(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を放射するＸ線源と、
前記Ｘ線源から近い第１の領域と前記Ｘ線源から遠い第２の領域を有するシンチレータと、前記シンチレータにより前記Ｘ線源が放射したＸ線が変換されたシンチレータ光を検出する光センサと、前記シンチレータ内に設けられ、前記第１の領域と前記第２の領域との間で前記シンチレータ光を透過させる第１の状態と透過させない第２の状態とを切り替え可能な可変層とを有するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器が出力した信号に基づいてＣＴ画像を生成する生成部と
を備える、Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記光センサは、前記シンチレータのＸ線入射方向に対して両端に配置される、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記光センサは、前記シンチレータのＸ線入射方向に対する両端のうちいずれか一方の端部に配置される、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
撮像条件として設定された設定値が所定の閾値以上の場合に、前記可変層を前記第２の状態に切り替える切り替え制御部を更に有する、請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記Ｘ線検出器によって検出された信号の強度が所定の閾値以上の場合に、前記可変層を前記第２の状態に切り替える切り替え制御部を更に有する、請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
撮像条件に基づいて決定される出射Ｘ線のエネルギー帯域の上限が所定の閾値以上の場合に、前記可変層を前記第２の状態に切り替える切り替え制御部を更に有する、請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記Ｘ線検出器によって検出された信号のうちエネルギー帯域が所定のエネルギー値以上である信号のカウント数が所定の閾値以上の場合に、前記可変層を前記第２の状態に切り替える切り替え制御部を更に有する、請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
スキャノグラムに基づいて、前記Ｘ線検出器によって検出された信号の強度が所定の閾値以上となる撮影区間を特定し、当該撮影区間において前記可変層を前記第２の状態に切り替える切り替え制御部を更に有する、請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記シンチレータ内において前記第１の領域及び前記第２の領域の少なくともいずれか一方の領域内に可変層を更に有する、請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線検出器によって検出された信号の強度に応じて、各可変層の前記第１の状態と前記第２の状態との切り替えを制御する切り替え制御部を更に有する、請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記切り替え制御部は、前記Ｘ線検出器によって検出された信号の強度が、前記信号の強度に対して設定された複数の閾値のいずれかを超えた場合に、前記複数の閾値それぞれにいずれかの可変層が対応付けられた対応情報を参照して、前記信号の強度が超えた閾値のうち値が最も高い閾値に対応付けられた可変層を特定し、特定した前記可変層を前記第２の状態に切り替えることを特徴とする請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
前記Ｘ線検出器は、撮像条件として設定された設定値が、前記撮像条件に対して設定された複数の閾値のいずれかを超えた場合に、前記複数の閾値それぞれにいずれかの可変層が対応付けられた対応情報を参照して、前記設定値が超えた閾値のうち値が最も高い閾値に対応付けられた可変層を特定し、特定した前記可変層を前記第２の状態に切り替える切り替え制御部を更に有する、請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１３】
スキャノグラムに基づいて入射Ｘ線の強度を分類し、分類された前記入射Ｘ線の強度それぞれにいずれかの可変層が対応付けられた対応情報を参照して可変層を特定し、特定した前記可変層を前記第２の状態に切り替える切り替え制御部を更に有する、請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１４】
撮像条件に基づいて決定される出射Ｘ線のエネルギー帯域の上限が、前記上限に対して設定された複数の閾値のいずれかを超えた場合に、前記複数の閾値それぞれにいずれかの可変層が対応付けられた対応情報を参照して、前記上限が超えた閾値のうち値が最も高い閾値に対応付けられた可変層を特定し、特定した前記可変層を前記第２の状態に切り替える切り替え制御部を更に有する、請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１５】
前記Ｘ線検出器によって検出された信号のうちエネルギー帯域が所定のエネルギー値以上である信号のカウント数が、前記信号のカウント数に対して設定された複数の閾値のいずれかを超えた場合に、前記複数の閾値それぞれにいずれかの可変層が対応付けられた対応情報を参照して、前記信号のカウント数が超えた閾値のうち値が最も高い閾値に対応付けられた可変層を特定し、特定した前記可変層を前記第２の状態に切り替える切り替え制御部を更に有する、請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１６】
収集するＸ線のエネルギー帯域の設定を受付ける受付部と、
前記受付部により設定を受付けたエネルギー帯域に応じて、各可変層の前記第１の状態と前記第２の状態との切り替えを制御する切り替え制御部と、
を更に有する、請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１７】
前記切り替え制御部は、所定の方向において隣接する検出素子間において異なるエネルギー帯域の入射Ｘ線を検出可能となるように、各検出素子における各可変層の前記第１の状態と前記第２の状態との切り替えをそれぞれ制御することを特徴とする請求項１６に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１８】
前記生成部は、前記シンチレータのＸ線入射方向に対して両端に配置される光センサそれぞれが出力した信号のうち、少なくともいずれか一方の信号に基づいてＣＴ画像を生成する、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１９】
前記シンチレータと前記光センサと前記可変層とを含んで構成される検出素子が、面上に２次元配置されたことを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項２０】
Ｘ線を放射するＸ線源から近い第１の領域と前記Ｘ線源から遠い第２の領域を有するシンチレータと、
前記シンチレータのＸ線入射方向に対して両端に配置され、前記シンチレータにより前記Ｘ線源が放射したＸ線が変換されたシンチレータ光を検出する光センサと、
前記シンチレータ内に設けられ、前記第１の領域と前記第２の領域との間で前記シンチレータ光を透過させる第１の状態と前記シンチレータ光を透過させない第２の状態とを切り替え可能な可変層と、
を備えたことを特徴とする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装置及びＸ線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フォトンカウンティング方式の検出器を用いたＸ線ＣＴ装置の開発が進められている。従来のＸ線ＣＴ装置で用いられている積分型の検出器と異なり、フォトンカウンティング方式の検出器は、被検体を透過したＸ線に由来する光を個々に計数する。したがって、フォトンカウンティング方式の検出器を用いたＸ線ＣＴ装置は、ＳＮ比（Signal  per  Noise）の高いＸ線ＣＴ画像を再構成することができる。またフォトンカウンティングでは１種類のＸ線出力を複数のエネルギー成分に分けて画像化できるため、Ｋ吸収端の違いを利用した物質の同定が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１１２６２３号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／０３７７８１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、入射したＸ線の数え落としの発生を低減させることができるＸ線ＣＴ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】
【０００５】
実施形態のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、生成部とを備える。Ｘ線源は、Ｘ線を放射する。Ｘ線検出器は、前記Ｘ線源から近い第１の領域と前記Ｘ線源から遠い第２の領域を有するシンチレータと、前記シンチレータにより前記Ｘ線源が放射したＸ線が変換されたシンチレータ光を検出する光センサと、前記シンチレータ内に設けられ、前記第１の領域と前記第２の領域との間で前記シンチレータ光を透過させる第１の状態と透過させない第２の状態とを切り替え可能な可変層とを有する。生成部は、前記Ｘ線検出器が出力した信号に基づいてＣＴ画像を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【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、従来技術に係る光センサにおけるパイルアップを説明するための図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、従来技術に係る光センサにおけるパイルアップを説明するための図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、従来技術に係る光センサにおけるパイルアップを説明するための図である。
【図３】図３は、従来技術に係るシンチレータにおけるパイルアップを説明するための図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１の実施形態に係る検出器の一例を説明するための図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第１の実施形態に係る検出器の一例を説明するための図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第１の実施形態に係る検出素子による処理動作を説明するための図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１の実施形態に係る検出素子による処理動作を説明するための図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第１の実施形態に係る検出素子による処理動作を説明するための図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る切り替え制御部による処理の手順を示すフローチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、第１の実施形態の変形例に係る検出素子による処理動作を説明するための図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、第１の実施形態の変形例に係る検出素子による処理動作を説明するための図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、第１の実施形態の変形例に係る検出素子による処理動作を説明するための図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第２の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第２の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、第２の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、第２の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。
【図９】図９は、第２の実施形態に係る切り替え制御部による処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０Ａ】図１０Ａは、第３の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、第３の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、第３の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、第３の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。
【図１０Ｅ】図１０Ｅは、第３の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。
【図１１】図１１は、第３の実施形態に係る切り替え制御部による処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２Ａ】図１２Ａは、第４の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、第４の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、第４の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、第４の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。
【図１３】図１３は、第４の実施形態に係る切り替え制御部による処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、第４の実施形態の変形例に係る切り替え制御部を説明するための図である。
【図１５】図１５は、第５の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。
【図１６】図１６は、第５の実施形態の変形例に係る検出素子の別例を説明するための図である。
【図１７】図１７は、その他の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。
【図１８】図１８は、その他の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置及びＸ線検出器を説明する。
【０００８】
以下の実施形態で説明するＸ線ＣＴ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、ＳＮ比の高いＸ線ＣＴ画像データを再構成可能な装置である。
【０００９】
（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装置は、架台装置１０と、寝台装置２０と、コンソール装置３０とを有する。
【００１０】
架台装置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、高電圧発生部１１と、Ｘ線管１２と、検出器１３と、収集部１４と、回転フレーム１５と、架台駆動部１６とを有する。
【００１１】
回転フレーム１５は、Ｘ線管１２と検出器１３とを被検体Ｐを挟んで対向するように支持し、後述する架台駆動部１６によって被検体Ｐを中心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。
【００１２】
Ｘ線管１２は、後述する高電圧発生部１１により供給される高電圧により被検体ＰにＸ線ビーム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。Ｘ線管１２は、Ｘ線を放射するＸ線源である。
【００１３】
高電圧発生部１１は、Ｘ線管１２に高電圧を供給する装置であり、Ｘ線管１２は、高電圧発生部１１から供給される高電圧を用いてＸ線を発生する。すなわち、高電圧発生部１１は、Ｘ線管１２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。
【００１４】
架台駆動部１６は、回転フレーム１５を回転駆動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１２と検出器１３とを旋回させる。
【００１５】
検出器１３は、被検体Ｐを透過したＸ線に由来する光を計数するための複数の検出素子を有する。一例を挙げれば、第１の実施形態に係る検出器１３が有する検出素子は、シンチレータと光センサとにより構成される間接変換型の検出器である。なお、検出器１３の詳細については、図４Ａ及び図４Ｂを用いて後述する。また、検出器１３には、後述する切り替え制御部１３ｂが設けらえる。
【００１６】
図１に戻って、収集部１４は、検出器１３の出力信号を用いた計数処理の結果である計数結果を収集する。収集部１４は、Ｘ線管１２から照射されて被検体Ｐを透過したＸ線に由来する光子（Ｘ線光子）を計数し、当該計数した光子のエネルギーを弁別した結果を計数結果として収集する。そして、収集部１４は、計数結果を、コンソール装置３０に送信する。
【００１７】
具体的には、収集部１４は、検出素子が出力した各パルスを弁別して計数したＸ線光子の入射位置（検出位置）と、当該Ｘ線光子のエネルギー値とを計数結果として、Ｘ線管１２の位相（管球位相）ごとに収集する。収集部１４は、例えば、計数に用いたパルスを出力した検出素子の位置を、入射位置とする。また、収集部１４は、例えば、パルスのピーク値とシステム固有の応答関数とからエネルギー値を演算する。或いは、収集部１４は、例えば、パルスの強度を積分することで、エネルギー値を演算する。収集部１４は、演算したエネルギー値（Ｅ）を複数のエネルギー弁別域に振り分ける。
【００１８】
本実施形態に係る収集部１４は、演算したエネルギー値を、例えば、比較器（コンパレータ）を用いて、複数のエネルギー弁別域に振り分ける。複数のエネルギー弁別域は、収集部１４がエネルギーの値を、所定の粒度のエネルギー範囲に弁別して振り分けるために、閾値を用いて設定されるエネルギー分割セットとなる。
【００１９】
例えば、収集部１４が収集する計数結果は、『管球位相「α１」では、入射位置「Ｐ１１」の検出素子において、エネルギー弁別域「Ｅ１＜Ｅ≦Ｅ２」の光子の計数値が「Ｎ１」であり、エネルギー弁別域「Ｅ２＜Ｅ≦Ｅ３」の光子の計数値が「Ｎ２」である』といった情報となる。或いは、収集部１４が収集する計数結果は、『管球位相「α１」では、入射位置「Ｐ１１」の検出素子において、エネルギー弁別域「Ｅ１＜Ｅ≦Ｅ２」の光子の単位時間当たりの計数値が「ｎ１」であり、エネルギー弁別域「Ｅ２＜Ｅ≦Ｅ３」の光子の単位時間当たりの計数値が「ｎ２」である』といった情報となる。
【００２０】
寝台装置２０は、被検体Ｐを載せる装置であり、天板２２と、寝台駆動装置２１とを有する。天板２２は、被検体Ｐが載置される板であり、寝台駆動装置２１は、天板２２をＺ軸方向へ移動して、被検体Ｐを回転フレーム１５内に移動させる。
【００２１】
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。
【００２２】
コンソール装置３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置の操作を受け付けるとともに、架台装置１０によって収集された計数情報を用いてＸ線ＣＴ画像データを再構成する装置である。コンソール装置３０は、図１に示すように、入力装置３１と、表示装置３２と、スキャン制御部３３と、前処理部３４と、投影データ記憶部３５と、画像再構成部３６と、画像記憶部３７と、システム制御部３８とを有する。
【００２３】
入力装置３１は、Ｘ線ＣＴ装置の操作者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を有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、システム制御部３８に転送する。例えば、入力装置３１は、操作者からＸ線ＣＴ画像データを再構成する際の再構成条件や、Ｘ線ＣＴ画像データに対する画像処理条件等を受け付ける。
【００２４】
表示装置３２は、操作者によって参照されるモニタであり、システム制御部３８による制御のもと、Ｘ線ＣＴ画像データを操作者に表示したり、入力装置３１を介して操作者から各種指示や各種設定等を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示したりする。
【００２５】
スキャン制御部３３は、後述するシステム制御部３８の制御のもと、高電圧発生部１１、架台駆動部１６、収集部１４及び寝台駆動装置２１の動作を制御することで、架台装置１０における計数情報の収集処理を制御する。
【００２６】
前処理部３４は、収集部１４から送信された計数結果に対して、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正等の補正処理を行なうことで、エネルギー弁別域ごとの投影データを生成する。
【００２７】
投影データ記憶部３５は、前処理部３４により生成された投影データを記憶する。すなわち、投影データ記憶部３５は、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成するための投影データを記憶する。
【００２８】
画像再構成部３６は、検出器１３が出力した信号に基づいてＣＴ画像を生成する。画像再構成部３６は、投影データ記憶部３５が記憶する投影データを、例えば、逆投影処理することで、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成する。逆投影処理としては、例えば、ＦＢＰ（Filtered  Back  Projection）法による逆投影処理が挙げられる。なお、画像再構成部３６は、例えば、逐次近似法により、再構成処理を行なっても良い。また、画像再構成部３６は、Ｘ線ＣＴ画像データに対して各種画像処理を行なうことで、画像データを生成する。画像再構成部３６は、再構成したＸ線ＣＴ画像データや、各種画像処理により生成した画像データを画像記憶部３７に格納する。
【００２９】
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、画像再構成部３６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、画像再構成部３６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。
【００３０】
また、画像再構成部３６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ことができる。また、画像再構成部３６は、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。画像再構成部３６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。
【００３１】
システム制御部３８は、架台装置１０、寝台装置２０及びコンソール装置３０の動作を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置の全体制御を行う。具体的には、システム制御部３８は、スキャン制御部３３を制御することで、架台装置１０で行なわれるＣＴスキャンを制御する。また、システム制御部３８は、前処理部３４や、画像再構成部３６を制御することで、コンソール装置３０における画像再構成処理や画像生成処理を制御する。また、システム制御部３８は、画像記憶部３７が記憶する各種画像データを、表示装置３２に表示するように制御する。
【００３２】
以上、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の全体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装置は、フォトンカウンティング方式の検出器を用いてＸ線ＣＴ画像データを再構成する。
【００３３】
フォトンカウンティングＣＴでは、光子の数を計数することで、Ｘ線の量を測定する。単位時間当たりの光子数が多いほど、強いＸ線となる。また、個々の光子は、異なるエネルギーを有するが、フォトンカウンティングＣＴでは、光子のエネルギー計測を行なうことで、Ｘ線のエネルギー成分の情報を得ることができる。すなわち、フォトンカウンティングＣＴでは、１種類の管電圧でＸ線を照射することで収集されたデータを複数のエネルギー成分に分けて画像化することができる。例えば、フォトンカウンティングＣＴでは、Ｋ吸収端の違いを利用した物質の同定が可能となる画像データを得ることができる。
【００３４】
しかし、フォトンカウンティングＣＴでは、入射放射線量が多い場合、個々の光子を計数したデータが積み重なる「パイルアップ：pile  up」が生じる。パイルアップが起きると、個々の光子を分離できなくなるため、計数特性が線形でなくなる「計数の数え落とし」が生じる。
【００３５】
図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、従来技術に係る光センサにおけるパイルアップを説明するための図である。フォトンカウンティング方式の検出器で用いられる光センサは、シンチレータ光が入射すると、１パルスの電気信号を出力する。入射Ｘ線が微弱な場合は、図２Ａに示すように、シンチレータの入射間隔がまばらとなるため、センサから出力された各パルスを弁別できる。
【００３６】
しかし、入射Ｘ線が強くなることで、シンチレータの入射間隔が短くなると、図２Ｂに示すように、光センサから出力されたパルスは積み重なり、個々のパルスを弁別できない状態となる。具体的には、積み重なった複数のパルスが、見かけ上１つのパルスとして弁別される（図２Ｂに示す点線の波形を参照）。その結果、計数の数え落とし（パイルアップ）が生じ、実際に光センサに入射したシンチレータ光の数とセンサが出力したパルスの計数値（パルス個数）との線形性が失われる。すなわち、パルス個数は、図２Ｃに示すように、Ｘ線強度が高くなるにつれて、シンチレータ光の数より少なく計数される。
【００３７】
また、フォトンカウンティングのセンサにシンチレータを使用する場合、入射Ｘ線量が増えると、シンチレータにおいてＸ線一つ一つを分離することができなくなるシンチレータでのパイルアップが起きる。このような場合にも、計数特性が線形でなくなるという問題がある。図３は、従来技術に係るシンチレータにおけるパイルアップを説明するための図である。図３に示すように、従来技術に係るシンチレータには、Ｘ線入射方向側と対向する側の端部に光センサとしてのＳｉＰＭ（Silicon  photomultiplier）が配置される。シンチレータがＸ線をシンチレータ光に変換するまでには所定時間必要である。このため、従来技術に係るシンチレータは、入射Ｘ線量が増え、Ｘ線をシンチレータ光に変換するまでに要するこの所定時間内に新たなＸ線が入射すると、この新たに入射したＸ線をシンチレータ光に変換することができない場合がある。かかる場合、検出器１３では、入射Ｘ線をカウントできなくなる。
【００３８】
そこで、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、計数の数え落としの発生を低減させるため、以下のように検出器１３が構成される。図４Ａ及び図４Ｂは、第１の実施形態に係る検出器１３の一例を説明するための図である。
【００３９】
図４Ａでは、架台装置１０を正面から見た場合を示す。図４Ａに示すように、回転フレーム１５は、Ｘ線管１２と検出器１３とを支持する。図４Ｂでは、図４Ａに示す検出器１３を拡大して示す。図４Ｂでは、検出器１３をＹ軸側から見た場合を示す。図４Ｂに示すように、検出器１３は、検出素子群１３ａと、切り替え制御部１３ｂとを有する。
【００４０】
検出素子群１３ａには、図４Ｂに示すように、検出素子が、面上に２次元配置されている。例えば、チャンネル方向（図４Ｂ中のＸ軸方向）に配列された検出素子列が被検体Ｐの体軸方向（図４Ｂに示すＺ軸方向）に沿って複数列配列されている。
【００４１】
続いて、検出素子群１３ａに配置された各検出素子について説明する。検出素子は、Ｘ線源から近い第１の領域とＸ線源から遠い第２の領域を有するシンチレータと、シンチレータによりＸ線源が放射したＸ線が変換されたシンチレータ光を検出する光センサとを有する。また、検出素子は、シンチレータ内に設けられ、第１の領域と第２の領域との間でシンチレータ光を透過させる第１の状態と透過させない第２の状態とを切り替え可能な可変層とを有する。より具体的には、図４Ｂに示すように、検出素子１００は、シンチレータ１０１及び１０２と、光センサ１０４及び１０５と、可変層１０３とを含んで構成される。
【００４２】
シンチレータ１０１は、Ｘ線源から近い第１の領域に対応し、シンチレータ１０２は、Ｘ線源から遠い第２の領域に対応する。シンチレータ１０１及び１０２は、Ｘ線源から放射される入射Ｘ線をシンチレータ光に変換する。ここで、シンチレータ１０１及び１０２における入射Ｘ線の到達位置は、入射Ｘ線のエネルギーの大きさに応じて、確率的に決定される。例えば、エネルギーが小さい入射Ｘ線は、シンチレータ１０１側に到達する確率が高く、エネルギーが大きい入射Ｘ線は、シンチレータ１０２側に到達する確率が高い。
【００４３】
光センサ１０４及び１０５は、ＳｉＰＭであり、シンチレータ１０１及び１０２によって変換されたシンチレータ光を検出する。ここで、光センサ１０４及び１０５は、シンチレータ１０１及び１０２のＸ線入射方向に対して両端に配置される。より具体的には、光センサ１０４は、図４Ｂに示すように、シンチレータ１０１のＸ線入射方向側の端部に配置され、光センサ１０５は、シンチレータ１０２のＸ線入射方向側と対向する側の端部に配置される。
【００４４】
可変層１０３は、シンチレータ１０１及び１０２内に設けられ、シンチレータ光を透過させる第１の状態とシンチレータ光を透過させない第２の状態とを切り替え可能である。言い換えると、可変層１０３は、第１の領域と第２の領域との間でシンチレータ光を透過させる第１の状態と透過させない第２の状態とを切り替え可能である。なお、入射Ｘ線は、可変層１０３の状態が第１の状態及び第２の状態に関わらず、可変層１０３を通過する。また、可変層１０３は、両端に配置された光センサ１０４と光センサ１０５との間に配置される。図４Ｂに示す例では、可変層１０３は、検出素子１００の略中央に配置される。可変層１０３は、例えば、液晶膜や光偏向膜及びＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  Systems）シャッターであり、電気的または機械的に瞬時に、シンチレータ光を透過させる第１の状態とシンチレータ光を透過させない第２の状態とを切り替えることができる。なお、可変層１０３の第１の状態と第２の状態とは、検出素子群１３ａに配置された個々の検出素子１００ごとに任意に制御可能である。また、以下では説明の便宜上、Ｘ線ＣＴ装置による撮像開始時において、可変層１０３は、シンチレータ光を透過させる第１の状態であることを前提として説明する。
【００４５】
切り替え制御部１３ｂは、可変層１０３の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御する。この切り替え制御部１３ｂは、図４Ｂに示すように、入射Ｘ線の強度を測るセンサ１３ｃを有している。例えば、切り替え制御部１３ｂは、センサ１３ｃで測定した入射Ｘ線の強度に依存して、可変層１０３の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御する。より具体的には、切り替え制御部１３ｂは、センサ１３ｃで測定した入射Ｘ線の強度が所定の閾値よりも高い場合に、可変層１０３を第１の状態から第２の状態に切り替える。なお、以下では、入射Ｘ線の強度が所定の閾値よりも高い場合、パイルアップが起きたものとして説明する。
【００４６】
次に、図５Ａ〜５Ｃを用いて、第１の実施形態に係る検出素子１００による処理動作を説明する。図５Ａ〜図５Ｃは、第１の実施形態に係る検出素子１００による処理動作を説明するための図である。図５Ａでは、検出素子１００の構成例を示す。なお、図５Ａに示す検出素子１００の構成例は、図４Ｂに示した検出素子１００の構成例と同様である。すなわち、検出素子１００は、シンチレータ１０１及び１０２と、光センサ１０４及び１０５と、可変層１０３とを含んで構成される。
【００４７】
図５Ｂでは、入射Ｘ線が弱い場合を示す。かかる場合、パイルアップは起き難いので、可変層１０３は、シンチレータ光を透過させる第１の状態である。入射Ｘ線は、エネルギーの大きさに応じて確率的に到達した位置でシンチレータ光に変換される。そして、シンチレータ光は、可変層１０３がシンチレータ光を透過させる第１の状態である場合、シンチレータ１０６内を移動可能であり、光センサ１０４又は光センサ１０５で検出される。より具体的には、シンチレータ１０１で変換されたシンチレータ光は、光センサ１０４及び光センサ１０５のいずれかで検出され、同様にシンチレータ１０２で変換されたシンチレータ光は、光センサ１０４及び光センサ１０５のいずれかで検出される。
【００４８】
そして、光センサ１０４及び光センサ１０５で検出された出力信号は、加算されて利用される。すなわち、入射Ｘ線の１光子で起きるシンチレーション光を２つの光センサ１０４及び光センサ１０５で検出して検出効率を増加させる。これにより、光子の検出効率が上がるので、より少ないＸ線でデータ収集が可能となる。また、このようにＸ線量を低減できる結果、パイルアップを抑制することが可能となる。
【００４９】
図５Ｃは、入射Ｘ線が強い場合を示す。例えば、光センサ１０４は、入射Ｘ線が強く、可変層１０３がシンチレータ光を透過させる第１の状態である場合、シンチレータ１０１で変換されたシンチレータ光とシンチレータ１０２で変換されたシンチレータ光とを検出することになり得る。かかる場合、光センサ１０４では、パイルアップが発生する可能性が高くなる。或いは、シンチレータ１０１は、入射Ｘ線が強く、可変層１０３がシンチレータ光を透過させる第１の状態である場合、入射Ｘ線をシンチレータ光に変換しきれずにパイルアップが発生することになる可能性が高くなる。このようなことから、切り替え制御部１３ｂは、センサ１３ｃで測定した入射Ｘ線の強度が所定の閾値よりも高い場合に、可変層１０３を第１の状態から第２の状態に切り替える。すなわち、可変層１０３は、切り替え制御部１３ｂによって、シンチレータ光を透過させる第１の状態からシンチレータ光を透過させない第２の状態に切り替えられる。
【００５０】
これにより、シンチレータ１０１で変換されたシンチレータ光は、可変層１０３を通過できないので、光センサ１０４で検出されることになる。また、シンチレータ１０２で変換されたシンチレータ光は、可変層１０３を通過できないので、光センサ１０５で検出されることになる。この結果、仮に光センサ１０４でパイルアップが発生しても、光センサ１０５ではパイルアップが発生せずに、シンチレータ光を検出可能に維持できる。また、例えば、図５Ｃに示すように、仮にシンチレータ１０１がパイルアップ状態となっても、シンチレータ１０２は、パイルアップせずに入射Ｘ線をシンチレータ光に変換可能な状態に維持される。
【００５１】
図６は、第１の実施形態に係る切り替え制御部１３ｂによる処理の手順を示すフローチャートである。図６に示すように、切り替え制御部１３ｂは、センサ１３ｃで測定した入射Ｘ線の強度に基づいて、パイルアップしたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、切り替え制御部１３ｂは、パイルアップしたと判定しなかった場合（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、繰り返しパイルアップしたか否かを判定する。
【００５２】
一方、切り替え制御部１３ｂは、パイルアップしたと判定した場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、可変層１０３の状態は不透過であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ここで、切り替え制御部１３ｂは、可変層１０３の状態は不透過であると判定した場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、処理を終了する。一方、切り替え制御部１３ｂは、可変層１０３の状態は不透過であると判定しなかった場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、可変層１０３を不透過に切り替え（ステップＳ１０３）、処理を終了する。なお、切り替え制御部１３ｂは、パイルアップが起きた後、パイルアップが解消したと判定する場合には、可変層１０３を第２の状態から第１の状態に切り替えてもよい。
【００５３】
上述したように、第１の実施形態によれば、切り替え制御部１３ｂは、センサ１３ｃで測定した入射Ｘ線の強度に依存して、可変層１０３の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御する。例えば、入射Ｘ線が強い場合、可変層１０３は、切り替え制御部１３ｂによって、シンチレータ光を透過させる第１の状態からシンチレータ光を透過させない第２の状態に切り替えられる。これにより、例えば、シンチレータ１０１で変換されたシンチレータ光は、光センサ１０４で検出されることになり、シンチレータ１０２で変換されたシンチレータ光は、光センサ１０５で検出されることになる。この結果、光センサ１０４では、パイルアップが発生しても、光センサ１０５では、パイルアップが発生せずに、シンチレータ光を検出可能に維持できる。また、シンチレータ１０１がパイルアップ状態となっても、シンチレータ１０２は、パイルアップせずに入射Ｘ線をシンチレータ光に変換可能な状態に維持される。すなわち、第１の実施形態によれば、入射したＸ線の数え落としの発生を低減させることができる。
【００５４】
（第１の実施形態の変形例）
なお、上述した第１の実施形態では、可変層１０３が検出素子１００の略中央に配置される場合について説明した。しかしながら、可変層が配置される位置は、検出素子の略中央に限定されるものではなく、任意に変更可能である。例えば、エネルギー帯域の低いＸ線がパイルアップし易いことや、エネルギー帯域が低いＸ線は、Ｘ線ＣＴ画像に寄与しない場合があることから、可変層は、エネルギー帯域が低いＸ線を除去可能な位置に配置されてもよい。図７Ａ〜図７Ｃは、第１の実施形態の変形例に係る検出素子２００による処理動作を説明するための図である。
【００５５】
例えば、図７Ａに示すように、第１の実施形態の変形例に係る検出素子２００は、シンチレータ２０１及び２０２と、光センサ２０４及び２０５と、可変層２０３とを含んで構成される。なお、シンチレータ２０１及び２０２は、Ｘ線源から放射される入射Ｘ線をシンチレータ光に変換する。光センサ２０４及び２０５は、ＳｉＰＭであり、シンチレータ２０１及び２０２によって変換されたシンチレータ光を検出する。
【００５６】
可変層２０３は、シンチレータ２０１及び２０２内に設けられ、シンチレータ光を透過させる第１の状態とシンチレータ光を透過させない第２の状態とを切り替え可能である。この可変層２０３は、検出素子２００において、略中央から光センサ２０４側に配置されている。ここで、入射Ｘ線は、エネルギーの大きさに応じて、シンチレータの深さ方向における到達位置が長くなる確率が大きくなる。このため、可変層２０３が配置されるこの位置は、Ｘ線ＣＴ画像に寄与しないエネルギー帯域の低いＸ線が到達する可能性の高い位置に相当する。このため、この可変層２０３は、シンチレータ光を透過させない第２の状態に切り替えられた場合、Ｘ線ＣＴ画像に寄与しないエネルギー帯域の低いＸ線と、Ｘ線ＣＴ画像の再構成に利用されるエネルギー帯域のＸ線とを分けることが可能である。なお、可変層２０３の第１の状態と第２の状態とは、個々の検出素子ごとに任意に制御可能である。また、以下では説明の便宜上、Ｘ線ＣＴ装置による撮像開始時において、可変層２０３は、シンチレータ光を透過させる第１の状態であることを前提として説明する。
【００５７】
図７Ｂでは、入射Ｘ線が弱い場合を示す。かかる場合、パイルアップは起き難いので、可変層２０３は、シンチレータ光を透過させる第１の状態である。入射Ｘ線は、エネルギーの大きさに応じて確率的に到達した位置でシンチレータ光に変換される。そして、シンチレータ光は、可変層２０３がシンチレータ光を透過させる第１の状態である場合、シンチレータ２０６内を移動可能であり、光センサ２０４又は光センサ２０５で検出される。より具体的には、シンチレータ２０１で変換されたシンチレータ光は、光センサ２０４及び光センサ２０５のいずれかで検出され、同様にシンチレータ２０２で変換されたシンチレータ光は、光センサ２０４及び光センサ２０５のいずれかで検出される。
【００５８】
そして、光センサ２０４及び光センサ２０５で検出された出力信号は、加算されて利用される。すなわち、入射Ｘ線の１光子で起きるシンチレーション光を２つの光センサ２０４及び光センサ２０５で検出して検出効率を増加させる。これにより、光子の検出効率が上がるので、より少ないＸ線でデータ収集が可能となる。また、このようにＸ線量を低減できる結果、パイルアップを抑制することが可能となる。
【００５９】
図７Ｃでは、入射Ｘ線が強い場合を示す。例えば、光センサ２０４は、入射Ｘ線が強く、可変層２０３がシンチレータ光を透過させる第１の状態である場合、シンチレータ２０１で変換されたシンチレータ光とシンチレータ２０２で変換されたシンチレータ光とを検出することになり得る。かかる場合、光センサ２０４では、パイルアップが発生する可能性が高くなる。或いは、シンチレータ２０１は、入射Ｘ線が強く、可変層２０３がシンチレータ光を透過させる第１の状態である場合、入射Ｘ線をシンチレータ光に変換しきれずにパイルアップが発生する可能性が高くなる。このようなことから、切り替え制御部１３ｂは、センサ１３ｃで測定した入射Ｘ線の強度が所定の閾値よりも高い場合に、可変層２０３を第１の状態から第２の状態に切り替える。すなわち、可変層２０３は、切り替え制御部１３ｂによって、シンチレータ光を透過させる第１の状態からシンチレータ光を透過させない第２の状態に切り替えられる。
【００６０】
これにより、シンチレータ２０１で変換されたシンチレータ光は、可変層２０３を通過できないので、光センサ２０４で検出されることになる。また、シンチレータ２０２で変換されたシンチレータ光は、可変層２０３を通過できないので、光センサ２０５で検出されることになる。この結果、光センサ２０４では、パイルアップが発生しても、光センサ２０５では、パイルアップが発生せずに、シンチレータ光を検出可能に維持できる。また、例えば、図７Ｃに示すように、仮にシンチレータ２０１がパイルアップ状態となっても、シンチレータ２０２は、パイルアップせずに入射Ｘ線をシンチレータ光に変換可能な状態に維持される。
【００６１】
なお、切り替え制御部１３ｂは、入射Ｘ線の強度を測るセンサ１３ｃを有するものとして説明したが、センサ１３ｃを有さなくてもよい。かかる場合、切り替え制御部１３ｂは、例えば収集部１４による計数結果を取得し、取得した計数結果に基づいて入射Ｘ線の強度を判定し、可変層１０３（２０３）の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御する。例えば、切り替え制御部１３ｂは、計数結果が所定の閾値以上である場合に、可変層を第２の状態に切り替える。このように、切り替え制御部１３ｂは、撮像中に検出器１３のセンサ１３ｃや検出素子１００（２００）によって検出された信号の強度が所定の閾値以上の場合に、可変層１０３（２０３）の第２の状態に切り替える。
【００６２】
また、切り替え制御部１３ｂは、撮像中に入射Ｘ線強度を測定することで、可変層１０３の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御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。切り替え制御部１３ｂは、事前に設定された撮像条件に基づいて可変層１０３の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御するようにしてもよい。例えば、切り替え制御部は、撮像条件として設定された設定値が所定の閾値以上の場合に、可変層１０３を第２の状態に切り替える。具体的には、切り替え制御部１３ｂは、管電圧や管電流などのＸ線照射パラメータが所定の閾値以上である場合に、可変層１０３を第２の状態に切り替える。
【００６３】
また、切り替え制御部１３ｂは、入射Ｘ線の強度に依存して、可変層１０３の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御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、切り替え制御部１３ｂは、入射Ｘ線のエネルギー帯域に応じて、可変層１０３の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御するようにしてもよい。例えば、切り替え制御部１３ｂは、撮像条件に基づいて決定される出射Ｘ線のエネルギー帯域の上限が所定の閾値以上の場合に、可変層１０３の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御する。より具体的には、管電圧によって決まる出射Ｘ線のエネルギー帯域の上限が閾値以上の場合には、エネルギー帯域の高い入射Ｘ線量が多い可能性があるので、可変層１０３を第２の状態に切り替える。
【００６４】
また、切り替え制御部１３ｂは、検出器１３によって検出された信号のうちエネルギー帯域が所定のエネルギー値以上である信号のカウント数が所定の閾値以上の場合に、可変層１０３を第２の状態に切り替えるようにしてもよい。更に、検出されるＸ線光子のエネルギーの上限は照射Ｘ線のエネルギーの上限となるが、短い時間内に複数のＸ線光子が同時入射した場合、出力パルスが重なり合って本来よりも高いエネルギーを持つ１つのＸ線光子が入射したと誤検出してしまう。言い換えると、照射Ｘ線のエネルギーの上限を超えるようなＸ線光子が検出された場合は、パイルアップによる誤検出と見なせる。このようなことから、検出器１３によって検出された信号を解析して可変層１０３を第２の状態に切り替える場合には、予め設定した管電圧によって決定される照射Ｘ線のスペクトルの上限よりも高いエネルギーを持つＸ線が検出された場合には、パイルアップが発生していると判定して、可変層１０３を第２の状態に切り替えるようにしてもよい。
【００６５】
なお、Ｘ線ＣＴ装置は、入射Ｘ線が弱い場合に可変層の状態を第２の状態に切り替えることで、可変層で隔てられたシンチレータそれぞれで変換された異なるエネルギー帯域のシンチレータ光を収集することが可能となる。これにより、エネルギー弁別にＸ線ＣＴ画像を生成することが可能となる。
【００６６】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、シンチレータ内において、可変層が１つ配置される場合について説明した。ところで、シンチレータ内において、可変層は複数配置されてもよいものである。そこで、第２の実施形態では、可変層がシンチレータ内に複数設けられる場合について説明する。
【００６７】
第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成は、検出器１３が有する検出素子の構成が異なる点と切り替え制御部１３ｂの一部の機能が異なる点とを除いて、図１に示すＸ線ＣＴ装置の構成と同様である。このため、以下では、第２の実施形態に係る検出素子３００の構成と、第２の実施形態に係る切り替え制御部１３ｂの機能についてのみ説明する。図８Ａ〜８Ｄは、第２の実施形態に係る検出素子３００を説明するための図である。
【００６８】
第２の実施形態に係る検出素子３００は、シンチレータ内において第１の領域及び第２の領域の少なくともいずれか一方の領域内に可変層を更に有する。例えば、図８Ａに示すように、第２の実施形態に係る検出素子３００は、シンチレータ３０１、３０２、３０３及び３０４と、光センサ３０８及び３０９と、可変層３０５、３０６及び３０７とを含んで構成される。シンチレータ３０１、３０２、３０３及び３０４は、Ｘ線源から放射される入射Ｘ線をシンチレータ光に変換する。ここで、例えば、シンチレータ３０１及び３０２をＸ線源から近い第１の領域とし、シンチレータ３０３及び３０４をＸ線源から遠い第２の領域として説明する。なお、シンチレータ３０１をＸ線源から近い第１の領域とし、シンチレータ３０２、３０３及び３０４をＸ線源から遠い第２の領域としてよいし、シンチレータ３０１、３０２及び３０３をＸ線源から近い第１の領域とし、シンチレータ３０４をＸ線源から遠い第２の領域としてもよい。光センサ３０８及び３０９は、ＳｉＰＭであり、シンチレータ３０１、３０２及び３０３によって変換されたシンチレータ光を検出する。
【００６９】
可変層３０５、３０６及び３０７は、シンチレータ３０１、３０２、３０３及び３０４内に設けられ、シンチレータ光を透過させる第１の状態とシンチレータ光を透過させない第２の状態とを切り替え可能である。言い換えると、可変層３０６は、第１の領域（シンチレータ３０１及び３０２）と第２の領域（シンチレータ３０３及び３０４）との間でシンチレータ光を透過させる第１の状態と透過させない第２の状態とを切り替え可能な可変層である。また、可変層３０５は、シンチレータ内において第１の領域内（シンチレータ３０１と３０２との間）に更に設けられる可変層である。そして、可変層３０７は、シンチレータ内において第２の領域内（シンチレータ３０３と３０４との間）に更に設けられる可変層である。この可変層３０５、３０６及び３０７は、検出素子３００において、略中央から光センサ３０８側の複数の位置にそれぞれ配置される。これらの位置は、Ｘ線ＣＴ画像に寄与しないエネルギー帯域の低いＸ線が到達する確率の高い位置である。より具体的には、可変層３０５が配置される位置まで到達するＸ線のエネルギーは、可変層３０６が配置される位置まで到達するＸ線のエネルギーよりも小さく、可変層３０６が配置される位置まで到達するＸ線のエネルギーは、可変層３０７が配置される位置まで到達するＸ線のエネルギーよりも小さい。このように、可変層３０５、３０６及び３０７を配置することにより、Ｘ線ＣＴ画像に寄与しないエネルギー帯域の低いＸ線と、Ｘ線ＣＴ画像の再構成に利用されるエネルギー帯域のＸ線とを多段階に分けることが可能である。なお、可変層３０５、３０６及び３０７の第１の状態と第２の状態とは、個々の検出素子ごとに任意に制御可能である。また、以下では説明の便宜上、Ｘ線ＣＴ装置による撮像開始時において、可変層３０５、３０６及び３０７は、シンチレータ光を透過させる第１の状態であることを前提として説明する。
【００７０】
第２の実施形態に係る切り替え制御部１３ｂは、入射Ｘ線の強度に依存して、各可変層３０５〜３０７を第２の状態に切り替える。ここで、第２の実施形態に係る切り替え制御部１３ｂは、例えば、収集部１４から光センサ３０９による計数結果を取得して入射Ｘ線の強度を判定し、判定した入射Ｘ線の強度に基づいて各可変層３０５〜３０７の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御する。
【００７１】
例えば、切り替え制御部１３ｂは、入射Ｘ線が弱い場合、可変層３０５、３０６及び３０７のいずれについても、シンチレータ光を透過させる第１の状態とする。かかる場合、シンチレータ３０１、３０２、３０３及び３０４で変換されたシンチレータ光は、光センサ３０８及び光センサ３０９のいずれかで検出される。
【００７２】
そして、切り替え制御部１３ｂは、可変層３０５、３０６及び３０７のいずれについてもシンチレータ光を透過させる第１の状態である場合に、入射Ｘ線の強度が所定の閾値以上であると判定すると、図８Ｂに示すように、可変層３０５を第２の状態に切り替える。すなわち、切り替え制御部１３ｂは、入射Ｘ線の強度が所定の閾値以上であり、いずれの可変層の状態も不透過ではないと判定した場合、エネルギー帯域が最小である可変層３０５を選択し、選択した可変層３０５を不透過に切り替える。
【００７３】
これにより、シンチレータ３０１で変換されたシンチレータ光は、可変層３０５を通過できないので、光センサ３０８で検出されることになる。また、シンチレータ３０２、３０３及び３０４をシンチレータ３１０と称した場合、このシンチレータ３１０で変換されたシンチレータ光は、可変層３０５を通過できないので、光センサ３０９で検出されることになる。この結果、光センサ３０９では、パイルアップが発生せずに、シンチレータ光を検出可能に維持できる。また、例えば、図８Ｂに示すように、仮にシンチレータ３０１がパイルアップ状態となっても、シンチレータ３１０は、パイルアップせずに入射Ｘ線をシンチレータ光に変換可能な状態に維持される。
【００７４】
続いて、切り替え制御部１３ｂは、可変層３０５を第１の状態に切り替えた後に、入射Ｘ線の強度が所定の閾値以上であると判定した場合、図８Ｃに示すように、可変層３０６を第２の状態に切り替える。すなわち、切り替え制御部１３ｂは、入射Ｘ線の強度が所定の閾値以上であり、いずれかの可変層の状態が不透過であると判定した場合、不透過である可変層３０５よりエネルギー帯域が１つ高い可変層３０６を選択し、選択した可変層３０６を不透過に切り替える。
【００７５】
シンチレータ３０１及び３０２をシンチレータ３１１と称し、シンチレータ３０３及び３０４をシンチレータ３１２と称した場合、シンチレータ３１１で変換されたシンチレータ光は、可変層３０６を通過できないので、光センサ３０８で検出されることになる。また、シンチレータ３１２で変換されたシンチレータ光は、可変層３０６を通過できないので、光センサ３０９で検出されることになる。この結果、光センサ３０９では、パイルアップが発生せずに、シンチレータ光を検出可能に維持できる。また、例えば、図８Ｃに示すように、仮にシンチレータ３１１がパイルアップ状態となっても、シンチレータ３１２は、パイルアップせずに入射Ｘ線をシンチレータ光に変換可能な状態に維持される。
【００７６】
そして、切り替え制御部１３ｂは、可変層３０６を第１の状態に切り替えた後に、入射Ｘ線の強度が所定の閾値以上であると判定した場合、図８Ｄに示すように、可変層３０７を第２の状態に切り替える。すなわち、切り替え制御部１３ｂは、入射Ｘ線の強度が所定の閾値以上であり、いずれかの可変層の状態が不透過であると判定した場合、不透過である可変層３０６よりエネルギー帯域が１つ高い可変層３０７を選択し、選択した可変層３０７を不透過に切り替える。
【００７７】
シンチレータ３０１、３０２及び３０３をシンチレータ３１３と称した場合、シンチレータ３１３で変換されたシンチレータ光は、可変層３０７を通過できないので、光センサ３０８で検出されることになる。また、シンチレータ３０４で変換されたシンチレータ光は、可変層３０７を通過できないので、光センサ３０９で検出されることになる。この結果、光センサ３０９では、パイルアップが発生せずに、シンチレータ光を検出可能に維持できる。また、例えば、図８Ｄに示すように、仮にシンチレータ３１３がパイルアップ状態となっても、シンチレータ３０４は、パイルアップせずに入射Ｘ線をシンチレータ光に変換可能な状態に維持される。
【００７８】
図９は、第２の実施形態に係る切り替え制御部１３ｂによる処理の手順を示すフローチャートである。図９に示すように、第２の実施形態に係る切り替え制御部１３ｂは、センサ１３ｃで測定した入射Ｘ線の強度に基づいて、パイルアップしたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。例えば、切り替え制御部１３ｂは、収集部１４から光センサ３０９による計数結果を取得して入射Ｘ線の強度が所定の閾値以上であるか否かを判定する。切り替え制御部１３ｂは、入射Ｘ線の強度が所定の閾値以上である場合に、パイルアップしたと判定する。ここで、切り替え制御部１３ｂは、パイルアップしたと判定しなかった場合（ステップＳ２０１、Ｎｏ）、繰り返しパイルアップしたか否かを判定する。
【００７９】
一方、切り替え制御部１３ｂは、パイルアップしたと判定した場合（ステップＳ２０１、Ｙｅｓ）、いずれかの可変層の状態が不透過であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ここで、切り替え制御部１３ｂは、いずれかの可変層の状態が不透過であると判定しなかった場合（ステップＳ２０２、Ｎｏ）、エネルギー帯域が最小である可変層を選択する（ステップＳ２０３）。そして、切り替え制御部１３ｂは、選択した可変層を不透過に切り替え（ステップＳ２０４）、ステップＳ２０１に移行する。
【００８０】
一方、切り替え制御部１３ｂは、いずれかの可変層の状態が不透過であると判定した場合（ステップＳ２０２、Ｙｅｓ）、エネルギー帯域が最大である可変層の状態が不透過であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。切り替え制御部１３ｂは、エネルギー帯域が最大である可変層の状態が不透過であると判定した場合（ステップＳ２０５、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０１に移行する。
【００８１】
一方、切り替え制御部１３ｂは、エネルギー帯域が最大である可変層の状態が不透過であると判定しなかった場合（ステップＳ２０５、Ｎｏ）、エネルギー帯域が１つ高い可変層を選択し（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０４に移行する。
【００８２】
上述したように、第２の実施形態によれば、入射Ｘ線の強度に応じて、Ｘ線ＣＴ画像に寄与しないエネルギー帯域の低い入射Ｘ線と、Ｘ線ＣＴ画像の再構成に利用されるエネルギー帯域の入射Ｘ線とを多段階に分ける。これにより、第２の実施形態によれば、Ｘ線の数え落としの発生を低減させることができる。
【００８３】
なお、切り替え制御部１３ｂは、収集部１４から光センサ３０９による計数結果を取得して入射Ｘ線の強度を判定し、判定した入射Ｘ線の強度に基づいて各可変層３０５〜３０７の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御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、切り替え制御部１３ｂは、入射Ｘ線の強度に対して複数の閾値を設定し、設定した各閾値と各可変層とを対応付けた対応情報を有するようにしてもよい。かかる場合、切り替え制御部１３ｂは、検出器１３によって検出された信号の強度が、信号の強度に対して設定された複数の閾値のいずれかを超えた場合に、対応情報を参照して、信号の強度が超えた閾値のうち値が最も高い閾値に対応付けられた可変層を特定する。そして、切り替え制御部１３ｂは、特定した可変層を第２の状態に切り替える。
【００８４】
また、切り替え制御部１３ｂは、Ｘ線照射中に入射Ｘ線強度を測定することで、各可変層３０５〜３０７の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御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、切り替え制御部１３ｂは、事前に設定された撮像条件に基づいて各可変層３０５〜３０７の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御するようにしてもよい。具体的には、切り替え制御部１３ｂは、管電圧や管電流などのＸ線照射パラメータに対して複数の閾値を設定し、設定した各閾値と各可変層とを対応付けた対応情報を有するようにする。そして、切り替え制御部１３ｂは、撮像条件として設定された管電圧や管電流などのＸ線照射パラメータの設定値が、撮像条件に対して設定された複数の閾値のいずれかを超えた場合に、対応情報を参照して、設定値が超えた閾値のうち値が最も高い閾値に対応付けられた可変層を特定する。そして、切り替え制御部１３ｂは、特定した可変層を第２の状態に切り替える。
【００８５】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、面検出器へ適用する場合について説明する。被検体の厚さや密度によって透過するＸ線量は異なる。このため入射Ｘ線は、被検体の薄い部分や密度の小さい領域では減衰されにくく、過度のＸ線が入射しやすいのでパイルアップしやすくなる。このようなことから、第３の実施形態では、パイルアップしやすい領域に対して、小さいエネルギー側に配置された可変層を不透過にし、一方、パイルアップしにくい領域に対して、小さいエネルギー側に配置された可変層を不透過にする場合について説明する。
【００８６】
第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成は、検出器１３が有する検出素子の構成が異なる点と切り替え制御部１３ｂの一部の機能が異なる点とを除いて、図１に示すＸ線ＣＴ装置の構成と同様である。このため、以下では、第３の実施形態に係る検出素子４００の構成と、第３の実施形態に係る切り替え制御部１３ｂの機能についてのみ説明する。図１０Ａ〜１０Ｅは、第３の実施形態に係る検出素子４００を説明するための図である。
【００８７】
例えば、図１０Ａに示すように、第３の実施形態に係る検出素子４００は、シンチレータ４０１、４０２、４０３及び４０４と、光センサ４０８及び４０９と、可変層４０５、４０６及び４０７とを含んで構成される。シンチレータ４０１、４０２、４０３及び４０４は、Ｘ線源から放射される入射Ｘ線をシンチレータ光に変換する。ここで、例えば、シンチレータ４０１及び４０２をＸ線源から近い第１の領域とし、シンチレータ４０３及び４０４をＸ線源から遠い第２の領域として説明する。なお、シンチレータ４０１をＸ線源から近い第１の領域とし、シンチレータ４０２、４０３及び４０４をＸ線源から遠い第２の領域としてよいし、シンチレータ４０１、４０２及び４０３をＸ線源から近い第１の領域とし、シンチレータ４０４をＸ線源から遠い第２の領域としてもよい。光センサ４０８及び４０９は、ＳｉＰＭであり、シンチレータ４０１、４０２及び４０３によって変換されたシンチレータ光を検出する。
【００８８】
可変層４０５、４０６及び４０７は、シンチレータ４０１、４０２、４０３及び４０４内に設けられ、シンチレータ光を透過させる第１の状態とシンチレータ光を透過させない第２の状態とを切り替え可能である。言い換えると、可変層４０６は、第１の領域（シンチレータ４０１及び４０２）と第２の領域（シンチレータ４０３及び４０４）との間でシンチレータ光を透過させる第１の状態と透過させない第２の状態とを切り替え可能な可変層である。また、可変層４０５は、シンチレータ内において第１の領域内（シンチレータ４０１と４０２との間）に更に設けられる可変層である。そして、可変層４０７は、シンチレータ内において第２の領域内（シンチレータ４０３と４０４との間）に更に設けられる可変層である。この可変層４０５、４０６及び４０７は、検出素子４００において、略中央から光センサ４０８側の複数の位置にそれぞれ配置される。これらの位置は、Ｘ線ＣＴ画像に寄与しないエネルギー帯域の低いＸ線が到達する確率の高い位置である。より具体的には、可変層４０５が配置される位置まで到達するＸ線のエネルギーは、可変層４０６が配置される位置まで到達するＸ線のエネルギーよりも小さく、可変層４０６が配置される位置まで到達するＸ線のエネルギーは、可変層４０７が配置される位置まで到達するＸ線のエネルギーよりも小さい。このように、可変層４０５、４０６及び４０７を配置することにより、Ｘ線ＣＴ画像に寄与しないエネルギー帯域の低いＸ線と、Ｘ線ＣＴ画像の再構成に利用されるエネルギー帯域のＸ線とを多段階に分けることが可能である。なお、可変層４０５、４０６及び４０７の第１の状態と第２の状態とは、個々の検出素子ごとに任意に制御可能である。また、以下では説明の便宜上、Ｘ線ＣＴ装置による撮像開始時において、可変層４０５、４０６及び４０７は、シンチレータ光を透過させる第１の状態であることを前提として説明する。
【００８９】
第３の実施形態に係る切り替え制御部１３ｂは、入射Ｘ線の強度に応じて、各可変層４０５〜４０７の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御する。ここで、第３の実施形態に係る切り替え制御部１３ｂは、例えば、検出素子と対応するスキャノグラム上の画素において被検体の厚さや密度を判定し、検出素子における入射Ｘ線の強度を推定する。言い換えると、切り替え制御部１３ｂは、スキャノグラムに基づいて入射Ｘ線の強度を分類し、分類された入射Ｘ線の強度それぞれにいずれかの可変層が対応付けられた対応情報を参照して可変層を特定する。そして、切り替え制御部１３ｂは、特定した可変層を第２の状態に切り替える。
【００９０】
図１０Ｂでは、管球位相α１におけるスキャノグラムを示す。図１０Ｂに示す例では、スキャノグラムにおける画素を領域（１）〜領域（３）の３つに分けている。ここで、領域（１）は、被検体の厚さが厚い領域や密度が高い領域を示す。この領域（１）では、検出素子に入射するＸ線の強度は弱い。また、領域（２）は、被検体の厚さや密度が中間である領域を示す。この領域（２）では、検出素子に入射するＸ線の強度は中程度である。そして、領域（３）は、被検体の厚さが薄い領域や密度が低い領域を示す。この領域（３）では、検出素子に入射するＸ線の強度は強い。このように、切り替え制御部１３ｂは、検出素子と対応するスキャノグラム上の画素において被検体の厚さや密度を判定し、検出素子における入射Ｘ線の強度を推定する。
【００９１】
そして、切り替え制御部１３ｂは、推定した入射Ｘ線の強度に基づいて各可変層４０５〜４０７の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御する。図１０Ｃでは、領域（１）における可変層の切り替えを示す。切り替え制御部１３ｂは、領域（１）における入射Ｘ線が弱いと推定し、可変層４０５、４０６及び４０７のいずれについても、シンチレータ光を透過させる第１の状態とする。かかる場合、シンチレータ４０１、４０２、４０３及び４０４をシンチレータ４１０と称した場合、シンチレータ４１０で変換されたシンチレータ光は、光センサ４０８及び光センサ４０９のいずれかで検出される。
【００９２】
図１０Ｄでは、領域（２）における可変層の切り替えを示す。切り替え制御部１３ｂは、領域（２）における入射Ｘ線が中程度であると推定し、可変層４０５を第２の状態に切り替える。かかる場合、シンチレータ４０１で変換されたシンチレータ光は、可変層４０５を通過できないので、光センサ４０８で検出されることになる。また、シンチレータ４０２、４０３及び４０４をシンチレータ４１１と称した場合、このシンチレータ４１１で変換されたシンチレータ光は、可変層４０５を通過できないので、光センサ４０９で検出されることになる。
【００９３】
図１０Ｅでは、領域（３）における可変層の切り替えを示す。切り替え制御部１３ｂは、領域（３）における入射Ｘ線が強いと推定し、可変層４０７を第２の状態に切り替える。かかる場合、シンチレータ４０１、４０２及び４０３をシンチレータ４１２と称した場合、シンチレータ４１２で変換されたシンチレータ光は、可変層４０７を通過できないので、光センサ４０８で検出されることになる。また、シンチレータ４０４で変換されたシンチレータ光は、可変層４０７を通過できないので、光センサ４０９で検出されることになる。
【００９４】
図１１は、第３の実施形態に係る切り替え制御部１３ｂによる処理の手順を示すフローチャートである。図１１に示すように、切り替え制御部１３ｂは、管球位相を取得する（ステップＳ３０１）。そして、切り替え制御部１３ｂは、取得した管球位相における領域の密度を判定する（ステップＳ３０２）。続いて、切り替え制御部１３ｂは、判定した密度に基づいて可変層を選択する（ステップＳ３０３）。そして、切り替え制御部１３ｂは、選択した可変層の状態を切り替える（ステップＳ３０４）。この後、切り替え制御部１３ｂは、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ３０５）。ここで、切り替え制御部１３ｂは、処理を終了すると判定しなかった場合（ステップＳ３０５、Ｎｏ）、ステップＳ３０１に移行する。一方、切り替え制御部１３ｂは、処理を終了すると判定した場合（ステップＳ３０５、Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【００９５】
上述したように、第３の実施形態によれば、スキャノグラム上の画素において被検体の厚さや密度を判定し、検出素子における入射Ｘ線の強度を推定する。そして、推定した入射Ｘ線の強度に応じて、Ｘ線ＣＴ画像に寄与しないエネルギー帯域の低い入射Ｘ線と、Ｘ線ＣＴ画像の再構成に利用されるエネルギー帯域の入射Ｘ線とを多段階に分ける。これにより、第３の実施形態によれば、Ｘ線の数え落としの発生を低減させることができる。
【００９６】
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、検出するＸ線のエネルギー帯域に応じて、各可変層の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御する場合について説明する。例えば、可変層を挟んでエネルギー帯域の低い側と大きい側とに分けることでシンチレータの出力でエネルギー弁別を行なう。
【００９７】
第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成は、検出器１３が有する検出素子の構成が異なる点と切り替え制御部１３ｂの一部の機能が異なる点とを除いて、図１に示すＸ線ＣＴ装置の構成と同様である。このため、以下では、第４の実施形態に係る検出素子５００の構成と、第４の実施形態に係る切り替え制御部１３ｂの機能についてのみ説明する。図１２Ａ〜１２Ｄは、第４の実施形態に係る検出素子５００を説明するための図である。
【００９８】
例えば、図１２Ａに示すように、第４の実施形態に係る検出素子５００は、シンチレータ５０１、５０２、５０３及び５０４と、光センサ５０８及び５０９と、可変層５０５、５０６及び５０７とを含んで構成される。シンチレータ５０１、５０２、５０３及び５０４は、Ｘ線源から放射される入射Ｘ線をシンチレータ光に変換する。ここで、例えば、シンチレータ５０１及び５０２をＸ線源から近い第１の領域とし、シンチレータ５０３及び５０４をＸ線源から遠い第２の領域として説明する。なお、シンチレータ５０１をＸ線源から近い第１の領域とし、シンチレータ５０２、５０３及び５０４をＸ線源から遠い第２の領域としてよいし、シンチレータ５０１、５０２及び５０３をＸ線源から近い第１の領域とし、シンチレータ５０４をＸ線源から遠い第２の領域としてもよい。光センサ５０８及び５０９は、ＳｉＰＭであり、シンチレータ５０１、５０２、５０３及び５０４によって変換されたシンチレータ光を検出する。
【００９９】
可変層５０５、５０６及び５０７は、シンチレータ５０１、５０２、５０３及び５０４内に設けられ、シンチレータ光を透過させる第１の状態とシンチレータ光を透過させない第２の状態とを切り替え可能である。言い換えると、可変層５０６は、第１の領域（シンチレータ５０１及び５０２）と第２の領域（シンチレータ５０３及び５０４）との間でシンチレータ光を透過させる第１の状態と透過させない第２の状態とを切り替え可能な可変層である。また、可変層５０５は、シンチレータ内において第１の領域内（シンチレータ５０１と５０２との間）に更に設けられる可変層である。そして、可変層５０７は、シンチレータ内において第２の領域内（シンチレータ５０３と５０４との間）に更に設けられる可変層である。この可変層５０５、５０６及び５０７は、検出素子５００において、各可変層間の間隔が略等間隔となるように複数の位置にそれぞれ配置される。ここで、可変層５０５が配置される位置まで到達する入射Ｘ線は、エネルギーが小さい確率が高く、可変層５０６が配置される位置まで到達する入射Ｘ線は、エネルギーが中程度である確率が高く、可変層５０７が配置される位置まで到達する入射Ｘ線は、エネルギーが大きい確率が高い。このように、可変層５０５、５０６及び５０７を配置することにより、入射Ｘ線のエネルギー帯域別にシンチレータ光を収集することが可能となる。なお、可変層５０５、５０６及び５０７の第１の状態と第２の状態とは、個々の検出素子ごとに任意に制御可能である。また、以下では説明の便宜上、Ｘ線ＣＴ装置による撮像開始時において、可変層５０５、５０６及び５０７は、シンチレータ光を透過させる第１の状態であることを前提として説明する。
【０１００】
第４の実施形態に係る切り替え制御部１３ｂは、検出するＸ線のエネルギー帯域に応じて、各可変層の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御する。例えば、システム制御部３８は、入力装置３１を介して操作者からエネルギー帯域別にシンチレータ光を収集する指示を受付けた場合、スキャン制御部３３を介して検出器１３の切り替え制御部１３ｂに各可変層の第１の状態と第２の状態との切り替えを指示する。なお、入力装置３１のことを受付部とも言う。すなわち、受付部は、収集するＸ線のエネルギー帯域の設定を受付ける。そして、切り替え制御部１３ｂは、受付部により設定を受付けたエネルギー帯域に応じて、各可変層の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御する。
【０１０１】
図１２Ｂでは、操作者からエネルギー帯域別にシンチレータ光を収集する指示を受付けていない場合を示す。かかる場合、可変層５０５、５０６及び５０７のいずれについても、シンチレータ光を透過させる第１の状態である。このため、シンチレータ５０１、５０２、５０３及び５０４をシンチレータ５１０と称した場合、シンチレータ５１０で変換されたシンチレータ光は、光センサ５０８及び光センサ５０９のいずれかで検出される。
【０１０２】
図１２Ｃでは、エネルギー帯域の低い入射Ｘ線と、エネルギー帯域の低い入射Ｘ線以外とでシンチレータ光をそれぞれ収集する指示を操作者から受付けた場合を示す。かかる場合、切り替え制御部１３ｂは、可変層５０５を第２の状態に切り替える。これにより、シンチレータ５０１で変換されたシンチレータ光は、可変層５０５を通過できないので、光センサ５０８で検出されることになる。また、シンチレータ５０２、５０３及び５０４をシンチレータ５１１と称した場合、このシンチレータ５１１で変換されたシンチレータ光は、可変層５０５を通過できないので、光センサ５０９で検出されることになる。
【０１０３】
図１２Ｄでは、エネルギー帯域の低い入射Ｘ線から中程度の入射Ｘ線までと、エネルギー帯域の中程度の入射Ｘ線から大きい入射Ｘ線までとでシンチレータ光をそれぞれ収集する指示を操作者から受付けた場合を示す。かかる場合、切り替え制御部１３ｂは、可変層５０６を第２の状態に切り替える。これにより、シンチレータ５０１及び５０２をシンチレータ５１２と称し、シンチレータ５０３及びシンチレータ５０４をシンチレータ５１３と称した場合、シンチレータ５１２で変換されたシンチレータ光は、可変層５０６を通過できないので、光センサ５０８で検出されることになる。また、シンチレータ５１３で変換されたシンチレータ光は、可変層５０６を通過できないので、光センサ５０９で検出されることになる。
【０１０４】
図１３は、第４の実施形態に係る切り替え制御部１３ｂによる処理の手順を示すフローチャートである。図１３に示すように、切り替え制御部１３ｂは、エネルギー帯域の選択を受付けたか否かを判定する（ステップＳ４０１）。ここで、切り替え制御部１３ｂは、エネルギー帯域の選択を受付けたと判定しなかった場合（ステップＳ４０１、Ｎｏ）、繰り返しエネルギー帯域の選択を受付けたか否かを判定する。一方、切り替え制御部１３ｂは、エネルギー帯域の選択を受付けたと判定した場合（ステップＳ４０１、Ｙｅｓ）、可変層を選択する（ステップＳ４０２）。そして、切り替え制御部１３ｂは、選択した可変層を不透過に切り替える（ステップＳ４０３）。
【０１０５】
第４の実施形態では、検出するＸ線のエネルギー帯域に応じて、各可変層の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御する。これにより、異なるエネルギー帯域の入射Ｘ線からシンチレータ光を収集することが可能となる。この結果、エネルギー弁別にＸ線ＣＴ画像を生成することが可能となる。
【０１０６】
また、従来では、検出器を多層化することでエネルギー帯域ごとの入射Ｘ線を収集していた。一方、第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、複数の可変層の透過及び不透過を切り替えることにより、エネルギー帯域ごとの入射Ｘ線を収集する。これにより、第４の実施形態では、検出器自体の構造を簡素することが可能となる。また、第４の実施形態では、後段の読み出し回路も検出器を多層化したものよりも簡素化することが可能である。
【０１０７】
（第４の実施形態の変形例）
上述した第４の実施形態では、検出するＸ線のエネルギー帯域に応じて、各可変層の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御する場合について説明した。ところで、検出するＸ線のエネルギー帯域は、全ての検出素子で同一であることに限定されるものではない。このようなことから、第４の実施形態の変形例では、例えば列方向において隣接する検出素子間で検出するＸ線のエネルギー帯域を異なるようにする場合について説明する。
【０１０８】
第４の実施形態の変形例に係るＸ線ＣＴ装置の構成は、切り替え制御部１３ｂの一部の機能が異なる点を除いて、第４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、以下では、第４の実施形態の変形例に係る切り替え制御部１３ｂの機能についてのみ説明する。図１４は、第４の実施形態の変形例に係る切り替え制御部１３ｂを説明するための図である。
【０１０９】
図１４では、検出器１３は、検出素子５００が面上に２次元配置された検出素子群１３ａを有する面検出器である場合を示す。また、図１４では、検出素子群１３ａの各検出素子５００は、行方向及び列方向に２次元配置されている。ここで、Ｘ軸方向に平行な方向を列方向とした場合、検出素子群１３ａの上端からＺ軸方向に順に１列目、２列目と順に列番号を付与し、Ｚ軸方向に平行な方向を行方向とした場合、検出素子群１３ａの左端からＸ軸方向に順に１行目、２行目と順に行番号を付与する。
【０１１０】
ここで、検出素子５００が、奇数番目の行に位置する場合、検出素子５００ａと称し、偶数番目の行に位置する場合、検出素子５００ｂと称するものとする。すなわち、いずれの列に位置していても、奇数番目の行に位置する検出素子５００は、検出素子５００ａと称し、偶数番目の行に位置する検出素子５００は、検出素子５００ｂと称する。なお、検出素子５００ａ及び５００ｂの構成は、図１２Ａに示した検出素子５００の構成と同様である。
【０１１１】
第４の実施形態の変形例に係る切り替え制御部１３ｂは、列方向において隣接する検出素子間で検出するＸ線のエネルギー帯域を異なるように制御する。例えば、システム制御部３８は、入力装置３１を介して操作者から、列方向において隣接する検出素子間で検出するＸ線のエネルギー帯域を異なるようにシンチレータ光を収集する指示を受付けた場合、スキャン制御部３３を介して検出器１３の切り替え制御部１３ｂに検出素子５００ａと検出素子５００ｂとで、収集するエネルギー帯域が異なるように、検出素子５００ａ及び検出素子５００ｂの各可変層の第１の状態と第２の状態との切り替えを指示する。
【０１１２】
より具体的には、図１４に示すように、切り替え制御部１３ｂは、図１２Ｃで示した検出素子５００と同様に検出素子５００ａを制御し、図１２Ｄで示した検出素子５００と同様に検出素子５００ｂを制御する。なお、図１４では、検出素子５００ａ及び検出素子５００ｂが、光センサ５０８を使用せず、光センサ５０９のみを使用するものとして説明する。すなわち、パイルアップしやすいエネルギー帯域の入射Ｘ線のシンチレータ光を収集しないようにする。これにより、例えば、検出素子５００ａでは、エネルギー帯域の低い入射Ｘ線と、エネルギー帯域の低い入射Ｘ線以外とのうち、エネルギー帯域の低い入射Ｘ線以外のシンチレータ光を収集する。また、検出素子５００ｂでは、エネルギー帯域の低い入射Ｘ線から中程度の入射Ｘ線までと、エネルギー帯域の中程度の入射Ｘ線から大きい入射Ｘ線までとのうち、エネルギー帯域の中程度の入射Ｘ線から大きい入射Ｘ線までのシンチレータ光を収集する。
【０１１３】
このように、列方向において隣接する検出素子間で検出するＸ線のエネルギー帯域を異ならせることで、検出器１３が２つの異なる検出素子を有するように制御することが可能となる。
【０１１４】
なお、上述した実施形態では、列方向において隣接する検出素子間で検出するＸ線のエネルギー帯域を異ならせ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、切り替え制御部１３ｂは、所定の方向において隣接する検出素子間において検出するＸ線のエネルギー帯域が異なるように、各検出素子における各可変層の第１の状態と第２の状態との切り替えをそれぞれ制御するようにしてもよい。より具体的には、切り替え制御部１３ｂは、行方向において隣接する検出素子間で検出するＸ線のエネルギー帯域を異ならせるようにしてもよい。或いは、切り替え制御部１３ｂは、行方向及び列方向において隣接する検出素子間で検出するＸ線のエネルギー帯域を異ならせるようにしてもよい。
【０１１５】
（第５の実施形態）
上述した第１〜第４実施形態では、切り替え制御部１３ｂは、可変層の第１の状態と第２の状態とを切り替えるものとして説明した。この切り替え制御部１３ｂは、例えば、可変層が液晶である場合、液晶にかける電圧を制御することで、可変層の第１の状態と第２の状態とを切り替える。第５の実施形態では、切り替え制御部１３ｂが、可変層の第１の状態と第２の状態との切り替える場合に制御する、可変層への電源供給パスについて説明する。
【０１１６】
図１５は、第５の実施形態に係る検出素子を説明するための図である。図１５では、切り替え制御部１３ｂが、複数の検出素子からなる検出素子群の各可変層の第１の状態と第２の状態とを検出素子群ごとにまとめて切り替える場合について説明する。なお、図１５では、検出素子群として４つの検出素子のみを図示しているが、検出素子群に含まれる検出素子の数は任意に変更可能である。また、説明の便宜上、４つの検出素子のうち１つの検出素子６００のみを実線で示し、残り３つの検出素子については破線で示す。
【０１１７】
図１５に示すように、第５の実施形態に係る検出素子６００は、シンチレータ６０１及び６０２と、光センサ６０４及び６０５と、可変層６０３とを含んで構成される。ここで、検出素子６００には、隣接する検出素子のシンチレータに光を通さないための薄層がセパレータとして塗布されている。セパレータは、反射率の高い安定な化学物質であり、検出素子６００の表面全体に塗布されている。第５の実施形態では、このセパレータに電源への配線６０６及び６０７を埋設する。例えば、配線６０６は、陽極と可変層６０３の上部の領域Ｖ１とを接続し、配線６０７は、配線６０６が埋設された面と対向する面に埋設され、陰極と可変層６０３の下部の領域Ｖ２とを接続する。可変層６０３は、領域Ｖ１を含んだ上部の面と領域Ｖ２を含んだ下部の面とに電位差がない場合には、シンチレータ光を透過させる第１の状態である。そして、切り替え制御部１３ｂは、切り替え制御部１３ｂ内に有する電源をオンにすることで、可変層６０３の上部の面と下部の面とで電位差を生じさせて、可変層６０３を第１の状態から第２の状態へと切り替える。なお、図１５に示す例では、切り替え制御部１３ｂは、検出素子群ごとに設けられる。
【０１１８】
（第５の実施形態の変形例）
また、切り替え制御部１３ｂは、個別の素子ごとに可変層の第１の状態と第２の状態とを切り替えるようにしてもよい。図１６は、第５の実施形態の変形例に係る検出素子を説明するための図である。図１６に示すように、第５の実施形態の変形例に係る検出素子７００は、シンチレータ７０１及び７０２と、光センサ７０４及び７０５と、可変層７０３とを含んで構成される。
【０１１９】
ここで、検出素子７００が有する光センサ７０４及び７０５には、基板が設けられる。光センサ７０４の基板には、光センサ７０４による計数結果であるアナログ信号の入力を受付け、受け付けたアナログ信号をデジタル信号に変換し、出力信号として収集部１４に出力する信号処理部７０６が含まれる。同様に、光センサ７０５の基板には、光センサ７０５による計数結果であるアナログ信号の入力を受付け、受け付けたアナログ信号をデジタル信号に変換し、出力信号として収集部１４に出力する信号処理部７０７が含まれる。なお、上述した第１〜第４の実施形態においても同様に、検出素子が有する光センサには、光センサが計数した光を出力信号として収集部１４に出力する信号処理部を含んだ基板が設けられる。
【０１２０】
第５の実施形態の変形例に係る検出素子７００が有する基板には、更に、切り替え制御部１３ｂが設けられる。言い換えると、第５の実施形態の変形例に係る切り替え制御部１３ｂは、検出素子ごとに設けられる。この切り替え制御部１３ｂは、電源のオン及びオフを制御することで、可変層７０３の第１の状態と第２の状態とを切り替える。より具体的には、検出素子７００には、図１５に示す検出素子６００と同様にセパレータが塗布されている。このセパレータには、配線７０９及び７１０が埋設されている。例えば、配線７０９は、切り替え制御部１３ｂ内の陽極と可変層７０３の上部の領域Ｖ１とを接続し、配線７１０は、配線７０９が埋設された面と対向する面に埋設され、切り替え制御部１３ｂ内の陰極と可変層７０３の下部の領域Ｖ２とを接続する。可変層７０３は、領域Ｖ１を含んだ上部の面と領域Ｖ２を含んだ下部の面とに電位差がない場合には、シンチレータ光を透過させる第１の状態である。切り替え制御部１３ｂは、電源をオンにすることで、可変層７０３の上部の面と下部の面とで電位差を生じさせて、可変層７０３を第１の状態から第２の状態へと切り替える。なお、検出素子に複数の可変層が設けられる場合、可変層ごとに陽極及び陰極と接続する配線が設けられる。そして、切り替え制御部１３ｂは、スイッチを設け、陽極及び陰極と接続する配線の組み合わせを切り替えることで、可変層の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御する。なお、第５の実施形態の変形例に係る切り替え制御部１３ｂは、例えば、信号処理部８０７と同一の基板に設けられ、スキャン制御部３３からの制御信号により制御可能である。
【０１２１】
（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。
【０１２２】
また、上述した実施形態では、光センサそれぞれに対して信号処理部を設け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、各検出素子は、２つの光センサに対して信号処理部を１つだけ有するようにしてもよい。図１７は、その他の実施形態に係る検出素子８００を説明するための図である。図１７では、２つの光センサの計測結果のうちいずれか一方を選択して用いる場合について説明する。図１７に示すように、検出素子８００は、シンチレータ８０１及び８０２と、可変層８０３と、光センサ８０４及び８０５とを含んで構成される。ここで、光センサ８０４及び８０５は、計数結果をアナログ信号として選択部８０６に出力する。選択部８０６は、光センサ８０４及び８０５からアナログ信号の入力を受付け、受け付けたアナログ信号のうちいずれか一方を、信号処理部８０７に出力する。なお、選択部８０６は、例えば、信号処理部８０７と同一の基板に設けられ、スキャン制御部３３からの制御信号により制御可能である。
【０１２３】
ここで、選択部８０６は、例えば、撮像条件に基づいて、光センサ８０４及び８０５からのアナログ信号のうちいずれのアナログ信号を受付けるかを判定する。より具体的には、選択部８０６は、撮像部位に応じて、いずれのアナログ信号を受付けるかを判定する。例えば、すなわち、乳房や消化器系などの軟部組織に特化した撮像を行う場合、選択部８０６は、光センサ８０４からアナログ信号の入力を受付け、受け付けたアナログ信号を信号処理部８０７に出力する。また、例えば、骨などのエネルギー帯域が高い入射Ｘ線を計数した撮像を行う場合、選択部８０６は、光センサ８０５からアナログ信号の入力を受付け、受け付けたアナログ信号を信号処理部８０７に出力する。なお、選択部８０６は、光センサ８０４及び８０５からのアナログ信号のうち、いずれのアナログ信号を受付けるかの指示を操作者から受付けるようにしてもよい。そして、信号処理部８０７は、選択部８０６から入力を受付けたアナログ信号をデジタル信号に変換し、出力信号として収集部１４に出力する。また、画像再構成部３６は、シンチレータのＸ線入射方向に対して両端に配置される光センサそれぞれが出力した信号のうち、少なくともいずれか一方の信号に基づいてＸ線ＣＴ画像を生成する。これにより、Ｘ線ＣＴ装置は、撮像条件に適したＸ線ＣＴ画像を再構成することが可能となる。また、各検出素子が、２つの光センサに対して信号処理部を１つだけ有することにより、信号処理部８０７と収集部１４との間の信号線の数を減らすことが可能になる。
【０１２４】
なお、２つの光センサに対して信号処理部を１つだけ有するように検出素子を構成する場合、２つの光センサが出力する計数結果の両方を用いるようにしてもよい。かかる場合、選択部８０６は、２つの光センサから入力を受付けたアナログ信号を合わせて収集部１４に出力する。このように、２つの光センサが出力する計数結果を合わせて収集部１４に出力することで、例えば、入射Ｘ線の線量が低い場合に出力信号を補うことが可能となる。
【０１２５】
また、上述した実施形態では、検出素子は、光センサを両端に有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、いずれか一方の端部にのみ光センサを有するようにしてもよい。図１８は、その他の実施形態に係る検出素子９００を説明するための図である。例えば、図１８に示すように、検出素子９００は、シンチレータ９０１及び９０２と、可変層９０３と、光センサ９０４とを含んで構成される。すなわち、検出素子９００は、Ｘ線源であるＸ線管１２から遠い端部に光センサ９０４を有し、Ｘ線源であるＸ線管１２から近い端部には光センサを有さない。言い換えると、光センサ９０４は、シンチレータのＸ線入射方向に対する両端のうちいずれか一方の端部に配置される。かかる場合、光センサ９０４は、計数結果をアナログ信号として信号処理部に出力する。そして、信号処理部は、光センサ９０４から入力を受付けたアナログ信号をデジタル信号に変換し、出力信号として収集部１４に出力する。かかる場合、切り替え制御部１３ｂは、判定項目が所定の閾値以上の場合に可変層の切り替えを制御する。なお、判定項目には、例えば、撮像条件として設定された設定値、Ｘ線検出器によって検出された信号の強度、撮像条件に基づいて決定される出射Ｘ線のエネルギー帯域の上限、Ｘ線検出器によって検出された信号のうちエネルギー帯域が所定のエネルギー値以上である信号のカウント数などが含まれる。また、このように構成される検出素子９００は、例えば、判定項目が所定の閾値以上であるか否を判定することなく、シンチレータ光を透過させない第２の状態に可変層９０３を切り替えてもよい。これにより光センサ９０４は、エネルギー帯域が所定の閾値未満の入射Ｘ線を計数せずに、エネルギー帯域が所定の閾値以上の入射Ｘ線のみを計数することができる。この結果、画像再構成部３６は、例えば、ノイズを低減したＸ線ＣＴ画像データやエネルギー帯域が高い入射Ｘ線を計数することで骨を描出したＸ線ＣＴ画像を再構成することが可能となる。なお、図１８に示す例では、検出素子９００は、Ｘ線管１２から遠い端部にのみ光センサ９０４を有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、検出素子９００は、Ｘ線管１２から近い端部にのみ光センサ９０４を有するようにしてもよい。また、このように構成される検出素子９００は、例えば、シンチレータ光を透過させない第２の状態に可変層９０３を切り替えて撮像することで、軟部組織に特化した入射Ｘ線のみを計数することができる。すなわち、骨を透過するＸ線などエネルギー帯域が高い入射Ｘ線を計数しない。これにより、画像再構成部３６は、例えば、乳房だけや消化器系だけを描出したＸ線ＣＴ画像データを再構成することが可能となる。
【０１２６】
また、上述した実施形態において、切り替え制御部１３ｂは、判定項目が所定の閾値以上の場合に可変層の切り替えを制御するものとして説明した。ここで、切り替え制御部１３ｂは、リアルタイムで閾値判定処理を実行する場合、ビュー単位で可変層の切り替えを制御する。すなわち、切り替え制御部１３ｂは、あるビューにおける閾値判定処理の結果、判定項目が閾値を超えたと判定した場合、次のビューにおいて、可変層を第２の状態に切り替える。
【０１２７】
また、切り替え制御部１３ｂは、可変層を第２の状態に切り替えるタイミングを事前に設定してもよい。例えば、切り替え制御部１３ｂは、スキャノグラムに基づいて、Ｘ線検出器によって検出された信号の強度が所定の閾値以上となる撮影区間を特定し、当該撮影区間において可変層を第２の状態に切り替える。
【０１２８】
また、上述した実施形態においては、切り替え制御部１３ｂは、可変層のいずれか一つを、シンチレータ光を透過させない第２の状態に切り替え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、切り替え制御部１３ｂは、複数の可変層が同時に第２の状態となるように制御してもよい。
【０１２９】
また、上述した第１の実施形態から第４の実施形態では、検出素子において、光センサは、シンチレータのＸ線入射方向に対して両端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、検出素子において、シンチレータのＸ線入射方向側の端部に光センサを配置しなくてもよい。
【０１３０】
なお、上述した第１の実施形態から第４の実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置による撮像開始時に可変層がシンチレータ光を透過させる第１の状態であることを前提として説明したが、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、Ｘ線ＣＴ装置による撮像開始時に、いずれかの可変層がシンチレータ光を透過させない第２の状態であってもよい。また、Ｘ線ＣＴ装置による撮像開始時に、複数の可変層が同時に第２の状態となるように制御されてもよい。
【０１３１】
なお、上述した実施形態では、検出器は、Ｘ線ＣＴ装置に備わ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、検出器は、Ｘ線診断装置に備わるようにしてもよい。かかる場合、Ｘ線診断装置は、検出器と、画像生成部とを備える。検出器は、Ｘ線源から放射される入射Ｘ線をシンチレータ光に変換するシンチレータと、変換されたシンチレータ光を検出する光センサと、シンチレータ内に設けられ、シンチレータ光を透過させる第１の状態とシンチレータ光を透過させない第２の状態とを切り替え可能な可変層と、可変層の第１の状態と第２の状態との切り替えを制御する切り替え制御部とを有する。画像生成部は、検出器が出力した信号に基づいてＸ線画像を生成する。
【０１３２】
さらに、各装置に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、あるいは、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。
【０１３３】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、入射したＸ線の数え落としの発生を低減させることができる。
【０１３４】
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】
【０１３５】
１３  検出器
１３ｂ  切り替え制御部
１００  検出素子
１０１、１０２  シンチレータ
１０３  可変層
１０４、１０５  光センサ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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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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【図１７】
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【図１８】
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