特開 2024-20148 コンピュータ断層撮影のためのシステム及び方法

(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】P2024020148

(43)【公開日】2024-02-14

(54)【発明の名称】コンピュータ断層撮影のためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/42 20240101AFI20240206BHJP

   A61B 6/03 20060101ALI20240206BHJP

【ＦＩ】

A61B6/42 530Q

A61B6/03 560B

A61B6/42 530Z

【審査請求】有

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023110486

(22)【出願日】2023-07-05

(31)【優先権主張番号】17/815,186

(32)【優先日】2022-07-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】319011672

【氏名又は名称】ジーイー・プレシジョン・ヘルスケア・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(74)【代理人】

【識別番号】100151286

【弁理士】

【氏名又は名称】澤木 亮一

(72)【発明者】

【氏名】チャファ・ファン

(72)【発明者】

【氏名】チャンリョン・キム

(72)【発明者】

【氏名】ミン・ヤン

(72)【発明者】

【氏名】スコット・ディ・スラヴィック

(72)【発明者】

【氏名】チャン・シー

(72)【発明者】

【氏名】ニコラス・アール・コンクル

(57)【要約】      （修正有）

【課題】コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像の品質を向上させるためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】一実施形態では、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）検出器システムは、入射Ｘ線に対して光子計数型（ＰＣ）センサの層の下に配置されたエネルギー積分型検出器（ＥＩＤ）の層であって、前記ＰＣセンサの数が前記ＥＩＤ検出器の数より多い、エネルギー積分型検出器（ＥＩＤ）の層と、ＥＩＤデータを用いてＰＣデータを補正し、画像の複数のペアにより訓練された深層学習畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）を用いて、ＥＩＤデータ及びＰＣデータから再構成された画像をノイズ除去し、前記再構成された画像の解像度を高めるように構成された画像処理ユニットとを含み、画像の各ペアは、ＰＣセンサの層からの第１の信号から再構成された目標画像と、ＥＩＤ検出器の層からの第２の信号から再構成された入力画像とを含む。
【選択図】図５Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）検出器システムであって、
入射Ｘ線に対して光子計数型（ＰＣ）センサの層に対向する側に配置されたエネルギー積分型検出器（ＥＩＤ）の層であって、前記ＰＣセンサの数が前記ＥＩＤ検出器の数より多い、エネルギー積分型検出器（ＥＩＤ）の層
を含むＣＴ検出器システム。

【請求項2】

ＥＩＤデータを用いてＰＣデータを補正し、画像の複数のペアにより訓練された深層学習畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）を用いて、ＥＩＤデータ及びＰＣデータから再構成された画像をノイズ除去し、前記再構成された画像の解像度を高めるように構成された画像処理ユニットを更に含み、画像の各ペアは、ＰＣセンサの層からの第１の信号から再構成された目標画像と、ＥＩＤ検出器の層からの第２の信号から再構成された入力画像とを含み、前記ＥＩＤデータ及び前記ＰＣデータは、同じ患者の線経路から同時に取得される、請求項１記載のＣＴ検出器システム。

【請求項3】

前記ＰＣデータ及び前記ＥＩＤデータの両方のデータは、スペクトル情報及び非スペクトル情報を生成するために使用される、請求項２に記載のＣＴ検出器システム。

【請求項4】

前記画像は、ＰＣデータからではなく、ＥＩＤデータから再構成される、請求項２に記載のＣＴ検出器システム。

【請求項5】

複数のＰＣセンサの各ＰＣセンサの間の境界は、複数のＥＩＤ検出器の各ＥＩＤ検出器の間の境界に対して整列していない、請求項１に記載のＣＴ検出器システム。

【請求項6】

入射Ｘ線に対して前記ＥＩＤ検出器の層の反対側に配置された読出し電子回路部を更に備え、前記複数のＰＣセンサの各ＰＣセンサからの信号は、前記ＥＩＤ検出器の間に配線されるワイヤボンドを通じて前記読出し電子回路部に伝送される、請求項１に記載のＣＴ検出器システム。

【請求項7】

読出し電子回路部の第１のセットと読出し電子回路部の第２のセットとを更に備え、前記複数のＥＩＤ検出器の各ＥＩＤ検出器からの信号が読出し電子回路部の第１のセットに伝送され、前記複数のＰＣセンサの各ＰＣセンサからの信号が読出し電子回路部の第２のセットに伝送される、請求項１に記載のＣＴ検出器システム。

【請求項8】

読出し電子回路部の第１のセット及び読出し電子回路部の第２のセットは、入射Ｘ線に対して前記ＥＩＤ検出器の層の反対側に配置され、前記複数のＰＣセンサの各ＰＣセンサからの信号は、前記ＥＩＤ検出器の層の周りに配線された１以上のフレキシブルケーブルを通じて読出し電子回路部の第２のセットに伝送される、請求項７に記載のＣＴ検出器システム。

【請求項9】

読出し電子回路部の第１のセットは、入射Ｘ線に対して前記ＥＩＤ検出器の層の反対側に配置され、読出し電子回路部の第２のセットは、前記ＰＣセンサの層の一方の横に配置される、請求項７に記載のＣＴ検出器システム。

【請求項10】

前記ＰＣセンサの層のＰＣセンサは、２次元のＰＣセンサアレイの形式に配置され、各ＰＣセンサアレイは、読出し電子回路部の第２のセットのうちの一つの読出し電子回路部と複数の回路とを含むプリント回路基板に取り付けられた半導体材料を含み、前記複数の回路の各回路は、前記ＰＣセンサアレイのＰＣセンサを前記読出し電子回路部に電気的に結合する、請求項９に記載のＣＴ検出器システム。

【請求項11】

前記画像処理ユニットは、ＰＣデータのエネルギースペクトルと、入射Ｘ線に対して前記ＰＣセンサの層の反対側に配置されたＥＩＤ検出器で検出された入射フラックスレートとの両方に基づいて、ＰＣセンサの層のＰＣセンサで検出された光子カウント値に適用されるパイルアップ補正を調節することによって、ＥＩＤデータを用いてＰＣデータを補正するように構成されている、請求項２に記載のＣＴ検出器システム。

【請求項12】

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングシステムのための方法であって、
前記ＣＴイメージングシステムのＣＴ検出器のＰＣセンサ層から受け取った光子計数（ＰＣ）データに基づいて第１の画像を再構成すること、
前記ＣＴ検出器のＥＩＤ検出器アレイから受け取ったエネルギー積分（ＥＩ）データに基づいて第２の画像を再構成すること、
前記第１の画像をグランドトゥルースデータとして用いて、前記第２の画像の解像度が高くなるように、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）を訓練すること、
前記第１の画像と前記第２の画像とを結合して、融合画像を生成すること、
前記融合画像を訓練済みＣＮＮに入力して出力画像を生成することであって、前記出力画像は前記融合画像よりも高い解像度及び低いノイズを有する、出力画像を生成すること、及び
前記出力画像を前記ＣＴイメージングシステムの表示装置に表示すること
を含む、方法。

【請求項13】

前記ＰＣセンサの層からの第１の信号から再構成された目標画像と前記ＥＩＤ検出器の層からの第２の信号から再構成された入力画像とを含む画像の複数のペアで訓練された深層学習ＣＮＮを用いてＥＩＤデータ及びＰＣデータから再構成された画像の解像度を高くすることは、
前記目標画像及び前記入力画像から融合画像を作成すること、
加重平均法、ガイド付きノイズ低減法、及び深層学習ノイズ低減法のうちの少なくとも１つを用いて、前記融合画像のノイズを除去すること、
前記ノイズが除去された融合画像を前記訓練済みＣＮＮに入力して出力画像を生成することであって、前記出力画像は前記ノイズが除去された融合画像よりも高い解像度を有する、出力画像を生成すること
を更に含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記ＥＩＤ検出器アレイは、入射Ｘ線に対して前記ＰＣセンサ層の反対側に配置される、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記ＰＣセンサ層のＰＣセンサの間の境界は、前記ＥＩＤ検出器アレイのＥＩＤ検出器の間の境界に対して整列していない、請求項１４に記載の方法（７００）。

【請求項16】

前記第１の画像と前記第２の画像を結合して前記融合画像を生成することは、前記第１の画像を第１のパラメータで重み付けし、前記第２の画像を第２のパラメータで重み付けすることを更に含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項17】

前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータは、前記融合画像のノイズの量を最小化すること、及び前記融合画像の解像度を最大化することのうちの一方を実行するように選択される、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

加重平均法、ガイド付きノイズ低減法、及び深層学習ノイズ低減法のうちの少なくとも一つを使用して、前記融合画像のノイズを除去することを更に含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

前記ＰＣセンサ層から受け取った前記ＰＣデータに基づいて前記第１の画像を再構成することは、前記ＰＣデータの光子カウント値に対してパイルアップ補正を実行することを更に含み、前記パイルアップ補正は、前記ＥＩＤ検出器アレイから受け取った前記ＥＩＤデータに基づいて実行される、請求項１２に記載の方法。

【請求項20】

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）検出器であって、
前記ＣＴ検出器の第１の層に配置された第１の数の光子計数型（ＰＣ）センサ、
前記検出器の第２の層に配置された第２の数のエネルギー積分型検出器（ＥＩＤ）であって、前記第２の層は入射Ｘ線に対して前記第１の層の反対側に存在し、前記第２の数は前記第１の数より小さい、第２の数のエネルギー積分型検出器（ＥＩＤ）、及び
前記第１の数のＰＣセンサ及び前記第２の数のＥＩＤ検出器に電子的に結合された１つ以上の読出し電子回路部であって、前記１つ以上の読出し電子回路部は、前記入射Ｘ線に対して前記第２の層の反対側に配置され、前記１つ以上の読出し電子回路部は、前記第２の数のＥＩＤ検出器の複数のキャスト反射体に対して複数の経路に沿うように配線された複数の回路を通じて、又は前記第２の数のＥＩＤ検出器の周りのフレキシブルケーブルを通じて、前記第１の数のＰＣセンサから信号を受け取る、１つ以上の読出し電子回路部
を含む、ＣＴ検出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示される対象の実施形態は、医用イメージングに関し、より詳細には、コンピュータ断層イメージングシステムを用いて再構成される画像の品質を向上させることに関する。

【背景技術】

【0002】

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングシステムでは、陰極により発生した電子ビームがＸ線管内のターゲットに向けられる。電子がターゲットに衝突して生成されたＸ線のファンビーム又はコーンビームは、被検体（患者など）に向けられる。Ｘ線は、物体によって減衰した後、放射線検出器のアレイに衝突し、画像が生成される。

【0003】

ＣＴ画像の品質は、光子計数型ＣＴ（ＰＣＣＴ）を使用することによって向上させることができる。ＰＣＣＴは、放射線検出器が光子計数型検出器であり、光子を計数してスペクトル情報を得ている。ＰＣＣＴは直接変換型検出器を用いており、従来の間接変換型検出器を使用したエネルギー積分型検出器（ＥＩＤ）ＣＴシステムよりも様々な利点がある。しかし、ＰＣＣＴシステムでは、光子計数検出器の性能が限られているため、高入力カウントレートで光子のパイルアップが発生することがあり、高いＸ線フラックスレートにおいて画質が低下する。このパイルアップの影響を低減するために、小さい検出器画素を導入することが考えられる。しかし、検出器画素のサイズを小さくすると、使用するチャンネル数が増加し、消費電力とデータサイズの両方が増加する恐れがある。画素が小さくなると、画素間が近くなるのでチャンネル間のチャージシェアリングが多くなり、検出器モジュール間のギャップは、検出器画素サイズと同程度になることがある。更に、性能の低い画素が多くなる恐れがある。

【発明の概要】

【0004】

本開示は、入射Ｘ線に対して、光子計数型（ＰＣ）センサの層の反対側に配置されたエネルギー積分型検出器（ＥＩＤ）の層を含み、ＰＣセンサの数がＥＩＤ検出器の数を超えるＣＴ検出器システムによって、上記の特定された複数の問題点のうちの１つ以上の問題点に少なくとも部分的に対処する。ＣＴ検出器システムは、ＥＩＤデータを用いてＰＣデータを補正し、画像の複数のペアで訓練された深層学習畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）を用いてＥＩＤデータ及びＰＣデータから再構成された画像をノイズ除去し、画像の解像度を向上するように構成された画像処理ユニットを更に含むことができる。画像の各ペアは、ＰＣセンサの層からの第１の信号から再構成された目標画像と、ＥＩＤ検出器の層からの第２の信号から再構成された入力画像とを含んでおり、ＥＩＤデータ及びＰＣデータは、同じ患者Ｘ線経路から同時に取得されたＥＩＤデータ及びＰＣデータに得られている。ＥＩＤ検出器の層（例えば、２次元のＥＩＤ検出器アレイ）とＰＣセンサの層（例えば、２次元のＰＣセンサアレイ）とを含む多層ＣＴ検出器を使用することにより、ＰＣ検出器とＥＩＤ検出器の両方の利点を活用して、様々な臨床ＣＴアプリケーションに対してどちらか一方の検出器タイプだけで実現される画質よりも高画質を実現することができる。ＰＣセンサの層をＥＩＤ検出器の層とＸ線源との間に配置することにより、従来のＰＣＣＴ検出器システムと比較して、ＰＣセンサのサイズを小さくすることができ、これにより、パイルアップの影響を低減し、ＰＣデータ又はＥＩＤデータのいずれか一方のみのデータから再構成された画像よりも、ＰＣデータとＥＩＤデータとの両方から再構成された画像の分解能を高め、ノイズ量を減少させることができる。

【0005】

更に、サイズが異なり、したがって、完全には整列しないＰＣセンサとＥＩＤ検出器を含むことによって、ＰＣセンサ間のギャップをＥＩＤ検出器によって補償することができる。つまり、ギャップに入射してしまいＰＣセンサアレイでカウントされない光子は、そのギャップの下に配置されたＥＩＤ検出器で検出することができ、入射Ｘ線の全ての光子をＰＣセンサ又はＥＩＤ検出器のいずれかによって検出することができる。その結果、ＰＣデータとＥＩＤデータとの両方から再構成された画像は、ＰＣデータ及びＥＩＤデータのうちの一方のデータのみを使用する場合と比較して、解像度が向上し、ノイズ量が減少する。更に、この配置によって、現在実装されている傾斜した構成に頼ってしまうことを少なくすることができる。傾斜したエッジによって、各検出器素子の形状は長方形からずれてしまう。非対称形状では、検出器素子の幾何学的中心は信号重付け中心と異なるため、検出器素子の適切な幾何学的位置を割り当てることが難しく、隣接する検出器モジュールの対応する部分を揃えることが困難である。更に、パイルアップの問題はＥＩＤ検出器を用いて回避され、センサの応答は入射Ｘ線束に対して線形であるため、ＥＩＤデータを使用してＰＣセンサデータのパイルアップ補正を行うことができ、その結果、パイルアップ補正を更に正確に行い、高分解能を実現することができる。

【0006】

提案する多層ＣＴ検出器の更なる利点は、ＰＣセンサに使用されるシリコンチップのコストを削減できることである。シリコンは、優れたスペクトル応答を有することが実証されており、ＰＣセンサの候補として優れている。しかし、ＰＣセンサに使用されるシリコンの深さは、確実に良好な線量効率が得られ、パイルアップ量を確実に補正できるようにするため、他の半導体材料よりも深くしなければならない場合がある。しかし、ＣＴ検出器を透過するＸ線光子の一部はＰＣセンサを通過してＥＩＤ検出器に入射することができ、ＥＩＤデータを用いてパイルアップを更に正確に補正することができるため、シリコンの深さを浅くして、ＣＴ検出器のコストとデータサイズを削減する（セグメント及びチャンネルを少なくする）ことができる。また、ＣＴ検出器の消費電力や熱放散も低減することができる。

【0007】

更に、光子カウント値に基づいて画像を再構成する場合とは対照的に、高速スループットが望まれ、従来のＣＴ画像が望まれる場合、ＥＩＤデータを単独で使用して従来のｋＶｐ画像を生成することができる。ＥＩＤデータの投影はＰＣセンサ層によって十分にフィルタリングされているため、より狭いエネルギースペクトルが期待でき、ＥＩＤデータの投影のみから画像を再構成した場合、線質を硬化させる性能を向上させることができる。

【0008】

本記載の上記の利点及び他の利点並びに特徴は、以下の発明を実施するための形態から単独で、又は添付図面と組み合わせて、容易に明らかになる。上記の概要は、発明を実施するための形態で更に説明される概念の選択を簡略化した形で導入するために提供されることを理解されたい。上記の概要は、請求される対象の重要な又は本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、請求される対象の範囲は、特許請求の範囲によって一意的に画定される。更に、請求される対象は、上記の欠点又は本開示の他の部分で記載された欠点を解決する実施態様に限定されることはない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

本開示の様々な態様は、以下の発明を実施するための形態を読み、図面を参照することにより、更に理解することができる。

【図1】本開示の１つ以上の実施形態によるイメージングシステムの図を示す。

【図2】本開示の１つ以上の実施形態による例示的なイメージングシステムのブロック概略図である。

【図3】本開示の１つ以上の実施形態によるＰＣＣＴシステムの例示的な検出器アレイの概略図である。

【図4】本開示の１つ以上の実施形態による多層ＣＴ検出器に向かうＸ線を示す。

【図5A】本開示の１つ以上の実施形態による第１の観点の多層ＣＴ検出器の概略図である。

【図5B】本開示の１つ以上の実施形態による第２の視点の多層ＣＴ検出器の模式図である。

【図6A】本開示の１つ以上の実施形態による多層ＣＴ検出器の２次元のＰＣセンサアレイの構成要素の概略図である。

【図6B】本開示の１つ以上の実施形態による、多層ＣＴ検出器の複数の２次元ＰＣセンサアレイと、下層のＥＩＤ検出器層の複数のＥＩＤ検出器との位置合わせを示す概略図である。

【図6C】本開示の１つ以上の実施形態による、図６ＢのＰＣセンサアレイ及びＥＩＤ検出器の構成を別の方向から示した概略図である。

【図6D】本開示の１つ以上の実施形態による、多層ＣＴ検出器のＰＣセンサアレイ及びＥＩＤ検出器の第１の代替構成を示す概略図である。

【図6E】本開示の１つ以上の実施形態による、多層ＣＴ検出器のＰＣセンサアレイ及びＥＩＤ検出器の第２の代替構成を示す概略図である。

【図7】本開示の１つ以上の実施形態による、ＰＣデータ及びＥＩＤデータから再構成された画像の解像度を高めるための例示的な方法を示すフローチャートである。

【0010】

図面は、記載されたシステム及び方法の特定の態様を示すものである。以下の発明を実施するための形態とともに、図面は、本明細書に記載された構造、方法、及び原理を示し、説明するものである。図面において、構成要素の大きさは、明確にするために誇張されるか、又は変更されることがある。周知の構造、材料、又は動作は、記載された構成要素、システム、及び方法の態様を不明瞭にすることを避けるために、詳細に図示又は説明されていない。

【発明を実施するための形態】

【0011】

発明を実施するための形態及び本明細書に開示された対象の実施形態は、光子計数型コンピュータ断層撮影（ＰＣＣＴ）システムによって取得される画像の品質を向上させるための方法及びシステムに関する。一般に、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングシステムでは、Ｘ線源は、物体（患者など）に向けて扇形ビーム又は円錐形ビームを放出する。一般に、ＣＴシステムでは、Ｘ線源及び検出器アレイは、ガントリにおいて撮影面内で患者の周囲を回転し、画像は、異なるビュー角度における複数のビューの投影データから生成される。例えば、Ｘ線源の１回転で、ＣＴシステムにより１０００ビューを生成することができる。ビームは、患者によって減衰した後、放射線検出器のアレイに衝突する。Ｘ線検出器又は検出器アレイは、通常、検出器で受け取ったＸ線ビームをコリメートするコリメータと、コリメータに隣接して配置されＸ線を光エネルギーに変換するシンチレータと、隣接するシンチレータから光エネルギーを受け取り、受け取った光エネルギーから電気信号を生成するフォトダイオードとを含む。検出器アレイで受け取られた減衰ビーム放射の強度は、典型的には、患者によるＸ線ビームの減衰量に依存する。検出器アレイの各検出器素子は、各検出器素子によって受け取られた減衰ビームを示す個別の電気信号を生成する。電気信号は、データ処理システムに伝送され解析される。データ処理システムは、電気信号を処理して画像を生成する。

【0012】

このような従来のＣＴイメージングシステムは、放射線エネルギーを電流信号に変換する検出器を利用し、この電流信号は或る時間にわたって積分され、測定され、最終的にデジタル化される。しかしながら、このような検出器の欠点は、検出される光子の数及び／又は光子のエネルギーに関するデータ又はフィードバックを提供することができないことである。すなわち、シンチレータによって放出される光は、衝突したＸ線の数とＸ線のエネルギーレベルとの両方の関数である。フォトダイオードは、シンチレーションからのエネルギーレベル及び光子数を弁別することができない。例えば、２つのシンチレータが同等の強度で照射されると、その結果、それぞれのフォトダイオードに同等の出力が与えられる。しかし、同等の光出力が生成されるにもかかわらず、各シンチレータが受け取るＸ線の数は異なり、更に、Ｘ線の強度が異なる場合がある。

【0013】

対照的に、ＰＣＣＴ検出器は、高い空間分解能を有するように、光子計数を行うこと及び／又はエネルギー弁別フィードバックを提供することができる。ＰＣＣＴ検出器は、Ｘ線計数モード、各Ｘ線イベントのエネルギー測定モード、又はその両方のモードで動作することができる。ハイブリッド型光子計数エネルギー弁別検出器を構成する場合、複数の材料を使用することができるが、半導体が1つの好ましい材料であることが示されている。このような使用に対して典型的な材料として、テルル化亜鉛カドミウム（ＣＺＴ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）及びシリコン（Ｓｉ）があり、これらの材料は費用対効果の高い生産性能を有することができる。他の重い半導体、臭化タリウム（ＴｌＢｒ）、ヨウ化水銀（ＨｇＩ）などは、それらが効果的に大量に生産できる場合に使用することができる。

【0014】

ＰＣＣＴ検出器は、Ｘ線光子計数だけでなく、エネルギー測定又はタギングもサポートしており、解剖学的な詳細と組織の特性情報との両方を取得することをサポートする。この点で、エネルギー弁別情報又はデータは、線質硬化などの影響を軽減するために使用することができる。更に、これらの検出器は、組織弁別データの取得をサポートするので、疾患又は他の病態を示す診断情報を提供する。ＰＣＣＴ検出器は、ヨウ素及びカルシウム（及び他の高原子番号の材料）のコントラストを増強する最適なエネルギー重み付け技術を使用することにより、被検体に注入される材料（造影剤及び／又は他の特殊材料など）を検出する、被検体に注入される材料を測定する、及び被検体に注入される材料の特徴を明らかにするために使用することもできる。造影剤は、例えば、視覚的に見やすくするために血流に注入されるヨウ素を含むことができる。

【0015】

しかし、直接変換型半導体検出器の欠点は、このタイプの検出器が従来のＣＴシステムで一般的なＸ線光子束においてカウントできないことである。また、検出器とＸ線エネルギー源又はＸ線管との間に被写体の厚さの薄い部分がある場合、検出器の位置で飽和が発生することがある。飽和領域は、検出器のファンアークに投影される被検体の幅の近傍又は外側において、被検体の厚さの薄い部分の経路に対応する。多くの場合、被検体は、Ｘ線束の減衰の影響と、減衰後の検出器に対する入射強度の影響に関して言うと、概ね円形又は楕円形である。この場合、飽和領域は、ファンアークの両端にある２つの離れた領域を表す。典型的なではないが希有でもない他の例では、飽和は、検出器の他の箇所の３つ以上の離れた領域で発生する。

【0016】

パイルアップは、検出器における放射線源のフラックスが非常に高く、２つ以上のＸ線光子によって１つの画素に時間的に十分に接近した電荷パケットが付与され、それらの信号が互いに干渉する可能性が無視できない場合にＰＣＴ検出器で生じる現象である。パイルアップ現象は、一般的に２つの種類があり、この２種類の現象は少し異なる影響を与える。第１の種類では、２つ以上のイベントは十分な時間で分離されているので、２つ以上のイベントは別個のイベントとして認識されるが、信号が重なり合い、後から到達するＸ線又は両方のＸ線のエネルギー測定の精度が低下する。この種類のパイルアップは、結果として、システムのエネルギー分解能を低下させる。第２の種類のパイルアップでは、２つ以上のイベントが時間的に十分に接近して到達するため、システムは２つ以上のイベントを別個のイベントとして分離することができない。この場合、２つ以上のイベントはそれらのイベントのエネルギーを合計したエネルギーを持つ１つのイベントとして認識され、イベントはスペクトル上で高いエネルギーの方にシフトする。また、パイルアップによって、高いＸ線フラックスにおけるカウント値がかなり減少し、その結果、検出器の量子効率（ＤＱＥ）が低下する。

【0017】

このパイルアップによって、直接変換型センサにおいて比較的低いＸ線フラックスレベルで検出器飽和が発生する場合がある。このレベルを超えると、検出器の応答が予測できなくなり、線量利用率が低下して画像情報が欠損し、その結果、Ｘ線投影画像及びＣＴ画像にノイズ及びアーチファクトが発生する。特に、光子計数の直接変換型検出器は、各Ｘ線光子イベントに関連する固有の電荷収集時間（すなわち、電荷ドリフト時間）により飽和する。各画素のＸ線光子吸収率がこの電荷収集時間の逆数のオーダである場合、パルスパイルアップにより飽和が発生する。

【0018】

ＰＣＴシステムは、通常、データ収集システム（ＤＡＳ）の読出し部の一部である比較器によって決定される１つ以上のエネルギービンを有する。１ビンシステムの場合、典型的には、比較器の１つのエネルギー閾値は、誤ったノイズカウントがほとんど無い又は全く無いように十分に高いエネルギー値であるが、読出しプロセスにおける信号Ｘ線の損失がほとんどないように十分に低いエネルギー値に設定される。このようなシステムは、説明されるように、複数のエネルギーイベントのパイルアップによる統計誤差及び偏りの影響を受ける。

【0019】

多くのエネルギービンを有するシステムは、読出しＤＡＳの複数の比較器を用いて形成することができる。各比較器は、エネルギーの設定レベルを超える光子に対してトリガするように設定することができ、その結果、対応するＸ線エネルギーレベルを超える光子数がレジスタに蓄積される。ビンのカウント値は重み付けされて加算され、イメージングシステムに適した特定の情報内容を有するシステム出力を形成することができる。しかしながら、１ビンシステムと同様に、マルチビンシステムは、パイルアップによる劣化を受け、その結果、ＤＱＥが低下する。ビンのカウント値の平均パイルアップを補正することはできるが、統計的精度は失われる。信号対雑音比（ＳＮＲ）を使用して、システム出力に対する加重和を評価することができる。

【0020】

一部の実施形態では、ＰＣＣＴ検出器のセンサは、センサアレイ内に複数のセンサセグメントとして構成することができ、センサセグメントは、入射Ｘ線の方向に向けられる。センサセグメントを使用して、検出器におけるパイルアップ挙動を防止する又は考慮する。センサアレイに電気的に結合されアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換及び読出しのための特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のチャンネルを節約するために、セグメントの数を最小限にすることができる。しかし、パイルアップがセンサセグメント内で発生する恐れがある。

【0021】

本明細書で開示するように、ＰＣ検出器とＥＩＤ検出器との両方を含むことにより、ＰＣＣＴシステムのパイルアップ動作やその他の欠点を最小限に抑えながら、直接変換形検出器の利点を得ることができる。具体的には、本明細書には、ＰＣセンサアレイの下の層にＥＩＤ検出器アレイが配置された多層検出器構造が開示されている。ＰＣセンサアレイ及び／又はＥＩＤ検出器アレイのための読出し電子回路部は、ＥＩＤ検出器アレイの下に配置してもよいし、ＰＣセンサアレイの横に配置してもよい。本開示では、下とは、入射Ｘ線に対する構成要素の位置を表し、これは、図４～図６Ｅにおいて、Ｘ線が垂直に下降しながらＣＴ検出器の構成要素に入射するように示されている。したがって、ＰＣセンサアレイの下又は下方のＥＩＤ検出器アレイの位置は、ＰＣセンサアレイの入射Ｘ線に対して反対側にＥＩＤ検出器アレイを配置することを表しており、ＥＩＤ検出器アレイの下又は下方の読出し電子回路部の位置は、ＥＩＤ検出器アレイの入射Ｘ線（及びＰＣセンサアレイ）に対して反対側に読出し電子回路部を配置することを表している。

【0022】

Ｘ線経路上の光子のカウント値の測定は、ＰＣセンサアレイとＥＩＤ検出器アレイの両方を使用して行われ、ＥＩＤデータとＰＣデータは患者の同じＸ線経路から同時に取得される。ＥＩＤ検出器アレイが十分な信号を確実に得ることができるように、ＰＣセンサアレイは、Ｘ線ビームのすべての光子を取り込まないように構成することができる。言い換えれば、ＰＣ検出器の阻止能は、ＰＣ検出器におけるパイルアップを低減することが期待される厚さによって最適化することができる。例えば、阻止能は、４０％とすることができる（例えば、Ｘ線ビームの光子の４０％がＰＣセンサアレイで検出され、Ｘ線の光子の６０％がＰＣセンサアレイを通過してＥＩＤ検出器アレイで検出される）。ＰＣセンサアレイを通過したＸ線光子は、ＰＣセンサアレイの下に配置されたＥＩＤ検出器アレイに取り込まれる。ＰＣセンサとＥＩＤ検出器との両方を使用して、非スペクトル情報だけでなく、スペクトル情報を生成することができる。

【0023】

開示された検出器構造の少なくとも１つの利点は、ＰＣ検出器におけるパイルアップ動作を低減することに加えて、以下により詳細に説明するように、ＥＩＤデータを使用してＰＣデータにおけるパイルアップ動作を修正できることである。このように、両方の種類の検出器からの利点を活用して、様々な臨床ＣＴ用途に対して画質を向上させることができる。

【0024】

本技術に従って造影スキャンを実行するために使用することができるＰＣＣＴシステムの一例が、図１及び図２に示されている。図３は、ＰＣＣＴシステムの例示的なＣＴ検出器アレイを示し、Ｘ線源によって被検体に向けられたＸ線の光子は、ＰＣＣＴ検出器アレイのＰＣＣＴ検出器によって計数される。検出器は、図４に示すように、ＰＣセンサ層とＥＩＤ検出器層とを含む多層ＣＴ検出器とすることができる。例示的な多層ＣＴ検出器の２つの斜視図が図５Ａ及び図５Ｂに示されており、ＰＣセンサ層及びＥＩＤ検出器層用の読出し電子回路部は、ＥＩＤ検出器層の下に配置される。多層ＣＴ検出器の代替構成では、第１の読出し電子回路部は、ＰＣセンサ層の光子を計数するように使用され、図６Ａに示されるように、ＰＣセンサアレイの横に配置することができる。複数のＰＣセンサアレイは、図６Ｂに示されるように、ＥＩＤ検出器層の複数のＥＩＤ検出器の上に重ねることができる。第２の読出し電子回路部は、ＥＩＤ検出器層に入射するＸ線ビームのエネルギーを測定するために使用され、図６Ｃに示されるように、ＥＩＤ検出器層の下に配置することができる。ＰＣセンサアレイは、複数のシリコンチップに複数のＰＣセンサを含むことができ、各ＰＣセンサは、図６Ｄに示すように、ＰＣセンサアレイの横に配置された第１の読出し電子回路部に電子的に結合することができる。別の代替構成では、第１の読出し電子回路部は、ＥＩＤ検出器層の下に配置することができ、複数のＰＣセンサは、図６Ｅに示されるように、ＥＩＤ検出器層の周りに配線された１つ以上のフレキシブルケーブルを経由して第１の読出し電子回路部に電子的に結合される。ＰＣデータとＥＩＤデータとの両方のデータから再構成された画像の解像度は、図７に記載の方法の１つ以上のステップに従うことによって向上させることができる。

【0025】

図１～図６Ｅは、様々な要素の相対的な位置関係に関する例示的な構成を示す。要素が、互いに直接的に接触している、又は直接的に結合しているように図示されている場合、これらの要素は、少なくとも１つの実施例では、それぞれ、直接的に接触している要素又は直接的に結合している要素と言うことができる。同様に、互いに連続する又は隣接するように示された要素は、少なくとも一実施例では、それぞれ、互いに連続する要素又は互いに隣接する要素と言うことができる。一例として、互いに面を共有している要素は、面共有している要素と言うことができる。別の例として、互いに離れて配置された要素が、要素と要素との間にスペースが存在するが他の要素が存在しない場合、少なくとも一例において、互いに離れている要素と言うことができる。また、別の例として、互いに上下、互いに反対側、又は互いに左右に示される要素は、互いに、上下の要素、反対側の要素、又は左右の要素と言うことができる。更に、図に示すように、少なくとも１つの例では、最上部の要素又は要素の最上点は、要素の「上部」と呼ぶことができ、最下部の要素又は要素の最下点は、要素の「下部」と言うことができる。本明細書では、上部／底部、上側／下側、上／下は、図の垂直軸に対する相対的なものを表しており、図の要素の互いの位置を説明するために使用される。このように、他の要素の上に示される要素は、一例では、他の要素の上に垂直に配置される。更に別の例として、図に示された要素の形状は、それらの形状（例えば、円形、直線、平面、曲線、丸みのある、面取りされた、角度が付けられた、など）を有するものと言うことができる。更に、互いに交差するように示された要素は、少なくとも一例では、交差する要素又は互いに交差する要素と呼ぶことができる。更に、別の要素内に示された要素、又は別の要素の外側に示された要素は、一例では、別の要素内に示されている又は別の要素の外側に示されている要素と呼ぶことができる。

【0026】

図１は、光子計数型検出器を用いてＣＴイメージングを行うように構成された例示的なＰＣＣＴシステム１００を示す。特に、ＰＣＣＴシステム１００は、患者などの被検体１１２、無生物、製造された１つ以上の部品、及び／又は異物（体内に存在するインプラント、ステント、及び／又は造影剤など）を撮像するように構成されている。一実施形態では、ＰＣＣＴシステム１００はガントリ１０２を含み、このガントリは、テーブル１１４に横たわる被検体１１２の撮影に使用されるＸ線放射ビーム１０６（図２参照）を放射する少なくとも１つのＸ線源１０４を更に含むことができる。具体的には、Ｘ線源１０４は、Ｘ線源１０４に対してガントリ１０２の反対側に配置された検出器アレイ１０８に向かってＸ線放射ビーム１０６を出力するように構成されている。図１には単一のＸ線源１０４のみが示されているが、或る例示的な実施形態では、複数のＸ線源及び複数の検出器を使用して、複数のＸ線放射ビームを出力し、患者に対応する異なるエネルギーレベルの投影データを取得してもよい。一部の実施形態では、Ｘ線源１０４は、ピークキロボルト（ｋＶｐ）高速スイッチングよってデュアルエネルギーのジェムストーンスペクトルイメージング（ＧＳＩ）を実行することができる。本明細書に記載された実施形態では、採用されるＸ線検出器は、互いに異なるエネルギーのＸ線光子を区別することができる光子計数型検出器である。

【0027】

特定の例示的な実施形態では、ＰＣＣＴシステム１００は、反復画像再構成法又は解析的画像再構成法を用いて被検体１１２のターゲットボリュームの画像を再構成する画像処理ユニット１１０を更に含む。例えば、画像プロセッサユニット１１０は、フィルタ補正逆投影法（ＦＢＰ）などの解析的画像再構成手法を使用して、患者のターゲットボリュームの画像を再構成することができる。別の例として、画像処理ユニット１１０は、ＡＳＩＲ（advanced statistical iterative reconstruction、ＣＧ（conjugate gradient)、ＭＬＥＭ（maximum likelihood expectation maximization)、ＭＢＩＲ（model-based iterative reconstruction)などの反復画像再構成手法を使用して、被検体１１２のターゲットボリュームの画像を再構成してもよい。本明細書で更に説明するように、一部の例では、画像処理ユニット１１０は、反復画像再構成手法に加えて、解析的画像再構成手法（ＦＢＰなど）も使用することができる。

【0028】

一部のＣＴイメージングシステムの構成では、Ｘ線源は、デカルト座標系のＸ－Ｙ－Ｚ面内でコリメートされ一般に「撮影面」と呼ばれるコーン状のＸ線放射ビームを照射する。Ｘ線放射ビームは、撮影される物体（患者又は被検体など）を通過する。Ｘ線放射ビームは、物体によって減衰した後、検出器素子のアレイに衝突する。検出器アレイで受信された減衰したＸ線放射ビームの強度は、物体によるＸ線放射ビームの減衰に依存する。アレイの各検出器素子は、検出器位置におけるＸ線ビーム減衰の測定値である個別の電気信号を生成する。すべての検出器素子からの減衰測定値を個別に取得して透過プロファイルを作成する。

【0029】

一部のＣＴシステムでは、Ｘ線源とＸ線検出器アレイは、Ｘ線ビームが物体と交差する角度が絶えず変化するように、ガントリによって、撮影されるべき物体の周囲を撮影面内で回転する。あるガントリ角度においてＸ線検出器アレイから得られたＸ線放射減衰測定値のグループ（例えば投影データ）は「ビュー」と呼ばれる。物体の「スキャン」は、Ｘ線源及び検出器が１回転する間に、異なるガントリ角又はビュー角において作成されたビューのセットを含む

【0030】

図２は、図１のＰＣＣＴシステム１００と同様の例示的なイメージングシステム２００を示す。本開示の態様に従って、イメージングシステム２００は、被検体２０４（例えば、図１の被検体１１２）を撮影するように構成される。一実施形態では、イメージングシステム２００は、検出器アレイ１０８（図１参照）を含んでいる。検出器アレイ１０８は、被検体２０４（患者など）を通過するＸ線放射ビーム１０６（図２参照）を感知して対応する投影データを取得する複数の検出器素子２０２を更に含んでいる。一部の実施形態では、検出器アレイ１０８は、セル又は検出器素子２０２の複数の列を含むマルチスライス構成で製作され、検出器素子２０２の１つ以上の追加の列を並列に配置して投影データを取得することができる。

【0031】

特定の例示的な実施形態では、イメージングシステム２００は、被検体２０４の周りの異なる角度位置を移動して、所望の投影データを取得するように構成されている。従って、ガントリ１０２とガントリ１０２に搭載された構成要素は、例えば異なるエネルギーレベルで投影データを取得するために、回転中心２０６の周りを回転するように構成することができる。あるいは、被検体２０４に対する投影角度が時間の関数として変化する実施形態では、搭載された構成要素は、円弧に沿うのではなく、一般的な曲線に沿って移動するように構成してもよい。

【0032】

Ｘ線源１０４及び検出器アレイ１０８が回転すると、検出器アレイ１０８は、減衰したＸ線ビームのデータを収集する。検出器アレイ１０８によって収集されたデータは、前処理及びキャリブレーションされ、スキャンされた被検体２０４の減衰係数の線積分が表されるようにデータが調整される。処理されたデータは、一般に投影と呼ばれる。一部の例では、検出器アレイ１０８の個々の検出器又は検出器素子２０２としては、個々の光子の相互作用を１つ以上のエネルギービンに記録する光子計数型検出器とすることができる。

【0033】

取得された投影データのセットは、基準物質弁別（ＢＭＤ）に使用することができる。ＢＭＤの間、測定された投影は、物質密度投影のセットに変換される。物質密度投影は再構成され、骨、軟組織などの各基準物質の物質密度マップのペア若しくは物質密度画像のペア又は物質密度マップのセット若しくは物質密度画像のセット、及び／又は造影マップを形成することができる。これらの密度マップ又は密度画像は、順に関連付けられ、撮影ボリュームの基準物質（例えば、骨、軟組織、及び／又は造影剤）の３Ｄボリュメトリック画像を形成することができる。

【0034】

再構成されると、イメージングシステム２００によって生成された基準物質画像は、２つの基準物質の密度で表される被検体２０４の内部特徴を明らかにする。密度画像を表示して、これらの特徴を示すことができる。医学的事象（医学的状態など）の診断、より一般的には医療事象の診断に対する従来のアプローチでは、放射線科医又は医師は、密度画像のハードコピー又は表示された密度画像を検討して、関心のある特徴部分を識別すると考えられる。このような特徴部分としては、病変、特定の解剖学的構造又は臓器のサイズ及び形状、並びに個々の専門家の技能及び知識に基づいて画像の中から識別可能であると考えられる他の特徴部分がある。

【0035】

一実施形態では、イメージングシステム２００は、構成要素の動き（ガントリ１０２の回転及びＸ線源１０４の動作など）を制御する制御機構２０８を含んでいる。特定の実施形態では、制御機構２０８は、Ｘ線源１０４に電力及びタイミング信号を供給するように構成されたＸ線コントローラ２１０を更に含む。更に、制御機構２０８は、撮影要件に基づいてガントリ１０２の回転速度及び／又は位置を制御するように構成されるガントリモータコントローラ２１２を含んでいる。

【0036】

特定の実施形態では、制御機構２０８は、検出器素子２０２から受け取ったアナログデータをサンプリングし、アナログデータを、次の処理のためデジタル信号に変換するように構成されたデータ収集システム（ＤＡＳ）２１４を更に含む。ＤＡＳ２１４は、本明細書で更に説明されるように、検出器素子２０２のサブセットからのアナログデータをいわゆるマクロ検出器に選択的に集約するように更に構成することができる。ＤＡＳ２１４によってサンプリングされデジタル化されたデータは、コンピュータ又はコンピューティング装置２１６に伝送される。少なくとも１つの実施例において、コンピューティング装置２１６は、画像処理ユニット１１０と同一又は類似であってよいことに留意されたい。一実施例では、コンピューティング装置２１６は、データを記憶装置又は大容量記憶装置２１８に記憶する。記憶装置２１８は、任意の種類の非一時的メモリとすることができ、例えば、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、コンパクトディスク読取り／書込み（ＣＤ－Ｒ／Ｗ）ドライブ、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）ドライブ、フラッシュドライブ、及び／又はソリッドステートストレージドライブとすることができる。

【0037】

更に、コンピューティング装置２１６は、ＤＡＳ２１４、Ｘ線コントローラ２１０、及びガントリモータコントローラ２１２のうちの１つ以上に命令及びパラメータを提供して、システム動作（データ取得及び／又はデータ処理など）を制御する。特定の例示的な実施形態では、コンピューティング装置２１６は、オペレータ入力に基づいてシステム動作を制御する。コンピューティング装置２１６は、例えば、コンピューティング装置２１６に動作可能に結合されたオペレータコンソール２２０によって、コマンド及び／又は走査パラメータを含むオペレータ入力を受け付ける。オペレータコンソール２２０は、オペレータがコマンド及び／又は走査パラメータを指定できるように、キーボード（図示せず）又はタッチスクリーンを含むことができる。

【0038】

図２は１つのオペレータコンソール２２０が図示されているが、例えば、システムパラメータを入力する又は出力する、検査をリクエストする、データをグラフ化する、及び／又は画像の閲覧するために、２つ以上のオペレータコンソールがイメージングシステム２００に結合されてもよい。更に、特定の実施形態では、イメージングシステム２００は、配置可能な１つ以上の有線ネットワーク及び／又は無線ネットワーク（インターネット及び／又は仮想プライベートネットワーク、無線電話ネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク、有線ローカルエリアネットワーク、無線広域ネットワーク、有線広域ネットワークなど）を通じて、複数のディスプレイ、プリンタ、ワークステーション、及び／又は施設若しくは病院内に又は全く異なる場所にローカルに若しくは遠隔に配置されている同様の装置に結合することができる。

【0039】

一実施形態では、例えば、イメージングシステム２００は、画像保存通信システム（ＰＡＣＳ）２２４を含んでいる又はＰＡＣＳ２２４に結合されている。例示的な実施形態では、ＰＡＣＳ２２４は、放射線科情報システム、病院情報システムなどの遠隔システムに更に結合され、及び／又は内部又は外部のネットワーク（図示せず）に結合されて、別の場所にいるオペレータが命令及びパラメータを供給する及び／又は画像データへのアクセスを獲得できるようにする。

【0040】

コンピューティング装置２１６は、オペレータが供給した及び／又はシステムが定義した命令及びパラメータを使用して、テーブルモータコントローラ２２６を動作させ、その結果、電動テーブルとすることができるテーブル１１４を制御することができる。具体的には、テーブルモータコントローラ２２６は、テーブル１１４を動かして、ガントリ１０２に被検体２０４を適切にポジショニングし、被検体２０４のターゲットボリュームに対応する投影データを取得することができる。

【0041】

前述したように、ＤＡＳ２１４は、検出器素子２０２によって取得された投影データをサンプリングし、デジタル化する。その後、画像再構成器２３０が、サンプリングされデジタル化されたＸ線データを用いて高速再構成を実行する。図２は画像再構成器２３０を独立した実体として例示しているが、特定の例示的な実施形態では、画像再構成器２３０はコンピューティング装置２１６の一部を形成していてもよい。あるいは、画像再構成器２３０はイメージングシステム２００に存在していなくてもよく、代わりに、コンピューティング装置２１６が画像再構成器２３０の１つ以上の機能を実行してもよい。更に、画像再構成器２３０は、ローカルに又は遠隔に配置されていてもよく、有線ネットワーク又は無線ネットワークを用いてイメージングシステム２００に動作可能に接続されていてもよい。特に、１つの例示的な実施形態では、「クラウド」ネットワーククラスタ内のコンピューティングリソースを画像再構成器２３０のために使用してもよい。

【0042】

一実施形態では、画像再構成器２３０は、再構成された画像を記憶装置２１８に記憶する。あるいは、画像再構成器２３０は、診断及び評価のために有用な患者情報を生成するために、再構成された画像をコンピューティング装置２１６に送信してもよい。或る実施形態では、コンピューティング装置２１６は、再構成された画像及び／又は患者情報を、コンピューティング装置２１６及び／又は画像再構成器２３０に通信可能に結合されたディスプレイ又はディスプレイ装置２３２に送信してもよい。一部の例示的な実施形態では、再構成された画像は、コンピューティング装置２１６又は画像再構成器２３０から、短期保存又は長期保存のために記憶装置２１８に送信されてもよい。

【0043】

ここで図３を参照すると、ＣＴ検出器アレイ３００が示されており、これは図２の検出器アレイ１０８の非限定的な例である。検出器アレイ３００はレール３０４を含んでおり、レール３０４の間には、コリメートブレード又はプレート３０６が配置されている。プレート３０６はＸ線３０２をコリメートするように配置されており、Ｘ線３０２がコリメートされた後、そのビームはプレート３０６の間に配置された検出器アレイ３００の複数の検出器３０８に衝突する。一例として、検出器アレイ３００は５７個の検出器３０８を含むことができ、各検出器３０８は６４ｘ１６の画素素子のアレイサイズを有する。その結果、検出器アレイ３００は６４行９１２列（１６ｘ５７個の検出器）を有することになり、ガントリ回転（例えば、図１のガントリ１０２）ごとに６４スライスのデータを同時に収集することができる。

【0044】

以下により詳細に説明するように、各ＣＴ検出器３０８は多層ＣＴ検出器とすることができる。多層ＣＴ検出器は、放射線エネルギーを、エネルギー弁別データ又は光子カウント値データを含む電気信号に直接変換するように構成されたＰＣセンサアレイと、放射線エネルギーを、隣接して配置されたシンチレータから光エネルギーを受け取るフォトダイオードによって、電気信号に間接変換するように構成されたＥＩＤ検出器アレイとの両方を含む。

【0045】

図４は、提案された多層ＣＴ検出器構造４００を示し、多層ＣＴ検出器構造４００は、Ｘ線４０６に対して、最上層に配置されたＰＣセンサアレイ４０２と、最下層（例えば、ＰＣセンサアレイ４０２の下）に配置されたＥＩＤ検出器アレイ４０４とを含む。ＰＣセンサアレイ４０２は、第１の数ＭのＰＣセンサを含む２次元センサアレイであり、ＥＩＤ検出器アレイ４０４は、第２の数ＮのＥＩＤ検出器を含む２次元センサアレイであり、ＭはＮより大きくすることができる。ＭがＮより大きいことによって、ＰＣセンサは第１の大きさ（例えば、長さ及び幅）、ＥＩＤ検出器は第２の大きさとすることができ、第２の大きさは第１の大きさとは異なっている。例えば、第１の数ＭのＰＣセンサのうちのＰＣセンサ４１４が、第１の長さ４２２及び第１の幅４２４を有することができる。第２の数ＮのＥＩＤ検出器のうちのＥＩＤ検出器４１６が、第２の長さ４３２及び第２の幅４３４を有することができ、第２の長さ４３２及び第２の幅４３４は、第１の長さ４２２及び第１の幅４２４より大きい。

【0046】

各ＰＣセンサと各ＥＩＤ検出器との大きさが違うことによって、再構成画像を更に高品質にすることができる。Ｍ＝Ｎの場合、ＭとＮの両方に対して使用される各センサの長さと幅は同じである。ＰＣセンサとＥＩＤ検出器の両方のサイズが小さい場合、ＥＩＤ検出器は大きな線量効率の問題が生じる恐れがある。ＰＣセンサとＥＩＤ検出器の両方のサイズが大きい場合、ＰＣセンサは深刻なパイルアップの問題がある。Ｍ＞Ｎでは、良好なパイルアップ補正、高い空間分解能、良好な線量効率を同時に実現することが可能である。

【0047】

ＰＣセンサ４１４は、第１の高さ４２０を有することができ、ＥＩＤ検出器４１６は、第２の高さ４３０を有することができる。一部の実施形態では、第１の高さ４２０は、第２の高さ４３０よりも大きい。第１の高さ４２０は、ＰＣセンサアレイ４０２における入射光子の所望の減衰率又は阻止能によって決めることができる。例えば、Ｘ線ビーム４０６がＰＣセンサアレイ４０２のＰＣセンサに入射すると、Ｘ線ビーム４０６の光子の第１の部分がＰＣセンサによって検出され、Ｘ線ビーム４０６の光子の第２の部分がＰＣセンサを通過して、ＥＩＤ検出器アレイ４０４のうちの、当該ＰＣセンサの下に配置されたＥＩＤ検出器によって検出される。ＰＣセンサの高さが増加するにつれて、第１の部分に含まれる光子の割合が増加し（例えば、ＰＣセンサで検出される光子が多くなる）、ＰＣセンサの高さが減少するにつれて、第１の部分で検出される光子の割合が減少する。したがって、ＰＣセンサの高さ（例えば、第１の高さ４２０）は、ＰＣセンサアレイ４０２の所望の減衰率又は阻止能を実現するように選択することができる。

【0048】

所望の減衰率は、ＰＣセンサアレイ４０２において予想されるパイルアップ挙動に基づくものである。例えば、より多くの光子がＰＣセンサアレイ４０２で減衰するにつれて、ＰＣセンサアレイ４０２の各ＰＣセンサにおいて予想されるパイルアップ挙動は増加する。したがって、第１の高さ４２０は、予想されるパイルアップ挙動が所望の閾値以下に維持されるように選択されるが、パイルアップ挙動が閾値より大きい場合にはパイルアップ挙動が正確には補正できない恐れがある。更に、半導体材料は異なる減衰率を有する場合があるので、第１の高さ４２０は、ＰＣセンサアレイ４０２において使用される半導体材料に基づいて選択される場合がある。例えば、所望の減衰率を実現しようとしたときに、半導体材料がシリコンである場合、第１の高さ４２０は、半導体材料がＣＺＴ又はＣｄＴｅである場合よりも大きくすることができる。ＥＩＤ検出器の高さは、ＰＣセンサを通過したＸ線の大部分（例えば、９５％以上）を捕獲するために、ＤＱＥを最大にするように選択することができる。例えば、パイルアップが低減されるようにＰＣ検出器の厚さを薄くした場合、通過したＸ線の大部分が捕獲されるようにＥＩＤ検出器を厚くすることができる。

【0049】

ＥＩＤ検出器よりも小さいＰＣセンサを有する追加の利点は、一部のＸ線ビームが各ＰＣセンサ４１４の間の境界からＰＣセンサアレイ４０２に入射した場合に、Ｘ線ビームの光子がどのＰＣセンサ４１４によっても検出されないことである。例えば、ＰＣセンサアレイ４０２のＰＣセンサ間の境界４４０は、ＥＩＤ検出器アレイ４０４のＥＩＤ検出器の間の境界４４２の真上に位置し、したがって、Ｘ線ビームは、境界４４０を経由してＰＣセンサアレイ４０２を検出されずに通過し、境界４４２を経由してＥＩＤ検出器アレイ４０４を検出されずに通過することができる。しかしながら、各ＰＣセンサ４１４のサイズが各ＥＩＤ検出器４１６のサイズと同じであるＭ＝Ｎ構成（この構成では、例えば、境界が一列に並ぶ）とは対照的に、図４に示すＭ＞Ｎ構成では、各ＰＣセンサ４１４間の複数の境界のうちの一部の境界からＰＣセンサアレイ４０２に入射するＸ線ビームの光子は、境界の下に配置されたＥＩＤ検出器４１６によって検出することができる。例えば、ＰＣセンサアレイ４０２のＰＣセンサ間の境界４４４を通過するＸ線ビームは、下にあるＥＩＤ検出器４１６によって検出することができる。その結果、ＰＣセンサアレイ４０２とＥＩＤ検出器アレイ４０４の両方をカウントされない状態で通過する光子の数が減少するので、ＤＱＥが高くなり、より高品質な再構成画像を得ることができる。更に、一部の実施形態では、ＰＣセンサアレイ４０２の各ＰＣセンサ４１４間の境界が、ＥＩＤ検出器アレイ４０４の各ＥＩＤ検出器間の境界の真上に配置されないように、ＰＣセンサアレイ４０２及びＥＩＤ検出器アレイ４０４の位置合わせにオフセットを設けてもよい。言い換えれば、ＰＣセンサがオーバーラップするように構成することによって、ＰＣセンサアレイ４０２とＥＩＤ検出器４０４の両方を通過するＸ線ビームの数を更に減少させることができる。

【0050】

更に、Ｘ線ビームがＰＣセンサ４１４間の境界を通過することによって（又は不良画素によって）ＰＣセンサアレイ４０２が信号を測定しない場合、ＥＩＤ検出器アレイ４０４からの対応する測定値を使用して、ＰＣセンサアレイ４０２における欠損データの回復を助けることができる。同様に、Ｘ線ビームがＥＩＤ検出器４１６間の境界を通過することによって、ＥＩＤ検出器アレイ４０４が信号を測定しない場合、ＰＣセンサアレイ４０２のうち、当該境界の上に配置されたＰＣセンサ４１４からの対応する測定値を使用して、ＥＩＤ検出器アレイ４０４における欠損データの回復を助けることができる。

【0051】

ここで図５Ａを参照すると、ＰＣＣＴシステムの多層ＣＴ検出器５００の部分図が示されている。多層ＣＴ検出器５００は、図３の検出器３０８の非限定的な実施形態とすることができる。多層ＣＴ検出器５００の複数の列は、上述のように、投影データを取得するための検出器アレイ（例えば、検出器アレイ１０８）を形成するように並列構成で配置することができる。

【0052】

多層ＣＴ検出器５００は、ＰＣセンサアレイ５０２、ＥＩＤ検出器アレイ５１５、及びプリント回路基板（ＰＣＢ）５１６を含む。図５Ａに示す実施形態では、ＰＣセンサアレイ５０２、ＥＩＤ検出器アレイ５１５、及びＰＣＢ５１６は、入射Ｘ線ビーム５０１の方向（矢印５０７で示す）に対して縦に配置される。ＥＩＤ検出器アレイ５１５はＰＣセンサアレイ５０２の下に配置され、ＰＣＢ５１６はＥＩＤ検出器アレイ５１５の下に配置される。他の実施形態では、ＰＣセンサアレイ５０２、ＥＩＤ検出器アレイ５１５、及びＰＣＢ５１６は、以下でより詳細に説明するように、互いに異なる構成で配置することができる。

【0053】

多層ＣＴ検出器５００の列が並列構成で配置されて検出器アレイを形成する場合、ＰＣセンサアレイ５０２及びＥＩＤ検出器アレイ５１５の列は、図４を参照して説明したＰＣセンサアレイ４０２及びＥＩＤ検出器アレイ４０４と同様の２次元センサアレイを形成することができる。

【0054】

ＰＣセンサアレイ５０２及びＥＩＤ検出器アレイ５１５は、両方とも、ＰＣＢ５１６に取り付けられた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）５１２に電子的に結合することができる。以下により詳細に説明するように、ＡＳＩＣ５１２は、ＰＣセンサアレイ５０２のセンサで検出された光子カウント値を計算し、ＥＩＤ検出器アレイ５１５の積分電荷をデジタル化することができる。ＰＣセンサアレイ５０２は、複数のビア５１３に沿ってＥＩＤ検出器アレイ５１５の画素間の反射体材料内を走る複数のワイヤボンド５１４を通じてＡＳＩＣ５１２に結合することができる。ＥＩＤ検出器アレイ５１５は、複数のワイヤボンド５１９を通じてＡＳＩＣ５１２に電子的に結合することができる。更に、ＰＣＢ５１６は、検出器５００の読出し電子回路部の接続部５１８を含むことができ、読出し電子回路部は、ＰＣセンサアレイ５０２によって検出された光子の数を計算し、ＥＩＤ検出器アレイ５１５の電荷信号をデジタル化するために使用することもできる。読出し電子回路部は、ＰＣＢ５１６に外付けすることができる（例えば、組立及び試験中に使用するため）。読出し電子回路部は、ＰＣＣＴシステムのＤＡＳ（例えば、ＤＡＳ２１４）の一部を形成する。

【0055】

ＰＣセンサアレイ５０２は、ＰＣセンサアレイ５０２のエッジ５１１に衝突する光子をカウントするように構成することができる。様々な実施形態において、ＰＣセンサアレイ５０２は、半導体材料（シリコンなど）で作られたチップに埋め込むことができる。チップの幅は、ＰＣセンサアレイ５０２のエッジ５１１において、１画素とすることができる。複数のセンサ（例えば、図４のセンサ４１４など）は、チップの表面に沿って埋め込まれ、チップの長さ方向に延在することができる。各センサは、エッジ５１１の１つの画素５０９に対応する。各センサは、１つ以上のセンサセグメント５０５を含むことができ、これらのセンサセグメントは、各画素５０９の下に延在するカラム５０３に埋め込まれ、入射Ｘ線ビーム５０１の方向５０７（例えば、図５Ａの垂直方向）に向けられている。各カラム５０３の各センサセグメント５０５は、ＰＣセンサアレイ５０２の表面にわたって、エッジ５１１の画素５０９に対応する約１画素の幅を有することができる。各カラム５０３の各センサセグメント５０５は、画素５０９においてエッジ５１１に衝突する入射Ｘ線ビーム５０１の光子の数をカウントすることができる。

【0056】

言い換えれば、各カラム５０３は、カラム５０３において方向５０７に縦に重ねられた複数のセグメント５０５を含むことができる。例えば、（垂直方向に示された）各カラム５０３は、第１の垂直位置５０４の第１のセグメント、第２の垂直位置５０６の第２のセグメントなどを含むことができる。図５Ａに示された実施形態では、各カラム５０３は、２つのセグメント５０５を含んでいる。他の実施形態では、各カラム５０３は、２個、３個、４個、又は異なる個数のセグメント５０５を含むことができる。カラム５０３における各セグメント５０５の大きさは同じであってもよいし、カラム５０３の各セグメント５０５の大きさは異なってもよい。例えば、カラム５０３の第１のセグメント５０５は、パイルアップを低減するために、カラム５０３の第２のセグメント５０５より小さくすることができる。

【0057】

各セグメント５０５は、ＰＣＢ５１６に搭載されたＡＳＩＣ５１２に電気的に結合することができる。様々な実施形態において、ＰＣセンサアレイ５０２の各セグメント５０５は、ＰＣＣＴセンサトレース５０８を通じてＰＣセンサアレイ５０２のセンサボンドパッド５１０に電気的に結合することができる。センサボンドパッド５１０は、ワイヤボンド５１４を通じてＡＳＩＣ５１２に電気的に結合することができ、このワイヤボンド５１４は、ＥＩＤ検出器アレイ５１５を貫通してビア５１３に沿ってＰＣＢ５１６に到達することができる。

【0058】

各セグメント５０５は、Ｘ線ビーム５０１の入射光子の数を検出することができる。Ｘ線ビーム５０１が画素５０９においてＰＣセンサアレイ５０２に衝突すると、Ｘ線ビーム５０１は、対応するカラム５０３の重ねられた複数のセグメント５０５を通過することができる。Ｘ線ビーム５０１がカラム５０３の重ねられた各セグメント５０５を通過するとき、Ｘ線ビーム５０１に含まれる光子の数が、関連するセグメント５０５で検出することができる。

【0059】

例えば、例示的なＸ線ビーム５０１は、カラム５０３の第１の垂直位置５０４の第１のセグメント５０５に入射することがあり、第１のセグメント５０５は、例示的なＸ線ビーム５０１の第１の数の光子を検出することができる。光子の第１の数は、例示的なＸ線ビーム５０１の全ての光子数より少なく、全光子のうちの第２の数の光子は、検出されずに第１のセグメント５０５を通過することができる。例示的なＸ線ビーム５０１のうちの、第１のセグメント５０５を通過する（検出されない）第２の数の光子は、カラム５０３の第２の垂直位置５０６の第２のセグメント５０５に入射することができる。第２のセグメント５０５は、例示的なＸ線ビーム５０１の第３の数の光子を検出することができる。光子の第３の数は、光子の第２の数よりも少なくてもよく、第４の数の光子は、検出されずに第２のセグメント５０５を通過することがある。

【0060】

カラム５０３の垂直方向に重ねられた各セグメント５０５で検出される光子の数は、異なっていてもよい。例示的なＸ線ビーム５０１の光子の第１の部分は、第１のセグメント５０５によって検出することができ、例示的なＸ線ビーム５０１の光子の第２の部分は、第２のセグメント５０５によって検出することができ、追加のセグメントについても同様である。例えば、例示的なＸ線ビーム５０１の多くの光子は第１のセグメント５０５で検出され、例示的なＸ線ビーム５０１において、第１のセグメント５０５で検出される光子よりも少ない光子が第２のセグメント５０５で検出され、例示的なＸ線ビーム５０１の更に少ない光子が第３のセグメント５０５で検出される。更に、例示的なＸ線ビーム５０１の一部の光子は、カラム５０３におけるどのセグメント５０５でも検出されないことがある。

【0061】

Ｘ線ビーム５０１がＰＣセンサアレイ５０２を通過する場合、Ｘ線ビーム５０１はＰＣセンサアレイ５０２の半導体材料によって様々な度合いで減衰する。光子が第１のセグメント５０５及び第２のセグメント５０５で検出されると、それに応じて、Ｘ線ビーム５０１のエネルギーの量が減少する。Ｘ線ビーム５０１が第１のセグメント５０又は第２のセグメント５０５で検出されない光子が存在する場合（追加のセグメント５０５でも検出されない場合）、Ｘ線ビーム５０１に残る光子は、ＰＣセンサアレイ５０２の下に配置されたＥＩＤ検出器アレイ５１５で検出することができる。具体的には、Ｘ線ビーム５０１に残るエネルギーは、ＥＩＤ検出器アレイ５１５のうちの、第１のセグメント５０５及び第２のセグメント５０５の下に配置されたＥＩＤ検出器５３０によって検出することができる。

【0062】

各ＥＩＤ検出器５３０は、Ｘ線を光エネルギーに変換するシンチレータ５３２と、シンチレータ５３２の下に配置され、光エネルギーを電気信号に変換するフォトダイオード５３４とを含むことができる。電気信号は、フォトダイオード５３４のボンドパッド５２１から、ワイヤボンド５１９を経由してＡＳＩＣ５１２に伝送することができる。各ＥＩＤ検出器５３０の各シンチレータ５３２は、１つ以上の隣接するＥＩＤ検出器５３０の１つ以上の隣接するシンチレータ５３２からキャスト反射体５３６によって分離され、これにより、対応するシンチレータ５３２において放出された光エネルギーが１つ以上の隣接するシンチレータ５３２に混じってしまうことを防止できる。図５Ａでは、ＥＩＤ検出器５３０は、各セグメント５０５と同じ幅（例えば、１ピクセル）を有するように示されているが、他の実施形態では、ＥＩＤ検出器５３０は、図４を参照しながら説明したように、ＰＣセンサアレイ５０２のセンサよりも幅広であってもよいことを理解されたい。

【0063】

ＥＩＤ検出器５３０をセグメント５０５の下に配置することによって、Ｘ線ビーム５０１の全光子を多層ＣＴ検出器５００によって検出することができる。Ｘ線ビーム５０１の光子の第１の部分がＰＣセンサアレイ５０２で検出され、Ｘ線ビーム５０１の光子の第２の部分がシンチレータ５３２で検出される。ＥＩＤ検出器５３０は第１のセグメント５０５及び第２のセグメント５０５の下に配置されるので、ＰＣセンサアレイ５０２の高さ（例えば、及び／又は第１のセグメント５０５の高さ及び第２のセグメント５０５の高さ）は、所望の量のＸ線束がＰＣセンサアレイ５０２によって光子として検出されるように構成することができ、ここで所望の量のＸ線束は、パイルアップ動作について正確に補正できる光子の数である。したがって、ＰＣセンサアレイ５０２の高さを、得られる再構成画像の品質に影響を与えることなく低くすることができ、これにより、必要とされる半導体材料が少なくなるため、多層ＣＴ検出器５００のコストを低減することができる。例えば、半導体材料がシリコンである場合、更に小型で更に安価なチップを使用することができる。

【0064】

光子がセグメント５０５に衝突すると、アナログ電気信号が生成され、アナログ電気信号は、センサトレース５０８及びセンサボンドパッド５１０を通じてＡＳＩＣ５１２に伝送される。アナログ電気信号は、光子のエネルギー量に比例する。ＡＳＩＣ５１２は、光子ヒットの発生をカウンタでカウントすることによって、アナログ電気信号をデジタル信号に変換することができる。更に、ＡＳＩＣは、電気信号の量を１つ以上の予め決められた閾値と比較することにより、光子によって付与されたエネルギーを識別することができる。具体的には、ＡＳＩＣ５１２は、複数の比較器を含むことができ、複数の比較器の各比較器は、アナログ信号が比較器に関連する信号レベル閾値を超えたときに、対応するデジタルカウンタを１だけインクリメントさせるためのトリガ信号を出力する。複数の比較器の各比較器は、信号レベル閾値が異なっていてもよい。例えば、ＡＳＩＣ５１２は、第１の信号レベル閾値を有する第１の比較器、第２の信号レベル閾値を有する第２の比較器であって、第２の信号レベル閾値は第１の信号レベル閾値より高い第２の比較器、第３の信号レベル閾値を有する第３の比較器であって、第３の信号レベル閾値は第２の信号レベル閾値より高い第３の比較器など、光子のスペクトルの最大エネルギーレベルまでの比較器を含むことができる。閾値のペアの差は、エネルギー範囲又はエネルギービンを画定する。したがって、エネルギーが各ビン内に入る光子の数は、ＡＳＩＣ（又は読出し電子回路部）によって記録することができる。これらの光子のカウント値は、画像再構成に使用されるように、ＡＳＩＣによって接続部５２４を通じてＰＣＢに伝送することができる。あるいは、ＡＳＩＣは、数値のカウント情報に対して追加の動作（所与のカラム内のビンからの個々の光子カウント値を合計するなど）を最初に実行して、光子の全カウント値を生成してもよい。

【0065】

各カラム５０３に複数のセグメントを含むことの利点は、より正確にパイルアップ挙動を説明できるということである。Ｘ線は、半導体材料がどのようにセグメントに分割されるかに関係なく、半導体材料（例えば、シリコン）の深さによって吸収される。各セグメント５０５は、セグメントに吸収されるＸ線から信号を生成することができる独立した感知素子として機能する。その結果、各セグメント５０５は、半導体材料の、当該セグメント５０５に関連する領域内で吸収されたＸ線をカウントし、他のＸ線は吸収されずにセグメント５０５を通過する。各セグメント５０５は、ＡＳＩＣの各セグメント独自の計数チャンネル回路に接続されているので、Ｘ線のカウント値の合計が複数のチャンネルに分散される。それにより、各チャンネルは、容易に吸収率に追いつくことができる。

【0066】

ＰＣセンサアレイ５０２の各センサをセグメントに分割することにより、光子のパイルアップの影響を低減することができるが、パイルアップは依然として発生し、光子カウント値を不正確にする恐れがある。しかしながら、ＰＣセンサアレイ５０２の下にＥＩＤ検出器アレイ５１５を配置することにより、パイルアップ補正の効率が最大化され、ＰＣセンサデータ及びＥＩＤ検出器データを用いて再構成される画像の品質が最大化されるように、ＰＣセンサアレイ５０２のサイズ及びＥＩＤ検出器５１５のサイズを有利に選択することができる。多層ＣＴ検出器５００の利点は、全ての電子回路部が両方の検出器の下にあり、信号損失が限定され、小さい検出器素子を並べて大型検出器を作ることができ、これにより、大型検出器の素子を別の場所（例えば、ＣＴ検出器の横）に配線するよりも小型の設計が可能になる。

【0067】

また、ＥＩＤ検出器アレイ５１５をＰＣセンサアレイ５０２の下に配置すると、有利なことに、ＰＣセンサの下に配置されたＥＩＤ検出器からのデータによって、ＰＣセンサの光子カウント値に適用されるパイルアップ補正を行うことができる。具体的には、ＰＣセンサの下に配置されたＥＩＤ検出器で検出された入射フラックスを使用して、パイルアップ補正を調整することができる。ＥＩＤ検出器の応答は、検出されたＸ線の全エネルギーに対して線形である。Ｘ線のスペクトルは患者やＰＣ検出器を通過した後に変化するため、パイルアップ較正の際にはＰＣとＥＩＤの両方を使用することができる。Ｘ線フラックスが低い場合、ＰＣとＥＩＤの両方のデータは、入射Ｘ線に対して線形応答を示す。ＰＣデータは、すべてのエネルギービン（エネルギースペクトル）に対して線形であると考えることができる。Ｘ線フラックスが高い場合、ＰＣデータはパイルアップにより線形応答から外れることはあるが、ＥＩＤデータは線形を維持する。ＰＣデータのエネルギースペクトルとＥＩＤの入射フラックスレートデータの両方を使用し、パイルアップモデル式を使用してパイルアップ較正ベクトルを計算することができる。ＥＩＤデータはＸ線フラックスに依存しない線形であるため、ＥＩＤデータによってパイルアップの較正の品質が向上する。パイルアップ較正ベクトルを患者データに適用してパイルアップ補正が行われる。

【0068】

図５Ｂは、図５Ａの多層ＣＴ検出器５００の側面透視図５５０を示す。側面透視図５５０には、２次元ＥＩＤ検出器アレイ５５１の上に配置された複数のＰＣセンサアレイが示されている。複数のＰＣセンサアレイの各ＰＣセンサアレイは、図５Ａの非限定的な例のＰＣセンサアレイ５０２とすることができ、ＥＩＤ検出器アレイ５５１は、図５Ａの非限定的な例のＥＩＤ検出器アレイ５１５とすることができる。複数のＰＣセンサアレイは、第１のＰＣセンサアレイ５５２、第２のＰＣセンサアレイ５５４、第３のＰＣセンサアレイ５５６、及び第４のＰＣセンサアレイ５５８を含む。ＥＩＤ検出器アレイ５１５は、複数のＥＩＤ検出器（第１のＥＩＤ検出器５６０及び第２のＥＩＤ検出器５６２など）を含む。第１のＥＩＤ検出器５６０は、キャスト反射体５６４（例えば、図５Ａのキャスト反射体５３６）によって第２のＥＩＤ検出器５６２から分離することができる。側面透視図５５０は、多層ＣＴ検出器５００の一部分であって、本開示の範囲から逸脱することなく追加のＰＣセンサアレイ及び／又はＥＩＤ検出器を含むことができる部分を含んでもよいことを理解されたい。

【0069】

図５Ｂは、多層ＣＴ検出器５００の異なる構成要素の相対的な厚さを示す。図５Ｂにおいて、複数のＥＩＤ検出器の各ＥＩＤ検出器は、複数のＰＣセンサアレイの各ＰＣセンサアレイとは異なる長さ、幅、及び／又は厚さを有することができる。例えば、第１のＰＣセンサアレイ５５２、第２のＰＣセンサアレイ５５４、第３のＰＣセンサアレイ５５６、及び第４のＰＣセンサアレイ５５８の厚さ５７０は、第１のＥＩＤ検出器５６０及び第２のＥＩＤ検出器５６２の厚さ５７２より薄くすることができる。厚さ５７０が厚さ５７２よりも薄いので、複数のＰＣセンサアレイを、ＥＩＤ検出器アレイ５５１の様々な複数のＥＩＤ検出器と位置合わせすることができる。例えば、第１のＰＣセンサアレイ５５２及び第２のＰＣセンサアレイ５５４は、第１のＥＩＤ検出器５６０の上に配置することができ、第３のＰＣセンサアレイ５５６及び第４のＰＣセンサアレイ５５８は、第２のＥＩＤ検出器５６２の上に配置することができる。その結果、第１のＰＣセンサアレイ５５２のＰＣセンサに入射する入射Ｘ線ビーム５８０は、第１のＰＣセンサアレイ５５２内で部分的に減衰し、弱められたＸ線ビーム５８０（例えば、エネルギーが低下したＸ線ビーム）が第１のＰＣセンサアレイ５５２を通過して第１のＥＩＤ検出器５６０で検出することができる。同様に、第２のＰＣセンサアレイ５５４のＰＣセンサに入射する入射Ｘ線ビーム５８２は、第２のＰＣセンサアレイ５５４内で部分的に減衰し、弱められたＸ線ビーム５８２が第２のＰＣセンサアレイ５５４を通過して第１のＥＩＤ検出器５６０で検出することができる。対照的に、第３のＰＣセンサアレイ５５６のＰＣセンサに入射する入射Ｘ線ビーム５８４は、第３のＰＣセンサアレイ５５６内で部分的に減衰し、弱められたＸ線ビーム５８４は第３のＰＣセンサアレイ５５６を通過して第２のＥＩＤ検出器５６２で検出され、第４のＰＣセンサアレイ５５８のＰＣセンサに入射する入射Ｘ線ビーム５８６は第４のＰＣセンサアレイ５５８内で部分的に減衰し、弱められたＸ線ビーム５８６は第４のＰＣセンサアレイ５５８を通過して第２のＥＩＤ検出器５６２で検出することができる。

【0070】

図示されている実施形態では、第１のＰＣセンサアレイ５５２、第２のＰＣセンサアレイ５５４、第３のＰＣセンサアレイ５５６、及び第４のＰＣセンサアレイ５５８の各々は、対応するワイヤボンド５２２を通じて（例えば、キャスト反射体５６４の経路又はビアを通るワイヤボンドを通じて）ＡＳＩＣ５１２に電気的に結合されている。第１のＥＩＤ検出器５６０及び第２のＥＩＤ検出器５６２の各々も、対応するワイヤボンド５１９を通じて、ＡＳＩＣ５１２に電気的に結合されている。他の実施形態では、１つ以上の追加のＡＳＩＣ５１２をＰＣＢ５１６に搭載することができ、この場合、ＰＣセンサアレイの一部及び／又はＥＩＤ検出器アレイの一部を、１つ以上の追加のＡＳＩＣ５１２に電子的に結合することができる。

【0071】

この構成の１つの利点は、ＰＣセンサの間又はＰＣセンサアレイの間を進むＸ線を、ＰＣセンサアレイの下に配置されたＥＩＤ検出器で検出できることである。例えば、Ｘ線ビーム５９０は、第１のＰＣセンサアレイ５５２と第２のセンサアレイ５５４との間から多層ＣＴ検出器５００に入射し、Ｘ線ビーム５９０が第１のＰＣセンサアレイ５５２及び第２のセンサアレイ５５４のいずれのセンサアレイでも検出されないことがある。しかし、Ｘ線ビーム５９０は、第１のＰＣセンサアレイ５５２及び第２のセンサアレイ５５４の下に配置されたＥＩＤ検出器５６０に入射して検出することができる。このように、ＥＩＤ検出器５６０及び５６２はＰＣセンサアレイ５５２、５５４、５５６、及び５５８に部分的に重なるので、多層ＣＴ検出器５００のＰＣセンサ層を検出されずに通過するＸ線ビームは、多層ＣＴ検出器５００のＥＩＤ検出器アレイで検出され、高品質の再構成画像を得ることができる。

【0072】

図５Ａ及び図５Ｂの構成の第２の利点は、電子回路部（例えば、ＰＣＢ５１６、ＡＳＩＣ５１２など）をＥＩＤ検出器アレイの下に配置することによって、ＰＣセンサアレイ、ＥＩＤ検出器、及び他の要素間の回路及び電子接続部の長さが短くなり、他の構成よりも信号損失が少なく、また材料コストが削減された小型のＣＴ検出器が得られることである。ＥＩＤ検出器アレイの下に電子回路部を配置することで、有利なことに、小さい検出器素子を並べてコスト効率の良い方法で大きい検出器を作成することができる。

【0073】

図５Ａ及び図５Ｂは、ＰＣセンサアレイの下に配置されたＥＩＤ検出器アレイを含むＣＴ検出器の様々な利点を示し、ＰＣＢ５１６、ＡＳＩＣ５１２、及び他の読出し電子回路部を含む電子回路部が、ＥＩＤ検出器アレイ及びＰＣセンサアレイの下に垂直配列で配置される。対照的に、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄ、及び図６Ｅは、ＰＣセンサアレイの下に配置されたＥＩＤ検出器アレイを含む多層ＣＴ検出器の代替構成を示しており、電子回路部の一部がＥＩＤ検出器アレイの下に配置されていない。

【0074】

図６Ａは、ＣＴ検出器に含まれるＰＣセンサアレイの代替構成６００を示しており、この代替構成６００では、入射Ｘ線ビームの光子をカウントする及び光子のエネルギーを測定するために使用されるＡＳＩＣを含む電子回路部が、センサアレイの一方の横に配置されている。代替構成６００では、ＰＣセンサアレイ６０６は、シリコンチップ６０２をフレキシブルＰＣＢ又はセラミックＰＣＢ６０４に取り付けることによって形成される。ＡＳＩＣ６１６は、ＰＣＢ６０４において、シリコンチップ６０２の一方の横に取り付けられる。シリコンチップ６０２は、複数のＰＣセンサ６１０に分割することができ、各ＰＣセンサ６１０は、図５Ａを参照して上述したように、１つ以上のセンサセグメントを含むことができる。各ＰＣセンサ６１０は、ソルダーポイント６１２を含むことができ、ソルダーポイントによって、ＰＣセンサ６１０は、ＰＣＢ６０４に埋め込まれた対応する回路６１４であって、ＰＣセンサ６１０をＡＳＩＣ６１６に電子的に接続する回路６１４に結合することができる。透視図６０８は、ＰＣセンサアレイ６０６の上部を示し、ＰＣセンサアレイ６０６の前面６２２のシリコンチップ６０２は、ＰＣセンサアレイ６０６の背面６２０のＰＣＢ６０４に取り付けられている。図５Ａ及び図５Ｂに示されたＣＴ検出器とは対照的に、図示されたＡＳＩＣ６１６は、ＰＣセンサアレイ６０６の下方（例えば、ＥＩＤ検出器アレイの下方）ではなく、ＰＣセンサアレイ６０６の一方の横に配置されている。

【0075】

図６Ｂは、複数のＰＣセンサアレイを含むＣＴ検出器の第１の透視図６５０を示し、複数のＰＣセンサアレイの各ＰＣセンサアレイは、図６Ａの非限定的な例のＰＣセンサアレイ６０６とすることができる。複数のＰＣセンサアレイは、第１のＰＣセンサアレイ６５１、第２のＰＣセンサアレイ６５２、第３のＰＣセンサアレイ６５３、第４のＰＣセンサアレイ６５４、第５のＰＣセンサアレイ６５５、及び第６のＰＣセンサアレイ６５６を含み、これらのセンサアレイは、図４を参照して上述したように、個々のＰＣセンサの２次元アレイを作成するために並列構成で配置されている。第１の透視図６５０は、複数のＰＣセンサアレイとＥＩＤ検出器アレイ６５９の複数のＥＩＤ検出器との位置合わせを説明する図であり、第１のＰＣセンサアレイ６５１、第２のＰＣセンサアレイ６５２、及び第３のＰＣセンサアレイ６５３は、第１のＥＩＤ検出器列６５７のＥＩＤ検出器の上に配置することができ、第４のＰＣセンサ６５４、第５のＰＣセンサ６５５、及び第６のＰＣセンサ６５６は第２のＥＩＤ検出器列６５８のＥＩＤ検出器の上に配置することができる。したがって、第１のＰＣセンサアレイ６５１に含まれるＰＣセンサ（例えば、ＰＣセンサ６１０）の第１の部分６６０は、第１のＥＩＤ検出器列６５７の第１のＥＩＤ検出器６６３の上に配置することができ、第１のＰＣセンサアレイ６５１に含まれるＰＣセンサの第２の部分６６１は、第１のＥＩＤ検出器列６５７の第２のＥＩＤ検出器６６４の上に配置することができ、第１のＰＣセンサアレイ６５１に含まれるＰＣセンサの第３の部分６６２は、第１のＥＩＤ検出器列６５７の第３のＥＩＤ検出器６６５の上に配置することができる。同様に、第２のＰＣセンサアレイ６５２及び第３のＰＣセンサアレイ６５３に含まれるＰＣセンサの第１の部分６６０は、第１のＥＩＤ検出器６６３の上に配置することができ、第２のＰＣセンサアレイ６５２及び第３のＰＣセンサアレイ６５３に含まれるＰＣセンサの第２の部分６６１は、第２のＥＩＤ検出器６６４の上に配置することができ、第２のＰＣセンサアレイ６５２及び第３のＰＣセンサアレイ６５３に含まれるＰＣセンサの第３の部分６６２は、第３のＥＩＤ検出器６６５の上に配置することができる。

【0076】

図６Ｃは、図６ＢのＣＴ検出器の第２の透視図６７０を示し、第２の透視図６７０は、下向きのＸ線ビーム６０１に対しＰＣセンサアレイの下に位置合わせされたＥＩＤ検出器の側面図を示す。図６Ｃは、ＰＣセンサアレイ６０６（ＰＣセンサアレイ６５１、６５２、６５３、６５４、６５５、及び６５６など）を示し、ＰＣセンサアレイ６０６は、ＥＩＤ検出器アレイ６７７の第１のＥＩＤ検出器６７２、第２のＥＩＤ検出器６７３、及び第３のＥＩＤ検出器６７４の上に配置されている。例えば、第１のＥＩＤ検出器６７２は図６ＢのＥＩＤ検出器６６３に対応し、第２のＥＩＤ検出器６７３はＥＩＤ検出器６６４に対応し、第３のＥＩＤ検出器６７４はＥＩＤ検出器６６５に対応する。ＣＴ検出器のフォトダイオード層６７５は、複数のフォトダイオード（例えば、図５Ａのフォトダイオード５３４）を含むことができ、複数のフォトダイオードは、第１のＥＩＤ検出器６７２、第２のＥＩＤ検出器６７３、及び第３のＥＩＤ検出器６７４で検出された光子を、ＣＴ検出器の第２のＡＳＩＣ６７６に送ることができる電気信号に変換する。

【0077】

例えば、Ｘ線ビーム６０１は、ＰＣセンサアレイ６０６のＰＣセンサ６７１に入射する。Ｘ線ビーム６０１の全ての光子数の一部が、ＰＣセンサ６７１で検出することができる。検出された部分の光子は、ＡＳＩＣ６１６でカウントすることができる。Ｘ線ビーム６０１に、検出されていない光子が含まれていると、Ｘ線ビーム６０１はＰＣセンサ６７１を通過してＥＩＤ検出器６７２に入射することができる。しかし、光子の一部がＰＣセンサ６７１で検出されている結果、Ｘ線ビームフラックス６０１の、ＥＩＤ検出器６７２に入射する部分が低減する。ＥＩＤ検出器６７２は、Ｘ線ビーム６０１のエネルギーを光に変換することができ、この光によって、フォトダイオード層６７５のフォトダイオードが電流を生成することができる。電流は、フォトダイオード層６７５の下に配置することができるＣＴ検出器の第２のＡＳＩＣ６７６に送ることができる。フォトダイオードによって検出されたフラックスが減少したＸ線ビーム６０１と、ＰＣセンサ６７１で検出された一部の光子の光子カウント値の両方を使用して、画像を再構成することができる。

【0078】

ＰＣセンサ６７１とＥＩＤ検出器６７２の両方のデータに基づいて画像を再構成することにより、画像の解像度は、ＰＣＣＴ検出器によって再構成された画像と同じくらい高く（例えば、ＥＩＤ検出器のみによって実現できる解像度よりも高く）することができ、画像のノイズレベルは、ＰＣＣＴ検出器によって再構成された画像のノイズレベルよりも低くすることができる。解像度は高いのは、本明細書に記載された要因の中でも、ＰＣセンサ６７１が、ＥＩＤ検出器層の無いＰＣＣＴ検出器のＰＣセンサよりも小さく、ＥＩＤ検出器６７２からのデータが、ＰＣセンサ６７１からの光子カウント値に適用されるパイルアップ補正を支援するために使用されるからである。

【0079】

スペクトル情報を推定する場合には、ＰＣセンサ６７１からの複数のエネルギービンのＰＣデータを使用することができる。しかし、ＥＩＤ検出器６７２からのＥＩＤデータを使用することもできる。ＥＩＤデータは、ワイドビンの独立した応答として扱うことができる。システム応答モデリング及び／又はファントム較正を通じて、ＰＣデータと同様にＥＩＤデータも物質弁別プロセスの一部として使用することができる。

【0080】

更に、ＥＩＤデータ自体を使用して、ＰＣデータを使用せずに従来のｋＶｐ画像を生成することもできる。これは、高速スループットが望まれ、従来のＣＴ画像が望まれる場合に、臨床的に有利になることがある。ＥＩＤ投影はＰＣセンサによってフィルタリングされるので、狭いエネルギースペクトルを期待することができ、その結果、ＥＩＤ投影のみから画像を再構成した場合に線形硬化性能を改善することができる。ＥＩＤデータから生成される画像のノイズを低減するために、ＰＣセンサからの光子カウント値をＥＩＤデータと組み合わせて、従来のｋＶｐ画像を生成することができる。ＰＣセンサからの光子カウント値をＥＩＤデータと組み合わせることには、ＰＣセンサデータ及びＥＩＤデータにエネルギーの重み付けを割り当てることを含むことができる。

【0081】

図６Ｄは、図６ＣのＣＴ検出器の代替構成６８０を示し、ＰＣセンサアレイ６８１は、ＰＣセンサアレイ６８１の横に配置されたＡＳＩＣ６１６を含む単一のＰＣＢ６８８に取り付けられた複数のシリコンチップ６０２を含む。例えば、ＰＣセンサアレイ６８１は、複数のセンサ６１０を含む第１のシリコンチップ６８２と、複数のセンサ６１０を含む第２のシリコンチップ６８４と、複数のセンサ６１０を含む第３のシリコンチップ６８６とを含み、第１のシリコンチップ６８２、第２のシリコンチップ６８４、及び第３のシリコンチップ６８６の各センサ６１０は、ＡＳＩＣ６１６に電子的に結合されている。一部の実施形態では、１つ以上の追加のＡＳＩＣ６１６がＰＣＢ６８８に含まれていてもよい。第１のシリコンチップ６８２、第２のシリコンチップ６８４、及び第３のシリコンチップ６８６の各センサ６１０は、上述のように、ＥＩＤ検出器アレイ６８９のＥＩＤ検出器の上に配置することができる。

【0082】

図６Ｅは、図６Ｃに示す構成と同様の構成のＣＴ検出器６９０を示すが、ＰＣセンサアレイ６９１に、異なる半導体材料（例えば、シリコン以外の材料）が使用されている。例えば、異なる半導体材料は、テルル化亜鉛カドミウム（ＣＺＴ）であってもよいし、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）であってもよいし、異なる種類の半導体材料であってもよい。図６ＡのＰＣセンサアレイ６０６と同様に、ＰＣセンサアレイ６９１は、複数のＰＣセンサ（例えば、センサセグメント）６９４を含み、各ＰＣセンサ６９４は、複数のＰＣセンサ６９４で検出された光子をカウントするよう構成されたＡＳＩＣ６９６に電子的に結合される。異なる半導体材料の密度は、シリコンの密度より大きくてもよく、各ＰＣセンサ６９４は、（下向きのＸ線ビーム６０１に対して）シリコンチップ６０２の高さ（例えば、１０ｍｍ～５０ｍｍ）よりも低い高さ（例えば、１～３ｍｍ）を有することができる。

【0083】

図６Ａ～図６Ｄとは異なり、ＡＳＩＣ６９６は、ＥＩＤ検出器アレイ６９７（例えば、ＥＩＤ検出器アレイ６７７）の下に配置されており、ＥＩＤ検出器アレイ６９７は、上述のように、フォトダイオード層６９９の上に配置された複数のＥＩＤ検出器６９８を含んでいる。ＰＣセンサアレイ６９１は、１つ以上のフレキシブルケーブル６９３を通じてＡＳＩＣ６９６に電子的に結合することができ、これにより、ＡＳＩＣ６９６をフォトダイオード層６９９の下に配置することができる。ＡＳＩＣ６９６をＥＩＤ検出器アレイ６９７の下に配置することによって、ＰＣセンサアレイ６９１とＥＩＤ検出器アレイ６９７との間の材料の量を最小にすることができる。ＰＣセンサアレイ６９１とＥＩＤ検出器アレイ６９７との間の材料はＸ線を吸収するので、ＰＣセンサアレイ６９１とＥＩＤ検出器アレイ６９７との間の材料の量を最小にすることによってＣＴ検出器６９０の効率が増加し、より高品質の再構成画像を得ることができる。第２のＡＳＩＣ６９５は、フォトダイオード層６９９の下に配置することができ、第２のＡＳＩＣ６９５を使用して、ＰＣセンサアレイ６９１を通過してＥＩＤ検出器アレイ６９７のＥＩＤ検出器６９８に入射するＸ線ビームの検出されるエネルギーの量を測定することができる。したがって、ＣＴ検出器６９０によって検出されたＸ線に基づいて再構成された各画像は、ＰＣセンサアレイ６９１で検出されてＡＳＩＣ６９６でカウントされた光子カウント値と、ＥＩＤ検出器アレイ６９７で測定されてＡＳＩＣ６９５で積分されたＸ線ビームエネルギーとを用いて再構成することができる。

【0084】

次に図７を参照すると、フローチャートが示されている。フローチャートには、多層ＣＴ検出器のＰＣセンサアレイ（例えば、ＰＣセンサアレイ４０２）のＰＣセンサから受け取ったＰＣデータと、多層ＣＴ検出器のＥＩＤ検出器アレイ（例えば、ＥＩＤ検出器アレイ４０４）のＥＩＤ検出器から受け取ったＥＩＤデータとを使用して、ＣＴシステムの多層ＣＴ検出器（例えば、多層ＣＴ検出器５００）に入射するＸ線から再構成される画像の解像度を高める例示的方法７００が図示されている。上記のように、ＰＣデータとＥＩＤデータの両方に基づいて画像を再構成することにより、より多くのＸ線光子を検出することができ、ＥＩＤデータを使用してＰＣデータのパイルアップ補正を支援することができ、その結果、ＰＣセンサ又はＥＩＤ検出器のみから再構成された画像よりも高解像度でノイズの少ない画像を得ることができる。更に、以下に説明するように、訓練済みの畳込みニューラルネットワークを使用して解像度を更に高くするために、方法７００を使用することができる。方法７００は、非一時的メモリに命令として記憶され、ＣＴイメージングシステムのコンピューティング装置（図２のイメージングシステム２００のコンピューティング装置２１６など）の１つ以上のプロセッサによって実行することができる。

【0085】

方法７００は７０２から始まる。方法７００は、多層ＣＴ検出器を使用して被検体の走査を開始することを含む。多層ＣＴ検出器は、図４を参照して上述したように、ＥＩＤ検出器の第２の層の上に重ねられたＰＣセンサの第１の層を含むことができる。一部の実施形態では、多層ＣＴ検出器は、図５Ａ及び５Ｂの多層ＣＴ検出器５００又は図６Ｅの多層ＣＴ検出器６９０の非限定的な例とすることができ、多層ＣＴ検出器の読出し電子回路部は、入射Ｘ線の方向に対してＥＩＤ検出器の第２の層の下に配置される。他の実施形態では、多層ＣＴ検出器は、図６Ａ～図６Ｄを参照して説明した多層ＣＴ検出器の非限定的な例とすることができ、ＰＣセンサの第１の層の各ＰＣセンサアレイで光子をカウントするように構成された第１の読出し電子回路部が、ＰＣセンサアレイの一方の横に配置され、ＥＩＤ検出器の第２の層のＥＩＤ検出器に入射するＸ線ビームのエネルギーを測定するように構成された第２の読出し電子回路部が、ＥＩＤ検出器の第２の層の下に配置される。

【0086】

７０４において、方法７００は、ＰＣデータとＥＩＤデータの両方のデータを使用してＰＣデータをパイルアップ補正した後に、多層ＣＴ検出器のＰＣセンサの第１の層から受け取った信号に基づいて画像Ｉ_１の第１のセットを再構成することを含む。信号は、ＰＣセンサの第１の層の複数のＰＣセンサアレイ（図６ＡのＰＣセンサアレイ６０６など）から、ＡＳＩＣ（例えば、ＡＳＩＣ５１２又はＡＳＩＣ６１６）などの対応する読出し電子回路部に伝送することができる。

【0087】

７０６において、方法７００は、多層ＣＴ検出器のＥＩＤ検出器の第２の層から同時に受け取った信号に基づいて画像Ｉ_２の第２のセット（例えば、この画像は同じＸ線ビームのセットから生成される）を再構成することを含む。信号は、ＥＩＤ検出器の第２の層の複数のＥＩＤ検出器（図６ＢのＥＩＤ検出器６６３、６６４、及び６６５など）から、ＥＩＤ検出器に対応する読出し電子回路部（例えば、図６ＣのＡＳＩＣ５１２又はＡＳＩＣ６７６）に伝送することができる。ＰＣセンサの第１のサイズはＥＩＤ検出器の第２のサイズよりも小さいので、画像Ｉ_２は、画像Ｉ_１よりも低い解像度を有することができる。Ｉ_１とＩ_２の両方とも入射Ｘ線信号の一部を使用しているので、Ｉ_１及びＩ_２はノイズが多い恐れがある。

【0088】

７０８において、方法７００は、低解像度画像Ｉ_２を高解像度画像Ｉ_１にマッピングするように深層学習ＣＮＮを訓練することを含む。深層学習ＣＮＮの訓練の前に、入力画像ペア（Ｉ_２，Ｉ_１）が生成される。画像Ｉ_２は入力画像であり、画像Ｉ_１はグランドトゥルース画像である。ＣＮＮの訓練中、ＣＮＮに入力された各入力画像Ｉ_２に対して、ＣＮＮの様々な層の重みがバックプロパゲーションを用いた勾配降下プロセスによって調整され、ＣＮＮの出力と関連画像ペアの対応するグランドトゥルース画像Ｉ_１との間の計算された差分を最小化する。ＣＮＮを訓練した後、新しい再構成画像が訓練済みＣＮＮに入力されると、訓練済みＣＮＮは、新しい再構成画像の解像度が高くなった高解像度の画像を出力することができる。

【0089】

７１０において、方法７００は、各画像ペア（Ｉ_２，Ｉ_１）から融合画像Ｉ_ｆを作成することを含む。様々な実施形態では、融合画像Ｉ_ｆは、画像Ｉ_１及びＩ_２の重み付けされた組み合わせとすることができる。ここで、Ｉ_ｆ＝ａＩ_１＋ｂＩ_２である。Ｉ_ｆのノイズの量を最小化するように、Ｉ_ｆの解像度を最大にするように、又は目標とする解像度と目標とするノイズレベルを実現するように、パラメータａ及びｂを調整することができる。この融合ステップが行われると、融合画像Ｉ_ｆは、Ｉ_１とＩ_２の両方よりも低いノイズ量を有し、Ｉ_２よりも高い解像度であるがＩ_１よりも低い解像度を有する。目標のノイズレベルは、一般的に使用されている方法で実現することができる。例えば、水ファントムをスキャンし、画像Ｉ_１とＩ_２を再構成することができる。水ファントムの画像は均一であるため、Ｉ_１とＩ_２のノイズレベル及び融合画像Ｉ_ｆ＝ａＩ_１＋ｂＩ_２を測定することができる。出力画像のノイズレベルを最小にするため、又は或るノイズレベルにするために、ａ及びｂの適切な値を求め、出力された融合画像Ｉ_ｆ＝ａＩ_１＋ｂＩ_２のノイズは、最小ノイズ又は或るレベルのノイズである。画像Ｉ_１の解像度と画像Ｉ_２の解像度との間の特定の解像度を得るために、タングステンワイヤを用いた解像度ファントムをスキャンし、画像Ｉ_１と画像Ｉ_２を再構成し、所与のａ及びｂに対して融合画像Ｉ_ｆの解像度を測定することができる。ａ及びｂの適切な値を求めることにより、Ｉ_ｆの目標解像度を実現することができる。

【0090】

７１２において、方法７００は、融合画像Ｉ_ｆをノイズ除去して、ノイズが除去された融合画像Ｉ_ｆｄを生成することを含む。融合画像Ｉ_ｆは、従来の加重平均法、又はガイド付きノイズ低減法若しくは深層学習ノイズ低減法でノイズ除去され、ノイズ除去された画像Ｉ_ｆｄを生成することができる。加重平均ノイズ除去法では、画素（ｉ，ｊ）の出力値は以下の式で計算される。ここで、ｗは近傍画素の重みであり、Ｎは近傍サイズを定義するために用いられる。通常、ｗは、加重平均法では、Ｉ_ｆから計算される。この重みは、様々な方法（例えば、バイラテラルフィルタリング法又は非局所平均法）を用いて計算することができる。

【数1】

ガイド付きノイズ除去では、ガイド画像から重みを計算することができる。例えばＩ_２画像は、Ｉ_１及びＩ_ｆよりも低ノイズであるので、ガイド画像として使用することができる。重みは、様々な方法（例えば、バイラテラルフィルタリング法又は非局所平均法）を使用して、Ｉ_２から計算することができる。深層学習のノイズ除去を使用することもできる。低ノイズ又はノイズのないＣＴ画像パッチのセットをグランドトゥルース画像として用意することができ、ＣＴノイズパッチのセットを用意することができる。グランドトゥルースＣＴ画像パッチ及びＣＴノイズパッチは、深層学習ニューラルネットワークの入力として使用される。対応するグランドトゥルース画像は、深層学習ニューラルネットワークの出力として使用してもよい。訓練プロセス中、ニューラルネットワークは、ネットワーク出力画像とグラウンドトゥルース画像パッチとの間の差分を最小化するようにネットワーク重みを最適化することができる。ネットワークを訓練すると、ネットワーク重みのセットが取得される。ノイズ除去プロセスでは、スキャンからのＣＴ画像がネットワークに入力され、ノイズ除去されたＣＴ出力画像が生成される。

【0091】

７１４において、方法７００は、ノイズ除去された融合画像Ｉ_ｆｄを訓練済み深層学習ＣＮＮに入力して、ノイズ除去された融合画像Ｉ_ｆｄよりも高い解像度を有する推論出力画像Ｉ_{ｏｕｔｐｕｔ}を生成することを含む。Ｉ_ｆｄは、ステップ７１２の結果、ノイズの量が減少しているため、推論フェーズの間において、ノイズは、訓練済みＣＮＮで増加しすぎるということはない。ノイズ除去された融合画像Ｉ_ｆｄを訓練済み深層学習ＣＮＮに供給することによって、得られる出力画像Ｉ_{ｏｕｔｐｕｔ}は、光子計数型ＣＴシステムで得られるであろう解像度と同程度の高解像度を有するが、低ノイズとすることができる。

【0092】

７１６において、方法７００は、ＣＴシステムの表示装置に出力画像を表示することを含む。そして、方法７００は終了する。

【0093】

別の実施形態では、画像ペア（Ｉ_２，Ｉ_１）の各画像Ｉ_２及びＩ_１は、深層学習ＣＮＮが訓練される前に、（例えば、ステップ７１２の従来の加重平均法、ガイド付きノイズ低減法、又は深層学習ノイズ低減法によって）ノイズ除去することができる。次に、ＣＮＮは、ノイズ除去された画像ペア（Ｉ_２ｄ，Ｉ_１ｄ）のセットで訓練することができる。画像Ｉ_２ｄは入力画像であり、画像Ｉ_１ｄはグランドトゥルース画像である。ノイズ除去された画像ペア（Ｉ_２ｄ，Ｉ_１ｄ）でＣＮＮを訓練した結果、元の画像ペア（Ｉ_２，Ｉ_１）とは対照的に、その後の（例えば、ＰＣデータ及びＥＩＤデータに基づく新しい再構成画像を用いた）推論フェーズの間、訓練済みＣＮＮは、高解像度でノイズの増加の少ない画像を出力することができる。次いで、訓練済みＣＮＮによって出力された画像は、ステップ７１０で説明したように融合することができる。パラメータａ及びｂは、得られる融合画像の解像度が更に増加し、ノイズが更に減少するように、調整することができる。

【0094】

このように、第１のＰＣセンサ層と第２のＥＩＤ検出器層とを含む多層ＣＴ検出器構成は、ＣＴスキャンデータから画像を再構成する新しい手法であって、ＰＣ検出器とＥＩＤ検出器の両方の利点を活用する手法を提供して、スペクトルタスク及び非スペクトルタスクを含む様々な臨床ＣＴ用途に対して高画質を実現する。この２つの技術を組み合わせることにより、高品質の再構成画像を生成するためのさまざまな課題を克服することができる。第２のＥＩＤ検出器層を第１のＰＣセンサ層の下に配置し、第２のＥＩＤ検出器層の下に読出し電子回路部を配置することにより、データサイズを縮小し、熱及び電力の管理を改善することができる。第１のＰＣセンサ層の下に配置された第２のＥＩＤ検出器層を含むことにより、ＰＣセンサ層のＰＣセンサの高さを低くすることができ、ＰＣセンサ層で使用されるシリコンチップのサイズ及びコストを低減することができる。一部の実施形態では、第１の読出し電子回路部（例えば、光子計数型センサ用の電子回路部）をＰＣセンサアレイの横に配置し、第２の読出し電子回路部（例えば、ＥＩＤデータ用の電子回路部）をＥＩＤ検出器層の下に配置することによって、多層ＣＴ検出器のコストを更に低減することができる。

【0095】

第２のＥＩＤ検出器層は、ＰＣセンサ層を通過した入射Ｘ線のエネルギーレベルを検出することができるため、ＰＣセンサ層は、ＥＩＤ検出器よりも小さなサイズのＰＣセンサを含むことができ、その結果、得られる画像の解像度を高めることができる。ＥＩＤデータは、ＰＣセンサデータに適用されるパイルアップ補正の精度を高めるために使用することもでき、解像度を向上し低ノイズを実現することができる。ＰＣセンサよりも大きいＥＩＤ検出器を有する他の利点は、隣接するＰＣセンサの境界間のギャップを通過するＸ線が、下にあるＥＩＤ検出器によって検出され、その結果、多層ＣＴ検出器によって検出されるＸ線の数及び光子全体の量を増加できることである。高速処理が望まれる場合、ＥＩＤ検出器データは、ＰＣセンサデータを使用せずに画像を再構成するために使用することができる。ここで、ＥＩＤ検出器データは、Ｘ線ビームを硬化させることができるＰＣセンサ層のフィルタリング効果により、単層ＥＩＤ検出器よりも正確である可能性がある。

【0096】

多層ＣＴ検出器の様々な利点の結果として、ＥＩＤ検出器よりも解像度が高く、ＰＣＣＴ検出器と同等の解像度を有し、ＰＣＣＴ検出器よりもノイズの少ない画像を再構成することができる。更に、ＥＩＤ検出器データからの入力画像とＰＣセンサデータからの目標画像とを含む画像ペアを用いて訓練させたＣＮＮを用いて、ノイズの量を増やすことなくＰＣセンサデータとＥＩＤ検出器データによって生成される画像の解像度を更に向上させる方法が提供される。ＰＣセンサとＥＩＤセンサの両方を１つのシステムに搭載し、同じ物体を同時に測定することで、イメージチェーンでの補正が可能になり、高空間分解能と低ノイズの画像を生成し、ＣＴシステムの通常の臨床ニーズを支援しながら、多くの高度な臨床用途を提供することができる。

【0097】

ＰＣセンサの第１の層とＰＣセンサの下に配置されたＥＩＤ検出器の第２の層とを含む多層ＣＴ検出器の技術的効果は、ＥＩＤ検出器よりも解像度が高く、ＰＣＣＴ検出器と同等の解像度を有し、ＰＣＣＴ検出器よりもノイズの少ない画像を再構成できることである。

【0098】

本開示は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）検出器システムのサポートを提供する。ＣＴ検出器システムは、入射Ｘ線に対して光子計数型（ＰＣ）センサの層に対向する側に配置されたエネルギー積分型検出器（ＥＩＤ）の層であって、前記ＰＣセンサの数が前記ＥＩＤ検出器の数より多い、エネルギー積分型検出器（ＥＩＤ）の層を含む。システムの第１の実施例では、システムは、ＥＩＤデータを用いてＰＣデータを補正し、画像の複数のペアにより訓練された深層学習畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）を用いて、ＥＩＤデータ及びＰＣデータから再構成された画像をノイズ除去し、前記再構成された画像の解像度を高めるように構成された画像処理ユニットを更に含み、画像の各ペアは、ＰＣセンサの層からの第１の信号から再構成された目標画像と、ＥＩＤ検出器の層からの第２の信号から再構成された入力画像とを含み、前記ＥＩＤデータ及び前記ＰＣデータは、同じ患者の線経路から同時に取得される。本システムの第２の実施例では、第２の実施例は、任意選択で第１の実施例を含み、前記ＰＣデータ及び前記ＥＩＤデータの両方のデータは、スペクトル情報及び非スペクトル情報を生成するために使用される。本システムの第３の実施例では、第３の実施例は、任意選択で第１又は第２の実施例を含み、前記画像は、ＰＣデータからではなく、ＥＩＤデータから再構成される。本システムの第４の実施例では、第４の実施例は、任意選択で第１～第３の実施例のうちの１つ以上の実施例又は各実施例を含み、複数のＰＣセンサの各ＰＣセンサの間の境界は、複数のＥＩＤ検出器の各ＥＩＤ検出器の間の境界に対して整列していない。本システムの第５の実施例では、第５の実施例は、任意選択で第１～第４の実施例のうちの１つ以上の実施例又は各実施例を含み、入射Ｘ線に対して前記ＥＩＤ検出器の層の反対側に配置された読出し電子回路部を更に備え、前記複数のＰＣセンサの各ＰＣセンサからの信号は、前記ＥＩＤ検出器の間に配線されるワイヤボンドを通じて前記読出し電子回路部に伝送される。本システムの第６の実施例では、第６の実施例は、任意選択で第１～第５の実施例のうちの１つ以上の実施例又は各実施例を含み、読出し電子回路部の第１のセットと読出し電子回路部の第２のセットとを更に備え、前記複数のＥＩＤ検出器の各ＥＩＤ検出器からの信号が読出し電子回路部の第１のセットに伝送され、前記複数のＰＣセンサの各ＰＣセンサからの信号が読出し電子回路部の第２のセットに伝送される。本システムの第７の実施例では、第７の実施例は、任意選択で第１～第６の実施例のうちの１つ以上の実施例又は各実施例を含み、読出し電子回路部の第１のセット及び読出し電子回路部の第２のセットは、入射Ｘ線に対して前記ＥＩＤ検出器の層の反対側に配置され、前記複数のＰＣセンサの各ＰＣセンサからの信号は、前記ＥＩＤ検出器の層の周りに配線された１以上のフレキシブルケーブルを通じて読出し電子回路部の第２のセットに伝送される。本システムの第８の実施例では、第８の実施例は、任意選択で第１～第７の実施例のうちの１つ以上の実施例又は各実施例を含み、読出し電子回路部の第１のセットは、入射Ｘ線に対して前記ＥＩＤ検出器の層の反対側に配置され、読出し電子回路部の第２のセットは、前記ＰＣセンサの層の一方の横に配置される。本システムの第９の実施例では、第９の実施例は、任意選択で第１～第８の実施例のうちの１つ以上の実施例又は各実施例を含み、前記ＰＣセンサの層のＰＣセンサは、２次元のＰＣセンサアレイの形式に配置され、各ＰＣセンサアレイは、読出し電子回路部の第２のセットのうちの一つの読出し電子回路部と複数の回路とを含むプリント回路基板に取り付けられた半導体材料を含み、前記複数の回路の各回路は、前記ＰＣセンサアレイのＰＣセンサを前記読出し電子回路部に電気的に結合する。本システムの第１０の実施例では、第１０の実施例は、任意選択で第１～第９の実施例のうちの１つ以上の実施例又は各実施例を含み、前記画像処理ユニットは、ＰＣデータのエネルギースペクトルと、入射Ｘ線に対して前記ＰＣセンサの層の反対側に配置されたＥＩＤ検出器で検出された入射フラックスレートとの両方に基づいて、ＰＣセンサの層のＰＣセンサで検出された光子カウント値に適用されるパイルアップ補正を調節することによって、ＥＩＤデータを用いてＰＣデータを補正するように構成されている。本システムの第１１の実施例では、第１１の実施例は、任意選択で第１～第１０の実施例のうちの１つ以上の実施例又は各実施例を含み、前記ＰＣセンサの層からの第１の信号から再構成された目標画像と前記ＥＩＤ検出器の層からの第２の信号から再構成された入力画像とを含む画像の複数のペアで訓練された深層学習ＣＮＮを用いてＥＩＤデータ及びＰＣデータから再構成された画像の解像度を高くすることは、前記目標画像及び前記入力画像から融合画像を作成すること、加重平均法、ガイド付きノイズ低減法、及び深層学習ノイズ低減法のうちの少なくとも１つを用いて、前記融合画像のノイズを除去すること、
前記ノイズが除去された融合画像を前記訓練済みＣＮＮに入力して出力画像を生成することであって、前記出力画像は前記ノイズが除去された融合画像よりも高い解像度を有する、出力画像を生成することを更に含む。

【0099】

本開示は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムのための方法のサポートも提供する。本方法は、前記ＣＴシステムのＣＴ検出器のＰＣセンサ層から受け取った光子計数（ＰＣ）データに基づいて第１の画像を再構成すること、前記ＣＴ検出器のＥＩＤ検出器アレイから受け取ったエネルギー積分（ＥＩ）データに基づいて第２の画像を再構成すること、前記第１の画像をグランドトゥルースデータとして用いて、前記第２の画像の解像度が高くなるように、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）を訓練すること、前記第１の画像と前記第２の画像とを結合して、融合画像を生成すること、前記融合画像を訓練済みＣＮＮに入力して出力画像を生成することであって、前記出力画像は前記融合画像よりも高い解像度及び低いノイズを有する、出力画像を生成すること、及び前記出力画像を前記ＣＴシステムの表示装置に表示することを含む。本方法の第１の実施例では、前記ＥＩＤ検出器アレイは、入射Ｘ線に対して前記ＰＣセンサ層の反対側に配置される。本方法の第２の実施例では、第２の実施例は、任意選択で第１の実施例を含み、前記ＰＣセンサ層のＰＣセンサの間の境界は、前記ＥＩＤ検出器アレイのＥＩＤ検出器の間の境界に対して整列していない。本方法の第３の実施例では、第３の実施例は、任意選択で第１又は第２の実施例を含み、前記第１の画像と前記第２の画像を結合して前記融合画像を生成することは、前記第１の画像を第１のパラメータで重み付けし、前記第２の画像を第２のパラメータで重み付けすることを更に含む。本方法の第４の実施例では、第４の実施例は、任意選択で第１～第３の実施例のうちの１つ以上の実施例又は各実施例を含み、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータは、前記融合画像のノイズの量を最小化すること、及び前記融合画像の解像度を最大化することのうちの一方を実行するように選択される。本方法の第５の実施例では、第５の実施例は、任意選択で第１～第４の実施例のうちの１つ以上の実施例又は各実施例を含み、本方法は、加重平均法、ガイド付きノイズ低減法、及び深層学習ノイズ低減法のうちの少なくとも一つを使用して、前記融合画像のノイズを除去することを更に含む。本方法の第６の実施例では、第６の実施例は、任意選択で第１～第５の実施例のうちの１つ以上の実施例又は各実施例を含み、本方法は、前記ＰＣセンサ層から受け取った前記ＰＣデータに基づいて前記第１の画像を再構成することは、前記ＰＣデータの光子カウント値に対してパイルアップ補正を実行することを更に含み、前記パイルアップ補正は、前記ＥＩＤ検出器アレイから受け取った前記ＥＩＤデータに基づいて実行される。

【0100】

本開示は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）検出器のためのサポートも提供する。ＣＴ検出器は、前記ＣＴ検出器の第１の層に配置された第１の数の光子計数型（ＰＣ）センサ、前記検出器の第２の層に配置された第２の数のエネルギー積分型検出器（ＥＩＤ）であって、前記第２の層は入射Ｘ線に対して前記第１の層の反対側に存在し、前記第２の数は前記第１の数より小さい、第２の数のエネルギー積分型検出器（ＥＩＤ）、及び前記第１の数のＰＣセンサ及び前記第２の数のＥＩＤ検出器に電子的に結合された１つ以上の読出し電子回路部であって、前記１つ以上の読出し電子回路部は、前記入射Ｘ線に対して前記第２の層の反対側に配置され、前記１つ以上の読出し電子回路部は、前記第２の数のＥＩＤ検出器の複数のキャスト反射体に対して複数の経路に沿うように配線された複数の回路を通じて、又は前記第２の数のＥＩＤ検出器の周りのフレキシブルケーブルを通じて、前記第１の数のＰＣセンサから信号を受け取る、１つ以上の読出し電子回路部を含む。

【0101】

本開示の様々な実施形態の要素を導入する場合、冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「この（ｔｈｅ）」は、その要素が１つ以上存在することを意味することが意図される。用語「第１」、「第２」などは、順序、量、又は重要性を示すものではなく、ある要素を他の要素から区別するために使用されるものである。用語「含む」、「備える」、「有する」は、包括的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加の要素が存在してもよいことを意味する。本明細書において、用語「に接続される」、「に結合される」などが使用される場合、１つの対象（例えば、材料、要素、構造、部材等）は、１つの対象が他の対象に直接に接続又は結合されているかどうか、又は１つの対象と他の対象との間に１つ以上の介在物が存在しているかどうかにかかわらず、他の対象に接続する又は結合することができる。加えて、本開示の「１つの実施形態」又は「実施形態」に言及することは、言及された特徴も組み込んだ追加の実施形態の存在を排除するように解釈されることを意図するものではないことが理解されるべきである。

【0102】

先に示された変更に加えて、本記載の趣旨及び範囲を逸脱することなく、当業者によって多くの他の変更構造及び代替構造が考えられ、特許請求の範囲は、このような変更及び構造を含むことが意図される。したがって、上記の情報は、現在最も実用的で好ましい態様であると考えられるものに関して特に詳細に記載されているが、当業者にとって、本明細書に記載された原則及び概念から逸脱することなく、形態、機能、操作方法、及び使用方法（これらに限定されることはない）などについて、多くの変更が可能であることは明らかである。また、本明細書において、実施例及び実施形態は、あらゆる点において単なる例示であることを意味しており、いかなる方法においても限定的に解釈されるべきではない

【符号の説明】

【0103】

２３０ 画像再構成器
３００ 検出器アレイ
４００ 多層検出器構造
４０２、５０２ ＰＣセンサアレイ
４０４、５１５、６９７ ＥＩＤ検出器アレイ
４０６、６０１ Ｘ線ビーム
４１４、６９４ ＰＣセンサ
４１６、６６３、６６４、６６５ ＥＩＤ検出器
４４０、４４２ 境界
５０１ 入射Ｘ線ビーム
５１４ ワイヤボンド
５１８ 接続部
６０２ シリコンチップ
６１０ センサ
６１４ 回路
６１６、６７６、６９５、６９６ ＡＳＩＣ
６９３ フレキシブルケーブル
７００ 方法

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2023-11-24

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）検出器システム（３００、４００）であって、
入射Ｘ線（４０６）に対して光子計数型（ＰＣ）センサ（４０２）の層に対向する側に配置されたエネルギー積分型検出器（ＥＩＤ）（４０４）の層であって、前記ＰＣセンサの数が前記ＥＩＤ検出器の数より多い、エネルギー積分型検出器（ＥＩＤ）（４０４）の層
を含むＣＴ検出器システム（３００、４００）。

【請求項2】

ＥＩＤデータを用いてＰＣデータを補正し、画像の複数のペアにより訓練された深層学習畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）を用いて、ＥＩＤデータ及びＰＣデータから再構成された画像をノイズ除去し、前記再構成された画像の解像度を高めるように構成された画像処理ユニット（２３０）を更に含み、画像の各ペアは、ＰＣセンサの層（４０２）からの第１の信号から再構成された目標画像と、ＥＩＤ検出器の層（４０４）からの第２の信号から再構成された入力画像とを含み、前記ＥＩＤデータ及び前記ＰＣデータは、同じ患者の線経路から同時に取得される、請求項１記載のＣＴ検出器システム（３００，４００）。

【請求項3】

前記ＰＣデータ及び前記ＥＩＤデータの両方のデータは、スペクトル情報及び非スペクトル情報を生成するために使用される、請求項２に記載のＣＴ検出器システム（３００、４００）。

【請求項4】

前記画像は、ＰＣデータからではなく、ＥＩＤデータから再構成される、請求項２に記載のＣＴ検出器システム（３００、４００）。

【請求項5】

複数のＰＣセンサの各ＰＣセンサ（４１４）の間の境界（４４０）は、複数のＥＩＤ検出器の各ＥＩＤ検出器（４１６）の間の境界（４４２）に対して整列していない、請求項１に記載のＣＴ検出器システム（３００、４００）。

【請求項6】

入射Ｘ線（５０１）に対して前記ＥＩＤ検出器（５１５）の層の反対側に配置された読出し電子回路部（５１８）を更に備え、前記複数のＰＣセンサの各ＰＣセンサ（５０２）からの信号は、前記ＥＩＤ検出器（５１５）の間に配線されるワイヤボンド（５１４）を通じて前記読出し電子回路部（５１８）に伝送される、請求項１に記載のＣＴ検出器システム（３００，４００）。

【請求項7】

読出し電子回路部（６７６）の第１のセットと読出し電子回路部（６１６）の第２のセットとを更に備え、前記複数のＥＩＤ検出器の各ＥＩＤ検出器（６６３、６６４、６６５）からの信号が読出し電子回路部（６７６）の第１のセットに伝送され、前記複数のＰＣセンサの各ＰＣセンサ（６１０）からの信号が読出し電子回路部（６１６）の第２のセットに伝送される、請求項１に記載のＣＴ検出器システム（３００、４００）。

【請求項8】

読出し電子回路部（６９５）の第１のセット及び読出し電子回路部（６９６）の第２のセットは、入射Ｘ線（６０１）に対して前記ＥＩＤ検出器の層（６９７）の反対側に配置され、前記複数のＰＣセンサの各ＰＣセンサ（６９４）からの信号は、前記ＥＩＤ検出器の層（６９７）の周りに配線された１以上のフレキシブルケーブル（６９３）を通じて読出し電子回路部（６９６）の第２のセットに伝送される、請求項７に記載のＣＴ検出器システム（３００、４００）。

【請求項9】

読出し電子回路部（６７６）の第１のセットは、入射Ｘ線に対して前記ＥＩＤ検出器の層の反対側に配置され、読出し電子回路部（６１６）の第２のセットは、前記ＰＣセンサの層の一方の横に配置される、請求項７に記載のＣＴ検出器システム（３００、４００）。

【請求項10】

前記ＰＣセンサの層のＰＣセンサ（６１０）は、２次元のＰＣセンサアレイの形式に配置され、各ＰＣセンサアレイ（６５１、６５２、６５３、６５４、６５５．６５６）は、読出し電子回路部（６１６）の第２のセットのうちの一つの読出し電子回路部と複数の回路（６１４）とを含むプリント回路基板（ＰＣＢ）に取り付けられた半導体材料（６０２）を含み、前記複数の回路（６１４）の各回路（６１４）は、前記ＰＣセンサアレイ（６５１、６５２、６５３、６５４、６５５、６５６）のＰＣセンサ（６１０）を前記読出し電子回路部（６１６）に電気的に結合する、請求項９に記載のＣＴ検出器システム（３００、４００）。

【請求項11】

前記画像処理ユニット（２３０）は、ＰＣデータのエネルギースペクトルと、入射Ｘ線（５０１）に対して前記ＰＣセンサの層の反対側に配置されたＥＩＤ検出器（６６３、６６４、６６５）で検出された入射フラックスレートとの両方に基づいて、ＰＣセンサ（６５１、６５２、６５３、６５４、６５５、６５６）の層のＰＣセンサ（６１６）で検出された光子カウント値に適用されるパイルアップ補正を調節することによって、ＥＩＤデータを用いてＰＣデータを補正するように構成されている、請求項２に記載のＣＴ検出器システム（３００、４００）。

【請求項12】

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングシステムのための方法（７００）であって、
前記ＣＴイメージングシステムのＣＴ検出器のＰＣセンサ層から受け取った光子計数（ＰＣ）データに基づいて第１の画像を再構成すること（７０４）、
前記ＣＴ検出器のＥＩＤ検出器アレイから受け取ったエネルギー積分（ＥＩ）データに基づいて第２の画像を再構成すること（７０６）、
前記第１の画像をグランドトゥルースデータとして用いて、前記第２の画像の解像度が高くなるように、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）を訓練すること（７０８）、
前記第１の画像と前記第２の画像とを結合して、融合画像を生成すること（７１０）、
前記融合画像を訓練済みＣＮＮに入力して出力画像を生成すること（７１４）であって、前記出力画像は前記融合画像よりも高い解像度及び低いノイズを有する、出力画像を生成すること（７１４）、及び
前記出力画像を前記ＣＴイメージングシステムの表示装置に表示すること（７１６）
を含む、方法（７００）。

【請求項13】

前記ＰＣセンサの層からの第１の信号から再構成された目標画像と前記ＥＩＤ検出器の層からの第２の信号から再構成された入力画像とを含む画像の複数のペアで訓練された深層学習ＣＮＮを用いてＥＩＤデータ及びＰＣデータから再構成された画像の解像度を高くすることは、
前記目標画像及び前記入力画像から融合画像を作成すること（７１０）、
加重平均法、ガイド付きノイズ低減法、及び深層学習ノイズ低減法のうちの少なくとも１つを用いて、前記融合画像のノイズを除去すること（７１２）、
前記ノイズが除去された融合画像を前記訓練済みＣＮＮに入力して出力画像を生成すること（７１４）であって、前記出力画像は前記ノイズが除去された融合画像よりも高い解像度を有する、出力画像を生成すること（７１４）
を更に含む、請求項１２に記載の方法（７００）。

【請求項14】

前記ＥＩＤ検出器アレイは、入射Ｘ線に対して前記ＰＣセンサ層の反対側に配置される、請求項１２に記載の方法（７００）。

【請求項15】

前記ＰＣセンサ層のＰＣセンサの間の境界は、前記ＥＩＤ検出器アレイのＥＩＤ検出器の間の境界に対して整列していない、請求項１４に記載の方法（７００）。

【外国語明細書】