(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射したＸ線光子に基づく応答波形を出力する検出素子と、
前記応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数を観測し、又は前記応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の数を観測する観測部と、
前記観測部が観測した前記数に基づいて、前記観測部が観測した事象の所定の期間内における発生率を算出し、前記発生率に基づいて前記検出素子へ前記所定の期間内に入射したＸ線光子の数を推定する推定部と、
を備える、光子計数型Ｘ線検出器。
【請求項２】
前記閾値を設定する設定部を更に備え、
前記設定部は、前記閾値を複数設定し、
前記観測部は、複数の前記閾値それぞれに対して前記応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象を観測し、又は複数の前記閾値それぞれに対して前記応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を観測し、
前記推定部は、複数の前記閾値それぞれに対して前記観測部が観測した結果に基づいて、前記検出素子へ前記所定の期間内に入射したＸ線光子の数を推定する、請求項１に記載の光子計数型Ｘ線検出器。
【請求項３】
前記応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を発生させたＸ線光子の数を計数する計数部を更に備える、請求項１又は２に記載の光子計数型Ｘ線検出器。
【請求項４】
前記応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を発生させたＸ線光子のエネルギーを算出する算出部を更に備え、
前記計数部は、前記算出部が算出した結果に基づいて、Ｘ線管球が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定された１つ又は複数のエネルギー帯ごとに、前記検出素子へ前記所定の期間内に入射したＸ線光子の数を計数する、請求項３に記載の光子計数型Ｘ線検出器。
【請求項５】
前記観測部は、前記検出素子にＸ線管球が照射するＸ線が入射した場合において、前記計数部が計数した結果の合計が、前記検出素子に入射したＸ線光子の数に比例すると仮定した場合の値を含む所定の範囲から逸脱した場合に、前記応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象を観測する上で必要なデータ容量を有する、請求項３又は請求項４に記載の光子計数型Ｘ線検出器。
【請求項６】
前記推定部が推定した結果及び前記計数部が計数した結果の両方を出力する、請求項３から請求項５のいずれか一つに記載の光子計数型Ｘ線検出器。
【請求項７】
前記所定の期間は、ＣＴ画像を生成するための投影データそれぞれが収集される期間である、請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の光子計数型Ｘ線検出器。
【請求項８】
所定の期間内に入射したＸ線光子に基づく応答波形を出力する検出素子と、前記検出素子ごとに設けられ、前記応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数を観測し、又は前記応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の数を観測する観測部と、前記観測部が観測した前記数に基づいて、前記観測部が観測した事象の発生率を算出し、算出した前記発生率に基づいて前記検出素子へ前記所定の期間内に入射したＸ線光子の数を推定する推定部とを有する光子計数型Ｘ線検出器と、
前記推定部が推定した結果に基づいてＣＴ画像を生成する画像生成部と、
を備える、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記光子計数型Ｘ線検出器は、前記応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を発生させたＸ線光子のエネルギーを算出する算出部と、前記算出部が算出した結果に基づいて、前記Ｘ線のエネルギー分布上に設定された１つ又は複数のエネルギー帯ごとに、前記検出素子へ前記所定の期間内に入射したＸ線光子の数を計数する計数部とを更に備える、請求項８に記載の光子計数型Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記画像生成部は、前記検出素子に前記Ｘ線光子が入射した場合において、前記計数部が計数した結果の合計が、前記検出素子に入射したＸ線光子の数に比例すると仮定した場合の値を含む所定の範囲から逸脱した場合、前記推定部が推定した結果に基づいてＣＴ画像を生成する、請求項９に記載の光子計数型Ｘ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光子計数型Ｘ線検出器及び光子計数型Ｘ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光子計数型Ｘ線検出器は、検出素子に入射したＸ線光子を計数することができる。しかし、所定の期間内に入射したＸ線光子の数が多い場合、検出素子の応答時間のため個々のＸ線光子により発生した波形が重複する確率が高くなる。このため、光子計数型Ｘ線検出器は、複数のＸ線光子を一つのＸ線光子として計数してしまうことがある。この現象は、パルスパイルアップと呼ばれる。パルスパイルアップが発生すると、光子計数型Ｘ線検出器は、検出素子に入射したＸ線光子を正確に計数することができないことがある。
【０００３】
これまで、入射したＸ線光子の数が多い場合でもＸ線光子を正確に計数するために、検出素子の応答速度を速くする、検出素子に入射するＸ線光子の数を減らす等の対策が講じられている。例えば、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）等を使用した直接変換型の光子計数型Ｘ線検出器では、印加する電圧を大きくし、検出素子の応答速度の高速化を図っている。或いは、シンチレータを使用した間接変換型の光子計数型Ｘ線検出器では、蛍光減衰時間の短いシンチレータを使用し、検出素子の応答速度の高速化を図っている。また、光子計数型Ｘ線検出器における単位面積当たりの検出素子の数を増やす、検出素子の開口を小さくする等の対策により、検出素子に入射するＸ線光子の数を減らすことができる。また、パルスパイルアップにより重複した波形を、複数のエネルギーが低いＸ線光子の入射により生じた波形とみなし、エネルギー帯ごとの計数率を補正する方法もある。さらに、積分型ＤＡＳ（Data  Acquisition  System）及びフォトンカウント型ＤＡＳを設け、Ｘ線光子レートが低い場合はフォトンカウント型の出力、Ｘ線光子レートが高い場合は、積分型の出力を使用する方法もある。なお、上述した波形とは、Ｘ線光子が検出素子に入射することにより、電圧又は電流が所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を意味している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７８１４３号公報
【特許文献２】特開２０００−２３９６５号公報
【特許文献３】特開２０００−１３１４４０号公報
【特許文献４】特開２０１３−２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、簡易な構成により、入射したＸ線光子の数が多い場合でもＸ線光子の数を適切に推定することができる光子計数型Ｘ線検出器及び光子計数型Ｘ線ＣＴ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器は、検出素子と、観測部と、推定部とを備える。検出素子は、入射したＸ線光子に基づく応答波形を出力する。観測部は、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数を観測し、又は応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の数を観測する。推定部は、観測部が観測した数に基づいて、観測部が観測した事象の所定の期間内における発生率を算出し、算出した発生率に基づいて検出素子へ所定の期間内に入射したＸ線光子の数を推定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器の一例を示す図である。
【図３】図３は、従来の光子計数型Ｘ線ＣＴ装置が備える検出回路の一例を示す図である。
【図４】図４は、検出素子によって出力され、波形整形部によって処理された応答波形の一例を示す図である。
【図５】図５は、入射率と計数率との関係を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置が備える検出回路の一例を示す図である。
【図７】図７は、図６に示した検出回路が備える観測部の一例を示す図である。
【図８】図８は、検出素子の応答時間と応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率との関係を示す図である。
【図９】図９は、入射率と応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、応答波形に対する閾値と応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、推定部による推定結果又は計数部による計数結果と、信頼度との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、第２の実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置が備える検出回路の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間又は応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が続いている時間を観測する方法の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、応答波形に対する閾値と応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間又は応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が続いている時間との関係を示す図である。
【図１５】図１５は、第３の実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置が備える検出回路の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器及び光子計数型Ｘ線ＣＴ装置について説明する。なお、以下の実施形態では、重複する内容についての説明は適宜省略する。
【０００９】
（第１の実施形態）
まず、図１及び図２を参照しながら、第１の実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置の構成例を示す図である。図２は、第１の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器の一例を示す図である。光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１は、図１に示すように、架台装置２と、寝台装置２０と、画像処理装置８とを備える。なお、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１の構成は、下記の構成に限定されるものではない。
【００１０】
架台装置２は、被検体ＰにＸ線を照射して後述する投影データを収集する。架台装置２は、図１に示すように、架台制御部３と、Ｘ線発生装置４と、光子計数型Ｘ線検出器５と、データ収集部６と、回転フレーム７とを備える。
【００１１】
架台制御部３は、後述するスキャン制御部８３による制御のもと、Ｘ線発生装置４及び回転フレーム７の動作を制御する。架台制御部３は、高電圧発生部３１と、コリメータ調整部３２と、架台駆動部３３とを備える。高電圧発生部３１は、後述するＸ線管球４１に管電圧を供給する。コリメータ調整部３２は、コリメータ４３の開口度及び位置を調整することにより、Ｘ線発生装置４が被検体Ｐに照射するＸ線の照射範囲を調整する。例えば、コリメータ調整部３２は、コリメータ４３の開口度を調整することにより、Ｘ線の照射範囲、すなわちＸ線のファン角及びコーン角を調整する。架台駆動部３３は、回転フレーム７を回転駆動させることにより、被検体Ｐを中心とした円軌道上でＸ線発生装置４及び光子計数型Ｘ線検出器５を旋回させる。
【００１２】
Ｘ線発生装置４は、被検体Ｐに照射するＸ線を発生させる。Ｘ線発生装置４は、Ｘ線管球４１と、ウェッジ４２と、コリメータ４３とを備える。Ｘ線管球４１は、高電圧発生部３１が供給する管電圧により、被検体Ｐに照射するビーム状のＸ線を発生させる。Ｘ線管球４１は、被検体Ｐの体軸方向に沿った広がりを有するビーム状のＸ線を発生させる真空管である。このビーム状のＸ線は、コーンビームとも呼ばれる。Ｘ線管球４１は、回転フレーム７の回転に伴って、コーンビームを被検体Ｐに対して照射する。ウェッジ４２は、被検体Ｐに照射するＸ線の量を調節するためのＸ線フィルタである。コリメータ４３は、コリメータ調整部３２の制御により、ウェッジ４２によってＸ線の量が調節されたＸ線の照射範囲を絞り込むためのスリットである。
【００１３】
光子計数型Ｘ線検出器５は、図２に示すように、複数の検出素子５１が第１方向及び第１方向と交差する第２方向に規則的に配置された多列検出器である。例えば、図２において、第１方向はチャンネル方向、第２方向はスライス方向である。ここで、チャンネル方向は回転フレーム７の円周方向、スライス方向は被検体Ｐの体軸方向である。検出素子５１は、入射したＸ線光子に基づく応答波形を出力する。具体的には、検出素子５１は、入射したＸ線光子を検出し、応答波形を出力する。なお、応答波形は、例えば、後述する検出素子５１が出力する電圧又は電流のＡＤ値の時系列データである。また、以下の説明では、検出とは、Ｘ線光子が検出素子５１に入射してから検出素子５１が応答波形を出力するまでを意味するものとする。
【００１４】
検出素子５１は、例えば、シンチレータ及びフォトダイオードを含む。また、検出素子５１は、後述する検出回路に接続されている。検出素子５１は、入射したＸ線の光子一つ一つをシンチレータにより光に変換し、この光をフォトダイオードにより電荷に変換する。この電荷は、後述する検出回路へ送られる。検出素子５１としてシンチレータを備えている場合、光子計数型Ｘ線検出器５は、間接変換型の検出器と呼ばれる。
【００１５】
また、光子計数型Ｘ線検出器５は、直接変換型の検出器でもよい。直接変換型の検出器は、検出素子５１としてテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）等の半導体素子を備える。直接変換型の検出器は、検出素子５１に入射したＸ線光子を半導体素子により直接電荷に変換する。検出素子５１から出力される電荷は、Ｘ線光子の入射によって発生する電子が正電位の集電電極に向かって走行すること及びＸ線光子の入射によって発生する正孔が負電位の集電電極に向かって走行することの少なくとも一方で出力される。この電荷は、後述する検出回路へ送られる。
【００１６】
検出素子５１には、後述する検出回路が接続されている。検出回路は、算出部と、計数部と、観測部と、推定部とを備える。算出部は、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を発生させたＸ線光子のエネルギーを算出する。計数部は、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を発生させたＸ線光子の数（計数値）を計数する。或いは、計数部は、算出部が算出した結果に基づいて、Ｘ線管球４１が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定された１つ又は複数のエネルギー帯ごとに、検出素子へ所定の期間内に入射したＸ線光子の数（計数値）を計数する。ここで、計数値として、例えば、単位時間あたりの数を示す計数率を用いる。観測部は、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象を観測する。或いは、観測部は、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を観測する。推定部は、観測部が観測した事象の所定の期間内における発生率を算出し、発生率に基づいて検出素子へ所定の期間内に入射したＸ線光子の数（推定値）を推定する。ここで、推定値として、例えば、単位時間あたりの数を示す入射率を用いる。なお、所定の期間とは、例えば、ＣＴ画像を生成するための投影データそれぞれが収集される期間である。検出回路の詳細及び投影データについては後述する。また、事象には、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象及び応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の二つがある。
【００１７】
データ収集部６は、図１に示すように、計数データ収集部６１と、推定データ収集部６２とを備える。計数データ収集部６１は、計数部が出力するデータを収集し、このデータに基づいて投影データを生成する。推定データ収集部６２は、推定部が出力するデータを収集し、このデータに基づいて投影データを生成する。計数データ収集部６１が生成した投影データ及び推定データ収集部６２が生成した投影データは、後述する前処理部８４へ送られる。
【００１８】
回転フレーム７は、Ｘ線発生装置４と光子計数型Ｘ線検出器５とを被検体Ｐを挟んで対向するように支持する円環状のフレームである。回転フレーム７は、架台駆動部３３によって駆動され、被検体Ｐを中心とした円軌道上を高速で回転する。
【００１９】
寝台装置２０は、寝台駆動装置２１と、天板２２とを備える。寝台駆動装置２１は、後述するスキャン制御部８３による制御のもと、被検体Ｐが載置された天板２２を体軸方向へ移動させることにより、被検体Ｐを回転フレーム７内で移動させる。なお、架台装置２は、例えば、天板２２を移動させながら回転フレーム７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。或いは、架台装置２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７を回転させて被検体Ｐをスキャンするコンベンショナルスキャンを実行する。或いは、架台装置２は、天板２２の位置を一定間隔で移動させてコンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行うステップアンドシュート方式を実行する。
【００２０】
画像処理装置８は、ユーザによる光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１の操作を受け付ける。また、画像処理装置８は、架台装置２によって収集された投影データに再構成等の処理を施す。画像処理装置８は、入力部８１と、表示部８２と、スキャン制御部８３と、前処理部８４と、データ記憶部８５と、画像生成部８６と、画像記憶部８７と、制御部８８とを備える。
【００２１】
入力部８１は、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１のユーザが各種指示や各種設定の入力に用いるマウス、キーボード等である。入力部８１は、ユーザから受け付けた指示や設定の情報を、制御部８８に転送する。表示部８２は、ユーザによって参照されるモニタである。表示部８２には、各種画像処理の結果、入力部８１を介してユーザから各種設定を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）等が表示される。
【００２２】
スキャン制御部８３は、制御部８８による制御のもと、架台制御部３、データ収集部６及び寝台駆動装置２１の動作を制御する。具体的には、スキャン制御部８３は、架台制御部３を制御することにより、光子計数ＣＴ撮影を行う際に、回転フレーム７を回転させ、Ｘ線管球４１からＸ線を照射させ、コリメータ４３の開口度及び位置の調整を行う。また、スキャン制御部８３は、制御部８８による制御のもと、データ収集部６を制御する。また、スキャン制御部８３は、制御部８８による制御のもと、光子計数ＣＴ撮影を行う際、寝台駆動装置２１を制御することにより、天板２２を移動させる。
【００２３】
前処理部８４は、データ収集部６によって生成された投影データ、すなわち計数データ収集部６１が生成した投影データ及び推定データ収集部６２が生成した投影データに対して、対数変換、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正、散乱線補正等の補正処理を施し、これをデータ記憶部８５に格納する。なお、前処理部８４により補正処理が施された投影データは、生データ（Raw  Data）とも呼ばれる。データ記憶部８５は、生データ、すなわち前処理部８４によって補正処理が施された投影データを記憶する。
【００２４】
画像生成部８６は、データ記憶部８５に記憶された投影データを再構成し、ＣＴ画像を生成する。すなわち、画像生成部８６は、計数データ収集部６１が生成した投影データ及び推定データ収集部６２が生成した投影データの少なくとも一方に基づいてＣＴ画像を生成する。再構成方法としては、種々の方法があり、例えば、逆投影処理が挙げられる。また、逆投影処理としては、例えば、ＦＢＰ（Filtered  Back  Projection）法が挙げられる。なお、画像生成部８６は、例えば、逐次近似法により再構成処理を行っても良い。また、画像生成部８６は、計数データ収集部６１が生成した投影データに基づいて、物質弁別によって弁別した物質ごとのＣＴ画像を生成することもできる。画像記憶部８７は、画像生成部８６が生成したＣＴ画像を記憶する。
【００２５】
制御部８８は、架台装置２、寝台装置２０及び画像処理装置８の動作を制御することによって、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１を制御する。制御部８８は、スキャン制御部８３を制御してスキャンを実行させ、架台装置２から投影データを収集する。制御部８８は、前処理部８４を制御して投影データに上述した補正処理を施す。制御部８８は、データ記憶部８５が記憶する投影データや画像記憶部８７が記憶する画像データを表示部８２に表示するように制御する。
【００２６】
なお、上述したデータ記憶部８５及び画像記憶部８７は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等で実現することができる。また、上述したスキャン制御部８３、前処理部８４、画像生成部８６及び制御部８８は、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）等の集積回路又はＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）等の電子回路で実現することができる。
【００２７】
次に、図３を参照しながら、従来の光子計数型Ｘ線ＣＴ装置が備える検出回路５２０について説明する。図３は、従来の光子計数型Ｘ線ＣＴ装置が備える検出回路の一例を示す図である。
【００２８】
検出回路５２０は、図３に示すように、波形整形部５２１０と、出力部５２２０と、除去部５２３０と、算出部５２４０と、計数部５２５０とを備える。ここで、波形整形部５２１０は、例えば、波形整形アンプである。また、出力部５２２０は、例えば、比較器である。
【００２９】
まず、検出回路５２０の構成について説明する。波形整形部５２１０の入力端子は、検出素子５１に接続されている。波形整形部５２１０の出力端子は、出力部５２２０の入力端子の一つに接続されている。除去部５２３０は、出力部５２２０の入力端子の一つに接続されている。出力部５２２０の出力端子は、算出部５２４０の入力端子に接続されている。算出部５２４０の出力端子は、計数部５２５０の入力端子に接続されている。計数部５２５０の出力端子は、計数データ収集部６１に接続されている。計数部５２５０は、Ｘ線管球４１が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定された各エネルギー帯に属するエネルギーを有するＸ線光子のみを計数するカウンタを１つ又は複数備える。なお、カウンタが１つの場合には、計数するエネルギー帯が１つ設定され、設定されたエネルギー帯に属するエネルギーを有する全Ｘ線光子を計数する。設定される１つのエネルギー帯は、０以上の全エネルギーでも良いし、ノイズ除去等の目的に応じた特定の１つのエネルギー範囲であっても良い。
【００３０】
次に、検出回路５２０の動作について説明する。波形整形部５２１０は、ノイズの増加を抑えつつ、検出素子５１が出力した応答波形を必要なレベルまで増幅する。除去部５２３０は、出力部５２２０に所定の電圧を供給し、検出素子５１が出力する応答波形に含まれるノイズを除去するための閾値を設定する。出力部５２２０は、検出素子５１に入射したＸ線光子により発生した応答波形のうち、除去部５２３０により設定された閾値を上回る応答波形のみを算出部５２４０へ出力する。算出部５２４０は、出力部５２２０が出力した応答波形の波高、波形面積等を算出する。計数部５２５０は、算出部５２４０が算出した波高、波形面積等をＸ線光子のエネルギーとみなし、Ｘ線管球４１が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯ごとにＸ線光子を計数する。計数部５２５０は、計数した結果を計数データ収集部６１へ出力する。
【００３１】
次に、図４及び図５を参照しながら、検出素子５１に入射するＸ線光子の数に対する検出回路５２０の振る舞いについて説明する。
【００３２】
図４は、検出素子によって出力され、波形整形部によって処理された応答波形の一例を示す図である。図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、いずれも縦軸が電圧又は電流、横軸が時間である。図４において、出力部５２２０が出力する応答波形は、実線で示されており、入射したＸ線光子に基づく応答波形のうち他の応答波形と重複しているものは、点線で示されている。また、応答波形に対する閾値は、直線Ｔｈにより示されている。なお、以下の説明では、応答波形の縦軸は、電圧とする。
【００３３】
図５は、入射率と計数率との関係を示す図である。図５は、縦軸が計数部５２５０が計数した計数率、横軸が入射率である。図５の点線Ｄは、計数部５２５０が計数した計数率が、入射率に比例すると仮定した場合における両者の関係を表している。図５の実線Ｓは、入射率に対する計数部５２５０が計数した計数率の振る舞いを表している。
【００３４】
図４（ａ）は、所定の期間内に入射したＸ線光子の数（例えば、入射率）が少ない場合に、検出素子５１により出力され、波形整形部５２１０により処理された応答波形Ｗａを示している。これは、例えば、図５において直線Ａで示される場合に相当する。この場合、検出素子５１にＸ線光子が入射する時間間隔は、検出素子５１の応答時間より長くなる確率が高い。このため、パルスパイルアップが発生する確率は低くなる。
【００３５】
応答波形Ｗａは、５個の波形、すなわち波形Ｐａ１、波形Ｐａ２、波形Ｐａ３、波形Ｐａ４及び波形Ｐａ５を含んでいる。これらの応答波形は、いずれも直線Ｔｈにより示された応答波形に対する閾値を上回った後、この閾値を下回っている。つまり、これらの波形は、互いに重複していない。したがって、計数部５２５０は、応答波形Ｗａに含まれる波形の数、すなわち検出素子５１に入射したＸ線光子の数（例えば、入射率）をほぼ正確に計数することができる。これは、図５に示した直線Ａ上において、計数部５２５０が計数した計数率と入射率に比例すると仮定した場合の計数率との差Ｄａがゼロに近いことに相当する。
【００３６】
図４（ｂ）は、所定の期間内に入射したＸ線光子の数が多い場合（例えば、入射率が大きい場合）に、検出素子５１により出力され、波形整形部５２１０により処理された応答波形Ｗｂを示している。これは、例えば、図５において直線Ｂで示される場合に相当する。この場合、検出素子５１にＸ線光子が入射する時間間隔は、検出素子５１の応答時間より短くなる確率が高い。このため、パルスパイルアップが発生する確率は高くなる。
【００３７】
応答波形Ｗｂは、９個の波形、すなわち波形Ｐｂ１、波形Ｐｂ２、波形Ｐｂ３、…、波形Ｐｂ８及び波形Ｐｂ９を含んでいる。波形Ｐｂ１、波形Ｐｂ２、波形Ｐｂ３、波形Ｐｂ６及び波形Ｐｂ７は、いずれも直線Ｔｈにより示された応答波形に対する閾値を上回った後、この閾値を下回っている。つまり、これらの応答波形は、互いに重複していない。このため、計数部５２５０は、これらの波形を個々に計数することができる。
【００３８】
ところが、波形Ｐｂ４と波形Ｐｂ５は、互いに重複し、直線Ｔｈにより示された応答波形に対する閾値を上回った後、この閾値を下回る一つの波形Ｐ１を形成している。このため、計数部５２５０は、波形Ｐｂ４と波形Ｐｂ５を一つの波形として計数してしまう。また、波形Ｐｂ８と波形Ｐｂ９は、互いに重複し、直線Ｔｈにより示された応答波形に対する閾値を上回った後、この閾値を下回る一つの波形Ｐ２を形成している。このため、計数部５２５０は、波形Ｐｂ８と波形Ｐｂ９を一つの波形として計数してしまう。したがって、計数部５２５０は、応答波形Ｗｂに含まれる波形の数、すなわち検出素子５１に入射したＸ線光子の数（例えば、入射率）に応じたＸ線光子の数（計数率）を正確に計数することができない。これは、図５に示した直線Ｂ上において、計数部５２５０が計数した計数率と入射率に比例すると仮定した場合の計数率との差Ｄｂが大きいことに相当する。図４（ｂ）に示した応答波形Ｗｂは、波形を９個含んでいる。しかし、計数部５２５０は、パルスパイルアップのため、波形の数を７個と計数してしまう。
【００３９】
図４（ｃ）は、所定の期間内に入射したＸ線光子の数（例えば、入射率）が図４（ｂ）に示した場合より多い場合に、検出素子５１により出力され、波形整形部５２１０により処理された応答波形Ｗｃを示している。これは、例えば、図５において直線Ｃで示される場合に相当する。この場合、検出素子５１にＸ線光子が入射する時間間隔は、検出素子５１の応答時間より短くなる確率が図４（ｂ）に示した場合より高い。このため、パルスパイルアップが発生する確率は、図４（ｂ）に示した場合より高くなる。
【００４０】
応答波形Ｗｃは、１４個の波形、すなわち波形Ｐｃ１、波形Ｐｃ２、波形Ｐｃ３、…、波形Ｐｃ１３及び波形Ｐｃ１４を含んでいる。波形Ｐｃ１、波形Ｐｃ２及び波形Ｐｃ３は、互いに重複し、直線Ｔｈにより示された応答波形に対する閾値を上回った後、この閾値を下回る一つの波形Ｐ１０を形成している。このため、計数部５２５０は、波形Ｐｃ１、波形Ｐｃ２及び波形Ｐｃ３を一つの波形として計数してしまう。同様に、波形Ｐｃ４、波形Ｐｃ５及び波形Ｐｃ６も、互いに重複し、直線Ｔｈにより示された応答波形に対する閾値を上回った後、この閾値を下回る一つの波形Ｐ２０を形成している。このため、計数部５２５０は、波形Ｐｃ４、波形Ｐｃ５及び波形Ｐｃ６を一つの波形として計数してしまう。さらに、波形Ｐｃ７、波形Ｐｃ８、…、波形Ｐｃ１３及び波形Ｐｃ１４も、隣接する波形と重複し、直線Ｔｈにより示された応答波形に対する閾値を上回った後、この閾値を下回る一つの波形Ｐ３０を形成している。このため、計数部５２５０は、波形Ｐｃ７、波形Ｐｃ８、…、波形Ｐｃ１３及び波形Ｐｃ１４を一つの波形として計数してしまう。
【００４１】
したがって、計数部５２５０は、応答波形Ｗｃに含まれる波形の数、すなわち検出素子５１に入射したＸ線光子の数（例えば、入射率）を正確に計数することができない。これは、図５に示した直線Ｃ上において、計数部５２５０が計数した計数率と入射率に比例すると仮定した場合の計数率との差Ｄｃが、上述した差Ｄｂより大きいことに相当する。図４（ｃ）に示した応答波形Ｗｃは、波形を１４個含んでいる。しかし、計数部５２５０は、パルスパイルアップのため、波形の数を３個と計数してしまう。
【００４２】
図４及び図５を用いて説明した現象は、計数部５２５０によるエネルギー帯ごとの計数率及びこれらを全てのエネルギー帯又は複数のエネルギー帯に亘って合算した値のいずれについても成立する。
【００４３】
上記の説明より、計数部５２５０によるエネルギー帯ごとの計数率及びこれらを全てのエネルギー帯又は複数のエネルギー帯に亘って合算した値は、検出素子５１に入射したＸ線光子の数が増加するにつれて点線Ｄ上の値から離れていくことが分かる。したがって、計数部５２５０は、検出素子５１に入射したＸ線光子の数が多い場合、Ｘ線光子を正確に計数することができないことがある。
【００４４】
次に、図６〜図１１を参照しながら、第１の実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１が備える検出回路について説明する。図６は、第１の実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置が備える検出回路の一例を示す図である。図７は、図６に示した検出回路が備える観測部の一例を示す図である。図８は、検出素子の応答時間と応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率との関係を示す図である。図９は、入射率と応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率との関係を示す図である。図１０は、応答波形に対する閾値と応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数との関係を示す図である。図１１は、推定部による推定結果又は計数部による計数結果と、信頼度との関係を示す図である。
【００４５】
検出回路５２ａは、図６に示すように、波形整形部５２１、出力部５２２、除去部５２３、算出部５２４、計数部５２５、処理部５２６ａ及び推定部５２７ａを備える。ここで、波形整形部５２１は、例えば、波形整形アンプである。また、出力部５２２は、例えば、比較器である。
【００４６】
まず、検出回路５２ａの構成について説明する。波形整形部５２１の入力端子は、検出素子５１に接続されている。波形整形部５２１の出力端子は、出力部５２２の入力端子の一つに接続されている。除去部５２３は、出力部５２２の入力端子の一つに接続されている。出力部５２２の出力端子は、算出部５２４の入力端子及び処理部５２６ａの入力端子に接続されている。算出部５２４の出力端子は、計数部５２５の入力端子に接続されている。計数部５２５の出力端子は、計数データ収集部６１に接続されている。また、計数部５２５は、Ｘ線管球４１が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定された各エネルギー帯に属するエネルギーを有するＸ線光子のみを計数するカウンタを１つ又は複数備える。なお、カウンタが１つの場合、計数するエネルギー帯が１つ設定され、設定されたエネルギー帯に属するエネルギーを有する全Ｘ線光子を計数する。設定される１つのエネルギー帯は、０以上の全エネルギーでも良いし、ノイズ除去等の目的に応じた特定の１つのエネルギー範囲であっても良い。処理部５２６ａの出力端子は、推定部５２７ａの入力端子に接続されている。推定部５２７ａの出力端子は、推定データ収集部６２に接続されている。
【００４７】
ここで、処理部５２６ａは、例えば、図７に示すように、観測部５２６１ａと、設定部５２６２ａとを備える。この場合、観測部５２６１ａの入力端子は、上述した処理部５２６ａの入力端子に相当し、観測部５２６１ａの出力端子は、上述した処理部５２６ａの出力端子に相当する。
【００４８】
次に、検出回路５２ａの動作について説明する。波形整形部５２１は、ノイズの増加を抑えつつ、検出素子５１が出力した応答波形を必要なレベルまで増幅する。除去部５２３は、出力部５２２に所定の電圧を供給し、検出素子５１が出力する応答波形に含まれるノイズを除去するための閾値を設定する。出力部５２２は、検出素子５１に入射したＸ線光子により発生した波形のうち、除去部５２３により設定された閾値を上回る波形のみを算出部５２４及び処理部５２６ａへ出力する。算出部５２４は、出力部５２２が出力した波形の波高、波形面積等を算出する。計数部５２５は、算出部５２４が算出した波高、波形面積等をＸ線光子のエネルギーとみなし、Ｘ線管球４１が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯ごとにＸ線光子を計数する。計数部５２５は、計数した結果を計数データ収集部６１へ出力する。
【００４９】
観測部５２６１ａは、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象を観測する。観測部５２６１ａは、例えば、応答波形において所定の閾値を下回る現象及び応答波形において所定の閾値を上回る現象を観測することで、この事象を観測する。この場合、観測部５２６１ａは、例えば、次のような方法により、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数を観測する。
【００５０】
観測部５２６１ａは、出力部５２２から受け取った応答波形の電圧と、閾値を設定するために設定部５２６２ａから供給される電圧とを比較する。そして、観測部５２６１ａは、出力部５２２から受け取った応答波形の電圧が、閾値を設定するために設定部５２６２ａから供給される電圧より大きい期間中、推定部５２７ａに負の電圧を出力する。また、観測部５２６１ａは、出力部５２２から受け取った応答波形の電圧が、閾値を設定するために設定部５２６２ａから供給される電圧より小さい期間中、推定部５２７ａに正の電圧を出力する。
【００５１】
ここで、推定部５２７ａへ出力される電圧が負から正へ切り替わる現象は、応答波形において所定の閾値を下回る現象に相当する。また、推定部５２７ａへ出力される電圧が正から負へ切り替わる現象は、応答波形において所定の閾値を上回る現象に相当する。そこで、観測部５２６１ａは、推定部５２７ａに出力する電圧が、負から正へ切り替わり、続いて正から負へ切り替わる現象を観測する。したがって、観測部５２６１ａは、この現象の数を観測することにより、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数を観測することができる。
【００５２】
或いは、観測部５２６１ａは、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する二つの事象の間に、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が一つ発生することを利用して応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象を観測してもよい。この場合、観測部５２６１ａは、負の電圧を出力した回数から正の電圧を出力した回数を算出することにより、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数を観測することができる。例えば、観測部５２６１ａが負の電圧を５回出力し、これらの負の電圧の間に正の電圧を４回出力し、最初の負の電圧の前及び最後の負の電圧の後に正の電圧を出力している場合、観測部５２６１ａは、負の電圧を出力した回数「５」に「１」を加えることにより、正の電圧を出力した回数「６」を算出することができる。また、観測部５２６１ａは、単に正の電圧を出力した回数を計数することにより、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数を観測し、その結果を推定部５２７ａに送信することができる。
【００５３】
上述の説明では、観測部５２６１ａは、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象を観測する場合を例に挙げた。しかし、観測部５２６１ａは、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を観測してもよい。観測部５２６１ａは、例えば、応答波形において所定の閾値を上回る現象及び応答波形において所定の閾値を下回る現象を観測することで、この事象を観測する。この場合、観測部５２６１ａは、例えば、次のような方法により、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の数を観測する。
【００５４】
観測部５２６１ａは、第１の実施形態と同様、推定部５２７ａに正の電圧又は負の電圧を出力する。観測部５２６１ａは、推定部５２７ａに出力する電圧が、正から負へ切り替わり、続いて負から正へ切り替わる現象を観測する。したがって、観測部５２６１ａは、この現象の数を観測することにより、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の数を観測することができる。
【００５５】
或いは、観測部５２６１ａは、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する二つの事象の間に、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が一つ発生することを利用して、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を観測してもよい。この場合、観測部５２６１ａは、正の電圧を出力した回数から負の電圧を出力した回数を算出することにより、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の数を観測することができる。例えば、観測部５２６１ａが正の電圧を５回出力し、これらの正の電圧の間に負の電圧を４回出力し、最初の正の電圧の前及び最後の正の電圧の後に負の電圧を出力している場合、観測部５２６１ａは、正の電圧を出力した回数「５」に「１」を加えることにより、負の電圧を出力した回数「６」を算出することができる。また、観測部５２６１ａは、単に負の電圧を出力した回数を計数することにより、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の数を観測し、その結果を推定部５２７ａに送信することができる。
【００５６】
推定部５２７ａは、観測部５２６１ａが観測した事象の所定の期間内における発生率を算出する。すなわち、推定部５２７ａは、観測部５２６１ａが観測した数に基づいて、観測した事象の所定の期間内における発生率を算出する。具体的には、推定部５２７ａは、所定の期間における応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数を応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率として算出する。或いは、推定部５２７ａは、所定の期間における応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の数を応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の発生率として算出する。なお、これらの発生率は、正規化されてもよい。また、観測部５２６１ａが算出する発生率は、観測部５２６１ａが観測した数の、観測部５２６１ａが観測した応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数と、観測部５２６１ａが観測した応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の数との和に対する割合である。
【００５７】
また、所定の期間における、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率と、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の発生率との和は１００％となる。このため、推定部５２７ａは、観測部５２６１ａが、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を観測した場合でも、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率を算出することができる。
【００５８】
なお、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が発生する頻度は、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が発生する頻度より低い。このため、観測部５２６１ａは、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象よりも、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象を観測することが好ましい。これにより、推定部５２７ａは、少ない負荷で発生率を算出することができる。
【００５９】
さらに、推定部５２７ａは、算出した事象の発生率に基づいて検出素子５１へ所定の期間内に入射したＸ線光子の数を推定する。具体的には、推定部５２７ａは、次に説明する方法により、検出素子５１へ所定の期間内に入射したＸ線光子の数（例えば、入射率）を推定する。以下の説明では、検出素子５１に単色Ｘ線が入射する場合を例に挙げて説明する。
【００６０】
Ｘ線光子が検出素子５１に入射する現象は、ポアソン過程に従う。そして、ポアソン過程に従う現象が起こる時間間隔は指数分布に従う。したがって、Ｘ線光子が検出素子５１に入射する時間間隔は指数分布に従う。つまり、Ｘ線光子が検出素子５１に入射する時間間隔ｔの確率密度関数ｆ（ｔ；λ）は、次の式（１）で表される。ここで、λは、入射率である。
【００６１】
【数１】
0006437345.tif 000002
【００６２】
ここで、検出素子５１の応答時間をｔ０とする。検出素子５１の応答時間ｔ０とは、一つの波形が応答波形に対する閾値を上回った時点から当該閾値を下回る時点までの時間である。Ｘ線光子が検出素子５１に入射する時間間隔ｔが検出素子５１の応答時間ｔ０より大きい場合、応答波形上で隣接する波形が重複することはない。つまり、Ｘ線光子が検出素子５１に入射する時間間隔ｔが検出素子５１の応答時間ｔ０より大きい場合、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が発生する。したがって、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率Ｆ（ｔ＞ｔ０；λ）は、式（１）をｔ０から無限大まで積分することで得られる。これは、次の式（２）で表される。なお、式（２）は、累積分布関数とも呼ばれる。
【００６３】
【数２】
0006437345.tif 000003
【００６４】
図８は、式（２）の両辺の自然対数をとった式に基づいて作成されたグラフである。ここで、応答時間ｔ０の単位はｎｓｅｃ、計数率の単位はＭｃｐｓ（106  count  per  second）である。図８に示すように、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率Ｆ（ｔ＞ｔ０；λ）の自然対数は、検出素子５１の応答時間ｔ０に比例する。この場合の比例定数は、−λとなる。したがって、図８に示す通り、入射率λが大きい程、発生率Ｆ（ｔ＞ｔ０；λ）は小さくなる。
【００６５】
ここで、検出素子５１の応答時間ｔ０は、例えば、シンチレータの光減衰特性といった検出素子の性能に依存することに加え、設定部５２６２ａが観測部５２６１ａに供給する電圧により設定される応答波形に対する閾値に依存する。後者は、上述した検出素子５１の応答時間ｔ０の定義より明らかである。したがって、図８より、ある応答時間ｔ０における入射率λの発生率Ｆ（ｔ＞ｔ０；λ）の自然対数に対する振る舞いは、図９に示すようになることがわかる。図９には、直線ＴｈＳ、直線ＴｈＭ及び直線ＴｈＬが示されている。直線ＴｈＳは、閾値が小さい場合における入射率λと発生率Ｆ（ｔ＞ｔ０；λ）との関係を表している。直線ＴｈＬは、閾値が大きい場合における入射率λと発生率Ｆ（ｔ＞ｔ０；λ）との関係を表している。直線ＴｈＭは、閾値が、直線ＴｈＳの場合より大きく、直線ＴｈＬの場合より小さい場合における入射率λと発生率Ｆ（ｔ＞ｔ０；λ）との関係を表している。
【００６６】
上述した通り、推定部５２７ａは、所定の期間における応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数を発生率Ｆ（ｔ＞ｔ０；λ）として算出している。このため、推定部５２７ａは、図９を使用して検出素子５１に入射したＸ線の入射率を推定することができる。
【００６７】
設定部５２６２ａが観測部５２６１ａに、直線ＴｈＭに対応する電圧を供給している場合を例に挙げて説明する。ここでは、直線ＴｈＭに対応する閾値は、検出素子５１の応答時間ｔ０が６０ｎｓｅｃとなるような閾値であるものとする。発生率Ｆ（ｔ＞ｔ０；λ）が０．１である場合、図９の直線ＴｈＭより、入射率λは約４０Ｍｃｐｓと推定される。発生率Ｆ（ｔ＞ｔ０；λ）が０．０１である場合、図９の直線ＴｈＭより、入射率λは約８０Ｍｃｐｓと推定される。なお、推定部５２７ａは、直線ＴｈＳ又は直線ＴｈＬを使用して検出素子５１に入射したＸ線の入射率を推定することもできる。
【００６８】
なお、観測部５２６１ａが、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象を観測する場合、閾値は、観測部５２６１ａが観測する応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数が所定の数以上となるように設定されることが好ましい。観測部５２６１ａが、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を観測する場合、或いは、閾値は、観測部５２６１ａが観測する応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の数が所定の数以上となるように設定されることが好ましい。これらの場合、設定部５２６２ａは、例えば、ユーザが入力部８１を使用して入力した指示に基づいて閾値を設定する。また、設定部５２６２ａは、推定する入射率の範囲に基づいて閾値を設定する。なお、推定する入射率の範囲は、ダイナミックレンジとも呼ばれる。
【００６９】
図１０に示すように、応答波形Ｗに対して直線Ｔｈ１で表される閾値が設定された場合、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する二つの事象Ｅ１１及びＥ１２が発生する。閾値が小さくなると観測部５２６１ａが観測する応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数が減少するため、推定部５２７ａが、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率として算出する所定の期間における応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数の信頼性が低下する。このため、推定部５２７ａが推定した所定の期間内に入射したＸ線光子の数の信頼性が低下してしまう。
【００７０】
しかし、応答波形Ｗに対して直線Ｔｈ２で表される閾値が設定された場合、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する六つの事象Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ２３、Ｅ２４、Ｅ２５及びＥ２６が発生する。閾値が大きくなると観測部５２６１ａが観測する応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数が増加する。このため、推定部５２７ａが、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率として算出する所定の期間における応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の数の信頼性が向上する。このため、推定部５２７ａが推定した所定の期間内に入射したＸ線光子の数の信頼性が向上する。
【００７１】
なお、図１０を使用して説明した内容と同趣旨の内容は、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象についても成立する。
【００７２】
なお、光子計数型Ｘ線検出器５は、推定部５２７ａが推定した結果及び計数部５２５が計数した結果の両方を出力することが好ましい。すなわち、推定部５２７ａによるＸ線光子の数（例えば、入射率）の推定と、計数部５２５によるＸ線光子の計数（例えば、計数率）とは、並行して行われることが好ましい。これは、検出素子５１の位置並びにスキャン中のＸ線管球４１及び光子計数型Ｘ線検出器５の位置によって、推定部５２７ａが推定した結果の方がＣＴ画像の生成に適している場合と、計数部５２５が計数した結果の方がＣＴ画像の生成に適している場合とが頻繁に変化することがあるからである。
【００７３】
或いは、光子計数型Ｘ線検出器５は、検出素子５１の位置並びにスキャン中のＸ線管球４１及び光子計数型Ｘ線検出器５の位置ごとに、推定部５２７ａが推定した結果を出力する場合と計数部５２５が計数した結果を出力する場合とを切り替えることもできる。この場合、検出素子５１の位置並びにスキャン中のＸ線管球４１及び光子計数型Ｘ線検出器５の位置ごとに、推定部５２７ａが推定した結果と計数部５２５が計数した結果のどちらを出力したかを記録しておくことが好ましい。
【００７４】
推定部５２７ａが推定した結果を出力する場合と、計数部５２５が計数した結果を出力する場合とを切り替える方法としては、例えば、図１２に示すように、Ｘ線光子の入射率又は計数率に応じて、各方法の結果の信頼度を事前に求めておき、信頼度が入れ替わる入射率又は計数率（図１２における交点Ｃｔに対応する入射率又は計数率）で切り替えてもよい。すなわち、推定結果又は計数結果が交点に対応する入射率又は計数率よりも小さい場合には計数部５２５が計数した結果を出力し、大きい場合には推定部５２７ａが推定した結果を出力する。ここで、信頼度とは、実際に入射したＸ線光子の入射率又は計数率と、推定部５２７aの推定結果又は計数部５２５の計数結果との乖離を示す指標であり、乖離が少なければ少ないほど高い値をとり、乖離が多ければ多いほど低い値をとる。信頼度は、例えば実際に入射したＸ線光子の入射率又は計数率と、推定部５２７aの推定結果又は計数部５２５の計数結果との差分である。
【００７５】
また、観測部５２６１ａは、検出素子５１にＸ線管球４１が照射するＸ線が入射した場合において、計数部５２５が計数した結果の合計値が、検出素子５１に入射したＸ線光子の数に比例すると仮定した場合の値を含む所定の範囲から逸脱した場合に、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象を観測する上で必要なデータ容量を有していればよい。これは、計数率の合計が、検出素子５１に入射したＸ線光子の数（例えば、入射率）を含む所定の範囲内である場合、推定部５２７ａにより所定の期間内に入射したＸ線光子の数（例えば、入射率）を推定する必要が無いからである。
【００７６】
上述したように、第１の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器５は、観測部５２６１ａ、設定部５２６２ａ及び推定部５２７ａを備えているため、パルスパイルアップが発生しても検出素子５１に入射したＸ線光子の数を推定することができる。つまり、第１の実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１は、観測部５２６１ａ、設定部５２６２ａ及び推定部５２７ａを備えているため、パルスパイルアップが発生してもＸ線光子の数を適切に推定することができる。
【００７７】
また、第１の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器５は、観測部５２６１ａ、設定部５２６２ａ及び推定部５２７ａを備えている。このため、画像生成部８６は、検出素子５１にＸ線が入射した場合において、計数部５２５が計数した結果の合計が、検出素子５１に入射したＸ線光子の数に比例すると仮定した場合の値を含む所定の範囲から逸脱した場合、推定部５２７ａが推定した結果に基づいてＣＴ画像を生成することができる。
【００７８】
また、観測部５２６１ａ、設定部５２６２ａ及び推定部５２７ａは、小規模な回路で実現することができる。このため、検出回路５２ａは高集積化される。したがって、第１の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器５は、製品のコストの増大を抑制することができる。また、第１の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器５は、さらに、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１をコンパクトにすることができる。
【００７９】
（第２の実施形態）
図１２〜図１４を参照しながら、第２の実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置が備える検出回路について説明する。図１２は、第２の実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置が備える検出回路の一例を示す図である。図１３は、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間又は応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が続いている時間を観測する方法の一例を示す図である。図１４は、応答波形に対する閾値と応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間又は応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が続いている時間との関係を示す図である。
【００８０】
検出回路５２ｂは、図１２に示すように、波形整形部５２１、出力部５２２、除去部５２３、算出部５２４、計数部５２５、処理部５２６ｂ、推定部５２７ｂ及び供給部５２８ｂを備える。また、処理部５２６ｂは、図１２に示すように、観測部５２６１ｂと、設定部５２６２ｂとを備える。
【００８１】
検出回路５２ｂの構成について説明する。検出回路５２ｂは、第１の実施形態に係る検出回路５２ａが備える処理部５２６ａ及び推定部５２７ａの代わりに、処理部５２６ｂ、推定部５２７ｂ及び供給部５２８ｂを備える。そこで、処理部５２６ｂ、推定部５２７ｂ及び供給部５２８ｂについて説明する。
【００８２】
処理部５２６ｂの入力端子は、出力部５２２の出力端子に接続されている。処理部５２６ｂの出力端子は、推定部５２７ｂの入力端子に接続されている。推定部５２７ｂの出力端子は、推定データ収集部６２による接続されている。また、供給部５２８ｂは、処理部５２６ｂに接続されている。
【００８３】
次に、検出回路５２ｂの動作について説明する。なお、波形整形部５２１、出力部５２２、除去部５２３、算出部５２４及び計数部５２５の動作は、第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８４】
観測部５２６１ｂは、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象を観測する。観測部５２６１ｂは、例えば、応答波形において所定の閾値を下回る現象及び応答波形において所定の閾値を上回る現象を観測することで事象を観測する。
【００８５】
観測部５２６１ｂは、例えば、次のような方法により、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間を観測する。具体的には、観測部５２６１ｂは、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間におけるクロックを計数することで、所定の期間において発生する応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間を観測する。
【００８６】
まず、供給部５２８ｂが、観測部５２６１ｂにクロックを供給する。例えば、供給部５２８ｂは、観測部５２６１ｂにクロックＣＲを供給する。クロックＣＲは、図１３（ａ）に示すように、クロックＣｄ及びクロックＣｓを含む。クロックＣｄは、クロックＣＲのうち、応答波形Ｗａの電圧が直線Ｔｈで表される閾値を上回っている場合、すなわち応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が続いている場合におけるクロックである。クロックＣｓは、クロックＣＲのうち、応答波形Ｗａの電圧が直線Ｔｈで表される閾値を下回っている場合、すなわち応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている場合におけるクロックである。なお、クロックＣｄとクロックＣｓとは、同一の信号である。
【００８７】
観測部５２６１ｂは、出力部５２２から受け取った応答波形Ｗａの電圧と、閾値を設定するために設定部５２６２ｂから供給される電圧とを比較する。そして、観測部５２６１ｂは、出力部５２２から受け取った応答波形Ｗａの電圧が、閾値を設定するために設定部５２６２ｂから供給される電圧より大きい場合、推定部５２７ｂに負の電圧を出力する。また、観測部５２６１ｂは、出力部５２２から受け取った応答波形Ｗａの電圧が、閾値を設定するために設定部５２６２ｂから供給される電圧より小さい場合、推定部５２７ｂに正の電圧を出力する。
【００８８】
また、推定部５２７ｂへ出力される電圧が負から正へ切り替わる現象は、応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を下回る現象に相当する。また、推定部５２７ｂへ出力される電圧が正から負へ切り替わる現象は、応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を上回る現象に相当する。したがって、観測部５２６１ｂは、これらの現象を観測することにより、上述したクロックＣｄとクロックＣｓとを判別することができる。
【００８９】
観測部５２６１ｂは、クロックＣｓを計数することにより正の電圧を出力した時間を観測する。これにより、観測部５２６１ｂは、応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間を観測し、その結果を推定部５２７ｂに送信することができる。
【００９０】
また、観測部５２６１ｂは、応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を上回っている状態が継続する二つの事象の間に、応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が一つ発生することを利用して応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を下回っている状態が継続する事象を観測してもよい。
【００９１】
この場合、観測部５２６１ｂは、クロックＣｄを計数することにより負の電圧を出力した時間を観測する。そして、観測部５２６１ｂは、所定の期間から観測した時間を差し引く。これにより、観測部５２６１ｂは、応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間を算出し、その結果を推定部５２７ｂに送信することができる。
【００９２】
上述の説明では、観測部５２６１ｂは、応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を下回っている状態が継続する事象を観測する場合を例に挙げた。しかし、或いは、観測部５２６１ｂは、応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を観測してもよい。観測部５２６１ｂは、例えば、応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を下回る現象及び応答波形において所定の閾値を上回る現象を観測することで事象を観測する。
【００９３】
観測部５２６１ｂは、例えば、次のような方法により、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が続いている時間を観測する。具体的には、観測部５２６１ｂは、応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が続いている時間におけるクロックを計数することで、所定の期間において発生する応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が続いている時間を観測する。
【００９４】
この場合、観測部５２６１ｂは、上述した場合とは逆に、クロックＣｄを計数することにより負の電圧を出力した時間を観測する。これにより、観測部５２６１ｂは、応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が続いている時間を観測し、その結果を推定部５２７ｂに送信することができる。
【００９５】
或いは、観測部５２６１ｂは、応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を下回っている状態が継続する二つの事象の間に、応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が一つ発生することを利用して、応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を観測してもよい。
【００９６】
この場合、観測部５２６１ｂは、クロックＣｓを計数することにより正の電圧を出力した時間を観測する。そして、観測部５２６１ｂは、所定の期間から観測した時間を差し引く。これにより、観測部５２６１ｂは、応答波形Ｗａにおいて所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が続いている時間を算出し、その結果を推定部５２７ｂに送信することができる。
【００９７】
推定部５２７ｂは、観測部５２６１ｂが観測した時間に基づいて、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の所定の期間内における発生率を算出する。この場合、推定部５２７ｂが算出した発生率は、例えば、所定の期間に対する観測した時間の割合である。また、所定の期間とは、例えば、ビューである。なお、ビューとは、被検体Ｐ内の点を中心とした円軌道上におけるＸ線管球４１の位置である。
【００９８】
例えば、推定部５２７ｂは、所定の期間において発生する応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間から応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率を算出する。具体的には、推定部５２７ｂは、所定の期間に対する応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間の割合を事象の発生率として算出する。この場合、推定部５２７ｂは、上述した図９を使用して検出素子５１に入射したＸ線の入射率を推定する。
【００９９】
或いは、推定部５２７ｂは、所定の期間において発生する応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が続いている時間から応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の発生率を算出する。具体的には、推定部５２７ｂは、所定の期間に対する応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が続いている時間の割合を事象の発生率として算出する。この場合、推定部５２７ｂは、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率と、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の発生率との和は１００％となることを利用して、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率を算出する。そして、推定部５２７ｂは、上述した図９を使用して検出素子５１に入射したＸ線の入射率を推定する。
【０１００】
なお、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）に示すように、所定の期間内に検出素子５１に入射するＸ線光子の数（例えば、入射率）が増加すると、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間が減少する。すると、推定部５２７ｂが算出する応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率の信頼性が低下してしまう。これを抑制するため、閾値は、所定の期間において発生する観測部５２６１ｂが観測する応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間が所定の時間以上となるように設定されることが好ましい。これについて、図１４を参照しながら説明する。
【０１０１】
クロックＣＲは、図１４に示すように、クロックＣｄ、クロックＣａ及びクロックＣｓを含む。クロックＣｓは、クロックＣＲのうち、応答波形Ｗの電圧が直線Ｔｈ１で表される閾値を下回っている場合におけるクロックである。クロックＣａは、クロックＣＲのうち、応答波形Ｗの電圧が、直線Ｔｈ１で表される閾値を上回っており、かつ、直線Ｔｈ２で表される閾値を下回っている場合におけるクロックである。クロックＣｄは、クロックＣＲのうち、応答波形Ｗの電圧が直線Ｔｈ２で表される閾値を上回っている場合におけるクロックである。なお、クロックＣｄ、クロックＣａ及びクロックＣｓは、同一の信号である。
【０１０２】
応答波形Ｗに対して直線Ｔｈ１で表される閾値が設定された場合、クロックＣＲのうち応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている場合のクロックは、クロックＣｓのみである。閾値が小さくなると応答波形Ｗの電圧が閾値を下回っている場合のクロックの数が減少するため、推定部５２７ｂが、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率として算出する所定の期間に対する応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間の割合の信頼性が低下する。このため、推定部５２７ｂが推定した所定の期間内に入射したＸ線光子の数の信頼性が低下してしまう。
【０１０３】
しかし、応答波形Ｗに対して直線Ｔｈ２で表される閾値が設定された場合、クロックＣＲのうち応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている場合のクロックは、クロックＣｓ及びクロックＣａとなる。閾値が大きくなると応答波形Ｗの電圧が閾値を下回っている場合のクロックの数が増加するため、推定部５２７ｂが応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率として算出する所定の期間に対する応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間の割合の信頼性が向上する。このため、推定部５２７ｂが推定した所定の期間内に入射したＸ線光子の数の信頼性が向上する。
【０１０４】
或いは、閾値は、所定の期間において発生する前記観測部が観測する前記応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が続いている時間が所定の時間以上となるように設定されることが好ましい。
【０１０５】
この場合、閾値は、上述した場合とは逆に、応答波形Ｗにおいて所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている場合のクロックの数が増加するように設定される。これにより、観測部５２６１ｂが、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の発生率として算出する所定の期間に対する応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が続いている時間の割合の信頼性が向上する。このため、推定部５２７ｂが推定した所定の期間内に入射したＸ線光子の数の信頼性が向上する。
【０１０６】
上述したように、第２の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器は、観測部５２６１ｂ、設定部５２６２ｂ及び推定部５２７ｂを備えているため、パルスパイルアップが発生しても検出素子５１に入射したＸ線光子の数を推定することができる。つまり、第２の実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置は、観測部５２６１ｂ、設定部５２６２ｂ及び推定部５２７ｂを備えているため、パルスパイルアップが発生してもＸ線光子の数を適切に推定することができる。
【０１０７】
また、第２の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器は、観測部５２６１ｂ、設定部５２６２ｂ及び推定部５２７ｂを備えている。このため、画像生成部８６は、検出素子５１にＸ線が入射した場合において、計数部５２５が計数した結果の合計が、検出素子５１に入射したＸ線光子の数に比例すると仮定した場合の値を含む所定の範囲から逸脱した場合、推定部５２７ｂが推定した結果に基づいてＣＴ画像を生成することができる。
【０１０８】
また、観測部５２６１ｂ、設定部５２６２ｂ及び推定部５２７ｂは、小規模な回路で実現することができる。このため、検出回路５２ｂは高集積化される。したがって、第２の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器は、製品のコストの増大を抑制することができる。また、第２の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器は、さらに、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置をコンパクトにすることができる。
【０１０９】
さらに、第２の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器では、観測部５２６１ｂが所定の期間において発生する応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間を観測し、又は所定の期間において発生する応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が続いている時間を観測する。また、推定部５２７ｂは、所定の期間において発生する応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が続いている時間から応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象の発生率を算出し、又は所定の期間において発生する応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が続いている時間から応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の発生率を算出する。このため、第２の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器は、発生する応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象、又は応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象の数が少ない場合でも、これらの事象が続いている時間がある程度長ければ、検出素子５１に入射したＸ線光子の数を正確に推定することができる。
【０１１０】
（第３の実施形態）
上述した図９に示すように、観測する事象の発生率が低い場合又は観測する事象が続いている時間が短い場合、観測する事象の発生率がわずかに変動しただけで、計数率が大きく変動してしまう。そこで、第３の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器は、複数の閾値それぞれに対して観測した結果に基づいて、Ｘ線光子の数を推定する。
【０１１１】
図１５を参照しながら、第３の実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置が備える検出回路について説明する。図１５は、第３の実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置が備える検出回路の一例を示す図である。
【０１１２】
検出回路５２ｃは、図１５に示すように、波形整形部５２１、出力部５２２、除去部５２３、算出部５２４、計数部５２５、処理部５２６ｃ及び推定部５２７ｃを備える。
【０１１３】
検出回路５２ｃの構成について説明する。検出回路５２ｃは、第１の実施形態に係る検出回路５２ａが備える処理部５２６ａ及び推定部５２７ａの代わりに、処理部５２６ｃ及び推定部５２７ｃを備える。そこで、処理部５２６ｃ及び推定部５２７ｃについて説明する。
【０１１４】
処理部５２６ｃは、観測部５２６１ｃと、設定部５２６２ｃとを備える。観測部５２６１ｃは、応答波形観測部５２６１ｘと、応答波形観測部５２６１ｙと、応答波形観測部５２６１ｚとを備える。設定部５２６２ｃは、電圧供給部５２６２ｘと、電圧供給部５２６２ｙと、電圧供給部５２６２ｚとを備える。
【０１１５】
応答波形観測部５２６１ｘの入力端子は、出力部５２２の出力端子と接続されている。応答波形観測部５２６１ｘの出力端子は、推定部５２７ｃの入力端子に接続されている。電圧供給部５２６２ｘは、応答波形観測部５２６１ｘの入力端子に接続されている。応答波形観測部５２６１ｙの入力端子は、出力部５２２の出力端子と接続されている。応答波形観測部５２６１ｙの出力端子は、推定部５２７ｃの入力端子に接続されている。電圧供給部５２６２ｙは、応答波形観測部５２６１ｙの入力端子に接続されている。応答波形観測部５２６１ｚの入力端子は、出力部５２２の出力端子と接続されている。応答波形観測部５２６１ｚの出力端子は、推定部５２７ｃの入力端子に接続されている。電圧供給部５２６２ｚは、応答波形観測部５２６１ｚの入力端子に接続されている。推定部５２７ｃの出力端子は、推定データ収集部６２に接続されている。
【０１１６】
次に、検出回路５２ｃの動作について説明する。設定部５２６２ｃは、閾値を複数設定する。すなわち、電圧供給部５２６２ｘは、応答波形観測部５２６１ｘに第１電圧を供給する。第１電圧は、第１閾値に対応している。電圧供給部５２６２ｙは、応答波形観測部５２６１ｙに第２電圧を供給する。第２電圧は、第２閾値に対応している。電圧供給部５２６２ｚは、応答波形観測部５２６１ｚに第３電圧を供給する。第３電圧は、第３閾値に対応している。
【０１１７】
観測部５２６１ｃは、複数の閾値それぞれに対して応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象を観測する。すなわち、応答波形観測部５２６１ｘは、電圧供給部５２６２ｘが供給する第１電圧により設定される閾値に対して、応答波形において閾値を下回っている状態が継続する事象を観測する。応答波形観測部５２６１ｙは、電圧供給部５２６２ｙが供給する第２電圧により設定される閾値に対して、応答波形において閾値を下回っている状態が継続する事象を観測する。応答波形観測部５２６１ｚは、電圧供給部５２６２ｚが供給する第３電圧により設定される閾値に対して、応答波形において閾値を下回っている状態が継続する事象を観測する。
【０１１８】
例えば、応答波形観測部５２６１ｘ、応答波形観測部５２６１ｙ及び応答波形観測部５２６１ｚは、応答波形において設定された閾値を下回る現象及び応答波形において設定された閾値を上回る現象を観測することで事象を観測する。或いは、応答波形観測部５２６１ｘ、応答波形観測部５２６１ｙ及び応答波形観測部５２６１ｚは、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する二つの事象の間に、前記応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象が一つ発生することを利用して前記応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象を観測する。これらの具体的な方法は、上述した通りである。
【０１１９】
観測部５２６１ｃは、複数の前記閾値それぞれに対して前記応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を観測する。すなわち、応答波形観測部５２６１ｘは、電圧供給部５２６２ｘが供給する第１電圧により設定される閾値に対して、応答波形において閾値を上回っている状態が継続する事象を観測する。応答波形観測部５２６１ｙは、電圧供給部５２６２ｙが供給する第２電圧により設定される閾値に対して、応答波形において閾値を上回っている状態が継続する事象を観測する。応答波形観測部５２６１ｚは、電圧供給部５２６２ｚが供給する第３電圧により設定される閾値に対して、応答波形において閾値を上回っている状態が継続する事象を観測する。
【０１２０】
例えば、応答波形観測部５２６１ｘ、応答波形観測部５２６１ｙ及び応答波形観測部５２６１ｚは、応答波形において設定された閾値を下回る現象及び応答波形において設定された閾値を上回る現象を観測することで事象を観測する。或いは、応答波形観測部５２６１ｘ、応答波形観測部５２６１ｙ及び応答波形観測部５２６１ｚは、応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する二つの事象の間に、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象が一つ発生することを利用して、応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を観測する。これらの具体的な方法は、上述した通りである。
【０１２１】
推定部５２７ｃは、複数の閾値それぞれに対して観測部５２６１ｃが観測した結果に基づいて、検出素子５１へ所定の期間内に入射したＸ線光子の数を推定する。具体的には、まず、推定部５２７ｃは、第１の実施形態又は第２の実施形態と同様の方法により、応答波形観測部５２６１ｘ、応答波形観測部５２６１ｙ及び応答波形観測部５２６１ｚが観測した結果それぞれについて検出素子５１へ所定の期間内に入射したＸ線光子の数（例えば、入射率）を推定する。そして、推定部５２７ｃは、推定したＸ線光子の数の平均値、中央値等の統計値を最終的な結果として、推定データ収集部６２に出力する。
【０１２２】
なお、第３の実施形態では、観測部５２６１ｃが応答波形観測部５２６１ｘ、応答波形観測部５２６１ｙ及び応答波形観測部５２６１ｚの三つを備える場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。検出回路５２ｃが備える応答波形観測部の数は、特に限定されない。また、推定部５２７ｃは、最終的な結果として統計値ではなく、予め作成されているテーブルを使用して得られる結果を推定データ収集部６２に出力してもよい。或いは、推定部５２７ｃは、最終的な結果として統計値ではなく、予め作成されている計算式を使用して得られる結果を推定データ収集部６２に出力してもよい。例えば、推定部５２７ｃは、応答波形観測部５２６１ｘが観測した結果に基づいて推定した結果、応答波形観測部５２６１ｙが観測した結果に基づいて推定した結果及び応答波形観測部５２６１ｚが観測した結果に基づいて推定した結果に重みを掛けて総和をとったものを最終的な結果として出力してもよい。
【０１２３】
上述したように、第３の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器は、観測部５２６１ｃ、設定部５２６２ｃ及び推定部５２７ｃを備えているため、パルスパイルアップが発生しても検出素子５１に入射したＸ線光子の数を推定することができる。つまり、第３の実施形態に係る光子計数型Ｘ線ＣＴ装置は、観測部５２６１ｃ、設定部５２６２ｃ及び推定部５２７ｃを備えているため、パルスパイルアップが発生してもＣＴ画像を生成することができる。
【０１２４】
また、観測部５２６１ｃ、設定部５２６２ｃ及び推定部５２７ｃは、小規模な回路で実現することができる。このため、検出回路５２ｃは高集積化される。したがって、第３の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器は、製品のコストの増大を抑制することができる。また、第３の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器は、さらに、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置をコンパクトにすることができる。
【０１２５】
さらに、第３の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器では、設定部５２６２ｃが閾値を複数設定し、観測部５２６１ｃが複数の閾値それぞれに対して応答波形において所定の閾値を下回っている状態が継続する事象、又は応答波形において所定の閾値を上回っている状態が継続する事象を観測し、推定部５２７ｃが複数の閾値それぞれに対して観測部５２６１ｃが観測した結果に基づいて、検出素子５１へ所定の期間内に入射したＸ線光子の数を推定する。このため、第３の実施形態に係る光子計数型Ｘ線検出器は、これらの事象の数が少ない場合又はこれらの事象が続いている時間が短い場合、すなわち、これらの事象の発生率が低い場合でも、検出素子５１へ所定の期間内に入射したＸ線光子の数を正確に推定することができる。
【０１２６】
なお、上述した実施形態では、検出回路が検出素子５１が出力した応答波形を処理する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、検出素子５１が出力した応答波形を記憶しておき、記憶されている応答波形に対して上述した処理を施してもよい。
【０１２７】
上述した実施形態で説明した画像処理方法は、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置とは独立に設置された画像処理装置により行われる場合であってもよい。例えば、図１に示した制御部８８と同様の機能を有する画像処理装置が、光子計数型Ｘ線ＣＴ装置１又はＰＡＣＳのデータベースや、電子カルテシステムのデータベースから取得した応答波形を用いて、上述した画像処理方法を行う場合であってもよい。
【０１２８】
上述した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した通りに構成されていることを要しない。すなわち、各構成要素の分散又は統合の具体的な形態は図示したものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散又は統合して構成することができる。さらに、各構成要素の各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及びこのＣＰＵにおいて実行されるプログラムによって実現される。或いは、各構成要素の各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現される。
【０１２９】
また、上述した実施形態で説明した方法は、予め用意されたプログラムをパーソナルコンピュータ、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り実現することができる。このプログラムは、インターネットなど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り実行することもできる。
【０１３０】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、検出回路の高集積化を実現しつつ、所定の期間内に入射したＸ線光子の数が多い場合でもＸ線光子を正確に計数することができる。
【０１３１】
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】
【０１３２】
５１  検出素子
５２６１ａ  観測部
５２７ａ  推定部
【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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