(57)【要約】【課題】実測のＸ線エネルギースペクトラムの変形を高精度に補正すること。【解決手段】Ｘ線管１３１は、Ｘ線を発生する。Ｘ線検出器１５１は、Ｘ線管１３１からのＸ線を検出する。計数回路１５３は、Ｘ線検出器１５１からの出力信号に基づいて、Ｘ線検出器１５１への入射Ｘ線フォトンのカウント数を表現する計数データを複数のエネルギー帯域について収集する。応答関数決定部３７は、複数のエネルギー帯域のうちの設定管電圧値に対応するエネルギー値よりも高いエネルギー範囲に属する変形検出用のエネルギー帯域のカウント数に基づいて、設定管電圧値に対応する理想のＸ線エネルギースペクトラムから計数データが表す実測のＸ線エネルギースペクトラムへの変形特性を示す応答関数を決定する。補正データ算出部３９は、複数のエネルギー帯域のうちの画像化対象のエネルギー帯域に関する計数データに応答関数を適用して補正後の計数データを算出する。【選択図】      図１
2015131028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管からのＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器からの出力信号に基づいて、前記Ｘ線検出器への入射Ｘ線フォトンのカウント数を表現する計数データを複数のエネルギー帯域について収集する収集部と、
前記複数のエネルギー帯域のうちの設定管電圧値に対応するエネルギー値よりも高いエネルギー範囲に属する特定のエネルギー帯域のカウント数に基づいて、前記設定管電圧値に対応する理想のＸ線エネルギースペクトラムから前記計数データが表す実測のＸ線エネルギースペクトラムへの変形特性を示す特定の応答関数を決定する決定部と、
前記複数のエネルギー帯域のうちの画像化対象のエネルギー帯域に関する計数データに前記特定の応答関数を適用して補正後の計数データを算出する算出部と、
を具備するフォトンカウンティングＣＴ装置。
【請求項２】
前記補正後の計数データを利用して前記画像化対象のエネルギー帯域に関するフォトンカウンティングＣＴ画像を再構成する再構成部、をさらに備える請求項１記載のフォトンカウンティングＣＴ装置。
【請求項３】
前記フォトンカウンティングＣＴ画像を表示する表示部、をさらに備える請求項２記載のフォトンカウンティングＣＴ装置。
【請求項４】
複数のカウント数と複数の既定の応答関数とを関連付けて記憶する応答関数記憶部をさらに備え、
前記決定部は、前記複数の既定の応答関数の中から前記特定のエネルギー帯域のカウント数に関連付けられた既定の応答関数を前記特定の応答関数として決定する、
請求項１記載のフォトンカウンティングＣＴ装置。
【請求項５】
前記応答関数記憶部は、複数のカウント数の各々に物質／経路長セットを関連付けたテーブルであって、前記物質／経路長セットは複数の基準物質と複数のＸ線透過経路長との組合せである第１テーブルと、複数の物質／経路長セット毎に既定の応答関数を関連付けた第２テーブルとを記憶し、
前記決定部は、前記第１テーブルを利用して前記特定のエネルギー帯域のカウント数に関連付けられた特定の物質／経路長セットを特定し、前記第２テーブルを利用して前記特定の物質／経路長セットに関連付けられた既定の応答関数を前記特定の応答関数として決定する、
請求項４記載のフォトンカウンティングＣＴ装置。
【請求項６】
前記特定のエネルギー帯域は、前記設定管電圧値に対応するエネルギー値よりも高いエネルギー範囲に属する第１のエネルギー帯域と第２のエネルギー帯域とを有し、
前記決定部は、前記第１のエネルギー帯域のカウント数と前記第２のエネルギー帯域のカウント数とに基づいて前記特定の応答関数を決定する、
請求項１記載のフォトンカウンティングＣＴ装置。
【請求項７】
前記決定部は、前記第１のエネルギー帯域のカウント数と前記第２のエネルギー帯域のカウント数とに基づいて、かつ、前記画像化対象のエネルギー帯域のカウント数が一致する前記特定の応答関数を決定する、請求項６記載のフォトンカウンティングＣＴ装置。
【請求項８】
前記決定部は、前記特定の応答関数をレイ毎に決定する、請求項１記載のフォトンカウンティングＣＴ装置。
【請求項９】
前記算出部は、前記画像化対象のエネルギー帯域に関する計数データに前記特定の応答関数で逆畳み込み演算を施して前記補正後の計数データを算出する、請求項１記載のフォトンカウンティングＣＴ装置。
【請求項１０】
前記画像化対象のエネルギー帯域は、前記設定管電圧値に対応するエネルギー値よりも低いエネルギー範囲に属する、請求項１記載のフォトンカウンティングＣＴ装置。
【請求項１１】
前記特定のエネルギー帯域のカウント数に応じて前記理想のＸ線エネルギースペクトラムに対して前記実測のＸ線エネルギースペクトラムが変形しているか否かをレイ毎に判定する判定部、をさらに備え、
前記決定部は、前記判定部によりＸ線エネルギースペクトラムが変形していると判定されたレイに限定して、前記特定のエネルギー帯域のカウント数に基づいて前記特定の応答関数を決定し、
前記算出部は、前記判定部によりＸ線エネルギースペクトラムが変形していると判定されたレイに限定して、前記画像化対象のエネルギー帯域に関する計数データに前記特定の応答関数を適用して前記補正後の計数データを算出する、
請求項１記載のフォトンカウンティングＣＴ装置。
【請求項１２】
前記判定部によりＸ線エネルギースペクトラムが変形していると判定されたレイに関する補正後の計数データと、前記判定部によりＸ線エネルギースペクトラムが変形していないと判定されたレイに関する計数データとに基づいて、前記画像化対象のエネルギー帯域に関するフォトンカウンティングＣＴ画像を再構成する再構成部、をさらに備える請求項１１記載のフォトンカウンティングＣＴ装置。
【請求項１３】
前記フォトンカウンティングＣＴ画像を表示する表示部、をさらに備える請求項１２記載のフォトンカウンティングＣＴ装置。
【請求項１４】
Ｘ線管、Ｘ線検出器、計数回路、及びコンソールを有するフォトンカウンティングＣＴ装置によるフォトンカウンティングＣＴデータ処理方法であって、
前記Ｘ線管からＸ線を発生し、前記Ｘ線検出器により前記Ｘ線管からのＸ線を検出し、前記計数回路により、前記Ｘ線検出器からの出力信号に基づいて、前記Ｘ線検出器への入射Ｘ線フォトンのカウント数を表現する計数データを複数のエネルギー帯域について収集する撮像工程と、
前記コンソールにより、前記複数のエネルギー帯域のうちの設定管電圧値に対応するエネルギー値よりも高いエネルギー範囲に属する特定のエネルギー帯域のカウント数に基づいて、前記設定管電圧値に対応する理想のＸ線エネルギースペクトラムから前記計数データが表す実測のＸ線エネルギースペクトラムへの変形の特性を示す応答関数を決定する決定工程と、
前記コンソールにより、前記複数のエネルギー帯域のうちの画像化対象のエネルギー帯域に関する計数データに前記特定の応答関数を適用して補正後の計数データを算出する算出工程と、
を具備するフォトンカウンティングＣＴデータ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、フォトンカウンティングＣＴ装置及びフォトンカウンティングＣＴデータ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトンカウンティングＣＴ装置は、被検体にＸ線フォトンを照射し、被検体を透過したＸ線フォトンのカウント数をエネルギー帯域毎に計数し、画像化対象のエネルギー帯域のカウント数を利用してエネルギー帯域に関するカウント数の空間分布に対応するフォトンカウンティングＣＴ画像を発生する。フォトンカウンティングＣＴ装置においてパイルアップ現象が高確率で発生することが懸念されている。
【０００３】
種々の要因により、Ｘ線管から発生されるＸ線の理想のエネルギースペクトラムに対してＸ線検出器により検出されたＸ線の実測のエネルギースペクトラムが変形してしまう。エネルギースペクトラムの変形の要因としては、パイルアップ現象やＸ線検出系の応答特性が挙げられる。エネルギースペクトラムの変形に起因してフォトンカウンティングＣＴ画像の画質が劣化してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
目的は、実測のＸ線エネルギースペクトラムの変形を高精度に補正可能なフォトンカウンティングＣＴ装置及びフォトンカウンティングＣＴデータ処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態に係るフォトンカウンティングＣＴ装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管からのＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器からの出力信号に基づいて、前記Ｘ線検出器への入射Ｘ線フォトンのカウント数を表現する計数データを複数のエネルギー帯域について収集する収集部と、前記複数のエネルギー帯域のうちの設定管電圧値に対応するエネルギー値よりも高いエネルギー範囲に属する特定のエネルギー帯域のカウント数に基づいて、前記設定管電圧値に対応する理想のＸ線エネルギースペクトラムから前記計数データが表す実測のＸ線エネルギースペクトラムへの変形特性を示す特定の応答関数を決定する決定部と、前記複数のエネルギー帯域のうちの画像化対象のエネルギー帯域に関する計数データに前記特定の応答関数を適用して補正後の計数データを算出する算出部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態に係るフォトンカウンティングＣＴ装置の構成を示す図
【図２】本実施形態に係る理想のＸ線エネルギースペクトラムと実測のＸ線エネルギースペクトラムとのグラフを示す図
【図３】Ｘ線透過経路と入射Ｘ線エネルギースペクトラムとの依存関係を示す図
【図４】図１の計数回路において利用されるエネルギー帯域の一例を示す図
【図５】フォトンエネルギーＶｂｋｅＶを有する単色Ｘ線に対するＸ線検出系の応答関数の一例を示す図
【図６】図１の計数回路の構成の一例を示す図
【図７】本実施形態に係る透過経路組成の概念を示す図
【図８】図１の応答関数記憶部により記憶されるカウント数−透過経路組成テーブルの一例を示す図
【図９】図１の応答関数記憶部により記憶される透過経路組成−応答関数テーブルの一例を示す図
【図１０】図１の応答関数決定部による応答関数の決定処理の流れを示す図
【図１１】図１のシステム制御部の制御のもとに行われるフォトンカウンティングＣＴ検査の典型的な流れを示す図
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるフォトンカウンティングＣＴ装置及びフォトンカウンティングＣＴデータ処理方法を説明する。
【０００８】
図１は、本実施形態に係るフォトンカウンティングＣＴ装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るフォトンカウンティングＣＴ装置は、架台１０とコンソール３０とを備えている。架台１０は、円筒形状を有する回転フレーム１１を回転軸Ｚ回りに回転可能に支持している。回転フレーム１１には、回転軸Ｚを挟んで対向するようにＸ線発生部１３とＸ線検出部１５とが取り付けられている。回転フレーム１１の開口部（bore）は、ＦＯＶ（field of view）に設定される。回転フレーム１１の開口部内には、天板１７が挿入される。天板１７には被検体Ｓが載置される。天板１７に載置された被検体Ｓの撮像部位がＦＯＶ内に含まれるように天板１７が位置決めされる。回転フレーム１１は、回転駆動部１９からの動力を受けて回転軸Ｚ回りに一定の角速度で回転する。回転駆動部１９は、架台制御部２１からの制御信号に従って回転フレーム１１を回転させるための動力を発生する。
【０００９】
Ｘ線発生部１３は、架台制御部２１からの制御信号に従ってＸ線を発生する。具体的には、Ｘ線発生部１３は、Ｘ線管１３１と高電圧発生器１３３とを有する。Ｘ線管１３１は、高電圧発生器１３３からの高電圧の印加とフィラメント電流の供給とを受けてＸ線を発生する。高電圧発生器１３３は、架台制御部２１からの制御信号に従う高電圧をＸ線管１３１に印加し、架台制御部２１からの制御信号に従うフィラメント電流をＸ線管１３１に供給する。
【００１０】
Ｘ線検出部１５は、Ｘ線発生部１３から発生され被検体Ｓを透過したＸ線を検出し、検出されたＸ線のフォトン数を表現する計数データを複数のエネルギー帯域について収集する。具体的には、Ｘ線検出部１５は、Ｘ線検出器１５１と計数回路１５３とを有する。
【００１１】
Ｘ線検出器１５１は、Ｘ線管１３１から発生され被検体Ｓを透過したＸ線フォトンを検出する。Ｘ線検出器１５１は、２次元状に配列された複数のＸ線検出素子を搭載する。Ｘ線検出器１５１は、典型的には、直接検出型の半導体検出器により実現される。各Ｘ線検出素子は、Ｘ線管１３１からのＸ線フォトンを検出し、検出されたＸ線フォトンのエネルギーに応じた電気パルス（電気信号）を生成する。具体的には、Ｘ線検出素子は、半導体の両端に電極が取り付けられてなる半導体ダイオードにより構成される。半導体に入射したＸ線フォトンは、電子・正孔対に変換される。１つのＸ線フォトンの入射により生成される電子・正孔対の数は、入射Ｘ線フォトンのエネルギーに依存する。電子と正孔とは、半導体の両端に形成された一対の電極に互いに引き寄せられる。一対の電極は、電子・正孔対の電荷に応じた波高値を有する電気パルスを発生する。一個の電気パルスは、入射Ｘ線フォトンのエネルギーに応じた波高値を有する。本実施形態に係る半導体材料としては、Ｘ線フォトンを効率良く正孔・電子対に変換可能な比較的原子番号が大きい物質が用いられると良い。フォトンカウンティングＣＴに好適な半導体材料としては、例えば、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等が知られている。なお、本実施形態に係るＸ線検出器１５１としては直接検出型の半導体検出器に限定されず、間接検出型の検出器であっても良い。間接検出型のＸ線検出器１５１としては、シンチレータと光センサとを組み合わせたタイプが適用可能である。
【００１２】
計数回路１５３は、架台制御部２１からの制御信号に従って、Ｘ線検出器１５１により検出されたＸ線フォトン数のカウント数を表現する計数データを複数のエネルギー帯域について収集する。計数回路１５３による計数方式としては、サイノグラムモード方式とリストモード方式が知られている。サイノグラムモード方式において計数回路１５３は、Ｘ線検出器１５１からの電気パルスを波高弁別し、予め設定された複数のエネルギー帯域の各々について電気パルス数をＸ線フォトン数と見做してＸ線検出素子毎に個別に計数する。詳細は後述するが、複数のエネルギー帯域は、画像化対象のエネルギー帯域とＸ線エネルギースペクトラムの変形の有無を判定するためのエネルギー帯域（以下、変形検出用のエネルギー帯域と呼ぶことにする。）とに分類される。リストモード方式において計数回路１５３は、Ｘ線検出器１５１からの電気パルスを波高弁別し、電気パルスの波高値をＸ線フォトンのエネルギー値と見做して検出時刻に関連付けて記録する。そして計数回路１５３は、当該記録を参照して、予め定められた複数のエネルギー帯域にＸ線フォトンを分類し、当該複数のエネルギー帯域の各々についてＸ線フォトン数をビュー毎に計数する。以下、計数回路１５３により計数されたＸ線フォトン数をカウント数と呼ぶことにする。また、カウント数を表現するデジタルデータを計数データと呼ぶことにする。なおリストモード方式の場合、計数回路１５３は、架台１０に設けられるとしたが、コンソール３０に設けられても良い。
【００１３】
架台制御部２１は、架台１０に搭載された各種機器の制御を統括する。例えば、架台制御部２１は、被検体Ｓを対象としたフォトンカウンティングＣＴ撮像を実行するためにＸ線発生部１３、Ｘ線検出部１５、及び回転駆動部１９を制御する。回転駆動部１９は、架台制御部２１による制御に従う一定の角速度で回転する。Ｘ線発生部１３の高電圧発生器１３３は、架台制御部２１による制御に従って、設定管電圧値に対応する高電圧をＸ線管１３１に印加し、フィラメント電流をＸ線管１３１に供給する。Ｘ線検出部１５の計数回路１５３は、架台制御部２１による制御に従って、Ｘ線曝射タイミングに同期して計数データを複数のエネルギー帯域の各々についてビュー毎に収集する。
【００１４】
コンソール３０は、計数データ記憶部３１、応答関数記憶部３５、応答関数決定部３７、補正データ算出部３９、再構成部４１、変形判定部３３、Ｉ／Ｆ部４３、表示部４５、入力部４７、主記憶部４９、及びシステム制御部５１を備える。
【００１５】
計数データ記憶部３１は、架台１０から伝送された複数のエネルギー帯域に関する計数データを記憶する。また、計数データ記憶部３１は、補正データ算出部３９により算出された補正データを記憶しても良い。
【００１６】
変形判定部３３は、複数のエネルギー帯域のうちの変形検出用のエネルギー帯域のカウント数に応じて、設定管電圧値に対応する理想のＸ線エネルギースペクトラムに対して、Ｘ線検出部１５により収集された計数データが表す実測のＸ線エネルギースペクトラムが変形しているか否かを判定する。変形判定部３３による判定処理は、Ｘ線透過経路（レイ）毎に行われる。
【００１７】
応答関数記憶部３５は、複数のカウント数と複数の既定の応答関数とを関連付けて記憶する。複数のカウント数と複数の既定の応答関数とは、具体的には、ＬＵＴ（look up table）により関連付けられている。以下、複数のカウント数と複数の既定の応答関数とを関連付けたＬＵＴをカウント数−応答関数テーブルを呼ぶことにする。カウント数−応答関数テーブルは、応答関数決定部３７により利用される。
【００１８】
応答関数決定部３７は、複数のエネルギー帯域のうちの設定管電圧値に対応するエネルギー値よりも高いエネルギー範囲に属する変形検出用のエネルギー帯域のカウント数に基づいて、設定管電圧値に対応する理想のＸ線エネルギースペクトラムから、Ｘ線検出部１５により収集された計数データが表す実測のＸ線エネルギースペクトラムへの変形特性を示す応答関数を決定する。より詳細には、応答関数決定部３７は、変形判定部３３によりＸ線エネルギースペクトラムが変形していると判定されたレイに限定して、変形検出用のエネルギー帯域のカウント数に基づいて応答関数を決定する。応答関数決定部３７は、応答関数記憶部３５に記憶されているカウント数−応答関数テーブルを利用して応答関数を決定する。なお、応答関数決定部３７は、変形検出用のエネルギー帯域のカウント数に基づいて予め定められた決定式に従い応答関数を算出しても良い。
【００１９】
補正データ算出部３９は、応答関数決定部３７により決定された応答関数を、複数のエネルギー帯域のうちの画像化対象のエネルギー帯域に関する計数データに適用する。より詳細には、補正データ算出部３９は、変形判定部３３によりＸ線エネルギースペクトラムが変形していると判定されたレイに限定して、画像化対象のエネルギー帯域に関する計数データに応答関数を適用する。応答関数が適用された後の計数データを補正データと呼ぶことにする。
【００２０】
再構成部４１は、補正データ算出部３９により算出された補正データを利用して、画像化対象のエネルギー帯域に関するフォトンカウンティングＣＴ画像を再構成する。より詳細には、再構成部４１は、変形判定部３３によりＸ線エネルギースペクトラムが変形していると判定されたレイに関する補正データと、変形判定部３３によりＸ線エネルギースペクトラムが変形していないと判定されたレイに関する計数データとに基づいてフォトンカウンティングＣＴ画像を再構成する。
【００２１】
Ｉ／Ｆ部４３は、コンソール３０と架台１０との間の通信のためのインタフェースである。例えば、Ｉ／Ｆ部４３は、システム制御部５１から撮像開始信号や撮像停止信号等を供給する。
【００２２】
表示部４５は、フォトンカウンティングＣＴ画像や変形判定部３３による判定結果等を表示機器に表示する。表示機器としては、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が適宜利用可能である。
【００２３】
入力部４７は、入力機器によるユーザからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力機器としては、キーボードやマウス、各種スイッチ等が利用可能である。
【００２４】
主記憶部４９は、種々の情報を記憶する記憶装置である。例えば、主記憶部４９は、本実施形態に係るフォトンカウンティングＣＴ画像の画像発生プログラム等を記憶する。
【００２５】
システム制御部５１は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１の中枢として機能する。システム制御部５１は、本実施形態に係る撮像プログラムを主記憶部４９から読み出し、当該画像発生プログラムに従って各種構成要素を制御する。これにより、本実施形態に係るフォトンカウンティングＣＴ画像の発生のためのフォトンカウンティングＣＴ検査が行われる。
【００２６】
次に、本実施形態に係るＸ線エネルギースペクトラムの変形について説明する。図２は、理想のＸ線エネルギースペクトラムと実測のＸ線エネルギースペクトラムとのグラフを示す図である。図２のグラフの縦軸はカウント数に規定され、横軸はフォトンエネルギー［ｋｅＶ］に規定される。図２の実線は理想のＸ線エネルギースペクトラムを示す、点線は実測のＸ線エネルギースペクトラムを示している。理想のＸ線エネルギースペクトラムは、設定管電圧値の管電圧の印加のもとでＸ線発生部１３から発生されるＸ線のエネルギースペクトラムである。実測のＸ線エネルギースペクトラムは、設定管電圧値の管電圧の印加のもとでＸ線発生部１３から発生されＸ線検出部１５により計数されたＸ線のカウント数（Ｘ線フォトン数）のフォトンエネルギー分布である。
【００２７】
図２に示すように、設定管電圧値がＶａｋＶの場合、Ｘ線発生部１３から発生されるＸ線の最大エネルギーはＶａｋｅＶとなる。すなわち、理想のＸ線エネルギースペクトラムは、物理学的に、設定管電圧値ＶａｋＶに対応する電子エネルギー値ＶａｋｅＶよりも低いエネルギー範囲に制限される。パイルアップ現象は、高線量のＸ線フォトンが短時間の間にＸ線検出器１５１に連続的に入射することにより発生する。パイルアップ現象の発生により、Ｘ線エネルギースペクトラムが高フォトンエネルギー側にシフトする。この場合、図２に示すように、実測のＸ線エネルギースペクトラムは、電子エネルギー値ＶａｋｅＶよりも高いエネルギー範囲にカウント数が存在してしまう。このように、パイルアップ現象の発生により、Ｘ線管１３１から発生されるＸ線の理想のエネルギースペクトラムに対して計数回路１５３により計数されたＸ線フォトンのカウント数が表す実測のエネルギースペクトラムが変形してしまう。
【００２８】
図３は、Ｘ線透過経路と入射Ｘ線エネルギースペクトラムとの依存関係を示す図である。図３の（ａ）は、Ｘ線透過経路を模式的に示す図であり、図３の（ｂ）は、Ｘ線透過経路毎の入射Ｘ線エネルギースペクトラムのグラフを示す図である。なお入射Ｘ線エネルギースペクトラムは、Ｘ線検出器１５１に入射するＸ線のエネルギースペクトラムである。図３の（ａ）に示すように、Ｘ線管１３１から発生されたＸ線は、被検体Ｓを透過してＸ線検出器に到達する。ここで、被検体Ｓの中央部を通過するＸ線透過経路Ｐ１と被検体Ｓの端部を通過するＸ線透過経路Ｐ２とを考える。Ｘ線透過経路Ｐ２を通過したＸ線は、Ｘ線透過経路Ｐ１を通過したＸ線に比して、被検体Ｓによる減弱が少ないため、Ｘ線検出器１５１へ入射する線量が多い。従って、図３の（ｂ）に示すように、Ｘ線透過経路Ｐ２を通過したＸ線に由来する入射Ｘ線エネルギースペクトラムは、Ｘ線透過経路Ｐ１を通過したＸ線に由来する入射Ｘ線エネルギースペクトラムに比して、カウント数が大きい。前述のように、高Ｘ線線量であるにつれパイルアップ現状が発生しやすい。すなわち、被検体Ｓの中央部を通過するＸ線透過経路Ｐ１を通過するＸ線に比して、被検体Ｓの端部を通過するＸ線透過経路Ｐ２を通過するＸ線は、パイルアップ現状が発生しやすい。
【００２９】
上記の通り、高Ｘ線線量下においてＸ線エネルギースペクトラムの変形が生じた場合、Ｘ線エネルギースペクトラムは電子エネルギー値ＶａｋｅＶよりも高フォトンエネルギー側にシフトする。換言すれば、電子エネルギー値ＶａｋｅＶよりも高いエネルギー範囲に属するエネルギー帯域のＸ線フォトンが計数された場合、Ｘ線エネルギースペクトラムが変形していると推定することが可能である。本実施形態に係るフォトンカウンティングＣＴ装置は、このような高Ｘ線線量下におけるＸ線エネルギースペクトラムの変形に特徴的な性質を利用してＸ線エネルギースペクトラムの変形を検出する。
【００３０】
図４は、本実施形態に係る計数回路１５３において利用されるエネルギー帯域の一例を示す図である。図４に示すように、電子エネルギー値ＶａｋｅＶよりも低いエネルギー範囲に複数の画像化対象のエネルギー帯域ｂｉｎIが設定される。例えば、図４の場合、３つの画像化対象のエネルギー帯域ｂｉｎI1、ｂｉｎI2、及びｂｉｎI3が設定される。また、本実施形態においては、電子エネルギー値ＶａｋｅＶよりも高いエネルギー範囲にＸ線エネルギースペクトラムの変形の検出用のエネルギー帯域ｂｉｎSが設定される。高Ｘ線線量下においてはＮ個のＸ線フォトンがＸ線検出器１５１に同時に入射する場合、Ｎ・ＶａｋｅＶに対応するＸ線が検出される。例えば、２つのＸ線フォトンが同時に入射する場合、２・ＶａｋｅＶに対応するＸ線が検出される。３つ以上のＸ線フォトンが同時に入射する可能性もあるが、臨床に用いられるＸ線線量下においては３つ以上のＸ線フォトンが同時に入射する可能性は低い。従って変形検出用のエネルギー帯域は、電子エネルギー値ＶａｋｅＶから２・ＶａｋｅＶまでのエネルギー範囲に設定されると良い。
【００３１】
また、Ｘ線エネルギースペクトラムの変形の他の要因としては、Ｘ線検出部１５のＸ線フォトンの検出に対する応答特性が挙げられる。Ｘ線エネルギースペクトラムの変形に起因してフォトンカウンティングＣＴ画像の画質が劣化してしまう。
【００３２】
図５は、フォトンエネルギーＶｂｋｅＶを有する単色Ｘ線に対するＸ線検出系の応答関数の一例を示す図である。図５のグラフの縦軸はカウント数に規定され、横軸はフォトンエネルギー［ｋｅＶ］に規定される。Ｘ線検出系の応答関数は、エネルギー値Ｖｂを中心としたガウス分布を有し、低エネルギー側にテールを有することが多い。Ｘ線管１３１から発生されるＸ線は多色であるため、実測のＸ線検出部１５の応答関数は、図５に示す応答関数の重ね合わせであり、複雑なスペクトラムを有している。さらに高Ｘ線線量下においては上述のパイルアップ現象により、ガウス分布の幅が大きくなり、テール成分が高フォトンエネルギー側にシフトする。従って、高画質のフォトンカウンティングＣＴ画像を得るためには、Ｘ線検出部１５の応答関数を考慮する必要がある。
【００３３】
すなわち、パイルアップ現象とＸ線検出部１５の応答特性とが理想のＸ線エネルギースペクトラムから実測のＸ線エネルギースペクトラムへの変形特性の主な要因となっている。このようなＸ線エネルギースペクトラムの変形を数式で表現すると以下の（１）式のようになる。なお、Ｓinは理想のＸ線エネルギースペクトラムであり、Ｒｅｓｐは理想のＸ線エネルギースペクトラムから実測のＸ線エネルギースペクトラムへの変形特性を示す応答関数であり、Ｓoutは実測のＸ線エネルギースペクトラムである。
【数１】
2015131028.tif 000003
【００３４】
すなわち、実測のＸ線エネルギースペクトラムＳoutは、理想のＸ線エネルギースペクトラムＳinの応答関数Ｒｅｓｐでの畳み込みとして数学的に表現可能である。本実施形態に係るフォトンカウンティングＣＴ装置は、変形検出用のエネルギー帯域のカウント数に基づいて、Ｘ線エネルギースペクトラムの変形特性を示す応答関数Ｒｅｓｐを決定し、決定された応答関数を利用して、実測のＸ線エネルギースペクトラムＳoutを表す計数データを補正し、理想のＸ線エネルギースペクトラムＳinを表す補正データを算出する。
【００３５】
詳細は後述するが、より適切な応答関数を決定するため、変形検出用のエネルギー帯域は複数のエネルギー帯域に分割されると良い。例えば、図４の場合、変形検出用のエネルギー帯域ｂｉｎSは、２つの変形検出用のエネルギー帯域ｂｉｎS1とエネルギー帯域ｂｉｎS2とに分割されている。エネルギー帯域ｂｉｎS1とエネルギー帯域ｂｉｎS2との境界のエネルギー値は、例えば、エネルギー値Ｖａとエネルギー値２・Ｖａとの中心値に設定されると良い。なお、当該境界のエネルギー値は、エネルギー値Ｖａとエネルギー値２・Ｖａとの中心値に限定されず、電子エネルギー値Ｖａやフィルタの特性等に応じて最適化されると良い。
【００３６】
このように本実施形態においては、画像化対象のエネルギー帯域ｂｉｎIの他に変形検出用のエネルギー帯域ｂｉｎSが設定される。各エネルギー帯域ｂｉｎI、ｂｉｎSのエネルギー範囲はユーザにより入力部４７を介して任意に設定可能である。
【００３７】
次に、上記のエネルギー帯域が設定された計数回路１５３の構成について詳細に説明する。図６は、計数回路１５３の構成の一例を示す図である。計数回路１５３は、Ｘ線検出素子の個数に応じたチャンネル数分の読出しチャンネルを装備している。これら複数の読出しチャンネルは、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuits）等の集積回路に並列的に実装されている。図５は、冗長を避けるため、１読出しチャンネル分の計数回路１５３の構成のみを示している。
【００３８】
図６に示すように、計数回路１５３は、複数の読出しチャンネルの各々について、増幅器６１、波形成形器６３、波高弁別器６５、計数器６７、読出し制御部６９、及び出力器７１を有している。
【００３９】
増幅器６１は、接続先のＸ線検出素子から供給された電気パルスを増幅する。増幅器６１には波形成形器６３が接続されている。波形成形器６３は、Ｘ線検出素子からの電気パルスの波形を成形する。波形成形器６３にはエネルギー帯域の数に対応する複数の波高弁別器６５が接続されている。Ｘ個のエネルギー帯域が設定されている場合、Ｘ個の波高弁別器６５が設けられる。具体的には、本実施形態においては、ｎ個の画像化対象のエネルギー帯域ｂｉｎI1、ｂｉｎI2、…、及びｂｉｎIn（ｎは整数）と２つの変形検出用のエネルギー帯域ｂｉｎS1及びｂｉｎS2が設定されている。エネルギー帯域ｂｉｎI1の波高弁別器６５−I1には計数器６７−I1が接続され、エネルギー帯域ｂｉｎI2の波高弁別器６５−I2には計数器６７−I2が接続され、エネルギー帯域ｂｉｎInの波高弁別器６５−Inには計数器６７−Inが接続され、エネルギー帯域ｂｉｎS1の波高弁別器６５−S1には計数器６７−S1が接続され、エネルギー帯域ｂｉｎS2の波高弁別器６５−S2には計数器６７−S2が接続されている。
【００４０】
各波高弁別器６５−Xは、波形成形器６３からの電気パルスの波高値、すなわち、Ｘ線検出素子により検出されたＸ線フォトンのエネルギーを弁別する。具体的には、波高弁別器６５−Xは、波形成形器６３からの電気パルスの波高値がエネルギー帯域Ｘに対応する波高値である場合、電気パルスを出力する。例えば、エネルギー帯域ｂｉｎS1のための波高弁別器６５−S1は、波形成形器６３からの電気パルスの波高値がエネルギー帯域ｂｉｎＳ１に対応する波高値である場合、電気パルスを出力する。
【００４１】
計数器６７−Xは、読出し制御部６９による制御に従う読出し周期で、波高弁別器６５−Ｘからの電気パルスを計数する。読出し制御部６９は、当該読出し周期で読出しトリガを各計数器６７−Xに供給する。読出し周期はビューの切替え周期に一致する。計数器６７−Xは、読出し制御部６９から読出しトリガを受けてから次の読出しトリガを受けるまでの期間に波高弁別器６５−Xから供給された電気パルスの数を計数する。具体的には、計数器６７−Xは、電気パルスが入力される毎に、内部メモリに記憶されているカウント数に１を加算する。計数器６７−Xは、読出しトリガの供給を受ける毎に内部メモリに蓄積されたカウント数のデータ（計数データ）を読み出し、出力器７１に供給する。また、計数器６７−Xは、読出しトリガの供給を受ける毎に内部メモリに蓄積されているカウント数を初期値に再設定する。
【００４２】
出力器７１は、Ｘ線検出器１５１に搭載されている複数の読出しチャンネル分の計数器６７−Xに接続されている。出力器７１は、複数のエネルギー帯域各々について、複数の読出しチャンネル分の計数器６７−Xからの計数データを統合してビュー毎の複数の読出しチャンネル分の計数データを発生する。各エネルギー帯域の計数データは、チャンネルとセグメント（列）とエネルギー帯域とにより規定されるカウント数のデータの集合である。各エネルギー帯域の計数データは、ビュー単位でコンソール３０に伝送される。
【００４３】
以上で計数回路１５３の構成及び動作についての説明を終了する。上記の構成により計数回路１５３は、画像化対象のエネルギー帯域と変形検出用のエネルギー帯域との各々についてカウント数を示す計数データを収集することができる。
【００４４】
なお、計数回路１５３は上記の構成のみに限定されない。例えば、計数回路１５３は、各読出しチャンネルについて、単一の波高弁別器により複数のエネルギー帯域に波高値を弁別可能な多チャンネル型の波高弁別器が設けられても良い。
【００４５】
次に、応答関数決定部３７による応答関数の決定処理について説明する。上記の通り、応答関数決定部３７は、変形検出用のエネルギー帯域ｂｉｎSのカウント数に基づいて、理想のＸ線エネルギースペクトラムから実測のＸ線エネルギースペクトラムへの変形特性を示す応答関数を、カウント数−応答関数テーブルを利用して決定する。カウント数−応答関数テーブルは、変形検出用の第１のエネルギー帯域ｂｉｎS1のカウント数の第２のエネルギー帯域ｂｉｎS2のカウント数に対する比率が、Ｘ線透過経路上に存在する物質の組成に応じて変化する、という仮定に基づいて、カウント数と応答関数との関係性を規定している。
【００４６】
具体的には、カウント数−応答関数テーブルは、カウント数−透過経路組成テーブルと透過経路組成−応答関数テーブルとにより構成される。カウント数−透過経路組成テーブルは、カウント数を入力とし、透過経路組成を出力とするＬＵＴである。透過経路組成−応答関数テーブルは、透過経路組成を入力とし、応答関数を出力とするＬＵＴである。
【００４７】
図７は、透過経路組成の概念を示す図である。透過経路組成は、複数の基準物質と複数の透過経路長との組合せにより規定される。図７に示すように、基準物質が軟部組織と硬部組織とにより構成されると仮定する。軟部組織の代表例は、水や脂肪等である。硬部組織の代表例は骨である。軟部組織のＸ線減弱係数がμsであり、硬部組織のＸ線減弱係数がμhであるとする。例えば、図７の（ａ）の場合、Ｘ線透過経路には透過経路長Ｌ1Sの軟部組織と透過経路長Ｌ1hの硬部組織が存在し、当該Ｘ線透過経路を通過したＸ線の変形検出用の第１のエネルギー帯域ｂｉｎS1のカウント数がＣ11であり、変形検出用の第２のエネルギー帯域ｂｉｎS2のカウント数がＣ21である。同様に、図７の（ｂ）の場合、Ｘ線透過経路には透過経路長Ｌ2Sの軟部組織と透過経路長Ｌ2hの硬部組織が存在し、当該Ｘ線透過経路を通過したＸ線のエネルギー帯域ｂｉｎS1のカウント数がＣ12であり、エネルギー帯域ｂｉｎS2のカウント数がＣ22であり、図７の（ｃ）の場合、Ｘ線透過経路には透過経路長Ｌ3Sの軟部組織と透過経路長Ｌ3hの硬部組織が存在し、当該Ｘ線透過経路を通過したＸ線のエネルギー帯域ｂｉｎS1のカウント数がＣ13であり、エネルギー帯域ｂｉｎS2のカウント数がＣ23である。
【００４８】
図７に示すように、Ｘ線透過経路を通過するＸ線のカウント数は、当該Ｘ線透過経路上に存在する軟部組織の透過経路長と硬部組織の透過経路長とに依存する。換言すれば、エネルギー帯域ｂｉｎS1のカウント数とエネルギー帯域ｂｉｎS2のカウント数との組合せが既知であれば、軟部組織の透過経路長と硬部組織の透過経路長との組合せ、すなわち、透過経路組成が決まる。また、透過経路組成が既知であれば、当該透過経路組成を含むＸ線透過経路を通過したＸ線に由来する計数データに適用すべき応答関数が決まる。
【００４９】
次に応答関数記憶部３５により記憶されるカウント数−透過経路組成テーブルと透過経路組成−応答関数テーブルとの具体例を説明する。
【００５０】
図８は、カウント数−透過経路組成テーブルの一例を示す図である。カウント数−透過経路組成テーブルのレコードはＩＤにより一意に識別される。カウント数は、変形検出用の第１のエネルギー帯域のカウント数と変形検出用の第２のエネルギー帯域のカウント数との組合せにより規定される。例えば、Ｃ1mは、ＩＤ＝mの変形検出用の第１のエネルギー帯域のカウント数を示し、Ｃ2mは、ＩＤ＝mの変形検出用の第２のエネルギー帯域のカウント数を示す。透過経路組成は、軟部組織の透過経路長と硬部組織の透過経路長との組合せにより規定される。Ｌsmは、ＩＤ＝mの軟部組織の透過経路長を示し、Ｃhmは、ＩＤ＝mの硬部組織の透過経路長を示す。カウント数と透過経路組成とは、既知の透過経路組成を有するファントムを用いた実験や、統計的手法によるシミュレーションにより予め決定されると良い。カウント数と透過経路組成とは、ユーザによる入力部４７を介した指示に従って任意の値に設定可能である。
【００５１】
図９は、透過経路組成−応答関数テーブルの一例を示す図である。透過経路組成−応答関数テーブルのレコードはＩＤにより一意に識別される。透過経路組成は、図８と同様の内容である。応答関数は、各透過経路組成に依存する、入力Ｘ線エネルギースペクトラムに対するＸ線検出部１５の応答の特性を示す関数である。例えば、Ｒｅｓｐmは、ＩＤ＝mの応答関数を示す。透過経路組成と応答関数とは、既知の透過経路組成を有するファントムを用いた実験や、統計的手法によるシミュレーションにより予め決定されると良い。透過経路組成と応答関数とは、ユーザによる入力部４７を介した指示に従って任意の値に設定可能である。
【００５２】
次に、応答関数決定部３７による応答関数の動作例について説明する。
【００５３】
図１０は、応答関数決定部３７による応答関数の決定処理の流れを示す図である。応答関数の決定処理は、複数のビューの各々についてレイ（透過経路長、Ｘ線検出素子、あるいは読出しチャンネル）毎に行われる。まず、応答関数決定部３７は、計数データ記憶部３１から、処理対象ビューに関するエネルギー帯域ｂｉｎS1のカウント数とエネルギー帯域ｂｉｎS2のカウント数とをレイ毎に読み出す。
【００５４】
次に応答関数決定部３７は、読み出されたエネルギー帯域ｂｉｎS1のカウント数とエネルギー帯域ｂｉｎS2のカウント数とにカウント数−透過経路組成テーブルを適用し、エネルギー帯域ｂｉｎS1のカウント数とエネルギー帯域ｂｉｎS2のカウント数との組合せに対応する透過経路組成をレイ毎に決定する（ステップＳＡ１）。例えば、図８においてエネルギー帯域ｂｉｎS1のカウント数Ｃ12とエネルギー帯域ｂｉｎS2のカウント数Ｃ22とがカウント数−透過経路組成テーブルに入力された場合、軟部組織の透過経路長Ｌs2と硬部組織の透過経路長Ｌh2とが出力される。なお、スペクトラムは、本来、エネルギー帯域ｂｉｎIに属するＸ線フォトンがエネルギー帯域ｂｉｎSに属するとして検出されることにより変形する。すなわち、エネルギー帯域ｂｉｎIのカウント数が減少してエネルギー帯域ｂｉｎSのカウント数が増加することになる。従って応答関数決定部３７は、より厳密に、エネルギー帯域ｂｉｎS1のカウント数とエネルギー帯域ｂｉｎS2のカウント数とだけではなく、画像化対象のエネルギー帯域ｂｉｎIのカウント数を考慮して透過経路組成を決定しても良い。この場合、応答関数決定部３７は、エネルギー帯域ｂｉｎS1のカウント数とエネルギー帯域ｂｉｎS2のカウント数とに基づいて、かつ、画像化対象のエネルギー帯域ｂｉｎIのカウント数も一致（consistent）するような透過経路組成を決定する。
【００５５】
次に応答関数決定部３７は、ステップＳＡ１において決定された透過経路組成に透過経路組成−応答関数テーブルを適用し、当該透過経路組成に対応する応答関数をレイ毎に決定する（ステップＳＡ２）。例えば、図９において、軟部組織の透過経路長Ｌs3と硬部組織の透過経路長Ｌh3とが透過経路組成−応答関数テーブルに入力された場合、応答関数Ｒｅｓｐ3が出力される。
【００５６】
上記のステップＳＡ１とステップＳＡ２とを各レイについて順番に実行することにより応答関数決定部３７は、処理対象ビューの全てのレイについて応答関数を決定する。応答関数決定部３７は、同様にして、画像再構成に必要な全てのビューの全てのレイについて応答関数を決定する。
【００５７】
なお、応答関数の決定対象のレイは、各ビューの全レイに限定されない。例えば、応答関数決定部３７は、各ビューの被検体Ｓの端部を通過するレイに限定して応答関数を決定しても良い。このように、パイルアップ現象が発生する確率が高いレイに限定して応答関数を決定することにより、処理時間の削減や処理効率が向上する。
【００５８】
次に、図１１を参照しながら、システム制御部５１の制御のもとに行われるフォトンカウンティングＣＴ検査の動作例について説明する。図１１は、システム制御部５１の制御のもとに行われるフォトンカウンティングＣＴ検査の典型的な流れを示す図である。
【００５９】
まず、システム制御部５１は、ユーザによる入力部４７を介して撮像開始指示がなされたことを契機として、被検体Ｓに対しフォトンカウンティングＣＴ撮像を実行し、複数のエネルギー帯域に関する計数データを収集する（ステップＳＢ１）。具体的には、システム制御部５１は、撮像開始指示がなされたことを契機としてＩ／Ｆ部４３を介して架台１０に撮像開始信号を供給する。撮像開始信号を受けた架台制御部２１は、Ｘ線発生部１３、Ｘ線検出部１５、及び回転駆動部１９を制御し、被検体Ｓに対しフォトンカウンティングＣＴ撮像を実行する。フォトンカウンティングＣＴ撮像において計数回路１５３は、画像化対象のエネルギー帯域ｂｉｎIの計数データと変形検出用のエネルギー帯域ｂｉｎSの計数データとを収集する。収集された計数データは、計数データ記憶部３１に記憶される。
【００６０】
ステップＳＢ１が行われるとシステム制御部５１は、変形判定部３３に判定処理を行わせる（ステップＳＢ２）。ステップＳ２において変形判定部３３は、変形検出用のエネルギー帯域ｂｉｎSの計数データに応じて、理想のＸ線エネルギースペクトラムに対して実測のＸ線エネルギースペクトラムが変形しているか否かを判定する。具体的には、変形判定部３３は、エネルギー帯域ｂｉｎSのカウント数を変形検出用の閾値に対してＸ線検出素子（あるいは、読出しチャンネル、Ｘ線透過経路、レイ）毎に比較する。上述のように、Ｘ線エネルギースペクトラムに変形が生じない場合、設定管電圧値に対応する電子エネルギー値よりも高いエネルギー範囲においてカウント数が計数されないが、Ｘ線エネルギースペクトラムに変形が生じた場合、当該エネルギー範囲においてカウント数が計数される。従って、変形判定部３３は、エネルギー帯域ｂｉｎSのカウント数が閾値よりも高い場合、変形していると判定し、エネルギー帯域ｂｉｎSのカウント数が閾値よりも低い場合、変形していないと判定する。例えば、図３に示すように、被検体Ｓの中央部を通過するレイについてはＸ線エネルギースペクトラムが変形していると判定される確率が低く、被検体Ｓの端部を通過するレイについてはＸ線エネルギースペクトラムが変形していると判定される確率が高いといえる。
【００６１】
上述のように、エネルギー帯域ｂｉｎSとして、エネルギー帯域ｂｉｎS1とエネルギー帯域ｂｉｎS2とが設定される。変形判定部３３は、エネルギー帯域ｂｉｎS1のカウント数とエネルギー帯域ｂｉｎS2のカウント数との統計値を閾値に対して比較しても良いし、エネルギー帯域ｂｉｎS1のカウント数とエネルギー帯域ｂｉｎS2のカウント数との何れか一方のカウント数を閾値に対して比較しても良い。なお統計値としては、エネルギー帯域ｂｉｎS1のカウント数とエネルギー帯域ｂｉｎS2のカウント数との最大値や最小値、合計値、平均値、中央値が用いられれば良い。変形検出用の閾値は、既知のＸ線透過経路組成を有するファントムを用いた実験や統計的手法によるシミュレーション等に応じて０以上の任意の数に設定されれば良い。変形検出用のエネルギー帯域のカウント数は、入力部４７を介して任意の値に設定可能である。
【００６２】
ステップＳＢ２においてＸ線エネルギースペクトラムが変形していると判定された場合（ステップＳＢ２：ＹＥＳ）、システム制御部５１は、応答関数決定部３７に決定処理を行わせる（ステップＳＢ３）。ステップＳ３において応答関数決定部３７は、変形検出用のエネルギー帯域のカウント数に基づいて、設定管電圧値に対応する理想のエネルギースペクトラムから、計数回路１５３により収集された計数データが表す実測のエネルギースペクトラムへの変形特性を示す応答関数を、応答関数記憶部３５により記憶されたカウント数−応答関数テーブルを利用して決定する。応答関数は画像化対象のエネルギー帯域の各々についてレイ毎に決定される。
【００６３】
ステップＳＢ３が行われるとシステム制御部５１は、補正データ算出部３９に補正処理を行わせる（ステップＳＢ４）。ステップＳＢ４において補正データ算出部３９は、ステップＳ３において決定された応答関数を画像化対象のエネルギー帯域の計数データにレイ毎に適用する。具体的には、補正データ算出部３９は、画像化対象のエネルギー帯域の計数データに応答関数で逆畳み込み演算をレイ毎に施す。逆畳み込み演算により、計数データから補正データが算出される。
【００６４】
また、ステップＳＢ２においてＸ線エネルギースペクトラムが変形していないと判定された場合（ステップＳＢ２：ＮＯ）、システム制御部５１は、補正データ算出部３９に補正処理を行わせる（ステップＳＢ５）。ステップＳＢ５において補正データ算出部３９は、デフォルトの応答関数を画像化対象のエネルギー帯域の計数データにレイ毎に適用する。具体的には、補正データ算出部３９は、画像化対象のエネルギー帯域の計数データに応答関数で逆畳み込み演算をレイ毎に施す。逆畳み込み演算により、計数データから補正データが算出される。なおデフォルトの応答関数は、エネルギースペクトラムの変形が無い場合に適用される応答関数である。
【００６５】
ステップＳＢ４又はステップＳＢ５が行われるとシステム制御部５１は、計数データ記憶部３１に記憶処理を行わせる（ステップＳＢ６）。計数データ記憶部３１は、処理対象のレイの補正データを当該レイの識別子に関連付けて記憶する。
【００６６】
ステップＳＢ６が行われるとシステム制御部５１は、再構成処理対象の全てのレイについて処理が行われたか否かを判断する（ステップＳＢ７）。全てのレイについて処理していないと判断した場合（ステップＳＢ７：ＮＯ）、システム制御部５１は、再びステップＳＢ２に進み、全てのレイについて処理が行われるまでステップＳＢ２〜ステップＳＢ７を繰り返す。
【００６７】
そして、全てのレイについて処理が行われたと判断した場合（ステップＳＢ７：ＹＥＳ）、システム制御部５１は、再構成部４１に再構成処理を行わせる（ステップＳＢ８）。ステップＳＢ８において再構成部４１は、画像化対象のエネルギー帯域ｂｉｎIに関し、再構成処理対象の全てのレイ（チャンネル）に関する補正データをビュー単位で計数データ記憶部３１から読み出す。再構成部４１は、各ビューについて、補正データをレイ番号（チャンネル番号）に従って整列したサイノグラムデータを生成する。そして再構成部４１は、サイノグラムデータに再構成処理を施し、当該画像化対象のエネルギー帯域に関するフォトンカウンティングＣＴ画像を再構成する。具体的には、再構成部４１は、サイノグラムデータに対数変換を施して投影データを発生する。そして再構成部４１は、発生された投影データに画像再構成処理を施してフォトンカウンティングＣＴ画像を発生する。画像再構成処理としては、ＦＢＰ（filtered back projection）法やＣＢＰ（convolution back projection）法等の解析学的画像再構成法や、ＭＬ−ＥＭ（maximum likelihood expectation maximization）法やＯＳ−ＥＭ（ordered subset expectation maximization）法等の統計学的画像再構成法等の既存のアルゴリズムが用いられれば良い。
【００６８】
ステップＳＢ８が行われた場合、システム制御部５１は、表示部４５に表示処理を行わせる（ステップＳＢ９）。ステップＳＢ９において表示部４５は、ステップＳＢ８において再構成されたフォトンカウンティングＣＴ画像を表示する。ステップＳＢ８において再構成されたフォトンカウンティングＣＴ画像は、理想のＸ線エネルギースペクトラムから実測のエネルギースペクトラムへの変形に由来する画質劣化が低減されている。従ってユーザは、高画質のフォトンカウンティングＣＴ画像を観察することができる。
【００６９】
ステップＳＢ９が行われるとシステム制御部５１は、本実施形態に係るフォトンカウンティングＣＴ検査を終了する。
【００７０】
なお、上記の実施形態においては、画像再構成処理対象の全てのレイについて変形判定部３３による判定処理を行うとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、変形判定部３３は、各ビューの被検体Ｓの端部を通過するレイに限定してステップＳＢ２の判定処理を行っても良い。この場合、被検体Ｓの端部以外を通過するレイについてはステップＳＢ３、ＳＢ４、及びＳＢ５を行う必要がない。このように、パイルアップ現象が発生する確率が高いレイに限定して判定処理を行うことにより、処理時間の削減や処理効率が向上する。
【００７１】
また、上記の実施形態においては、透過経路組成を構成する基準物質は軟部組織と硬部組織との２種類であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、基準物質としては、３種類以上の如何なる基準物質であっても良い。
【００７２】
上記の説明の通り、本実施形態に係るフォトンカウンティングＣＴ装置は、少なくともＸ線管１３１、Ｘ線検出器１５１、計数回路１５３、応答関数決定部３７、補正データ算出部３９を有する。Ｘ線管１３１は、Ｘ線を発生する。Ｘ線検出器１５１は、Ｘ線管１３１からのＸ線を検出する。計数回路１５３は、Ｘ線検出器１５１からの出力信号に基づいて、Ｘ線検出器１５１への入射Ｘ線フォトンのカウント数を表現する計数データを複数のエネルギー帯域について収集する。応答関数決定部３７は、複数のエネルギー帯域のうちの設定管電圧値に対応するエネルギー値よりも高いエネルギー範囲に属する変形検出用のエネルギー帯域のカウント数に基づいて、設定管電圧値に対応する理想のＸ線エネルギースペクトラムから計数データが表す実測のＸ線エネルギースペクトラムへの変形特性を示す応答関数を決定する。補正データ算出部３９は、複数のエネルギー帯域のうちの画像化対象のエネルギー帯域に関する計数データに応答関数を適用して補正後の計数データを算出する。
【００７３】
上記の構成により、本実施形態に係るフォトンカウンティングＣＴ装置は、応答関数を利用して実測のＸ線エネルギースペクトラムの形状を補正することができる。従って、パイルアップ現象やＸ線検出部１５の応答特性等に起因するＸ線エネルギースペクトラムの変形を補正することができる。従ってＸ線エネルギースペクトラムの変形に起因するフォトンカウンティングＣＴ画像の画質の劣化を防止することが可能となる。
【００７４】
かくして本実施形態によれば、実測のＸ線エネルギースペクトラムの変形を高精度に補正することが実現する。
【００７５】
なお上記の説明において本実施形態に係るフォトンカウンティングＣＴ装置は、いわゆる第３世代であるとした。すなわち、本実施形態に係るフォトンカウンティングＣＴ装置は、Ｘ線管１３１とＸ線検出器１５１とが１体となって被検体Ｓの周囲を回転する回転／回転型（ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥ―ＴＹＰＥ）であるとした。しかしながら、本実施形態に係るフォトンカウンティングＣＴ装置は、それのみに限定されない。例えば、本実施形態に係るフォトンカウンティングＣＴ装置は、リング状に配列された多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線管１３１のみが被検体Ｓの周囲を回転する固定／回転型（ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥ―ＴＹＰＥ）等でも良い。
【００７６】
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。これら新規な実施形態は、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ともに、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】
【００７７】
１０…架台、１１…回転フレーム、１３…Ｘ線発生部、１５…Ｘ線検出部、１７…天板、１９…回転駆動部、２１…架台制御部、３０…コンソール、３１…計数データ記憶部、３３…変形判定部、３５…応答関数記憶部、３７…応答関数決定部、３９…補正データ算出部、４１…再構成部、４３…Ｉ／Ｆ部、４５…表示部、４７…入力部、４９…主記憶部、５１…システム制御部
【図１】
2015131028.tif 000004
【図２】
2015131028.tif 000005
【図３】
2015131028.tif 000006
【図４】
2015131028.tif 000007
【図５】
2015131028.tif 000008
【図６】
2015131028.tif 000009
【図７】
2015131028.tif 000010
【図８】
2015131028.tif 000011
【図９】
2015131028.tif 000012
【図１０】
2015131028.tif 000013
【図１１】
2015131028.tif 000014