(57)【要約】【課題】キャリブレーションを画素毎に精度良く、且つ、短時間のうちに行うことができる光子計数型放射線検出器のキャリブレーション法を提供する。【解決手段】複数の検出素子を備えた光子計数型放射線検出器２２のキャリブレーション装置が提供される。この装置は、検出素子群の中で指定した特定の画素を成す検出素子に、固有エネルギ値が既知の第１の放射線源から放射線を入射させたときの第１の計数データを収集する第１の収集手段３８と、検出素子群の全ての検出素子に、第１の放射線源と略同一のエネルギ値を持つ第２の放射線源から放射線を同時に入射させたときの第２の計数データを第２の収集手段３８と、第１及び第２の計数データを用いて、放射線検出及びデータ計測のための素子及び回路の放射線の検出感度を均一化した閾値を演算するキャリブレーション手段３８と、を備える。この閾値は、入射する放射線の光子エネルギの弁別に使用される。【選択図】  図２
2011085479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を粒子として個別に入射させる２次元配列の複数の画素を形成し且つ当該画素のそれぞれに入射した前記放射線を光子と見做して当該光子のエネルギに応じた電気量のパルス信号を出力する複数の検出素子を備えた検出素子群と、
前記放射線のエネルギスペクトル上で前記エネルギの大きさを弁別するために与えられて複数のエネルギ領域を設定する複数の閾値を前記画素のそれぞれに対応して生成する閾値生成回路と、
前記複数の検出素子のそれぞれが出力した前記パルス信号に基づいて、前記放射線のエネルギスペクトル上で前記閾値に応じた弁別値により設定される前記複数のエネルギ領域のそれぞれに分類される当該放射線の粒子数の計数データを前記画素毎に演算する領域別データ演算回路と、を備え、
前記領域別データ演算回路により演算された前記画素毎の前記複数のエネルギ領域それぞれの計数データに基づいて、前記放射線により対象物を撮像したときの撮像データを生成するようにした光子計数型放射線検出器のキャリブレーション装置において、
前記検出素子群の中で指定した特定の画素を成す検出素子に、固有エネルギ値が既知の第１の放射線源から放射線を入射させたときに前記領域別データ演算回路から出力される計数データをキャリブレーション用の第１の計数データとして収集する第１の収集手段と、
前記検出素子群の全ての検出素子に、第２の放射線源から、与えられたエネルギ値を持つエネルギ値を持つ放射線を同時に入射させたときに前記領域別データ演算回路から出力される計数データをキャリブレーション用の第２の計数データとして収集する第２の収集手段と、
前記閾値生成回路が生成する前記閾値を、前記第１及び第２の計数データを用いて、少なくとも前記検出素子群、前記閾値生成回路、及び前記領域別データ演算回路を含む回路群の前記画素毎、前記閾値毎、且つ、前記エネルギの値毎の前記放射線の検出感度を均一化させるようにキャリブレートするキャリブレーション手段と、を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
【請求項２】
前記第２の放射線源から照射される放射線のエネルギ値は第１の放射線源から照射される放射線のエネルギ値と同一に設定したことを特徴とする請求項１に記載のキャリブレーション装置。
【請求項３】
前記閾値生成回路は、与えられたデジタル量の指令値をアナログ量の前記閾値に変換する変換器を有し、
前記キャリブレーション手段は
前記第１の計数データから前記閾値毎に、前記エネルギのピーク値を供する、前記弁別値の第１の値を求める第１の演算手段と、
前記第２の計数データから前記閾値毎に、前記粒子のゆらぎに起因した前記弁別値の第２の値を求める第２の演算手段と、
前記閾値毎に、前記第１の値及び前記第２の値に基づいて前記領域別データ演算回路で使用される前記弁別値を補正する弁別値補正段と、
前記弁別値補正手段より補正された前記弁別値を前記指令値として前記変換器に供給する供給手段と、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載のキャリブレーション装置。
【請求項４】
前記第１の放射線源は密封型の放射線源であり、かつ、計測可能な放射線エネルギ帯に固有のエネルギ値を持つガンマ線源であり、
前記第２の放射線源は放射線としてのＸ線を照射するＸ線管である、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のキャリブレーション装置。
【請求項５】
前記第１の演算手段は、
前記弁別値のそれぞれについて当該弁別値よりも大きい所定値から当該弁別値を所定値まで低下させながら、それぞれの弁別値に応じて前記第１の計測データを計測する手段と、
前記計測結果から前記それぞれの弁別値に対する前記第１の計測データのピークを有する曲線を作成する手段と、
前記曲線のピークを呈する第１の弁別値を前記第１の値として演算する手段と、を備えたことを特徴とする請求項４に記載のキャリブレーション装置。
【請求項６】
前記第２の演算手段は、
前記弁別値のそれぞれについて当該弁別値よりも大きい所定値から当該弁別値を所定値まで低下させながら、それぞれの弁別値に応じて前記第２の計測データを計測する手段と、
前記計測結果から前記それぞれの弁別値に対する前記第２の計測データの曲線を作成する手段と、
前記曲線において、隣接する弁別値に対する前記第２の計測データとの差分を呈する第２の弁別値を前記第２の値として演算する手段と、を備えたことを特徴とする請求項４に記載のキャリブレーション装置。
【請求項７】
前記弁別値補正手段は、
前記第１の弁別値及び第２の弁別値について、「補正係数＝第２の弁別値／第１の弁別値」を演算する補正係数演算手段と、
前記補正係数を用いて前記エネルギに応じて変わる前記画素毎の前記閾値を補正した補正値を演算する補正値演算手段と、
を備えたことを特徴とした請求項６に記載のキャリブレーション装置。
【請求項８】
前記補正値演算手段は、前記補正係数を用いて、所定間隔の離散的な前記エネルギの値に対する前記画素毎の前記補正値を演算するようにしたことを特徴とする請求項７に記載のキャリブレーション装置。
【請求項９】
前記補正値演算手段は、前記補正係数を用いて、所定間隔の離散的な前記エネルギの値、及び、当該離散的なエネルギの値の間に在るエネルギの値に対する前記画素毎の前記補正値を演算するようにしたことを特徴とする請求項７に記載のキャリブレーション装置。
【請求項１０】
前記弁別値演算手段により演算された閾値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記補正値を前記閾値生成回路に与える閾値付与手段と、
を備えたことを特徴とする請求項７に記載のキャリブレーション装置。
【請求項１１】
前記閾値は、互いに異なる少なくとも２つの閾値であることを特徴とした請求項１に記載のキャリブレーション装置。
【請求項１２】
放射線を粒子として個別に入射させる２次元配列の複数の画素を形成し且つ当該画素のそれぞれに入射した前記放射線を光子と見做して当該光子のエネルギに応じた電気量のパルス信号を出力する複数の検出素子を備えた検出素子群と、
前記放射線のエネルギスペクトル上で前記エネルギの大きさを弁別するために与えられて複数のエネルギ領域を設定する複数の閾値を前記画素のそれぞれに対応して生成する閾値生成回路と、
前記複数の検出素子のそれぞれが出力した前記パルス信号に基づいて、前記放射線のエネルギスペクトル上で前記閾値に応じた弁別値により設定される前記複数のエネルギ領域のそれぞれに分類される当該放射線の粒子数の計数データを前記画素毎に演算する領域別データ演算回路と、を備え、
前記領域別データ演算回路により演算された前記画素毎の前記複数のエネルギ領域それぞれの計数データに基づいて、前記放射線により対象物を撮像したときの撮像データを生成するようにした光子計数型放射線検出器のキャリブレーション方法において、
前記検出素子群の中で指定した特定の画素を成す検出素子に、固有エネルギ値が既知の第１の放射線源から放射線を入射させたときに前記領域別データ演算回路から出力される計数データをキャリブレーション用の第１の計数データとして収集し、
前記検出素子群の全ての検出素子に、第２の放射線源から第２の放射線源から前記第１の放射線源と略同一のエネルギ値を持つ放射線を同時に入射させたときに前記領域別データ演算回路から出力される計数データをキャリブレーション用の第２の計数データとして収集し、
前記閾値生成回路が生成する前記閾値を、前記第１及び第２の計数データを用いて、少なくとも前記検出素子群、前記閾値生成回路、及び前記領域別データ演算回路を含む回路群の前記画素毎、前記閾値毎、且つ、前記エネルギの値毎の前記放射線の検出感度を均一化させるようにキャリブレートする、
ことを特徴とするキャリブレーション方法。
【請求項１３】
前記閾値は、互いに異なる少なくとも２つの閾値であることを特徴とした請求項１２に記載のキャリブレーション方法。
【請求項１４】
放射線を粒子として個別に入射させる２次元配列の複数の画素を形成し且つ当該画素のそれぞれに入射した前記放射線を光子と見做して当該光子のエネルギに応じた電気量のパルス信号を出力する複数の検出素子を備えた検出素子群と、
前記放射線のエネルギスペクトル上で前記エネルギの大きさを弁別するために与えられて複数のエネルギ領域を設定する複数の閾値を前記画素のそれぞれに対応して生成する閾値生成回路と、
前記複数の検出素子のそれぞれが出力した前記パルス信号に基づいて、前記放射線のエネルギスペクトル上で前記閾値により設定される前記複数のエネルギ領域のそれぞれに分類される当該放射線の粒子数の計数データを前記画素毎に演算する領域別データ演算回路と、を備え、
前記領域別データ演算回路により演算された前記画素毎の前記複数のエネルギ領域それぞれの計数データに基づいて、前記放射線により対象物を撮像したときの撮像データを生成するようにした光子計数型放射線検出器のキャリブレーションを実行する、コンピュータで読出し可能なプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記検出素子群の中で指定した特定の画素を成す検出素子に、固有エネルギ値が既知の第１の放射線源から放射線を入射させたときに前記領域別データ演算回路から出力される計数データをキャリブレーション用の第１の計数データとして収集させる指令を出し、
前記検出素子群の全ての検出素子に、第２の放射線源から第２の放射線源から前記第１の放射線源と略同一のエネルギ値を持つ放射線を同時に入射させたときに前記領域別データ演算回路から出力される計数データをキャリブレーション用の第２の計数データとして収集させる指令を出し、
前記閾値生成回路が生成する前記閾値を、前記第１及び第２の計数データを用いて、少なくとも前記検出素子群、前記閾値生成回路、及び前記領域別データ演算回路を含む回路群の前記画素毎、前記閾値毎、且つ、前記エネルギの値毎の前記放射線の検出感度を均一化させるようにキャリブレートする、機能を実行させる、
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出器のキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法に係り、とくに、光子計数型（フォトンカウンティング型）と呼ばれる放射線検出器のキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ｘ線やガンマ線などの放射線を用いて対象物の内部構造や機能を診断・撮影する装置における技術進歩は目覚しいものがある。この種の装置には放射線を検出する検出器が必須であり、この放射線検出器の性能向上も上述の技術進歩の一翼を担っている。とくに、検出信号をデジタル形式で出力する、いわゆるデジタル化を初め、画素の精細化及び検出面の大形化が進んでいる。
【０００３】
この放射線検出器の検出法についても、従来からの積分法（積分モード）に加え、光子計数法（フォトンカウンティング法）と呼ばれる検出法も注目されている。この光子計数法は、従来では、核医学の分野におけるガンマ線検出器に採用されていたものである（例えば特許文献１：特開平１１−１０９０４０を参照）。一方、近年、画像のエンハンス能の向上やアーチファクトの削減などの効果を得るために、この光子計数法をＸ線検出器に適用する事例も報告されている。
【０００４】
この種の事例の１つと特許文献２：特開２００６−１０１９２６で提案されてものが知られている。つまり、「放射線を入射させる複数の収集画素を有し且つ当該収集画素のそれぞれに入射した前記放射線を光子と見做して当該粒子のエネルギに応じた電気信号を出力する光子計数型検出器と、この検出器が出力した各収集画素の信号に基づいて前記放射線のエネルギスペクトル上の複数のエネルギ領域に分類される当該放射線の粒子数の計数データを演算する領域別データ演算手段と、この領域別データ演算手段により演算された収集画素毎の前記複数のエネルギ領域それぞれの計数データに当該エネルギ領域別に与えられた重み係数の重み付けを施す重み付け手段と、この重み付け手段により重み付けされた収集画素毎の前記複数のエネルギ領域それぞれの計数データを互いに加算して当該加算データを収集画素毎の放射線画像生成用データとして出力する加算手段とを備えたことを特徴とする放射線検出装置。」である。
【０００５】
このように、光子計数型のＸ線検出器の場合、入射するＸ線光子のそれぞれが持つエネルギを弁別する閾値を複数個、用意する。この閾値によりエネルギの範囲が規定されるので、各Ｘ線光子のエネルギがどのエネルギ範囲に属するかを判定することができる。この判定結果は、それぞれのエネルギ範囲に弁別されたＸ線光子数を計測し、その計測結果を用いて各画素のデータとして出力される。
【０００６】
この光子計数型のＸ線検出器では、Ｘ線光子が検出器の各画素に入射すると、各画素から電気量のパルス信号が出力される。各画素に入射するＸ線光子のエネルギは、そのＸ線光子が生成する上記パルス信号の波高値に相当する。かかる波高値がどの閾値を越えるかによって、その画素から出力されるデータの値が変わってくるので、各閾値はＸ線光子の持つエネルギに対して精度良く保つ必要がある。この精度は、Ｘ線検出素子それぞれの感度のほか、各素子の出力チャンネル側にＣＭＯＳで形成される回路の特性の違いに因り影響される。このため、Ｘ線検出器の画素毎に且つ各画素の閾値毎にキャリブレーションを行って、各画素の、Ｘ線光子エネルギの各値に対する感度が画素間で同一にまたは同一と見做せるように事前に調整しておく必要があった。
【０００７】
従来、このキャリブレーションは、エネルギ値が既知である241-Am（５９．５keV）や57-Ｃｏ（１２２keV）などのガンマ線密封線源を複数用いて実施されている。つまり、この線源をＸ線検出器の検出面の前において一定時間だけガンマ線を放射させる。このガンマ線の入射を受けた各画素のＸ線検出素子は、その既知のエネルギ値に応じた電気信号を出力する。各画素から信号値を用いて、Ｘ線光子のエネルギ値に対する感度（Ｓ字特性と呼ばれる、エネルギ値に対する検出パルスの振幅の関係を示す特性）が画素相互間、すなわち収集チャンネル間でほぼ同一になるように、各画素に与える閾値を調整する。
【０００８】
なお、閾値の設定例として、非特許文献１に記載のものも知られている。この文献に記載の例では、ＣｄＴｅを使った検出器に閾値を１つ与えるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１０９０４０
【特許文献２】特開２００６−１０１９２６
【非特許文献１】J.S.Iwanczyk, et al, "Photon Counting Energy DispersiveDetector Arrays for X-ray Imaging"; Nuclear Science Symposium ConferenceRecord, 2007.; NSS '07, IEEE
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述したガンマ線密封線源を用いるキャリブレーション法の場合、近年の画素サイズが非常に小さい（例えば２００μｍ×２００μｍ）Ｘ線検出器には以下の点で問題があった。
【００１１】
第１に、Ｘ線検出器の画素のサイズが小さいので、各画素に入射するＸ線（γ線）光子数が少ない。つまり、入射レートが極端に低くなり、全画素のキャリブレーションをしようとすると、例えば何時間も掛かるなど、膨大な収集時間が必要である。このため、準備作業が多大な時間と労力が要することになり、診断装置の稼動率が低下する。また、キャリブレーションに使う線量が実際の使用線量と大きく異なるため、キャリブレーションの精度が上がらないという問題もある。
【００１２】
またガンマ線源が離散的なエネルギを有しているために、各プリアンプ回路が持つ、ゲインやオフセットあるいはＳ字状の非線形の入出力特性などで、閾値の精度を保つのは至難の状況であった。然るに画素が２００um以下と小さくなったような場合、その効能は大きなものがあっても、その効能を実現する上でのハードウエアの精度を保つのは極めて難しいというのが現実であった。
【００１３】
一方で、非密封線源を用いて、ガンマ線強度を上げて計測するようなことも考えられるが、取り扱いが限定されるために現実ではない。
【００１４】
なお、前述した非特許文献１に記載の検出器にあっては、閾値が１つであり、かつ、画素が１ｍｍ×１ｍｍと大きい。閾値が１つの場合、積分型の検出器と同様に入射するＸ線粒子を全部数えるだけで済む。したがって、キャリブレーションの精度はそれほど問題にならず、Ｘ線透過データの収集後に均一性補正などで対処可能である。これに対し、画素が小さく且つ複数の閾値を設定する場合には、上述したようにキャリブレーションを精度良く実施しておくことが極めて重要になる。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、キャリブレーションを画素毎に精度良く、且つ、短時間のうちに行うことができる光子計数型放射線検出器のキャリブレーション法を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した目的を達成するために、本発明は、その１つの態様として、放射線を粒子として個別に入射させる２次元配列の複数の画素を形成し且つ当該画素のそれぞれに入射した前記放射線を光子と見做して当該光子のエネルギに応じた電気量のパルス信号を出力する複数の検出素子を備えた検出素子群と、前記放射線のエネルギスペクトル上で前記エネルギの大きさを弁別するために与えられて複数のエネルギ領域を設定する複数の閾値を前記画素のそれぞれに対応して生成する閾値生成回路と、前記複数の検出素子のそれぞれが出力した前記パルス信号に基づいて、前記放射線のエネルギスペクトル上で前記閾値に応じた弁別値により設定される前記複数のエネルギ領域のそれぞれに分類される当該放射線の粒子数の計数データを前記画素毎に演算する領域別データ演算回路と、を備え、前記領域別データ演算回路により演算された前記画素毎の前記複数のエネルギ領域それぞれの計数データに基づいて、前記放射線により対象物を撮像したときの撮像データを生成するようにした光子計数型放射線検出器のキャリブレーション装置において、前記検出素子群の中で指定した特定の画素を成す検出素子に、固有エネルギ値が既知の第１の放射線源から放射線を入射させたときに前記領域別データ演算回路から出力される計数データをキャリブレーション用の第１の計数データとして収集する第１の収集手段と、前記検出素子群の全ての検出素子に、第２の放射線源から、与えられたエネルギ値を持つエネルギ値を持つ放射線を同時に入射させたときに前記領域別データ演算回路から出力される計数データをキャリブレーション用の第２の計数データとして収集する第２の収集手段と、前記閾値生成回路が生成する前記閾値を、前記第１及び第２の計数データを用いて、少なくとも前記検出素子群、前記閾値生成回路、及び前記領域別データ演算回路を含む回路群の前記画素毎、前記閾値毎、且つ、前記エネルギの値毎の前記放射線の検出感度を均一化させるようにキャリブレートするキャリブレーション手段と、を備えたことを特徴とする。好適には、第２の放射線源から放射される放射線のエネルギ値は、第１の放射線源から放射される放射線のそれと同一又は略同一に設定することである。
【００１７】
また、本発明によれば、第２の態様として、前記領域別データ演算回路により演算された前記画素毎の前記複数のエネルギ領域それぞれの計数データに基づいて、前記放射線により対象物を撮像したときの撮像データを生成するようにした光子計数型放射線検出器のキャリブレーション方法も提供される。このキャリブレーション方法によれば、前記検出素子群の中で指定した特定の画素を成す検出素子に、固有エネルギ値が既知の第１の放射線源から放射線を入射させたときに前記領域別データ演算回路から出力される計数データをキャリブレーション用の第１の計数データとして収集し、前記検出素子群の全ての検出素子に、第２の放射線源から第２の放射線源から前記第１の放射線源と略同一のエネルギ値を持つ放射線を同時に入射させたときに前記領域別データ演算回路から出力される計数データをキャリブレーション用の第２の計数データとして収集し、前記閾値生成回路が生成する前記閾値を、前記第１及び第２の計数データを用いて、少なくとも前記検出素子群、前記閾値生成回路、及び前記領域別データ演算回路を含む回路群の前記画素毎、前記閾値毎、且つ、前記エネルギの値毎の前記放射線の検出感度を均一化させるようにキャリブレートする、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
特定の画素に対する第１の計数データと全画素に対して一度に収集した第２の計数データを用いるので、キャリブレーションを画素毎に精度良く、且つ、短時間のうちに行うことができる光子計数型放射線検出器のキャリブレーション法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
添付図面において、
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る放射線撮像装置としての歯科用のパノラマ撮像装置の外観の概要を示す部分斜視図、
【図２】図２は、パノラマ撮像装置の電気的な構成の概要を示すブロック図、
【図３】図３は、パノラマ撮像装置に搭載された光子計測型のＸ線検出器の電気的な構成の概要を示すブロック図、
【図４】図４は、Ｘ線光子が生じさせる検出信号としての電気パルスの波高値（エネルギ）と、検出器においてエネルギ弁別のために設定される弁別値との関係を説明する図、
【図５】図５は、Ｘ線のエネルギ、弁別されるエネルギ領域、及び光子計測数との関係を説明する図、
【図６】図６は、検出器のＳ字特性のバラツキを説明するグラフ、
【図７】図７は、Ｄ／Ａ変換器が生じることがある変換誤差を説明するグラフ、
【図８】図８は、検出器の基準画素の上に配置した第１の放射線源としての密封型ガンマ線源を示す斜視図、
【図９】図９は、キャリブレーション演算器によって演算される第１のスキャン演算を示す概略フローチャート、
【図１０】図１０は、第１のスキャン演算に拠る弁別値を求める手法を説明するグラフ、
【図１１】図１１は、検出器と、その上方に所定距離離して配置する第２の放射線源としてのＸ線管との位置関係を説明する図、
【図１２】図１２は、キャリブレーション演算器によって演算される第２のスキャン演算を示す概略フローチャート、
【図１３】図１３は、第２のスキャン演算に拠る弁別値を求める手法を説明するグラフ、
【図１４】図１４は、キャリブレーションデータの設定演算の概略を示すフローチャート、
【図１５】図１５は、キャリブレーションによる効果を概念的に説明する図、である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１〜１５を参照して、本発明に係る、光子計数型放射線検出器のキャリブレーション装置及びそのキャリブレーション方法の好適な実施形態を説明する。なお、この光子計数型（フォトンカウンティング）放射線検出器は、一例として、光子計数型Ｘ線検出器（以下、Ｘ線検出器）と実施されている。また、このＸ線検出器は、医療用のＸ線ＣＴ（Computed Tomography）スキャナやＸ線パノラマ撮像装置に適用される。以下、本実施形態においては、Ｘ線パノラマ撮像装置（以下、パノラマ撮像装置と呼ぶ）の例を示す。
【００２１】
図１に、パノラマ撮像装置１の概要を示す。このパノラマ撮像装置１は、被検体Ｐからデータを収集するガントリ（データ収集装置）２と、収集したデータを処理して画像などを作成するとともにガントリ２の動作を制御するコンソール３とを備える。
【００２２】
ガントリ２は、支柱１１を備える。この支柱が伸びる長手方向を縦方向（又は上下方向：Ｚ軸方向）と呼び、この縦方向に直交する方向を横方向（ＸＹ面に沿った方向）と呼ぶ。支柱１１には、略コ字状を成す上下動アームユニット１２が縦方向に移動可能に備えられる。上下動アームユニット１２は、支柱１１に沿って移動可能な縦アーム１２Ａと、この縦アーム１２Ａの上下端のそれぞれから横方向に延びる上側横アーム１２Ｂ及び下側横アーム１２Ｃを備える。上側横アーム１２Ｂの所定位置には、支柱１１に直交する横方向の平面内で回動可能な状態で、回動アームユニット１３が取り付けられている。下側横アーム１２Ｃの先端部は被験者Ｐの顎を載せるチンレスト１４として構成されている。このため、撮像時には、被験者Ｐが図中の仮想線のように顎を載せて撮像に臨むことになる。上下動アームユニット１２の縦方向の位置は、図示しない駆動機構により、被験者Ｐの背丈に応じて調整される。
【００２３】
回動アームユニット１３は、下向きで略コ字状を成す横アーム１３Ａと、この横アーム１３Ａの両端のそれぞれから下向きに伸びる線源側縦アーム１３Ｂ及び検出側縦アーム１３Ｃとを備える。横アーム１３Ａが回転軸１３Ｄにより垂下され、図示しない電動モータなどの駆動機構により回転軸１３Ｄを中心に回動（回転）するように構成されている。線源側アーム１３Ｂの下端部にはＸ線管２１が設置され、このＸ線管２１から例えばパルスＸ線として曝射されたＸ線は、同下端部に設けられたコリメータ（図示せず）でコリメートされた後、被験者Ｐの顎部を透過して検出側縦アーム１３Ｃに伝播する（仮想線Ｘを参照）。検出側縦アーム１３Ｃの下端部には、Ｘ線入射窓Ｗ（例えば、横６．４ｍｍ×縦１５０ｍｍ）を有したＸ線検出器２２（以下、検出器と呼ぶ）が設置される。
【００２４】
この検出器２２は、後に詳述するが、Ｘ線撮像素子を２次元に配列した、半導体による直接変換方式の光子計数型Ｘ線検出器として構成されている。このため、検出器２２は、入射Ｘ線に応じた光子（フォトン）を計数して、その計数値を反映させた電気量のフレームデータを出力する。したがって、被験者Ｐが撮像位置に立って、その顎部をチンレスト１４に載せた状態で、回動アームユニット１３が回転駆動される。この回転中に、Ｘ線管２１からＸ線が所定間隔又は連続的に曝射され、このＸ線は検出器２２により例えば３００ｆｐｓの高いフレームレートでフレームデータとして検出される。
【００２５】
コンソール３は、図２に示すように、信号の入出力を担うインターフェース（Ｉ／Ｆ）３１を備え、このインターフェース３１にバス３２を介して通信可能に接続されたコントローラ３３、第１の記憶部３４、画像プロセッサ３５、表示器３６、入力器３７、キャリブレーション演算器３８、第２の記憶部３９、ＲＯＭ４０、及び閾値付与器４１を備えている。
【００２６】
コントローラ３３は、ＲＯＭ４０に予め与えられたプログラムに沿ってガントリ２の駆動を制御する。この制御には、Ｘ線管２１に高電圧を供給する高電圧発生装置４２への指令値の送出、及び、キャリブレーション演算器３８の駆動指令も含まれる。第１の記憶部３４は、ガントリ２からインターフェース３１を介して送られてきたフレームデータを保管する。
【００２７】
画像プロセッサ３５は、コントローラ３３の制御の元に、ＲＯＭ４０に予め与えられたプログラムに基づいて、第１の記憶部３４に保管されたフレームデータを公知のシフト・アンド・アッド（shift and add）と呼ばれる演算法に基づくトモシンセシス法で処理し、被験者Ｐの口腔部の歯列の透過像を作成する。表示器３６は、作成される透過像の表示や、ガントリ２の動作状況を示す情報及び入力器３７を介して与えられるオペレータの操作情報の表示を担う。入力器３７は、オペレータが撮像に必要な情報をシステムに与えるために使用される。
【００２８】
また、キャリブレーション演算器３８は、コントローラ３３の制御下において、ＲＯＭ４０に予め内蔵されているプログラムの下で動作し、後述するデータ収集回路で画素毎且つ各画素に対するエネルギ弁別系列毎に与えるエネルギ弁別のための閾値のキャリブレーションを指令する。このキャリブレーションは、本パノラマ撮像装置を出荷する前に工場で行ったり、定期的な又は故障時の保守点検時や、撮像前の業務前に行ったりする。このキャリブレーションは本発明の特徴の中心を成すものであるので、後述する。第２の記憶部３９は、キャリブレーションにより画素毎、エネルギ弁別系列毎、及びエネルギ値毎に生成された閾値の値を記憶する。この閾値は、撮像時にはコントローラ３３の制御の元で呼び出され、後述するデータ収集回路に与えられる。
【００２９】
閾値付与器４１は、コントローラ３３の制御の下で、撮像時に第２のメモリ３９に格納されている閾値を、Ｘ線管電圧（Ｘ線エネルギ値）毎に、画素毎に、及びエネルギ弁別系列毎に呼び出して、その閾値に対応したデジタル信号を指令値としてインターフェース３１を介して検出器３２に送信する。この処理を実行するため、閾値付与器４１は、ＲＯＭ４０に予め格納されたプログラムを実行する。
【００３０】
コントローラ３３、画像プロセッサ３５、キャリブレーション演算器３８、閾値付与器４１は共に、与えられたプログラムで稼動するＣＰＵ（中央処理装置）を備えている。それらのプログラムは、ＲＯＭ４０に事前に格納されている。
【００３１】
図３を用いて、検出器２２の電気的な構成を詳述する。この検出器２２は、前述したように、２次元に配列された画素（画素数は例えば６４×１５００画素）を有する。各画素のサイズは、例えば２００μｍ×２００μｍであり、この画素サイズは、Ｘ線を光子（粒子）として検出することが可能な十分小さい値になっている。本実施形態において、Ｘ線をその粒子として検出可能なサイズとは、「放射線（例えばＸ線）粒子が同一位置又はその近傍に複数個連続して入射したときの各入射に応答したパルス信号間の重畳現象の発生を実質的に無視可能な又はその量が予測可能なサイズ」であると定義される。この重畳現象が発生すると、Ｘ線粒子の「入射数対実際の計測数」の特性にＸ線粒子の数え落とし特性が発生する。このため、Ｘ線検出器１２に形成する収集画素のサイズは、この数え落とし特性が発生しない又は実質的に発生しないとみなせる大きさに、又は、数え落し量が推定できる程度に設定されている。
【００３２】
この複数の画素それぞれは、テルル化カドミウム半導体（ＣｄＴｅ半導体）、カドミュームジンクテルライド半導体（ＣｄＺｎＴｅ半導体）、シリコン半導体（Ｓｉ半導体）などの半導体セル（センサ）Ｓにより構成される。この半導体セルＳは、このセルに入射するＸ線を検出して、そのＸ線エネルギに応じたパルス電気信号を出力する。つまり、検出器２２は、半導体セルＳの複数が２次元に配列されたセル群を備え、そのセルそれぞれ、すなわち、２次元配列の複数の画素それぞれの出力側にデータ収集回路５１ｎ（ｎ＝１〜Ｎ：Ｎ＝全画素数＝全収集チャンネル数）が備えられている。
【００３３】
なお、この半導体セルＳの群の構造は、特開２０００−６９３６９号公報、特開２００４−３２５１８３号公報、特開２００６−１０１９２６号公報によっても知られている。
【００３４】
複数のデータ収集回路５１ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）のそれぞれは、半導体セルＳ（センサ）から出力されたアナログ量の電気信号を受けるチャージアンプ５２を有し、このチャージアンプ５２の後段に、波形整形回路５３、多段の比較器５４１〜５４ｔ（ここではｔ＝４）、エネルギ領域振分け回路５５、多段のカウンタ５６１〜５６ｔ（ここではｔ＝４）、多段のＤ／Ａ変換器５７１〜５７ｔ（ここではｔ＝４）、ラッチ回路５８、及びシリアル変換器５９を備える。
【００３５】
チャージアンプ５２は、各半導体セルＳの各集電電極に接続され、Ｘ線粒子の入射に応答して集電される電荷をチャージアップして電気量のパルス信号として出力する。このチャージアンプ５２の出力端は、ゲイン及びオフセットが調整可能な波形整形回路５３に接続されており、検知したパルス信号の波形を、予め調整されているゲイン及びオフセットで処理して波形整形する。この波形整形回路５３のゲイン及びオフセットは、半導体セルＳの画素毎の電荷チャージ特性に対する不均一性と各回路特性のバラツキを考慮して、キャリブレーションにより調整される。これにより、かかる不均一性を排除した波形整形信号の出力とそれに対する相対的な閾値の設定精度とを上げることができる。この結果、各画素に対応した、即ち、各収集チャンネルの波形整形回路５３から出力された、波形整形済みのパルス信号は実質的に入射Ｘ線粒子のエネルギ量を反映した特性を有する。したがって、収集チャンネル間のかかるばらつきは大幅に改善される。
【００３６】
この波形整形回路５３の出力端は、複数の比較器５４１〜５４４の比較入力端にそれぞれ接続されている。この複数の比較器５４１〜５４４それぞれの基準入力端には、図４に示す如く、それぞれ値が異なるアナログ量の閾値ｔｈ１（〜ｔｈｔ）（ここではｔ＝１〜４）が印加されている。これにより、１つのパルス信号を異なる閾値ｔｈ１（〜ｔｈ４）と比較することができる。この比較の理由は、入射したＸ線粒子のエネルギ量が、事前に複数に分けて設定したエネルギ領域のうちのどの領域に入るのか（弁別）について調べるためである。パルス信号の波高値（つまり、各入射Ｘ線粒子のエネルギ量を表す）が閾値ｔｈ１〜ｔｈ４のどの値を超えているかにより、弁別されるエネルギ領域が異なる。なお、最も低い閾値ｔｈ１は、通常、外乱や、半導体セルＳ、チャージアンプ４２などの回路に起因するノイズ、或いは、画像化に必要のない低エネルギの放射線を検出させないための閾値として設定される。また、閾値の数、すなわち比較器の数は、必ずしも４個に限定されず、上記閾値ｔｈ１の分を含めて２個以上の何個であってもよい。
【００３７】
上述した閾値ｔｈ１〜ｔｈ４は、具体的には、コンソール３のキャリブレーション演算器３８からインターフェース３２を介してデジタル値で画素毎、即ち収集チャンネル毎に与えられる。このため、比較器５４１〜５４４それぞれの基準入力端は４つのＤ／Ａ変換器５７１〜５７４の出力端にそれぞれ接続されている。このＤ／Ａ変換器５７１〜５７４はラッチ回路５８を介して閾値受信端Ｔ１（〜ＴＮ）に接続され、この閾値受信端Ｔ１（〜ＴＮ）がコンソール３のインターフェース３２に接続されている。
【００３８】
ラッチ回路５８は、撮像時には閾値付与器４０からインターフェース３１及び閾値受信端Ｔ１（〜ＴＮ）を介して与えられたデジタル量の閾値ｔｈ１〜ｔｈ４をラッチし、対応するＤ／Ａ変換器Ｄ／Ａ変換器５７１〜５７４にそれぞれ出力される。このため、Ｄ／Ａ変換器Ｄ／Ａ変換器５７１〜５７４は指令されたアナログ量の閾値ｔｈ１〜ｔｈ４を電圧値として比較器５４１〜５４４それぞれに与えることができる。
【００３９】
図５に、この閾値ｔｈ１〜ｔｈ４、すなわち弁別値ＴＨ１〜ＴＨ４の設定例を示す。同図に示す波形は、通常に使用されているＸ線管球から曝射されるＸ線のエネルギの連続スペクトルを示す。なお、縦軸の計測（カウント）数は横軸のエネルギに相当するフォトンの発生頻度に比例する量であり、横軸のエネルギはＸ線管の管電圧に依存する量である。このスペクトルに対して、第１の閾値ｔｈ１を、Ｘ線粒子数を計数不能領域と低目のエネルギ領域１と弁別可能な弁別値ＴＨ１に対応して設定する。また、第２、第３、及び第４の閾値ｔｈ２、ｔｈ３、及びｔｈ４を、第１の弁別値ＴＨ１より高い値となる、第２、第３、第４の弁別値ＴＨ２，ＴＨ３，ＴＨ４を順に供するように設定している。これにより、エネルギスペクトル波形の特性や設計値に沿った適宜な弁別点が規定され、エネルギ領域２〜４が設定される。
【００４０】
このため、比較器５４１〜５４４の出力端は、図３に示すように、エネルギ領域振分け回路５５に接続されている。このエネルギ領域振分け回路５５は、複数の比較器５４１〜５４ｎの出力、すなわち、検出したＸ線粒子のエネルギに相当するパルス電圧と閾値ｔｈ１（〜ｔｈ４）との比較結果を解読し、そのエネルギ値がどのエネルギ領域１〜４に分類されるかという振分けを行う。例えば２つの比較器５４１、５４２の出力がオン（検出値＞＝閾値）であり、残りの２つの比較器５４３、５４４の出力がオフであれば、エネルギ値はエネルギ領域２に弁別される。また、３つの比較器５４１〜５４３の出力がオンであり、残りの１つの比較器５４４の出力がオフであれば、エネルギ値はエネルギ領域３に弁別される。その他の事象も同様ある。エネルギ領域振分け回路５５は、カウンタ５６１〜５６４の何れかに弁別結果に応じたパルス信号を送る。例えば、エネルギ領域１に弁別される事象があれば、１段目のカウンタ５６１にパルス信号を送る。エネルギ領域２に弁別される事象があれば、２段目のカウンタ５６２にパルス信号を送る。エネルギ領域３，４についても同様である。
【００４１】
このため、カウンタ５６１〜５６４のそれぞれは、エネルギ領域振分け回路５５からパルス信号が入力される度にカウントアップを行う。このため、担当するエネルギ領域に弁別されるエネルギ値のＸ線粒子数を一定時間毎の累積値として計測することができる。なお、カウンタ５６１〜５６４にはコンソール３のコントローラ３３からスタート・ストップ端子Ｔ２を介して起動及び停止の信号が与えられる。一定時間の計測は、自身が有するリセット回路を使って外部から管理される。
【００４２】
このようにして、リセットされるまでの一定時間の間に、複数のカウンタ５６１〜５６４により、検出器１２に入射したＸ線の粒子数が、画素毎に且つエネルギ領域毎に計測される。このＸ線粒子数の計数値は、カウンタ５６１〜５６４のそれぞれからデジタル量の計数データとして並列に出力された後、シリアル変換器５９によりシリアルフォーマットに変換される。このシリアル変換器５９は残り全てのチャンネル（収集画素）のシリアル変換器５９とシリアルに接続されている。このため、最後のチャンネルのシリアル変換器５９からシリアルなデジタル量の計数データとして出力され、その計数データが送信端Ｔ３を介してコンソール３に送られる。コンソール３では、インターフェース３１がその計数データを受信して第１の記憶部３４に格納する。
【００４３】
そこで、画像プロセッサ３５は、入力器３６からのオペレータ指令に応じて、第１の記憶部３４に格納されている計数データを読み出し、この計数データを用いて画像、例えば歯列に沿ったある断面のＸ線透過画像（パノラマ画像）をトモシンセシス法の元で再構成する。各画素から複数のエネルギ領域１〜４の計数データが得られている。このため、画像プロセッサ３５は、このパノラマ画像の再構成において、例えば高いエネルギ値の計数データほど高い重み付けを施し、これを相互に加算することで、各画素のデータを作成する。これにより、全画素から収集したＸ線スキャンに伴うデータが揃うので、この全画素のデータをトモシンセシス法で処理してパノラマ画像を作成する。このパノラマ画像は例えば表示器４６で表示される。
【００４４】
なお、重み付け処理の仕方にも各種の方式がある。上述のように、高いエネルギ領域の計数データを強調する重み付け処理にすれば、ビームハードニングに因るアーチファクトを抑制することができる。また、軟部組織のコントラスト改善を目的として低いエネルギ領域を強調するように重み付けをすることができる。ビームハードニングに因るアーチファクト抑制及び軟部組織のコントラスト改善を目的としてその両方の領域を共に強調するという重み付けをすることもできる。
【００４５】
また、歯科用パノラマ装置の宿命である前歯部の陰影として重畳される頚椎の映り込みなども、前歯部のスキャン時に高エネルギ側に重み付けをして再構成すれば、幾分なりとも頚椎の映り込みは軽減可能である。また、同じような重み付け処理は、側方歯の歯列重なりを軽減する、いわゆる直交撮影時における、反対側の顎の写り込みを軽減する際にも使える。さらに、下顎管などが、もう少しコントラスト良く見たいような場合は、低エネルギ側にウエイトを上げた再構成をすることで、より鮮明に画像化が可能である。
【００４６】
ところで、本実施例では、上述した全画素分Ｎ個に対応した半導体セルＳ及びデータ収集回路５１ｎはＡＳＩＣによりＣＭＯＳで一体に構成されている。勿論、このデータ収集回路５１ｎは、半導体セルＳの群とは互いに別体の回路又はデバイスとして構成してもよい。
【００４７】
（キャリブレーション）
前述したように、本パノラマ撮像装置は、工場出荷前に又は現場設置後、定期的に若しくは異常発生時にキャリブレーションに処される。このキャリブレーションを実行する機構として、コンソール３はキャリブレーション演算器３８、第２の記憶部３９、及び閾値付与器４１を備えている。
【００４８】
キャリブレーションは、図３に示す、半導体セルＳからシリアル変換器５９までの、全画素分の計数データを出力するための収集チャンネル（チャンネル数Ｎ）がＣＭＯＳで製造されるものの、収集チャンネル検出特性が互いにバラツキが不可避であるので、これを是正しなければならないことが第１の大きな理由である。加えて、検出器２１がフォトンカウンティング型のデバイスであるので、Ｘ線光子のエネルギ弁別のために複数の弁別系列（系列数ｔ＝１〜４）を有し、系列毎にデジタル量の指令値（閾値）をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器５７ｔ（ｔ＝１〜４）を置かなければならいことも第２の大きな理由である。
【００４９】
第１の理由について言えば、各収集チャンネルはＸ線光子の入射に伴って検出されるパルス信号の高さと光子のエネルギ値との関係をグラフで示せば、一般に図６に示すように、Ｓ字形のカーブになる。これは通常、Ｓ字特性と呼ばれる非線形のグラフになる。このＳ字特性のオフセットとゲインが収集チャンネル毎に異なるのである（例えば収集チャンネル１は特性♯１、その隣の収集チャンネル♯２は。これはハード的にいかに緻密に製造したとしても不可避である。このようなバラツキは検出感度の違いになり、それは当然に検出能の低下に帰着するので、かかるバラツキをキャリブレーションで除去又は抑制し且つ高い検出感度を保つ必要がある。
【００５０】
従来、前述したように、このＳ字特性を合わせるためのキャリブレーションとして、固定エネルギ値が既知である２種の密封ガンマ線源、例えば２４１Ａｍ（エネルギ値は５９．５ｋｅＶ）及び１２２Ｃｏ（エネルギ値は１２２ｋｅＶ）を用いてデータを収集し、その収集結果からオフセットとゲインを収集チャンネル間で合わせるように、エネルギ弁別のための閾値を調整していた。しかしながら、この２種のガンマ線源を用いる場合、Ｓ字特性上の２点（５９．５ｋｅＶと１２２ｋｅＶのエネルギ値の位置）で特性を合わせるだけであるので、その２点以外の点はどのような調整になるのか分からない。このため、この従来のキャリブレーション法だと、２点以外のエネルギ値に対して設定する閾値の信頼性が極めて低い。また、ガンマ線源を用いて全画素から十分な量のデータを収集するには、長時間（例えば数時間〜数十時間）を要し、作業効率も極めて低く、現実的でなかった。
【００５１】
さらに、第２の理由について言えば、Ｄ／Ａ変換器５７ｔ（ｔ＝１〜４）のＤ／Ａ変換特性には、図７に示すように変換誤差（単調変化で各ステップの変化量が異なる場合や非単調変化の場合もある）を生じることもある。フォトンカウンティング型の検出器２１にはエネルギ弁別が必須であり、詳細なエネルギ分別を行おうとすれば、画素当たり、すなわち収集チャンネル当たり、より多くのＤ／Ａ変換器を設置する必要がある。このため、図７に示す変換誤差を考慮したキャリブレーションを行う必要あったが、従来ではそれが十分になされていなかった。
【００５２】
そこで、本パノラマ撮像装置は、これらの不都合を排除したキャリブレーションを行なう機能を備えていることを最大の特徴とする。
【００５３】
このキャリブレーションは、２種類の放射線源を用いて２段階で検出器２２から計数値を収集し、この計数値を用いて、各収集チャンネル（即ち各画素）のＤ／Ａ変換器５７ｎ（ｎ＝１〜４）に与える実際のアナログ量の閾値を演算する。２種類の放射線源は、密封型で計測可能な放射線エネルギ帯に固有のエネルギ値を持つガンマ線源（第１の放射線源）と、Ｘ線を照射するＸ線源を成すＸ線管（第２の放射線源）とから成る。なお、Ｘ線管については、ガンマ線源のエネルギ値に等しいエネルギ値のＸ線を照射するようにＸ線管電圧が設定される。
【００５４】
ここで、検出器２２の検出面２２Ｆを構成する複数の画素Ｃ(i,j: i=1 - ic - I, j=1 - jc - J)のそれぞれは、Ｘ線粒子計測の下でＸ線透過データを収集するチャンネルの最小単位であるので、この画素Ｃのそれぞれを必要に応じて「収集チャンネル」と呼ぶ。また、１つの収集チャンネルには、複数のエネルギ弁別回路を伴っているので、Ｄ／Ａ変換器５７ｎ（ｎ＝１〜４）から比較器５４ｎ（ｎ＝１〜４）を介してカウンタ５５ｎ（ｎ＝１〜４）に至る系を「計数系列」と呼ぶ。このため、各収集チャンネルには複数（ここでは４つ）の計数系列が繋がっている。
【００５５】
具体的には、キャリブレーションは、ガンマ線源を用いたときの計数値から基準画素に相当する収集チャンネルについて、その計数系列毎に、エネルギのピーク値を供する弁別値（第１の値）を求める第１のスキャン演算と、Ｘ線管を用いたときの計数値から収集チャンネル毎に且つ計数系列毎に、Ｘ線粒子のゆらぎに起因した弁別値（第２の値）を求める第２のスキャン演算と、収集チャンネル毎に且つ計数系列毎に、第１のスキャン演算による閾値のスキャン値及び第２のスキャン演算により求めた弁別値から、アナログ量の閾値ｔｈに対応するデジタル量の指令値（キャリブレーションデータ）を設定する閾値設定と、を含む。
【００５６】
第１のスキャン演算と第２のスキャン演算は、この順で実施してもよいし、第２のスキャン演算及び第１のスキャン演算の順で実施してもよい。例えば、第１のスキャン演算及び第２のスキャン演算の順で実施する場合、最初に、オペレータはガンマ線源６１を検出器２２上に設置してキャリブレーション演算器３８を第１のスキャン演算に指令させ、その完了後に、オペレータはその検出器２２をＸ線管２１の前に配置してキャリブレーション演算器３８に第２のスキャン演算を指令させる。このため、キャリブレーション時間としては、第１及び第２のスキャン時間にオペレータの線源配置のための時間が含まれるが、その手間に要する時間は従来のキャリブレーション自体の時間（数時間以上）に比べれば極めて少ないと言える。
【００５７】
以下、これらの演算・設定のための処理を具体的に説明する。
【００５８】
（用語の定義）
ここで最初に、「閾値」について用語を定義しておく。これまでの説明では「閾値」は単に何ボルトという値で与えられるアナログ電圧であり、「指令値」はその閾値に応じたデジタル信号である。以下のスキャン演算においては、この「指令値」が、回路の実際の特性などに対応して収集チャンネルｎ（＝１〜Ｎ）毎に且つ計数系列ｔ（＝１〜４）毎にキャリブレーションデータとして設定される。
【００５９】
（第１のスキャン演算）
まず、図８に示すように、密封型のガンマ線源６１としての２４１Ａｍ（固有エネルギ値＝５９．５keV)が検出器２２の検出面２２Ｆを成す画素の中の基準画素Ｃの直上に且つ検出面２２Ｆに密着または近接するように配置される。この基準画素Ｃは例えば検出面の中心に位置する１つ（又は複数の）画素として指定される。このガンマ線源６１を配置して一定時間（例えば数分）、基準画素Ｃに応じた収集チャンネルから計数データを収集する。このときのスキャン演算を図９に示すフローチャートを用いて説明する。このフローチャートの処理は、入力器３７から与えられるオペレータの操作情報にコントローラ３３が応答し、コントローラ３３がキャリブレーション演算器３８に第１のスキャン演算を指令することで実行される。
【００６０】
図９に示す処理が開始されると、キャリブレーション演算器３８は、検出器２２の検出面２２Ｆの中で予め指定された基準画素Ｃ(i, j)＝Ｃ(ic, jc)を選択する（ステップＳ１）。この選択に応じて、基準画素Ｃ(ic, jc)が供する１つの収集チャンネルに存在する複数の計数系列のうちの最初の計数系列（図３において、１つの半導体センサＳに繋がる１つのカウンタ５６１による計数系列）のみが選択される。なお、この第１のスキャン演算では、４つの計数系列のカウンタ５６１〜５６４により出力される計数値が処置の対象となる。なお、基準画素Ｃ(ic,
jc)は、好適には、検出面２２Ｆの幾何学的な中心に位置する画素であるが、必ずしも、これに限定されるものではない。検出面２２Ｆで中心位置からオフセットした位置にある画素を選択してもよい。
【００６１】
次いで、キャリブレーション演算器３８は、ガンマ線源６１としての２４１Ａｍ（固有エネルギ値＝５９．５keV)を検出面２２Ｆの基準画素Ｃ(ic, jc)の直上に密着（又は近接）して置くように指令する（ステップＳ２）。これにより、図８に示すように、ガンマ線源６１が配置されるので、ガンマ線源６１から出射されたガンマ線の殆どが基準画素Ｃ(ic,
jc)を中心する画素領域に入射するようになる。
【００６２】
この後、キャリブレーション演算器３８は、計数系列を示す変数ｔをｔ＝１に設定する（ステップＳ３）。さらに、各閾値ｔｈｔ（ｔ＝１〜４）に対して、その閾値ｔｈｔに対する弁別値を一定範囲ＴＨＡ（ＭａｘＡｍ〜ＭｉｎＡｍまで変化）で減少させながら、それぞれの減少させた値でデータを収集することになる。そこで、この収集回数を表すカウンタｍをｍ＝１に設定する（ステップＳ４）。この一定範囲ＴＨＡとは、２４１Ａｍの固有エネルギ値＝５９．５keVを中心に一定の範囲でスキャンできるように定めたエネルギ値の範囲ＭａｘＡｍ〜ＭｉｎＡｍを言い、考えられるバラツキを考慮して、例えば５３．５keV〜６５．５keVの範囲である。
【００６３】
次いで、キャリブレーション演算器３８は、第１の閾値ｔｈ１を選択し、この第１の閾値ｔｈ１に第１の弁別値ＴＨ１Ａｍ（：ＭａｘＡｍ〜ＭｉｎＡｍ）をデジタル量として設定する（ステップＳ５）。これにより、第１の弁別値ＴＨ１Ａｍの最初の値はＭａｘＡｍとなる。
【００６４】
この後、キャリブレーション演算器３８は、基準画素Ｃ(ic, jc)に繋がる第１の比較器５４１の出力によるカウンタ５５１の計測値のみを一定時間（例えば、３３MBqで基準画素の真上３mmの線源距離を仮定して６０秒程度の収集でトータル約６０００カウントの集積をさせる程度の時間）の収集を開始する（ステップＳ６）。この計測値は、キャリブレーション演算器３８のワークエリアに一時保管しておいてもよいし、第２のメモリ３９に一時保管してもよい。
【００６５】
次いで、キャリブレーション演算器３８は計数値が０に近い一定値以上か否かを判断し（ステップＳ７）、一定値以上であれば計数値Ｋｍとして記憶する（ステップＳ８）。これを一定時間が経過するまで繰り返す（ステップＳ９）。
【００６６】
この一定時間の収集が終わると、キャリブレーション演算器３８は第１の弁別値ＴＨ１ＡｍをＴＨ１Ａｍ＝ＴＨ１Ａｍ−ΔＡｍに更新し、変数ｍをｍ＋１に更新する（ステップＳ１０）。これにより、第１の弁別値ＴＨ１Ａｍ＝ＭａｘＡｍ−ΔＡｍ（ΔＡｍ：閾値の刻み分）となる。
【００６７】
さらに、その変数ｍ＞Ｍになったか否かを判断し、ｍ＝１〜Ｍまでの間であるならば、処理をステップＳ５に戻して上述した一連の処理を繰り返す（ステップＳ１１）。
【００６８】
ステップＳ１１でｍ＞Ｍになった場合は、第１の弁別値ＴＨ１に対してＭ回の値変更を行いながらカウンタ５５１の計数値の収集を行ったことを意味する。このときには、例えば第２のメモリ３８に、例えば図１０中の×印で示すような計数値が記録されている。つまり、カウンタｍ＝１〜Ｍまで第１の弁別値ＴＨ１Ａｍを、最大値ＭａｘＡｍから最小値ＭｉｎＡｍまで所定の電圧減少分ΔＡｍずつＭ回減らしたときの計数値ＫＡ１〜ＫＡＭが得られる。
【００６９】
そこで、キャリブレーション演算器３８は、その計数値ＫＡ１〜ＫＡＭを最小二乗法又は複数点スムージングを行い、図１０の実線で示すようにフィッティングカーブを求める。そして、そのカーブのピークを供する第１の弁別値に最も近いデジタル量の値ＴＨ１Ａｍをスキャン値として決定する（ステップＳ１２）。このスキャン値は、第１の弁別値ＴＨ１Ａｍを一定刻みΔＡｍで減らしながら探した（スキャンした）、第１の閾値ｔｈ１に対するキャリブレーションデータを準備するための値を意味し、本発明に係る第１の値に相当する。
【００７０】
以上の処理を繰り返して、第２〜第４の閾値ｔｈ２〜ｔｈ４に対する、デジタル量の第２〜第４の弁別値のスキャン値ＴＨ２Ａｍ〜ＴＨ４Ａｍが決定される（ステップＳ１３、Ｓ１４）。これらのスキャン値ＴＨｔＡｍ＝ＴＨ１Ａｍ〜ＴＨ４Ａｍは例えば第２のメモリ３８に一時保管される。
【００７１】
（第２のスキャン演算）
まず、図１１に示すように、Ｘ線管２１に所定距離離して検出器２２を配置し、その検出面２２ＡをＸ線照射方向に向けて、検出面２２Ａの全体にＸ線が入射するようにする。このとき、Ｘ線のエネルギはエネルギ値＝５９．５keVとなるように管電圧が調整される。この調整は、高電圧発生装置４２が供給する高電圧を調整すればよい。このようにＸ線管２１を配置して一定時間（例えば数秒）ずつ、各画素Ｃ（i,
j: i=1-Ｉ、j=1-Ｊ）の収集チャンネルから計数データを収集する。このときのデータ収集法を図１２に示すフローチャートを用いて説明する。このフローチャートの処理は、入力器３７から与えられるオペレータの操作情報にコントローラ３３が応答し、コントローラ３３がキャリブレーション演算器３８に第２のスキャン演算を指令することで実行される。
【００７２】
この図１２のフローチャートで実行される処理を説明する。
図１２に示す処理が開始されると、キャリブレーション演算器３８は、Ｘ線照射時には、Ｘ線管２１にガンマ線源６１と固有エネルギＥ（＝５９．５keV)と略同一のエネルギ値を有するパルスＸ線を照射させるように、コントローラ３３にエネルギ値の設定情報を送る（ステップＳ１９）。
【００７３】
次いで、キャリブレーション演算器３８は、１回のスキャンの間に複数の収集チャンネルから計測値を収集するように、そのスキャンの開始を指示する（ステップＳ２０）。これにより、コントローラ３３は、高電圧発生装置４２にその設定情報を送るので、Ｘ線管２１はそのエネルギ値でＸ線を照射する。Ｘ線管２１から、ガンマ線源６１と略同一値のエネルギＥを有するパルスＸ線が一定時間の間、照射され、Ｘ線粒子が計測されるようになる。この１回のＸ線照射（スキャン）に呼応して、この第２のスキャン演算が実施される。なお、計測値は、キャリブレーション演算器３８のワークエリアに一時保管しておいてもよいし、第２のメモリ３９に一時保管してもよい。
【００７４】
続いて、キャリブレーション演算器３８は、検出器２２の検出面２２Ｆの中で最初の画素Ｃ(i,j)＝Ｃ(1,1)を選択する（ステップＳ２１）。この選択に応じて、選択画素Ｃ（1,1)が供する１つの収集チャンネルに存在する複数の計数系列のうちの最初の計数系列（図３において、１つの半導体センサＳに繋がる１つのカウンタ５６１による計数系列）のみが選択される。なお、この第２のスキャン演算では、画素Ｃ（i,
j）それぞれの４つの計数系列のカウンタ５６１〜５６４により出力される計数値が処置の対象となる。なお、画素Ｃ(i,j)の選択は任意の順で実行することができ、後述するように全ての画素Ｃ(i,j)を順次選択する。
【００７５】
この後、キャリブレーション演算器３８は、計数系列ｔを表す変数ｔをｔ＝１に設定する（ステップＳ２２）。さらに、キャリブレーション演算器３８は、各閾値ｔｈｔ（ｔ＝１〜４）に対する弁別値を一定範囲ＴＨＥ（ＭａｘＥ〜ＭｉｎＥまで変化）で減少させながら、それぞれの減少させた値でデータを収集することになる。そこで、この収集回数を表すカウンタｑをｑ＝１に設定する（ステップＳ２３）。この一定範囲ＴＨＥとは、Ｘ線エネルギ値＝５９．５keVを中心に一定の範囲でスキャンできるように定めたエネルギ値の範囲ＭａｘＥ〜ＭｉｎＥを言い、考えられるバラツキを考慮して、例えば５３．５keV〜６５．５keVの範囲である。
【００７６】
次いで、キャリブレーション演算器３８は、閾値ｔｈｔ（ｔ＝１）を選択し、この第１の閾値ｔｈｔに対応する第１の弁別値ＴＨｔＥ（：ＭａｘＥ〜ＭｉｎＥ）を設定する（ステップＳ２４）。最初、第１の弁別値ＴＨ１Ｅ＝ＭａｘＥとなる。
【００７７】
次いで、キャリブレーション演算器３８は計数値が０に近い一定値以上か否かを判断し（ステップＳ２５）、一定値以上であればカウント値Ｋeとして記憶する（ステップＳ２６）。これを一定時間（例えば１ｍＡのＸ線管電圧、Ｘ線管へのフィルター、Ｘ線管と検出器距離が数１０ｃｍの状況で、数秒程度）が経過するまで繰り返す（ステップＳ２７）。
【００７８】
この一定時間の収集が終わると、キャリブレーション演算器３８は閾値ｔｈｔに対する弁別値ＴＨｔＥをＴＨｔＥ＝ＴＨｔＥ−１に更新し、カウンタｑをq＋１に更新する（ステップＳ２８）。これにより、弁別値ＴＨｔＥ＝ＭａｘＥ−ΔＥ（ΔＥ：閾値の刻み分）となる。
【００７９】
さらに、そのカウンタｑ＞Ｑになったか否かを判断し、ｑ＝１〜Ｑまでの間であるならば、処理をステップＳ２４に戻して上述した一連の処理を繰り返す（ステップＳ２９）。
【００８０】
ステップＳ２９でｑ＞Ｑになった場合は、第１の閾値ｔｈ１に対してＱ回の値変更を行いながらカウンタ５５１の計数値の収集を行ったことを意味する。このときには、例えば第２のメモリ３８に、例えば図１３中の×印で示すような計数値が記録されている。つまり、カウンタｑ＝１〜Ｑまで第１の閾値ｔｈ１に対する弁別値ＴＨｔＥを、最大値ＭａｘＥから最小値ＭｉｎＥまで所定の電圧減少分ΔＥずつＱ回減らしたときの計数値ＫＢ１〜ＫＢＱが得られる。
【００８１】
そこで、キャリブレーション演算器３８は、その計数値ＫＢ１〜ＫＢＱを最小二乗法又は複数点スムージングを行い、図１３の実線で示すようにフィッティングカーブを求める。そして、このフィッティングカーブからΔＶずつの弁別値ＴＨ１Ｅの刻み点１〜Ｑにおける計数平均値を求め、この計数平均値でフィッティングカーブを正規化し、相互に隣接する刻み点間の計数値の差分が一定値以上になるデジタル量の弁別値ＴＨｔＥをスキャン値として決定する（ステップＳ３０）。このスキャン値は、第１のスキャン演算のときと同様に、弁別値ＴＨｔＡｍを一定刻みΔＥで減らしながら探した（スキャンした）、第ｔ番目の閾値ｔｈｔに対するキャリブレーションデータ（デジタル量の指令値）を準備するための値を意味し、本発明に係る第１の値に相当する。
【００８２】
以上の処理を繰り返して、第２〜第４の閾値ｔｈ２〜ｔｈ４に対するデジタル量のスキャン値ＴＨ２Ｅ〜ＴＨ４Ｅが決定される（ステップＳ３１、Ｓ３２）。さらに、上述したステップＳ２１〜Ｓ３２までの処理が繰り返され（ステップＳ３３、Ｓ３４）、それらのスキャン値ＴＨt,(i,j)Ｅ＝ＴＨ１,(i,j)Ｅ〜ＴＨ４,(i,j)Ｅが全画素Ｃ(i, j)の全てについて得られる。なお、ＥはＸ線粒子のエネルギ値を表し、いまの場合、Ｅ＝５９．５ｋｅＶであるから、ＴＨt,(i,j)Ｅ＝ＴＨt,(i,j)59.5と表す。
【００８３】
これらのスキャン値ＴＨt,(i,j)59.5は例えば第２のメモリ３８に一時保管される。
【００８４】
全てのスキャン値の決定が終わると、キャリブレーション演算器３８は、データ収集、すなわち第２のスキャン演算の終了をコントローラ３３に伝え、このスキャン演算を終える（ステップＳ３５）。
【００８５】
（キャリブレーションデータの設定）
このようにして第１のスキャン演算による基準画素Ｃ(ic, jc)に対するスキャン値ＴＨ１Ａｍ〜ＴＨ４Ａｍおよび第２のスキャン演算による各画素Ｃ(i, j)に対するスキャン値ＴＨ１,(i,j)
59.5〜ＴＨ４,(i,j) 59.5が揃うと、キャリブレーション演算器３８はキャリブレーションデータを演算する。このキャリブレーションデータは、前述した回路の個体差などを補償して検出感度を一定化且つ精度向上させために、各収集チャンネルの各計数系列で実際に使用する閾値のセットである。
【００８６】
この演算のためにキャリブレーション演算器３８は、図１４に示す処理を実行する。
【００８７】
キャリブレーション演算器３８は、それらのスキャン値ＴＨ１Ａｍ〜ＴＨ４ＡｍおよびＴＨ１,(i,j) 59.5〜ＴＨ４,(i,j) 59.5を第２のメモリ３９からワークエリアに読み出す（ステップＳ５１）。
【００８８】
次いで、キャリブレーション演算器３８は、基準画素Ｃ(ic, jc)を除く１つの画素Ｃ(i, j)、すなわち、基礎画素Ｃ(ic, jc)による集中チャンネルを除く収集チャンネルを選択し（ステップＳ５２）、さらに、その収集チャンネルの１つの計数系列ｔ（ｔ＝１〜４）を選択する（ステップＳ５３）。
【００８９】
次いで、キャリブレーション演算器３８は、選択した画素Ｃ(i, j)及び計数系列ｔについて、第１のスキャン演算によるスキャン値ＴＨｔＡｍ（ｔ＝１〜４）に対する第２のスキャン演算によるスキャン値ＴＨt,(i,j)59.5（ｉ＝１〜Ｉ，ｊ＝１〜Ｊ，ｔ＝１〜４）を補正係数Ｇst59.5として、下記式に基づいて演算する（ステップＳ５４）。
Ｇst59.5＝ＴＨｔＡｍ／ＴＨt,(i,j)59.5     （１）
この補正係数Ｇst59.5は、物理的には、連続Ｘ線スペクトラムによる計測系の持つエネルギ分解能に起因するエネルギ計測値の上方シフトの補正係数を意味する。
【００９０】
さらに、キャリブレーション演算器３８は、補正係数Ｇst59.5を用いて、ガンマ線の固有エネルギＥ＝５９．５keVから±１０ｋｅＶという所定値ずつスキップしたエネルギ値Ｅ＝３９．５keV、４９・５keV、６９．５keV、７９．５keV、８９．５keV、９９．５keVにおける弁別値ＴＨｔＥを適正化した(補正された)弁別値ＴＨtE0を下記式から演算する（ステップＳ５５）。
【００９１】
ＴＨt,(i,j),E,0＝
ＴＨｔ,(i,j),Ｅ／［１＋｛（１／Ｇst59.5）−１｝×（５９．５／Ｅ）1/2］
（２）
（ここで、ｔ＝１〜４の正の整数、O：キャリブレート（補正された）ことを意味する。）
【００９２】
ここで、（５９．５／Ｅ）1/2は、Ｘ線エネルギーが５９．５keVから異なった場合に、前述するエネルギ計測値の、エネルギのしみ出しに因るエネルギスペクトルの上方シフトの量を補正するための係数に相当する。
【００９３】
以上の式（１）、（２）に基づく演算は、基準画素Ｃ(ic, jc)を除く全ての画素Ｃ(i, j)、すなわち基準画素Ｃ(ic, jc)に対する収集チャンネルを除く全ての集中チャンネル、及び、各収集チャンネルの全ての計数系列ｔについて、繰り返される（ステップＳ５６、Ｓ５７）。
【００９４】
なお、基準画素Ｃ(ic, jc)における固有エネルギＥ＝５９．５keVにおける弁別値ＴＨｔ,(i,j),Ｅはそのままキャリブレーションデータとして使用できる。
【００９５】
以上のようにして、全ての画素Ｃ(i, j)、すなわち全ての収集チャンネル毎に、その計数系列毎に、且つ、エネルギ値Ｅ毎に、適正化された弁別値ＴＨt,(i,j),E,0が演算され、その値のデジタル量がキャリブレーションデータとして第２の記憶部３９に格納される（ステップＳ５８）。この第２の記憶部３９に格納されたキャリブレーションデータは画素Ｃ（i,
j）及び計数系列ｔをパラメータとするメモリ空間に格納されている（図１５（Ｂ）参照）。
【００９６】
なお、上述した演算では、エネルギ値Ｅ＝５９．５keVから±１０ｋｅＶという離散点の演算を行ったが、それらの離散点の間を連続的に充足する閾値の量ＴＨt,(i,j),E,0を補間するようにしてもよい。かかる補間は直線補間、スプライン補間などの手法で実施できる。
【００９７】
（閾値の付与）
このようにしてキャリブレーションが終了すると、第２の記憶部３９には、適正化された弁別値ＴＨt,(i,j),E,0に応じたデジタル量の指令値がキャリブレーションデータとして格納されている。このため、撮像時には、閾値付与器４１により、オペレータが指定した第１〜第４の閾値ｔｈ１〜ｔｈ４に対して適正化された指令値（デジタル量）が、ラッチ回路５８及びＤ／Ａ変換器５７ｔを介して、アナログ量の閾値ｔｈｔ（ｔ＝１〜４）として各収集チャンネルの比較器５４ｔにそれぞれ与えられる。
【００９８】
したがって、図１５に示すように、個々の画素や個々の収集系列にハード的な個体差（オフセット、ゲイン（傾き）、波高値における固体差）があってＳ字特性に違いが在ったとしても（同図（Ａ）参照）、かかる適正化処理によって得られたキャリブレーションデータ（同図（Ｂ）参照）、見かけ上（動作上）、同じ又はほぼ同じエネルギに対する閾値特性が得られる（同図（Ｃ）参照）。したがって、検出感度が画素間で、また計数系列間でばらつくことが確実に抑制され、高いエネルギ設定能が得られる。
【００９９】
本実施形態によれば、２種類の放射線源の組み合わせを採用している。そして、基準となる密封ガンマ線源を検出器の検出面の基準画素上に近接又は密着配置しているので、ガンマ線の基準画素への入射率が高まり、その分、早く収集できる。一方で、キャリブレーションのための全画素への感度情報が無いことを、Ｘ線管からのＸ線入射で補っている。この相補的な線源の使い方によって、ガンマ線のみを使用する場合に比べて、格段に早く、かつ所望のエネルギ閾値を精度良く設定することができるキャリブレーションを提供できる。
【０１００】
キャリブレーションに必要な時間がどの程度短縮されるかということについては、画素数に拠って変わるが、本発明者等によれば、参照用の密封ガンマ線を用いた従来のキャリブレーション法に拠るキャリブレーション時間に比べて、数万分の１以上に短縮できるものと推定している。
【０１０１】
また、別の変形例として、複数の閾値の組合せが、何通りか固定していて、その他の組合せがないような撮像装置の場合、各閾値で、設定したいkeVのみ、Ｘ線管電圧を設定し、その管電圧でのみ正確に閾値が設定できるような方法でも、所望のキャリブレーションは可能で、簡素で短時間に実現できる。
【０１０２】
さらに、上述した実施形態にあっては、第２の放射線源、すなわちＸ線管２１から照射されるＸ線のエネルギ値は第１の放射線源としてのガンマ線源６１である２４１Ａｍ（固有エネルギ値＝５９．５keV)と同一になるようにＸ線管２１に印加する管電圧を制御する、場合を説明した。このように、第１及び第２の放射線源の双方から照射される放射線のエネルギ値は略同一（設計誤差を含む）であることが補正係数Ｇst59.5を求める上で最も好ましい。しかしながら、例えばガンマ線源６１としての２４１Ａｍを用いる場合において、Ｘ線管２１の管電圧を５９．５kVに設定できずに、例えば６０kVの設定を余儀なくされることもある。そのような場合、Ｘ線管２１の管電圧を測定し、その管電圧の実際値に応じたエネルギ値と基準エネルギ値５９．５keVとの差を例えば線形補正して、Ｘ線管２１が照射するＸ線のエネルギ値を求める。この線形補正の演算はキャリブレーション演算器３８により補正係数Ｇst59.5を求める前の適宜なタイミングで行えばよい。
【０１０３】
なお、本発明は上述した実施形態のものに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲でさらに適宜に変形可能なものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明によれば、キャリブレーションを画素毎に精度良く、且つ、短時間のうちに行うことができる光子計数型放射線検出器のキャリブレーション法を提供することができ、光子計数型放射線検出器にとって極めて大きな有用性を発揮できる。
【符号の説明】
【０１０５】
１  歯科用のパノラマ撮像装置（放射線撮像装置）
２  ガントリ
３  コンソール
１２  上下動アームユニット
１３Ｄ  回転軸
２１  Ｘ線管（放射線源）
２２  検出器
３３  コントローラ
３８  キャリブレーション演算器
３９  第２の記憶部
４１  閾値付与器
５１  データ収集回路
５４  比較器
５５  エネルギ領域振分回路
５６  カウンタ
５７  Ｄ／Ａ変換器
５８  ラッチ回路
５９  シリアル変換器
Ｓ  半導体セル（画素）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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