特開 2025-152775 放射線撮影装置

(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】P2025152775

(43)【公開日】2025-10-10

(54)【発明の名称】放射線撮影装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/42 20240101AFI20251002BHJP

   A61B 6/03 20060101ALI20251002BHJP

   A61B 6/40 20240101ALI20251002BHJP

   G01T 7/00 20060101ALN20251002BHJP

【ＦＩ】

A61B6/42 530R

A61B6/03 573

A61B6/40 530K

G01T7/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024054844

(22)【出願日】2024-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】林 達彦

(72)【発明者】

【氏名】石津 崇章

(72)【発明者】

【氏名】後藤 大雅

【テーマコード（参考）】

2G188

4C093

【Ｆターム（参考）】

2G188AA03

2G188BB02

2G188CC29

2G188DD05

2G188DD16

4C093AA22

4C093CA13

4C093EA07

4C093EA14

4C093EB13

4C093EB17

4C093EB18

(57)【要約】

【課題】実効ビーム幅が、複数の撮影モードにおいて設定される設定ビーム幅の各々を下回らない所定の範囲とすることを可能とする放射線撮影装置を提供する。
【解決手段】放射線撮影装置は、回転軸における放射線の回転軸方向の設定ビーム幅が異なる複数の撮影モードで撮影が可能である。放射線検出器は、回転軸に平行な第１方向と回転軸に直交する第２方向とに配列された複数のサブ画素を有し、第１方向に並ぶ第１数のサブ画素がグループ化された第１マクロ画素と、第１方向に並ぶ第１数とは異なる第２数のサブ画素がグループ化された第２マクロ画素とがそれぞれ複数設けられ、設定ビーム幅に対応する数のスライスを構成するための第１マクロ画素と第２マクロ画素との数により決まる実効ビーム幅が、設定ビーム幅の各々を下回らない所定の範囲となるように、第２マクロ画素が配置されている。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸の周りに回転して放射線を放射する放射線源と、前記回転軸の周りに前記放射線源と対向した状態で回転して前記放射線を検出する放射線検出器とを備え、前記回転軸における前記放射線の前記回転軸方向の設定ビーム幅が異なる複数の撮影モードで撮影が可能な放射線撮影装置であって、
前記放射線検出器は、
前記回転軸に平行な第１方向と前記回転軸に直交する第２方向とに配列された複数のサブ画素を有し、
前記第１方向に並ぶ第１数の前記サブ画素がグループ化された第１マクロ画素と、前記第１方向に並ぶ前記第１数とは異なる第２数の前記サブ画素がグループ化された第２マクロ画素とがそれぞれ複数設けられ、
前記設定ビーム幅に対応する数のスライスを構成するための前記第１マクロ画素と前記第２マクロ画素との数により決まる実効ビーム幅が、前記設定ビーム幅の各々を下回らない所定の範囲となるように、前記第２マクロ画素が配置されている
放射線撮影装置。

【請求項2】

前記第１数は、前記第２数よりも大きい
請求項１に記載の放射線撮影装置。

【請求項3】

前記第１数は６であり、前記第２数は５である
請求項２に記載の放射線撮影装置。

【請求項4】

前記第１マクロ画素ごと及び前記第２マクロ画素ごとに光子を計数する光子計数回路と、
前記光子計数回路による計数値に基づいて放射線画像を生成する画像処理部と、
を備える
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の放射線撮影装置。

【請求項5】

前記画像処理部は、前記第２マクロ画素の配置に起因した周波数を有するアーチファクトを補正する
請求項４に記載の放射線撮影装置。

【請求項6】

前記画像処理部は、前記第１マクロ画素ごと及び前記第２マクロ画素ごとに計数される光子の計数値を、前記第１数及び前記第２数に基づいて補正する
請求項４に記載の放射線撮影装置。

【請求項7】

前記第１数が前記第２数よりも大きい場合、
前記画像処理部は、前記第１マクロ画素についての光子の計数値の一部を、隣接する前記第２マクロ画素についての光子の計数値に分配する
請求項６に記載の放射線撮影装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の技術は、放射線撮影装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、光子計数型検出器を搭載した放射線撮影装置であるＰＣＣＴ（Photon Counting Computed Tomography）装置が知られている。光子計数型検出器は、従来のＣＴ（Computed Tomography）装置で採用されている電荷積分型の検出器と異なり、入射した放射線の光子を計数可能である。ＰＣＣＴ装置は、光子ごとにエネルギを計測できるので、従来のＣＴ装置に比べてより多くの情報が得られる。

【0003】

ＰＣＣＴ装置では、入射した光子を半導体層で電荷に変換し、変換された電荷を光子計数回路が計数することにより光子の計数が行われる。半導体層の上面及び下面には、半導体層に高電圧を印加するための電極が形成されており、下面側の電極をパターニングすることにより、複数のサブ画素が構成されている。また、複数のサブ画素を複数個ずつグループ化することにより複数のマクロ画素を構成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。これにより、サブ画素又はマクロ画素の単位で光子の計数を行うことができる。

【0004】

また、ＣＴ装置には、４０ｍｍ、２０ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍなどのスライス厚が異なる複数の撮影モードを有するマルチスライスＣＴ装置が知られている。スライス厚は、ＣＴ装置の回転軸おける放射線の回転軸方向（すなわちスライス方向）のビーム幅に対応する。各スライス厚は、複数のスライス（いわゆるマルチスライス）で構成される。以下、撮影モードごとに設定されるビーム幅を「設定ビーム幅」という。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２３－０３９０７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＰＣＣＴ装置において、スライス厚が異なる複数の撮影モードを実行可能とすることが考えられる。マクロ画素の単位で光子を計数する場合、１つのスライスは、スライス方向と直交するチャネル方向に並ぶ複数のマクロ画素に対応する。また、設定ビーム幅に対応する数のスライスは、放射線が照射される領域におけるスライス方向への複数のマクロ画素により構成される。したがって、回転軸における実効的なビーム幅（以下、実効ビーム幅という。）は、設定ビーム幅に対応する数のスライスを構成するためのマクロ画素の数により決まる。

【0007】

スライス方向へのサブ画素の総数は、マクロ画素としてグループ化する数で割り切れないことがある。このため、スライス方向に並ぶ第１数のサブ画素がグループ化された第１マクロ画素と、スライス方向に並ぶ第２数のサブ画素がグループ化された第２マクロ画素とをそれぞれ複数構成することが考えられる。例えば、第１数は６であり、第２数は５である。この場合、実効ビーム幅は、設定ビーム幅に対応する数のスライスを構成するための第１マクロ画素と第２マクロ画素との数によって決まる。第１マクロ画素と第２マクロ画素とはそれぞれ含むサブ画素の数が異なるので、実効ビーム幅は、第１マクロ画素の数及び第２マクロ画素の配置によって変動する。

【0008】

例えば、第１マクロ画素が等ピッチで配置され、第２マクロ画素が不等ピッチで配置されている場合には、第２マクロ画素の配置に依存して各撮影モードにおける実効ビーム幅が変動する。すなわち、いずれかの撮影モードにおいて、実効ビーム幅が設定ビーム幅を下回ることがある。実効ビーム幅が設定ビーム幅を下回ると、断層画像の画質が低下してしまう。

【0009】

そこで、本開示に係る技術は、実効ビーム幅が、複数の撮影モードにおいて設定される設定ビーム幅の各々を下回らない所定の範囲とすることを可能とする放射線撮影装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示の技術に係る放射線撮影装置は、回転軸の周りに回転して放射線を放射する放射線源と、回転軸の周りに放射線源と対向した状態で回転して放射線を検出する放射線検出器とを備え、回転軸における放射線の回転軸方向の設定ビーム幅が異なる複数の撮影モードで撮影が可能な放射線撮影装置であって、放射線検出器は、回転軸に平行な第１方向と回転軸に直交する第２方向とに配列された複数のサブ画素を有し、第１方向に並ぶ第１数のサブ画素がグループ化された第１マクロ画素と、第１方向に並ぶ第１数とは異なる第２数のサブ画素がグループ化された第２マクロ画素とがそれぞれ複数設けられ、設定ビーム幅に対応する数のスライスを構成するための第１マクロ画素と第２マクロ画素との数により決まる実効ビーム幅が、設定ビーム幅の各々を下回らない所定の範囲となるように、第２マクロ画素が配置されている。

【0011】

第１数は、第２数よりも大きいことが好ましい。

【0012】

第１数は６であり、第２数は５であることが好ましい。

【0013】

第１マクロ画素ごと及び第２マクロ画素ごとに光子を計数する光子計数回路と、光子計数回路による計数値に基づいて放射線画像を生成する画像処理部と、を備えることが好ましい。

【0014】

画像処理部は、第２マクロ画素の配置に起因した周波数を有するアーチファクトを補正することが好ましい。

【0015】

画像処理部は、第１マクロ画素ごと及び第２マクロ画素ごとに計数される光子の計数値を、第１数及び第２数に基づいて補正することが好ましい。

【0016】

第１数が第２数よりも大きい場合、画像処理部は、第１マクロ画素についての光子の計数値の一部を、隣接する第２マクロ画素についての光子の計数値に分配することが好ましい。

【発明の効果】

【0017】

本開示の技術によれば、実効ビーム幅が、複数の撮影モードにおいて設定される設定ビーム幅の各々を下回らない所定の範囲とすることを可能とする放射線撮影装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態に係る放射線撮影装置の構成を概略的に示す図である。

【図2】Ｘ線検出器の構成を概略的に示す斜視図である。

【図3】検出器モジュールの構成例を概略的に示す図である。

【図4】半導体層及びＡＳＩＣの構成を概略的に示す図である。

【図5】４つの半導体層の各々に構成されるサブ画素の配列を概略的に示す図である。

【図6】第１マクロ画素及び第２マクロ画素の配列を概略的に示す図である。

【図7】撮影モードごとに設定される設定ビーム幅について説明する図である。

【図8】複数の撮影モードについて説明する図である。

【図9】実施形態に係る第２マクロ画素の配置例を示す図である。

【図10】実効ビーム幅について説明する図である。

【図11】図９に示すように第２マクロ画素を配置した場合における実効ビーム幅の算出値を示す図である。

【図12】第１比較例に係る第２マクロ画素の配置例を示す図である。

【図13】図１２に示すように第２マクロ画素を配置した場合における実効ビーム幅の算出値を示す図である。

【図14】第２比較例に係る第２マクロ画素の配置例を示す図である。

【図15】図１４に示すように第２マクロ画素を配置した場合における実効ビーム幅の算出値を示す図である。

【図16】アーチファクトを抑制する処理の一例を示す図である。

【図17】アーチファクトを抑制する処理の他の例を示す図である。

【図18】計数値を分配する処理を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して、本開示の技術に係る実施形態を説明する。本開示の放射線撮影装置は、回転軸の周りに回転して放射線を放射する放射線源と、回転軸の周りに放射線源と対向した状態で回転して前記放射線を検出する放射線検出器とを備えるＰＣＣＴ装置に適用される。本実施形態では、放射線がＸ線である場合を一例として説明する。

【0020】

［実施形態］
図１は、実施形態に係る放射線撮影装置２の構成を概略的に示す。放射線撮影装置２は、Ｘ線源３と、Ｘ線検出器４と、ガントリ５と、寝台６と、制御部７と、画像処理部８とを含む。ガントリ５の中央には、被写体Ｈを載置する寝台６を配置するための円形の開口部５１が設けられている。また、ガントリ５には、Ｘ線源３とＸ線検出器４とが対向した位置に固定された回転板５２と、回転軸Ｃを中心として回転板５２を回転させるための不図示の駆動機構とが設けられている。

【0021】

以下、本開示において、開口部５１の周方向をＸ方向、径方向をＹ方向、中心軸方向をＺ方向とする（図２参照）。Ｚ方向は、Ｘ方向とＹ方向とに直交し、一般的に被写体Ｈの体軸方向となる。回転軸ＣはＺ方向に平行である。被写体Ｈは、体軸が回転軸Ｃとほぼ一致するように配置される。

【0022】

また、Ｚ方向はスライス方向であり、Ｘ方向はチャネル方向である。Ｚ方向は、本開示の技術に係る「第１方向」に対応する。Ｘ方向は、本開示の技術に係る「第２方向」に対応する。

【0023】

Ｘ線源３は、Ｘ線管３１と、アパーチャ３２と、Ｘ線フィルタ３３と、ボウタイフィルタ３４とを含む。Ｘ線管３１は、Ｘ線を発生し、発生したＸ線を被写体Ｈに照射する。アパーチャ３２は、Ｘ線管３１から照射されたＸ線を、所定のファン角及びコーン角を有するコーンビームに成形する。Ｘ線フィルタ３３は、Ｘ線の線量を調節する。ボウタイフィルタ３４は、周辺部の被ばく量を抑えるため、中心付近の線量を強くし、周囲の線量を低くして被ばく量を最適化する。

【0024】

Ｘ線検出器４は、図２に示すように、複数の検出器モジュール４０をＸ方向に円弧状に配列することにより構成されている。検出器モジュール４０の各々は、コリメータ４１と、半導体層４２と、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）４３とを含む。

【0025】

コリメータ４１は、半導体層４２のＸ線入射側に配置されており、半導体層４２へのＸ線の入射方向を制限することにより、散乱線を除去する。半導体層４２は、テルル化亜鉛カドミウム（ＣＺＴ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ)等で形成されており、被写体Ｈを透過して入射したＸ線を光子に相当する電荷に変換して出力する。

【0026】

ＡＳＩＣ４３は、半導体層４２のコリメータ４１とは反対側に配置されている。ＡＳＩＣ４３は、複数の光子計数回路４４を有する回路素子である。光子計数回路４４は、半導体層４２が出力する電荷の数を光子数として計数し、計数信号を出力する。詳しくは後述するが、半導体層４２には、複数のサブ画素と複数のマクロ画素とが構成されている。光子計数回路４４は、サブ画素又はマクロ画素ごとに光子を計数して計数信号を出力する。

【0027】

制御部７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサにより構成されている。制御部７は、Ｘ線源３、Ｘ線検出器４、ガントリ５、及び寝台６の動作を制御する。具体的には、制御部７は、Ｘ線源３のＸ線管３１からのＸ線の照射、アパーチャ３２によるファン角及びコーン角の変更、Ｘ線検出器４によるＸ線検出、ガントリ５の回転板５２の回転、及び寝台６の移動を制御する。Ｘ線源３とＸ線検出器４とは、互いに対向した状態で回転軸Ｃの周りに回転する。

【0028】

制御部７は、スライス厚が異なる複数の撮影モードを実行可能に構成されている。スライス厚は、回転軸ＣおけるＸ線の回転軸方向（すなわちＺ方向）のビーム幅に対応する。制御部７は、撮影モードごとに、アパーチャ３２を制御してコーン角を変更することにより、回転軸方向のビーム幅を変更する。すなわち、放射線撮影装置２は、回転軸方向のビーム幅が異なる複数の撮影モードで撮影が可能なマルチスライスＣＴ装置であり、１回の回転によって複数の断層画像を取得することができる。

【0029】

また、制御部７は、ＡＳＩＣ４３の光子計数回路４４から出力される計数信号を複数のビューについて取得する。画像処理部８は、複数のビューについて制御部７が各ＡＳＩＣ４３から取得した計数信号により表される複数の投影データに基づいて再構成処理を行うことにより断層画像を生成する画像処理プロセッサである。画像処理部８は、制御部７の一部として構成されていてもよい。断層画像は、本開示の技術に係る「放射線画像」の一例である。

【0030】

また、制御部７には、入力装置９、表示装置１０、記憶装置１１、及び通信装置１２が接続されている。入力装置９は、オペレータが操作指示を入力するためのデバイスであり、キーボード、マウス等によって構成されている。表示装置１０は、液晶ディスプレイ等のディスプレイであり、操作画面、断層画像等を表示する。記憶装置１１は、メモリ、ストレージデバイス等であり、断層画像、プログラム、各種情報等を記憶する。

【0031】

オペレータは、入力装置９を操作することにより、複数の撮影モードからいずれかを選択することができる。

【0032】

通信装置１２は、放射線科情報システム（ＲＩＳ：Radiology Information Systems）、画像保存通信システム（ＰＡＣＳ：Picture Archiving and Communication Systems）等との間で行うための通信インタフェースである。通信装置１２は、有線又は無線の各種の通信規格で規定された通信プロトコルに従って伝送制御を行う。

【0033】

図３は、検出器モジュール４０の構成例を概略的に示す。例えば、検出器モジュール４０は、保持基板４６上に４つのＡＳＩＣ４３が搭載されたものである。４つのＡＳＩＣ４３は、Ｚ方向に配列されている。各ＡＳＩＣ４３上には、半導体層４２が接続されている。４つの半導体層４２上には、コリメータ４１が配置されている。なお、検出器モジュール４０に含まれる半導体層４２及びＡＳＩＣ４３の個数はそれぞれ４には限られず、適宜の個数であってよい。

【0034】

図４は、半導体層４２及びＡＳＩＣ４３の構成を概略的に示す。半導体層４２の上面には共通電極４２ａが形成されており、半導体層４２の下面には複数の個別電極４２ｂが形成されている。個別電極４２ｂは、Ｘ方向及びＺ方向に２次元状に配列されている。１つの個別電極４２ｂは、サブ画素ＳＰを構成している。共通電極４２ａは、各サブ画素ＳＰに共通の電極であって、電源４７からバイアス電圧が印加される。

【0035】

半導体層４２にＸ線の光子が入射すると、光子のエネルギに応じた電荷量の電子正孔対が発生し、発生した電子は共通電極４２ａに、発生した正孔は個別電極４２ｂに移動する。個別電極４２ｂは、１つの光子が入射すると、光子のエネルギに応じた大きさの電圧値を有するパルス信号を発生する。

【0036】

また、Ｚ方向に並ぶ複数のサブ画素ＳＰをグループ化することによりマクロ画素ＭＰが構成されている。本実施形態では、Ｚ方向に並ぶ第１数のサブ画素ＳＰがグループ化された第１マクロ画素ＭＰ１と、Ｚ方向に並ぶ第２数のサブ画素ＳＰがグループ化された第２マクロ画素ＭＰ２とがそれぞれ複数構成されている（図６参照）。以下、第１マクロ画素ＭＰ１と第２マクロ画素ＭＰ２とを区別しない場合は、単にマクロ画素ＭＰという。

【0037】

ＡＳＩＣ４３は、複数の光子計数回路４４とスイッチング回路４８とを含む。スイッチング回路４８は、マクロ画素ＭＰに含まれる複数の個別電極４２ｂと複数の光子計数回路４４との間に接続されている。スイッチング回路４８は、複数の個別電極４２ｂを１つの光子計数回路４４に共通に接続するマクロ画素モードと、複数の個別電極４２ｂをそれぞれ別の光子計数回路４４に接続するサブ画素モードとを切り替え可能とする。

【0038】

制御部７は、スイッチング回路４８を制御することにより、マクロ画素モードとサブ画素モードとを切り替える。マクロ画素モードは、マクロ画素ＭＰごとに光子を計数するモードである。サブ画素モードは、サブ画素ＳＰごとに光子を計数するモードである。本実施形態では、マクロ画素モードについて説明する。例えば、マクロ画素モードは、Ｘ線の減弱係数が異なる物質を弁別して可視化させる物質弁別画像を取得する場合に使用される。

【0039】

光子計数回路４４は、複数のエネルギ分別器と、各エネルギ分別器に接続された複数のカウンタとで構成されており、個別電極４２ｂが発生するパルス信号に基づき、光子のエネルギを複数のエネルギ帯に分別しながら、エネルギ帯ごとに光子を計数する。

【0040】

図５は、４つの半導体層４２の各々に構成されるサブ画素ＳＰの配列を概略的に示す。１つの半導体層４２において、サブ画素ＳＰは、Ｘ方向及びＹ方向に一定の配列ピッチｓで配列されている。本実施形態では、１つの半導体層４２に構成されるＸ方向のサブ画素ＳＰの数ＮｘとＺ方向のサブ画素ＳＰの数Ｎｚとは等しく、例えば、Ｎｘ＝Ｎｚ＝１２８である。

【0041】

４つの半導体層４２はＺ方向に配列されており、互いに隣接する２つの半導体層４２の間にはギャップＧが存在する。ギャップＧのＺ方向の長さｇ（以下、ギャップ長ｇという。）は、２つの半導体層４２の間で隣接する２つのサブ画素ＳＰの間隔でもある。例えば、ギャップ長ｇは、サブ画素ＳＰの配列ピッチｓと等しい。

【0042】

図６は、第１マクロ画素ＭＰ１及び第２マクロ画素ＭＰ２の配列を概略的に示す。本実施形態では、第１マクロ画素ＭＰ１は６個のサブ画素ＳＰで構成され、第２マクロ画素ＭＰ２は５個のサブ画素ＳＰで構成されている。すなわち、上述の第１数は６であり、第２数は５である。Ｎｚ＝１２８の場合、１つの半導体層４２には、Ｚ方向に１８個の第１マクロ画素ＭＰ１が存在し、Ｚ方向に４個の第２マクロ画素ＭＰ２が存在する。以下、第１数をｎ_１、第２数をｎ_２と表記する。

【0043】

なお、仮に、ｎ_１＝８、ｎ_２＝８とした場合には、１２８は８で割り切れるので、サブ画素ＳＰの数が異なる第１マクロ画素ＭＰ１及び第２マクロ画素ＭＰ２を構成する必要はないが、分解能を向上させるために、ｎ_１＝６、ｎ_２＝５としている。

【0044】

図７は、撮影モードごとに設定される設定ビーム幅ＷＢｃについて説明する。設定ビーム幅ＷＢｃは、回転軸ＣおけるＸ線の回転軸方向のビーム幅であって、マクロ画素ＭＰの数に基づいて設定されている。

【0045】

図８は、複数の撮影モードについて説明する。本実施形態では、ＷＢｃ＝４０ｍｍ、２０ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍの４つの撮影モードのうちいずれかを選択することができる。設定ビーム幅に対応するスライスの数をＮ_ＳＬとし、スライスピッチをＰ_ＳＬとする。全ての撮影モードでＰ_ＳＬ＝０．５ｍｍとすると、ＷＢｃ＝４０ｍｍの場合にはＮ_ＳＬ＝８０、ＷＢｃ＝２０ｍｍの場合にはＮ_ＳＬ＝４０、ＷＢｃ＝１０ｍｍの場合にはＮ_ＳＬ＝２０、ＷＢｃ＝５ｍｍの場合にはＮ_ＳＬ＝１０となる。

【0046】

１つのスライスは、Ｘ方向（すなわちチャネル方向）に並ぶ複数のマクロ画素ＭＰに対応するので、設定ビーム幅ＷＢｃは、スライス数Ｎ_ＳＬと等しい数のマクロ画素ＭＰに対応する。

【0047】

図９は、実施形態に係る第２マクロ画素ＭＰ２の配置例を示す。図９において、ハッチングを施していない矩形状領域は第１マクロ画素ＭＰ１を示し、ハッチングを施した矩形状領域は第２マクロ画素ＭＰ２を示している。

【0048】

第１マクロ画素ＭＰ１は、第２マクロ画素ＭＰ２が存在する箇所を除いて、Ｚ方向に等ピッチで配置されている。第１マクロ画素ＭＰ１より数が少ない第２マクロ画素ＭＰ２は、Ｚ方向に不等ピッチで配置されている。

【0049】

また、図９において、Ｌは、設定ビーム幅ＷＢｃに対応するＮ_ＳＬ個のスライスを構成するための複数のマクロ画素ＭＰ（第１マクロ画素ＭＰ１及び第２マクロ画素ＭＰ２を含む。）のＺ方向の長さ（以下、構成長という。）を表している。すなわち、構成長Ｌは、スライス厚に対応する。Ｘ線は、これらの複数のマクロ画素ＭＰに照射される。

【0050】

また、図９において、ＳＬ１は、ＷＢｃ＝４０ｍｍの場合における第１番目のスライス位置を示しており、ＳＬ８０は、ＷＢｃ＝４０ｍｍの場合における第８０番目のスライス位置を示している。第２マクロ画素ＭＰ２は、ＳＬ９、ＳＬ１８、ＳＬ１９、ＳＬ２３、ＳＬ２７、ＳＬ４０、ＳＬ４１、ＳＬ５４、ＳＬ５８、ＳＬ６２、ＳＬ６３、及びＳＬ７２のスライス位置に配置されている。

【0051】

構成長Ｌは、ギャップＧが存在することも考慮して下式（１）で表される。

【数1】

【0052】

ここで、Ｎ_ＭＰ１は第１マクロ画素ＭＰ１の数、Ｎ_ＭＰ２は第２マクロ画素ＭＰ２の数、Ｎ_ＧはギャップＧの数である。

【0053】

Ｎ_ＳＬ＝Ｎ_ＭＰ１＋Ｎ_ＭＰ２の関係が満たされるので、上式（１）は下式（１ａ）に変形される。

【数2】

【0054】

図１０は、実効ビーム幅について説明する。図１０において、ＷＢｅは、設定ビーム幅ＷＢｃに対応するＮ_ＳＬ個のスライスを構成するための複数のマクロ画素ＭＰの数により決まる実効ビーム幅を表している。

【0055】

実効ビーム幅ＷＢｅは、構成長Ｌを用いた幾何学的関係により下式（２）で表される。

【数3】

【0056】

ここで、ＳＯＤは、Ｘ線管３１から回転軸ＣまでのＹ方向への長さである。ＳＩＤは、Ｘ線管３１から検出器モジュール４０（具体的には半導体層４２）までのＹ方向への長さである。

【0057】

上式（１ａ）に示すように、構成長Ｌは、第２マクロ画素ＭＰ２の数Ｎ_ＭＰ２に依存する。本実施形態では、ｎ_１＞ｎ_２であるので、第２マクロ画素ＭＰ２の数Ｎ_ＭＰ２が多いほど実効ビーム幅ＷＢｅが小さくなり、実効ビーム幅ＷＢｅが設定ビーム幅ＷＢｃを下回る可能性がある。

【0058】

実効ビーム幅ＷＢｅが設定ビーム幅ＷＢｃを下回ると断層画像の画質が低下するので、本実施形態では、下式（３）を満たすように第２マクロ画素ＭＰ２の配置を決定している。

【数4】

【0059】

ここで、αは実効ビーム幅ＷＢｅの上限を規定するための係数であり、例えば、α＝１．０２である。上式（３）で規定される範囲は、本開示の技術に係る「所定の範囲」の一例である。

【0060】

図１１は、図９に示すように第２マクロ画素ＭＰ２を配置した場合における実効ビーム幅ＷＢｅの算出値を示す。ここで、ＳＩＤ＝１０７９．２ｍｍ、ＳＯＤ＝６１２．３ｍｍ、ｓ＝０．１５ｍｍ、ｇ＝０．１５ｍｍとしている。また、図１１には、下式（４）で表される実効スライスピッチＰ_ＳＬｅの算出値を示している。

【数5】

【0061】

図１１に示すように、本実施形態によれば、いずれの撮影モードにおいても実効ビーム幅ＷＢｅが設定ビーム幅ＷＢｃを下回らない上式（３）で規定される範囲となっていることがわかる。また、いずれの撮影モードにおいても実効スライスピッチＰ_ＳＬｅは、本来のスライスピッチＰ_ＳＬを下回っていないことがわかる。したがって、本実施形態によれば、断層画像の画質の低下を抑制することができる。

【0062】

［比較例］
以下に、上記実施形態とは第２マクロ画素ＭＰ２の配置が異なる比較例について説明する。

【0063】

図１２は、第１比較例に係る第２マクロ画素ＭＰ２の配置例を示す。本比較例に係る放射線撮影装置２の構成は、第２マクロ画素ＭＰ２の配置が異なること以外、上記実施形態と同様である。本比較例では、第２マクロ画素ＭＰ２は、ＳＬ９、ＳＬ１８、ＳＬ１９、ＳＬ３７、ＳＬ３９、ＳＬ４０、ＳＬ４１、ＳＬ４３、ＳＬ４４、ＳＬ６２、ＳＬ６３、及びＳＬ７２のスライス位置に配置されている。

【0064】

本比較例では、ＳＩＤ＝１０８１．５ｍｍ、ＳＯＤ＝６１２．３ｍｍ、ｓ＝０．１５ｍｍ、ｇ＝０．１５ｍｍとしている。

【0065】

図１３は、図１２に示すように第２マクロ画素ＭＰ２を配置した場合における実効ビーム幅ＷＢｅの算出値を示す。図１３に示すように、第１比較例では、ＷＢｃ＝２０ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍの場合に、実効ビーム幅ＷＢｅが設定ビーム幅ＷＢｃを下回ることがわかる。

【0066】

図１４は、第２比較例に係る第２マクロ画素ＭＰ２の配置例を示す。本比較例に係る放射線撮影装置２の構成は、第２マクロ画素ＭＰ２の配置が異なること以外、上記実施形態と同様である。本比較例では、第２マクロ画素ＭＰ２は、ＳＬ９、ＳＬ１８、ＳＬ１９、ＳＬ２７、ＳＬ３５、ＳＬ４０、ＳＬ４１、ＳＬ４６、ＳＬ５４、ＳＬ６２、ＳＬ６３、及びＳＬ７２のスライス位置に配置されている。

【0067】

本比較例では、ＳＩＤ＝１０８１．５ｍｍ、ＳＯＤ＝６１２．３ｍｍ、ｓ＝０．１５ｍｍ、ｇ＝０．１５ｍｍとしている。

【0068】

図１５は、図１４に示すように第２マクロ画素ＭＰ２を配置した場合における実効ビーム幅ＷＢｅの算出値を示す。図１５に示すように、第２比較例では、ＷＢｃ＝２０ｍｍ、１０ｍｍの場合に、実効ビーム幅ＷＢｅが設定ビーム幅ＷＢｃを下回ることがわかる。

【0069】

［画像処理］
上記実施形態では、第２マクロ画素ＭＰ２が不等ピッチで配置されているため、画像処理部８によって再構成される断層画像には、第２マクロ画素ＭＰ２の配置に起因した周波数を有するアーチファクトが生じることがある。このアーチファクトは、リング状のリングアーチファクトとして現れること、解像度特性を低下させることなどが想定される。

【0070】

このため、画像処理部８は、第２マクロ画素ＭＰ２の配置に起因した周波数を有するアーチファクトを補正することが好ましい。例えば、図１６に示すように、断層画像が第２マクロ画素ＭＰ２の配置に起因した周波数ｆａを有する場合、画像処理部８は、周波数ｆａに応じた補正を行うことにより、アーチファクトを抑制する。この補正には、いわゆるＲａｍｐフィルタ等の再構成フィルタを用いることができる。

【0071】

また、図１７に示すように、画像処理部８は、アーチファクトの周波数ｆａの周辺の周波数成分の情報に基づいて、周波数ｆａの強度Ｉ１が周辺の周波数の強度Ｉ２に近づくように断層画像を補正してもよい。

【0072】

また、上記実施形態では、一定のスライスピッチを有する複数のスライスが不等ピッチの第２マクロ画素ＭＰ２を含む複数のマクロ画素ＭＰによって生成される。このため、上記実施形態におけるスライスのサンプリング位置は、マクロ画素ＭＰが等ピッチで配列された場合の理想的なサンプリング位置との間で相違する。これにより分解能が低下することが考えられる。

【0073】

このため、画像処理部８は、第１マクロ画素ＭＰ１ごと及び第２マクロ画素ＭＰ２ごとに計数される光子の計数値を、第１数ｎ_１及び第２数ｎ_２に基づいて補正することが好ましい。具体的には、画像処理部８は、第１マクロ画素ＭＰ１についての光子の計数値の一部を、隣接する第２マクロ画素ＭＰ２についての光子の計数値に分配することが好ましい。

【0074】

図１８は、簡単化のために、Ｚ方向に並ぶ３つの第１マクロ画素ＭＰ１と１つの第２マクロ画素ＭＰ２とによって複数のスライスが生成される場合を示す。図１８に示すＰＣ１～ＰＣ４は、光子の計数値を表している。ＰＣ１は、左端の第１マクロ画素ＭＰ１についての計数値である。ＰＣ２は、左端から２番目の第１マクロ画素ＭＰ１についての計数値である。ＰＣ３は、左端から３番目の第２マクロ画素ＭＰ２についての計数値である。ＰＣ４は、左端から４番目の第１マクロ画素ＭＰ１についての計数値である。

【0075】

この場合、画像処理部８は、計数値ＰＣ２の一部と計数値ＰＣ４の一部とを計数値ＰＣ３に分配する。具体的には、画像処理部８は、「０．５×ＰＣ２」をＰＣ３に加算するとともにＰＣ２から減算する。また、画像処理部８は、「０．２５×ＰＣ４」をＰＣ３に加算するとともにＰＣ４から減算する。

【0076】

また、画像処理部８は、隣接する第１マクロ画素ＭＰ１間においても計数値の一部を分配する。具体的には、画像処理部８は、「０．２５×ＰＣ１」をＰＣ２に加算するとともにＰＣ１から減算する。

【0077】

上記の０．５及び０．２５は、構成長Ｌと、第１数ｎ_１及び第２数ｎ_２とに基づいて決定される分配係数である。

【0078】

これにより、Ｚ方向に並ぶ３つの第１マクロ画素ＭＰ１と１つの第２マクロ画素ＭＰ２とについての計数データは、等間隔データとなるので、分解能が向上する。

【0079】

また、上記実施形態では、放射線としてＸ線を例に説明したが、放射線としてはγ線でもよい。

【0080】

また、上記実施形態において、制御部７のハードウェア的な構造としては、下記に示す各種のプロセッサを用いることができる。各種プロセッサとしては、ソフトウェア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（Field‐Programmable Gate Array）などの製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Programmable Logic Device）、及びＡＳＩＣなどの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。

【0081】

また、上記各種処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせなど）で実行してもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、ＳｏＣ（System on a Chip）などのように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。

【0082】

以上の記載から、下記の付記項に記載の技術を把握することができる。

【0083】

［付記項１］
回転軸の周りに回転して放射線を放射する放射線源と、前記回転軸の周りに前記放射線源と対向した状態で回転して前記放射線を検出する放射線検出器とを備え、前記回転軸における前記放射線の前記回転軸方向の設定ビーム幅が異なる複数の撮影モードで撮影が可能な放射線撮影装置であって、
前記放射線検出器は、
前記回転軸に平行な第１方向と前記回転軸に直交する第２方向とに配列された複数のサブ画素を有し、
前記第１方向に並ぶ第１数の前記サブ画素がグループ化された第１マクロ画素と、前記第１方向に並ぶ前記第１数とは異なる第２数の前記サブ画素がグループ化された第２マクロ画素とがそれぞれ複数設けられ、
前記設定ビーム幅に対応する数のスライスを構成するための前記第１マクロ画素と前記第２マクロ画素との数により決まる実効ビーム幅が、前記設定ビーム幅の各々を下回らない所定の範囲となるように、前記第２マクロ画素が配置されている
放射線撮影装置。
［付記項２］
前記第１数は、前記第２数よりも大きい
付記項１に記載の放射線撮影装置。
［付記項３］
前記第１数は６であり、前記第２数は５である
付記項２に記載の放射線撮影装置。
［付記項４］
前記第１マクロ画素ごと及び前記第２マクロ画素ごとに光子を計数する光子計数回路と、
前記光子計数回路による計数値に基づいて放射線画像を生成する画像処理部と、
を備える
付記項１から付記項３のうちいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
［付記項５］
前記画像処理部は、前記第２マクロ画素の配置に起因した周波数を有するアーチファクトを補正する
付記項４に記載の放射線撮影装置。
［付記項６］
前記画像処理部は、前記第１マクロ画素ごと及び前記第２マクロ画素ごとに計数される光子の計数値を、前記第１数及び前記第２数に基づいて補正する
付記項４又は付記項５に記載の放射線撮影装置。
［付記項７］
前記第１数が前記第２数よりも大きい場合、
前記画像処理部は、前記第１マクロ画素についての光子の計数値の一部を、隣接する前記第２マクロ画素についての光子の計数値に分配する
付記項６に記載の放射線撮影装置。

【符号の説明】

【0084】

２ 放射線撮影装置
３ Ｘ線源
４ Ｘ線検出器
５ Ｘガントリ
６ 寝台
７ 制御部
８ 画像処理部
９ 入力装置
１０ 表示装置
１１ 記憶装置
１２ 通信装置
３１ Ｘ線管
３２ アパーチャ
３３ Ｘ線フィルタ
３４ ボウタイフィルタ
４０ 検出器モジュール
４１ コリメータ
４２ 半導体層
４３ ＡＳＩＣ
４２ａ 共通電極
４２ｂ 個別電極
４４ 光子計数回路
４６ 保持基板
４７ 電源
４８ スイッチング回路
５１ 開口部
５２ 回転板
Ｃ 回転軸
Ｇ ギャップ
Ｈ 被写体
ＭＰ マクロ画素
ＭＰ１ 第１マクロ画素
ＭＰ２ 第２マクロ画素
ＳＰ サブ画素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】