(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体にＸ線を照射するＸ線管球と、
前記Ｘ線管球が照射するＸ線のフォトンを検出するＸ線検出素子を複数有するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器におけるエスケープの発生確率の値及びクロストークの発生確率の値の少なくとも一方に基づいて、前記Ｘ線管球が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定された複数のエネルギー帯及び前記Ｘ線検出素子ごとに、Ｘ線検出素子によって観測されたカウント値に補正を施す補正部と、
前記補正部によって補正が施されたフォトンのカウント値に基づいて、再構成画像を生成する画像再構成部と、
を備え、
前記クロストークの発生確率は、前記補正を施すＸ線検出素子とは別のＸ線検出素子に入射したフォトンがクロストークによって前記補正を施すＸ線検出素子に入射し、当該フォトンが前記補正を施すＸ線検出素子に入射する際に有するエネルギーを含むエネルギー帯にカウントされる確率であることを特徴とするフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記エスケープの発生確率は、Ｘ線検出素子に入射したフォトンがエスケープによって当該フォトンのエネルギーを含むエネルギー帯にカウントされない確率を含むことを特徴とする請求項１に記載のフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記エスケープの発生確率は、Ｘ線検出素子に入射したフォトンがエスケープによって当該フォトンのエネルギーを含むエネルギー帯以外のエネルギー帯の一つにカウントされる確率を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記補正部は、前記観測されたカウント値に前記補正を施す際、前記クロストークの発生確率を少なくとも一つの前記別のＸ線検出素子について事前に算出した結果を使用することを特徴とする請求項１に記載のフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記補正部は、前記観測されたカウント値に前記補正を施す際、前記結果として、前記補正を施すＸ線検出素子と所定の位置関係にある前記別のＸ線検出素子について前記クロストークの発生確率を事前に算出した結果を使用することを特徴とする請求項４に記載のフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項６】
被検体にＸ線を照射するＸ線管球と、
前記Ｘ線管球が照射するＸ線のフォトンを検出するＸ線検出素子を複数有するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器におけるエスケープの発生確率及びクロストークの発生確率の少なくとも一方に基づいて、前記Ｘ線管球が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定された複数のエネルギー帯及び前記Ｘ線検出素子ごとに、Ｘ線検出素子によって観測されたカウント値に補正を施す補正部と、
前記補正部によって補正が施されたフォトンのカウント値に基づいて、再構成画像を生成する画像再構成部と、
を備え、
前記クロストークの発生確率は、前記補正を施すＸ線検出素子とは別のＸ線検出素子に入射したフォトンがクロストークによって前記補正を施すＸ線検出素子に入射し、当該フォトンが前記補正を施すＸ線検出素子に入射する際に有するエネルギーを含むエネルギー帯にカウントされる確率であり、
前記補正部は、前記観測されたカウント値に前記補正を施す際、前記クロストークの発生確率を少なくとも一つの前記別のＸ線検出素子について事前に算出した結果を使用するものであって、
前記エネルギー分布上に設定されたエネルギー帯の数が増加した場合、前記観測されたカウント値に前記補正を施す際、前記結果を使用する前記別のＸ線検出素子の数を減少させることを特徴とするフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項７】
被検体にＸ線を照射するＸ線管球と、
前記Ｘ線管球が照射するＸ線のフォトンを検出するＸ線検出素子を複数有するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器におけるエスケープの発生確率及びクロストークの発生確率の少なくとも一方に基づいて、前記Ｘ線管球が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定された複数のエネルギー帯及び前記Ｘ線検出素子ごとに、Ｘ線検出素子によって観測されたカウント値に補正を施す補正部と、
前記補正部によって補正が施されたフォトンのカウント値に基づいて、再構成画像を生成する画像再構成部と、
を備え、
前記クロストークの発生確率は、前記補正を施すＸ線検出素子とは別のＸ線検出素子に入射したフォトンがクロストークによって前記補正を施すＸ線検出素子に入射し、当該フォトンが前記補正を施すＸ線検出素子に入射する際に有するエネルギーを含むエネルギー帯にカウントされる確率であり、
前記補正部は、前記観測されたカウント値に前記補正を施す際、前記クロストークの発生確率を少なくとも一つの前記別のＸ線検出素子について事前に算出した結果を使用する
ものであって、前記観測されたカウント値に前記補正を施す際、前記クロストークの発生確率が所定の閾値以上である前記別のＸ線検出素子についてのみ、前記結果を使用することを特徴とするフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項８】
被検体にＸ線を照射するＸ線管球と、
前記Ｘ線管球が照射するＸ線のフォトンを検出するＸ線検出素子を複数有するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器におけるエスケープの発生確率及びクロストークの発生確率の少なくとも一方に基づいて、前記Ｘ線管球が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定された複数のエネルギー帯及び前記Ｘ線検出素子ごとに、Ｘ線検出素子によって観測されたカウント値に補正を施す補正部と、
前記補正部によって補正が施されたフォトンのカウント値に基づいて、再構成画像を生成する画像再構成部と、
を備え、
前記クロストークの発生確率は、前記補正を施すＸ線検出素子とは別のＸ線検出素子に入射したフォトンがクロストークによって前記補正を施すＸ線検出素子に入射し、当該フォトンが前記補正を施すＸ線検出素子に入射する際に有するエネルギーを含むエネルギー帯にカウントされる確率であり、
前記補正部は、前記観測されたカウント値に前記補正を施す際、前記クロストークの発生確率を少なくとも一つの前記別のＸ線検出素子について事前に算出した結果を使用するものであって、前記補正を施す速度が低下した場合、前記観測されたカウント値に前記補正を施す際、前記結果を使用する前記別のＸ線検出素子の数を減少させることを特徴とするフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記エスケープの発生確率及び前記クロストークの発生確率の少なくとも一方は、実測によって求められることを特徴とする請求項２から請求項８のいずれか一つに記載のフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記エスケープの発生確率及び前記クロストークの発生確率の少なくとも一方は、シミュレーションによって求められることを特徴とする請求項２から請求項８のいずれか一つに記載のフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記シミュレーションは、前記Ｘ線検出素子の大きさ、形状及び前記Ｘ線検出器における位置の少なくとも一つを考慮して行われることを特徴とする請求項１０に記載のフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出器におけるエスケープの発生確率の値及びクロストークの発生確率の値の少なくとも一方に基づいて、Ｘ線管球が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定された複数のエネルギー帯及び前記複数のＸ線検出素子ごとに、Ｘ線検出素子によって観測されたカウント値に補正を施す補正手順と、
前記補正手順によって補正が施されたフォトンのカウント値に基づいて、再構成画像を生成する画像再構成手順と、
をコンピュータに実行させ、
前記クロストークの発生確率は、前記補正を施すＸ線検出素子とは別のＸ線検出素子に入射したフォトンがクロストークによって前記補正を施すＸ線検出素子に入射し、当該フォトンが前記補正を施すＸ線検出素子に入射する際に有するエネルギーを含むエネルギー帯にカウントされる確率であることを特徴とするフォトンカウンティング型イメージングプログラム。
【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型Ｘ線ＣＴ装置及びフォトンカウンティング型イメージングプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、フォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置の開発が進められている。フォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線検出器の制約のため十分に大きなＸ線のフォトンのカウント値を得ることができない。このため、フォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置は、統計的なノイズの影響を受けてしまう場合がある。
【０００３】
また、フォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置が備えるＸ線検出器では、エスケープにより本来カウントされるべきではないエネルギー帯にフォトンがカウントされる場合がある。エスケープとは、Ｘ線検出器が有する複数のＸ線検出素子の一つに入射したフォトンが、入射する際に有するエネルギーの一部のみを入射したＸ線検出素子に付与し、入射する際に有するエネルギーを含むエネルギー帯以外のエネルギー帯にカウントされ、かつ、他のＸ線検出素子と相互作用することなくＸ線検出器から抜け出す現象である。
【０００４】
さらに、フォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置が備えるＸ線検出器では、クロストークにより本来カウントされるべきではないＸ線検出素子にフォトンがカウントされる場合がある。クロストークとは、Ｘ線検出器が有する複数のＸ線検出素子の一つに入射したＸ線のフォトンが入射したＸ線検出素子によって散乱され、他のＸ線検出素子に入射し、他のＸ線検出素子でカウントされる現象である。
【０００５】
上述した現象のため、フォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置では、ノイズが少ないデータを得ることができないことがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２５３８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、ノイズが少ないデータを得ることができるフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置及びフォトンカウンティング型イメージングプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態のフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管球と、Ｘ線検出器と、補正部と、画像再構成部とを備える。Ｘ線管球は、被検体にＸ線を照射する。Ｘ線検出器は、前記Ｘ線管球が照射するＸ線のフォトンを検出するＸ線検出素子を複数有する。補正部は、前記Ｘ線検出器におけるエスケープの発生確率の値及びクロストークの発生確率の値の少なくとも一方に基づいて、前記Ｘ線管球が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定された複数のエネルギー帯及び前記Ｘ線検出素子ごとに、Ｘ線検出素子によって観測されたカウント値に補正を施す。画像再構成部は、前記補正部によって補正が施されたフォトンのカウント値に基づいて、再構成画像を生成する。前記クロストークの発生確率は、前記補正を施すＸ線検出素子とは別のＸ線検出素子に入射したフォトンがクロストークによって前記補正を施すＸ線検出素子に入射し、当該フォトンが前記補正を施すＸ線検出素子に入射する際に有するエネルギーを含むエネルギー帯にカウントされる確率である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係るフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、エスケープの一例を説明するための図である。
【図３】図３は、クロストークの一例を説明するための図である。
【図４】図４は、あるシンチレータにおけるエネルギー帯ごとのカウント値の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係るフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置が行う処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、実施形態において、図５のステップＳ１２で行われる処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、実施形態において、補正部が、観測されたカウント値に式（４）を用いた補正を施す際に使用するマトリクスの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施形態に係るフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置及びフォトンカウンティング型イメージングプログラムを説明する。
【００１１】
（実施形態）
まず、図１を参照しながら、実施形態に係るフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置１の構成について説明する。図１は、実施形態に係るフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置１の構成の一例を示す図である。フォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置１は、図１に示すように、架台装置１０と、寝台装置２０と、画像処理装置３０とを備える。なお、フォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置１の構成は、下記の構成に限定されるものではない。
【００１２】
架台装置１０は、被検体ＰにＸ線を照射して後述する投影データを収集する。架台装置１０は、架台制御部１１と、Ｘ線発生装置１２と、Ｘ線検出器１３と、データ収集部１４と、補正部１５、投影データ生成部１６と、回転フレーム１７とを備える。
【００１３】
架台制御部１１は、後述するスキャン制御部３３による制御のもと、Ｘ線発生装置１２及び回転フレーム１７の動作を制御する。架台制御部１１は、高電圧発生部１１１と、コリメータ調整部１１２と、架台駆動部１１３とを備える。高電圧発生部１１１は、後述するＸ線管球１２１に管電圧を供給する。コリメータ調整部１１２は、コリメータ１２３の開口度及び位置を調整することにより、Ｘ線発生装置１２から被検体Ｐに照射されるＸ線の照射範囲を調整する。例えば、コリメータ調整部１１２は、コリメータ１２３の開口度を調整することにより、Ｘ線の照射範囲、すなわち、Ｘ線のファン角及びコーン角を調整する。架台駆動部１１３は、回転フレーム１７を回転駆動させることにより、被検体Ｐを中心とした円軌道上で、Ｘ線発生装置１２及びＸ線検出器１３を旋回させる。
【００１４】
Ｘ線発生装置１２は、被検体Ｐに照射するＸ線を発生する。Ｘ線発生装置１２は、Ｘ線管球１２１と、ウェッジ１２２と、コリメータ１２３とを備える。Ｘ線管球１２１は、高電圧発生部１１１により供給される管電圧により、被検体Ｐに照射するビーム状のＸ線を発生させる。Ｘ線管球１２１は、被検体Ｐの体軸方向に沿って、円錐状、角錐状の広がりを有するビーム状のＸ線を発生させる真空管である。このビーム状のＸ線は、コーンビームとも呼ばれる。Ｘ線管球１２１は、回転フレーム１７の回転に伴って、コーンビームを被検体Ｐに対して照射する。ウェッジ１２２は、Ｘ線管球１２１から照射されたＸ線のＸ線量を調節するためのＸ線フィルタである。コリメータ１２３は、コリメータ調整部１１２の制御により、ウェッジ１２２によってＸ線量が調節されたＸ線の照射範囲を絞り込むためのスリットである。
【００１５】
Ｘ線検出器１３は、チャンネル方向及びスライス方向に配列された複数のＸ線検出素子を備える多列検出器である。チャンネル方向は回転フレーム１７の円周方向、スライス方向は被検体Ｐの体軸方向である。Ｘ線検出素子は、シンチレータ、フォトダイオード及び検出回路を有する。Ｘ線検出素子は、入射したＸ線のフォトン一つ一つをシンチレータにより光に変換し、この光をフォトダイオードにより電荷に変換する。この電荷は、検出回路によってパルス状の電気信号に変換され、後述するデータ収集部１４へ出力される。シンチレータ及びフォトダイオードを有するＸ線検出素子を備えるＸ線検出器１３は、間接変換型の検出器と呼ばれる。なお、本実施形態では、主に間接変換型の検出器を例に挙げて説明する。
【００１６】
なお、Ｘ線検出器１３は、直接変換型の検出器でもよい。直接変換型の検出器とは、Ｘ線検出素子に入射したフォトンを直接電荷に変換する検出器である。Ｘ線検出素子から出力される電荷は、フォトンの入射によって発生する電子が正電位の集電電極に向かって走行すること及びフォトンの入射によって発生する正孔が負電位の集電電極に向かって走行することの少なくとも一方で出力される。直接変換型の検出器の場合、Ｘ線検出素子は、例えば、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）系の半導体素子である。
【００１７】
データ収集部１４は、Ｘ線検出器１３が有するＸ線検出素子が出力する電気信号に基づいて、Ｘ線管球１２１が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定された複数のエネルギー帯及び複数のＸ線検出素子ごとに、Ｘ線管球１２１の位置、Ｘ線検出素子の位置及び入射したフォトンの観測されたカウント値が互いに関連付けられたデータであるカウントデータを収集する。ここで、Ｘ線管球１２１の位置は、ビューと呼ばれる。データ収集部１４は、パルス状の電気信号の波形に基づいた演算処理を行うことで、その電気信号の出力を引き起こしたフォトンのエネルギーを実測することができるため、エネルギー帯ごとのカウントデータを収集することができる。データ収集部１４は、Ｘ線検出素子が出力する電気信号の数をカウントすることで、各Ｘ線検出素子に入射したフォトンのカウント値を観測し、収集することができる。データ収集部１４は、収集したカウントデータを、補正部１５へ送信する。なお、データ収集部１４は、ＤＡＳ（Data  Acquisition  System）とも呼ばれる。
【００１８】
補正部１５は、複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出器におけるエスケープの発生確率及びクロストークの発生確率の少なくとも一方に基づいて、Ｘ線管球１２１が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定された複数のエネルギー帯及びＸ線検出素子ごとに、Ｘ線検出素子によって観測されたカウント値に補正を施す。補正部１５がＸ線検出素子によって観測されたカウント値に施す補正の詳細は、後述する。補正部１５は、補正を施したカウントデータを、投影データ生成部１６へ送信する。
【００１９】
投影データ生成部１６は、カウントデータに含まれるＸ線検出素子によって観測されたカウント値に基づいて、投影データを生成する。カウントデータは、Ｘ線管球１２１が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯ごとに収集されているため、投影データは、エネルギー帯の数だけ生成される。投影データ生成部１６が投影データの生成に使用するカウント値は、補正部１５によって補正が施されたカウント値である。フォトンのカウント値は、投影データの各点の輝度値として表される。また、フォトンのカウント値は、単位時間当たりの値でもよい。なお、投影データ生成部１６は、必要に応じて、複数の投影データの各点の輝度値を合算し、別の投影データを生成することもできる。投影データ生成部１６は、生成した投影データを画像処理装置３０へ送信する。なお、投影データ生成部１６は、画像処理装置３０に含まれていてもよい。
【００２０】
回転フレーム１７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する円環状のフレームである。回転フレーム１７は、架台駆動部１１３によって駆動され、被検体Ｐを中心とした円軌道上で高速で回転する。
【００２１】
寝台装置２０は、寝台駆動装置２１と、天板２２とを備え、被検体Ｐが載置される。寝台駆動装置２１は、後述するスキャン制御部３３による制御のもと、被検体Ｐが載置される天板２２をＺ軸方向へ移動させることにより、被検体Ｐを回転フレーム１７内で移動させる。なお、架台装置１０は、例えば、天板２２を移動させながら回転フレーム１７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、架台装置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１７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。または、架台装置１０は、天板２２の位置を一定間隔で移動させてコンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行うステップアンドシュート方式を実行する。
【００２２】
画像処理装置３０は、ユーザによるフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置１の操作を受け付けると共に、架台装置１０によって収集された投影データの再構成処理等、各種画像処理を行う。画像処理装置３０は、入力部３１と、表示部３２と、スキャン制御部３３と、前処理部３４と、データ記憶部３５と、画像再構成部３６と、画像記憶部３７と、制御部３８とを備える。
【００２３】
入力部３１は、フォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置１のユーザが各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボード等であり、ユーザから受け付けた指示や設定の情報を、制御部３８に転送する。表示部３２は、ユーザによって参照されるモニタである。表示部３２には、各種画像処理の結果、入力部３１を介してユーザから各種設定を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）等が表示される。
【００２４】
スキャン制御部３３は、制御部３８による制御のもと、架台制御部１１、データ収集部１４及び寝台駆動装置２１の動作を制御する。具体的には、スキャン制御部３３は、架台制御部１１を制御することにより、フォトンカウンティングＣＴ撮影を行う際に、回転フレーム１７を回転させ、Ｘ線管球１２１からＸ線を照射させ、コリメータ１２３の開口度及び位置の調整を行う。また、スキャン制御部３３は、制御部３８による制御のもと、データ収集部１４を制御する。また、スキャン制御部３３は、制御部３８による制御のもと、被検体Ｐの撮像時において、寝台駆動装置２１を制御することにより、天板２２を移動させる。
【００２５】
前処理部３４は、投影データ生成部１６によって生成された投影データに対して、対数変換、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正、散乱線補正等の補正処理を施し、これをデータ記憶部３５に格納する。なお、前処理部３４により補正処理が施された投影データは、生データ（Raw  Data）とも呼ばれる。
【００２６】
データ記憶部３５は、生データ、すなわち前処理部３４によって補正処理が施された投影データを記憶する。画像再構成部３６は、データ記憶部３５に記憶された投影データを再構成し、再構成画像を生成する。すなわち、画像再構成部３６は、補正部１５によって補正が施されたフォトンのカウント値に基づいて、再構成画像を生成する。再構成方法としては、種々の方法があり、例えば、逆投影処理が挙げられる。また、逆投影処理としては、例えば、ＦＢＰ（Filtered  Back  Projection）法が挙げられる。なお、画像再構成部３６は、例えば、逐次近似法により、再構成処理を行っても良い。画像記憶部３７は、画像再構成部３６が生成した再構成画像を記憶する。
【００２７】
制御部３８は、架台装置１０、寝台装置２０及び画像処理装置３０の動作を制御することによって、フォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置１を制御する。制御部３８は、スキャン制御部３３を制御してスキャンを実行させ、架台装置１０から投影データを収集する。制御部３８は、前処理部３４を制御して投影データに上述した補正処理を施す。制御部３８は、データ記憶部３５が記憶する投影データや画像記憶部３７が記憶する画像データを表示部３２に表示するように制御する。
【００２８】
なお、上述したデータ記憶部３５及び画像記憶部３７は、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、光ディスク等で実現することができる。また、上述したスキャン制御部３３、前処理部３４、画像再構成部３６及び制御部３８は、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）等の集積回路又はＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）等の電子回路で実現することができる。
【００２９】
次に、図２及び図３を参照しながら、エスケープ及びクロストークについて説明する。図２は、エスケープの一例を説明するための図である。図３は、クロストークの一例を説明するための図である。
【００３０】
エスケープとは、Ｘ線検出器が有する複数のＸ線検出素子の一つに入射したフォトンが、入射する際に有するエネルギーの一部のみを入射したＸ線検出素子に付与し、入射する際に有するエネルギーを含むエネルギー帯以外のエネルギー帯にカウントされ、かつ、他のＸ線検出素子と相互作用することなくＸ線検出器から抜け出す現象である。
【００３１】
エスケープとは、例えば、図２に示すような現象を指す。矢印９ｐで示すように、９０ｋｅＶのエネルギーを有するフォトンが、シンチレータＳｃに入射する。９０ｋｅＶのエネルギーを有するフォトンは、９０ｋｅＶのうち６０ｋｅＶのエネルギーのみをシンチレータＳｃに付与し、３０ｋｅＶのエネルギーを有するフォトンとなる。矢印３ｐで示すように、３０ｋｅＶのエネルギーを有するフォトンは、他のシンチレータに入射することなくＸ線検出器から抜け出す。このため、シンチレータＳｃでは、６０ｋｅＶのエネルギーに対応した光Ｌが発生し、６０ｋｅＶを含むエネルギー帯にフォトンが一つカウントされる。したがって、本来、シンチレータＳｃ１の９０ｋｅＶを含むエネルギー帯にカウントされるべきフォトンが、エスケープによって、シンチレータＳｃ１の９０ｋｅＶを含むエネルギー帯にカウントされなくなってしまう。
【００３２】
なお、エスケープには、シンチレータに入射したフォトンが、入射したシンチレータを透過し、いずれのエネルギー帯にもカウントされない現象が含まれる。
【００３３】
クロストークとは、Ｘ線検出器が有する複数のＸ線検出素子の一つに入射したＸ線のフォトンが入射したＸ線検出素子によって散乱され、他のＸ線検出素子に入射し、他のＸ線検出素子でカウントされる現象である。
【００３４】
クロストークとは、例えば、図３に示すような現象を指す。矢印９０ｐで示すように、９０ｋｅＶのエネルギーを有するフォトンが、シンチレータＳｃ１に入射する。９０ｋｅＶのエネルギーを有するフォトンは、９０ｋｅＶのうち６０ｋｅＶのエネルギーのみをシンチレータＳｃ１に付与し、３０ｋｅＶのエネルギーを有するフォトンとなる。このため、シンチレータＳｃ１では、６０ｋｅＶのエネルギーに対応した光Ｌ１が発生し、６０ｋｅＶを含むエネルギー帯にフォトンが一つカウントされる。
【００３５】
矢印３０ｐで示すように、３０ｋｅＶのエネルギーを有するフォトンは、シンチレータＳｃ１によって散乱され、シンチレータＳｃ２へ入射する。３０ｋｅＶのエネルギーを有するフォトンは、３０ｋｅＶのエネルギーをシンチレータＳｃ２に付与する。このため、シンチレータＳｃ２では、３０ｋｅＶのエネルギーに対応した光Ｌ２が発生し、３０ｋｅＶを含むエネルギー帯にフォトンが一つカウントされる。したがって、本来、シンチレータＳｃ１の９０ｋｅＶを含むエネルギー帯にカウントされるべきフォトンが、クロストークによって、シンチレータＳｃ１の６０ｋｅＶを含むエネルギー帯及びシンチレータＳｃ２の３０ｋｅＶを含むエネルギー帯にカウントされてしまう。
【００３６】
次に、図４を参照しながら、あるシンチレータにおけるエネルギー帯ごとのカウント値の一例について説明する。図４は、あるシンチレータにおけるエネルギー帯ごとのカウント値の一例を示す図である。
【００３７】
図４に示すように、被検体Ｐに照射するＸ線のエネルギー分布上に、第１エネルギー帯、第２エネルギー帯及び第３エネルギー帯の三つが設定されている場合を考える。第１エネルギー帯は、０ｋｅｖ〜３０ｋｅＶの範囲である。第２エネルギー帯は、３０ｋｅｖ〜６０ｋｅＶの範囲である。第３エネルギー帯は、６０ｋｅｖ〜９０ｋｅＶの範囲である。
【００３８】
図４に示すように、真のカウント値は、第１エネルギー帯で「５」、第２エネルギー帯で「１０」、第３エネルギー帯で「５」である。しかし、エスケープ及びクロストークにより、観測されたカウント値は、第１エネルギー帯で「９」、第２エネルギー帯で「１０」、第３エネルギー帯で「４」となっている。以下、第１エネルギー帯、第２エネルギー帯及び第３エネルギー帯の各カウント値について説明する。
【００３９】
まず、第１エネルギー帯のカウント値について説明する。
【００４０】
第１エネルギー帯では、クロストークによるカウント値が「２」となっている。このカウント値は、着目しているシンチレータ以外のシンチレータから、クロストークによって着目しているシンチレータへ入射したフォトンをカウントしたものである。したがって、第１エネルギー帯では、観測されたカウント値「９」からクロストークによるカウント値「２」を減算する必要がある。
【００４１】
また、第２エネルギー帯では、エスケープによるカウント値が「２（２０ｋｅＶ）」となっている。このカウント値は、第２エネルギー帯に含まれるエネルギーを有する二つのフォトンが着目しているシンチレータへ入射し、２０ｋｅＶのエネルギーのみを着目しているシンチレータに付与し、他のシンチレータへ入射することなくＸ線検出器から抜け出していることに起因する。このため、第１エネルギー帯では、エスケープによるカウント値「２（２０ｋｅＶ）」がカウントされている。したがって、第１エネルギー帯では、観測されたカウント値「９」からエスケープによるカウント値「２（２０ｋｅＶ）」を減算する必要がある。
【００４２】
したがって、第１エネルギー帯の真のカウント値「５」は、観測されたカウント値「９」から、クロストークによるカウント値が「２」及びエスケープによるカウント値が「２（２０ｋｅＶ）」を減算した値に等しいことが分かる。
【００４３】
次に、第２エネルギー帯のカウント値について説明する。
【００４４】
第２エネルギー帯では、クロストークによるカウント値が「１」となっている。このカウント値は、着目しているシンチレータ以外のシンチレータから、クロストークによって着目しているシンチレータへ入射したフォトンをカウントしたものである。したがって、第２エネルギー帯では、観測されたカウント値「１０」からクロストークによるカウント値「１」を減算する必要がある。
【００４５】
また、第３エネルギー帯では、エスケープによるカウント値が「１（５０ｋｅＶ）」となっている。このカウント値は、第３エネルギー帯に含まれるエネルギーを有する一つのフォトンが着目しているシンチレータへ入射し、５０ｋｅＶのエネルギーのみを着目しているシンチレータに付与し、他のシンチレータへ入射することなくＸ線検出器から抜け出していることに起因する。このため、第２エネルギー帯では、エスケープによるカウント値「１（５０ｋｅＶ）」がカウントされている。したがって、第２エネルギー帯では、観測されたカウント値「１０」からエスケープによるカウント値「１（５０ｋｅＶ）」を減算する必要がある。
【００４６】
さらに、第２エネルギー帯では、エスケープによるカウント値が「２（２０ｋｅＶ）」となっている。このカウント値は、第２エネルギー帯に含まれるエネルギーを有する二つのフォトンが着目しているシンチレータへ入射し、２０ｋｅＶのエネルギーのみを着目しているシンチレータに付与し、他のシンチレータへ入射することなくＸ線検出器から抜け出していることに起因する。このため、第２エネルギー帯では、エスケープによるカウント値「２（２０ｋｅＶ）」がカウントされていない。したがって、第２エネルギー帯では、観測されたカウント値「１０」にエスケープによるカウント値「２（２０ｋｅＶ）」を加算する必要がある。
【００４７】
したがって、第２エネルギー帯の真のカウント値「１０」は、観測されたカウント値「１０」から、クロストークによるカウント値が「１」及びエスケープによるカウント値が「１（５０ｋｅＶ）」を減算し、これにエスケープによるカウント値「２（２０ｋｅＶ）」を加算した値に等しいことが分かる。
【００４８】
最後に、第３エネルギー帯のカウント値について説明する。
【００４９】
第３エネルギー帯では、エスケープによるカウント値が「１（５０ｋｅＶ）」となっている。このカウント値は、第３エネルギー帯に含まれるエネルギーを有する一つのフォトンが着目しているシンチレータへ入射し、５０ｋｅＶのエネルギーのみを着目しているシンチレータに付与し、他のシンチレータへ入射することなくＸ線検出器から抜け出していることに起因する。このため、第３エネルギー帯では、エスケープによるカウント値「１（５０ｋｅＶ）」がカウントされていない。したがって、第３エネルギー帯では、観測されたカウント値「１０」にエスケープによるカウント値「１（５０ｋｅＶ）」を加算する必要がある。
【００５０】
したがって、第３エネルギー帯の真のカウント値「５」は、観測されたカウント値「４」に、エスケープによるカウント値「１（５０ｋｅＶ）」を加算した値に等しいことが分かる。
【００５１】
以上、図４を参照しながら、あるシンチレータにおけるエネルギー帯ごとのカウント値の一例について説明した。エスケープ及びクロストークは、実際には、所定の確率で発生する。したがって、補正部１５は、観測されたカウント値に、エスケープの発生確率及びクロストークの発生確率の少なくとも一方に基づいた値を加算又は減算する補正を施す。具体的には、補正部１５は、次の式（１）を用いて、観測されたカウント値に補正を施す。
【００５２】
【数１】
0006448930.tif 000002
【００５３】
ここで、Ｃｃは真のカウント値、Ｃは観測されたカウント値、ｂ，ｂ’，ｂ”はエネルギー帯を区別するためのインデックス、ｉ及びｊはシンチレータを区別するためのインデックスである。したがって、式（１）の左辺Ｃｃ（ｂ，ｉ）は、シンチレータｉのエネルギー帯ｂにおける真のカウント値を、式（１）の右辺第一項Ｃ（ｂ，ｉ）は、シンチレータｉのエネルギー帯ｂにおける観測されたカウント値を表す。ｇ（ｂ，ｉ）及びｈ（ｂ，ｂ”，ｉ）は、エスケープの発生確率を表す。ｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）は、クロストークの発生確率を表す。ｇ（ｂ，ｉ）、ｈ（ｂ，ｂ”，ｉ）及びｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）の詳細は、次に説明する通りである。
【００５４】
エスケープの発生確率は、Ｘ線検出素子に入射したフォトンがエスケープによって、このフォトンのエネルギーを含むエネルギー帯にカウントされない確率を含む。具体的には、エスケープの発生確率は、エネルギー帯ｂに含まれるエネルギーを有し、シンチレータｉに入射したフォトンが、エスケープによってシンチレータｉのエネルギー帯ｂにカウントされない確率ｇ（ｂ，ｉ）を含む。ｇ（ｂ，ｉ）は、シンチレータｉの材質や形状、及びシンチレータｉに入射するフォトンのエネルギーによって一意に決定される。
【００５５】
エスケープの発生確率は、Ｘ線検出素子に入射したフォトンがエスケープによって、このフォトンのエネルギーを含むエネルギー帯以外のエネルギー帯の一つにカウントされる確率を含む。具体的には、エスケープの発生確率は、エネルギー帯ｂ”に含まれるエネルギーを有し、シンチレータｉに入射したフォトンが、エスケープによってシンチレータｉのエネルギー帯ｂにカウントされる確率ｈ（ｂ，ｂ”，ｉ）を含む。ｈ（ｂ，ｂ”，ｉ）は、入射したフォトンがシンチレータｉに付与するエネルギー、シンチレータｉの材質や形状、及びシンチレータｉに入射するフォトンのエネルギーによって一意に決定される。
【００５６】
クロストークの発生確率は、補正を施すＸ線検出素子とは別のＸ線検出素子に入射したフォトンがクロストークによって補正を施すＸ線検出素子に入射し、このフォトンが補正を施すＸ線検出素子に入射する際に有するエネルギーを含むエネルギー帯にカウントされる確率である。具体的には、クロストークの発生確率は、エネルギー帯ｂ’に含まれるエネルギーを有し、シンチレータｊに入射したフォトンが、クロストークによってシンチレータｉに入射し、シンチレータｉのエネルギー帯ｂにカウントされる確率ｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）である。ｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）は、シンチレータｊに入射するフォトンのエネルギー、フォトンがシンチレータｊに付与するエネルギーもしくはシンチレータｉに入射するフォトンのエネルギー、フォトンがシンチレータｉに付与するエネルギー、シンチレータｉとシンチレータｊとの位置関係並びにシンチレータｉ及びシンチレータｊの材質や形状によって一意に決定される。
【００５７】
次に、式（１）の右辺第二項、右辺第三項及び右辺第四項について説明する。
【００５８】
式（１）の右辺第三項は、次の式（２）である。エネルギー帯ｂに含まれるエネルギーを有し、シンチレータｉに入射したフォトンの真のカウント値はＣｃ（ｂ，ｉ）である。しかし、エネルギー帯ｂに含まれるエネルギーを有し、シンチレータｉに入射したフォトンは、エスケープのためｇ（ｂ，ｉ）の確率でシンチレータｉのエネルギー帯ｂにカウントされない。したがって、補正部１５は、観測されたカウント値Ｃ（ｂ，ｉ）に式（２）で表されるカウント値を加算することで、エスケープのために失ったカウントを補償することができる。なお、式（１）の右辺第三項は、シンチレータｉについてエネルギー帯の数しかないため、Ｘ線検出器１３が備える全てのシンチレータについて考慮しても、補正部１５の処理負荷の増大は限定的である。また、Ｘ線管球１２１が照射するＸ線のエネルギー分布上に多数のエネルギー帯が設定されている場合、複数のエネルギー帯を新たな一つのエネルギー帯とみなして式（２）を適用することで処理負荷を少なくすることができる。
【００５９】
【数２】
0006448930.tif 000003
【００６０】
式（１）の右辺第四項は、次の式（３）である。エネルギー帯ｂに含まれるエネルギーを有し、シンチレータｉに入射したフォトンの真のカウント値はＣｃ（ｂ，ｉ）である。しかし、エネルギー帯ｂ”に含まれるエネルギーを有し、シンチレータｉに入射したフォトンが、エスケープに伴って、ｈ（ｂ，ｂ”，ｉ）の確率でシンチレータｉのエネルギー帯ｂにカウントされてしまう。また、この現象は、エネルギー帯がエネルギー帯ｂ以外に複数設定されている場合、これら複数のエネルギー帯全てについて発生する。したがって、補正部１５は、観測されたカウント値Ｃ（ｂ，ｉ）から式（３）で表されるカウント値を減算することで、エスケープに伴って誤って付与されたエネルギーによるカウントを補正することができる。
【００６１】
【数３】
0006448930.tif 000004
【００６２】
式（１）の右辺第二項は、次の式（４）である。エネルギー帯ｂ’に含まれるエネルギーを有し、シンチレータｊに入射したフォトンの真のカウント値はＣｃ（ｂ’，ｊ）である。しかし、エネルギー帯ｂ’に含まれるエネルギーを有し、シンチレータｊに入射したフォトンは、クロストークのためｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）の確率でシンチレータｉのエネルギー帯ｂにカウントされてしまう。また、この現象は、エネルギー帯がエネルギー帯ｂ以外に複数設定されている場合、これら複数のエネルギー帯全てについて発生する。さらに、この現象は、シンチレータｉ以外に複数のシンチレータがある場合、これら複数のシンチレータ全てについて発生する。したがって、補正部１５は、観測されたカウント値Ｃ（ｂ，ｉ）から式（４）で表されるカウント値を減算することで、このクロストークで誤ってカウントされた分を補正することができる。なお、式（１）の右辺第二項は、エネルギー帯ｂ以外の全てのエネルギー帯及びシンチレータｉ以外の全てのシンチレータに亘る総和をとる必要があるため、補正部１５の処理負荷が大きくなる。このため、補正部１５は、式（４）で表されるカウント値を算出する際、後述するマトリクスを使用することが好ましい。
【００６３】
【数４】
0006448930.tif 000005
【００６４】
以上、式（１）の各項について説明した。ここで、式（１）の右辺には、エネルギー帯ｂ’に含まれるエネルギーを有し、シンチレータｊに入射したフォトンの真のカウント値はＣｃ（ｂ’，ｊ）が含まれている。このため、補正部１５は、式（１）を解くことができない。そこで、補正部１５は、エスケープから導かれる条件及びクロストークから導かれる条件を、式（１）に適用する。
【００６５】
まず、エスケープから導かれる条件について説明する。エネルギー帯ｂ”に含まれるエネルギーを有し、シンチレータｉに入射したフォトンが、エスケープによってシンチレータｉのエネルギー帯ｂにカウントされる場合について考える。フォトンがシンチレータｉに付与するエネルギーは、フォトンが入射する時に有するエネルギーより小さくなる。このため、フォトンがカウントされるエネルギー帯ｂは、エネルギー帯ｂ”よりエネルギーが低いエネルギー帯となる。したがって、式（３）のエネルギー帯ｂ以外のエネルギー帯についての総和は、エネルギー帯ｂよりエネルギーが高いエネルギー帯についてのみ考慮すればよいことが導かれる。
【００６６】
次に、クロストークから導かれる条件について説明する。エネルギー帯ｂ’に含まれるエネルギーを有し、シンチレータｊに入射したフォトンが、クロストークによってシンチレータｉのエネルギー帯ｂにカウントされる場合について考える。フォトンがシンチレータｉに付与するエネルギーは、フォトンがシンチレータｊに入射する時に有するエネルギーより小さくなる。このため、フォトンがカウントされるエネルギー帯ｂは、エネルギー帯ｂ’よりエネルギーが低いエネルギー帯となる。したがって、式（４）のエネルギー帯ｂ以外のエネルギー帯についての総和は、エネルギー帯ｂよりエネルギーが高いエネルギー帯についてのみ考慮すればよいことが導かれる。
【００６７】
補正部１５は、式（１）にエスケープから導かれる条件及びクロストークから導かれる条件を適用することで、次の式（５）を導くことができる。式（５）では、エスケープから導かれる条件により、右辺第四項は、エネルギー帯ｂよりエネルギーが高いエネルギー帯についてのみ総和をとるようになっている。また、式（５）では、クロストークから導かれる条件により、右辺第二項が、エネルギー帯ｂよりエネルギーが高いエネルギー帯についてのみ総和をとるようになっている。式（５）を使用する方法の詳細は、後述する。
【００６８】
【数５】
0006448930.tif 000006
【００６９】
次に、図５を参照しながら、実施形態に係るフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置１の処理の一例について説明する。図５は、実施形態に係るフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置１が行う処理の一例を示すフローチャートである。
【００７０】
図５に示すように、データ収集部１４は、カウントデータを収集する（ステップＳ１１）。具体的には、制御部３８は、架台装置１０、寝台装置２０及び画像処理装置３０を制御して、フォトンカウンティング型ＣＴ撮影を実行させ、データ収集部１４を制御して、カウントデータを収集させる。
【００７１】
図５に示すように、補正部１５は、カウントデータに含まれる観測されたカウント値に補正を施す（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の詳細は後述する。
【００７２】
図５に示すように、投影データ生成部１６は、投影データを生成する（ステップＳ１３）。前処理部３４は、投影データに前処理を施す（ステップＳ１４）。前処理が施された投影データは、データ記憶部３５に格納される。画像再構成部３６は、データ記憶部３５に格納された投影データを再構成し、再構成画像を生成する（ステップＳ１５）。生成された再構成画像は、画像記憶部３７に格納される。表示部３２は、画像記憶部３７に格納された再構成画像を表示する（ステップＳ１６）。
【００７３】
次に、図６を参照しながら、図５のステップＳ１２の詳細について説明する。図６は、実施形態において、図５のステップＳ１２で行われる処理の一例を示すフローチャートである。
【００７４】
補正部１５は、データ収集部１４からカウントデータを受け取る（ステップＳ１）。補正部１５は、Ｘ線管球１２１が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定された複数のエネルギー帯のうち一番高いエネルギー帯を選択する（ステップＳ２）。ステップＳ２で選択されるエネルギー帯は、式（５）のエネルギー帯ｂである。
【００７５】
補正部１５は、式（５）を使用して、選択したエネルギー帯の真のカウント値を算出する（ステップＳ３）。すなわち、補正部１５は、式（２）、式（３）及び式（４）を使用して、観測されたカウント値Ｃ（ｂ，ｉ）を補正する。エネルギー帯ｂとして複数のエネルギー帯のうち一番高いエネルギー帯を選択すると、式（５）の右辺第二項及び右辺第四項はゼロになる。したがって、補正部１５は、シンチレータｉのステップＳ２で選択されたエネルギー帯における真のカウント値を算出することができる。
【００７６】
補正部１５は、ステップＳ３で真のカウント値を算出したエネルギー帯よりエネルギーが低いエネルギー帯があるか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ３で真のカウント値を算出したエネルギー帯よりエネルギーが低いエネルギー帯が無い場合（ステップＳ４否定）、補正部１５は、補正を終了する。ステップＳ３で真のカウント値を算出したエネルギー帯よりエネルギーが低いエネルギー帯がある場合（ステップＳ４肯定）、補正部１５は、処理をステップＳ５へ進める。
【００７７】
補正部１５は、ステップＳ３で真のカウント値を算出したエネルギー帯よりエネルギーが低いエネルギー帯のうち一番エネルギーが高いエネルギー帯を選択する（ステップＳ５）。ステップＳ５で選択されるエネルギー帯は、式（５）のエネルギー帯ｂである。そして、補正部１５は、式（５）及びステップＳ３で算出した真のカウント値を使用して、ステップＳ５で選択されたエネルギー帯における真のカウント値を算出することができる。
【００７８】
再度ステップＳ５でエネルギー帯を選択した場合、補正部１５は、式（５）、ステップＳ２で選択されたエネルギー帯における真のカウント値及びステップＳ５で一つ前に選択されたエネルギー帯における真のカウント値を使用して、現在選択されているエネルギー帯における真のカウントを算出することができる。
【００７９】
図６に示した処理によって、補正部１５は、エネルギーが高いエネルギー帯から順に、シンチレータｉの各エネルギー帯の観測されたカウント値を補正していくことができる。
【００８０】
以上、補正部１５が、観測されたカウント値に補正を施す際、式（２）、式（３）及び式（４）を使用する場合について説明した。なお、補正部１５は、観測されたカウント値に補正を施す際、式（２）、式（３）及び式（４）の少なくとも一つを使用すればよい。これにより、補正部１５は、各エネルギー帯の観測されたカウント値を、各エネルギー帯の真のカウント値に近づけることができる。
【００８１】
次に、図７を参照しながら、補正部１５が行う処理の負荷を低減する方法について説明する。図７は、実施形態において、補正部１５が、観測されたカウント値に式（４）を用いた補正を施す際に使用するマトリクスの一例を示す図である。
【００８２】
補正部１５は、観測されたカウント値に補正を施す際、クロストークの発生確率を少なくとも一つの別のＸ線検出素子について事前に算出した結果を使用する。具体的には、補正部１５は、例えば、図７に示した５行５列のマトリクスを使用する。マトリクスの行方向は、Ｘ線検出器１３のチャンネル方向である。図７では、マトリクスの行を示すため、マトリクスの左側に五つの数字を付している。マトリクスの列方向は、Ｘ線検出器１３のスライス方向である。図７では、マトリクスの列を示すため、マトリクスの左側に五つのアルファベットを付している。以下の説明では、これらの数字及びアルファベットを用いて、マトリクスの各要素を示す。
【００８３】
図７に示したマトリクスの各要素は、シンチレータｊに入射するフォトンのエネルギー、フォトンがシンチレータｊに付与するエネルギー、シンチレータｉに入射するフォトンのエネルギー及びフォトンがシンチレータｉに付与するエネルギーを所定の値に固定した場合におけるｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）の値を示している。３行Ｃ列の要素は、式（５）を使用してエネルギー帯ごとに真のカウント値を算出するシンチレータｉに相当するため値が「０」となっている。２行Ｃ列、３行Ｂ列、３行Ｄ列及び４行Ｃ列の要素は、値が「０．１０」となっている。２行Ｂ列、２行Ｄ列、４行Ｂ列及び４行Ｄ列の要素は、値が「０．０５」となっている。１行Ｃ列、３行Ａ列、３行Ｅ列及び５行Ｃ列の要素は、値が「０．０１」となっている。１行Ｂ列、１行Ｄ列、２行Ａ列、２行Ｅ列、４行Ａ列、４行Ｅ列、５行Ｂ列及び５行Ｄ列の要素は、値が「０．００５」となっている。１行Ａ列、１行Ｅ列、５行Ａ列及び５行Ｅ列の要素は、値が「０．０００１」となっている。
【００８４】
なお、補正部１５は、シンチレータｊに入射するフォトンのエネルギー、フォトンがシンチレータｊに付与するエネルギー、シンチレータｉに入射するフォトンのエネルギー及びフォトンがシンチレータｉに付与するエネルギーに応じた複数のマトリクスを使用してもよい。これらのマトリクスは、後述する実測やシミュレーションによって作成される。
【００８５】
補正部１５は、エネルギー帯ｂに含まれるエネルギーを有し、シンチレータｉに入射したフォトンの観測されたカウント値Ｃｃ（ｂ，ｉ）に式（４）を用いた補正を施す際、次のようにして図７のマトリクスを使用する。補正部１５は、シンチレータｉを図７に示したマトリクスの３行Ｃ列の要素とみなす。次に、補正部１５は、Ｘ線検出器１３において、シンチレータｉを中心とした５行５列の範囲内の各シンチレータを、図７のマトリクスの３行Ｃ列以外の各要素とみなす。そして、補正部１５は、クロストークのためシンチレータｉを中心とした５行５列の範囲内の各シンチレータからシンチレータｉへ入射し、シンチレータｉのエネルギー帯ｂにカウントされる確率ｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）の値として、図７に示したマトリクスの３行Ｃ列以外の各要素の値を使用する。これにより、補正部１５は、観測されたカウント値に、迅速に補正を施すことができる。なお、シンチレータｉがＸ線検出器１３の四隅又は端部及びその周辺にあるため、マトリクスの要素とみなすことができるシンチレータが無い場合、これらの要素のｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）の値は、ゼロとみなせばよい。
【００８６】
補正部１５は、Ｘ線検出器１３が有する各シンチレータを図７に示したマトリクスの３行Ｃ列の要素とみなし、ｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）の値として、図７に示したマトリクスの３行Ｃ列以外の各要素の値を使用して、上述した補正を施す。これにより、フォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線検出器１３におけるシンチレータｉとシンチレータｊとの全ての組み合わせについての確率ｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）の値を記憶する必要が無くなるため、記憶領域を節約することができる。また、補正部１５は、Ｘ線検出器１３におけるシンチレータｉとシンチレータｊとの全ての組み合わせを考慮する必要が無くなるため、観測されたカウント値に、迅速に補正を施すことができる。
【００８７】
なお、補正部１５が観測されたカウント値に補正を施す際に使用するマトリクスのサイズは、特に限定されない。さらに、クロストークの発生確率を少なくとも一つの別のシンチレータについて事前に算出した結果は、Ｘ線検出器１３が有する全てのシンチレータが同じ材質、大きさ、形状である限り、補正を施すシンチレータと任意の位置関係にあるシンチレータからのクロストークの発生確率のみを有していればよい。なお、Ｘ線検出器１３が有するシンチレータが全て同じ材質、大きさ、形状で無い場合は、その分の差異をマトリクスの要素の値に反映させればよい。例えば、Ｘ線が入射する方向の長さが、他のシンチレータの半分の長さのシンチレータがあれば、クロストークの発生確率をその分低く設定すれば良い。
【００８８】
補正部１５は、観測されたカウント値に補正を施す際、クロストークの発生確率を少なくとも一つの別のシンチレータについて事前に算出した結果として、補正を施すＸ線検出素子と所定の位置関係にある別のＸ線検出素子についてクロストークの発生確率を事前に算出した結果を使用してもよい。例えば、補正部１５は、補正を施すＸ線検出素子を中心とした３行３列のマトリクスを使用してもよい。なお、補正を施すＸ線検出素子と所定の位置関係にある別のＸ線検出素子は、補正を施すＸ線検出素子に対して、必ずしも等方的に位置している必要は無い。
【００８９】
補正部１５は、Ｘ線管球１２１が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯の数が増加した場合、観測されたカウント値に補正を施す際、クロストークの発生確率を少なくとも一つの別のＸ線検出素子について事前に算出した結果を使用する別のＸ線検出素子の数を減少させてもよい。具体的には、補正部１５は、エネルギー分布上に設定されたエネルギー帯の数が増加した場合、式（４）を用いた補正を施す際に使用するマトリクスのサイズを小さくする。これにより、補正部１５は、エネルギー帯の数の増加によって増大した処理負荷を相殺させることができるため、観測されたカウント値に、迅速に補正を施すことができる。
【００９０】
補正部１５は、観測されたカウント値に補正を施す際、クロストークの発生確率が所定の閾値以上である別のＸ線検出素子についてのみ、クロストークの発生確率を少なくとも一つの別のＸ線検出素子について事前に算出した結果を使用してもよい。具体的には、補正部１５は、観測されたカウント値に式（４）を用いた補正を施す際に使用するマトリクスの要素うち、ｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）の値が閾値以上の要素のみを考慮し、閾値未満の要素のｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）の値をゼロとみなす。これにより、処理負荷が減少するため、補正部１５は、観測されたカウント値に、迅速に補正を施すことができる。
【００９１】
補正部１５は、補正を施す速度が低下した場合、観測されたカウント値に補正を施す際、クロストークの発生確率を少なくとも一つの別のＸ線検出素子について事前に算出した結果を使用する前記別のＸ線検出素子の数を減少させてもよい。例えば、補正部１５は．ユーザ又は制御部３８が、補正部１５が施す補正の速度が低下したと判断した場合、式（４）を用いた補正を施す際に使用するマトリクスのサイズを小さくする。これにより、補正部１５は、処理負荷を減少させることができるため、観測されたカウント値に、迅速に補正を施すことができる。
【００９２】
上述の説明では、クロストークが、二つのＸ線検出素子の間で発生する場合を例に挙げて説明した。しかし、クロストークが、三つ以上のＸ線検出素子の間で発生する場合もあり、このようなクロストークにも上述した補正を適用することができる。例えば、四つのＸ線検出素子の間でクロストークが発生する場合について考える。エネルギー帯ｂ３に含まれるエネルギーを有し、シンチレータｊ３に入射したフォトンが、クロストークによって、シンチレータｊ２に入射してシンチレータｊ２のエネルギー帯ｂ２にカウントされ、シンチレータｊ１に入射してシンチレータｊ１のエネルギー帯ｂ１にカウントされ、シンチレータｊに入射してシンチレータｊのエネルギー帯ｂにカウントされる確率をｆ（ｂ,ｂ１,ｂ２,ｂ３,ｉ,ｊ１,ｊ２,ｊ３）とする。ここで、エネルギー帯ｂ３に含まれるエネルギーを有し、シンチレータｊ３に入射したフォトンの真のカウント値は、Ｃｃ（ｂ３,ｊ３）である。したがって、補正部１５は、観測されたカウント値Ｃ（ｂ，ｊ）から、真のカウント値Ｃｃ（ｂ，ｊ）とｆ（ｂ,ｂ１,ｂ２,ｂ３,ｉ,ｊ１,ｊ２,ｊ３）との積のエネルギー帯ｂ以外の全てのエネルギー帯及びシンチレータｉ以外の全てのシンチレータに亘る総和を減算することで、クロストークにより誤ってカウントされた分を補正することができる。なお、この場合も、式（４）の場合と同様の理由から、エネルギー帯ｂ以外のエネルギー帯についての総和は、エネルギー帯ｂよりエネルギーが高いエネルギー帯についてのみ考慮すればよい。
【００９３】
次に、式（１）及び式（５）に含まれるｇ（ｂ，ｉ）、ｈ（ｂ，ｂ”，ｉ）及びｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）の値を求める方法について説明する。ｇ（ｂ，ｉ）、ｈ（ｂ，ｂ”，ｉ）及びｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）の値を求める方法として、実測とシミュレーションの二つが挙げられる。
【００９４】
エスケープの発生確率は、実測によって求められる。実測によってｇ（ｂ，ｉ）及びｈ（ｂ，ｂ”，ｉ）の値を求める方法は、例えば、次のようなものである。Ｘ線検出器１３が有するＸ線検出素子の一つにのみ、エネルギー分布が分かっているＸ線を入射させる。この場合、Ｘ線を入射させたＸ線検出素子のエネルギー帯ごとの観測されたカウント値は、エスケープのため真のカウント値と異なる。しかし、Ｘ線検出器１３が有するＸ線検出素子の一つに入射させたＸ線のエネルギー分布から真のカウント値を算出できる。したがって、Ｘ線検出器１３が有するＸ線検出素子の一つに入射させたＸ線のエネルギー分布から算出した真のカウント値と、Ｘ線を入射させたＸ線検出素子のエネルギー帯ごとの観測されたカウント値とから、エネルギー帯ｂとエネルギー帯ｂ’の全ての組み合わせについてのｇ（ｂ，ｉ）及びｈ（ｂ，ｂ”，ｉ）の値を求めることができる。また、複数のエネルギー帯を統合して新たな複数のエネルギー帯を設定する場合、統合する前の各エネルギー帯のエスケープの発生確率の総和をとれば、統合した後のエネルギー帯のｇ（ｂ，ｉ）及びｈ（ｂ，ｂ”，ｉ）の値を求めることができる。
【００９５】
クロストークの発生確率は、実測によって求められる。実測によってｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）の値を求める方法は、例えば、次のようなものである。Ｘ線検出器１３が有するＸ線検出素子の一つにのみ、エネルギー分布が分かっているＸ線を入射させる。この場合、Ｘ線を入射させていないＸ線検出素子のエネルギー帯ごとの観測されたカウント値は、クロストークのためゼロになるとは限らない。しかし、クロストークが発生しなかった場合、Ｘ線を入射させていないＸ線検出素子のエネルギー帯ごとの観測されたカウント値は、ゼロとなる。したがって、Ｘ線を入射させていないＸ線検出素子のエネルギー帯ごとの観測されたカウント値をから、エネルギー帯ｂとエネルギー帯ｂ’の全ての組み合わせ及びシンチレータｉとシンチレータｊの全ての組み合わせについてのｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）の値を求めることができる。また、複数のエネルギー帯を統合して新たな複数のエネルギー帯を設定する場合、統合する前の各エネルギー帯のエスケープの発生確率の総和をとれば、統合した後のエネルギー帯のｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）の値を求めることができる。
【００９６】
エスケープの発生確率は、シミュレーションによって求められる。また、クロストークの発生確率は、シミュレーションによって求められる。シミュレーションによってｇ（ｂ，ｉ）、ｈ（ｂ，ｂ”，ｉ）及びｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）の値を求める方法は、例えば、以下の式（６）を使用するものである。式（６）は、シンチレータに入射したフォトンの微分散乱断面積を記述する式である。また、式（６）のαは、以下の式（７）で表される。ここで、Ｚは実効原子番号、ｒ０は古典的電子半径、σは全散乱断面積、ｍ０は電子の質量、νはＸ線の振動数、ｃは真空中の光速度、θは散乱角度、ｈはプランク定数である。なお、式（６）は、クライン仁科の式（Klein-Nishina’s  formula）とも呼ばれる。
【００９７】
【数６】
0006448930.tif 000007
【００９８】
【数７】
0006448930.tif 000008
【００９９】
式（６）を使用すると、Ｘ線検出器１３が有するＸ線検出素子の一つに入射したエネルギーｈνを有するＸ線のフォトンが、散乱角度θの方向の単位立体角を通過する割合を求めることができる。したがって、式（６）を使用して、エネルギー帯ｂとエネルギー帯ｂ’の全ての組み合わせについてのｇ（ｂ，ｉ）及びｈ（ｂ，ｂ”，ｉ）並びにエネルギー帯ｂとエネルギー帯ｂ’の全ての組み合わせ及びシンチレータｉとシンチレータｊの全ての組み合わせについてのｆ（ｂ，ｂ’，ｉ，ｊ）の値を求めることができる。なお、式（６）を使用したシミュレーションは、Ｘ線検出素子の大きさ、形状及びＸ線検出器１３における位置の少なくとも一つを考慮して行うことができる。
【０１００】
以上、実施形態に係るフォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置１について説明した。上述したように、フォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置１が備える補正部１５は、複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出器１３におけるエスケープの発生確率及びクロストークの発生確率の少なくとも一方に基づいて、Ｘ線のエネルギー分布上に設定された複数のエネルギー帯及び複数のＸ線検出素子ごとに、Ｘ線検出素子に入射したフォトンの観測されたカウント値に補正を施す。このため、フォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置１は、複数のエネルギー帯及び複数のＸ線検出素子ごとに、エスケープ及びクロストークの少なくとも一方の影響が低減された正確なカウント値を得ることができる。
【０１０１】
また、フォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置１が備える補正部１５は、式（４）を使用して観測されたカウント値Ｃ（ｂ，ｉ）を補正する際、クロストークの発生確率を少なくとも一つの別のＸ線検出素子について事前に算出した結果を使用する。このため、補正部１５は、クロストークの発生確率に基づいて、観測されたカウント値に迅速に補正を施すことができる。さらに、補正部１５は、クロストークの発生確率を少なくとも一つの別のＸ線検出素子について事前に算出した結果を、上述した方法で使用する。このため、補正部１５は、観測されたカウント値に、迅速に補正を施すことができる。
【０１０２】
図１に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１に示した通りに構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的な形態は図１に示したものに限られず、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または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置において行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵ及びこのＣＰＵにおいて実行されるプログラムによって実現される。或いは、各装置において行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、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る。
【０１０３】
上述した実施形態で説明したフォトンカウンティング型イメージング方法は、予め用意されたフォトンカウンティング型イメージング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。このフォトンカウンティング型イメージングプログラムは、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、このフォトンカウンティング型イメージングプログラムは、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非一時的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。
【０１０４】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ノイズが少ないデータを得ることができる。
【０１０５】
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】
【０１０６】
１２１  Ｘ線管球
１３  Ｘ線検出器
１５  補正部
３６  画像再構成部
【図１】
0006448930.tif 000009
【図２】
0006448930.tif 000010
【図３】
0006448930.tif 000011
【図４】
0006448930.tif 000012
【図５】
0006448930.tif 000013
【図６】
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【図７】
0006448930.tif 000015