(57)【要約】【課題】コントラスト対雑音比を向上させること。【解決手段】実施形態のＸ線ＣＴ装置は、光子計数型検出器と、データ収集装置と、再構成部とを備える。光子計数型検出器は、Ｘ線源から照射されたＸ線光子を検出し、検出したＸ線光子のエネルギーに応じた出力信号を出力する。データ収集装置は、前記出力信号から複数のＸ線光子それぞれに対応する第１のエネルギー値を決定し、各第１のエネルギー値に対応する重みを前記各第１のエネルギー値に付与して第２のエネルギー値を得て、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値を算出する。再構成部は、前記データ収集装置によって算出された前記加算値に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。【選択図】図２
2015173980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源から照射されたＸ線光子を検出し、検出したＸ線光子のエネルギーに応じた出力信号を出力する光子計数型検出器と、
前記出力信号から複数のＸ線光子それぞれに対応する第１のエネルギー値を決定し、各第１のエネルギー値に対応する重みを前記各第１のエネルギー値に付与して第２のエネルギー値を得て、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値を算出するデータ収集装置と、
前記データ収集装置によって算出された前記加算値に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する再構成部と
を備える、Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記データ収集装置は、前記出力信号からＸ線イベントの発生を検出し、検出したＸ線イベントの信号値と、前回検出したＸ線イベントの信号値との差に基づいて、第１のエネルギー値を決定する、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記データ収集装置は、所定のタイミングごとに前記加算値を算出する、請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記データ収集装置は、第２のエネルギー値を得るごとに前記加算値を算出する、請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記データ収集装置は、第１のエネルギー値の３乗の逆数に比例するように前記重みを決定する、請求項１〜４のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記データ収集装置は、ルックアップテーブルを参照して前記重みを決定する、請求項１〜４のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記データ収集装置は、撮像条件に応じて前記重みを決定する、請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記データ収集装置は、前記出力信号からデジタル信号を生成するアナログ−デジタル変換回路を備える、請求項１〜７のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記データ収集装置は、前記出力信号を増幅して増幅信号を生成するプリアンプを更に備え、
前記アナログ−デジタル変換回路は、前記増幅信号から前記デジタル信号を生成する、請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記データ収集装置は、前記加算値を格納するメモリを更に備える、請求項１〜９のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
光子計数型検出器によって検出されたＸ線光子のエネルギーに応じた出力信号から複数のＸ線光子それぞれに対応する第１のエネルギー値を決定し、各第１のエネルギー値に対応する重みを前記各第１のエネルギー値に付与した第２のエネルギー値を得て、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値を算出する、データ収集装置。
【請求項１２】
Ｘ線源から照射されたＸ線光子を検出し、検出したＸ線光子のエネルギーに応じた出力信号を出力する光子計数型検出器と、
前記出力信号から複数のＸ線光子それぞれに対応する第１のエネルギー値を決定し、各第１のエネルギー値に対応する重みを前記各第１のエネルギー値に付与した第２のエネルギー値を得て、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値を算出するデータ収集装置と
を備える、Ｘ線検出器。
【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、データ収集装置及びＸ線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスペクトルＣＴイメージングでは、光子計数型検出器は、１組の所定のエネルギー閾値を用いて、所定のエネルギー範囲に当てはまるイベント数を計数する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１０１９２６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Taly  Gilat  Schmidt,  「Optimal  “image-based”  weighting  for  energy-resolved  CT」,  Medical  physics  ２００９年７月  第３６巻，  ｐ．３０１８
【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、コントラスト対雑音比を向上させることができるＸ線ＣＴ装置、データ収集装置及びＸ線検出器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、データ収集装置と、再構成部とを備える。光子計数型検出器は、Ｘ線源から照射されたＸ線光子を検出し、検出したＸ線光子のエネルギーに応じた出力信号を出力する。データ収集装置は、前記出力信号から複数のＸ線光子それぞれに対応する第１のエネルギー値を決定し、各第１のエネルギー値に対応する重みを前記各第１のエネルギー値に付与して第２のエネルギー値を得て、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値を算出する。再構成部は、前記データ収集装置によって算出された前記加算値に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、所定のエネルギー範囲に当てはまる事象数を計数するための所定のエネルギー閾値を有する１組の比較器に接続された、光子計数型検出器のブロック図である。
【図２】図２は、エネルギー重み付けビニングを示す図である。
【図３】図３は、エネルギー重み付けビニングを実行する装置を示す図である。
【図４】図４は、図３の装置の要素の信号出力を示す図である。
【図５】図５は、ＣＴスキャナシステムを示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、光子計数型検出器を有する第４世代スキャナを示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、光子計数型検出器を有する第４世代スキャナを示す図である。
【図７】図７は、第２の実施形態に係るデジタル処理回路における、加算値算出処理の一例を示す図である。
【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、データ収集装置及びＸ線検出器を説明する。なお、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。また、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。
【０００９】
一実施形態によると、デジタル処理回路を備える装置が提供され、デジタル処理回路は、（１）光子計数型検出器の出力信号に対応するデジタル信号を取得し、（２）取得したデジタル信号から、測定期間中に光子計数型検出器が受け取る複数のＸ線光子を決定し、（３）複数のＸ線光子のそれぞれの対応するエネルギーレベルを第１のエネルギー値として決定し、（４）対応するエネルギーレベルに基づき、複数のＸ線光子のそれぞれに対応する重みを決定し、（５）各第１のエネルギー値に対応する重みを各第１のエネルギー値に付与して複数のＸ線光子の対応する第２のエネルギー値を計算するよう構成される。
【００１０】
別の実施形態では、装置は、光子計数型検出器の出力信号からデジタル信号を生成するアナログ−デジタル変換回路を備える。
【００１１】
別の実施形態では、装置は、光子計数型検出器の出力信号を増幅して増幅信号を生成するプリアンプを備え、増幅信号は、アナログ−デジタル変換回路に入力される。
【００１２】
別の実施形態では、デジタル処理回路は、対応する重みを、対応するエネルギーレベルの３乗の逆数に比例するように決定する。
【００１３】
別の実施形態では、デジタル処理回路は、対応する重みを、プログラム可能なルックアップテーブルにアクセスすることにより決定する。
【００１４】
別の実施形態では、装置は、計算した合計をエネルギー重み付けされたビン値として格納するメモリを備える。
【００１５】
別の実施形態によると、（１）Ｘ線源と、（２）複数の光子計数型検出器と、（３）複数のデータ収集装置とを備えるコンピュータ断層撮影スキャナが提供され、各データ収集装置はデジタル処理回路を備え、デジタル処理回路は、光子計数型検出器の出力信号に対応するデジタル信号を取得し、取得したデジタル信号から、測定期間中に光子計数型検出器が受け取る複数のＸ線光子を決定し、複数のＸ線光子のそれぞれの対応するエネルギーレベルを第１のエネルギー値として決定する。そして、デジタル処理回路は、第１のエネルギー値に基づき、複数のＸ線光子のそれぞれに対応する重みを決定し、各第１のエネルギー値に対応する重みを各第１のエネルギー値に付与して複数のＸ線光子の対応する第２のエネルギー値を計算するよう構成される。
【００１６】
（第１の実施形態）
ここで図面を参照すると、同じ参照番号は、図面全体を通して同一のまたは対応する要素を示す。図１は、従来技術に係る光子計数型検出器１０２の構成例を示す図である。また、図１は、従来技術に係る光子計数型検出器１０２から出力される信号が１組の比較器１０４、１０６、１０８等に入力されるシステムの一例を示す。比較器１０４、１０６、１０８は、例えば、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３等で示された、対応する１組の所定のエネルギー閾値を有する。比較器の１つは、光子計数型検出器１０２から出力される信号のエネルギーレベルが所定のエネルギー閾値によって決定されたエネルギー範囲のうち対応するエネルギー範囲に当てはまる場合に、出力信号を生成する。各比較器の出力は、対応する計数器１１０、１１２、１１４等に接続される。このため、各計数器は、対応するエネルギー範囲で受け取られる光子の数を計数する。
【００１７】
しかし、図１に示した従来技術に係る方法は、エネルギー閾値（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、・・・）の数が限られていることにより検出器レベルにおいてエネルギー重み付けビニングの可能性が損なわれるので、限定的である。
【００１８】
したがって、第１の実施形態では、Ｘ線検出器レベルにおいてエネルギー重み付けビニングを実行可能なＸ線ＣＴ装置を説明する。第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、光子計数型検出器と、データ収集装置と、プロセッサとを備える。光子計数型検出器は、Ｘ線源から照射されたＸ線光子を検出し、検出したＸ線光子のエネルギーに応じた出力信号を出力する。データ収集装置は、光子計数型検出器の出力信号から識別できる各受光Ｘ線のエネルギーを分解する。言い換えると、データ収集装置は、出力信号から複数のＸ線光子それぞれに対応する第１のエネルギー値を決定する。例えば、受光Ｘ線は、例えば、Ｅ１、Ｅ２、・・・、Ｅｎといった任意のエネルギー値を有することができる。ここで、各エネルギー値に対応する重みを、例えば、Ｗ（Ｅ１）、Ｗ（Ｅ２）、・・・、Ｗ（Ｅｎ）で示す。なお、各エネルギー値に対応する重みは、事前に設定されるものとする。データ収集装置は、この重みを用いて、任意のエネルギー値を持つＸ線光子毎に、エネルギー値に対応する重みの１つが得られるようにする。言い換えると、データ収集装置は、各第１のエネルギー値に対応する重みを各第１のエネルギー値に付与して第２のエネルギー値を得る。例えば、第１の実施形態に係るデータ収集装置は、ルックアップテーブルを参照して重みを決定する。また、データ収集装置は、重みが第１のエネルギー値を変数とする重み関数で設定される場合には、重み関数に第１のエネルギー値を代入することで得られる値を第２のエネルギー値とする。
【００１９】
より具体的には、データ収集装置は、エネルギーＥ１のＸ線光子を受け取る場合、例えば、ルックアップテーブルから重みＷ（Ｅ１）が得られる。なお、限られた数の重みやエネルギーレベルを用いることもでき、あるいは、重みをより一般的なエネルギーの関数とすることもできる。重みの最適数は、エネルギー分解能により決定される。例えば、最適数に達した後は、それ以上の重み付けを実行してもコストがかかるだけであり、性能面で有利になることはない。実行できるものは、（事前に計算された重みを含む）ルックアップテーブル、または、例えば、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）やＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）を用いてリアルタイムに計算される関数である。
【００２０】
次に、データ収集装置は、所定のスキャンまたは測定期間において得られた重みの全てを合計して、エネルギー重み付けされたビン値を計算する。言い換えると、データ収集装置は、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値を算出する。
【００２１】
なお、データ収集装置は、ルックアップテーブルを参照して重み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、第１の実施形態の変形例では、データ収集装置は、対応するエネルギー値Ｅの累乗に比例した重みを用いてもよい。ここで、累乗は臨床アプリケーションにより決まる。例えば、各重みＷ（Ｅｉ）は、１／Ｅｉ３に比例するとしてもよい。すなわち、データ収集装置は、第１のエネルギー値の３乗の逆数に比例するように重みを決定する。
【００２２】
図３は、第１の実施形態に係るデータ収集装置の構成例を示す図であり、図４は、第１の実施形態に係るデータ収集装置の処理動作を説明するための図である。図３に示す例では、データ収集装置は、光子計数型検出器の近傍に設けられる。これにより、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器レベルでのエネルギー重み付けを実行可能である。図３では、高速アナログ−デジタル変換器（Analog-to-Digital  Converter：ＡＤＣ）３０６とデジタル処理回路３０８を組み合わせて用い、Ｘ線検出器レベルにおいてエネルギー重み付けビニングを実行する。図３に示す例では、光子計数型検出器３０２の出力が、プリアンプ３０４に入力される。プリアンプ３０４の出力（図４のグラフ４１０に示す）は、ＡＤＣ３０６に入力される。これにより、ＡＤＣ３０６は、図４のグラフ４２０に示すデジタル信号を生成する。ＡＤＣ３０６から出力されたデジタル信号は、デジタル処理回路３０８に入力される。そして、デジタル処理回路３０８は、出力信号から複数のＸ線光子それぞれに対応する第１のエネルギー値を決定し、各第１のエネルギー値に対応する重みを各第１のエネルギー値に付与して第２のエネルギー値を得て、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値を算出する。
【００２３】
図４のグラフ４３０に示すように、デジタル処理回路３０８は、リアルタイムでＡＤＣ３０６から出力されたデジタル信号を解析して、複数の光子とそれに対応するエネルギーレベルを検出する。言い換えると、デジタル処理回路３０８は、出力信号から複数のＸ線光子それぞれに対応する第１のエネルギー値を決定する。
【００２４】
まず、デジタル処理回路３０８は、出力信号からＸ線イベントの発生を検出する。一例をあげると、デジタル処理回路３０８は、４点又は５点について移動平均しながら微分値の変化を判定して、微分値が極大値となる場合にイベントの発生を検出する。図４のグラフ４３０では、デジタル処理回路３０８は、時間Ｔ１で信号振幅がＡ１であるイベントの発生を検出し、時間Ｔ２で信号振幅がＡ２であるイベントの発生を検出し、時間Ｔ３で信号振幅がＡ３であるイベントの発生を検出した場合を示す。なお、図４のグラフ４３０において、信号振幅Ａ０未満をオフセットとする。
【００２５】
そして、デジタル処理回路３０８は、検出したＸ線イベントの信号値と、前回検出したＸ線イベントの信号値との差に基づいて、第１のエネルギー値を決定する。より具体的には、図４のグラフ４３０において、時間Ｔ１において検出したイベントの信号振幅がＡ１であるので、デジタル処理回路３０８は、信号振幅Ａ１から基準値Ａ０を減算して、この時間Ｔ１において検出されたイベントのエネルギー値（Ｅ１）を決定する。また、時間Ｔ２において検出されたイベントの信号振幅がＡ２である場合、この時間Ｔ２において検出されたイベントのエネルギー値（Ｅ２）は、Ａ２−Ａ１となる。同様に、時間Ｔ３において検出されたイベントの信号振幅がＡ３である場合、この時間Ｔ３において検出されたイベントのエネルギー値（Ｅ３）は、Ａ３−Ａ２となる。このように、デジタル処理回路３０８は、Ｘ線光子それぞれに対応する第１のエネルギー値を決定する。
【００２６】
なお、デジタル処理回路３０８は、検出したＸ線イベントの信号値を所定のタイミングでリセットする。例えば、デジタル処理回路３０８は、検出した信号値が、カウンタの容量に対して設定された所定の閾値以上になった場合、カウンタをリセットする。或いは、デジタル処理回路３０８は、線量次第では、ビューの切れ目でカウンタをリセットするようにしてもよい。更に、デジタル処理回路３０８は、１０万パルスくらい耐えられる深さがあるなら、１スキャンごとにカウンタをリセットしてもよく、或いは、撮影が終了しＸ線の照射が停止したときにカウンタをリセットするようにしてもよい。
【００２７】
また、デジタル処理回路３０８は、（例えば、エネルギーＥを有する）検出された光子毎に、（例えば、ルックアップテーブルを用いて）光子のエネルギーレベルＥに対応する重みＷＥを取得する。そして、デジタル処理回路３０８は、測定期間中に取得した全ての重みＷＥをさらに合計して、エネルギー重み付けされたビン値（加算値）を算出する。
【００２８】
図２は、第１の実施形態に係るデジタル処理回路３０８における、加算値算出処理の一例を示す図である。なお図２に示す例では、デジタル処理回路３０８が、デジタル処理により検出されたＸ線光子それぞれに対してパラレルに加算値算出処理を実行する場合について説明する。
【００２９】
図２に示す要素２０２−１、２０２−２、・・・、２０２−ｎは、例えば、デジタル処理により検出されたＸ線光子それぞれに対応するエネルギー値を示す。言い換えると、図２に示す要素２０２−１、２０２−２、２０２−３、・・・２０２−ｎは、エネルギーの実測値である。ここで、例えば、要素２０２−１は、時間Ｔ１で検出されたＸ線光子のエネルギー値（Ｅ１）を示し、要素２０２−２は、時間Ｔ２で検出されたＸ線光子のエネルギー値（Ｅ２）を示し、要素２０２−ｎは、時間Ｔｎで検出されたＸ線光子のエネルギー値（Ｅｎ）を示す。
【００３０】
また、図２に示す要素２０８−１、２０８−２、・・・、２０８−ｎは、各第１のエネルギー値に対応する重みを各第１のエネルギー値に付与することで得た第２のエネルギー値を示す。例えば、デジタル処理回路３０８は、ルックアップテーブルを有する。このルックアップテーブルは、それぞれのエネルギー値に対応する重みを記憶する。このため、デジタル処理回路３０８は、ルックアップテーブルを参照して、第１のエネルギー値に対応する重みを取得し、取得した重みを第１のエネルギー値に付与して第２のエネルギー値を得る。図２に示す例では、デジタル処理回路３０８は、ルックアップテーブルを参照して、要素２０２−１のエネルギー値Ｅ１に対応する重みを取得してエネルギー値Ｅ１に付与することで要素２０８−１のエネルギー値Ｗ（Ｅ１）を得る。デジタル処理回路３０８は、要素２０８−１のエネルギー値Ｗ（Ｅ１）を加算器２１４に出力する。同様に、デジタル処理回路３０８は、ルックアップテーブルを参照して、要素２０２−２のエネルギー値Ｅ２に対応する重みを取得してエネルギー値Ｅ２に付与することで要素２０８−２のエネルギー値Ｗ（Ｅ２）を得る。デジタル処理回路３０８は、要素２０８−２のエネルギー値Ｗ（Ｅ２）を加算器２１４に出力する。また、デジタル処理回路３０８は、ルックアップテーブルを参照して、要素２０２−ｎのエネルギー値Ｅｎに対応する重みを取得してエネルギー値Ｅｎに付与することで要素２０８−ｎのエネルギー値Ｗ（Ｅｎ）を得る。デジタル処理回路３０８は、要素２０８−ｎのエネルギー値Ｗ（Ｅｎ）を加算器２１４に出力する。
【００３１】
そして、デジタル処理回路３０８では、所定のタイミングごとに加算値を算出する。例えば、加算器２１４は、検出したＸ線イベントの信号値を所定のタイミングでリセットする際に、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値（エネルギー重み付けされたビン値２１６）を算出する。また、加算器２１４は、検出したＸ線イベントの信号値をリセットするまでの間に、第２のエネルギー値を得るタイミングごとに逐次複数の第２のエネルギーを加算することで加算値を算出してもよい。加算器２１４は、例えば、検出したＸ線イベントの信号値がリセットされるタイミング、すなわち加算値を算出したタイミングで当該加算値をプロセッサ６に出力する。
【００３２】
図５は、第１の実施形態に係るＸ線検出器を備えるＸ線ＣＴ装置の基本構造の一例を示す図である。図５のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管１、フィルタとコリメータ２、およびＸ線検出器３を含む。また、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、Ｘ線ＣＴ装置は、固定された疎らなエネルギー識別検出器を備え、第４世代スキャナを形成する。Ｘ線ＣＴ装置は、ガントリモータや、ガントリの回転を制御し、Ｘ線源を制御し、患者ベッドを制御するコントローラ４等の、他の機械的構成部品および電気的構成部品も含む。Ｘ線ＣＴ装置は、データ収集装置５、および、プロセッサ６も含む。プロセッサ６は、データ収集装置５により収集された投影（ビュー）データに基づいてＣＴ画像を生成する。言い換えると、プロセッサ６は、データ収集装置５によって算出された加算値に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。ここで、データ収集装置５からプロセッサ６に転送されるデータ量は、加算値（エネルギー重み付けされたビン値２１６）であり、転送するデータ量を軽減することが可能となる。すなわち、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、データ収集装置５からプロセッサ６へのデータ転送が簡便になる。なお、プロセッサ６は、コンピュータプログラムを実行することができるＣＰＵ等のハードウェア処理回路であってもよい。プロセッサ６およびデータ収集装置５は、例えば、Ｘ線検出器３から取得された投影データおよび再構成画像を記憶するように構成されたメモリ７を利用する。
【００３３】
当業者には自明であるが、デジタル処理回路３０８は、特定用途向け集積回路（Application  Specific  Integrated  Circuit：ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field  Programmable  Gate  Array：ＦＰＧＡ）、ＤＳＰ／ＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）、または他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex  Programmable  Logic  Device：ＣＰＬＤ）等の個別論理ゲートとして実装することができるＣＰＵ（Central  Processing  Unit）を備えることができる。ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤの実装は、ＶＨＤＬ、Ｖｅｒｉｌｏｇ等のハードウェア記述言語でコード化してもよく、またそのコードを直接ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤ内の電子メモリの中に、または別の電子メモリとして、格納してもよい。さらにメモリは、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、またはフラッシュメモリ等の不揮発性メモリとしてもよい。またメモリは、静的ＲＡＭ（Random  Access  Memory）や動的ＲＡＭ等の揮発性メモリとしてもよく、また、マイクロコントローラやマイクロプロセッサ等のプロセッサを、ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤとメモリとの間の相互作用と同様、電子メモリを管理するために設けてもよい。
【００３４】
あるいは、デジタル処理回路３０８内のＣＰＵは、実施形態に記載の機能を実行する１組のコンピュータ可読命令を含むコンピュータプログラムであって、上記の非一時的電子メモリおよび／またはハードディスクドライブ、ＣＤ（Compact  Disc）、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）、フラッシュドライブ、または他の任意の公知の記憶媒体のうちのいずれかに格納されているプログラムを実行することができる。
【００３５】
さらに、プロセッサ６内のＣＰＵは、特定用途向け集積回路（Application  Specific  Integrated  Circuit：ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field  Programmable  Gate  Array：ＦＰＧＡ）、ＤＳＰ／ＧＰＵ、または他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex  Programmable  Logic  Device：ＣＰＬＤ）等の個別論理ゲートとして実装することができる。ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤの実装は、ＶＨＤＬ、Ｖｅｒｉｌｏｇ等のハードウェア記述言語でコード化してもよく、またそのコードを直接ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤ内の電子メモリの中に、または別の電子メモリとして、格納してもよい。
【００３６】
さらに、プロセッサ６内のＣＰＵは、本明細書に記載の様々な機能を実行する１組のコンピュータ可読命令を含むコンピュータプログラムであって、上記の非一時的電子メモリおよび／またはハードディスクドライブ、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュドライブ、または他の任意の公知の記憶媒体のうちのいずれかに格納されているプログラムを実行することができる。さらに、コンピュータ可読命令は、米国インテル社によるＸｅｎｏｎプロセッサや米国ＡＭＤ社によるＯｐｔｅｒｏｎプロセッサ等のプロセッサ、ならびにＭｉｃｒｏｓｏｆｔ  ＶＩＳＴＡ（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）、Ｓｏｌａｒｉｓ、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、Ａｐｐｌｅ  ＭＡＣ−ＯＳ、および当業者に公知の他のオペレーティングシステム等のオペレーティングシステムと一緒に実行する、ユーティリティアプリケーション、バックグラウンドデーモン、またはオペレーティングシステムの構成要素、またはそれらの組み合わせとして提供してもよい。
【００３７】
従来のスペクトルＣＴイメージングでは、画像領域であれ、データ領域であれ、エネルギー重み付けによりコントラスト対雑音比（Contrast-to-Noise  Ratio：ＣＮＲ）が向上することが理論上知られていた。上述したように、第１の実施形態によれば、検出器レベルでエネルギー値に重み付けする。これにより、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、ノイズを低減して画像を再構成することが可能となる。この結果、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置によれば、コントラスト対雑音比を向上させることができる。さらに、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、検出器レベルのエネルギー重み付けは、このＣＮＲの利点を有しつつ、画像領域のエネルギー重み付けと比べて処理時間を大幅に短縮する。さらに、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、デジタル処理回路における重みを計算する方法は、特定のアプリケーションに適合するように簡単に修正することができる。
【００３８】
更に第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、データ収集装置５からプロセッサ６に転送されるデータ量は、加算値（エネルギー重み付けされたビン値２１６）である。このため、データ収集装置５からプロセッサ６へのデータ転送量を減少させることができる。
【００３９】
上述した実施形態では、デジタル処理回路３０８が、デジタル処理により検出されたＸ線光子それぞれに対してパラレルに加算値算出処理を実行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、デジタル処理回路３０８は、デジタル処理により検出されたＸ線光子それぞれに対してシリアルに加算処理を実行してもよい。かかる場合、例えば、データ収集装置は、第２のエネルギー値を得るごとに加算値を算出する。また、データ収集装置５は、加算値を格納するメモリを更に備えるようにしてもよい。
【００４０】
また、データ収集装置５は、撮像条件に応じて重みを決定するようにしてもよい。例えば、データ収集装置５は、造影剤存在下で撮影する場合と、造影剤非存在下で撮影する場合とで、重みを変更可能とするようにしてもよい。これにより、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、造影剤存在下や造影剤非存在下など撮影条件に応じて適切な重み付けを行うことが可能となる。或いは、データ収集装置５は、軟組織を撮影する場合と、骨を撮影する場合とで、重みを変更可能とするようにしてもよい。これにより、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、軟組織の撮影や骨の撮影など撮影条件に応じて適切な重み付けを行うことが可能となる。
【００４１】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、デジタル処理回路３０８内に加算器２１４が１つ設けられることでエネルギー重み付けされたビン値２１６を１つ得る場合について説明した。言い換えると、デジタル処理回路３０８内に、加算器２１４を１つ備えた重み回路が１つ設けられ、エネルギー重み付けされたビン値２１６を１つ得る場合について説明した。しかしながら実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、デジタル処理回路３０８において、複数の重み回路が設けられてもよい。そこで、第２の実施形態では、デジタル処理回路３０８内に複数の重み回路が設けられる場合について説明する。
【００４２】
第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成は、デジタル処理回路３０８の構成が異なる点を除いて、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成と同様である。このため、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成として、デジタル処理回路３０８についてのみ説明する。
【００４３】
図７は、第２の実施形態に係るデジタル処理回路３０８における、加算値算出処理の一例を示す図である。なお図７に示す例では、デジタル処理回路３０８が、デジタル処理により検出されたＸ線光子それぞれに対してパラレルに加算値算出処理を実行する場合について説明する。なお、図７では、デジタル処理回路３０８には、重み回路４００と、重み回路５００と、重み回路６００とが設けられる場合について説明する。
【００４４】
図７に示す要素４０２−１、４０２−２、・・・、４０２−ｎ、５０２−１、５０２−２、・・・、５０２−ｎ、６０２−１、６０２−２、・・・、６０２−ｎは、例えば、デジタル処理により検出されたＸ線光子それぞれに対応するエネルギー値を示す。ここで、例えば、要素４０２−１、５０２−１、及び６０２−１は、時間Ｔ１で検出されたＸ線光子のエネルギー値（Ｅ１）を示し、要素４０２−２、５０２−２、及び６０２−２は、時間Ｔ２で検出されたＸ線光子のエネルギー値（Ｅ２）を示し、要素４０２−ｎ、５０２−ｎ、及び６０２−ｎは、時間Ｔｎで検出されたＸ線光子のエネルギー値（Ｅｎ）を示す。すなわち、図７に示す例では、各重み付け回路のそれぞれには、各時間で検出されたＸ線光子のエネルギー値がそれぞれ入力される。
【００４５】
また、図７に示す要素４０８−１、４０８−２、・・・、４０８−ｎ、５０８−１、５０８−２、・・・、５０８−ｎ、６０８−１、６０８−２、・・・、６０８−ｎは、各第１のエネルギー値に対応する重みを各第１のエネルギー値に付与することで得た第２のエネルギー値を示す。例えば、デジタル処理回路３０８は、ルックアップテーブルを有する。このルックアップテーブルは、それぞれのエネルギー値に対応する重みを記憶する。ここで、重み回路４００と、重み回路５００と、重み回路６００とが有するルックアップテーブルは、それぞれ異なる重みを記憶する。例えば、重み回路４００は、軟組織に適した重みを記憶するルックアップテーブルを有し、重み回路５００は、骨に適した重みを記憶するルックアップテーブルを有し、重み回路６００は、造影剤存在下に適した重みを記憶するルックアップテーブルを有する。
【００４６】
そして、デジタル処理回路３０８において各重み回路は、ルックアップテーブルを参照して、第１のエネルギー値に対応する重みを取得し、取得した重みを第１のエネルギー値に付与して第２のエネルギー値を得る。図７に示す例では、デジタル処理回路３０８の重み回路４００は、ルックアップテーブルを参照して、要素４０２−１のエネルギー値Ｅ１に対応する重みを取得してエネルギー値Ｅ１に付与することで要素４０８−１のエネルギー値Ｗ（Ｅ１−１）を得る。重み回路４００は、要素４０８−１のエネルギー値Ｗ（Ｅ１−１）を加算器４１４に出力する。同様に、重み回路４００は、エネルギー値Ｅ２に対応する重みを付与してエネルギー値Ｗ（Ｅ２−１）を得、エネルギー値Ｅｎに対応する重みを付与してエネルギー値Ｗ（Ｅｎ−１）を得る。
【００４７】
また、デジタル処理回路３０８の重み回路５００は、ルックアップテーブルを参照して、要素５０２−１のエネルギー値Ｅ１に対応する重みを取得してエネルギー値Ｅ１に付与することで要素５０８−１のエネルギー値Ｗ（Ｅ１−２）を得る。重み回路５００は、要素５０８−１のエネルギー値Ｗ（Ｅ１−２）を加算器５１４に出力する。同様に、重み回路５００は、エネルギー値Ｅ２に対応する重みを付与してエネルギー値Ｗ（Ｅ２−２）を得、エネルギー値Ｅｎに対応する重みを付与してエネルギー値Ｗ（Ｅｎ−２）を得る。
【００４８】
また、デジタル処理回路３０８の重み回路６００は、ルックアップテーブルを参照して、要素６０２−１のエネルギー値Ｅ１に対応する重みを取得してエネルギー値Ｅ１に付与することで要素６０８−１のエネルギー値Ｗ（Ｅ１−ｎ）を得る。重み回路６００は、要素６０８−１のエネルギー値Ｗ（Ｅ１−ｎ）を加算器６１４に出力する。同様に、重み回路６００は、エネルギー値Ｅ２に対応する重みを付与してエネルギー値Ｗ（Ｅ２−ｎ）を得、エネルギー値Ｅｎに対応する重みを付与してエネルギー値Ｗ（Ｅｎ−ｎ）を得る。
【００４９】
そして、デジタル処理回路３０８において各重み回路では、第１の実施形態と同様に、検出したＸ線イベントの信号値を所定のタイミングでリセットする際に、所定のタイミングごとに加算値を算出する。例えば、加算器４１４は、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値（エネルギー重み付けされたビン値４１６）を算出し、加算器５１４は、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値（エネルギー重み付けされたビン値５１６）を算出し、加算器６１４は、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値（エネルギー重み付けされたビン値６１６）を算出する。このように第２の実施形態に係るデジタル処理回路３０８では、エネルギー重み付されたビンが複数生成される。そして、プロセッサ６は、各重み回路により生成されたエネルギー重み付けされたビン値を用いて、ＣＴ画像を再構成する。この結果、プロセッサ６は、例えば、重み回路４００で生成されたエネルギー重み付けされたビン値４１６を用いることで、精度良く軟組織の画像を再構成することができる。また、プロセッサ６は、例えば、重み回路５００で生成されたエネルギー重み付けされたビン値５１６を用いることで、精度良く骨の画像を再構成することができ、重み回路６００で生成されたエネルギー重み付けされたビン値６１６を用いることで、精度良く血管の画像を再構成することができる。
【００５０】
（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。
【００５１】
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。例えば、Ｘ線検出器は、光子計数型検出器と、データ収集装置とを備えるようにしてもよい。かかる場合、光子計数型検出器は、Ｘ線源から照射されたＸ線光子を検出し、検出したＸ線光子のエネルギーに応じた出力信号を出力する。そして、データ収集装置は、出力信号から複数のＸ線光子それぞれに対応する第１のエネルギー値を決定する。続いて、データ収集装置は、各第１のエネルギー値に対応する重みを各第１のエネルギー値に付与した第２のエネルギー値を得て、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値を算出する。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、コントラスト対雑音比を向上させることができる。
【００５５】
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】
【００５６】
１  Ｘ線管
２  フィルタとコリメータ
３  Ｘ線検出器
４  コントローラ
５  データ収集装置
６  プロセッサ
７  メモリ
３０２  光子計数型検出器
３０４  プリアンプ
３０６  ＡＤＣ
３０８  デジタル処理回路
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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