(57)【要約】【課題】Ｘ線検出素子列を複数有するＸ線検出器を用い、ファンビームデータを平行ビームデータに変換したＸ線信号を収集し、この信号を参照Ｘ線信号で補正するにあたり、信号のＳ／Ｎを良くする。【解決手段】第１の積分手段（９０４）により、Ｘ線検出装置においてそれぞれ測定チャンネルを構成する複数のＸ線検出素子の検出信号を一定の時間差でそれよりも長い一定時間にわたって順次積分することを周期的に行い、第２の積分手段（９０６）により、Ｘ線検出装置における複数の検出素子列においてそれぞれ参照チャンネルを構成する複数のＸ線検出素子の検出信号を前記時間差と同一の時間差で前記一定時間と同一の時間にわたって順次積分することを周期的に行い、補正手段（９１０）により、第１の積分手段が積分した信号を第２の積分手段が積分した信号のうち積分のタイミングが同一なものによってＸ線線量補正する。【選択図】      図１０
2004208884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管を有し扇状のＸ線ビームを照射するＸ線照射装置、および、複数のＸ線検出素子が前記扇状のＸ線ビームの広がりの方向に配列された検出素子列を前記扇状のＸ線ビームの厚みの方向に複数個有し対象を挟んで前記Ｘ線照射装置と対向しているＸ線検出装置、を備え対象の周りを回転するＸ線照射・検出手段と、
前記Ｘ線検出装置においてそれぞれ測定チャンネルを構成する複数のＸ線検出素子の検出信号を一定の時間差でそれよりも長い一定時間にわたって順次積分することを周期的に行う第１の積分手段と、
前記Ｘ線検出装置における複数の検出素子列においてそれぞれ参照チャンネルを構成する複数のＸ線検出素子の検出信号を前記時間差と同一の時間差で前記一定時間と同一の時間にわたって順次積分することを周期的に行う第２の積分手段と、
前記第１の積分手段が積分した信号を前記第２の積分手段が積分した信号のうち積分のタイミングが同一なものによってＸ線線量補正する補正手段と、
を具備することを特徴とするＸ線データ収集装置。
【請求項２】
前記Ｘ線検出装置は、前記Ｘ線照射装置に関してクォータ・オフセットされている、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線データ収集装置。
【請求項３】
前記複数のＸ線検出素子は、検出素子列の中心に関して対称的に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線データ収集装置。
【請求項４】
前記時間差は、複数の測定チャンネルに入射するＸ線ビームが平行になる時間差である、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載のＸ線データ収集装置。
【請求項５】
前記時間差は、前記検出素子列における隣接チャンネル間の積分のタイミングの差をΔθ／Δφ（Δφで正規化）とし、前記第１の積分手段および前記第２の積分手段のうち少なくとも一方の出力信号を逐次処理する処理手段が１ユニット当たり担当するチャンネル数をｎとし、このｎと共通の約数を持たない整数をｐとしたとき、それらが
【数１】
2004208884.tif 000009
ただし、
Δθ：測定チャンネルの角度階差
Δφ：ビューの角度階差
を満足することを可能にする、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４うちのいずれか１つに記載のＸ線データ収集装置。
【請求項６】
前記第２の積分手段の出力信号を正規化する正規化手段を有する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載のＸ線データ収集装置。
【請求項７】
前記正規化手段は、予め全参照チャンネルの検出信号を同じタイミングで前記一定時間にわたって積分して複数の積分値を求め、参照チャンネルごとの前記第２の積分手段の出力信号を前記複数の積分値のうちチャンネルが同一なものによって正規化する、
ことを特徴とする請求項６に記載のＸ線データ収集装置。
【請求項８】
前記補正手段は、
【数２】
2004208884.tif 000010
ただし、
Ｒｋ（ｖｉｅｗ）：参照チャンネルｋの現ビューの信号の前記一定時間の積分値
Ｒｋ（ｖｉｅｗ−１）：参照チャンネルｋの前ビューの信号の前記一定時間の積分値
ε：許容差
が成立しないときは、Ｒｋ（ｖｉｅｗ）に代えて
【数３】
2004208884.tif 000011
ただし、
ｍＡ（ｖｉｅｗ）：Ｘ線管の現ビューの管電流
ｍＡ（ｖｉｅｗ−１）：Ｘ線管の前ビューの管電流
によって補正を行う、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載のＸ線データ収集装置。
【請求項９】
Ｘ線管を有し扇状のＸ線ビームを照射するＸ線照射装置、および、複数のＸ線検出素子が前記扇状のＸ線ビームの広がりの方向に配列された検出素子列を前記扇状のＸ線ビームの厚みの方向に複数個有し対象を挟んで前記Ｘ線照射装置と対向しているＸ線検出装置、を備え対象の周りを回転するＸ線照射・検出手段と、
前記Ｘ線検出装置においてそれぞれ測定チャンネルを構成する複数のＸ線検出素子の検出信号を一定の時間差でそれよりも長い一定時間にわたって順次積分することを周期的に行う第１の積分手段と、
前記Ｘ線検出装置における複数の検出素子列においてそれぞれ参照チャンネルを構成する複数のＸ線検出素子の検出信号を前記時間差と同一の時間差で前記一定時間と同一の時間にわたって順次積分することを周期的に行う第２の積分手段と、
前記第１の積分手段が積分した信号を前記第２の積分手段が積分した信号のうち積分のタイミングが同一なものによってＸ線線量補正する補正手段と、
前記補正後の信号に基づいて画像を生成する画像再構成手段と、
を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記Ｘ線検出装置は、前記Ｘ線照射装置に関してクォータ・オフセットされている、
ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記複数のＸ線検出素子は、検出素子列の中心に関して対称的に配置されている、
ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
前記時間差は、複数の測定チャンネルに入射するＸ線ビームが平行になる時間差である、
ことを特徴とする請求項９ないし請求項１１のうちのいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１３】
前記時間差は、前記検出素子列における隣接チャンネル間の積分のタイミングの差をΔθ／Δφ（Δφで正規化）とし、前記第１の積分手段および前記第２の積分手段のうち少なくとも一方の出力信号を逐次処理する処理手段が１ユニット当たり担当するチャンネル数をｎとし、このｎと共通の約数を持たない整数をｐとしたとき、それらが
【数４】
2004208884.tif 000012
ただし、
Δθ：測定チャンネルの角度階差
Δφ：ビューの角度階差
を満足することを可能にする、
ことを特徴とする請求項９ないし請求項１２うちのいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１４】
前記第２の積分手段の出力信号を正規化する正規化手段を有する、
ことを特徴とする請求項９ないし請求項１３のうちのいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１５】
前記正規化手段は、予め全参照チャンネルの検出信号を同じタイミングで前記一定時間にわたって積分して複数の積分値を求め、参照チャンネルごとの前記第２の積分手段の出力信号を前記複数の積分値のうちチャンネルが同一なものによって正規化する、
ことを特徴とする請求項１４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１６】
前記補正手段は、
【数５】
2004208884.tif 000013
ただし、
Ｒｋ（ｖｉｅｗ）：参照チャンネルｋの現ビューの信号の前記一定時間の積分値
Ｒｋ（ｖｉｅｗ−１）：参照チャンネルｋの前ビューの信号の前記一定時間の積分値
ε：許容差
が成立しないときは、Ｒｋ（ｖｉｅｗ）に代えて
【数６】
2004208884.tif 000014
ただし、
ｍＡ（ｖｉｅｗ）：Ｘ線管の現ビューの管電流
ｍＡ（ｖｉｅｗ−１）：Ｘ線管の前ビューの管電流
によって補正を行う、
ことを特徴とする請求項９ないし請求項１５のうちのいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線データ収集装置およびＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関し、特に、Ｘ線検出素子列を複数列有するＸ線検出器を用いてＸ線信号を獲得する装置、および、そのようなＸ線データ収集装置を備えたＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＸ線ＣＴ装置のひとつとして、Ｘ線検出素子列を複数個並列に有するＸ線検出器を用いて複数スライス（ｓｌｉｃｅ）分のＸ線信号を一挙に獲得し、そのようなＸ線信号に基づいて画像を生成するＸ線ＣＴ装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ファンビーム（ｆａｎ  ｂｅａｍ）Ｘ線から平行ビーム（パラレルビーム：ｐａｒａｌｌｅｌｌ  ｂｅａｍ）Ｘ線に相当するＸ線信号を得る従来の技術として、信号収集のタイミング（ｔｉｍｉｎｇ）をＸ線検出器のチャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）ごとに調節することが知られている。（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
Ｘ線信号は一定時間の積分値として収集されるが、信号収集のタイミングをＸ線検出器のチャンネルごとに異らせたとき、それに適応した参照Ｘ線信号を得る従来の技術として、そのようなタイミングを細分化したタイミングで参照Ｘ線信号の積分とリセット（ｒｅｓｅｔ）を繰り返し、得られた複数の積分信号を各チャンネルの積分期間相当分ずつ合算することが知られている。（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３２７３８６号公報（第２−９頁、図１−９）
【特許文献２】
特公平６−８３７０９号公報（第１−６頁、第１−１０図）
【特許文献３】
特公平４−７８２５８号公報（第１−５頁、第１−３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術を組み合わせれば、Ｘ線検出素子列を複数個有するＸ線検出器を用い、ファンビームＸ線から平行ビームＸ線に相当するＸ線信号を収集し、この信号を参照Ｘ線信号で補正し、補正後の信号に基づいて画像を生成するＸ線ＣＴ装置を構成することが可能である。
【０００７】
しかし、各タイミングごとの参照Ｘ線信号を、細分化タイミングでの積分・リセットを繰り返しによって得られたものの加算によって得るため、参照Ｘ線信号の実効的な積分時間が測定Ｘ線信号の積分時間よりも短く、その分だけ信号のＳ／Ｎ（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）が悪くなる。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、Ｘ線検出素子列を複数有するＸ線検出器を用い、ファンビームＸ線から平行ビームＸ線に相当するＸ線信号を収集し、この信号を参照Ｘ線信号で補正するＸ線データ収集装置であって、信号のＳ／Ｎが良いＸ線データ収集装置、および、そのようなＸ線データ収集装置を備えたＸ線ＣＴ装置を実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、Ｘ線管を有し扇状のＸ線ビームを照射するＸ線照射装置、および、複数のＸ線検出素子が前記扇状のＸ線ビームの広がりの方向に配列された検出素子列を前記扇状のＸ線ビームの厚みの方向に複数個有し対象を挟んで前記Ｘ線照射装置と対向しているＸ線検出装置、を備え対象の周りを回転するＸ線照射・検出手段と、前記Ｘ線検出装置においてそれぞれ測定チャンネルを構成する複数のＸ線検出素子の検出信号を一定の時間差でそれよりも長い一定時間にわたって順次積分することを周期的に行う第１の積分手段と、前記Ｘ線検出装置における複数の検出素子列においてそれぞれ参照チャンネルを構成する複数のＸ線検出素子の検出信号を前記時間差と同一の時間差で前記一定時間と同一の時間にわたって順次積分することを周期的に行う第２の積分手段と、前記第１の積分手段が積分した信号を前記第２の積分手段が積分した信号のうち積分のタイミングが同一なものによってＸ線線量補正する補正手段と、を具備することを特徴とするＸ線データ収集装置である。
【００１０】
この観点での発明では、第１の積分手段により、Ｘ線検出装置においてそれぞれ測定チャンネルを構成する複数のＸ線検出素子の検出信号を一定の時間差でそれよりも長い一定時間にわたって順次積分することを周期的に行い、第２の積分手段により、Ｘ線検出装置における複数の検出素子列においてそれぞれ参照チャンネルを構成する複数のＸ線検出素子の検出信号を前記時間差と同一の時間差で前記一定時間と同一の時間にわたって順次積分することを周期的に行い、補正手段により、第１の積分手段が積分した信号を第２の積分手段が積分した信号のうち積分のタイミングが同一なものによって補正するので、参照Ｘ線信号の積分時間が測定Ｘ線信号の積分時間と同一になり、信号のＳ／Ｎが良くなる。
【００１１】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、Ｘ線管を有し扇状のＸ線ビームを照射するＸ線照射装置、および、複数のＸ線検出素子が前記扇状のＸ線ビームの広がりの方向に配列された検出素子列を前記扇状のＸ線ビームの厚みの方向に複数個有し対象を挟んで前記Ｘ線照射装置と対向しているＸ線検出装置、を備え対象の周りを回転するＸ線照射・検出手段と、前記Ｘ線検出装置においてそれぞれ測定チャンネルを構成する複数のＸ線検出素子の検出信号を一定の時間差でそれよりも長い一定時間にわたって順次積分することを周期的に行う第１の積分手段と、前記Ｘ線検出装置における複数の検出素子列においてそれぞれ参照チャンネルを構成する複数のＸ線検出素子の検出信号を前記時間差と同一の時間差で前記一定時間と同一の時間にわたって順次積分することを周期的に行う第２の積分手段と、前記第１の積分手段が積分した信号を前記第２の積分手段が積分した信号のうち積分のタイミングが同一なものによってＸ線線量補正する補正手段と、前記補正後の信号に基づいて画像を生成する画像再構成手段と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００１２】
この観点での発明では、第１の積分手段により、Ｘ線検出装置においてそれぞれ測定チャンネルを構成する複数のＸ線検出素子の検出信号を一定の時間差でそれよりも長い一定時間にわたって順次積分することを周期的に行い、第２の積分手段により、Ｘ線検出装置における複数の検出素子列においてそれぞれ参照チャンネルを構成する複数のＸ線検出素子の検出信号を前記時間差と同一の時間差で前記一定時間と同一の時間にわたって順次積分することを周期的に行い、補正手段により、第１の積分手段が積分した信号を第２の積分手段が積分した信号のうち積分のタイミングが同一なものによって補正するので、参照Ｘ線信号の積分時間が測定Ｘ線信号の積分時間と同一になり、信号のＳ／Ｎが良くなる。また、そのような信号に基づいて生成された画像の品質が向上する。
【００１３】
前記Ｘ線検出装置は、前記Ｘ線照射装置に関してクォータ・オフセットされていることが、Ｘ線経路が測定チャンネルのピッチの１／２だけ異なるＸ線信号を対向ビューデータとして得る点でサンプリング定理に基づき好ましい。
【００１４】
前記複数のＸ線検出素子は、検出素子列の中心に関して対称的に配置されていることが、Ｘ線経路が同一なＸ線信号を対向ビューデータとして得る点で好ましい。
【００１５】
前記時間差は、複数の測定チャンネルに入射するＸ線ビームが平行になる時間差であることが、ファンビームＸ線から平行ビームＸ線に相当するＸ線信号を収集する点で好ましい。
【００１６】
前記時間差は、前記検出素子列における隣接チャンネル間の積分のタイミングの差をΔθ／Δφ（Δφで正規化）とし、前記第１の積分手段および前記第２の積分手段のうち少なくとも一方の出力信号を逐次処理する処理手段が１ユニット当たり担当するチャンネル数をｎとし、このｎと共通の約数を持たない整数をｐとしたとき、それらが
【００１７】
【数７】
2004208884.tif 000003
【００１８】
ただし、
Δθ：測定チャンネルの角度階差
Δφ：ビューの角度階差
を満足することを可能にすることが、ｎチャンネルの信号を重複なしに逐次処理する点で好ましい。
【００１９】
前記第２の積分手段の出力信号を正規化する正規化手段を有することが、検出素子列の並設方向のＸ線の強度分布の影響を補正する点で好ましい。
【００２０】
前記正規化手段は、予め全参照チャンネルの検出信号を同じタイミングで前記一定時間にわたって積分して複数の積分値を求め、参照チャンネルごとの前記第２の積分手段の出力信号を前記複数の積分値のうちチャンネルが同一なものによって正規化することが、正規化を適切に行う点で好ましい。
【００２１】
前記補正手段は、
【００２２】
【数８】
2004208884.tif 000004
【００２３】
ただし、
Ｒｋ（ｖｉｅｗ）：参照チャンネルｋの現ビューの信号の前記一定時間の積分値
Ｒｋ（ｖｉｅｗ−１）：参照チャンネルｋの前ビューの信号の前記一定時間の積分値
ε：許容差
が成立しないときは、Ｒｋ（ｖｉｅｗ）に代えて
【００２４】
【数９】
2004208884.tif 000005
【００２５】
ただし、
ｍＡ（ｖｉｅｗ）：Ｘ線管の現ビューの管電流
ｍＡ（ｖｉｅｗ−１）：Ｘ線管の前ビューの管電流
によって補正を行うことが、参照Ｘ線信号の一時的な傷害の影響を低減する点で好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００２７】
図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２、撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えている。走査ガントリ２はＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）２２により扇状のＸ線ビームとなるように成形され、多列のＸ線検出器２４に照射される。扇状のＸ線ビームはファンビームＸ線とも呼ばれる。Ｘ線管２０およびコリメータ２２からなる部分は、本発明におけるＸ線照射装置の実施の形態の一例である。
【００２８】
Ｘ線検出器２４は、２次元アレイ（ａｒｒａｙ）状に配列された複数列の検出素子を有する。Ｘ線検出器２４は、本発明におけるＸ線検出装置の実施の形態の一例である。Ｘ線検出器２４の構成については後にあらためて説明する。Ｘ線管２０、コリメータ２２およびＸ線検出器２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照射・検出装置は、本発明におけるＸ線照射・検出手段の実施の形態の一例である。Ｘ線照射・検出装置については後にあらためて説明する。
【００２９】
Ｘ線検出器２４にはデータ（ｄａｔａ）収集部２６が接続されている。データ収集部２６はＸ線検出器２４の個々の検出素子の検出信号をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｄａｔａ）として収集する。
【００３０】
Ｘ線管２０は、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御される。Ｘ線コントローラ２８は、Ｘ線管２０の管電圧および管電流を制御する。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省略する。コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって制御される。なお、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。
【００３１】
以上のＸ線管２０からコリメータコントローラ３０までのものが、走査ガントリ２の回転部３４に搭載されている。回転部３４の回転は、回転コントローラ３６によって制御される。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略する。
【００３２】
撮影テーブル４は、図示しない撮影の対象を走査ガントリ２のＸ線照射空間に搬入および搬出するようになっている。対象とＸ線照射空間との関係については後にあらためて説明する。
【００３３】
操作コンソール６はデータ処理装置６０を有する。データ処理装置６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって構成される。データ処理装置６０には、制御インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、走査ガントリ２と撮影テーブル４が接続されている。データ処理装置６０は制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御する。
【００３４】
走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０および回転コントローラ３６が、制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、それら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略する。
【００３５】
データ処理装置６０には、また、データ収集バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集された透過Ｘ線データが、データ収集バッファ６４を通じてデータ処理装置６０に入力される。Ｘ線管２０の管電流の測定値も、データ収集バッファ６４を通じてデータ処理装置６０に入力される。
【００３６】
データ処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて収集した複数ビュー（ｖｉｅｗ）の透過Ｘ線データを用いて画像再構成を行う。画像再構成には、例えばフィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｂａｃｋ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法等が用いられる。データ処理装置６０は、本発明における画像再構成手段の実施の形態の一例である。
【００３７】
データ処理装置６０には、また、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は各種のデータやプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）等を記憶している。データ処理装置６０が記憶装置６６に記憶されたプログラムを実行することにより、撮影実行に関わる各種のデータ処理が行われる。
【００３８】
データ処理装置６０には、また、表示装置６８および操作装置７０が接続されている。表示装置６８は、データ処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。操作装置７０は、使用者によって操作され、各種の指示や情報等をデータ処理装置６０に入力する。使用者は表示装置６８および操作装置７０を使用してインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００３９】
図２に、Ｘ線検出器２４の模式的構成を示す。同図に示すように、Ｘ線検出器２４は、複数のＸ線検出素子２４（ｉｋ）を２次元アレイ状に配列した多チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）のＸ線検出器となっている。複数のＸ線検出素子２４（ｉｋ）は、全体として、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。
【００４０】
ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝−５００，−４９９，・・・−１，０，１，・・・，４９９である。ｋは列番号であり例えばｋ＝０，１，２，・・・，１５である。Ｘ線検出素子２４（ｉｋ）は、列番号ｋが同一なもの同士でそれぞれ検出素子列を構成する。なお、Ｘ線検出器２４の検出素子列は１６列に限るものではなく、適宜の複数列であってよい。
【００４１】
各列の先頭のＸ線検出素子は、図３に示すように、いずれも参照チャンネル２４０となる。参照チャンネル２４０は、Ｘ線強度補正のための参照Ｘ線信号を測定するのに用いられる。なお、参照チャンネル２４０は列の先頭に限らず、Ｘ線検出器２４の一端部または両端部の適宜の個所にあってよい。参照チャンネル以外は全て測定チャンネルとなる。
【００４２】
Ｘ線検出素子２４（ｉｋ）は、例えばシンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）とフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ  ｄｉｏｄｅ）の組み合わせによって構成される。なお、これに限るものではなく、例えばカドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体Ｘ線検出素子、あるいは、キセノン（Ｘｅ）ガスを利用した電離箱型のＸ線検出素子であってよい。
【００４３】
図４に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線管２０とコリメータ２２とＸ線検出器２４の相互関係を示す。なお、図４の（１）は走査ガントリ２の正面から見た状態を示す図、（２）は側面から見た状態を示す図である。同図に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２により扇状のＸ線ビーム４００となるように成形されてＸ線検出器２４に照射される。
【００４４】
図４の（１）では、ファンビームＸ線４００のｉ方向の広がりを示す。ｉ方向は、Ｘ線検出器２４における検出素子列のチャンネルの配列方向である。以下、ｉ方向の広がりを単に広がりともいう。（２）ではファンビームＸ線４００のｋ方向の広がりを示す。ｋ方向は、Ｘ線検出器２４における検出素子列の並設方向である。以下、ｋ方向の広がりを単に厚みともいう。
【００４５】
このようなファンビームＸ線４００に体軸を交差させて、例えば図４に示すように、撮影テーブル４に載置された対象８がＸ線照射空間に搬入される。走査ガントリ２は、内部にＸ線照射・検出装置を包含する筒状の構造になっている。
【００４６】
Ｘ線照射空間は走査ガントリ２の筒状構造の内側空間に形成される。ファンビームＸ線４００によってスライス（ｓｌｉｃｅ）された対象８の像がＸ線検出器２４に投影される。Ｘ線検出器２４によって、対象８を透過したＸ線が検出される。対象８に照射するファンビームＸ線４００の厚みｔｈは、コリメータ２２のアパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）の開度により調節される。
【００４７】
Ｘ線管２０、コリメータ２２およびＸ線検出器２４からなるＸ線照射・検出装置は、それらの相互関係を保ったまま対象８の体軸の周りを連続的に回転（スキャン：ｓｃａｎ）する。これによって、アキシャルスキャン（ａｘｉａｌ  ｓｃａｎ）が行われる。
【００４８】
Ｘ線照射・検出装置の回転に並行して、矢印４２で示すように撮影テーブル４を対象８の体軸方向に連続的に移動させた場合は、Ｘ線照射・検出装置は、対象８に関して相対的に、対象８を包囲する螺旋状の軌道に沿って旋回することになる。これによっていわゆるヘリカルスキャン（ｈｅｌｉｃａｌ  ｓｃａｎ）が行われる。
【００４９】
Ｘ線照射・検出装置の１回転当たり、複数（例えば１０００程度）のビューの透過Ｘ線データが収集される。複数のビューの基準位置は、図６に示すように、Ｘ線焦点２００の回転軌道上に設定される。ビュー間の角度階差はΔφである。
【００５０】
透過Ｘ線データの収集は、Ｘ線検出器２４の複数の検出素子列についてそれぞれ行われる。透過Ｘ線データの収集は、Ｘ線検出器２４−データ収集部２６−データ収集バッファ６４の系列によって行われる。
【００５１】
図７に、Ｘ線管２０とＸ線検出器２４の幾何学的関係を模式的に示す。同図に示すように、Ｘ線検出器２４は、その中心（中心チャンネルの中心）が、Ｘ線焦点２００と回転中心Ｏを結ぶ直線の延長線に対して、ｉ方向にチャンネルピッチ（ｃｈａｎｎｅｌ  ｐｉｔｃｈ）ｄの１／４に相当する距離だけずれた関係にある。このような幾何学的関係はクォータオフセット（ｑｕａｔｅｒ  ｏｆｆｓｅｔ）とも呼ばれる。
【００５２】
このようにすることにより、中心チャンネルに入射するＸ線は回転中心Ｏからｄ／４ずれたところを通るものとなる。この状態からＸ線照射・検出装置が１８０°回転した状態（破線）では、中心チャンネルに入射するＸ線は回転中心Ｏから反対方向にｄ／４ずれたところを通るものとなる。他のチャンネルでも同様になる。
【００５３】
このため、Ｘ線照射・検出装置の回転角度が１８０°異なるデータ対すなわち対向ビューデータ対をインターリーブ（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）することにより、Ｘ線検出器２４のチャンネルピッチを半分に細かくした場合と同等なＸ線信号を得ることができる。これは、再構成画像の空間分解能の向上に寄与する。
【００５４】
なお、チャンネルピッチが十分に小さいときは、Ｘ線検出器２４はクォータオフセットにしなくてもよい。クォータオフセットにしない場合の幾何学的関係を図８および図９に示す。図８では、中心チャンネルの中心が、Ｘ線焦点２００と回転中心Ｏを結ぶ直線の延長線上にある。図９では、中心チャンネルと隣接チャンネルの境界が、Ｘ線焦点２００と回転中心Ｏを結ぶ直線の延長線上にある。これらはいずれもチャンネル配置が左右対称なＸ線検出器となる。このようにすることにより、Ｘ線経路が同一なＸ線信号を対向ビューデータ対として得ることができる。
【００５５】
図１０に、本装置の機能ブロック図を示す。同図に示すように、本装置はＸ線照射・検出部９０２、測定信号積分部９０４、参照信号積分部９０６、補正部９１０および画像再構成部９１２からなる。Ｘ線照射・検出部９０２から補正部９１０までがＸ線データ収集装置を構成する。
【００５６】
Ｘ線照射・検出部９０２は、図１に示した走査ガントリ２からデータ収集部２６を除いたものの機能に相当する。Ｘ線照射・検出部９０２は、本発明におけるＸ線照射・検出手段の実施の形態の一例である。
【００５７】
測定信号積分部９０４および参照信号積分部９０６は、図１に示したデータ収集部２６の機能に相当する。測定信号積分部９０４は、本発明における第１の積分手段の実施の形態の一例である。参照信号積分部９０６は、本発明における第２の積分手段の実施の形態の一例である。
【００５８】
補正部９１０は、図１に示したデータ処理装置６０の機能に相当する。補正部９１０は、本発明における補正手段の実施の形態の一例である。画像再構成部９１２は、図１に示したデータ処理装置６０の機能に相当する。画像再構成部９１２は、本発明における画像再構成手段の実施の形態の一例である。
【００５９】
Ｘ線照射・検出部９０２が検出したＸ線信号は、測定信号積分部９０４および参照信号積分部９０６でそれぞれ積分される。測定信号積分部９０４は、Ｘ線検出器２４の測定チャンネルのＸ線検出信号を積分する。参照信号積分部９０６は、Ｘ線検出器２４の参照チャンネル２４０のＸ線検出信号を積分する。これら積分部による積分は個々のチャンネルごとに行われる。個々のチャンネルの信号はそれぞれ所定のタイミングで行われる。
【００６０】
積分のタイミングは、測定チャンネルの信号に関しては、平行ビームＸ線に相当するＸ線信号を得るように設定されている。なお、平行ビームＸ線とは、測定チャンネルに入射するＸ線が全て平行になるＸ線のことである。ファンビームＸ線から平行ビームＸ線に相当するＸ線信号を得ることは、ファン・パラレル変換とも呼ばれる。
【００６１】
ファン・パラレル変換の原理を図１１によって説明する。同図の実線は、Ｘ線焦点２００を発したファンビームＸ線における３つのＸ線ａ，ｂ，ｃが、Ｘ線検出器２４の中心チャンネル０およびその両隣のチャンネル１，−１にそれぞれ入射し状態を示している。Ｘ線ａは、回転中心Ｏを通るＸ線である。Ｘ線焦点２００から見たチャンネルピッチを角度Δθとすると、Ｘ線ａ，ｂ，ｃの角度階差はΔθとなる。
【００６２】
Ｘ線照射・検出装置の回転につれて、Ｘ線焦点２００が２００’で示す位置に来たとき、中心チャンネルおよびその両隣のチャンネルはそれぞれ０’，１’，−１’で示す位置に来る。
【００６３】
このとき、チャンネル１’に入射するＸ線ｂ’は、Ｘ線焦点が２００の位置にあったときに中心チャンネル０に入射していたＸ線ａと平行になる。したがってこのタイミングでチャンネル１の信号を収集すれば、Ｘ線ａと平行なＸ線によるチャンネル１の信号を得ることができる。
【００６４】
Ｘ線照射・検出装置の回転につれて、同様な状況が他のチャンネルについてもそれぞれ成立するので、それぞれのタイミングで各チャンネルの信号を収集することにより、全チャンネルの信号を平行ビームＸ線によって得ることができ、また、そのような信号を角度階差Δφを持つ複数のビューについてそれぞれ得ることができる。
【００６５】
図１２に、ファンビームを平行ビームに変換するためのタイミングの一例を示す。同図は、Ｘ線角度σを横軸としチャンネル番号ｉを縦軸として、Ｘ線の角度をチャンネルごとに示したダイヤグラム（ｄｉａｇｒａｍ）である。Ｖｊはビュー基準位置ＶｊにおけるファンビームＸ線のダイヤグラムであり、Ｖｊ＋１はビュー基準位置Ｖｊ＋１におけるファンビームＸ線のダイヤグラムである。ＶｊとＶｊ＋１の角度差はΔφである。Ｘ線照射・検出装置の回転につれて、ダイヤグラムはビュー基準位置ＶｊからＶｊ＋１まで連続的に平行移動する。以下、ビュー基準位置を単にビューともいう。
【００６６】
ビューＶｊにおいて、チャンネル０のＸ線角度はσ１である。チャンネル１以降については、Ｘ線角度がチャンネルの角度階差Δθずつ異なる。ダイヤグラムＶｊから横軸に平行にチャンネルごとに引いた矢印の長さは、それぞれのチャンネルについて、平行ビームＸ線による信号が得られるまでのダイヤグラムの移動量を表す。
【００６７】
チャンネル１〜５については、それぞれの矢印の先端の位置までダイヤグラムが移動したところでそれぞれ信号を収集することにより、角度がσ１の平行ビームＸ線による信号を得ることができる。このＸ線角度は現ビューＶｊにおけるチャンネル０のＸ線角度と同じである。すなわち、平行ビームＸ線による現ビューＶｊのＸ線信号が得られる。
【００６８】
チャンネル６〜１０ついては、それぞれの矢印の先端の位置までダイヤグラムが移動したところでそれぞれ信号を収集することにより、角度がσ２の平行ビームＸ線による信号を得ることができる。このＸ線角度は前ビューＶｊ−１におけるチャンネル０と同じである。すなわち、平行ビームＸ線による前ビューＶｊ−１のＸ線信号が得られる。
【００６９】
チャンネル１１〜１５ついては、それぞれの矢印の先端の位置までダイヤグラムが移動したところでそれぞれ信号を収集することにより、角度がσ３の平行ビームＸ線による信号を得ることができる。このＸ線角度は前々ビューＶｊ−２におけるチャンネル０と同じである。すなわち、平行ビームＸ線による前々ビューＶｊ−２のＸ線信号が得られる。
【００７０】
１６チャンネル以降についても、１６個のチャンネル単位でこの繰り返しとなる。このような信号収集を全ビューについて行うことにより、平行ビームＸ線による全ビューのＸ線信号が得られる。
【００７１】
このようなＸ線信号収集を、全ての検出素子列について同時並行的に行うことにより、全検出素子列について、平行ビームＸ線による全ビューのＸ線信号がそれぞれ得られる。
【００７２】
図１３に、チャンネル０〜１５についての信号収集のタイミングを時間軸に沿って示す。なお、タイミングはチャンネル０の信号収集時点からの時間差として示す。同図の（１）に示すように、チャンネル間の時間差はΔθ／Δφとなる。なお、この時間差は、ダイヤグラムがビュー角度階差Δφだけ平行移動する時間で正規化したものである。ダイヤグラムがビュー角度階差Δφだけ平行移動する時間は、Ｘ線照射・検出装置がΔφだけ回転する時間に等しい。以下、この時間を１ビュー時間ともいう。
【００７３】
チャンネル０〜１５についての信号収集のタイミングは、時間差Δθ／Δφで順次発生するタイミングを、１ビュー時間ごとに１ビュー時間ずつ引き戻したものとなる。このため、チャンネル０を基準とするタイミングの順序は、同図の（２）に示すように、０，１１，６，１，１２，７，２，１３，８，３，１４，９，４，１５，１０，５となる。これらタイミングの時間差は１／１６となる。ただし、１ビュー時間で正規化してある。チャンネル０〜１５以外のチャンネルについても、連続する１６チャンネル単位で同様になる。
【００７４】
測定信号積分部９０４による積分は、このようなタイミングで行われる。そのタイムチャート（ｔｉｍｅ  ｃｈａｒｔ）を図１４に示す。同図の（１）に示すように、積分は、１／１６の時間差でチャンネル０，１１，６，１，１２，７，２，１３，８，３，１４，９，４，１５，１０，５の順序で行われる。
【００７５】
積分は１ビュー時間を１周期として繰り返し行われる。各周期の終わりに、積分値はＡ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ）変換器によってディジタルデータに変換され、次いでリセットされる。Ａ／Ｄ変換器は、測定信号積分部９０４に内蔵されている。
【００７６】
積分値は、１／１６の時間差でチャンネル０，１１，６，１，１２，７，２，１３，８，３，１４，９，４，１５，１０，５の順序で確定するので、Ａ／Ｄ変換のタイミングも同順序となる。これを同図の（２）示す。タイミングの重複がないので、Ａ／Ｄ変換器は１６チャンネルに１ユニット（ｕｎｉｔ）の割合で設けてよい。
【００７７】
このような測定信号積分部９０４の動作に合わせて、参照信号積分部９０６により、参照チャンネル０〜１５の信号が積分される。そのタイムチャートを図１５に示す。同図の（１）に示すように、積分は、１／１６の時間差で、例えばチャンネル０，１，２，・・・，１５の順序で行われる。なお、積分の順序はこれに限らず適宜でよい。
【００７８】
積分は１ビュー時間を１周期として繰り返し行われる。各周期の終わりに積分値はＡ／Ｄ変換器によってディジタルデータに変換され、次いでリセットされる。Ａ／Ｄ変換器は、参照信号積分部９０６に内蔵されている。
【００７９】
積分値は、１／１６の時間差で参照チャンネル０，１，，２，・・・，１５の順序で確定するので、Ａ／Ｄ変換のタイミングも同順序となる。これを同図の（２）示す。タイミングの重複がないので、Ａ／Ｄ変換器は１６チャンネルに１ユニットの割合で設けてよい。
【００８０】
一般に、１ビュー時間以内に逐次処理可能なＡ／Ｄ変換器の入力信号数をｎとし、それと共通の約数を持たない数をｐとしたとき、
【００８１】
【数１０】
2004208884.tif 000006
【００８２】
を満足するようにΔθとΔφを定めることにより、重複のないＡ／Ｄ変換を行うことができる。なお、これは測定信号積分部９０４におけるＡ／Ｄ変換器についても同様になる。また、Ａ／Ｄ変換に限らず逐次処理を行う他の処理ユニットについても同様である。
【００８３】
参照チャンネル０，１，２，３，・・・，１５の積分のタイミングは、１６個の測定チャンネル０，１１，６，１，・・・，５の積分のタイミングとそれぞれ同じになっている。このため、各測定チャンネルの積分期間ごとの参照信号を得ることができる。
【００８４】
したがって、参照チャンネル０，１，２，３，・・・，１５の検出信号の積分値は、測定チャンネル０，１１，６，１，・・・，５の検出信号の積分値に対する参照信号としてそれぞれ利用することができる。また、参照チャンネル０，１，２，３，・・・，１５の検出信号の積分値は、測定チャンネル０，１１，６，１，・・・，５と同じタイミングで積分される他の測定チャンネルの検出信号の積分値に対する参照信号としてもそれぞれ利用される。
【００８５】
このように、各参照チャンネルの検出信号は、各測定チャンネルの検出信号信号と同じ時間だけ１ビュー時間中に連続的に積分されるので、従来のように１ビュー時間を複数分割したタイミングで積分・リセットの繰り返して得たものの加算値を利用するよりも、Ｓ／Ｎの良い参照信号を得ることができる。
【００８６】
補正部９１０は、測定信号積分部９０４から入力される各測定チャンネルごとの測定データを、参照信号積分部９０６から入力される上記のような参照データで補正する。この補正によってＸ線強度の時間的変動の影響が除去される。補正済みのデータは画像再構成部２１０に入力される。画像再構成部２１０は入力データに基づいて画像を再構成する。参照データのＳ／Ｎが良いので再構成画像は品質が良い。
【００８７】
ところで、参照チャンネルによるＸ線の受光が何らかの理由で阻害されると、参照データが不正確となり、それによって補正された測定データが不正確になるので、再構成画像の品質が低下することがあり得る。そこで、補正部９１０は参照データを監視し、参照データの信頼性が高いときだけそれによる補正を行い、信頼性が低いときは代替データによって補正を行う。
【００８８】
参照データの信頼性の判定には次式が用いられる。
【００８９】
【数１１】
2004208884.tif 000007
【００９０】
ただし、
Ｒｋ（ｖｉｅｗ）：参照チャンネルｋの現ビューの参照データ
Ｒｋ（ｖｉｅｗ−１）：参照チャンネルｋの前ビューの信号の参照データ
ε：許容差
Ｒｋ（ｖｉｅｗ）が上記の関係を満足しないときは、現ビューの参照データとして、次式で与えられるＲｋ（ｖｉｅｗ）’を用いる。
【００９１】
【数１２】
2004208884.tif 000008
【００９２】
ただし、
ｍＡ（ｖｉｅｗ）：Ｘ線管の現ビューの管電流
ｍＡ（ｖｉｅｗ−１）：Ｘ線管の前ビューの管電流
これによって、参照データ不良の影響を回避することができる。
【００９３】
図１６に、本装置の機能ブロック図を示す。同図では、図１０に示したものと同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。本装置は正規化部９０８を有する。正規化部９０８は、参照信号積分部９０６の出力データを正規化して補正部９１０に入力する。正規化部９０８は、本発明における正規化手段の実施の形態の一例である。
【００９４】
ファンビームＸ線４００がビームの厚みの方向に不均一な強度分布を持つ場合、各参照チャンネルごとの参照データを正規化することにより、厚み方向の強度分布の影響を除去することができる。正規化部９０８は、参照データについてそのような正規化を行う。
【００９５】
正規化は、参照チャンネルごとの参照データＲｋ（ｋ＝０，１，・・・，１５）を、参照チャンネルごとの基準データＣｋで除算することによって行われる。基準データＣｋは、図１７に示すように、予め各参照チャンネルの検出信号を全て同じタイミングで１ビュー時間積分することによって得る。このようにして得られた基準データＣｋには厚み方向の強度分布が反映しているので、このデータで対応する参照チャンネルの参照データを除算することにより、強度分布の影響を除去することができる。
【００９６】
以上、好ましい実施の形態の例に基づいて本発明を説明したが、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者は、上記の実施の形態の例について、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更や置換等をなし得る。したがって、本発明の技術的範囲には、上記の実施の形態の例ばかりでなく、特許請求の範囲に属する全ての実施の形態が含まれる。
【００９７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、Ｘ線検出素子列を複数有するＸ線検出器を用い、ファンビームＸ線から平行ビームＸ線に相当するＸ線信号を収集し、この信号を参照Ｘ線信号で補正するＸ線データ収集装置であって、信号のＳ／Ｎが良いＸ線データ収集装置、および、そのようなＸ線データ収集装置を備えたＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】Ｘ線検出器の構成を示す図である。
【図３】Ｘ線検出器の構成の一部を示す図である。
【図４】Ｘ線照射・検出装置の構成を示す図である。
【図５】Ｘ線照射・検出装置と対象との関係を示す図である。
【図６】Ｘ線焦点の回転軌道を示す図である。
【図７】Ｘ線焦点とＸ線検出器の幾何学的関係を示す図である。
【図８】Ｘ線焦点とＸ線検出器の幾何学的関係を示す図である。
【図９】Ｘ線焦点とＸ線検出器の幾何学的関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態の一例の装置の機能ブロック図である。
【図１１】ファンビームデータを平行ビームデータに変換することを示す図である。
【図１２】ファンビームデータを平行ビームデータに変換することを示す図である。
【図１３】信号収集のタイミングを示す図である。
【図１４】測定信号積分のタイミングを示す図である。
【図１５】参照信号積分のタイミングを示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態の一例の装置の機能ブロック図である。
【図１７】基準信号積分のタイミングを示す図である。
【符号の説明】
２  走査ガントリ
２０  Ｘ線管
２２  コリメータ
２４  Ｘ線検出器
２６  データ収集部
２８  Ｘ線コントローラ
３０  コリメータコントローラ
３４  回転部
３６  回転コントローラ
４  撮影テーブル
６  操作コンソール
６０  データ処理装置
６２  制御インタフェース
６４  データ収集バッファ
６６  記憶装置
６８  表示装置
７０  操作装置
８  対象
４００  Ｘ線ビーム
９０２  Ｘ線照射・検出部
９０４  測定信号積分部
９０６  参照信号積分部
９０８  正規化部
９１０  補正部
９１２  画像再構成部
【図１】
2004208884.tif 000015
【図２】
2004208884.tif 000016
【図３】
2004208884.tif 000017
【図４】
2004208884.tif 000018
【図５】
2004208884.tif 000019
【図６】
2004208884.tif 000020
【図７】
2004208884.tif 000021
【図８】
2004208884.tif 000022
【図９】
2004208884.tif 000023
【図１０】
2004208884.tif 000024
【図１１】
2004208884.tif 000025
【図１２】
2004208884.tif 000026
【図１３】
2004208884.tif 000027
【図１４】
2004208884.tif 000028
【図１５】
2004208884.tif 000029
【図１６】
2004208884.tif 000030
【図１７】
2004208884.tif 000031