特開 2023-164329 Ｘ線ＣＴ装置、Ｘ線ＣＴ装置の信号伝送方法、及び記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023164329

(43)【公開日】2023-11-10

(54)【発明の名称】Ｘ線ＣＴ装置、Ｘ線ＣＴ装置の信号伝送方法、及び記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/03 20060101AFI20231102BHJP

【ＦＩ】

A61B6/03 340A

A61B6/03 321A

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023068366

(22)【出願日】2023-04-19

(31)【優先権主張番号】202210462283.6

(32)【優先日】2022-04-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【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】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】ポン フェイユー

(72)【発明者】

【氏名】チー シウシウ

【テーマコード（参考）】

4C093

【Ｆターム（参考）】

4C093AA22

4C093CA27

4C093CA35

4C093EC44

4C093FA34

4C093FA44

4C093FA55

4C093FH06

4C093GA05

(57)【要約】

【課題】データ伝送の安定性、高速データ伝送を実現すること。
【解決手段】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、回転部と、固定部と、スリップリングと、パラメータ決定部と、信号伝送制御部と、を備える。前記回転部は、Ｘ線管と検出器とを搭載して回転する。前記固定部は、前記回転部を支持する。前記スリップリングは、前記回転部と前記固定部との間で電力伝送及び電力線通信による通信信号の伝送を行う。前記パラメータ決定部は、前記通信信号が送信された時刻の前記回転部の回転角度に基づいて、前記通信信号に応じた通信チャンネル推定パラメータを決定する。前記信号伝送制御部は、前記通信チャンネル推定パラメータを用いて前記通信信号の変調・復調を行い、前記通信信号の伝送を行うように制御する。
【選択図】図１Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線管と検出器とを搭載して回転する回転部と、
前記回転部を支持する固定部と、
前記回転部と前記固定部との間で電力伝送及び電力線通信による通信信号の伝送を行うスリップリングと、
前記通信信号が送信された時刻の前記回転部の回転角度に基づいて、前記通信信号に応じた通信チャンネル推定パラメータを決定するパラメータ決定部と、
前記通信チャンネル推定パラメータを用いて前記通信信号の変調・復調を行い、前記通信信号の伝送を行うように制御する信号伝送制御部と、
を備えるＸ線ＣＴ装置。

【請求項2】

前記パラメータ決定部は、前記通信信号が送信された時刻の前記回転部の回転速度及び前記回転角度に基づいて、前記通信チャンネル推定パラメータを決定する、
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項3】

前記パラメータ決定部は、前記回転速度及び前記回転角度から、チャンネル推定データモデルに基づいて、前記通信チャンネル推定パラメータを決定する、
請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項4】

参照信号を用いることによって、前記チャンネル推定データモデルを取得するモデル取得部、
をさらに備える請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項5】

前記モデル取得部は、信号の送信側で前記通信信号に対して前記参照信号を挿入し、受信側で前記参照信号を抽出し、チャンネル推定演算を行ってチャンネルパラメータを収集し、収集した前記チャンネルパラメータに基づいて前記チャンネル推定データモデルを取得する、
請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項6】

前記モデル取得部は、信号の送信側で前記参照信号を送信し、受信側で前記参照信号を抽出し、チャンネル推定演算を行ってチャンネルパラメータを収集し、収集した前記チャンネルパラメータに基づいて前記チャンネル推定データモデルを取得する、
請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項7】

前記Ｘ線ＣＴ装置に対して複数の回転速度が設定されている場合、前記モデル取得部は、前記複数の回転速度のそれぞれについて、所定の回転角度だけ離間した所定位置毎に前記チャンネルパラメータを収集する、
請求項５または６に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項8】

前記モデル取得部は、前記複数の回転速度のそれぞれに対し、前記所定位置毎に所定回数以上の前記チャンネルパラメータを収集する、
請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項9】

前記チャンネルパラメータの収集は、前記固定部から前記回転部へのチャンネルパラメータの収集と、前記回転部から前記固定部へのチャンネルパラメータの収集とを含む、
請求項５または６に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項10】

前記チャンネル推定データモデルは、前記Ｘ線ＣＴ装置の出荷前に構築され、出荷後に定期的に更新される、
請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項11】

前記固定部に設けられ、前記固定部から前記回転部へ通信信号の伝送を行う際に、前記回転角度を検出するロータリーエンコーダ、
をさらに備える請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項12】

前記回転部から前記固定部へ通信信号の伝送を行う際に、前記回転角度を測定する測定部、
をさらに備える請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項13】

前記測定部は、ジャイロスコープと加速度計の組み合わせ、２軸傾斜角センサ、またはエンコーダのいずれかである、
請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置。

【請求項14】

Ｘ線管と検出器とを搭載して回転する回転部と、前記回転部を支持する固定部と、前記回転部と前記固定部との間で電力伝送及び電力線通信による通信信号の伝送を行うスリップリングと、を備えるＸ線ＣＴ装置の信号伝送方法において、
前記通信信号が送信された時刻の前記回転部の回転角度に基づいて、前記通信信号に応じた通信チャンネル推定パラメータを決定するパラメータ決定ステップと、
前記通信チャンネル推定パラメータを用いて前記通信信号の変調・復調を行い、前記通信信号の伝送を行うように制御する信号伝送制御ステップと、
を含むＸ線ＣＴ装置の信号伝送方法。

【請求項15】

Ｘ線管と検出器とを搭載して回転する回転部と、前記回転部を支持する固定部と、前記回転部と前記固定部との間で電力伝送及び電力線通信による通信信号の伝送を行うスリップリングと、を備えるＸ線ＣＴ装置に搭載されたコンピュータに、
前記通信信号が送信された時刻の前記回転部の回転角度に基づいて、前記通信信号に応じた通信チャンネル推定パラメータを決定するパラメータ決定処理と、
前記通信チャンネル推定パラメータを用いて前記通信信号の変調・復調を行い、前記通信信号の伝送を行うように制御する信号伝送制御処理と、
を実行させるプログラムがコンピュータ読み取り可能に記憶された記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書及び図面に開示の実施形態は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置、Ｘ線ＣＴ装置の信号伝送方法、及び記憶媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、医療器械には回転しながら電力と信号を伝送する構造が必要であるシステムが多くある。このようなシステムでは、スリップリングが不可欠である。スリップリングは、連続的に回転することが要求されるとともに、固定位置から回転位置への電力及び信号の伝送することが可能な部材である。ＣＴシステムにおいて、大電力電流、通信信号及び高速映像デジタル信号を確実に伝送する必要があるため、スリップリングの技術の複雑さ及び難度に対する要求が高い。一般的に、医療システムにおけるスリップリングは、電流の大きさ、回転速度の速さ、占有スペースの大きさなどの点でいずれも要求される。

【0003】

Ｘ線ＣＴ装置では、例えば、スリップリングをＰＬＣ通信媒体として利用し、固定部と回転部との通信を実現することができる。ＰＬＣ通信とは、電力線通信（Power Line Communication）である。電力線通信とは電力線を利用し、搬送波方式でアナログ又はデジタル信号を高速に伝送する技術である。

【0004】

ＰＬＣのキャリア周波数は２ＭＨＺ～８０ＭＨＺの間にあり、それは主にＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing、直交周波数分割多重）技術を用いて通信を実現する。ＯＦＤＭ技術とは、データストリームをいくつかの独立した低速ビットストリームに分割し、周波数領域では複数のサブキャリアに分割し、次に並列に送信することである。ＯＦＤＭ技術における各サブキャリアは一つの周波数情報に対応し、すなわちキャリア伝送の品質が通信品質に影響を与える。

【0005】

Ｘ線ＣＴ装置では、信号送信側と信号受信側の位置がスリップリングに対して固定されているため、架台装置の回転部が回転すると、スリップリングによるチャンネルのパラメータが時刻毎に異なり、スリップリングによるチャンネルが時変チャンネルとなる。そこで、架台装置の回転部が高速に回転する場合、スリップリングは高速時変チャンネルになる。この場合、各時刻のチャンネルパラメータが異なるが、いずれの時刻のチャンネルにもノイズ、マルチパス効果及びインピーダンス不整合の影響があり、かついずれの時刻もリアルタイムの回転角度θに対応し、各時刻に対応する回転角度θは現在のＸ線ＣＴ装置の回転速度により決定される。マルチパス効果は、スリップリングのサイズがキャリア波長に相当することに起因する。インピーダンス不整合は、スリップリングの各接続点に反射が存在することにより発生する。ノイズ影響の大きさは、Ｘ線ＣＴ装置が位置する環境状況に依存する。このように、多くの干渉が存在する時にチャンネルが伝送速度を大幅に低下させる。

【0006】

現在、チャンネルを推定する既知のアルゴリズムとして、リアルタイムに適応するチャンネル推定（Adaptive channel estimation）アルゴリズムが存在するが、Ｘ線ＣＴ装置における時変チャンネルという特性に対しては適用することができない。例えば、既知のチャンネル推定アルゴリズムをＸ線ＣＴ装置で利用する場合、データ伝送が不安定にある。具体的には、送信側で信号を変調して送信する際、当該信号の送信時刻ｔ１のチャンネル推定パラメータを利用して当該信号の変調を行う。しかし、架台装置の回転部が高速回転するため、信号の伝送時刻ｔ２において実際に経過したチャンネルは、時刻ｔ１のチャンネルに対して変化する。具体的には、架台装置の回転部が高速回転する時、時刻ｔ１及び時刻ｔ２に対応するチャンネル推定パラメータが異なる。このため、送信側から送信された信号が、時刻ｔ２にチャンネルを介して伝送された後、受信側が信号を得たときに、受信側で時刻ｔ２のチャンネル推定パラメータを利用して当該信号の復調を行うことになる。したがって、受信側で信号を復調したときの精度が大幅に低下し、既知のチャンネル推定アルゴリズムに基づくチャンネル推定は、チャンネルの時間に伴って変化する速度に常に追従できないため、データ伝送が不安定になり、伝送速度が大幅に低下する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００１－１４５６２０号公報

【特許文献2】特開２００４－２０２２０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、データ伝送の安定性、高速データ伝送を実現することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決される課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、回転部と、固定部と、スリップリングと、パラメータ決定部と、信号伝送制御部と、を備える。前記回転部は、Ｘ線管と検出器とを搭載して回転する。前記固定部は、前記回転部を支持する。前記スリップリングは、前記回転部と前記固定部との間で電力伝送及び電力線通信による通信信号の伝送を行う。前記パラメータ決定部は、前記通信信号が送信された時刻の前記回転部の回転角度に基づいて、前記通信信号に応じた通信チャンネル推定パラメータを決定する。前記信号伝送制御部は、前記通信チャンネル推定パラメータを用いて前記通信信号の変調・復調を行い、前記通信信号の伝送を行うように制御する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】図１Ａは、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成の一例を示す図である。

【図1B】図１Ｂは、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成の一例を示す図である。

【図2A】図２Ａは、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のデータ伝送の手順を説明するための模式図である。

【図2B】図２Ｂは、比較例のＸ線ＣＴ装置のデータ伝送の手順を説明するための模式図である。

【図3】図３は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。

【図4】図４は、本実施形態のチャンネルパラメータの推定を行う方法の一例を説明するための模式図である。

【図5】図５は、本実施形態のチャンネルパラメータの推定を行う方法の別の一例を説明するための模式図である。

【図6】図６は、チャンネル推定データモデルの取得手順を説明するための模式図である。

【図7】図７は、回転角度の取得を説明するための実施例１の模式図である。

【図8】図８は、回転角度の取得を説明するための実施例２の模式図である。

【図9】図９は、回転角度の取得を説明するための実施例３の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置、Ｘ線ＣＴ装置の信号伝送方法、及び記憶媒体について説明する。

【0012】

なお、本明細書及び図面において、同一又は類似の機能を有する部材には、同一の符号を付することにより重複説明を適宜省略する。

【0013】

（第１の実施形態）
図１Ａ、図１Ｂは、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成の一例を示す図である。

【0014】

Ｘ線ＣＴ装置１は、被検体のＣＴ画像データを収集する。具体的には、Ｘ線ＣＴ装置１は、被検体を略中心にＸ線管及びＸ線検出器を旋回移動させ、被検体を透過したＸ線を検出して投影データを収集する。そして、Ｘ線ＣＴ装置１は、収集した投影データに基づいて、ＣＴ画像データを生成する。図１Ａに示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とを有する。

【0015】

なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台装置３０の天板３３の長手方向をＺ軸方向とする。また、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をＸ軸方向とする。また、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をＹ軸方向とする。なお、図１Ａは、説明のために架台装置１０を複数方向から描画したものであり、Ｘ線ＣＴ装置１が架台装置１０を１つ有する場合を示す。

【0016】

架台装置１０は、Ｘ線管１１と、Ｘ線検出器１２と、回転フレーム１３と、Ｘ線高電圧装置１４と、制御装置１５と、ウェッジ１６と、コリメータ１７と、データ収集システム（Data Acquisition System：ＤＡＳ）１８と、固定フレーム１９とを有する。

【0017】

Ｘ線管１１は、熱電子を発生する陰極（フィラメント）と、熱電子の衝突を受けてＸ線を発生する陽極（ターゲット）とを有する真空管である。Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加により、陰極から陽極に向けて熱電子を照射することで、被検体Ｐに対し照射するＸ線を発生する。例えば、Ｘ線管１１には、回転する陽極に熱電子を照射することでＸ線を発生させる回転陽極型のＸ線管がある。

【0018】

ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から被検体Ｐへ照射されるＸ線が、予め定められた分布になるように、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ１６は、ウェッジフィルタ（wedge filter）やボウタイフィルタ（bow-tie filter）であり、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウム等を加工したフィルタである。

【0019】

コリメータ１７は、ウェッジ１６を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。なお、コリメータ１７は、Ｘ線絞りと呼ばれる場合もある。また、図１Ａにおいては、Ｘ線管１１とコリメータ１７との間にウェッジ１６が配置される場合を示すが、Ｘ線管１１とウェッジ１６との間にコリメータ１７が配置される場合であってもよい。この場合、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から照射され、コリメータ１７により照射範囲が制限されたＸ線を透過して減衰させる。

【0020】

Ｘ線検出器１２は、Ｘ線を検出する検出素子を複数有する。Ｘ線検出器１２における各検出素子は、Ｘ線管１１から照射されて被検体Ｐを通過したＸ線を検出し、検出したＸ線量に対応した信号をＤＡＳ１８へと出力する。Ｘ線検出器１２は、例えば、Ｘ線管１１の焦点を中心とした１つの円弧に沿ってチャンネル方向（チャネル方向）に複数の検出素子が配列された複数の検出素子列を有する。Ｘ線検出器１２は、例えば、チャンネル方向に複数の検出素子が配列された検出素子列が列方向（スライス方向、ｒｏｗ方向）に複数配列された構造を有する。

【0021】

例えば、Ｘ線検出器１２は、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。シンチレータは入射Ｘ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射側の面に配置され、散乱Ｘ線を吸収するＸ線遮蔽板を有する。なお、グリッドはコリメータ（１次元コリメータ又は２次元コリメータ）と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、シンチレータからの光量に応じた電気信号に変換する機能を有し、例えば、フォトダイオード等の光センサを有する。なお、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。

【0022】

Ｘ線高電圧装置１４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有し、Ｘ線管１１に印加する高電圧を発生する高電圧発生装置と、Ｘ線管１１が発生するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であってもよい。なお、Ｘ線高電圧装置１４は、回転フレーム１３に設けられてもよいし、固定フレーム１９に設けられても構わない。ここで、固定フレーム１９は、回転フレーム１３を回転可能に支持するフレームであり、回転フレーム１３を回転させるための回転機構を有する。

【0023】

ＤＡＳ１８は、Ｘ線検出器１２が有する各検出素子によって検出されるＸ線の信号を収集する。例えば、ＤＡＳ１８は、各検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有し、検出データを生成する。ＤＡＳ１８は、例えば、プロセッサにより実現される。

【0024】

回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持し、制御装置１５によってＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転させる円環状のフレームである。例えば、回転フレーム１３は、アルミニウムを材料とした鋳物である。なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１及びＸ線検出器１２に加えて、Ｘ線高電圧装置１４やウェッジ１６、コリメータ１７、ＤＡＳ１８等を更に支持することもできる。更に、回転フレーム１３は、図１Ａにおいて図示しない種々の構成を更に支持することもできる。

【0025】

回転フレーム１３、及び、架台装置１０の非回転部分である固定フレーム１９には、それぞれ、後述の通信ユニットが設けられている。例えば、ＤＡＳ１８が生成したデータ（収集したＸ線の信号）は、回転フレーム１３に設けられた通信ユニットから、無線通信によって、固定フレーム１９に設けられた通信ユニットに送信され、コンソール装置４０へ転送される。また、例えば、コンソール装置４０が送信した回転フレーム１３に対する制御信号は、固定フレーム１９に設けられた通信ユニットから、無線通信によって、回転フレーム１３に設けられた通信ユニットに送信される。

【0026】

制御装置１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。制御装置１５は、入力インターフェース４３からの入力信号を受けて、架台装置１０及び寝台装置３０の動作制御を行う。例えば、制御装置１５は、回転フレーム１３の回転や架台装置１０のチルト、寝台装置３０及び天板３３の動作等について制御を行う。一例を挙げると、制御装置１５は、架台装置１０をチルトさせる制御として、入力された傾斜角度（チルト角度）情報により、Ｘ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させる。なお、制御装置１５は架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられてもよい。

【0027】

寝台装置３０は、撮影対象の被検体Ｐを載置、移動させる装置であり、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを有する。基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を、天板３３の長軸方向に移動する駆動機構であり、モータ及びアクチュエータ等を含む。支持フレーム３４の上面に設けられた天板３３は、被検体Ｐが載置される板である。なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、支持フレーム３４を天板３３の長軸方向に移動してもよい。

【0028】

コンソール装置４０は、メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、処理回路４４とを有する。なお、コンソール装置４０は架台装置１０とは別体として説明するが、架台装置１０にコンソール装置４０又はコンソール装置４０の各構成要素の一部が含まれてもよい。

【0029】

メモリ４１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。メモリ４１は、例えば、投影データやＣＴ画像データを記憶する。また、例えば、メモリ４１は、Ｘ線ＣＴ装置１に含まれる回路がその機能を実現するためのプログラムを記憶する。なお、メモリ４１は、Ｘ線ＣＴ装置１とネットワークを介して接続されたサーバ群（クラウド）により実現されることとしてもよい。

【0030】

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成された各種の画像を表示したり、操作者から各種の操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。例えば、ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイである。なお、ディスプレイ４２は、架台装置１０に設けられてもよい。また、ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。

【0031】

入力インターフェース４３は、操作者から各種の入力操作を受け付けて、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路４４に出力する。例えば、入力インターフェース４３は、ＣＴ画像データを再構成する際の再構成条件や、ＣＴ画像データから後処理画像を生成する際の画像処理条件等の入力操作を操作者から受け付ける。例えば、入力インターフェース４３は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等により実現される。なお、入力インターフェース４３は、架台装置１０に設けられてもよい。また、入力インターフェース４３は、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。また、入力インターフェース４３は、マウスやキーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、コンソール装置４０とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路４４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース４３の例に含まれる。

【0032】

処理回路４４は、Ｘ線ＣＴ装置１全体の動作を制御する。例えば、処理回路４４は、システム制御機能４４０、スキャン制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、及び、表示制御機能４４４を実行する。

【0033】

システム制御機能４４０は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路４４の各種機能を制御する。

【0034】

スキャン制御機能４４１は、当該被検体Ｐに対してＸ線を利用したスキャンを実行する。例えば、スキャン制御機能４４１は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、スキャンを制御する。具体的には、スキャン制御機能４４１は、入力操作に基づいて、Ｘ線高電圧装置１４に制御信号を送信することで、高電圧発生装置からの出力電圧を制御する。また、スキャン制御機能４４１は、ＤＡＳ１８に制御信号を送信することで、ＤＡＳ１８によるデータ収集を制御する。

【0035】

前処理機能４４２は、ＤＡＳ１８から送信されたＸ線検出データに対して前処理を行うことで、前処理を施したデータを生成する。具体的には、前処理機能４４２は、対数変換処理や、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、前処理を施したデータを生成する。なお、前処理前のデータ（Ｘ線検出データ）及び前処理後のデータを総称して、投影データと称する場合もある。

【0036】

再構成処理機能４４３は、前処理機能４４２により生成された投影データを種々の再構成法（例えば、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）などの逆投影法や、逐次近似法など）によって再構成することでＣＴ画像データを生成する。また、再構成処理機能４４３は、生成したＣＴ画像データをメモリ４１に格納する。

【0037】

表示制御機能４４４は、処理回路４４によって生成された各種の画像をディスプレイ４２に表示させる。例えば、表示制御機能４４４は、再構成処理機能４４３によって生成されたＣＴ画像データをディスプレイ４２に表示させる。

【0038】

図１Ａに示すＸ線ＣＴ装置１においては、各処理機能がコンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ４１へ記憶されている。処理回路４４は、メモリ４１からプログラムを読み出して実行することで各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処理回路４４は、読み出したプログラムに対応する機能を有することとなる。

【0039】

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）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）等の回路を意味する。また、「プロセッサ」という文言は、プログラマブル論理デバイス等の回路を意味する。プログラマブル論理デバイスとして、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）が挙げられる。また、プログラマブル論理デバイスとして、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））が挙げられる。プロセッサが例えばＣＰＵである場合、プロセッサはメモリ４１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。一方、プロセッサが例えばＡＳＩＣである場合、メモリ４１にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムが直接組み込まれる。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１Ａ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。

【0040】

図１Ｂに示すように、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、回転部１０１と、固定部１０２と、スリップリング１０３と、回転部１０１に設けられた通信ユニットと、固定部１０２に設けられた通信ユニットとを備える。図１Ｂに示す回転部１０１、固定部１０２は、それぞれ、図１Ａに示す回転フレーム１３、固定フレーム１９に相当する。

【0041】

ここで、回転部１０１に設けられた通信ユニットを「通信ユニットＰＬＣ１」と記載し、固定部１０２に設けられた通信ユニットを「通信ユニットＰＬＣ２」と記載する。通信ユニットＰＬＣ１及び通信ユニットＰＬＣ２は、それぞれ、パラメータ決定部１０４と、信号伝送制御部１１０とを備える。

【0042】

なお、本実施形態では、通信ユニットＰＬＣ１、ＰＬＣ２がそれぞれ備えるパラメータ決定部及び信号伝送制御部を区別せずに同一の符号を付している。また、本実施形態では、回転部１０１から固定部１０２へ信号が伝送される場合を例に詳述するので、以下に述べるパラメータ決定部１０４及び信号伝送制御部１１０は、回転部１０１の通信ユニットＰＬＣ１が備えるパラメータ決定部１０４及び信号伝送制御部１１０を指すものとする。一方、固定部１０２から回転部１０１へ信号が伝送される場合であれば、以下に述べるパラメータ決定部１０４及び信号伝送制御部１１０に代えて、固定部１０２の通信ユニットＰＬＣ２が備えるパラメータ決定部１０４及び信号伝送制御部１１０が用いられる。

【0043】

また、図１Ｂに示すように、通信ユニットＰＬＣ１、ＰＬＣ２は、処理回路１２１、メモリ１２０を備える。処理回路１２１は、通信ユニット全体の動作を制御する。例えば、処理回路１２１は、パラメータ決定部１０４及び信号伝送制御部１１０を実行する。図１Ｂに示す通信ユニットにおいては、各処理機能がコンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ１２０（記憶媒体）へ記憶されている。即ち、通信ユニットは、Ｘ線ＣＴ装置１に搭載されたコンピュータである。処理回路１２１は、メモリ１２０からプログラムを読み出して実行することで各プログラムに対応する機能としてパラメータ決定部１０４及び信号伝送制御部１１０を実現するプロセッサである。

【0044】

上述のように、図１Ｂに示す回転部１０１は、Ｘ線管１１とＸ線を受けるＸ線検出器１２とを搭載して回転する。ここで、複数の動作モードとして、Ｘ線ＣＴ装置１に対して複数の回転速度が設定されているものとする。この場合、回転部１０１は、制御装置１５の制御により、複数の動作モードのうち、選択された動作モードの回転速度で回転する。各モードでは、回転部１０１の回転速度は一定である。

【0045】

上述のように、図１Ｂに示す固定部１０２は、回転部１０１を支持する。

【0046】

図１Ｂに示すスリップリング１０３は、導電性の材料で構成されており、回転部１０１と固定部１０２との間の電力伝送及び電力線通信（ＰＬＣ通信）による通信信号の伝送を行うために用いられる。

【0047】

Ｘ線ＣＴ装置１における通信信号伝送は双方向通信であり、回転部１０１から固定部１０２へ通信信号が伝達される際の通信と、固定部１０２から回転部１０１へ通信信号が伝達される際の通信とを含む。Ｘ線ＣＴ装置１では、信号送信側と信号受信側の位置がスリップリング１０３に対して固定されているため、回転部１０１が回転すると、スリップリング１０３によるチャンネルのパラメータが時刻毎に異なり、スリップリング１０３によるチャンネルが時変チャンネルとなる。

【0048】

ここで、回転部１０１から固定部１０２に通信信号が伝達される際の通信、および、固定部１０２から回転部１０１に通信信号が伝達される際の通信では、一般に、通信信号は、送信された後、変調器により変調されてからチャンネルを介して伝送され、チャンネルを通過した後、復調器により復調されてから受信側に受信される。しかし、変調も復調も時間がかかるため、スリップリング１０３を用いた時変チャンネルによる通信では、信号の送信時刻と信号の伝送時刻とが異なる。

【0049】

パラメータ決定部１０４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics processing Unit）、ＭＣＵ（Micro Control Unit）等のプロセッサで構成される。パラメータ決定部１０４は、通信信号が送信された時刻の回転部１０１の回転角度に基づいて、通信信号に応じた通信チャンネル推定パラメータを決定する。具体的には、パラメータ決定部１０４は、通信信号が送信された時刻の回転部１０１の回転速度、回転角度から、チャンネル推定データモデルに基づいて、通信信号に応じた通信チャンネル推定パラメータを決定する。

【0050】

ここで、チャンネル推定データモデルは、通信信号が回転部１０１から固定部１０２へ伝達される際の通信モデルと、通信信号が固定部１０２から回転部１０１へ伝達される際の通信モデルとを含む。このチャンネル推定データモデルは、Ｘ線ＣＴ装置１によるＰＬＣ通信に利用され、かつ、通信チャンネル推定パラメータをパラメータ決定部１０４が決定するために用いられる。具体的には、パラメータ決定部１０４は、回転速度及び回転角度から、チャンネル推定データモデルに基づいて、通信チャンネル推定パラメータを決定する。ここで、通信チャンネル推定パラメータは、後述の信号伝送制御部１１０による変調および復調に利用される。

【0051】

チャンネル推定データモデルは、予め作成されて記憶されていてもよいし、Ｘ線ＣＴ装置１の通信ユニットＰＬＣ１、ＰＬＣ２内の図示しないメモリに予め記憶されていてもよいし、Ｘ線ＣＴ装置１と通信可能なＸ線ＣＴ装置１以外の機器に記憶されていてもよい。

【0052】

例えば、本実施形態では、チャンネル推定データモデルは、Ｘ線ＣＴ装置１の出荷前に構築され、出荷後に定期的に更新される。例えば、Ｘ線ＣＴ装置１で信号の変調と復調を行う際に、対応するチャンネル推定（Channel Estimation）パラメータを送信側の通信ユニットが予め決定するために、Ｘ線ＣＴ装置１の出荷前に、チャンネル推定データモデルが不揮発性メモリ（Ｆｌａｓｈ、ＥＥＰＲＯＭ、ＳＤカードなど）に格納される。また、Ｘ線ＣＴ装置１の出荷後は、Ｘ線ＣＴ装置１の稼動環境や条件等に一定の変化があるため、伝送チャンネルが変化する。このため、Ｘ線ＣＴ装置１で使用する通信チャンネル推定パラメータのリアルタイム性を確保するために、チャンネル推定データモデルを定期的にメンテナンスして更新する必要がある。

【0053】

また、本実施形態では、出荷前であっても出荷後であっても、チャンネル推定データモデルの初期構築と定期的な更新は、コマンドの送信により実現可能である。すなわち、外部からネットワークを介してＸ線ＣＴ装置１にチャンネル推定データモデル構築コマンドを送信するだけで、当該コマンドに応じて、Ｘ線ＣＴ装置１は、自動的に現在のチャンネルのデータモデル構築操作を行い、チャンネル推定データモデルの初期構築と定期的な更新を完了する。

【0054】

なお、上述したように、Ｘ線ＣＴ装置１の回転部１０１の回転速度は、Ｘ線ＣＴ装置１のいくつかの固定パターンに応じて決定される。すなわち、Ｘ線ＣＴ装置１としては、いくつかの一定の回転速度を備えている。

【0055】

なお、Ｘ線ＣＴ装置１の回転部１０１の回転角度は、リアルタイムに測定することで取得することができる。回転角度とは、回転部１０１上のＸ線管１１が基準位置に対して回転した角度であり、回転部１０１の回転位置を表すことができる。

【0056】

信号伝送制御部１１０は、例えばＣＰＵ、ＧＰＵ、ＭＣＵ等のプロセッサで構成される。信号伝送制御部１１０は、例えば、パラメータ決定部１０４により決定された通信チャンネル推定パラメータを用いて通信信号の変調・復調を行い、通信信号の伝送を行うように制御する。

【0057】

図２Ａは、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１のデータ伝送の手順を説明するための模式図である。図２Ｂは、比較例に係るＸ線ＣＴ装置のデータ伝送の手順を説明するための模式図である。

【0058】

まず、図２Ａ及び図２Ｂに用いられるパラメータについて説明する。

【0059】

図２Ａ及び図２Ｂにおいて、ｔ１は、送信側の通信ユニットに信号が入力される時刻を表す。ｔ２は、送信側の通信ユニットが信号を伝送する時刻、すなわち入力された信号を変調してから伝送する時刻を表す。θ_ｔ１は、時刻ｔ１に対応する回転角度を表す。図２Ａ及び図２Ｂに示すＤ_ｔ１（ｎ）は、時刻ｔ１の入力信号を表し、ｎはサンプリング数である。図２Ｂの上段に示す下記式（１）、図２Ａの上段に示す下記式（２）は、それぞれ回転速度ｖ、ｖ_１の場合の時刻ｔ１の通信チャンネル推定パラメータを表す。

【0060】

【数1】

【数2】

【0061】

図２Ａ及び図２Ｂに示すＳ_ｔ１（ｎ）は、送信側の通信ユニットにより時刻ｔ１に変調された信号を表し、チャンネルの入力信号である。図２Ｂの中段に示すＨ（ｖ，θ_ｔ２）（ｎ）、図２Ａの中段に示すＨ（ｖ_１，θ_２）（ｎ）は、それぞれ回転速度ｖ、ｖ_１の場合の時刻ｔ２の実際のチャンネルである。

【0062】

図２Ａ及び図２Ｂに示すＳ_ｔ２（ｎ）は、チャンネルの出力信号であり、ｔ３は、受信側の通信ユニットが信号を復調して復調後の信号を得た時刻を表す。図２Ｂの下段に示す下記式（３）、図２Ａの下段に示す式（上記式（２）を参照）は、それぞれ回転速度ｖ、ｖ_１の場合の時刻ｔ２のチャンネル推定パラメータであり、図２Ａ及び図２Ｂに示すＤ_ｔ３（ｎ）は、受信側の通信ユニットにより時刻ｔ３に得られた復調後の信号である。

【0063】

【数3】

【0064】

また、図２Ａ及び図２Ｂは、いずれも回転部１０１が固定部１０２に信号を伝送する時に、回転部１０１に設けられた通信ユニットＰＬＣ１が、時刻ｔ１に信号を入力し、変調した後に、時刻ｔ２に信号を伝送し、固定部１０２に設けられた通信ユニットＰＬＣ２が、時刻ｔ３に信号を受信して復調した場合を例としている。また、図２Ａに示す例では、回転部１０１が速度ｖ_１で回転し、図２Ｂに示す例では、回転部１０１が速度ｖで回転するものとする。また、速度ｖ_１と速度ｖは同じであってもよく、異なってもよい。

【0065】

次に、図２Ａを用いて、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１のデータ伝送について説明する。

【0066】

図２Ａに示すように、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１では、回転部１０１が固定部１０２に信号を伝送するデータ伝送時において、回転部１０１に設けられた通信ユニットＰＬＣ１は、時刻ｔ１に信号Ｄ_ｔ１（ｎ）を変調して変調後の信号Ｓ_ｔ１（ｎ）を送信する。

【0067】

上述のように、複数の動作モードとして、Ｘ線ＣＴ装置１に対して複数の回転速度が設定されている。そこで、通信ユニットＰＬＣ１のパラメータ決定部１０４は、選択された動作モードとして、現在のＸ線ＣＴ装置１の動作モードに基づいて、回転部１０１の回転速度ｖ_１、信号を入力する時刻ｔ１における回転角度θ_１、信号を伝送する時刻ｔ２における回転角度θ_２を取得することができる。ここで、回転角度θ_１は、センサによりリアルタイムに測定することで取得され、回転角度θ_２は、以下の式（４）で計算することにより取得される。

【0068】

【数4】

【0069】

ここで、ω_１は、現在の回転速度ｖ_１に対応する角速度であり、ω＝２π／ｖを満たし、τは変調計算に必要な時間であり、定数であり、τ＝ｔ２－ｔ１を満たす。

【0070】

そこで、通信ユニットＰＬＣ１のパラメータ決定部１０４は、チャンネル推定データモデルに基づいて、回転角度θ_２の時刻に対応する通信チャンネル推定パラメータ（上記式（２）を参照）を決定する。

【0071】

さらに、通信ユニットＰＬＣ１の信号伝送制御部１１０は、信号Ｄ_ｔ１（ｎ）を送信する時に、通信チャンネル推定パラメータ（上記式（２）を参照）を利用することにより、当該信号を変調し、変調された信号Ｓ_ｔ１（ｎ）を得る。そして、通信ユニットＰＬＣ１の信号伝送制御部１１０は、変調後の信号Ｓ_ｔ１（ｎ）を送信する。

【0072】

その後、信号Ｓ_ｔ１（ｎ）は、時刻ｔ２にチャンネルＨ（ｖ_１，θ_２）（ｎ）を介して伝送された後、固定部１０２に設けられた通信ユニットＰＬＣ２が、信号Ｓ_ｔ２（ｎ）を得る。

【0073】

その後、通信ユニットＰＬＣ２の信号伝送制御部１１０は、通信チャンネル推定パラメータ（上記式（２）を参照）を利用することにより、当該信号Ｓ_ｔ２（ｎ）を復調し、時刻ｔ３で復調された信号Ｄ_ｔ３（ｎ）を得る。

【0074】

このように、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、信号が送信された時刻ｔ１のＸ線ＣＴ装置１の回転部１０１の回転速度ｖ_１、回転角度θ_１から、チャンネル推定データモデルに基づいて、当該信号に対応する実際の通信チャンネル推定パラメータ（上記式（２）を参照）を決定し、信号を送信する際の変調、及び、信号を受信する際の復調を行う。これにより、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１では、スリップリング１０３の時変チャンネルの特性を考慮することで、信号の変調及び復調の際に適用されるチャンネルと実際に伝送する時刻のチャンネルの誤差を低減し、さらに送信信号Ｄ_ｔ１（ｎ）と復調により得られた信号Ｄ_ｔ３（ｎ）の誤差を低減し、伝送品質を向上させることができる。また、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、信号伝送過程においてチャンネル推定を行うのではなく、事前に確立されたチャンネル推定データモデルを直接応用して通信信号に対応する実際の通信チャンネル推定パラメータを決定し、それにより伝送安定性及び伝送速度を向上させる。また、信号の送信側である回転部１０１に設けられたパラメータ決定部１０４及び信号伝送制御部１１０が、実際に信号が伝送されるチャンネルに類似するように通信チャンネル推定パラメータを決定することによって、伝送品質、伝送安定性及び伝送速度を確実に向上させることができる。

【0075】

次に、図２Ｂを用いて、比較例に係るＸ線ＣＴ装置のデータ伝送について説明する。

【0076】

図２Ｂに示すように、比較例のＸ線ＣＴ装置として、回転部１０１が固定部１０２に信号を伝送するデータ伝送の場合、回転部１０１に設けられた通信ユニットＰＬＣ１は、時刻ｔ１で信号Ｄ_ｔ１（ｎ）を変調して送信する。

【0077】

ここで、通信ユニットＰＬＣ１は、既知のチャンネル推定アルゴリズムに基づいて得られる、信号が送信される時刻ｔ１の通信チャンネル推定パラメータを利用することにより、当該信号を変調し、変調された信号Ｓ_ｔ１（ｎ）を得る。そして、通信ユニットＰＬＣ１の信号伝送制御部１１０は、変調後の信号Ｓ_ｔ１（ｎ）を送信する。

【0078】

その後、信号Ｓ_ｔ１（ｎ）は、時刻ｔ２にチャンネルＨ（ｖ，θ_ｔ２）（ｎ）を介して伝送された後、固定部１０２に設けられた通信ユニットＰＬＣ２が、信号Ｓ_ｔ２（ｎ）を得る。

【0079】

その後、通信ユニットＰＬＣ２は、信号Ｓ_ｔ１（ｎ）が伝送された時刻ｔ２の通信チャンネル推定パラメータ（上記式（３）を参照）を利用することにより、当該信号Ｓ_ｔ２（ｎ）を復調し、時刻ｔ３に復調された信号Ｄ_ｔ３（ｎ）を取得する。

【0080】

このように、比較例において、時間変化チャンネルに対して、既知のチャンネル推定アルゴリズムを利用し、送信側で信号変調を行う場合、該信号が送信された時刻ｔ１の通信チャンネル推定パラメータを利用して変調し、かつ時刻ｔ１が回転角度θ_ｔ１に対応する。回転部が高速回転するため、信号が伝送される時に経過するチャンネルが既に変化し、すなわち伝送時刻ｔ２に対応するチャンネルは、信号が伝送される実際のチャンネルであり、かつ時刻ｔ２も回転角度θ_ｔ２に対応する。また、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの回転距離（回転間隔とも呼ばれる）は、現在の動作モードでＸ線ＣＴ装置の回転速度ｖにより決定され、架台装置の回転部が高速に回転する時、ｖが大きい場合、時刻ｔ１及び時刻ｔ２に対応するチャンネル推定パラメータが異なる。このため、送信側から送信された信号Ｓ_ｔ１（ｎ）が、時刻ｔ２にチャンネル（上記式（３）を参照）を介して伝送された後、受信側が信号Ｓ_ｔ２（ｎ）を得たときに、受信側で時刻ｔ２のチャンネル推定パラメータを利用して当該信号Ｓ_ｔ２（ｎ）の復調を行うことになる。したがって、受信側で信号を復調したときの精度が大幅に低下し、既知のチャンネル推定アルゴリズムに基づくチャンネル推定は、チャンネルの時間に伴って変化する速度に常に追従できないため、データ伝送が不安定になり、伝送速度が大幅に低下する。

【0081】

また、上記した説明において、信号が回転部１０１から固定部１０２に伝達される場合を例として説明した。信号が固定部１０２から回転部１０１に伝達される場合にも、上記過程を適用しかつ同様の技術的効果を得ることができる。相違点としては回転角度θ_１を取得する方法が異なっている。具体的には、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、回転部１０１に設けられた測定部をさらに備え、回転部１０１から固定部１０２へ通信信号の伝送を行う際に、測定部が回転角度θ_１を測定することにより、パラメータ決定部１０４は回転角度θ_１を取得することができる。測定部については、第３の実施形態にて詳細に説明する。また、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、固定部１０２に設けられたロータリーエンコーダをさらに備え、固定部１０２から回転部１０１へ通信信号の伝送を行う際に、ロータリーエンコーダが回転角度θ_１を検出することにより、パラメータ決定部１０４は回転角度θ_１を取得することができる。

【0082】

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成の一部を示す模式図である。

【0083】

図３に示すように、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１において、通信ユニットＰＬＣ１、ＰＬＣ２は、処理回路１２１、メモリ１２０を備え、処理回路１２１は、パラメータ決定部１０４と、モデル取得部１０５と、信号伝送制御部１１０とを実行する。図３に示す通信ユニットにおいては、各処理機能がコンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ１２０（記憶媒体）へ記憶されている。処理回路１２１は、メモリ１２０からプログラムを読み出して実行することで各プログラムに対応する機能としてパラメータ決定部１０４、モデル取得部１０５及び信号伝送制御部１１０を実現するプロセッサである。

【0084】

なお、第２の実施形態では、第１の実施形態のＸ線ＣＴ装置１の回転部１０１、固定部１０２、スリップリング１０３に関する図示が省略され、パラメータ決定部１０４、モデル取得部１０５及び信号伝送制御部１１０の部分のみを図示する。また、回転部１０１、固定部１０２、スリップリング１０３、パラメータ決定部１０４及び信号伝送制御部１１０はいずれも第１の実施形態と同じであり、ここでは説明を省略する。

【0085】

モデル取得部１０５は、非ブラインドチャンネル推定により、チャンネル推定データモデルを取得する。非ブラインドチャンネル推定方法は、参考信号に基づく推定アルゴリズムである。このようなアルゴリズムは所定の推定基準に従って推定対象パラメータを確定し、又はある基準に従って推定対象パラメータの推定値を段階的に追跡及び調整する。非ブラインドチャンネル推定方法の特徴は参照信号を用いることである。即ち、モデル取得部１０５は、参照信号を用いることによって、チャンネル推定データモデルを取得する。

【0086】

例えば、参照信号として、パイロットシンボル（又は、パイロットシーケンス）、トレーニングシーケンスが挙げられる。本実施形態において、チャンネル推定データモデルは、モデル取得部１０５により事前に取得され、かつ、記憶され、パラメータ決定部１０４により呼び出される。

【0087】

例えば、モデル取得部１０５は、信号の送信側で通信信号に対して既知の参照信号を挿入し、受信側で参照信号を抽出し、チャンネル推定演算を行ってチャンネルパラメータの収集を行い、収集されたチャンネルパラメータに基づいてチャンネル推定データモデルを取得する。この例については、後述の実施例１にて詳細に説明する。

【0088】

また、モデル取得部１０５は、信号送信側で既知の参照信号を送信し、受信側で参照信号を抽出し、チャンネル推定演算を行ってチャンネルパラメータの収集を行い、収集されたチャンネルパラメータに基づいてチャンネル推定データモデルを取得する。この例については、後述の実施例２にて詳細に説明する。

【0089】

以下、図４及び図５を参照して本実施形態のモデル取得部１０５がチャンネルパラメータの推定を行う方法について説明する。

【0090】

（実施例１）
図４は、本実施形態のチャンネルパラメータの推定を行う方法の一例を説明するための模式図である。図４に示す例では、送信側の通信ユニットＰＬＣが、通信信号にパイロットシンボル（パイロットシーケンス）を挿入して送信し、受信側の通信ユニットＰＬＣが、チャンネル推定データモデルのモデルパラメータを推定する方法である。すなわち、チャンネル推定は、チャンネルが入力信号に影響を与える一つの数学的表現であり、理想的なチャンネル推定は、ある推定誤差を最小化する推定アルゴリズムである。

【0091】

例えば、最小分散（ＬＳ）アルゴリズムを選択してパイロット位置におけるチャンネルパラメータの推定を行うことができる。ＬＳアルゴリズム理論式は以下の式（５）により表される。

【0092】

【数5】

【0093】

式（５）の右辺において、Ｘ_ｐは、送信側の通信ユニットにより送信されるパイロットシンボルである。Ｙ_ｐは、受信側の通信ユニットにより当該パイロット位置の受信信号が復調された後の信号（パイロットシンボル）である。式（５）の左辺は、当該パイロット位置のチャンネル応答推定値である。

【0094】

また、図４は、回転部１０１が固定部１０２に信号を伝送する時に、回転部１０１に設けられた通信ユニットＰＬＣ１の信号伝送制御部１１０が、入力された信号を変調した後に、変調後の信号を伝送し、固定部１０２に設けられた通信ユニットＰＬＣ２の信号伝送制御部１１０が、信号を受信して復調した場合を例としている。

【0095】

本実施例において、図４の上段に示すＤ（ｋ）は、入力信号（データシーケンス）を表す。図４の上段に示すＳ（ｋ）は、送信側の通信ユニットにより変調された信号を表し、図４の上段に示すＸ_ｐ（ｍ）は、送信側の通信ユニットに信号Ｓ（ｋ）に挿入されるパイロットシンボルである。図４の下段に示すＨ_ｐ（ｎ）は、実際のチャンネルである。ここで、サブキャリア数をｎ、データシーケンスをＤ（ｋ）、パイロットシンボルをパイロットシーケンスＸ_ｐ（ｍ）とした場合、ｋ＋ｍ＝ｎとする。

【0096】

図４の下段に示すＳ’（ｋ）は、受信側の通信ユニットによりパイロット位置の信号Ｓ（ｋ）が復調された信号を表し、図４の下段に示すＹ_ｐ（ｍ）は、受信側の通信ユニットにより当該パイロット位置の信号Ｓ（ｋ）が復調された後の信号（パイロットシンボル）であり、図４の下段に示す式（下記式（６）を参照）は、当該パイロット位置のチャンネル応答推定値である。

【0097】

【数6】

【0098】

図４に示すように、回転部１０１に設けられた通信ユニットＰＬＣ１の信号伝送制御部１１０は、入力された信号Ｄ（ｋ）を変調し、変調後の信号Ｓ（ｋ）を取得する。

【0099】

その後、通信ユニットＰＬＣ１のモデル取得部１０５は、信号Ｓ（ｋ）の所定位置に既知のパイロットシーケンスＸ_ｐ（ｍ）を挿入して信号Ｓ（ｋ）＋Ｘ_ｐ（ｍ）を取得し、パイロットシーケンスＸ_ｐ（ｍ）が挿入された位置がパイロット位置である。

【0100】

信号Ｓ（ｋ）＋Ｘ_ｐ（ｍ）は、チャンネルＨ_ｐ（ｎ）を介して伝送される。その後に、固定部１０２に設けられた通信ユニットＰＬＣ２の信号伝送制御部１１０は、パイロット位置の信号Ｓ’（ｋ）＋Ｙ_ｐ（ｍ）を復調して、復調後の信号Ｓ’（ｋ）、及び、復調後のパイロットシンボルであるパイロットシーケンスＹ_ｐ（ｍ）を抽出する。

【0101】

その後、通信ユニットＰＬＣ２のモデル取得部１０５は、ＬＳアルゴリズム理論式に基づいて、下記式（７）によりパイロットチャンネル応答を得ることができる。

【0102】

【数7】

【0103】

このように、通信ユニットＰＬＣ２のモデル取得部１０５は、チャンネル推定演算を行うことにより、パイロットチャンネル応答（上記式（６）を参照）に基づいて、ある角度位置の周波数帯域チャンネル応答（上記式（７）を参照）を得ることができる。これにより、Ｘ線ＣＴ装置１の回転部１０１を、ある特定の速度ｖで回転させ、３６０°を遍歴することができる。例えば、あるサンプリング角度になるたびに、この位置の周波数帯域チャンネル応答（上記式（７）を参照）が得られる。さらに、通信ユニットＰＬＣ２のモデル取得部１０５は、チャンネル推定演算を行うことにより、速度ｖの条件で全ての角度位置でのチャンネル応答がチャンネルパラメータとして得られ、全ての速度、角度でのチャンネルパラメータ（下記式（８）を参照）を得ることができる。

【0104】

【数8】

【0105】

（実施例２）
図５は、本実施形態のチャンネルパラメータの推定を行う方法の他の一例を説明するための模式図である。図５に示す例では、基本原理は実施例１とほぼ同じであるが、事前に通信チャンネル推定パラメータを取得することを考慮するため、送信側の通信ユニットＰＬＣが、有用なデータを送信せずにパイロットシンボル（パイロットシーケンス）のみを送信し、受信側の通信ユニットＰＬＣが、全帯域チャンネル推定を用いる方法である。

【0106】

実施例２では、実施例１と同様に、最小分散（ＬＳ）アルゴリズムを選択してパイロット位置におけるチャンネルパラメータの推定を行うことができる。ＬＳアルゴリズム理論式は上記式（５）により表される。

【0107】

また、図５は、回転部１０１が固定部１０２に信号を伝送する時に、回転部１０１に設けられた通信ユニットＰＬＣ１の信号伝送制御部１１０が、信号を入力し、変調した後に、変調後の信号を伝送し、固定部１０２に設けられた通信ユニットＰＬＣ２の信号伝送制御部１１０が、信号を受信して復調した場合を例としている。

【0108】

また、サブキャリア数をｎとして、全てのサブキャリアをパイロットシンボル（パイロットシーケンス）として設定することで、パイロットシーケンスＸ_ｐ（ｎ）が得られる。パイロットシーケンスＸ_ｐ（ｎ）は、既知のシーケンスであるため、変調を行う必要がなく、送信側において、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform；逆高速フーリエ変換）による演算が行われた後のパイロットシーケンスＸ_ｐ（ｎ）を送信することができる。

【0109】

具体的には、図５に示すように、通信ユニットＰＬＣ１のモデル取得部１０５は、既知のパイロットシーケンスＸ_ｐ（ｎ）を送信し、パイロットシーケンスＸ_ｐ（ｎ）が、チャンネルＨ_ｐ（ｎ）で伝送された後に、固定部１０２に設けられた通信ユニットＰＬＣ２の信号伝送制御部１１０により復調されて、復調後の信号Ｙ_ｐ（ｎ）が抽出される。

【0110】

その後、通信ユニットＰＬＣ２のモデル取得部１０５は、ＬＳアルゴリズム理論式に基づいて、上記式（７）により、ある角度位置での全帯域チャンネル応答を得ることができる。

【0111】

このように、実施例２においても、実施例１と同様に、通信ユニットＰＬＣ２のモデル取得部１０５は、チャンネル推定演算を行うことにより、ある角度位置の全帯域チャンネル応答（上記式（７）を参照）を得ることができる。これにより、Ｘ線ＣＴ装置１の回転部１０１を、ある特定の速度で回転させ、３６０°を遍歴することができる。あるサンプリング角度になるたびに、この位置の全帯域チャンネル応答（上記式（７）を参照）が得られる。さらに、通信ユニットＰＬＣ２のモデル取得部１０５は、チャンネル推定演算を行うことにより、速度ｖの条件で全ての角度位置でのチャンネル応答がチャンネルパラメータとして得られ、全ての速度、角度でのチャンネルパラメータ（上記式（８）を参照）を得ることができる。

【0112】

以下、図６を参照して、通信ユニットＰＬＣ２のモデル取得部１０５が、チャンネル推定演算を行ってチャンネルパラメータの収集を行い、収集されたチャンネルパラメータに基づいてチャンネル推定データモデルを取得する過程を説明する。図６は、チャンネル推定データモデルの取得手順を説明するための模式図である。

【0113】

図６に示すように、本実施形態では、複数のモードとして、Ｘ線ＣＴ装置１に対して複数の回転速度「速度１」、・・・、「速度ｎ」が設定されているものとする。この場合、モデル取得部１０５は、複数の回転速度「速度１」、・・・、「速度ｎ」のそれぞれについて、所定の回転角度「回転角度０」、「回転角度０．１」、「回転角度０．２」、・・・、「回転角度３６０」だけ離間した所定位置毎にチャンネル推定演算を行ってチャンネルパラメータの収集を行う。そして、モデル取得部１０５は、収集したチャンネルパラメータに基づいてチャンネル推定データモデルを取得する。

【0114】

例えば、Ｘ線ＣＴ装置１が複数の回転速度ｖ、例えば１．５ｓ／ｒ、１．０ｓ／ｒ、０．７５ｓ／ｒ、０．６ｓ／ｒ、０．５ｓ／ｒを有するように設定されている場合、Ｘ線ＣＴ装置１に対して０°≦θ＜３６０°の範囲内に回転間隔０．１°チャンネルパラメータ（上記式（８）を参照）の収集を行う。そして、モデル取得部１０５は、収集された各チャンネルパラメータのセットをチャンネル推定データモデルとして取得する。

【0115】

また、高い精度のチャンネル推定データモデルを取得するために、モデル取得部１０５は、複数の回転速度のそれぞれに対し、所定位置毎に、所定回数以上のチャンネルパラメータの収集を行う。ここで、所定回数は例えば１５回である。上記所定回数は必要に応じて適宜変更可能である。

【0116】

モデル取得部１０５は、所定回数以上のチャンネルパラメータの収集を行う場合、収集されたチャンネルパラメータを利用して、さらにその各レート及び各回転角度で収集された結果をチャンネル推定データモデルに組み合わせる。

【0117】

なお、Ｘ線ＣＴ装置１の伝送は双方向通信であるため、チャンネルパラメータ収集は、固定部１０２から回転部１０１へのチャンネルパラメータの収集と、回転部１０１から固定部１０２へのチャンネルパラメータの収集とを含む。

【0118】

すなわち、Ｘ線ＣＴ装置１については、複数種の回転速度毎に、０°≦θ＜３６０°回転角度範囲において、固定部１０２から回転部１０１までのチャンネルと回転部１０１から固定部１０２までのチャンネルについて、それぞれ通信チャンネル推定パラメータ（下記式（９）、式（１０）を参照）を取得し、それぞれ、図６に示す不揮発性メモリに格納してチャンネル推定データモデルを構成する。図６に示す不揮発性メモリは、通信ユニットＰＬＣ１、ＰＬＣ２のメモリ１２０に相当する。

【0119】

【数9】

【数10】

【0120】

第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態の技術的効果を備え、モデル取得部１０５によりチャンネル推定データモデルを取得し、パラメータ決定部１０４に呼び出され、このように事前に確立されたチャンネル推定データモデルに基づいて通信信号に対応する実際の通信チャンネル推定パラメータを決定する。そして、第２の実施形態では、チャンネルパラメータの収集のみで、トレーニング等を行うことなくチャンネル推定データモデルを取得することができ、伝送速度を向上させることができる。

【0121】

また、第２の実施形態では、モデル取得部１０５は固定部１０２から回転部１０１までのチャンネルと回転部１０１から固定部１０２までのチャンネルに対して、それぞれ通信チャンネル推定パラメータを取得してチャンネル推定データモデルを取得する。このため、第２の実施形態では、実際に合わせてチャンネル推定データモデルを確立して応用し、それにより伝送品質、伝送安定性及び伝送速度を向上させ、Ｘ線ＣＴ装置１の伝送性能をさらに向上させることができる。

【0122】

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１を説明する。

【0123】

第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、更に、測定部１０６を備える。

【0124】

ここで、回転部１０１、固定部１０２、スリップリング１０３、パラメータ決定部１０４、モデル取得部１０５及び信号伝送制御部１１０はいずれも第２の実施形態と同じであり、ここでは図示及び説明を省略する。

【0125】

測定部１０６は、回転角度を測定するためのものである。例えば、測定部１０６は、回転部１０１から固定部１０２に通信信号が伝達される際に、取得される回転角度のリアルタイムな誤差を考慮して、回転部１０１に取り付けられる。

【0126】

また、測定部１０６は、ジャイロスコープと加速度計の組み合わせ、２軸傾斜角センサ、又はエンコーダのうちのいずれかである。以下に図７～図９を参照して説明する。図７～図９では、Ｘ線ＣＴ装置１の一部のみを示す。

【0127】

（実施例１）
図７は、回転角度の取得の実施例１を説明するための模式図である。

【0128】

図７に示すように、実施例１において、測定部１０６はジャイロスコープ３１１と加速度計３１２の組み合わせである。

【0129】

また、取得された回転角度のリアルタイムな誤差を考慮し、好ましくは回転角度を測定するためのセンサが回転部１０１に取り付けられる。

【0130】

ジャイロスコープ３１１と加速度計３１２の組み合わせにより、回転部１０１の回転角度をリアルタイムに測定することができる。それにより信号伝送における計算をさらに省略し、伝送速度及び伝送性能をさらに向上させる。

【0131】

（実施例２）
図８は、回転角度の取得の実施例２を説明するための模式図である。

【0132】

図８に示すように、実施例２において、測定部１０６は、２軸傾斜角センサ３２１である。回転部１０１のリアルタイム回転角度は、２軸傾斜角センサ３２１によって取得される。

【0133】

また、２軸傾斜角センサ３２１を採用して動的な傾斜角を測定する場合、回転による遠心力の干渉を回避するために、好ましくは２つの２軸傾斜角センサ３２１を組み合わせて測定する。

【0134】

また、２つの同じ２軸傾斜角センサ３２１は、感度軸３２２方向が逆であり、かつ軸心との間の距離が同じであるように回転部１０１に取り付けられる。

【0135】

（実施例３）
図９は、回転角度の取得の実施例３を説明するための模式図である。

【0136】

図９に示すように、実施例３において、測定部１０６はエンコーダ３３１であり、例えば光電回転エンコーダ、磁電回転エンコーダなどであってもよい。

【0137】

上記エンコーダ３３１における磁電回転エンコーダを例として、磁電回転エンコーダはＸ線ＣＴ装置１上の回転部１０１に取り付けられ、磁気誘導ユニット、回転磁石及び外付けマイクロプロセッサを含む。ここで、磁気誘導ユニットは、制御対象に設置され、制御対象表面における磁界変化に応じて電圧を生成し、さらに制御対象の回転角度の符号化値を得るために用いられる。回転磁石は磁気誘導ユニットの上方に非接触で取り付けられ、かつ回転磁石の軸心位置は固定される。外付けマイクロプロセッサは磁気誘導ユニットに接続され、磁気誘導ユニットを読み取って回転角度符号化値を計算する。

【0138】

第３の実施形態によれば、上記第１の実施形態及び第２の実施形態の技術的効果を有する。ＰＬＣ機器（通信ユニットＰＬＣ）により架台の回転速度及び角度に基づく通信チャンネル推定パラメータを取得し、信号送信前に通信チャンネル推定パラメータを予知することができることにより、伝送品質が高いことが確保される。そして、先に通信チャンネル推定パラメータを予測することができるため、情報送信時に予測されれた通信チャンネル推定パラメータを利用する。理論的には、伝送速度を４００Ｍｂｐｓから７５０Ｍｂｐｓに向上させることができる。

【0139】

また、第３の実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、測定部１０６が回転部１０１に設けられている。回転部１０１から固定部１０２に信号が伝達される際に、回転部１０１から回転角度を直接得ることができ、固定部１０２のロータリーエンコーダ（図示せず）から得られる回転角度よりも、回転角度が取得するリアルタイムな誤差を少なくして、信号伝送速度と安定性を向上させることができる。

【0140】

また、第３の実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、測定部１０６を備え、回転角度を取得する測定部１０６となるセンサ又はエンコーダはいずれも成熟した技術であり、構成が簡単であり、コストが安価である。ＰＬＣベースバンドＳＯＣチップは既に製品化された。本実施形態ではソフトウェアの一部を改善するだけでよく、開発製造しやすい。

【0141】

また、第３の実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、回転角度を取得するセンサが小型であり、ＰＬＣ伝送システム内に組み込むことができるとともに、ＰＬＣがスリップリングを利用して伝送を行うため、他の部品を追加する必要がなく、Ｘ線ＣＴ装置１の設置スペースを節約することができる。エンコーダは独立した部品であり、ＰＬＣ基板にインターフェースを予め設置するだけで伝送することができる。

【0142】

また、第３の実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、回転角度を取得するセンサやエンコーダの消費電力が極めて低く、通信チャンネル推定パラメータの取得方法はソフトウェアの開発のみでよく、ＰＬＣ機器（通信ユニットＰＬＣ）に付加的な消費電力を与えないため、機器の消費電力が低い。

【0143】

以上のように、本実施形態の技術的思想をＸ線ＣＴ装置１により実現する実施形態について説明した。また、本実施形態の技術的思想は、Ｘ線ＣＴ装置１の信号伝送方法、及び記憶媒体によって実現されてもよい。

【0144】

上述のように、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを搭載して回転する回転部１０１と、回転部１０１を支持する固定部１０２と、回転部１０１と固定部１０２との間で電力伝送及び電力線通信による通信信号の伝送を行うスリップリング１０３と、パラメータ決定部１０４と、信号伝送制御部１１０と、を備える。パラメータ決定部１０４は、通信信号が送信された時刻の回転部１０１の回転速度、回転角度から、チャネル推定データモデルに基づいて、通信信号に応じた通信チャンネル推定パラメータを決定する。信号伝送制御部１１０は、通信チャンネル推定パラメータを用いて通信信号の変調・復調を行い、通信信号の伝送を行うように制御する。

【0145】

また、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の信号伝送方法は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを搭載して回転する回転部１０１と、回転部１０１を支持する固定部１０２と、回転部１０１と固定部１０２との間で電力伝送及び電力線通信による通信信号の伝送を行うスリップリング１０３と、を備えるＸ線ＣＴ装置１の信号伝送方法である。当該信号伝送方法は、通信信号が送信された時刻の回転部１０１の回転速度、回転角度から、チャンネル推定データモデルに基づいて、通信信号に応じた通信チャンネル推定パラメータを決定するパラメータ決定ステップと、通信チャンネル推定パラメータを用いて通信信号の変調・復調を行い、通信信号の伝送を行うように制御する信号伝送制御ステップと、を含む。

【0146】

また、本実施形態に係る記憶媒体は、上述のＸ線ＣＴ装置１に搭載されたコンピュータ（通信ユニットＰＬＣ１、ＰＬＣ２）に、通信信号が送信された時刻の回転部１０１の回転速度、回転角度から、チャンネル推定データモデルに基づいて、通信信号に応じた通信チャンネル推定パラメータを決定するパラメータ決定処理と、通信チャンネル推定パラメータを用いて通信信号の変調・復調を行い、通信信号の伝送を行うように制御する信号伝送制御処理と、を実行させるプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶する。

【0147】

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、データ伝送の安定性、高速データ伝送を実現することができる。

【0148】

なお、いくつかの実施形態および実施例を説明したが、これらの実施形態および実施例は、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。

【符号の説明】

【0149】

１ Ｘ線ＣＴ装置
１０１ 回転部
１０２ 固定部
１０３ スリップリング
１０４ パラメータ決定部
１１０ 信号伝送制御部

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】