特許 6870908 Ｘ線ＣＴ装置及びＸ線検出器

(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】6870908

(24)【登録日】2021年4月19日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】Ｘ線ＣＴ装置及びＸ線検出器

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/03 20060101AFI20210426BHJP

   G01T 1/17 20060101ALI20210426BHJP

   G01T 1/36 20060101ALI20210426BHJP

【ＦＩ】

   A61B6/03 320P

   A61B6/03 350P

   A61B6/03 373

   G01T1/17 H

   G01T1/36 A

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-42927(P2015-42927)

(22)【出願日】2015年3月4日

(65)【公開番号】特開2015-173980(P2015-173980A)

(43)【公開日】2015年10月5日

【審査請求日】2018年1月22日

【審判番号】不服2020-10475(P2020-10475/J1)

【審判請求日】2020年7月28日

(31)【優先権主張番号】14/212,637

(32)【優先日】2014年3月14日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】特許業務法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジン・チュン・ワン

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル・ガグノン

(72)【発明者】

【氏名】ユー・ジョウ

【合議体】

【審判長】 福島 浩司

【審判官】 伊藤 幸仙

【審判官】 磯野 光司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１０１９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−３９３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５１１１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１０９９４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００７６８４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 Ｊｕｒｇｅｎ Ｇｉｅｒｓｃｈ ｅｔ ａｌ．，”Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ ｏｎ Ｘ−ｒａｙ ｉｍａｇｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ”，Ｎｕｃｌｅａｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａ，Ｖｏｌｕｍｅ ５３１，２００４年９月２１日，ｐｐ．６８−７４

【文献】 尾川浩一，「フォトカウンティングＣＴ」，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．３，２０１３年，ｐｐ．１０５−１１１

【文献】 伊藤俊英，「１．基礎編 １−４．フォトカウンティング検出器ＣＴ」，日獨医報，第５７巻，第２号，２０１２年，ｐｐ．２７−３６

(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線源から照射されたＸ線光子を検出し、検出したＸ線光子のエネルギーに応じた出力信号を出力する光子計数型検出器と、
複数のデータ収集装置と、
前記複数のデータ収集装置のいずれかによって算出された加算値に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する再構成部とを備えるＸ線ＣＴ装置であって、
前記複数のデータ収集装置のそれぞれは、
前記出力信号からデジタル信号を生成するアナログ−デジタル変換回路と、
前記Ｘ線光子のエネルギーレベルに対応する重みであって、前記複数のデータ収集装置のそれぞれで異なる重みを記憶するルックアップテーブルと、
リアルタイムで前記アナログ−デジタル変換回路から出力された前記デジタル信号を解析して、前記Ｘ線光子のエネルギーレベルを決定し、前記エネルギーレベルに基づいて検出された前記Ｘ線光子ごとに前記重みを前記ルックアップテーブルから取得することにより決定し、前記Ｘ線光子ごとに決定した前記重みを合計して前記加算値を算出するデジタル処理回路とを備え、
前記ルックアップテーブルは、軟組織に適した重み、骨に適した重み、及び造影剤存在下に適した重みを、前記異なる重みとして記憶する、Ｘ線ＣＴ装置。

【請求項2】

前記デジタル処理回路は、前記出力信号からＸ線イベントの発生を検出し、検出したＸ線イベントの信号値と、前回検出したＸ線イベントの信号値との差に基づいて、前記エネルギーレベルを決定する、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項3】

前記デジタル処理回路は、所定のタイミングごとに前記加算値を算出する、請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項4】

前記デジタル処理回路は、前記Ｘ線光子ごとに、シリアルに前記加算値を算出する、請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項5】

前記デジタル処理回路は、前記エネルギーレベルの３乗の逆数に比例するように前記重みを決定する、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】

前記デジタル処理回路は、撮像条件に応じて前記重みを決定する、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項7】

前記データ収集装置は、前記出力信号を増幅して増幅信号を生成するプリアンプを更に備え、
前記アナログ−デジタル変換回路は、前記増幅信号から前記デジタル信号を生成する、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項8】

前記データ収集装置は、前記加算値を格納するメモリを更に備える、請求項１〜７のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項9】

Ｘ線源から照射されたＸ線光子を検出し、検出したＸ線光子のエネルギーに応じた出力信号を出力する光子計数型検出器と、
複数のデータ収集装置とを備えるＸ線検出器であって、
前記複数のデータ収集装置のそれぞれは、
前記出力信号からデジタル信号を生成するアナログ−デジタル変換回路と、
前記Ｘ線光子のエネルギーレベルに対応する重みであって、前記複数のデータ収集装置のそれぞれで異なる重みを記憶するルックアップテーブルと、
リアルタイムで前記アナログ−デジタル変換回路から出力された前記デジタル信号を解析して、前記Ｘ線光子のエネルギーレベルを決定し、前記エネルギーレベルに基づいて検出された前記Ｘ線光子ごとに前記重みを前記ルックアップテーブルから取得することにより決定し、測定期間中に取得した、前記Ｘ線光子ごとに決定した前記重みを合計してエネルギー重み付けされた加算値を算出するデジタル処理回路とを備え、
前記ルックアップテーブルは、軟組織に適した重み、骨に適した重み、及び造影剤存在下に適した重みを、前記異なる重みとして記憶する、Ｘ線検出器。

【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線検出器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のスペクトルＣＴイメージングでは、光子計数型検出器は、１組の所定のエネルギー閾値を用いて、所定のエネルギー範囲に当てはまるイベント数を計数する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−１０１９２６号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】Taly Gilat Schmidt, 「Optimal “image-based” weighting for energy-resolved CT」, Medical physics ２００９年７月 第３６巻， ｐ．３０１８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、コントラスト対雑音比を向上させることができるＸ線ＣＴ装置、データ収集装置及びＸ線検出器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態のＸ線ＣＴ装置は、光子計数型検出器と、データ収集装置と、再構成部とを備える。光子計数型検出器は、Ｘ線源から照射されたＸ線光子を検出し、検出したＸ線光子のエネルギーに応じた出力信号を出力する。データ収集装置は、前記出力信号に基づいて、検出された前記Ｘ線光子ごとに、前記Ｘ線光子のエネルギーレベルに対応する重みを取得し、測定期間中に取得した前記重みを合計して、エネルギー重み付けされた加算値を算出する。再構成部は、前記データ収集装置によって算出された前記加算値に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。データ収集装置は、前記出力信号からデジタル信号を生成するアナログ−デジタル変換回路と、リアルタイムで前記アナログ−デジタル変換回路から出力された前記デジタル信号を解析して、前記Ｘ線光子のエネルギーレベルを決定し、前記エネルギーレベルに基づいて検出された前記Ｘ線光子ごとに前記重みを取得し、前記Ｘ線光子ごとに取得した前記重みを合計して前記加算値を算出するデジタル処理回路とを備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、所定のエネルギー範囲に当てはまる事象数を計数するための所定のエネルギー閾値を有する１組の比較器に接続された、光子計数型検出器のブロック図である。

【図2】図２は、エネルギー重み付けビニングを示す図である。

【図3】図３は、エネルギー重み付けビニングを実行する装置を示す図である。

【図4】図４は、図３の装置の要素の信号出力を示す図である。

【図5】図５は、ＣＴスキャナシステムを示す図である。

【図6A】図６Ａは、光子計数型検出器を有する第４世代スキャナを示す図である。

【図6B】図６Ｂは、光子計数型検出器を有する第４世代スキャナを示す図である。

【図7】図７は、第２の実施形態に係るデジタル処理回路における、加算値算出処理の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置、データ収集装置及びＸ線検出器を説明する。なお、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。

【0009】

一実施形態によると、デジタル処理回路を備える装置が提供され、デジタル処理回路は、（１）光子計数型検出器の出力信号に対応するデジタル信号を取得し、（２）取得したデジタル信号から、測定期間中に光子計数型検出器が受け取る複数のＸ線光子を決定し、（３）複数のＸ線光子のそれぞれの対応するエネルギーレベルを第１のエネルギー値として決定し、（４）対応するエネルギーレベルに基づき、複数のＸ線光子のそれぞれに対応する重みを決定し、（５）各第１のエネルギー値に対応する重みを各第１のエネルギー値に付与して複数のＸ線光子の対応する第２のエネルギー値を計算するよう構成される。

【0010】

別の実施形態では、装置は、光子計数型検出器の出力信号からデジタル信号を生成するアナログ−デジタル変換回路を備える。

【0011】

別の実施形態では、装置は、光子計数型検出器の出力信号を増幅して増幅信号を生成するプリアンプを備え、増幅信号は、アナログ−デジタル変換回路に入力される。

【0012】

別の実施形態では、デジタル処理回路は、対応する重みを、対応するエネルギーレベルの３乗の逆数に比例するように決定する。

【0013】

別の実施形態では、デジタル処理回路は、対応する重みを、プログラム可能なルックアップテーブルにアクセスすることにより決定する。

【0014】

別の実施形態では、装置は、計算した合計をエネルギー重み付けされたビン値として格納するメモリを備える。

【0015】

別の実施形態によると、（１）Ｘ線源と、（２）複数の光子計数型検出器と、（３）複数のデータ収集装置とを備えるコンピュータ断層撮影スキャナが提供され、各データ収集装置はデジタル処理回路を備え、デジタル処理回路は、光子計数型検出器の出力信号に対応するデジタル信号を取得し、取得したデジタル信号から、測定期間中に光子計数型検出器が受け取る複数のＸ線光子を決定し、複数のＸ線光子のそれぞれの対応するエネルギーレベルを第１のエネルギー値として決定する。そして、デジタル処理回路は、第１のエネルギー値に基づき、複数のＸ線光子のそれぞれに対応する重みを決定し、各第１のエネルギー値に対応する重みを各第１のエネルギー値に付与して複数のＸ線光子の対応する第２のエネルギー値を計算するよう構成される。

【0016】

（第１の実施形態）
ここで図面を参照すると、同じ参照番号は、図面全体を通して同一のまたは対応する要素を示す。図１は、従来技術に係る光子計数型検出器１０２の構成例を示す図である。また、図１は、従来技術に係る光子計数型検出器１０２から出力される信号が１組の比較器１０４、１０６、１０８等に入力されるシステムの一例を示す。比較器１０４、１０６、１０８は、例えば、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３等で示された、対応する１組の所定のエネルギー閾値を有する。比較器の１つは、光子計数型検出器１０２から出力される信号のエネルギーレベルが所定のエネルギー閾値によって決定されたエネルギー範囲のうち対応するエネルギー範囲に当てはまる場合に、出力信号を生成する。各比較器の出力は、対応する計数器１１０、１１２、１１４等に接続される。このため、各計数器は、対応するエネルギー範囲で受け取られる光子の数を計数する。

【0017】

しかし、図１に示した従来技術に係る方法は、検出器レベルにおいてエネルギー重み付けビニングの可能性が損なわれるので、限定的である。

【0018】

したがって、第１の実施形態では、Ｘ線検出器レベルにおいてエネルギー重み付けビニングを実行可能なＸ線ＣＴ装置を説明する。第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、光子計数型検出器と、データ収集装置と、プロセッサとを備える。光子計数型検出器は、Ｘ線源から照射されたＸ線光子を検出し、検出したＸ線光子のエネルギーに応じた出力信号を出力する。データ収集装置は、光子計数型検出器の出力信号から識別できる各受光Ｘ線のエネルギーを分解する。言い換えると、データ収集装置は、出力信号から複数のＸ線光子それぞれに対応する第１のエネルギー値を決定する。例えば、受光Ｘ線は、例えば、Ｅ_１、Ｅ_２、・・・、Ｅ_ｎといった任意のエネルギー値を有することができる。ここで、各エネルギー値に対応する重みを、例えば、Ｗ（Ｅ_１）、Ｗ（Ｅ_２）、・・・、Ｗ（Ｅ_ｎ）で示す。なお、各エネルギー値に対応する重みは、事前に設定されるものとする。データ収集装置は、この重みを用いて、任意のエネルギー値を持つＸ線光子毎に、エネルギー値に対応する重みの１つが得られるようにする。言い換えると、データ収集装置は、各第１のエネルギー値に対応する重みを各第１のエネルギー値に付与して第２のエネルギー値を得る。例えば、第１の実施形態に係るデータ収集装置は、ルックアップテーブルを参照して重みを決定する。また、データ収集装置は、重みが第１のエネルギー値を変数とする重み関数で設定される場合には、重み関数に第１のエネルギー値を代入することで得られる値を第２のエネルギー値とする。

【0019】

より具体的には、データ収集装置は、エネルギーＥ_１のＸ線光子を受け取る場合、例えば、ルックアップテーブルから重みＷ（Ｅ_１）が得られる。なお、限られた数の重みやエネルギーレベルを用いることもでき、あるいは、重みをより一般的なエネルギーの関数とすることもできる。重みの最適数は、エネルギー分解能により決定される。例えば、最適数に達した後は、それ以上の重み付けを実行してもコストがかかるだけであり、性能面で有利になることはない。実行できるものは、（事前に計算された重みを含む）ルックアップテーブル、または、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いてリアルタイムに計算される関数である。

【0020】

次に、データ収集装置は、所定のスキャンまたは測定期間において得られた重みの全てを合計して、エネルギー重み付けされたビン値を計算する。言い換えると、データ収集装置は、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値を算出する。

【0021】

なお、データ収集装置は、ルックアップテーブルを参照して重みを決定するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、第１の実施形態の変形例では、データ収集装置は、対応するエネルギー値Ｅの累乗に比例した重みを用いてもよい。ここで、累乗は臨床アプリケーションにより決まる。例えば、各重みＷ（Ｅ_ｉ）は、１／Ｅ_ｉ^３に比例するとしてもよい。すなわち、データ収集装置は、第１のエネルギー値の３乗の逆数に比例するように重みを決定する。

【0022】

図３は、第１の実施形態に係るデータ収集装置の構成例を示す図であり、図４は、第１の実施形態に係るデータ収集装置の処理動作を説明するための図である。図３に示す例では、データ収集装置は、光子計数型検出器の近傍に設けられる。これにより、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器レベルでのエネルギー重み付けを実行可能である。図３では、高速アナログ−デジタル変換器（Analog-to-Digital Converter：ＡＤＣ）３０６とデジタル処理回路３０８を組み合わせて用い、Ｘ線検出器レベルにおいてエネルギー重み付けビニングを実行する。図３に示す例では、光子計数型検出器３０２の出力が、プリアンプ３０４に入力される。プリアンプ３０４の出力（図４のグラフ４１０に示す）は、ＡＤＣ３０６に入力される。これにより、ＡＤＣ３０６は、図４のグラフ４２０に示すデジタル信号を生成する。ＡＤＣ３０６から出力されたデジタル信号は、デジタル処理回路３０８に入力される。そして、デジタル処理回路３０８は、出力信号から複数のＸ線光子それぞれに対応する第１のエネルギー値を決定し、各第１のエネルギー値に対応する重みを各第１のエネルギー値に付与して第２のエネルギー値を得て、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値を算出する。

【0023】

図４のグラフ４３０に示すように、デジタル処理回路３０８は、リアルタイムでＡＤＣ３０６から出力されたデジタル信号を解析して、複数の光子とそれに対応するエネルギーレベルを検出する。言い換えると、デジタル処理回路３０８は、出力信号から複数のＸ線光子それぞれに対応する第１のエネルギー値を決定する。

【0024】

まず、デジタル処理回路３０８は、出力信号からＸ線イベントの発生を検出する。一例をあげると、デジタル処理回路３０８は、４点又は５点について移動平均しながら微分値の変化を判定して、微分値が極大値となる場合にイベントの発生を検出する。図４のグラフ４３０では、デジタル処理回路３０８は、時間Ｔ１で信号振幅がＡ１であるイベントの発生を検出し、時間Ｔ２で信号振幅がＡ２であるイベントの発生を検出し、時間Ｔ３で信号振幅がＡ３であるイベントの発生を検出した場合を示す。なお、図４のグラフ４３０において、信号振幅Ａ０未満をオフセットとする。

【0025】

そして、デジタル処理回路３０８は、検出したＸ線イベントの信号値と、前回検出したＸ線イベントの信号値との差に基づいて、第１のエネルギー値を決定する。より具体的には、図４のグラフ４３０において、時間Ｔ１において検出したイベントの信号振幅がＡ１であるので、デジタル処理回路３０８は、信号振幅Ａ１から基準値Ａ０を減算して、この時間Ｔ１において検出されたイベントのエネルギー値（Ｅ１）を決定する。また、時間Ｔ２において検出されたイベントの信号振幅がＡ２である場合、この時間Ｔ２において検出されたイベントのエネルギー値（Ｅ２）は、Ａ２−Ａ１となる。同様に、時間Ｔ３において検出されたイベントの信号振幅がＡ３である場合、この時間Ｔ３において検出されたイベントのエネルギー値（Ｅ３）は、Ａ３−Ａ２となる。このように、デジタル処理回路３０８は、Ｘ線光子それぞれに対応する第１のエネルギー値を決定する。

【0026】

なお、デジタル処理回路３０８は、検出したＸ線イベントの信号値を所定のタイミングでリセットする。例えば、デジタル処理回路３０８は、検出した信号値が、カウンタの容量に対して設定された所定の閾値以上になった場合、カウンタをリセットする。或いは、デジタル処理回路３０８は、線量次第では、ビューの切れ目でカウンタをリセットするようにしてもよい。更に、デジタル処理回路３０８は、１０万パルスくらい耐えられる深さがあるなら、１スキャンごとにカウンタをリセットしてもよく、或いは、撮影が終了しＸ線の照射が停止したときにカウンタをリセットするようにしてもよい。

【0027】

また、デジタル処理回路３０８は、（例えば、エネルギーＥを有する）検出された光子毎に、（例えば、ルックアップテーブルを用いて）光子のエネルギーレベルＥに対応する重みＷ_Ｅを取得する。そして、デジタル処理回路３０８は、測定期間中に取得した全ての重みＷ_Ｅをさらに合計して、エネルギー重み付けされたビン値（加算値）を算出する。

【0028】

図２は、第１の実施形態に係るデジタル処理回路３０８における、加算値算出処理の一例を示す図である。なお図２に示す例では、デジタル処理回路３０８が、デジタル処理により検出されたＸ線光子それぞれに対してパラレルに加算値算出処理を実行する場合について説明する。

【0029】

図２に示す要素２０２−１、２０２−２、・・・、２０２−ｎは、例えば、デジタル処理により検出されたＸ線光子それぞれに対応するエネルギー値を示す。言い換えると、図２に示す要素２０２−１、２０２−２、２０２−３、・・・２０２−ｎは、エネルギーの実測値である。ここで、例えば、要素２０２−１は、時間Ｔ１で検出されたＸ線光子のエネルギー値（Ｅ１）を示し、要素２０２−２は、時間Ｔ２で検出されたＸ線光子のエネルギー値（Ｅ２）を示し、要素２０２−ｎは、時間Ｔｎで検出されたＸ線光子のエネルギー値（Ｅｎ）を示す。

【0030】

また、図２に示す要素２０８−１、２０８−２、・・・、２０８−ｎは、各第１のエネルギー値に対応する重みを各第１のエネルギー値に付与することで得た第２のエネルギー値を示す。例えば、デジタル処理回路３０８は、ルックアップテーブルを有する。このルックアップテーブルは、それぞれのエネルギー値に対応する重みを記憶する。このため、デジタル処理回路３０８は、ルックアップテーブルを参照して、第１のエネルギー値に対応する重みを取得し、取得した重みを第１のエネルギー値に付与して第２のエネルギー値を得る。図２に示す例では、デジタル処理回路３０８は、ルックアップテーブルを参照して、要素２０２−１のエネルギー値Ｅ１に対応する重みを取得してエネルギー値Ｅ１に付与することで要素２０８−１のエネルギー値Ｗ（Ｅ１）を得る。デジタル処理回路３０８は、要素２０８−１のエネルギー値Ｗ（Ｅ１）を加算器２１４に出力する。同様に、デジタル処理回路３０８は、ルックアップテーブルを参照して、要素２０２−２のエネルギー値Ｅ２に対応する重みを取得してエネルギー値Ｅ２に付与することで要素２０８−２のエネルギー値Ｗ（Ｅ２）を得る。デジタル処理回路３０８は、要素２０８−２のエネルギー値Ｗ（Ｅ２）を加算器２１４に出力する。また、デジタル処理回路３０８は、ルックアップテーブルを参照して、要素２０２−ｎのエネルギー値Ｅｎに対応する重みを取得してエネルギー値Ｅｎに付与することで要素２０８−ｎのエネルギー値Ｗ（Ｅｎ）を得る。デジタル処理回路３０８は、要素２０８−ｎのエネルギー値Ｗ（Ｅｎ）を加算器２１４に出力する。

【0031】

そして、デジタル処理回路３０８では、所定のタイミングごとに加算値を算出する。例えば、加算器２１４は、検出したＸ線イベントの信号値を所定のタイミングでリセットする際に、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値（エネルギー重み付けされたビン値２１６）を算出する。また、加算器２１４は、検出したＸ線イベントの信号値をリセットするまでの間に、第２のエネルギー値を得るタイミングごとに逐次複数の第２のエネルギーを加算することで加算値を算出してもよい。加算器２１４は、例えば、検出したＸ線イベントの信号値がリセットされるタイミング、すなわち加算値を算出したタイミングで当該加算値をプロセッサ６に出力する。

【0032】

図５は、第１の実施形態に係るＸ線検出器を備えるＸ線ＣＴ装置の基本構造の一例を示す図である。図５のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管１、フィルタとコリメータ２、およびＸ線検出器３を含む。また、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、Ｘ線ＣＴ装置は、固定された疎らなエネルギー識別検出器を備え、第４世代スキャナを形成する。Ｘ線ＣＴ装置は、ガントリモータや、ガントリの回転を制御し、Ｘ線源を制御し、患者ベッドを制御するコントローラ４等の、他の機械的構成部品および電気的構成部品も含む。Ｘ線ＣＴ装置は、データ収集装置５、および、プロセッサ６も含む。プロセッサ６は、データ収集装置５により収集された投影（ビュー）データに基づいてＣＴ画像を生成する。言い換えると、プロセッサ６は、データ収集装置５によって算出された加算値に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。ここで、データ収集装置５からプロセッサ６に転送されるデータ量は、加算値（エネルギー重み付けされたビン値２１６）であり、転送するデータ量を軽減することが可能となる。すなわち、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、データ収集装置５からプロセッサ６へのデータ転送が簡便になる。なお、プロセッサ６は、コンピュータプログラムを実行することができるＣＰＵ等のハードウェア処理回路であってもよい。プロセッサ６およびデータ収集装置５は、例えば、Ｘ線検出器３から取得された投影データおよび再構成画像を記憶するように構成されたメモリ７を利用する。

【0033】

当業者には自明であるが、デジタル処理回路３０８は、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）、ＤＳＰ／ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、または他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）等の個別論理ゲートとして実装することができるＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えることができる。ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤの実装は、ＶＨＤＬ、Ｖｅｒｉｌｏｇ等のハードウェア記述言語でコード化してもよく、またそのコードを直接ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤ内の電子メモリの中に、または別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等の不揮発性メモリとしてもよい。またメモリは、静的ＲＡＭ（Random Access Memory）や動的ＲＡＭ等の揮発性メモリとしてもよく、また、マイクロコントローラやマイクロプロセッサ等のプロセッサを、ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤとメモリとの間の相互作用と同様、電子メモリを管理するために設けてもよい。

【0034】

あるいは、デジタル処理回路３０８内のＣＰＵは、実施形態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であって、上記の非一時的電子メモリおよび／または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、または他の任意の公知の記憶媒体のうちのいずれかに格納されているプログラムを実行することができる。

【0035】

さらに、プロセッサ６内のＣＰＵは、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）、ＤＳＰ／ＧＰＵ、または他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）等の個別論理ゲートとして実装することができる。ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤの実装は、ＶＨＤＬ、Ｖｅｒｉｌｏｇ等のハードウェア記述言語でコード化してもよく、またそのコードを直接ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤ内の電子メモリの中に、または別の電子メモリとして、格納してもよい。

【0036】

さらに、プロセッサ６内のＣＰＵは、本明細書に記載の様々な機能を実行する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であって、上記の非一時的電子メモリおよび／またはハードディスクドライブ、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュドライブ、または他の任意の公知の記憶媒体のうちのいずれかに格納されているプログラムを実行することができる。さらに、コンピュータ可読命令は、米国インテル社によるＸｅｎｏｎプロセッサや米国ＡＭＤ社によるＯｐｔｅｒｏｎプロセッサ等のプロセッサ、ならびにＭｉｃｒｏｓｏｆｔ ＶＩＳＴＡ（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）、Ｓｏｌａｒｉｓ、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、Ａｐｐｌｅ ＭＡＣ−ＯＳ、および当業者に公知の他のオペレーティングシステム等のオペレーティングシステムと一緒に実行する、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、また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してもよい。

【0037】

従来のスペクトルＣＴイメージングでは、画像領域であれ、データ領域であれ、エネルギー重み付けによりコントラスト対雑音比（Contrast-to-Noise Ratio：ＣＮＲ）が向上することが理論上知られていた。上述したように、第１の実施形態によれば、検出器レベルでエネルギー値に重み付けする。これにより、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、ノイズを低減して画像を再構成することが可能となる。この結果、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置によれば、コントラスト対雑音比を向上させることができる。さらに、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、検出器レベルのエネルギー重み付けは、このＣＮＲの利点を有しつつ、画像領域のエネルギー重み付けと比べて処理時間を大幅に短縮する。さらに、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、デジタル処理回路における重みを計算する方法は、特定のアプリケーションに適合するように簡単に修正することができる。

【0038】

更に第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、データ収集装置５からプロセッサ６に転送されるデータ量は、加算値（エネルギー重み付けされたビン値２１６）である。このため、データ収集装置５からプロセッサ６へのデータ転送量を減少させることができる。

【0039】

上述した実施形態では、デジタル処理回路３０８が、デジタル処理により検出されたＸ線光子それぞれに対してパラレルに加算値算出処理を実行する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、デジタル処理回路３０８は、デジタル処理により検出されたＸ線光子それぞれに対してシリアルに加算処理を実行してもよい。かかる場合、例えば、データ収集装置は、第２のエネルギー値を得るごとに加算値を算出する。また、データ収集装置５は、加算値を格納するメモリを更に備えるようにしてもよい。

【0040】

また、データ収集装置５は、撮像条件に応じて重みを決定するようにしてもよい。例えば、データ収集装置５は、造影剤存在下で撮影する場合と、造影剤非存在下で撮影する場合とで、重みを変更可能とするようにしてもよい。これにより、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、造影剤存在下や造影剤非存在下など撮影条件に応じて適切な重み付けを行うことが可能となる。或いは、データ収集装置５は、軟組織を撮影する場合と、骨を撮影する場合とで、重みを変更可能とするようにしてもよい。これにより、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、軟組織の撮影や骨の撮影など撮影条件に応じて適切な重み付けを行うことが可能となる。

【0041】

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、デジタル処理回路３０８内に加算器２１４が１つ設けられることでエネルギー重み付けされたビン値２１６を１つ得る場合について説明した。言い換えると、デジタル処理回路３０８内に、加算器２１４を１つ備えた重み回路が１つ設けられ、エネルギー重み付けされたビン値２１６を１つ得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定されるものではない。例えば、デジタル処理回路３０８において、複数の重み回路が設けられてもよい。そこで、第２の実施形態では、デジタル処理回路３０８内に複数の重み回路が設けられる場合について説明する。

【0042】

第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成は、デジタル処理回路３０８の構成が異なる点を除いて、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成と同様である。このため、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成として、デジタル処理回路３０８についてのみ説明する。

【0043】

図７は、第２の実施形態に係るデジタル処理回路３０８における、加算値算出処理の一例を示す図である。なお図７に示す例では、デジタル処理回路３０８が、デジタル処理により検出されたＸ線光子それぞれに対してパラレルに加算値算出処理を実行する場合について説明する。なお、図７では、デジタル処理回路３０８には、重み回路４００と、重み回路５００と、重み回路６００とが設けられる場合について説明する。

【0044】

図７に示す要素４０２−１、４０２−２、・・・、４０２−ｎ、５０２−１、５０２−２、・・・、５０２−ｎ、６０２−１、６０２−２、・・・、６０２−ｎは、例えば、デジタル処理により検出されたＸ線光子それぞれに対応するエネルギー値を示す。ここで、例えば、要素４０２−１、５０２−１、及び６０２−１は、時間Ｔ１で検出されたＸ線光子のエネルギー値（Ｅ１）を示し、要素４０２−２、５０２−２、及び６０２−２は、時間Ｔ２で検出されたＸ線光子のエネルギー値（Ｅ２）を示し、要素４０２−ｎ、５０２−ｎ、及び６０２−ｎは、時間Ｔｎで検出されたＸ線光子のエネルギー値（Ｅｎ）を示す。すなわち、図７に示す例では、各重み付け回路のそれぞれには、各時間で検出されたＸ線光子のエネルギー値がそれぞれ入力される。

【0045】

また、図７に示す要素４０８−１、４０８−２、・・・、４０８−ｎ、５０８−１、５０８−２、・・・、５０８−ｎ、６０８−１、６０８−２、・・・、６０８−ｎは、各第１のエネルギー値に対応する重みを各第１のエネルギー値に付与することで得た第２のエネルギー値を示す。例えば、デジタル処理回路３０８は、ルックアップテーブルを有する。このルックアップテーブルは、それぞれのエネルギー値に対応する重みを記憶する。ここで、重み回路４００と、重み回路５００と、重み回路６００とが有するルックアップテーブルは、それぞれ異なる重みを記憶する。例えば、重み回路４００は、軟組織に適した重みを記憶するルックアップテーブルを有し、重み回路５００は、骨に適した重みを記憶するルックアップテーブルを有し、重み回路６００は、造影剤存在下に適した重みを記憶するルックアップテーブルを有する。

【0046】

そして、デジタル処理回路３０８において各重み回路は、ルックアップテーブルを参照して、第１のエネルギー値に対応する重みを取得し、取得した重みを第１のエネルギー値に付与して第２のエネルギー値を得る。図７に示す例では、デジタル処理回路３０８の重み回路４００は、ルックアップテーブルを参照して、要素４０２−１のエネルギー値Ｅ１に対応する重みを取得してエネルギー値Ｅ１に付与することで要素４０８−１のエネルギー値Ｗ（Ｅ１−１）を得る。重み回路４００は、要素４０８−１のエネルギー値Ｗ（Ｅ１−１）を加算器４１４に出力する。同様に、重み回路４００は、エネルギー値Ｅ２に対応する重みを付与してエネルギー値Ｗ（Ｅ２−１）を得、エネルギー値Ｅｎに対応する重みを付与してエネルギー値Ｗ（Ｅｎ−１）を得る。

【0047】

また、デジタル処理回路３０８の重み回路５００は、ルックアップテーブルを参照して、要素５０２−１のエネルギー値Ｅ１に対応する重みを取得してエネルギー値Ｅ１に付与することで要素５０８−１のエネルギー値Ｗ（Ｅ１−２）を得る。重み回路５００は、要素５０８−１のエネルギー値Ｗ（Ｅ１−２）を加算器５１４に出力する。同様に、重み回路５００は、エネルギー値Ｅ２に対応する重みを付与してエネルギー値Ｗ（Ｅ２−２）を得、エネルギー値Ｅｎに対応する重みを付与してエネルギー値Ｗ（Ｅｎ−２）を得る。

【0048】

また、デジタル処理回路３０８の重み回路６００は、ルックアップテーブルを参照して、要素６０２−１のエネルギー値Ｅ１に対応する重みを取得してエネルギー値Ｅ１に付与することで要素６０８−１のエネルギー値Ｗ（Ｅ１−ｎ）を得る。重み回路６００は、要素６０８−１のエネルギー値Ｗ（Ｅ１−ｎ）を加算器６１４に出力する。同様に、重み回路６００は、エネルギー値Ｅ２に対応する重みを付与してエネルギー値Ｗ（Ｅ２−ｎ）を得、エネルギー値Ｅｎに対応する重みを付与してエネルギー値Ｗ（Ｅｎ−ｎ）を得る。

【0049】

そして、デジタル処理回路３０８において各重み回路では、第１の実施形態と同様に、検出したＸ線イベントの信号値を所定のタイミングでリセットする際に、所定のタイミングごとに加算値を算出する。例えば、加算器４１４は、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値（エネルギー重み付けされたビン値４１６）を算出し、加算器５１４は、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値（エネルギー重み付けされたビン値５１６）を算出し、加算器６１４は、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値（エネルギー重み付けされたビン値６１６）を算出する。このように第２の実施形態に係るデジタル処理回路３０８では、エネルギー重み付されたビンが複数生成される。そして、プロセッサ６は、各重み回路により生成されたエネルギー重み付けされたビン値を用いて、ＣＴ画像を再構成する。この結果、プロセッサ６は、例えば、重み回路４００で生成されたエネルギー重み付けされたビン値４１６を用いることで、精度良く軟組織の画像を再構成することができる。また、プロセッサ６は、例えば、重み回路５００で生成されたエネルギー重み付けされたビン値５１６を用いることで、精度良く骨の画像を再構成することができ、重み回路６００で生成されたエネルギー重み付けされたビン値６１６を用いることで、精度良く血管の画像を再構成することができる。

【0050】

（その他の実施形態）
実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。

【0051】

上記の実施形態の説明において、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、Ｘ線検出器は、光子計数型検出器と、データ収集装置とを備えるようにしてもよい。かかる場合、光子計数型検出器は、Ｘ線源から照射されたＸ線光子を検出し、検出したＸ線光子のエネルギーに応じた出力信号を出力する。そして、データ収集装置は、出力信号から複数のＸ線光子それぞれに対応する第１のエネルギー値を決定する。続いて、データ収集装置は、各第１のエネルギー値に対応する重みを各第１のエネルギー値に付与した第２のエネルギー値を得て、複数の第２のエネルギー値を加算した加算値を算出する。

【0052】

さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

【0053】

また、上記の実施形態で説明した制御方法は、予め用意された制御プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

【0054】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、コントラスト対雑音比を向上させることができる。

【0055】

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】

【0056】

１ Ｘ線管
２ フィルタとコリメータ
３ Ｘ線検出器
４ コントローラ
５ データ収集装置
６ プロセッサ
７ メモリ
３０２ 光子計数型検出器
３０４ プリアンプ
３０６ ＡＤＣ
３０８ デジタル処理回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】