(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線の光子をカウントする複数の光子計数検出器と、
前記Ｘ線より波長が長い光を前記複数の光子計数検出器各々に照射可能な外部光源と、
前記複数の光子計数検出器から出力された光子カウントと所定の光子カウント閾値とを比較し、前記複数の光子計数検出器のうち前記光子カウント閾値を超えた前記光子カウントを出力した光子計数検出器に前記光を前記外部光源から照射させる制御回路と、を具備し、
前記制御回路は、
前記複数の光子計数検出器のうち前記Ｘ線が非照射となっている光子計数検出器にトラッピングされた電子の漏れによる漏れ電流を取得し、
前記漏れ電流と所定の漏れ電流閾値とを比較し、
前記漏れ電流閾値を超えた前記漏れ電流を出力した光子計数検出器に前記光を前記外部光源から照射させる、
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記Ｘ線を放射し、スキャン対象の被検体のまわりを回転するように構成されたＸ線管と、
前記Ｘ線を検出するために前記Ｘ線管とともに回転するように構成されたＸ線検出器と、をさらに具備し、
前記光子計数検出器は、前記Ｘ線管の回転軌道と前記Ｘ線検出器の回転軌道とより内側に、所定の間隔で疎らな配置で固定される請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記Ｘ線を放射するＸ線管と前記複数の光子計数検出器とを互いに対向させて支持し、回転軸周りに回転可能な回転フレームをさらに具備する、
請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記複数の光子計数検出器のうち前記Ｘ線の照射範囲に含まれる光子計数検出器から出力された前記光子カウントを取得する、請求項１または２に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記漏れ電流と前記漏れ電流閾値との差に基づいて、前記光の強度を決定する、
請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記制御回路は、前記光子カウントと前記光子カウント閾値との差に基づいて、前記光の強度を決定する、
請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記外部光源は、
前記光子計数検出器の端部側に配置され、
前記光の強度を固定で、または時間の関数として可変に動作する、
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
前記外部光源は、前記光子計数検出器の端部とは異なる端部にさらに追加して配置された追加外部光源をさらに有し、
前記追加外部光源は、前記光の強度を固定で、または時間の関数として可変に動作する、
請求項７に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項９】
前記外部光源は、可視光を発生する光源と、紫外線を発生する光源と、赤外線を発生する光源とのうちのいずれか１つである、
請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１０】
Ｘ線の光子をカウントし、
前記カウントされた光子のカウント数と所定の光子カウント閾値とを比較し、
前記光子カウント閾値を超えた前記カウント数を出力した光子計数検出器に前記Ｘ線より波長が長い光を照射し、
前記Ｘ線が非照射となっている光子計数検出器にトラッピングされた電子の漏れによる漏れ電流を取得し、
前記漏れ電流と所定の漏れ電流閾値とを比較し、
前記漏れ電流閾値を超えた前記漏れ電流を出力した光子計数検出器に前記光を照射する、
Ｘ線コンピュータ断層撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光子計数検出器を使用するＸ線コンピュータ断層撮影装置およびＸ線コンピュータ断層撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＴシステムおよび方法は、特に医用イメージングおよび診断のために広く使用されている。ＣＴシステムは、一般に、被検体の身体を通る１つまたは複数の断面スライスの画像を作成する。Ｘ線管などの放射線源は、身体を、その一方の側から照射する。一般にＸ線源に隣接するコリメータは、身体に当たる放射線が、身体の断面スライスを画定する平面領域に実質的に限定されるように、Ｘ線ビームの角度範囲を制限する。身体の反対側に存在する少なくとも１つの検出器（および一般に２つ以上の多数の検出器）は、実質的にスライスの平面内の身体を通って透過される放射線を受ける。身体を通過した放射線の減衰は、検出器から受信された電気信号を処理することによって測定される。
【０００３】
光子計数検出器（ＰＣＤ：ｐｈｏｔｏｎ−ｃｏｕｎｔｉｎｇ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）は、従来のＣＴ検出器によって獲得されるエネルギー積分性ではなく、Ｘ線源のスペクトル性を獲得するように構成される。従来のＣＴ検出器によって獲得されるスペクトル性を取得するために、光子計数検出器は、Ｘ線ビームをその成分エネルギービンまたはスペクトルビンに分割し、ビンの各々の中の光子の数を計数する。ＣＴにおけるＸ線源のスペクトル性の使用は、多くの場合、「スペクトルＣＴ」と呼ばれる。スペクトルＣＴは、２つ以上のエネルギー準位における透過されたＸ線の検出を必要とするので、スペクトルＣＴは、一般に、当然のことながら、デュアルエネルギーＣＴを含む。
【０００４】
スペクトルＣＴにおいて使用される半導体をベースにした光子計数検出器は、入射光子を検出し、イベントごとに光子エネルギーを測定することができる。しかしながら、相互作用深さ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ  ｄｅｐｔｈ）および弾道欠損（ｂａｌｌｉｓｔｉｃ  ｄｅｆｉｃｉｔ）により、測定される光子エネルギーは、入射光子エネルギーに一意に関連付けられることはできない。さらに、高いＸ線束は、パイルアップと分極とを引き起こすことができ、最終的には、これが、光子計数検出器を飽和させる。分極中に電荷が材料の内部にトラップされているとき、材料の内部電子場が変化させられ、ＰＣＤの回復時間（ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｔｉｍｅ）が延長される。したがって、現在利用可能な光子計数検出器は、依然として、光子エネルギーを測定する精度を増加させるために、分極に関連する問題を解決する解決策を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施形態の目的は、光子計数検出器おける分極状態を非分極状態に回復させるための回復時間を短縮可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置およびＸ線コンピュータ断層撮影方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線の光子をカウントする複数の光子計数検出器と、前記Ｘ線より波長が長い光を前記複数の光子計数検出器各々に照射可能な外部光源と、前記複数の光子計数検出器から出力された光子カウントと所定の光子カウント閾値とを比較し、前記複数の光子計数検出器のうち前記光子カウント閾値を超えた前記光子カウントを出力した光子計数検出器に前記光を前記外部光源から照射させる処理回路と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本実施形態に係り、例示的なＣＴスキャナシステムを示す図である。
【図２】図２は、本実施形態に係り、例示的なＣＴスキャナシステムを示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本実施形態に係り、半導体検出デバイスの断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本実施形態に係り、検出器内にトラップされた空間電荷のための例示的な外部から刺激される経路を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本実施形態に係り、異なる温度における理想的な検出デバイスのバンドギャップを示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本実施形態に係り、異なる温度における理想的な検出デバイスのバンドギャップを示す図である。
【図５】図５は、本実施形態に係り、外部励起源を含むＣＴスキャナの概略図である。
【図６】図６は、本実施形態に係り、修正処置（ｃｏｒｒｅｃｔｉｖｅ  ａｃｔｉｏｎ）赤外線（ＩＲ）システムの例示的なシステム図である。
【図７】図７は、本実施形態に係り、オンサイクル中のＩＲ回路の動作プロセスを示す図である。
【図８】図８は、本実施形態に係り、オフサイクル中のＩＲ回路の動作プロセスを示す図である。
【図９】図９は、本実施形態に係り、流れ図によって修正処置システムの動作を示す図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係り、各ＰＣＤに隣接して配置されたＩＲ源を示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係り、各ＰＣＤとＸ線検出器との位置関係の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１における点線の枠に関するＰＣＤと光ガイドとＩＲ源との斜視図である。
【図１３】図１３は、図１２における断面ＡＡ’をｘ方向から見た図である。
【図１４】図１４は、本実施形態に係り、図１２における断面ＢＢ’を、ｘ方向から見た図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係り、図１１のｚ方向から見た図であって、ＩＲ源とＰＣＤとＸ線検出器との位置関係を示す図である。
【図１６】図１６は、本実施形態に係り、図１１において図１５とは逆方向から見た図であって、ＩＲ源とＰＣＤとＸ線検出器との位置関係を示す図である。
【図１７】図１７は、本実施形態の変形例に係り、第３世代ジオメトリで配置されたＰＣＤを有するＸ線コンピュータ断層撮影装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示の教示のより完全な理解およびそれに付随する利点の多くは、添付の図面とともに考慮された場合、以下の詳細な説明を参照すれば、より良く理解されるので、容易に得られるであろう。
【０００９】
一実施形態では、円形リング上に設けられた複数の固定された光子計数検出器（ＰＣＤ）と、この複数のＰＣＤのうちのあるＰＣＤの光子カウントを取得し、この取得された光子カウントを所定の光子カウント閾値と比較し、取得された光子カウントが所定の光子カウント閾値よりも多いとき、外部光源をＰＣＤに適用するように構成された処理回路とを備えるコンピュータ断層画像（ＣＴ）撮影装置が提供される。
【００１０】
別の実施形態では、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）と、この複数のＰＣＤのうちのあるＰＣＤの漏れ電流を取得し、この取得された漏れ電流を所定の漏れ電流閾値と比較し、取得された漏れ電流が所定の漏れ電流閾値よりも多いとき、外部光源をＰＣＤに適用するように構成された処理回路とを備えるコンピュータ断層画像（ＣＴ）撮影装置が提供される。
【００１１】
別の実施形態では、複数の光子計数検出器（ＰＣＤ）を含むＣＴ装置のための撮像方法であって、複数のＰＣＤのうちのあるＰＣＤの光子カウントを取得することと、この取得された光子カウントを所定の光子カウント閾値と比較することと、取得された光子カウントが所定の光子カウント閾値よりも多いとき、外部光源をＰＣＤに適用することとを備える撮像方法が提供される。
【００１２】
図１および図２は、第３世代ジオメトリ（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）で配置されたエネルギー積分型検出器と第４世代ジオメトリで配置された光子計数検出器（ＰＣＤ）とを有するハイブリッドシステムを持つＣＴスキャナシステムの概略図を示す。図１はカップルドリングトポロジ（ｃｏｕｐｌｅｄ−ｒｉｎｇ  ｔｏｐｏｌｏｇｙ）を示し、Ｘ線源１１２はＰＣＤのリングの内部にあり、Ｘ線検出器１０３はＰＣＤのリングの外部にある。対照的に、図２はインナーリングトポロジ（ｉｎｎｅｒ−ｒｉｎｇ  ｔｏｐｏｌｏｇｙ）を示し、Ｘ線源１１２とＸ線検出器１０３の両方がＰＣＤのリングの外部にある。すなわち、光子計数検出器（ＰＣＤ）は、Ｘ線管１１２の回転軌道とＸ線検出器１０３の回転軌道とより内側に、所定の間隔で疎らな配置で固定される。
【００１３】
図１には、ＣＴスキャナシステムにおいて所定の第３世代ジオメトリの検出器１０３と組み合わせて所定の第４世代ジオメトリのＰＣＤを設置するための一実装形態が示されている。この図は、テーブル１１６上に載置されたスキャン対象の被検体ＯＢＪ、Ｘ線源１１２、コリメータ／フィルタ１１４、Ｘ線検出器１０３、および光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮの間の相対位置を示す。ＰＣＤは、被検体ＯＢＪの方へ配向された前表面と、被検体ＯＢＪから離れるように配向された裏表面とを有する。被検体ＯＢＪを通って進むＸ線は、ＰＣＤによって（前表面で）検出されるか、疎らに配置されたＰＣＤの間の空間を通過して、Ｘ線検出器１０３の中に密に詰め込まれたエネルギー積分型検出器によって検出されるかのいずれかである。
【００１４】
Ｘ線投影データを獲得、記憶、処理、および配布するための回路およびハードウェアも図１に示されている。この回路およびハードウェアは、プロセッサ１７０と、ネットワークコントローラ１７４と、メモリ１７８と、データ収集システム１７６とを含む。
【００１５】
一実装形態では、Ｘ線源１１２およびコリメータ／フィルタ１１４は、ガントリ１４０に回転可能に接続された回転構成要素（回転フレーム）１１０に固定式に接続される。Ｘ線検出器は、同様に、ガントリ１４０に回転可能に接続された回転構成要素１３０に固定式に接続される。ＰＣＤは、ガントリ１４０に固定式に接続された円形構成要素１２０に固定式に接続される。ガントリ１４０は、ＣＴスキャナの多数の構成要素を収容する。
【００１６】
ＣＴスキャナのガントリは、テーブル１１６上に配置された被検体ＯＢＪが、Ｘ線源からＰＣＤおよび検出器１０３まで進むＸ線の投影平面内に位置決めされることを可能にする開いた開口（ｏｐｅｎ  ａｐｅｒｔｕｒｅ）２１５（図２に示される）も含む。「投影平面」とは、Ｘ線がＸ線源１１２からＰＣＤと検出器１０３とを含む検出器まで通過する体積（ｖｏｌｕｍｅ）である。「被検体空間」とは、投影平面とガントリの開いた開口２１５の交差点である。「画像空間」は、Ｘ線源１１２がガントリの開口のまわりを回転するときのＸ線源１１２のすべての投影角度に対応する投影平面の和集合を含む。画像空間は、一般に、被検体の寸法を超えて延びる区域のための画像再構築を可能にする被検体空間よりも大きい。
【００１７】
スキャンは、被検体ＯＢＪが被検体空間を占め、Ｘ線源が一連の投影角度によって回転されるときに実行され、ＣＴスキャナは、各投影角度において、被検体ＯＢＪを通るＸ線透過／減衰の投影データを獲得する。
【００１８】
一般に、光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは各々、所定数のエネルギービンの各々に対して光子カウントを出力する。図１に示される実装形態は、第４世代ジオメトリで配置された光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮに加えて、従来の第３世代ジオメトリで配置されたエネルギー積分型検出器を有する検出器１０３を含む。検出器１０３内の検出器素子は、光子計数検出器よりも検出器表面に沿って密に設置可能である。
【００１９】
一実装形態では、光子計数検出器は、円などの所定のジオメトリで被検体ＯＢＪのまわりに疎らに設置される。たとえば、光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは、ガントリ内の所定の第２の円形構成要素１２０上に固定式に設置される。一実装形態では、光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは、円形構成要素１２０上で所定の等間隔位置に固定式に設置される。代替実装形態では、光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは、円形構成要素１２０上で所定の非等間隔位置に固定式に設置される。円形構成要素１２０は、被検体ＯＢＪに対して静止したままであり、データ収集中に回転しない。
【００２０】
Ｘ線源１１２、コリメータ１１４（たとえば、ボウタイフィルタ）と検出器１０３の両方は被検体ＯＢＪのまわりを回転する一方、光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは被検体ＯＢＪに対して静止している。一実装形態では、Ｘ線源１１２が、疎らに設置された光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮより内側で被検体ＯＢＪのまわりを回転する間、Ｘ線源１１２は、被検体ＯＢＪに向かって所定の線源ファンビーム角度θAでＸ線放射を投影する。さらに、検出器１０３は、被検体ＯＢＪを越えてＸ線源１１２から直径に沿って対向する位置に取り付けられ、静止した円形構成要素１２０の外部を回転し、円形構成要素１２０上に、光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮが所定の疎らな配置で固定される。
【００２１】
一実装形態では、Ｘ線源１１２は、任意選択で、被検体ＯＢＪに対してらせん状経路を進み、テーブル１１６は、回転部分１１０がＸ線源１１２と検出器１０３とを回転平面内で回転させるにつれて、回転部分１１０の回転平面に垂直な所定の方向に被検体ＯＢＪを直線的に移動させる。
【００２２】
被検体ＯＢＪのまわりでの回転部分１１０の動きは、動き制御システムによって制御される。この動き制御システムは、データ収集システムと一体化可能であり、またはデータ収集システムと別個で、回転部分１１０の角度位置およびテーブル１１６の直線位置に関する一方向情報を提供することもできる。動き制御システムは、位置エンコーダと、回転部分１１０およびテーブル１１６の位置を制御するフィードバックとを含むことができる。動き制御システムは、開ループシステム、閉ループステム、または開ループシステムと閉ループシステムの組み合わせとすることができる。動き制御システムは、回転部分１１０の位置およびテーブル１１６の位置に関連するフィードバックを提供するために、リニアエンコーダとロータリエンコーダとを使用することができる。動き制御システムは、回転部分１１０の動きとテーブル１１６の動きとを駆動するために、アクチュエータを使用することができる。これらのポジショナおよびアクチュエータとしては、ステッパモータ、ＤＣモータ、ウォーム駆動、ベルト駆動、および当技術分野で知られている他のアクチュエータがあり得る。
【００２３】
ＣＴスキャナは、光子計数検出器および検出器１０３からデータ収集システム１７６、プロセッサ１７０、メモリ１７８、ネットワークコントローラ１７４まで投影測定結果を経路指定するデータチャンネルも含む。データ収集システム１７６は、検出器からの投影データの収集と、デジタル化と、経路指定とを制御する。データ収集システム１７６は、環状回転部分１１０および１３０の回転を制御するＸ線撮影制御回路も含む。一実装形態では、データ収集システム１７６はまた、テーブル１１６の移動と、Ｘ線源１１２の動作と、Ｘ線検出器の動作とを制御する。データ収集システム１７６は集中型システムとすることができ、あるいは、データ収集システム１７６は分散システムとすることができる。一実装形態では、データ収集システム１７６は、プロセッサ１７０と一体化される。プロセッサ１７０は、投影データから画像を再構成すること、投影データについての再構成前処理と、画像データの再構成後処理とを含む機能を実行する。
【００２４】
投影データの再構築前処理は、検出器の較正と、検出器の非線形性と、極性効果と、ノイズバランシングと、物質弁別（ｍａｔｅｒｉａｌ  ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）とを補正することを含むことができる。
【００２５】
再構成後処理は、必要に応じて、画像のフィルタリングおよび平滑化と、ボリュームレンダリング処理と、画像差分処理とを含むことができる。画像再構成処理は、フィルタ補正逆投影法、逐次画像再構築方法、または確率的画像再構築方法を使用して実行可能である。プロセッサ１７０とデータ収集システム１７６の両方は、たとえば、投影データと、再構成された画像と、較正データおよびパラメータと、コンピュータプログラムとを記憶するために、メモリ１７８を利用することができる。
【００２６】
プロセッサ１７０は、離散論理ゲートとして、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他の複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ）として実装可能なＣＰＵを含むことができる。ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤの実装形態は、ＶＨＤＬ、Ｖｅｒｉｌｏｇ、または他の任意のハードウェア記述言語でコーディングされてよく、そのコードは、ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤ内の電子メモリに直接記憶されてもよいし、別個の電子メモリとして記憶されてもよい。さらに、メモリは、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、またはフラッシュメモリなどの、不揮発性であってよい。メモリはまた、スタティックＲＡＭまたはダイナミックＲＡＭなどの揮発性とすることができ、マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサなどのプロセッサは、電子メモリならびにＦＰＧＡまたはＣＰＬＤとメモリとの間の相互作用を管理するために設けられてもよい。
【００２７】
あるいは、再構成プロセッサ内のＣＰＵが、本明細書で説明される機能を実行するコンピュータ可読命令のセットを含むコンピュータプログラムを実行してもよく、このプログラムは、上記で説明された非一時的な電子メモリおよび／もしくはハードディスクドライブ、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュドライブ、または他の任意の既知の記憶媒体のいずれかに記憶される。さらに、コンピュータ可読命令は、当業者に知られているオペレーティングシステムに関連して実行する、ユーティリティアプリケーション、バックグラウンドデーモン、またはオペレーティングシステムの構成要素、またはそれらの組み合わせとして提供されてもよい。さらに、ＣＰＵは、命令を実行するために並列で協働的に働く複数のプロセッサとして実装可能である。
【００２８】
一実装形態では、再構成された画像は、ディスプレイ上に表示可能である。このディスプレイは、ＬＣＤディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＯＬＥＤ、ＬＥＤ、または当技術分野で知られている他の任意のディスプレイとすることができる。
【００２９】
メモリ１７８は、ハードディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ、フラッシュドライブ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、または当技術分野で知られている他の任意の電子ストレージとすることができる。
【００３０】
ネットワークコントローラ１７４は、ＣＴスキャナのさまざまな部品の間をインターフェースすることができる。加えて、ネットワークコントローラ１７４は、外部ネットワークともインターフェースすることができる。理解され得るように、外部ネットワークは、インターネットなどのパブリックネットワーク、ＬＡＮネットワークなどのプライベートネットワーク、またはそれらの任意の組み合わせとすることができ、ＰＳＴＮサブネットワークまたはＩＳＤＮサブネットワークも含むことができる。外部ネットワークは、有線とすることもでき、または、ワイヤレスとすることができる。ワイヤレスネットワークはまた、既知の通信の他の任意のワイヤレス形態とすることができる。
【００３１】
一実装形態では、Ｘ線源１１２は、幅広いスペクトルのＸ線エネルギーを放出する単一線源である。別の実装形態では、Ｘ線源１１２は、所定の高レベルエネルギーと所定の低レベルエネルギーでＸ線放射を放出するためのｋＶ切り替え機能を実行するように構成される。さらに別の実施形態では、Ｘ線源１１２は複数のＸ線放出源（ｅｍｉｔｔｅｒ）を含み、各放出源は、空間的およびスペクトル的に異なる。
【００３２】
検出器１０３は、Ｘ線放射がシンチレーター素子と相互作用することから生じるシンチレーションイベントから結果として生じるシンチレーション光子を検出するために、光電子増倍管またはアバランシュフォトダイオードを持つシンチレーション素子などのエネルギー積分型検出器を使用することができる。シンチレーター素子は、結晶（たとえば、ＮａＩ（Ｔｌ）、ＣｓＩ（Ｔｌ）、ＣｓＩ（Ｎａ）、ＣｓＩ（ｐｕｒｅ）、ＣｓＦ、ＫＩ（Ｔｌ）、ＬｉＩ（Ｅｕ）、ＢａＦ２、ＣａＦ２（Ｅｕ）、ＺｎＳ（Ａｇ）、ＣａＷＯ４、ＣｄＷＯ４、ＹＡＧ（Ｃｅ）、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（Ｃｅ）、ＧＳＯ、ＬＳＯ、ＬａＣｌ３（Ｃｅ）、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）、ＬＹＳＯ、ＢＧＯ、ＬａＣｌ３（Ｃｅ）、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）、Ｃ１４Ｈ１０、Ｃ１４Ｈ１２、およびＣ１０Ｈ８）、有機液体（たとえば、ｐ−テルフェニル（Ｃ１８Ｈ１４）、ＰＢＤ（Ｃ２０Ｈ１４Ｎ２Ｏ）、ブチルＰＢＤ（Ｃ２４Ｈ２２Ｎ２Ｏ）、またはＰＰＯ（Ｃ１５Ｈ１１ＮＯ）などの、蛍石（ｆｌｕｏｒ）を有する有機溶媒）、プラスチック（たとえば、固体ポリマーマトリクス中に懸濁された粉末（ｆｌｏｕｒ））、または他の既知のシンチレーターとすることができる。
【００３３】
ＰＣＤは、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、シリコン（Ｓｉ）、ヨウ化第二水銀（ＨｇＩ２）、およびガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの、半導体をベースにした直接的Ｘ線放射検出器を使用することができる。半導体をベースにした直接的Ｘ線検出器は、一般に、シンチレーター検出器などの間接的検出器よりもはるかに速い時間応答を有する。直接的検出器の速い時間応答は、直接的検出器が個々のＸ線検出イベントを解決することを可能にする。しかしながら、臨床Ｘ線適用例において一般的な高いＸ線束では、検出イベントの多少の山（ｐｉｌｅ−ｕｐ）が発生する。検出されるＸ線のエネルギーは、直接的検出器によって生成される信号に比例し、検出イベントは、スペクトルＣＴのためのスペクトル的に解決されたＸ線データを生じるエネルギービンに編成可能である。
【００３４】
図２は、ＣＴスキャナのためのインナーリングトポロジ（ｉｎｎｅｒ−ｒｉｎｇ  ｔｏｐｏｌｏｇｙ）を示す。図１のＣＴスキャナと図２のＣＴスキャナとの主な差は、図２では、Ｘ線源１１２およびＸ線源１１２が固定される回転構成要素１１０は、ＰＣＤが固定される円形構成要素１２０の外部にあることである。一実装形態では、各ＰＣＤの裏表面は、Ｘ線源１１２が、疎らに設置された光子計数検出器の円形構成要素１２０の外部を進むとき、背後からの照射からＰＣＤを遮蔽するために、保護背面カバーが設けられる。
【００３５】
Ｘ線源１１２、コリメータ１１４（たとえば、ボウタイフィルタ）の両方と検出器１０３は開口２１５内の被検体ＯＢＪのまわりを回転し、光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは開口２１５内の被検体ＯＢＪに対して静止している。一実装形態では、Ｘ線源１１２およびコリメータ１１４は、Ｘ線源１１２が、疎らに設置された光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮの外部で被検体ＯＢＪのまわりを回転する間、Ｘ線源１１２が被検体ＯＢＪに向かって所定の線源ファンビーム角度θAでＸ線放射を投影するように、ガントリ１４０内に取り付けられた第１の回転構成要素１１０上に取り付けられる。さらに、第３世代ジオメトリで配置されたエネルギー積分型検出器を有する検出器１０３が、ガントリ１４０に回転可能に固定された第２の回転構成要素１３０上に取り付けられる。検出器１０３は、Ｘ線源１１２から位置が直径に沿って対向する位置に維持され、被検体ＯＢＪは、Ｘ線源１１２と検出器１０３の間の中間空間内にあり、回転構成要素１１０および１３０は静止した円形構成要素１２０の外部で回転し、円形構成要素１２０上に、光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮが所定の疎らな配置で固定される。
【００３６】
図３Ａは半導体検出デバイス（光子計数検出器）の概略断面図であり、この半導体検出デバイスは、検出器本体３０４と、陰極表面３０６と、陽極表面３０２とを含む。検出器本体３０４は、適切な平面状半導体材料から形成される。光子３０８が陰極表面に向けられるとき、光子は検出器本体に入り込み、各光子は、検出器本体３０４内で吸収深度（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｄｅｐｔｈ）にて吸収される。光子が吸収されながら検出器本体３０４と相互作用するとき、検出器本体３０４は、複数の電子と正孔とを生成する。このように生成された電子および正孔はそれぞれ、陽極３０２および陰極３０６によって捕集される。捕集された電荷は、吸収された光子のエネルギーを計算するために、陽極で測定される。
【００３７】
図３Ｂに示されるように、検出デバイスの半導体材料は、バンドギャップ３１４によって分離された、価電子帯３１２と伝導帯３１０とを有する。検出デバイス内で吸収されたＸ線源からの電離放射は、電子にバンドギャップ３１４を飛び越えさせ、電子正孔対、たとえば伝導帯３１０内の電子と価電子帯３１２内の対応する正孔とを形成させることができる。検出デバイス内で、電子は陽極にドリフトし、正孔は陰極にドリフトする。正孔は、輸送性たとえば移動度および移動度と寿命の積が不十分であることにより、画像検出デバイスの結晶構造の結晶構造内の浅い欠陥（ｓｈａｌｌｏｗ  ｄｅｆｅｃｔｓ）および深い欠陥（ｄｅｅｐ  ｄｅｆｅｃｔｓ）の中に容易にトラップされる。したがって、エネルギーバンドギャップは、いくつかの正孔トラップエネルギー準位３１６を含むことができる。正孔は、電子と再結合するまでトラップされる。
【００３８】
トラップされた正孔は、存続することができる場合、たとえば、Ｘ線光子吸収によって生成される電子正孔対からのいくつかの電子を陽極ではなくトラップされた正孔に引きつけさせることによって、検出デバイス内で分極効果（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｅｆｆｅｃｔ）を生み出すことができる。トラップされた正孔の分極効果が、Ｘ線光子エネルギーの測定および光子の吸収の場所の測定が不正確になることをもたらすことがある。
【００３９】
検出デバイスの分極を減少させる既存の解決策には、制限がある。トラップされた空間電荷を熱的に除去するために連続照射源を検出デバイスに追加する方法は、撮像視野（ＦＯＶ）内のいくつかの電子正孔対を刺激することができる。ＦＯＶとは、透過されたＸ線を検出するためにＸ線源に曝露される領域である。ＦＯＶ内の検出デバイスは、Ｘ線源によって生成される電子正孔だけでなく、連続照射源によって生成される電子正孔も検出する。
【００４０】
電子正孔対が熱的に生成される単位時間あたりの確率は、式（１）によって定義される。
【００４１】
【数１】
0006750956.tif 000002
ここで、Ｔは絶対温度、Ｅｇはバンドギャップエネルギー、ｋはボルツマン定数、およびＣは材料の比例定数特性である。
【００４２】
図４Ａおよび図４Ｂは、温度Ｔ１およびＴ２における理想的な検出デバイスの価電子帯および伝導帯にある熱的に刺激された電荷キャリア（ｃｈａｒｇｅ  ｃａｒｒｉｅｒｓ）を示し、ここで、Ｔ１＜Ｔ２である。
【００４３】
式（１）および図４Ａおよび図４Ｂは、高温では、連続照射源が追加の正孔電子対を生成し、熱的に刺激された電子正孔対の生成は、測定される信号対雑音（ＳＮＲ：ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）を劣化させるランダムなプロセスであることを示す。
【００４４】
図５は、開示される実施形態による、外部励起源を含むＣＴスキャナの概略図である。この図は、ＣＴスキャナシステムにおいてＰＣＤが所定の第３世代ジオメトリの検出器と組み合わされて所定の第４世代ジオメトリで設置されることを示す。この図は、スキャン対象の被検体、Ｘ線源５０２、Ｘ線検出器５０４、および固定された光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮの間の相対関係を示す。所定数の光子計数検出器（ＰＣＤ）は、円などの所定のジオメトリで被検体のまわりに疎らに設置される。たとえば、光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは、ガントリ内の所定の円形構成要素５０８上に固定式に設置される。さらに、一実施形態では、光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは、円形構成要素５０８上で所定の等間隔位置に固定式に設置される。別の実施形態では、光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは、円形構成要素５０８上で所定の非等間隔位置に固定式に設置される。円形構成要素５０８は、被検体に対して静止したままである。
【００４５】
Ｘ線源５０２とＸ線検出器５０４の両方は被検体のまわりを回転し、一方、光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは被検体に対して静止している。一実施形態では、Ｘ線源５０２は、Ｘ線源５０２が、疎らに設置された光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮの内部で被検体のまわりを回転する間、Ｘ線源５０２が被検体に向かって所定の線源ファンビーム角度θＡでＸ線を投影するように、第１の回転部分５０６上に取り付けられる。さらに、追加の検出器５０４が、第３世代ジオメトリで第２の回転部分５１０上に取り付けられる。回転部分５１０は、被検体を越えてＸ線源５０２から直径に沿って対向する位置に検出器５０４を取り付け、静止した円形構成要素５０８の外部で回転し、円形構成要素５０８上に、光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮが所定の疎らな様式で固定式に設置される。
【００４６】
Ｘ線源５０２および検出器５０４が被検体のまわりを回転するとき、光子計数検出器ＰＣＤおよび検出器５０４はそれぞれ、データ収集中に透過されたＸ線を検出する。光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは、被検体を通って透過されたＸ線を間欠的に検出し、所定数のエネルギー準位の各々に対するいくつかの光子を個々に出力する。一方、検出器５０４内の検出器素子は、検出器５０４が回転するとき、被検体を通って透過されたＸ線を連続的に検出し、検出された信号を出力する。
【００４７】
一般に、光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは、円形構成要素５０８に沿って疎らに位置決めされる。光子計数検出器ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは、疎らなビュー投影データを獲得するが、獲得された投影データは、少なくともデュアルエネルギー（ＤＥ）再構築に十分である。加えて、検出器５０４は投影データの別のセットも獲得し、検出器５０４からの投影データは、画質を全体的に改善するために使用される。
【００４８】
一実施形態は、各ＰＣＤデバイス内で一体化されたまたはこれに隣接する外部励起源たとえば赤外光源を使用することと、トラップされた空間電荷の脱トラッピングを促進することによって、分極後のＰＣＤの回復時間を短縮する手段を提供することとを含む。図５に示されるように、Ｘ線源５０２が、被検体に対して所定の線源ファンビーム角度θＡでＸ線を投影するとき、ＰＣＤ１〜ＰＣＤＫは、透過されたＸ線を検出するためにＸ線資源（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）に曝露され、ＰＣＤＫ＋１〜ＰＣＤＮは、Ｘ線源のＦＯＶ内になく、したがって、Ｘ線に曝露されない。したがって、この間に、ＰＣＤ１〜ＰＣＤＫと一体化されたまたはこれに隣接する外部赤外光源は、検出されたＸ線信号に追加ノイズが追加されることを回避するために、オフにされる。一方、ＰＣＤＫ＋１〜ＰＣＤＮと一体化されたまたはこれに隣接する外部光源は、分極後のそれらのＰＣＤの回復時間を短縮するために、オンにされる。外部光源は、例えばＸ線より波長が長い光を、複数の光子計数検出器各々に照射可能な光源である。
【００４９】
ＰＣＤの信号対雑音比を劣化させることなく分極効果を最も良く減少させるために、局所制御回路が使用され、外部線源たとえば赤外線を発生する赤外（ＩＲ）線源は、この局所制御回路によって制御される。別の実施形態では、単一の高レベルコントローラが、ＩＲ源を制御するために使用可能である。
【００５０】
図１０は、各ＰＣＤと一体化されたＩＲ源６０８の一例を示す。図１０に示されるように、ＩＲ源６０８は各ＰＣＤに隣接して配置され、低Ｚ（低原子番号）、低密度材料から作製された光ガイド（ｌｉｇｈｔ  ｇｕｉｄｅ）がＩＲ源とＰＣＤの間に配置される。各ＩＲ源６０８は、以下でより詳細にされるように、Ｘ線源のＦＯＶの外部に位置決めされた制御回路６０６に接続され、これによって制御される。上記で述べられたように、代替実施形態では、単一の高レベルコントローラまたはコントローラのグループが、ＩＲ源を制御するために使用可能である。
【００５１】
図１０におけるｘ軸は、回転軸ｚと直交し、放射されるＸ線の焦点を通る直線である。ｙ軸は、ｘ軸および回転軸ｚと直交する直線である。なお、説明の便宜上このｘｙｚ座標系は、回転軸ｚを中心として回転する回転座標系として説明する。
【００５２】
図１１は、本実施形態に係り、各ＰＣＤに隣接して配置されたＩＲ源とＸ線検出器との位置関係の一例を示す図である。図１２は、図１１における点線の枠に関するＰＣＤと光ガイドとＩＲ源との斜視図である。図１２は、Ｘ線検出器１０３に対するＰＣＤと光ガイドと外部光源６０８との位置関係を明示するため、Ｘ線検出器１０３を記載している。図１３は、図１２における断面ＡＡ’をｘ方向から見た図である。図１４は、図１２における断面ＢＢ’を、ｘ方向から見た図である。図１４は、Ｘ線検出器１０３に対する光ガイドと外部光源６０８との位置関係を明示するため、Ｘ線検出器１０３を記載している。図１５は、図１１のｚ方向から見た図であって、ＩＲ源とＰＣＤとＸ線検出器との位置関係を示す図である。図１６は、本実施形態に係り、図１１において図１５とは逆方向から見た図であって、ＩＲ源とＰＣＤとＸ線検出器との位置関係を示す図である。
【００５３】
図１１乃至図１６に示すように、Ｘ線検出器１０３におけるｘ方向に沿った幅と、光子計数検出器（ＰＣＤ）におけるｘ方向に沿った幅とは、略同一の長さを有する。このため、図１１に示すように、ｘ軸方向からＸ線検出器１０３と光子計数検出器（ＰＣＤ）とを見た場合、外部光源（ＩＲ源）６０８は、光子計数検出器の端部側であって、ＦＯＶの外部に位置する。すなわち、外部光源６０８は、画像空間外に位置するため、Ｘ線によりＸ線検出器１０３に投影されない。このため、本実施形態によれば、再構成画像に影響を与えることなく、外部光源６０８を光子計数検出器に光ガイドを介して隣接させて配置することができる。外部光源６０８は、光ガイドを介して、Ｘ線より波長が長い光を複数の光子計数検出器各々に照射する。
【００５４】
また、図１０乃至図１６に示すように、外部光源６０８が配置された光子計数検出器の側面をｚ軸方向から見た場合、光ガイドは、外部光源６０８と光子計数検出器との間に位置する。また、図１１に示すように、外部光源６０８の設置位置とは反対側の光子計数検出器の側面をＺ軸方向から見た場合、光ガイドは、光子計数検出器におけるｘｙ平面に平行な側面に隣接して設けられる。これにより、外部光源６０８が一つであったとしても、外部光源により発生された光（Ｘ線の波長より長い電磁波）は、光子計数検出器の全域に照射可能となる。以上の実施形態で説明した、「赤外線源」、「ＩＲ源」、「外部光源」、「外部赤外線光源」、「外部励起源」は、以降では「ＩＲ源」として説明する。
【００５５】
なお、光子計数検出器と外部光源６０８との位置関係は、図１０乃至図１６記載された位置関係に限定されず、光子計数検出器の陽極側および陰極側を除く任意の側面に、光ガイドを介して設けられてもよい。
【００５６】
図６は、修正処置赤外線（ＩＲ：ｃｏｒｒｅｃｔｉｖｅ−ａｃｔｉｏｎ  ｉｎｆｒａｒｅｄ）システム６００の例示的なシステム図である。ＩＲシステム６００は、ＣＴスキャナエンコーダ６０２と、ＰＣＤデータ収集システム６０４と、少なくとも１つの制御回路６０６と、少なくとも１つのＩＲ源６０８とを含む。ＣＴスキャナエンコーダ６０２は、Ｘ線源位置を提供する。ＣＴスキャナエンコーダ６０２は、例えば、架台１４０における固定部に設けられる。ＰＣＤデータ収集システム６０４は、各フレームまたは各ビューにおける、ＰＣＤ位置、光子カウント、および漏れ電流の情報を獲得する。
【００５７】
漏れ電流とは、ＰＣＤにおいてトラッピングされた電子が徐々に開放されることにより、ＰＣＤから出力される電流である。すなわち、漏れ電流は、ＰＣＤから出力される暗電流に相当する。ＰＣＤデータ収集システム６０４は、例えば、ガントリ１４０の固定部等に搭載されてもよいし、データ収集システム１７６であってもよい。
【００５８】
対応する１つまたは複数のＰＣＤに対してＩＲ励起を展開するＩＲ源６０８は、制御回路６０６によって制御される。ＰＣＤは、場所に基づいていくつかのグループに分割可能である。各ＰＣＤまたはＰＣＤの各グループはまた、それ自体の制御回路６０６を有することができる。制御回路６０６は、ＰＣＤ位置、Ｘ線源位置、測定された光子カウント、測定された漏れ電流、および所定の閾値レベルに基づいて、対応するＩＲ源６０８をオン／オフにする。
【００５９】
制御回路６０６は、ガントリ１４０の固定部に設けられてもよいし、プロセッサ１７０にも設けられてもよい。好適には、制御回路は、本実施形態に係る各種処理を実行する専用回路（ＡＳＩＣ）であって、ガントリ１４０の固定部に設けられる。図６に示すように、制御回路６０６からの信号は、複数の光子計数検出器にそれぞれ設けられた複数の外部光源６０８各々に、出力される。なお、図６におけるＩＲ回路６０８の出力先として、外部光源の発光部分が接続されてもよい。このとき、発光部分は、光子計数検出器の光ガイドに接続される。
【００６０】
例えば、図６における制御回路６０６は、複数の光子計数検出器のうち、Ｘ線管１１２によるＸ線の照射範囲に含まれる光子計数検出器から出力された光子カウントを取得する。制御回路６０６は、複数の光子計数検出器から出力された光子カウントと所定の光子カウント閾値とを比較する。制御回路６０６は、複数の光子計数検出器のうち光子カウント閾値を超えた光子カウントを出力した光子計数検出器に光を外部光源６０８から照射させるように、外部光源（ＩＲ源）のＩＲ回路６０８を制御する。なお、制御回路６０６は、光子カウントと光子カウント閾値との差に基づいて、外部光源６０８から照射される光の強度を決定してもよい。
【００６１】
なお、制御回路６０６は、複数の光子計数検出器のうちＸ線が非照射の状態となっている光子計数検出器にトラッピングされた電子の漏れによる漏れ電流を、非照射の状態となっている光子計数検出器から取得してもよい。このとき、制御回路６０６は、漏れ電流と所定の漏れ電流閾値とを比較する。次いで、制御回路６０６は、漏れ電流閾値を超えた漏れ電流を出力した光子計数検出器に光を外部光源６０８から照射させるように、外部光源（ＩＲ源）のＩＲ回路６０８を制御する。なお、制御回路６０６は、漏れ電流と漏れ電流閾値との差に基づいて、外部光源６０８から照射される光の強度を決定してもよい。
【００６２】
ＩＲ源６０８は、Ｘ線源に対する対応するＰＣＤの相対位置に基づいて、２つのモードで制御される。この２つのモードは、「オンサイクル」および「オフサイクル」である。
【００６３】
オンサイクルは、対応するＰＣＤまたはＰＣＤのグループがＸ線源のＦＯＶ内に置かれる時間の期間である。オンサイクル中、ＦＯＶ内のＰＣＤまたはＰＣＤのグループは、ビーム経路内でのＸ線減衰の欠如またはＸ線減衰の減少により、非常に高いＸ線束レベル（Ｘ−ｒａｙ  ｆｌｕｘ  ｌｅｖｅｌ）に直接曝露されることがある。ビーム経路内でのＸ線減衰の欠如またはＸ線減衰の減少は、ボウタイフィルタに対する患者の寸法の減少によって引き起こされ得る。ボウタイフィルタは、Ｘ線透過経路長がより短く、投影データ内のノイズが全体的な画質に及ぼす影響の低下がより少ない、患者の輪郭（ｅｄｇｅ）に対するＸ線曝露を最小限にするように構成された減衰フィルタである。ボウタイフィルタの設計は、より小さな患者には合致しないので、患者の寸法の減少は、予想されないＸ線減衰を引き起こすことがある。
【００６４】
オンサイクル中、制御回路６０６は、各サイクルにおいて、測定された光子カウントを閾値カウント（光子カウント閾値）と比較する。サイクルとは、ＰＣＤデータ収集システム６０４が光子カウントと漏れ電流情報とをＰＣＤ検出器から獲得するのに必要とされる時間である。あるＰＣＤで測定された光子カウントがオンサイクルにおいて所定の閾値レベルを上回るとき、そのＰＣＤに対応するＩＲ源６０８は、制御回路６０６によって計算される光の強度でオンにされる。オンにされたＩＲ回路は、分極の効果を減少させるために、正の空間電荷の脱トラッピングを刺激する。オンにされたＩＲ回路は、測定された光子カウントが所定の閾値レベルを下回るとき、オンサイクル全体の間、オフにされるのではなく、低レベル（低照射強度）のオン状態に保たれ得る。これにより、脱トラッピングを確実に実現することができる。
【００６５】
図７は、オンサイクル中のＩＲ源の動作を示す。Ｘ線源７０２がオンサイクル中にＣＴガントリのまわりを回転するとき、光子カウントが各ＰＣＤで測定される。測定された光子カウントは、ボウタイＸ線束プロファイル（ｂｏｗｔｉｅ  ｆｌｕｘ  ｐｒｏｆｉｌｅ）７０４を生成するために使用される。ボウタイＸ線束プロファイルは、ボウタイフィルタを通過したＸ線束のプロファイルに相当する。ボウタイＸ線束プロファイル７０４は、各ＰＣＤの測定された光子カウントの数を示す。ＰＣＤＭ〜ＰＣＤＴで測定される光子カウントは、ボウタイＸ線束プロファイルのサブ領域７０６に示される。サブ領域７０６では、測定された光子カウントは閾値カウント７０８よりも少なく、したがって、ＰＣＤＭ〜ＰＣＤＴに対応するＩＲ回路はオフにされる。ＰＣＤ１〜ＰＣＤＭ−１で測定される光子カウントはボウタイＸ線束プロファイルのサブ領域７１０に示され、ＰＣＤＴ＋１〜ＰＣＤＫで測定される光子カウントはボウタイＸ線束プロファイルのサブ領域７１２に示される。サブ領域７１０および７１２では、測定される光子カウントは閾値カウント７０８よりも多く、したがって、ＰＣＤ１〜ＰＣＤＭ−１およびＰＣＤＴ＋１〜ＰＣＤＫに対応するＩＲ回路はオンにされる。ＩＲ制御回路（線源）は、オフにされる代わりに、より低い強度レベル（低照射強度）でオン状態を保つことができる。
【００６６】
オフサイクルとは、対応するＰＣＤまたはＰＣＤのグループがＸ線源のＦＯＶの外に置かれる時間の期間である。オフサイクル中、ＰＣＤ上の漏れ電流が、深いレベルにトラップされた正電荷がオンサイクル中に蓄積されることによって生成される空間電荷増加により、高くなることがある。
【００６７】
オフサイクル中、制御回路６０６は、各サイクルにおいて、測定された漏れ電流を所定の閾値電流と比較する。測定された漏れ電流が所定の閾値電流を上回るとき、ＩＲ源６０８は、制御回路６０６によって計算された強度でオンにされる。測定された漏れ電流と閾値レベルとの差が大きくなればなるほど、ＩＲ源の計算された強度もますます大きくなるであろう。たとえば、ＩＲ源の計算される強度すなわちＩＲ源から放射される光の強度は、測定された漏れ電流と閾値レベルとの差に比例するであろう。ＩＲ回路は、測定された漏れ電流が所定の閾値レベルを下回るとき、オフサイクル全体の間、オフにされるのではなく、より低レベル（低照射強度）のオン状態に保たれ得る。
【００６８】
ＩＲ回路をより低いレベル（低照射強度）でオンに保つことは、脱トラッピング時間を短縮させることによって正孔有効ドリフト速度を改善し、したがって空間電荷分極の主因である正孔を捕集することができる。正孔のドリフト速度は、電子のドリフト速度よりもはるかく遅く（電子のドリフト速度よりも１００倍遅く）、したがって、信号誘導の著しい変化はない。
【００６９】
図８は、オフサイクル中のＩＲ源の動作を示す。Ｘ線源がオフサイクル中にＣＴガントリのまわりを回転するとき、漏れ電流が、各データ収集システム６０４によって各ＰＣＤで測定される。測定された漏れ電流は、閾値電流と比較される。ＦＯＶ内に置かれたＰＣＤと関連付けられたＩＲ源はオフにされ（サブ領域８０２に対応する）、ＦＯＶの外部に置かれたＰＣＤと関連付けられたＩＲ源はオンにされ得る。
【００７０】
漏れ電流閾値を超える、ＦＯＶの外部のＰＣＤで測定された漏れ電流が、サブ領域８０１に示される。サブ領域８０１では、測定された漏れ電流は閾値電流を上回り、したがって、たとえばＰＣＤＬ〜ＰＣＤＮに対応するＩＲ源がオンにされる。たとえばＰＣＤＫ＋１〜ＰＣＤＲで測定された漏れ電流は、サブ領域８０３および８０４に示される。サブ領域８０３および８０４では、測定された漏れ電流は、閾値電流よりも小さく、したがって、ＰＣＤＫ＋１〜ＰＣＤＲに対応するＩＲ源はオフにされる。ＩＲ回路は、完全にオフにされる代わりに、より低い強度レベルでオンを保つことができる。これにより、脱トラッピングを確実に実現することができる。
【００７１】
ＩＲ源の強度は、たとえば、閾値と測定値との差によって調節可能であるが、光子カウントまたは漏れ電流のいずれかの測定された量の変化率に従って一定または可変とすることができる。
【００７２】
図９を参照すると、流れ図９００は、制御回路６０６の動作について説明する。
【００７３】
ステップ９０２では、制御回路６０６の処理回路は、ガントリ内でのＸ線源５０２の位置をＣＴスキャナエンコーダ６０２から取得する。
【００７４】
ステップ９０４では、制御回路６０６の処理回路は、ガントリ内でのＰＣＤの位置をＣＴスキャナエンコーダ６０２から取得する。
【００７５】
ステップ９０６では、制御回路６０６の処理回路が、ＰＣＤがＸ線源のＦＯＶ内に置かれるかどうか決定する。ＰＣＤが、Ｘ線源５０２のＦＯＶ内に置かれると決定された場合、処理回路はステップ９０８を実行する。ＰＣＤが、Ｘ線源５０２のＦＯＶの外部に置かれると決定された場合、処理回路はステップ９１０を実行する。
【００７６】
ステップ９０８では、制御回路６０６の処理回路が、電流サイクル中にＸ線源５０２のＦＯＶ内に置かれる各ＰＣＤの光子カウントをＰＣＤデータ収集システム６０４から取得する。
【００７７】
ステップ９１２では、制御回路６０６の処理回路は、測定された光子カウントが閾値カウントよりも大きいかどうか決定する。測定された光子カウントが閾値カウントよりも大きい場合、処理回路はステップ９１４を実行する。測定された光子カウントが閾値カウントよりも小さい場合、処理回路はステップ９２４を実行する。
【００７８】
ステップ９１４では、制御回路６０６の処理回路は、閾値カウントよりも大きい測定された光子カウントを有するＰＣＤに対応するＩＲ源６０８のための適切な強度を決定する。
【００７９】
ステップ９１６では、制御回路６０６の処理回路は、電流サイクル中にＩＲ源６０８をオンにする。ＩＲ源６０８の強度は、測定された光子カウントの数と閾値数との差が増加するにつれて増加可能されてよい。
【００８０】
ステップ９１０では、制御回路６０６の処理回路が、電流サイクルにおいてＸ線源５０２のＦＯＶの外部に置かれる各ＰＣＤの漏れ電流をＰＣＤデータ収集システム６０４から取得する。
【００８１】
ステップ９１８では、制御回路６０６の処理回路は、測定された漏れ電流が閾値電流よりも大きいかどうか決定する。測定された漏れ電流が閾値電流よりも大きい場合、処理回路はステップ９２２を実行する。測定された漏れ電流が閾値電流よりも小さい場合、処理回路はステップ９２４を実行する。
【００８２】
ステップ９２０では、制御回路６０６の処理回路は、閾値電流よりも大きい測定された漏れ電流を有するＰＣＤに対応するＩＲ源６０８のための適切な強度を決定する。
【００８３】
ステップ９２２では、制御回路６０６の処理回路は、電流サイクル中に適切なＩＲ源６０８をオンにする。ＩＲ源６０８の強度は、漏れ電流としきい電流との差が増加するにつれて増加されてよい。
【００８４】
ステップ９２４では、制御回路６０６は、閾値の値よりも小さい測定された光子カウントまたは漏れ電流を有するＰＣＤに対応するＩＲ源６０８をオフに保ち、次のサイクルがステップ９０２から再開するのを待機する。ＩＲ源６０８をオフにする代わりに、対応するＩＲ源６０８の強度が、待機期間中、低い一定レベルに設定されてもよい。
【００８５】
なお、制御回路６０６は、光子計数検出器に対するＸ線の照射直後において、ステップ９１２およびステップ９１８の処理を実行してもよい。これにより、外部光源６０８による光子計数検出器への光の照射による投影データへの影響を与えることなく、次のＸ線照射のタイミングまでに光子計数検出器に対する脱トラッピングを完了することができる。
【００８６】
他の外部線源、たとえば、可視光を発生する可視ＬＥＤ光源、紫外線を発生する紫外線（ＵＶ）光源などは、ＩＲ源６０８と組み合わせて、またはこれの代わりに、使用可能である。異なるバンドギャップエネルギーを有するＰＣＤ、たとえば、ＴｌＢｒ、ＣｄＺｎＴｅ、およびＨｇＩ２は、外部線源に対する異なる応答を有するが、本明細書で開示される制御回路は、同じ結果を提供するように設計される。
【００８７】
さらに、各外部線源（たとえば、各ＩＲ源６０８）の強度および検出デバイスに対する位置は、データのＳＮＲを維持しながら正の空間電荷の脱トラッピングを優先的に刺激するように最適化され得る。ＰＣＤと一体化された外部線源は、固定強度もしくは時間の関数として可変線源強度で動作される各ＰＣＤの一方の側に位置決めされた１つの外部線源、固定強度もしくは時間の関数として可変線源強度で動作される各撮像検出デバイスの両側に位置決めされた２つの外部線源、固定強度もしくは時間の関数として可変線源強度で動作される各撮像検出デバイスの異なる場所に位置決めされた複数の外部線源、または同じ外部線源および／もしくは異なる外部線源を使用する他の任意の組み合わせとすることができる。
【００８８】
例えば、外部光源は、光子計数検出器の端部側に配置され、外部光源から放射する光の強度を固定で、または時間の関数として可変に動作する。また、外部光源は、光子計数検出器の端部とは異なる端部にさらに追加して配置された追加外部光源をさらに有し、追加外部光源は、追加外部光源から放射される光の強度を固定で、または時間の関数として可変に動作する。
【００８９】
さらに、制御回路は、外部線源を単にオンおよびオフにするのではなく、外部線源の強度を選択的に制御することができる。
【００９０】
組み合わされた第３世代ＣＴシステムと第４世代ＣＴシステムは、前のサイクルにおける空間電荷分極からＰＣＤを回復させるために、第４世代リングで使用されるＰＣＤたとえばＣｄＺｎＴｅ半導体検出器がＸ線源の直接撮像視野の中にない時間を利用するので、本実施形態は、組み合わされた第３世代ＣＴシステムと第４世代ＣＴシステムに適する。開示される実施形態は、ＰＣＤを空間電荷分極から元の動作条件に迅速に回復させ、外部線源に曝露された後で次の照射サイクルの準備に備えることができる。
【００９１】
特定の実装形態が説明されてきたが、これらの実装形態は、単に例として提示されており、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明される新規なデバイス、システム、および方法は、さまざまな他の形態で具現化され得る。さらに、本明細書で説明されるデバイス、システム、および方法の形態におけるさまざまな省略、置き換え、および変更は、本開示の趣旨から逸脱することなく、行われ得る。添付の特許請求の範囲およびその等価物は、包含することを意図したものである。
【００９２】
（変形例）  
本実施形態との相違は、第３世代ジオメトリの光子計数検出器を有することにある。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合に行う。
【００９３】
図１７は、本変形例に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の一例を示す図である。図１７に示すように、光子計数検出器１３１は、Ｘ線管１１２とともに回転フレーム１１０に搭載される。すなわち、回転フレーム１１０は、Ｘ線を放射するＸ線管と複数の光子計数検出器とを互いに対向させて支持し、回転軸ｚ周りに回転可能な構造を有する。複数の光子計数係数検出器各々は、図１０および図１１に示すような構造を有する。
【００９４】
（動作）  
スキャン直後において、制御回路６０６は、ＰＣＤデータ収集システム６０４から光子カウントを取得する（図９のステップ９０８に対応）。このとき、制御回路６０６は、複数の光子計数検出器から出力された光子カウントと所定の光子カウント閾値とを比較する（図９のステップ９１２に対応）。次いで、光子カウントが光子カウント閾値を超えていた場合（図９のステップ９１２のＹｅｓ）、制御回路６０６は、複数の光子計数検出器のうち光子カウント閾値を超えた光子カウントを出力した光子計数検出器に光を外部光源６０８から照射させるように、外部光源（ＩＲ源）のＩＲ回路６０８を制御する（図９のステップ９１６に対応）。
【００９５】
このとき、外部光源から光子計数検出器への光の照射は、例えば、次のスキャンが開始されるまで、または所定の時間に亘って実行される。所定の時間とは、例えば、光子計数検出器における分極状態を非分極状態に回復させるための時間である。光子カウント閾値、漏れ電流閾値、所定の時間等は、メモリ１７８に記憶される。なお、光子カウント閾値、漏れ電流閾値、所定の時間等は、制御回路６０６における不図示のメモリに記憶されてもよい。
【００９６】
また、スキャン直後において、制御回路６０６は、ＰＣＤデータ収集システム６０４から漏れ電流を取得してもよい（図９のステップ９１０に対応）。このとき、制御回路６０６は、複数の光子計数検出器から出力された漏れ電流と所定の漏れ電流閾値とを比較する（図９のステップ９１８に対応）。次いで、漏れ電流が漏れ電流閾値を超えていた場合（図９のステップ９１８のＹｅｓ）、制御回路６０６は、複数の光子計数検出器のうち漏れ電流閾値を超えた漏れ電流を出力した光子計数検出器に光を外部光源６０８から照射させるように、外部光源（ＩＲ源）のＩＲ回路６０８を制御する（図９のステップ９２２に対応）。
【００９７】
なお、本変形例に係る動作は、上述した実施形態において実行することも可能である。
【００９８】
（効果）  
本変形例に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置によれば、例えば、回転軸ｚ周りに回転フレーム１１０を複数回に亘って連続的に回転させることにより、被検体に対して連続撮影を実行するスキャン（例えば、ヘリカルスキャン、ダイナミックスキャンなど）とは異なり、回転軸ｚ周りに回転フレーム１１０を１回回転（ハーフスキャンの場合は、１８０°＋ファン角）させることにより、被検体に対して１回撮影を実行するスキャン（例えば、コンベンショナルスキャン、スキャンステップ＆シュート（Ｓ＆Ｓ）スキャンなど）において有効である。すなわち、光子計数検出器における分極状態を非分極状態に回復させるための回復時間を短縮させることにより、コンベンショナルスキャン、スキャンステップ＆シュート（Ｓ＆Ｓ）スキャンなどにおいて、隣接するスキャンの時間間隔を低減させることが出来る。
【００９９】
以上のことから、本変形例に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置によれば、再構成画像に影響を及ぼすことなく光子計数検出器における分極状態を非分極状態に回復させるための回復時間を短縮させることができ、検査のスループットなどの検査効率を向上させることができる。
【０１００】
以上述べた実施形態および少なくとも一つの変形等のＸ線コンピュータ断層撮影装置によれば、光子計数検出器における分極状態を非分極状態に回復させるための回復時間を短縮させることができる。
【０１０１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０２】
１０３…Ｘ線検出器、１１０…回転構成要素（回転部分、環状回転部分、回転フレーム）、１１２…Ｘ線管（Ｘ線源）、１１４…コリメータ（コリメータ／フィルタ）、１１６…テーブル、１２０…円形構成要素、１３０…回転構成要素（回転フレーム）、１３１…光子計数検出器（ＰＣＤ）、１４０…ガントリ（架台）、１７０…プロセッサ、１７４…ネットワークコントローラ、１７６…データ収集システム、１７８…メモリ、２１５…開口（ａｐｅｒｔｕｒｅ）、３０２…陽極（陽極表面）、３０４…検出器本体、３０６…陰極（陰極表面）、３０８…光子、３１０…伝導帯、３１２…価電子帯、３１４…バンドギャップ、３１６…正孔トラップエネルギー準位、５０２…Ｘ線源（Ｘ線管）、５０４…Ｘ線検出器、５０６…回転部分（回転フレーム）、５０８…円形構成要素、５１０…回転部分（（回転フレーム）、６００…ＩＲシステム、６０２…ＣＴスキャナエンコーダ、６０４…ＰＣＤデータ収集システム、６０４…データ収集システム、６０６…制御回路、６０８…ＩＲ源（ＩＲ回路、外部光源）、７０２…Ｘ線源（Ｘ線管）、７０４…ボウタイＸ線束プロファイル、７０６…サブ領域、７０８…閾値カウント（光子カウント閾値）、７１０…サブ領域、７１２…サブ領域、８０１…サブ領域、８０３…サブ領域、Ｔ１…温度、Ｔ２…温度。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
0006750956.tif 000005
【図３Ｂ】
0006750956.tif 000006
【図４Ａ】
0006750956.tif 000007
【図４Ｂ】
0006750956.tif 000008
【図５】
0006750956.tif 000009
【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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