特許 6139087 Ｘ線撮像装置、及びウェッジフィルタ制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6139087

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】Ｘ線撮像装置、及びウェッジフィルタ制御方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/03 20060101AFI20170522BHJP

   G21K 3/00 20060101ALI20170522BHJP

【ＦＩ】

   A61B6/03 320M

   A61B6/03 373

   G21K3/00 W

【請求項の数】11

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2012-220220(P2012-220220)

(22)【出願日】2012年10月2日

(65)【公開番号】特開2014-69039(P2014-69039A)

(43)【公開日】2014年4月21日

【審査請求日】2015年8月12日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】東芝メディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 泰男

【審査官】 伊藤 昭治

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２０６２５９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２４６２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０５５２６７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ６／００ − ６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線フォトンを検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを支持する支持機構と、
前記Ｘ線管から発生されたＸ線のエネルギースペクトルに含まれる複数のエネルギー帯域の各々についてＸ線フォトンのカウントに関するデータセットを収集するデータ収集部と、
前記Ｘ線管からのＸ線の線量を減衰するために前記Ｘ線管と前記被検体との間に配置され、Ｘ線遮蔽物質内におけるＸ線の透過経路長を個別に変更可能な構成を有する複数のフィルタモジュールを有するウェッジフィルタ部と、
Ｘ線管と被検体との間に形状が固定された固定ウェッジフィルタが設けられるＣＴ架台での撮像により収集されたデータに基づいて計算されたフレキシブルウェッジフィルタ形状データに従い、前記複数のフィルタモジュールを個別に動作させる制御部と、
を具備し、
前記制御部は、
前記収集されたデータに基づいて前記ウェッジフィルタ部で吸収させる線量分布を推定し、
前記推定した線量分布に基づき、前記Ｘ線管から発生され前記被検体を透過して前記Ｘ線検出器に到達するＸ線の線量を空間的に略均一に分布させ、かつ、前記線量をデータ収集可能な線量率の上限付近に設定させるように、前記フレキシブルウェッジフィルタ形状データを計算するＸ線撮像装置。

【請求項2】

前記複数のフィルタモジュールは、チャンネル方向に配列され、
前記制御部は、前記Ｘ線検出器により検出されるＸ線の線量を前記チャンネル方向に関して略均一に分布させるために前記複数のフィルタモジュールを個別に動作させる、
請求項１記載のＸ線撮像装置。

【請求項3】

前記複数のフィルタモジュールは、前記支持機構の回転軸に平行する方向に配列され、
前記制御部は、前記Ｘ線検出器により検出されるＸ線の線量を前記回転軸に並行する方向に関して略均一に分布させるために前記複数のフィルタモジュールを個別に動作させる、
請求項１記載のＸ線撮像装置。

【請求項4】

前記ウェッジフィルタ部は、前記Ｘ線管からの距離が異なる位置に配置された第１のフィルタ部と第２のフィルタ部とを有し、
前記第１のフィルタ部は、前記複数のフィルタモジュールとして、チャンネル方向に配列された複数の第１の単位フィルタを有し、
前記第２のフィルタ部は、前記複数のフィルタモジュールとして、前記支持機構の回転軸に平行する方向に配列された複数の第２の単位フィルタを有し、
前記制御部は、前記Ｘ線検出器により検出されるＸ線の線量を前記チャンネル方向と回転軸に平行する方向との両方に関して略均一に分布させるために前記複数の第１のフィルタモジュールと前記複数の第２のフィルタモジュールとを個別に動作させる、
請求項１記載のＸ線撮像装置。

【請求項5】

既定の形状を有する他のウェッジフィルタ及び被検体透過後の前記Ｘ線検出器への入射線量分布に基づいて前記複数のフィルタモジュールの空間的配置を算出する算出部、をさらに備え、
前記制御部は、前記複数のフィルタモジュールの空間的配置に従って前記複数のフィルタモジュールを個別に移動させる、
請求項１記載のＸ線撮像装置。

【請求項6】

既定の形状を有する他のウェッジフィルタ及び前記被検体透過後の前記Ｘ線検出器への入射線量分布と、前記被検体のみを透過後の前記Ｘ線検出器への入射線量分布とに基づいて前記複数のフィルタモジュールの空間的配置を算出する算出部、をさらに備え、
前記制御部は、前記複数のフィルタモジュールの空間的配置に従って前記複数のフィルタモジュールを個別に移動させる、
請求項１記載のＸ線撮像装置。

【請求項7】

前記制御部は、所定ビュー毎に前記複数のフィルタモジュールを個別に動作させる、請求項１記載のＸ線撮像装置。

【請求項8】

前記複数のフィルタモジュールの各々を個別に移動可能に支持する移動支持機構をさらに備える、請求項１記載のＸ線撮像装置。

【請求項9】

前記複数のフィルタモジュールの各々は、楔形状を有する２つの楔形フィルタを有し、
前記移動支持機構は、前記２つの楔形フィルタを楔の斜面が向い合うように支持し、
前記制御部は、前記２つの楔形フィルタを互いに接近又は離反するように前記移動支持機構を駆動し、前記２つの楔形フィルタを透過するＸ線の透過経路長が変化させる、
請求項８記載のＸ線撮像装置。

【請求項10】

前記移動支持機構は、前記２つの楔形フィルタを、前記Ｘ線管から照射されるＸ線の経路と前記複数のフィルタモジュールの配列方向との直交方向に関して互いに接近又は離反可能に支持する、請求項９記載のＸ線撮像装置。

【請求項11】

Ｘ線管からのＸ線の線量を減衰するために前記Ｘ線管と被検体との間に配置され、Ｘ線遮蔽物質内におけるＸ線の透過経路長を個別に変更可能な構成を有する複数のフィルタモジュールを有するウェッジフィルタ装置の制御方法であって、
Ｘ線管と被検体との間に形状が固定された固定ウェッジフィルタが設けられるＣＴ架台での撮像により収集されたデータに基づいて前記ウェッジフィルタ装置で吸収させる線量分布を推定し、
前記推定した線量分布に基づき、前記Ｘ線管から発生され前記被検体を透過するＸ線の線量を空間的に略均一に分布させ、かつ、前記線量をデータ収集可能な線量率の上限付近に設定させるように、前記複数のフィルタモジュールの各々の移動量を算出し、
前記算出された移動量に従って前記複数のフィルタモジュールを個別に動作する、
ことを具備するウェッジフィルタ制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、Ｘ線撮像装置、及びウェッジフィルタ制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

Ｘ線ＣＴ（computed tomography）では、ＣＴ値の定量性を向上することが求められている。ＣＴ値の定量性を向上するための撮像方式として、例えば、ＤＥＣＴ（dual energy CT）とＰＣＣＴ（photon counting CT）とが提案され開発されている。ＤＥＣＴは、２種類のＸ線エネルギーに関する投影データを用いて簡易的に物質を区分する撮像方式である。ＰＣＣＴは、ＤＥＣＴよりもさらに定量性を向上させることを改善する撮像方式である。よく知られているように、ＰＣＣＴにおいては、Ｘ線フォトンを１個ずつ計測する必要がある。Ｘ線フォトン計測に関するオーバーフロー（Ｘ線フォトンの数え落とし。パイルアップ）を防止するため、Ｘ線の線量率（単位時間及び単位面積あたりのＸ線の線量）の上限を低く設定せざるを得ない。一方、被検体を透過してＸ線検出器に到達するＸ線の線量は、１６ｂｉｔ以上のダイナミックレンジがある。このため、ＰＣＣＴに関する画像再構成に用いられるデータにはオーバーフローのリスクが高い高線量のデータと、ノイズが大きい極小線量のデータとが混在している。オーバーフローを回避するための条件下においてＰＣＣＴデータ収集を実行した場合、極小線量のデータが支配的となり、計測誤差によるノイズが増大してしまう。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

実施形態の目的は、オーバーフローのリスクの低減及びダイナミックレンジの縮小を可能とするＸ線撮像装置、及びウェッジフィルタ制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本実施形態に係るＸ線撮像装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線フォトンを検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを支持する支持機構と、前記Ｘ線管から発生されたＸ線のエネルギースペクトルに含まれる複数のエネルギー帯域の各々についてＸ線フォトンのカウントに関するデータセットを収集するデータ収集部と、前記Ｘ線管からのＸ線の線量を減衰するために前記Ｘ線管と前記被検体との間に配置され、Ｘ線遮蔽物質内におけるＸ線の透過経路長を個別に変更可能な構成を有する複数のフィルタモジュールを有するウェッジフィルタ部と、前記Ｘ線管から発生され前記被検体を透過して前記Ｘ線検出器に到達するＸ線の線量を空間的に略均一に分布させ、かつ、前記線量をデータ収集可能な線量率の上限付近に設定させるために前記複数のフィルタモジュールを個別に動作させる制御部と、を具備する。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の大局的な構成を示す図。

【図2】図１のＣＴ架台の構成を示す図。

【図3】図１のＰＣＣＴ架台の構成を示す図。

【図4】図３のフレキシブルウェッジフィルタの構成を示す図。

【図5】図１のコンソールの構成を示す図。

【図6】図２の固定ウェッジフィルタを搭載したＣＴ架台の簡易的な構成と入射線量分布とを示す図。

【図7】図３のフレキシブルウェッジフィルタを搭載したＰＣＣＴ架台の簡易的な構成と入射線量分布とを示す図。

【図8】図３のフレキシブルウェッジフィルタの概略的な斜視図。

【図9】図８のフレキシブルウェッジフィルタの列方向から見た平面図。

【図10】図８及び図９のフィルタモジュールの概略的な斜視図。

【図11】図１０の２つの楔フィルタのスライドによりＸ線透過経路長を変化する動作を説明するための図。

【図12】図５のシステム制御部の制御のもとに行われるＸ線コンピュータ断層撮影装置の動作の典型的な流れを示す図。

【図13】図１２のステップＳＡ２に関する、ＣＴ撮像用のキャリブレーションデータとＣＴ用投影データとを用いた被検体減衰分布の計算方法を説明するための図。

【図14】図１２のステップＳＡ６において行われる、フレキシブルウェッジフィルタによるチャンネル方向に関するＸ線透過経路長の分布の制御を説明するための図。

【図15】図１２のステップＳＡ５において実行されるＰＣＣＴ撮像における線量分布を示す図。

【図16】変形例１に係る他のフィルタモジュールの斜視図。

【図17】変形例１に係る２つの楔フィルタのスライドによる他のフィルタモジュール内のＸ線透過経路長を変化する動作を説明するための図。

【図18】変形例２に係るシステム制御部の制御のもとに行われるＸ線コンピュータ断層撮影装置１の動作の典型的な流れを示す図。

【図19】変形例２に係るフレキシブルウェッジフィルタの概略的な斜視図。

【図20】変形例２に係るフレキシブルウェッジフィルタの列方向から見た平面図。

【図21】変形例３に係るフレキシブルウェッジフィルタの概略的な斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0006】

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるＸ線撮像装置、ウェッジフィルタ装置、及びウェッジフィルタ制御方法を説明する。

【0007】

本実施形態に係るＸ線撮像装置としては、Ｘ線を利用した医用画像診断装置、すなわち、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置とＸ線診断装置とが適用可能である。以下の説明を具体的に行うため、本実施形態に係るＸ線撮像装置としてＸ線コンピュータ断層撮影装置を例に挙げて説明する。

【0008】

図１は、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１の大局的な構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１は、ＣＴ架台３、ＰＣＣＴ架台５、及びコンソール７を有している。ＣＴ架台３とＰＣＣＴ架台５とは、ネットワークを介してコンソール７に接続されている。ＣＴ架台３とＰＣＣＴ架台５とは、同一または異なる検査室に設置されている。コンソール７は、例えば、検査室に隣接する制御室に設置されている。ＣＴ架台３は、通常のＣＴ、すなわち、積分型のデータ収集（電流型のデータ収集）を行うための撮像機構である。ＰＣＣＴ架台５は、フォトンカウンティングＣＴ（以下、ＰＣＣＴと呼ぶ）を行うための撮像機構である。コンソール７は、ＣＴ架台３とＰＣＣＴ架台５とを個別に制御するコンピュータ装置である。このようにＸ線コンピュータ断層撮影装置１は、ＣＴ架台３による通常のＣＴ撮像とＰＣＣＴ架台５によるＰＣＣＴ撮像との両方を実行可能な複合システムを実現している。

【0009】

図２は、本実施形態に係るＣＴ架台３の構成を示す図である。図２に示すように、ＣＴ架台３は、通常の積分型のＣＴ架台と略同一の構成を有している。すなわち、ＣＴ架台３は、略円筒形状を有する回転フレーム１１を装備している。回転フレーム１１には、回転軸Ｚ１を挟んで対向するようにＸ線管１２とＸ線検出器１３とが取り付けられている。回転フレーム１１の内周の一部空間領域は、ＦＯＶ（field of view）に設定される。回転フレーム１１の開口部内には、天板１４が位置決めされる。天板１４には被検体Ｐが載置される。天板１４に載置された被検体Ｐの撮像部位がＦＯＶ内に含まれるように天板１４が移動される。回転フレーム１１は、回転駆動部１５からの駆動信号の供給を受けて回転軸Ｚ１回りに一定の角速度で回転する。回転駆動部１５は、ＣＴ用架台制御部１６からの制御に従って回転フレーム１１を回転軸Ｚ１回りに一定の角速度で回転させる。

【0010】

Ｘ線管１２は、高電圧発生部１７からの高電圧の印加とフィラメント電流の供給とを受けてＸ線を発生する。高電圧発生部１７は、ＣＴ用架台制御部１６からの制御に応じた高電圧をＸ線管１２に印加し、ＣＴ用架台制御部１６からの制御に応じたフィラメント電流をＸ線管１２に供給する。

【0011】

Ｘ線管１２と被検体Ｐとの間には固定ウェッジフィルタ１８が設けられている。固定ウェッジフィルタ１８は、形状が固定されたウェッジフィルタである。なお、固定ウェッジフィルタ１８と被検体Ｐとの間にスリット等の他のフィルタが設けられていても良い。

【0012】

Ｘ線検出器１３は、Ｘ線管１２から発生されたＸ線を検出する。Ｘ線検出器１３は、２次元状に配列された複数の検出素子を搭載する。各検出素子は、Ｘ線管１２からのＸ線を検出し、検出されたＸ線のエネルギーに応じた電気信号を生成する。生成された電気信号は、ＣＴ用データ収集部（ＤＡＳ：data acquisition system）１９に供給される。ＣＴ用データ収集部１９は、ＣＴ用架台制御部１６による制御に従って、Ｘ線検出器１３を介して電気信号を読み出し、読み出された電気信号を積分モードでビュー（view）毎に収集する。より詳細には、積分モードにおいてＣＴ用データ収集部１９は、複数のビューの各々について検出素子毎に電気信号を積分して積分信号を生成する。ＣＴ用データ収集部１９は、収集されたアナログの電気信号（積分信号）をデジタルデータに変換する。デジタルデータは、ＣＴ用生データと呼ばれている。ＣＴ用生データは、非接触型の伝送部２０を介してコンソール７に供給される。

【0013】

図３は、本実施形態に係るＰＣＣＴ架台５の構成を示す図である。図３に示すように、ＰＣＣＴ架台５は、略円筒形状を有する回転フレーム３１を装備している。回転フレーム３１には、回転軸Ｚ２を挟んで対向するようにＸ線管３２とＸ線検出器３３とが取り付けられている。回転フレーム３１の内周の一部空間領域は、ＦＯＶに設定される。回転フレーム３１の開口部内には、天板３４が位置決めされる。天板３４には被検体Ｐが載置される。天板３４に載置された被検体Ｐの撮像部位がＦＯＶ内に含まれるように天板３４が移動される。回転フレーム３１は、回転駆動部３５からの駆動信号の供給を受けて回転軸Ｚ２回りに一定の角速度で回転する。回転駆動部３５は、ＰＣＣＴ用架台制御部３６からの制御に従って回転フレーム３１を回転軸Ｚ２回りに一定の角速度で回転させる。

【0014】

Ｘ線管３２は、高電圧発生部３７からの高電圧の印加とフィラメント電流の供給とを受けてＸ線を発生する。高電圧発生部３７は、ＰＣＣＴ用架台制御部３６からの制御に応じた高電圧をＸ線管３２に印加し、ＰＣＣＴ用架台制御部３６からの制御に応じたフィラメント電流をＸ線管３２に供給する。

【0015】

Ｘ線管３２と被検体Ｐとの間には、Ｘ線管３２からのＸ線の線量を減衰するためにフレキシブルウェッジフィルタ３８が設けられている。フレキシブルウェッジフィルタ３８は、形状を変更可能なウェッジフィルタである。なお、フレキシブルウェッジフィルタ３８と被検体Ｐとの間にスリット等の他のフィルタが設けられていても良い。

【0016】

図４は、フレキシブルフィルタ３８の構成を示す図である。図４に示すように、フレキシブルフィルタ３８は、複数のフィルタモジュール３９、モジュール支持機構４０、及びモジュール駆動部４１を有している。複数のフィルタモジュール３９の各々は、Ｘ線遮蔽物質により構成され、Ｘ線遮蔽物質内におけるＸ線の透過経路長を個別に変更可能な構成を有している。モジュール支持機構４０は、複数のフィルタモジュール３９を個別に動作可能に支持する。モジュール駆動部４１は、モジュール支持機構４０に内蔵されるモータ等の動力発生源である。モジュール駆動部４１は、ＰＣＣＴ用架台制御部３６からの制御に従って各フィルタモジュール３９を動作させるための動力を発生して各フィルタモジュール３９を動作させる。ＰＣＣＴ用架台制御部３６は、Ｘ線管３２から発生され被検体Ｐを透過してＸ線検出器３３に検出されるＸ線の線量を空間的に略均一にするために、モジュール駆動部４１を制御して複数のフィルタモジュール３９を個別に動作する。より詳細には、ＰＣＣＴ用架台制御部３６は、後述のフィルタ形状計算部５４により計算されたフィルタ形状に従ってモジュール駆動部４１を制御して複数のフィルタモジュール３９を個別に動作する。フレキシブルウェッジフィルタ３８の詳細については後述する。

【0017】

図３に示すように、Ｘ線検出器３３は、Ｘ線管３２から発生されたＸ線を検出する。Ｘ線検出器３３は、２次元状に配列された複数の検出素子を搭載する。例えば、複数の検出素子は、回転フレーム３１の回転軸Ｚ２を中心とした円弧に沿って配列される。この円弧に沿う検出素子の配列方向はチャンネル方向と呼ばれる。チャンネル方向に沿って配列された複数の検出素子は、検出素子列と呼ばれる。複数の検出素子列は、回転軸Ｚ２に沿う列方向に沿って配列される。各検出素子は、Ｘ線管３２からのＸ線フォトンを検出し、検出されたＸ線フォトンのエネルギーに応じた電気パルス（電気信号）を生成する。検出素子は、例えば、半導体の両端に電極が取り付けられてなる半導体ダイオードにより構成される。半導体に入射したＸ線フォトンは、電子・正孔対に変換される。１つのＸ線フォトンの入射により生成される電子・正孔対の数は、入射Ｘ線フォトンのエネルギーに依存する。電子・正孔対は電極に引き寄せられる。電極は、各電子・正孔対に応じた電荷に応じた波高値を有する電気パルスを発生する。電子・正孔対に起因する電荷は、例えば、Ｘ線フォトンの標準的な入射時間間隔に応じた微小時間だけ蓄積される。蓄積時間の経過後、蓄積された電荷は、電気パルス（電気信号）としてＰＣＣＴ用データ収集部４２により各検出素子から読み出される。読み出された一個の電気信号は、入射Ｘ線フォトンのエネルギーに応じた波高値を有する。本実施形態に係る半導体材料としては、Ｘ線フォトンを効率良く正孔・電子対に変換可能な比較的原子番号が大きい物質が用いられると良い。ＰＣＣＴに好適な半導体材料としては、例えば、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等が知られている。

【0018】

ＰＣＣＴ用データ収集部４２は、ＰＣＣＴ用架台制御部３６による制御に従って、Ｘ線検出器３３を介して電気信号を読み出し、読み出された電気信号をＰＣＣＴモードでビュー（view）毎に収集する。すなわち、ＰＣＣＴ用データ収集部４２は、Ｘ線検出器３３から電気信号をビュー切替周期に従うタイミングで読み出す。ＰＣＣＴ用データ収集部４２は、Ｘ線管３２から発生されるＸ線フォトンのエネルギースペクトルに含まれる複数のエネルギー帯域（以下、エネルギー・ビン（energy bin）と呼ぶ）の各々について、Ｘ線検出器３３により検出されたＸ線フォトンのカウントを表現する生データを、Ｘ線検出器１５からの電気信号に基づいて生成する。以下、Ｘ線フォトンのカウントを表現する生データをカウントデータと呼ぶことにする。エネルギー・ビンは、ユーザによる操作部５６を介した指示に従って予め設定されている。カウントデータは、非接触型の伝送部４３を介してコンソール７に供給される。

【0019】

図５は、本実施形態に係るコンソール７の構成を示す図である。図５に示すように、コンソール７は、システム制御部５１を中枢として、前処理部５２、画像再構成部５３、フィルタ形状計算部５４、キャリブレーションデータ設定部５５、表示部５６、操作部５７、及び記憶部５８を有している。

【0020】

前処理部５２は、ＣＴ用生データに前処理を施して画像再構成処理の入力データである投影データを生成する。ＣＴ用生データに基づく投影データをＣＴ投影データと呼ぶことにする。また、前処理部５２は、複数のエネルギー・ビンに関するカウントデータに前処理を施し複数のエネルギー領域に関する投影データを生成する。以下、カウントデータに基づく投影データをＰＣＣＴ投影データと呼ぶことにする。ＣＴ投影データとＰＣＣＴ投影データとは、ビュー毎に記憶部５８に供給される。ＣＴ撮像に係る前処理としては、例えば、ログ変換（対数変換）とキャリブレーション補正とを含む。ＰＣＣＴ撮像に係る前処理としては、画像化対象のエネルギー・ビンに属するカウントデータのビュー毎の重み付け加算を含んでも良い。重み付け加算処理によりカウントデータから画像化対象のエネルギー・ビンに属するＸ線フォトンのエネルギー積分値が計算される。エネルギー積分値のデータは、ＣＴ用生データと略同一に扱われる。エネルギー積分値のデータに対してログ変換（対数変換）とキャリブレーション補正とが行われる。キャリブレーション補正においては、キャリブレーションデータ設定部５５により設定されたキャリブレーションデータが用いられる。ＰＣＣＴに関する前処理としては、画像化対象のエネルギー・ビンは、操作部５６を介して任意に設定可能である。

【0021】

画像再構成部５３は、ＣＴ投影データに画像再構成処理を施して、被検体に関するＣＴ画像のデータを発生する。また、画像再構成部５３は、画像化対象のエネルギー・ビンに属するＰＣＣＴ投影データに画像再構成処理を施して、ＰＣＣＴ投影データから被検体に関するＰＣＣＴ画像のデータを発生する。画像再構成アルゴリズムとしては、ＦＢＰ（filtered back projection）法等の解析学的画像再構成法や、ＭＬ−ＥＭ（maximum likelihood expectation maximization）法やＯＳ−ＥＭ（ordered subset expectation maximization）法等の逐次近似画像再構成等の既存のアルゴリズムが採用可能である。

【0022】

フィルタ形状計算部５４は、基準線量分布に基づいてフレキシブルウェッジフィルタ３８の形状を所定ビュー毎に計算する。基準線量分布は、例えば、固定ウェッジフィルタ１８及び被検体透過後のＸ線検出器１３への入射線量分布である。また、基準線量分布は、固定ウェッジフィルタ１８の非存在下における被検体透過後のＸ線検出器１３への入射線量分布でも良い。フレキシブルウェッジフィルタ３８の形状は、複数のフィルタモジュール４０の配置により規定される。フィルタ形状計算部５４は、被検体透過後のＸ線線量の空間分布が空間的に略均一となるようなフレキシブルウェッジフィルタ３８の形状、すなわち、複数のフィルタモジュール４０の配置を計算する。フィルタ形状計算部５４による処理の詳細については後述する。

【0023】

キャリブレーションデータ設定部５５は、キャリブレーション補正のためのキャリブレーションデータを設定する。キャリブレーション補正は、フレキシブルウェッジフィルタ３８によるＸ線の減弱をＰＣＣＴ投影データから除去するために行われる。ＣＴ投影データに対するキャリブレーションデータは、被検体Ｐの非存在下における固定ウェッジフィルタ１８透過後のＸ線検出器１３への入射線量分布に基づいて設定される。また、ＰＣＣＴ投影データに対するキャリブレーションデータは、被検体Ｐの非存在下におけるフレキシブルウェッジフィルタ３８透過後のＸ線検出器３３への入射線量分布に基づいて設定される。入射線量分布は、Ｘ線検出器１３またはＸ線検出器３３に対応するＸ線の線量の空間分布に規定される。キャリブレーションデータ設定部５５による処理の詳細については後述する。

【0024】

表示部５６は、ＣＴ画像やＰＣＣＴ画像等の種々の情報を表示機器に表示する。表示機器としては、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が適宜利用可能である。

【0025】

操作部５７は、入力機器を介してユーザからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力機器としては、キーボードやマウス、スイッチ等が利用可能である。

【0026】

記憶部５８は、投影データ、ＣＴ画像、ＰＣＣＴ画像、キャリブレーションデータ等の種々のデータを記憶する。また、記憶部５８は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１の制御プログラムを記憶している。この制御プログラムは、フレキシブルウェッジフィルタ３８を利用したＰＣＣＴ撮像を行うための制御機能をシステム制御部５１に実行させるためのものである。

【0027】

システム制御部５１は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１の中枢として機能する。具体的には、システム制御部５１は、記憶部５８に記憶されている制御プログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従ってＸ線コンピュータ断層撮影装置１内の各部を制御する。

【0028】

本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１は、ＰＣＣＴ撮像に係るダイナミックレンジを縮小するため、フレキシブルウェッジフィルタ３８に含まれる複数のフィルタモジュール３９を個別に動作して被検体存在下におけるＸ線検出器３３への入射線量分布を略均一にする。なお本実施形態において線量は、単位時間に亘る入射Ｘ線フォトンのエネルギーの積分値を意味する。単位時間は、例えば、単一のビュー期間やＣＴ撮像期間、ＰＣＣＴ撮像期間に規定される。

【0029】

以下、ＰＣＣＴ架台５に搭載されたフレキシブルウェッジフィルタ３８と当該フレキシブルウェッジフィルタ３８を活用したＰＣＣＴ撮像とについて順番に説明する。

【0030】

図６は、固定ウェッジフィルタ１８を搭載したＣＴ架台３の簡易的な構成と入射線量分布とを示す図である。図６に示すように、ＣＴ架台３においてはＸ線管１２と被検体Ｐとの間に固定ウェッジフィルタ１８が設けられている。Ｘ線管１２から照射されたＸ線は、固定ウェッジフィルタ１８、スリット、及び被検体Ｐを透過してＸ線検出器１３の検出素子に到達する。ここで、Ｘ線管１２（より詳細には、Ｘ線焦点）から入射検出素子への方向をＸ線経路方向と呼ぶことにする。固定ウェッジフィルタ１８は、チャンネル方向に関する中央部から端部に行くにつれ厚くなるように加工されたＸ線遮蔽物質である。固定ウェッジフィルタ１８及び被検体Ｐの存在下におけるＸ線検出器１３への入射線量分布は、高線量から低線量までの幅広い線量値範囲に亘る。

【0031】

図７は、フレキシブルウェッジフィルタ３８を搭載したＰＣＣＴ架台５の簡易的な構成と入射線量分布とを示す図である。図７に示すように、ＰＣＣＴ架台５においてはＸ線管３２と被検体Ｐとの間にフレキシブルウェッジフィルタ３８が設けられている。Ｘ線管３２から照射されたＸ線は、フレキシブルウェッジフィルタ３８、スリット、及び被検体Ｐを透過してＸ線検出器３３の検出素子に到達する。前述のように、フレキシブルウェッジフィルタ３８は、少なくともチャンネル方向に沿ってＸ線透過経路長を変更可能であり、被検体Ｐを透過してＸ線検出器３３に入射するＸ線の線量を空間的に略一定にする。入射線量の線量値範囲を狭めることにより、ダイナミックレンジを縮小することができる。フレキシブルフィルタ３８及び被検体Ｐの存在下におけるＸ線検出器３３への入射線量は、空間分解能の向上のため、データ収集可能な線量率の上限付近に設定されると良い。

【0032】

図８は、フレキシブルウェッジフィルタ３８の概略的な斜視図であり、図９、フレキシブルウェッジフィルタ３８の列方向から見た平面図である。図８及び図９に示すように、フレキシブルウェッジフィルタ３８は、線量の均一化対象の方向に沿って配列された複数のフィルタモジュールを有している。線量の均一化対象の方向は、図７、図８、及び図９の場合、チャンネル方向に規定される。複数のフィルタモジュール３９は、図８及び図９に示すように、円弧状に配列されても良いし、平行に配列されても良い。円弧状に配列する場合、各フィルタモジュール３９のチャンネル方向の厚さは、Ｘ線管３２側で薄く、被検体Ｐ側で厚くなるように設計される必要がある。なお、フィルタモジュール３９の配列方向、すなわち、線量の均一化対象の方向は、チャンネル方向のみに限定されず、列方向であっても良い。なお、以下の説明の簡単のため、特に言及しない限り、線量の均一化対象の方向はチャンネル方向であるとする。

【0033】

次に、フィルタモジュール３９の構成について説明する。図１０は、フィルタモジュール３９の概略的な斜視図である。図１０に示すように、フィルタモジュール３９は、２つの楔形状のフィルタ（以下、楔フィルタと呼ぶ）３９１を有する。２つの楔フィルタ３９１は、略同一形状及び体積を有する。２つの楔フィルタ３９１は、楔の斜面が向かい合うようにモジュール支持機構（図示せず）により支持されている。一方の楔フィルタ３９１の長辺面がＸ線入射面に設定され、他方の楔フィルタ３９１の長辺面がＸ線出力面に設定される。Ｘ線入射面とＸ線出力面とが平行するように２つの楔フィルタ３９１は、モジュール支持機構（図示せず）により支持される。このような楔フィルタ３９１の配置により、フィルタモジュール３９を透過するＸ線の透過経路長が列方向に依らず略同一となる。楔フィルタ３９１は、Ｘ線の線量を減衰するためのＸ線遮蔽物質により構成される。楔フィルタ３９１の材質としては、アルミニウムや金属、プラスチック等のＸ線の線量を減衰可能な如何なる物質も適用可能である。

【0034】

フィルタモジュール３９内のＸ線透過経路長を変更可能にするため、モジュール支持機構４０は、２つの楔フィルタ３９１を配列方向（チャンネル方向）とＸ線経路方向との直交方向、すなわち、列方向に沿って個別にスライド可能に支持している。換言すれば、モジュール支持機構４０は、２つの楔フィルタ３９１を列方向に沿って互いに接近又は離反可能に支持している。２つの楔フィルタ３９１は、モジュール駆動部４１により列方向に関して互いに反対方向にスライドされる。

【0035】

図１１は、２つの楔フィルタ３９１のスライドによりＸ線透過経路長を変化する動作を説明するための図である。図１１の（ａ）はＸ線透過経路長が最大時、図１１の（ｂ）はＸ線透過経路長が中間時、図１１の（ｃ）はＸ線透過経路長が最小時のときの２つの楔フィルタ３９１の配置例を示している。図１１の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）の各々には２つの楔フィルタ３９１の斜視図と平面図とが図示されている。Ｘ線は、列方向に関するＸ線透過経路の中心軸ＡＣを中心として所定幅を有している。Ｘ線透過経路が２つの楔フィルタ３９１に交わる領域（図１１の斜線領域）のＸ線経路方向に関する合計距離がＸ線透過経路長に規定される。すなわち、Ｘ線透過経路が上側の楔フィルタ３９１に交わる領域のＸ線経路方向に関する距離ｄ１とＸ線透過経路が下側の楔フィルタ３９１に交わる領域のＸ線経路方向に関する距離ｄ２との合計がＸ線透過経路長に規定される。Ｘ線透過経路長は２つの楔フィルタ間の列方向に関する間隙距離に応じて変化する。間隙距離が短くなるほどＸ線透過経路長が長くなる。反対に、間隙距離が長くなるほどＸ線透過経路長が短くなる。Ｘ線透過経路長の変更可能幅は、楔フィルタ３９１の斜面の角度とスライド可能距離とに応じて任意に設計可能である。また、Ｘ線透過経路長の変更可能幅は、Ｘ線透過経路長の最大時においても最小時においても、Ｘ線が２つの楔フィルタ３９１を通過するように設定されると良い。

【0036】

次に、フレキシブルウェッジフィルタを活用したＰＣＣＴ撮像について説明する。

【0037】

図１２は、システム制御部５１の制御のもとに行われるＸ線コンピュータ断層撮影装置１の動作の典型的な流れを示す図である。図１２に示すように、本実施形態においてはＣＴ撮像とＰＣＣＴ撮像とが行われる。ＣＴ撮像は、フレキシブルウェッジフィルタ３８の制御用のデータ、すなわち、フレキシブルウェッジフィルタ形状のデータを収集するために行われる。ＰＣＣＴ撮像は、ＣＴ撮像により収集された制御用のデータを利用してフレキシブルウェッジフィルタ３８を制御しながら行われる。

【0038】

図１２に示すように、ＣＴ撮像の準備が整うと、ユーザは、操作部５６を介してＣＴ撮像の開始指示を入力する。ＣＴ撮像の開始指示が入力されたことを契機としてシステム制御部５１は、ＣＴ架台３内のＣＴ用架台制御部１６を制御して被検体Ｐに対してＣＴ撮像を行う（ステップＳＡ１）。ＣＴ撮像がフレキシブルウェッジフィルタ形状のデータを収集することのみを目的する場合、低解像度及び極低線量で撮像されると良い。フレキシブルウェッジフィルタ形状のデータの収集とともに画像診断等のためのＣＴ画像を収集することも目的とする場合、ＣＴ撮像は、通常の解像度及び線量で行われると良い。

【0039】

ＣＴ撮像においてＣＴ用架台制御部１６は、回転駆動部１５を制御して回転フレーム１１を回転し、高電圧発生部１７を制御してＸ線管１２からＸ線を発生し、ＣＴ用データ収集部１９を制御してＣＴ用生データをビュー毎に収集する。ＣＴ用生データは、コンソール７に供給され記憶部５８に記憶される。前処理部５２は、ビュー毎のＣＴ用生データに前処理を施してビュー毎のＣＴ用投影データを生成し、画像再構成部５３は、複数のビューに関するＣＴ用投影データに基づいてＣＴ画像のデータを発生する。ＣＴ用生データは、固定ウェッジフィルタ１８及び被検体Ｐ透過後の入射線量分布を示している。ＣＴ用投影データは、固定ウェッジフィルタ１８及び被検体Ｐ透過後のＸ線線量の対数変換の空間分布を示している。空間分布とは、チャンネル方向に関する分布を意味する。ビュー毎のＣＴ用投影データとＣＴ画像のデータとは、記憶部５８に記憶される。

【0040】

ＣＴ撮像が行われるとシステム制御部５１は、フィルタ形状計算部５４に透過線量分布の計算処理を実行させる（ステップＳＡ２）。ステップＳＡ２においてフィルタ形状計算部５４は、ＣＴ撮像用のキャリブレーションデータとＣＴ用投影データまたはＣＴ画像データとに基づいてビュー毎の被検体減衰分布を計算する。被検体減衰分布は、被検体Ｐにより減衰する線量値のチャンネル方向に関する分布を示す。ＣＴ撮像用のキャリブレーションデータは、固定ウェッジフィルタ１８及び被検体の非存在下における入射線量分布を示す。

【0041】

図１３は、ＣＴ撮像用のキャリブレーションデータとＣＴ用投影データとを用いた被検体減衰分布の計算方法を説明するための図である。図１３の（ａ）は、ＣＴ撮像用のキャリブレーションデータ、すなわち、固定ウェッジフィルタ１８及び被検体の非存在下における入射線量分布を示す。図１３の（ｂ）は、ＣＴ投影データ、すなわち、固定ウェッジフィルタ１８及び被検体透過後の入射線量分布を示す。図１３の（ｃ）は、被検体減衰分布を示す。図１３に示すように、被検体減衰分布は、キャリブレーションデータとＣＴ投影データとの差分に等しい。フィルタ形状計算部５４は、キャリブレーションデータからＣＴ投影データを減算して被検体減衰分布を計算する。被検体減衰分布は、ビュー毎に計算される。被検体減衰分布は、ビュー毎に記憶部５８に記憶される。

【0042】

ステップＳＡ２が行われるとシステム制御部５１は、フィルタ形状計算部５４に吸収線量分布の計算処理を実行させる（ステップＳＡ３）。ステップＳＡ３においてフィルタ形状計算部５４は、被検体減衰分布から、ＣＴ撮像で使用した固定ウェッジフィルタ１８の材質及び形状を利用してビュー毎の吸収線量分布を計算する。固定ウェッジフィルタ１８の形状は、具体的には、Ｘ線経路毎の固定ウェッジフィルタ１８内のＸ線透過経路長に規定される。吸収線量分布は、吸収線量値のチャンネル方向に関する分布である。吸収線量値は、ＰＣＣＴ撮像においてフレキシブルウェッジフィルタ３８により吸収させるＸ線の線量値に規定される。ＰＣＣＴ撮像においては、ダイナミックレンジの縮小等のため、Ｘ線検出器１３への入射Ｘ線の線量がチャンネル方向に関して略均一であることが望ましい。すなわち、吸収線量値は、被検体のみ透過後の入射線量値から目標線量値の減算値に規定される。目標線量値は、ＰＣＣＴ撮像における入射線量値の目標値である。目標線量値は、チャンネル方向に関して略均一の値を有している。目標線量値は、空間分解能の向上の観点から言えば、オーバーフローが発生しない条件下において可能な限り高い値に設定されると良い。目標線量値は、ユーザにより操作部５６を介して任意の値に設定可能である。吸収線量分布は、ビュー毎に記憶部５８に記憶される。

【0043】

ステップＳＡ３が行われるとシステム制御部５１は、フィルタ形状計算部５４にフィルタ形状の計算処理を実行させる（ステップＳＡ４）。ステップＳＡ４においてフィルタ形状計算部５４は、ビュー毎の吸収線量分布から、ＰＣＣＴ撮像で使用するフレキシブルウェッジフィルタ３８の材質を利用してビュー毎のフレキシブルウェッジフィルタ形状を計算する。より詳細には、まず、フィルタ形状計算部５４は、吸収線量分布からフレキシブルウェッジフィルタ３８の材質を利用して、フレキシブルウェッジフィルタ３８の各フィルタモジュール３９について、入射線量値を目標線量値にするためのＸ線透過経路長をビュー毎に計算する。次に、フィルタ形状計算部５４は、Ｘ線透過経路長に基づいて楔フィルタ３９１の配置をビュー毎に計算する。上述のように、Ｘ線透過経路長と２つの楔フィルタ３９１の配置とには対応関係が存在している。フィルタ形状計算部５４は、この対応関係に従ってＸ線透過経路長から、各フィルタモジュール３９における楔フィルタ３９１の配置をフレキシブルウェッジフィルタ形状データとして計算する。フレキシブルウェッジフィルタ形状データはビュー毎に記憶部５８に記憶される。

【0044】

ステップＳＡ４が行われるとシステム制御部５１は、キャリブレーションデータ設定部５５に設定処理を行わせる（ステップＳＡ５）。ステップＳＡ５においてキャリブレーションデータ設定部５５は、種々の方法により、ステップＳＡ４において計算されたフレキシブルフィルタ形状に応じたキャリブレーションデータを設定する。キャリブレーションデータは、ＰＣＣＴ用投影データから被検体Ｐによる減衰成分のみを抽出するために利用される。

【0045】

キャリブレーションデータの設定方法としては、例えば、実際に設定したフレキシブルウェッジフィルタ３８を使用して直接的に測定する方法、予め収集しておいた様々な形状の分布データから最も近いものを選択する方法、あるいは、フレキシブルウェッジフィルタ３８のフィルタモジュール３９毎に複数のＸ線透過経路長で測定したデータから補間して対応する検出素子のデータを求め、分布形状を得る方法などがある。キャリブレーションデータは、ビュー毎に記憶部５８に記憶される。

【0046】

ステップＳＡ５が行われるとシステム制御部５１は、ＰＣＣＴ撮像の開始指示がなされることを待機している。ＰＣＣＴ撮像の準備が整うと、ユーザは、ＰＣＣＴ撮像の開始指示を操作部５６を介して入力する。

【0047】

ＰＣＣＴ撮像の開始指示が入力されたことを契機としてシステム制御部５１は、ＰＣＣＴ架台５内のＰＣＣＴ用架台制御部３６を制御して被検体Ｐに対してＰＣＣＴ撮像を行う（ステップＳＡ６）。ステップＳＡ６においてＰＣＣＴ用架台制御部３６は、回転駆動部３５を制御して回転フレーム３１を回転させ、高電圧発生部３７を制御してＸ線管３２からＸ線を発生し、ＰＣＣＴ用データ収集部４２を制御して複数のエネルギー・ビンに関するカウントデータをビュー毎に収集する。この際、ＰＣＣＴ用架台制御部３６は、フレキシブルウェッジフィルタ形状データに従って複数のフィルタモジュール３９が配置されるように、ビュー毎にモジュール駆動部４１を制御する。モジュール駆動部４１は、ＰＣＣＴ用架台制御部３６からの制御に従って、複数のフィルタモジュール３９の各々について２つの楔フィルタ３９１をスライドし、フレキシブルウェッジフィルタ形状に応じた配置まで複数の楔フィルタ３９１を移動する。これにより、Ｘ線検出器３３への入射線量がチャンネル方向に略均一に分布される。

【0048】

図１４は、フレキシブルウェッジフィルタによるチャンネル方向に関するＸ線透過経路長の分布の制御を説明する。図１４の（ａ）は、例示的な複数のフィルタモジュールの配置におけるフレキシブルウェッジフィルタの斜視図であり、図１４の（ｂ）は、図１２の（ａ）の配置における複数のフィルタモジュールの平面図であり、図１４の（ｃ）は、図１４の（ａ）の配置におけるフレキシブルウェッジフィルタの断面図であり、図１４の（ｄ）は、図１４の（ａ）の配置におけるＸ線透過経路長分布である。図１４の（ｂ）の平面図は、チャンネル方向から見たフィルタモジュールの平面図である。図１４の（ｃ）の断面図は、チャンネル方向とＸ線経路方向とにより規定される断面に関する断面図である。図１４（ｃ）中の斜線部は楔フィルタ３９１が占める領域を示し、空白部は楔フィルタ３９１が存在しない空間を示している。図１４に示すように、２つの楔フィルタ３９１間の列方向に関する距離に応じてＸ線経路方向に関するＸ線透過経路長が変化する。Ｘ線透過経路長を変化させることによりチャンネル方向に関して線量分布を変化させることができる。ＰＣＣＴ用架台制御部３６は、フレキシブルウェッジフィルタ形状に応じたフィルタモジュール配置をビュー毎に実現するように、フレキシブルウェッジフィルタ形状に従ってビュー毎にモジュール駆動部４１を制御する。チャンネル方向の中央部から端部に行くにつれてＸ線透過経路長を短くしたい場合、チャンネル方向に関する２つの楔フィルタ３９１間の距離は、チャンネル方向の中央部から端部に行くにつれて長く設定される。

【0049】

ＰＣＣＴ用データ収集部４２により収集された複数のエネルギー・ビンに関するカウントデータは、伝送部４３によりコンソール７に供給され、記憶部５８に記憶される。前処理部５２は、複数のエネルギー・ビンに関するカウントデータに前処理を施して、複数のエネルギー・ビンに関するＰＣＣＴ用投影データを生成する。前処理においてキャリブレーションデータを利用したキャリブレーション補正が施される。

【0050】

図１５は、本実施形態に係るＰＣＣＴ撮像における線量分布を示す図である。図１５の（ａ）は、被検体減衰分布を示し、図１５の（ｂ）は、ＰＣＣＴ撮像用のキャリブレーションデータを示し、図１５の（ｃ）は、ＣＴ撮像時に比して線量を低下した場合のキャリブレーションデータを示し、図１５の（ｄ）は、入射線量分布を示し、図１５の（ｅ）は、キャリブレーション補正後の線量分布を示している。被検体減衰分布は、ステップＳＡ２においてＣＴ撮像用のキャリブレーションデータとＣＴ用投影データまたはＣＴ画像データとに基づいて計算されたものである。被検体減衰分布に対して、チャンネル方向に均一な線量分布を加算したものが、キャリブレーションデータ設定部５５によりキャリブレーションデータに設定される。ＰＣＣＴ撮像においては、オーバーフローが生じにくい程度まで線量率が低下される。線量率を低下した場合であっても、線量分布の形状は保たれる。従ってキャリブレーション設定部５５は、被検体減衰分布に一定値が加算された線量分布と、ＣＴ撮像時の線量とＰＣＣＴ撮像時の線量との変化分とに基づいて、ＰＣＣＴ撮像用のキャリブレーションデータを計算すると良い。例えば、図１５の（ｂ）の線量を全体的に低下させた図１５の（ｃ）の線量分布をキャリブレーションデータに設定すると良い。ＰＣＣＴ撮像によるＸ線検出器３３への入射線量分布は、上述のフレキシブルウェッジフィルタ３８のフィルタモジュール３９に対する制御により、チャンネル方向に関して略均一となる。Ｘ線検出器３３への入射線量分布に基づくＰＣＣＴ用投影データは、前処理部５２によりキャリブレーション補正が施される。キャリブレーション補正において前処理部５２は、ＰＣＣＴ用投影データからＰＣＣＴ用のキャリブレーションデータを減算する。減算後のＰＣＣＴ用投影データが示す線量分布は、図１５の（ｅ）のように、被検体により吸収された線量値のチャンネル方向に関する分布を示すこととなる。

【0051】

なお、例示のため、図１５の（ｅ）には一つのキャリブレーション補正後の線量分布を示しているが、エネルギー・ビン毎にキャリブレーション補正後の線量分布は異なる形状を有することを言及しておく。

【0052】

画像再構成部５３は、複数のエネルギー・ビンのうちの画像化対象のエネルギー・ビンに関するＰＣＣＴ用投影データに基づいて、画像化対象のエネルギー・ビンに関するＰＣＣＴ画像を発生する。ＰＣＣＴ画像は、表示部５７に表示される。

【0053】

以上で、本実施形態に係るフレキシブルウェッジフィルタ３８を活用したＰＣＣＴ撮像の説明を終了する。

【0054】

なお、線量の均一化精度の観点から言えば、単一のフィルタモジュール３９を透過したＸ線が到達する検出素子のチャンネル方向に関する検出素子数は一つであることが望ましい。しかしながら、フィルタモジュール３９と検出素子との体積の関係上、単一のフィルタモジュール３９を透過したＸ線が複数の検出素子に到達することが想定される。この場合、入射線量値をチャンネル方向に関して完全に均一にすることはできない。しかしながら、本実施形態は、線量のダイナミックレンジを縮小することを目的としているので、入射線量値が完全に均一であることを必要としない。フレキシブルウェッジフィルタ３８によるフィルタモジュール３９の搭載数に応じて入射線量分布に凹凸が生じても構わない。

【0055】

また、上記の実施形態においては、フレキシブルウェッジフィルタ形状データに従ってビュー毎にフィルタモジュール３９を動作制御するとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。線量の均一度合が低減しても良いのであれば、２以上の所定ビュー毎にフィルタモジュール３９が動作制御されれば良い。この場合であっても、従来例に比して線量のダイナミックレンジを縮小することが可能である。

【0056】

（変形例１）
上記の説明においてフィルタモジュール３９は、２つの楔フィルタ３９１からなる構成のみに限定されない。例えば、最小のＸ線透過経路長がある程度長い場合、他のタイプのフィルタモジュールを利用することが可能である。以下、他のフィルタモジュールについて説明する。なお以下の説明において、フィルタモジュールと略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

【0057】

図１６は、他のフィルタモジュール３９´の斜視図である。図１６に示すように、他のフィルタモジュール３９´は、２つの楔フィルタ３９１と１つの固定フィルタ３９２とを有している。２つの楔フィルタ３９１はチャンネル方向に関して個別に移動可能に、また、固定フィルタ３９２は固定してモジュール支持機構４０（図示せず）により支持されている。固定フィルタ３９２の材料としては、アルミニウムや金属、プラスチック等のＸ線の線量を減衰可能な如何なる物質も適用可能である。固定フィルタ３９２は、チャンネル方向及び列方向に関して一定の厚み、すなわち、チャンネル方向及び列方向に関して一定のＸ線透過経路長を有している。このような固定フィルタ３９２の幾何学的条件により、固定フィルタ３９２がチャンネル方向または列方向にスライドされた場合であっても、固定フィルタ３９２内のＸ線透過経路長は一定となる。

【0058】

図１７は、２つの楔フィルタ３９１のスライドによる他のフィルタモジュール３９´内のＸ線透過経路長を変化する動作を説明するための図である。図１７の（ａ）はＸ線透過経路長が最大時、図１７の（ｂ）はＸ線透過経路長が中間時、図１７の（ｃ）はＸ線透過経路長が最小時のときの２つの楔フィルタ３９１と１つの固定フィルタ３９２との配置例を示している。図１７の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）の各々には２つの楔フィルタ３９１と１つの固定フィルタ３９２の平面図が図示されている。Ｘ線は、列方向に関するＸ線透過経路の中心軸ＡＣを中心として所定幅を有している。Ｘ線透過経路が楔フィルタ３９１と固定フィルタ３９２とに交わる領域（図１７の斜線領域）のＸ線透過方向に関する合計距離がＸ線透過経路長に規定される。すなわち、Ｘ線透過経路が上側の楔フィルタ３９１に交わる領域のＸ線経路方向に関する距離ｄ１とＸ線透過経路が下側の楔フィルタ３９１に交わる領域のＸ線経路方向に関する距離ｄ２とＸ線透過経路が固定フィルタ３９２に交わる領域のＸ線経路方向に関する距離ｄ３との合計がＸ線透過経路長に規定される。固定フィルタ３９２は、最小のＸ線透過経路長がある程度長い場合に設けられると良い。モジュール駆動部４２による楔フィルタ３９１の移動制御の精度を向上するため、固定フィルタ３９２の採用に伴いフィルタモジュール３９の軽量化を図ることもできる。例えば、楔フィルタ３９１の楔の斜面の角度を比較的浅く設計することにより、楔フィルタ３９１の軽量化が図られる。なお、固定フィルタ３９２は、フィルタモジュール３９の各々に設けられても良いし、所定数のフィルタモジュール３９について一つ設けられても良いし、フレキシブルウェッジフィルタ３８に搭載されている全てのフィルタモジュール３９について一つ設けられても良い。

【0059】

（変形例２）
上述の説明においてフィルタ形状計算部５４は、ＣＴ撮像用のキャリブレーションデータを利用してフレキシブルウェッジフィルタ形状を計算するとした。しかしながら、フレキシブルウェッジフィルタ形状の計算方法はこれのみに限定されない。変形例２に係るフィルタ形状計算部５４は、ＣＴ撮像用のキャリブレーションデータを利用せずにフレキシブルウェッジフィルタ形状データを計算する。以下、変形例２に係るフレキシブルウェッジフィルタ形状データの計算について説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

【0060】

図１８は、変形例２に係るシステム制御部５１の制御のもとに行われるＸ線コンピュータ断層撮影装置１の動作の典型的な流れを示す図である。

【0061】

図１８に示すように、ＣＴ撮像の準備が整うと、ユーザは、操作部５６を介してＣＴ撮像の開始指示を入力する。ＣＴ撮像の開始指示が入力されたことを契機としてシステム制御部５１は、ＣＴ架台３内のＣＴ用架台制御部１６を制御して被検体Ｐに対してＣＴ撮像を行う（ステップＳＡ１）。

【0062】

ＣＴ撮像が行われるとシステム制御部５１は、フィルタ形状計算部５４に透過線量分布の計算処理を実行させる（ステップＳＢ２）。ステップＳＢ２においてフィルタ形状計算部５４は、ビュー毎のＣＴ用投影データまたはＣＴ画像データに基づいてビュー毎の透過線量分布を計算する。透過線量分布は、固定ウェッジフィルタ１８及び被検体Ｐ透過後のＸ線検出器１３への入射線量分布を示している。すなわち、透過線量分布は、ＣＴ用生データに含まれる検出素子毎の出力値の分布に略等しい。ＣＴ画像データに基づいてＸ線線量分布を計算する場合、リプロジェクション（再投影：reprojection）等の処理が用いられる。

【0063】

ステップＳＢ２が行われるとシステム制御部５１は、フィルタ形状計算部５４に吸収線量分布の計算処理を実行させる（ステップＳＢ３）。ステップＳＢ３においてフィルタ形状計算部５４は、透過線量分布から、ＣＴ撮像で使用した固定ウェッジフィルタ１８の材質及び形状を利用してビュー毎の吸収線量分布を計算する。吸収線量分布は、吸収線量値のチャンネル方向に関する分布である。吸収線量値は、ＰＣＣＴ撮像においてフレキシブルウェッジフィルタ３８により吸収させるＸ線の線量値に規定される。ＰＣＣＴ撮像においては、ダイナミックレンジの縮小等のため、Ｘ線検出器１３への入射Ｘ線の線量がチャンネル方向に関して略均一であることが望ましい。すなわち、吸収線量値は、透過線量値から目標線量値の減算値に規定される。目標線量値は、ＰＣＣＴ撮像における入射線量値の目標値である。目標線量値は、チャンネル方向に関して略均一の値を有している。目標線量値は、空間分解能の向上の観点から言えば、オーバーフローが発生しない条件下において可能な限り高い値に設定されると良い。目標線量値は、ユーザにより操作部５６を介して任意の値に設定可能である。吸収線量分布は、ビュー毎に記憶部５８に記憶される。

【0064】

ステップＳＢ３が行われるとシステム制御部５１は、フィルタ形状計算部５４にフィルタ形状の計算処理を実行させる（ステップＳＢ４）。ステップＳＢ４においてフィルタ形状計算部５４は、ビュー毎の吸収線量分布から、ＰＣＣＴ撮像で使用するフレキシブルウェッジフィルタ３８の材質を利用してビュー毎のフレキシブルウェッジフィルタ形状を計算する。より詳細には、まず、フィルタ形状計算部５４は、吸収線量分布からフレキシブルウェッジフィルタ３８の材質を利用して、フレキシブルウェッジフィルタ３８の各フィルタモジュール３９について、入射線量値を目標線量値にするためのＸ線透過経路長をビュー毎に計算する。次にフィルタ形状計算部５４は、Ｘ線透過経路長に基づいて楔フィルタ３９１の配置をビュー毎に計算する。フィルタ形状計算部５４は、Ｘ線透過経路長と２つの楔フィルタ３９１の配置との対応関係に従ってＸ線透過経路長から、各フィルタモジュール３９における楔フィルタ３９１の配置をフレキシブルウェッジフィルタ形状データとして計算する。フレキシブルウェッジフィルタ形状はビュー毎に記憶部５８に記憶される。

【0065】

ステップＳＡ４が行われるとシステム制御部５１は、キャリブレーションデータ設定部５５に設定処理を行わせる（ステップＳＡ５）。ステップＳＡ５においてキャリブレーションデータ設定部５５は、本実施形態と同様の方法により、ステップＳＡ４において計算されたフレキシブルフィルタ形状に応じたキャリブレーションデータを設定する。

【0066】

ステップＳＡ５が行われるとシステム制御部５１は、ＰＣＣＴ撮像の開始指示がなされることを待機している。ＰＣＣＴ撮像の準備が整うと、ユーザは、ＰＣＣＴ撮像の開始指示を操作部５６を介して入力する。ＰＣＣＴ撮像の開始指示が入力されたことを契機としてシステム制御部５１は、ＰＣＣＴ架台５内のＰＣＣＴ用架台制御部３６を制御して被検体Ｐに対してＰＣＣＴ撮像を行う（ステップＳＡ６）。

【0067】

以上で、変形例２に係るフレキシブルウェッジフィルタ３８を活用したＰＣＣＴ撮像の説明を終了する。

【0068】

このように変形例２によれば、ＣＴ撮像用のキャリブレーションデータを利用することなくフレキシブルウェッジフィルタ形状を計算することができる。

【0069】

（変形例３）
上述の説明において線量値の均一化対象方向は、チャンネル方向であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、線量値の均一化対象方向は、列方向でも良い。以下、線量値の均一化対象方向が列方向の場合におけるフレキシブルウェッジフィルタについて説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

【0070】

図１９は、変形例２に係るフレキシブルウェッジフィルタ３８´の概略的な斜視図であり、図２０、変形例２に係るフレキシブルウェッジフィルタ３８´の列方向から見た平面図である。図１９及び図２０に示すように、フレキシブルウェッジフィルタ３８´は、線量の均一化対象方向、すなわち、列方向に沿って配列された複数のフィルタモジュール３９を有している。複数のフィルタモジュール３９は、図１９及び図２０に示すように、円弧状に配列されても良いし、平行に配列されても良い。円弧状に配列する場合、各フィルタモジュール３９の列方向の厚さは、Ｘ線管３２側で薄く、被検体Ｐ側で厚くなるように設計される必要がある。

【0071】

このように変形例３によれば、線量値を列方向に関して略一定にすることができ、列方向に関してもダイナミックレンジを縮小することができる。

【0072】

（変形例４）
上述の説明において線量値の均一化対象方向は、チャンネル方向または列方向であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、線量値の均一化対象方向は、チャンネル方向と列方向との両方向でも良い。以下、線量値の均一化対象方向がチャンネル方向と列方向との両方向の場合におけるフレキシブルウェッジフィルタについて説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

【0073】

図２１は、変形例３に係るフレキシブルウェッジフィルタ３８´´の概略的な斜視図である。図２１に示すように、フレキシブルウェッジフィルタ３８´´は、チャンネル方向に配列された複数のフィルタモジュール３９を有するフレキシブルウェッジフィルタ３８と列方向に配列された複数のフィルタモジュール３９を有するフレキシブルウェッジフィルタ３８´とを装備している。フレキシブルウェッジフィルタ３８とフレキシブルウェッジフィルタ３８´とは、互いに直交するように設けられる。フレキシブルウェッジフィルタ３８がＸ線管３２側に配置されても良いし、とフレキシブルウェッジフィルタ３８´がＸ線管３２側に配置されても良い。このように、フレキシブルウェッジフィルタ３８とフレキシブルウェッジフィルタ３８´とは、各フィルタモジュール３９の２つの楔形フィルタ３９１がＸ線経路方向と配列方向との直交方向に関して互いに接近又は離反可能にモジュール支持機構４０により支持される。

【0074】

このように変形例４によれば、線量値をチャンネル方向と列方向との両方向に関して略一定にすることができ、チャンネル方向と列方向との両方向に関してダイナミックレンジを縮小することができる。

【0075】

（変形例５）
上述の説明においてＣＴ架台３とＰＣＣＴ架台５とは別体の撮像機構であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、ＣＴ架台３とＰＣＣＴ架台５とが一体の撮像機構であるとしても良い。この場合、ＰＣＣＴ架台５にさらにＣＴ用データ収集部１９が設けられれば良い。この構成によれば、よりコンパクトな構成で本実施形態を実現することができる。

【0076】

（変形例６）
上述の説明においてＸ線撮像装置は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置であるとした。しかしながら、上述のように、本実施形態に係るＸ線撮像装置は、Ｘ線診断装置でも良い。Ｘ線診断装置は、回転フレーム１１，３１の代わりにＣアームを装備している。Ｃアームは、Ｘ線管１２，３２とＸ線検出器１３，３３とを回動自在に支持する支持機構である。その他の構成は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１と同様の構成であるので記載は省略する。

【0077】

従って、変形例６によれば、フォトンカウンティングモードを実装するＸ線診断装置において、オーバーフローのリスクの低減及びダイナミックレンジの縮小を実現することができる。

【0078】

［効果］
上記の説明の通り、本実施形態に係るＸ線撮像装置は、少なくともＸ線管３２、Ｘ線検出器３３、回転支持機構（回転フレーム）３１、ＰＣＣＴ用データ収集部４２、フレキシブルウェッジフィルタ３８、及びＰＣＣＴ用架台制御部３６を有している。Ｘ線管３２は、Ｘ線を発生する。Ｘ線検出器３３は、Ｘ線管３２から発生され被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。回転支持機構３１は、Ｘ線管３２とＸ線検出器３３とを支持する。ＰＣＣＴ用データ収集部４２は、Ｘ線管３２から発生されたＸ線のエネルギースペクトルに含まれる複数のエネルギー帯域の各々についてＸ線フォトンのカウントに関するデータセットを収集する。フレキシブルウェッジフィルタ３８は、Ｘ線管３２からのＸ線の線量を減衰するためにＸ線管３２と被検体Ｐとの間に配置され、Ｘ線遮蔽物質内におけるＸ線の透過経路長を個別に変更可能な構成を有する複数のフィルタモジュール３９を有する。ＰＣＣＴ用架台制御部３６は、Ｘ線管３２から発生され被検体Ｐを透過してＸ線検出器３３に到達するＸ線の線量を空間的に略均一に分布させるために複数のフィルタモジュール３９を個別に動作させる。

【0079】

上記構成により、本実施形態に係るＸ線撮像装置は、Ｘ線検出器３３に到達するＸ線の線量を空間的に略均一に分布させることにより、Ｘ線検出器３３に到達するＸ線の線量のばらつきを低減する。これにより本実施形態に係るＸ線撮像装置は、ダイナミックレンジを縮小することができる。Ｘ線検出器３３に到達するＸ線の線量を、また、オーバーフローが生じる可能性の低い程度の線量に設定することにより、極低線量のデータに含まれるノイズを低減しつつオーバーフローのリスクを低減することができる。これにより、高精度且つ信頼性の高いＰＣＣＴ撮像を実現することができる。

【0080】

かくして本実施形態によれば、オーバーフローのリスクの低減及びダイナミックレンジの縮小を実現することができる。

【0081】

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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】

【0082】

１…Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、３…ＣＴ架台、５…ＰＣＣＴ架台、７…コンソール、１１…回転フレーム、１２…Ｘ線管、１３…Ｘ線検出器、１４…天板、１５…回転駆動部、１６…ＣＴ用架台制御部、１７…高電圧発生部、１８…固定ウェッジフィルタ、１９…ＣＴ用データ収集部、２０…伝送部、３１…回転フレーム、３２…Ｘ線管、３３…Ｘ線検出器、３４…天板、３５…回転駆動部、３６…ＰＣＣＴ用架台制御部、３７…高電圧発生部、３８…フレキシブルウェッジフィルタ、３９…フィルタモジュール、４０…モジュール支持機構、４１…モジュール駆動部、４２…ＰＣＣＴ用データ収集部、４３…伝送部、５１…システム制御部、５２…前処理部、５３…画像再構成部、５４…フィルタ形状計算部、５５…キャリブレーションデータ設定部、５６…操作部、５７…表示部、５８…記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】