(57)【要約】【課題】高い画質と高い物質弁別能とを有するＸ線ＣＴ装置を提供すること。【解決手段】実施形態のＸ線ＣＴ装置は、光子計数型検出器と、設定部と、を備える。光子計数型検出器は、シンチレータと光センサとからなる検出素子を複数有する。設定部は、前記光子計数型検出器における各シンチレータの位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータに対応する光センサに撮影時に設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンチレータと光センサとからなる検出素子を複数有する光子計数型検出器と、
前記光子計数型検出器における各シンチレータの位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータに対応する光センサに撮影時に設定する設定部と、
を備えた、Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記設定部は、各シンチレータに入射するＸ線量に基づく駆動電圧を、各シンチレータに対応する光センサに設定する、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記設定部は、各検出素子の計数結果から推定された、各シンチレータに入射するＸ線量に基づく駆動電圧を、各光センサに設定する、請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記設定部は、被検体の体型に係る情報から推定された、各シンチレータに入射するＸ線量に基づく駆動電圧を、各光センサに設定する、請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記設定部は、入射するＸ線量が閾値未満であるシンチレータに対応する光センサに、入射するＸ線量が前記閾値以上であるシンチレータに対応する光センサよりも大きな駆動電圧を設定する、請求項２〜４のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記設定部は、撮影角度に応じた駆動電圧を各光センサに設定する、請求項１〜５のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記設定部は、前記光子計数型検出器のチャネル方向において中央部である第１の領域に配置されている検出素子の光センサに、前記チャネル方向において周縁部である第２の領域に配置されている検出素子の光センサよりも大きな駆動電圧を設定する、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記設定部は、撮影角度に応じて、前記第１の領域の範囲と前記第２の領域の範囲とを変更し、変更後の第１の領域に配置されている検出素子の光センサに、変更後の第２の領域に配置されている検出素子の光センサよりも大きな駆動電圧を設定する、請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記設定部は、現在のビューより以前の過去ビューにおいて各シンチレータに入射するＸ線量に基づいて、現在のビューにおける駆動電圧を各シンチレータに対応する光センサに設定する、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記設定部は、現在のビューの直前のビューを前記過去ビューとし、当該過去ビューにおいて各シンチレータに入射するＸ線量に基づいて、現在のビューにおける駆動電圧を各シンチレータに対応する光センサに設定する、請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記設定部は、前記過去ビューの期間のうち所定の期間に各シンチレータに入射するＸ線量に基づいて、現在のビューにおける駆動電圧を各シンチレータに対応する光センサに設定する、請求項９又は１０に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
前記設定部は、前記過去ビューの期間のうち前半部分或いは後半部分に各シンチレータに入射するＸ線量に基づいて、現在のビューにおける駆動電圧を各シンチレータに対応する光センサに設定する、請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１３】
前記光子計数型検出器による計数結果を収集する収集部と、
前記計数結果を補正する補正部と、
補正後の計数結果に基づいて画像を再構成する再構成処理部と、
を更に備えた、請求項１〜１２のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１４】
前記光センサは、アバランシェフォトダイオード又はシリコンフォトマルチプライヤーである、請求項１〜１３のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトンカウンティングＣＴ（Computed  Tomography）をシンチレータと光検出器（光センサとも言う）を組み合わせた間接型検出器で構成する場合がある。間接型検出器では、個々のＸ線パルスを精度良く検出するため、光電子増倍管(ＰＭＴ：Photomultiplier  Tube)やアバランシェフォトダイオード(ＡＰＤ：Avalanche  Photodiode)や、ＡＰＤを複数並べた画素で構成したシリコンフォトマル(ＳｉＰＭ：Silicon  Photomultipliers)などを光検出器として用いる場合が多い。
【０００３】
ＳｉＰＭなどでは、駆動電圧により検出効率(ＰＤＥ：Photon  Detection  Efficiency)やゲインなどの特性が変わる。例えば、駆動電圧を上げるとＰＤＥが上がりゲインも大きくなるが、実効的なパルス幅が太くなり周波数特性が下がる。一方、駆動電圧を下げると、ＰＤＥが下がりゲインも下がるが、実効的なパルス幅が細くなり周波数特性が上がる。このため、入射Ｘ線の線量、必要とされる画質や物質弁別能によって駆動電圧を適切に選択する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７４０３５８９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、高い画質と高い物質弁別能とを有する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】
【０００６】
実施形態のＸ線ＣＴ装置は、光子計数型検出器と、設定部と、を備える。光子計数型検出器は、シンチレータと光センサとからなる検出素子を複数有する。設定部は、前記光子計数型検出器における各シンチレータの位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータに対応する光センサに撮影時に設定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【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図である。
【図２Ａ】図２Ａは、第１の実施形態に係るＸ線検出器を説明するための図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、第１の実施形態に係る光センサを説明するための図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係るデータ収集回路を説明するための図である。
【図４】図４は、比較例を説明するための図である。
【図５】図５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６】図６は、第１の実施形態を説明するための図である。
【図７】図７は、第１の実施形態を説明するための図である。
【図８】図８は、第１の実施形態を説明するための図である。
【図９】図９は、第１の実施形態の変形例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態を説明するための図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態を説明するための図である。
【図１２】図１２は、第２の実施形態に係るＦＰＧＡによる処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、第３の実施形態を説明するための図である。
【図１４】図１４は、第３の実施形態に係るＦＰＧＡ１４ａによる処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、第３の実施形態を説明するための図である。
【図１６】図１６は、第３の実施形態の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置を説明する。
【０００９】
以下の実施形態で説明するＸ線ＣＴ（Computed  Tomography）装置は、フォトンカウンティングＣＴを実行可能な装置である。すなわち、以下の実施形態で説明するＸ線ＣＴ装置は、従来の積分型（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線を計数することで、Ｓ／Ｎ比の高いＸ線ＣＴ画像データを再構成可能な装置である。なお、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成例を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、架台１０と、寝台２０と、コンソール３０とを有する。
【００１１】
架台１０は、被検体ＰにＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線に関するデータを収集する装置であり、Ｘ線高電圧装置１１と、Ｘ線発生装置１２と、Ｘ線検出器１３と、データ収集回路１４と、回転フレーム１５と、架台制御装置１６とを有する。また、架台１０において、図１に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる直交座標系を定義する。すなわち、Ｘ軸は水平方向を示し、Ｙ軸は鉛直方向を示し、Ｚ軸は架台１０が非チルト時の状態における回転フレーム１５の回転中心軸方向を示す。
【００１２】
回転フレーム１５は、Ｘ線発生装置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、後述する架台制御装置１６によって被検体Ｐを中心と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。
【００１３】
Ｘ線発生装置１２は、Ｘ線を発生し、発生したＸ線を被検体Ｐへ照射する装置である。Ｘ線発生装置１２は、Ｘ線管１２ａと、ウェッジ１２ｂと、コリメータ１２ｃとを有する。
【００１４】
Ｘ線管１２ａは、Ｘ線高電圧装置１１から高電圧の供給を受けて、陰極（フィラメントと呼ぶ場合もある）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射する真空管であり、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、Ｘ線管１２ａは、Ｘ線高電圧装置１１から供給される高電圧を用いてＸ線を発生する。
【００１５】
また、Ｘ線管１２ａは、ファン角及びコーン角を持って広がるＸ線ビームを発生する。例えば、Ｘ線管１２ａは、Ｘ線高電圧装置１１の制御により、フル再構成用に被検体Ｐの全周囲でＸ線を連続曝射したり、ハーフ再構成用にハーフ再構成可能な曝射範囲（１８０度＋ファン角）でＸ線を連続曝射したりすることが可能である。また、Ｘ線管１２ａは、Ｘ線高電圧装置１１の制御により、予め設定された位置（管球位置）でＸ線（パルスＸ線）を間欠曝射したりすることが可能である。また、Ｘ線高電圧装置１１は、Ｘ線管１２ａから曝射されるＸ線の強度を変調させることも可能である。例えば、Ｘ線高電圧装置１１は、特定の管球位置では、Ｘ線管１２ａから曝射されるＸ線の強度を強くし、特定の管球位置以外の範囲では、Ｘ線管１２ａから曝射されるＸ線の強度を弱くする。
【００１６】
ウェッジ１２ｂは、Ｘ線管１２ａから曝射されたＸ線のＸ線量を調節するためのＸ線フィルタである。具体的には、ウェッジ１２ｂは、Ｘ線管１２ａから被検体Ｐへ照射されるＸ線が、予め定められた分布になるように、Ｘ線管１２ａから曝射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ１２ｂは、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。なお、ウェッジは、ウェッジフィルタ（wedge  filter）や、ボウタイフィルタ（bow-tie  filter）とも呼ばれる。
【００１７】
コリメータ１２ｃは、鉛板等によって構成され、一部にスリットを有する。例えば、コリメータ１２ｃは、後述するＸ線高電圧装置１１の制御により、ウェッジ１２ｂによってＸ線量が調節されたＸ線の照射範囲をスリットにより絞り込む。
【００１８】
なお、Ｘ線発生装置１２のＸ線源は、Ｘ線管１２ａに限定されるものではない。例えば、Ｘ線発生装置１２は、Ｘ線管１２ａに代えて、電子銃から発生した電子ビームを集束させるフォーカスコイルと電磁偏向させる偏向コイルと、被検体Ｐの半周を囲い偏向した電子ビームと衝突することによってＸ線を発生させるターゲットリングとによって構成されてもよい。
【００１９】
Ｘ線高電圧装置１１は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路から構成され、Ｘ線管１２ａに印加する高電圧を発生する機能を有する高電圧発生装置と、Ｘ線管１２ａが照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置から構成される。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。例えば、Ｘ線高電圧装置１１は、Ｘ線管１２ａ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。また、Ｘ線高電圧装置１１は、コンソール３０の処理回路３７から制御を受ける。
【００２０】
架台制御装置１６は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等によって構成される処理回路とモータ及びアクチュエータ等の駆動機構から構成される。架台制御装置１６は、コンソール３０に取り付けられた入力インターフェース３１もしくは架台１０に取り付けられた入力インターフェースからの入力信号を受けて、架台１０の動作制御を行う機能を有する。例えば、架台制御装置１６は、入力信号を受けて回転フレーム１５を回転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１２ａとＸ線検出器１３とを旋回させる制御や、架台１０をチルトさせる制御、及び寝台２０及び天板２２を動作させる制御を行う。架台制御装置１６は、コンソール３０の処理回路３７から制御を受ける。
【００２１】
また、架台制御装置１６は、Ｘ線管１２ａの位置を監視しており、Ｘ線管１２ａが所定の回転角度（撮影角度）に到達するとデータ収集回路１４に対してデータの取り込みを開始するタイミングを示すビュートリガ信号を出力する。例えば、回転撮影における全ビュー数が２４６０ビューである場合、架台制御装置１６は、Ｘ線管１２ａが円軌道上を約０．１５度（＝３６０／２４６０）移動する毎にビュートリガ信号を出力する。
【００２２】
Ｘ線検出器１３は、複数の検出素子から成り、計数した光子数に応じた信号を出力する光子計数型検出器の一例である。Ｘ線検出器１３は、例えば、Ｘ線管１２ａの焦点を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子（「センサ」或いは単に「検出素子」とも言う）が配列された複数のＸ線検出素子列から構成される。Ｘ線検出器１３は、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向に複数配列された構造を有する。Ｘ線検出器１３の各Ｘ線検出素子は、Ｘ線発生装置１２から照射され、被検体Ｐを通過したＸ線を検出し、当該Ｘ線量に対応した電気信号（パルス）をデータ収集回路１４へと出力する。なお、各Ｘ線検出素子が出力する電気信号のことを検出信号とも言う。図２Ａは、第１の実施形態に係るＸ線検出器１３を説明するための図である。
【００２３】
Ｘ線検出器１３は、図２Ａに示すように、Ｘ線光子を検出する検出素子１３０と、検出素子１３０に接続されて、検出素子１３０が検出したＸ線光子を計数するＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）１３３とからなる検出部を複数有する光子計数型検出器である。なお、図２Ａの例では、４つの検出素子１３０と、各検出素子１３０がそれぞれ有するＡＳＩＣ１３３のうち１つのＡＳＩＣ１３３のみを図示している。
【００２４】
図２Ａに示すように、各検出素子１３０は、シンチレータ１３１と、光センサ１３２とにより構成される間接変換型の検出器である。すなわち、Ｘ線検出器１３は、シンチレータ１３１と、光センサ１３２とからなる検出素子１３０を複数有する。シンチレータ１３１は、入射Ｘ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶にて構成される。光センサ１３２は、シンチレータ１３１からの光量に応じた電気信号に変換する機能を有し、例えばＡＰＤ（Avalanche  Photo-Diode）又はＳｉＰＭ（Silicon  photomultiplier）である。なお、各シンチレータ１３１に設けられる光センサ１３２は１画素を構成する。このため、光センサ１３２のことを１画素とも言う。また、図２Ａでは図示を省略するが、シンチレータ１３１のＸ線入射側の面には、グリッドが配置される。グリッドは、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板で構成される。
【００２５】
以下では、光センサ１３２がＳｉＰＭである場合について説明する。光センサ１３２は、それぞれが個別に動作する複数のＡＰＤ１４１を含んだＡＰＤセル１４０を有する。一般的に、１画素には、数百個から数千個のＡＰＤが配置される。図２Ｂは、第１の実施形態に係る光センサを説明するための図である。なお、図２Ｂに示す例では、ＡＰＤセル１４０が有するＡＰＤ１４１のうち、横９列縦８列に配置された７２個のＡＰＤ１４１を図示している。
【００２６】
ＡＰＤ１４１は、アバランシェ領域１４１ａを有するフォトダイオードであり、逆電圧（「逆バイアス電圧」或いは「駆動電圧」とも言う）を印加することにより光電流が増倍されるアバランシェ倍増作用を利用したフォトダイオードである。アバランシェ倍増作用とは、ＰＮ接合に逆電圧が印加されていると、空乏層で生成された電子と正孔との対は、電子はＮ層へ、正孔はＰ層へ流れるが、一部の電子、正孔は他の原子と衝突し、新たに電子と正孔との対を作る。この電子、正孔がさらに原子と衝突し、また新たに電子と正孔との対を作るというように連鎖反応が起こる。すなわち、ＡＰＤ１４１では、入射光によって生成された電子と正孔との対よりも多くの電子と正孔との対が生成される。このように、ＡＰＤ１４１は、微弱光でも高出力が得られる高感度のフォトダイオードである。
【００２７】
シンチレータ１３１では、Ｘ線を吸収すると、その吸収したＸ線のエネルギーに概ね比例した数の可視光を放出する。その一部がＡＰＤセル１４０に入射する。１個以上の可視光を吸収したＡＰＤセル１４１は信号を出力する。そして、ＡＰＤセル１４０は、ＡＰＤセル１４０内の全ＡＰＤ１４１から出力された信号の総和を１画素の出力信号として出力する。
【００２８】
より具体的には、ＡＰＤセル１４０の各ＡＰＤ１４１は、１つ以上の光を検出したら同じパルスを出力する。このため、ＡＰＤセル１４０は、光を検出したＡＰＤ１４１の総数に相当する出力信号を出力する。例えば、１つの光が検出された場合の出力信号をＡとする。ＡＰＤセル１４０は、光が１つ検出された場合には、出力信号Ａを出力し、光がｎ個検出された場合には、出力信号ｎ×Ａを出力する。このように、ＡＰＤセル１４０は、１画素当たりにつき、光を検出したＡＰＤ１４１の総数に対応する出力信号を出力する。言い換えると、ＡＰＤセル１４０は、Ｘ線のエネルギーに応じた出力信号を出力する。
【００２９】
図２Ａに戻る。ＡＳＩＣ１３３は、検出素子１３０が出力した個々の電荷を弁別することで、検出素子１３０に入射したＸ線光子の数を計数する。また、ＡＳＩＣ１３３は、個々の電荷の大きさに基づく演算処理を行なうことで、計数したＸ線光子のエネルギーを計測する。ＡＳＩＣ１３３は、例えば、コンデンサ１３３ａと、増幅回路１３３ｂと、波形整形回路１３３ｃと、コンパレータ回路１３３ｄ、カウンタ１３３ｅとを有する。
【００３０】
コンデンサ１３３ａは、検出素子１３０が出力した個々の電荷を蓄積する。増幅回路１３３ｂは、検出素子１３０に入射したＸ線光子に応答してコンデンサ１３３ａに集電される電荷を積分して電気量のパルス信号として出力する回路である。このパルス信号は、光子のエネルギー量に対応する波高及び面積を有する。すなわち、この電気信号（パルス）の波高値は、Ｘ線光子のエネルギー値と相関性を有する。
【００３１】
波形整形回路１３３ｃは、増幅回路１３３ｂから出力されるパルス信号の周波数特性を調整し、かつゲイン及びオフセットを与えることによってパルス信号の波形を整形する回路である。
【００３２】
コンパレータ回路１３３ｄは、入射した光子への応答パルス信号の波高或いは面積を、弁別すべき複数のエネルギー帯域に対応して予め設定された閾値と比較し、閾値との比較結果を後段のカウンタ１３３ｅに出力する回路である。
【００３３】
カウンタ１３３ｅは、対応するエネルギー帯域毎に応答パルス信号の波形の弁別結果をカウントし、光子の計数結果をデジタルデータとしてデータ収集回路１４に出力する。
【００３４】
データ収集回路１４（ＤＡＳ：Data  Acquisition  System）は、Ｘ線検出器１３の各検出素子１３０から計数処理の結果を収集して、検出データを生成する回路である。言い換えると、データ収集回路１４は、Ｘ線検出器１３による計数結果を収集する。ここで、検出データは、例えば、サイノグラムである。サイノグラムとは、Ｘ線管１２ａの各位置において各検出素子１３０に入射した計数処理の結果を並べたデータである。データ収集回路１４は、ビュートリガ信号に同期して、Ｘ線検出器１３から各ビュー角度における計数処理の結果を収集して、サイノグラムを生成する。データ収集回路１４は、計数処理の結果を、一定間隔（ビュー）毎に出力もしくは記憶回路３５に保存する処理と、計数処理の結果をリセットする処理とを繰り返すことにより、ビュー１周分のデータを取得する。
【００３５】
また、データ収集回路１４は、Ｘ線検出器１３に対して各種制御信号を送信する。図３は、第１の実施形態に係るデータ収集回路１４を説明するための図である。図３に示すように、データ収集回路１４は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable  Gate  Array）１４ａを有する。また、図３に示すように、データ収集回路１４は、例えば、リジッドフレキシブル基板１７によってＸ線検出器１３と接続される。リジッドフレキシブル基板１７は、部品を搭載する硬さと強度を持ったリジッド配線板部分と、折り曲げ可能なフレキシブル配線板とを一体化した基板である。ＦＰＧＡ１４ａは、例えば、架台制御装置１６からビュートリガ信号を受信し、受信したビュートリガ信号に基づいて、Ｘ線検出器１３を制御する。なお、データ収集回路１４は、収集部の一例であり、ＦＰＧＡ１４ａは、設定部の一例である。
【００３６】
なお、データ収集回路１４から出力されたデータを検出データと称し、検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、チャネル間のゲイン補正処理、パイルアップ補正処理、応答関数補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施したデータを生データと称する。また、検出データ及び生データを総称して投影データと称する。
【００３７】
寝台２０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置、移動させる装置であり、寝台駆動装置２１と、天板２２と、基台２３と、ベース（支持フレーム）２４とを備えている。
【００３８】
天板２２は、被検体Ｐが載置される板である。ベース２４は、天板２２を支持する。基台２３は、ベース２４を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置２１は、被検体Ｐが載置された天板２２を天板２２の長軸方向へ移動して、被検体Ｐを回転フレーム１５内に移動するモータあるいはアクチュエータである。なお、寝台駆動装置２１は、天板２２をＸ軸方向にも移動可能である。
【００３９】
なお、天板移動方法は、天板２２だけを移動させてもよいし、寝台２０のベース２４ごと移動する方式であってもよい。また、立位ＣＴである場合には、天板２２に相当する患者移動機構を移動させる方式であってもよい。
【００４０】
なお、架台１０は、例えば、天板２２を移動させながら回転フレーム１５を回転させて被検体Ｐをらせん状にスキャンするヘリカルスキャンを実行する。または、架台１０は、天板２２を移動させた後に被検体Ｐの位置を固定したままで回転フレーム１５を回転させて被検体Ｐを円軌道にてスキャンするコンベンショナルスキャンを実行する。なお、以下の実施形態では、架台１０と天板２２との相対位置の変化が天板２２を制御することによって実現されるものとして説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、架台１０が自走式である場合、架台１０の走行を制御することによって架台１０と天板２２との相対位置の変化が実現されてもよい。また、架台１０の走行と天板２２とを制御することによって架台１０と天板２２との相対位置の変化が実現されてもよい。
【００４１】
コンソール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１０によって収集された計数結果を用いてＸ線ＣＴ画像データを再構成する装置である。コンソール３０は、図１に示すように、入力インターフェース３１と、ディスプレイ３２と、記憶回路３５と、処理回路３７とを有する。
【００４２】
入力インターフェース３１は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路３７に出力する。例えば、入力インターフェース３１は、投影データを収集する際の収集条件や、ＣＴ画像を再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等を操作者から受け付ける。例えば、入力インターフェース３１は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック等により実現される。
【００４３】
ディスプレイ３２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ３２は、処理回路３７によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、操作者からの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）等を出力する。例えば、ディスプレイ３２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode  Ray  Tube）ディスプレイ等によって構成される。
【００４４】
記憶回路３５は、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。記憶回路３５は、例えば、投影データや再構成画像データを記憶する。
【００４５】
処理回路３７は、例えば、システム制御機能３７１、前処理機能３７２、再構成処理機能３７３、画像処理機能３７４、スキャン制御機能３７５、表示制御機能３７６、及び決定機能３７７を実行する。ここで、例えば、図１に示す処理回路３７の構成要素であるシステム制御機能３７１、前処理機能３７２、再構成処理機能３７３、画像処理機能３７４、スキャン制御機能３７５、表示制御機能３７６、及び決定機能３７７が実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路３５内に記録されている。処理回路３７は、例えば、プロセッサであり、記憶回路３５から各プログラムを読み出し、実行することで読み出した各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路３７は、図１の処理回路３７内に示された各機能を有することとなる。
【００４６】
システム制御機能３７１は、入力インターフェース３１を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路３７の各種機能を制御する。
【００４７】
前処理機能３７２は、データ収集回路１４から出力された検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、チャネル間のゲイン補正処理、パイルアップ補正処理、応答関数補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施して生データを生成する。なお、前処理機能３７２は、補正部の一例である。
【００４８】
再構成処理機能３７３は、前処理機能３７２にて生成された投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行ってＸ線ＣＴ画像データを生成する。再構成処理機能３７３は、再構成したＸ線ＣＴ画像データを記憶回路３５に格納する。なお、全てのビンの情報を画素毎に加算して全エネルギー情報を含むデータから再構成したＸ線ＣＴ画像データのことを「ベース画像」とも言う。
【００４９】
ここで、フォトンカウンティングＣＴで得られる計数結果から生成された投影データには、被検体Ｐを透過することで減弱されたＸ線のエネルギーの情報が含まれている。このため、再構成処理機能３７３は、例えば、特定のエネルギー成分のＸ線ＣＴ画像データを再構成することができる。また、再構成処理機能３７３は、例えば、複数のエネルギー成分それぞれのＸ線ＣＴ画像データを再構成することができる。
【００５０】
また、再構成処理機能３７３は、例えば、各エネルギー成分のＸ線ＣＴ画像データの各画素にエネルギー成分に応じた色調を割り当て、エネルギー成分に応じて色分けされた複数のＸ線ＣＴ画像データを重畳した画像データを生成する。また、再構成処理機能３７３は、例えば、物質固有のＫ吸収端を利用して、当該物質の同定が可能となる画像データを生成することができる。再構成処理機能３７３が生成する他の画像データとしては、単色Ｘ線画像データや密度画像データ、実効原子番号画像データ等が挙げられる。
【００５１】
また、Ｘ線ＣＴの応用として、物質ごとにＸ線の吸収特性が異なることを利用して、被検体Ｐに含まれる物質の種別、存在量、密度等を弁別する技術がある。これを、物質弁別と言う。例えば、再構成処理機能３７３は、投影データに対して物質弁別を行い、物質弁別情報を得る。そして、再構成処理機能３７３は、物質弁別の結果である物質弁別情報を用いて物質弁別画像を再構成する。
【００５２】
再構成処理機能３７３は、ＣＴ画像を再構成するには、フルスキャン再構成方式及びハーフスキャン再構成方式を適用可能である。例えば、再構成処理機能３７３は、フルスキャン再構成方式では、被検体の周囲一周、３６０度分の投影データを必要とする。また、再構成処理機能３７３は、ハーフスキャン再構成方式では、１８０度＋ファン角度分の投影データを必要とする。以下では、説明を簡単にするため、再構成処理機能３７３は、被検体の周囲一周、３６０度分の投影データを用いて再構成するフルスキャン再構成方式を用いるものとする。なお、再構成処理機能３７３は、再構成処理部の一例である。
【００５３】
画像処理機能３７４は、入力インターフェース３１を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、再構成処理機能３７３によって生成されたＸ線ＣＴ画像データを公知の方法により、任意断面の断層像やレンダリング処理による３次元画像等の画像データに変換する。画像処理機能３７４は、変換した画像データを記憶回路３５に格納する。
【００５４】
スキャン制御機能３７５は、架台１０で行なわれるＣＴスキャンを制御する。例えば、スキャン制御機能３７５は、Ｘ線高電圧装置１１、Ｘ線検出器１３、架台制御装置１６、データ収集回路１４及び寝台駆動装置２１の動作を制御することで、架台１０におけるスキャンの開始、スキャンの実行、及びスキャンの終了を制御する。具体的には、スキャン制御機能３７５は、位置決め画像（スキャノ画像、スキャノグラム）を収集する撮影及び診断に用いる画像を収集する本撮影（スキャン）における投影データの収集処理をそれぞれ制御する。
【００５５】
ここで、スキャン制御機能３７５は、２次元のスキャノ画像及び３次元のスキャノ画像を撮影することができる。例えば、スキャン制御機能３７５は、Ｘ線管１２ａを０度の位置（被検体Ｐに対して正面方向の位置）に固定して、天板２２を定速移動させながら連続的に撮影を行うことで２次元のスキャノ画像を撮影する。或いは、スキャン制御機能３７５は、Ｘ線管１２ａを０度の位置に固定して、天板２２を断続的に移動させながら、天板２２の移動に同期して断続的に撮影を繰り返すことで２次元のスキャノ画像を撮影する。また、スキャン制御機能３７５は、被検体に対して正面方向だけでなく、任意の方向（例えば、側面方向など）から位置決め画像を撮影することができる。例えば、Ｘ線管１２ａが９０度の位置（被検体Ｐに対して側面方向の位置）で撮影した場合、被検体Ｐの側面からの撮影がなされ、２次元のスキャノ画像が得られる。なお、Ｘ線管１２ａの位置は、必要であれば、任意の複数の位置から撮影可能である。
【００５６】
また、スキャン制御機能３７５は、スキャノ画像の撮影において、被検体に対する全周分の投影データを収集することで、３次元のスキャノ画像を撮影する。例えば、スキャン制御機能３７５は、ヘリカルスキャン或いはノンヘリカルスキャンによって被検体に対する全周分の投影データを収集する。ここで、スキャン制御機能３７５は、被検体の胸部全体、腹部全体、上半身全体、全身などの広範囲に対して本撮影よりも低線量でヘリカルスキャン或いはノンヘリカルスキャンを実行する。ノンヘリカルスキャンとしては、例えば、ステップアンドシュート方式のスキャンが実行される。
【００５７】
表示制御機能３７６は、記憶回路３５が記憶する各種画像データを、ディスプレイ３２に表示するように制御する。
【００５８】
決定機能３７７は、Ｘ線検出器１３における各シンチレータ１３１の位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２に撮影時に決定する。なお、決定機能３７７の詳細については後述する。
【００５９】
以上、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、Ｘ線検出器１３の出力信号（電荷）を積分し、波形整形した後に、信号レベルに応じて複数のウインドに分割して各ウインドの入射Ｘ線数をカウンタで計数する。Ｘ線ＣＴ装置１は、必要周分のデータを取得して、複数のエネルギーウインドでＣＴ画像を取得する。ここで、ＳｉＰＭなどの光センサ１３２では、ＡＰＤ１４１に設定される駆動電圧によって、検出効率(ＰＤＥ：Photon  Detection  Efficiency)やゲインなどの特性が変わる。
【００６０】
例えば、ＡＰＤ１４１の駆動電圧を上げるとＰＤＥが上がりゲインも大きくなるが、実効的なパルス幅が太くなり周波数特性が下がる。一方、ＡＰＤ１４１の駆動電圧を下げると、ＰＤＥが下がりゲインも下がるが、実効的なパルス幅が細くなり周波数特性が上がる。このため、入射Ｘ線の線量、必要とされる画質や物質弁別能によってＡＰＤ１４１の駆動電圧を適切に選択する必要がある。なお、以下では、「ＡＰＤ１４１の駆動電圧」のことを、「光センサ１３２の駆動電圧」と適宜記載する。
【００６１】
ここでは、比較例として、Ｘ線検出器１３において、各光センサ１３２の駆動電圧を一定値に設定する場合について説明する。すなわち、比較例では、全ての光センサ１３２において、同じ値の駆動電圧が設定されるものとする。図４を用いて比較例における課題について説明する。図４は、比較例を説明するための図である。
【００６２】
Ｘ線検出器１３において、各検出素子１３０のシンチレータ１３１に入射するＸ線量は、Ｘ線検出器１３における位置に応じて異なる。例えば、図４に示すように、Ｘ線検出器１３の中央部は、被検体Ｐによる吸収量が大きいため、シンチレータ１３１に入射するＸ線量が低くなる。ここでは、説明の便宜上、Ｘ線量をｎ１（ｃ／ｓ）とする。一方で、Ｘ線検出器１３の周縁部は、被検体Ｐによる吸収量が小さい、もしくはないため、シンチレータ１３１に入射するＸ線量が高くなる。ここでは、説明の便宜上、Ｘ線量をｎ２（ｃ／ｓ）とする。なお、Ｘ線検出器１３の中央部は、Ｘ線検出器１３のチャネル方向において、中央付近の領域を示し、Ｘ線検出器１３の周縁部は、Ｘ線検出器１３のチャネル方向において、中央から離れた周縁の領域を示す。
【００６３】
Ｘ線ＣＴ装置１では、Ｘ線検出器１３に入射するＸ線光子数が多い場合には、１個のＸ線光子によって発生した信号の処理時間の間に別のＸ線光子が入射するパイルアップと呼ばれる現象が連続的に発生することがある。パイルアップが発生すると、検出するＸ線光子数及び検出したＸ線光子のエネルギー値が正しい値ではなくなり、最終的に得られる画質が劣化する。
【００６４】
このようなパイルアップによる画質劣化を防ぐためには、高い周波数特性が必要となり、光センサ１３２の駆動電圧を下げる必要がある。光センサ１３２の駆動電圧を低くすると、シンチレータ１３１に入射するＸ線量が高い周縁部ではパイルアップの影響を受けにくくなり画質が向上するが、ＰＤＥやゲインが下がり、Ｓ／Ｎ比が低下するので、シンチレータ１３１に入射するＸ線量が低い中央部では物質弁別能が低下する。一方、光センサ１３２の駆動電圧を高くすると、ＰＤＥやゲインが上がり、Ｓ／Ｎ比が向上するので、シンチレータ１３１に入射するＸ線量が低い中央部では物質弁別能が向上するが、シンチレータ１３１に入射するＸ線量が高い周縁部ではパイルアップの影響を受けやすくなり画質が劣化する。
【００６５】
このようなことから、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、光子計数型検出器における各シンチレータ１３１の位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２に撮影時に設定する。以下では、図５から図８を用いて、第１の実施形態を説明する。図５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り、図６から図８は、第１の実施形態を説明するための図である。
【００６６】
図５では、Ｘ線ＣＴ装置１の動作を説明するフローチャートを示し、各構成要素がフローチャートのどのステップに対応するかを説明する。ステップＳ１は、スキャン制御機能３７５に対応するステップである。処理回路３７が記憶回路３５からスキャン制御機能３７５に対応する所定のプログラムを呼び出し実行することにより、スキャン制御機能３７５が実現されるステップである。ステップＳ１では、スキャン制御機能３７５は、スキャノグラムを撮影する。例えば、スキャン制御機能３７５は、Ｘ線管１２ａを０度の位置（被検体Ｐに対して正面方向の位置）に固定して、２次元のスキャノ画像を撮影する。
【００６７】
ステップＳ２は、決定機能３７７に対応するステップである。処理回路３７が記憶回路３５から決定機能３７７に対応する所定のプログラムを呼び出し実行することにより、決定機能３７７が実現されるステップである。ステップＳ２では、決定機能３７７は、駆動電圧を決定する。
【００６８】
ここで、決定機能３７７は、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量に基づく駆動電圧を決定し、対応情報を生成する。例えば、決定機能３７７は、各検出素子１３０の計数結果から各シンチレータ１３１に入射するＸ線量を推定し、推定したＸ線量に基づく駆動電圧を決定する。一例をあげると、決定機能３７７は、ステップＳ１で撮影されたスキャノグラムの計数結果から、シンチレータ１３１に入射するＸ線量を推定して、駆動電圧を決定する。
【００６９】
決定機能３７７は、スキャノグラムの計数結果に対して、以下に示す閾値判定処理を行って駆動電圧を決定する。例えば、決定機能３７７は、チャネル方向において、スキャノグラムの計数結果が閾値以上の領域を、シンチレータ１３１に入射するＸ線量が高線量であると推定し、高線量領域に選択する。そして、決定機能３７７は、高線量領域に該当するシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２の駆動電圧を低くする。一方、決定機能３７７は、チャネル方向において、スキャノグラムの計数結果が閾値未満の領域を、シンチレータ１３１に入射するＸ線量が低線量であると推定し、低線量領域に選択する。そして、決定機能３７７は、低線量領域に該当するシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２の駆動電圧を高くする。
【００７０】
より具体的には、チャネル方向の中央部は被検体Ｐによる吸収が大きいため、入射するＸ線の線量が低くなる。このため、決定機能３７７は、チャネル方向の中央部を低線量領域として選択し、図６に示すように、チャネル方向の中央部の駆動電圧を高くする。また、チャネル方向の周縁部は、被検体Ｐによる吸収が小さいか或いは無いため、入射するＸ線の線量が高くなる。このため、決定機能３７７は、チャネル方向の周縁部を高線量領域として選択し、図６に示すように、チャネル方向の周縁部の駆動電圧を低くする。
【００７１】
なお、決定機能３７７は、代表となるスライスにおいて閾値判定処理を行って駆動電圧を決定し、決定した駆動電圧を他のスライスにも同様に適用してもよいし、各スライス方向において、閾値判定処理をそれぞれ行って駆動電圧を決定してもよい。また、代表スライスとは、例えば、スライス方向における中央のスライスである。
【００７２】
そして、決定機能３７７は、各シンチレータ１３１と、当該シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２の駆動電圧とを対応付けた対応情報を生成する。より具体的には、決定機能３７７は、図７に示すように、ＩＤと駆動電圧とを対応付けた対応情報を生成する。
【００７３】
ここで、対応情報における「ＩＤ」は、シンチレータ１３１を一意に識別する識別子を示し、「駆動電圧」は、ＩＤで識別されるシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２の駆動電圧を示す。また、図７に示す例では、駆動電圧Ｖ１＜駆動電圧Ｖ２とし、「ＩＤ」が「ｙｙｙｙ」及び「ｚｚｚｚ」であるシンチレータ１３１は、Ｘ線検出器１３においてチャネル方向の周縁部の高線量領域に配置され、「ＩＤ」が「ｘｘｘｘ」であるシンチレータ１３１は、Ｘ線検出器１３においてチャネル方向の中央部の低線量領域に配置されるものとする。
【００７４】
一例をあげると、決定機能３７７は、「ＩＤ」が「ｙｙｙｙ」及び「ｚｚｚｚ」であるシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２のＡＰＤセル１４０が有する各ＡＰＤ１４１の駆動電圧が「Ｖ１」であると決定し、「ＩＤ」が「ｘｘｘｘ」であるシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２のＡＰＤセル１４０が有する各ＡＰＤ１４１の駆動電圧が「Ｖ２」であると決定する。
【００７５】
ステップＳ３は、ＦＰＧＡ１４ａにより実現されるステップである。ステップＳ３では、ＦＰＧＡ１４ａは、駆動電圧を設定する。ここで、ＦＰＧＡ１４ａは、光子計数型検出器におけるシンチレータ１３１の位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２に撮影時に設定する。例えば、ＦＰＧＡ１４ａは、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量に基づく駆動電圧を、各シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２に設定する。
【００７６】
一例をあげると、ＦＰＧＡ１４ａは、図７に示す対応情報を参照して、各光センサ１３２に駆動電圧を設定する。すなわち、ＦＰＧＡ１４ａは、各検出素子１３０の計数結果から推定された、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量に基づく駆動電圧を、各光センサ１３２に設定する。より具体的には、ＦＰＧＡ１４ａは、ＩＤが「ｙｙｙｙ」及び「ｚｚｚｚ」であるシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２のＡＰＤセル１４０が有する各ＡＰＤ１４１に駆動電圧「Ｖ１」を設定する。また、ＦＰＧＡ１４ａは、ＩＤが「ｘｘｘｘ」であるシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２のＡＰＤセル１４０が有する各ＡＰＤ１４１に駆動電圧「Ｖ２」を設定する。このようにして、ＦＰＧＡ１４ａは、入射するＸ線量が閾値未満であるシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２に、入射するＸ線量が閾値以上であるシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２よりも大きな駆動電圧を設定する。なお、第１の実施形態では、撮影開始時に各光センサ１３２に設定された駆動電圧は、撮影中は固定されたままである。
【００７７】
ステップＳ４は、スキャン制御機能３７５に対応するステップである。処理回路３７が記憶回路３５からスキャン制御機能３７５に対応する所定のプログラムを呼び出し実行することにより、スキャン制御機能３７５が実現されるステップである。ステップＳ４では、スキャン制御機能３７５は、本スキャンを実行する。
【００７８】
ステップＳ５は、前処理機能３７２に対応するステップである。処理回路３７が記憶回路３５から前処理機能３７２に対応する所定のプログラムを呼び出し実行することにより、前処理機能３７２が実現されるステップである。ところで、ステップＳ４の本スキャンで得られる検出データは、各光センサ１３２において、異なる駆動電圧で処理された結果得られる信号である。ここで、駆動電圧が変わることで、パイルアップの発生率も変化する。パイルアップの発生率が変化することによって、例えば、カウント数が減り、スペクトルが高い方へシフトする割合が変化する。すなわち、異なる駆動電圧が設定されたことによって、検出データには、カウント数及びスペクトルに変化が生じる。このようなことから、ステップＳ５では、前処理機能３７２は、検出データを補正する。言い換えると、前処理機能３７２は、データ収集回路１４による計数結果を補正する。
【００７９】
図８では、検出データのカウント数を補正する場合について説明する。図８では、横軸は管電流値（ｍＡ）を示し、縦軸は検出したＸ線数を示す。ここで、照射するＸ線の線量に対して、検出されるＸ線数は、理論的には線形な関係になるはずである。例えば、図８のＶ０で示すように、照射するＸ線の線量が増加するにしたがって、検出されるＸ線数も線形に増加する。しかしながら、実測では、照射する線量の増加に伴い、検出されるＸ線数が頭打ちになってしまい非線形な関係になる。ここで、頭打ちになる線量は、駆動電圧で決まる。例えば、駆動電圧が大きくなればなるほど、検出されるＸ線数は低下する。このようなことから、前処理機能３７２は、各光センサ１３２に設定された駆動電圧を特定し、各ＡＳＩＣ１３３における計数結果であるＸ線数を補正する。なお、以下では、駆動電圧Ｖ１＜駆動電圧Ｖ２とし、駆動電圧Ｖ１及び駆動電圧Ｖ２において、照射するＸ線の線量に対して検出されるＸ線数が事前に計測されているものとする。
【００８０】
例えば、図８に示す例において、検出Ｘ線数がＣ１であり、駆動電圧がＶ１である場合には、前処理機能３７２は、検出Ｘ線数をＣ１からＣ２に補正する。また、図８に示す例において、検出Ｘ線数がＣ１であり、駆動電圧がＶ２である場合には、前処理機能３７２は、検出Ｘ線数をＣ１からＣ３に補正する。
【００８１】
ステップＳ６は、再構成処理機能３７３に対応するステップである。処理回路３７が記憶回路３５から再構成処理機能３７３に対応する所定のプログラムを呼び出し実行することにより、再構成処理機能３７３が実現されるステップである。ステップＳ６では、再構成処理機能３７３は、画像を再構成する。例えば、再構成処理機能３７３は、ステップＳ５で前処理機能３７２により補正された検出データに前処理を施した投影データに基づいて、ベース画像を生成する。すなわち、再構成処理機能３７３は、補正後の計数結果に基づいて画像を再構成する。
【００８２】
ステップＳ７は、表示制御機能３７６に対応するステップである。処理回路３７が記憶回路３５から表示制御機能３７６に対応する所定のプログラムを呼び出し実行することにより、表示制御機能３７６が実現されるステップである。ステップＳ７では、表示制御機能３７６は、画像をディスプレイ３２に表示する。
【００８３】
上述したように、第１の実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１では、Ｘ線検出器１３における各シンチレータ１３１の位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２に撮影時に設定する。例えば、Ｘ線検出器１３のチャネル方向において中央部である低線量領域に配置されている検出素子１３０の光センサ１３２に、チャネル方向において周縁部である高線量領域に配置されている検出素子１３０の光センサ１３２よりも大きな駆動電圧を設定する。
【００８４】
これにより、例えば、Ｘ線検出器１３のチャネル方向における中央部では、駆動電圧が高いため、Ｓ／Ｎ比が向上し、物質弁別能が高くなる。一方、Ｘ線検出器１３のチャネル方向における周縁部では、駆動電圧が低いため、高線量下でもパイルアップの影響を受けにくくなり、ヒストグラムの変形が少なく、ほぼ正しい計数率を得ることができる。また、Ｘ線検出器１３のチャネル方向における周縁部の高線量領域では、物質弁別する必要性が低く、物質弁別が必要なのは、Ｘ線検出器１３のチャネル方向における中央部の低線量領域である。このため、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１によれば、高い画質を得ることができるとともに、高い物質弁別能を得ることが可能となる。
【００８５】
なお、低線量領域では、駆動電圧が高いが、線量が低いためパイルアップによるヒストグラムの変形、計数率への影響は無視できる。また、高線量領域では、駆動電圧が低いため、Ｓ／Ｎ比は小さくなるが、計数率には影響はなく、画質への影響を排除してもよい。このため、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１では、上述した前処理機能３７２による補正処理を省略してもよい。
【００８６】
また、再構成処理機能３７３は、投影データに対して物質弁別を行い、物質弁別の結果である物質弁別情報を用いて物質弁別画像を再構成してもよい。ここで、物質弁別画像を再構成する場合には、検出データのカウント数を補正する処理に加えて、検出データのスペクトルを補正する処理が必要になる。以下では、再構成処理機能３７３による検出データのスペクトルを補正する処理について説明する。
【００８７】
Ｘ線検出器１３が検出するＸ線のスペクトルＳ（Ｅ）と、Ｘ線検出器１３に入射するＸ線のスペクトルＳ０（Ｅ）との関係は、応答関数Ｒ（Ｅ，ｎτ）を用いて以下の式１で表される。
【００８８】
【数１】
2019005490.tif 000003
【００８９】
ここで、Ｓ０（Ｅ）は、被検体Ｐに照射されるＸ線のスペクトルであり、μは当該パスの平均減弱係数であり、Ｌは当該パスの投影長である。また、応答関数Ｒ（Ｅ，ｎτ）には、Ｘ線量ｎ及び時定数τが含まれる。ここで、時定数τには、シンチレータ１３１の時定数、Ｘ線検出器１３の時定数、及びＡＳＩＣ１３３等の回路系の時定数が含まれる。この応答関数Ｒは、Ｘ線量ｎ及び駆動電圧により複数設定される。ここで、生データＳ（Ｅ）、Ｘ線管１２ａから照射されるＸ線のスペクトルＳ０（Ｅ）、応答関数Ｒ（Ｅ，ｎτ）は既知である。このため、再構成処理機能３７３は、式１から吸収量（−μＬ）を算出することが可能になる。すなわち、再構成処理機能３７３は、駆動電圧の違いによる検出データのスペクトルの変化を加味して、物質弁別を行うことが可能になる。なお、ベース画像を生成する場合には、検出データのカウント数を補正すればよく、検出データに生じるスペクトルの差異を補正する必要はない。
【００９０】
（第１の実施形態の変形例）
なお、上述した実施形態では、駆動電圧を加味した応答関数を用いて物質弁別する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、ルックアップテーブルを用いて物質弁別を行ってもよい。かかる場合、ルックアップテーブルは、物資弁別する物質ごとの投影長に応じて事前に決定された検出スペクトルを記憶する。また、管電流及び管電圧を種々変更した撮影条件下で、ルックアップテーブルを事前に複数作成しておく。そして、再構成処理機能３７３は、検出データに対応する検出スペクトルをルックアップテーブルから探索することによって、物資弁別する。図９は、第１の実施形態の変形例を説明するための図である。
【００９１】
図９では、水とカルシウムとを物質弁別する場合を示す。図９に示すように、ルックアップテーブルは、水の厚さ５、１０、１５、２０（ｃｍ）に対して、カルシウムの厚さを１、２、３、４（ｍｍ）と変化させた場合のヒストグラムを記憶する。一例をあげると、Ｓ（Ｅ）１１は、水５ｃｍ、カルシウム１ｍｍである場合のヒストグラムを示し、Ｓ（Ｅ）２１は、水５ｃｍ、カルシウム２ｍｍである場合のヒストグラムを示す。ここで、再構成処理機能３７３は、例えば、パイルアップを発生しやすい撮影条件下で作成したルックアップテーブルを用いて、検出データと類似するヒストグラムを特定することで、物質弁別を行う。
【００９２】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、各シンチレータ１３１の位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２に撮影時に設定する場合について説明した。ここで、第１の実施形態では、撮影開始時に各光センサ１３２に設定された駆動電圧は、撮影中は固定されたままである。
【００９３】
ところで、被検体Ｐの断面は円形ではなく、楕円形である。このため、図６に示すように駆動電圧の低い領域と駆動電圧の高い領域とを固定にすると、Ｘ線管１２ａが被検体Ｐの周囲を１回転するなかで、撮影角度によっては、高い駆動電圧を設定した領域に高い線量のＸ線が入射する場合がある。このような場合、パイルアップによってカウント数が減ったり、スペクトルが高い方へシフトしたりする結果、画質が劣化する。
【００９４】
このようなことから、各シンチレータ１３１の位置に応じて設定した駆動電圧を、撮影中固定したままにせずに、Ｘ線管１２ａの撮影角度に応じてダイナミックに変更してもよいものである。そこで、第２の実施形態では、撮影角度に応じた駆動電圧を各光センサ１３２に設定する場合について説明する。
【００９５】
なお、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成は、決定機能３７７及びＦＰＧＡ１４ａの一部が異なる点を除いて、図１に示すＸ線ＣＴ装置１の構成と同様である。このため、第２の実施形態では、決定機能３７７及びＦＰＧＡ１４ａが実行する機能についてのみ説明する。
【００９６】
決定機能３７７は、各検出素子１３０に入射するＸ線量に基づく、撮影角度に応じた駆動電圧を決定し、対応情報を生成する。例えば、決定機能３７７は、各検出素子１３０の計数結果から各シンチレータ１３１に入射するＸ線量を推定し、推定したＸ線量に基づく駆動電圧を決定する。一例をあげると、決定機能３７７は、スキャノグラムの計数結果から、シンチレータ１３１に入射するＸ線量を推定して、駆動電圧を決定する。なお、第２の実施形態では、スキャン制御機能３７５は、２方向から２次元のスキャノ画像を撮影する。例えば、スキャン制御機能３７５は、Ｘ線管１２ａを０度の位置（被検体Ｐに対して正面方向の位置）に固定して、２次元のスキャノ画像（０度のスキャノグラム）を撮影した後に、Ｘ線管１２ａを９０度の位置（被検体Ｐに対して側面方向の位置）に固定して、２次元のスキャノ画像（９０度のスキャノグラム）を撮影する。
【００９７】
決定機能３７７は、２方向から２次元のスキャノ画像の計数結果に対して、以下に示す閾値判定処理を行って駆動電圧を決定する。言い換えると、決定機能３７７は、２方向からの２次元のスキャノ画像を用いて、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量を推定し、駆動電圧を決定する。図１０は、第２の実施形態を説明するための図である。
【００９８】
例えば、決定機能３７７は、チャネル方向において、０度のスキャノグラムの計数結果が閾値以上の領域を、シンチレータ１３１に入射するＸ線量が高線量であると推定し、図１０に示すように、高線量領域Ｈ１に選択する。そして、決定機能３７７は、図１０に示すように、高線量領域Ｈ１に該当するシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２の駆動電圧を低くする。一方、決定機能３７７は、チャネル方向において、０度のスキャノグラムの計数結果が閾値未満の領域を、シンチレータ１３１に入射するＸ線量が低線量であると推定し、図１０に示すように、低線量領域Ｌ１に選択する。そして、決定機能３７７は、図１０に示すように、低線量領域Ｌ１に該当するシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２の駆動電圧を高くする。
【００９９】
また、例えば、決定機能３７７は、チャネル方向において、９０度のスキャノグラムの計数結果が閾値以上の領域を、シンチレータ１３１に入射するＸ線量が高線量であると推定し、図１０に示すように、高線量領域Ｈ２に選択する。そして、決定機能３７７は、図１０に示すように、高線量領域Ｈ２に該当するシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２の駆動電圧を低くする。一方、決定機能３７７は、チャネル方向において、９０度のスキャノグラムの計数結果が閾値未満の領域を、シンチレータ１３１に入射するＸ線量が低線量であると推定し、図１０に示すように、低線量領域Ｌ２に選択する。そして、決定機能３７７は、図１０に示すように、低線量領域Ｌ２に該当するシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２の駆動電圧を高くする。
【０１００】
このように、決定機能３７７は、撮影角度が９０度である場合には、撮影角度が０度である場合の低線量領域Ｌ１よりも狭い範囲を低線量領域Ｌ２に選択する。また、決定機能３７７は、撮影角度が９０度である場合には、撮影角度が０度である場合の高線量領域Ｈ１よりも広い範囲を高線量領域Ｈ２に選択する。
【０１０１】
なお、決定機能３７７は、代表となるスライスにおいて閾値判定処理を行って駆動電圧を決定し、決定した駆動電圧を他のスライスにも同様に適用してもよいし、各スライス方向において、閾値判定処理をそれぞれ行って駆動電圧を決定してもよい。また、代表スライスとは、例えば、スライス方向における中央のスライスである。
【０１０２】
そして、決定機能３７７は、各シンチレータ１３１と、撮影角度と、当該シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２の駆動電圧とを対応付けた対応情報を生成する。図１１は、第２の実施形態を説明するための図である。例えば、決定機能３７７は、図１１に示すように、ＩＤとビュー数と駆動電圧とを対応付けた対応情報を生成する。
【０１０３】
ここで、対応情報における「ＩＤ」は、シンチレータ１３１を一意に識別する識別子を示す。「ビュー数」は、架台制御装置１６から受け付けたビュートリガ信号の積算値を示す。例えば、ビュー数には、ビュー数の範囲がＮ１以上Ｎ２未満であることを示す「Ｎ１≪Ｎ＜Ｎ２」やビュー数の範囲がＮ２以上Ｎ３未満であることを示す「Ｎ２≪Ｎ＜Ｎ３」等が格納される。なお、ビュー数は、Ｘ線管１２ａの撮影角度に対応する情報であり、Ｘ線管１２ａが１回転するごとにリセットされる。また、ここでは、Ｘ線管１２ａが０度の位置（被検体Ｐに対して正面方向の位置）をビュー数０とし、Ｘ線管１２ａは、撮影開始時に０度の位置から撮影を開始し、Ｘ線管１２ａが円軌道上を移動するごとにビュー数が積算されるものとする。「駆動電圧」は、対応するビュー数における、ＩＤで識別されるシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２の駆動電圧を示す。また、図１１に示す例では、駆動電圧Ｖ１＜駆動電圧Ｖ２とし、「ＩＤ」が「ｙｙｙｙ」であるシンチレータ１３１は、Ｘ線検出器１３においてチャネル方向の周縁部の高線量領域に配置され、「ＩＤ」が「ｘｘｘｘ」であるシンチレータ１３１は、Ｘ線検出器１３においてチャネル方向の中央部の低線量領域に配置されるものとする。また、「ＩＤ」が「ｙｙｙｘ」であるシンチレータ１３１は、Ｘ線検出器１３においてチャネル方向の中央部と周縁部との間の領域に配置され、撮影角度に応じて高線量領域にも低線量領域にもなり得るものとする。
【０１０４】
一例をあげると、決定機能３７７は、「ＩＤ」が「ｙｙｙｙ」であるシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２のＡＰＤセル１４０が有する各ＡＰＤ１４１の駆動電圧が、ビュー数によらず「Ｖ１」であると決定する。また、決定機能３７７は、「ＩＤ」が「ｘｘｘｘ」であるシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２のＡＰＤセル１４０が有する各ＡＰＤ１４１の駆動電圧が、ビュー数によらず「Ｖ２」であると決定する。また、決定機能３７７は、「ＩＤ」が「ｙｙｙｘ」であるシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２のＡＰＤセル１４０が有する各ＡＰＤ１４１の駆動電圧が、ビュー数「Ｎ１≪Ｎ＜Ｎ２」では「Ｖ２」であり、ビュー数「Ｎ２≪Ｎ＜Ｎ３」では「Ｖ１」であり、ビュー数「Ｎ３≪Ｎ＜Ｎ４」では「Ｖ２」であり、ビュー数「Ｎ４≪Ｎ＜Ｎ１」では「Ｖ１」であると決定する。
【０１０５】
ＦＰＧＡ１４ａは、光子計数型検出器における各シンチレータ１３１の位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２に撮影時に設定する。例えば、ＦＰＧＡ１４ａは、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量に基づく駆動電圧を、各シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２に設定する。
【０１０６】
一例をあげると、ＦＰＧＡ１４ａは、図１１に示す対応情報を参照して、各光センサ１３２に駆動電圧を設定する。ここで、ＦＰＧＡ１４ａは、例えば、撮影開始時のビュー数に対応する駆動電圧を各光センサ１３２に設定する。ここでは、撮影開始時のビュー数がＮ１であるものとする。ＦＰＧＡ１４ａは、ＩＤが「ｙｙｙｙ」であるシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２のＡＰＤセル１４０が有する各ＡＰＤ１４１に駆動電圧Ｖ１を設定する。また、ＦＰＧＡ１４ａは、ＩＤが「ｙｙｙｘ」及び「ｘｘｘｘ」であるシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２のＡＰＤセル１４０が有する各ＡＰＤ１４１に駆動電圧Ｖ２を設定する。すなわち、ＦＰＧＡ１４ａは、各検出素子１３０の計数結果から推定された、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量に基づく駆動電圧を、各シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２に設定する。
【０１０７】
更に、ＦＰＧＡ１４ａは、撮影中に、ビュー数に応じた駆動電圧を各光センサ１３２に設定する。言い換えると、ＦＰＧＡ１４ａは、撮影開始前に設定した駆動電圧を、撮影中固定したままにせずに、撮影角度に応じてダイナミックに変更する。図１２は、第２の実施形態に係るＦＰＧＡ１４ａによる処理手順を示すフローチャートである。
【０１０８】
ステップＳ１０１からステップＳ１０６は、ＦＰＧＡ１４ａにより実現されるステップである。ステップＳ１０１では、ＦＰＧＡ１４ａは、架台制御装置１６から撮影の開始を受け付けたか否かを判定する。ここで、ＦＰＧＡ１４ａは、架台制御装置１６から撮影の開始を受け付けたと判定した場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に移行する。一方、ＦＰＧＡ１４ａは、架台制御装置１６から撮影の開始を受け付けたと判定しなかった場合（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、ステップＳ１０１の判定処理を繰り返す。
【０１０９】
ステップＳ１０２では、ＦＰＧＡ１４ａは、架台制御装置１６からビュートリガ信号を受け付けたか否かを判定する。そして、ＦＰＧＡ１４ａは、架台制御装置１６からビュートリガ信号を受け付けたと判定した場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に移行する。一方、ＦＰＧＡ１４ａは、架台制御装置１６からビュートリガ信号を受け付けたと判定しなかった場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、ステップＳ１０２の判定処理を繰り返す。
【０１１０】
ステップＳ１０３では、ＦＰＧＡ１４ａは、対応情報を読み出す。例えば、ＦＰＧＡ１４ａは、図１１に示した対応情報を記憶回路３５から読み出す。そして、ステップＳ１０４では、ＦＰＧＡ１４ａは、駆動電圧を変更するか否かを判定する。例えば、ＦＰＧＡ１４ａは、ビュートリガ信号を受け付ける度に、現在のビュー数を更新する。そして、ＦＰＧＡ１４ａは、対応情報を参照して、各シンチレータ１３１について、更新後のビュー数に対応する駆動電圧と更新前のビュー数の駆動電圧とを比較する。ここで、ＦＰＧＡ１４ａは、比較した駆動電圧が異なっている場合に、駆動電圧を変更すると判定する。一方、ＦＰＧＡ１４ａは、比較した駆動電圧が同じである場合に、駆動電圧を変更しないと判定する。
【０１１１】
ＦＰＧＡ１４ａは、駆動電圧を変更すると判定した場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に移行する。一方、ＦＰＧＡ１４ａは、駆動電圧を変更すると判定しなかった場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、ステップＳ１０６に移行する。
【０１１２】
ステップＳ１０５では、ＦＰＧＡ１４ａは、更新後のビュー数に対応する駆動電圧を設定する。ステップＳ１０６では、ＦＰＧＡ１４ａは、架台制御装置１６から撮影の終了を受け付けたか否かを判定する。ここで、ＦＰＧＡ１４ａは、架台制御装置１６から撮影の終了を受け付けたと判定した場合（ステップＳ１０６、Ｙｅｓ）、撮影を終了する。一方、ＦＰＧＡ１４ａは、架台制御装置１６から撮影の終了を受け付けたと判定しなかった場合（ステップＳ１０６、Ｎｏ）、ステップＳ１０２に移行して判定処理を実行する。
【０１１３】
上述したように、第２の実施形態では、ＦＰＧＡ１４ａは、撮影中に、撮影角度に応じた駆動電圧を各光センサ１３２に設定する。これにより、第２の実施形態によれば、Ｘ線管１２ａとＸ線検出器１３とが１回転する間に撮影する全ての領域、角度で最適な駆動電圧を設定することができる。このため、更に高い画質及び物質弁別能を得ることが可能となる。
【０１１４】
なお、上述した第２の実施形態では、２方向からの２次元のスキャノ画像を用いて、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量を推定し、駆動電圧を決定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、撮影角度に応じた駆動電圧の決定には、３次元のスキャノ画像に基づいて、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量を推定し、駆動電圧を決定してもよい。３次元のスキャノ画像に基づいて、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量を推定し、駆動電圧を決定する場合、より撮影角度の範囲をより細かくして駆動電圧を設定することが可能になる。
【０１１５】
また、上述した第２の実施形態では、ＦＰＧＡ１４ａは、例えば、撮影開始時のビュー数に対応する駆動電圧を各光センサ１３２に設定するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、ＦＰＧＡ１４ａは、撮影開始時において最初のスキャン位置（ビュー番号１番）では、全ての光センサ１３２に同一の駆動電圧を初期値として設定し、ビュー番号２番以降から撮影角度に応じた駆動電圧を設定するようにしてもよい。
【０１１６】
なお、再構成処理機能３７３は、投影データに対して物質弁別を行い、物質弁別の結果である物質弁別情報を用いて物質弁別画像を再構成してもよい。ここで、再構成処理機能３７３は、物質弁別画像を再構成する場合には、検出データのカウント数を補正する処理に加えて、第１の実施形態及び第１の実施形態の変形例にて説明した、検出データのスペクトルを補正する処理を実行する。
【０１１７】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、入射するＸ線量をリアルタイムに算出し、算出したＸ線量に基づいて、駆動電圧を設定する場合について説明する。なお、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成は、決定機能３７７及びＦＰＧＡ１４ａの一部が異なる点を除いて、図１に示すＸ線ＣＴ装置１の構成と同様である。このため、第３の実施形態では、決定機能３７７及びＦＰＧＡ１４ａが実行する機能についてのみ説明する。
【０１１８】
決定機能３７７は、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量に基づく駆動電圧を決定し、対応情報を生成する。例えば、決定機能３７７は、各シンチレータ１３１と、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量と、当該シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２の駆動電圧とを対応付けた対応情報を生成する。図１３は、第３の実施形態を説明するための図である。例えば、決定機能３７７は、図１３に示すように、ＩＤとカウント数と駆動電圧とを対応付けた対応情報を生成する。
【０１１９】
ここで、対応情報における「ＩＤ」は、シンチレータ１３１を一意に識別する識別子を示す。「カウント数」は、各シンチレータ１３１に入射するビュー単位のＸ線量を示す。例えば、「ＩＤ」が「ｙｙｙｙ」に対応する「カウント数」には、低線量領域に相当するビュー単位のＸ線量として、カウント値がＣ１１未満であることを示す「Ｃ＜Ｃ１１」が格納される。また、例えば、「ＩＤ」が「ｙｙｙｙ」に対応する「カウント値」には、やや低線量領域に相当するビュー単位のＸ線量として、カウント値がＣ１１以上Ｃ１２未満であることを示す「Ｃ１１≪Ｃ＜Ｃ１２」が格納される。また、例えば、「ＩＤ」が「ｙｙｙｙ」に対応する「カウント値」には、やや高線量領域に相当するビュー単位のＸ線量として、カウント値がＣ１２以上Ｃ１３未満であることを示す「Ｃ１２≪Ｃ＜Ｃ１３」が格納される。また、例えば、「ＩＤ」が「ｙｙｙｙ」に対応する「カウント値」には、高線量領域に相当するビュー単位のＸ線量として、カウント値がＣ１３以上であることを示す「Ｃ１３≪Ｃ」が格納される。
【０１２０】
なお、各光センサ１３２には、個体差によるばらつきがある。このようなことから、ＩＤ間で異なるカウント数を設定することが望ましい。例えば、「ＩＤ」が「ｙｙｙｘ」に対応する「カウント数」には、低線量領域に相当するビュー単位のＸ線量として、カウント値がＣ２１未満であることを示す「Ｃ＜Ｃ２１」が格納される。また、例えば、「ＩＤ」が「ｙｙｙｘ」に対応する「カウント値」には、やや低線量領域に相当するビュー単位のＸ線量として、カウント値がＣ２１以上Ｃ２２未満であることを示す「Ｃ２１≪Ｃ＜Ｃ２２」が格納される。また、例えば、「ＩＤ」が「ｙｙｙｘ」に対応する「カウント値」には、やや高線量領域に相当するビュー単位のＸ線量として、カウント値がＣ２２以上Ｃ２３未満であることを示す「Ｃ２２≪Ｃ＜Ｃ２３」が格納される。また、例えば、「ＩＤ」が「ｙｙｙｘ」に対応する「カウント値」には、高線量領域に相当するビュー単位のＸ線量として、カウント値がＣ２３以上であることを示す「Ｃ２３≪Ｃ」が格納される。
【０１２１】
同様にして、例えば、「ＩＤ」が「ｘｘｘｘ」に対応する「カウント数」には、低線量領域に相当するビュー単位のＸ線量として、カウント値がＣ３１未満であることを示す「Ｃ＜Ｃ３１」が格納される。また、例えば、「ＩＤ」が「ｘｘｘｘ」に対応する「カウント値」には、やや低線量領域に相当するビュー単位のＸ線量として、カウント値がＣ３１以上Ｃ３２未満であることを示す「Ｃ３１≪Ｃ＜Ｃ３２」が格納される。また、例えば、「ＩＤ」が「ｘｘｘｘ」に対応する「カウント値」には、やや高線量領域に相当するビュー単位のＸ線量として、カウント値がＣ３２以上Ｃ３３未満であることを示す「Ｃ３２≪Ｃ＜Ｃ３３」が格納される。また、例えば、「ＩＤ」が「ｘｘｘｘ」に対応する「カウント値」には、高線量領域に相当するビュー単位のＸ線量として、カウント値がＣ３３以上であることを示す「Ｃ３３≪Ｃ」が格納される。
【０１２２】
「駆動電圧」は、対応するビュー単位のカウント数における、ＩＤで識別されるシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２の駆動電圧を示す。また、図１３に示す例では、駆動電圧Ｖ１＜駆動電圧Ｖ２＜駆動電圧Ｖ３＜駆動電圧Ｖ４とする。
【０１２３】
一例をあげると、決定機能３７７は、「ＩＤ」が「ｙｙｙｙ」であるシンチレータ１３１に対応する光センサ１３２のＡＰＤセル１４０が有する各ＡＰＤ１４１の駆動電圧が、カウント数が低線量領域に相当するＸ線量「Ｃ＜Ｃ１１」では「Ｖ４」であり、カウント数がやや低線量領域に相当するＸ線量「Ｃ１１≪Ｃ＜Ｃ１２」では「Ｖ３」であり、カウント数がやや高線量領域に相当するＸ線量「Ｃ１２≪Ｃ＜Ｃ１３」では「Ｖ２」であり、カウント数が高線量領域に相当するＸ線量「Ｃ１３≪Ｃ」では「Ｖ１」であると決定する。
【０１２４】
ＦＰＧＡ１４ａは、光子計数型検出器における各シンチレータ１３１の位置に応じた駆動電圧を、各シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２に撮影時に設定する。例えば、ＦＰＧＡ１４ａは、現在のビューより以前のビューにおいて各シンチレータ１３１に入射するＸ線量に基づいて、現在のビューにおける駆動電圧を各シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２に設定する。なお、第３の実施形態では、ＦＰＧＡ１４ａは、撮影開始時において最初のスキャン位置（ビュー番号１番）では、全ての光センサ１３２に同一の駆動電圧を初期値として設定するものとする。そして、ＦＰＧＡ１４ａは、撮影中、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量に基づく駆動電圧を各光センサ１３２に設定する処理をビュー毎に実行するものとする。また、第３の実施形態では直前のビューの計数結果を使って駆動電圧を設定する場合を説明するが、直前のビューの計数結果に限らず、現在のビューより以前のビューの計数結果を使って駆動電圧を設定してもよい。
【０１２５】
図１４は、第３の実施形態に係るＦＰＧＡ１４ａによる処理手順を示すフローチャートである。なお、図１４に示すステップＳ２０１及びステップＳ２０２の処理は、図１２に示すステップＳ１０１及びステップＳ１０２の処理と同様である。
【０１２６】
ステップＳ２０３では、ＦＰＧＡ１４ａは、カウント値をカウンタ１３３ｅから取得する。例えば、ＦＰＧＡ１４ａは、現在のビューの直前のビューにおいて各シンチレータ１３１に入射するＸ線量に基づいて、現在のビューにおける駆動電圧を各シンチレータに対応する光センサ１３２に設定する。
【０１２７】
ここでは、まず、直前ビューの計数結果を取得する処理について説明する。ＦＰＧＡ１４ａは、直前ビューの計数結果をカウンタ１３３ｅから取得する。図１５は、第３の実施形態を説明するための図である。図１５では、架台制御装置１６によるビュートリガ信号の出力タイミングを示す。図１５に示すように、ビュートリガ信号の１周期は、両矢印１５ａで示す期間である。この１周期のビュートリガ信号は、前半の正パルス部と後半の負パルス部とからなる。ＦＰＧＡ１４ａは、この１周期のビュートリガ信号の期間に計数された計数結果をカウンタ１３３ｅから取得する。
【０１２８】
そして、ステップＳ２０４では、ＦＰＧＡ１４ａは、対応情報を読み出す。例えば、ＦＰＧＡ１４ａは、図１３に示した対応情報を記憶回路３５から読み出す。そして、ステップＳ２０５では、ＦＰＧＡ１４ａは、駆動電圧を変更するか否かを判定する。例えば、ＦＰＧＡ１４ａは、直前ビューの計数結果を取得する度に、対応情報を参照して各シンチレータ１３１について、直前ビューの計数結果に対応する駆動電圧を特定する。そして、ＦＰＧＡ１４ａは、特定した駆動電圧と、現在設定されている駆動電圧とを比較する。ここで、ＦＰＧＡ１４ａは、比較した駆動電圧が異なっている場合に、駆動電圧を変更すると判定する。一方、ＦＰＧＡ１４ａは、比較した駆動電圧が同じである場合に、駆動電圧を変更しないと判定する。
【０１２９】
ＦＰＧＡ１４ａは、駆動電圧を変更すると判定した場合（ステップＳ２０５、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０６に移行する。一方、ＦＰＧＡ１４ａは、駆動電圧を変更すると判定しなかった場合（ステップＳ２０５、Ｎｏ）、ステップＳ２０７に移行する。
【０１３０】
ステップＳ２０６では、ＦＰＧＡ１４ａは、直前ビューの計数結果に対応する駆動電圧を設定する。例えば、ＦＰＧＡ１４ａは、ＩＤが「ｙｙｙｙ」で識別されるシンチレータ１３１の出力結果をカウントするカウンタ１３３ｅから取得した計数結果がＣ１１以上Ｃ１２未満の値である場合、ＩＤが「ｙｙｙｙ」に対応する光センサ１３２に駆動電圧Ｖ３を設定する。また、例えば、ＦＰＧＡ１４ａは、ＩＤが「ｙｙｙｘ」で識別されるシンチレータ１３１の出力結果をカウントするカウンタ１３３ｅから取得した計数結果がＣ２２以上Ｃ２３未満の値である場合、ＩＤが「ｙｙｙｘ」に対応する光センサ１３２に駆動電圧Ｖ２を設定する。
【０１３１】
ステップＳ２０７では、ＦＰＧＡ１４ａは、架台制御装置１６から撮影の終了を受け付けたか否かを判定する。ここで、ＦＰＧＡ１４ａは、架台制御装置１６から撮影の終了を受け付けたと判定した場合（ステップＳ２０７、Ｙｅｓ）、撮影を終了する。一方、ＦＰＧＡ１４ａは、架台制御装置１６から撮影の終了を受け付けたと判定しなかった場合（ステップＳ２０７、Ｎｏ）、ステップＳ２０２に移行して判定処理を実行する。
【０１３２】
上述したように、第３の実施形態では、ＦＰＧＡ１４ａは、撮影中に、直前ビューの計数結果に基づく駆動電圧を各光センサ１３２にビュー毎に設定する。これにより、第３の実施形態によれば、Ｘ線管１２ａとＸ線検出器１３とが１回転する間に撮影する全ての領域、角度で最適な駆動電圧を設定することができる。このため、更に高い画質及び物質弁別能を得ることが可能となる。
【０１３３】
なお、再構成処理機能３７３は、投影データに対して物質弁別を行い、物質弁別の結果である物質弁別情報を用いて物質弁別画像を再構成してもよい。ここで、再構成処理機能３７３は、物質弁別画像を再構成する場合には、検出データのカウント数を補正する処理に加えて、第１の実施形態及び第１の実施形態の変形例にて説明した、検出データのスペクトルを補正する処理を実行する。例えば、コンソール３０の記憶回路３５にも図１３に示す対応情報を記憶させておく。そして、構成処理機能３７３は、物質弁別画像を再構成する際に、駆動電圧の設定値を参照して、適切な応答関数を選定する。
【０１３４】
（第３の実施形態の変形例）
なお、上述した第３の実施形態では、ビュートリガ信号の１周期分の時間でカウント値を算出する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、１周期分のビュートリガ信号の前半部分或いは後半部分でカウント値を算出するようにしてもよい。言い換えると、ＦＰＧＡ１４ａは、過去ビューの期間のうち所定の期間に各シンチレータ１３１に入射するＸ線量に基づいて、現在のビューにおける駆動電圧を各シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２に設定する。図１６は、第３の実施形態の変形例を説明するための図である。図１６の上段では、１周期分のビュートリガ信号の前半部分でカウント値を算出する場合について説明し、図１６の下段では、１周期分のビュートリガ信号の後半部分でカウント値を算出する場合について説明する。
【０１３５】
より具体的には、ＦＰＧＡ１４ａは、図１６の上段に示すように、ビュートリガ信号の前半の正パルス部１６ａのみからカウント数を算出して後半の負パルス部１６ｂで駆動電圧値を選定し、次のビュートリガパルスの変化点１６ｃで駆動電圧を設定する。或いは、ＦＰＧＡ１４ａは、図１６の下段に示すように、ビュートリガ信号の後半の負パルス部１６ｄのみからカウント数を算出して前半の正パルス部１６ｅで駆動電圧値を選定し、次のビュートリガパルスの変化点１６ｆで駆動電圧を設定する。このように、ＦＰＧＡ１４ａは、過去ビューの期間のうち前半部分或いは後半部分に各シンチレータに入射するＸ線量に基づいて、現在のビューにおける駆動電圧を各シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２に設定する。
【０１３６】
これにより、ＦＰＧＡ１４ａは、駆動電圧の選定及び駆動電圧の設定のタイムラグをなくすことができる。なお、かかる場合、カウンタ１３３ｅは、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成するためのビュートリガ信号の１周期分の計数結果とは別に、駆動電圧を設定するための計数結果をＦＰＧＡ１４ａに出力する。また、カウント値を算出する期間は、１周期分のビュートリガ信号の前半部分或いは後半部分に限定されるものではなく、１周期分のビュートリガ信号の前半部分の半分の期間或いは後半部分の半分の期間でもよい。
【０１３７】
また、上述した第３の実施形態では、ＦＰＧＡ１４ａは、撮影開始時において最初のスキャン位置（ビュー番号１番）では、全ての光センサ１３２に同一の駆動電圧を初期値として設定するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、ＦＰＧＡ１４ａは、第１の実施形態で説明した方法を用いて、最初のスキャン位置（ビュー番号１番）の駆動電圧を設定してもよい。すなわち、ＦＰＧＡ１４ａは、最初のスキャン位置（ビュー番号１番）では、図７に示す対応情報を参照して、各シンチレータに入射するＸ線量に基づく駆動電圧を、各シンチレータに対応する光センサ１３２に設定する。
【０１３８】
また、上述した第３の実施形態では、ビュー毎に駆動電圧を設定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、ＦＰＧＡ１４ａは、５ビュー毎など所定のビュー毎に駆動電圧を設定するようにしてもよい。
【０１３９】
（その他の実施形態）
実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。
【０１４０】
また、上述した実施形態では、本スキャンの撮影前に、スキャノグラムを撮影して得られた２次元のスキャノ画像や３次元のスキャノ画像を用いて、駆動電圧を決定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、同一の被検体の過去の画像や、他の医用画像診断装置により撮像された画像を用いて、駆動電圧を決定してもよい。
【０１４１】
また、決定機能３７７は、被検体の体型に係る情報から各シンチレータ１３１に入射するＸ線量を推定して駆動電圧を決定してもよい。例えば、決定機能３７７は、３次元のスキャノ画像を再構成した再構成画像から被検体の体厚を体型に係る情報として取得し、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量を推定する。より具体的には、決定機能３７７は、３次元のスキャノ画像を再構成したアキシャル画像における縦方向及び横方向の長さを被検体の体厚として取得して、体厚に応じたＸ線の減衰量から各シンチレータ１３１に入射するＸ線量を推定する。そして、決定機能３７７は、推定したＸ線量に対して、閾値判定処理を行って駆動電圧を決定する。かかる場合、ＦＰＧＡ１４ａは、被検体の体型に係る情報から推定された、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量に基づく駆動電圧を、各シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２に設定する。
【０１４２】
また、決定機能３７７は、患者情報として記憶されている被検体の体型に係る情報から各シンチレータ１３１に入射するＸ線量を推定して駆動電圧を決定してもよい。例えば、決定機能３７７は、患者情報として記憶回路３５に記憶されている、被検体Ｐの身長、体重、胸囲、胴回りなどの情報を取得し、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量を推定する。そして、決定機能３７７は、推定したＸ線量に対して、閾値判定処理を行って駆動電圧を決定する。また、決定機能３７７は、入力インターフェース３１を介して、被検体Ｐの身長、体重、胸囲、胴回りなどの情報の入力を操作者から受け付け、受け付けた情報から各シンチレータ１３１に入射するＸ線量を推定して、駆動電圧を決定してもよい。かかる場合、ＦＰＧＡ１４ａは、患者情報として記憶されている被検体の体型に係る情報から推定された、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量に基づく駆動電圧を、各シンチレータ１３１に対応する光センサ１３２に設定する。
【０１４３】
また、上述した実施形態では、１つの閾値を設定して２種類の駆動電圧を設定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、複数の閾値を設定し、３種類以上の駆動電圧を決定するようにしてもよい。かかる場合、ＦＰＧＡ１４ａは、決定された３種類以上の駆動電圧を、各ＡＳＩＣ１３３にそれぞれ設定する。
【０１４４】
なお、上述した実施形態では、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量に基づいて、駆動電圧を決定するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量を推定せずに、チャネル方向の中央部と周縁部とで、異なるように駆動電圧を設定してもよい。例えば、ＦＰＧＡ１４ａは、Ｘ線検出器１３のチャネル方向において中央部である第１の領域に配置されている検出素子１３０の光センサ１３２に、チャネル方向において周縁部である第２の領域に配置されている検出素子１３０の光センサ１３２よりも大きな駆動電圧を設定する。また、ＦＰＧＡ１４ａは、Ｘ線検出器１３のチャネル方向において中央部から周縁部にかけて段階的に低くなるような駆動電圧を設定してもよい。
【０１４５】
更に、ＦＰＧＡ１４ａは、各シンチレータ１３１に入射するＸ線量を推定せずに、撮影角度に応じた駆動電圧を各光センサ１３２に設定するようにしてもよい。例えば、ＦＰＧＡ１４ａは、撮影角度に応じて、第１の領域の範囲と第２の領域の範囲とを変更し、変更後の第１の領域に配置されている検出素子１３０の光センサ１３２に、変更後の第２の領域に配置されている検出素子１３０の光センサ１３２よりも大きな駆動電圧を設定してもよい。
【０１４６】
また、上述した実施形態では、ＡＳＩＣ１３３がＸ線検出器１３に配置されるものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、ＡＳＩＣ１３３は、データ収集回路１４に配置されてもよい。
【０１４７】
また、上述した実施形態では、再構成処理機能３７３は、投影データに対して物質弁別を行い、物質弁別情報を得るものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、再構成処理機能３７３は、画像データに対して物質弁別を行い、物質弁別情報を得てもよい。
【０１４８】
上述した実施形態では、Ｘ線管１２ａとＸ線検出器１３とを一体として被検体の周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ−Ｔｙｐｅ（第３世代ＣＴ）のＸ線ＣＴ装置１について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線ＣＴ装置には、第３世代ＣＴ以外にも、複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出器がリング状に分散して固定され、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ−Ｔｙｐｅ（第４世代ＣＴ）がある。上述した実施形態は、第４世代ＣＴにも適用可能である。また、第３世代ＣＴと第４世代ＣＴとを組み合わせたハイブリッド型のＸ線ＣＴ装置にも、上述した実施形態は、適用可能である。
【０１４９】
また、上述した実施形態は、従来からの一管球型のＸ線ＣＴ装置にも適用可能であるし、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載した、いわゆる多管球型のＸ線ＣＴ装置にも適用可能である。
【０１５０】
また、上述した実施形態では、処理回路３７において複数の機能を実行するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、複数の機能を独立の回路としてコンソール３０内に設け、各回路がそれぞれの機能を実行するようにしてもよい。例えば、処理回路３７が実行する決定機能３７７を決定回路として設け、決定回路が決定機能を実行してもよい。また、処理回路３７が実行する前処理機能３７２を前処理回路として設け、前処理回路が前処理機能を実行してもよい。また、処理回路３７が実行する再構成処理機能３７３を再構成処理回路として設け、再構成処理回路が再構成処理機能を実行してもよい。
【０１５１】
また、上述した実施形態では、前処理機能３７２、決定機能３７７、及び再構成処理機能３７３をコンソール３０内にて実行するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、外部のワークステーションにおいて、前処理機能３７２、決定機能３７７、及び再構成処理機能３７３を実行するようにしてもよい。
【０１５２】
また、上述した実施形態において説明した駆動電圧決定処理や物質弁別処理は、ソフトウェアによって実現することもできる。例えば、駆動電圧決定処理は、上記の実施形態において決定機能３７７が行うものとして説明した処理の手順を規定した駆動電圧決定プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。また、例えば、物質弁別処理は、上記の実施形態において前処理機能３７２及び再構成処理機能３７３が行うものとして説明した処理の手順を規定した物質弁別プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。これらの駆動電圧決定プログラムや物質弁別プログラムは、例えば、ハードディスクや半導体メモリ素子等に記憶され、ＣＰＵやＭＰＵ等のプロセッサによって読み出されて実行される。また、この物質弁別プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact  Disc−Read  Only  Memory）やＭＯ（Magnetic  Optical  disk）、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）などのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記録されて、配布され得る。
【０１５３】
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application  Specific  Integrated  Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple  Programmable  Logic  Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex  Programmable  Logic  Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field  Programmable  Gate  Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサはプロセッサの回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、プロセッサの回路内にプログラムを組み込む代わりに、コンソール３０が有する記憶回路３５にプログラムを保存するように構成しても構わない。この場合、プロセッサは、記憶回路３５に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
【０１５４】
上記の実施形態の説明において、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、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行な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、或いは、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。
【０１５５】
また、上記の実施形態で説明した制御方法は、予め用意された制御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等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。この制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等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。
【０１５６】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、高い画質と高い物質弁別能とを実現することができる。
【０１５７】
本発明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】
【０１５８】
１０  架台
１３  Ｘ線検出器
１４  データ収集回路
１４ａ  ＦＰＧＡ
３０  コンソール
３７  処理回路
３７２  前処理機能
３７３  再構成処理機能
３７７  決定機能
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図１６】
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