(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を透過したＸ線を検出する検出器と、
所定のエネルギー帯毎に、前記検出器によって検出されたＸ線に由来する光子のうち当該所定のエネルギー帯に含まれるエネルギーを有する光子を計数するデータ収集部と、
前記被検体を撮影する撮影条件に応じて、注目対象の物質を示す光子が有するエネルギーを含むエネルギー帯よりも非注目対象の物質を示す光子が有するエネルギーを含むエネルギー帯を広くするように前記データ収集部を制御する収集制御部と、
前記収集制御部によって制御されたデータ収集部による計数結果を用いて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する画像再構成部と、
前記被検体を撮影する撮影態様に対応付けて、光子を計数するエネルギー帯のパターンを記憶する計数パターン記憶部を備え、
前記収集制御部は、
前記被検体を撮影する撮影条件に対応するエネルギー帯のパターンを前記計数パターン記憶部から取得し、取得したエネルギー帯のパターンに基づいて光子を計数するように前記データ収集部を制御する
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
被検体を透過したＸ線を検出する検出器と、
所定のエネルギー帯毎に、前記検出器によって検出されたＸ線に由来する光子のうち当該所定のエネルギー帯に含まれるエネルギーを有する光子を計数するデータ収集部と、
前記被検体を撮影する撮影条件に応じて、注目対象の物質を示す光子が有するエネルギーを含むエネルギー帯よりも非注目対象の物質を示す光子が有するエネルギーを含むエネルギー帯を広くするように前記データ収集部を制御する収集制御部と、
前記収集制御部によって制御されたデータ収集部による計数結果を用いて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する画像再構成部と、
計数対象の全エネルギー帯を細分化した小エネルギー帯毎に、前記データ収集部による各小エネルギー帯の計数結果を補正するための補正データを記憶する補正データ記憶部とを備え、
前記画像再構成部は、
前記データ収集部によって光子が計数されたエネルギー帯に含まれる小エネルギー帯に対応する補正データを前記補正データ記憶部から取得し、取得した補正データを用いて、当該エネルギー帯における光子の計数結果を補正する
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記データ収集部は、
計数対象の全エネルギー帯を細分化した小エネルギー帯毎に光子を計数した後に、前記収集制御部によって制御された後のエネルギー帯である指定エネルギー帯における光子の計数結果として、当該指定エネルギー帯に含まれる小エネルギー帯における光子の計数結果の総和を算出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記データ収集部は、
前記収集制御部によって指定されたエネルギー帯である指定エネルギー帯毎に光子を計数する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
被検体を透過したＸ線を検出する検出器と、
所定のエネルギー帯毎に、前記検出器によって検出されたＸ線に由来する光子のうち当該所定のエネルギー帯に含まれるエネルギーを有する光子を計数するデータ収集部と、
注目物質となる第１の物質を示す光子が有するエネルギーを含むエネルギー帯よりも、前記第１の物質とは異なる第２の物質を示す光子が有するエネルギーを含むエネルギー帯が広いよう設計された、前記光子を計数するエネルギー帯の計数パターンを記憶する計数パターン記憶部と、
前記被検体を撮影する撮影条件を入力する入力部と、
前記入力部によって入力された撮影条件に基づいて前記計数パターンを前記計数パターン記憶部から取得し、前記取得された計数パターンに基づいて光子を計数する収集制御部と、
前記収集制御部によって制御されたデータ収集部による計数結果を用いて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する画像再構成部と
を有するＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
被検体を透過したＸ線を検出する検出器と、
所定のエネルギー帯毎に、前記検出器によって検出されたＸ線に由来する光子のうち当該所定のエネルギー帯に含まれるエネルギーを有する光子を計測するデータ収集部と、
前記所定のエネルギー帯毎に、前記データ収集部による計数の結果を補正するための補正データを記憶する補正データ記憶部と、
前記所定のエネルギー帯毎に計数された計数結果を前記補正データに基づいて補正する補正部と、
前記補正された所定のエネルギー帯ごとの計数結果に基づいて、注目対象となる第１の物質を示す光子が有するエネルギーを含むエネルギー帯の計数結果と、前記第１の物質と異なる第２の物質が示す光子が有するエネルギーを含むエネルギー帯の計数結果を用いて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する画像再構成部と、
を有するＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記第１の物質を示す光子が有するエネルギーを含むエネルギー帯よりも前記第２の物質を示す光子が有するエネルギーを含むエネルギー帯を広くするように前記データ収集部を制御する収集制御部と、
を更に備える請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フォトンカウンティング方式の検出器を用いたＸ線ＣＴ（Computed  Tomography）装置の開発が進められている。従来のＸ線ＣＴ装置で用いられている積分型の検出器と異なり、フォトンカウンティング方式の検出器は、被検体を透過したＸ線に由来するフォトン（Photon：光子）を所定のエネルギー帯毎に計数する。このようなＸ線ＣＴ装置は、フォトンの計数結果に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８０９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、フォトンのデータ計数量を減少させることができるＸ線ＣＴ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態のＸ線ＣＴ装置は、検出器と、データ収集部と、収集制御部と、画像再構成部と、計数パターン記憶部とを備える。検出器は、被検体を透過したＸ線を検出する。データ収集部は、所定のエネルギー帯毎に、前記検出器によって検出されたＸ線に由来する光子のうち当該所定のエネルギー帯に含まれるエネルギーを有する光子を計数する。収集制御部は、前記被検体を撮影する撮影条件に応じて、注目対象の物質を示す光子が有するエネルギーを含むエネルギー帯よりも非注目対象の物質を示す光子が有するエネルギーを含むエネルギー帯を広くするように前記データ収集部を制御する。画像再構成部は、前記収集制御部によって制御されたデータ収集部による計数結果を用いて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。計数パターン記憶部は、前記被検体を撮影する撮影態様に対応付けて、光子を計数するエネルギー帯のパターンを記憶する。ここで、収集制御部は、前記被検体を撮影する撮影条件に対応するエネルギー帯のパターンを前記計数パターン記憶部から取得し、取得したエネルギー帯のパターンに基づいて光子を計数するように前記データ収集部を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】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ブロック図である。
【図２】図２は、フォトンの計数結果の一例を示す図である。
【図３】図３は、フォトンの計数結果の一例を示す図である。
【図４】図４は、フォトンの計数結果の一例を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置による処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、フォトンの計数結果の一例を示す図である。
【図８】図８は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の要部構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、Ｘ線管から被検体にＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線を検出器により検出することで、被検体Ｐ内における組織形態情報を示すＸ線ＣＴ画像の再構成を行う。ただし、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、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線に由来するフォトンの数を計数することでＸ線ＣＴ画像を再構成する。
【０００８】
図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成例を示すブロック図である。高電圧発生部１１は、Ｘ線管１２に高電圧を供給する装置である。Ｘ線管１２は、高電圧発生部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、後述する回転フレーム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。すなわち、高電圧発生部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。
【０００９】
Ｘ線検出器１３は、複数の検出素子を有し、かかる検出素子によってＸ線管１２から発生して被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。これらの検出素子は、例えば、シンチレータアレイ、ＰＤ（Photo  Diode）アレイ、回路基板等である。シンチレータアレイは、チャンネル方向及びスライス方向に配列された複数のシンチレータブロックを有し、Ｘ線を受けて蛍光を発生させる。ＰＤアレイは、複数のフォトダイオードを有し、シンチレータアレイにより発生した蛍光を電気信号に変換する。回路基板は、ＰＤアレイにより変換された電気信号を取り込んでデータ収集部１４に出力する。
【００１０】
データ収集部１４は、後述するスキャン制御部３３による制御に従って、Ｘ線検出器１３によって検出されたＸ線に由来するフォトンを計数する。具体的には、データ収集部１４には、例えば、アンプ（amplifier）、ＡＤＣ（Analog  to  Digital  Converter）等が含まれる。これらの１組のアンプ及びＡＤＣは、電化読み出し回路として動作し、Ｘ線検出器１３が有する検出素子毎に設けられる。アンプは、Ｘ線検出器１３によって検出されたＸ線の信号を波形整形するとともに増幅する。ＡＤＣは、アンプによって増幅された信号をＡＤ変換するとともに、所定のエネルギー帯毎に、かかるエネルギー帯の範囲に含まれるエネルギーを有するフォトンをコンパレータ等によって計数する。すなわち、データ収集部１４は、波高弁別回路として動作する。
【００１１】
そして、データ収集部１４は、フォトンを検出した検出時間、検出位置（Ｘ線検出器１３が有する検出素子の位置）及びエネルギー帯毎のフォトン数を計数情報として、Ｘ線管１２の位相（管位相）毎に収集し、収集した計数情報を後述するデータ記憶部３４に送信する。なお、データ収集部１４によるフォトン計数処理については後述する。
【００１２】
なお、以下では、データ収集部１４がアンプ及びＡＤＣ等の回路によってフォトンを計数する例を示すが、データ収集部１４は、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）により構成される計数器を有してもよい。すなわち、データ収集部１４は、Ｘ線検出器１３によって検出されたＸ線をフォトンに直接変換することで、Ｘ線に由来するフォトンを計数する直接変換型の半導体検出器を有してもよい。
【００１３】
回転フレーム１５は、Ｘ線管１２とＸ線検出器１３とを被検体Ｐを挟んで対向するように支持し、後述する架台駆動部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。架台駆動部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Ｘ線検出器１３とを旋回させる。
【００１４】
寝台装置２０は、被検体Ｐを載せる装置である。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。天板２２は、被検体Ｐが載置される板である。
【００１５】
コンソール装置３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置１の操作を受け付けるとともに、架台装置１０によって収集された投影データから計数情報を用いてスキャノグラムを生成したり、Ｘ線ＣＴ画像を再構成したりする装置である。
【００１６】
入力装置３１は、Ｘ線ＣＴ装置１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などを有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、システム制御部３８に転送する。例えば、入力装置３１は、操作者から撮影モードを設定する旨の操作を受け付ける。撮影モードの例としては、造影剤が投与された被検体Ｐの撮影（以下、「造影剤撮影」と表記する）や、骨や肺や心臓等の被検体Ｐ内の部位を指定した撮影（以下、「部位指定撮影」と表記する）等が挙げられる。
【００１７】
表示装置３２は、操作者によって参照されるモニタであり、システム制御部３８による制御のもと、Ｘ線ＣＴ画像を操作者に表示したり、入力装置３１を介して操作者から各種指示や各種設定などを受け付けるためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示したりする。
【００１８】
スキャン制御部３３は、後述するシステム制御部３８に従って、高電圧発生部１１、データ収集部１４、架台駆動部１６、寝台駆動装置２１の動作を制御することで、架台装置１０における計数情報の収集処理を制御する。
【００１９】
データ記憶部３４は、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、フラッシュメモリ（flash  memory）などの半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクなどであり、データ収集部１４によって収集された計数情報であるエネルギー帯毎のフォトン数を記憶する。なお、データ収集部１４とデータ記憶部３４とは、非接触において通信可能なデータ伝送路によって接続される。例えば、データ収集部１４とデータ記憶部３４とは、ＬＥＤや、レーザを用いた光通信ユニットや、電荷結合方式を用いた通信ユニット等の非接触なデータ伝送路によって接続される。
【００２０】
画像再構成部３５は、データ記憶部３４に記憶されている計数情報に対して、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などの補正処理を行うことで、Ｘ線ＣＴ画像再構成用の投影データを生成する。そして、画像再構成部３５は、生成した投影データを逆投影処理（例えば、ＦＢＰ（Filtered  Back  Projection）法による逆投影処理）することでＸ線ＣＴ画像を再構成し、再構成したＸ線ＣＴ画像を画像記憶部３６に格納する。
【００２１】
なお、ここでは、図示することを省略したが、Ｘ線ＣＴ装置１は、データ収集部１４とデータ記憶部３４との間に前処理部を有してもよい。かかる前処理部は、データ収集部１４から非接触なデータ伝送路を介して受信した計数情報に対して、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などの補正処理を行うことで、投影データを生成し、生成した投影データをデータ記憶部３４に格納する。かかる場合には、画像再構成部３５は、データ記憶部３４に記憶されている投影データを逆投影処理することでＸ線ＣＴ画像を再構成する。
【００２２】
画像記憶部３６は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクなどであり、画像再構成部３５によって再構成されたＸ線ＣＴ画像を記憶する。画像処理部３７は、画像記憶部３６に記憶されているＸ線ＣＴ画像に対して、アーチファクトの補正処理や操作者の指示に基づく画像処理などの後処理を行い、後処理後のＸ線ＣＴ画像を画像記憶部３６に格納する。
【００２３】
システム制御部３８は、架台装置１０、寝台装置２０およびコンソール装置３０の動作を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置１の全体制御を行う。具体的には、システム制御部３８は、スキャン制御部３３を制御することで、架台装置１０から計数情報を受信する。また、システム制御部３８は、画像再構成部３５や画像処理部３７を制御することで、コンソール装置３０における画像処理を制御する。また、システム制御部３８は、画像記憶部３６が記憶するＸ線ＣＴ画像を、表示装置３２に表示するように制御する。なお、システム制御部３８は、例えば、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）などの集積回路、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）などの電子回路である。
【００２４】
以上、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、上述した構成の下、フォトンカウンティング方式のＸ線検出器１３及びデータ収集部１４を用いて被検体Ｐを透過したＸ線に由来するフォトンを計数することでＸ線ＣＴ画像を再構成する。さらに、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、システム制御部３８による制御によって、データ収集部１４からデータ記憶部３４に送信されるデータ量を減少させるとともに、操作者が所望するＸ線ＣＴ画像を再構成することを可能にする。
【００２５】
この点について、図２〜図４を用いて説明する。図２〜図４の縦軸は、データ収集部１４によって計数されるフォトンの計数結果を示し、図２〜図４の横軸は、データ収集部１４によってフォトンが計数されるエネルギー帯の一例を示す。なお、図２〜図４では、Ｘ線検出器１３内の１個の検出素子によって検出されるＸ線に由来するフォトンの計数結果を示す。
【００２６】
図２に示した例において、データ収集部１４は、計数対象のエネルギー帯を７個のエネルギー帯Ｂ１０〜Ｂ１６に等分割し、各エネルギー帯においてフォトン数を計数する。例えば、データ収集部１４は、エネルギー帯Ｂ１０に含まれるエネルギーを有するフォトンを計数し、同様に、エネルギー帯Ｂ１１〜Ｂ１６についても各々のエネルギー帯に含まれるエネルギーを有するフォトンを計数する。
【００２７】
ここで、Ｘ線ＣＴ装置１の操作者（観察者）は、撮影モードによって観察したい対象が異なる場合がある。例えば、操作者は、撮影モードとして造影剤撮影を設定した場合には、造影剤に含まれるヨウ素と他の物質とが区別されて描出されているＸ線ＣＴ画像の観察を望むことが考えられる。これは、操作者は、一般に、造影剤によって強調される部位の観察を望むからである。つまり、撮影モードが造影剤撮影である場合には、操作者にとって注目対象の物質はヨウ素であり、他のカルシウム等は注目対象の物質であるといえる。しかし、ヨウ素とカルシウム（骨や血管内の石灰）等とは、Ｘ線の透過率が近い。このため、図２に示した例において、ヨウ素とカルシウムは、同一のエネルギー帯（例えば、エネルギー帯Ｂ１３等）に属する場合がある。かかる場合に、Ｘ線ＣＴ装置１は、ヨウ素とカルシウムとが区別されて描出されているＸ線ＣＴ画像を再構成することが困難となるので、操作者が所望するＸ線ＣＴ画像を提供することが困難となる。
【００２８】
また、操作者は、造影剤撮影を設定した場合に限らず、骨を撮影対象とする部位指定撮影を設定した場合には、骨と他の物質とが区別されて描出されているＸ線ＣＴ画像の観察を望むことが考えられる。この場合においても、骨と他の物質とが同一のエネルギー帯に属する場合には、Ｘ線ＣＴ装置１は、操作者が所望するＸ線ＣＴ画像を提供することが困難となる。
【００２９】
これに対して、データ収集部１４は、図３に示した例のように、計数対象のエネルギー帯を細かく分割した上で各エネルギー帯についてフォトンを計数することが考えられる。図３に示した例では、データ収集部１４は、計数対象のエネルギー帯を１０個のエネルギー帯Ｂ２０〜Ｂ２９に分割する。図３に示した例の場合、ヨウ素とカルシウムのように透過率が近い物質であっても、それぞれの物質を示すフォトンは、細分化された複数のエネルギー帯のうち異なるエネルギー帯に属することが期待できる。例えば、ヨウ素がエネルギー帯Ｂ２４に属し、カルシウム等の物質がエネルギー帯Ｂ２５に属すること等が期待できる。これにより、Ｘ線ＣＴ装置１は、操作者が所望するＸ線ＣＴ画像（例えば、ヨウ素とカルシウムとが区別されて描出されているＸ線ＣＴ画像）を提供することが可能となる。
【００３０】
しかし、図３に示した例では、フォトンが計数されるエネルギー帯の数が増大するので、データ収集部１４からデータ記憶部３４に伝送されるデータ量も増大することとなる。具体的には、図３に示した例では、データ収集部１４からデータ記憶部３４に伝送されるデータ量が、図２に示した例と比較して「１．４倍」以上になる。上記の通り、データ収集部１４とデータ記憶部３４とは非接触なデータ伝送路によって接続されているので、データ量の増大は、データ収集部１４からデータ記憶部３４への伝送遅延や、データ記憶部３４の記憶容量圧迫や、再構成処理の負荷増大等を招くことから、被検体ＰをスキャンしてからＸ線ＣＴ画像が再構成されるまで時間に遅延を発生させることとなる。
【００３１】
そこで、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、図４の上段に示した例のように細分化したエネルギー帯Ｂ２０〜Ｂ２９においてフォトン数を計数した後に、図４の下段に示した例のようにいくつかのエネルギー帯のフォトン数を集約する。このとき、Ｘ線ＣＴ装置１は、操作者によって入力される撮影モードに応じて、フォトン数を集約するエネルギー帯を決定する。具体的には、Ｘ線ＣＴ装置１は、操作者によって設定された撮影モードに応じて、他の物質と区別することが望ましい物質を示すフォトンについては、細分化された狭いエネルギー帯において計数したフォトン数を計数結果とし、他の物質と区別する必要性が低い物質を示すフォトンについては、細分化された各エネルギー帯において計数したフォトン数の総和を計数結果とする。
【００３２】
例えば、図４に示した例において、操作者によって撮影モード「造影剤撮影」が設定されたものとする。また、造影剤撮影において他の物質と区別することが望ましいヨウ素等を示すフォトンのエネルギーは、概ね図４の上段に示したエネルギー帯Ｂ２４及びＢ２７に含まれるものとする。言い換えれば、撮影モード「造影剤撮影」においては、エネルギー帯Ｂ２０〜Ｂ２３、Ｂ２５、Ｂ２６、Ｂ２８及びＢ２９に含まれるエネルギーを有するフォトンが示す物質は、他の物質と区別する必要性が低いものとする。
【００３３】
かかる場合に、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、例えば、エネルギー帯Ｂ２１〜Ｂ２３に対応するエネルギー帯Ｂ３１におけるフォトン数として、エネルギー帯Ｂ２１〜Ｂ２３のフォトン数の総和を算出する。同様に、Ｘ線ＣＴ装置１は、エネルギー帯Ｂ３３（エネルギー帯Ｂ２５及びＢ２６に対応）におけるフォトン数として、エネルギー帯Ｂ２５及びＢ２６のフォトン数の総和を算出し、エネルギー帯Ｂ３５（エネルギー帯Ｂ２８及びＢ２９に対応）におけるフォトン数として、エネルギー帯Ｂ２８及びＢ２９のフォトン数の総和を算出する。また、Ｘ線ＣＴ装置１は、エネルギー帯Ｂ３０のフォトン数については、細分化されたエネルギー帯Ｂ２０において計数したフォトン数とし、同様に、エネルギー帯Ｂ３２のフォトン数については、エネルギー帯Ｂ２４において計数したフォトン数とし、エネルギー帯Ｂ３４のフォトン数については、エネルギー帯Ｂ２７のフォトン数とする。
【００３４】
これにより、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、ヨウ素と他の物質とが区別されて描出されるＸ線ＣＴ画像を再構成することができるので、操作者が所望するＸ線ＣＴ画像を提供することができる。さらに、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、図４の下段に示した例のように、フォトン数が計数されるエネルギー帯の数が図３に示した例よりも少ないので、データ収集部１４からデータ記憶部３４に伝送されるデータ量を減少させることができる。具体的には、データ収集部１４がデータ記憶部３４に伝送する１つのエネルギー帯におけるデータサイズ（ビット数）は固定である。すなわち、１つのエネルギー帯におけるデータは一定であるので、データ収集部１４からデータ記憶部３４に伝送されるデータ量は、エネルギー帯の数によって決まる。第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、伝送対象のエネルギー帯の数を減少させるので、データ収集部１４からデータ記憶部３４に伝送されるデータ量を減少させることができる。図４の下段に示した例では、データ量が、図３に示した例と比較して「０．６倍（６割）」になる。このため、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、データの伝送遅延や、データ記憶部３４の記憶容量圧迫や、再構成処理の負荷増大等を防止できるので、被検体ＰをスキャンしてからＸ線ＣＴ画像が再構成されるまで時間を高速化することができる。
【００３５】
なお、図４に示した例では、Ｘ線ＣＴ装置１が、１０分割したエネルギー帯においてフォトンを計数し、計数したフォトン数を集約することで６個のエネルギー帯に対応する計数結果を収集する例を示した。しかし、Ｘ線ＣＴ装置１は、１０分割以外の数で分割したエネルギー帯においてフォトンを計数してもよいし、フォトン数を集約することで６個以外の数のエネルギー帯におけるフォトンの計数結果を収集してもよい。
【００３６】
図５は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の要部構成例を示すブロック図である。計数パターン記憶部４１は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクなどであり、操作者によって設定され得る撮影モードと、フォトン数の計数時に分割するエネルギー帯のパターンである計数パターンとを対応付けて記憶する。図４の下段に示した例の場合、計数パターン記憶部４１は、撮影モード「造影剤撮影」に対応付けて、エネルギー帯Ｂ３０〜Ｂ３５のそれぞれのエネルギー最小値とエネルギー最大値（すなわち、エネルギーの幅）を計数パターンとして記憶する。
【００３７】
システム制御部３８に含まれる計数パターン特定部３８ａは、データ収集部１４によってフォトンが計数される際における計数パターン（エネルギー帯の区切り）を特定する。具体的には、計数パターン特定部３８ａは、操作者によって入力装置３１を介して撮影モードが設定された場合に、かかる撮影モードに対応する計数パターンを計数パターン記憶部４１から取得する。例えば、計数パターン特定部３８ａは、操作者によって撮影モード「造影剤撮影」が設定された場合には、図４の下段に例示したエネルギー帯Ｂ３０〜Ｂ３５を示す計数パターンを計数パターン記憶部４１から取得する。
【００３８】
システム制御部３８に含まれる収集制御部３８ｂは、被検体Ｐを撮影する撮影条件に応じて、注目対象の物質を示す光子が有するエネルギーを含むエネルギー帯よりも非注目対象の物質を示す光子が有するエネルギーを含むエネルギー帯を広くするようにデータ収集部１４を制御する。具体的には、収集制御部３８ｂは、計数パターン特定部３８ａによって特定された計数パターンによってフォトンを計数するようにデータ収集部１４を制御する。例えば、計数パターン特定部３８ａが、図４の下段に例示したエネルギー帯Ｂ３０〜Ｂ３５を計数パターンとして特定したものとする。かかる場合に、収集制御部３８ｂは、エネルギー帯Ｂ３０〜Ｂ３５においてフォトンを計数するように、スキャン制御部３３を介してデータ収集部１４を制御する。
【００３９】
データ収集部１４は、計数対象のエネルギー帯を所定の数に細分化したエネルギー帯毎にフォトンを計数した後に、収集制御部３８ｂによって指定されたエネルギー帯の単位でフォトン数を集約する。例えば、データ収集部１４は、図４の上段に示した例のように、１０分割に細分化されたエネルギー帯においてフォトンを計数した後に、図４の下段に示した例のように、各フォトン数を集約することで６個のエネルギー帯におけるフォトン数を計数結果として収集する。なお、エネルギー帯を細分化する数（１０分割等）は、予めシステムで決められているものとする。
【００４０】
図６は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１による処理手順を示すフローチャートである。図６に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、入力装置３１を介して撮影開始操作を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、Ｘ線ＣＴ装置１は、撮影開始操作を受け付けていない場合には（ステップＳ１０１で「Ｎｏ」）、撮影開始操作を受け付けるまで待機する。
【００４１】
一方、撮影開始操作を受け付けた場合には（ステップＳ１０１で「Ｙｅｓ」）、システム制御部３８は、以下の処理を行う。なお、このとき、システム制御部３８は、操作者から撮影モードの設定を受け付ける。
【００４２】
具体的には、システム制御部３８の計数パターン特定部３８ａは、計数パターン記憶部４１を参照することにより、操作者によって設定された撮影モードに対応する計数パターンを特定する（ステップＳ１０２）。続いて、収集制御部３８ｂは、計数パターン特定部３８ａによって特定された計数パターンによってフォトン数を計数するようにデータ収集部１４を制御する（ステップＳ１０３）。
【００４３】
収集制御部３８ｂによって制御されるデータ収集部１４は、細分化されたエネルギー帯毎にフォトン数を計数する（ステップＳ１０４）。なお、データ収集部１４は、Ｘ線検出器１３が有する各検出素子において、細分化されたエネルギー帯毎にフォトン数を計数する。そして、データ収集部１４は、収集制御部３８ｂによって指示される計数パターンに従って、細分化された各エネルギー帯におけるフォトン数を集約する（ステップＳ１０５）。そして、データ収集部１４は、集約毎のフォトン数を計数結果としてデータ記憶部３４に送信する。これにより、データ記憶部３４に記憶されている計数結果を用いて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する（ステップＳ１０６）。
【００４４】
上述したように、第１の実施形態によれば、データ収集部１４からデータ記憶部３４に送信されるデータ量を減少させるとともに、操作者が所望するＸ線ＣＴ画像を再構成することができる。
【００４５】
なお、上記第１の実施形態では、データ収集部１４が、細分化されたエネルギー帯（例えば、エネルギー帯Ｂ２０〜Ｂ２９）毎にフォトンを計数した後に計数結果を集約する例を示した。しかし、データ収集部１４は、細分化されたエネルギー帯毎にフォトンを計数するのではなく、収集制御部３８ｂによって制御された後のエネルギー帯毎にフォトンを計数してもよい。例えば、データ収集部１４は、図４の下段に示したエネルギー帯Ｂ３０〜Ｂ３５においてフォトンを計数するように制御されている場合には、図４の上段に示したエネルギー帯Ｂ２０〜Ｂ２９についてフォトンを計数するのではなく、エネルギー帯Ｂ３０〜Ｂ３５において直接フォトンを計数してもよい。
【００４６】
これにより、データ収集部１４（例えば、ＡＤＣ）によるフォトンの計数処理にかかる負荷を低減することができ、Ｘ線ＣＴ装置１におけるスキャン処理を高速化することができる。具体的には、データ収集部１４がコンパレータ等によってフォトン数を計数する場合、細分化されたエネルギー帯の数が多いほど、フォトンのエネルギーとの比較対象が多くなるので計数処理に時間がかかる。例えば、エネルギー帯が１０分割されている場合には、データ収集部１４は、Ｘ線検出器１３によって検出された各フォトンのエネルギーと比較する値が最大で１０個になる。一方で、データ収集部１４は、上記例のように、６個のエネルギー帯Ｂ３０〜Ｂ３５についてフォトンを計数する場合には、最大で６個の値と各フォトンのエネルギーとを比較することになるので、計数処理時間を短縮することができる。
【００４７】
また、上記第１の実施形態におけるデータ収集部１４は、細分化されたエネルギー帯において計数したフォトン数の全てをデータ記憶部３４に送信しなくてもよい。具体的には、データ収集部１４は、図７の下段に示した例のように、細分化されたエネルギー帯において計数したフォトン数の一部をデータ記憶部３４に送信してもよい。図７に示した例では、データ収集部１４は、エネルギー帯Ｂ２０〜Ｂ２９においてフォトンを計数し、エネルギー帯Ｂ２４におけるフォトン数をエネルギー帯Ｂ３２の計数結果とし、エネルギー帯Ｂ２７におけるフォトン数をエネルギー帯Ｂ３４の計数結果とし、エネルギー帯Ｂ２５及びＢ２６におけるフォトン数の総和をエネルギー帯Ｂ３３の計数結果として、エネルギー帯Ｂ３２〜Ｂ３４におけるフォトン数をデータ記憶部３４に送信する。これにより、Ｘ線ＣＴ装置１は、データ収集部１４からデータ記憶部３４に伝送されるデータ量をより減少させることができる。
【００４８】
なお、図７に示した例において、データ収集部１４は、収集制御部３８ｂによってエネルギー帯Ｂ３２〜Ｂ３４におけるフォトン数を計数するように制御されものとする。また、図７に示した例において、データ収集部１４は、エネルギー帯Ｂ２０〜Ｂ２９においてフォトンを計数するのではなく、上記例と同様に、エネルギー帯Ｂ３２〜Ｂ３４におけるフォトンを直接計数してもよい。これにより、データ収集部１４は、データ記憶部３４に送信する必要のないフォトン数を計数しないので、計数処理時間をより短縮することができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の要部構成例を示すブロック図である。補正データ記憶部４２は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクなどであり、画像再構成部３５によってオフセット補正等が行われる際に用いられる補正データを記憶する。具体的には、補正データ記憶部４２は、Ｘ線ＣＴ装置１によってファントム（水等）が撮影されることにより得られる補正データを記憶する。被検体Ｐがファントムである場合には、データ収集部１４によって収集される計数情報の理想値が既知であるので、かかる既知の理想値と、データ収集部１４によって実際に収集された計数情報とを比較することにより、Ｘ線検出器１３やデータ収集部１４等の個体差により発生する誤差を補正するための補正データを得ることができる。
【００５０】
ここで、補正データ記憶部４２に記憶される補正データを取得する場合には、データ収集部１４は、図４の上段に示した例のように、エネルギー帯を細分化した状態でフォトンを計数する。具体的には、データ収集部１４は、細分化するエネルギー帯の幅がシステムで予め決められている場合に、かかる幅で細分化されたエネルギー帯毎に計数処理を行う。これにより、Ｘ線ＣＴ装置１は、データ収集部１４によって各エネルギー帯において計数されたフォトン数と、既知の理想的な各エネルギー帯のフォトン数とを比較することにより、各エネルギー帯の補正データを得ることができる。補正データ記憶部４２は、このようにして得られたエネルギー帯毎の補正データを記憶する。例えば、補正データ記憶部４２は、Ｘ線検出器１３の検出素子毎に、各エネルギー帯の補正データを記憶する。図４の上段に示した例の場合には、補正データ記憶部４２は、エネルギー帯Ｂ２０〜Ｂ２９に対応する補正データを記憶することとなる。
【００５１】
そして、画像再構成部３５は、補正データ記憶部４２に記憶されている補正データを用いて、オフセット補正等の各種補正処理を行う。補正データ記憶部４２には細分化されたエネルギー帯毎の補正データが記憶されているので、画像再構成部３５は、データ収集部１４によってフォトン数がどのように集約されても、補正処理を行うことができる。例えば、補正データ記憶部４２が、エネルギー帯Ｂ２０〜Ｂ２９のそれぞれに対応する補正データＲ２０〜Ｒ２９を記憶しているものとする。このとき、画像再構成部３５は、エネルギー帯Ｂ２１〜Ｂ２３のフォトン数が集約されている場合、かかるフォトン数を補正する際には、エネルギー帯Ｂ２１〜Ｂ２３に対応する補正データＲ２１〜Ｒ２３を用いる。例えば、画像再構成部３５は、補正データＲ２１〜Ｒ２３の平均値や、補正データＲ２１〜Ｒ２３のそれぞれに重み付け係数を乗算した結果の総和等を用いて、集約されたフォトン数を補正する。
【００５２】
このように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、データ収集部１４からデータ記憶部３４に送信されるデータ量を減少させるとともに、操作者が所望するＸ線ＣＴ画像を再構成することができ、さらに、データ収集部１４によって集約されたフォトン数を補正することができる。
【００５３】
なお、上記第２の実施形態では、補正データ記憶部４２が、細分化されたエネルギー帯毎に補正データを記憶する例を示した。しかし、補正データ記憶部４２は、計数パターン記憶部４１に記憶されている撮影モードに対応付けて、かかる撮影モードに対応する各エネルギー帯の補正データを記憶してもよい。例えば、計数パターン記憶部４１に、撮影モード「造影剤撮影」に対応付けて、図４の下段に例示したエネルギー帯Ｂ３０〜Ｂ３５がエネルギー帯のパターンとして記憶されているものとする。かかる場合に、補正データ記憶部４２は、撮影モード「造影剤撮影」に対応付けて、エネルギー帯Ｂ３０〜Ｂ３５の各々に対応する補正データを記憶してもよい。そして、画像再構成部３５は、操作者によって設定された撮影モードに対応する補正データを補正データ記憶部４２から取得し、取得した補正データを用いて、データ収集部１４によるフォトンの計数結果を補正してもよい。
【００５４】
なお、上記第１及び第２の実施形態では、撮影モードに応じてフォトン数の集約対象となるエネルギー帯が変動する例を示した。しかし、Ｘ線管１２に印加する電圧を高速に切り替えた場合等においても、フォトン数の集約対象となるエネルギー帯が変動することが予測される。かかる場合には、計数パターン記憶部４１は、例えば、Ｘ線管１２に印加する電圧を切り替える速度に対応付けて、計数パターンを記憶してもよい。そして、計数パターン特定部３８ａは、Ｘ線管１２に印加する電圧の切り替え速度に対応する計数パターンを計数パターン記憶部４１から取得し、収集制御部３８ｂは、計数パターン特定部３８ａによって取得された計数パターンによってフォトンの計数処理を行うようにデータ収集部１４を制御してもよい。
【００５５】
また、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、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行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、あるいは、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。
【００５６】
また、上述の実施形態で説明したＸ線ＣＴ画像の再構成方法は、あらかじめ用意された画像再構成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など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。この画像再構成プログラムは、インターネットなど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など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。
【００５７】
以上説明したとおり、第１及び第２の実施形態によれば、フォトンのデータ計数量を減少させることができる。
【００５８】
発明の技術的範囲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。
【符号の説明】
【００５９】
１    Ｘ線ＣＴ装置
１３    Ｘ線検出器
１４    データ収集部
３１    入力装置
３２    表示装置
３３    スキャン制御部
３４    データ記憶部
３５    画像再構成部
３６    画像記憶部
３７    画像処理部
３８    システム制御部
３８ａ  計数パターン特定部
３８ｂ  収集制御部
４１    計数パターン記憶部
４２    補正データ記憶部
【図１】
0005917157.tif 000002
【図２】
0005917157.tif 000003
【図３】
0005917157.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005917157.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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