Ｘ線ＣＴ装置
【課題】Ｘ線ＣＴ装置において、再構成画像の画質劣化を抑制しつつ、Ｘ線利用効率を向上させる。
【解決手段】Ｘ線検出部を、チャネル方向に互いに隣接する第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂにおいて、これらのＸ線検出素子の外側の両端にはコリメータ板を設けず、これらのＸ線検出素子の境界にのみコリメータ板２７１ａを設けて成る構造部分を有するものとし、Ｘ線源のチャネル方向におけるＸ線焦点の移動、すなわちＸ線８１の照射角度θの変化が反映される、第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの出力のバランスに基づいて、Ｘ線焦点の移動によるＸ線投影データの変動を補正する。スキュー（検出器をＸ線源に対して意図的にわずかに傾ける）が不要になり、Ｘ線検出素子の検出面における照射野を広く確保できる。
【解決手段】Ｘ線検出部を、チャネル方向に互いに隣接する第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂにおいて、これらのＸ線検出素子の外側の両端にはコリメータ板を設けず、これらのＸ線検出素子の境界にのみコリメータ板２７１ａを設けて成る構造部分を有するものとし、Ｘ線源のチャネル方向におけるＸ線焦点の移動、すなわちＸ線８１の照射角度θの変化が反映される、第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの出力のバランスに基づいて、Ｘ線焦点の移動によるＸ線投影データの変動を補正する。スキュー（検出器をＸ線源に対して意図的にわずかに傾ける）が不要になり、Ｘ線検出素子の検出面における照射野を広く確保できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関し、詳しくは、再構成画像の画質劣化を抑制しつつ、Ｘ線利用効率を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置のデータ（data）収集系は、主に、Ｘ線源と、Ｘ線検出部とにより構成されている。Ｘ線検出部は、さらに、Ｘ線検出器とコリメータ（collimator）とにより構成されている。コリメータは、Ｘ線検出器を構成するＸ線検出素子を、その検出面側で区分するように設けられた複数のコリメータ板により構成されている（例えば特許文献１，図１６等参照）。
【０００３】
コリメータは、散乱線を除去して散乱線によるＸ線検出素子の出力の劣化を防ぎ、鮮明な再構成画像を得るために必要不可欠な部品である。しかし、コリメータ板によって仕切られたセグメント（segment）のすべてが、正しくＸ線源の方向を向いていなければ、むしろ再構成画像の劣化を引き起こす要因となる。そのため、コリメータ板は、非常に高い設置精度が要求される部品である。
【０００４】
コリメータ板が完全に理想的な状態でセグメントを形成するならば問題ないが、Ｘ線ＣＴ装置に使われるコリメータは、例えば約１０００枚のコリメータ板によって構成されるため、実際には、幾らかの微小なバラツキが発生する。
【０００５】
また、Ｘ線を放射するＸ線源も理想的には点源であるが、実際には、幾らかの幅を持ち、またその位置も環境によって微小に変化する。例えば、Ｘ線源がＸ線管である場合、ターゲットはその温度変化によって微小に変形し、Ｘ線焦点の位置や大きさが変化する。
【０００６】
コリメータ板が形成するセグメントのバラツキと、Ｘ線源のＸ線焦点の位置のバラツキ（焦点移動）により、Ｘ線検出器がＸ線を受け取る能力を有する領域に対する、実際にＸ線が当たる領域の割合において、Ｘ線検出素子のセグメントごとのバラツキを発生させる。このバラツキは、Ｘ線検出器に流入する直接的なノイズ（noise）として寄与し、再構成画像の画質を劣化させる。たとえコリメータが十分に管理された環境で作成されたとしても、要求される精度が圧倒的に高いために、Ｘ線ＣＴ装置においてそのバラツキは、再構成画像に要求される精度を満たせなくさせてしまうほど大きい。
【０００７】
Ｘ線検出器の列方向（ガントリの回転軸方向）におけるＸ線焦点の移動によるＸ線投影データの補正は、Ｘ線検出器の端部のＸ線検出素子による出力を用いて従来より行われてきた（例えば、特許文献２，３、要約等参照）。この方法を利用するには、Ｘ線検出器において、撮影中に被検体を通過しないＸ線の検出領域を列方向の広い範囲にわたって確保する必要がある。しかし、チャネル方向の場合、撮影中に被検体を通過しないＸ線検出領域をチャネル方向の広い範囲にわたって確保するのは困難である。そのため、チャネル方向に、列方向と同じ方法を適用することができなかった。
【０００８】
そこで、従来のＸ線ＣＴ装置では、意図的にＸ線検出器をＸ線源に対してわずかに傾けて、Ｘ線検出素子の検出面にＸ線が入射しない一定量の影を落とすようにし、その検出面に対するＸ線の照射野の割合を各Ｘ線検出素子間において均一化させている。これを、スキュー（skew）と呼ぶ。
【０００９】
この方法により、Ｘ線検出素子間での出力のバラツキを抑えることができ、その結果、環境や部品のバラツキなどの影響を受けることなく、鮮明な再構成画像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−００５０１５号公報
【特許文献２】特開２００２−３２０６０７号公報
【特許文献３】特許第３５２７３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記のスキューと呼ばれる方法では、被検体を通過してきたＸ線の一部の情報を常に捨てることになるため、Ｘ線利用効率の面で課題が残っている。
【００１２】
このような事情により、再構成画像の画質劣化を抑制しつつ、Ｘ線利用効率を向上させることが可能なＸ線ＣＴ装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の観点の発明は、Ｘ線源と、前記Ｘ線源と対向して配置されており、少なくともチャネル（channel）方向に配列された複数のＸ線検出素子と、前記Ｘ線検出素子をチャネル方向に区分するよう設けられた複数のコリメータ板とを有するＸ線検出部と、前記Ｘ線源およびＸ線検出部を用いて撮影対象のＸ線投影データを収集するデータ収集手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線検出部が、チャネル方向に互いに隣接する第１および第２のＸ線検出素子において、該第１および第２のＸ線検出素子の境界と、前記第１のＸ線検出素子のチャネル方向における該境界とは反対側の一端と、前記第２のＸ線検出素子のチャネル方向における該境界とは反対側の一端とのうち該境界にのみコリメータ板が設けられた構造部分を有しており、前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて、前記Ｘ線源のチャネル方向におけるＸ線焦点の移動によるＸ線投影データの変動を補正する補正手段を備えたＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１４】
第２の観点の発明は、前記Ｘ線検出部が、該Ｘ線検出部のチャネル方向の端部に前記構造部分を有しており、該Ｘ線検出部の前記構造部分とは異なる部分に、Ｘ線検出素子をチャネル方向に１つずつ区分するようコリメータ板が設けられている上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１５】
第３の観点の発明は、前記Ｘ線検出部が、該Ｘ線検出部のチャネル方向における互いに異なる複数の位置に前記構造部分をそれぞれ有しており、前記補正手段が、前記構造部分の各々における前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて、前記Ｘ線投影データを補正する上記第２の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１６】
第４の観点の発明は、Ｘ線源と、前記Ｘ線源と対向して配置されており、チャネル方向および列方向に配列された複数のＸ線検出素子と、前記Ｘ線検出素子を列方向に区分するよう設けられた複数のコリメータ板と有するＸ線検出部と、前記Ｘ線源およびＸ線検出部を用いて撮影対象のＸ線投影データを収集するデータ収集手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線検出部が、列方向に互いに隣接する第１および第２のＸ線検出素子において、該第１および第２のＸ線検出素子の境界と、前記第１のＸ線検出素子の列方向における該境界とは反対側の一端と、前記第２のＸ線検出素子の列方向における該境界とは反対側の一端とのうち該境界にのみコリメータ板が設けられた構造部分を有しており、前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて、前記Ｘ線源の列方向におけるＸ線焦点の移動によるＸ線投影データの変動を補正する補正手段を備えたＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１７】
第５の観点の発明は、前記Ｘ線検出部が、該Ｘ線検出部のチャネル方向の端部に前記構造部分を有しており、該Ｘ線検出部の前記構造部分とは異なる部分に、Ｘ線検出素子を列方向に１つずつ区分するようコリメータ板が設けられている上記第４の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１８】
第６の観点の発明は、前記Ｘ線検出部が、該Ｘ線検出部の列方向における互いに異なる複数の位置に前記構造部分をそれぞれ有しており、前記補正手段が、前記構造部分の各々における前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて、前記Ｘ線投影データを補正する上記第５の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１９】
第７の観点の発明は、前記Ｘ線検出部の前記構造部分とは異なる部分におけるＸ線検出素子ごとに、前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて特定される前記Ｘ線源のＸ線焦点の位置と、該Ｘ線検出素子の検出データに適用する補正係数との対応関係を表す情報を記憶する記憶手段をさらに備えており、前記補正手段が、Ｘ線検出素子の検出データを、該Ｘ線検出素子の前記対応関係において前記特定される前記Ｘ線源のＸ線焦点の位置に対応する補正係数を用いて補正する上記第１の観点から第６の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２０】
第８の観点の発明は、前記補正手段が、前記第１のＸ線検出素子の出力と前記第２のＸ線検出素子の出力とのバランス（balance）を表す特徴量に基づいて、前記Ｘ線投影データを補正する上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
上記観点の発明によれば、Ｘ線焦点の位置やその移動が反映される、上記の構造部分のＸ線検出素子の出力に基づいて、Ｘ線焦点の移動によるＸ線投影データの変動を補正するので、Ｘ線検出素子の検出面に照射野の影を意図的に落とすような構成をとることなく、Ｘ線源のＸ線焦点の位置やコリメータ板の設置精度のバラツキによる影響が抑えられた、精度の高い安定したＸ線投影データを得ることができ、再構成画像の画質劣化を抑えつつ、Ｘ線利用効率を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】Ｘ線検出器およびコリメータの構成例を示す図である。
【図３】Ｘ線焦点の位置を検出する原理を説明するための図である。
【図４】第１および第２のＸ線検出素子で受けるＸ線量を示すグラフ（graph）である。
【図５】第１および第２のＸ線検出素子で受けるＸ線量の比とＸ線照射角度との関係を示すグラフである。
【図６】本Ｘ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフロー（flow）図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２４】
図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。
【００２５】
Ｘ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール（console）１と、撮影テーブル（table）１０と、走査ガントリ（gantry）２０とを具備している。
【００２６】
操作コンソール１は、操作者からの入力を受け付ける入力装置２と、被検体の撮影を行うための各部の制御や画像を生成するためのデータ処理などを行う中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得したデータを収集するデータ収集バッファ（buffer）５と、画像を表示するモニタ（monitor）６と、プログラム（program）やデータなどを記憶する記憶装置７とを具備している。
【００２７】
撮影テーブル１０は、被検体４０を載せて走査ガントリ２０の開口部Ｂに入れ出しするクレードル（cradle）１２を具備している。クレードル１２は、撮影テーブル１０に内蔵するモータ（motor）で昇降および水平直線移動される。なお、ここでは、被検体４０の体軸方向すなわちクレードル１２の水平直線移動方向をｚ方向、鉛直方向をｙ方向、ｚ方向およびｙ方向に垂直な水平方向をｘ方向とする。
【００２８】
走査ガントリ２０は、回転部１５と、回転部１５を回転可能に支持する本体部２０ａとを有する。回転部１５には、Ｘ線管２１と、Ｘ線管２１を制御するＸ線コントローラ（controller）２２と、Ｘ線管２１から発生したＸ線８１をファンビーム（fan
beam）或いはコーンビーム（cone beam）に整形するアパーチャ２３と、被検体４０を透過したＸ線８１を検出するＸ線検出器２４と、散乱Ｘ線を除去するコリメータ２７と、Ｘ線検出器２４の出力をＸ線投影データに変換して収集するＤＡＳ（Data Acquisition System）（データ収集装置ともいう）２５と、Ｘ線コントローラ２２，コリメータ２３，ＤＡＳ２５の制御を行う回転部コントローラ２６とが搭載されている。本体部２０ａは、制御信号などを操作コンソール１や撮影テーブル１０と通信する制御コントローラ２９を具備する。回転部１５と本体部２０ａとは、スリップリング（slip ring）３０を介して電気的に接続されている。
【００２９】
Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４は、被検体４０が載置される撮影空間、すなわち走査ガントリ２０の空洞部Ｂを挟んで互いに対向して配置されている。回転部１５が回転すると、Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４は、その位置関係を維持したまま、被検体４０の周りを回転する。Ｘ線管２１から放射されアパーチャ２３で整形されたファンビーム或いはコーンビームのＸ線８１は、被検体４０を透過し、Ｘ線検出器２４の検出面に照射される。このファンビーム或いはコーンビームのＸ線８１のｘｙ平面における広がり方向をチャネル方向、ｚ方向における広がり方向もしくはｚ方向そのものを列方向という。
【００３０】
なお、Ｘ線検出器２４およびコリメータ２７は、発明におけるＸ線検出部の一例である。
【００３１】
ここで、Ｘ線検出器２４およびコリメータ２７の構成について詳しく説明する。
【００３２】
図２に、Ｘ線検出器２４およびコリメータ２７の構成例を示す。図２（ａ）は、Ｘ線管２１側から見たときの図（正面図）、図２（ｂ）は、ｚ方向に見たときの図（側面図）である。
【００３３】
図２に示すように、Ｘ線検出器２４は、Ｘ線検出素子２４１が、チャネル方向および列方向にマトリクス（matrix）状に配列された構成である。各Ｘ線検出素子２４１は、その検出面がＸ線管２１のＸ線焦点２１ｆを向くように緩やかな曲面に沿って載置されている。Ｘ線検出器２４は、Ｘ線検出素子２４１が、例えば１０００チャネル×１２８列で配列されている。また、Ｘ線検出素子２４１の検出面は、幅が約１．０２５ｍｍの略正方形状である。なお、図２では、便宜上、Ｘ線検出素子２４１の数を実際より少なくして描いてある。
【００３４】
コリメータ２７は、Ｘ線検出器２４の検出面側に設けられており、複数のコリメータ板２７１により構成されている。複数のコリメータ板２７１は、Ｘ線検出器２４のＸ線検出素子２４１をチャネル方向に区分するように設けられている。また、各コリメータ板２７１は、その板面がＸ線管２１からのＸ線の放射方向と平行になるように設けられている。
【００３５】
図２に示すように、Ｘ線検出器２４には、メイン（main）領域Ｍとレファレンス（reference）領域Ｒとがある。レファレンス領域Ｒは、Ｘ線検出器２４のチャネル方向における少なくとも一方の端部にあり、通常、被検体４０を透過しないＸ線が照射される領域である。メイン領域Ｍは、このレファレンス領域以外の領域である。メイン領域ＭのＸ線検出素子２４１による検出データは、画像再構成に用いられる。レファレンス領域ＲのＸ線検出素子２４１による検出データは、メイン領域Ｍの検出データの補正に用いられる。
【００３６】
図２に示すように、メイン領域Ｍでは、コリメータ板２７１は、Ｘ線検出素子２４１をチャネル方向に１個ずつ、本例では１ライン（line）ずつ区分するように、Ｘ線検出素子２４１間の境界に設けられている。一方、レファレンス領域Ｒでは、コリメータ板２７１は、Ｘ線検出素子２４１をチャネル方向に２個ずつ、本例では２ラインずつ区分するように、Ｘ線検出素子２４１間の境界に設けられている。すなわち、チャネル方向におけるＸ線検出素子間の境界のうち、外側から１番目と３番目の境界にはコリメータ板２７１が設けられているが、外側から２番目と４番目以降の境界にはコリメータ板２７１が設けられていない。
【００３７】
つまり、チャネル方向に互いに隣接する第１のＸ線検出素子２４１ａおよび第２のＸ線検出素子２４１ｂにおいて、第１および第２のＸ線検出素子の境界Ｂａｂと、第１のＸ線検出素子２４１ａのチャネル方向における境界Ｂａｂとは反対側の一端Ｂａと、第２のＸ線検出素子２４１ａのチャネル方向における境界Ｂａｂとは反対側の一端Ｂｂの３つの位置のうち、境界Ｂａｂにのみ第１のコリメータ板２７１ａが設けられて成る特殊構造部分３５が形成されている。
【００３８】
この特殊構造部分３５では、第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂのチャネル方向外側の両端位置にはコリメータ板２７１が存在しないため、これらのＸ線検出素子の検出面に作られる照射野の影は、その境界に設けられた第１のコリメータ板２７１ａによるものだけになる。つまり、Ｘ線焦点２１ｆのチャネル方向における位置またはＸ線照射角度θを、第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出面におけるそれぞれの照射野の大きさに反映させることができる。その結果、Ｘ線焦点２１ｆのチャネル方向における位置またはＸ線照射角度θを、第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの出力から高い分解能で検出することができる。
【００３９】
ここで、Ｘ線焦点移動の検出およびＸ線投影データの補正の方法について詳しく説明する。
【００４０】
図３は、Ｘ線焦点の位置を検出する原理を説明するための図である。
【００４１】
いま、特殊構造部分３５における第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出面に、角度を変えながらＸ線を照射することを考える。
【００４２】
まず、図３（ａ）に示すように、Ｘ線照射角度θを−αとしてＸ線を照射した場合、第１のＸ線検出素子２４１ａの検出面では、すべての領域でＸ線を受けることができるが、第２のＸ線検出素子２４１ｂの検出面では、第１のコリメータ板２７１ａの影ができるため、照射野Ｗａが小さくなる。Ｘ線照射角度θをゼロ（zero）に近づく方向に徐々に変えてゆくと、第２のＸ線検出素子２４１ｂの検出面では、照射野Ｗｂが徐々に大きくなる。Ｘ線照射角度θが、その照射方向と第１のコリメータ板２７１ａの板面とが平行になるような角度に達したとき、すなわちＸ線照射角度θ＝０のときに、第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出面の照射野Ｗａ，Ｗｂは共に最大となる。そして、Ｘ線照射角度θが、図３（ｂ）に示すように＋βとなるよう、さらに変化させてゆくと、第１のＸ線検出素子２４１ａの検出面の照射野Ｗａが徐々に減ってゆく。
【００４３】
つまり、第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂのそれぞれの検出面で受けるＸ線量Ｑａ，ＱｂをＸ線照射角度θごとにプロット（plot）すると、図４に示すようなグラフが得られる。このグラフから分かるように、Ｘ線焦点２１ｆの位置変動すなわちＸ線照射角度θの変動は、第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出面で受けるＸ線量Ｑａ，Ｑｂに反映される。したがって、第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出面で受けるＸ線量Ｑａ，Ｑｂのバランス、例えば第１のＸ線検出素子２４１ａで受けるＸ線量Ｑａに対する第２のＸ線検出素子２４１ｂで受けるＸ線量Ｑｂの比ｒは、図５に示すように、単調増加関数となり、このＸ線量比ｒとＸ線照射角度θとが、一対一で対応することとなる。
【００４４】
この図５で示す関係を、Ｘ線検出器２４全体の関数テーブルＴ１として予め取得しておき、同時にＸ線検出器２４の個々のＸ線検出素子２４１について、Ｘ線照射角度θに対する出力応答を固有のテーブルＴ２ｉとして求めておく。このようにすれば、撮影時にＸ線焦点２１ｆの位置が変動したとしても、その位置すなわちＸ線照射角度θを第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの出力と関数テーブルＴ１とを用いて求めることができる。そして、その求めたＸ線照射角度θをテーブルＴ２ｉに適用することによって、すべてのＸ線検出素子２４１の補正係数を個別にかつリアルタイム（real time）に提供することができる。
【００４５】
この計算は、Ｘ線焦点２１ｆの位置変動に対する各Ｘ線検出素子２４１の敏感性には影響されないため、Ｘ線焦点２１ｆの位置変動の影響を最も受けやすい、Ｘ線管２１に対して正対した位置にＸ線検出器２４を設置したとしても、安定した出力が得られる。
【００４６】
本例では、上記の原理に基づき、予め、メイン領域Ｍにおける各チャネル位置ｉのＸ線検出素子２４１ｉごとに、Ｘ線照射角度θが変化したときの検出データの変化を調べる。その結果から、Ｘ線照射角度θの変動による検出データの影響をキャンセルするための補正係数ｋｉを、Ｘ線照射角度θの関数ｋｉ（θ）として求め、これを記憶させておく。また、上記の関数テーブルＴ１も記憶させておく。
【００４７】
そして、収集された各ビュー（view）ｖのＸ線投影データＰｖごとに、特殊構造部分３５における第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの出力からＸ線量比ｒｖを求め、これを関数テーブルＴ１に適用して、ビューｖに対応するＸ線焦点２１ｆの位置すなわちＸ線照射角度θｖを求める。処理対象となるビューｖのＸ線投影データＰｖを構成する各Ｘ線検出素子２４１ｉによる検出データｐｖｉを、補正係数ｋｉ（θｖ）を用いて補正する。
【００４８】
これより、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れについて説明する。
【００４９】
図６は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフロー図である。
【００５０】
ステップ（step）Ｓ１では、被検体のスキャン（scan）を行って、複数ビューｖのＸ線投影データＰｖを収集する。
【００５１】
ステップＳ２では、処理対象とするＸ線投影データのビューｖａを選択する。
【００５２】
ステップＳ３では、選択されたビューｖａのＸ線投影データＰｖａにおける第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出信号値比からＸ線量比ｒｖａを求める。
【００５３】
ステップＳ４では、Ｘ線量比ｒｖａを関数テーブルＴ１に適用して、ビューｖａに対応するＸ線照射角度θ（ｖａ）を求める。
【００５４】
ステップＳ５では、処理対象とする検出データのチャネル位置ｉｃを選択する。
【００５５】
ステップＳ６では、選択されたビューｖａおよびチャネル位置ｉｃの検出データｐ（ｖａ，ｉｃ）を、補正係数ｋ（ｉｃ，θ（ｖａ））を用いて補正する。
【００５６】
ステップＳ７では、次に選択するチャネル位置があるかを判定する。ある場合にはステップＳ４に戻り、新たなチャネル位置を選択する。ない場合には、次のステップＳ７に進む。
【００５７】
ステップＳ８では、次に選択するビューがあるかを判定する。ある場合には、ステップＳ２に戻り、新たなビューを選択する。ない場合には、次のステップＳ８に進む。
【００５８】
ステップＳ９では、補正された複数ビューのＸ線投影データに基づいて画像再構成を行う。
【００５９】
ステップＳ１０では、再構成画像を表示する。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、Ｘ線焦点２１ｆの位置やその移動が反映される、特殊構造部分３５のＸ線検出素子の出力に基づいて、Ｘ線焦点２１ｆの移動によるＸ線投影データの変動を補正するので、Ｘ線検出素子２４１の検出面に照射野の影を意図的に落とすような構成をとることなく、Ｘ線源のＸ線焦点の位置やコリメータ板の設置精度のバラツキによる影響が抑えられた精度の高い安定したＸ線投影データを得ることができ、再構成画像の画質劣化を抑えつつ、Ｘ線利用効率を向上させることが可能になる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、従来と比較してハード（hard）的に追加するものがないので、部品コストの増加もなく、製造難易度の増大もない。
【００６２】
また、本実施形態によれば、上記のような補正アルゴリズム（algorithm）の追加により、コリメータ板の設置精度のバラツキによる影響が抑えられるので、コリメータ板の設置精度に係る仕様の緩和が可能となり、いわゆるスクラップコスト（scrap cost）の削減も期待できる。
【００６３】
なお、発明は、本実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００６４】
例えば、本実施形態では、特殊構造部分３５は、チャネル方向における一つの位置だけに形成されているが、チャネル方向における互いに異なる複数の位置に形成されるようにしてもよい。この場合、それぞれの特殊構造部分において、隣接するＸ線検出素子の検出信号値の比を求め、それらの平均値を取る。そして、この比の平均値からＸ線量比ｒを求め、Ｘ線量比ｒとＸ線照射角度θとの対応関係を表す関数テーブルＴ１を参照して、チャネル方向におけるＸ線焦点２１ｆからのＸ線照射角度θを求める。このようにすると、Ｘ線検出素子の検出データに含まれるノイズ成分を低減したり、コリメータ板の設置精度のバラツキによる影響を低減したりすることができる。なお、複数の特殊構造部分３５は、Ｘ線検出器２４のチャネル方向における一方の端部に形成されるようにしてもよいし、両方の端部に分けて形成されるようにしてもよい。
【００６５】
また例えば、本実施形態では、特殊構造部分における第１および第２のＸ線検出素子のＸ線量比ｒとＸ線照射角度θとの対応関係を表す関数テーブルＴ１を求めておき、実測した検出信号値比からＸ線量比ｒを求め、関数テーブルＴ１を参照して、Ｘ線照射角度θを求めているが、もちろん別の方法で求めてもよい。例えば、第１および第２のＸ線検出素子の検出信号値のバランスを表す何らかの特徴量からＸ線照射角度θを直接的または間接的に求める方法を用いてもよい。
【００６６】
また例えば、本実施形態では、コリメータ板２７１をチャネル方向に配列し、特殊構造部分３５におけるチャネル方向に隣接するＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出信号値を基にＸ線管２１のチャネル方向におけるＸ線焦点の移動を検出し、この焦点移動によるＸ線投影データの変動を補正しているが、これと同様の構成を、列方向に対して適用することもできる。あるいは、チャネル方向および列方向に対して同時に適用することもできる。
【００６７】
また例えば、本実施形態では、特殊構造部分３５における第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出データを、被検体の本スキャンにより得られたＸ線投影データから得、これを用いてＸ線焦点の移動を検出しているが、本スキャンとは異なるスキャン、例えば本スキャン前のエア・キャリブレーションのためのスキャンを行う際に、特殊構造部分３５における第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出データを取得しておき、これを用いてＸ線焦点の移動を検出してもよい。Ｘ線焦点は、概して時間的に緩やかに移動する場合が多いので、補正に用いる第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出データを取得するタイミングと、画像再構成に用いるＸ線投影データを取得するタイミングとが多少ずれていても、Ｘ線投影データの補正は十分可能である。また、エア・キャリブレーションのためのスキャンの場合、撮影空間に被検体が載置されていないので、散乱線による検出データへの影響を防ぐことができるという利点もある。
【００６８】
また例えば、本実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置であるが、発明は、Ｘ線ＣＴ装置とＰＥＴまたはＳＰＥＣＴとを組み合わせたＰＥＴ−ＣＴ装置やＳＰＥＣＴ−ＣＴ装置などにも適用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 操作コンソール
２ 入力装置
３ 中央処理装置
５ データ収集バッファ
６ モニタ
７ 記憶装置
１０ 撮影テーブル
１２ クレードル
１５ 回転部
２０ 走査ガントリ
２１ Ｘ線管
２２ Ｘ線コントローラ
２３ アパーチャ
２４ Ｘ線検出器
２４１ Ｘ線検出素子
２４１ａ 第１のＸ線検出素子
２４１ｂ 第２のＸ線検出素子
２５ ＤＡＳ
２６ 回転部コントローラ
２７ コリメータ
２７１ コリメータ板
２７１ａ 第１のコリメータ板
２９ 制御コントローラ
３０ スリップリング
３５ 特殊構造部分
４０ 被検体
８１ Ｘ線
１００ Ｘ線ＣＴ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関し、詳しくは、再構成画像の画質劣化を抑制しつつ、Ｘ線利用効率を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置のデータ（data）収集系は、主に、Ｘ線源と、Ｘ線検出部とにより構成されている。Ｘ線検出部は、さらに、Ｘ線検出器とコリメータ（collimator）とにより構成されている。コリメータは、Ｘ線検出器を構成するＸ線検出素子を、その検出面側で区分するように設けられた複数のコリメータ板により構成されている（例えば特許文献１，図１６等参照）。
【０００３】
コリメータは、散乱線を除去して散乱線によるＸ線検出素子の出力の劣化を防ぎ、鮮明な再構成画像を得るために必要不可欠な部品である。しかし、コリメータ板によって仕切られたセグメント（segment）のすべてが、正しくＸ線源の方向を向いていなければ、むしろ再構成画像の劣化を引き起こす要因となる。そのため、コリメータ板は、非常に高い設置精度が要求される部品である。
【０００４】
コリメータ板が完全に理想的な状態でセグメントを形成するならば問題ないが、Ｘ線ＣＴ装置に使われるコリメータは、例えば約１０００枚のコリメータ板によって構成されるため、実際には、幾らかの微小なバラツキが発生する。
【０００５】
また、Ｘ線を放射するＸ線源も理想的には点源であるが、実際には、幾らかの幅を持ち、またその位置も環境によって微小に変化する。例えば、Ｘ線源がＸ線管である場合、ターゲットはその温度変化によって微小に変形し、Ｘ線焦点の位置や大きさが変化する。
【０００６】
コリメータ板が形成するセグメントのバラツキと、Ｘ線源のＸ線焦点の位置のバラツキ（焦点移動）により、Ｘ線検出器がＸ線を受け取る能力を有する領域に対する、実際にＸ線が当たる領域の割合において、Ｘ線検出素子のセグメントごとのバラツキを発生させる。このバラツキは、Ｘ線検出器に流入する直接的なノイズ（noise）として寄与し、再構成画像の画質を劣化させる。たとえコリメータが十分に管理された環境で作成されたとしても、要求される精度が圧倒的に高いために、Ｘ線ＣＴ装置においてそのバラツキは、再構成画像に要求される精度を満たせなくさせてしまうほど大きい。
【０００７】
Ｘ線検出器の列方向（ガントリの回転軸方向）におけるＸ線焦点の移動によるＸ線投影データの補正は、Ｘ線検出器の端部のＸ線検出素子による出力を用いて従来より行われてきた（例えば、特許文献２，３、要約等参照）。この方法を利用するには、Ｘ線検出器において、撮影中に被検体を通過しないＸ線の検出領域を列方向の広い範囲にわたって確保する必要がある。しかし、チャネル方向の場合、撮影中に被検体を通過しないＸ線検出領域をチャネル方向の広い範囲にわたって確保するのは困難である。そのため、チャネル方向に、列方向と同じ方法を適用することができなかった。
【０００８】
そこで、従来のＸ線ＣＴ装置では、意図的にＸ線検出器をＸ線源に対してわずかに傾けて、Ｘ線検出素子の検出面にＸ線が入射しない一定量の影を落とすようにし、その検出面に対するＸ線の照射野の割合を各Ｘ線検出素子間において均一化させている。これを、スキュー（skew）と呼ぶ。
【０００９】
この方法により、Ｘ線検出素子間での出力のバラツキを抑えることができ、その結果、環境や部品のバラツキなどの影響を受けることなく、鮮明な再構成画像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−００５０１５号公報
【特許文献２】特開２００２−３２０６０７号公報
【特許文献３】特許第３５２７３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記のスキューと呼ばれる方法では、被検体を通過してきたＸ線の一部の情報を常に捨てることになるため、Ｘ線利用効率の面で課題が残っている。
【００１２】
このような事情により、再構成画像の画質劣化を抑制しつつ、Ｘ線利用効率を向上させることが可能なＸ線ＣＴ装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の観点の発明は、Ｘ線源と、前記Ｘ線源と対向して配置されており、少なくともチャネル（channel）方向に配列された複数のＸ線検出素子と、前記Ｘ線検出素子をチャネル方向に区分するよう設けられた複数のコリメータ板とを有するＸ線検出部と、前記Ｘ線源およびＸ線検出部を用いて撮影対象のＸ線投影データを収集するデータ収集手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線検出部が、チャネル方向に互いに隣接する第１および第２のＸ線検出素子において、該第１および第２のＸ線検出素子の境界と、前記第１のＸ線検出素子のチャネル方向における該境界とは反対側の一端と、前記第２のＸ線検出素子のチャネル方向における該境界とは反対側の一端とのうち該境界にのみコリメータ板が設けられた構造部分を有しており、前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて、前記Ｘ線源のチャネル方向におけるＸ線焦点の移動によるＸ線投影データの変動を補正する補正手段を備えたＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１４】
第２の観点の発明は、前記Ｘ線検出部が、該Ｘ線検出部のチャネル方向の端部に前記構造部分を有しており、該Ｘ線検出部の前記構造部分とは異なる部分に、Ｘ線検出素子をチャネル方向に１つずつ区分するようコリメータ板が設けられている上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１５】
第３の観点の発明は、前記Ｘ線検出部が、該Ｘ線検出部のチャネル方向における互いに異なる複数の位置に前記構造部分をそれぞれ有しており、前記補正手段が、前記構造部分の各々における前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて、前記Ｘ線投影データを補正する上記第２の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１６】
第４の観点の発明は、Ｘ線源と、前記Ｘ線源と対向して配置されており、チャネル方向および列方向に配列された複数のＸ線検出素子と、前記Ｘ線検出素子を列方向に区分するよう設けられた複数のコリメータ板と有するＸ線検出部と、前記Ｘ線源およびＸ線検出部を用いて撮影対象のＸ線投影データを収集するデータ収集手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線検出部が、列方向に互いに隣接する第１および第２のＸ線検出素子において、該第１および第２のＸ線検出素子の境界と、前記第１のＸ線検出素子の列方向における該境界とは反対側の一端と、前記第２のＸ線検出素子の列方向における該境界とは反対側の一端とのうち該境界にのみコリメータ板が設けられた構造部分を有しており、前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて、前記Ｘ線源の列方向におけるＸ線焦点の移動によるＸ線投影データの変動を補正する補正手段を備えたＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１７】
第５の観点の発明は、前記Ｘ線検出部が、該Ｘ線検出部のチャネル方向の端部に前記構造部分を有しており、該Ｘ線検出部の前記構造部分とは異なる部分に、Ｘ線検出素子を列方向に１つずつ区分するようコリメータ板が設けられている上記第４の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１８】
第６の観点の発明は、前記Ｘ線検出部が、該Ｘ線検出部の列方向における互いに異なる複数の位置に前記構造部分をそれぞれ有しており、前記補正手段が、前記構造部分の各々における前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて、前記Ｘ線投影データを補正する上記第５の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１９】
第７の観点の発明は、前記Ｘ線検出部の前記構造部分とは異なる部分におけるＸ線検出素子ごとに、前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて特定される前記Ｘ線源のＸ線焦点の位置と、該Ｘ線検出素子の検出データに適用する補正係数との対応関係を表す情報を記憶する記憶手段をさらに備えており、前記補正手段が、Ｘ線検出素子の検出データを、該Ｘ線検出素子の前記対応関係において前記特定される前記Ｘ線源のＸ線焦点の位置に対応する補正係数を用いて補正する上記第１の観点から第６の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２０】
第８の観点の発明は、前記補正手段が、前記第１のＸ線検出素子の出力と前記第２のＸ線検出素子の出力とのバランス（balance）を表す特徴量に基づいて、前記Ｘ線投影データを補正する上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
上記観点の発明によれば、Ｘ線焦点の位置やその移動が反映される、上記の構造部分のＸ線検出素子の出力に基づいて、Ｘ線焦点の移動によるＸ線投影データの変動を補正するので、Ｘ線検出素子の検出面に照射野の影を意図的に落とすような構成をとることなく、Ｘ線源のＸ線焦点の位置やコリメータ板の設置精度のバラツキによる影響が抑えられた、精度の高い安定したＸ線投影データを得ることができ、再構成画像の画質劣化を抑えつつ、Ｘ線利用効率を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】Ｘ線検出器およびコリメータの構成例を示す図である。
【図３】Ｘ線焦点の位置を検出する原理を説明するための図である。
【図４】第１および第２のＸ線検出素子で受けるＸ線量を示すグラフ（graph）である。
【図５】第１および第２のＸ線検出素子で受けるＸ線量の比とＸ線照射角度との関係を示すグラフである。
【図６】本Ｘ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフロー（flow）図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２４】
図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。
【００２５】
Ｘ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール（console）１と、撮影テーブル（table）１０と、走査ガントリ（gantry）２０とを具備している。
【００２６】
操作コンソール１は、操作者からの入力を受け付ける入力装置２と、被検体の撮影を行うための各部の制御や画像を生成するためのデータ処理などを行う中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得したデータを収集するデータ収集バッファ（buffer）５と、画像を表示するモニタ（monitor）６と、プログラム（program）やデータなどを記憶する記憶装置７とを具備している。
【００２７】
撮影テーブル１０は、被検体４０を載せて走査ガントリ２０の開口部Ｂに入れ出しするクレードル（cradle）１２を具備している。クレードル１２は、撮影テーブル１０に内蔵するモータ（motor）で昇降および水平直線移動される。なお、ここでは、被検体４０の体軸方向すなわちクレードル１２の水平直線移動方向をｚ方向、鉛直方向をｙ方向、ｚ方向およびｙ方向に垂直な水平方向をｘ方向とする。
【００２８】
走査ガントリ２０は、回転部１５と、回転部１５を回転可能に支持する本体部２０ａとを有する。回転部１５には、Ｘ線管２１と、Ｘ線管２１を制御するＸ線コントローラ（controller）２２と、Ｘ線管２１から発生したＸ線８１をファンビーム（fan
beam）或いはコーンビーム（cone beam）に整形するアパーチャ２３と、被検体４０を透過したＸ線８１を検出するＸ線検出器２４と、散乱Ｘ線を除去するコリメータ２７と、Ｘ線検出器２４の出力をＸ線投影データに変換して収集するＤＡＳ（Data Acquisition System）（データ収集装置ともいう）２５と、Ｘ線コントローラ２２，コリメータ２３，ＤＡＳ２５の制御を行う回転部コントローラ２６とが搭載されている。本体部２０ａは、制御信号などを操作コンソール１や撮影テーブル１０と通信する制御コントローラ２９を具備する。回転部１５と本体部２０ａとは、スリップリング（slip ring）３０を介して電気的に接続されている。
【００２９】
Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４は、被検体４０が載置される撮影空間、すなわち走査ガントリ２０の空洞部Ｂを挟んで互いに対向して配置されている。回転部１５が回転すると、Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４は、その位置関係を維持したまま、被検体４０の周りを回転する。Ｘ線管２１から放射されアパーチャ２３で整形されたファンビーム或いはコーンビームのＸ線８１は、被検体４０を透過し、Ｘ線検出器２４の検出面に照射される。このファンビーム或いはコーンビームのＸ線８１のｘｙ平面における広がり方向をチャネル方向、ｚ方向における広がり方向もしくはｚ方向そのものを列方向という。
【００３０】
なお、Ｘ線検出器２４およびコリメータ２７は、発明におけるＸ線検出部の一例である。
【００３１】
ここで、Ｘ線検出器２４およびコリメータ２７の構成について詳しく説明する。
【００３２】
図２に、Ｘ線検出器２４およびコリメータ２７の構成例を示す。図２（ａ）は、Ｘ線管２１側から見たときの図（正面図）、図２（ｂ）は、ｚ方向に見たときの図（側面図）である。
【００３３】
図２に示すように、Ｘ線検出器２４は、Ｘ線検出素子２４１が、チャネル方向および列方向にマトリクス（matrix）状に配列された構成である。各Ｘ線検出素子２４１は、その検出面がＸ線管２１のＸ線焦点２１ｆを向くように緩やかな曲面に沿って載置されている。Ｘ線検出器２４は、Ｘ線検出素子２４１が、例えば１０００チャネル×１２８列で配列されている。また、Ｘ線検出素子２４１の検出面は、幅が約１．０２５ｍｍの略正方形状である。なお、図２では、便宜上、Ｘ線検出素子２４１の数を実際より少なくして描いてある。
【００３４】
コリメータ２７は、Ｘ線検出器２４の検出面側に設けられており、複数のコリメータ板２７１により構成されている。複数のコリメータ板２７１は、Ｘ線検出器２４のＸ線検出素子２４１をチャネル方向に区分するように設けられている。また、各コリメータ板２７１は、その板面がＸ線管２１からのＸ線の放射方向と平行になるように設けられている。
【００３５】
図２に示すように、Ｘ線検出器２４には、メイン（main）領域Ｍとレファレンス（reference）領域Ｒとがある。レファレンス領域Ｒは、Ｘ線検出器２４のチャネル方向における少なくとも一方の端部にあり、通常、被検体４０を透過しないＸ線が照射される領域である。メイン領域Ｍは、このレファレンス領域以外の領域である。メイン領域ＭのＸ線検出素子２４１による検出データは、画像再構成に用いられる。レファレンス領域ＲのＸ線検出素子２４１による検出データは、メイン領域Ｍの検出データの補正に用いられる。
【００３６】
図２に示すように、メイン領域Ｍでは、コリメータ板２７１は、Ｘ線検出素子２４１をチャネル方向に１個ずつ、本例では１ライン（line）ずつ区分するように、Ｘ線検出素子２４１間の境界に設けられている。一方、レファレンス領域Ｒでは、コリメータ板２７１は、Ｘ線検出素子２４１をチャネル方向に２個ずつ、本例では２ラインずつ区分するように、Ｘ線検出素子２４１間の境界に設けられている。すなわち、チャネル方向におけるＸ線検出素子間の境界のうち、外側から１番目と３番目の境界にはコリメータ板２７１が設けられているが、外側から２番目と４番目以降の境界にはコリメータ板２７１が設けられていない。
【００３７】
つまり、チャネル方向に互いに隣接する第１のＸ線検出素子２４１ａおよび第２のＸ線検出素子２４１ｂにおいて、第１および第２のＸ線検出素子の境界Ｂａｂと、第１のＸ線検出素子２４１ａのチャネル方向における境界Ｂａｂとは反対側の一端Ｂａと、第２のＸ線検出素子２４１ａのチャネル方向における境界Ｂａｂとは反対側の一端Ｂｂの３つの位置のうち、境界Ｂａｂにのみ第１のコリメータ板２７１ａが設けられて成る特殊構造部分３５が形成されている。
【００３８】
この特殊構造部分３５では、第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂのチャネル方向外側の両端位置にはコリメータ板２７１が存在しないため、これらのＸ線検出素子の検出面に作られる照射野の影は、その境界に設けられた第１のコリメータ板２７１ａによるものだけになる。つまり、Ｘ線焦点２１ｆのチャネル方向における位置またはＸ線照射角度θを、第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出面におけるそれぞれの照射野の大きさに反映させることができる。その結果、Ｘ線焦点２１ｆのチャネル方向における位置またはＸ線照射角度θを、第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの出力から高い分解能で検出することができる。
【００３９】
ここで、Ｘ線焦点移動の検出およびＸ線投影データの補正の方法について詳しく説明する。
【００４０】
図３は、Ｘ線焦点の位置を検出する原理を説明するための図である。
【００４１】
いま、特殊構造部分３５における第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出面に、角度を変えながらＸ線を照射することを考える。
【００４２】
まず、図３（ａ）に示すように、Ｘ線照射角度θを−αとしてＸ線を照射した場合、第１のＸ線検出素子２４１ａの検出面では、すべての領域でＸ線を受けることができるが、第２のＸ線検出素子２４１ｂの検出面では、第１のコリメータ板２７１ａの影ができるため、照射野Ｗａが小さくなる。Ｘ線照射角度θをゼロ（zero）に近づく方向に徐々に変えてゆくと、第２のＸ線検出素子２４１ｂの検出面では、照射野Ｗｂが徐々に大きくなる。Ｘ線照射角度θが、その照射方向と第１のコリメータ板２７１ａの板面とが平行になるような角度に達したとき、すなわちＸ線照射角度θ＝０のときに、第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出面の照射野Ｗａ，Ｗｂは共に最大となる。そして、Ｘ線照射角度θが、図３（ｂ）に示すように＋βとなるよう、さらに変化させてゆくと、第１のＸ線検出素子２４１ａの検出面の照射野Ｗａが徐々に減ってゆく。
【００４３】
つまり、第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂのそれぞれの検出面で受けるＸ線量Ｑａ，ＱｂをＸ線照射角度θごとにプロット（plot）すると、図４に示すようなグラフが得られる。このグラフから分かるように、Ｘ線焦点２１ｆの位置変動すなわちＸ線照射角度θの変動は、第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出面で受けるＸ線量Ｑａ，Ｑｂに反映される。したがって、第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出面で受けるＸ線量Ｑａ，Ｑｂのバランス、例えば第１のＸ線検出素子２４１ａで受けるＸ線量Ｑａに対する第２のＸ線検出素子２４１ｂで受けるＸ線量Ｑｂの比ｒは、図５に示すように、単調増加関数となり、このＸ線量比ｒとＸ線照射角度θとが、一対一で対応することとなる。
【００４４】
この図５で示す関係を、Ｘ線検出器２４全体の関数テーブルＴ１として予め取得しておき、同時にＸ線検出器２４の個々のＸ線検出素子２４１について、Ｘ線照射角度θに対する出力応答を固有のテーブルＴ２ｉとして求めておく。このようにすれば、撮影時にＸ線焦点２１ｆの位置が変動したとしても、その位置すなわちＸ線照射角度θを第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの出力と関数テーブルＴ１とを用いて求めることができる。そして、その求めたＸ線照射角度θをテーブルＴ２ｉに適用することによって、すべてのＸ線検出素子２４１の補正係数を個別にかつリアルタイム（real time）に提供することができる。
【００４５】
この計算は、Ｘ線焦点２１ｆの位置変動に対する各Ｘ線検出素子２４１の敏感性には影響されないため、Ｘ線焦点２１ｆの位置変動の影響を最も受けやすい、Ｘ線管２１に対して正対した位置にＸ線検出器２４を設置したとしても、安定した出力が得られる。
【００４６】
本例では、上記の原理に基づき、予め、メイン領域Ｍにおける各チャネル位置ｉのＸ線検出素子２４１ｉごとに、Ｘ線照射角度θが変化したときの検出データの変化を調べる。その結果から、Ｘ線照射角度θの変動による検出データの影響をキャンセルするための補正係数ｋｉを、Ｘ線照射角度θの関数ｋｉ（θ）として求め、これを記憶させておく。また、上記の関数テーブルＴ１も記憶させておく。
【００４７】
そして、収集された各ビュー（view）ｖのＸ線投影データＰｖごとに、特殊構造部分３５における第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの出力からＸ線量比ｒｖを求め、これを関数テーブルＴ１に適用して、ビューｖに対応するＸ線焦点２１ｆの位置すなわちＸ線照射角度θｖを求める。処理対象となるビューｖのＸ線投影データＰｖを構成する各Ｘ線検出素子２４１ｉによる検出データｐｖｉを、補正係数ｋｉ（θｖ）を用いて補正する。
【００４８】
これより、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れについて説明する。
【００４９】
図６は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフロー図である。
【００５０】
ステップ（step）Ｓ１では、被検体のスキャン（scan）を行って、複数ビューｖのＸ線投影データＰｖを収集する。
【００５１】
ステップＳ２では、処理対象とするＸ線投影データのビューｖａを選択する。
【００５２】
ステップＳ３では、選択されたビューｖａのＸ線投影データＰｖａにおける第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出信号値比からＸ線量比ｒｖａを求める。
【００５３】
ステップＳ４では、Ｘ線量比ｒｖａを関数テーブルＴ１に適用して、ビューｖａに対応するＸ線照射角度θ（ｖａ）を求める。
【００５４】
ステップＳ５では、処理対象とする検出データのチャネル位置ｉｃを選択する。
【００５５】
ステップＳ６では、選択されたビューｖａおよびチャネル位置ｉｃの検出データｐ（ｖａ，ｉｃ）を、補正係数ｋ（ｉｃ，θ（ｖａ））を用いて補正する。
【００５６】
ステップＳ７では、次に選択するチャネル位置があるかを判定する。ある場合にはステップＳ４に戻り、新たなチャネル位置を選択する。ない場合には、次のステップＳ７に進む。
【００５７】
ステップＳ８では、次に選択するビューがあるかを判定する。ある場合には、ステップＳ２に戻り、新たなビューを選択する。ない場合には、次のステップＳ８に進む。
【００５８】
ステップＳ９では、補正された複数ビューのＸ線投影データに基づいて画像再構成を行う。
【００５９】
ステップＳ１０では、再構成画像を表示する。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、Ｘ線焦点２１ｆの位置やその移動が反映される、特殊構造部分３５のＸ線検出素子の出力に基づいて、Ｘ線焦点２１ｆの移動によるＸ線投影データの変動を補正するので、Ｘ線検出素子２４１の検出面に照射野の影を意図的に落とすような構成をとることなく、Ｘ線源のＸ線焦点の位置やコリメータ板の設置精度のバラツキによる影響が抑えられた精度の高い安定したＸ線投影データを得ることができ、再構成画像の画質劣化を抑えつつ、Ｘ線利用効率を向上させることが可能になる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、従来と比較してハード（hard）的に追加するものがないので、部品コストの増加もなく、製造難易度の増大もない。
【００６２】
また、本実施形態によれば、上記のような補正アルゴリズム（algorithm）の追加により、コリメータ板の設置精度のバラツキによる影響が抑えられるので、コリメータ板の設置精度に係る仕様の緩和が可能となり、いわゆるスクラップコスト（scrap cost）の削減も期待できる。
【００６３】
なお、発明は、本実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００６４】
例えば、本実施形態では、特殊構造部分３５は、チャネル方向における一つの位置だけに形成されているが、チャネル方向における互いに異なる複数の位置に形成されるようにしてもよい。この場合、それぞれの特殊構造部分において、隣接するＸ線検出素子の検出信号値の比を求め、それらの平均値を取る。そして、この比の平均値からＸ線量比ｒを求め、Ｘ線量比ｒとＸ線照射角度θとの対応関係を表す関数テーブルＴ１を参照して、チャネル方向におけるＸ線焦点２１ｆからのＸ線照射角度θを求める。このようにすると、Ｘ線検出素子の検出データに含まれるノイズ成分を低減したり、コリメータ板の設置精度のバラツキによる影響を低減したりすることができる。なお、複数の特殊構造部分３５は、Ｘ線検出器２４のチャネル方向における一方の端部に形成されるようにしてもよいし、両方の端部に分けて形成されるようにしてもよい。
【００６５】
また例えば、本実施形態では、特殊構造部分における第１および第２のＸ線検出素子のＸ線量比ｒとＸ線照射角度θとの対応関係を表す関数テーブルＴ１を求めておき、実測した検出信号値比からＸ線量比ｒを求め、関数テーブルＴ１を参照して、Ｘ線照射角度θを求めているが、もちろん別の方法で求めてもよい。例えば、第１および第２のＸ線検出素子の検出信号値のバランスを表す何らかの特徴量からＸ線照射角度θを直接的または間接的に求める方法を用いてもよい。
【００６６】
また例えば、本実施形態では、コリメータ板２７１をチャネル方向に配列し、特殊構造部分３５におけるチャネル方向に隣接するＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出信号値を基にＸ線管２１のチャネル方向におけるＸ線焦点の移動を検出し、この焦点移動によるＸ線投影データの変動を補正しているが、これと同様の構成を、列方向に対して適用することもできる。あるいは、チャネル方向および列方向に対して同時に適用することもできる。
【００６７】
また例えば、本実施形態では、特殊構造部分３５における第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出データを、被検体の本スキャンにより得られたＸ線投影データから得、これを用いてＸ線焦点の移動を検出しているが、本スキャンとは異なるスキャン、例えば本スキャン前のエア・キャリブレーションのためのスキャンを行う際に、特殊構造部分３５における第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出データを取得しておき、これを用いてＸ線焦点の移動を検出してもよい。Ｘ線焦点は、概して時間的に緩やかに移動する場合が多いので、補正に用いる第１および第２のＸ線検出素子２４１ａ，２４１ｂの検出データを取得するタイミングと、画像再構成に用いるＸ線投影データを取得するタイミングとが多少ずれていても、Ｘ線投影データの補正は十分可能である。また、エア・キャリブレーションのためのスキャンの場合、撮影空間に被検体が載置されていないので、散乱線による検出データへの影響を防ぐことができるという利点もある。
【００６８】
また例えば、本実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置であるが、発明は、Ｘ線ＣＴ装置とＰＥＴまたはＳＰＥＣＴとを組み合わせたＰＥＴ−ＣＴ装置やＳＰＥＣＴ−ＣＴ装置などにも適用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 操作コンソール
２ 入力装置
３ 中央処理装置
５ データ収集バッファ
６ モニタ
７ 記憶装置
１０ 撮影テーブル
１２ クレードル
１５ 回転部
２０ 走査ガントリ
２１ Ｘ線管
２２ Ｘ線コントローラ
２３ アパーチャ
２４ Ｘ線検出器
２４１ Ｘ線検出素子
２４１ａ 第１のＸ線検出素子
２４１ｂ 第２のＸ線検出素子
２５ ＤＡＳ
２６ 回転部コントローラ
２７ コリメータ
２７１ コリメータ板
２７１ａ 第１のコリメータ板
２９ 制御コントローラ
３０ スリップリング
３５ 特殊構造部分
４０ 被検体
８１ Ｘ線
１００ Ｘ線ＣＴ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、前記Ｘ線源と対向して配置されており、少なくともチャネル方向に配列された複数のＸ線検出素子と、前記Ｘ線検出素子をチャネル方向に区分するよう設けられた複数のコリメータ板とを有するＸ線検出部と、前記Ｘ線源およびＸ線検出部を用いて撮影対象のＸ線投影データを収集するデータ収集手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、
前記Ｘ線検出部は、チャネル方向に互いに隣接する第１および第２のＸ線検出素子において、該第１および第２のＸ線検出素子の境界と、前記第１のＸ線検出素子のチャネル方向における該境界とは反対側の一端と、前記第２のＸ線検出素子のチャネル方向における該境界とは反対側の一端とのうち該境界にのみコリメータ板が設けられた構造部分を有しており、
前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて、前記Ｘ線源のチャネル方向におけるＸ線焦点の移動によるＸ線投影データの変動を補正する補正手段を備えたＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記Ｘ線検出部は、該Ｘ線検出部のチャネル方向の端部に前記構造部分を有しており、該Ｘ線検出部の前記構造部分とは異なる部分に、Ｘ線検出素子をチャネル方向に１つずつ区分するようコリメータ板が設けられている請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記Ｘ線検出部は、該Ｘ線検出部のチャネル方向における互いに異なる複数の位置に前記構造部分をそれぞれ有しており、
前記補正手段は、前記構造部分の各々における前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて、前記Ｘ線投影データを補正する請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
Ｘ線源と、前記Ｘ線源と対向して配置されており、チャネル方向および列方向に配列された複数のＸ線検出素子と、前記Ｘ線検出素子を列方向に区分するよう設けられた複数のコリメータ板と有するＸ線検出部と、前記Ｘ線源およびＸ線検出部を用いて撮影対象のＸ線投影データを収集するデータ収集手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、
前記Ｘ線検出部は、列方向に互いに隣接する第１および第２のＸ線検出素子において、該第１および第２のＸ線検出素子の境界と、前記第１のＸ線検出素子の列方向における該境界とは反対側の一端と、前記第２のＸ線検出素子の列方向における該境界とは反対側の一端とのうち該境界にのみコリメータ板が設けられた構造部分を有しており、
前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて、前記Ｘ線源の列方向におけるＸ線焦点の移動によるＸ線投影データの変動を補正する補正手段を備えたＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記Ｘ線検出部は、該Ｘ線検出部のチャネル方向の端部に前記構造部分を有しており、該Ｘ線検出部の前記構造部分とは異なる部分に、Ｘ線検出素子を列方向に１つずつ区分するようコリメータ板が設けられている請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記Ｘ線検出部は、該Ｘ線検出部の列方向における互いに異なる複数の位置に前記構造部分をそれぞれ有しており、
前記補正手段は、前記構造部分の各々における前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて、前記Ｘ線投影データを補正する請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記Ｘ線検出部の前記構造部分とは異なる部分におけるＸ線検出素子ごとに、前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて特定される前記Ｘ線源のＸ線焦点の位置と、該Ｘ線検出素子の検出データに適用する補正係数との対応関係を表す情報を記憶する記憶手段をさらに備えており、
前記補正手段は、Ｘ線検出素子の検出データを、該Ｘ線検出素子の前記対応関係において前記特定される前記Ｘ線源のＸ線焦点の位置に対応する補正係数を用いて補正する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記補正手段は、前記第１のＸ線検出素子の出力と前記第２のＸ線検出素子の出力とのバランスを表す特徴量に基づいて、前記Ｘ線投影データを補正する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１】
Ｘ線源と、前記Ｘ線源と対向して配置されており、少なくともチャネル方向に配列された複数のＸ線検出素子と、前記Ｘ線検出素子をチャネル方向に区分するよう設けられた複数のコリメータ板とを有するＸ線検出部と、前記Ｘ線源およびＸ線検出部を用いて撮影対象のＸ線投影データを収集するデータ収集手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、
前記Ｘ線検出部は、チャネル方向に互いに隣接する第１および第２のＸ線検出素子において、該第１および第２のＸ線検出素子の境界と、前記第１のＸ線検出素子のチャネル方向における該境界とは反対側の一端と、前記第２のＸ線検出素子のチャネル方向における該境界とは反対側の一端とのうち該境界にのみコリメータ板が設けられた構造部分を有しており、
前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて、前記Ｘ線源のチャネル方向におけるＸ線焦点の移動によるＸ線投影データの変動を補正する補正手段を備えたＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記Ｘ線検出部は、該Ｘ線検出部のチャネル方向の端部に前記構造部分を有しており、該Ｘ線検出部の前記構造部分とは異なる部分に、Ｘ線検出素子をチャネル方向に１つずつ区分するようコリメータ板が設けられている請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記Ｘ線検出部は、該Ｘ線検出部のチャネル方向における互いに異なる複数の位置に前記構造部分をそれぞれ有しており、
前記補正手段は、前記構造部分の各々における前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて、前記Ｘ線投影データを補正する請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
Ｘ線源と、前記Ｘ線源と対向して配置されており、チャネル方向および列方向に配列された複数のＸ線検出素子と、前記Ｘ線検出素子を列方向に区分するよう設けられた複数のコリメータ板と有するＸ線検出部と、前記Ｘ線源およびＸ線検出部を用いて撮影対象のＸ線投影データを収集するデータ収集手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、
前記Ｘ線検出部は、列方向に互いに隣接する第１および第２のＸ線検出素子において、該第１および第２のＸ線検出素子の境界と、前記第１のＸ線検出素子の列方向における該境界とは反対側の一端と、前記第２のＸ線検出素子の列方向における該境界とは反対側の一端とのうち該境界にのみコリメータ板が設けられた構造部分を有しており、
前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて、前記Ｘ線源の列方向におけるＸ線焦点の移動によるＸ線投影データの変動を補正する補正手段を備えたＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記Ｘ線検出部は、該Ｘ線検出部のチャネル方向の端部に前記構造部分を有しており、該Ｘ線検出部の前記構造部分とは異なる部分に、Ｘ線検出素子を列方向に１つずつ区分するようコリメータ板が設けられている請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記Ｘ線検出部は、該Ｘ線検出部の列方向における互いに異なる複数の位置に前記構造部分をそれぞれ有しており、
前記補正手段は、前記構造部分の各々における前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて、前記Ｘ線投影データを補正する請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記Ｘ線検出部の前記構造部分とは異なる部分におけるＸ線検出素子ごとに、前記第１および第２のＸ線検出素子の出力に基づいて特定される前記Ｘ線源のＸ線焦点の位置と、該Ｘ線検出素子の検出データに適用する補正係数との対応関係を表す情報を記憶する記憶手段をさらに備えており、
前記補正手段は、Ｘ線検出素子の検出データを、該Ｘ線検出素子の前記対応関係において前記特定される前記Ｘ線源のＸ線焦点の位置に対応する補正係数を用いて補正する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記補正手段は、前記第１のＸ線検出素子の出力と前記第２のＸ線検出素子の出力とのバランスを表す特徴量に基づいて、前記Ｘ線投影データを補正する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−９８７４（Ｐ２０１３−９８７４Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４５０５１（Ｐ２０１１−１４５０５１）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
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