(57)【要約】【課題】2次元エリアX線検出器を持ったX線CT装置では、多チャネル化、多列化、各チャネルの縮小化、微細化に伴い、検出器X線コリメータ、リフレクターの占める検出器上の面積が問題になっており、X線幾何学効率の向上が求められている。よって、2次元エリアX線検出器を持ったX線CT装置において、検出器X線コリメータのないX線検出器、リフレクターのないシンチレータを用いたX線検出器によるスキャンの画質改善、被曝低減を実現する。【解決手段】検出器X線コリメータがないことによるX線散乱線の増大は、X線散乱補正により補正を行い、リフレクターがないシンチレータを用いることによるチャネル間・列間の信号のクロストークが増大する点はクロストーク補正により補正を行う。【選択図】図17
2006239118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
X線発生装置と、前記X線発生装置に相対してX線を検出するマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段と、
前記X線データ収集手段から収集された前記X線投影データを画像再構成する画像再構成手段と、
前記画像再構成された断層像を表示する画像表示手段と、
前記断層像撮影の撮影条件を設定する撮影条件設定手段とを有するX線CT装置において、
前記2次元X線エリア検出器は、散乱X線を取り込む構造であり、
前記画像再構成手段は、散乱X線補正をする、
ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項２】
X線発生装置と、前記X線発生装置に相対してX線を検出するマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段と、
前記X線データ収集手段から収集された前記X線投影データを画像再構成する画像再構成手段と、
前記画像再構成された断層像を表示する画像表示手段と、
前記断層像撮影の撮影条件を設定する撮影条件設定手段とを有するX線CT装置において、
前記２次元X線エリア検出器は、
X線照射面のほぼ100％の面積を占めるX線を光に変換する手段と、
光を電気信号に変換する手段と
を有し、
前記画像再構成手段は、チャネル間・列間クロストーク補正をする
ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項３】
X線発生装置と、前記X線発生装置に相対してX線を検出するマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段と、
前記X線データ収集手段から収集された前記X線投影データを画像再構成する画像再構成手段と、
前記画像再構成された断層像を表示する画像表示手段と、
前記断層像撮影の撮影条件を設定する撮影条件設定手段とを有するX線CT装置において、
前記２次元X線エリア検出器は、
X線照射面のほぼ100％の面積を占めるX線を光に変換する手段と、
光を電気信号に変換する手段とを持つX線データ収集手段と
を有し、散乱X線を取り込む構造であり、
前記画像再構成手段は、散乱X線補正とチャネル間・列間クロストーク補正をする
ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項４】
請求項1から請求項3のいずれかに記載のX線CT装置において、
前記2次元X線エリア検出器は、多列X線検出器であることを特徴とするX線CT装置。
【請求項５】
請求項1から請求項3のいずれかに記載のX線CT装置において、
前記2次元X線エリア検出器は、フラットパネルX線検出器に代表される平面型X線検出器である
ことを特徴とする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（Computed Tomography）装置に関し、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンの画質改善、被曝低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は多列X線検出器24に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器によるX線CT装置においては、図12のように散乱X線を防ぐための検出器X線コリメータ31を持ち、チャネル間・列間に検出信号のクロストークを防ぐ隔壁としてのリフレクター24cを付けたX線を光に変換する素子であるシンチレータ24aと、光を電気信号に変換する素子であるフォトダイオード24bを持ったX線検出器を用いていた。しかし、X線検出器の多チャネル化、多列化、各チャネルの縮小化、微細化に伴い、検出器X線コリメータ31、リフレクター24cの占める面積の割合がX線検出器の各チャネルの開口面積に比べて相対的に大きくなってきたことが問題になっている。
【０００３】
なお、X線幾何学上の効率Eは、図13からわかるように下記の式（１）で定められる。
【０００４】
【数１】
2006239118.tif 000003
【０００５】
ただし、lx，lyは、シンチレータまたはフォトダイオードのチャネル方向の間隔または列方向の間隔である。また、cx，cyは、検出器X線コリメータ幅またはリフレクター幅のチャネル方向の幅または列方向の幅であり、図14のように、それぞれ検出器X線コリメータ幅か、リフレクター幅の大きい方の値を取るものとする。つまり、このX線幾何学上の効率Eの低下を防ぐために、X線の利用効率の向上が求められていた。以下の特許文献１には、X線検出器を覆い隠すものの存在を示し、X線幾何学上の効率低下がありうることを示している。
【特許文献１】特開2000−193750号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このため、以下のような問題点が今まで存在していた。
【０００７】
X線幾何学上の効率が低下すると、X線の光への変換素子および光から電気信号への変換素子の効率が下がる。これにより、照射したX線に対して出力される電気信号が少なくなるため充分なS／N信号が得られなくなり、X線無駄被曝の問題がより大きくなる方向である。その点で検出器X線コリメータのないX線検出器、リフレクターのないX線を光に変換するシンチレータなどのX線光変換素子によるマトリクス構造の2次元エリアX線検出器のX線幾何学上の効率は従来のX線検出器よりも良い。しかし、検出器X線コリメータのないX線検出器、リフレクターのないX線を光に変換するシンチレータなどのX線光変換素子によるマトリクス構造の2次元エリアX線検出器は散乱X線、クロストーク信号などの画質にかかわる問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、検出器X線コリメータのないX線検出器、リフレクターのないX線を光に変換するシンチレータなどのX線光変換素子によるマトリクス構造の2次元エリアX線検出器を持ったX線CT装置において、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンの画質改善、被曝低減を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、検出器X線コリメータがないことにより、散乱X線が増加することに対してはX線散乱補正を用いて対策する。この場合に散乱X線によるX線線量増加でX線信号のSN改善が行われ、X線CT装置としての断層像の画質改善も期待できる。また、シンチレータのリフレクターがないことにより、チャネル間・列間のX線検出器信号のクロストークが増加することに対しては、クロストーク補正を用いて対策する。これらにより、断層像の画質を改善することができ、結果として被曝低減も実現できる。
【００１０】
第1の観点では、本発明は、X線発生装置と、前記X線発生装置に相対してX線を検出するマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段と、前記X線データ収集手段から収集された前記X線投影データを画像再構成する画像再構成手段と、前記画像再構成された断層像を表示する画像表示手段と、前記断層像撮影の撮影条件を設定する撮影条件設定手段とを有するX線CT装置において、前記2次元X線エリア検出器は、散乱X線を取り込む構造であり、前記画像再構成手段は、散乱X線補正をすることを特徴とする。
【００１１】
上記第1の観点におけるX線CT装置では、X線散乱線補正により、検出器X線コリメータがない構造、つまり散乱X線を取り込む構造による散乱X線の増加を補正し、この場合に散乱X線によるX線線量増加でX線信号のSN改善が行われ、画質改善、被曝低減が実現できる。
【００１２】
第2の観点では、本発明は、X線発生装置と、前記X線発生装置に相対してX線を検出するマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段と、前記X線データ収集手段から収集された前記X線投影データを画像再構成する画像再構成手段と、前記画像再構成された断層像を表示する画像表示手段と、前記断層像撮影の撮影条件を設定する撮影条件設定手段とを有するX線CT装置において、前記２次元X線エリア検出器は、X線照射面のほぼ100％の面積を占めるX線を光に変換する手段と、光を電気信号に変換する手段とを有し、前記画像再構成手段は、チャネル間・列間クロストーク補正をすることを特徴とする。
【００１３】
上記第2の観点におけるX線CT装置では、チャネル間・列間クロストーク補正により、シンチレータなどのリフレクターがないことによるX線検出器のX線照射面のほぼ100％の面積を占めるX線を光に変換する素子であるシンチレータのX線検出器信号のチャネル間・列間クロストークの増加を補正し、画質改善、被曝低減が実現できる。
【００１４】
第3の観点では、本発明は、X線発生装置と、前記X線発生装置に相対してX線を検出するマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段と、前記X線データ収集手段から収集された前記X線投影データを画像再構成する画像再構成手段と、前記画像再構成された断層像を表示する画像表示手段と、前記断層像撮影の撮影条件を設定する撮影条件設定手段とを有するX線CT装置において、前記２次元X線エリア検出器は、X線照射面のほぼ100％の面積を占めるX線を光に変換する手段と、光を電気信号に変換する手段とを持つX線データ収集手段とを有し、散乱X線を取り込む構造であり、前記画像再構成手段は、散乱X線補正とチャネル間・列間クロストーク補正をする
ことを特徴とする。
【００１５】
上記第3の観点におけるX線CT装置では、X線散乱線補正により、検出器X線コリメータがないことによる散乱X線の増加を補正し、チャネル間・列間クロストーク補正により、シンチレータなどのリフレクターがないことによるX線検出器信号のチャネル間・列間クロストークの増加を補正し、画質改善、被曝低減が実現できる。
【００１６】
第4の観点では、本発明は、第1から第3の観点のいずれかのX線CT装置において、前記2次元X線エリア検出器は、多列X線検出器であることを特徴とする。
【００１７】
上記第4の観点におけるX線CT装置では、2次元エリアX線検出器に多列X線検出器を用いても、充分、画質改善、被曝低減を行える。
【００１８】
第5の観点では、本発明は、第1から第3の観点のいずれかのX線CT装置において、前記2次元X線エリア検出器は、フラットパネルX線検出器に代表される平面型X線検出器であることを特徴とする。
【００１９】
上記第5の観点におけるX線CT装置では、2次元エリアX線検出器にフラットパネルに代表される平面型X線検出器を用いても、充分、画質改善、被曝低減を行える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、検出器X線コリメータのないX線検出器、リフレクターのないX線を光に変換するシンチレータなどのX線光変換素子によるマトリクス構造の2次元エリアX線検出器を持ったX線CT装置において、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンの画質改善、被曝低減を実現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明にかかる実施の形態について、詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２２】
図1は、本発明にかかる一実施形態のX線CT装置の構成ブロック図である。このX線CT装置100は、操作コンソール1と、撮影テーブル10と、走査ガントリ20とを具備している。
【００２３】
操作コンソール1は、操作者の入力を受け付ける入力装置2と、前処理、画像再構成処理、後処理などを実行する中央処理装置3と、走査ガントリ20で収集したX線検出器データを収集するデータ収集バッファ5と、X線検出器データを前処理して求められた投影データから画像再構成した断層像を表示するモニタ6と、プログラムやX線検出器データや投影データやX線断層像を記憶する記憶装置7とを具備している。
【００２４】
撮影テーブル10は、被検体を乗せて走査ガントリ20の開口部に入れ出しするクレードル12を具備している。クレードル12は撮影テーブル10に内蔵するモータで昇降およびテーブル直線移動される。
【００２５】
走査ガントリ20は、X線管21と、X線コントローラ22と、コリメータ23と、多列X線検出器24と、DAS（Data Acquisition System）25と、被検体の体軸の回りに回転しているX線管21などを制御する回転部コントローラ26と、制御信号などを前記操作コンソール1や撮影テーブル10とやり取りする制御コントローラ29とを具備している。また、走査ガントリ傾斜コントローラ27により、走査ガントリ20はz方向の前方および後方に±約30度ほど傾斜できる。
【００２６】
図2は、X線管21と多列X線検出器24の幾何学的配置の説明図である。
【００２７】
X線管21と多列X線検出器24は、回転中心ICの回りを回転する。鉛直方向をy方向とし、水平方向をx方向とし、これらに垂直なテーブル進行方向をz方向とするとき、X線管21および多列X線検出器24の回転平面は、xy面である。また、クレードル12の移動方向は、z方向である。
【００２８】
X線管21は、コーンビームCBと呼ばれるX線ビームを発生する。コーンビームCBの中心軸方向がy方向に平行なときを、ビュー角度0度とする。
【００２９】
多列X線検出器24は、例えば256列の検出器列を有する。また、各検出器列は例えば1024チャネルの検出器チャネルを有する。図17，図18，図19に、検出器X線コリメータがなく、シンチレータのリフレクターのないX線検出器を示す。図17は、本実施形態の多列X線検出器24であり、図17(a)が列方向を視線とした多列X線検出器24の側面図であり、図17(b)が(a)のX2部分を示す断面図である。図17に示すように、本実施形態の多列X線検出器24は、検出器X線コリメータもリフレクターもない多列X線検出器である。この多列X線検出器24は、X線を検出する複数のチャネルがマトリクス構造に配列されており、シンチレータ24aと、フォトダイオード24bとからなる。シンチレータ24aは、X線管21のX線焦点Fから照射され被検体を透過したX線を光に変換し、フォトダイオード24bは、シンチレータ24aにより変換された光を電気信号として変換する。そして、この多列X線検出器24においては、シンチレータ24bが複数のチャネル間において分割されずに一体として形成されている。つまり、シンチレータ24bが複数のチャネル間において連続的になるように形成されている。なお、図18は、フラットパネルタイプの2次元平面X線エリア検出器24を変形例として示しており、図18(a)が斜視図であり、図18(b)が(a)のX3部分を示す断面図である。また、図19は、検出器X線コリメータもリフレクターもないフラットパネルタイプの2次元平面X線エリア検出器24を、複数用いたタイプを変形例として示しており、図19(a)が斜視図であり、図19(b)が(a)のX4部分を示す断面図である。
【００３０】
X線が照射されて、収集された投影データは、多列X線検出器24からDAS25でA／D変換され、スリップリング30を経由してデータ収集バッファ5に入力される。データ収集バッファ5に入力されたデータは、記憶装置7のプログラムにより中央処理装置3で処理され、断層像に画像再構成されてモニタ6に表示される。
【００３１】
図3は、本発明のX線CT装置100の動作の概略を示すフロー図である。
【００３２】
ステップS1では、まず、X線管21と多列X線検出器24とを被検体の回りに回転させ、かつ、クレードル12をテーブルを直線移動させながらヘリカルスキャン動作を行ない、ビュー角度viewと、検出器列番号jと、チャネル番号iとで表わされるX線検出器データD0（view,j,i）にテーブル直線移動z方向位置Ztable（view）を付加させて、X線検出器データを収集する。
【００３３】
ステップS2では、X線検出器データD0(view,j,i)に対して前処理を行い、投影データに変換する。前処理は図4のようにステップS21オフセット補正，ステップS22対数変換，ステップS23Ｘ線線量補正，ステップS24感度補正からなる。
【００３４】
ステップS3では、前処理された投影データD1（view，j，i）に対してクロストーク補正を行う。クロストーク補正された投影データをD2（view，j，i），クロストーク補正カーネルをK（j，i）とすると、以下の数式（２）のように示される。
【００３５】
【数２】
2006239118.tif 000004
【００３６】
クロストーク補正カーネルK（j，i）は、あらかじめチャネル方向、列方向のδ関数の応答関数にあたる、図15（a），（b）に示すようなスリット状のX線をチャネル方向、列方向に走査させて収集した補正用X線検出器データより求められる。または、図15（c）に示すようなピンホールを通り抜けたペンシルビーム状X線をチャネル方向、列方向に走査して収集したX線検出器データを用いてもクロストーク補正用カーネルは求められる。
【００３７】
例えば、ペンシルビーム状のX線がj列、iチャネルのX線検出器チャネルに当たった場合にj列、iチャネルのX線検出器チャネルを中心に、近傍に漏れ出たX線データがj−1列のi−1チャネル，iチャネル，i＋1チャネル，j列のi−1チャネル，i＋1チャネル，j＋1列のi−1チャネル，iチャネル，i＋1チャネルから検出される。これにより、クロストークにより拡散したX線データのマトリクスDiff（i，j）が定められる。
【００３８】
例えば、j列iチャネルのデータをD1（j，i）とすると、以下の数式（３）のように拡散したX線データのマトリクスDiff（i，j）の1例が示される。
【００３９】
【数３】
2006239118.tif 000005
【００４０】
このiチャネル，j列をすべての全列の全チャネルについて走査を行うことにより、Diff（i，j）を求め、このDiff（i，j）の2次元逆重畳関数がクロストーク補正カーネルの1例となる。
【００４１】
また例えば、1チャネル幅のスリット状のX線をチャネル方向に走査し、全列全チャネルの投影データを求め、各列におけるiチャネルからi−1チャネル，i＋1チャネルへの近傍に漏れ出たX線データよりチャネル方向のクロストークの拡散量を求めることができる。また同様に1列幅のスリット状のX線を列方向に走査し、全列全チャネルの投影データを求め、各チャネルにおけるj列からj−1列，j＋1列への近傍に漏れ出たX線データより列方向のクロストークの拡散量を求めることができる。これらのチャネル方向、列方向のクロストークの拡散マトリクスから各々の方向の1次元の逆重畳関数を求めて、各方向のクロストーク補正カーネルとしてクロストーク補正を行ってもよい。またチャネル方向、列方向のクロストークの拡散マトリクスから式1のようなクロストークによる拡散マトリクスを求め、2次元の逆重畳関数を求めクロストーク補正カーネルとしてクロストーク補正を行ってもよい。
【００４２】
なお、上記のクロストーク補正カーネルを求める例では、近傍±1画素の漏れ出たX線データ（クロストークデータ）を用いたが、近傍±2画素またはそれ以上の広い範囲について、漏れ出たX線データ（クロストークデータ）を用いてクロストーク補正カーネルを求め、クロストーク補正を行ってもよい。
【００４３】
ステップS4では、クロストーク補正された投影データD2(view,j,i)に対して、ビームハードニング補正を行なう。ビームハードニング補正S4ではクロストーク補正S3が行なわれた投影データをDin(view,j,i)とし、ビームハードニング補正S4の後のデータをDout(view,j,i)とすると、ビームハードニング補正S4は以下の数式（４）に示すように、例えば多項式形式で表わされる。
【００４４】
【数４】
2006239118.tif 000006
【００４５】
この時、検出器の各j列ごとに独立したビームハードニング補正を行なえるため、撮影条件で各データ収集系の管電圧が異なっていれば、各列ごとの検出器のX線エネルギー特性の違いを補正できる。
【００４６】
ステップS5では、ビームハードニング補正された投影データに対してX線散乱補正を行う。
【００４７】
ビームハードニング補正された投影データをD3(view,j,i)とし、X線散乱補正された投影データをD4(view,j,i)とすると、以下の数式（５）のように示される。
【００４８】
【数５】
2006239118.tif 000007
【００４９】
Fscatter（x）は1列として、あらかじめ検出器X線コリメータなしの状態と検出器X線コリメータありの状態の散乱X線の変化の具合から補正する関数を求めることができる。
【００５０】
図12のように、検出器X線コリメータがあり、リフレクターの付いたシンチレータを持ったX線検出器より得られたX線検出器データを、ビームハードニング補正までしておいたデータをD3 collimator(view,j,i)とし、あらかじめ測定しておく。また、図17のように検出器X線コリメータがなく、リフレクターの付いたシンチレータを持ったX線検出器より得られたX線検出器データを、ビームハードニング補正までしておいたデータをD3(view,j,i)とする。このD3 collimator(view,j,i)とD3(view,j,i)の関係を様々な撮影条件で求めておき、以下の数式（６）で示されるように、Fscatterの関係を求めておくことで、上記のX線散乱補正は実現できる。
【００５１】
【数６】
2006239118.tif 000008
【００５２】
ステップS6では、X線散乱補正された投影データに対して、z方向(列方向)のフィルタをかけるzフィルタ重畳処理を行なう。
【００５３】
ステップS6では、各ビュー角度、各データ収集系におけるX線散乱補正された多列X線検出器Det(ch, row)  (ch＝1〜CH, row＝1〜ROW)の投影データに対し、列方向に例えば下記の数式（７）のような列方向フィルタサイズが5列のフィルタをかける。ただし、数式（８）とする。
【００５４】
（w1(ch), w2(ch), w3(ch), w4(ch), w5(ch)）      ・・・（７）
【００５５】
【数７】
2006239118.tif 000009
【００５６】
補正された検出器データDcor（ch, row）は以下の数式（９）のようになる。
【００５７】
【数８】
2006239118.tif 000010
【００５８】
なお、チャネルの最大値はCH, 列の最大値はROWとすると、数式（１０）のように示される。
【００５９】
【数９】
2006239118.tif 000011
【００６０】
また、列方向フィルタ係数を各チャネルごとに変化させると再構成中心からの距離に応じてスライス厚を制御できる。一般的に断層像では再構成中心に比べ周辺部の方がスライス厚が厚くなるので、列方向フィルタ係数を中心部と周辺部で変化させて、列方向フィルタ係数を中心部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅を広く変化させると、周辺部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅をせまく変化させると、スライス厚は周辺部でも画像再構成中心部でも一様に近くすることもできる。
【００６１】
このように、多列X線検出器24の中心部チャネルと周辺部チャネルの列方向フィルタ係数を制御してやることにより、スライス厚も中心部と周辺部で制御できる。列方向フィルタでスライス厚を弱干厚くすると、アーチファクト、ノイズともに大幅に改善される。これによりアーチファクト改善具合、ノイズ改善具合も制御できる。つまり、3次元画像再構成された断層像つまり、xy平面内の画質が制御できる。また、その他の実施形態として列方向（z方向）フィルタ係数を逆重畳（デコンボリューション）フィルタにすることにより、薄いスライス厚の断層像を実現することもできる。
【００６２】
ステップS7では、再構成関数重畳処理を行う。すなわち、フーリエ変換し、再構成関数を掛け、逆フーリエ変換する。再構成関数重畳処理S5では、zフィルタ重畳処理後のデータをDinとし、再構成関数重畳処理後のデータをDout、重畳する再構成関数をKernel（j）とすると、再構成関数重畳処理は以下の数式（１１）のように表わされる。
【００６３】
【数１０】
2006239118.tif 000012
【００６４】
つまり、再構成関数kernel（j）は検出器の各j列ごとに独立した再構成関数重畳処理を行なえるため、各列ごとのノイズ特性、分解能特性の違いを補正できる。
【００６５】
ステップS8では、再構成関数重畳処理した投影データDO(view,j,i)に対して、3次元逆投影処理を行い、逆投影データD3(x,y)を求める。本発明では、ヘリカルスキャンが行なわれているが、画像再構成される画像はz軸に垂直な面、xy平面に3次元画像再構成される。以下の再構成領域Pはxy平面に平行なものとする。この3次元逆投影処理については、図5を参照して後述する。
【００６６】
ステップS9では、逆投影データD3(x,y)に対して画像フィルタ重畳、CT値変換などの後処理を行い、断層像を得る。
【００６７】
後処理の画像フィルタ重畳処理では、3次元逆投影後のデータをDin（x, y, z）とし、画像フィルタ重畳後のデータをDout（x, y, z）、画像フィルタをFilter（z）とすると、数式（１２）のように示される。
【００６８】
【数１１】
2006239118.tif 000013
【００６９】
つまり、検出器の各j列ごとに独立した画像フィルタ重畳処理を行なえるため、各列ごとのノイズ特性、分解能特性の違いを補正できる。
【００７０】
得られた断層像はモニタ6に表示される。
【００７１】
図5は、3次元逆投影処理（図4のステップS8）の詳細を示すフロー図である。
【００７２】
本発明では、ヘリカルスキャンが行なわれているが、画像再構成される画像はz軸に垂直な面、xy平面に3次元画像再構成される。以下の再構成領域Pはxy平面に平行なものとする。
【００７３】
ステップS81では、断層像の画像再構成に必要な全ビュー（すなわち、360度分のビュー又は「180度分＋ファン角度分」のビュー）中の一つのビューに着目し、再構成領域Pの各画素に対応する投影データDrを抽出する。
【００７４】
図6（a）（b）に示すように、xy平面に平行な512×512画素の正方形の領域を再構成領域Pとし、y＝0のx軸に平行な画素列L0，y＝63の画素列L63，y＝127の画素列L127，y＝191の画素列L191，y＝255の画素列L255，y＝319の画素列L319，y＝383の画素列L383，y＝447の画素列L447，y＝511の画素列L511を列にとると、これらの画素列L0〜L511をX線透過方向に多列X線検出器24の面に投影した図7に示す如きラインT0〜T511上の投影データを抽出すれば、それらが画素列L0〜L511の投影データDrとなる。
【００７５】
X線透過方向は、X線管21のX線焦点Fと各画素と多列X線検出器24との幾何学的位置によって決まるが、X線検出器データD0(view,j,i)のz座標z（view）がテーブル直線移動z方向位置Ztable（view）としてX線検出器データに添付されて判っているため、加速・減速中の投影データD0(view,j,i)でもX線透過方向を正確に求めることが出来る。
【００７６】
なお、例えば画素列L0をX線透過方向に多列X線検出器24の面に投影したラインT0のように、ラインの一部が多列X線検出器24のチャネル方向の外に出た場合は、対応する投影データDrを「0」にする。また、z方向の外に出た場合は投影データDrを補外して求める。
【００７７】
かくして、図8に示すように、再構成領域Pの各画素に対応する投影データDr（view，x，y）を抽出できる。
【００７８】
図5に戻り、ステップS82では、投影データDr（view，x，y）にコーンビーム再構成加重係数を乗算し、図9に示す如き投影データD2（view，x，y）を作成する。
【００７９】
ここで、コーンビーム再構成加重係数w（i,j）は以下の通りである。ファンビーム画像再構成の場合は、一般に、view＝βaでX線管21の焦点と再構成領域P上（xy平面上）の画素g(x,y)とを結ぶ直線がX線ビームの中心軸Bcに対してなす角度をγとし、その対向ビューをview＝βbとするとき、以下の数式（１３）のように示される。
【００８０】
βb＝βa＋180°−2γ      ・・・（１３）
【００８１】
再構成領域P上の画素g(x,y)を通るX線ビームとその対向X線ビームが再構成平面Pとなす角度を、αa，αbとすると、これらに依存したコーンビーム再構成加重係数ωa，ωbを掛けて加算し、逆投影画素データD2（0,x,y）を求める。これは、以下の数式（１４）で示される。
【００８２】
D2（0,x,y）＝ωa・D2（0,x,y）_ a＋ωb・D2（0,x,y）_ b      ・・・（１４）
【００８３】
なお、コーンビーム再構成加重係数の対向ビーム同士の和は、以下の数式（１５）ように示される。
【００８４】
ωa＋ωb＝1      ・・・（１５）
【００８５】
コーンビーム再構成加重係数ωa，ωbを掛けて加算することにより、コーン角アーチファクトを低減することが出来る。
【００８６】
例えば、コーンビーム再構成加重係数ωa，ωbは、次式により求めたものを用いることが出来る。
【００８７】
ファンビーム角の1／2をγmaxとするとき、以下の数式（１６）から（２１）のように示される。
【００８８】
【数１２】
2006239118.tif 000014
【００８９】
ここでは、例えば、q＝1とする。
【００９０】
例えば、ga,gbの1例として、max[  ]を値の大きい方を採る関数とすると、以下の数式（２２），（２３）のように示される。
【００９１】
【数１３】
2006239118.tif 000015
【００９２】
また、ファンビーム画像再構成の場合は、更に距離係数を再構成領域P上の各画素に乗算する。距離係数はX線管21の焦点から投影データDrに対応する多列X線検出器24の検出器列j，チャネルiまでの距離をr0とし、X線管21の焦点から投影データDrに対応する再構成領域P上の画素までの距離をr1とするとき、（r1／r0）２である。
【００９３】
また、平行ビーム画像再構成の場合は、再構成領域P上の各画素にコーンビーム再構成加重係数w（i，j）のみを乗算すればよい。
【００９４】
ステップS83では、図10に示すように、予めクリアしておいた逆投影データD3(x，y)に、投影データD2（view，x，y）を画素対応に加算する。
ステップS84では、断層像の画像再構成に必要な全ビュー（すなわち、360度分のビュー又は「180度分＋ファン角度分」のビュー）について、ステップS81〜S83を繰り返し、図10に示すように、逆投影データD3（x，y）を得る。
【００９５】
なお、図11（a）（b）に示すように、再構成領域Pを円形の領域としてもよい。
【００９６】
以上の本実施形態のX線CT装置100においては、検出器X線コリメータのないX線検出器、リフレクターのないX線を光に変換するシンチレータなどのX線光変換素子によるマトリクス構造の2次元エリアX線検出器を持ったX線CT装置のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンの画質改善、被曝低減を実現することが可能になる。
【００９７】
具体的には、本実施形態のX線CT装置100は、被検体にX線を照射するX線管21と、X線管21から照射され被検体を透過したX線を検出する複数の検出器チャネル（検出素子）がマトリクス構造に配置されている多列X線検出器24と、多列X線検出器24により検出されたX線によるデータを収集するDAS25と、DAS25により収集されたデータに基づいて被検体の断層像を画像再構成する中央処理装置3とを有する。ここで、多列X線検出器24の各チャネルは、被検体を透過したX線を光に変換するシンチレータ24aと、シンチレータ24aにより変換された光を電気信号に変換するフォトダイオード24bとを有し、シンチレータ24aが複数の検出器チャネル間において分割されずに一体として形成されている。つまり、多列X線検出器24は、複数の検出器チャネルにおいて、一つのチャネルに対応するシンチレータ24aからの光が、他のチャネルに対応するフォトダイオード24bによって検出可能なような構造に形成されている。そして、DAS25は、フォトダイオード24bにより変換された電気信号をデータとして収集する。また、本実施形態のX線CT装置100は、DAS25により収集されたデータを、クロストーク補正カーネルK（j，i）を用いて中央処理装置３に補正させるためのプログラムを記憶している記憶装置7を有する。つまり、DAS25により収集されるデータと、そのデータに含まれるクロストークデータとの関係を各チャネルに対応付けて予め算出しておく。また、もしくは、定期的な校正によりDAS25により収集されるデータと、そのデータに含まれるクロストークデータの関係式を求めておいてもよい。そして、これらの方法により求められたクロストークデータについての関係式に基づいて、DAS25により収集されるデータからクロストークデータを除去するように中央処理装置3に補正させるプログラムを、記憶装置7に記憶させている。そして、中央処理装置3は、その記憶装置7により記憶されているプログラムを用いて、DAS25により収集されるデータを補正後、その補正したデータに基づいて被検体の断層像を画像再構成する。すなわち、中央処理装置3は、多列X線検出器24の各チャネル間でのクロストークによるクロストークデータを除去、または、元のデータに復元するように、DAS25により収集されたデータを補正した後、その補正したデータに基づいて被検体の断層像を画像再構成する。このように、本実施形態は、多列X線検出器24のシンチレータ24cを一体として形成し、シンチレータ24aをチャネル間で分割させてクロストークを防ぐリフレクター24cが形成されていないために、多列X線検出器24においてX線を検出する面積の割合である開口率が改善され、X線の利用効率を向上することができる。このため、本実施形態は、画像のS／N比を向上することができる。また、この多列X線検出器24により検出され、DAS25により収集されるデータには、リフレクター24cが形成されていないために、各チャネル間でのクロストークによるクロストークデータが含まれる場合があるが、クロストーク補正カーネルK（j，i）に基づいて、その収集されたデータを補正後、その補正したデータに基づいて被検体の断層像を再構成しているため、クロストークによる影響を除去できる。よって、本実施形態によれば、画像品質を向上することができる。
【００９８】
また、さらに、本実施形態においては、多列X線検出器24は、各チャネルに照射されるチャネル方向の散乱X線を遮蔽する検出器X線コリメータ31が、検出面に形成されていない。このため、本実施形態は、チャネル方向の散乱X線の照射が制限されず、各チャネルは、散乱X線も検出するように形成されている。そして、散乱X線補正関数Fscatter（x）を用いて、DAS25により収集されたデータを、中央処理装置３に補正させるためのプログラムを記憶装置7が記憶している。つまり、本実施形態においては、DAS25により収集されるデータと、そのデータにおいて散乱X線に起因して含まれる散乱X線データとの関係式を各チャネルに対応付けて予め算出しておき、その散乱X線データについての関係式に基づいて本スキャン時にDAS25により収集されるデータから散乱X線データを除去するように中央処理装置3に補正させるプログラムを記憶装置7に記憶させている。そして、中央処理装置3は、その記憶装置7により記憶されているプログラムを用いて散乱X線補正を行い、その散乱X線補正されたデータに基づいて、被検体の断層像を画像再構成する。つまり、中央処理装置3は、散乱X線データを除去するように、DAS25により収集されたデータを補正後、その補正したデータに基づいて被検体の断層像を画像再構成する。このように、本実施形態は、散乱X線を遮蔽する検出器X線コリメータ31を多列X線検出器24の検出器面dpに形成していないために、多列X線検出器24においてX線を検出する面積の割合を増加させX線の利用効率を改善することが可能である。このため、本実施形態は、画像のS／N比を向上することができる。また、この多列X線検出器24により検出され、DAS25により収集されたデータには、散乱X線データが含まれる場合があるが、散乱X線補正関数に基づいて、そのデータを補正し、その補正されたデータに基づいて被検体の断層像を画像再構成しているため、散乱X線による影響を除去して画像再構成できる。よって、本実施形態によれば、断層像の画像品質を向上することができる。
【００９９】
なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。
【０１００】
たとえば、画像再構成法は、従来公知のフェルドカンプ法またはコーンビーム再構成とも言われる3次元画像再構成法でもよい。さらに、他の3次元画像再構成方法でもよい。または従来のコーンビーム再構成ではない2次元画像再構成でも同様の効果を出せる。
【０１０１】
また、上記の実施形態では、各列ごとに係数の異なった列方向（z方向）フィルタを重畳することにより、特にコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）では、X線コーン角の違いなどによる画質の違いを調整し、各列において均一なスライス厚、アーチファクト、ノイズの画質を実現しているが、これには様々なフィルタ係数が考えられるが、いずれも同様の効果を出すことができる。
【０１０２】
上記の実施形態は、医用X線CT装置の他、産業用X線CT装置または他の装置と組合わせたX線CT−PET装置，X線CT−SPECT装置などで利用できる。
【０１０３】
上記の実施形態は、多列X線検出器の場合を示しているが、1列のX線検出器の場合も同様に有効である。
【０１０４】
上記の実施形態では、クロストーク補正の1列、X線散乱補正の1列を示しているが、他のクロストーク補正、X線散乱補正でも同様の効果を出すことができる。また、クロストーク補正とX線散乱補正とのいずれか一方であってもよく、たとえば、図16のように、多列X線検出器24にリフレクター24cが形成されている場合には、X線散乱補正のみを実施してもよい。
【０１０５】
上記の実施形態では、クロストーク補正カーネルの求め方の1列、X線散乱補正関数の求め方の1列を示しているが、他の求め方でも同様の効果を出すことができる。
【０１０６】
上記の実施形態では、図3に示すような処理の流れで画像再構成を行っているが、類似の処理の流れでも同様の効果を出すことができる。また、クロストーク補正、X線散乱補正の処理の位置も図3のようにしなくても同様の効果を出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかるX線CT装置を示すブロック図である。
【図２】図２は、X線発生装置（X線管）および多列X線検出器の回転を示す説明図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係るX線CT装置の概略動作を示すフロー図である。
【図４】図４は、前処理の詳細を示すフロー図である。
【図５】図５は、3次元画像再構成処理の詳細を示すフロー図である。
【図６】図６は、再構成領域上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。
【図７】図７は、検出器器面に投影したラインを示す概念図である。
【図８】図８は、投影データDr（view，x，y）を再構成領域上に投影した状態を示す概念図である。
【図９】図９は、再構成領域上の各画素の逆投影画素データD2を示す概念図である。
【図１０】図１０は、逆投影画素データD2を画素対応に全ビュー加算して逆投影データD3を得る状態を示す説明図である。
【図１１】図１１は、円形の再構成領域上のラインをX線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。
【図１２】図１２は、従来の検出器X線コリメータを持ち、リフレクターの付いたシンチレータを持ったX線検出器を示す図である。ここで、(a)は、列方向を視線とした側面図であり、(b)は、(a)のX0部分を示す断面図である。
【図１３】図１３は、X線幾何学上の効率を示す図である。
【図１４】図１４は、検出器X線コリメータ幅およびリフレクターの幅を示す図である。
【図１５】図１５においては、（a）は、列方向にスリット状X線を走査を示す図である。（b）は、チャネル方向にスリット状X線を走査を示す図である。（c）は、ピンホールを通り抜けたペンシルビーム状X線で列方向、チャネル方向に走査を示す図である。
【図１６】図１６は、検出器X線コリメータのないリフレクター付きのシンチレータを持ったX線検出器を示す図である。ここで、(a)は、列方向を視線とした側面図であり、(b)は、(a)のX1部分を示す断面図である。
【図１７】図１７は、検出器X線コリメータがなく、リフレクターのないシンチレータを持ったX線検出器を示す図である。ここで、(a)は、列方向を視線とした側面図であり、(b)は、(a)のX2部分を示す断面図である。
【図１８】図１８は、フラットパネルタイプの検出器X線コリメータがなく、リフレクターのないシンチレータを持ったX線検出器を示す図である。ここで、(a)は、斜視図であり、(b)は、(a)のX3部分を示す断面図である。
【図１９】図１９は、複数のフラットパネルを組合わせた検出器X線コリメータがなく、リフレクターのないシンチレータを持ったX線検出器を示す図である。ここで、(a)は、斜視図であり、(b)は、(a)のX4部分を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１…操作コンソール
２…入力装置
３…中央処理装置
５…データ収集バッファ
６…モニタ
７…記憶装置
１０…撮影テーブル
１２…クレードル
１５…回転部
２０…走査ガントリ
２１…Ｘ線管
２２…Ｘ線コントローラ
２３…コリメータ
２４…多列Ｘ線検出器
２４ａ…シンチレータ
２４ｂ…フォトダイオード
２５…ＤＡＳ（データ収集装置）
２６…回転部コントローラ
２７…ガントリ傾斜コントローラ
２９…制御コントローラ
３０…スリップリング
ｄｐ…検出器面
Ｐ…再構成領域
ｐｐ…投影面
IC…回転中心(ISO)
【図１】
2006239118.tif 000016
【図２】
2006239118.tif 000017
【図３】
2006239118.tif 000018
【図４】
2006239118.tif 000019
【図５】
2006239118.tif 000020
【図６】
2006239118.tif 000021
【図７】
2006239118.tif 000022
【図８】
2006239118.tif 000023
【図９】
2006239118.tif 000024
【図１０】
2006239118.tif 000025
【図１１】
2006239118.tif 000026
【図１２】
2006239118.tif 000027
【図１３】
2006239118.tif 000028
【図１４】
2006239118.tif 000029
【図１５】
2006239118.tif 000030
【図１６】
2006239118.tif 000031
【図１７】
2006239118.tif 000032
【図１８】
2006239118.tif 000033
【図１９】
2006239118.tif 000034