(57)【要約】【課題】スキャノ像の品質を向上させることができるＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴイメージング方法を提供すること。【解決手段】実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管と、第１の検出器と、複数の第２の検出器と、処理回路とを備える。Ｘ線管は、Ｘ線を照射する。第１の検出器は、被検体を挟んで前記Ｘ線管と対向する位置に配置され、前記Ｘ線管と共に回転フレームにより回転する。複数の第２の検出器は、前記被検体と前記第１の検出器との間に配置され、前記回転フレームの回転軌道に沿って固定される光子計数型検出器である。処理回路は、第１のスキャンを行って前記第１の検出器から第１のデータを生成し、前記第１のデータに基づいて、検出器位置である複数の第１のチャネルを特定し、前記Ｘ線管、前記第１の検出器、前記複数の第２の検出器の位置関係及び、前記複数の第１のチャネルに関する情報、に基づいて、スキャノグラム画像を生成する。【選択図】図１
2016129671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線管と、
被検体を挟んで前記Ｘ線管と対向する位置に配置され、前記Ｘ線管と共に回転フレームにより回転する第１の検出器と、
前記被検体と前記第１の検出器との間に配置され、前記回転フレームの回転軌道に沿って固定される光子計数型検出器（ＰＣＤ：Ｐｈｏｔｏｎ−Ｃｏｕｎｔｉｎｇ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である複数の第２の検出器と、
第１のスキャンを行って前記第１の検出器から第１のデータを生成し、
前記第１のデータに基づいて、検出器位置である複数の第１のチャネル
を特定し、
前記Ｘ線管、前記第１の検出器、前記複数の第２の検出器の位置関係及び、前記複数の第１のチャネルに関する情報、
に基づいて、前記複数の第２の検出器が配置されなかった場合において得られると期待されるスキャノグラム画像を生成する処理回路と
を備えるＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記処理回路は、更に第２のスキャンを行って第２のデータを生成し、
前記第２のデータと、前記複数の第１のチャネルに関する情報とに基づいて、前記スキャノグラム画像を生成する、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記第１のスキャンは、第１の位置にある前記Ｘ線管を使用して行われたスキャンであり、
前記第２のスキャンは、前記第１の位置にある前記Ｘ線管を使用して行われた第１のスキャノグラムスキャンである、請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記第１のスキャンは、複数のＸ線管位置にそれぞれ対応した複数のエアキャリブレーションスキャンである、請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記処理回路は、
前記第１のデータと所定の閾値とを比較することにより複数の第２のチャネルを特定し、
前記複数の第２のチャネルに所定のチャネルを追加する処理を行って前記複数の第１のチャネルを特定する、請求項１〜４のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記処理回路は、前記第１のデータから、入射Ｘ線がない状態での光子計数型検出器の応答を表す暗計数を差し引いて得られたデータが所定の閾値未満か否かに基づいて、前記複数の第２のチャネルを特定する、請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記所定のチャネルは、検出される光子の数が前記所定の閾値未満であるがゼロでないチャネルである、請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記所定のチャネルは、Ｘ線管位置の変化に基づいて定められた所定数の隣接したチャネルである、請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記処理回路は、追加した前記所定のチャネルに対応するデータに隣接したデータ値を使用して補間を実施することによって、前記スキャノグラム画像を生成する、請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記処理回路は、追加した前記所定のチャネルに対応する前記光子計数型検出器が収集したデータを使用して、前記場合における前記所定のチャネルのデータを推定する、請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置で行われるＸ線イメージング方法であって、
第１の検出器が、被検体を挟んでＸ線管と対向する位置に配置され、前記Ｘ線管と共に回転フレームにより回転し、
光子計数型検出器（ＰＣＤ：Ｐｈｏｔｏｎ−Ｃｏｕｎｔｉｎｇ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である複数の第２の検出器が、前記被検体と前記第１の検出器との間に配置され、前記回転フレームの回転軌道に沿って固定され、
第１のスキャンを行って、前記第１の検出器から第１のデータを生成し、
前記第１のデータに基づいて、検出器位置である複数の第１のチャネルを特定し、
前記Ｘ線管、前記第１の検出器、前記複数の第２の検出器の位置関係及び、前記複数の第１のチャネルに関する情報に基づいて、前記第２の検出器が前記被検体と前記第１の検出器との間に配置されなかった場合において得られると期待されるスキャノグラム画像を生成する、Ｘ線イメージング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴイメージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）スキャナは、エネルギー積分したＸ線データを収集するためにエネルギー積分型検出器を使用する。これらのエネルギー積分型検出器は、例えば、第３世代のＣＴシステムに搭載される積分型検出器がある。エネルギー積分型検出器は、Ｘ線ビームのエネルギー情報を利用しない。Ｘ線源は広域スペクトルのＸ線を曝射するが、検出器は異なるエネルギーの光子を識別することができず、読み出し間隔中に記録された光子の全エネルギーに比例した出力信号が出される。
【０００３】
一方、Ｘ線ビームをそのエネルギー成分すなわちスペクトルのビンに分割し、各ビン中の光子の数を計数する、光子計数型検出器（ＰＣＤ：Ｐｈｏｔｏｎ  Ｃｏｕｎｔｉｎｇ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）がある。ＰＣＤにより、透過したＸ線データのスペクトル特性が得られる。ＰＣＤを用いた光子計数型Ｘ線ＣＴ装置は、例えば、複数のＰＣＤが疎に固定配置された第４世代のＣＴシステムと、エネルギー積分型検出器を用いた第３世代のＣＴシステムとの複合システムとして構成される。
【０００４】
臨床ＣＴスキャンの前に、スキャノグラムが実施され、解剖学的ランドマークおよび解剖学的領域が特定される。
【０００５】
しかし、光子計数ＣＴの場合、疎に固定配置された各ＰＣＤは、第３世代の積分型検出器の前に分散され、スキャノグラムスキャンの間、第３世代積分型検出器に影が生じる。この影はデータ欠損の原因となり、スキャノ像の品質を低下させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０２５１０９７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１５／０１４６８４４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実施形態が解決しようとする課題は、スキャノ像の品質を向上させることができるＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴイメージング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管と、第１の検出器と、複数の第２の検出器と、処理回路とを備える。Ｘ線管は、Ｘ線を照射する。第１の検出器は、被検体を挟んで前記Ｘ線管と対向する位置に配置され、前記Ｘ線管と共に回転フレームにより回転する。複数の第２の検出器は、前記被検体と前記第１の検出器との間に配置され、前記回転フレームの回転軌道に沿って固定される光子計数型検出器（ＰＣＤ：Ｐｈｏｔｏｎ−Ｃｏｕｎｔｉｎｇ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。処理回路は、第１のスキャンを行って前記第１の検出器から第１のデータを生成し、前記第１のデータに基づいて、検出器位置である複数の第１のチャネルを特定し、前記Ｘ線管、前記第１の検出器、前記複数の第２の検出器の位置関係及び、前記複数の第１のチャネルに関する情報、に基づいて、前記複数の第２の検出器が配置されなかった場合において得られると期待されるスキャノグラム画像を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、結合リング型トポロジーを備えるＸ線ＣＴ装置の実施例の概略図である。
【図２】図２は、内部リング型トポロジーを備えるＸ線ＣＴ装置の実施例の概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第３世代検出器に近いＰＣＤにより第３世代検出器に生じる例示的な影を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、Ｘ線管に近いＰＣＤにより第３世代検出器に生じる例示的な影を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、水ファントムの例示的スキャノグラムを示す図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、水ファントムの例示的スキャノグラムプロファイルを示す図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、図３Ｄにおける水ファントムの例示的スキャノグラムプロファイルの拡大図を示す図である。
【図４】図４は、影低減プロセスの第１の例示的実施形態をフローチャートに示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第３世代検出器における例示的暗チャネルを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第３世代検出器における例示的影付きチャネルを示す図である。
【図６】図６は、影低減プロセスの第２の例示的実施形態をフローチャートに示す図である。
【図７】図７は、影低減プロセスの第３の例示的実施形態をフローチャートに示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴイメージング方法について詳細に説明する。
【００１１】
図１および図２は、第３世代ジオメトリに配置されたエネルギー積分型検出器および第４世代ジオメトリに配置されたＰＣＤを有するハイブリッド型システムを備えるＸ線ＣＴ装置の概略図である。図１は、特許文献１（参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる）に記載されているような、ＰＣＤのリングの内側にＸ線源１１２が位置し、ＰＣＤのリングの外側にＸ線検出器ユニット１０３が位置する結合リング型トポロジーを示す。一方、図２は、特許文献２（参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる）に記載されているような、ＰＣＤのリングの外側にＸ線源１１２およびＸ線検出器ユニット１０３の両方が位置する内部リング型トポロジーを示す。
【００１２】
図１は、Ｘ線ＣＴ装置において、所定の第３世代ジオメトリのＸ線検出器ユニット１０３と組み合わせて、所定の第４世代ジオメトリのＰＣＤを配置するための実施例を示す。この図は、テーブル１１６に載せられているスキャン対象の被検体ＯＢＪ、Ｘ線源１１２、コリメータまたはフィルタ１１４、Ｘ線検出器ユニット１０３、およびＰＣＤ  ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮの間の相対位置を示す。各ＰＣＤは、被検体ＯＢＪに対向する前面と、被検体ＯＢＪに対向しない背面とを有する。被検体ＯＢＪを透過するＸ線は、ＰＣＤ（の前面）によって検出されるか、または疎に配置されたＰＣＤ間の空間を通過し、Ｘ線検出器ユニット１０３に高密度に配置されたエネルギー積分型検出器によって検出される。換言すると、光子計数型検出器（ＰＣＤ）である複数の第２の検出器（ＰＣＤ１、ＰＣＤ２…ＰＣＤＮ）が、回転フレームの回転軌道によって固定され、被検体ＯＢＪと第１の検出器（Ｘ線検出器ユニット１０３）との間に配置される。
【００１３】
図１は、Ｘ線投影データを収集、格納、処理、および配信する回路およびハードウェアも示す。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とを備える。
【００１４】
一実施例では、Ｘ線源１１２およびコリメータまたはフィルタ１１４は、ガントリ１４０に対して回転可能に接続された回転部品１１０に固定して接続される。同様に、Ｘ線検出器ユニット１０３は、ガントリ１４０に対して回転可能に接続された回転部品１３０に固定して接続される。ＰＣＤは、ガントリ１４０に固定して接続された円形部品１２０に固定して接続される。ガントリ１４０には、Ｘ線ＣＴ装置の多くの構成要素が収容される。
【００１５】
また、Ｘ線ＣＴ装置のガントリは、開放された開口２１５（図２に示す）を備えており、テーブル１１６上に載せられた被検体ＯＢＪを、Ｘ線源１１２から出射され各ＰＣＤおよびＸ線検出器ユニット１０３まで進むＸ線の投影面に位置付けることができる。「投影面」とは、Ｘ線がＸ線源１１２から、各ＰＣＤおよびＸ線検出器ユニット１０３を含む検出器まで透過するボリュームである。「被検体空間」とは、投影面とガントリの開放された開口２１５との交差領域である。「画像空間」は、Ｘ線源１１２がガントリの開口の周りを回転する際の、Ｘ線源１１２のすべての投影角度に対応する投影面の和集合である。一般的に、画像空間は被検体空間より大きいので、ガントリの開口を超えてガントリ１４０の構造にかかる程度にまでわたるボリュームについての画像再構成が可能になる。
【００１６】
被検体ＯＢＪが被検体空間に置かれ、Ｘ線源１１２が一連の投影角度を通過しながら回転して、Ｘ線ＣＴ装置が各投影角度で被検体ＯＢＪを通るＸ線の透過や減衰の投影データを収集することで、スキャンが実施される。
【００１７】
一般的に、各ＰＣＤ  ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは、所定数のエネルギービン（エネルギー小区間）毎に光子計数を出力する。図１に示す実施例は、第４世代ジオメトリで配置されたＰＣＤ  ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮに加え、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Ｘ線検出器ユニット１０３を備える。Ｘ線検出器ユニット１０３の検出素子は、ＰＣＤよりも高密度に、検出器ユニット表面に沿って配置することができる。
【００１８】
一実施例では、ＰＣＤは、環などの所定のジオメトリで被検体ＯＢＪの周りに疎に設置される。たとえば、ＰＣＤ  ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは、ガントリの所定の第２の円形部品１２０上に固定配置される。一実施例では、ＰＣＤ  ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは、円形部品１２０上の所定の等間隔位置に固定配置される。代替実施例では、ＰＣＤ  ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮは、円形部品１２０上の所定の非等間隔位置に固定配置される。円形部品１２０は、被検体ＯＢＪに対して静止したままであり、データ収集の間に回転することはない。
【００１９】
ＰＣＤ  ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮが被検体ＯＢＪに対して静止している一方で、Ｘ線源１１２、コリメータ１１４（たとえば、線量補償フィルタ）、およびＸ線検出器ユニット１０３は被検体ＯＢＪの周りを回転する。換言すると、回転部品１３０を含む回転フレームは、Ｘ線を照射するＸ線管（Ｘ線源１１２）と、被検体ＯＢＪを挟んでＸ線管と対向する位置で第１の検出器（Ｘ線検出器ユニット１０３）を支持し、被検体ＯＢＪを中心に回転する。また、第１の検出器（Ｘ線検出器ユニット１０３）は、被検体ＯＢＪを挟んでＸ線管と対向する位置に配置され、Ｘ線管と共に回転フレームにより回転する。一実施例では、Ｘ線源１１２は、疎に配置されたＰＣＤ  ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮの外側で被検体ＯＢＪの周りを回転しながら、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線を放射する。さらに、Ｘ線検出器ユニット１０３は、被検体ＯＢＪを挟んでＸ線源１１２の正反対の位置に搭載され、ＰＣＤ  ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮが所定の疎な配置で固定されている静止円形部品１２０の外側を回転する。
【００２０】
一実施例では、Ｘ線源１１２は被検体ＯＢＪに対して螺旋（ヘリカル）軌道を動くことができる。かかる実施例では、回転部１１０により回転面でＸ線源１１２およびＸ線検出器ユニット１０３を回転させながら、テーブル１１６により回転部１１０の回転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。
【００２１】
被検体ＯＢＪの周囲での回転部１１０の動作は、動作制御システムによって制御される。動作制御システムは、データ収集システムと一体化されるか、または別個であってもよく、回転部１１０の角度位置およびテーブル１１６の直線位置についての一方向の情報を提供する。動作制御システムは位置エンコーダを備え、回転部１１０およびテーブル１１６の位置を制御するためにフィードバックを提供できる。動作制御システムは、開ループシステム、閉ループシステム、または開ループシステムと閉ループシステムとの組み合わせであることができる。動作制御システムは直線エンコーダおよび回転エンコーダを使用して、回転部１１０の位置およびテーブル１１６の位置に関するフィードバックを提供できる。動作制御システムはアクチュエータを使用して、回転部１１０の動作およびテーブル１１６の動作を駆動できる。これらのポジショナおよびアクチュエータは、たとえば、ステップモータ、ＤＣモータ、ウォーム駆動、ベルト駆動、および当該技術分野において公知のその他のアクチュエータである。
【００２２】
Ｘ線ＣＴ装置は、ＰＣＤおよびＸ線検出器ユニット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に投影測定結果を送信するデータチャネルをさらに備える。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、デジタル化、およびルーティングを制御する。データ収集システム１７６は、回転部１１０および１３０の回転を制御するＸ線撮影制御回路をさらに備える。一実施例では、データ収集システム１７６はさらに、テーブル１１６の動き、Ｘ線源１１２の作動、およびＸ線検出器ユニット１０３の作動を制御する。データ収集システム１７６は集中型のシステムであることができ、あるいは分散型のシステムであってもよい。一実施例では、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、投影データからの画像の再構成、投影データの再構成前処理、および画像データの再構成後処理を含む機能を実行する。
【００２３】
投影データの再構成前処理には、検出器キャリブレーション、検出器非線形性、極性効果、ノイズバランス、および物質分解（Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）についての補正を含むことができる。
【００２４】
再構成後処理には、必要に応じて、画像のフィルタリングと平滑化、ボリュームレンダリング処理、および画像差分処理を含むことができる。画像再構成プロセスは、ＦＢＰ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法、反復画像再構成法、または確率的画像再構成法を用いて実施できる。プロセッサ１７０およびデータ収集システム１７６はどちらも、たとえば、投影データ、再構成画像、キャリブレーションのデータおよびパラメータ、ならびにコンピュータプログラムを格納するためにメモリ１７８を利用できる。
【００２５】
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（Application  Specific  Integrated  Circuit：ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field  Programmable  Gate  Array：ＦＰＧＡ）、またはその他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex  Programmable  Logic  Device：ＣＰＬＤ）として実装可能な中央演算処理装置（Central  Processing  Unit：ＣＰＵ）を備えることができる。ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤの実装は、ＶＨＤＬ（Very-high-speed-integrated-circuits  Hardware  Description  Language）、Ｖｅｒｉｌｏｇなどの他のハードウェア記述言語でコード化してもよく、このコードはＦＰＧＡまたはＣＰＬＤ内の電子メモリに直接格納、または別個の電子メモリとして格納してもよい。さらに、メモリは、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、またはフラッシュメモリのような不揮発性であってもよい。メモリはスタティックＲＡＭ（Random  Access  Memory）またはダイナミックＲＡＭのような揮発性でもあってもよく、マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサ等のプロセッサを設けて、電子メモリ、ならびにＦＰＧＡまたはＣＰＬＤとメモリとの間の連携を管理してもよい。
【００２６】
あるいは、再構成プロセッサのＣＰＵは、本明細書に記載の機能を実行する１組のコンピュータ可読命令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述した非一時的な電子メモリやハードディスクドライブ、ＣＤ（Compact  Disc）、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）、フラッシュドライブなどの公知の記憶媒体のいずれかに格納される。さらに、コンピュータ可読命令は、米国Ｉｎｔｅｌ社製Ｘｅｎｏｎ（登録商標）プロセッサまたは米国ＡＭＤ社製Ｏｐｔｅｒｏｎ（登録商標）プロセッサ等のプロセッサ、ならびにＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）  ＶＩＳＴＡ（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）、Ｓｏｌａｒｉｓ（登録商標）、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、Ａｐｐｌｅ（登録商標）  ＭＡＣ−ＯＳ（登録商標）等のオペレーティングシステム、および当業者に公知のその他のオペレーティングシステムと連動して実行する、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、もしく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、協調して並列に動作して命令を実行する複数のプロセッサとしてＣＰＵを実装してもよい。
【００２７】
一実施例では、再構成画像はディスプレイに表示することができる。ディスプレイは、ＬＣＤ（Liquid  Crystal  Display）、ＣＲＴ（Cathode-Ray  Tube）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic  Light  Emitting  Diode）、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）などの当該技術分野において公知のディスプレイであってよい。
【００２８】
メモリ１７８は、ハードディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact  Disc  Read  Only  Memory）ドライブ、ＤＶＤドライブ、フラッシュドライブ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの当該技術分野において公知の電子記憶装置であってよい。
【００２９】
米国Ｉｎｔｅｌ社製Ｉｎｔｅｌ（登録商標）  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）  ＰＲＯネットワークインタフェースカード等のネットワークコントローラ１７４は、Ｘ線ＣＴ装置の種々の部品間を接続することができる。また、ネットワークコントローラ１７４は外部ネットワークとも接続することができる。当然のことながら、外部ネットワークは、インターネット等の公衆通信網、もしくはＬＡＮ（Local  Area  Network）やＷＡＮ（Wide  Area  Network）ネットワーク等の私設通信網、またはそれらの任意の組み合わせであってもよく、また、ＰＳＴＮ（Public  Switched  Telephone  Network）サブネットワークやＩＳＤＮ（Integrated  Services  Digital  Network）サブネットワークを含んでもよい。外部ネットワークは、イーサネット（登録商標）ネットワークのような有線であってもよく、または、ＥＤＧＥ（Enhanced  Data  rates  for  Global  Evolution）、３Ｇや４Ｇの無線携帯電話システムを含む携帯電話ネットワークのような無線であってもよい。また、無線ネットワークは、ＷｉＦｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの公知の無線通信形態であってもよい。
【００３０】
一実施例では、Ｘ線源１１２は単一のエネルギー源であってもよい。別の実施例では、Ｘ線源１１２は、所定の高レベルエネルギーおよび所定の低レベルエネルギーでＸ線を曝射するｋＶスイッチング機能を実行するように構成される。さらに別の実施例では、Ｘ線源１１２は、広域スペクトルのＸ線エネルギーを曝射する単一の線源である。さらに別の実施例では、Ｘ線源１１２は、複数のＸ線エミッタを備え、各エミッタは空間的にもスペクトル的にも異なる。
【００３１】
Ｘ線検出器ユニット１０３は、光電子増倍管またはアバランシェフォトダイオードを用いたシンチレータ素子などのエネルギー積分型検出器を使用して、Ｘ線照射とシンチレータ素子とが相互作用して起こるシンチレーション現象の結果生じるシンチレーション光子を検出することができる。シンチレータ素子は、結晶構造のもの（たとえば、ＮａＩ（Ｔｌ）、ＣｓＩ（Ｔｌ）、ＣｓＩ（Ｎａ）、ＣｓＩ（純粋）、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）等の蛍光体を含む有機溶液）、可塑性物質（たとえば、固体ポリマーマトリックス中に懸濁した蛍光体）、または公知の他のシンチレータであってよい。
【００３２】
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）、ヨウ化水銀（ＨｇＩ２）、およびヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）などの半導体をベースにした直接変換型のＸ線照射検出器を使用できる。一般的に、半導体ベースの直接変換型のＸ線検出器は、シンチレータ検出器などの間接変換型の検出器より応答時間がはるかに速い。直接変換型の検出器では応答時間が速いため、Ｘ線検出事象を個別に分解することができる。しかし、臨床Ｘ線用途に典型的な高Ｘ線束では、検出事象のいくらかのパイルアップが生じる。検出されたＸ線のエネルギーは、直接変換型の検出器で生成された信号に正比例するので、検出事象はエネルギービンに整理することができ、スペクトルＣＴ用にスペクトル分解されたＸ線データが生成される。
【００３３】
図２は、ＣＴスキャナ用の内部リング型トポロジーを示す。図１のＣＴスキャナと図２のＣＴスキャナとの主要な違いは、図２では、Ｘ線源１１２と、Ｘ線源１１２が固定される回転部品１１０とが、ＰＣＤが固定される円形部品１２０の外側にあることである。一実施例では、各ＰＣＤの背面には、疎に配置されたＰＣＤの円形部品１２０の外側をＸ線源１１２が通るときに、背後からの照射からＰＣＤを保護するための保護用背面カバーが備えられる。
【００３４】
ＰＣＤ  ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮが開口２１５内の被検体ＯＢＪに対して静止している一方で、Ｘ線源１１２、コリメータ１１４（たとえば、線量補償フィルタ）、およびＸ線検出器ユニット１０３は被検体ＯＢＪの周りを回転する。一実施例では、Ｘ線源１１２が、低密度に配置されたＰＣＤ  ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮの外側で被検体ＯＢＪの周りを回転しながら、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線を放射するように、Ｘ線源１１２およびコリメータ１１４が、ガントリ１４０に取り付けられた第１の回転部品１１０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Ｘ線検出器ユニット１０３は、ガントリ１４０に回転可能に固定された第２の回転部品１３０に取り付けられる。Ｘ線検出器ユニット１０３は、Ｘ線源１１２とＸ線検出器ユニット１０３との中間空間にある被検体ＯＢＪを挟んでＸ線源１１２と正反対の位置で維持され、回転部品１１０および１３０は、ＰＣＤ  ＰＣＤ１〜ＰＣＤＮが所定の疎な配置で固定されている静止円形部品１２０の外側を回転する。
【００３５】
臨床ＣＴスキャンの前に、スキャノグラムスキャンを実施して、スキャン処方のために解剖学的ランドマークおよび解剖学的領域を特定する。スキャノグラムスキャン時には、患者寝台が一定の速度画像で動く一方で、Ｘ線管と検出器はどちらも静止したままである。スキャノグラムスキャンはＸ線撮影と似ているが、スキャノグラムスキャンでは診断解析は行われない。スキャノグラムスキャンの前に、エアキャリブレーションが行われる場合もある。対数スケールにおいてエアスキャンデータを差し引いた後でスキャン画像が得られる。
【００３６】
図１に示すように、結合リング型光子計数スキャナにおいて、ＰＣＤは第３世代検出器の前かつＸ線源の後ろに疎に配置される。図２は、内部リング型光子計数スキャナにおいて、ＰＣＤは第３世代検出器およびＸ線源の両方の前に疎に配置されることを示す。したがって、スキャノグラムスキャンの間、ＰＣＤにより第３世代検出器に影が生じ、データ欠損の原因となる。
【００３７】
図３Ａは、第３世代検出器の近くに位置するＰＣＤにより第３世代検出器に生じる影を示す。図３Ｂは、Ｘ線管の近くに位置するＰＣＤにより第３世代検出器に生じる影を示す。特に、内部リング型光子計数ＣＴシステムでは、Ｘ線管側にＰＣＤがあると影が大きくなる。これらの影は、スキャノ像の品質を著しく低下させる。
【００３８】
図３Ｃは、水ファントムの例示的スキャノグラムを示す。図３Ｃの左部分は影が存在し、図３Ｃの右部分は影が存在しないことを示す。
【００３９】
図３Ｄは、種々の影が見られる水ファントムの例示的スキャノグラムプロファイルを示す。図３Ｅは、図３Ｄの拡大図である。ＰＣＤがＸ線管側の近くに位置すると、発生する影は少なく、非常に幅が広い。ＰＣＤが第３世代検出器の近くに位置すると、発生する影は多く、非常に鮮鋭である。
【００４０】
さらに、第３世代検出器に影が見られる場合、従来のエアキャリブレーションを行うことはスキャノグラムにとって十分ではない。通常、エアキャリブレーションでは、Ｘ線源と検出器との間に被検体がない状態で、ＣＴスキャナを使用してスキャンを実施する。したがって、検出器アレイは、減衰されていないＸ線ビームによって照射される。収集したエアキャリブレーションデータは、検出器アレイの相対的な効率性とゲイン、および照射野全域におけるＸ線ビーム強度のばらつきを示す。エアキャリブレーションデータは、対象のスキャン中に収集した減衰データを正規化するために使用される。第３世代検出器の前にＰＣＤがあるＣＴスキャナの場合、画像の処理および補正のためにＰＣＤからの影をマッピングする必要がある。そうしないと、影により第３世代検出器のデータに欠損が生じることになる。また、同じターゲット位置に対して実際のＸ線管の位置が変わるため、影の位置も毎回わずかに異なる。そのため、さまざまなＸ線管位置（たとえば、０度、９０度、１８０度、および２７０度）でスキャノグラムスキャンを実施すると、影のパターンは互いに異なる。
【００４１】
図４には、低密度に配置されたＰＣＤによる影の影響を低減するために処理回路が実施する一実施形態を記載したフローチャート４００が示されている。ここで、処理回路は、例えばプロセッサ１７０に含まれる。
【００４２】
ステップＳ４０２において、処理回路は、ビーム経路に被検体がない状態で、さまざまなＸ線管位置（たとえば、０度、９０度、１８０度、および２７０度）でエアキャリブレーションスキャンを実施する。エアキャリブレーションスキャンは、その他の一連のＸ線管位置で実施してもよい。例えば、処理回路は、ステップＳ４０２において、複数の位置でスキャンを行う。例えば、処理回路がステップＳ４０２で行う第１のスキャンは、複数のＸ線管位置にそれぞれ対応した複数のエアキャリブレーションスキャンである。
【００４３】
より具体的には、処理回路は、例えばエアキャリブレーション等の第１のスキャンを行って第１の検出器としてのＸ線検出器ユニット１０３から、エアキャリブレーションスキャンのデータである第１のデータを生成する。ここで、第１のスキャンとは、例えば、第１の位置（たとえば、０度、９０度、１８０度、または２７０度）にあるＸ線管（Ｘ線源１１２）を使用して行われたスキャンである。
【００４４】
ステップＳ４０４において、処理回路は、ＰＣＤの影により生じる暗チャネルを、他のチャネルと区別する。換言すると、処理回路は、ステップＳ４０２で得られた第１のデータと所定の閾値とを比較することにより、複数の第２のチャネル（例えば暗チャネル５００）を特定する。閾値が選択され、オフセット補正済みの生の測定値がその閾値未満であるチャネルが暗チャネルとして選択される。オフセット補正済みの生の測定値は、ステップＳ４０２で処理回路が取得したスキャンデータから、オフセットとして暗計数を差し引くことで求められる。暗計数は、入射Ｘ線がない状態でのＰＣＤの応答である。閾値は、スキャンデータを確認して決定される。換言すると、処理回路は、ステップＳ４０２で得られた第１のデータから、入射Ｘ線がない状態での光子計数型検出器の応答を表す暗係数を差し引いて得られたデータが所定の閾値未満か否かに基づいて、複数の第２のチャネル、例えば暗チャネル５００を特定する。ステップＳ４０２で実施されるエアキャリブレーションスキャンの間、生じた影により、照射されたほぼすべてのＸ線が遮断される。照射Ｘ線５０４の強度にかかわらず、遮断されたチャネルで検出される光子の数は、ほぼゼロ（所定数未満）であり、遮断されていないチャネルで検出される光子の数は、遮断されたチャネルでの検出数よりもはるかに多い。そのため、視認により、影のあるチャネルと影のないチャネルとを間違いなく識別することができ、視認に基づいて閾値を設定できる。
【００４５】
図５Ａは、ＰＣＤ５０２の影により生じる暗チャネル５００を示す。照射Ｘ線５０４は、疎に配置された第４世代ＰＣＤ５０２によって遮断され、Ｘ線の遮断により第３世代検出器５０６上に暗チャネル５００が生じる。
【００４６】
ステップＳ４０６において、処理回路は、Ｘ線管位置の変化を反映するために、一定数の隣接したチャネルをパディングチャネルとして暗チャネルに追加する。すなわち、Ｘ線管の位置を所定の位置（例えば０度）の位置に位置させようとした場合であっても、熱による動作のゆらぎや製造誤差など、様々な要因でＸ線管の位置が想定された位置に対してわずかにずれてしまう場合がありうる。このようなずれが生じた場合、照射されたＸ線が光子型検出器によって遮られて生じる影の位置も、ずれにあわせて変化することになる。このようなずれに対応するために、想定された影の位置の周りをもカバーするため、処理回路は、パディングチャネルを追加する。処理回路は、例えば暗チャネル５００に示されるような複数の第２のチャネルに所定のチェネル（パディングチャネル）を追加する処理を行って、検出器位置である、例えば影付きチャネル５１０に示される複数の第１のチャネルを特定する。パディングチャネルは、暗チャネルとともに影付きチャネルと見なされる。パディングチャネルは、例えば、検出される光子の数が所定の閾値未満であるがゼロでないチャネルとしてもよい。また、パディングチャネルは、例えばＸ線管位置の変化に基づいて定められた所定数の隣接したチャネルであってもよい。Ｘ線管位置の変化は、ＰＣＤ５０２の位置の変化として表される。また、ＰＣＤの位置の変化により、Ｘ線がさらに遮断され、パディングチャネルが生じる。図５Ｂは、Ｘ線管位置の変化によりＰＣＤ５０２の有効位置が位置５０８から位置５１０へ変化し、パディングチャネル５１２および暗チャネル５００を含む影付きチャネル５１０が生じることを示す。処理回路は、パディングの必要量を、例えばＸ線管の位置精度の精度（例えば、管球位置が０度でＸ線管を停止させるよう制御した場合に、何度ずれるか等）及び、検出器の位置関係に基づいて算出する。このようにして、処理回路は、例えばステップＳ４０４〜ステップＳ４０６において、例えばエアキャリブレーションスキャンのデータである第１のデータに基づいて、複数の第１のチャネル（例えば影付きチャネル５１０）を特定する。
【００４７】
ステップＳ４０８において、処理回路は、各ビューについて影付きチャネルの数（位置）を記録し、記録したチャネルから補正マップを生成することによって影付きチャネルについて処理を行う。具体的には、処理回路は、Ｘ線管１１２、第１の検出器（Ｘ線検出器ユニット１０３）、複数の第２の検出器（ＰＣＤ１、ＰＣＤ２…ＰＣＤＮ）の位置関係及び、ステップＳ４０６で特定した複数の第１のチャネルに関する情報に基づいて、複数の第２の検出器（ＰＣＤ１、ＰＣＤ２、…、ＰＣＤＮ）が配置されなかった場合において得られると期待されるスキャノグラム画像を生成する。一例として、処理回路は、追加したパディングチャネルに対応するデータに隣接したデータ値を使用して補間を実施することによって、スキャノグラム画像を生成する。
【００４８】
別の例として、処理回路は、ステップＳ４０８において、第２のスキャンを行って、第２のデータを生成してもよい。かかる場合、処理回路は、ステップＳ４０８において、第２のスキャンを行って生成された第２のデータと、ステップＳ４０６で特定した複数の第１のチャネルに関する情報とに基づいて、スキャノグラム画像を生成する。ここで、第２のスキャンとは、例えば、第１の位置（ステップＳ４０２において第１のスキャンが行われた位置）にあるＸ線源１１２を使用して行われたスキャノグラムスキャンである。この場合、例えば、処理回路は、追加した所定のチャネル（パディングチャネル）に対応する光子計数型検出器が収集したデータを使用して、複数の第２の検出器（ＰＣＤ１、ＰＣＤ２、…、ＰＣＤＮ）が配置されなかった場合において得られると期待されるパディングチャネルのデータを推定する。
【００４９】
ステップＳ４０２において、処理回路がエアキャリブレーションスキャンをする場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限られない。処理回路は例えば、ステップＳ４０２において、エアキャリブレーションスキャンの代わりに、被検体をスキャンするスキャノグラムスキャンを実行してもよい。また、ステップＳ４０６において、処理回路がパディング処理を行って、暗チャネルを基に影付きチャネルを生成する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限られない。処理回路は例えば、パディング処理の省略を行っても良い。
【００５０】
図６を参照すると、フローチャート６００により、１回のスキャノグラムスキャンにおいて影の影響を低減するために処理回路が実施する別の実施形態が記載されている。
【００５１】
ステップＳ６０２において、スキャノグラムスキャンを実施する前に、患者テーブルをＸ線ビーム経路外に移動させる。ステップＳ６０４において、処理回路は、第１の位置（たとえば、０度、９０度、１８０度、および２７０度）にＸ線管を配置する。
【００５２】
ステップＳ６０６において、処理回路は、第１のエアキャリブレーションデータを取得するために、第１のエアキャリブレーションスキャンを実施する。この時、処理回路は、例えば患者寝台をガントリ内部へと移動させる。
【００５３】
ステップＳ６０８において、処理回路は、Ｘ線管を移動せずに第１のスキャノグラムスキャンを患者に対して実施する。この結果、処理回路は、第１のスキャノグラムを取得する。
【００５４】
ステップＳ６１０において、処理回路は、第１のエアキャリブレーションデータを使用して、取得した第１のスキャノグラムを補正する。特に、処理回路は、影の影響を受けた画素に対して画像の修復を行う。処理回路は、インペインティング技術または補間法を使用して、暗い箇所、筋、その他のアーチファクトなど、ばらつきのあるデータ点を取り除く。インペインティング技術とは、例えば、画像の抜けを補間するため、抜け部分に対応する画像の曲線やテクスチャを推定することによりデータを補間する画像処理手法の一種である。
【００５５】
たとえば、まず、第１のエアキャリブレーションデータを使用してスキャノグラムが処理回路により補正される（これにより、両データとも影を有することになる）。この補正は単に標準的な対数サブトラクション処理である。次に、影付きチャネルデータを改善するために、影データではない領域のチャネルデータデータを使って、たとえば最近傍補間またはインペインティングを使用して、処理回路により画像の修復が行われる。この目的は、暗い箇所、筋、その他のアーチファクトなど、ばらつきのあるデータ点を投影データから取り除くことである。このステップを実施する際に市販のソフトウェアやアルゴリズムを利用できる。
【００５６】
この点に関しては、スキャノグラムはＣＴプロトコルの処方に役立つ患者のサイズや組成を大まかに推定するために使用されるので、一般的に高画質は求められない。
【００５７】
スキャノグラムスキャンにおける影の影響を低減する別の実施形態は、ＰＣＤのデータを使用して、第３世代検出器に生じる影を推定し補償することによって実施される。推定には、検出メカニズムに関する幾何学上の情報（たとえば、検出器間の距離や検出領域のサイズ）が使用される。第４世代ＰＣＤから第３世代検出器へのマッピングは、別個のキャリブレーション手順によって求めることができる。詳細なマッピング手順を以下に説明する。
【００５８】
以下の式（１）によると、検出器における検出信号は、検出器の面積に正比例し、検出器とＸ線源の間の距離の２乗に反比例する。
【数１】
2016129671.tif 000003
【００５９】
ここで、Ｉ１は第１の検出器の信号強度、Ｉ２は第２の検出器の信号強度、Ａ１は第１の検出器の面積、Ａ２は第２の検出器の面積、Ｒ１はＸ線源と第１の検出器の間の距離、Ｒ２はＸ線源と第２の検出器の間の距離である。
【００６０】
Ｘ線検出器ユニット１０３とＰＣＤは異なる種類の検出器であるため、同じ照射条件下であっても、Ｘ線検出器ユニット１０３とＰＣＤは異なる信号強度を得る。そのため、別個のキャリブレーションを実施して、次の式によりＰＣＤのキャリブレーション後の信号強度Ｉ1ｃを検出器ユニット１０３の信号強度Ｉ２ｃにマッピングする。
【数２】
2016129671.tif 000004
【００６１】
ここで、
【数３】
2016129671.tif 000005
であり、Ｉ１ｃはＰＣＤのキャリブレーション後の信号強度、Ｉ２ｃはＸ線検出器ユニット１０３のキャリブレーション後の信号強度、ＡＰはＰＣＤの面積、ＡＤはＸ線検出器ユニット１０３の面積、ＲＰはＸ線源とＰＣＤの間の距離、ＲＤはＸ線源とＸ線検出器ユニット１０３の間の距離、ＣはＰＣＤの信号強度と検出器ユニットの信号強度の間の定数、Ｃ０はＰＣＤのキャリブレーション後の信号強度とＸ線検出器ユニット１０３の信号強度の間の定数である。
【００６２】
理論上、Ｃ０は入射スペクトルによって決まる。キャリブレーション段階ではスキャン対象の被検体は未知であるため、Ｃ０は種々のｋＶｐで水キャリブレーションファントムをスキャンすることで取得されるデータから導出される。
【００６３】
前の実施形態と比較すると、このアプローチは、ＰＣＤによって遮断されたＸ線データを使用するため、線量効率が良い。
【００６４】
次に図７を参照すると、フローチャート７００により、影の影響を低減するために処理回路が実施する別の実施形態が記載されている。
【００６５】
ステップＳ７０２〜７１０は、前の実施形態のステップＳ６０２〜６１０と同様である。
【００６６】
ステップＳ７１２において、処理回路は、ガントリを回転させて、第２の位置にＸ線管を配置する。
【００６７】
ステップＳ７１４において、処理回路は、生体の任意の範囲（たとえば、頸部から腹部まで）をスキャンするように、第２のスキャノグラムスキャンを実施する。この時、処理回路は、患者寝台を、例えば、ステップＳ７０８の時とは反対方向に移動させながら患者をスキャンする。したがって、第１のスキャノグラムでは、図６および図７に示すように、患者寝台はガントリ内に移動する。ステップＳ７１４における第２のスキャノグラムでは、患者寝台はガントリの外へ移動する。
【００６８】
ステップＳ７１６において、第２のスキャノグラムスキャン後に、患者テーブルをビーム経路外に移動させる。
【００６９】
ステップＳ７１８において、処理回路は、Ｘ線管を移動せずに第２のエアキャリブレーションを実施する。
【００７０】
ステップＳ７２０において、処理回路は、第２のエアキャリブレーションデータを使用して、取得した第２のスキャノグラムを補正する。
【００７１】
なお、本実施形態では、スキャノグラムスキャンに任意の数の位置を使用することができる。
【００７２】
また、ステップＳ７０８に示されるように、第１のスキャノグラムスキャンにおいて、処理回路は患者寝台をガントリ内部へと移動させ、ステップＳ７１４に示されるように、第２のスキャノグラムスキャンにおいて、患者寝台をガントリ外部へと移動させる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限られない。例えば、スキャン範囲が同じであれば、第１のスキャノグラムスキャンと第２のスキャノグラムスキャンで、処理回路が移動させる移動方向は任意である。例えば、第１のスキャノグラムスキャン及び第２のスキャノグラムの両方において、処理回路が患者寝台をガントリ内部へと移動させても良いし、また、ガントリ外部へと移動させても良い。また、逆に、処理回路は、第１のスキャノグラムスキャンにおいて、患者寝台をガントリ外部へと移動させ、第２にスキャノグラムスキャンにおいて、患者寝台をガントリ内部へと移動させてもよい。
【００７３】
以上述べた少なくとも一つの実施形態によれば、スキャノ像の品質を向上させることができる。
【００７４】
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】
【００７５】
１０３  Ｘ線検出器ユニット
１１２  Ｘ線源
１７０  プロセッサ
【図２】
2016129671.tif 000006
【図４】
2016129671.tif 000007
【図６】
2016129671.tif 000008
【図７】
2016129671.tif 000009
【図１】
2016129671.tif 000010
【図３Ａ】
2016129671.tif 000011
【図３Ｂ】
2016129671.tif 000012
【図３Ｃ】
2016129671.tif 000013
【図３Ｄ】
2016129671.tif 000014
【図３Ｅ】
2016129671.tif 000015
【図５Ａ】
2016129671.tif 000016
【図５Ｂ】
2016129671.tif 000017