(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管から照射されたＸ線パルスを検出して電気信号を生成するＸ線検出器と、
各Ｘ線パルスの照射時に、Ｘ線パルスの照射期間を時分割した単位時間ごとに生成された電気信号のそれぞれを前記Ｘ線検出器に保持させ、各Ｘ線パルスの照射終了後に、前記電気信号を前記Ｘ線検出器から順次読み出させる制御部と、
順次読み出された電気信号に基づいて、Ｘ線画像を生成する画像生成部と、
を備える、Ｘ線診断装置。
【請求項２】
前記Ｘ線管は、Ｘ線パルスの照射期間中に所定の方向に移動し、
前記制御部は、前記単位時間ごとの前記Ｘ線管の移動量が同一となるように制御する、請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記Ｘ線管は、Ｘ線パルスの照射期間中にエネルギーを切り替えてＸ線パルスを照射し、
前記制御部は、前記単位時間ごとにエネルギーが切り替わるように制御する、請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記Ｘ線検出器は、光電変換部と電荷蓄積部とを有する積分型のＸ線検出器であり、前記光電変換部と前記電荷蓄積部とを電気信号の保持に使用する、請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記Ｘ線検出器は、光電変換部と複数の電荷蓄積部とを有する積分型のＸ線検出器であり、前記複数の電荷蓄積部を電気信号の保持に使用する、請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線診断装置。
【請求項６】
前記Ｘ線検出器は、複数の計数結果記憶部を有する光子計数型のＸ線検出器であり、前記複数の計数結果記憶部を電気信号の保持に使用する、請求項１又は２に記載のＸ線診断装置。
【請求項７】
前記Ｘ線検出器は、エネルギー成分ごとに複数の計数結果記憶部を有し、前記エネルギー成分ごとに、前記複数の計数結果記憶部を電気信号の保持に使用する、請求項６に記載のＸ線診断装置。
【請求項８】
Ｘ線検出器が、Ｘ線管から照射されたＸ線パルスを検出して電気信号を生成し、
各Ｘ線パルスの照射時に、Ｘ線パルスの照射期間を時分割した単位時間ごとに生成された電気信号のそれぞれを前記Ｘ線検出器に保持させ、各Ｘ線パルスの照射終了後に、前記電気信号を前記Ｘ線検出器から順次読み出させ、
順次読み出された電気信号に基づいて、Ｘ線画像を生成する、
処理を含んだ、Ｘ線検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線診断装置及びＸ線検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マンモグラフィ装置等のＸ線診断装置では、被検体の周囲の一部の範囲内で、複数の方向から撮影して画像を取得し、３次元情報を得る撮影方法が知られている。ここで、Ｘ線焦点が動きながら撮影を行うと画像にボケが生じるため、Ｘ線を照射するタイミングでＸ線焦点の動きを停止するマンモグラフィ装置が存在する。しかし、検査時間をできるだけ短縮するにはＸ線照射中もＸ線焦点の動きを止めないことが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１２−５０９７３５号公報
【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、撮像時間を短縮しながら解像度の高い画像を得ることができるＸ線診断装置及びＸ線検出方法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線診断装置は、Ｘ線検出器と、制御部と、画像生成部とを備える。Ｘ線検出器は、Ｘ線管から照射されたＸ線パルスを検出して電気信号を生成する。制御部は、各Ｘ線パルスの照射時に、Ｘ線パルスの照射期間を時分割した単位時間ごとに生成された電気信号を前記Ｘ線検出器に分割して保持させ、各Ｘ線パルスの照射終了後に、分割して保持される前記電気信号を前記Ｘ線検出器から順次読み出させる。画像生成部は、順次読み出された電気信号に基づいて、Ｘ線画像を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るマンモグラフィ装置の構成例を示す図（１）である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るマンモグラフィ装置の構成例を示す図（２）である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係るＸ線検出器が有するＣＭＯＳセンサ画素の構成例を示す図である。
【図４】図４は、一般的なトモシンセシス撮像を説明するための図である。
【図５】図５は、一般的なトモシンセシス撮像を説明するための図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係るマンモグラフィ装置の処理動作を説明するための図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係るＸ線検出器が有するＣＭＯＳセンサ画素の処理動作を説明するための図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係るＸ線検出器が有するＣＭＯＳセンサ画素の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】図９は、第１の実施形態に係るＸ線検出器が有するＣＭＯＳセンサ画素の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、第１の実施形態の変形例に係るＸ線検出器が有するＣＭＯＳセンサ画素の基本動作を説明するための図である。
【図１１】図１１は、第１の実施形態の変形例に係るＸ線検出器が有するＣＭＯＳセンサ画素の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】図１２は、第１の実施形態の変形例に係るＸ線検出器が有するＣＭＯＳセンサ画素の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】図１３は、第２の実施形態に係るＸ線検出器の検出素子の構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、第２の実施形態に係るＸ線検出器が有する検出素子の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１５】図１５は、第２の実施形態に係るＸ線検出器が有する検出素子の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１６】図１６は、第３の実施形態に係るＸ線検出器が有するＣＭＯＳセンサ画素の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１７】図１７は、第３の実施形態に係るＸ線検出器が有するＣＭＯＳセンサ画素の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【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線診断装置及びＸ線検出方法を説明する。以下では、Ｘ線診断装置の一例としてマンモグラフィ装置を用いて説明する。なお、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１及び図２は、第１の実施形態に係るマンモグラフィ装置１０の構成例を示す図である。例えば、図１に示すように、マンモグラフィ装置１０は、基台１１と、スタンド１２とを有する。スタンド１２は、基台１１上に立設され、撮影台１３と、圧迫板１４と、Ｘ線出力装置１５と、Ｘ線検出装置１６とを支持する。なお、撮影台１３と、圧迫板１４と、Ｘ線検出装置１６とは、上下方向へ移動可能に支持されている。
【０００９】
撮影台１３は、被検体の乳房Ｂを支持する台であり、乳房Ｂが載せられる支持面１３ａを有する。圧迫板１４は、撮影台１３の上方に配置され、撮影台１３に対して平行に対向するとともに撮影台１３に対して接離する方向へ移動可能に設けられている。なお、圧迫板１４は、撮影台１３に接近する方向に移動した場合に、撮影台１３上に支持されている乳房Ｂを圧迫する。圧迫板１４によって圧迫された乳房Ｂは薄く押し広げられ、乳房Ｂ内の乳腺の重なりが減少する。
【００１０】
また、図２に示すように、マンモグラフィ装置１０は、入力インターフェース１７ａと、昇降駆動回路１７ｂと、高電圧発生器１７ｃと、画像処理回路１７ｄと、画像記憶回路１７ｅと、ディスプレイ１７ｆと、システム制御回路１７ｇとを有する。入力インターフェース１７ａは、操作者から各種コマンドの入力操作等を受け付ける。昇降駆動回路１７ｂは、撮影台１３に接続され、撮影台１３を上下方向へ昇降させる。さらに、昇降駆動回路１７ｂは、圧迫板１４に接続され、圧迫板１４を上下方向（撮影台１３に対して接離する方向）へ昇降させる。
【００１１】
Ｘ線出力装置１５は、Ｘ線管１５ａと、Ｘ線絞り器１５ｂとを有する。Ｘ線管１５ａは、Ｘ線を発生させる。Ｘ線絞り器１５ｂは、Ｘ線管１５ａと圧迫板１４との間に配置され、Ｘ線管１５ａから発生したＸ線の照射範囲を制御する。高電圧発生器１７ｃは、Ｘ線管１５ａに接続され、Ｘ線管１５ａがＸ線を発生するための高電圧を供給する。
【００１２】
このＸ線出力装置１５は、トモシンセシス撮像が可能である。トモシンセシス撮像では、撮影台１３及び圧迫板１４の位置を固定し、被検体の乳房Ｂを圧迫したまま、乳房Ｂに対するＸ線管１５ａの角度を変えてＸ線を出力する。言い換えると、トモシンセシス撮像では、Ｘ線管１５ａは、Ｘ線パルスの照射期間中に所定の方向に移動する。
【００１３】
Ｘ線検出装置１６は、Ｘ線検出器１６ａと、信号処理回路１６ｂとを有する。Ｘ線検出器１６ａは、乳房Ｂと撮影台１３とを透過したＸ線を検出して電気信号（透過Ｘ線データ）に変換する。このＸ線検出器１６ａは、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）センサ画素を有する。図３は、第１の実施形態に係るＸ線検出器１６ａが有するＣＭＯＳセンサ画素の構成例を示す図である。
【００１４】
図３に示す例では、４つのＣＭＯＳセンサ画素のみを図示しているが、Ｘ線検出器１６ａにおいて、ＣＭＯＳセンサ画素はｎ行×ｎ列で配置される。各画素は単位画素（ＵＰ：Unit  Pixel）とも言う。図３に示す例では、１行目のＣＭＯＳセンサ画素として、ＵＰ１１、・・・、ＵＰｎ１が配置され、１列目のＣＭＯＳセンサ画素として、ＵＰ１１、・・・、ＵＰ１ｎが配置される。また、図３に示す例では、ｎ行目のＣＭＯＳセンサ画素として、ＵＰ１ｎ、・・・、ＵＰｎｎが配置され、ｎ列目のＣＭＯＳセンサ画素として、ＵＰｎ１、・・・、ＵＰｎｎが配置される。このように構成されるＸ線検出器１６ａは、Ｘ線管１５ａから照射されたＸ線パルスを検出して電気信号を生成する。そして、Ｘ線検出器１６ａによって生成された電気信号は、Ｘ線検出器１６ａに保持され、Ｘ線パルスの照射後に読み出される。なお、図３に示すＣＭＯＳセンサ画素において、電気信号の保持及び電気信号の読み出しは、行選択回路１６ｃによって行単位で制御され、列選択回路１６ｄによって列単位で制御される。
【００１５】
図２に戻る。信号処理回路１６ｂは、Ｘ線検出器１６ａによって変換された電気信号からＸ線投影データを生成する。
【００１６】
画像処理回路１７ｄは、信号処理回路１６ｂと、画像記憶回路１７ｅとに接続され、信号処理回路１６ｂによって生成されたＸ線投影データに基づいてマンモグラフィ画像を生成する。ここで、画像処理回路１７ｄは、例えば、撮影台１３及び圧迫板１４の位置をＭＬＯ（Mediolateral-Oblique：内外斜位）方向で固定し、乳房Ｂに対する角度を変えずにＸ線を出力して生成されたＸ線投影データに基づいて、マンモグラフィ画像（ＭＬＯ画像）を生成する。また、画像処理回路１７ｄは、例えば、撮影台１３及び圧迫板１４の位置をＣＣ（Cranio-Caudal：頭尾）方向で固定し、乳房Ｂに対する角度を変えずにＸ線を出力して生成されたＸ線投影データに基づいて、マンモグラフィ画像（ＣＣ画像）を生成する。
【００１７】
また、画像処理回路１７ｄは、被検体に対して複数の角度各々から撮影された画像に基づいて、３次元画像であるトモシンセシス（Tomosynthesis）画像を生成する。ここで、画像処理回路１７ｄは、例えば、撮影台１３及び圧迫板１４の位置をＭＬＯ方向で固定し、乳房Ｂに対する角度を変えてＸ線を出力して生成されたＸ線投影データに基づいて、トモシンセシス画像（ＭＬＯトモシンセシス画像）を生成する。また、画像処理回路１７ｄは、例えば、撮影台１３及び圧迫板１４の位置をＣＣ方向で固定し、乳房Ｂに対する角度を変えてＸ線を出力して生成されたＸ線投影データに基づいて、トモシンセシス画像（ＣＣトモシンセシス画像）を生成する。
【００１８】
具体的には、画像処理回路１７ｄは、被検体に対する複数の角度にそれぞれ対応する複数の画像に基づいて、所定の処理により、トモシンセシス画像を生成する。所定の処理とは、例えば、シフト加算法、フィルタ補正逆投影（Filtered  Back  Projection：ＦＢＰ）法などである。すなわち、トモシンセシス撮像により、Ｘ線管１５ａからＸ線を照射して被検体の乳房Ｂを異なる方向から撮像することで３次元画像が生成される。なお、以下では、マンモグラフィ画像と記載する場合、ＭＬＯ画像及びＣＣ画像に加えて、ＭＬＯトモシンセシス画像及びＣＣトモシンセシス画像も含むものとする。また、トモシンセシス画像と区別するため、ＭＬＯ画像及びＣＣ画像のことを２次元のマンモグラフィ画像と言う。例えば、ＭＬＯ画像のことを２次元ＭＬＯ画像と言い、ＣＣ画像のことを２次元ＣＣ画像と言う。
【００１９】
画像処理回路１７ｄは、生成したマンモグラフィ画像を画像記憶回路１７ｅに保存する。また、画像処理回路１７ｄは、ディスプレイ１７ｆに接続され、生成したマンモグラフィ画像をディスプレイ１７ｆに表示する。なお、画像処理回路１７ｄは、入力インターフェース１７ａからの入力操作に基づいて、作成するマンモグラフィ画像の種類の切替えを行うことが可能である。なお、画像記憶回路１７ｅは、画像処理回路１７ｄによって生成されたマンモグラフィ画像以外に、例えば、システム制御回路１７ｇが読み出し、実行するプログラム等を記憶してもよい。
【００２０】
システム制御回路１７ｇは、入力インターフェース１７ａと、昇降駆動回路１７ｂと、高電圧発生器１７ｃと、Ｘ線絞り器１５ｂと、画像処理回路１７ｄとに接続され、マンモグラフィ装置１０の全体を総括して制御する。
【００２１】
また、システム制御回路１７ｇは、図２に示すように、制御機能１７ｈを実行する。ここで、例えば、図１に示すシステム制御回路１７ｇの構成要素である制御機能１７ｈが実行する処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で画像記憶回路１７ｅに記録されている。システム制御回路１７ｇは、プログラムを画像記憶回路１７ｅから読み出し、実行することでプログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、プログラムを読み出した状態のシステム制御回路１７ｇは、図２のシステム制御回路１７ｇ内に示された制御機能１７ｈを有することとなる。なお、制御機能１７ｈのことを制御部とも言う。
【００２２】
以上、第１の実施形態に係るマンモグラフィ装置１０の全体構成の一例について説明した。かかる構成のもと、本実施形態に係るマンモグラフィ装置１０は、マンモグラフィ画像を生成する。ここで、マンモグラフィ装置１０は、トモシンセシス撮像を行う場合、乳房Ｂに対するＸ線管１５ａの角度を変えてＸ線を出力する。図４及び図５は、一般的なトモシンセシス撮像を説明するための図である。
【００２３】
図４では、撮影台１３と圧迫板１４との間に固定された乳房Ｂに対するＸ線管１５ａの角度を変えてＸ線を出力する場合を示す。図４に示すように、マンモグラフィ装置１０は、Ｘ線管１５ａの位置を例えばＰ１からＰ５までＰ２、Ｐ３、Ｐ４と順に移動させながら撮影を行なう。ここで、Ｘ線管１５ａを移動させながらＸ線を照射すると、Ｘ線管１５ａの動き方向にボケが生じる。
【００２４】
図５では、Ｘ線管１５ａを移動させながら、時間ｔ１から時間ｔ２の間と時間ｔ３から時間ｔ４の間でＸ線を照射する場合について説明する。例えば、図５に示すように、時間ｔ１から時間ｔ２の間Ｘ線を照射する際に、乳房Ｂに対するＸ線管１５ａの角度をα１からα２まで移動させると、焦点移動量は（α２−α１）となる。このため、Ｘ線投影データには、Ｘ線管１５ａの動き量である（α２−α１）に相当するボケが生じることになる。また、同様に、時間ｔ３から時間ｔ４の間Ｘ線を照射する際に、乳房Ｂに対するＸ線管１５ａの角度をα３からα４まで移動させると、焦点移動量は（α４−α３）となる。このため、Ｘ線投影データには、Ｘ線管１５ａの動き量である（α４−α３）に相当するボケが生じることになる。このように、Ｘ線管１５ａを移動させながらＸ線を照射する場合、得られる画像データの空間解像度が低下する。なお、このように、画像データの空間解像度が低下する問題は、マンモグラフィ装置１０によるトモシンセシス撮像に限定されるものではなく、Ｘ線診断装置において、Ｃ型アームを回転させながら撮像する場合にも同様に起こりうる。
【００２５】
また、Ｘ線を照射するタイミングでＸ線管１５ａの動きを停止する乳房用のトモシンセシスシステムが存在する。このようなトモシンセシスシステムでは、撮影の時間内に何度もＸ線管１５ａの動きを停止する。このため撮影時間が長くなり、患者にとって苦痛となる。また撮影時間が長くなるので撮影中に被検体が動く場合がある。かかる場合、被検体の動きにより画像データの空間解像度が低下する。
【００２６】
このようなことから、第１の実施形態に係るマンモグラフィ装置１０では、Ｘ線トモシンセシス撮像において、Ｘ線管１５ａを撮影ごとに停止または減速させることなしに移動させながら、複数の視点からの撮影を行うことで、検査を短時間にする。更に、第１の実施形態に係るマンモグラフィ装置１０では、Ｘ線トモシンセシス撮像において、以下に説明するＸ線検出方法により、Ｘ線管１５ａの移動による空間解像度の劣化を軽減する。図６は、第１の実施形態に係るマンモグラフィ装置１０の処理動作を説明するための図である。
【００２７】
図６では、Ｘ線管１５ａを移動させながら、時間ｔ１から時間ｔ３の間と時間ｔ４から時間ｔ６の間でＸ線を照射する場合について説明する。例えば、第１の実施形態に係るマンモグラフィ装置１０では、各Ｘ線パルスの照射時に、Ｘ線パルスの照射期間を時分割した単位時間ごとに生成された電気信号をＸ線検出器１６ａに分割して保持させる。より具体的には、マンモグラフィ装置１０は、時間ｔ１から時間ｔ３までのＸ線照射期間を２分割した時間を時間ｔ２とし、時間ｔ１から時間ｔ２までに検出した信号Ａを蓄積部Ａに蓄え、時間ｔ２から時間ｔ３までに検出した信号Ｂを蓄積部Ｂに蓄える。そして、マンモグラフィ装置１０は、各Ｘ線パルスの照射終了後に、分割して保持される電気信号をＸ線検出器１６ａから順次読み出させる。例えば、マンモグラフィ装置１０は、時間ｔ１から時間ｔ３までのＸ線照射期間の終了後、蓄積部Ａに蓄えた信号Ａを読み出し、次いで、蓄積部Ｂに蓄えた信号Ｂを読み出す。
【００２８】
ここで、時間ｔ１から時間ｔ３の間Ｘ線を照射する際に、乳房Ｂに対するＸ線管１５ａの角度をα１からα３まで移動させると、焦点移動量は（α３−α１）となる。一方、図６に示す例では、時間ｔ１から時間ｔ２までの焦点移動量は（α２−α１）となり、時間ｔ２から時間ｔ３までの焦点移動量は（α３−α２）となる。すなわち、時間ｔ１から時間ｔ３の間Ｘ線を照射する際に、乳房Ｂに対するＸ線管１５ａの角度をα１からα３まで移動させる場合と比べて、蓄積部Ａに蓄えられたＸ線投影データに生じるボケは、Ｘ線管１５ａの動き量である（α２−α１）に軽減することができ、蓄積部Ｂに蓄えられたＸ線投影データに生じるボケは、Ｘ線管１５ａの動き量である（α３−α２）に軽減することができる。
【００２９】
なお、時間ｔ４から時間ｔ６の間でＸ線を照射する場合についても、時間ｔ１から時間ｔ３の間でＸ線を照射する場合と同様である。すなわち、マンモグラフィ装置１０は、時間ｔ４から時間ｔ６までのＸ線照射期間を２分割した時間を時間ｔ５とし、時間ｔ４から時間ｔ５までに検出した信号Ａを蓄積部Ａに蓄え、時間ｔ５から時間ｔ６までに検出した信号Ｂを蓄積部Ｂに蓄える。そして、マンモグラフィ装置１０は、時間ｔ４から時間ｔ６までのＸ線照射期間の終了後、蓄積部Ａに蓄えた信号Ａを読み出し、次いで、蓄積部Ｂに蓄えた信号Ｂを読み出す。かかる場合、画像処理回路１７ｄは、順次読み出された電気信号に基づいて、Ｘ線画像を生成する。
【００３０】
以下では、図７から図９を用いて、Ｘ線検出方法の詳細について説明する。まず、図７を用いて、ＣＭＯＳセンサ画素の基本動作を説明する。図７は、第１の実施形態に係るＸ線検出器１６ａが有するＣＭＯＳセンサ画素の基本動作を説明するための図である。図７では、光電変換部（ＰＤ）と電荷蓄積部（ＦＤ）とをそれぞれ１つ有する単位画素について説明する。
【００３１】
図７に示す単位画素において、Ｘ線が照射されると、ＰＤ部分で電荷（電気信号とも言う）が発生する。ＰＤで発生した電荷は、ＴｘをＯＮにすることにより、ＦＤに転送される。ここで、ＰＤの静電容量をＣＰＤとし、ＦＤの静電容量をＣＦＤとした場合に、ＣＰＤ＜ＣＦＤとすることで、ＴｘをＯＮしているときにＰＤ部分で発生する電荷の大部分をＦＤに転送することが可能になる。
【００３２】
また、単位画素において、ＳｘをＯＮすることにより、信号電荷によりＦＤに生じる電圧を列選択回路へ出力する。また、ＰＤからＦＤへの電荷転送が完了したらＴｘはＯＦＦにされる。
【００３３】
また、ＦＤの電圧の読出しが完了したら、ＲｘをＯＮにし、ＦＤがリセットされる。ここで、ＴｘをＯＮしたままＲｘをＯＮすれば、ＰＤとＦＤの電荷がクリアされる。一方、ＴｘをＯＦＦしてからＲｘをＯＮすればＦＤだけがリセットされる。
【００３４】
続いて、図８及び図９を用いて、信号蓄積時の処理及び信号読み出し時の処理について説明する。図８及び図９は、第１の実施形態に係るＸ線検出器１６ａが有するＣＭＯＳセンサ画素の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。図８では、信号蓄積時の処理動作を説明し、図９では、蓄積された信号の読み出し時の処理動作を説明する。図８及び図９は、Ｘ線トモシンセシス撮像において、１回のＸ線パルスの照射時について説明するものである。すなわち、Ｘ線パルスの照射が行われるごとに図８及び図９に示す処理動作が繰り返し実行される。なお、以下に示すＣＭＯＳセンサの基本動作は、制御機能１７ｈが行選択回路１６ｃ及び列選択回路１６ｄを制御することによって実現される。
【００３５】
まず、電気信号の蓄積時の処理動作を説明する。図８に示すように、時間ｔ０では、制御機能１７ｈは、Ｒｘ及びＴｘをＯＮにする。これにより、各単位画素において、ＰＤとＦＤの電荷がクリアされる。そして、時間ｔ１では、制御機能１７ｈは、ＲｘをＯＦＦにする。これにより、各単位画素では、ＰＤで発生した電気信号がＦＤに転送されることになる。
【００３６】
時間ｔ３から時間ｔ７では、Ｘ線パルスの照射が開始される。制御機能１７ｈは、Ｘ線パルス照射期間の半分に当たる時間ｔ５まではＴｘをＯＮにし続け、残り半分の時間ｔ５以降ではＴｘをＯＦＦにする。ここで、マンモグラフィ装置１０では、各Ｘ線パルスの幅Ｔｘｗが事前に決まっている。このため、制御機能１７ｈは、Ｘ線パルスの照射開始タイミングを検知すれば、Ｔｘｗ×１／２だけ経過したタイミングを特定可能である。そして、制御機能１７ｈは、例えば、Ｔｘｗ×１／２だけ経過したタイミングでＣＭＯＳセンサを制御して、Ｔｘを切り替えることで、電気信号の蓄積先をＦＤからＰＤに切り替える。言い換えると、制御機能１７ｈは、単位時間ごとのＸ線管１５ａの移動量が同一となるように制御する。これにより、各単位画素では、時間ｔ３から時間ｔ５では電気信号がＦＤに蓄積され、時間ｔ５から時間ｔ７では電気信号がＰＤに蓄積される。すなわち、一つのＸ線パルスによりフォトダイオード部ＰＤで発生する電気信号は、Ｘ線パルスの前半（時間ｔ３から時間ｔ５）では発生すると同時にＦＤに蓄積され、後半（時間ｔ５から時間ｔ７）ではＰＤに蓄積される。なお、時間ｔ７でＸ線パルスの照射が終了する。
【００３７】
続いて、電気信号の読み出し時の処理動作を説明する。図９に示すように、時間ｔ１０から時間ｔ１６ではＦＤに蓄積された電気信号が読み出され、時間ｔ１６から時間ｔ２２ではＰＤに蓄積された電気信号が読み出される。
【００３８】
時間ｔ１０から時間ｔ１６では制御機能１７ｈは、ＳｘをＯＮすることにより、ＦＤに蓄積された電気信号を列選択回路へ出力する。ここで、制御機能１７ｈは、時間ｔ１１から時間ｔ１２では、行選択回路１６ｃを制御して、１行目のＣＭＯＳセンサ画素のＳｘをＯＮにする。なお、図９には図示しないが、制御機能１７ｈは、列選択回路１６ｄを制御して、１行目のＣＭＯＳセンサ画素に対して、選択した列の順番にＦＤから電気信号を読み出す。例えば、図３に示すＣＭＯＳセンサ画像において、制御機能１７ｈは、１行目のＵＰ１１、ＵＰ２１、・・・、ＵＰｎ１をパラレルに選択し、続いて、１列目のＵＰ１１、ＵＰ２１、・・・、ＵＰｎ１をシリアルに選択する。そして、制御機能１７ｈは、時間ｔ１２から時間ｔ１３では、ＳｘをＯＦＦにする。制御機能１７ｈは、時間ｔ１３から時間ｔ１６の間も同様にＳｘのＯＮとＯＦＦとを繰り返すことで、ＦＤに蓄積された電気信号を読み出す。なお、ＦＤに蓄積された電気信号を読み出す処理は、ＣＭＯＳセンサ内の全画素について行われる。
【００３９】
続いて、時間ｔ１７から時間ｔ１８では制御機能１７ｈは、ＳｘをＯＮすることにより、ＰＤに蓄積された電気信号を列選択回路へ出力する。ここで、制御機能１７ｈは、時間ｔ１７以降時間ｔ２２まではＴｘをＯＮにする。これによりＰＤに蓄積された電気信号がＦＤに転送される。そして、制御機能１７ｈは、時間ｔ１７から時間ｔ１８では、行選択回路１６ｃを制御して、１行目のＣＭＯＳセンサ画素のＳｘをＯＮにする。なお、図９には図示しないが、制御機能１７ｈは、列選択回路１６ｄを制御して、１行目のＣＭＯＳセンサ画素に対して、選択した列の順番に、ＰＤからＦＤに転送された電気信号を読み出す。例えば、図３に示すＣＭＯＳセンサ画像において、制御機能１７ｈは、１行目のＵＰ１１、ＵＰ２１、・・・、ＵＰｎ１をパラレルに選択し、続いて、１列目のＵＰ１１、ＵＰ２１、・・・、ＵＰｎ１をシリアルに選択する。そして、制御機能１７ｈは、時間ｔ１８から時間ｔ１９では、ＳｘをＯＦＦにする。制御機能１７ｈは、時間ｔ１９から時間ｔ２２の間も同様にＳｘのＯＮとＯＦＦとを繰り返すことで、ＰＤからＦＤに転送された電気信号を読み出す。なお、ＰＤからＦＤに転送された電気信号を読み出す処理は、ＣＭＯＳセンサ内の全画素について行われる。
【００４０】
トモシンセシス撮影では、Ｘ線焦点であるＸ線管１５ａが移動しながらＸ線パルスが複数回照射されるが、Ｘ線パルスごとに上記動作が繰り返される。続いて、信号処理回路１６ｂは、Ｘ線検出器１６ａによって変換された電気信号からＸ線投影データを生成する。そして、画像処理回路１７ｄは、信号処理回路１６ｂによって生成されたＸ線投影データに基づいてトモシンセシス画像を生成する。
【００４１】
上述したように、第１の実施形態では、Ｘ線焦点を撮影ごとに停止または減速させることなしに移動させながら、複数の視点からの撮影を行う。これにより、第１の実施形態によれば、検査時間を短縮することが可能になる。この結果、検査の短時間化による、検査効率の向上や患者の苦痛低減を図ることが可能になる。
【００４２】
また、第１の実施形態では、Ｘ線検出器１６ａは、光電変換部と電荷蓄積部とを有する積分型のＸ線検出器であり、光電変換部と電荷蓄積部とを電気信号の保持に使用する。より具体的には、第１の実施形態では、Ｘ線パルスの照射時に、Ｘ線パルスの照射期間を時分割した単位時間ごとに生成された電気信号をＸ線検出器１６ａに分割して保持させ、各Ｘ線パルスの照射終了後に、分割して保持される電気信号をＸ線検出器１６ａから順次読み出させる。これにより、第１の実施形態では、Ｘ線管１５ａの動き量を低減したデータを収集することが可能になる。すなわち、第１の実施形態では、Ｘ線検出器１６ａの画像読出し時間によるＸ線照射間隔の増大を防止する。また、第１の実施形態によれば、動き量を低減したデータを収集することにより、Ｘ線焦点の動きボケを低減することができる。言い換えると、Ｘ線焦点の移動による空間解像度の劣化を軽減することができる。そして、診断用画像における被検体の動きによる偽像を低減し、解像度の高い画像を得ることが可能になることで、診断能を向上させることが可能になる。このように、第１の実施形態によれば、撮像時間を短縮しながら解像度の高い画像を得ることができる。
【００４３】
また、上述した第１の実施形態に係るＸ線検出器１６ａが有するＣＭＯＳセンサ画素は、既存のＣＭＯＳセンサ画素を用いて構成することが可能である。このため、第１の実施形態では、Ｘ線検出器１６ａの制作コストを低減することが可能である。
【００４４】
（第１の実施形態の変形例）
上述した第１の実施形態では、単位画素が、光電変換部（ＰＤ）と電荷蓄積部（ＦＤ）とをそれぞれ１つ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、単位画素は、光電変換部（ＰＤ）と複数の電荷蓄積部（ＦＤ）とを有するようにしてもよい。図１０は、第１の実施形態の変形例に係るＸ線検出器１６ａが有するＣＭＯＳセンサ画素の基本動作を説明するための図である。
【００４５】
図１０では、１つの光電変換部（ＰＤ）と２つの電荷蓄積部（ＦＤ）とを有する単位画素について説明する。図１０に示す単位画素において、Ｘ線が照射されると、ＰＤ部分で電気信号が発生する。ＰＤで発生した電荷は、ＴｘとＳ１とをＯＮにすることにより、ＦＤ１に転送される。また、ＰＤで発生した電荷は、ＴｘとＳ２とをＯＮにすることにより、ＦＤ２に転送される。
【００４６】
また、単位画素において、ＳｘとＳ１とをＯＮすることにより、信号電荷によりＦＤ１に生じる電圧を列選択回路へ出力する。また、単位画素において、ＳｘとＳ２とをＯＮすることにより、信号電荷によりＦＤ２に生じる電圧を列選択回路へ出力する。また、ＦＤ１及びＦＤ２への電荷の蓄積が完了したらＴｘはＯＦＦにされる。
【００４７】
また、ＦＤ１及びＦＤ２の電圧の読出しが完了したら、Ｒｘ、Ｓ１及びＳ２をＯＮにし、ＦＤ１及びＦＤ２がリセットされる。ここで、ＴｘをＯＮしたままＲｘ、Ｓ１及びＳ２をＯＮすれば、ＰＤとＦＤ１とＦＤ２の電荷がクリアされる。一方、ＴｘをＯＦＦしてからＲｘ、Ｓ１及びＳ２をＯＮすればＦＤ１とＦＤ２がリセットされる。
【００４８】
続いて、図１１及び図１２を用いて、信号蓄積時の処理及び信号読み出し時の処理について説明する。図１１及び図１２は、第１の実施形態の変形例に係るＸ線検出器１６ａが有するＣＭＯＳセンサ画素の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。図１１では、信号蓄積時の処理動作を説明し、図１２では、蓄積された信号の読み出し時の処理動作を説明する。図１１及び図１２は、Ｘ線トモシンセシス撮像において、１回のＸ線パルスの照射時について説明するものである。すなわち、Ｘ線パルスの照射が行われるごとに図１１及び図１２に示す処理動作が繰り返し実行される。なお、以下に示すＣＭＯＳセンサの基本動作は、制御機能１７ｈが行選択回路１６ｃ及び列選択回路１６ｄを制御することによって実現される。
【００４９】
まず、電気信号の蓄積時の処理動作を説明する。図１１に示すように、時間ｔ０では、制御機能１７ｈは、Ｒｘ、Ｓ１、Ｓ２及びＴｘをＯＮにする。これにより、各単位画素において、ＰＤとＦＤ１とＦＤ２の電荷がクリアされる。そして、時間ｔ１では、制御機能１７ｈは、ＲｘとＳ２をＯＦＦにする。すなわち、時間ｔ１では、ＴｘとＳ１とがＯＮである。これにより、各単位画素では、ＰＤで発生した電気信号がＦＤ１に転送されることになる。
【００５０】
時間ｔ３から時間ｔ７では、Ｘ線パルスの照射が開始される。制御機能１７ｈは、Ｘ線パルス照射期間の半分に当たる時間ｔ５まではＴｘとＳ１をＯＮにし続け、残り半分の時間ｔ５以降ではＴｘとＳ２をＯＮにする。第１の実施形態と同様に、制御機能１７ｈは、例えば、各Ｘ線パルスの幅Ｔｘｗ×１／２だけ経過したタイミングでＣＭＯＳセンサを制御して、Ｓ１とＳ２のＯＮとＯＦＦとを切り替えることで、電気信号の蓄積先をＦＤ１からＦＤ２に切り替える。言い換えると、制御機能１７ｈは、単位時間ごとのＸ線管１５ａの移動量が同一となるように制御する。これにより、各単位画素では、時間ｔ３から時間ｔ５では電気信号がＦＤ１に蓄積され、時間ｔ５から時間ｔ７では電気信号がＦＤ２に蓄積される。すなわち、一つのＸ線パルスによりフォトダイオード部ＰＤで発生する電気信号は、Ｘ線パルスの前半（時間ｔ３から時間ｔ５）は発生すると同時にＦＤ１に蓄積され、後半（時間ｔ５から時間ｔ７）はＦＤ２に蓄積される。なお、時間ｔ７でＸ線パルスの照射が終了する。時間ｔ８では、制御機能１７ｈは、ＴｘとＳ２とをＯＦＦにする。
【００５１】
続いて、電気信号の読み出し時の処理動作を説明する。図１２に示すように、時間ｔ１０から時間ｔ１６ではＦＤ１に蓄積された電気信号が読み出され、時間ｔ１６から時間ｔ２２ではＦＤ２に蓄積された電気信号が読み出される。
【００５２】
時間ｔ１０から時間ｔ１６では制御機能１７ｈは、ＳｘとＳ１とをＯＮすることにより、ＦＤ１に蓄積された電気信号を列選択回路へ出力する。ここで、制御機能１７ｈは、時間ｔ１１から時間ｔ１２では、行選択回路１６ｃを制御して、１行目のＣＭＯＳセンサ画素のＳｘとＳ１とをＯＮにする。なお、図１２には図示しないが、制御機能１７ｈは、列選択回路１６ｄを制御して、１行目のＣＭＯＳセンサ画素に対して、選択した列の順番にＦＤ１から電気信号を読み出す。例えば、図３に示すＣＭＯＳセンサ画像において、制御機能１７ｈは、１行目のＵＰ１１、ＵＰ２１、・・・、ＵＰｎ１をパラレルに選択し、続いて、１列目のＵＰ１１、ＵＰ２１、・・・、ＵＰｎ１をシリアルに選択する。そして、制御機能１７ｈは、時間ｔ１２から時間ｔ１３では、ＳｘとＳ１とをＯＦＦにする。制御機能１７ｈは、時間ｔ１３から時間ｔ１６の間も同様にＳｘとＳ１とのＯＮとＯＦＦとを繰り返すことで、ＦＤ１に蓄積された電気信号を読み出す。なお、ＦＤ１に蓄積された電気信号を読み出す処理は、ＣＭＯＳセンサ内の全画素について行われる。
【００５３】
続いて、時間ｔ１７から時間ｔ１８では制御機能１７ｈは、ＳｘとＳ２とをＯＮすることにより、ＦＤ２に蓄積された電気信号を列選択回路へ出力する。ここで、制御機能１７ｈは、時間ｔ１７から時間ｔ１８では、行選択回路１６ｃを制御して、１行目のＣＭＯＳセンサ画素のＳｘとＳ２とをＯＮにする。なお、図１２には図示しないが、制御機能１７ｈは、列選択回路１６ｄを制御して、１行目のＣＭＯＳセンサ画素に対して、選択した列の順番に、ＦＤ２から電気信号を読み出す。例えば、図３に示すＣＭＯＳセンサ画像において、制御機能１７ｈは、１行目のＵＰ１１、ＵＰ２１、・・・、ＵＰｎ１をパラレルに選択し、続いて、１列目のＵＰ１１、ＵＰ２１、・・・、ＵＰｎ１をシリアルに選択する。そして、制御機能１７ｈは、時間ｔ１８から時間ｔ１９では、ＳｘとＳ２とをＯＦＦにする。制御機能１７ｈは、時間ｔ１９から時間ｔ２２の間も同様にＳｘとＳ２とのＯＮとＯＦＦとを繰り返すことで、ＦＤ２に蓄積された電気信号を読み出す。なお、ＦＤ２に蓄積された電気信号を読み出す処理は、ＣＭＯＳセンサ内の全画素について行われる。
【００５４】
トモシンセシス撮影では、Ｘ線焦点が移動しながらＸ線パルスが複数回照射されるが、Ｘ線パルスごとに上記動作が繰り返される。続いて、信号処理回路１６ｂは、Ｘ線検出器１６ａによって変換された電気信号からＸ線投影データを生成する。そして、画像処理回路１７ｄは、信号処理回路１６ｂによって生成されたＸ線投影データに基づいてトモシンセシス画像を生成する。
【００５５】
このように、第１の実施形態の変形例では、Ｘ線検出器１６ａは、光電変換部と複数の電荷蓄積部とを有する積分型のＸ線検出器であり、複数の電荷蓄積部を電気信号の保持に使用する。これにより、第１の実施形態の変形例に係るによれば、第１の実施形態と同様に、撮像時間を短縮しながら解像度の高い画像を得ることができる。
【００５６】
また、第１の実施形態の変形例に係るＣＭＯＳセンサ画素は、ＦＤ１とＦＤ２とに電気信号を蓄積するので、ＰＤの静電容量を加味することなく、Ｘ線検出器１６ａを構成することができる。
【００５７】
なお、図１０に示す単位画素では、Ｘ線パルスを２つの信号に分割し、ＦＤ１とＦＤ２とに信号を蓄積する場合を説明したが、単位画素が有する電荷蓄積部（ＦＤ）の数は、２つに限定されるものではなく、２つ以上で任意に変更可能である。
【００５８】
また、図１０に示す単位画素において、２つの電荷蓄積部（ＦＤ１及びＦＤ２）に電荷を蓄えるだけではなく、光電変換部（ＰＤ）を電荷の蓄積に用いてもよい。また、光電変換部（ＰＤ）を電荷の蓄積に用いる場合、２つ以上の電荷蓄積部を有するようにしてもよい。これにより、Ｘ線検出器１６ａが有するＣＭＯＳセンサ画素では、蓄積する信号を増加させるとともに、画素内に設ける信号蓄積用のキャパシタの数を一つ減らすことができる。
【００５９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態及び第１の実施形態の変形例では、Ｘ線検出器１６ａが積分型の検出器であるものとして説明した。ところで、Ｘ線検出器１６ａは、光子計数型の検出器であってもよい。そこで、第２の実施形態では、Ｘ線検出器１６ａが光子計数型の検出器である場合について説明する。
【００６０】
なお、第２の実施形態に係るマンモグラフィ装置１０の構成は、Ｘ線検出器１６ａの構成と制御機能１７ｈが実行する機能の一部とが異なる点を除いて、図１及び図２に示した構成例と同様である。以下では、第２の実施形態に係るＸ線検出器１６ａの構成と、第２の実施形態に係る制御機能１７ｈが実行する機能とについて説明し、図１及び図２に示した各部についての詳細な説明を省略する。
【００６１】
まず、図１３を用いて、第２の実施形態に係るＸ線検出器１６ａの検出素子の構成例について説明する。図１３は、第２の実施形態に係るＸ線検出器１６ａの検出素子の構成例を示す図である。図１３では、Ｘ線検出器１６ａが有する複数の検出素子のうち一つの検出素子を図示している。図１３に示すように、各検出素子は、画素１６０と、チャージアンプ１６１と、波形成形回路１６２と、波形弁別回路１６３と、カウンタ１６４と、カウンタ１６５とを有する。
【００６２】
画素１６０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面検出器である。ここで、光センサは、例えばＳｉＰＭ（Silicon  photomultiplier）である。Ｘ線検出器１６ａの各画素１６０は、入射したＸ線光子に応じた電気信号（パルス）を出力する。この電気信号（パルス）の波高値は、Ｘ線光子のエネルギー値と相関性を有する。
【００６３】
チャージアンプ１６１は、画素１６０に入射した光子に応答して集電される電荷を積分・増幅して電気量のパルス信号として出力する。このパルス信号は、光子のエネルギー量に対応する波高及び面積を有する。
【００６４】
波形成形回路１６２は、チャージアンプ１６１から出力されるパルス信号の周波数特性を調整し、かつゲイン及びオフセットを与えることによってパルス信号の波形を整形する。波形成形回路１６２の出力側には、波形弁別回路１６３が接続される。
【００６５】
波形弁別回路１６３は、入射した光子への応答パルス信号を弁別して後段のカウンタ１６４又はカウンタ１６５に出力する回路である。ここで、波形弁別回路１６３は、制御機能１７ｈの制御によって、第１のモードと第２のモードとを切り替えて動作する。
【００６６】
例えば、波形弁別回路１６３は、第１のモードでは、入射した光子への応答パルス信号の波高或いは面積を、弁別すべき複数のエネルギー帯域に対応して予め設定された閾値と比較し、閾値との比較結果を後段のカウンタ１６４又はカウンタ１６５に出力する回路である。より具体的には、波形弁別回路１６３は、各Ｘ線パルスの照射時に、所定の閾値以上の応答パルス信号を高エネルギー帯信号（HE  Photon）として、カウンタ１６４に出力し、所定の閾値未満の応答パルス信号を低エネルギー帯信号（LE  Photon）として、カウンタ１６５に出力する。
【００６７】
また、例えば、波形弁別回路１６３は、第２のモードでは、応答パルス信号を所定の閾値比較することなく、各Ｘ線パルスの照射時に、Ｘ線パルスの照射期間を時分割した単位時間ごとに生成されたパルス信号をカウンタ１６４及びカウンタ１６５分割して保持させる。より具体的には、波形弁別回路１６３は、Ｘ線パルスの前半では、パルス信号をカウンタ１６４に出力し、Ｘ線パルスの後半では、パルス信号をカウンタ１６５に出力する。
【００６８】
カウンタ１６４及びカウンタ１６５は、波形弁別回路１６３によって出力されたパルス信号をカウントし、光子の計数結果をデジタルデータとして信号処理回路１６ｂに出力する。なお、カウンタ１６４及びカウンタ１６５のことを計数結果記憶部とも言う。
【００６９】
例えば、カウンタ１６４及びカウンタ１６５は、第１のモードでは、対応するエネルギー帯域毎に応答パルス信号の波形の弁別結果をカウントし、光子の計数結果をデジタルデータとして信号処理回路１６ｂに出力する。より具体的には、第１のモードでは、カウンタ１６４は、各Ｘ線パルスの照射時に高エネルギー帯信号をカウントし、カウンタ１６５は、各Ｘ線パルスの照射時に低エネルギー帯信号をカウントする。
【００７０】
また、例えば、カウンタ１６４及びカウンタ１６５は、第２のモードでは、Ｘ線パルスの照射期間を時分割した単位時間ごとに生成されたパルス信号をカウントする。より具体的には、第２のモードでは、カウンタ１６４は、各Ｘ線パルスの照射時にＸ線パルスの前半に出力されたパルス信号をカウントし、カウンタ１６５は、各Ｘ線パルスの照射時にＸ線パルスの後半に出力されたパルス信号をカウントする。
【００７１】
次に、図１４及び図１５を用いて、第２の実施形態に係る制御機能１７ｈが実行する機能について説明する。図１４及び図１５は、第２の実施形態に係るＸ線検出器１６ａが有する検出素子の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。図１４では、第１のモードでの信号蓄積時の処理動作を説明し、図１５では、第２のモードでの信号蓄積時の処理動作を説明する。図１４及び図１５は、Ｘ線トモシンセシス撮像において、１回のＸ線パルスの照射時について説明するものである。すなわち、Ｘ線パルスの照射が行われるごとに図１４及び図１５に示す処理動作がそれぞれ繰り返し実行される。なお、以下に示すＸ線検出器１６ａが有する検出素子の基本動作は、制御機能１７ｈによって制御されることによって実現される。
【００７２】
まず、第１のモードでの信号蓄積時の処理動作を説明する。図１４に示すように、時間ｔ０から時間ｔ１では、制御機能１７ｈは、カウンタ１６４及びカウンタ１６５をクリアする。これにより、カウンタ１６４及びカウンタ１６５において、計数結果がクリアされる。
【００７３】
時間ｔ３から時間ｔ７では、Ｘ線パルスの照射が開始される。ここで、入射した光子が、高エネルギー帯信号（HE  Photon）、HE  Photon、低エネルギー帯信号（LE  Photon）、LE  Photon、HE  Photon、LE  Photon、HE  Photon、LE  Photon、LE  Photon、LE  Photon、HE  Photon、LE  Photon、HE  Photon、HE  Photon、HE  Photonの順で検出された場合について説明する。かかる場合、波形弁別回路１６３は、１番目及び２番目に検出した高エネルギー帯信号（HE  Photon）をカウンタ１６４に出力し、３番目及び４番目に検出した低エネルギー帯信号（LE  Photon）をカウンタ１６５に出力する。また、波形弁別回路１６３は、５番目に検出した高エネルギー帯信号（HE  Photon）をカウンタ１６４に出力し、６番目に検出した低エネルギー帯信号（LE  Photon）をカウンタ１６５に出力する。更に、波形弁別回路１６３は、７番目に検出した高エネルギー帯信号（HE  Photon）をカウンタ１６４に出力し、８番目から１０番目に検出した低エネルギー帯信号（LE  Photon）をカウンタ１６５に出力する。続いて、波形弁別回路１６３は、１１番目に検出した高エネルギー帯信号（HE  Photon）をカウンタ１６４に出力し、１２番目に検出した低エネルギー帯信号（LE  Photon）をカウンタ１６５に出力する。そして、波形弁別回路１６３は、１３番目から１５番目に検出した高エネルギー帯信号（HE  Photon）をカウンタ１６４に出力する。この結果、カウンタ１６４は、８つの高エネルギー帯信号を計数し、カウンタ１６５は、７つの低エネルギー帯信号を計数する。なお、時間ｔ７でＸ線パルスの照射が終了する。
【００７４】
時間ｔ７から時間ｔ８では、制御機能１７ｈは、カウンタ１６４及びカウンタ１６５の計数結果の読み出しを指示する。そして、時間ｔ８から時間ｔ１２では、カウンタ１６４及びカウンタ１６５の計数結果が信号処理回路１６ｂに出力される。例えば、Ｘ線照射が終了すると、まずカウンタ１６４に記憶された計数結果が行選択回路および列選択回路により選択され、センサ内の全画素について順次読み出される。次に、カウンタ１６５に記憶された計数結果が行選択回路および列選択回路により選択され、センサ内の全画素について順次読み出される。そして、時間ｔ１２から時間１３では、制御機能１７ｈは、次のＸ線パルスの照射に備えて、カウンタ１６４及びカウンタ１６５をクリアする。
【００７５】
トモシンセシス撮影では、Ｘ線焦点であるＸ線管１５ａが移動しながらＸ線パルスが複数回照射されるが、Ｘ線パルスごとに上記動作が繰り返される。続いて、信号処理回路１６ｂは、Ｘ線検出器１６ａによって変換された電気信号からＸ線投影データを生成する。そして、画像処理回路１７ｄは、信号処理回路１６ｂによって生成されたＸ線投影データに基づいてトモシンセシス画像を生成する。
【００７６】
続いて、第２のモードでの信号蓄積時の処理動作を説明する。図１５に示すように、時間ｔ０から時間ｔ１では、制御機能１７ｈは、カウンタ１６４及びカウンタ１６５をクリアする。これにより、カウンタ１６４及びカウンタ１６５において、計数結果がクリアされる。
【００７７】
時間ｔ３から時間ｔ７では、Ｘ線パルスの照射が開始される。図１５では、図１４と同様の順で入射した光子が検出されるものとする。ここで、マンモグラフィ装置１０では、各Ｘ線パルスの幅Ｔｘｗが事前に決まっている。このため、制御機能１７ｈは、Ｘ線パルスの照射開始タイミングを検知すれば、Ｔｘｗ×１／２だけ経過したタイミングを特定可能である。そして、制御機能１７ｈは、例えば、Ｔｘｗ×１／２だけ経過したタイミングでカウンタを切り替える。言い換えると、制御機能１７ｈは、単位時間ごとのＸ線管１５ａの移動量が同一となるように制御する。これにより、制御機能１７ｈは、Ｘ線パルス照射期間の半分に当たる時間ｔ５まではカウンタ１６４にパルス信号を出力させ、Ｘ線パルス照射期間の残り半分の時間ｔ５以降ではカウンタ１６５にパルス信号を出力させる。
【００７８】
より具体的には、波形弁別回路１６３は、１番目及び２番目に検出した高エネルギー帯信号（HE  Photon）をカウンタ１６４に出力し、３番目及び４番目に検出した低エネルギー帯信号（LE  Photon）をカウンタ１６４に出力する。また、波形弁別回路１６３は、５番目に検出した高エネルギー帯信号（HE  Photon）をカウンタ１６４に出力し、６番目に検出した低エネルギー帯信号（LE  Photon）をカウンタ１６４に出力する。更に、波形弁別回路１６３は、７番目に検出した高エネルギー帯信号（HE  Photon）をカウンタ１６４に出力する。
【００７９】
また、波形弁別回路１６３は、８番目から１０番目に検出した低エネルギー帯信号（LE  Photon）をカウンタ１６５に出力する。続いて、波形弁別回路１６３は、１１番目に検出した高エネルギー帯信号（HE  Photon）をカウンタ１６５に出力し、１２番目に検出した低エネルギー帯信号（LE  Photon）をカウンタ１６５に出力する。そして、波形弁別回路１６３は、１３番目から１５番目に検出した高エネルギー帯信号（HE  Photon）をカウンタ１６５に出力する。すなわち、一つのＸ線パルスにより発生する電気信号は、Ｘ線パルスの前半（時間ｔ３から時間ｔ５）では発生すると同時にカウンタ１６４でカウントされ、後半（時間ｔ５から時間ｔ７）ではカウンタ１６５でカウントされる。なお、時間ｔ７でＸ線パルスの照射が終了する。
【００８０】
時間ｔ７から時間ｔ８では、制御機能１７ｈは、カウンタ１６４及びカウンタ１６５の計数結果の読み出しを指示する。そして、時間ｔ８から時間ｔ１２では、カウンタ１６４及びカウンタ１６５の計数結果が信号処理回路１６ｂに出力される。例えば、Ｘ線照射が終了すると、まずカウンタ１６４に記憶された計数結果が行選択回路および列選択回路により選択され、センサ内の全画素について順次読み出される。次に、カウンタ１６５に記憶された計数結果が行選択回路および列選択回路により選択され、センサ内の全画素について順次読み出される。そして、時間ｔ１２から時間１３では、制御機能１７ｈは、次のＸ線パルスの照射に備えて、カウンタ１６４及びカウンタ１６５をクリアする。
【００８１】
トモシンセシス撮影では、Ｘ線焦点であるＸ線管１５ａが移動しながらＸ線パルスが複数回照射されるが、Ｘ線パルスごとに上記動作が繰り返される。続いて、信号処理回路１６ｂは、Ｘ線検出器１６ａによって変換された電気信号からＸ線投影データを生成する。そして、画像処理回路１７ｄは、信号処理回路１６ｂによって生成されたＸ線投影データに基づいてトモシンセシス画像を生成する。
【００８２】
上述したように、第２の実施形態では、Ｘ線検出器１６ａは、複数の計数結果記憶部を有する光子計数型のＸ線検出器であり、複数の計数結果記憶部を電気信号の保持に使用する。これにより、第２の実施形態では、Ｘ線管１５ａの動き量を低減したデータを収集することが可能になる。この結果、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、撮像時間を短縮しながら解像度の高い画像を得ることができる。
【００８３】
なお、第２の実施形態では、計数結果記憶部であるカウンタが２つあり、Ｘ線パルスを２つの信号に分割する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、カウンタがＮ個あり、Ｘ線パルスをＮ個の信号に分割するようにしてもよい。更に、Ｘ線検出器１６ａは、エネルギー成分ごとに複数の計数結果記憶部を有し、エネルギー成分ごとに、複数の計数結果記憶部を電気信号の保持に使用するようにしてもよい。例えば、各検出素子は、カウンタをＬ×Ｎ個有し、Ｎ個のエネルギー弁別を行い、Ｘ線パルスをＬ個の信号に分割する。
【００８４】
また、第２の実施形態では、画素１６０が間接変換型であ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、画素１６０は、直接変換型であってもよい。直接変換型の検出器とは、検出素子に入射したＸ線を直接電荷に変換する検出器である。この電荷は、Ｘ線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移動すること及びＸ線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移動することの少なくとも一方により出力される。この直接変換型の検出器は、例えば、テルル化カドミウム(ＣｄＴｅ：cadmium  telluride)半導体やテルル化カドミウム亜鉛(ＣｄＺｎＴｅ：cadmium  zinc  telluride)半導体等によって構成される。
【００８５】
（第３の実施形態）
第１の実施形態から第２の実施形態では、Ｘ線トモシンセシス撮像において、Ｘ線管１５ａが、Ｘ線パルスの照射期間中に所定の方向に移動する場合について説明した。ところで、マンモグラフィ装置１０等のＸ線診断装置では、デュアルエナジー撮像法が行われる場合がある。デュアルエナジー撮像法は、２つ以上の線質のＸ線を順次照射して画像データを得る撮像法である。言い換えると、デュアルエナジー撮像法では、Ｘ線管１５ａは、Ｘ線パルスの照射期間中にエネルギーを切り替えてＸ線パルスを照射する。このデュアルエナジー撮像法では、物質により分離された画像を得ることができるので、病変の診断に有効である。
【００８６】
しかしながら、デュアルエナジー撮像法では、Ｘ線の照射時間間隔が長いと、この間に被検体が動く可能性がある。被写体が動く場合には、画像に動きボケが生じる問題があった。なお、Ｘ線の照射時間間隔は、Ｘ線出力装置１５による線質切り替え時間やＸ線検出器１６ａの画像読出し時間等により決定される。
【００８７】
そこで、第３の実施形態では、デュアルエナジー撮像法等のように、Ｘ線パルスの線質を変化させる場合において、以下に説明するＸ線検出方法により、画像の動きボケを軽減する。
【００８８】
第３の実施形態に係るマンモグラフィ装置１０の構成は、制御機能１７ｈが実行する機能の一部が異なる点を除いて、図１及び図２に示した構成例と同様である。以下では、第３の実施形態に係る制御機能１７ｈが実行する機能について説明し、図１及び図２に示した各部についての詳細な説明を省略する。
【００８９】
図１６及び図１７は、第３の実施形態に係るＸ線検出器１６ａが有するＣＭＯＳセンサ画素の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。なお、図１６及び図１７では、ＣＭＯＳセンサ画素が、図７に示すＣＭＯＳセンサ画素である場合について説明する。図１６では、フィルタによってＸ線の線質を切り替える場合の処理動作を説明し、図１７では、管電圧の切り替えによってＸ線の線質を切り替える場合の処理動作を説明する。図１６及び図１７は、Ｘ線トモシンセシス撮像において、１回のＸ線パルスの照射時にＸ線の線質を切り替える場合について説明するものである。すなわち、Ｘ線パルスの照射が行われるごとに図１６及び図１７に示す処理動作がそれぞれ繰り返し実行される。なお、以下に示すＸ線検出器１６ａが有する検出素子の基本動作は、制御機能１７ｈによって制御されることによって実現される。
【００９０】
まず、フィルタによってＸ線の線質を切り替える場合の処理動作を説明する。図１６に示すように、時間ｔ０では、制御機能１７ｈは、Ｒｘ及びＴｘをＯＮにする。これにより、各単位画素において、ＰＤとＦＤの電荷がクリアされる。また、時間ｔ０では、線質フィルタは、第１のフィルタに設定される。そして、時間ｔ１では、制御機能１７ｈは、ＲｘをＯＦＦにする。これにより、各単位画素では、ＰＤで発生した電気信号がＦＤに転送されることになる。
【００９１】
時間ｔ３から時間ｔ７では、Ｘ線パルスの照射が開始される。制御機能１７ｈは、Ｘ線パルス照射期間の半分に当たる時間ｔ５まではＴｘをＯＮにし続け、残り半分の時間ｔ５以降ではＴｘをＯＦＦにする。ここで、Ｘ線信号の蓄積期間において、システム制御回路１７ｇの制御によりＸ線照射中に線質フィルタが第１のフィルタから第２のフィルタに切り替わる。そして、制御機能１７ｈは、例えば、線質フィルタの切り替えタイミングに同期してＣＭＯＳセンサを制御して、Ｔｘを切り替えることで、電気信号の蓄積先をＦＤからＰＤに切り替える。言い換えると、制御機能１７ｈは、単位時間ごとにエネルギーが切り替わるように制御する。これにより、各単位画素では、時間ｔ３から時間ｔ５では電気信号がＦＤに蓄積され、時間ｔ５から時間ｔ７では電気信号がＰＤに蓄積される。すなわち、ＦＤとＰＤとで時間的に近接した線質の異なるＸ線信号を蓄積することができる。また、線質フィルタの切り替えに同期して管電流を増減することにより、２つの線質条件で検出器に発生する信号量を略同等に制御するようにしてもよい。なお、時間ｔ７でＸ線パルスの照射が終了する。
【００９２】
なお、電気信号の読み出し時の処理動作は、第１の実施形態で説明した処理動作と同様である。続いて、信号処理回路１６ｂは、Ｘ線検出器１６ａによって変換された電気信号からＸ線投影データを生成する。例えば、信号処理回路１６ｂは、第１のフィルタで蓄積された信号から第１の投影データを生成し、第２のフィルタで蓄積された信号から第２の投影データを生成する。そして、画像処理回路１７ｄは、信号処理回路１６ｂによって生成されたＸ線投影データに基づいて物質分離処理を行い、例えば、軟部組織画像及び骨部画像等を生成する。システム制御回路１７ｇは、軟部組織画像及び骨部画像等をディスプレイ１７ｆに表示する。
【００９３】
次に、管電圧の切り替えによってＸ線の線質を切り替える場合の処理動作を説明する。図１７に示すように、時間ｔ０では、制御機能１７ｈは、Ｒｘ及びＴｘをＯＮにする。これにより、各単位画素において、ＰＤとＦＤの電荷がクリアされる。そして、時間ｔ１では、制御機能１７ｈは、ＲｘをＯＦＦにする。これにより、各単位画素では、ＰＤで発生した電気信号がＦＤに転送されることになる。
【００９４】
時間ｔ３から時間ｔ７では、Ｘ線パルスの照射が開始される。制御機能１７ｈは、Ｘ線パルス照射期間の半分に当たる時間ｔ５まではＴｘをＯＮにし続け、残り半分の時間ｔ５以降ではＴｘをＯＦＦにする。ここで、Ｘ線信号の蓄積期間において、システム制御回路１７ｇの制御によりＸ線照射中に管電圧が切り替わる。そして、制御機能１７ｈは、例えば、管電圧の切り替えタイミングに同期してＣＭＯＳセンサを制御して、Ｔｘを切り替えることで、電気信号の蓄積先をＦＤからＰＤに切り替える。これにより、各単位画素では、時間ｔ３から時間ｔ５では電気信号がＦＤに蓄積され、時間ｔ５から時間ｔ７では電気信号がＰＤに蓄積される。すなわち、ＦＤとＰＤとで時間的に近接した線質の異なるＸ線信号を蓄積することができる。また、管電圧の切り替えに同期して管電流を増減することにより、２つの線質条件で検出器に発生する信号量を略同等に制御するようにしてもよい。なお、図１７では、管電圧が連続に切り替わる例を示したが、管電圧が瞬時に切り替わるように制御されてもよい。なお、時間ｔ７でＸ線パルスの照射が終了する。
【００９５】
なお、電気信号の読み出し時の処理動作は、第１の実施形態で説明した処理動作と同様である。続いて、信号処理回路１６ｂは、Ｘ線検出器１６ａによって変換された電気信号からＸ線投影データを生成する。例えば、信号処理回路１６ｂは、管電圧を切り替える前に蓄積された信号から第１の投影データを生成し、管電圧を切り替えた後に蓄積された信号から第２の投影データを生成する。そして、画像処理回路１７ｄは、信号処理回路１６ｂによって生成されたＸ線投影データに基づいて物質分離処理を行い、例えば、軟部組織画像及び骨部画像等を生成する。システム制御回路１７ｇは、軟部組織画像及び骨部画像等をディスプレイ１７ｆに表示する。
【００９６】
上述したように、第３の実施形態では、Ｘ線パルスの照射期間中にエネルギーを切り替えによる被検体の動きを低減した時間的に近接した線質の異なるデータを収集することが可能になる。すなわち、第３の実施形態では、複数エネルギーによるＸ線撮影検査において、Ｘ線検出器１６ａの画像読出し時間によるＸ線照射間隔の増大を防止し、複数エネルギーでの撮影中の被写体の動きの影響を軽減することができる。これにより、第３の実施形態によれば、撮像時間を短縮しながら解像度の高い画像を得ることができる。
【００９７】
また、上述した第３の実施形態では、マンモグラフィ装置１０において、Ｘ線トモシンセシス撮像を行う際に、デュアルエナジー撮像法が行わ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、第３の実施形態は、マンモグラフィ装置における２次元画像の撮影において、デュアルエナジー撮像法が行われる場合にも適用可能である。
【００９８】
（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。
【００９９】
上述した実施形態では、Ｘ線診断装置の一例としてマンモグラフィ装置を用いて説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線管とＸ線検出器とを支持するＣアーム等の撮影系を有するＸ線診断装置においても、上述した実施形態は適用可能である。例えば、上述した実施形態は、Ｃアームを用いた回転撮影やＣアームを用いた回転撮影時におけるデュアルエナジー撮像法にも適用可能である。なお、Ｘ線診断装置は、２系統の撮影系を有するバイプレーン型のＸ線診断装置であってもよい。
【０１００】
また、上述した実施形態では、マンモグラフィ装置を用いたトモシンセシス撮像におけ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、上述した実施形態は、マンモグラフィ装置によるデュアルエナジー撮像法での２次元画像の撮影や、Ｃアーム等の撮影系を有するＸ線診断装置によるデュアルエナジー撮像法での２次元画像の撮影にも適用可能である。
【０１０１】
上記の実施形態の説明において、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【０１０２】
また、上記の実施形態で説明した制御方法は、予め用意された制御プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
【０１０３】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、撮像時間を短縮しながら解像度の高い画像を得ることができる。
【０１０４】
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】
【０１０５】
１０  マンモグラフィ装置
１６ａ  Ｘ線検出器
１７ｄ  画像処理回路
１７ｇ  システム制御回路
１７ｈ  制御機能
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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