(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ収集用の複数のチャンネルそれぞれに複数個ずつ並列に挿入された積分器と、前記各チャンネル内に併設された前記複数個の積分器を前記データの収集毎に交互に切り換えて当該切り換えられた積分器に収集データを積分させる切換制御手段と、この切換制御手段により切り換えられた積分器が前記各チャンネル内でどの積分器であるかの区別に応じて前記収集データに所望処理を施すデータ処理手段とを備え、
前記データ処理手段は、前記切換制御手段により切り換えられた積分器が前記各チャンネル内でどの積分器であるかを認識する認識手段と、この認識手段の認識結果に応じて事前に準備してある補正用データを選択する選択手段と、この補正用データに基づき前記収集データに前記補正処理を施す処理手段とを備えたことを特徴としたデータ収集・処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の発明において、
前記データ処理手段は、前記収集データに前記所望の処理としての補正処理を実施する手段であるデータ収集・処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の発明において、
前記補正処理は、前記切り換えられた積分器に対応した量のオフセット補正またはキャリブレーション補正の少なくとも一方を含むデータ収集・処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、
前記各チャンネル内に併設された複数の積分器の数は２個であるデータ収集・処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載のデータ収集・処理装置をデータの収集および処理系の一部に備えたシステム。
【請求項６】
請求項５記載の発明において、
放射線を曝射する線源と、前記被検体を透過してきた前記放射線を入射させ且つ前記複数のチャンネルから成る検出器と、前記放射線により対象体をスキャンするスキャン指令手段とを備え、前記検出器のチャンネル毎の検出出力を前記データ収集・処理装置にチャンネル毎に供給するように構成した放射線ＣＴスキャナのシステム。
【請求項７】
請求項６記載の発明において、
前記線源は、前記放射線としてのＸ線を曝射するＸ線源であり、前記検出器は、前記対象体を透過してきた前記Ｘ線を検出するＸ線検出器であるＸ線ＣＴスキャナのシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ収集用の複数のチャンネルそれぞれに複数個ずつ挿入された積分器をデータ収集の度に交互に切り換えて使用し、チャンネル毎の積分器出力に所望の補正処理を加えるようにしたデータ収集・処理装置およびこの装置を用いたシステムであって、Ｘ線ＣＴスキャナなどの放射線ＣＴスキャナのデータ収集および処理のユニットに好適に実施できるデータ収集・処理装置に係り、とくに、複数個の積分器それぞれで収集されたデータの特性を認識した補正処理を実施できるようにしたデータ収集・処理装置およびこの装置を用いたシステムに関する。
【０００２】
なお、この発明のデータ収集・処理装置およびこの装置を用いたシステムは、必ずしもＸ線ＣＴスキャナなどの放射線ＣＴスキャナに限定されるものではなく、上述したように各チャンネルにおいて複数個の積分器を交互に切り換えて使用し、その積分出力に所定のデータ処理を加える構成の装置やシステムであれば容易に適用できる。
【０００３】
【従来の技術】
従来、病院などにおいて、医用モダリティの１つとしてのＸ線ＣＴスキャナが使用されている。
【０００４】
このスキャナは、一般的に、Ｘ線管から曝射されて被検体を透過してきたＸ線ビームをＸ線検出器で検出する構成を有し、このＸ線検出器は、複数の検出素子をチャンネル方向に並べた複数チャンネル構造を有する。Ｘ線検出器の複数チャンネルの検出信号は、チャンネル毎に、ＤＡＳ（データ収集装置）と呼ばれるユニットに送られる。ＤＡＳは、１ビュー毎且つチャンネル毎に、検出信号を積分してデジタル量に変換し、この収集データ（生データまたは原データとも呼ばれる）を補正ユニットを経て再構成処ユニットに送るようになっている。
【０００５】
このデータ収集機能を有するＤＡＳとして、ＤＡＳ内の各チャンネルに２個
（複数個）の積分器を設置し、これらの積分器を交互に切り換えて使用する構成のものが知られている。つまり、あるビューでは一方の積分器を使用し、次のビューではもう一方の積分器を使用するといった具合である。これにより、一方の積分器がリセットやセットアップなどの処理をしているオーバーヘッド時間（通常、積分時間の５〜１５％程度の時間）の間に、もう一方の積分器を駆動させることができるので、各チャンネル全体としては積分器のオーバーヘッド時間（デッドタイム）を無くしたのと等価になり、複数のビューに渡って連続的なデータ収集を行うことができ、断続的に各ビューデータを収集する場合よりもＸ線を有効に利用できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような放射線ＣＴスキャナにおいて高画質で高分解能の画像を再構成するには、投影データ（生データ、原データ）の収集およびその補正処理にもそれだけ高精度さが要求される。
【０００７】
これにも関わらず、例えば上述のように１チャンネルに２個の積分器を用いる従来構成の場合、この２つの積分器の動作特性は必ずしも全く同一という保証はなく、オフセット値やゲインなど、多少とも異なることが多々あり得る。そのように動作特性が相違すると、積分されたデータ値も微妙に異なってくる。
【０００８】
放射線ＣＴスキャナにあっては、殆ど必須の事項として、収集データを再構成する前に、オフセット補正やキャリブレーション補正など、各種の補正処理を実施するが、その補正処理は、各チャンネルにおける複数の積分器相互の動作特性の微妙な違いまでをも考慮したものではなく、常に一定の様式、すなわち積分器の動作特性は全て同一と仮定して行われる。つまり、各チャンネルにおいて、積分器はビュー毎に入れ替わるが、補正処理は常に同じオフセット値やキャリブレーションデータに基づき実施される。このため、この補正処理が全ビューの投影データに適用されたとき、例えばリング状のアーチファクトなどが再構成像に現れてしまうという問題があった。
【０００９】
上述の問題は、Ｘ線ＣＴスキャナなどの放射線ＣＴスキャナに限定されるものではなく、各チャンネルに挿入した複数個の積分器を交互使用してデータ収集し、このデータに補正処理を加える構成のデータ収集・処理装置においても、最終段でのデータまたは情報の精度を確保する上で、同様の問題があった。
【００１０】
本発明は、上述した従来技術の問題に着目してなされたもので、各チャンネルに挿入した複数個の積分器を交互に使用してデータ収集し、このデータに補正などの処理を加える構成であっても、収集データの処理精度を向上させ、この処理データを使用して得る情報の品質を向上させることを、その目的とする。
【００１１】
また本発明は、各チャンネルに挿入した複数個の積分器を交互使用して投影データの収集を行い、このデータに各種の補正処理を加えるデータ収集・補正装置を有する放射線ＣＴスキャナのシステムにおいて、投影データの補正精度を向上させ、リング状アーチファクトなどのノイズが再構成画像に出現することを的確に防止することを、別の目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るデータ収集・処理装置は、データ収集用の複数のチャンネルそれぞれに複数個ずつ並列に挿入された積分器と、前記各チャンネル内に併設された前記複数個の積分器を前記データの収集毎に交互に切り換えて当該切り換えられた積分器に収集データを積分させる切換制御手段と、この切換制御手段により切り換えられた積分器が前記各チャンネル内でどの積分器であるかの区別に応じて前記収集データに所望処理を施すデータ処理手段とを備え、前記データ処理手段は、前記切換制御手段により切り換えられた積分器が前記各チャンネル内でどの積分器であるかを認識する認識手段と、この認識手段の認識結果に応じて事前に準備してある補正用データを選択する選択手段と、この補正用データに基づき前記収集データに前記補正処理を施す処理手段とを備えたことを特徴としている。この補正処理は、例えば、前記切り換えられた積分器に対応した量のオフセット補正またはキャリブレーション補正の少なくとも一方を含む。
【００１３】
好適には、前記データ処理手段は、前記収集データに前記所望の処理としての補正処理を実施する手段である。
【００１５】
さらに好適には、前記各チャンネル内に併設された複数の積分器の数は２個である。
【００１６】
また、本発明に係るシステムは、上記データ収集・処理装置をデータの収集および処理系の一部に備える。例えば、このシステムは、放射線を曝射する線源と、前記被検体を透過してきた前記放射線を入射させ且つ前記複数のチャンネルから成る検出器と、前記放射線により対象体をスキャンするスキャン指令手段とを備え、前記検出器のチャンネル毎の検出出力を前記データ収集・処理装置にチャンネル毎に供給するように構成している。また例えば、このシステムは、前記線源は、前記放射線としてのＸ線を曝射するＸ線源であり、前記検出器は、前記対象体を透過してきた前記Ｘ線を検出するＸ線検出器であるＸ線ＣＴスキャナのシステムが好適である。
【００１７】
これにより、各チャンネルにおいて、切換使用される積分器の動作特性に合わせて補正などのデータ処理を実施することができる。このため、積分器のオフセット値やゲインといった動作特性上の固体差に敏感なオフセット補正やキャリブレーション補正がチャンネル毎に精度良く実施され、したがって、データの目的とする処理精度も格段に向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各種の実施形態を添付図面に基づき説明する。なお、以下の実施形態では、本発明のデータ収集・処理装置を用いたシステムとして、放射線ＣＴスキャナを代表するＸ線ＣＴスキャナについて説明する。
【００１９】
第１の実施形態
第１の実施形態に係る、画像診断装置としてのＸ線ＣＴスキャナを図１〜図９を参照して説明する。
【００２０】
このＸ線ＣＴスキャナは、以下に詳述するように、複数チャンネル構造のＸ線検出器で検出したＸ線ビームの投影データを、各チャンネル毎に挿入した２個の積分器を交互使用して収集し、補正するデータ収集・処理装置に特徴がある。
【００２１】
図１に示すＸ線ＣＴスキャナは、シングルスライスＣＴと呼ばれるスキャナである。このスキャナは、ガントリ１、寝台２、制御キャビネット３、電源４、および各種のコントローラ３１〜３３を備え、例えばＲ−Ｒ方式で駆動するようになっている。コントローラとしては、高電圧コントローラ３１、架台コントローラ３３、および寝台コントローラ３２（図２、３参照）が備えられる。
【００２２】
ここで、図１、２に示す如く、寝台２の長手方向をスライス方向（または回転軸方向）Ｚとして、これに直交する２方向をチャンネル方向ＸおよびＸ線ビーム曝射方向Ｙとしてそれぞれ定義する。
【００２３】
寝台２の上面には、その長手方向（スライス方向Ｚ）にスライド可能に支持された状態で天板２ａが配設されており、その天板２ａの上面に被検体Ｐが通常、仰向けに載せられる。天板２ａは、サーボモータにより代表される寝台駆動装置２ｂの駆動によって、ガントリ１の診断用開口部（図示せず）に進退可能に挿入される。寝台駆動装置２ｂには、寝台コントローラ３２から駆動信号が供給される。寝台２はまた、天板２ａの寝台長手方向の位置を電気信号で検出するエンコーダなどの位置検出器（図示せず）を備え、この検出信号を寝台制御用の信号として寝台コントローラ３２に送るようになっている。
【００２４】
ガントリ１は、図１および３に示す如く、その内部に略円筒状の回転フレーム９を有する。回転フレーム９の内側には上述の診断用開口部が位置する。また回転フレーム９には、上記診断用開口部に挿入された被検体Ｐを挟んで互いに対向するようにＸ線管１０及びＸ線検出器１１が設けられている。さらに、回転フレーム９の所定位置には、図３に模式的に示す如く、高電圧発生器２１、プリコリメータ２２、ポストコリメータ２３、データ収集装置ＤＡＳ２４、および架台駆動装置２５が備えられる。
【００２５】
この内、Ｘ線源として機能するＸ線管１０は例えば回転陽極Ｘ線管の構造を成し、高電圧発生器２１からフィラメントに電流を流すことによりフィラメントが加熱され、熱電子がターゲットに向かって放出される。この熱電子はターゲット面に衝突して実効焦点が形成され、ターゲット面の実効焦点の部位からＸ線ビーム（ファンビーム）が曝射される。
【００２６】
高電圧発生器２１には、低圧スリップリング２６を介して電源装置４から低電圧電源が供給されるとともに、光信号伝送システム２７を介して高電圧コントローラ３１からＸ線曝射の制御信号が与えられる。このため、高電圧発生器２１は、供給される低圧電源から高電圧を生成するとともに、この高電圧から制御信号に応じたパルス状の管電圧を生成し、これをＸ線管１０に供給する。
【００２７】
またＸ線検出器１１は、複数の検出チャンネルを有する検出素子列をスライス方向に１列配した１次元検出器から成る（図１参照）。Ｘ線管１０とＸ線検出器１１は回転フレーム９の回転によってガントリ１内で、診断用開口部における軸方向の回転中心軸の囲りに回転可能になっている。Ｘ線検出器１１の各検出素子は、入射する透過Ｘ線をこれに相当する光信号に変換するシンチレータと、その光信号をこれに相当する電流信号に変換するフォトダイオードとの固体検出器の構造を有する。この検出器１１が検出した微弱な電流信号は、ＤＡＳ２４に送られる。
【００２８】
ＤＡＳ２４は、検出チャンネル毎に、検出器１１から送られてくる透過Ｘ線の検出信号としての微弱電流信号を増幅してＡ／Ｄ変換し、これを収集データとしてデータ伝送部２８に送る。この処理を行うため、ＤＡＳ２４は、図４に示す如く、各チャンネル毎に２個の積分器を併設した構成になっている。具体的には、各チャンネル毎に、入力側電子スイッチ５１ａ、積分器５２ａ、および出力側電子スイッチ５３ａがこの順に接続された一方の直列回路と、入力側電子スイッチ５１ｂ、積分器５２ｂ、および出力側電子スイッチ５３ｂがこの順に接続されたもう一方の直列回路とを、検出器１１のフォトダイオードＰＨＴの出力側に電気的並列に接続した構造を有する。この出力側電子スイッチ５３ａ，５３ｂの出力端は共にサンプル／ホールド回路５４に接続され、この回路５４がさらにＡ／Ｄ変換器５５を介してデータ伝送部２８に至る。
【００２９】
また、ＤＡＳ２４には、ＣＰＵを有しかつソフトウエアプログラムで駆動する制御回路５６が設けられる。制御回路５６は、後述するメインコントローラの管理下に置かれ、このＤＡＳ内の各構成要素の動作を制御する。
【００３０】
電子スイッチ５１ａ，５１ｂ，５３ａ，および５３ｂは例えばＦＥＴ，トランジスタなどの電子スイッチング素子で構成され、制御回路５６から供給されるスイッチ切換信号ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂ，ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂを受けてオン、オフ動作する。
【００３１】
積分器５２ａ，５２ｂのそれぞれは、Ｉ／Ｖ変換器と、例えば演算増幅器とコンデンサを並列接続した積分回路とを有して形成され、リセット信号ＲＳａ（ＲＳｂ）が入力するまで入力電荷を積分するとともに、制御回路５６からリセット信号ＲＳａ（ＲＳｂ）が供給されたときに積分回路はリセット動作を行う。
【００３２】
サンプル／ホールド回路５４は制御回路５６からサンプル／ホールド（Ｓ／Ｈ）Ｓs/H 信号が供給されたときの積分値をサンプル・ホールドし、Ａ／Ｄ変換器５５を介して出力する。Ａ／Ｄ変換器５５には、制御回路５６からＡ／Ｄ変換の期間（すなわち、デジタルデータの読出しに要する時間幅）を制御するトリガ信号としての読出し制御信号ＳA/D が与えられる。この制御信号ＳA/D は、図６に示す如く、Ａ／Ｄ変換の期間をサンプル／ホールド後の適宜な期間に設定するように与えられる。
【００３３】
上記１チャンネル当たりのデータ収集および処理の回路は、詳細には図示していないが、例えば１０００チャンネル分、並列に装備される。
【００３４】
データ伝送部２８はガントリ１内の回転側と固定側の信号経路を接続するもので、ここでは一例として、非接触で信号伝送する光伝送システムが使用される。なお、このデータ伝送部２８としてスリップリングの構造を用いてもよい。このデータ伝送部２８を介して取り出された透過Ｘ線のデジタル量の検出信号は制御キャビネット３の後述する補正ユニットに送られる。
【００３５】
一方、プリコリメータ２２はＸ線管１０と被検体Ｐとの間に、またポストコリメータ２３は被検体ＰとＸ線検出器１１との間にそれぞれ設けられる。プリコリメータ２２は、例えばチャンネル方向Ｘに一定の幅で且つスライス方向Ｚには可変幅または固定幅のスリット状の開口を形成する。これにより、Ｘ線管１０から曝射されたＸ線ビームのスライス方向Ｚの幅を絞って、例えばＸ線検出器１１の検出素子列のトータルのスライス幅に対応した所望スライス幅のファンビームを形成する。ポストコリメータ２３も同様に、チャンネル方向Ｘには一定幅でスライス方向Ｚに可変幅または固定幅のスリット状の開口を有する。ポストコリメータ２３は、本実施形態では、プリコリメータ２２によって絞られたＸ線ビームを更に細かく絞る補助的な絞り機能を担っている。
【００３６】
さらに、架台駆動装置２５はガントリ１内の回転側要素全体を回転フレーム９を、その中心軸周りに回転させるモータおよびギア機構などを備える。この架台駆動装置２５には、架台コントローラ３３から駆動信号が与えられる。
【００３７】
高電圧コントローラ３１、寝台コントローラ３２、および架台コントローラ３３は、信号的にはガントリ１および寝台２と制御キャビネット３との間に介在し、後述するメインコントローラからの制御信号に応答して、それぞれが担当する負荷要素を駆動する。なお、架台コントローラ３３は架台駆動装置２５の制御のみならず、メインコントローラが行うＤＡＳ２４の制御をも兼任するように構成してもよい。
【００３８】
制御キャビネット３は、システム全体を統括するメインコントローラ３０のほか、メインコントローラ３０にバスＢを介して接続された補正ユニット３４、データ保存ユニット３５、再構成ユニット３６、表示プロセッサ３７、ディスプレイ３８、および入力器３９とを備える。
【００３９】
補正ユニット３４は、メインコントローラ３０からの処理指令に応じて、ＤＡＳ２４から送られてくるデジタル量の収集データに各種の補正処理を施す。この補正処理としては、オフセット補正、ＬＯＧ変換、リファレンス補正、キャリブレーション補正があり、この処理は後述する。
【００４０】
これを実施する補正ユニット３４は、図５に示すように、入力側に位置してデータ伝送部２８に接続された入力バッファ３４ａ、この入力バッファ３４ａに接続されたバス３４ｂ、ならびに、このバス３４ｂに接続されたＣＰＵ３４ｃ、ＲＯＭ３４ｄ、ＲＡＭ３４ｅ、およびシステムバスインターフェイス３４ｆを備える。システムバスインターフェイス３４ｆは更に制御キャビネット３の制御バスに接続されている。ＲＯＭ３４ｄには、ＣＰＵ３４ｃが実施する上記各種の補正処理のアルゴリズムのプログラムデータが予め格納されている。ＲＡＭ３４ｅはＣＰＵ３４ｃの処理に関わるデータを一時記憶できる。
【００４１】
この補正処理された収集データは、メインコントローラ３０の書き込み指令によって、データ保存ユニット３５に一旦格納・保存される。この保存データは、メインコントローラ３０の所望タイミングでの読み出し指令に応じてデータ保存ユニット３５から読み出され、再構成ユニット３６に転送される。再構成ユニット３６は、メインコントローラ３０の管理下において、再構成用の収集データが転送されてきた段階で、例えばコンボルーションバックプロジェクション法に基づきスライス毎の再構成処理を行い、断層像を生成する。
【００４２】
この断層像データは、メインコントローラ３０の制御の元、必要に応じてデータ保存ユニット３５に保存される一方、表示プロセッサ３７に送られる。表示プロセッサ３７は、断層像データにカラー化処理、アノテーションデータやスキャン情報の重畳処理などの必要な処理を行い、ディスプレイ３８に供給する。ディスプレイ３８により画像データがＤ／Ａ変換され、断層像として表示される。
【００４３】
入力器３９は、スキャン条件（スキャン部位及び位置，スライス厚，Ｘ線管電圧及び電流、被検体に対するスキャン方向などを含む）、画像表示条件などの指令をメインコントローラ３０に与えるために使用される。
【００４４】
この実施形態に係るＸ線ＣＴスキャナの作用および効果を、ＤＡＳ２４のそれを中心に説明する。
【００４５】
メインコントローラ３０は、所定のメインプログラムを実施する中で、例えばマルチスキャン法に基づく撮影に必要な指令を出力する。
【００４６】
これにより、このシングルスライスＣＴ構造のＸ線ＣＴスキャナにあっては、あるスライスでスキャンを行って複数のビュー分の投影データ（生データまたは原データとも呼ばれる）を得た後、そのスライス厚さ分だけ、例えば被検体を寝かせた天板を移動させて次のスキャンを行ない、隣接スライスの各ビューの投影データを得る。このスライスのスキャンと天板（またはＸ線管および検出器）の移動とが交互に繰り返され、診断部位の一連の複数枚の断層像（スライス像）の投影データが等間隔で得られる。
【００４７】
この一連のスキャンに際し、ＤＡＳ２４を中心に以下の処理が実施される。
【００４８】
いま、あるスライスの、あるビューをスキャンしているとする。Ｘ線検出器１１は、チャンネル毎に、検出した入射Ｘ線に対応した電流をＤＡＳ２４の各チャンネル回路に出力する。
【００４９】
ＤＡＳ２４では、その制御回路５６がチャンネル毎に、図６の時刻ｔ１に示す如く、入力側の電子スイッチ５１ａ，５１ｂに対するスイッチ切換信号ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂを
ＳＷ１ａ＝オン，ＳＷ１ｂ＝オフ
に切り換え、出力側の電子スイッチ５３ａ，５３ｂに対するスイッチ切換信号ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂを
ＳＷ２ａ＝オフを維持，ＳＷ２ｂ＝オン
に設定し、かつ、２個の積分器５２ａ，５２ｂに対するリセット信号ＲＳａ，ＲＳｂを
ＲＳａ＝オフ，ＲＳｂ＝オフを維持
に設定する。また、この時刻ｔ１の時点では、サンプル／ホールド信号Ｓ／Ｈはオフに設定される。
【００５０】
このため、チャンネル毎に、Ｘ線検出器１１から出力された検出電流がオン状態にある入力側の一方の電子スイッチ５１ａを通って一方の積分器５２ａに流れ、この積分器のコンデンサに電荷が貯められる。このとき、この積分器５１ａの出力側の電子スイッチ５３ａはオフ状態であるから、積分器の電荷蓄積には支障は無い。この電荷蓄積と並行して、もう一方の側の入力側電子スイッチ５１ｂ＝オフ、出力側電子スイッチ５３ｂ＝オンとなるので、もう一方の側の積分器５２ｂからそれまでに蓄積されていた電荷が出力電圧として読み出される。この電荷はサンプル／ホールド回路５４に出力される。
【００５１】
上述のスイッチおよびリセット状態のまま適宜な時間が経過して時刻ｔ２になった時点にて、制御回路５６から供給されるサンプル／ホールド信号Ｓ／Ｈが瞬時的に立ち上がる。これにより、サンプル／ホールド回路５４がオンになって積分器５２ｂの出力電圧値を保持する。この電圧値はＡ／Ｄ変換器５５によりＡ／Ｄ変換され、いまスキャン中のビューの内の１チャンネル分の投影データ（生データ、原データ）として出力される。各チャンネルの投影データは、このように並行して同時に出力され、１ビューの所定チャンネル分の投影データが収集される。
【００５２】
このデータ収集が終わった後の適宜な時刻ｔ３になると、蓄積電荷の読み出しを行った側のスイッチ切換信号ＳＷ２ｂおよびリセット信号ＲＳｂを
ＳＷ２ｂ＝オフ、  ＲＳｂ＝オン
に切り換える。これにより、蓄積電荷を読み出した側の積分器５２ｂがリセットされる。
【００５３】
これにより、いまスキャンしていたビューでのデータ収集が終わり、Ｘ線管１０およびＸ線検出器１１を所定角度だけ被検体回りに回転させ、次のビューのスキャンを準備する。
【００５４】
そして、図６の時刻ｔ４になった時点で、入力側の電子スイッチ５１ａ，５１ｂに対するスイッチ切換信号ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂを
ＳＷ１ａ＝オフ，ＳＷ１ｂ＝オン
に切り換え、出力側の電子スイッチ５３ａ，５３ｂに対するスイッチ切換信号ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂを
ＳＷ２ａ＝オン，ＳＷ２ｂ＝オフを維持
に設定し、かつ、２個の積分器５２ａ，５２ｂに対するリセット信号ＲＳａ，ＲＳｂを
ＲＳａ＝オフを維持，ＲＳｂ＝オフ
に設定する。また、この時刻ｔ４の時点では、サンプル／ホールド信号Ｓ／Ｈはオフに設定される。
【００５５】
これにより、今度はそれまでとは反対に、チャンネル毎に、Ｘ線検出器１１から出力された検出電流がオン状態にある入力側のもう一方の電子スイッチ５１ｂを通ってもう一方の積分器５２ｂに流れ、この積分器のコンデンサに電荷が前述と同様に貯められる。この電荷蓄積と並行して、前述と同様に、一方の側の積分器５２ａからそれまでに蓄積されていた電荷が出力電圧として読み出される。この電荷はサンプル／ホールド回路５４に出力される。
【００５６】
このスイッチおよびリセット状態のまま適宜な時間が経過して時刻ｔ５になった時点で、サンプル／ホールド信号Ｓ／Ｈが瞬時的に立ち上がる。これにより、サンプル／ホールド回路５４がオンになって積分器５２ａの出力電圧値が保持される。この電圧値はＡ／Ｄ変換器５５によりＡ／Ｄ変換され投影データとして出力される。各チャンネルで同時にこの出力がなされ、１ビューの所定チャンネル分の投影データが収集される。
【００５７】
このデータ収集が終わった後の適宜な時刻ｔ６になると、蓄積電荷の読み出しを行った側のスイッチ切換信号ＳＷ２ａおよびリセット信号ＲＳａを
ＳＷ２ａ＝オフ、  ＲＳａ＝オン
に切り換える。これにより、蓄積電荷を読み出した側の積分器５２ａがリセットされる。
【００５８】
このように、各チャンネルの積分器をビュー毎に交互に切り換えながら、スライス全体をスキャンし、画像再構成に必要なデータが収集される。つまり、積分器を交互に切り換えて行うことで、積分動作をデッドタイム無く連続的に実施することができ、放射線の利用効率を高めることができる。
【００５９】
このＤＡＳ２４で収集されたデジタル量の投影データは、ビュー毎に順次、データ伝送部２８を介して制御キャビネット３内の補正ユニット３４に送られる。この補正ユニット３４では、ＣＰＵ３４ｃの制御の元に、入力データが図７に例示するフォーマットでＲＡＭ３４ｅに一時記憶される。これにより、例えば、ある１ビュー毎（角度毎）に１０００チャンネル分のデータが収集され、１０００ビューで被検体周り１回転分の投影データが収集され、ＲＡＭ３４ｅに例示のフォーマットで配置される。ここでは、最初のビュー１の１０００チャンネル分の投影データは一方の積分器５２ａの群に拠るデータであり、その次のビュー２のそれは他方の積分器５２ｂの群に拠るデータである。以下、積分器を切り換えて交互に実施される。
【００６０】
この１回転分のデータ配置が済むと、ＣＰＵ３４ｃはこのデータに対して、オフセット補正、ＬＯＧ変換、リファレンス補正、およびキャリブレーション補正の順で全補正をソフトウエア処理により実行する。
【００６１】
（ａ）オフセット補正
オフセット補正は、一般的には、積分器への入力電圧が微妙にオフセットしているために生じる誤差を補償（補正）する処理である。この処理は、被写体の撮影を実施する前に、放射線を発生させない状態、すなわち検出器への入力値が零の状態で収集したデータ（信号値）を、収集した被写体の投影データから減ずることで実施される。
【００６２】
（ａ−１）オフセットデータの収集時
このためオフセット補正を行う場合、チャンネル毎のオフセット補正値を事前に求め、記憶しておく必要がある。図８に、メインコントローラ３０の管理下において、ＣＰＵ３４ｃが行うオフセット補正値の演算処理のデータフローダイヤグラムを示す。
【００６３】
ＣＰＵ３４ｃは、Ｘ線管１０にＸ線を曝射させない状態で、Ｘ線検出器１１、ＤＡＳ２４を介して送られてきたデータを複数回（例えば１００回）を入力する。ＤＡＳ２４では前述のように各回毎または一定画数毎に積分器５２ａ，５２ｂを切り換えてＸ線非曝射状態でのデータ収集を行うので、ＣＰＵ３４ａは、この積分器切換に合わせてソフトウエア的にゲート処理を行う（ステップＳ１）。このゲート処理（すなわち、使用している積分器がいずれであるかの認識処理）は、ＣＰＵ３４ｃが、ＤＡＳ２４の制御回路５６にスイッチ切換指令内容に予め合わせた一定の切換順を記憶していてもよいし、また、その制御回路５６とＣＰＵ３４ｃとが情報を交換し合って、その切換順を決めるようにしてもよい。
【００６４】
このゲート処理により、例えば一方の積分器５２ａを経由したデータがチャンネル毎に複数回収集されるから、そのデータをチャンネル毎に積算しながらその積算値をチャンネル毎のバッファに記憶する（ステップＳ２）とともに、その収集回数をカウントする（ステップＳ３）。そして、所定回数のデータ収集が終わった時点で、複数回の収集に拠るデータ（信号積算値）をチャンネル毎にデータ収集回数で割り算して、一方の積分器５２ａに対するチャンネル毎のオフセット補正値を求め、バッファＢＡに記憶させる（ステップＳ４）。
【００６５】
全く同様の処理が、もう一方の積分器５２ｂに対しても実施される（ステップＳ１，Ｓ２′〜Ｓ４′）。この結果、もう一方の積分器５２ｂに対するチャンネル毎のオフセット補正値が求められ、別のバッファＢＢに記憶される。
【００６６】
このオフセット補正値は、複数回のデータ収集の平均値として求められているので、測定誤差、とくにノイズによる誤差を少なくすることができ、精度の高いオフセット補正値を求めることができる。
【００６７】
（ａ−２）被写体のデータ収集時
この被写体の実際のデータ収集はＸ線管１０を駆動させて前述したように実施される。この場合、ビュー毎に使用する積分器が５２ａ，５２ｂの間で交互に切り換えて使用される。このときの透過Ｘ線の投影データは、例えば前述した図７記載の例のフォーマットでＲＡＭ３４ｅに一時記憶される。つまり、ビュー１、３、５、…の投影データが一方の積分器５２ａ（＝Ａ）を介して収集され、これに対し、ビュー２、４、６、…の投影データがもう一方の積分器５２ｂ（＝Ｂ）を介して収集されたものであることが、ＤＡＳ２４の制御回路５６により認識される。
【００６８】
このため、ＣＰＵ３４ｃは、一方の積分器５２ａを使用して収集したビュー１、３、５、…の各チャンネルの投影データから、これに対応して求めた積分器５２ａ用の一方のバッファＢＡに記憶していたチャンネル毎の補正値を減算する（ステップＳ５）。これにより、一方の積分器５２ａの使用を認識したオフセット補正がチャンネル毎に好適に実施され、再びＲＡＭ３４ｅの所定記憶領域に格納される。同様に、ＣＰＵ３４ｃは、他方の積分器５２ｂを使用して収集したビュー２、４、６、…の各チャンネルの投影データから、これに対応して求めた積分器５２ｂ用の他方のバッファＢＢに記憶していたチャンネル毎の補正値を減算する（ステップＳ５′）。これにより、もう一方の積分器５２ｂの使用を認識したオフセット補正がチャンネル毎に好適に実施され、再びＲＡＭ３４ｅの所定記憶領域に格納される。
【００６９】
（ｂ）ＬＯＧ変換
次に、ＣＰＵ３４ｃは、ＲＡＭ３４ｅに格納されている１回転分の投影データ（例えば１０００チャンネル×１０００ビュー）のそれぞれを対数変換する。
【００７０】
（ｃ）リファレンス補正
続いて、ＣＰＵ３４ｃは、ＲＡＭ３４ｅに格納されている１回転分の投影データに対するリファレンス補正を行う。これは、通常、先頭チャンネルに付けられたリファレンス検出器（図示せず）から出力される、Ｘ線強度に応じた信号値を用いて、各投影データを規格化する演算（例えば減算）をソフトウエア的に行うことで実施される。
【００７１】
（ｄ）キャリブレーション補正
続いて、ＣＰＵ３４ｃは、ＲＡＭ３４ｅに格納されている１回転分の投影データに対するキャリブレーション補正を行う。
【００７２】
キャリブレーション補正は、一般的には、チャンネル毎のゲインを補償（補正）する処理である。この処理としては、通常、例えば基準となる被写体（例えば円筒形の水ファントム）を用いて収集した投影データをキャリブレーションデータとし、収集した被写体の投影データからキャリブレーションデータを減じる処理が実施される。
【００７３】
図９に、ＣＰＵ３４ｃにより実行されるキャリブレーション補正のデータフローダイヤグラムを示す。
【００７４】
キャリブレーションデータは、メインコントローラ３０の制御の元に、使用する積分器５２ａ，５２ｂを交換して基準被写体を使い、予め測定される。そして、積分器５２ａ（＝Ａ），５２ｂ（＝Ｂ）毎且つチャンネル毎のキャリブレーションデータが例えば補正ユニット３４のＲＡＭ３４ｅ内に形成された記憶領域に予め格納されている（ステップＳ１１，Ｓ１１′）。
【００７５】
そこで、被写体の投影データ収集時において、ＣＰＵ３４Ｃは、ＲＡＭ３４ｅの所定記憶領域に格納されている、上述した各種の補正処理済みの投影データそれぞれに対して、いずれの積分器５２ａ（＝Ａ）又は５２ｂ（＝Ｂ）で収集されたのかを、例えば図７に示す如く、収集データ中に含められた、使用した積分器を示す区別情報に拠り識別する（ステップＳ１２）。次いで、識別した積分器に対応するキャリブレーションデータを読み出し（ステップＳ１３またはＳ１３′）、そのデータを投影データから減算する（ステップＳ１４またはＳ１４′）。
【００７６】
このように、補正ユニット３４にて一連のデータ補正が施された１回転分の投影データは、次いで、データ保存ユニット３５に転送して一旦格納した後、再構成ユニット３６に転送される。この再構成ユニット３６によって、スキャンしたスライスの画像が再構成され、表示プロセッサ３５の所定の処理の元にディスプレイ３８に表示されるとともに、データ保存ユニット３５に保存される。
【００７７】
本実施形態のスキャンはマルチスキャン法に拠っているので、ある位置でのスキャンが終わると、例えば天板位置をスライス厚分移動させて次のスライスでのスキャンが実施される。これにより、複数枚のスライスの断層ＣＴ像が順次、再構成され、表示される。
【００７８】
なお、この実施形態に係る補正ユニット３４は、図７に示すフォーマットの１回転分の投影データを順次読み出し、これに所望の補正処理を実施して再び書き込むという方法に沿って説明したが、この補正処理の手順はこれに限定されない。例えば、読み出した投影データそれぞれに一連の例えば上述した４種類の補正，変換処理を施し、これをデータ保存ユニット３５に転送するという処理を各投影データについて繰り返し実施するようにしてもよい。
【００７９】
したがって、本実施形態のＸ線ＣＴスキャナによれば、チャンネル毎に、収集データがいずれの積分器を経由したデータであるかを区別、認識し、その経由した積分器の特性に合わせて、その後の各種の補正処理を行うようにしたため、補正精度が著しく向上し、より高精度な補正に拠ってリング状のアーチファクトを防止するなど、画質を格段に向上させることができる。また当然に、複数の積分器をチャンネル毎に挿入しているため、各チャンネル全体としては積分動作上のデッドタイムが無く、連続的にデータ収集を行うことができることから、Ｘ線の利用効率が向上し、スキャナの運用コスト、稼働率を下げることが可能になる一方、画像に入り込むノイズを少なくしてＳ／Ｎの良い断層像を提供できる。
【００８０】
なお、上記実施形態に対してさらに種々の変形が可能であり、それらの変形例によって実現される構成も本発明の要旨がカバーする範囲である。
【００８１】
変形例その１
かかる変形例の１つとして、スキャナの補正ユニットの構成がある。上記実施形態では、ＣＰＵを中心としたコンピュータによるソフトウエア演算で補正処理を行う補正ユニットの構成を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではない。これに代えて、例えば図８や図９のデータフローダイヤグラムをブロック図として読み替えて表されるデジタル回路などのハードウエア構成で実現してもよい。また、前述した実施形態の補正ユニット３４のＣＰＵが、その収集データが経由した積分器を区別、認識する手法は各種のものがあり、メインコントローラ、ＤＡＳの制御回路、あるいは架台コントローラなどからその区別情報を受けるようにしてもよい。また、スキャンのビュー（角度）毎に予め使用する積分器を決めておいて、その決定情報を予め補正ユニット３４のＣＰＵが記憶しているようにしてもよい。
【００８２】
変形例その２
また、補正ユニット３４で実施する補正／変換処理は、前述した４種類に限定されない。この補正ユニット３４で実行される、チャンネル毎の使用する積分器の違いに起因する補正は全て本発明の要旨の範囲である。
【００８３】
変形例その３
本発明に適用される検出器は、その種類に依存するものではない。例えば図１０に示すように、複数の検出素子列をスライス方向に併設した２次元検出器１１であってもよく、この２次元検出器１１を使用したマルチスライスＣＴを構成してもよい。また、この検出器はイメージインテンシファイヤおよび撮像素子を組み合わせて構成されていてもよい。
【００８４】
変形例その４
また、本発明に適用されるＤＡＳの回路は、その種類に依存しないことも明らかである。例えば、前述した種類以外には、シグマ・デルタ型Ａ／Ｄコンバータ（コンパレータとデジタルトラッキング回路により構成され、Ａ／Ｄ変換までをまとめて行う構成を有する。この場合、サンプル／ホールド以降の回路は不要になる）や、デルタ・シグマ型Ａ／Ｄコンバータ（積分器、コンパレータ、および１ビットＡ／Ｄコンバータにより構成され、Ａ／Ｄ変換までをまとめて行う構成を有する。この場合、サンプル／ホールド以降の回路は不要になる）を使用してもよい。
【００８５】
このように積分とＡ／Ｄ変換とを同時に行う場合、とくに、前述したようにリセットやセットアップなどのオーバーヘッド時間を小さくできることは重要なファクタであり、有利になる。
【００８６】
変形例その５
前述の実施形態では、本発明のデータ収集・処理装置を、放射線ＣＴスキャナの１つであるＸ線ＣＴスキャナに実施した場合を説明してきたが、本発明は必ずしもそのような用途に限定されるものでない。要は、複数のデータ検出チャンネルを有し、各チャンネルに複数の積分器を挿入し、この積分器を交互に切り換えてデータ収集を行い、この収集データの補正処理を施すという構成の装置、システムであれば全て適用され、例えば産業用のＸ線分析装置などにも好適に実施できる。
【００８７】
さらに、なお、画像再構成法の種類やスキャン方法なども適宜なものを使用できることは勿論である。
【００８８】
変形例その６
さらに、チャンネル毎の使用した積分器を区別する情報（積分器情報）に関しても、本発明では種々の変形が可能である。例えば、図１１に示すように、その区別は、収集データの伝送とは別のラインを介してデータ収集装置（ＤＡＳ）２４から補正ユニット３４に送るように構成してもよい。
【００８９】
また、どちらの積分器を先に使用するかの固定情報をデータ収集装置（ＤＡＳ）に持たせ、データ収集装置は必ずその固定情報に基づき処理するように構成するとともに、補正ユニットではそれに応じて必ず、例えば最初に伝送されてくるデータが積分器Ａによる積分データであると自動的に認識して補正処理し、その後は交互に順次、補正を行うようにしてもよい。これにより、補正ユニットの構成を簡素化できるというメリットが得られる。
【００９０】
なお、本発明は上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の基本原理の範囲内で適宜に組み合わせ、変更、変形することが可能である。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の装置およびシステムは、チャンネル毎の積分器の切換使用に伴って積分動作上のデッドタイム（すなわち、オーバヘッド時間）を解消することができるので、放射線ＣＴスキャナの場合には放射線の利用効率を向上させ、画像ノイズを抑制でき、さらに連続的なデータ収集ができるという各種の利点が得られることに加え、切換制御手段により切り換えられた積分器が各チャンネル内でどの積分器であるかの区別に応じて収集データに補正などの所望処理を施すようにしているので、切り換えられた積分器に固有の動作特性に対応した処理を施すことができ、収集データの精度のみならず、補正精度など、データ収集後のデータ処理精度が一段と向上し、放射線ＣＴスキャナではリング状のアーチファクトの発生を防止または抑制することができ、この画質改善によって、放射線ＣＴスキャナの場合には診断精度の向上、診断に伴う操作上の手間、労力の軽減、および患者スループットの向上などに著しく寄与可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデータ収集・処理装置を実施した放射線ＣＴスキャナとしてのＸ線ＣＴスキャナのガントリの概念を示す図。
【図２】Ｘ線ＣＴスキャナのガントリと寝台、およびＸ線ビームの位置関係を示す概要図。
【図３】Ｘ線ＣＴスキャナの概略構成を示すブロック図。
【図４】ＤＡＳの概要構成例を示すブロック図。
【図５】補正ユニットの構成の一例を示すブロック図。
【図６】ＤＡＳにおける積分器の切換動作を中心とするデータ収集動作を説明するタイミングチャート。
【図７】補正ユニットのＲＡＭに格納されるデータのフォーマットを示す模式図。
【図８】オフセット補正の流れを模式的に示すデータフローチャート。
【図９】キャリブレーション補正の流れを模式的に示すデータフローチャート。
【図１０】Ｘ線検出器の別の例を示す模式図。
【図１１】積分器情報の伝送に係る別の例を示す部分ブロック図。
【符号の説明】
１  ガントリ
２  寝台
３  制御キャビネット
１０  Ｘ線管（Ｘ線源）
１１  Ｘ線検出器
２４  データ収集装置（ＤＡＳ）
２５  架台駆動装置
２８  データ伝送部
３０  メインコントローラ
３２  寝台コントローラ
３３  架台コントローラ
３４  補正ユニット
３５  データ保存ユニット
３６  再構成ユニット
３７  表示プロセッサ
３８  ディスプレイ
３９  入力器
【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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