JPWO2005102172A1

JPWO2005102172A1 - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JPWO2005102172A1
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Inventors: 康隆昆野; 宮崎　靖; 宮崎　　靖
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Filing date: 2005-01-17
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Abstract

Ｘ線ＣＴ装置において、予め計測され、アフターグロウの特性を表すＸ線検出器の応答特性のデータを記憶させた第１の記憶手段と、前記Ｘ線検出器の出力データに対して前記応答特性のデータを用い、補正手段にて補正された過去のプロジェクションの出力データを記憶させた第２の記憶手段とを有し、かつ、前記補正手段が、前記第１の記憶手段に記憶された前記応答特性のデータと、前記第２の記憶手段に記憶され、複数のプロジェクションにおいて過去にわたる複数の前記出力データとを用いて、今回のプロジェクションの出力データに対する前記アフターグロウによる過去のプロジェクションからの信号の流入の影響および未来のプロジェクションに対する信号の流出の影響を補正するアフターグロウ補正手段を具備することを特徴とする。

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。

現在、Ｘ線ＣＴ装置の検出器として、感度が高く、検出器の小型化が可能な固体検出器が主流となりつつある。その構造は、Ｘ線を光に変えるシンチレータと光を電気信号に変えるフォトダイオードが一体となったＸ線検出素子が複数配置され、この電気信号を読み出す読み出し回路を有する。固体検出器ではＸ線をシンチレータで光に変える際に生じる残光や読み出し回路の読み残しなどにより、前のプロジェクションで撮影した像が次以降のプロジェクションで撮影した投影データに残る現象（アフターグロウ）が生じる。

Ｘ線を照射したとき、アフターグロウがない場合はその直後のプロジェクション（現在のプロジェクション）の投影データにて、Ｘ線によって生じる信号を全て得ることができる。しかし、アフターグロウがある場合、Ｘ線照射直後のプロジェクションのみで全ての信号が読み出されず、その後の複数のプロジェクションにわたって信号の一部が出力される。従って、これらのプロジェクションでは、本来現在のプロジェクションで読み出される信号に加え、過去のプロジェクションからの信号が流入し、偽像を生じる。このような投影データでの偽像は、再構成像において画質の劣化や時間分解能の低下の原因となる。

このアフターグロウは、複数の異なる成分からなる。これはシンチレータにて発光が生じるとき、Ｘ線のエネルギーをシンチレータで失って発光に至る複数の物理過程によって異なる時定数で蛍光が生じため、更に読み出し回路による信号読み残しなどの要因があるためである。そのため一般的に、アフターグロウは複数の時定数を持った成分の和となる。

この複数成分のアフターグロウを除去する補正方法に関して、いくつかの方法が提示されている。その一つの方法として、Ｘ線検出器の応答特性と補正を行った出力データとの重畳積分から求めたアフターグロウ量を差分して、過去のプロジェクションからのアフターグロウによる影響を補正する方法が、特開平６−３４３６２９号公報において提案されている。

特開平６−３４３６２９号公報

現在のプロジェクションに対するアフターグロウの影響には、過去のプロジェクションの読み残しによる信号の流入と、今回のプロジェクションで読み残しによる未来のプロジェクションへの信号の流出がある。

従って、過去のプロジェクションからの信号の流入分のみでなく未来のプロジェクションへの信号の流出分も含めて補正することで、現在のプロジェクションの真の信号を高精度に再現し、アフターグロウによって再構成像に生じる位置分解能の低下やアーチファクトの発生による画質の劣化を防ぐことが課題となる。

そこで、本発明の目的は、検出器のアフターグロウに起因する画像のアーチファクトの低減、除去、および時間分解能の低下防止を、補正によって高精度に行うことが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のＸ線ＣＴ装置は、以下に示す特徴を有する。

（１）Ｘ線を被写体に照射するＸ線源と、プロジェクションのタイミング毎に、前記被写体を透過した前記Ｘ線を電気信号に変換する複数のＸ線検出素子から成るＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の出力に対して補正処理を行う補正手段と、前記補正処理の出力に対して再構成演算処理を行う演算処理手段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、予め計測され、アフターグロウの特性を表す前記Ｘ線検出器の応答特性のデータを記憶させた第１の記憶手段と、前記Ｘ線検出器の出力データに対して前記応答特性のデータを用い、前記補正手段にて補正された過去のプロジェクションの出力データを記憶させた第２の記憶手段とを有し、かつ、前記補正手段が、前記第１の記憶手段に記憶された前記応答特性のデータと、前記第２の記憶手段に記憶され、複数のプロジェクションにおいて過去にわたる複数の前記出力データとを用いて、今回のプロジェクションの出力データに対する前記アフターグロウによる過去のプロジェクションからの信号の流入の影響および未来のプロジェクションに対する信号の流出の影響を補正するアフターグロウ補正手段を有することを特徴とする。

（２）Ｘ線を被写体に照射するＸ線源と、プロジェクションのタイミング毎に、前記被写体を透過した前記Ｘ線を電気信号に変換する複数のＸ線検出素子から成るＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の出力に対して補正処理を行う補正手段と、前記補正処理の出力に対して再構成演算処理を行う演算処理手段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、予め計測され、アフターグロウの特性を表す前記Ｘ線検出器の応答特性のデータを記憶させた第１の記憶手段と、前記Ｘ線検出器の出力データに対して前記応答特性のデータを用い、前記補正手段にて補正された過去のプロジェクションの出力データを記憶させた第２の記憶手段とを有し、かつ、前記補正手段が、前記第１の記憶手段に記憶された前記応答特性のデータと、前記第２の記憶手段に記憶された前記過去のプロジェクションの出力データとを用いて、今回のプロジェクションの出力データに対する前記アフターグロウによる過去のプロジェクションからの信号の流入の影響および未来のプロジェクションに対する信号の流出の影響を、所定の演算式に基づき補正する前記アフターグロウ補正手段を有し、前記所定の演算式が、照射された前記Ｘ線が前記Ｘ線検出器に入射してからｊプロジェクション後のアフターグロウ成分の割合をＬａｇ（ｊ）、前記Ｘ線が前記Ｘ線検出器に入射した後、アフターグロウ成分の補正を行う過去のプロジェクション数をｍ、前記Ｘ線が前記Ｘ線検出器に入射した後、アフターグロウ成分の補正を行う未来のプロジェクション数をｎ、前記Ｘ線が前記Ｘ線検出器に入射してＮプロジェクション後に取得された出力データをＩ（Ｎ）、Ｎプロジェクション後に取得された出力データＩ（Ｎ）に対して前記補正手段が前記アフターグロウの補正を行った後の出力データをＩ’（Ｎ）としたとき、

の式で表わされることを特徴とする。

このようなＸ線ＣＴ装置により、過去のプロジェクションからの信号の流入の影響と未来のプロジェクションへの信号の流出分の影響を補正することで現在のプロジェクションの真の信号を高精度に再現し、アフターグロウによって再構成像に生じる位置分解能の低下やアーチファクトの発生による画質の劣化を防ぐことが可能となる。

（３）前記（２）のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線検出器の応答特性が、時定数と成分比からなる複数のアフターグロウ成分の和で表わされ、前記アフターグロウ成分の補正を行う前記過去のプロジェクション数ｍ、および／または前記Ｘ線が前記Ｘ線検出器に入射した後、前記アフターグロウ成分の補正を行う前記未来のプロジェクション数ｎが前記アフターグロウ成分によって異なることを特徴とする。

これによってアフターグロウ補正処理における計算量の低減が可能となる。

（４）Ｘ線を被写体に照射するＸ線源と、プロジェクションのタイミング毎に、前記被写体を透過した前記Ｘ線を電気信号に変換する複数のＸ線検出素子から成るＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の出力に対して補正処理を行う補正手段と、前記補正処理の出力に対して再構成演算処理を行う演算処理手段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、予め決定され、複数成分からなるアフターグロウの時定数と成分比の値を記憶させた第１の記憶手段と、前記Ｘ線検出器の出力データに対して複数の前記アフターグロウの時定数と成分比の値を用い、前記補正手段にて補正された過去のプロジェクションの出力データを記憶させた第２の記憶手段とを有し、かつ、前記補正手段が、前記第１の記憶手段に記憶された前記アフターグロウの時定数と成分比の値と前記第２の記憶手段に記憶された前記過去のプロジェクションの出力データとを用いて、今回のプロジェクションの出力データに対する前記アフターグロウによる過去のプロジェクションからの信号の流入の影響および未来のプロジェクションに対する信号の流出の影響を、所定の演算式に基づき補正するアフターグロウ補正手段を有し、前記所定の演算式が、プロジェクションの時間間隔をΔＴ、アフターグロウの成分数をＭ、アフターグロウの成分i（i＝１、２、…、Ｍ）のアフターグロウの時定数をτ_i、成分比をＡ_i、前記Ｘ線が前記Ｘ線検出器に入射した後、前記成分iのアフターグロウの補正を行う過去のプロジェクション数をｍ_i、前記Ｘ線が前記Ｘ線検出器に入射した後、前記成分iのアフターグロウの補正を行う未来のプロジェクション数をｎ_i、前記Ｘ線が前記Ｘ線検出器に入射してＮプロジェクション後に取得された出力データをＩ（Ｎ）、Ｎプロジェクション後に取得された出力データＩ（Ｎ）に対して前記補正手段が前記アフターグロウの補正を行った後の出力データをＩ’（Ｎ）としたとき、

の式で表わされることを特徴とする。

これによって、第１の記憶手段で記憶する応答特性のデータ量の低減、及びアフターグロウ補正処理の計算量の低減が可能となる。

（５）前記（１）、（２）又は（４）のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線をプロジェクションの間の時間だけインパルス的に照射、または複数のプロジェクションの間の時間だけステップ的に照射してアフターグロウの特性を表す前記Ｘ線検出器の応答特性のデータを予め計測するアフターグロウ評価モードと、前記アフターグロウ評価モードを選択する機能を具備することを特徴とする。

これによってＸ線検出器の応答特性であるアフターグロウを取得することができる。

本発明によれば、検出器のアフターグロウに起因する画像のアーチファクトの低減、除去及び時間分解能の低下防止を、補正によって高精度に行うことが可能なＸ線ＣＴ装置を実現することができる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳述する。

（実施例１）
以下、図１から図５を用いて、本発明の第１の実施例について説明する。

図２は、アフターグロウ補正手段を含む、本発明のＸ線ＣＴ装置の一実施例を示す図である。図３は、図２のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線検出器の一構成例を説明する図である。図４は、図２のＸ線ＣＴ装置における中央処理手段の一構成例を説明する図である。図１は、図４に示した補正手段にて行われるアフターグロウ補正処理の方法の一例を説明する図である。図５は、図１に示した検出器の応答特性のデータ３１３から求めたアフターグロウ成分の割合Ｌａｇ（ｊ）（ｊ：Ｘ線照射後のプロジェクション数）を説明する図である。

図２に示すように、Ｘ線ＣＴ装置の基本構成として、Ｘ線を照射するＸ線管１００、Ｘ線を検出して電気信号に変換するＸ線検出器１０４、Ｘ線検出器１０４からの投影データを収集する信号収集手段１１８、信号収集手段１１８からの信号（投影データ）を記憶し画像処理を行う中央処理手段１０５、画像処理の結果を表示する表示手段１０６、撮影開始やパラメータの設定、入力を行う入力手段１１９、Ｘ線管１００とＸ線検出器１０４を制御する制御手段１１７から成る。なお、図中、１０７は体軸方向（スライス方向）を示し、１０８は回転体１０１の回転方向（チャネル方向）を示す。

図２を用いて、撮影の手順を説明する。入力手段１１９から撮影開始の入力が行われると、Ｘ線源１００から寝台天板１０３に載置された被写体１０２に向けてＸ線が照射される。このＸ線は被写体１０２を透過したＸ線検出器１０４にて電気信号に変換される。この電気信号は信号収集回路１１８にてアナログ−デジタル変換（ＡＤ変換）が行われて投影データとなる。この撮影は、Ｘ線管１００とＸ線検出器１０４とが搭載された回転体１０１を回転して被写体に対するＸ線の照射角度を変化させてプロジェクション毎に繰り返し行われ、３６０度分の投影データを取得する。このプロジェクション毎の投影データの撮影は、例えば０.４度ごとに行う。この際に制御回路１１７は、回転体１０１の回転とＸ線検出器１０４の読み出しを制御する。この投影データは中央収集回路１０５にて画像補正処理や再構成演算が実施される。その結果が表示手段１０６にて表示される。

図３を用いて、本発明のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線検出器１０４の一構成例を説明する。図３に示すＸ線検出器１０４は円弧状に複数並べられ、図２に示すように、Ｘ線管１００と対抗して配置される。図３に示すＸ線検出器１０４は、Ｘ線を光に変換するシンチレータ素子１１２と、光を電気信号に変換するフォトダイオードが複数形成されているフォトダイオード基板（光電変換基板）１１１と、電気信号を出力する電極パッド１２０とそのための配線を有する配線基板１１３から構成される。シンチレータ素子１１２とフォトダイオード基板１１１とは光学的に透明な接着剤３１０で接着されてＸ線検出素子を成し、これらはフォトダイオード基板１１１に支持されている。ここで、図３に示すＸ線検出器１０４のＸ線検出素子の数は説明を簡単にするためであり、本発明を限定するものではない。

Ｘ線検出器１０４にＸ線が入射した場合を、図３を用いて説明する。入射したＸ線はシンチレータ素子１１２にて光に変換される。シンチレータ素子１１２は、セパレータ１３０によって分割されている。このシンチレータ素子１１２毎に対応して、光を電気信号に変換するフォトダイオードがフォトダイオード基板１１１上に設けられている。このフォトダイオードとシンチレータ素子１１２とによってＸ線検出素子を構成する。フォトダイオードにて光から変換された電気信号は、Ｘ線検出素子毎に出力される。フォトダイオードの電極は電極パッド１２０と電気的に接続されている。この電極パッド１２０から、Ｘ線によって発生した電気信号は、図２に示す信号収集手段１１８に読み出される。この電気信号が全Ｘ線検出素子分集められて投影データを形成する。この投影データは、ある時間間隔（ΔＴ）で行われて複数枚の投影データが順次取得される。そのＮ番目をＮプロジェクション目の投影データと呼ぶことにする。

この読み出しの際、Ｘ線によって発生する信号は、全てがＸ線照射直後のプロジェクションで読み出されるとは限らない。アフターグロウにより、他のプロジェクションへの信号の流出がある。例えば、(Ｎ−１)プロジェクション目の投影データの直前に照射された信号の一部は、Ｎプロジェクション目の投影データ以降に読み出される。その原因は、Ｘ線がシンチレータで光に変換される際の遅延（残光）や回路的な読み残しである。このようなアフターグロウは、Ｎプロジェクション目以降の投影データに残像を生じさせ、再構成像ではアーチファクトを生じさせる原因となる。更に、Ｎプロジェクション目の信号の一部はＮプロジェクション目で読み出されないため、Ｎプロジェクション目の信号は真の信号に比べて不足する。(Ｎ＋１)プロジェクション目以後の出力データでアフターグロウを補正するとき、Ｎプロジェクション目のアフターグロウ補正後の出力データと検出素子の応答特性から、Ｎプロジェクション目の信号が（Ｎ＋１）プロジェクション目以降へ流入する分を推定して補正するが、アフターグロウ補正後の出力データが真の信号と異なるとアフターグロウ補正の精度が低下する。

図４を用いて、図２に示す中央処理手段１０５における処理の一例を説明する。中央処理手段１０５では、検出器特性記憶手段３０３にて事前に撮影した検出器の特性が記憶され、補正後データ記憶手段３００では補正手段３０１にて補正されたデータを記憶する。信号収集手段１１８から中央処理手段１０５に入力された投影データは、これらに記憶されたデータを用いて補正手段３０１にて画像補正処理が行われる。このとき行われる処理は、例えば、Ｘ線検出器１０４の暗電流分の出力を除くオフセット補正、Ｘ線検出器１０４のアフターグロウの影響を補正するアフターグロウ補正、照射されるＸ線の分布やＸ線検出器１０４の感度のばらつきを補正する感度補正などである。次に、投影データは、再構成手段３０２にてコンボルーション（畳み込み）やバックプロジェクション（逆投影）の処理を加えて被写体のＸ線吸収係数分布の断面像を再構成する。この断面像が、表示手段１０６にて表示される。

図１は、図４に示した補正手段３０１にて行われるアフターグロウ補正の方法の一例を示す図である。Ｎプロジェクション目の投影データに対してアフターグロウ補正を実施する場合を説明する。

補正手段３０１ではまず、検出器特性記憶手段３０３に記憶された検出器の応答特性のデータ３１３と、補正後データ記憶手段３００に記憶された過去のプロジェクションのアフターグロウ補正後の投影データ３２０から、Ｎプロジェクション目に流入する過去のプロジェクションのアフターグロウ量データ３１２を作成する。ここで、図１ではアフターグロウ量データ３１２は、Ｎプロジェクション目へ流入するアフターグロウ量が再構成像に無視できない影響を与える範囲がＮプロジェクション目のｍプロジェクション前からの場合であり、（Ｎ−ｍ）から（Ｎ−１）プロジェクション分の過去のアフターグロウ量データ３１２を算出する。このプロジェクション数ｍは、事前に決定される。この過去のプロジェクションのアフターグロウ量データ３１２を、信号収集手段１１８において収集されたＮプロジェクション目のアフターグロウ補正前の投影データ３１４から差分することにより、Ｎプロジェクション目のアフターグロウ補正後（過去分）の投影データ３１７を求める。このようにして、過去のプロジェクションからＮプロジェクション目に流入するアフターグロウを補正することができる。

次に、アフターグロウ補正後（過去分）の投影データ３１７と検出器の応答特性のデータ３１３から未来のプロジェクションのアフターグロウ量データ３１１を算出する。ｎはアフターグロウ量が再構成像に無視できない影響を与える未来のプロジェクション数でありこの値は事前に決定される。ここでこのｎの値はｍと同一とは限らない。例えば、アフターグロウが長い成分を持つとき、Ｎプロジェクション目へ過去から影響のあるプロジェクションは最大で１プロジェクション目から（Ｎ−１）プロジェクション目の（Ｎ−１）プロジェクションであるが、未来への影響はこれ以上のプロジェクション数である場合がある。また、未来のプロジェクションへの影響は、実際に未来に読み出しが行われないプロジェクションまでありうるため、ｎは最大で無限大の場合がありうる。この算出した量をＮプロジェクション目のアフターグロウ補正後（過去分）の投影データ３１７へ加えることでＮプロジェクション目のアフターグロウ補正後の投影データ３１５を求める。このようにして、アフターグロウによりＮプロジェクション目より未来へ読み残した信号を求めることができる。

以上の処理により、アフターグロウ補正された投影データ３１５は、再構成手段３０２へ出力される。

この過去のプロジェクション目からの流入分の補正と、未来のプロジェクションへの流出分の補正は、例えば、（数式１）によって実現できる。すなわち、検出器の応答特性のデータ３１３から求めたｊプロジェクション後のアフターグロウ成分の割合をＬａｇ（ｊ）、Ｎプロジェクション目に取得された出力データ３１４をＩ（Ｎ）、出力データＩ（Ｎ）に対してアフターグロウの補正を行った後の出力データ３１５をＩ’（Ｎ）としたとき、過去のプロジェクションの影響は、（数式１）の分子第２項のように書ける。

すなわち、（数式１）の分子に示す量、

は、過去のプロジェクションの影響を補正したＮプロジェクションの出力データ３１７となる。

未来のプロジェクションへの読み残し分は、Ｎプロジェクション後のｎプロジェクションだけ残ると考えると、その影響分は、真の信号、すなわちアフターグロウの補正を行った後の出力データ３１５をＩ’（Ｎ）の

倍の量となる。従って、未来のプロジェクションへの読み残し分を考慮すると、真の信号は、（数式１）の分子を

倍した値となる。よって、（数式１）に示す計算によって、過去のプロジェクション目からの流入分の補正と、未来のプロジェクションへの流出分の補正を実現することができる。

図５は、図１に示した検出器の応答特性のデータ３１３から求めたアフターグロウ成分の割合Ｌａｇ（ｊ）（ｊ:Ｘ線照射後のプロジェクション数）を説明するための説明図である。本実施例のＸ線ＣＴ装置は検出器の応答特性のデータ３１３を取得するためのアフターグロウ評価モードを有する。このモードを選択したとき、Ｘ線がインパルス的に短時間照射され、図５に示すような出力値Ｉ（ｊ）の変化がプロジェクション毎に取得され、検出器特性記憶手段３０３に記憶される。ここで、黒丸２００がプロジェクションで得られた出力値である。Ｌａｇ（ｊ）は、このデータを用いて（数式２）より求める。

このような構成により、検出器のアフターグロウに起因する画像のアーチファクトの低減、除去及び時間分解能の低下防止を、補正によって高精度に行うことが可能なＸ線ＣＴ装置を実現できる。

本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、複数成分のアフターグロウを有するＸ線検出器を搭載したＸ線ＣＴ装置に有効である。例えば、Ｘ線を直接的に電気信号に変換するＸ線検出器を搭載したＸ線ＣＴ装置に実施されることも可能である。

（実施例２）
本発明の第２の実施例は、第１の実施例におけるアフターグロウを時定数と成分比からなる複数の成分の和として推定し、この複数の時定数と成分比を、検出器の応答特性３１３として検出器特性記憶手段３０３に記憶するＸ線ＣＴ装置である。以下、図６から図９を用いて、本発明の第２の実施例について説明する。

図６は、図４に示した補正手段にて行われるアフターグロウ補正の処理方法の別の例を説明する図である。図７は、アフターグロウの時定数と成分比の決定方法の一例を説明する図である。図８は、図７にて計測および記憶を行うステップ応答特性と推定を行うインパルス応答特性を説明する図である。図９は、本発明の効果を説明するための実画像を示す。

図６に示すように、検出器特性記憶手段３０３には検出器の応答特性のデータ３１３として、アフターグロウ成分iの時定数τ_iと成分比Ａ_iとがＸ線検出素子毎に記憶されている。ここでアフターグロウはＭ個の成分からなり（i＝１、２、…、Ｍ）、時定数τ_iと成分比Ａ_iはＭ成分だけ保存される。

補正手段３０１では、検出器特性記憶手段３０３に保存された時定数τ_iと成分比Ａ_iとを用い、アフターグロウの成分毎に過去のプロジェクションのアフターグロウ量のデータ３１２を求める。このとき、時定数によってそれぞれのアフターグロウの成分が影響するプロジェクションが異なるため、過去のプロジェクションから流入するプロジェクションの範囲ｍをアフターグロウの成分i毎に決める（以降、この成分毎に決められたｍをｍ_iと記す）。同様に、未来のプロジェクションへ流出する範囲ｎをアフターグロウの成分i毎に決め（以降、この成分毎に決められたｎをｎ_iと記す）、未来のプロジェクションのアフターグロウ量のデータ３１１もアフターグロウの成分毎に決定する。ここで、このｍ_iとｎ_iは同一とは限らない。

このような過去のプロジェクションからの流入分の補正と、未来のプロジェクションへの流出分の補正は、例えば、（数式３）によって実現できる。（数式３）において、ΔＴはプロジェクション間隔の時間であり、この処理はＸ線検出素子毎に行う。

このように求めたアフターグロウの成分毎の過去と未来のアフターグロウ量のデータ３１２、３１１を用いて投影データ３１４にアフターグロウ補正を実施し、補正後のデータ３１５を再構成手段３０２の出力する。

図７を用いて、アフターグロウの時定数τ_iと成分比Ａ_i（i＝１、…、Ｍ）の決定方法の一例を説明する。決定は、アフターグロウ評価モードにて実施する。手順としては、まずアフターグロウ評価モードの選択３４９を行い、一般の撮影を行えない状況とする。次にステップ応答特性Ｆ(ｊ)の計測３５０を行う。この計測３５０では被写体は設けず、Ｘ線を一定時間だけ照射して検出器の出力の相対強度の分布を得る。ｊはプロジェクション番号を表す。次に検出器特性記憶手段３０３へステップ応答特性Ｆ(ｊ)の記憶３５１を行う。

このステップ応答特性Ｆ(ｊ)は、図８(a)のような出力となる。この図８(a)は、１プロジェクションからＶプロジェクションまでＸ線を照射したときに計測されるステップ応答特性Ｆ(ｊ)である。このステップ応答特性Ｆ(ｊ)は、図８(ｂ)に示すようなＶプロジェクション目のみＸ線を照射したときに得られるステップ応答特性ｆ(ｊ)が、図８(ｃ)に示すように１プロジェクション目からＶプロジェクション目に生じた分だけ畳み込み積分された量となる。

図７に示すように、ステップ応答特性の計測３５０によって得られたＦ(ｊ)は、補正後データ記憶手段３００に記憶される。次に、このＦ(ｊ)を用いてインパルス応答特性ｆ(ｊ)の推定３５２を行う。この推定３５２では、例えば、（数式４）に示すようなアフターグロウの各成分の和で示すインパルス応答関数ｆ’(ｊ)を、１プロジェクションからＶプロジェクション分だけ畳み込み積分して得たフィッティング関数Ｆ’(ｊ)を、測定で得られたステップ関数Ｆ(ｊ)へフィッティングを行うことで、アフターグロウの時定数τ_iと成分比Ａ_i（i＝１、…、Ｍ）を推定する。

ここで、Ｖは１でも１より大でもよい。Ｖが１のときは、Ｘ線がインパルス的に照射されたときであり、フィッティング関数Ｆ’(ｊ)はインパルス応答関数ｆ’(ｊ)と同一になる。
このフィッティングには、例えば最小２乗法を用いる。次に、補正後データ記憶手段３００へ推定したパラメータをアフターグロウの時定数τ_iと成分比Ａ_i（i＝１、…、Ｍ）の記憶３５３を行う。

このようなアフターグロウの時定数τ_iと成分比Ａ_iの推定は、Ｘ線検出素子毎に行われる。このとき時定数τ_iと成分比Ａ_iのみならず、プロジェクション数ｍ_i及びｎ_i、アフターグロウの成分数iもＸ線検出素子毎に異なる値を取り得る。

図９は、実際にＸ線ＣＴ装置にて撮影して得た断面像である。被写体には水の入った直径３０５ｍｍの円筒のファントムを用いた。図９（ａ）はアフターグロウの補正を行わないときの断面像であり、図９（ｂ）は補正を行ったときの断面像である。図９（ｂ）で行ったアフターグロウの補正では、５つのアフターグロウの成分（Ｍ＝５）を仮定してアフターグロウの時定数τ_iと成分比Ａ_i を画素毎に決定して用いた。ｍ_i及びｎ_iには、それぞれのアフターグロウ成分が入力信号に対して１億分の１になるのに必要なプロジェクション数を用いた。ただし、ｍ_iは撮影したプロジェクションの範囲を超えない。

図９（ａ）に示すアフターグロウの補正を行わないときでは、リング状のアーチファクトが発生していたのに対して、図９（ｂ）に示すアフターグロウの補正を行ったときでは、これが低減しており、本発明によるアーチファクト低減の効果を確認できる。

第２の実施例のＸ線ＣＴ装置は、第１の実施例のＸ線ＣＴ装置と比較して、アフターグロウが長い時定数の成分を含む場合でも、検出器特性記憶手段３０３の記憶する検出器の応答特性のデータ３１３の量が小さくて済むこと、フィッティングを行うことでアフターグロウ成分の割合Ｌａｇ（i）を精度良く決定することができること、各アフターグロウ成分で過去のプロジェクションから流入するプロジェクションの範囲ｍ_iおよび未来のプロジェクションへ流出するプロジェクションの範囲ｎ_iを決定できるため、計算量の低減と処理の高速化が可能なことなどのメリットがある。

また、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲でさまざまに変形して実施することが可能である。更に、上述した実施例にはさまざまな段階が含まれており、開示される複数の構成要素における適宜な組み合わせによりさまざまな実施の形態が抽出され得る。例えば、上述した実施例に示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除される構成としてもよい。

以上詳述したように、本発明によれば、過去のプロジェクションからの信号の流入分のみでなく未来のプロジェクションへの信号の流出分も含めて補正することで、現在のプロジェクションの真の信号を高精度に再現し、アフターグロウによって再構成像に生じる位置分解能の低下やアーチファクトの発生による画質の劣化を防ぐことを可能にするＸ線ＣＴ装置を実現できる。

Ｘ線検出器のアフターグロウに起因する画像のアーチファクトの低減、除去及び時間分解能の低下防止を、補正によって高精度に行うことが可能なＸ線ＣＴ装置を実現するものであり、医療分野等に適用してその利用可能性大である。

本発明の第１の実施例による補正手段にて行なわれるアフターグロウ補正処理の方法の一例を説明する図である。（実施例１）アフターグロウ補正手段を含む、本発明のＸ線ＣＴ装置の一実施例を示す図である。（実施例１）図２に示すＸ線検出器の一構成例を説明する図。（実施例１）図２に示す中央処理手段における処理の一例を説明する図。（実施例１）図１に示した検出器の応答特性のデータから求めたアフターグロウ成分の割合Ｌａｇ（ｊ）（ｊ:Ｘ線照射後のプロジェクション数）を説明する図。（実施例１）本発明の第２の実施例による補正手段にて行なわれるアフターグロウ補正処理の方法の一例を説明する図。（実施例２）本発明の第２の実施例におけるアフターグロウの時定数と成分比の決定方法の一例を説明する図。（実施例２）図７における計測及び記憶を行うステップ応答特性と推定を行うインパルス応答特性を説明する図。（実施例２）（ａ）はアフターグロウの補正を行わないときの断面像、（ｂ）は本発明によるアフターグロウの補正を行ったときの断面像を示す図。

符号の説明

１００…Ｘ線源、１０１…回転体、１０２…被写体、１０３…寝台天板、１０４…Ｘ線検出器、１０５…中央処理装置、１０６…表示装置、１０７…体軸方向、１０８…回転方向、１１１…光電変換基板、１１２…シンチレータ素子、１１３…配線基板、１１７…制御回路、１１８…信号収集手段、１１９…入力手段、１２０…電極パッド、１３０…セパレータ、２００…黒丸、３００…補正後データ記憶手段、３０１…補正手段、３０２…再構成手段、３０３…検出器特性記憶手段、３１０…接着剤、３１１…未来のプロジェクションのアフターグロウ量データ、３１２…過去のプロジェクションのアフターグロウ量データ、３１３…検出器の応答特性のデータ、３１４…Ｎプロジェクション目のアフターグロウ補正前の投影データ、３１５…Ｎプロジェクション目アフターグロウ補正後の投影データ、３１７…Ｎプロジェクション目アフターグロウ補正後（過去分）の投影データ、３２０…過去のプロジェクションのアフターグロウ補正後の投影データ、３４９…アフターグロウ評価モードの選択、３５０…ステップ応答特性Ｆ(ｊ)の測定、３５１…ステップ応答特性Ｆ(ｊ)の記憶、３５２…インパルス応答特性f(ｊ)の推定、３５３…アフターグロウのとき時定数τ_iと成分比Ａ_i(ｉ＝１、…、Ｍ)の記憶。

Claims

Ｘ線を被写体に照射するＸ線源と、プロジェクションのタイミング毎に、前記被写体を透過した前記Ｘ線を電気信号に変換する複数のＸ線検出素子から成るＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の出力に対して補正処理を行う補正手段と、前記補正処理の出力に対して再構成演算処理を行う演算処理手段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、予め計測され、アフターグロウの特性を表す前記Ｘ線検出器の応答特性のデータを記憶させた第１の記憶手段と、前記Ｘ線検出器の出力データに対して前記応答特性のデータを用い、前記補正手段にて補正された過去のプロジェクションの出力データを記憶させた第２の記憶手段とを有し、かつ、前記補正手段が、前記第１の記憶手段に記憶された前記応答特性のデータと、前記第２の記憶手段に記憶され、複数のプロジェクションにおいて過去にわたる複数の前記出力データとを用いて、今回のプロジェクションの出力データに対する前記アフターグロウによる過去のプロジェクションからの信号の流入の影響および未来のプロジェクションに対する信号の流出の影響を補正するアフターグロウ補正手段を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
Ｘ線を被写体に照射するＸ線源と、プロジェクションのタイミング毎に、前記被写体を透過した前記Ｘ線を電気信号に変換する複数のＸ線検出素子から成るＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の出力に対して補正処理を行う補正手段と、前記補正処理の出力に対して再構成演算処理を行う演算処理手段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、予め計測され、アフターグロウの特性を表す前記Ｘ線検出器の応答特性のデータを記憶させた第１の記憶手段と、前記Ｘ線検出器の出力データに対して前記応答特性のデータを用い、前記補正手段にて補正された過去のプロジェクションの出力データを記憶させた第２の記憶手段とを有し、かつ、前記補正手段が、前記第１の記憶手段に記憶された前記応答特性のデータと、前記第２の記憶手段に記憶された前記過去のプロジェクションの出力データとを用いて、今回のプロジェクションの出力データに対する前記アフターグロウによる過去のプロジェクションからの信号の流入の影響および未来のプロジェクションに対する信号の流出の影響を、所定の演算式に基づき補正する前記アフターグロウ補正手段を有し、前記所定の演算式が、照射された前記Ｘ線が前記Ｘ線検出器に入射してからｊプロジェクション後のアフターグロウ成分の割合をＬａｇ（ｊ）、前記Ｘ線が前記Ｘ線検出器に入射した後、アフターグロウ成分の補正を行う過去のプロジェクション数をｍ、前記Ｘ線が前記Ｘ線検出器に入射した後、アフターグロウ成分の補正を行う未来のプロジェクション数をｎ、前記Ｘ線が前記Ｘ線検出器に入射してＮプロジェクション後に取得された出力データをＩ（Ｎ）、Ｎプロジェクション後に取得された出力データＩ（Ｎ）に対して前記補正手段が前記アフターグロウの補正を行った後の出力データをＩ’（Ｎ）としたとき、

の式で表わされることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線検出器の応答特性が、時定数と成分比からなる複数のアフターグロウ成分の和で表わされ、前記アフターグロウ成分の補正を行う前記過去のプロジェクション数ｍ、および／または前記Ｘ線が前記Ｘ線検出器に入射した後、前記アフターグロウ成分の補正を行う前記未来のプロジェクション数ｎが前記アフターグロウ成分によって異なることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
Ｘ線を被写体に照射するＸ線源と、プロジェクションのタイミング毎に、前記被写体を透過した前記Ｘ線を電気信号に変換する複数のＸ線検出素子から成るＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の出力に対して補正処理を行う補正手段と、前記補正処理の出力に対して再構成演算処理を行う演算処理手段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、予め決定され、複数成分からなるアフターグロウの時定数と成分比の値を記憶させた第１の記憶手段と、前記Ｘ線検出器の出力データに対して複数の前記アフターグロウの時定数と成分比の値を用い、前記補正手段にて補正された過去のプロジェクションの出力データを記憶させた第２の記憶手段とを有し、かつ、前記補正手段が、前記第１の記憶手段に記憶された前記アフターグロウの時定数と成分比の値と前記第２の記憶手段に記憶された前記過去のプロジェクションの出力データとを用いて、今回のプロジェクションの出力データに対する前記アフターグロウによる過去のプロジェクションからの信号の流入の影響および未来のプロジェクションに対する信号の流出の影響を、所定の演算式に基づき補正するアフターグロウ補正手段を有し、前記所定の演算式が、プロジェクションの時間間隔をΔＴ、アフターグロウの成分数をＭ、アフターグロウの成分i（i＝１、２、…、Ｍ）のアフターグロウの時定数をτ_i、成分比をＡ_i、前記Ｘ線が前記Ｘ線検出器に入射した後、前記成分iのアフターグロウの補正を行う過去のプロジェクション数をｍ_i、前記Ｘ線が前記Ｘ線検出器に入射した後、前記成分iのアフターグロウの補正を行う未来のプロジェクション数をｎ_i、前記Ｘ線が前記Ｘ線検出器に入射してＮプロジェクション後に取得された出力データをＩ（Ｎ）、Ｎプロジェクション後に取得された出力データＩ（Ｎ）に対して前記補正手段が前記アフターグロウの補正を行った後の出力データをＩ’（Ｎ）としたとき、

の式で表わされることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１、２又は４に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線をプロジェクションの間の時間だけインパルス的に照射、または複数のプロジェクションの間の時間だけステップ的に照射してアフターグロウの特性を表す前記Ｘ線検出器の応答特性のデータを予め計測するアフターグロウ評価モードと、前記アフターグロウ評価モードを選択する機能を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。