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(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】6890943
(24)【登録日】2021年5月28日
(45)【発行日】2021年6月18日
(54)【発明の名称】放射線診断装置及び方法
(51)【国際特許分類】
A61B 6/03 20060101AFI20210607BHJP
【ＦＩ】
A61B6/03 350H
A61B6/03 373
【請求項の数】16
【全頁数】35
(21)【出願番号】特願2016-198354(P2016-198354)
(22)【出願日】2016年10月6日
(65)【公開番号】特開2018-57655(P2018-57655A)
(43)【公開日】2018年4月12日
【審査請求日】2019年7月4日
【前置審査】
(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】加藤 徹
(72)【発明者】
【氏名】中井 宏章
【審査官】
佐藤 秀樹
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１５−１８４１１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１６−０６７９４７（ＪＰ，Ａ）
(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】
放射線を検出して検出信号を出力する検出素子を複数有する光子計数型の放射線検出器と、
各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて、前記複数の信号が単調増加もしくは単調減少する期間の波高値から、前記複数の信号のうち第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率が所定の値となる波高値を特徴点として特定し、前記特徴点を用いて算出した補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する校正部と、
校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する画像生成部と、を備え、
前記校正部は、放射線照射条件に対して事前に導出されたＸ線スペクトルを用いて、第１の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した、前記比率が第１の前記所定の値となる第１の特徴点のエネルギー値と、第２の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した、前記比率が第２の前記所定の値となる第２の特徴点のエネルギー値とを求め、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点とを用いた直線回帰によって前記補正値を算出する、放射線診断装置。
各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて、前記複数の信号が単調増加もしくは単調減少する期間の波高値から、前記複数の信号のうち第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率が所定の値となる波高値を特徴点として特定し、前記特徴点を用いて算出した補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する校正部と、
校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する画像生成部と、を備え、
前記校正部は、放射線照射条件に対して事前に導出されたＸ線スペクトルを用いて、第１の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した、前記比率が第１の前記所定の値となる第１の特徴点のエネルギー値と、第２の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した、前記比率が第２の前記所定の値となる第２の特徴点のエネルギー値とを求め、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点とを用いた直線回帰によって前記補正値を算出する、放射線診断装置。
【請求項2】
放射線を検出して検出信号を出力する検出素子を複数有する光子計数型の放射線検出器と、
各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて、前記複数の信号が単調増加もしくは単調減少する期間の波高値から、前記複数の信号のうち第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率が所定の値となる波高値を特徴点として特定し、前記特徴点を用いて算出した補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する校正部と、
校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する画像生成部と、を備え、
前記校正部は、前記光子計数型の放射線検出器が有する検出素子よりエネルギー分解能が高いリファレンス検出素子を用いて検出された複数の信号から、第１の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した、前記比率が第１の前記所定の値となる第１の特徴点のエネルギー値と、第２の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した、前記比率が第２の前記所定の値となる第２の特徴点のエネルギー値とを求め、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点とを用いた直線回帰によって前記補正値を算出する、放射線診断装置。
各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて、前記複数の信号が単調増加もしくは単調減少する期間の波高値から、前記複数の信号のうち第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率が所定の値となる波高値を特徴点として特定し、前記特徴点を用いて算出した補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する校正部と、
校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する画像生成部と、を備え、
前記校正部は、前記光子計数型の放射線検出器が有する検出素子よりエネルギー分解能が高いリファレンス検出素子を用いて検出された複数の信号から、第１の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した、前記比率が第１の前記所定の値となる第１の特徴点のエネルギー値と、第２の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した、前記比率が第２の前記所定の値となる第２の特徴点のエネルギー値とを求め、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点とを用いた直線回帰によって前記補正値を算出する、放射線診断装置。
【請求項3】
放射線を検出して検出信号を出力する検出素子を複数有する光子計数型の放射線検出器と、
各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて、前記複数の信号のうち所定の帯域の放射線を除去するフィルタ存在下で収集された第１の信号のカウント値と、前記フィルタ非存在下で収集された第２の信号のカウント値が同一となる波高値を特徴点として特定し、前記特徴点を用いて算出した補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する校正部と、
校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する画像生成部と、を備え、
前記校正部は、放射線照射条件に対して事前に導出されたＸ線スペクトルを用いて、第１の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した第１の特徴点のエネルギー値と、第２の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した第２の特徴点のエネルギー値とを求め、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点とを用いた直線回帰によって前記補正値を算出する、放射線診断装置。
各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて、前記複数の信号のうち所定の帯域の放射線を除去するフィルタ存在下で収集された第１の信号のカウント値と、前記フィルタ非存在下で収集された第２の信号のカウント値が同一となる波高値を特徴点として特定し、前記特徴点を用いて算出した補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する校正部と、
校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する画像生成部と、を備え、
前記校正部は、放射線照射条件に対して事前に導出されたＸ線スペクトルを用いて、第１の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した第１の特徴点のエネルギー値と、第２の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した第２の特徴点のエネルギー値とを求め、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点とを用いた直線回帰によって前記補正値を算出する、放射線診断装置。
【請求項4】
放射線を検出して検出信号を出力する検出素子を複数有する光子計数型の放射線検出器と、
各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて、前記複数の信号のうち所定の帯域の放射線を除去するフィルタ存在下で収集された第１の信号のカウント値と、前記フィルタ非存在下で収集された第２の信号のカウント値が同一となる波高値を特徴点として特定し、前記特徴点を用いて算出した補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する校正部と、
校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する画像生成部と、を備え、
前記校正部は、前記光子計数型の放射線検出器が有する検出素子よりエネルギー分解能が高いリファレンス検出素子を用いて検出された複数の信号から、第１の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した第１の特徴点のエネルギー値と、第２の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した第２の特徴点のエネルギー値とを求め、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点とを用いた直線回帰によって前記補正値を算出する、放射線診断装置。
各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて、前記複数の信号のうち所定の帯域の放射線を除去するフィルタ存在下で収集された第１の信号のカウント値と、前記フィルタ非存在下で収集された第２の信号のカウント値が同一となる波高値を特徴点として特定し、前記特徴点を用いて算出した補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する校正部と、
校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する画像生成部と、を備え、
前記校正部は、前記光子計数型の放射線検出器が有する検出素子よりエネルギー分解能が高いリファレンス検出素子を用いて検出された複数の信号から、第１の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した第１の特徴点のエネルギー値と、第２の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した第２の特徴点のエネルギー値とを求め、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点とを用いた直線回帰によって前記補正値を算出する、放射線診断装置。
【請求項5】
前記フィルタは、前記所定の帯域として前記第１の信号がピークを示す波高値を含む放射線を除去する、請求項３又は４に記載の放射線診断装置。
【請求項6】
前記光子計数型の放射線検出器のチャンネル方向の移動を放射線管とは独立して制御し、前記第１の特徴点のエネルギー値と前記第２の特徴点のエネルギー値とを求める際の前記リファレンス検出素子のチャンネル方向における位置と、校正対象の検出素子が検出する複数の信号から前記第１の特徴点及び前記第２の特徴点を特定する際の当該検出素子のチャンネル方向における位置とが一致するように制御する移動制御部を更に備える、請求項２又は４に記載の放射線診断装置。
【請求項7】
前記移動制御部は、前記第１の特徴点のエネルギー値と前記第２の特徴点のエネルギー値とを求める際に、前記リファレンス検出素子を前記放射線管に対して対向する位置に位置付け、前記校正対象の検出素子が検出する複数の信号から前記第１の特徴点及び前記第２の特徴点を特定する際に、当該校正対象の検出素子を前記放射線管に対して対向する位置に位置付ける、請求項６に記載の放射線診断装置。
【請求項8】
前記移動制御部は、前記第１の特徴点のエネルギー値と前記第２の特徴点のエネルギー値とを求める際に、前記光子計数型の放射線検出器の中心が前記放射線管と対向する状態において、前記校正対象の検出素子と前記放射線管との相対的な位置と一致する位置に、前記リファレンス検出素子を位置付け、前記校正対象の検出素子が検出する複数の信号から前記第１の特徴点及び前記第２の特徴点を特定する際に、前記光子計数型の放射線検出器の中心を前記放射線管と対向する位置に位置付ける、請求項６に記載の放射線診断装置。
【請求項9】
前記光子計数型の放射線検出器は、前記検出素子の少なくとも一部に前記リファレンス検出素子を含む、請求項２、４、６、７、８のいずれか一つに記載の放射線診断装置。
【請求項10】
前記光子計数型の放射線検出器は、面検出器である、請求項１〜９のいずれか一つに記載の放射線診断装置。
【請求項11】
前記複数の放射線照射条件は、管電圧及び管電流の少なくともいずれかが異なる、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の放射線診断装置。
【請求項12】
前記複数の信号を前処理する前処理部を更に備え、
前記校正部は、前処理後の前記複数の信号を用いた演算処理の結果に基づく前記補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の放射線診断装置。
前記校正部は、前処理後の前記複数の信号を用いた演算処理の結果に基づく前記補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の放射線診断装置。
【請求項13】
光子計数型の放射線検出器が有する、放射線を検出して検出信号を出力する複数の検出素子の各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて、前記複数の信号が単調増加もしくは単調減少する期間の波高値から、前記複数の信号のうち第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率が所定の値となる波高値を特徴点として特定し、前記特徴点を用いて算出した補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正し、
校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する処理を含み、
校正するステップは、放射線照射条件に対して事前に導出されたＸ線スペクトルを用いて、第１の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した、前記比率が第１の前記所定の値となる第１の特徴点のエネルギー値と、第２の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した、前記比率が第２の前記所定の値となる第２の特徴点のエネルギー値とを求め、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点とを用いた直線回帰によって前記補正値を算出することを含む、方法。
校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する処理を含み、
校正するステップは、放射線照射条件に対して事前に導出されたＸ線スペクトルを用いて、第１の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した、前記比率が第１の前記所定の値となる第１の特徴点のエネルギー値と、第２の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した、前記比率が第２の前記所定の値となる第２の特徴点のエネルギー値とを求め、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点とを用いた直線回帰によって前記補正値を算出することを含む、方法。
【請求項14】
光子計数型の放射線検出器が有する、放射線を検出して検出信号を出力する複数の検出素子の各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて、前記複数の信号が単調増加もしくは単調減少する期間の波高値から、前記複数の信号のうち第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率が所定の値となる波高値を特徴点として特定し、前記特徴点を用いて算出した補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正し、
校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する処理を含み、
校正するステップは、前記光子計数型の放射線検出器が有する検出素子よりエネルギー分解能が高いリファレンス検出素子を用いて検出された複数の信号から、第１の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した、前記比率が第１の前記所定の値となる第１の特徴点のエネルギー値と、第２の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した、前記比率が第２の前記所定の値となる第２の特徴点のエネルギー値とを求め、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点とを用いた直線回帰によって前記補正値を算出することを含む、方法。
校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する処理を含み、
校正するステップは、前記光子計数型の放射線検出器が有する検出素子よりエネルギー分解能が高いリファレンス検出素子を用いて検出された複数の信号から、第１の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した、前記比率が第１の前記所定の値となる第１の特徴点のエネルギー値と、第２の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した、前記比率が第２の前記所定の値となる第２の特徴点のエネルギー値とを求め、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点とを用いた直線回帰によって前記補正値を算出することを含む、方法。
【請求項15】
光子計数型の放射線検出器が有する、放射線を検出して検出信号を出力する複数の検出素子の各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて、前記複数の信号のうち所定の帯域の放射線を除去するフィルタ存在下で収集された第１の信号のカウント値と、前記フィルタ非存在下で収集された第２の信号のカウント値が同一となる波高値を特徴点として特定し、前記特徴点を用いて算出した補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正し、
校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する処理を含み、
校正するステップは、放射線照射条件に対して事前に導出されたＸ線スペクトルを用いて、第１の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した第１の特徴点のエネルギー値と、第２の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した第２の特徴点のエネルギー値とを求め、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点とを用いた直線回帰によって前記補正値を算出することを含む、方法。
校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する処理を含み、
校正するステップは、放射線照射条件に対して事前に導出されたＸ線スペクトルを用いて、第１の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した第１の特徴点のエネルギー値と、第２の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した第２の特徴点のエネルギー値とを求め、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点とを用いた直線回帰によって前記補正値を算出することを含む、方法。
【請求項16】
光子計数型の放射線検出器が有する、放射線を検出して検出信号を出力する複数の検出素子の各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて、前記複数の信号のうち所定の帯域の放射線を除去するフィルタ存在下で収集された第１の信号のカウント値と、前記フィルタ非存在下で収集された第２の信号のカウント値が同一となる波高値を特徴点として特定し、前記特徴点を用いて算出した補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正し、
校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する処理を含み、
校正するステップは、前記光子計数型の放射線検出器が有する検出素子よりエネルギー分解能が高いリファレンス検出素子を用いて検出された複数の信号から、第１の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した第１の特徴点のエネルギー値と、第２の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した第２の特徴点のエネルギー値とを求め、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点とを用いた直線回帰によって前記補正値を算出することを含む、方法。
校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する処理を含み、
校正するステップは、前記光子計数型の放射線検出器が有する検出素子よりエネルギー分解能が高いリファレンス検出素子を用いて検出された複数の信号から、第１の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した第１の特徴点のエネルギー値と、第２の放射線照射条件の前記第１の信号と前記第２の信号とから特定した第２の特徴点のエネルギー値とを求め、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点とを用いた直線回帰によって前記補正値を算出することを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、放射線診断装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
Ｘ線ＣＴ装置において使用されるＸ線検出器として光子計数型のＸ線検出器が知られている。光子計数型のＸ線検出器が有する各Ｘ線検出素子は、入射したＸ線光子を計数でき、かつ、当該Ｘ線光子のエネルギー値（ｋｅＶ）を計測できる検出信号を出力する。また、光子計数型のＸ線検出器を利用する際には、各Ｘ線検出素子のＸ線エネルギー感度のばらつきを校正するキャリブレーションが必須である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１１−０８５４７９号公報
【特許文献2】特開２０１５−１８０８５９号公報
【特許文献3】特開２０１５−１３４１０６号公報
【特許文献4】特開２０１６−０１９６３３号公報
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】加藤秀起、外２名、「ＣｄＺｎＴｅ半導体放射線検出器のＸ線光子エネルギー吸収レスポンス特性」、Ｔ．ＩＥＥ Ｊａｐａｎ、Ｖｏｌ．１２０−Ｃ、Ｎｏ．１２、２０００
【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、キャリブレーションを正確かつ簡便に実施することができる放射線診断装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態の放射線診断装置は、光子計数型の放射線検出器と、校正部と、画像生成部とを備える。光子計数型の放射線検出器は、放射線を検出して検出信号を出力する検出素子を複数有する。校正部は、各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて特徴点を特定し、前記特徴点を用いて算出した補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する。画像生成部は、校正された前記各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照して、実施形態に係る放射線診断装置及び方法を説明する。
【0009】
以下の実施形態では、放射線診断装置の一例としてＸ線ＣＴ装置について説明する。ここで、実施形態で説明するＸ線ＣＴ装置は、フォトンカウンティングＣＴを実行可能な装置である。すなわち、以下の実施形態で説明するＸ線ＣＴ装置は、従来の積分型（電流モード計測方式）の検出器ではなく、フォトンカウンティング方式の検出器を用いて被検体を透過したＸ線を計数することで、ＳＮ比の高いＸ線ＣＴ画像データを再構成可能な装置である。なお、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。
【0010】
（第１の実施形態）図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成例を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、架台１０と、寝台２０と、コンソール３０とを有する。
【0011】
架台１０は、被検体ＰにＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線に関するデータを収集する装置であり、高電圧発生回路１１と、Ｘ線管１２と、検出器１３と、データ収集回路１４と、回転フレーム１５と、架台駆動回路１６とを有する。また、架台１０において、図１に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる直交座標系を定義する。すなわち、Ｘ軸は水平方向を示し、Ｙ軸は鉛直方向を示し、Ｚ軸は架台１０が非チルト時の状態における回転フレーム１５の回転中心軸方向を示す。図２は、第１の実施形態に係る架台１０の正面図である。
【0012】
図２に示すように、回転フレーム１５は、Ｘ線管１２と検出器１３とを被検体Ｐを挟んで対向するように支持し、後述する架台駆動回路１６によって被検体Ｐを中心とした円軌道にて高速に回転する円環状のフレームである。
【0013】
Ｘ線管１２は、後述する高電圧発生回路１１により供給される高電圧により被検体ＰにＸ線ビームを照射する真空管であり、回転フレーム１５の回転にともなって、Ｘ線ビームを被検体Ｐに対して照射する。
【0014】
高電圧発生回路１１は、Ｘ線管１２に高電圧を供給する機能を有する電気回路であり、Ｘ線管１２は、高電圧発生回路１１から供給される高電圧を用いてＸ線を発生する。すなわち、高電圧発生回路１１は、Ｘ線管１２に供給する管電圧や管電流を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線量を調整する。高電圧発生回路１１は、システム制御回路３８による制御のもと、スキャン制御回路３３から制御を受ける。
【0015】
架台駆動回路１６は、回転フレーム１５を回転駆動させることによって、被検体Ｐを中心とした円軌道上でＸ線管１２と検出器１３とを旋回させる機能を有する電気回路である。架台駆動回路１６は、システム制御回路３８による制御のもと、スキャン制御回路３３から制御を受ける。
【0016】
検出器１３は、光子計数型の検出器であり、被検体Ｐを透過したＸ線に由来する光を計数するための複数のＸ線検出素子（「センサ」或いは単に「検出素子」とも言う）を有する。一例を挙げれば、第１の実施形態に係る検出器１３が有するＸ線検出素子は、シンチレータと光センサとにより構成される間接変換型の面検出器である。ここで、光センサは、例えばＳｉＰＭ（Silicon photomultiplier）である。検出器１３の各Ｘ線検出素子は、入射したＸ線光子に応じた電気信号（パルス）を出力する。なお、各Ｘ線検出素子が出力する電気信号のことを検出信号とも言う。すなわち、検出器１３は、放射線を検出して検出信号を出力する検出素子を複数有する。この電気信号（パルス）の波高値は、Ｘ線光子のエネルギー値と相関性を有する。図３は、第１の実施形態に係る検出器１３の一例を説明するための図である。
【0017】
図３では、図２に示す検出器１３を拡大して示す。図３では、検出器１３をＹ軸側から見た場合を示す。図３に示すように、検出器１３には、Ｘ線検出素子が、面上に２次元配置されている。例えば、チャンネル方向（図３中のＸ軸方向）に配列されたＸ線検出素子列が被検体Ｐの体軸方向（図３に示すＺ軸方向）に沿って複数列配列されている。
【0018】
図２に戻って、データ収集回路１４は、検出器１３の検出信号を用いた計数処理の結果である計数結果を収集する機能を有する電気回路である。データ収集回路１４は、Ｘ線管１２から照射されて被検体Ｐを透過したＸ線に由来する光子（Ｘ線光子）を計数し、当該計数した光子のエネルギーを弁別した結果を計数結果として収集する。そして、データ収集回路１４は、計数結果を、コンソール３０に送信する。なお、データ収集回路１４のことを、ＤＡＳ（Data Acquisition System）とも言う。
【0019】
寝台２０は、被検体Ｐを載せる装置であり、天板２２と、寝台駆動装置２１とを有する。天板２２は、被検体Ｐが載置される板であり、寝台駆動装置２１は、天板２２をＺ軸方向へ移動して、被検体Ｐを回転フレーム１５内に移動させる。なお、寝台駆動装置２１は、天板２２をＸ軸方向にも移動可能である。
【0020】
なお、架台１０は、例えば、天板２２を移動させながら回転フレーム１５を回転させて被検体Ｐをらせん状にスキャンするヘリカルスキャンを実行する。または、架台１０は、天板２２を移動させた後に被検体Ｐの位置を固定したままで回転フレーム１５を回転させて被検体Ｐを円軌道にてスキャンするコンベンショナルスキャンを実行する。なお、以下の実施形態では、架台１０と天板２２との相対位置の変化が天板２２を制御することによって実現されるものとして説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、架台１０が自走式である場合、架台１０の走行を制御することによって架台１０と天板２２との相対位置の変化が実現されてもよい。
【0021】
コンソール３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置の操作を受け付けるとともに、架台１０によって収集された計数結果を用いてＸ線ＣＴ画像データを再構成する装置である。コンソール３０は、図２に示すように、入力装置３１と、ディスプレイ３２と、スキャン制御回路３３と、前処理回路３４と、投影データ記憶回路３５と、画像再構成回路３６と、画像記憶回路３７と、システム制御回路３８とを有する。
【0022】
入力装置３１は、Ｘ線ＣＴ装置の操作者が各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボード等を有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、システム制御回路３８に転送する。例えば、入力装置３１は、操作者からＸ線ＣＴ画像データを再構成する際の再構成条件や、Ｘ線ＣＴ画像データに対する画像処理条件等を受け付ける。また、例えば、入力装置３１は、操作者からＸ線検出素子のキャリブレーションを実施する指示を受付ける。そして、入力装置３１は、システム制御回路３８を介して、スキャン制御回路３３にＸ線ＣＴ画像データの再構成やキャリブレーションの実施を指示する。
【0023】
ディスプレイ３２は、操作者によって参照されるモニタであり、システム制御回路３８による制御のもと、Ｘ線ＣＴ画像データを操作者に表示したり、入力装置３１を介して操作者から各種指示や各種設定等を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。
【0024】
スキャン制御回路３３は、後述するシステム制御回路３８の制御のもと、高電圧発生回路１１、検出器１３、架台駆動回路１６、データ収集回路１４及び寝台駆動装置２１の動作を制御することで、架台１０における計数結果の収集処理を制御する機能を有する電気回路である。
【0025】
また、第１の実施形態に係るスキャン制御回路３３は、図１に示すように、算出機能３３ａを実行する。なお、算出機能３３ａの詳細については、図８及び図９を用いて詳述する。ここで、例えば、図１に示すスキャン制御回路３３の構成要素である算出機能３３ａが実行する処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でスキャン制御回路３３内に記録されている。スキャン制御回路３３は、例えば、プロセッサであり、プログラムを読み出し、実行することで読み出したプログラムに対応する機能を実現する。換言すると、プログラムを読み出した状態のスキャン制御回路３３は、図１のスキャン制御回路３３内に示された算出機能３３ａを有することとなる。
【0026】
前処理回路３４は、データ収集回路１４から送信された計数結果に対して、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正等の補正処理を行なうことで、エネルギー弁別域ごとの投影データを生成する機能を有する電気回路である。
【0027】
投影データ記憶回路３５は、例えば、ＮＡＮＤ（Not AND）型フラッシュメモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）であり、前処理回路３４により生成された投影データを記憶する。すなわち、投影データ記憶回路３５は、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成するための投影データを記憶する。
【0028】
画像再構成回路３６は、検出器１３の検出信号に基づいてＣＴ画像を再構成する機能を有する電気回路である。すなわち、画像再構成回路３６は、投影データ記憶回路３５が記憶する投影データを、例えば、逆投影処理することで、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成する。逆投影処理としては、例えば、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法による逆投影処理が挙げられる。なお、画像再構成回路３６は、例えば、逐次近似法により、再構成処理を行なっても良い。また、画像再構成回路３６は、Ｘ線ＣＴ画像データに対して各種画像処理を行なうことで、画像データを生成する。画像再構成回路３６は、再構成したＸ線ＣＴ画像データや、各種画像処理により生成した画像データを画像記憶回路３７に格納する。
【0029】
ここで、フォトンカウンティングＣＴで得られる計数結果から生成された投影データには、被検体Ｐを透過することで減弱されたＸ線のエネルギーの情報が含まれている。このため、画像再構成回路３６は、例えば、特定のエネルギー成分のＸ線ＣＴ画像データを再構成することができる。また、画像再構成回路３６は、例えば、複数のエネルギー成分それぞれのＸ線ＣＴ画像データを再構成することができる。
【0030】
また、画像再構成回路３６は、例えば、各エネルギー成分のＸ線ＣＴ画像データの各画素にエネルギー成分に応じた色調を割り当て、エネルギー成分に応じて色分けされた複数のＸ線ＣＴ画像データを重畳した画像データを生成することができる。また、画像再構成回路３６は、例えば、物質固有のＫ吸収端を利用して、当該物質の同定が可能となる画像データを生成することができる。画像再構成回路３６が生成する他の画像データとしては、単色Ｘ線画像データや密度画像データ、実効原子番号画像データ等が挙げられる。
【0031】
システム制御回路３８は、架台１０、寝台２０及びコンソール３０の動作を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置の全体制御を行う機能を有する電気回路である。具体的には、システム制御回路３８は、スキャン制御回路３３を制御することで、架台１０で行なわれるＣＴスキャンを制御する。また、システム制御回路３８は、前処理回路３４や、画像再構成回路３６を制御することで、コンソール３０における画像再構成処理や画像生成処理を制御する。また、システム制御回路３８は、画像記憶回路３７が記憶する各種画像データを、ディスプレイ３２に表示するように制御する。画像記憶回路３７は、例えば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリやＨＤＤであり、各種画像データを記憶する。
【0032】
以上、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、フォトンカウンティング方式の検出器を用いてＸ線ＣＴ画像データを再構成する。
【0033】
フォトンカウンティングＣＴでは、光子の数を計数することで、Ｘ線の量を測定する。単位時間当たりの光子数が多いほど、強いＸ線となる。また、個々の光子は、異なるエネルギーを有するが、フォトンカウンティングＣＴでは、光子のエネルギー計測を行なうことで、Ｘ線のエネルギー成分の情報を得ることができる。すなわち、フォトンカウンティングＣＴでは、１種類の管電圧でＸ線を照射することで収集されたデータを複数のエネルギー成分に分けて画像化することができる。例えば、フォトンカウンティングＣＴでは、Ｋ吸収端の違いを利用した物質の同定が可能となる画像データを得ることができる。
【0034】
ところで、上述のような構成を有する光子計数型の検出器１３を用いて光子をエネルギー別に正確に計数するためには、検出器１３において測定される光子のエネルギー値のキャリブレーション処理が必要である。図４から図７は、従来技術を説明するための図である。
【0035】
図４では、既知の特定のエネルギーを有する単色のＸ線を照射可能なＸ線管を用いた従来技術に係るキャリブレーション方法を説明する。図４上図は、Ｘ線管のＸ線スペクトルを示し、図４下図は、Ｘ線検出素子が検出したＸ線のスペクトルを示す。ここで、例えば、図４上図に示すようにＸ線ＣＴ装置に備えられるＸ線管１２が、既知の特定のエネルギーを有する単色のＸ線を照射可能であれば、図４下図に示すようにＸ線検出素子に入射するＸ線光子の検出信号のピークを検出することによって、光子の検出信号とエネルギー値との対応関係を求めることが可能である。
【0036】
しかしながら、Ｘ線ＣＴ装置に備えられるＸ線管１２は、通常エネルギー分布を有する連続Ｘ線を発生する。このため、既知の特定のエネルギーを有する単色のＸ線を照射可能なＸ線管を用いたキャリブレーション方法を適用できない。図５では、エネルギー分布を有する連続Ｘ線を照射するＸ線管を用いた従来技術に係るキャリブレーション方法を説明する。図５上図は、Ｘ線管のＸ線スペクトルを示し、図５下図は、Ｘ線検出素子ＡからＸ線検出素子Ｃそれぞれが検出したＸ線のスペクトルを左から順に示す。図５上図に示すように、Ｘ線管１２は、エネルギー分布を有する連続Ｘ線を照射する。そして、図５下図に示すように各Ｘ線検出素子に入射するＸ線光子の検出信号のスペクトルは、広いエネルギー分布を有することになる。このように、連続Ｘ線を光子計数型のＸ線検出器に照射しても、検出器１３のエネルギー分解能が不十分であれば、十分な精度で光子の検出信号のピークを検出することが困難となる。
【0037】
ここで、Ｘ線ＣＴ装置に備えられるＸ線管１２が連続Ｘ線を発生する場合でも、Ｘ線の出力を高めればピークを算出できる可能性はある。図６では、例えば、管電圧を同一にして管電流を異ならせたＸ線照射条件で連続Ｘ線を発生させた場合の３つのスペクトルを示す。図６の例では、スペクトルＡ、スペクトルＢ、そしてスペクトルＣの順で管電流を高くして連続Ｘ線を発生させた場合を示している。図６に示すように、スペクトルＣでは、スペクトルＡやスペクトルＢでは検出できないピークが検出可能である。なお、図６の横軸はエネルギー値を示し、図６の縦軸はＸ線の強度を示す。
【0038】
しかしながら、出力が高いピークを選択すると、パイルアップの発生頻度が高まる。図７を用いて、Ｘ線の出力とパイルアップの発生頻度との関係について説明する。図７の横軸はＸ線の線量を示し、図７の縦軸は検出されたＸ線のカウント値を示す。図７の破線で示すように、Ｘ線の線量と検出されるＸ線のカウント値とは、理論上比例する。すなわち、Ｘ線の線量の増加に比例してＸ線のカウント値も増加する。しかしながら実際には、図７の実線で示すように、Ｘ線の線量が高くなると、Ｘ線の線量が増加しても、Ｘ線のカウント値は、Ｘ線の線量に比例して増加しない。すなわち、線量が高いとピークは強くなるがパイルアップの発生頻度が高くなり、線量が低いとピークは弱くなるがパイルアップの発生頻度が低くなる。
【0039】
また、パイルアップの発生頻度が高まると、キャリブレーションの精度が低下する。すなわち、キャリブレーションの際には、パイルアップが発生しない弱い線量でＸ線を照射することが適している。しかしながら、検出器１３のエネルギー分解能が不十分であれば、十分な精度で光子の検出信号のピークを検出することが困難となり、キャリブレーションの精度が低下する。
【0040】
なお、核医学イメージング装置において、エネルギー値が既知である標準線源を各検出素子の上に配置するキャリブレーション方法が知られているが、この方法をＸ線ＣＴ装置の面検出器のキャリブレーションに適用する場合、長時間の作業になる。このようなことから、各Ｘ線検出素子のＸ線エネルギー感度のばらつきを校正するキャリブレーションを正確かつ簡便に実施することができないという課題があった。
【0041】
そこで、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、キャリブレーションを正確かつ簡便に実施するため、光子計数型の放射線検出器が有する、放射線を検出して検出信号を出力する複数の検出素子の各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づく補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する。例えば、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて特徴点を特定し、特徴点を用いて補正値を算出する。そして、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、校正された各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する。このようなＸ線ＣＴ装置による補正値算出機能は、算出機能３３ａにより実現され、Ｘ線ＣＴ装置による各検出素子の検出信号を校正する機能は、データ収集回路１４により実現される。以下では、図８から図１０を用いて、第１の実施形態に係るデータ収集回路１４及び算出機能３３ａについて詳細に説明する。図８及び９は、第１の実施形態に係る算出機能３３ａの処理動作を説明するための図であり、図１０は、第１の実施形態に係るデータ収集回路１４の構成例を示す図である。
【0042】
まず、算出機能３３ａによる補正値の算出処理について説明する。図８上図は、複数の放射線照射条件として、管電流を同一にして管電圧を８０ＫＶと１４０ＫＶとで異ならせた２つのＸ線照射条件でＸ線を照射した場合を示す。また、図８上図は、この２つのＸ線照射条件でＸ線を照射した場合に、光子計数型の検出器１３が有する検出素子により検出されたＸ線スペクトルの一例を示す。図８上図の横軸は検出素子により検出された光子の波高値を示し、図８上図の縦軸は検出素子により検出された光子のカウント値を示す。図８上図に示す例では、例えば、管電流を同一にして管電圧を８０ＫＶと１４０ＫＶとで異ならせた２つのＸ線照射条件でＸ線を照射した場合に検出されたＸ線スペクトルを示す。ここでは説明の便宜上１４０ＫＶのＸ線スペクトルを第１の信号と称し、８０ＫＶのＸ線スペクトルを第２の信号と称す。なお、複数の放射線照射条件は、管電圧及び管電流の少なくともいずれかが異なる。また、Ｘ線照射条件として管電圧及び管電流を調整する際には、パイルアップの発生頻度が低くなるようなＸ線量とすることが望ましい。
【0043】
算出機能３３ａは、複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて特徴点を特定し、特徴点を用いて補正値を算出する。例えば、算出機能３３ａは、複数の信号のうち第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率を算出する。図８中図は、検出器１３が有する複数の検出素子のうち検出素子Ａにおいて検出された第１の信号と第２の信号とについて、同一の波高値における第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率を波高値ごとにプロットしたグラフを示す。
【0044】
そして、算出機能３３ａは、第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率が所定の値となる波高値を特徴点として特定する。ここで、特徴点は一意に決まる値とする。このようなことから、算出機能３３ａは、例えば、複数の信号が単調増加もしくは単調減少する期間の波高値から特徴点を特定する。より具体的には、算出機能３３ａは、複数の信号のうちいずれかのカウント値の変化量が最大となる波高値から特徴点を特定する。図８中図に示す例では、算出機能３３ａは、カウント値の比率がＭ１となる値の波高値Ａ１を特徴点として特定する。
【0045】
また、算出機能３３ａは、検出素子Ａ以外の検出素子についても同様に、第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率がＭ１となる波高値を特徴点として特定する。図８下図は、検出素子Ａ、検出素子Ｂ、及び検出素子Ｃにおいて検出された第１の信号と第２の信号とについて、同一の波高値における第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率を波高値ごとにプロットしたグラフを示す。そして、算出機能３３ａは、カウント値の比率がＭ１となる値の波高値を特徴点として特定する。図８下図の例では、検出素子Ａの特徴点を波高値Ａ１で示し、検出素子Ｂの特徴点を波高値Ａ２で示し、検出素子Ｃの特徴点を波高値Ａ３で示す。このようにして、算出機能３３ａは、複数の信号のうち第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率が所定の値となる波高値を特徴点として特定する。言い換えると、算出機能３３ａは、管電流を同一にして管電圧を８０ＫＶと１４０ＫＶとで異ならせた２つのＸ線照射条件でＸ線を照射した場合に、各検出素子の特徴点を特定する。なお、説明の便宜上、管電流を同一にして管電圧を８０ＫＶと１４０ＫＶとで異ならせた２つのＸ線照射条件を第１の照射条件と称し、第１の照射条件で特定された特徴点を第１の特徴点と称する。なお、第１の照射条件は、第１の放射線照射条件の一例である。
【0046】
続いて、算出機能３３ａは、第１の照射条件と異なる第２の照射条件でも同様にして特徴点を特定する。なお、第２の照射条件は、第２の放射線照射条件の一例である。ここで、第２の照射条件は、第１の照射条件に含まれる複数のＸ線照射条件のうち少なくともいずれか一つが異なるＸ線照射条件を含めばよい。言い換えると、第２の照射条件は、第１の照射条件に含まれるＸ線照射条件と管電圧及び管電流の少なくともいずれかが異なる。例えば、第２の照射条件は、第１の照射条件に含まれるＸ線照射条件と異なるＸ線照射条件として、管電流を第１の照射条件と同一にして管電圧を１００ＫＶと１４０ＫＶとしてもよいし、管電圧を６０ＫＶと１００ＫＶとしてもよい。或いは、第２の照射条件は、管電圧を第１の照射条件と同一にし、第１の照射条件とは異なる管電流としてもよい。また、或いは、第２の照射条件は、管電流及び管電圧を第１の照射条件とは異なるようにしてもよい。なお、第２の照射条件で特定された特徴点を第２の特徴点と称する。
【0047】
算出機能３３ａは、例えば、第２の照射条件における第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率が所定の値となる波高値を特徴点として特定する。例えば、算出機能３３ａは、カウント値の比率がＭ２となる値の波高値を第２の特徴点として特定する。一例をあげると、算出機能３３ａは、検出素子Ａの第２の特徴点を波高値Ｂ１とし、検出素子Ｂの第２の特徴点を波高値Ｂ２とし、検出素子Ｃの第２の特徴点を波高値Ｂ３として特定する。
【0048】
また、第１の照射条件で特定された波高値と、第２の照射条件で特定された波高値とが近接する場合、キャリブレーションの精度が低下する。このため、第１の照射条件で特定された波高値と、第２の照射条件で特定された波高値とが近接しないように、第１の照射条件及び第２の照射条件が決定されることが望ましい。
【0049】
そして、算出機能３３ａは、第１の照射条件の第１の信号と第２の信号とから特定した第１の特徴点と、第２の照射条件の第１の信号と第２の信号とから特定した第２の特徴点とを用いた直線回帰によって、補正値を算出する。図９では、算出機能３３ａによる直線回帰を用いた補正値の算出処理を説明する。
【0050】
図９の横軸は、カウント値の比率を示し、図９の縦軸は、波高値を示す。図９に示す例では、第１の照射条件における検出素子Ａの第１の特徴点を波高値Ａ１とし、第２の照射条件における検出素子Ａの第２の特徴点を波高値Ｂ１とする。また、図９に示す例では、第１の照射条件における検出素子Ｂの第１の特徴点を波高値Ａ２とし、第２の照射条件における検出素子Ｂの第２の特徴点を波高値Ｂ２とする。また、図９に示す例では、第１の照射条件における検出素子Ｃの第１の特徴点を波高値Ａ３とし、第２の照射条件における検出素子Ｃの第２の特徴点を波高値Ｂ３とする。
【0051】
ここで、エネルギーと波高値とは線形の関係がある。例えば、波高値をＡｎとし、エネルギーをＥｎとし、ゲインをαとし、オフセットをβとした場合、「Ａｎ＝αＥｎ＋β」の関係が成立する。そこで、算出機能３３ａは、波高値とカウント値の比率とを図９に示すようにプロットすることで、各検出素子のゲイン（α）とオフセット（β）とを算出する。また、かかる場合、カウント値の比率がＭ１である場合のエネルギー値と、カウント値の比率がＭ２である場合のエネルギー値とが事前に設定される。例えば、算出機能３３ａは、各放射線照射条件に対して事前に導出されたＸ線スペクトルを用いて、第１の特徴点のエネルギー値と第２の特徴点のエネルギー値とを求める。一例をあげると、Ｍ１及びＭ２に対するエネルギー値は、管電圧とＸ線スペクトルとのモデルにより解析的に求められる。より具体的には、各管電圧に対して事前に導出されたＸ線スペクトルを用いて、カウント値の比率がＭ１となるエネルギー値と、カウント値の比率がＭ２となるエネルギー値とを求める。なお、各管電圧に対してＸ線スペクトルを事前に導出する例について説明したが、各管電圧において更に管電流を変化させたＸ線スペクトルを事前に導出するようにしてもよい。或いは、Ｍ１及びＭ２に対するエネルギー値は、図１６を用いて後述するようにＧｅ検出器等のエネルギー分解能の高い検出器で事前に測定されてもよい。算出機能３３ａは、各検出素子に対して算出したゲイン（α）とオフセット（β）とを補正値として、後述する補正値記憶回路１４２に記憶させる。
【0052】
次に、図１０を用いて、データ収集回路１４について説明する。図１０に示すように、データ収集回路１４は、複数の収集ユニット１４０を有する。この収集ユニット１４０は、各Ｘ線検出素子に対応している。したがって、Ｘ線検出素子の数だけ収集ユニット１４０が設けられる。また、各収集ユニット１４０は、チャージアンプ１４１、補正値記憶回路１４２、波形成形回路１４３、波形弁別回路１４４及びカウンタ１４５を有する。
【0053】
補正値記憶回路１４２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＮＡＮＤ型フラッシュメモリやＨＤＤであり、各Ｘ線検出素子の検出信号をキャリブレーションするための補正値を記憶する。この補正値は、スキャン制御回路３３が有する算出機能３３ａによって算出される。
【0054】
チャージアンプ１４１は、Ｘ線検出素子に入射した光子に応答して集電される電荷を積分・増幅して電気量のパルス信号として出力する機能を有する電気回路である。より具体的には、チャージアンプ１４１は、増幅機能を有する電子回路である。チャージアンプ１４１によって出力されるパルス信号は、光子のエネルギー量に対応する波高及び面積を有する。
【0055】
また、チャージアンプ１４１の出力側には、波形成形回路１４３及びスキャン制御回路３３が接続される。そして、チャージアンプ１４１は、スキャン制御回路３３の指示に従って、スキャン制御回路３３及び波形成形回路１４３のいずれか一方にパルス信号の出力を切り替える。例えば、チャージアンプ１４１は、キャリブレーションのための補正値を算出する処理を実施する場合には、パルス信号をスキャン制御回路３３の算出機能３３ａに出力する。これにより、算出機能３３ａは、補正値を算出する。一方、チャージアンプ１４１は、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成する場合には、パルス信号を波形成形回路１４３に出力する。
【0056】
波形成形回路１４３は、各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づく補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する機能を有する電気回路である。例えば、波形成形回路１４３は、Ｘ線検出素子ごとに算出された補正値に基づいて、光子計数型の検出器１３により検出された検出信号をＸ線検出素子ごとに校正する。より具体的には、波形成形回路１４３は、チャージアンプ１４１から出力されるパルス信号の周波数特性を調整し、かつゲイン及びオフセットを与えることによってパルス信号の波形を整形する。波形成形回路１４３の出力側には、波形弁別回路１４４が接続される。
【0057】
波形弁別回路１４４は、入射した光子への応答パルス信号の波高或いは面積を、弁別すべき複数のエネルギー帯域に対応して予め設定された閾値と比較し、閾値との比較結果を後段のカウンタ１４５に出力する機能を有する電気回路である。
【0058】
カウンタ１４５は、対応するエネルギー帯域毎に応答パルス信号の波形の弁別結果をカウントし、光子の計数結果をデジタルデータとしてコンソール３０の前処理回路３４に出力する機能を有する電気回路である。より具体的には、カウンタ１４５は、例えばクロックパルスを計数することにより数値を処理するデジタル回路である。
【0059】
具体的には、カウンタ１４５は、Ｘ線検出素子が出力した各パルスを弁別して計数したＸ線光子の入射位置（検出位置）と、当該Ｘ線光子のエネルギー値とを計数結果として、Ｘ線管１２の位相（管球位相）ごとに収集する。カウンタ１４５は、例えば、計数に用いたパルスを出力したＸ線検出素子の位置を、入射位置とする。
【0060】
例えば、カウンタ１４５が収集する計数結果は、『管球位相「α１」では、入射位置「Ｐ１１」のＸ線検出素子において、エネルギー弁別域「Ｅ１＜Ｅ≦Ｅ２」の光子の計数値が「Ｎ１」であり、エネルギー弁別域「Ｅ２＜Ｅ≦Ｅ３」の光子の計数値が「Ｎ２」である』といった情報となる。或いは、カウンタ１４５が収集する計数結果は、『管球位相「α１」では、入射位置「Ｐ１１」のＸ線検出素子において、エネルギー弁別域「Ｅ１＜Ｅ≦Ｅ２」の光子の単位時間当たりの計数値が「ｎ１」であり、エネルギー弁別域「Ｅ２＜Ｅ≦Ｅ３」の光子の単位時間当たりの計数値が「ｎ２」である』といった情報となる。
【0061】
このように、検出器１３の１つの画素に対応するＸ線検出素子からは、複数のエネルギー帯域に対応する計数結果がＸ線検出データとして前処理回路３４に出力されることとなる。この結果、画像再構成回路３６は、校正された各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する。
【0062】
図１１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置による補正値を算出する処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１０１は、スキャン制御回路３３により実現されるステップである。ステップＳ１０１では、スキャン制御回路３３は、Ｘ線管１２を制御して複数のＸ線照射条件でＸ線を曝射させる。例えば、スキャン制御回路３３は、第１の照射条件として、管電圧を８０ＫＶと１４０ＫＶとで異ならせた２つのＸ線照射条件でＸ線を照射する。
【0063】
ステップＳ１０２は、検出器１３により実現されるステップである。ステップＳ１０２では、検出器１３は、各Ｘ線照射条件でＸ線を検出する。例えば、検出器１３は、第１の照射条件として、管電圧１４０ＫＶのＸ線照射条件で照射されたＸ線を検出して第１の信号とし、管電圧８０ＫＶのＸ線照射条件で照射されたＸ線を検出して第２の信号とする。
【0064】
ステップＳ１０３からステップＳ１０５は、算出機能３３ａに対応するステップである。スキャン制御回路３３がスキャン制御回路３３内に記録されている所定のプログラムを呼び出し実行することにより、算出機能３３ａが実現される。ステップＳ１０３では、算出機能３３ａは、複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて特徴点を特定する。例えば、算出機能３３ａは、複数の信号のうち第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率を算出し、算出した比率が所定の値となる波高値を特徴点として特定する。
【0065】
ステップＳ１０４では、算出機能３３ａは、各検出素子について複数の特徴点を特定したか否かを判定する。ここで、算出機能３３ａは、各検出素子について複数の特徴点を特定したと判定した場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に移行する。例えば、算出機能３３ａは、カウント値の比率がＭ１である場合の波高値と、カウント値の比率がＭ２である場合の波高値とを特定したと判定し、ステップＳ１０５に移行する。一方、算出機能３３ａは、各検出素子について複数の特徴点を特定したと判定しなかった場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、ステップＳ１０１に移行する。かかる場合、スキャン制御回路３３は、例えば、第１の照射条件と異なる第２の照射条件でＸ線を曝射させる。
【0066】
ステップＳ１０５では、算出機能３３ａは、Ｘ線検出素子ごとに複数の特徴点を用いて補正値を算出する。かかる場合、カウント値の比率がＭ１である場合のエネルギー値と、カウント値の比率がＭ２である場合のエネルギー値とが事前に設定される。そして、例えば、算出機能３３ａは、カウント値の比率がＭ１である場合の波高値及びエネルギーと、カウント値の比率がＭ２である場合の波高値及びエネルギーとを用いた直線回帰によって、各検出素子に対してゲイン（α）とオフセット（β）とを補正値として算出する。算出機能３３ａは、Ｘ線検出素子ごとに算出した補正値をＸ線検出素子に対応する収集ユニット１４０の補正値記憶回路１４２に格納させる。
【0067】
図１２は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置によるＸ線ＣＴ画像を再構成する処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ２０１は、スキャン制御回路３３により実現されるステップである。ステップＳ２０１では、スキャン制御回路３３は、Ｘ線管１２を制御してＸ線を曝射させる。ステップＳ２０２は、検出器１３により実現されるステップである。ステップＳ２０２では、検出器１３の各Ｘ線検出素子は、Ｘ線を検出する。ステップＳ２０３は、データ収集回路１４の波形成形回路１４３により実現されるステップである。ステップＳ２０３では、波形成形回路１４３は、補正値に基づいて、光子計数型の検出器１３により検出された検出信号をＸ線検出素子ごとに校正する。
【0068】
ステップＳ２０４は、画像再構成回路３６により実現されるステップである。ステップＳ２０４では、画像再構成回路３６は、校正された検出信号に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成する。ステップＳ２０５は、システム制御回路３８により実現されるステップである。ステップＳ２０５では、システム制御回路３８は、再構成されたＸ線ＣＴ画像をディスプレイ３２に表示させる。
【0069】
上述したように、第１の実施形態では、各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づく補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する。これにより、第１の実施形態によれば、容易にキャリブレーションを実現できる。
【0070】
また、第１の実施形態では、各検出素子の検出信号のピークを検出することなく、検出信号を校正する。これにより、直接変換型の検出素子よりも分解能が低いＳｉＰＭとシンチレータとで形成されたＸ線検出素子に連続Ｘ線を照射しても、十分な精度で各検出素子を校正することができる。
【0071】
更に、第１の実施形態では、パイルアップの頻度が低いＸ線照射条件でＸ線を照射して得られた複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて補正値を算出する。このため、パイルアップの影響を排除することができ、より正確なキャリブレーションを実現できる。
【0072】
また、検出器１３の面積が広くＸ線検出素子の数が多い場合でも、容易でかつ正確にキャリブレーションを実現できるので、従来技術に係るキャリブレーション方法と比較して、キャリブレーション作業の工数を大幅に低減することが可能となる。
【0073】
また、第１の実施形態によれば、既存のＸ線ＣＴ装置の標準的な構成において、事前に測定された特徴点におけるエネルギー値を用いることでキャリブレーション可能である。このため、定期的なキャリブレーションを容易に実施できるので、常に安定した精度の良いＸ線ＣＴ画像データを生成することができる。このように、第１の実施形態によれば、簡便さと正確さを併せ持ったキャリブレーション方法を提供することが可能である。
【0074】
また、算出機能３３ａは、検出器１３のＸ線検出素子によるＸ線信号の検出を複数回実施して、特徴点における波高値の測定誤差を最小化するようにしてもよい。これにより、算出機能３３ａは、Ｘ線検出素子ごとに算出する補正値の精度をより高めることができる。
【0075】
（第１の実施形態の変形例）上述した第１の実施形態では、算出機能３３ａは、第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率を用いて特徴点を特定して、補正値を算出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、算出機能３３ａは、第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との差分を用いて特徴点を特定して、補正値を算出するようにしてもよい。
【0076】
そこで、第１の実施形態の変形例では、算出機能３３ａは、第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との差分を用いて特徴点を特定して、補正値を算出する場合について説明する。ここで、第１の実施形態の変形例では、フィルタを用いることによってスペクトルを変形させ、よりスペクトルの違いを強調することで、校正を行なう特徴点を強調して、校正の精度を高める。図１３から図１６は、第１の実施形態の変形例を説明するための図である。
【0077】
単純に管電圧を８０ＫＶから１４０ＫＶに変化させても、管電圧１４０ＫＶのＸ線スペクトルは、Ｘ線エネルギーの低いＸ線成分まで含んでしまう。例えば、図１３に示すように、管電圧１４０ＫＶのＸ線スペクトルは、管電圧８０ＫＶのＸ線スペクトルまでも含んでしまう。このため、管電圧１４０ＫＶのＸ線投影データと管電圧８０ＫＶの被検体中の物質のＸ線吸収係数の差が比較的小さくなってしまい、管電圧の違いによる吸収係数の差を利用した校正には適さない。
【0078】
そこで、管電圧を１４０ＫＶにしてＸ線を照射する際に、Ｘ線エネルギーの低いＸ線成分を除去するフィルタをかける。すなわち、管電圧１４０ＫＶのＸ線スペクトルからＸ線エネルギーの低いＸ線成分を除去する。ここで、フィルタは、所定の帯域として第１の信号がピークを示す波高値を含む放射線を除去する。例えば、図１４に示すように、８０ＫＶのＸ線スペクトルのピークの値周辺（４０ｋｅＶ）が、他のエネルギーの部分と吸収係数が逆転するようにフィルタを設計する。このとき収集した管電圧８０ＫＶのＸ線スペクトルにおいて、４０ｋｅＶに相当する波高値のカウント数は、管電圧１４０ＫＶのＸ線スペクトルにおける波高値のカウント数を上回る。このように、第１の実施形態の変形例では、フィルタを用いることによって一方のＸ線スペクトルを変形させ、よりスペクトルの違いを強調することで、補正値の算出処理を実施する。以下では、図１５及び図１６を用いて、第１の実施形態の変形例に係る算出機能３３ａの処理動作について説明する。
【0079】
図１５上図は、管電流を同一にして管電圧を８０ＫＶと１４０ＫＶとで異ならせた２つのＸ線照射条件でＸ線を照射した場合に、光子計数型の検出器１３により検出されたＸ線スペクトルを示す。図１５上図の横軸は波高値を示し、図１５上図の縦軸はカウント値を示す。ここで、図１５上図に示す例では、管電圧１４０ＫＶでＸ線を照射する際に、管電圧１４０ＫＶのＸ線スペクトルからＸ線エネルギーの低いＸ線成分を除去するフィルタを用いてＸ線スペクトルを検出した場合を示す。ここでは説明の便宜上、Ｘ線スペクトルからＸ線エネルギーの低いＸ線成分が除去された１４０ＫＶのＸ線スペクトルを第１の信号と称し、８０ＫＶのＸ線スペクトルを第２の信号と称す。なお、複数の放射線照射条件は、管電圧及び管電流の少なくともいずれかが異なる。また、Ｘ線照射条件として管電圧及び管電流を調整する際には、パイルアップの発生頻度が低くなるようなＸ線量とすることが望ましい。
【0080】
算出機能３３ａは、複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて特徴点を特定し、特徴点を用いて補正値を算出する。例えば、算出機能３３ａは、複数の信号のうち所定の帯域の放射線を除去するフィルタ存在下で収集された第１の信号のカウント値と、フィルタ非存在下で収集された第２の信号のカウント値との差分値を算出する。図１５中図は、検出器１３が有する複数の検出素子のうち検出素子Ａにおいて検出された第１の信号と第２の信号とについて、第２の信号のカウント値から同一の波高値における第１の信号のカウント値を差分して得られた差分値を波高値ごとにプロットしたグラフを示す。
【0081】
そして、算出機能３３ａは、複数の信号のうち所定の帯域の放射線を除去するフィルタ存在下で収集された第１の信号のカウント値と、フィルタ非存在下で収集された第２の信号のカウント値が同一となる波高値を特徴点として特定する。図１５中図に示す例では、算出機能３３ａは、差分値が０となる値の波高値Ａ１を特徴点として特定する。
【0082】
また、算出機能３３ａは、検出素子Ａ以外の検出素子についても同様に、第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との差分値が０となる波高値を特徴点として特定する。図１５下図は、検出素子Ａ、検出素子Ｂ、及び検出素子Ｃにおいて検出された第１の信号と第２の信号とについて、同一の波高値における第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との差分値を波高値ごとにプロットしたグラフを示す。そして、算出機能３３ａは、差分値が０となる値の波高値を特徴点として特定する。図１５下図の例では、検出素子Ａの特徴点を波高値Ａ１で示し、検出素子Ｂの特徴点を波高値Ａ２で示し、検出素子Ｃの特徴点を波高値Ａ３で示す。このようにして、算出機能３３ａは、複数の信号のうち所定の帯域の放射線を除去するフィルタ存在下で収集された第１の信号のカウント値と、フィルタ非存在下で収集された第２の信号のカウント値が同一となる波高値を特徴点として特定する。言い換えると、算出機能３３ａは、管電流を同一にして管電圧を８０ＫＶと１４０ＫＶとで異ならせた２つのＸ線照射条件でＸ線を照射した場合に、各検出素子の特徴点を特定する。なお、説明の便宜上、管電流を同一にして管電圧を８０ＫＶと１４０ＫＶとで異ならせた２つのＸ線照射条件を第１の照射条件と称し、第１の照射条件で特定された特徴点を第１の特徴点と称する。
【0083】
続いて、算出機能３３ａは、第１の照射条件と異なる第２の照射条件でも同様にして特徴点を特定する。ここで、第２の照射条件は、第１の照射条件に含まれる複数のＸ線照射条件のうち少なくともいずれか一つが異なるＸ線照射条件を含めばよい。例えば、第２の照射条件は、第１の照射条件に含まれるＸ線照射条件と異なるＸ線照射条件として、管電流を第１の照射条件と同一にして管電圧を１００ＫＶと１４０ＫＶとしてもよいし、管電圧を６０ＫＶと１００ＫＶとしてもよい。或いは、第２の照射条件は、管電圧を第１の照射条件と同一にし、第１の照射条件とは異なる管電流としてもよい。また、或いは、第２の照射条件は、管電流及び管電圧を第１の照射条件とは異なるようにしてもよい。なお、第２の照射条件で特定された特徴点を第２の特徴点と称する。
【0084】
また、第１の照射条件で特定された波高値と、第２の照射条件で特定された波高値とが近接する場合、キャリブレーションの精度が低下する。このため、第１の照射条件で特定された波高値と、第２の照射条件で特定された波高値とが近接しないように、第１の照射条件及び第２の照射条件が決定されることが望ましい。
【0085】
算出機能３３ａは、例えば、第２の照射条件における第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との差分値が０となる波高値を特徴点として特定する。なお、説明の便宜上、第２の照射条件で特定された特徴点を第２の特徴点と称する。一例をあげると、算出機能３３ａは、検出素子Ａの第２の特徴点を波高値Ｂ１とし、検出素子Ｂの第２の特徴点を波高値Ｂ２とし、検出素子Ｃの第２の特徴点を波高値Ｂ３として特定する。
【0086】
そして、算出機能３３ａは、第１の照射条件の第１の信号と第２の信号とから特定した第１の特徴点と、第２の照射条件の第１の信号と第２の信号とから特定した第２の特徴点とを用いた直線回帰によって、補正値を算出する。図１６では、算出機能３３ａによる直線回帰を用いた補正値の算出処理を説明する。図１６では、第１の照射条件で差分値が０となるエネルギー値と、第２の照射条件で差分値が０となるエネルギー値とが、Ｇｅ検出器等のエネルギー分解能の高い検出器で事前に測定される場合について説明する。
【0087】
図１６の横軸は、エネルギー値（ｋｅＶ）を示し、図１６の縦軸は、波高値を示す。図１６に示す例では、第１の照射条件における検出素子Ａの第１の特徴点を波高値Ａ１とし、第２の照射条件における検出素子Ａの第２の特徴点を波高値Ｂ１とする。また、図１６に示す例では、第１の照射条件における検出素子Ｂの第１の特徴点を波高値Ａ２とし、第２の照射条件における検出素子Ｂの第２の特徴点を波高値Ｂ２とする。また、図１６に示す例では、第１の照射条件における検出素子Ｃの第１の特徴点を波高値Ａ３とし、第２の照射条件における検出素子Ｃの第２の特徴点を波高値Ｂ３とする。
【0088】
図９を用いて説明したように、エネルギーと波高値とは線形の関係がある。例えば、波高値をＡｎとし、エネルギーをＥｎとし、ゲインをαとし、オフセットをβとした場合、「Ａｎ＝αＥｎ＋β」の関係が成立する。そこで、算出機能３３ａは、波高値とエネルギーとを図１６に示すようにプロットすることで、各検出素子のゲイン（α）とオフセット（β）とを算出する。また、かかる場合、第１の照射条件で差分値が０となるエネルギー値Ｅ１と、第２の照射条件で差分値が０となるエネルギー値Ｅ２とが事前に設定される。例えば、Ｇｅ検出器等のエネルギー分解能の高い検出器（「リファレンス検出器」とも言う）を用いて、エネルギー値Ｅ１及びエネルギー値Ｅ２が事前に測定される。
【0089】
より具体的には、リファレンス検出器は、エネルギー分解能が高いので、特性Ｘ線を検出可能である。また、特性Ｘ線のエネルギー値は既知である。すなわち、リファレンス検出器により検出された特性Ｘ線のエネルギー値は、特定可能な値である。図１６に示す例では、リファレンス検出器により検出された特性Ｘ線のエネルギー値をＥ３とし、リファレンス検出器により検出された特性Ｘ線の波高値をＣ３とする。
【0090】
また、リファレンス検出器を用いて、第１の照射条件で差分値が０となる波高値Ｃ１と、第２の照射条件で差分値が０となる波高値Ｃ２とが算出される。波高値Ｃ１及びＣ３とエネルギー値Ｅ１及びＥ３との関係は、「Ｃ３：Ｅ３＝Ｃ１：Ｅ１」となる。ここで、Ｅ１以外の値は既知となるので、第１の照射条件で差分値が０となるエネルギー値Ｅ１は、「Ｅ１＝Ｃ１＊Ｅ３／Ｃ３」を用いて算出される。同様に、波高値Ｃ２及びＣ３とエネルギー値Ｅ２及びＥ３との関係は、「Ｃ３：Ｅ３＝Ｃ２：Ｅ２」となる。ここで、Ｅ２以外の値は既知となるので、第２の照射条件で差分値が０となるエネルギー値Ｅ２は、「Ｅ２＝Ｃ２＊Ｅ３／Ｃ３」を用いて算出される。
【0091】
算出機能３３ａは、第１の特徴点と、第２の特徴点とを用いた直線回帰によって、補正値を算出する。ここで、算出機能３３ａは、リファレンス検出器を用いて算出されたエネルギー値を用いて、上記した「Ａｎ＝αＥｎ＋β」の関係から各検出素子のゲイン（α）とオフセット（β）とを算出する。言い換えると、算出機能３３ａは、光子計数型の検出器が有する検出素子よりエネルギー分解能が高いリファレンス検出素子を用いて検出された複数の信号から第１の特徴点のエネルギー値と第２の特徴点のエネルギー値とを求め、補正値を算出する。そして、算出機能３３ａは、各検出素子に対して算出したゲイン（α）とオフセット（β）とを補正値として、補正値記憶回路１４２に記憶させる。
【0092】
そして、波形成形回路１４３は、各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づく補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する。
【0093】
（第２の実施形態）第１の実施形態及び第１の実施形態の変形例では、特徴点におけるエネルギー値を事前に測定しておくものとして説明した。ところで、事前に測定されたエネルギー値を使うのではなく、検出器１３が有するＸ線検出素子よりエネルギー分解能が高いリファレンス検出素子を用いて特徴点におけるエネルギー値をリアルタイムで測定して、各Ｘ線検出素子をキャリブレーションしてもよいものである。このようなことから、第２の実施形態では、検出器１３内にエネルギー分解能の高いリファレンス検出素子を組み合わせて利用する場合について説明する。すなわち、第２の実施形態に係る光子計数型の検出器１３は、検出素子の少なくとも一部にリファレンス検出素子を含む。
【0094】
第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成は、検出器１３が有するＸ線検出素子の構成とデータ収集回路１４の構成が異なる点、及びスキャン制御回路３３の構成が異なる点を除いて、図１に示すＸ線ＣＴ装置の構成と同様である。このため、以下では、第２の実施形態に係る検出器１３の構成、第２の実施形態に係るデータ収集回路１４の構成、及び第２の実施形態に係るスキャン制御回路３３の構成についてのみ説明する。なお、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、検出器１３だけを回転フレーム１５上で移動可能であるものとする。
【0095】
図１７は、第２の実施形態に係る検出器１３の一例を説明するための図である。図１７では、検出器１３をＹ軸側から見た場合を示す。検出器１３には、Ｘ線検出素子が、面上に２次元配置されている。例えば、チャンネル方向（図１７中のＸ軸方向）に配列されたＸ線検出素子列が被検体Ｐの体軸方向（図１７に示すＺ軸方向）に沿って複数列配列されている。なお、図１７の例では、体軸方向に沿って複数配列されているＸ線検出素子を１つのＸ線検出素子群として示している。
【0096】
図１７に示すように、第２の実施形態に係る検出器１３は、１つのＸ線検出素子群１３ａと、複数のＸ線検出素子群１３ｂとを有する。図１７に示す例では、Ｘ線検出素子群１３ａは、検出器１３においてチャンネル方向の一方の端部に配置される。このＸ線検出素子群１３ｂの各Ｘ線検出素子は、シンチレータと光センサとにより構成される間接変換型の検出器である。ここで、光センサは、例えばＳｉＰＭである。また、Ｘ線検出素子群１３ａの各Ｘ線検出素子は、Ｘ線検出素子群１３ｂの各Ｘ線検出素子よりエネルギー分解能が高いリファレンス検出素子である。Ｘ線検出素子群１３ａの各Ｘ線検出素子は、例えば、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ：cadmium telluride）半導体やテルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ：cadmium zinc telluride）半導体等によって構成することが可能な直接変換型の検出器である。
【0098】
この収集ユニット１４０は、Ｘ線検出素子群１３ｂの各Ｘ線検出素子に対応している。したがって、Ｘ線検出素子群１３ｂのＸ線検出素子の数だけ収集ユニット１４０が設けられる。また、各収集ユニット１４０は、チャージアンプ１４１、補正値記憶回路１４２、波形成形回路１４３、波形弁別回路１４４及びカウンタ１４５を有する。なお、第２の実施形態に係る収集ユニット１４０が有する各部の機能は、第１の実施形態に係る収集ユニット１４０が有する各部の機能と同様である。
【0099】
また、収集ユニット１５０は、Ｘ線検出素子群１３ａの各Ｘ線検出素子に対応している。したがって、Ｘ線検出素子群１３ａのＸ線検出素子の数だけ収集ユニット１５０が設けられる。また、各収集ユニット１５０は、チャージアンプ１５１、波形成形回路１５３、波形弁別回路１５４及びカウンタ１５５を有する。
【0100】
チャージアンプ１５１は、Ｘ線検出素子群１３ａの各Ｘ線検出素子に入射した光子に応答して集電される電荷を積分・増幅して電気量のパルス信号として出力する。チャージアンプ１５１の出力側には、波形成形回路１５３及びスキャン制御回路３３が接続される。チャージアンプ１５１は、補正値を算出する処理を実施する場合には、パルス信号をスキャン制御回路３３の算出機能３３ａに出力する。これにより、算出機能３３ａは、補正値を算出する。一方、チャージアンプ１５１は、チャンネル方向の一方の端部に配置されたリファレンス検出素子に対応する画素をＸ線ＣＴ画像の再構成に用いる場合には、パルス信号を波形成形回路１５３に出力する。
【0101】
波形成形回路１５３は、チャージアンプ１５１から出力されるパルス信号の周波数特性を調整し、かつゲイン及びオフセットを与えることによってパルス信号の波形を整形する。
【0102】
波形弁別回路１５４は、入射した光子への応答パルス信号の波高或いは面積を、弁別すべき複数のエネルギー帯域に対応して予め設定された閾値と比較し、閾値との比較結果を後段のカウンタ１５５に出力する回路である。
【0103】
カウンタ１５５は、対応するエネルギー帯域毎に応答パルス信号の波形の弁別結果をカウントし、光子の計数結果をデジタルデータとしてコンソール３０の前処理回路３４に出力する。
【0104】
図１９は、第２の実施形態に係るスキャン制御回路３３の構成例を示す図である。図１９に示すように、第２の実施形態に係るスキャン制御回路３３は、算出機能３３ａと、移動制御機能３３ｂとを実行する。ここで、例えば、図１９に示すスキャン制御回路３３の構成要素である算出機能３３ａと移動制御機能３３ｂとが実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でスキャン制御回路３３内に記録されている。スキャン制御回路３３は、各プログラムを読み出し、実行することで読み出したプログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態のスキャン制御回路３３は、図１９のスキャン制御回路３３内に示された各機能を有することとなる。
【0105】
移動制御機能３３ｂは、検出器１３のチャンネル方向の移動をＸ線管１２とは独立して制御する。言い換えると、移動制御機能３３ｂは、検出器１３だけを回転フレーム１５上でチャンネル方向に移動させる。図２０は、第２の実施形態に係る移動制御機能３３ｂの処理動作を説明するための図である。図２０左図では、Ｘ線管１２に対して対向する位置にリファレンス検出素子が位置付けられている場合を示す。この状態でＸ線管１２により複数のＸ線照射条件でＸ線を照射し、リファレンス検出素子が各Ｘ線照射条件でＸ線スペクトルを検出する。すなわち、移動制御機能３３ｂは、リファレンス検出素子により検出された第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値とを用いて特徴点におけるエネルギー値を算出する際に、リファレンス検出素子をＸ線管１２に対して対向する位置に位置付ける。
【0106】
続いて、移動制御機能３３ｂは、検出器１３をチャンネル方向に移動させる。これにより、リファレンス検出素子の１つ隣に配置されたＸ線検出素子群１３ｂのＸ線検出素子が、図２０中図に示すように、Ｘ線管１２に対して対向する位置に位置付けられる。この状態でＸ線管１２により複数のＸ線照射条件でＸ線を照射し、Ｘ線検出素子群１３ｂのＸ線検出素子が各Ｘ線照射条件でＸ線スペクトルを検出する。すなわち、移動制御機能３３ｂは、校正対象のＸ線検出素子により検出された第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値とを用いて特徴点を特定する際に、当該校正対象のＸ線検出素子をＸ線管１２に対して対向する位置に位置付ける。
【0107】
同様に、移動制御機能３３ｂは、検出器１３をチャンネル方向に移動させる。これにより、リファレンス検出素子の２つ隣に配置されたＸ線検出素子群１３ｂのＸ線検出素子が、図２０右図に示すように、Ｘ線管１２に対して対向する位置に位置付けられる。この状態でＸ線管１２により複数のＸ線照射条件でＸ線を照射し、Ｘ線検出素子群１３ｂのＸ線検出素子が各Ｘ線照射条件でＸ線スペクトルを検出する。すなわち、移動制御機能３３ｂは、図２０中図に示す場合と同様に、校正対象のＸ線検出素子により検出された第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値とを用いて特徴点を特定する際に、当該校正対象のＸ線検出素子をＸ線管１２に対して対向する位置に位置付ける。このように移動制御機能３３ｂは、Ｘ線管１２の位置を移動させずに、検出器１３の位置をチャンネル方向に移動させる。そして、移動制御機能３３ｂは、特徴点を特定する際のリファレンス検出素子のチャンネル方向における位置と、校正対象のＸ線検出素子が検出する検出信号から特徴点を特定する際の当該Ｘ線検出素子のチャンネル方向における位置とが一致するように制御する。
【0108】
このように、移動制御機能３３ｂは、光子計数型の放射線検出器のチャンネル方向の移動をＸ線管１２とは独立して制御する。また、移動制御機能３３ｂは、第１の特徴点のエネルギー値と第２の特徴点のエネルギー値とを求める際のリファレンス検出素子のチャンネル方向における位置と、校正対象の検出素子が検出する複数の信号から第１の特徴点及び第２の特徴点を特定する際の当該検出素子のチャンネル方向における位置とが一致するように制御する。例えば、移動制御機能３３ｂは、第１の特徴点のエネルギー値と第２の特徴点のエネルギー値とを求める際に、リファレンス検出素子をＸ線管１２に対して対向する位置に位置付ける。また、移動制御機能３３ｂは、校正対象の検出素子が検出する複数の信号から第１の特徴点及び第２の特徴点を特定する際に、当該校正対象の検出素子をＸ線管１２に対して対向する位置に位置付ける。
【0109】
第２の実施形態に係る算出機能３３ａは、第１の実施形態で説明した算出機能３３ａ及び第１の実施形態の変形例に係る算出機能３３ａと同様の機能を実行可能である。例えば、第２の実施形態に係る算出機能３３ａは、第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率が所定の値となる波高値を特徴点として特定しても良い。或いは、第２の実施形態に係る算出機能３３ａは、複数の信号のうち所定の帯域の放射線を除去するフィルタ存在下で収集された第１の信号のカウント値と、フィルタ非存在下で収集された第２の信号のカウント値が同一となる波高値を特徴点として特定しても良い。
【0110】
そして、第２の実施形態に係る算出機能３３ａは、校正対象のＸ線検出素子により検出された検出信号から特徴点の波高値を特定する。例えば、第２の実施形態に係る算出機能３３ａは、第１の特徴点における波高値と、第２の特徴点における波高値とを検出素子ごとに特定する。
【0111】
また、第２の実施形態に係る算出機能３３ａは、リファレンス検出素子を用いて検出された検出信号から特徴点と特性Ｘ線とを特定し、特徴点における波高値と、特性Ｘ線の波高値と、特性Ｘ線のエネルギー値とから特徴点におけるエネルギー値を算出する。例えば、第２の実施形態に係る算出機能３３ａは、第１の特徴点における波高値と、第２の特徴点における波高値と、特性Ｘ線の波高値と、特性Ｘ線のエネルギー値とから、第１の特徴点におけるエネルギー値と、第２の特徴点におけるエネルギー値とを算出する。そして、第２の実施形態に係る算出機能３３ａは、第１の特徴点と、第２の特徴点とを用いた直線回帰によって、検出素子ごとに補正値を算出する。
【0112】
そして、データ収集回路１４の波形成形回路１４３は、補正値に基づいて、光子計数型の検出器１３により検出された検出信号をＸ線検出素子ごとに校正する。画像再構成回路３６は、校正された検出信号に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成する。すなわち、画像再構成回路３６は、校正された各検出素子の検出信号を用いて、画像を生成する。そして、システム制御回路３８は、再構成されたＸ線ＣＴ画像をディスプレイ３２に表示させる。なお、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置によるＸ線ＣＴ画像を再構成する処理の手順は、図１２に示す処理手順と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【0113】
図２１は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置による補正値を算出する処理の手順を示すフローチャートである。なお、図２１の例では、補正値を算出する処理の開始時点において、エネルギー分解能の高いリファレンス検出素子がＸ線管１２に対して対向する位置に位置付けられている場合を説明する。
【0114】
ステップＳ３０１は、スキャン制御回路３３により実現されるステップである。ステップＳ３０１では、スキャン制御回路３３は、Ｘ線管１２を制御して複数のＸ線照射条件でＸ線を曝射させる。例えば、スキャン制御回路３３は、第１の照射条件として、管電圧を８０ＫＶと１４０ＫＶとで異ならせた２つのＸ線照射条件でＸ線を照射する。なお、スキャン制御回路３３は、所定の帯域の放射線を除去するフィルタ存在下において管電圧１４０ＫＶでＸ線を照射し、このフィルタ非存在下において管電圧８０ＫＶでＸ線を照射してもよい。
【0115】
ステップＳ３０２は、検出器１３により実現されるステップである。ステップＳ３０２では、検出器１３のリファレンス検出素子は、各条件でＸ線を検出する。例えば、検出器１３のリファレンス検出素子は、管電圧１４０ＫＶのＸ線照射条件で照射されたＸ線を検出して第１の信号とし、管電圧８０ＫＶのＸ線照射条件で照射されたＸ線を検出して第２の信号とする。なお、検出器１３のリファレンス検出素子は、フィルタ存在下でＸ線を検出して第１の信号とし、フィルタ非存在下でＸ線を検出して第２の信号としてもよい。
【0116】
ステップＳ３０３からステップＳ３０５は、算出機能３３ａに対応するステップである。スキャン制御回路３３がスキャン制御回路３３内に記録されている所定のプログラムを呼び出し実行することにより、算出機能３３ａが実現される。ステップＳ３０３では、算出機能３３ａは、複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて特徴点を特定する。例えば、算出機能３３ａは、複数の信号のうち第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値との比率を算出し、算出した比率が所定の値となる波高値を特徴点として特定する。なお、算出機能３３ａは、フィルタ存在下で収集された第１の信号のカウント値と、フィルタ非存在下で収集された第２の信号のカウント値が同一となる波高値を特徴点として特定しても良い。
【0117】
ステップＳ３０４では、算出機能３３ａは、複数の特徴点を特定したか否かを判定する。ここで、算出機能３３ａは、リファレンス検出素子について複数の特徴点を特定したと判定した場合（ステップＳ３０４、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０５に移行する。一方、算出機能３３ａは、リファレンス検出素子について複数の特徴点を特定したと判定しなかった場合（ステップＳ３０４、Ｎｏ）、ステップＳ３０１に移行する。かかる場合、スキャン制御回路３３は、例えば、第１の照射条件と異なる第２の照射条件でＸ線を曝射させる。
【0118】
ステップＳ３０５では、算出機能３３ａは、各特徴点のエネルギー値を導出する。例えば、算出機能３３ａは、リファレンス検出素子を用いて検出された検出信号から特徴点と特性Ｘ線とを特定し、特徴点における波高値と、特性Ｘ線の波高値と、特性Ｘ線のエネルギー値とから特徴点におけるエネルギー値を算出する。
【0119】
ステップＳ３０６は、移動制御機能３３ｂに対応するステップである。スキャン制御回路３３がスキャン制御回路３３内に記録されている所定のプログラムを呼び出し実行することにより、移動制御機能３３ｂが実現される。ステップＳ３０６では、移動制御機能３３ｂは、検出器１３を移動させる。例えば、移動制御機能３３ｂは、検出器１３を１検出素子群だけ移動させる。これにより、リファレンス検出素子の１つ隣に配置された校正対象の検出素子がＸ線管１２に対して対向する位置に位置付けられる。
【0120】
ステップＳ３０７は、スキャン制御回路３３により実現されるステップである。ステップＳ３０７では、スキャン制御回路３３は、Ｘ線管１２を制御して複数のＸ線照射条件でＸ線を曝射させる。例えば、スキャン制御回路３３は、ステップＳ３０１と同じ複数のＸ線照射条件でＸ線を曝射させる。ステップＳ３０８は、検出器１３により実現されるステップである。ステップＳ３０８では、検出器１３の校正対象の検出素子は、各条件でＸ線を検出する。
【0121】
ステップＳ３０９からステップＳ３１１は、算出機能３３ａに対応するステップである。スキャン制御回路３３がスキャン制御回路３３内に記録されている所定のプログラムを呼び出し実行することにより、算出機能３３ａが実現される。ステップＳ３０９では、複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて特徴点を特定する。例えば、算出機能３３ａは、複数の信号を用いた演算処理の結果に基づいて特徴点を特定する。例えば、算出機能３３ａは、ステップＳ３０３と同様にして特徴点を特定する。
【0122】
ステップＳ３１０では、算出機能３３ａは、複数の特徴点を特定したか否かを判定する。ここで、算出機能３３ａは、校正対象の検出素子について複数の特徴点を特定したと判定した場合（ステップＳ３１０、Ｙｅｓ）、ステップＳ３１１に移行する。一方、算出機能３３ａは、校正対象の検出素子について複数の特徴点を特定したと判定しなかった場合（ステップＳ３１０、Ｎｏ）、ステップＳ３０７に移行する。かかる場合、スキャン制御回路３３は、例えば、第１の照射条件と異なる第２の照射条件でＸ線を曝射させる。
【0123】
ステップＳ３１１では、算出機能３３ａは、複数の特徴点を用いて補正値を算出する。例えば、算出機能３３ａは、第１の特徴点と、第２の特徴点とを用いた直線回帰によって、補正値を算出する。
【0124】
ステップＳ３１２は、スキャン制御回路３３により実現されるステップである。ステップＳ３１２では、スキャン制御回路３３は、補正値を未算出であるＸ線検出素子が存在するか否かを判定する（ステップＳ３１２）。ここで、スキャン制御回路３３は、補正値を未算出であるＸ線検出素子が存在すると判定した場合（ステップＳ３１２、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０６に移行する。これにより、移動制御機能３３ｂは、検出器１３を１検出素子群だけ移動させ、照射位置に位置付けられているＸ線検出素子の補正値を算出する。一方、スキャン制御回路３３は、補正値を未算出であるＸ線検出素子が存在すると判定しなかった場合（ステップＳ３１２、Ｎｏ）、補正値を算出する処理を終了する。
【0125】
上述したように、第２の実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置は、リファレンス検出素子により検出された検出信号を用いて、特徴点のエネルギー値を算出し、校正対象のＸ線検出素子を用いて検出された信号から特徴点の波高値を特定する。そして、第２の実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置は、各検出素子によって出力された複数の放射線照射条件の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づく補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する。このように、第２の実施形態では、検出器１３が有するリファレンス検出素子を用いて特徴点におけるエネルギー値をリアルタイムで測定して、各Ｘ線検出素子の補正値を算出することでキャリブレーションを簡便に且つより正確に実施することができる。
【0126】
ここで、ＣｄＴｅのようなエネルギー分解能が高いＸ線検出素子は、高価であるとともに量産化が困難である。このため、ＣｄＴｅは、大規模な面検出器に使用するまでは普及していない。一方で、実際のＸ線ＣＴ画像の再構成には、ＣｄＴｅほどのエネルギー分解能を必要としない場合もある。しかしながら、ＣｄＴｅよりもエネルギー分解能の劣るＸ線検出素子でもきちんとキャリブレーションを実施する必要があった。第２の実施形態では、検出器１３内にエネルギー分解能の高いリファレンス検出素子を組み合わせ、エネルギー分解能の高いリファレンス検出素子により測定された特徴点のエネルギー値に基づいて、各検出素子に対して補正値を算出し、各検出素子により検出された検出信号を校正する。すなわち、第２の実施形態では、安価なＳｉＰＭとシンチレータとで形成されたＸ線検出素子により検出された検出信号をＸ線検出素子ごとに校正して、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。これにより、第２の実施形態によれば、コストの低減と精度の良い画像データを収集することとを両立することが可能となる。
【0127】
なお、第２の実施形態では、検出器１３内にリファレンス検出素子を備え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、リファレンス検出素子は、Ｘ線管１２により照射されたＸ線スペクトルを測定可能な位置であれば、検出器１３以外の場所に配置されてもよい。かかる場合、算出機能３３ａは、リファレンス検出素子の検出信号を、リファレンス検出素子がＸ線管１２に対して対向する位置に位置付けられている場合としたときの検出信号にキャリブレーションして、特徴点のエネルギー値を算出する。
【0128】
また、第２の実施形態では、リファレンス検出素子は、検出器１３においてチャンネル方向の一方の端部に配置され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、リファレンス検出素子は、検出器１３においてチャンネル方向の中央部等任意の位置に配置されてもよい。なお、リファレンス検出素子を検出器１３においてチャンネル方向の一方の端部に配置した場合は、リファレンス検出素子からの検出信号をＸ線ＣＴ画像の再構成に使用しなくてもよい。
【0129】
図２２及び図２３は、第２の実施形態に係る検出器の他の一例を説明するための図である。図２２に示す例では、Ｘ線検出素子群１３ａは、検出器１３においてチャンネル方向の両方の端部に配置される。また、図２３に示す例では、Ｘ線検出素子群１３ａは、検出器１３においてチャンネル方向の両方の端部と、検出器１３においてチャンネル方向の中央部とに配置される。
【0130】
（第２の実施形態の変形例）また、上述した第２の実施形態では、リファレンス検出素子をＸ線管１２に対して対向する位置に位置付けてキャリブレーション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、検出器１３において、Ｘ線管１２に対して対向する位置を中央部と定義し、この中央部周辺の位置を周辺部と定義すると、中央部で検出されるＸ線の線質と周辺部で検出されるＸ線の線質とが異なる。また、周辺部の各位置においても検出されるＸ線の線質はそれぞれ異なる。言い換えると、Ｘ線管１２と、各Ｘ線検出素子との相対的な位置関係に応じて、検出されるＸ線の線質が異なる。
【0131】
このようなことから、Ｘ線検出素子群１３ｂのＸ線検出素子それぞれとＸ線管１２との相対的な位置を保持して、キャリブレーションすることが望ましい。そこで、第２の実施形態の変形例として、Ｘ線検出素子それぞれとＸ線管１２との相対的な位置を保持して、キャリブレーションする場合について説明する。なお、第２の実施形態の変形例に係るＸ線ＣＴ装置の構成は、移動制御機能３３ｂの一部の機能が異なる点を除いて、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成と同様である。図２４は、第２の実施形態の変形例に係る移動制御機能３３ｂの処理動作を説明するための図である。
【0132】
図２４では、図１７に示す検出器１３と同様に、チャンネル方向の一方の端部として左端にリファレンス検出素子が配置される場合について説明する。また、図２４では、リファレンス検出素子ＤＲのチャンネル方向の右隣に配置されるＸ線検出素子ＤＴをキャリブレーションする場合について説明する。なお、図２４左図では、検出器１３の中央に配置されるＸ線検出素子ＤＣが、Ｘ線管１２と対向する位置に位置付けられている。また、図２４左図の状態を初期状態とする。
【0133】
移動制御機能３３ｂは、検出器１３のチャンネル方向の移動をＸ線管１２とは独立して制御する。そして、移動制御機能３３ｂは、リファレンス検出素子により検出された第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値とを用いて特徴点におけるエネルギー値を算出する際のリファレンス検出素子のチャンネル方向における位置と、校正対象のＸ線検出素子により検出された第１の信号のカウント値と第２の信号のカウント値とを用いて特徴点を特定する際の当該Ｘ線検出素子のチャンネル方向における位置とが一致するように制御する。
【0134】
例えば、移動制御機能３３ｂは、検出器１３をチャンネル方向の右側に１Ｘ線検出素子に相当する距離だけ移動させる。ここで、移動制御機能３３ｂは、第２の実施形態と同様に、Ｘ線管１２の位置を移動させずに、検出器１３の位置をチャンネル方向に移動させる。これにより、リファレンス検出素子ＤＲは、Ｘ線検出素子ＤＴが移動前に位置付けられた位置に移動する。この状態でＸ線管１２により複数のＸ線照射条件でＸ線を照射し、リファレンス検出素子ＤＲが各Ｘ線照射条件でＸ線スペクトルを検出する。すなわち、移動制御機能３３ｂは、特徴点におけるエネルギー値を算出する際に、光子計数型の検出器１３の中心がＸ線管１２と対向する状態において、校正対象のＸ線検出素子ＤＴとＸ線管１２との相対的な位置と一致する位置に、リファレンス検出素子ＤＲを位置付ける。
【0135】
続いて、移動制御機能３３ｂは、検出器１３をチャンネル方向の左側に１Ｘ線検出素子に相当する距離だけ移動させる。かかる場合も移動制御機能３３ｂは、第２の実施形態と同様に、Ｘ線管１２の位置を移動させずに、検出器１３の位置をチャンネル方向に移動させる。これにより、Ｘ線検出素子ＤＴが、初期状態と同じ位置に位置付けられる。この状態でＸ線管１２により複数のＸ線照射条件でＸ線を照射し、Ｘ線検出素子ＤＴが各Ｘ線照射条件でＸ線スペクトルを検出する。すなわち、移動制御機能３３ｂは、校正対象のＸ線検出素子ＤＴが検出する検出信号から特徴点を特定する際に、光子計数型の検出器１３の中心をＸ線管１２と対向する位置に位置付ける。
【0136】
このようにして、第２の実施形態の変形例に係る移動制御機能３３ｂは、第１の特徴点のエネルギー値と第２の特徴点のエネルギー値とを求める際に、光子計数型の検出器１３の中心がＸ線管１２と対向する状態において、校正対象の検出素子とＸ線管１２との相対的な位置と一致する位置に、リファレンス検出素子を位置付ける。また、第２の実施形態の変形例に係る移動制御機能３３ｂは、校正対象の検出素子が検出する複数の信号から第１の特徴点及び第２の特徴点を特定する際に、光子計数型の検出器１３の中心がＸ線管１２と対向する位置に位置付ける。
【0137】
そして、第２の実施形態の変形例に係る算出機能３３ａは、リファレンス検出素子ＤＲを用いて検出された検出信号から特徴点におけるエネルギー値を算出し、校正対象のＸ線検出素子ＤＴを用いて検出された信号から特徴点の波高値を特定する。そして、第２の実施形態の変形例に係る算出機能３３ａは、第１の特徴点と、第２の特徴点とを用いた直線回帰によって、検出素子ごとに補正値を算出する。
【0138】
続いて、データ収集回路１４の波形成形回路１４３は、補正値に基づいて、光子計数型の検出器１３により検出された検出信号をＸ線検出素子ごとに校正する。これにより、第２の実施形態の変形例では、Ｘ線検出素子群１３ｂのＸ線検出素子それぞれとＸ線管１２との相対的な位置を保持して、キャリブレーションすることが可能になる。
【0139】
なお、上述した第２の実施形態の変形例では、初期状態においてキャリブレーション対象のＸ線検出素子ＤＴが配置される位置にリファレンス検出素子ＤＲを移動させてＸ線を照射し、その後、初期状態に戻した後にキャリブレーション対象のＸ線検出素子ＤＴにＸ線を照射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。すなわち、キャリブレーション対象のＸ線検出素子とＸ線管１２との相対的な位置を保持して、リファレンス検出素子ＤＲを移動させれば、検出器１３を任意の順序で移動させてもよい。例えば、初期状態でＸ線管１２によりＸ線を照射し、キャリブレーション対象の各Ｘ線検出素子がＸ線スペクトルをそれぞれ検出する。そして、初期状態においてキャリブレーション対象のＸ線検出素子が配置された位置までリファレンス検出素子ＤＲを移動させてからＸ線管１２によりＸ線を照射し、リファレンス検出素子ＤＲがＸ線スペクトルを検出する。移動制御機能３３ｂは、初期状態においてキャリブレーション対象のＸ線検出素子が配置されたすべての位置で、リファレンス検出素子ＤＲがＸ線スペクトルを検出するまで処理を所定の順序で繰り返す。
【0140】
また、第２の実施形態の変形例では、図１７と同様の検出器１３を用い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、図２２及び図２３に示したような検出器１３を用いてもよい。かかる場合、複数のリファレンス検出素子を用いてキャリブレーション可能であるので、検出器１３の移動回数やＸ線の照射回数を減らすことができる。
【0141】
（第３の実施形態）また、上述した実施形態においては、算出機能３３ａは、検出素子やリファレンス検出素子によって検出されたＸ線スペクトルをそのまま用いた演算処理の結果に基づいて特徴点を特定し、この特徴点を用いて補正値を算出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、算出機能３３ａは、ノイズ除去等の前処理を施した後のＸ線スペクトルを用いた演算処理の結果に基づいて特徴点を特定し、この特徴点を用いて補正値を算出するようにしてもよい。図２５は、第３の実施形態に係るスキャン制御部３３の構成例を示す図である。
【0142】
図２５に示すように、第３の実施形態に係るスキャン制御回路３３は、算出機能３３ａと、スペクトル処理機能３３ｃとを実行する。ここで、例えば、図２５に示すスキャン制御回路３３の構成要素である算出機能３３ａとスペクトル処理機能３３ｃとが実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でスキャン制御回路３３内に記録されている。スキャン制御回路３３は、各プログラムを読み出し、実行することで読み出したプログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態のスキャン制御回路３３は、図２５のスキャン制御回路３３内に示された各機能を有することとなる。
【0143】
スペクトル処理機能３３ｃは、複数の信号を前処理する。図２６及び図２７は、第３の実施形態に係るスペクトル処理機能３３ｃの処理動作を説明するための図である。なお、図２６及び図２７では、リファレンス検出素子によって検出されたＸ線スペクトルを前処理する場合について説明する。
【0144】
図２６では、オフセットを除去する処理について説明する。図２６左図では、リファレンス検出素子であるＸ線検出素子Ａによって検出された前処理を施す前の基準となるＸ線スペクトルを示す。スペクトル処理機能３３ｃは、オフセットを除去することにより、図２６右図に示すＸ線スペクトルを生成する。なお、スペクトル処理機能３３ｃは、Ｘ線スペクトルの帯域の上限値を以下のようにして決定する。例えば、スペクトル処理機能３３ｃは、Ｘ線管１２の管電圧に基づいて、エネルギー値の上限を推定し、推定した上限値以上となるエネルギー値を有するＸ線スペクトルを除去する。また、スペクトル処理機能３３ｃは、Ｘ線スペクトルの帯域の下限値を以下のようにして決定する。例えば、スペクトル処理機能３３ｃは、図示しないボウタイフィルタによって除去されるエネルギー値以下のエネルギー値を有するＸ線スペクトルを除去する。
【0145】
続いて、図２７では、スムージング処理について説明する。図２７左図では、リファレンス検出素子であるＸ線検出素子Ａによって検出された前処理を施す前の基準となるＸ線スペクトルを示す。スペクトル処理機能３３ｃは、図２７左図に示すＸ線スペクトルのノイズを除去することにより、図２７右図に示すように平均値の安定したＸ線スペクトルを生成する。
【0146】
そして、第３の実施形態に係る算出機能３３ａは、前処理後の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づく補正値をＸ線検出素子ごとに算出する。このように、Ｘ線スペクトルに前処理を行うことで、より正確な補正値を算出することが可能となる。続いて、データ収集回路１４の波形成形回路１４３は、補正値に基づいて、光子計数型の検出器１３により検出された検出信号をＸ線検出素子ごとに校正する。言い換えると、波形成形回路１４３は、前処理後の複数の信号を用いた演算処理の結果に基づく補正値を用いて、各検出素子の検出信号を校正する。
【0147】
なお、第３の実施形態では、リファレンス検出素子によって検出されたＸ線スペクトルを前処理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、第３の実施形態に係るスペクトル処理機能３３ｃは、リファレンス検出素子によって検出されたＸ線スペクトルと、校正対象の各Ｘ線検出素子により検出されたＸ線スペクトルとを前処理してもよい。かかる場合、第３の実施形態に係る算出機能３３ａは、リファレンス検出素子によって検出され且つ前処理後のＸ線スペクトルから特徴点におけるエネルギー値を算出し、校正対象のＸ線検出素子を用いて検出され且つ前処理後のＸ線スペクトルから特徴点の波高値を特定する。そして、第３の実施形態に係る算出機能３３ａは、第１の特徴点と、第２の特徴点とを用いた直線回帰によって、検出素子ごとに補正値を算出する。なお、第３の実施形態に係るスペクトル処理機能３３ｃは、リファレンス検出素子によって検出されたＸ線スペクトルを前処理せずに、光子計数型の検出器１３により検出されたＸ線スペクトルだけを前処理してもよい。
【0148】
（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。
【0149】
上述した第１の実施形態から第３の実施形態では、補正値を算出する処理を実施する場合には、チャージアンプ１４１が、パルス信号をスキャン制御回路３３の算出機能３３ａに出力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、波形成形回路１４３がパルス信号をスキャン制御回路３３の算出機能３３ａに出力してもよい。かかる場合、波形成形回路１４３は、スキャン制御回路３３の指示に従って、スキャン制御回路３３及び波形弁別回路１４４のいずれか一方にパルス信号の出力を切り替える。
【0150】
また、第１の実施形態から第３の実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置が補正値を算出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の実施形態から第３の実施形態で説明した画像処理方法は、算出機能３３ａと同様の機能を有する算出回路を備えた画像処理装置が、補正値を算出するようにしてもよい。かかる場合、画像処理装置の算出回路は、例えば、リファレンス検出素子によって検出された検出信号と、校正対象の各Ｘ線検出素子によって検出された検出信号とをＸ線ＣＴ装置から取得する。そして、画像処理装置の算出回路は、リファレンス検出素子を用いて検出された検出信号から特徴点におけるエネルギー値を算出し、校正対象のＸ線検出素子を用いて検出された検出信号から特徴点の波高値を特定する。そして、画像処理装置の算出回路は、第１の特徴点と、第２の特徴点とを用いた直線回帰によって、検出素子ごとに補正値を算出する。
【0151】
また、上述した実施形態では、第１の特徴点と第２の特徴点とを用いた直線回帰によって補正値を算出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、補正値の算出に用いる特徴点の数は２つ以上であればよい。
【0152】
また、画像処理装置は、第３の実施形態に係るスペクトル処理機能３３ｃと同様の機能を有するスペクトル処理部を更に有するようにしてもよい。かかる場合、画像処理装置の算出回路は、例えば、リファレンス検出素子によって検出され且つ前処理後のＸ線スペクトルから特徴点におけるエネルギー値を算出する。
【0153】
また、第１の実施形態から第３の実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置がＸ線ＣＴ画像を再構成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、Ｘ線ＣＴ画像の再構成は、Ｘ線ＣＴ装置によって収集された生データを取得できるのであれば、Ｘ線ＣＴ装置以外の装置で実行されてもよい。例えば、画像処理装置が、Ｘ線ＣＴ装置によって収集された検出信号をＸ線検出素子ごとに補正値に基づいて校正し、校正した検出信号を用いてＸ線ＣＴ画像を再構成する。
【0154】
また、第１の実施形態から第３の実施形態において説明した波形成形回路１４３及び画像再構成回路３６の機能は、ソフトウェアによって実現することもできる。例えば、波形成形回路１４３及び画像再構成回路３６の機能は、上記の実施形態において波形成形回路１４３及び画像再構成回路３６が行うものとして説明した処理の手順を規定した画像処理プログラムをコンピュータに実行させることで、実現される。この画像処理プログラムは、例えば、ハードディスクや半導体メモリ素子等に記憶され、ＣＰＵやＭＰＵ等のプロセッサによって読み出されて実行される。また、この画像処理プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc−Read Only Memory）やＭＯ（Magnetic Optical disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記録されて、配布され得る。なお、画像処理プログラムは、第１の実施形態から第３の実施形態に係る算出機能３３ａが行うものとして説明した処理の手順を更にコンピュータに実行させてもよい。同様に、第２の実施形態において説明した移動制御機能３３ｂや第３の実施形態において説明したスペクトル処理機能３３ｃの機能は、ソフトウェアによって実現することもできる。
【0155】
また、上述した実施形態では、放射線診断装置の一例としてＸ線ＣＴ装置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、上述した実施形態は、光子計数型のＸ線検出器を有するマンモグラフィ装置やＸ線診断装置にも適用可能である。
【0156】
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサはプロセッサの回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、プロセッサの回路内にプログラムを組み込む代わりに、コンソール３０が有する記憶回路にプログラムを保存するように構成しても構わない。この場合、プロセッサは、記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
【0157】
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。例えば、算出機能３３ａと、波形成形回路１４３とを統合して「校正部」としてもよい。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。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。
【0158】
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。
【0159】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、キャリブレーションを正確かつ簡便に実施することができる。
【0160】
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】
【0161】
１３ 検出器１４ データ収集回路
１４３ 波形成形回路
３６ 画像再構成回路