公開第10/035671号International Publication No. 10/035671 特開2013−090233号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-090233

本発明が解決しようとする課題は、光子計数処理の精度を向上することができる光子計数型検出器及びX線CT装置を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a photon counting type detector and an X-ray CT apparatus capable of improving the accuracy of photon counting processing.

実施形態の光子計数型検出器は、複数のX線検出素子と、コンデンサと、生成部とを備える。複数のX線検出素子は、X線を検出して電気信号を生成する。コンデンサは、各X線検出素子に対して設けられ、当該各X線検出素子において生成された電気信号を蓄積する。生成部は、低い放射線感受性を有し、複数の前記コンデンサにおける前記電気信号の蓄積結果と、予め記憶された参照情報とを用いて、デジタル信号を生成する。 The photon counting type detector of the embodiment includes a plurality of X-ray detection elements, a capacitor, and a generation unit. The plurality of X-ray detection elements detect X-rays and generate an electric signal. A capacitor is provided for each X-ray detection element and stores an electric signal generated in each X-ray detection element. The generation unit has low radiosensitivity and generates a digital signal by using the accumulation result of the electric signal in the plurality of capacitors and the reference information stored in advance.

図1は、第1の実施形態に係るX線CT装置の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an X-ray CT apparatus according to the first embodiment. 図2Aは、第1の実施形態に係る検出器を説明するための図である。FIG. 2A is a diagram for explaining the detector according to the first embodiment. 図2Bは、第1の実施形態に係る検出器を説明するための図である。FIG. 2B is a diagram for explaining the detector according to the first embodiment. 図2Cは、第1の実施形態に係る検出器を説明するための図である。FIG. 2C is a diagram for explaining the detector according to the first embodiment. 図2Dは、第1の実施形態に係る検出器を説明するための図である。FIG. 2D is a diagram for explaining the detector according to the first embodiment. 図2Eは、第1の実施形態に係る検出器を説明するための図である。FIG. 2E is a diagram for explaining the detector according to the first embodiment. 図3は、第1の実施形態に係るSiPMの構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of SiPM according to the first embodiment. 図4は、第1の実施形態に係るコンデンサ群の処理動作を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the processing operation of the capacitor group according to the first embodiment. 図5は、第1の実施形態に係るLUTの処理動作を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the processing operation of the LUT according to the first embodiment. 図6は、第1の実施形態に係るLUTの処理動作を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the processing operation of the LUT according to the first embodiment. 図7Aは、第1の実施形態の変形例を説明するための図である。FIG. 7A is a diagram for explaining a modified example of the first embodiment. 図7Bは、第1の実施形態の変形例を説明するための図である。FIG. 7B is a diagram for explaining a modified example of the first embodiment. 図7Cは、第1の実施形態の変形例を説明するための図である。FIG. 7C is a diagram for explaining a modified example of the first embodiment. 図8は、第2の実施形態に係る検出器の構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the detector according to the second embodiment. 図9は、第3の実施形態に係るSiPMの構成例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of SiPM according to the third embodiment. 図10Aは、その他の実施形態に係るコンデンサ群を説明するための図である。FIG. 10A is a diagram for explaining a capacitor group according to another embodiment. 図10Bは、その他の実施形態に係るコンデンサ群を説明するための図である。FIG. 10B is a diagram for explaining a capacitor group according to another embodiment. 図10Cは、その他の実施形態に係るコンデンサ群を説明するための図である。FIG. 10C is a diagram for explaining a capacitor group according to another embodiment. 図10Dは、その他の実施形態に係るコンデンサ群を説明するための図である。FIG. 10D is a diagram for explaining a capacitor group according to another embodiment. 図11は、その他の実施形態に係るSiPMの構成例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of SiPM according to another embodiment.

以下、図面を参照して、実施形態に係る光子計数型検出器及び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られるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。 Hereinafter, the photon counting type detector and the X-ray CT apparatus according to the embodiment will be described with reference to the drawings. The embodiment is not limited to the following embodiments. In principle, the contents described in one embodiment are similarly applied to other embodiments.

以下の実施形態で説明するX線CT装置は、フォトンカウンティングCTを実行可能な装置である。すなわち、以下の実施形態で説明する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、SN比の高いX線CT画像データを再構成可能な装置である。 The X-ray CT apparatus described in the following embodiment is an apparatus capable of performing photon counting CT. That is, the X-ray CT apparatus described in the following embodiment counts the X-rays that have passed through the subject using a photon counting type detector instead of the conventional integral type (current mode measurement method) detector. Therefore, it is a device capable of reconstructing X-ray CT image data having a high SN ratio.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るX線CT装置の構成例を示す図である。図1に示すように、第1の実施形態に係るX線CT装置は、架台10と、寝台20と、コンソール30とを有する。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an X-ray CT apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the X-ray CT apparatus according to the first embodiment includes a pedestal 10, a sleeper 20, and a console 30.

架台10は、被検体PにX線を照射し、被検体Pを透過したX線に関するデータを収集する装置であり、高電圧発生器11と、X線管12と、検出器13と、データ収集回路14と、回転フレーム15と、架台駆動回路16とを有する。 The gantry 10 is a device that irradiates the subject P with X-rays and collects data on the X-rays that have passed through the subject P. The high voltage generator 11, the X-ray tube 12, the detector 13, and the data. It has a collection circuit 14, a rotating frame 15, and a gantry drive circuit 16.

回転フレーム15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、後述する架台駆動回路16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。 The rotating frame 15 supports the X-ray tube 12 and the detector 13 so as to face each other with the subject P interposed therebetween, and is a circle that rotates at high speed in a circular orbit centered on the subject P by a gantry drive circuit 16 described later. It is an annular frame.

X線管12は、後述する高電圧発生器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15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。X線管12は、X線を放射するX線源である。 The X-ray tube 12 is a vacuum tube that irradiates the subject P with an X-ray beam by a high voltage supplied by a high voltage generator 11 described later, and causes the X-ray beam to be applied to the subject P as the rotating frame 15 rotates. Irradiate to. The X-ray tube 12 is an X-ray source that emits X-rays.

高電圧発生器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、高電圧発生器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、高電圧発生器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。 The high voltage generator 11 is a device that supplies a high voltage to the X-ray tube 12, and the X-ray tube 12 generates X-rays using the high voltage supplied from the high voltage generator 11. That is, the high voltage generator 11 adjusts the X-ray dose radiated to the subject P by adjusting the tube voltage and the tube current supplied to the X-ray tube 12.

架台駆動回路16は、回転フレーム15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。 The gantry drive circuit 16 rotates the rotating frame 15 to rotate the X-ray tube 12 and the detector 13 on a circular orbit centered on the subject P.

検出器13は、被検体Pを透過したX線を検出して電気信号を生成する複数の検出素子を有する。図2Aから図2Eを用いて、検出器13について説明する。図2Aから図2Eは、第1の実施形態に係る検出器13を説明するための図である。 The detector 13 has a plurality of detection elements that detect X-rays transmitted through the subject P and generate an electric signal. The detector 13 will be described with reference to FIGS. 2A to 2E. 2A to 2E are diagrams for explaining the detector 13 according to the first embodiment.

図2Aを用いて検出器13が有する検出素子について説明する。図2Aでは、検出器13が有する複数の検出素子のうち、縦4列横4列に配置された16個の検出素子を図示している。図2Aに示すように、第1の実施形態に係る検出器13が有する検出素子は、シンチレータと光センサとにより構成される間接変換型の検出器である。 The detection element included in the detector 13 will be described with reference to FIG. 2A. FIG. 2A illustrates 16 detection elements arranged in 4 vertical rows and 4 horizontal rows among the plurality of detection elements included in the detector 13. As shown in FIG. 2A, the detection element included in the detector 13 according to the first embodiment is an indirect conversion type detector composed of a scintillator and an optical sensor.

シンチレータは、X線源から放射される入射X線をシンチレータ光に変換する。このシンチレータ光は、入射X線のエネルギーに応じた数のphotonで構成される。そして、シンチレータには、X線入射方向側と対向する側の端部に光センサとしてのSiPM(Silicon photomultiplier)130が配置される。なお、各シンチレータに設けられるSiPMは1画素を構成する。このため、SiPM130のことを1画素とも言う。 The scintillator converts the incident X-rays emitted from the X-ray source into scintillator light. This scintillator light is composed of a number of photons corresponding to the energy of incident X-rays. Then, in the scintillator, a SiPM (Silicon photomultiplier) 130 as an optical sensor is arranged at an end portion on the side facing the X-ray incident direction side. The SiPM provided in each scintillator constitutes one pixel. Therefore, the SiPM 130 is also referred to as one pixel.

第1の実施形態に係るSiPM130は、それぞれが個別に動作する複数のAPD(Avalanche Photo-Diode)141を含んだAPDセル140を有する。一般的に、1画素には、数百個から数千個のAPDが配置される。なお、図2Bに示す例では、APDセル140が有するAPD141のうち、横9列縦8列に配置された72個のAPD141を図示している。また、APD141のことを光電変換部とも言う。 The SiPM 130 according to the first embodiment has an APD cell 140 including a plurality of APDs (Avalanche Photo-Diode) 141, each of which operates individually. Generally, hundreds to thousands of APDs are arranged in one pixel. In the example shown in FIG. 2B, of the APD 141 included in the APD cell 140, 72 APD 141s arranged in 9 horizontal rows and 8 vertical rows are shown. The APD 141 is also referred to as a photoelectric conversion unit.

APD141は、図2Cに示すように、アバランシェ領域141aを有するフォトダイオードであり、逆バイアスを印加することにより光電流が増倍されるアバランシェ倍増作用を利用したフォトダイオードである。アバランシェ倍増作用とは、PN接合に逆電圧が印加されていると、空乏層で生成された電子と正孔との対は、電子はN層へ、正孔はP層へ流れるが、一部の電子、正孔は他の原子と衝突し、新たに電子と正孔との対を作る。この電子、正孔がさら原子と衝突し、また新たに電子と正孔との対を作るというように連鎖反応が起こる。すなわち、APD141では、入射光によって生成された電子と正孔との対よりも多くの電子と正孔との対が生成される。このように、APD141は、微弱光でも高出力が得られる高感度のフォトダイオードである。 As shown in FIG. 2C, the APD 141 is a photodiode having an avalanche region 141a, and is a photodiode utilizing an avalanche doubling action in which the photocurrent is multiplied by applying a reverse bias. The avalanche doubling action is that when a reverse voltage is applied to the PN junction, the pair of electrons and holes generated in the depletion layer flows to the N layer for electrons and to the P layer for holes, but part of it. The electrons and holes collide with other atoms to form a new pair of electrons and holes. A chain reaction occurs in which these electrons and holes collide with further atoms and a new pair of electrons and holes is formed. That is, in APD 141, more electron-hole pairs are generated than the electron-hole pairs generated by the incident light. As described above, the APD 141 is a high-sensitivity photodiode that can obtain a high output even with weak light.

図2Bに戻る。APDセル140では、入射X線のエネルギーに比例したセル数のAPD141が発火する。言い換えると、APDセル140では、入射X線のエネルギーに比例したセル数のAPD141が信号電流を作り出す。例えば、APDセル140において、発火した各APD141は、1つのphotonを検出して信号を出力する。そして、APDセル140は、APDセル140内の全APD141から出力された信号の総和を1画素の出力信号として出力する。 Return to FIG. 2B. In the APD cell 140, the number of cells APD 141 proportional to the energy of the incident X-ray is ignited. In other words, in the APD cell 140, the number of cells APD 141 proportional to the energy of the incident X-rays produces a signal current. For example, in the APD cell 140, each ignited APD 141 detects one photon and outputs a signal. Then, the APD cell 140 outputs the sum of the signals output from all the APD 141 in the APD cell 140 as an output signal of one pixel.

より具体的には、APDセル140の各APD141は、1つのphotonを検出したら同じパルスを出力する。このため、APDセル140は、photonを検出したAPD141の総数に相当する出力信号を出力する。例えば、1つのphotonが検出された場合の出力信号をAとする。APDセル140は、図2Dに示すように、photonが1つ検出された場合には、出力信号Aを出力し、photonがn個検出された場合には、出力信号n×Aを出力する。このように、APDセル140は、1画素当たりにつき、photonを検出したAPD141の総数に対応する出力信号を出力する。言い換えると、APDセル140は、X線のエネルギーに応じた出力信号を出力する。 More specifically, each APD 141 of the APD cell 140 outputs the same pulse when one photon is detected. Therefore, the APD cell 140 outputs an output signal corresponding to the total number of APD 141s that have detected photons. For example, let A be the output signal when one photon is detected. As shown in FIG. 2D, the APD cell 140 outputs an output signal A when one photon is detected, and outputs an output signal n × A when n photons are detected. In this way, the APD cell 140 outputs an output signal corresponding to the total number of APD 141s that have detected photons per pixel. In other words, the APD cell 140 outputs an output signal according to the energy of the X-ray.

また、検出器13は、図2Eに示すように、SiPMをチャネル方向及びスライス方向に多列に並べた面検出器である。スライス方向の列が多いほど、1回転で収集できる画像の範囲は広くなる。また、検出器13の画素数は任意であるが、一例として8000画素程度であるものとして説明する。例えば、検出器13は、3000(ビュー/秒)で撮影する。ここで、検出器13が1秒間に3回転する場合、1回転で撮影するビュー数は、1000ビューとなる。 Further, as shown in FIG. 2E, the detector 13 is a surface detector in which SiPMs are arranged in multiple rows in the channel direction and the slice direction. The more rows in the slice direction, the wider the range of images that can be collected in one rotation. Further, although the number of pixels of the detector 13 is arbitrary, it will be described as an example assuming that the number of pixels is about 8000 pixels. For example, the detector 13 shoots at 3000 (views / sec). Here, when the detector 13 rotates three times per second, the number of views captured in one rotation is 1000 views.

図1に戻って、データ収集回路14は、検出器13の出力信号を用いた計数処理の結果である計数結果を収集する。データ収集回路14は、X線管12から照射されて被検体Pを透過したX線に由来する光子(X線光子)を計数し、当該計数した光子のエネルギーを弁別した結果を計数結果として収集する。そして、データ収集回路14は、計数結果を、コンソール30に送信する。 Returning to FIG. 1, the data acquisition circuit 14 collects the counting result which is the result of the counting process using the output signal of the detector 13. The data collection circuit 14 counts photons (X-ray photons) derived from X-rays irradiated from the X-ray tube 12 and transmitted through the subject P, and collects the result of discriminating the energy of the counted photons as the counting result. do. Then, the data acquisition circuit 14 transmits the counting result to the console 30.

具体的には、データ収集回路14は、検出素子が出力した各パルスを弁別して計数したX線光子の入射位置(検出位置)と、当該X線光子のエネルギー値とを計数結果として、X線管12の位相(管球位相)ごとに収集する。データ収集回路14は、例えば、計数に用いたパルスを出力した検出素子の位置を、入射位置とする。また、データ収集回路14は、例えば、パルスのピーク値とシステム固有の応答関数とからエネルギー値を演算する。或いは、データ収集回路14は、例えば、パルスの強度を積分することで、エネルギー値を演算する。データ収集回路14は、演算したエネルギー値(E)を複数のエネルギー弁別域に振り分ける。 Specifically, the data acquisition circuit 14 discriminates and counts each pulse output by the detection element, and counts the incident position (detection position) of the X-ray photon and the energy value of the X-ray photon as the counting result of the X-ray. Collect for each phase of the tube 12 (tube phase). In the data acquisition circuit 14, for example, the position of the detection element that outputs the pulse used for counting is set as the incident position. Further, the data acquisition circuit 14 calculates the energy value from, for example, the peak value of the pulse and the response function peculiar to the system. Alternatively, the data acquisition circuit 14 calculates the energy value, for example, by integrating the intensity of the pulse. The data collection circuit 14 distributes the calculated energy value (E) to a plurality of energy discrimination regions.

本実施形態に係るデータ収集回路14は、演算したエネルギー値を、例えば、比較器(コンパレータ)を用いて、複数のエネルギー弁別域に振り分ける。複数のエネルギー弁別域は、データ収集回路14がエネルギーの値を、所定の粒度のエネルギー範囲に弁別して振り分けるために、閾値を用いて設定されるエネルギー分割セットとなる。 The data collection circuit 14 according to the present embodiment distributes the calculated energy value to a plurality of energy discrimination regions by using, for example, a comparator. The plurality of energy discrimination regions are energy division sets set by using a threshold value so that the data acquisition circuit 14 discriminates and distributes the energy value into the energy range of a predetermined particle size.

例えば、データ収集回路14が収集する計数結果は、『管球位相「α1」では、入射位置「P11」の検出素子において、エネルギー弁別域「E1<E≦E2」の光子の計数値が「N1」であり、エネルギー弁別域「E2<E≦E3」の光子の計数値が「N2」である』といった情報となる。或いは、データ収集回路14が収集する計数結果は、『管球位相「α1」では、入射位置「P11」の検出素子において、エネルギー弁別域「E1<E≦E2」の光子の単位時間当たりの計数値が「n1」であり、エネルギー弁別域「E2<E≦E3」の光子の単位時間当たりの計数値が「n2」である』といった情報となる。 For example, the counting result collected by the data acquisition circuit 14 is "In the tube phase" α1 ", the counting value of the photons in the energy discrimination region" E1 <E≤E2 "in the detection element at the incident position" P11 "is" N1 ". , And the count value of photons in the energy discrimination region “E2 <E ≦ E3” is “N2” ”. Alternatively, the counting result collected by the data acquisition circuit 14 is "in the tube phase" α1 ", the total per unit time of the photons in the energy discrimination region" E1 <E≤E2 "in the detection element at the incident position" P11 ". The numerical value is "n1", and the count value of photons in the energy discrimination region "E2 <E≤E3" per unit time is "n2". "

寝台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15内に移動させる。 The sleeper 20 is a device on which the subject P is placed, and has a top plate 22 and a sleeper drive device 21. The top plate 22 is a plate on which the subject P is placed, and the sleeper driving device 21 moves the top plate 22 in the Z-axis direction to move the subject P into the rotating frame 15.

なお、架台10は、例えば、天板22を移動させながら回転フレーム15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15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。 The gantry 10 executes, for example, a helical scan in which the rotating frame 15 is rotated while the top plate 22 is moved to scan the subject P in a spiral shape. Alternatively, the gantry 10 executes a conventional scan in which the rotating frame 15 is rotated while the position of the subject P is fixed after the top plate 22 is moved to scan the subject P in a circular orbit.

コンソール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10によって収集された計数情報を用いてX線CT画像データを再構成する装置である。コンソール30は、図1に示すように、入力インターフェース31と、ディスプレイ32と、スキャン制御回路33と、前処理回路34と、投影データ記憶回路35と、画像再構成回路36と、画像記憶回路37と、システム制御回路38とを有する。 The console 30 is a device that accepts the operation of the X-ray CT device by the operator and reconstructs the X-ray CT image data using the counting information collected by the gantry 10. As shown in FIG. 1, the console 30 includes an input interface 31, a display 32, a scan control circuit 33, a preprocessing circuit 34, a projection data storage circuit 35, an image reconstruction circuit 36, and an image storage circuit 37. And the system control circuit 38.

入力インターフェース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等を有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、システム制御回路38に転送する。例えば、入力インターフェース31は、操作者からX線CT画像データを再構成する際の再構成条件や、X線CT画像データに対する画像処理条件等を受け付ける。 The input interface 31 has a mouse, a keyboard, and the like used by the operator of the X-ray CT apparatus to input various instructions and various settings, and transfers the information of the instructions and settings received from the operator to the system control circuit 38. For example, the input interface 31 receives a reconstruction condition for reconstructing the X-ray CT image data, an image processing condition for the X-ray CT image data, and the like from the operator.

ディスプレイ32は、操作者によって参照されるモニタであり、システム制御回路38による制御のもと、X線CT画像データを操作者に表示したり、入力インターフェース31を介して操作者から各種指示や各種設定等を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)を表示したりする。 The display 32 is a monitor referred to by the operator, and under the control of the system control circuit 38, displays X-ray CT image data to the operator, and gives various instructions and various instructions from the operator via the input interface 31. It displays a GUI (Graphical User Interface) for accepting settings and the like.

スキャン制御回路33は、後述するシステム制御回路38の制御のもと、高電圧発生器11、架台駆動回路16、データ収集回路14及び寝台駆動装置21の動作を制御することで、架台10における計数情報の収集処理を制御する。 The scan control circuit 33 controls the operations of the high voltage generator 11, the gantry drive circuit 16, the data acquisition circuit 14, and the sleeper drive device 21 under the control of the system control circuit 38 described later, thereby counting on the gantry 10. Control the information collection process.

前処理回路34は、データ収集回路14から送信された計数結果に対して、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等の補正処理を行なうことで、エネルギー弁別域ごとの投影データを生成する。 The preprocessing circuit 34 performs correction processing such as logarithmic conversion processing, offset correction, sensitivity correction, and beam hardening correction on the counting result transmitted from the data acquisition circuit 14, thereby projecting data for each energy discrimination region. To generate.

投影データ記憶回路35は、前処理回路34により生成された投影データを記憶する。すなわち、投影データ記憶回路35は、X線CT画像データを再構成するための投影データを記憶する。 The projection data storage circuit 35 stores the projection data generated by the preprocessing circuit 34. That is, the projection data storage circuit 35 stores the projection data for reconstructing the X-ray CT image data.

画像再構成回路36は、検出器13が出力した信号に基づいてCT画像を生成する。画像再構成回路36は、投影データ記憶回路35が記憶する投影データを、例えば、逆投影処理することで、X線CT画像データを再構成する。逆投影処理としては、例えば、FBP(Filtered Back Projection)法による逆投影処理が挙げられる。なお、画像再構成回路36は、例えば、逐次近似法により、再構成処理を行なっても良い。また、画像再構成回路36は、X線CT画像データに対して各種画像処理を行なうことで、画像データを生成する。画像再構成回路36は、再構成したX線CT画像データや、各種画像処理により生成した画像データを画像記憶回路37に格納する。 The image reconstruction circuit 36 generates a CT image based on the signal output by the detector 13. The image reconstruction circuit 36 reconstructs the X-ray CT image data by, for example, back-projecting the projection data stored in the projection data storage circuit 35. Examples of the back projection process include back projection processing by the FBP (Filtered Back Projection) method. The image reconstruction circuit 36 may be subjected to reconstruction processing by, for example, the successive approximation method. Further, the image reconstruction circuit 36 generates image data by performing various image processing on the X-ray CT image data. The image reconstruction circuit 36 stores the reconstructed X-ray CT image data and image data generated by various image processes in the image storage circuit 37.

ここで、フォトンカウンティングCTで得られる計数結果から生成された投影データには、被検体Pを透過することで減弱されたX線のエネルギーの情報が含まれている。このため、画像再構成回路36は、例えば、特定のエネルギー成分のX線CT画像データを再構成することができる。また、画像再構成回路36は、例えば、複数のエネルギー成分それぞれのX線CT画像データを再構成することができる。 Here, the projection data generated from the counting result obtained by the photon counting CT includes information on the energy of X-rays attenuated by passing through the subject P. Therefore, the image reconstruction circuit 36 can reconstruct the X-ray CT image data of a specific energy component, for example. Further, the image reconstruction circuit 36 can reconstruct the X-ray CT image data of each of the plurality of energy components, for example.

また、画像再構成回路36は、例えば、各エネルギー成分のX線CT画像データの各画素にエネルギー成分に応じた色調を割り当て、エネルギー成分に応じて色分けされた複数のX線CT画像データを重畳した画像データを生成することができる。また、画像再構成回路36は、物質固有のK吸収端を利用して、当該物質の同定が可能となる画像データを生成することができる。画像再構成回路36が生成する他の画像データとしては、単色X線画像データや密度画像データ、実効原子番号画像データ等が挙げられる。 Further, the image reconstruction circuit 36 assigns, for example, a color tone corresponding to the energy component to each pixel of the X-ray CT image data of each energy component, and superimposes a plurality of color-coded X-ray CT image data according to the energy component. Image data can be generated. In addition, the image reconstruction circuit 36 can generate image data that enables identification of the substance by utilizing the K absorption edge peculiar to the substance. Examples of other image data generated by the image reconstruction circuit 36 include monochromatic X-ray image data, density image data, effective atomic number image data, and the like.

システム制御回路38は、架台10、寝台20及びコンソール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、システム制御回路38は、スキャン制御回路33を制御することで、架台10で行なわれるCTスキャンを制御する。また、システム制御回路38は、前処理回路34や、画像再構成回路36を制御することで、コンソール30における画像再構成処理や画像生成処理を制御する。また、システム制御回路38は、画像記憶回路37が記憶する各種画像データを、ディスプレイ32に表示するように制御する。 The system control circuit 38 controls the operation of the gantry 10, the sleeper 20, and the console 30 to control the entire X-ray CT apparatus. Specifically, the system control circuit 38 controls the CT scan performed on the gantry 10 by controlling the scan control circuit 33. Further, the system control circuit 38 controls the image reconstruction process and the image generation process in the console 30 by controlling the preprocessing circuit 34 and the image reconstruction circuit 36. Further, the system control circuit 38 controls the display 32 to display various image data stored in the image storage circuit 37.

以上、第1の実施形態に係る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、第1の実施形態に係るX線CT装置は、フォトンカウンティング方式の検出器を用いてX線CT画像データを再構成する。 The overall configuration of the X-ray CT apparatus according to the first embodiment has been described above. Under such a configuration, the X-ray CT apparatus according to the first embodiment reconstructs X-ray CT image data using a photon counting type detector.

ところで、SiPM130は、アナログ信号を出力する。このアナログ信号は微弱であり、アナログ信号へのノイズの混入を避ける観点から、ADC(Analog to Digital Converter)はSiPM130の近傍に配置されることが望ましい。しかしながら、検出器13が面検出器である場合、SiPM130の近傍には、ADCを配置するスペースが十分に確保できない。 By the way, the SiPM 130 outputs an analog signal. This analog signal is weak, and it is desirable that the ADC (Analog to Digital Converter) be arranged in the vicinity of the SiPM 130 from the viewpoint of avoiding noise from being mixed into the analog signal. However, when the detector 13 is a surface detector, a sufficient space for arranging the ADC cannot be secured in the vicinity of the SiPM 130.

また、ADCには、アナログ信号を受け取ってデジタル信号に変換する際に、10^7〜10^8(cps)を満たす処理性能が求められる。このような高速な処理性能を満たす場合、ADCでは、消費電流や発熱が問題となる。更に、ADCは、CMOS(Complementary MOS)プロセスほど微細化ができないので、集積化には不利である。このように回路規模、消費電力、処理性能等の面で大規模な面検出器を実現するには課題が多い。 Further, the ADC is required to have processing performance satisfying 10 ^ 7 to 10 ^ 8 (cps) when receiving an analog signal and converting it into a digital signal. In order to satisfy such high-speed processing performance, current consumption and heat generation become problems in ADC. Further, the ADC cannot be miniaturized as much as the CMOS (Complementary MOS) process, which is disadvantageous for integration. As described above, there are many problems in realizing a large-scale surface detector in terms of circuit scale, power consumption, processing performance, and the like.

このため検出器から出力される信号をアナログ信号ではなくデジタル信号にして出力するメリットは大きい。例えば、ADCを使用しないで、APDセル140からの出力値を直接デジタル値としてカウントするCMOS回路を前提とした組み合わせ回路が提案されている。このような組み合わせ回路において、CMOS回路は、基本ブロックとしてFF(Flip-Flop)、カウンタ、SRAM(Static Random Access Memory)等を有する。しかしながら、基本ブロックを微細化すると、放射線が半導体内に入射する場合がある。かかる場合、例えば、SRAM等の基本ブロックでは論理が反転するソフトエラーが発生する可能性が高まる。基本ブロックでソフトエラーが発生すると、検出器13における光子計数処理の信頼性が低下する。 Therefore, there is a great merit that the signal output from the detector is output as a digital signal instead of an analog signal. For example, a combinational circuit is proposed on the premise of a CMOS circuit that directly counts the output value from the APD cell 140 as a digital value without using an ADC. In such a combinational circuit, the CMOS circuit has an FF (Flip-Flop), a counter, a SRAM (Static Random Access Memory), and the like as basic blocks. However, when the basic block is miniaturized, radiation may enter the semiconductor. In such a case, for example, in a basic block such as SRAM, there is a high possibility that a soft error in which the logic is inverted will occur. If a soft error occurs in the basic block, the reliability of the photon counting process in the detector 13 decreases.

また、SiPM130により面検出器を構成する際、数1000画素が毎秒数1000ビューのデータを出力する。これらのデータには、検出器素子に依存する補正処理が必要であり、X線検出素子数が増えるに伴って後段での補正処理の負荷が高くなる。 Further, when the surface detector is configured by SiPM 130, several thousand pixels output data of several thousand views per second. These data require correction processing that depends on the detector element, and as the number of X-ray detection elements increases, the load of correction processing in the subsequent stage increases.

このようなことから、第1の実施形態では、検出器13を放射線の影響を受けない構成にすることにより、光子計数処理の精度を向上する。例えば、SiPM130は、各X線検出素子に対して設けられ、当該各X線検出素子において生成された電気信号を蓄積するコンデンサと、低い放射線感受性を有し、複数のコンデンサにおける電気信号の蓄積結果と、予め記憶された参照情報とを用いて、デジタル信号を生成する生成部とを備える。以下では、図3から図6を用いて、第1の実施形態に係るSiPM130について説明する。 Therefore, in the first embodiment, the accuracy of the photon counting process is improved by configuring the detector 13 so as not to be affected by radiation. For example, SiPM 130 is provided for each X-ray detection element and has a capacitor for accumulating electric signals generated in each X-ray detection element and a result of accumulating electric signals in a plurality of capacitors having low radiation sensitivity. And a generation unit that generates a digital signal by using the reference information stored in advance. Hereinafter, the SiPM 130 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 6.

図3は、第1の実施形態に係るSiPM130の構成例を示す図である。なお、図3では、1画素に対応するSiPM130のみを図示している。図3に示すように、SiPM130は、APDセル140と、LUT(Look Up Table)150と、コンデンサ群160とを有する。なお、図3におけるVhは印加電圧を示し、例えば、80Vである。また、印加電圧の値は任意に変更可能である。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of SiPM 130 according to the first embodiment. Note that FIG. 3 shows only the SiPM 130 corresponding to one pixel. As shown in FIG. 3, the SiPM 130 has an APD cell 140, a LUT (Look Up Table) 150, and a capacitor group 160. In addition, Vh in FIG. 3 indicates an applied voltage, and is, for example, 80V. Further, the value of the applied voltage can be changed arbitrarily.

APDセル140は、上述したように複数のAPDを有する。各APDは、上述したように1つのphotonを検出して信号を出力する。なお、図3では、n個のAPDを有するAPDセル140を図示している。また、図3では、各APDをD1、D2、・・・、Dnとして示している。なお、以下では、例えば、D1であるAPDのことをAPD(D1)と記載する。 The APD cell 140 has a plurality of APDs as described above. Each APD detects one photon and outputs a signal as described above. Note that FIG. 3 illustrates an APD cell 140 having n APDs. Further, in FIG. 3, each APD is shown as D1, D2, ..., Dn. In the following, for example, APD which is D1 will be referred to as APD (D1).

コンデンサ群160は、複数のコンデンサと、複数のコンパレータとを有し、各X線検出素子に対して設けられ、当該各X線検出素子において生成された電気信号を蓄積する。 The capacitor group 160 has a plurality of capacitors and a plurality of comparators, is provided for each X-ray detection element, and stores an electric signal generated by each X-ray detection element.

例えば、コンデンサ群160は、各APD141によって生成された電気信号を蓄積する複数のコンデンサを有する。なお、図3では、n個のコンデンサを有するコンデンサ群160を図示している。また、図3では、各コンデンサをC1、C2、・・・、Cnとして示している。ここで、コンデンサC1は、APD(D1)に接続され、APD(D1)から出力された電気信号を蓄積する。また、コンデンサC2は、APD(D2)に接続され、APD(D2)から出力された電気信号を蓄積する。同様に、コンデンサCnは、APD(Dn)に接続され、APD(Dn)から出力された電気信号を蓄積する。すなわち、各コンデンサは、対応するAPDから出力された電気信号を蓄積する。 For example, the capacitor group 160 has a plurality of capacitors that store the electrical signals generated by each APD 141. Note that FIG. 3 illustrates a capacitor group 160 having n capacitors. Further, in FIG. 3, each capacitor is shown as C1, C2, ..., Cn. Here, the capacitor C1 is connected to the APD (D1) and stores the electric signal output from the APD (D1). Further, the capacitor C2 is connected to the APD (D2) and stores the electric signal output from the APD (D2). Similarly, the capacitor Cn is connected to the APD (Dn) and stores the electric signal output from the APD (Dn). That is, each capacitor stores the electrical signal output from the corresponding APD.

また、コンデンサ群160には、各コンデンサに対してコンパレータが接続される。なお、図3では、n個のコンパレータを有するコンデンサ群160を図示している。また、図3では、各コンパレータをA1、A2、・・・、Anとして示している。ここで、コンパレータA1は、コンデンサC1に接続され、コンデンサC1に蓄積された電気信号と比較電位Vthと比較する。また、コンパレータA2は、コンデンサC2に接続され、コンデンサC2に蓄積された電気信号と比較電位Vthと比較する。同様に、コンパレータAnは、コンデンサCnに接続され、コンデンサCnに蓄積された電気信号と比較電位Vthと比較する。すなわち、各コンパレータは、対応するコンデンサに蓄積された電気信号と比較電位Vthと比較する。 Further, a comparator is connected to each capacitor in the capacitor group 160. Note that FIG. 3 illustrates a capacitor group 160 having n comparators. Further, in FIG. 3, each comparator is shown as A1, A2, ..., An. Here, the comparator A1 is connected to the capacitor C1 and compares the electric signal stored in the capacitor C1 with the comparative potential Vth. Further, the comparator A2 is connected to the capacitor C2 and compares the electric signal stored in the capacitor C2 with the comparative potential Vth. Similarly, the comparator An is connected to the capacitor Cn and compares the electrical signal stored in the capacitor Cn with the comparative potential Vth. That is, each comparator compares the electrical signal stored in the corresponding capacitor with the comparative potential Vth.

図4は、第1の実施形態に係るコンデンサ群160の処理動作を説明するための図である。図4では、コンデンサ群160が有する複数のコンデンサのうちコンデンサC1を用いて電気信号を蓄積時の処理動作を説明するが、他のコンデンサにおいても電気信号を蓄積時の処理動作は同様である。図4の右中図に示すように、コンデンサC1は、リセット信号の入力を受け付けてスイッチが閉じられることで、蓄積していた電気信号をリセットする。そして、図4の右端図に示すように、コンデンサC1は、スイッチが解放されて、光子入射待ち状態となる。 FIG. 4 is a diagram for explaining the processing operation of the capacitor group 160 according to the first embodiment. FIG. 4 describes a processing operation at the time of accumulating an electric signal by using the capacitor C1 among a plurality of capacitors included in the capacitor group 160, but the processing operation at the time of accumulating an electric signal is the same for other capacitors. As shown in the middle right figure of FIG. 4, the capacitor C1 resets the accumulated electric signal by receiving the input of the reset signal and closing the switch. Then, as shown in the rightmost view of FIG. 4, the switch of the capacitor C1 is released, and the capacitor C1 is in a photon incident waiting state.

続いて、シンチレータが発光する期間に画素に光子がランダムに入射する。各画素内の各セルに光子が入射すると、APDはアバランシェ動作をして、電流が流れ、各APDに対応したコンデンサに電荷が蓄積される。例えば、コンデンサC1は、図4の左端図に示すように、APD(D1)がphotonを検出すると、APD(D1)から出力された電気信号の蓄積を開始する。 Subsequently, photons are randomly incident on the pixels during the period when the scintillator emits light. When a photon is incident on each cell in each pixel, the APD performs an avalanche operation, a current flows, and an electric charge is accumulated in a capacitor corresponding to each APD. For example, as shown in the leftmost diagram of FIG. 4, the capacitor C1 starts accumulating the electric signal output from the APD (D1) when the APD (D1) detects a photon.

そして、コンパレータA1は、図4の左中図に示すように、蓄積した電気信号をセンスアップで検出し、比較電位Vthと比較する。そして、コンパレータA1は、蓄積した電気信号がVth以上であると判定した場合、蓄積結果として出力値として1をLUT150に出力する。一方、コンパレータA1は、蓄積した電気信号がVth未満であると判定した場合、蓄積結果として出力値として0をLUT150に出力する。なお、各コンパレータは、リセット信号が入力されるまで、対応するコンデンサに蓄積された電気信号をセンスアップで検出し、蓄積された電気信号と比較電位Vthとを比較する処理を継続して実行する。 Then, as shown in the middle left figure of FIG. 4, the comparator A1 detects the accumulated electric signal by sense-up and compares it with the comparative potential Vth. Then, when the comparator A1 determines that the accumulated electric signal is Vth or more, it outputs 1 as an output value to the LUT 150 as the accumulation result. On the other hand, when the comparator A1 determines that the accumulated electric signal is less than Vth, it outputs 0 as an output value to the LUT 150 as the accumulation result. Each comparator detects the electric signal stored in the corresponding capacitor by sense-up until the reset signal is input, and continuously executes the process of comparing the stored electric signal with the comparison potential Vth. ..

図3に戻る。LUT150は、各X線検出素子に対して設けられる。例えば、図3に示すように、LUT150は、1画素内の各コンパレータに接続される。図3に示す例では、LUT150は、SiPM130内のコンパレータA1、コンパレータA2、・・・、コンパレータAnに接続される。 Return to FIG. The LUT 150 is provided for each X-ray detection element. For example, as shown in FIG. 3, the LUT 150 is connected to each comparator in one pixel. In the example shown in FIG. 3, the LUT 150 is connected to the comparator A1, the comparator A2, ..., The comparator An in the SiPM 130.

また、LUT150は、放射線に耐性を有する。言い換えると、LUT150は、低い放射線感受性を有する。第1の実施形態では、LUT150は、例えば、マスクROM(Read Only Memory)や磁気メモリで構成されるものとして説明する。 In addition, LUT150 is resistant to radiation. In other words, LUT150 has low radiosensitivity. In the first embodiment, the LUT 150 will be described as being composed of, for example, a mask ROM (Read Only Memory) or a magnetic memory.

また、LUT150は、参照情報を予め記憶する。ここで言う、参照情報とは、各コンパレータからの出力値と、全コンパレータからの出力値に対応する2進数表現の値とを関係付けた情報である。 In addition, the LUT 150 stores reference information in advance. The reference information referred to here is information in which the output values from each comparator are related to the binary representation values corresponding to the output values from all the comparators.

そして、LUT150は、各X線検出素子において生成された電気信号の蓄積結果に応じた出力信号を、参照情報を用いて所定期間ごとに生成する。例えば、LUT150は、複数のコンデンサにおける電気信号の蓄積結果と、予め記憶された参照情報とを用いて、デジタル信号を生成する。なお、LUT150のことを生成部とも言う。続いて、図5及び図6を用いてLUT150の処理動作を説明する。図5及び図6は、第1の実施形態に係るLUT150の処理動作を説明するための図である。 Then, the LUT 150 generates an output signal according to the accumulation result of the electric signal generated in each X-ray detection element at predetermined intervals using the reference information. For example, the LUT 150 generates a digital signal by using the accumulation result of the electric signal in a plurality of capacitors and the reference information stored in advance. The LUT 150 is also referred to as a generation unit. Subsequently, the processing operation of the LUT 150 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. 5 and 6 are diagrams for explaining the processing operation of the LUT 150 according to the first embodiment.

図5の右図に示すように、シンチレータの発光期間中は次のX線が入射しても発光しない期間(シンチレータの不感期間)にあわせたゲート時間(Tg)が設定される。このゲート時間は、リセット信号が入力されてから、次のリセット信号が入力されるまでの時間に相当する。LUT150は、このゲート時間にAPDで検出されたphotonに対する電気信号の蓄積結果に応じた出力信号を、参照情報を用いて所定期間ごとに生成する。ここで、LUT150は、参照情報を用いることで、蓄積結果に対して線形のデジタル信号を出力する。 As shown in the right figure of FIG. 5, the gate time (Tg) is set according to the period during which the scintillator does not emit light even if the next X-ray is incident (the insensitivity period of the scintillator) during the light emission period of the scintillator. This gate time corresponds to the time from the input of the reset signal to the input of the next reset signal. The LUT 150 generates an output signal according to the accumulation result of the electric signal for the photon detected by the APD at this gate time at predetermined intervals using the reference information. Here, the LUT 150 outputs a linear digital signal with respect to the accumulation result by using the reference information.

例えば、図5の左図では、APDセル140において、ゲート時間に6つのAPDでphotonが検出された場合を示している。LUT150は、図5の左図に示す例の場合、蓄積結果として、6つのコンパレータから出力値1の入力を受け付け、他のコンパレータから出力値0の入力を受け付ける。ここで、参照情報が、出力値1の数を示す2進数表現の値を関係付けた情報である場合、LUT150は、出力値が1である数を示す出力信号を生成する。より具体的には、LUT150は、2進数で6を示す出力信号「110」を生成する。このように、LUT150は、複数のAPDからの出力値の入力を受け付け、入力値の合計値に対応したデジタル信号を参照情報に基づいて生成する。 For example, the left figure of FIG. 5 shows a case where photons are detected in 6 APDs at the gate time in the APD cell 140. In the case of the example shown on the left side of FIG. 5, the LUT 150 receives an input of an output value 1 from six comparators and an input of an output value 0 from another comparator as a storage result. Here, when the reference information is information in which the value of the binary representation indicating the number of the output value 1 is related, the LUT 150 generates an output signal indicating the number whose output value is 1. More specifically, the LUT 150 generates an output signal "110" indicating 6 in binary. In this way, the LUT 150 accepts inputs of output values from a plurality of APDs and generates a digital signal corresponding to the total value of the input values based on the reference information.

図6では、LUT150による処理のタイミングを示す。図6に示すように、時間t1、時間t3、時間t5、時間t7でリセット信号が入力される。これらリセット信号は一定間隔で入力される。また、リセット信号が入力されてから次のリセット信号が入力されるまでの時間がゲート時間Tgである。言い換えると、リセット信号の入力のタイミングはTgと同期する。 FIG. 6 shows the timing of processing by the LUT 150. As shown in FIG. 6, the reset signal is input at time t1, time t3, time t5, and time t7. These reset signals are input at regular intervals. Further, the time from the input of the reset signal to the input of the next reset signal is the gate time Tg. In other words, the input timing of the reset signal is synchronized with Tg.

また、図6に示す例では、時間t1から時間t3までの間に、LUT150は、コンパレータA1、コンパレータAn、コンパレータA2の3つのコンパレータから出力された出力値1の入力を受け付ける。そして、LUT150は、リセットの直前にリード信号の入力を受け付け、出力信号を生成して、生成した出力信号をFIFO170に出力する。例えば、LUT150は、時間t2でリード信号の入力を受け付け、2進数で3を示す出力信号「11」を生成する。 Further, in the example shown in FIG. 6, during the time from time t1 to time t3, the LUT 150 receives the input of the output value 1 output from the three comparators of the comparator A1, the comparator An, and the comparator A2. Then, the LUT 150 receives the input of the read signal immediately before the reset, generates an output signal, and outputs the generated output signal to the FIFA 170. For example, the LUT 150 receives an input of a read signal at time t2 and generates an output signal “11” indicating 3 in binary.

また、図6に示す例では、時間t3から時間t5までの間に、LUT150は、コンパレータA2、コンパレータA3、コンパレータA1の3つのコンパレータと、図示しない1つのコンパレータとから出力された出力値1の入力を受け付ける。そして、LUT150は、時間t4でリード信号の入力を受け付け、2進数で4を示す出力信号「100」を生成する。 Further, in the example shown in FIG. 6, during the period from time t3 to time t5, the LUT 150 has an output value 1 output from three comparators A2, A3, and A1 and one comparator (not shown). Accept input. Then, the LUT 150 accepts the input of the read signal at the time t4 and generates the output signal “100” indicating 4 in the binary number.

同様に、図6に示す例では、時間t5から時間t7までの間に、LUT150は、コンパレータAn、コンパレータA1、コンパレータA2の3つのコンパレータから出力された出力値1の入力を受け付ける。そして、LUT150は、時間t6でリード信号の入力を受け付け、2進数で3を示す出力信号「11」を生成する。 Similarly, in the example shown in FIG. 6, during the time t5 to the time t7, the LUT 150 receives the input of the output value 1 output from the three comparators of the comparator An, the comparator A1, and the comparator A2. Then, the LUT 150 receives the input of the read signal at the time t6 and generates the output signal “11” indicating 3 in the binary number.

図3に戻る。LUT150は、生成した出力信号を、例えば磁気メモリで構成されるFIFO(First In First Out)170に出力する。FIFO170は、検出器13が有する各LUT150から出力された出力信号の入力をパラレルに受け付けて、データ収集回路14にシリアルに出力する。 Return to FIG. The LUT 150 outputs the generated output signal to, for example, a FIFO (First In First Out) 170 composed of a magnetic memory. The FIFA 170 receives the input of the output signal output from each LUT 150 included in the detector 13 in parallel and outputs the output signal to the data acquisition circuit 14 serially.

そして、データ収集回路14は、各X線検出素子それぞれから出力信号を収集する。例えば、データ収集回路14は、出力信号をエネルギービンごとに弁別し、弁別した出力信号を加算してヒストグラムを生成する。これにより、画像再構成回路36は、データ収集回路14により収集された出力信号を用いて画像を再構成する。 Then, the data acquisition circuit 14 collects an output signal from each X-ray detection element. For example, the data acquisition circuit 14 discriminates the output signal for each energy bin and adds the discriminated output signals to generate a histogram. As a result, the image reconstruction circuit 36 reconstructs the image using the output signal collected by the data acquisition circuit 14.

上述したように、第1の実施形態では、放射線に耐性のあるLUT150は、photonを検出したAPDによって生成された電気信号の蓄積結果に応じた出力信号を、参照情報を用いて所定期間ごとに生成する。すなわち、第1の実施形態では、ADCを使用しないで、APDセル140からの出力値をデジタル信号にして出力する。これにより、APDセル140からの出力値へのノイズの混入を低減することが可能になる。 As described above, in the first embodiment, the radiation-resistant LUT150 uses reference information to generate an output signal according to the accumulation result of the electric signal generated by the APD that has detected the photon at predetermined intervals. Generate. That is, in the first embodiment, the output value from the APD cell 140 is output as a digital signal without using the ADC. This makes it possible to reduce the mixing of noise into the output value from the APD cell 140.

また、第1の実施形態では、ADCを使用しないで、APDセル140からの出力値をデジタル信号に変換する。これにより、回路規模、消費電力、処理性能等の面で検出器13を大規模にすることなく、検出器13を面検出器とすることが可能になる。 Further, in the first embodiment, the output value from the APD cell 140 is converted into a digital signal without using the ADC. This makes it possible to use the detector 13 as a surface detector without increasing the scale of the detector 13 in terms of circuit scale, power consumption, processing performance, and the like.

また、LUT150が放射線の影響を受けないマスクROMで構成されることにより、放射線が半導体内に入射する場合でも、ソフトエラーの発生を防止することができる。この結果、検出器13における光子計数処理の信頼性が低下するのを防止できる。このように、第1の実施形態によれば、光子計数処理の精度を向上することができる。 Further, since the LUT 150 is composed of a mask ROM that is not affected by radiation, it is possible to prevent the occurrence of soft errors even when radiation is incident on the semiconductor. As a result, it is possible to prevent the reliability of the photon counting process in the detector 13 from being lowered. As described above, according to the first embodiment, the accuracy of the photon counting process can be improved.

(第1の実施形態の変形例)
第1の実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。以下では、図7Aから図7Cを用いて、第1の実施形態の変形例について説明する。図7Aから図7Cは、第1の実施形態の変形例を説明するための図である。
(Modified example of the first embodiment)
The first embodiment is not limited to the above-described embodiment. Hereinafter, a modified example of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 7A to 7C. 7A to 7C are diagrams for explaining a modification of the first embodiment.

上述した実施形態では、1画素に構成されるAPD141の数は数百個から数千個であるものと仮定して説明した。例えば、1画素に構成されるAPD141がn個である場合、LUT150は、図7Aに示すように、各APD141に対応するコンパレータから出力された出力値の入力を受け付ける。なお、図7Aに示す、コンパレータA1は、APD(D1)に対応するコンパレータであり、コンパレータA2は、APD(D2)に対応するコンパレータである。また、図7Aに示す、コンパレータA3は、APD(D3)に対応するコンパレータであり、コンパレータA4は、APD(D4)に対応するコンパレータであり、コンパレータAnは、APD(Dn)に対応するコンパレータである。 In the above-described embodiment, the number of APD 141s configured in one pixel is assumed to be several hundred to several thousand. For example, when the number of APD 141 configured in one pixel is n, the LUT 150 accepts the input of the output value output from the comparator corresponding to each APD 141, as shown in FIG. 7A. The comparator A1 shown in FIG. 7A is a comparator corresponding to APD (D1), and the comparator A2 is a comparator corresponding to APD (D2). Further, the comparator A3 shown in FIG. 7A is a comparator corresponding to APD (D3), the comparator A4 is a comparator corresponding to APD (D4), and the comparator An is a comparator corresponding to APD (Dn). be.

しかしながら、1画素に構成されるAPD141の数が多い場合、コンデンサ群160とLUT150との配線が複雑になる。そこで、図7Bに示すように、例えば、APD141を行方向にまとめ、まとめた単位ごとに各LUTに出力信号を入力させるようにしてもよい。言い換えると、LUTは、所定数のコンデンサ毎に設けられ、所定数のコンデンサ毎の蓄積結果と前記参照情報とを用いてデジタル信号を生成する。 However, when the number of APD 141 configured in one pixel is large, the wiring between the capacitor group 160 and the LUT 150 becomes complicated. Therefore, as shown in FIG. 7B, for example, the APD 141 may be grouped in the row direction, and an output signal may be input to each LUT for each grouped unit. In other words, the LUT is provided for each of a predetermined number of capacitors, and a digital signal is generated by using the accumulation result of each of a predetermined number of capacitors and the reference information.

より具体的には、図7Bにおいて、1行目のAPD141に対応するコンパレータA1、コンパレータA2、コンパレータA3及びコンパレータA4をまとめて、LUT−Aに出力信号を入力させる。また、2行目のAPD141に対応するコンパレータA5、コンパレータA6、コンパレータA7及びコンパレータA8をまとめて、LUT−Bに出力信号を入力させる。同様に、n行目のAPD141に対応するコンパレータAn−3、コンパレータAn−2、コンパレータAn−1及びコンパレータAnをまとめて、LUT−Jに出力信号を入力させる。 More specifically, in FIG. 7B, the comparator A1, the comparator A2, the comparator A3 and the comparator A4 corresponding to the APD141 on the first line are put together and the output signal is input to the LUT-A. Further, the comparator A5, the comparator A6, the comparator A7 and the comparator A8 corresponding to the APD 141 on the second line are put together, and the output signal is input to the LUT-B. Similarly, the comparator An-3, the comparator An-2, the comparator An-1 and the comparator An corresponding to the APD 141 on the nth line are put together, and the output signal is input to the LUT-J.

そして、各LUTは、所定数のコンデンサ毎の蓄積結果と参照情報とを用いてデジタル信号を生成する。かかる場合、各LUTは、生成したデジタル信号をFIFO170に出力する。 Then, each LUT generates a digital signal by using the accumulation result and the reference information for each of a predetermined number of capacitors. In such a case, each LUT outputs the generated digital signal to the FIFA 170.

また、図7Cに示すように、LUT150は、第1のLUT151と、第2のLUT152とを有するようにしてもよい。図7Cに示す例では、LUT150は、第1のLUT151として、LUT−A、LUT−B、・・・、LUT−Jを有する。ここで、第1のLUT151は、所定数のコンデンサ毎に設けられ、所定数のコンデンサ毎の蓄積結果と第1の参照情報とを用いて第1のデジタル信号を生成する。より具体的には、図7Cに示す第1のLUT151は、図7Bに示す例と同様に、APD141を行方向にまとめ、まとめた単位ごとに出力された出力信号の入力を受け付ける。 Further, as shown in FIG. 7C, the LUT 150 may have a first LUT 151 and a second LUT 152. In the example shown in FIG. 7C, the LUT 150 has LUT-A, LUT-B, ..., LUT-J as the first LUT 151. Here, the first LUT 151 is provided for each of a predetermined number of capacitors, and generates a first digital signal by using the accumulation result of each of a predetermined number of capacitors and the first reference information. More specifically, the first LUT 151 shown in FIG. 7C organizes the APD 141 in the row direction and receives the input of the output signal output for each group, as in the example shown in FIG. 7B.

そして、第2のLUT152は、第1のLUT151によって生成された第1のデジタル信号と第2の参照情報とを用いて第2のデジタル信号を生成し、生成した第2のデジタル信号をデジタル信号とする。より具体的には、図7Cに示すように、第2のLUT152は、第1のLUT151であるLUT−A、LUT−B、・・・、LUT−Jによって生成された第1のデジタル信号と第2の参照情報とを用いて第2のデジタル信号を生成する。そして、第2のLUT152は、生成した第2のデジタル信号をFIFO170に出力する。 Then, the second LUT 152 generates a second digital signal using the first digital signal generated by the first LUT 151 and the second reference information, and the generated second digital signal is used as a digital signal. And. More specifically, as shown in FIG. 7C, the second LUT 152 is a first digital signal generated by the first LUT 151, LUT-A, LUT-B, ..., LUT-J. A second digital signal is generated using the second reference information. Then, the second LUT 152 outputs the generated second digital signal to the FIFA 170.

なお、上述した第1の実施形態の変形例では、APD141を行方向にまとめる場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、APD141を列方向にまとめてもよい。 In the modified example of the first embodiment described above, the case where the APD 141 is grouped in the row direction has been described, but the embodiment is not limited to this. For example, the APD 141 may be grouped in the column direction.

(第2の実施形態)
第1の実施形態では、LUT150をマスクROMで構成し、参照情報を用いることで、蓄積結果に対して線形の出力信号を出力するものとして説明した。ところで、検出器13において、X線の入射していない場合でも、1画素内のあるAPDや1画素自体が常に光子を検出した故障状態となる場合がある。このような場合、故障状態であるAPDや故障状態である画素からの出力信号を補正することが望ましい。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the LUT 150 is configured with a mask ROM, and by using the reference information, a linear output signal is output with respect to the accumulation result. By the way, in the detector 13, even when X-rays are not incident, an APD within one pixel or one pixel itself may be in a failure state in which photons are always detected. In such a case, it is desirable to correct the output signal from the APD in the faulty state or the pixel in the faulty state.

そこで、第2の実施形態では、参照情報が、出力値1の数に対して、非線形な値を2進数表現で関係付けた情報である場合について説明する。すなわち、第2の実施形態では、LUTは、参照情報を用いることで、蓄積結果に対して非線形のデジタル信号を出力する。 Therefore, in the second embodiment, the case where the reference information is information in which a non-linear value is related to the number of the output value 1 in binary notation will be described. That is, in the second embodiment, the LUT outputs a non-linear digital signal with respect to the accumulation result by using the reference information.

なお、第2の実施形態に係るX線CT装置の全体構成は、検出器13内の一部の構成が異なる点を除いて、図1に示した構成例と同様である。このため、図1と同様の構成については説明を省略する。図8は、第2の実施形態に係る検出器13の構成例を示す図である。 The overall configuration of the X-ray CT apparatus according to the second embodiment is the same as the configuration example shown in FIG. 1, except that a part of the configuration inside the detector 13 is different. Therefore, the description of the same configuration as in FIG. 1 will be omitted. FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the detector 13 according to the second embodiment.

なお、図8に示す例では、検出器13を簡略化して図示している。例えば、図8では、検出器13が有する各SiPM130のうちLUT150のみを図示している。第2の実施形態では、LUT150は、例えば、磁気メモリで構成される。磁気メモリで構成されるLUT150では、参照情報の書き換えが可能である。また、検出器13は、図8に示すように、制御用演算処理装置180と、通信モジュール190とを有する。 In the example shown in FIG. 8, the detector 13 is shown in a simplified manner. For example, FIG. 8 shows only the LUT 150 out of each SiPM 130 included in the detector 13. In the second embodiment, the LUT 150 is composed of, for example, a magnetic memory. In the LUT 150 composed of a magnetic memory, the reference information can be rewritten. Further, as shown in FIG. 8, the detector 13 includes a control arithmetic processing unit 180 and a communication module 190.

また、検出器13の外部には、コンソール30の制御下で機能する外部通信モジュール39が設けられる。なお、図8に示す例では、外部通信モジュール39がコンソール30の外部に設けられている場合を示すが、外部通信モジュール39はコンソール30の内部に設けられてもよい。 Further, outside the detector 13, an external communication module 39 that functions under the control of the console 30 is provided. In the example shown in FIG. 8, the case where the external communication module 39 is provided outside the console 30 is shown, but the external communication module 39 may be provided inside the console 30.

通信モジュール190と外部通信モジュール39とはNFC(Near Field Communication)やBluetooth(登録商標)を用いて、互いに通信可能である。例えば、外部通信モジュール39は、コンソール30の制御下で、参照情報を通信モジュール190に送信する。 The communication module 190 and the external communication module 39 can communicate with each other using NFC (Near Field Communication) or Bluetooth (registered trademark). For example, the external communication module 39 transmits reference information to the communication module 190 under the control of the console 30.

ここで、コンソール30は、例えば、事前に各画素やAPD141の不良を検出し、不良画素や不良APDからの出力信号を反映しないように参照情報を生成する。より具体的には、X線の入射していない状態で出力値が常に1となるAPDや、X線の入射していない状態で全てのAPDからの出力値が常に1となる画素について、出力信号をカウント値から除外するように参照情報が生成される。このように、参照情報は、蓄積結果に対する所定の補正値を示す。 Here, for example, the console 30 detects defects in each pixel or APD 141 in advance, and generates reference information so as not to reflect the output signal from the defective pixels or the defective APD. More specifically, an APD whose output value is always 1 when no X-rays are incident, and a pixel whose output value from all APDs is always 1 when no X-rays are incident are output. Reference information is generated to exclude the signal from the count value. As described above, the reference information indicates a predetermined correction value for the accumulated result.

そして、通信モジュール190は、外部通信モジュール39から受信した参照情報を制御用演算処理装置180に転送する。そして、制御用演算処理装置180は、各LUT150に受信した参照情報を設定する。すなわち、参照情報は、外部装置からのアクセスによって設定可能である。 Then, the communication module 190 transfers the reference information received from the external communication module 39 to the control arithmetic processing unit 180. Then, the control arithmetic processing unit 180 sets the reference information received in each LUT 150. That is, the reference information can be set by accessing from an external device.

そして、第2の実施形態に係るLUT150は、参照情報を用いることで、故障状態であるAPDや故障状態である画素からの出力値を補正した出力信号を生成する。言い換えると、第2の実施形態に係るLUT150は、参照情報を用いることで、前処理として補正処理を実行することが可能である。なお、これらの補正処理は後段でも処理可能である。しかし、後段においてソフトウェアで補正処理を実行する場合、数1000画素それぞれについて浮動小数点演算が必要である。このため、後段での補正処理には時間を要する。一方、第2の実施形態に係るLUT150は、数1000画素それぞれについて後段での補正処理を省略することができるので、画像再構成にかかる時間を短縮することが可能である。この結果、第2の実施形態に係るX線CT装置は、処理負荷を軽減してスループットをあげることができる。 Then, the LUT 150 according to the second embodiment uses the reference information to generate an output signal in which the output values from the APD in the failure state and the pixels in the failure state are corrected. In other words, the LUT 150 according to the second embodiment can execute the correction process as the pre-process by using the reference information. It should be noted that these correction processes can also be processed in the subsequent stage. However, when the correction process is executed by software in the subsequent stage, floating-point arithmetic is required for each of several thousand pixels. Therefore, it takes time for the correction process in the subsequent stage. On the other hand, in the LUT 150 according to the second embodiment, since the correction process in the subsequent stage can be omitted for each of several 1000 pixels, the time required for image reconstruction can be shortened. As a result, the X-ray CT apparatus according to the second embodiment can reduce the processing load and increase the throughput.

また、LUT150は、この参照情報を積極的に利用することで、単純な光子カウント以外の補正処理も実現できる。例えば、X線の入射していない状態でも、ある確率でAPDが作り出す暗示電流が発生する場合がある。そこで、事前に暗示電流分に相当するカウント値を推定しておき、暗示電流分のカウント値を補正した参照情報をLUT150に設定する。そして、LUT150は、暗示電流分のカウント数を補正した出力信号を出力するようにしてもよい。また、例えば、統計的に擬似的なカウント値が現れる場合には、この擬似的なカウント値を差し引いた参照情報をLUT150に設定しておいてもよい。 Further, the LUT 150 can realize a correction process other than a simple photon count by positively using this reference information. For example, even in a state where X-rays are not incident, an implied current generated by APD may be generated with a certain probability. Therefore, the count value corresponding to the implied current is estimated in advance, and the reference information corrected for the implied current count value is set in the LUT 150. Then, the LUT 150 may output an output signal corrected by the number of counts corresponding to the implied current. Further, for example, when a statistically pseudo count value appears, the reference information obtained by subtracting this pseudo count value may be set in the LUT 150.

(第2の実施形態の変形例)
なお、上述した第2の実施形態では、参照情報は、蓄積結果に対する所定の補正値を示す場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、参照情報は、蓄積結果に応じたエネルギー帯を示すようにしてもよい。より具体的には、カウント値をさらにエネルギービンに置き換える。一例を挙げると、カウント値αの値がα1<α≦α2である場合はエネルギーE1に弁別し、α2<α≦α3である場合はエネルギーE2に弁別し、α3<α≦α4である場合はエネルギーE3に弁別し、α4<α≦α5である場合は、エネルギーE4に弁別するように参照情報を設定する。かかる場合、LUT150は、参照情報を用いて、エネルギー帯ごとのカウント値を示す出力信号を生成することが可能になる。すなわち、X線CT装置は、検出器13において、エネルギー弁別が可能になるので、後段での処理負荷を軽減することが可能になる。
(Modified example of the second embodiment)
In the second embodiment described above, the case where the reference information indicates a predetermined correction value for the accumulated result has been described, but the embodiment is not limited to this. For example, the reference information may indicate an energy band according to the accumulation result. More specifically, the count value is further replaced with an energy bin. For example, when the value of the count value α is α1 <α ≦ α2, it is discriminated into energy E1, when α2 <α ≦ α3, it is discriminated into energy E2, and when α3 <α ≦ α4, it is discriminated. It discriminates into the energy E3, and when α4 <α≤α5, the reference information is set so as to discriminate into the energy E4. In such a case, the LUT 150 can generate an output signal indicating a count value for each energy band by using the reference information. That is, since the X-ray CT apparatus can discriminate energy in the detector 13, it is possible to reduce the processing load in the subsequent stage.

また、上述した第2の実施形態では、NFCやBluetooth(登録商標)等の無線通信によりLUT150に参照情報を設定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、LUT150は、デュアルポートインターフェースを有するようにしてもよい。かかる場合、LUT150は、外部からアドレスの指定と指定されたアドレスに対するデータとを受付けて、参照情報を設定する。 Further, in the second embodiment described above, the case where the reference information is set in the LUT 150 by wireless communication such as NFC or Bluetooth (registered trademark) has been described, but the embodiment is not limited to this. For example, the LUT 150 may have a dual port interface. In such a case, the LUT 150 receives the designation of the address and the data for the designated address from the outside, and sets the reference information.

また、デュアルポートインターフェースを有するLUT150に対して外部からアドレス及びデータを指定して参照情報を設定する場合、CS(Clear To Send),WR,RD等の制御信号は、パラレル・シリアルのどちらでも可能である。なお、制御信号がシリアルであると信号線が少なくなる等の利点が多い。 When setting reference information by specifying an address and data from the outside for a LUT150 having a dual port interface, control signals such as CS (Clear To Send), WR, and RD can be either parallel or serial. Is. If the control signal is serial, there are many advantages such as a decrease in signal lines.

また、上述した第2の実施形態及び第2の実施形態の変形例では、初期値として参照情報を設定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、上述した第2の実施形態及び第2の実施形態の変形例は、初期値として設定された参照情報を書き換える場合にも同様に適用可能である。 Further, in the above-described second embodiment and the modified example of the second embodiment, the case where the reference information is set as the initial value has been described, but the embodiment is not limited to this. For example, the above-described second embodiment and modified examples of the second embodiment can be similarly applied when rewriting the reference information set as the initial value.

なお、上述した第2の実施形態及び第2の実施形態の変形例では、LUT150が磁気メモリを用いて構成される場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、上述した第2の実施形態及び第2の実施形態の変形例は、マスクROMを用いて構成される第1の実施形態に係るLUT150においても同様に適用可能である。なお、マスクROMを用いて構成される第1の実施形態に係るLUT150では、参照情報を更新することはできない。 In the second embodiment and the modified examples of the second embodiment described above, the case where the LUT 150 is configured by using the magnetic memory has been described, but the embodiment is not limited to this. For example, the above-described second embodiment and modified examples of the second embodiment can be similarly applied to the LUT 150 according to the first embodiment configured by using a mask ROM. The reference information cannot be updated in the LUT 150 according to the first embodiment configured by using the mask ROM.

(第3の実施形態)
第2の実施形態では、外部装置によってLUTの参照情報を事前に設定する場合について説明した。ところで、検出器13の特性は温度によって変化する。また、暗示電流は、温度に依存する。このため、検出器13内の温度変化に応じて、LUTの参照情報を動的に書き換えるようにしてもよいものである。そこで、第3の実施形態では、検出器13内の温度を温度センサによって測定し、温度の変化に応じてLUTの参照情報をリアルタイムに書き換える場合について説明する。
(Third Embodiment)
In the second embodiment, the case where the reference information of the LUT is set in advance by the external device has been described. By the way, the characteristics of the detector 13 change depending on the temperature. Also, the implied current depends on the temperature. Therefore, the reference information of the LUT may be dynamically rewritten according to the temperature change in the detector 13. Therefore, in the third embodiment, a case where the temperature inside the detector 13 is measured by the temperature sensor and the reference information of the LUT is rewritten in real time according to the change in temperature will be described.

なお、第3の実施形態に係るX線CT装置の全体構成は、検出器13内の一部の構成が異なる点を除いて、図1に示した構成例と同様である。このため、図1と同様の構成については説明を省略する。図9は、第3の実施形態に係るSiPM130の構成例を示す図である。なお、図9に示すAPDセル140及びコンデンサ群160は、図3で説明したAPDセル140及びコンデンサ群160と同様の機能を有する。 The overall configuration of the X-ray CT apparatus according to the third embodiment is the same as the configuration example shown in FIG. 1, except that a part of the configuration inside the detector 13 is different. Therefore, the description of the same configuration as in FIG. 1 will be omitted. FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of SiPM 130 according to the third embodiment. The APD cell 140 and the capacitor group 160 shown in FIG. 9 have the same functions as the APD cell 140 and the capacitor group 160 described in FIG.

図9に示すように、SiPM130の近傍には温度センサ200が設けられる。なお、図9に示す例では、各SiPM130の近傍に温度センサ200が設けられるものとして説明するが、温度センサ200は、検出器13内において1つだけ設けられてもよいし、複数のSiPM130に対して1つの割合で設けられてもよい。 As shown in FIG. 9, a temperature sensor 200 is provided in the vicinity of the SiPM 130. In the example shown in FIG. 9, it is assumed that the temperature sensor 200 is provided in the vicinity of each SiPM 130. However, only one temperature sensor 200 may be provided in the detector 13, or the plurality of SiPM 130 may be provided with only one temperature sensor 200. On the other hand, it may be provided at a ratio of one.

第3の実施形態に係るLUT150は、複数の参照情報を記憶する。例えば、第3の実施形態に係るLUT150は、温度に応じた参照情報を複数記憶する。以下では、LUT150が、参照情報A、参照情報B、参照情報C及び参照情報Dを記憶する場合について説明する。 The LUT 150 according to the third embodiment stores a plurality of reference information. For example, the LUT 150 according to the third embodiment stores a plurality of reference information according to the temperature. Hereinafter, a case where the LUT 150 stores the reference information A, the reference information B, the reference information C, and the reference information D will be described.

温度センサ200により測定された温度をTとした場合、参照情報Aは、T<T1である場合に想定される暗示電流を補正した参照情報である。また、参照情報Bは、T1≦T<T2である場合に想定される暗示電流を補正した参照情報である。そして、参照情報Cは、T2≦T<T3である場合に想定される暗示電流を補正した参照情報である。更に、参照情報Dは、T3≦Tである場合に想定される暗示電流を補正した参照情報である。なお、温度T1<温度T2<温度T3であるものとする。 When the temperature measured by the temperature sensor 200 is T, the reference information A is the reference information corrected for the implied current assumed when T <T1. Further, the reference information B is reference information in which the implied current assumed when T1 ≦ T <T2 is corrected is corrected. Then, the reference information C is reference information corrected for the implied current assumed when T2 ≦ T <T3. Further, the reference information D is reference information corrected for the implied current assumed when T3 ≦ T. It is assumed that temperature T1 <temperature T2 <temperature T3.

温度センサ200は、温度を測定し、制御用演算処理装置180に測定した温度を出力する。そして、制御用演算処理装置180は、温度センサ200により測定された温度に応じて、複数の参照情報のうちいずれか一つを選択する。例えば、制御用演算処理装置180は、温度センサにより測定された温度TをT1、T2及びT3と比較して、温度センサ200により測定された温度Tが温度T1からT3の温度の範囲のうちどの温度範囲に近似するかを判定する。そして、制御用演算処理装置180は、判定結果に基づいて、適切な参照情報を選択し、LUT150に設定する。これにより、LUT150は、選択された参照情報を用いて、出力信号を生成する。一例を挙げると、制御用演算処理装置180は、例えば、温度TがT2≦T<T3である場合、参照情報Cを選択してLUT150に設定する。かかる場合、LUT150は、参照情報Cを用いて、出力信号を生成する。 The temperature sensor 200 measures the temperature and outputs the measured temperature to the control arithmetic processing unit 180. Then, the control arithmetic processing unit 180 selects any one of the plurality of reference information according to the temperature measured by the temperature sensor 200. For example, the control arithmetic processing device 180 compares the temperature T measured by the temperature sensor with T1, T2 and T3, and the temperature T measured by the temperature sensor 200 is in the temperature range of the temperatures T1 to T3. Determine if it is close to the temperature range. Then, the control arithmetic processing unit 180 selects appropriate reference information based on the determination result and sets it in the LUT 150. As a result, the LUT 150 uses the selected reference information to generate an output signal. For example, when the temperature T is T2 ≦ T <T3, the control arithmetic processing unit 180 selects the reference information C and sets it in the LUT 150. In such a case, the LUT 150 uses the reference information C to generate an output signal.

なお、制御用演算処理装置180は、ビュー間、スライス間、又はSiPM130のリセット期間中に参照情報を切り替えるものとし、画像収集中には参照情報を切り替えないこととする。 The control arithmetic processing unit 180 switches the reference information between views, between slices, or during the reset period of the SiPM 130, and does not switch the reference information during image acquisition.

なお、上述した第3の実施形態では、LUT150は、複数の参照情報を記憶するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、制御用演算処理装置180は、温度センサ200により測定された温度に基づいて参照情報をリアルタイムに生成し、生成した参照情報をLUT150に設定するようにしてもよい。言い換えると、制御用演算処理装置180は、温度センサ200により測定された温度に応じて、参照情報をリアルタイムに書き換える。 In the third embodiment described above, the LUT 150 has been described as storing a plurality of reference information, but the embodiment is not limited to this. For example, the control arithmetic processing unit 180 may generate reference information in real time based on the temperature measured by the temperature sensor 200, and set the generated reference information in the LUT 150. In other words, the control arithmetic processing unit 180 rewrites the reference information in real time according to the temperature measured by the temperature sensor 200.

また、上述した第3の実施形態では、検出器13内の温度と暗示電流分のカウントについて説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、温度以外の外部要因でも同様の仕組みで参照情報を切り替えるようにしてもよい。 Further, in the third embodiment described above, the count of the temperature and the implied current in the detector 13 has been described, but the embodiment is not limited to this. For example, the reference information may be switched by the same mechanism even if an external factor other than the temperature is used.

(その他の実施形態)
実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。
(Other embodiments)
The embodiment is not limited to the above-described embodiment.

例えば、上述した実施形態においては、コンデンサ群160には、各APD141に対して1つのコンデンサが設けられるものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、コンデンサ群160は、各APD141に対して複数のコンデンサが設けられ、所定期間内にコンデンサを切り替えて電気信号を蓄積するようにしてもよい。言い換えると、コンデンサは、各APD141に対して複数設けられ、所定期間内にコンデンサを切り替えて電気信号を蓄積する。図10Aから図10Dは、その他の実施形態に係るコンデンサ群160を説明するための図である。 For example, in the above-described embodiment, the capacitor group 160 is described as having one capacitor for each APD 141, but the embodiment is not limited to this. For example, in the capacitor group 160, a plurality of capacitors may be provided for each APD 141, and the capacitors may be switched within a predetermined period to accumulate an electric signal. In other words, a plurality of capacitors are provided for each APD 141, and the capacitors are switched within a predetermined period to accumulate an electric signal. 10A to 10D are diagrams for explaining the capacitor group 160 according to other embodiments.

図10Aでは、その他の実施形態に係るコンデンサ群160が有するコンデンサの構成例を示す。なお、図10Aでは、その他の実施形態に係るコンデンサ群160が有する複数のコンデンサのうちコンデンサC1a及びコンデンサC1bのみを図示して説明する。図10Aに示すように、APD(D1)に対してコンデンサC1aとコンデンサC1bとが設けられる。そして、コンデンサC1aとコンデンサC1bのいずれか一方が選択的にAPD(D1)と接続される。また、コンデンサC1aとコンデンサC1bとに対してコンパレータA1が設けられる。そして、コンデンサC1aとコンデンサC1bのいずれか一方が選択的にコンパレータA1と接続される。 FIG. 10A shows a configuration example of a capacitor included in the capacitor group 160 according to another embodiment. In FIG. 10A, only the capacitor C1a and the capacitor C1b will be illustrated and described among the plurality of capacitors included in the capacitor group 160 according to the other embodiment. As shown in FIG. 10A, a capacitor C1a and a capacitor C1b are provided for the APD (D1). Then, either one of the capacitor C1a and the capacitor C1b is selectively connected to the APD (D1). Further, a comparator A1 is provided for the capacitor C1a and the capacitor C1b. Then, either one of the capacitor C1a and the capacitor C1b is selectively connected to the comparator A1.

例えば、図10Bに示すように、選択信号の入力を受け付けてスイッチSw1a及びスイッチSw1bがコンデンサC1aに接続されることで、コンデンサC1aは、APD(D1)に接続される。ここで、選択信号の入力を受け付けてスイッチSw1cが解放されることで、コンデンサC1aは、APD(D1)から出力された電気信号を蓄積する。そして、コンパレータA1は、コンデンサC1aに蓄積された電気信号をセンスアップで検出し、比較電位Vthと比較する。そして、コンパレータA1は、蓄積された電気信号がVth以上であると判定した場合、蓄積結果として出力値として1をLUT150に出力する。なお、以下では、コンデンサC1aに蓄積された電気信号の蓄積結果を出力する場合、出力値A1−1と記載する。なお、図10Bに示す例では、Sw1dは、選択信号の入力を受け付けて閉じられ、コンデンサC1bに蓄積された電気信号はリセットされる。 For example, as shown in FIG. 10B, the capacitor C1a is connected to the APD (D1) by receiving the input of the selection signal and connecting the switch Sw1a and the switch Sw1b to the capacitor C1a. Here, when the switch Sw1c is released by receiving the input of the selection signal, the capacitor C1a accumulates the electric signal output from the APD (D1). Then, the comparator A1 detects the electric signal stored in the capacitor C1a by sense-up and compares it with the comparative potential Vth. Then, when the comparator A1 determines that the accumulated electric signal is Vth or more, it outputs 1 as an output value to the LUT 150 as the accumulation result. In the following, when the storage result of the electric signal stored in the capacitor C1a is output, the output value A1-1 is described. In the example shown in FIG. 10B, Sw1d receives the input of the selection signal and is closed, and the electric signal stored in the capacitor C1b is reset.

また、例えば、図10Cに示すように、選択信号の入力を受け付けてスイッチSw1a及びスイッチSw1bがコンデンサC1bに接続されることで、コンデンサC1bは、APD(D1)に接続される。ここで、選択信号の入力を受け付けてスイッチSw1dが解放されることで、コンデンサC1bは、APD(D1)から出力された電気信号を蓄積する。そして、コンパレータA1は、コンデンサC1bに蓄積された電気信号をセンスアップで検出し、比較電位Vthと比較する。そして、コンパレータA1は、蓄積された電気信号がVth以上であると判定した場合、蓄積結果として出力値として1をLUT150に出力する。なお、以下では、コンデンサC1bに蓄積された電気信号の蓄積結果を出力する場合、出力値A1−2と記載する。なお、図10Cに示す例では、Sw1cは、選択信号の入力を受け付けて閉じられ、コンデンサC1aに蓄積された電気信号はリセットされる。 Further, for example, as shown in FIG. 10C, the capacitor C1b is connected to the APD (D1) by receiving the input of the selection signal and connecting the switch Sw1a and the switch Sw1b to the capacitor C1b. Here, when the switch Sw1d is released by receiving the input of the selection signal, the capacitor C1b accumulates the electric signal output from the APD (D1). Then, the comparator A1 detects the electric signal stored in the capacitor C1b by sense-up and compares it with the comparative potential Vth. Then, when the comparator A1 determines that the accumulated electric signal is Vth or more, it outputs 1 as an output value to the LUT 150 as the accumulation result. In the following, when the storage result of the electric signal stored in the capacitor C1b is output, the output value A1-2 is described. In the example shown in FIG. 10C, Sw1c receives the input of the selection signal and is closed, and the electric signal stored in the capacitor C1a is reset.

図10Dでは、各APDに対して複数のコンデンサが設けられる場合のLUT150による処理のタイミングを示す。図10Dに示す例では、時間t1から時間t5、時間t5から時間t9、時間t9から時間t13がゲート時間となる。また、図10Dに示すように、コンデンサ群160は、時間t3、時間t5、時間t7、時間t9、時間t11及び時間t13で選択信号の入力を受け付ける。 FIG. 10D shows the timing of processing by the LUT 150 when a plurality of capacitors are provided for each APD. In the example shown in FIG. 10D, the gate time is from time t1 to time t5, from time t5 to time t9, and from time t9 to time t13. Further, as shown in FIG. 10D, the capacitor group 160 receives the input of the selection signal at time t3, time t5, time t7, time t9, time t11, and time t13.

また、図10Dに示す例では、時間t1から時間t5までの間に、LUT150は、コンパレータA1−1、コンパレータAm−1の2つのコンパレータから出力された出力値1の入力をt2で受け付けた後、LUT150は、コンパレータA1−1、コンパレータAm−1から出力された出力値に基づいて、出力信号を生成して、生成した出力信号をFIFO170に出力する。そして、LUT150の入力は、時間t3で選択信号の入力を受け付けた後に、A1−2・・・Am−2に切り替わり、同時にA1−1・・・・Am−1のコンパレータのコンデンサはリセットされる。その後、LUT150に接続されたコンパレータA1−2から出力された出力値1の入力をt4で受け付けた後、LUT150は、コンパレータA1−2から出力された出力値に基づいて、出力信号を生成して、生成した出力信号をFIFO170に出力する。 Further, in the example shown in FIG. 10D, during the period from time t1 to time t5, the LUT 150 receives the input of the output value 1 output from the two comparators, the comparator A1-1 and the comparator Am-1, at t2. , LUT150 generates an output signal based on the output values output from the comparator A1-1 and the comparator Am-1, and outputs the generated output signal to the FIFA 170. Then, the input of the LUT 150 is switched to A1-2 ... Am-2 after receiving the input of the selection signal at time t3, and at the same time, the capacitor of the comparator of the A1-1 ... Am-1 is reset. .. After that, after receiving the input of the output value 1 output from the comparator A1-2 connected to the LUT 150 at t4, the LUT 150 generates an output signal based on the output value output from the comparator A1-2. , The generated output signal is output to the FIFO 170.

また、図10Dに示す例では、時間t5から時間t9までの間に、LUT150は、コンパレータA1−1から出力された出力値1の入力をt6で受け付けた後、LUT150は、コンパレータA1−1から出力された出力値に基づいて、出力信号を生成して、生成した出力信号をFIFO170に出力する。そして、LUT150の入力は、時間t7で選択信号の入力を受け付けた後に、A1−2・・・Am−2に切り替わり、同時にA1−1・・・・Am−1のコンパレータのコンデンサはリセットされる。その後、LUT150に接続されたコンパレータA1−2、コンパレータA2−2の2つのコンパレータから出力された出力値1の入力をt8で受け付けた後、LUT150は、コンパレータA1−2、コンパレータA2−2から出力された出力値に基づいて、出力信号を生成して、生成した出力信号をFIFO170に出力する。 Further, in the example shown in FIG. 10D, during the period from time t5 to time t9, the LUT 150 receives the input of the output value 1 output from the comparator A1-1 at t6, and then the LUT 150 starts from the comparator A1-1. An output signal is generated based on the output value, and the generated output signal is output to the FIFO 170. Then, the input of the LUT 150 is switched to A1-2 ... Am-2 after receiving the input of the selection signal at time t7, and at the same time, the capacitor of the comparator of the A1-1 ... Am-1 is reset. .. After that, after receiving the input of the output value 1 output from the two comparators A1-2 and the comparator A2-2 connected to the LUT 150 at t8, the LUT 150 outputs from the comparators A1-2 and the comparator A2-2. An output signal is generated based on the generated output value, and the generated output signal is output to the FIFO 170.

同様に、図10Dに示す例では、時間t9から時間t13までの間に、LUT150は、コンパレータAm−1、コンパレータA2−1の2つのコンパレータから出力された出力値1の入力をt10で受け付けた後、LUT150は、コンパレータAm−1、コンパレータA2−1から出力された出力値に基づいて、出力信号を生成して、生成した出力信号をFIFO170に出力する。そして、LUT150の入力は、時間t11で選択信号の入力を受け付けた後に、A1−2・・・Am−2に切り替わり、同時にA1−1・・・・Am−1のコンパレータのコンデンサはリセットされる。その後、LUT150に接続されたコンパレータA1−2から出力された出力値1の入力をt12で受け付けた後、LUT150は、コンパレータA1−2から出力された出力値に基づいて、出力信号を生成して、生成した出力信号をFIFO170に出力する。 Similarly, in the example shown in FIG. 10D, during the period from time t9 to time t13, the LUT 150 received the input of the output value 1 output from the two comparators, the comparator Am-1 and the comparator A2-1, at t10. After that, the LUT 150 generates an output signal based on the output values output from the comparator Am-1 and the comparator A2-1, and outputs the generated output signal to the FIFA 170. Then, the input of the LUT 150 is switched to A1-2 ... Am-2 after receiving the input of the selection signal at time t11, and at the same time, the capacitor of the comparator of the A1-1 ... Am-1 is reset. .. After that, after receiving the input of the output value 1 output from the comparator A1-2 connected to the LUT 150 at t12, the LUT 150 generates an output signal based on the output value output from the comparator A1-2. , The generated output signal is output to the FIFO 170.

上記実施例のように、1つのセルに複数のコンデンサを配置し、センスアンプとの接続を順次切り替えることでより高頻度にフォトンのカウントを行なうことができる。これにより高線量時に計数可能なカウント数を増加させ、パイルアップの抑制を行なうことができる。 As in the above embodiment, by arranging a plurality of capacitors in one cell and sequentially switching the connection with the sense amplifier, photons can be counted more frequently. As a result, the number of counts that can be counted at high doses can be increased, and pile-up can be suppressed.

また、上述した実施形態においてコンデンサ群160は、リセット信号の入力を受け付けた場合、個々のスイッチを制御して、コンデンサに蓄積された電気信号をリセットするものとして説明した。ところで、リセット用のスイッチは、トランジスタにより構成される場合が一般的であるので、ソフトエラーが発生する場合がある。かかる場合、リセット用のスイッチがオフからオンへと切り替わる可能性がある。このようなことから、リセット用のスイッチに対するソフトエラーを防止する実施形態について説明する。図11は、その他の実施形態に係るSiPM130の構成例を示す図である。 Further, in the above-described embodiment, the capacitor group 160 has been described as controlling individual switches to reset the electric signal stored in the capacitor when the input of the reset signal is received. By the way, since the reset switch is generally composed of transistors, a soft error may occur. In such a case, the reset switch may be switched from off to on. Therefore, an embodiment for preventing a soft error in the reset switch will be described. FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of SiPM 130 according to another embodiment.

図11に示すように、SiPM130の外部には、リセットタイミング制御回路210が設けられる。ここで、リセットタイミング制御回路210は、放射線遮断区域内に設けられる。リセットタイミング制御回路210は、所定期間を空けて前記蓄積された電気信号を消去する。ここで、所定期間は、間接変換型のX線検出素子に設けられるシンチレータの発光期間に基づいて設定される。例えば、所定期間は、シンチレータの発光が半減する時間より長い。そして、リセットタイミング制御回路210は、各コンデンサに蓄積された電気信号を所定のタイミングで消去させるリセット信号を各コンデンサに出力する。そして、各コンデンサに蓄積された電気信号を消去させるための各リセット用のスイッチは、リセットタイミング制御回路210から出力されたリセット信号に基づいて制御される。 As shown in FIG. 11, a reset timing control circuit 210 is provided outside the SiPM 130. Here, the reset timing control circuit 210 is provided in the radiation blocking area. The reset timing control circuit 210 erases the accumulated electric signal after a predetermined period of time. Here, the predetermined period is set based on the light emission period of the scintillator provided in the indirect conversion type X-ray detection element. For example, the predetermined period is longer than the time during which the light emission of the scintillator is halved. Then, the reset timing control circuit 210 outputs a reset signal to each capacitor to erase the electric signal accumulated in each capacitor at a predetermined timing. Then, each reset switch for erasing the electric signal stored in each capacitor is controlled based on the reset signal output from the reset timing control circuit 210.

例えば、図11に示すように、コンデンサ群160において、各コンデンサに蓄積された電気信号を消去させるための各リセット用のスイッチは、他のリセット用のスイッチと直列に接続される。そして、コンデンサ群160は、リセットタイミング制御回路210から出力されたリセット信号に基づいて、他のリセット用のスイッチと同期して蓄積した電気信号を消去させる。言い換えると、各リセット用のスイッチは、リセットタイミング制御回路210から出力されたリセット信号に基づいて、他のスイッチと同期して各コンデンサが蓄積した電気信号を消去させる。これにより、X線CT装置は、リセット用のスイッチに対するソフトエラーを防止することが可能になる。なお、図11に示す例では、リセットタイミング制御回路210が、放射線遮断区域内に設けられる場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、各リセット用のスイッチが同時にオンにならないとリセット処理にならない構成にすることができれば、リセットタイミング制御回路210を放射線遮断区域外に設けても良い。 For example, as shown in FIG. 11, in the capacitor group 160, each reset switch for erasing the electric signal stored in each capacitor is connected in series with another reset switch. Then, the capacitor group 160 erases the electric signal accumulated in synchronization with the other reset switches based on the reset signal output from the reset timing control circuit 210. In other words, each reset switch erases the electric signal accumulated by each capacitor in synchronization with the other switches based on the reset signal output from the reset timing control circuit 210. This makes it possible for the X-ray CT apparatus to prevent soft errors in the reset switch. In the example shown in FIG. 11, the case where the reset timing control circuit 210 is provided in the radiation blocking area has been described, but the embodiment is not limited to this. For example, the reset timing control circuit 210 may be provided outside the radiation blocking area as long as the reset processing cannot be performed unless the reset switches are turned on at the same time.

上述した実施形態では、検出器13は、回転フレーム15に支持され、被検体Pを中心した円軌道にて高速に回転するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、複数の光子計数型検出器(PCD)が第4世代の配列で配置される場合にも上述した実施形態は適用可能である。ここで、第4世代のX線CT装置では、所定の数の光子計数型検出器(PCD)は、スキャン対象である被検体の周りの所定の円に沿う固定位置にまばらに配置される。また、第3世代の幾何形状で配置されたエネルギー積分検出器と、第4世代の幾何形状で疎に配置された光子計数型検出器(PCD)とをともに備えるハイブリッド型のX線CT装置にも、上述した実施形態は適用可能である。 In the above-described embodiment, the detector 13 is supported by the rotating frame 15 and is described as rotating at high speed in a circular orbit centered on the subject P, but the embodiment is not limited to this. For example, the above-described embodiment is also applicable when a plurality of photon counting detectors (PCDs) are arranged in a fourth generation array. Here, in the fourth generation X-ray CT apparatus, a predetermined number of photon counting detectors (PCDs) are sparsely arranged at fixed positions along a predetermined circle around the subject to be scanned. In addition, it is a hybrid type X-ray CT apparatus equipped with both an energy integral detector arranged in a 3rd generation geometric shape and a photon counting type detector (PCD) sparsely arranged in a 4th generation geometric shape. However, the above-described embodiment is applicable.

また、上述した実施形態では、検出器13は、間接変換型の光子計数型検出器である場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、検出器13のX線検出素子は、直接変換型であってもよい。かかる場合、X線検出素子は、例えば、テルル化カドミウム(CdTe:cadmium telluride)半導体やテルル化カドミウム亜鉛(CdZnTe:cadmium zinc telluride)半導体等によって構成される。 Further, in the above-described embodiment, the case where the detector 13 is an indirect conversion type photon counting type detector has been described, but the embodiment is not limited to this. For example, the X-ray detection element of the detector 13 may be a direct conversion type. In such a case, the X-ray detection element is composed of, for example, a cadmium telluride (CdTe: cadmium telluride) semiconductor, a cadmium zinc telluride (CdZnTe) semiconductor, or the like.

上記の実施形態の説明において、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUおよび当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。 In the description of the above-described embodiment, each component of each of the illustrated devices is a functional concept, and does not necessarily have to be physically configured as shown in the figure. That is, the specific form of distribution / integration of each device is not limited to the one shown in the figure, and all or part of the device is functionally or physically dispersed / physically distributed in arbitrary units according to various loads and usage conditions. Can be integrated and configured. Further, each processing function performed by each device may be realized by a CPU and a program analyzed and executed by the CPU, or may be realized as hardware by wired logic.

また、上記の実施形態で説明した制御方法は、予め用意された制御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等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。この制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク(FD)、CD−ROM、MO、DVD等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。 Further, the control method described in the above embodiment can be realized by executing a control program prepared in advance on a computer such as a personal computer or a workstation. This control program can be distributed via a network such as the Internet. Further, this control program can also be executed by being recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, flexible disk (FD), CD-ROM, MO, or DVD, and being read from the recording medium by the computer.

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、光子計数処理の精度を向上することができる。 According to at least one embodiment described above, the accuracy of the photon counting process can be improved.

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。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

10 架台
13 検出器
140 APDセル
141 APD
150 LUT
10 gantry 13 detector 140 APD cell 141 APD
150 LUT

Claims (21)

X線を検出して電気信号を生成する複数のX線検出素子と、
各X線検出素子に対して設けられ、当該各X線検出素子において生成された電気信号を蓄積するコンデンサと、
数の前記コンデンサにおける前記電気信号の蓄積結果と、予め記憶された参照情報とを用いて、デジタル信号を生成する生成部と、
を備え
前記各X線検出素子と前記生成部との間には、積分器が設けられない、
光子計数型検出器。
Multiple X-ray detectors that detect X-rays and generate electrical signals,
A capacitor provided for each X-ray detection element and accumulating an electric signal generated by each X-ray detection element,
By using the accumulated result of the electrical signal in the capacitor of the multiple, with a previously stored reference information, and a generator for generating a digital signal,
Equipped with a,
An integrator is not provided between each X-ray detector and the generator.
Photon counting type detector.
前記生成部は、前記参照情報を用いることで、前記蓄積結果に対して線形のデジタル信号を出力する、請求項1に記載の光子計数型検出器。 The photon counting type detector according to claim 1, wherein the generation unit outputs a linear digital signal with respect to the accumulation result by using the reference information. 前記X線検出素子は複数の光電変換部を有し、
前記生成部は、前記複数の光電変換部からの出力値の入力を受け付け、入力値の合計値に対応した前記デジタル信号を前記参照情報に基づいて生成する、請求項2に記載の光子計数型検出器。
The X-ray detection element has a plurality of photoelectric conversion units and has a plurality of photoelectric conversion units.
The photon counting type according to claim 2, wherein the generation unit receives inputs of output values from the plurality of photoelectric conversion units and generates the digital signal corresponding to the total value of the input values based on the reference information. Detector.
前記生成部は、前記参照情報を用いることで、前記蓄積結果に対して非線形のデジタル信号を出力する、請求項1に記載の光子計数型検出器。 The photon counting type detector according to claim 1, wherein the generation unit outputs a non-linear digital signal with respect to the accumulation result by using the reference information. 前記参照情報は、前記蓄積結果に対する所定の補正値を示す、請求項4に記載の光子計数型検出器。 The photon counting type detector according to claim 4, wherein the reference information indicates a predetermined correction value for the accumulation result. 前記参照情報は、前記蓄積結果に応じたエネルギー帯を示す、請求項4に記載の光子計数型検出器。 The photon counting type detector according to claim 4, wherein the reference information indicates an energy band according to the accumulation result. 前記生成部は、マスクROM(Read Only Memory)で構成される、請求項1に記載の光子計数型検出器。 The photon counting type detector according to claim 1, wherein the generation unit is composed of a mask ROM (Read Only Memory). 前記生成部は、磁気メモリで構成される、請求項1に記載の光子計数型検出器。 The photon counting type detector according to claim 1, wherein the generation unit is composed of a magnetic memory. 前記参照情報は、外部装置からのアクセスによって設定可能である、請求項8に記載の光子計数型検出器。 The photon counting type detector according to claim 8, wherein the reference information can be set by accessing from an external device. 温度センサを更に備え、
前記外部装置は、温度センサにより測定された温度に応じて、前記参照情報をリアルタイムに書き換える、請求項9に記載の光子計数型検出器。
Equipped with a temperature sensor
The photon counting type detector according to claim 9, wherein the external device rewrites the reference information in real time according to the temperature measured by the temperature sensor.
前記生成部は、複数の参照情報を記憶し、
前記外部装置は、温度センサにより測定された温度に応じて、前記複数の参照情報のうちいずれか一つを選択する、請求項10に記載の光子計数型検出器。
The generator stores a plurality of reference information and stores a plurality of reference information.
The photon counting type detector according to claim 10, wherein the external device selects any one of the plurality of reference information according to the temperature measured by the temperature sensor.
各コンデンサに蓄積された電気信号を所定のタイミングで消去させる制御信号を前記各コンデンサに出力する制御部を更に備え、
前記各コンデンサに蓄積された電気信号を消去させるための各スイッチは、前記制御部から出力された前記制御信号に基づいて制御される、請求項1に記載の光子計数型検出器。
Further, a control unit for outputting a control signal for erasing the electric signal accumulated in each capacitor at a predetermined timing to each capacitor is provided.
The photon counting type detector according to claim 1, wherein each switch for erasing the electric signal stored in each capacitor is controlled based on the control signal output from the control unit.
前記制御部は、放射線遮断区域内に設けられる、請求項12に記載の光子計数型検出器。 The photon counting type detector according to claim 12, wherein the control unit is provided in a radiation blocking area. 前記制御部は、所定期間を空けて前記蓄積された電気信号を消去するものであり、
前記所定期間は、間接変換型のX線検出素子に設けられるシンチレータの発光期間に基づいて設定される、請求項12に記載の光子計数型検出器。
The control unit erases the accumulated electric signal after a predetermined period of time.
The photon counting type detector according to claim 12, wherein the predetermined period is set based on a light emitting period of a scintillator provided in the indirect conversion type X-ray detection element.
前記所定期間は、シンチレータの発光が半減する時間より長い、請求項14に記載の光子計数型検出器。 The photon counting type detector according to claim 14, wherein the predetermined period is longer than the time during which the light emission of the scintillator is halved. 前記各X線検出素子は複数の光電変換部を有する間接変換型のX線検出素子である、請求項1に記載の光子計数型検出器。 The photon counting type detector according to claim 1, wherein each X-ray detection element is an indirect conversion type X-ray detection element having a plurality of photoelectric conversion units. 前記コンデンサは、各光電変換部に対して複数設けられ、所定期間内にコンデンサを切り替えて電気信号を蓄積する、請求項16に記載の光子計数型検出器。 The photon counting type detector according to claim 16, wherein a plurality of the capacitors are provided for each photoelectric conversion unit, and the capacitors are switched within a predetermined period to accumulate an electric signal. 各コンデンサに蓄積された電気信号を消去させるための各スイッチは、他のスイッチと直列に接続され、前記制御部から出力された前記制御信号に基づいて、他のスイッチと同期して各コンデンサが蓄積した電気信号を消去させる、請求項12に記載の光子計数型検出器。 Each switch for erasing the electric signal accumulated in each capacitor is connected in series with another switch, and each capacitor synchronizes with the other switch based on the control signal output from the control unit. The photon counting type detector according to claim 12, which erases an accumulated electric signal. 前記生成部は、所定数のコンデンサ毎に設けられ、所定数のコンデンサ毎の蓄積結果と前記参照情報とを用いてデジタル信号を生成する、請求項1に記載の光子計数型検出器。 The photon counting type detector according to claim 1, wherein the generation unit is provided for each of a predetermined number of capacitors, and generates a digital signal by using the accumulation result of each of a predetermined number of capacitors and the reference information. 前記生成部は、
所定数のコンデンサ毎に設けられ、所定数のコンデンサ毎の蓄積結果と第1の参照情報とを用いて第1のデジタル信号を生成する第1の生成部と、
前記第1の生成部によって生成された第1のデジタル信号と第2の参照情報とを用いて第2のデジタル信号を生成し、生成した第2のデジタル信号を前記デジタル信号とする第2の生成部とを有する、請求項1に記載の光子計数型検出器。
The generator
A first generator, which is provided for each predetermined number of capacitors and generates a first digital signal using the accumulation result of each predetermined number of capacitors and the first reference information,
A second digital signal is generated by using the first digital signal generated by the first generation unit and the second reference information, and the generated second digital signal is used as the digital signal. The photon counting type detector according to claim 1, further comprising a generator.
X線を検出して電気信号を生成する複数のX線検出素子と、
各X線検出素子に対して設けられ、当該各X線検出素子において生成された電気信号を蓄積するコンデンサと、
数の前記コンデンサにおける前記電気信号の蓄積結果と、予め記憶された参照情報とを用いて、デジタル信号を生成する生成部と、
を備える光子計数型検出器と、
前記各X線検出素子のそれぞれから前記デジタル信号を収集する収集部と、
前記収集部により収集されたデジタル信号を用いて画像を再構成する再構成部と、
を備え
前記各X線検出素子と前記生成部との間には、積分器が設けられない、X線CT装置。
Multiple X-ray detectors that detect X-rays and generate electrical signals,
A capacitor provided for each X-ray detection element and accumulating an electric signal generated by each X-ray detection element,
By using the accumulated result of the electrical signal in the capacitor of the multiple, with a previously stored reference information, and a generator for generating a digital signal,
Photon counting type detector equipped with
A collecting unit that collects the digital signal from each of the X-ray detection elements,
A reconstruction unit that reconstructs an image using the digital signal collected by the collection unit, and a reconstruction unit.
Equipped with a,
An X-ray CT apparatus in which an integrator is not provided between each X-ray detection element and the generation unit.
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