(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線を検出し、検出したＸ線量に応じたアナログデータを出力するＸ線検出素子を複数備えたＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出素子のそれぞれに対応して設けられ、各Ｘ線検出素子から出力される前記アナログデータをデジタルデータに変換して収集するデータ収集素子を、前記Ｘ線検出素子と同数備えたデータ収集装置と、
前記Ｘ線検出素子とそれに対応する前記データ収集素子との１対の組み合わせからなる計測素子の故障を検出する故障素子検出部と、を備え、
前記故障素子検出部は、前記計測素子毎に、各計測素子のデジタルデータの出力値を含む計測データを用いて、故障判定に用いるための判定計測データを生成し、故障判定の対象となる対象計測素子の周辺に位置する周辺素子の判定計測データに基づいて、前記故障判定に用いる判定基準データを生成し、前記対象計測素子の判定計測データと、前記判定基準データと、の比較結果に基づいて、前記対象計測素子が故障素子であるか否かを判定し、
前記故障素子検出部は、前記Ｘ線検出器の端部にある前記計測素子について、前記周辺素子の計測データに基づいて近似関数を生成し、前記計測素子を挟んで前記周辺素子とは反対側に、前記近似関数に基づく仮想的な出力値を有する素子を外挿により仮想的に設定し、当該外挿により設定した素子の出力値と前記周辺素子の出力値とを用いて前記判定基準データを生成する、
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記故障素子検出部は、前記判定計測データと前記判定基準データとの比較結果が、予め定めた許容変動率を超えると故障素子であると判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記故障素子検出部は、前記Ｘ線を照射して得た計測データに基づく前記判定計測データ及びそれを用いた前記判定基準データの比較結果と、前記Ｘ線を照射しないで得た計測データに基づく前記判定計測データ及びそれを用いた前記判定基準データの比較結果と、を用いて、前記故障素子に含まれる前記Ｘ線検出素子又は前記データ収集素子の何れが故障しているかを判定する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記故障素子検出部は、前記故障素子の判定に先立ち、故障以外の要因による出力値変化を補正する前処理を行う、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記故障素子検出部は、前記前処理として、前記判定計測データに対し、前記Ｘ線検出素子の素子面積に応じた出力値変化の補正を行う、
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線を検出し、検出したＸ線量に応じたアナログデータを出力するＸ線検出素子を複数備えたＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出素子のそれぞれに対応して設けられ、各Ｘ線検出素子から出力される前記アナログデータをデジタルデータに変換して収集するデータ収集素子を、前記Ｘ線検出素子と同数備えたデータ収集装置と、
前記Ｘ線検出素子とそれに対応する前記データ収集素子との１対の組み合わせからなる計測素子の故障を検出する故障素子検出部と、を備え、
前記故障素子検出部は、前記計測素子毎に、各計測素子のデジタルデータの出力値を含む計測データを用いて、故障判定に用いるための判定計測データを生成し、故障判定の対象となる対象計測素子の周辺に位置する周辺素子の判定計測データに基づいて、前記故障判定に用いる判定基準データを生成し、前記対象計測素子の判定計測データと、前記判定基準データと、の比較結果に基づいて、前記対象計測素子が故障素子であるか否かを判定し、
前記Ｘ線検出器は、複数の前記Ｘ線検出素子を含むＸ線検出モジュールを複数配列して構成され、
前記故障素子検出部は、前記故障素子の判定に先立ち、故障以外の要因による出力値変化を補正する前処理として、前記Ｘ線検出モジュールの端部に位置するＸ線検出素子の出力値補正を行う、
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記Ｘ線検出器は、複数の前記Ｘ線検出素子を含むＸ線検出モジュールを複数配列して構成され、
前記故障素子検出部は、前記前処理として、前記Ｘ線検出モジュール単位の判定計測データ及びこれを用いた判定基準データを生成し、当該判定計測データ及びこれを用いた判定基準データを用いて、前記Ｘ線検出モジュール単位で故障か否かを判定する、
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記判定基準データは、前記周辺素子の判定計測データのみを用いて生成する、又は前記周辺素子の判定計測データ及び前記対象計測素子の判定計測データを用いて生成する、
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記判定計測データは、任意の複数ビューにおいて得た計測データを基に生成する、
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に関し、特に多素子型のＸ線検出器やデータ収集装置の故障素子検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置とは、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、被検体を透過したＸ線量を検出しアナログデータとして出力するＸ線検出器と、アナログデータをデジタルデータに変換するデータ収集装置と、を被検体の周囲で回転させることにより得られる複数角度からの計測データを用いて被検体の断層画像を再構成し、再構成された断層画像を表示するものである。Ｘ線ＣＴ装置で表示される画像は、被検体の中の臓器の形状を描写するものであり、画像診断に使用される。
【０００３】
近年のＸ線ＣＴ装置はＸ線検出器の多列化が進み、Ｘ線検出器やデータ収集装置を構成する素子数が増加している。Ｘ線検出器やデータ収集装置を構成する素子の中に、出力がない、または周辺素子と出力が大きく異なる故障素子が存在する場合、適切な補正や処置を行わないまま被検体のＸ線ＣＴ撮影を実行すると、画像アーチファクトの出現、画質劣化、被検体の無効被ばくの原因となりうる。このため、多素子型のＸ線検出器やデータ収集装置では故障素子の個所を早期に発見、特定し、適切な補正や処置を行うことが重要である。
【０００４】
特許文献１には、故障素子を検出するための技術として、予め装置の出荷時や調整時に所定のスキャン条件（管電圧、管電流、スキャン時間などスキャンに関わるパラメータ群）下で収集した“基準データ”と、保守点検時などに基準データ収集時と同じスキャン条件下で収集した“計測データ”と、の２つのデータを比較して故障検出を行うＸ線ＣＴ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２２２７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、“基準データ”とは“故障なしの計測データの１つ”に過ぎず、出荷時や調整時の基準データ収集作業の工程では、まず計測データを収集し、計測データに故障がないことを確認する確認作業を行い、故障がないと確認された“故障なしの計測データ”を“基準データ”として装置に記録する必要があった。確認作業を目視で行う場合、素子の多数化に伴い作業工数の増加が予想され、異常の見落としの危険性があるが、特許文献１では、このような基準データ収集作業に関して配慮がなされてなかった。また特許文献１では基準データ用と計測データ用との２回のデータ収集を行う必要があるため、故障検出に用いることができる機会は、同一のスキャン条件下でデータを収集した場合に制限され、日々の診断に用いるような任意の条件下での故障素子の早期発見・特定に関して配慮がなされてなかった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、出荷時、調整時、保守点検時、Ｘ線検出器の感度特性を補正するための日々のＡｉｒ補正データ収集時、Ｘ線を照射しない場合のオフセットデータ計測時等、任意の段階において、故障素子を検出する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線を検出し、検出したＸ線量に応じたアナログデータを出力するＸ線検出素子を複数備えたＸ線検出器と、前記Ｘ線検出素子のそれぞれに対応して設けられ、各Ｘ線検出素子から出力される前記アナログデータをデジタルデータに変換して収集するデータ収集素子を、前記Ｘ線検出素子と同数備えたデータ収集装置と、前記Ｘ線検出素子とそれに対応する前記データ収集素子との１対の組み合わせからなる計測素子の故障を検出する故障素子検出部と、を備え、前記故障素子検出部は、前記計測素子毎に、各計測素子のデジタルデータの出力値を含む計測データを用いて、故障判定に用いるための判定計測データを生成し、故障判定の対象となる対象計測素子の周辺に位置する周辺素子の判定計測データに基づいて、前記故障判定に用いる判定基準データを生成し、前記対象計測素子の判定計測データと、前記判定基準データと、の比較結果に基づいて、前記対象計測素子が故障素子であるか否かを判定する。さらに、前記故障素子検出部は、前記Ｘ線検出器の端部にある前記計測素子について、前記周辺素子の計測データに基づいて近似関数を生成し、前記計測素子を挟んで前記周辺素子とは反対側に、前記近似関数に基づく仮想的な出力値を有する素子を外挿により仮想的に設定し、当該外挿により設定した素子の出力値と前記周辺素子の出力値とを用いて前記判定基準データを生成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、出荷時、調整時、保守点検時、Ｘ線検出器の感度特性を補正するための日々のＡｉｒ補正データ収集時、Ｘ線を照射しない場合のオフセットデータ計測時等、任意の段階において、故障素子を検出する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の全体構成図
【図２】Ｘ線検出器及びデータ収集装置の全体構成を示す説明図
【図３】第一実施形態に係る故障素子検出処理の流れを示すフローチャート
【図４】外挿素子２０５の出力値算出処理（図３のステップＳ１０２）を示す説明図
【図５】故障判定処理（図３のステップＳ１０４）を示す説明図
【図６】第二実施形態に係る故障素子検出処理の流れを示すフローチャート
【図７】故障箇所判定処理（図６のステップＳ２０４）の流れを示すフローチャート
【図８】第三実施形態に係る故障素子検出処理の全体の流れを示すフローチャート
【図９】前処理（図８のステップＳ４０２）の流れを示すフローチャート
【図１０】素子面積に応じた出力値補正（図９のステップＳ５０１）の流れを示すフローチャート
【図１１】モジュール端素子の出力値補正（図９のステップＳ５０２）の流れを示すフローチャート
【図１２】モジュール端素子補正に用いる判定基準データの算出処理を示す説明図
【図１３】故障モジュールの検出処理（図９のステップＳ５０３）の流れを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。同一機能を有する構成及び同一の処理内容の手順には同一符号を付し、その説明の繰り返しを省略する。
【００１２】
まず、図１に基づいて、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成について説明する。
図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の全体構成図である。
【００１３】
図１に示すＸ線ＣＴ装置１は、スキャンガントリ部１００と操作卓１２０とを備える。
【００１４】
スキャンガントリ部１００は、Ｘ線源であるＸ線管１０１と、回転円盤１０２と、コリメータユニット１０３と、Ｘ線検出器１０６と、データ収集装置１０７と、寝台１０５と、ガントリ制御装置１０８と、寝台制御装置１０９と、Ｘ線制御装置１１０とを備えている。
【００１５】
Ｘ線管１０１は寝台１０５上に載置された被検体にＸ線を照射する装置である。コリメータユニット１０３はＸ線管１０１から照射されるＸ線の照射範囲を制限する機構や、Ｘ線の線量分布を調整するＸ線補償物を備えている。
【００１６】
回転円盤１０２は、寝台１０５上に載置された被検体が入る開口部１０４を備えるとともに、Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０６を搭載し、被検体の周囲を回転するものである。
【００１７】
Ｘ線検出器１０６は、Ｘ線管１０１と対向配置され、被検体を透過したＸ線を検出することにより透過Ｘ線の空間的な分布を計測する装置であり、多数のＸ線検出素子を回転円盤１０２の回転方向に配列したもの、若しくは回転円盤１０２の回転方向（チャネル方向）と回転軸方向（スライス方向）との２次元に配列したものである。各Ｘ線検出素子は、被検体を透過したＸ線を検出し、その透過Ｘ線量に応じたアナログデータを出力する。
【００１８】
データ収集装置１０７は、Ｘ線検出器１０６から出力されたアナログデータをデジタルデータに変換して収集する装置であり、Ｘ線検出素子と同数のデータ収集素子を備えている。Ｘ線検出素子のそれぞれには、一つずつのデータ収集素子が接続される。以後、一つのＸ線検出素子と、それに接続された一つのデータ収集素子と、の組み合わせを「計測素子」という。
【００１９】
ガントリ制御装置１０８は、回転円盤１０２の回転を制御する装置である。寝台制御装置１０９は、寝台１０５の上下前後動を制御する装置である。Ｘ線制御装置１１０はＸ線管１０１に入力される電力を制御する装置である。
【００２０】
操作卓１２０は、入力装置１２１と、画像再構成装置１２２と、表示装置１２５と、記憶装置１２３と、システム制御装置１２４と、計測素子の故障検出を行う故障素子検出部１２６と、を備えている。
【００２１】
入力装置１２１は、被検体氏名、検査日時、撮影条件などを入力するための装置であり、具体的にはキーボードやポインティングデバイスを用いてもよい。画像再構成装置１２２は、データ収集装置１０７から送出されるデジタルデータを計測データとして用い、これを基に再構成演算処理を行ってＣＴ画像を生成する装置である。表示装置１２５は、画像再構成装置１２２で再構成されたＣＴ画像を表示する装置であり、具体的にはＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）や液晶ディスプレイ等を用いてもよい。記憶装置１２３は、データ収集装置１０７で収集した計測データ及び画像再構成装置１２２で作成されたＣＴ画像の画像データを記憶する装置であり、具体的にはＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等を用いてもよい。システム制御装置１２４は、操作卓１２０の各構成要素（入力装置１２１、画像再構成装置１２２、記憶装置１２３、表示装置１２５、故障素子検出部１２６）及びガントリ制御装置１０８と寝台制御装置１０９とＸ線制御装置１１０とを制御する装置である。
【００２２】
入力装置１２１から入力された撮影条件、特にＸ線管電圧やＸ線管電流などに基づきＸ線制御装置１１０がＸ線管１０１に入力される電力を制御することにより、Ｘ線管１０１は、撮影条件に応じたＸ線を被検体に照射する。Ｘ線検出器１０６は、Ｘ線管１０１から照射され、被検体を透過したＸ線を多数のＸ線検出素子で検出し、透過Ｘ線の分布を計測する。回転円盤１０２は、ガントリ制御装置１０８により制御され、入力装置１２１から入力された撮影条件、特に回転速度などに基づいて回転する。寝台１０５は、寝台制御装置１０９によって制御され、入力装置１２１から入力された撮影条件、特にらせんピッチなどに基づいて動作する。
【００２３】
Ｘ線管１０１からのＸ線照射とＸ線検出器１０６による透過Ｘ線分布の計測とが、回転円盤１０２の回転とともに繰り返されることにより、様々な角度（ビュー）からの計測データが取得される。取得された様々な角度からの計測データは画像再構成装置１２２に送信される。画像再構成装置１２２は送信された様々な角度からの計測データを逆投影処理することによりＣＴ画像を再構成する。再構成して得られたＣＴ画像は表示装置１２５に表示される。
【００２４】
故障素子検出部１２６は、データ収集装置１０７とシステム制御装置１２４との間で動作する。データ収集装置１０７で収集したデジタルデータよりＸ線検出器１０６やデータ収集装置１０７の故障を診断し、故障素子を特定する。故障素子が存在する場合は、故障素子に関する情報をシステム制御装置１２４へ通知する。システム制御装置１２４は例えばガントリ制御装置１０８へスキャン停止の指示、画像再構成装置１２２へ故障素子データの補正の指示、記憶装置１２３へ故障素子の登録、表示装置１２５へ故障素子の表示、サービスセンター１２７へ通知などの処置を行う。
【００２５】
次に図２に基づいて、Ｘ線検出器１０６及びデータ収集装置１０７の構成・名称について説明する。図２は、Ｘ線検出器及びデータ収集装置の全体構成を示す説明図である。
【００２６】
図２に示すように、Ｘ線検出器１０６はチャネル方向及びスライス方向に、多数のＸ線検出器素子２０１を２次元に配列して構成される。Ｘ線検出器素子２０１は、複数素子ごとにユニット化されている。各ユニットをＸ線検出モジュール２０２と称する。Ｘ線検出モジュール２０２のチャネル方向両端に位置する素子をモジュール端素子２０３と称する。Ｘ線検出器１０６のチャネル方向両端に位置する１つまたは複数の素子を検出器端素子２０４と称する。更に、Ｘ線検出器１０６のチャネル方向外側に仮想的に作った１つまたは複数の素子を外挿素子２０５と称する。
【００２７】
Ｘ線検出器素子２０１のそれぞれは、対となるデータ収集装置の各データ収集素子に接続されている。よって、図２は、Ｘ線検出器素子２０１とデータ収集素子とが対になった計測素子の、Ｘ線検出器素子側の端面を図示しているともいえる。
【００２８】
＜第一実施形態＞
図３〜図５に基づいて、第一実施形態に係る故障素子検出処理の内容について説明する。図３は、第一実施形態に係る故障素子検出処理の流れを示すフローチャートである。図４は、外挿素子２０５の出力値算出処理（図３のステップＳ１０２）を示す説明図である。図５は、故障判定処理（図３のステップＳ１０４）を示す説明図である。以下、図３の各ステップに沿って説明する。
【００２９】
（ステップＳ１０１）
故障素子検出部１２６は、各計測素子の判定計測データを生成する（Ｓ１０１）。判定計測データとは、Ｘ線照射時又はＸ線非照射時における各計測素子の出力値を含む計測データを用いて生成された故障判定に用いるデータを意味する。第一実施形態では、Ｘ線照射時の計測データから判定計測データを生成する。なお、Ｘ線非照射時の計測データは、第二実施形態において用いるが、その詳細は後述する。
【００３０】
故障素子検出の計測は、故障以外の要因による出力値の変化を抑えるため、Ｘ線補償物を入れずにＡｉｒをスキャンすることが望ましい。よって、本ステップでは、Ｘ線補償物を入れない状態で、データ収集装置１０７によって収集されたＸ線検出器１０６の各スライス、各チャネル、各ビューにおける計測データＤ（ｓ，ｃ，ｖ）を読み込む。ここでｓは検出素子のスライス番号、ｃは検出素子のチャネル番号、ｖはビュー番号を意味する。
【００３１】
判定計測データは、１ビューの計測データを用いてもよいが、ビュー間のばらつきを補正するために、複数ビューの計測データから算出することが望ましい。例えば次式（１）のように、ビュー方向平均出力値Ｖ（ｓ，ｃ）を判定計測データとする。
【数１】
0005995491.tif 000002
式（１）の判定計測データＶ（ｓ，ｃ）は、計測データＤ（ｓ，ｃ，ｖ）の全ビュー方向標準偏差、あるいはビュー方向最大出力値と最小出力値との差としても良い。
【００３２】
（ステップＳ１０２）
故障素子検出部１２６は、判定計測データを基に、故障判定に用いるための基準データ（以下、「判定基準データ」という）Ｍ（ｓ，ｃ）を生成する（Ｓ１０２）。例えば、判定基準データＭ（ｓ，ｃ）は、判定対象となる計測素子（以下「対象計測素子」という）ｃ［ｃｈａｎｎｅｌ］の周辺に位置する周辺素子の判定計測データの移動平均出力値を算出して用いる。周辺素子とは、チャネル方向、スライス方向、その組み合わせなどが考えられる。
【００３３】
判定基準データＭ（ｓ，ｃ）の算出方法は、対象計測素子及び周辺素子の出力値の双方を用いて算出する方法と、周辺素子の出力値のみを用いて算出する方法とがある。例えば、判定基準データＭ（ｓ，ｃ）として、対象計測素子の出力値と周辺素子ｗ１分の出力値との平均を取る場合には、次式（２）により算出することができる。また、対象計測素子の出力値は含まず、周辺素子ｗ１分のみの平均を取る場合には、次式（２）’により算出することができる。ただし、ｗ１は、３以上の奇数とする。
【数２】
0005995491.tif 000003
【００３４】
ここで、各スライスにおいてＸ線検出器１０６のチャネル方向の左端（ｗ１−１）／２個、右端（ｗ１−１）／２個の素子については、式（２）で示した移動平均出力値を算出するための素子数が不足する。
【００３５】
そこで、図４に示すように、検出器端素子２０４（素子数は限定しない）の出力値の傾向を左右両端それぞれ一次関数などの近似曲線２１０でフィッティングし、近似曲線２１０に従って左右両端（ｗ１−１）／２個ずつの外挿素子２０５の仮想的な出力値を算出する。外挿素子２０５の出力値を用いることで、Ｘ線検出器のチャネル方向の左端（ｗ１−１）／２個、右端（ｗ１−１）／２個の素子についても式（２）が適用できる。
【００３６】
判定基準データＭ（ｓ，ｃ）は、判定計測データＶ（ｓ，ｃ）の全チャネル方向平均出力値、あるいは全スライス方向平均出力値としても良い。例えば判定計測データＶ（ｓ，ｃ）の全チャネル方向平均出力値Ｍ（ｓ，ｃ）＝Ｍ（ｓ）は次式（３）のように書ける。
【数３】
0005995491.tif 000004
但し、Ｎ：Ｘ線検出器を構成するチャネル方向の素子数
【００３７】
また、判定基準データＭ（ｓ，ｃ）は、判定計測データＶ（ｓ，ｃ）のスライス方向またはチャネル方向の傾向を多項式関数などの近似曲線によりフィッティングした場合の近似値としても良い。
【００３８】
（ステップＳ１０３）
故障素子検出部１２６は、対象計測素子cの判定計測データＶ（ｓ，ｃ）と判定基準データＭ（ｓ，ｃ）とから、故障素子か否かを判定するための判定値Ｒ（ｓ，ｃ）を算出する（Ｓ１０３）。判定値Ｒ（ｓ，ｃ）は、例えば次式（４）のように、判定計測データＶ（ｓ，ｃ）に対する判定基準データＭ（ｓ，ｃ）の差分の比率として算出する。
【数４】
0005995491.tif 000005
【００３９】
（ステップＳ１０４）
故障素子検出部１２６は、故障素子の判定を行う（Ｓ１０４）。例えば次式（５）のように、判定値Ｒ（ｓ,ｃ）の許容変動率をｄ１としてしきい値判定を行う。
【数５】
0005995491.tif 000006
【００４０】
図５に示すように、式（５）を満たさない場合、即ち対象計測素子の判定値Ｒ（s,c）が、許容変動率ｄ１を超える場合は、該当する素子を故障素子として判定する。許容変動率ｄ１は、装置の仕様値や判定計測データＶ（ｓ，ｃ）のチャネル方向またはスライス方向の標準偏差を基に設定した値（例えば定数倍）などとしても良い。
【００４１】
（ステップＳ１０５）
故障素子と判定された素子があった場合、故障素子のスライス番号、素子番号、モジュール番号などの故障素子に関する情報をシステム制御装置１２４へ通知する（Ｓ１０５）。システム制御装置１２４は、例えばガントリ制御装置１０８へスキャン停止の指示、画像再構成装置１２２へ故障素子データの補正の指示、記憶装置１２３へ故障素子の登録、表示装置１２５へ故障素子の表示、サービスセンター１２７へ通知などの処置を行う。
【００４２】
また、故障素子の出力値に対し、判定基準データに近づくように係数を掛けたり、故障素子の出力値を判定基準データで置換するなどの出力値補正を行い、その後の画像再構成演算を行ってもよい。
【００４３】
本実施形態によれば、判定基準データと判定計測データとの２回のデータ収集を必要とせずに、Ｘ線検出器またはデータ収集装置の故障素子を検出することができる。
【００４４】
また保守点検時のみならず日々のＡｉｒ補正データ収集時に、上記故障素子検出処理を実行するように組み込んでおけば、検査前にＸ線検出器やデータ収集装置の故障素子を検出し、適切な補正や処置をとることができる。万一、故障素子の個数が多く、スキャン自体を停止させ故障素子を交換しなければ画質劣化を防げないと判断された場合には、Ｘ線照射前にスキャンを緊急停止させるなどの処置をリアルタイムにとることができ、被検体の無効被ばくを防ぐことができる。
【００４５】
上記式（２）、式（３）ではチャネル方向の平均をとる例を示したが、スライス方向の平均をとって同様の処理を実施しても良い。
【００４６】
＜第二実施形態＞
第二実施形態は、判定計測データとして、Ｘ線照射を伴う計測データとＸ線照射を伴わない計測データとを組み合わせて、故障箇所の検出を行う実施形態である。
【００４７】
Ｘ線を照射した場合の計測データを入力すると、Ｘ線検出器及びデータ収集装置のどちらが故障している場合も検出できるが、故障原因がＸ線検出器にあるのかデータ収集装置にあるのかを特定することはできない。そこで、Ｘ線を照射しない場合の計測データとＸ線を照射する場合の計測データとを用いて故障原因を判定する。以下、図６及び図７に基づいて、第二実施形態について説明する。図６は、第二実施形態に係る故障素子検出処理の流れを示すフローチャートである。図７は、故障箇所判定処理（図６のステップＳ２０４）の流れを示すフローチャートである。以下、図６の各ステップに沿って説明するが、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３までは第一実施形態と同一処理であるので説明を省略する。
【００４８】
（ステップＳ２０１〜Ｓ２０３）。
故障素子検出部１２６は、Ｘ線を照射しない状態でデータ収集装置１０７から出力された計測データを取得し、この計測データを用いてステップＳ１０１と同様の処理を行う（Ｓ２０１）。ステップＳ２０２、Ｓ２０３は、ステップＳ２０１で算出された判定計測データを用いてステップＳ１０２、Ｓ１０３と同様の処理を行う（Ｓ２０２、２０３）。続いて、第一実施形態で説明したステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理を行う。
【００４９】
なお、図６では、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の後にステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理を実行するよう記載しているが、実行順序は上記に限らない。すなわち、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３を先に行い、続いてステップＳ２０１〜Ｓ２０３を行ってもよいし、Ｘ線照射時及びＸ線非照射時の計測データが揃っている場合には、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３とステップＳ２０１〜Ｓ２０３とを並列で実行してもよい。
【００５０】
（ステップＳ２０４）
故障素子検出部１２６は、ステップＳ１０３及びステップＳ２０３で算出された判定値を用いて故障箇所の判定を行う（Ｓ２０４）。故障箇所判定の処理を、図７の各ステップ順に沿って説明する。
【００５１】
（ステップＳ３０１）
故障素子検出部１２６は、ステップＳ２０３で算出された判定値、即ちＸ線非照射時の判定計測データ及びＸ線非照射時の判定基準データを基に算出した判定値が許容変動率ｄ２を超えるか否かを判定する（Ｓ３０１）。Ｘ線非照射時の判定計測データは、Ｘ線検出素子からの出力値ではなく、データ収集素子からの出力値となる。よって、この判定計測データの出力値を用いた判定値が、許容変動率ｄ２を超える場合は、故障原因が、データ収集装置１０７に由来するものであることがわかる。超える場合はステップＳ３０２へ、超えない場合はステップＳ３０３進む。
【００５２】
（ステップＳ３０２）
故障素子検出部１２６は、Ｘ線非照射時の計測データを用いた判定計測データが許容変動率ｄ２を超えていることから、データ収集素子の故障と判定する（Ｓ３０２）。その後、ステップＳ２０５へ進む。
【００５３】
（ステップＳ３０３、Ｓ３０４）
故障素子検出部１２６は、ステップＳ１０３で算出された判定値、即ちＸ線照射時の判定計測データ及びＸ線照射時の判定基準データを基に算出した判定値が許容変動率ｄ１を超えるか否かを判定する（Ｓ３０３）。超えない場合は、ステップＳ３０４へ進み、「故障なし」と判定し、故障箇所判定処理を終了する（Ｓ３０４）。超える場合は、ステップＳ３０５へ進む。
【００５４】
（ステップＳ３０５）
故障素子検出部１２６は、Ｘ線照射時の計測データを用いた判定計測データが許容変動率ｄ１を超えるが、Ｘ線非照射時の計測データを用いた判定計測データが許容変動率ｄ２を超えていないことから、Ｘ線検出器素子の故障と判定する（Ｓ３０５）。その後、ステップＳ２０５へ進む。
【００５５】
（ステップＳ２０５）
故障箇所を特定した結果をシステム制御装置１２４へ通知する（Ｓ２０５）。システム制御装置２０５は、通知された結果を受けて、ステップＳ１０５と同様の処理を行う。
【００５６】
本実施形態によれば、出荷時、調整時、保守点検時、Ａｉｒ補正データ収集時に、Ｘ線の照射、非照射を使い分けながら故障素子検出処理を実行することで、検出された故障素子の故障原因まで特定することができ、より適切な処置をとることができる。即ち、Ｘ線を照射しない状態で故障素子を検出した場合、データ収集素子の故障であると判断できる。また、Ｘ線照射をしない状態で故障素子を検出せず、Ｘ線照射をした状態で故障素子を検出した場合は、Ｘ線検出素子の故障であると判断できる。
【００５７】
またＸ線ＣＴ装置のスキャンでは、スキャンにおけるＸ線照射直前に毎回Ｘ線を照射しないオフセットデータを収集している。このオフセットデータ計測時に、本実施形態に係る故障素子検出処理を実行するように組み込んでおけば、任意の条件下で収集されたオフセットデータから検査撮影開始直前に発生したデータ収集装置の故障素子を検出できる。万一、故障素子の個数が多く、スキャン自体を停止させ故障素子を交換しなければ画質劣化を防げないと判断された場合には、Ｘ線照射前にスキャンを緊急停止させるなどの処置をリアルタイムにとることができ、被検体の無効被ばくを防ぐことができる。
【００５８】
＜第三実施形態＞
第三実施形態は、故障検出処理の精度を高めるための前処理を、第一実施形態のステップＳ１０１とステップＳ１０２との間に行う実施形態である。前処理とは、故障素子検出に先立ち、故障以外の要因による出力値変化を補正することで正常な素子の誤検出を防いだり、故障素子の検出精度を高めたりするための種々の処理である。前処理を行うことで、例えばモジュール端素子２０３、および故障モジュール周辺の素子の誤検出を防ぎ、Ｘ線検出器素子２０１やＸ線検出モジュール２０２の故障検出精度を高めることができる。
【００５９】
以下、図８乃至図１３を用いて第三実施形態について説明する。図８は、第三実施形態に係る故障素子検出処理の全体の流れを示すフローチャートである。図９は、前処理（図８のステップＳ４０２）の流れを示すフローチャートである。図１０は、素子面積に応じた出力値補正（図９のステップＳ５０１）の流れを示すフローチャートである。図１１は、モジュール端素子の出力値補正（図９のステップＳ５０２）の流れを示すフローチャートである。図１２は、モジュール端素子補正に用いる判定基準データの算出処理を示す説明図である。図１３は、故障モジュールの検出（図９のステップＳ５０３）の流れを示すフローチャートである。
【００６０】
以下、図８のステップ順に沿って説明するが、図８のステップＳ４０１は、第一実施形態のステップＳ１０１に相当し、ステップＳ４０３からステップＳ４０６は、第一実施形態のステップＳ１０２からステップＳ１０５に相当するものである。よって、同一処理については説明を省略する。
【００６１】
（ステップＳ４０２）
各計測素子の判定計測データを求めた後（Ｓ４０１）、故障検出部１２６は、故障検出処理の精度を上げるための前処理を行う（Ｓ４０２）。本実施形態では、図９に示すように、素子面積に応じた出力値補正（Ｓ５０１）と、モジュール端素子の出力値補正（Ｓ５０２）と、故障モジュールの検出（Ｓ５０３）とを含む三種類の前処理を行うが、これら全ての処理を前処理として行ってもよいし、必要に応じて選択的に行っても良い。
【００６２】
また、実行順序も、図９に示す順序に限定するものではないが、前処理の目的や効果を鑑みれば、図９に記載した順序が推奨される。
【００６３】
以下、素子面積に応じた出力値補正（Ｓ５０１）、モジュール端素子の出力値補正（Ｓ５０２）、及び故障モジュールの検出（Ｓ５０３）の順に各処理の内容について説明する。
【００６４】
（ステップＳ５０１）
Ｘ線検出器素子２０１の素子面積（Ｘ線検出器２０１の受光面の面積）に応じた出力値補正を行う（Ｓ５０１）。Ｘ線検出器素子２０１の素子面積以外のスキャン条件が全く同じである場合、Ｘ線検出器素子２０１の素子面積と検出器出力とは比例関係にある。Ｘ線検出器に、素子面積の異なるＸ線検出器素子２０１が混在する場合、素子面積の違いによりチャネル方向やスライス方向の出力値に変化が生じることが予想される。このような素子面積の違いによる出力値変化を故障による出力値変化と誤検出しないために、素子面積に応じた出力値補正を行う。以下、Ｘ線検出器素子２０１の素子面積に応じた出力値補正の内容を、図１０を用いて説明する。
【００６５】
（ステップＳ６０１）
故障素子検出部１２６は、予め装置に記憶（例えば記憶装置１２３に記憶）された素子面積比α（ｓ，ｃ）を読み出す（Ｓ６０１）。ここでα（ｓ，ｃ）とは、各Ｘ線検出器素子２０１の素子面積の仕様値Ｓ（ｓ，ｃ）とＸ線検出器１０６の代表的な素子の素子面積の仕様値Ｓとの比であり、次式（６）のように算出された値である。
【数６】
0005995491.tif 000007
【００６６】
（ステップＳ６０２）
故障素子検出部１２６は、下式（７）に示すように、判定計測データＶ（ｓ，ｃ）を、素子面積比αを用いて標準化する補正を行う（Ｓ６０２）。
【数７】
0005995491.tif 000008
【００６７】
式（７）により、判定計測データＶ（ｓ，ｃ）を素子面積Ｓに対する出力値として統一することで、素子面積による出力値変化を補正できる。ステップＳ６０２以降の処理では、補正されたＶ’（ｓ，ｃ）を判定計測データＶ（ｓ，ｃ）として取り扱う。
【００６８】
（ステップＳ５０２）
故障素子検出部１２６は、モジュール端素子の出力値補正を行う（Ｓ５０２）。モジュール端素子２０３では、隣接する素子間でのクロストークイベントの減少や散乱線防止グリッドの影響により、出力値が変化する場合がある。このようなモジュール端素子２０３の出力値変化を故障による出力値変化と誤検出しないために、モジュール端素子２０３の出力値補正を行う。この処理の過程においてモジュール端素子の故障検出も行う。以下、図１１を用いて、モジュール端素子２０３の出力値補正について説明する。
【００６９】
（ステップＳ７０１）
故障素子検出部１２６は、判定計測データＶ（ｓ，ｃ）を基に、モジュール端素子２０３（ｃ＝ｃｅｄｇｅと表す）における判定基準データＭ（ｓ，ｃｅｄｇｅ）を設定する（Ｓ７０１）。判定基準データＭ（ｓ，ｃｅｄｇｅ）として、例えば、該当モジュール端素子ｃｅｄｇｅ［ｃｈａｎｎｅｌ］の周辺素子の移動平均出力値を算出する。周辺素子とは、チャネル方向、スライス方向、その組み合わせなどが考えられる。
【００７０】
図１２は、同一スライスの１モジュールにおいて、周辺素子の数をｗ２＝４［ｃｈａｎｎｅ］とし、該当モジュール端素子と同一モジュール内にあるチャネル方向の周辺素子ｗ２［ｃｈａｎｎｅｌ］分の平均をとる処理を示す。但し、ｗ２は１以上の整数とする。なお、図１２では、該当モジュール端素子の判定計測データは、移動平均出力値の算出には用いていない。
【００７１】
モジュール左端素子Ｖ（ｃ）の場合、周辺素子としてＶ（ｃ＋１）、Ｖ（ｃ＋２）、Ｖ（ｃ＋３）、Ｖ（ｃ＋４）の出力値の平均値を判定基準データＭ（ｃ）として求める。モジュール右端素子Ｖ（ｃ）の場合、周辺素子としてＶ（ｃ−１）、Ｖ（ｃ−２）、Ｖ（ｃ−３）、Ｖ（ｃ−４）の出力値の平均値を判定基準データＭ（ｃ）として求める。
【００７２】
図１２で示した移動平均出力値の算出処理は、次式（８）により表せる。また、上記の説明では、モジュール端素子の出力値は、上記判定基準データＭ（ｃ）のための移動平均出力値の算出に用いなかったが、第一実施形態の式（２）と同様、モジュール端素子の出力値を含んで移動平均出力値を算出してもよい。この場合の移動平均出力値の算出処理は、次式（８）’により表せる。
【数８】
0005995491.tif 000009
【００７３】
（ステップＳ７０２）
故障素子検出部１２６は、判定計測データと判定基準データとを用いて、モジュール端素子２０３における判定値Ｒ（ｓ，ｃｅｄｇｅ）を算出する（Ｓ７０２）。例えば次式（９）のように判定値Ｒ（ｓ，ｃｅｄｇｅ）を算出する。
【数９】
0005995491.tif 000010
【００７４】
（ステップＳ７０３）
故障素子検出部１２６は、モジュール端素子２０３における故障素子の判定を行う（Ｓ７０２）。例えば次式（１０）のように判定値の許容変動率をｄ３としてしきい値判定を行う。
【数１０】
0005995491.tif 000011
【００７５】
式（１０）を満たさない場合は、該当するモジュール端素子２０３を故障素子として判定し、ステップＳ７０４へ進み、式（１０）を満たす場合は、該当するモジュール端素子２０３を故障素子ではないと判定しステップＳ７０５へ進む。
【００７６】
（ステップＳ７０４）
故障素子検出部１２６は、故障素子と判定されたモジュール端素子２０３があった場合、故障素子のスライス番号、素子番号、モジュール番号などの故障素子に関する情報をシステム制御装置１２４へ通知する（Ｓ７０４）。システム制御装置１２４は、例えばガントリ制御装置１０８へスキャン停止の指示、画像再構成装置１２２へ故障素子データの補正の指示、記憶装置１２３へ故障素子の登録、表示装置１２５へ故障素子の表示、サービスセンター１２７へ通知などの処置を行う。
【００７７】
（ステップＳ７０５）
故障素子検出部１２６は、モジュール端素子２０３の判定計測データＶ（ｓ，ｃｅｄｇｅ）を、判定基準データに置き換える補正を行う（Ｓ７０５）。本ステップの処理は、次式（１１）により表せる。
【数１１】
0005995491.tif 000012
【００７８】
式（１１）の補正は、Ｓ５０３以降の処理のＸ線検出器素子２０１の故障検出精度を高めるための補正であるため、モジュール端素子２０３の故障状態によらず全モジュール端素子２０３に対して実行する。Ｓ７０５以降の処理では式（１１）で補正されたＶ（ｓ，ｃ）を判定計測データＶ（ｓ，ｃ）として取り扱う。
【００７９】
以上の処理を行うことでモジュール端素子２０３の故障を精度良く検出すると共に、故障以外の要因によるモジュール端素子２０３の出力値変化を補正してＳ５０３以降のＸ線検出器素子２０１の検出精度を高める。
【００８０】
（ステップＳ５０３）
故障素子検出部１２６は、故障モジュールの検出を行う（Ｓ５０３）。本ステップでは、Ｘ線検出モジュール２０２単位での故障検出を行う。本ステップを行わずに、判定基準データＭ（ｓ，ｃ）を既述の式（２）のように周辺素子の移動平均により算出する場合、移動平均幅ｗをｎよりも十分広くとっておかないと、故障モジュール内の全素子を検出することができない場合がある。また故障モジュール周辺の故障していない素子を誤検出する可能性がある。そのため、故障素子検出に先立ち、故障モジュールを検出する。
【００８１】
Ｘ線検出モジュール２０２を構成するチャネル方向の素子数をｎとし、Ｘ線検出モジュール２０２を構成するｎ個の素子全てにわたって異常な出力値を示すモジュールを故障モジュールとする。以下、図１３の各ステップに沿って故障モジュールの検出処理について説明する。
【００８２】
（ステップＳ８０１）
故障素子検出部１２６は、Ｘ線検出モジュール２０２ごとに、モジュール単位の判定計測データＷ（ｓ，ｍ）を生成する（Ｓ８０１）。モジュール単位の判定計測データＷ（ｓ，ｍ）は、例えば次式（１２）のようにＸ線検出モジュール２０２を構成する素子のチャネル方向平均出力値とする。
【数１２】
0005995491.tif 000013
ただしｍはモジュール番号である。
【００８３】
モジュール単位の判定計測データＷ（ｓ，ｍ）は、Ｘ線検出モジュール２０２内の最大出力値や最小出力値などとしても良い。
【００８４】
この後は、Ｗ（ｓ，ｍ）を判定計測データとして第一実施形態と同様の処理を行う。異なる点は、素子単位ではなくモジュール単位の判定計測データを取り扱うことである。
【００８５】
(ステップＳ８０２)
計測対象となるモジュールの周辺に位置する周辺モジュールの判定計測データを用いて、判定基準データを設定する（Ｓ８０２）。即ち、モジュール単位の判定計測データＷ（ｓ，ｍ）を用いて、第一実施形態のステップＳ１０２と同様の処理を行う。
【００８６】
(ステップＳ８０３)
ステップＳ８０１で算出した計測対象のモジュールの判定計測データとステップＳ８０２で算出した判定基準データとを用いて第一実施形態のステップＳ１０３と同様処理を行い、判定値Ｒ（ｓ，ｍ）を算出する（Ｓ８０３）。
【００８７】
（ステップＳ８０４）
故障素子検出部１２６は、ステップＳ８０４で求めた判定値Ｒ（ｓ，ｍ）が、予め設定された許容変動率を超えている場合は故障モジュールと判定し、ステップＳ８０５へ進む。許容変動率を超えない場合は故障モジュール検出の処理を終了する。
【００８８】
（ステップＳ８０５）
故障素子検出部１２６は、故障モジュールを検出した結果をシステム制御装置１２４へ通知し（Ｓ８０５）、故障モジュール検出の処理を終了する。続いて、ステップＳ４０３へ進む。
【００８９】
以上の処理により、故障モジュールの検出を精度良く行うと共に、図８のステップＳ４０３以降の処理対象を故障モジュール以外の素子に削減し、処理を軽減することができる。
【００９０】
以上、本発明の実施形態を述べたが、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではない。本発明の目的を逸脱しない各種変更事例がありうる。上記では、本発明を詳細に記述するために図解したが、これらは説明および例示を意図したものであり、限定のためのものではない。
【００９１】
本実施形態によれば、判定基準データ用の計測データの収集が不要となるため、出荷時や調整時の作業者の手間や時間を軽減することができる。また、任意のタイミングで故障素子検出が行えるため、Ｘ線検出器やデータ収集装置の異常の見落としを防ぐと共に、保守点検時、Ａｉｒ補正データ収集時、オフセットデータ計測時の任意の段階において故障判定を行い、故障を早期に検出することができる。そして、万一検査撮影開始直前に故障素子が発生してもこれを検出して撮影を中止することで、無効被ばくを防止、画質を担保したＸ線ＣＴ装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１：Ｘ線ＣＴ装置、１００：スキャンガントリ部、１０１：Ｘ線管、１０２：回転円盤、１０３：コリメータユニット、１０４：開口部、１０５：寝台、１０６：Ｘ線検出器、１０７：データ収集装置、１０８：ガントリ制御装置、１０９：寝台制御装置、１１０：Ｘ線制御装置、１２０：操作卓、１２１：入力装置、１２２：画像再構成装置、１２３：記憶装置、１２４：システム制御装置、１２５：表示装置、１２６：故障素子検出部、２０１：Ｘ線検出器素子、２０２：Ｘ線検出モジュール、２０３：モジュール端素子、２０４：Ｘ線検出器端素子、２０５：外挿素子
【図１】
0005995491.tif 000014
【図２】
0005995491.tif 000015
【図３】
0005995491.tif 000016
【図４】
0005995491.tif 000017
【図５】
0005995491.tif 000018
【図６】
0005995491.tif 000019
【図７】
0005995491.tif 000020
【図８】
0005995491.tif 000021
【図９】
0005995491.tif 000022
【図１０】
0005995491.tif 000023
【図１１】
0005995491.tif 000024
【図１２】
0005995491.tif 000025
【図１３】
0005995491.tif 000026