特開 2025-4390 Ｘ線画像診断システム、Ｘ線画像診断方法、およびプログラム

(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】P2025004390

(43)【公開日】2025-01-15

(54)【発明の名称】Ｘ線画像診断システム、Ｘ線画像診断方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/03 20060101AFI20250107BHJP

   A61B 6/40 20240101ALI20250107BHJP

【ＦＩ】

A61B6/03 350Z

A61B6/03 320H

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023104052

(22)【出願日】2023-06-26

(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】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石田 祥大

(72)【発明者】

【氏名】山崎 敬之

【テーマコード（参考）】

4C093

【Ｆターム（参考）】

4C093AA22

4C093CA01

4C093EB10

4C093EB22

4C093FE30

(57)【要約】

【課題】検出素子におけるＸ線の実際の被照射領域および正確な被照射位置を把握することで、Ｘ線画像の画質を向上させることである。
【解決手段】実施形態のＸ線画像診断システムは、入射するＸ線に応じた信号を出力する複数の検出素子と、複数の検出素子のＸ線が入射する第１の面側において少なくともチャネル方向に配列された複数の散乱線除去板とを、第１の面に対して略法線方向から撮像した画像を取得する取得部と、画像に基づいて、複数の検出素子の各々の被照射領域に関するデータを生成する生成部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入射するＸ線に応じた信号を出力する複数の検出素子と、前記複数の検出素子の前記Ｘ線が入射する第１の面側において少なくともチャネル方向に配列された複数の散乱線除去板とを、前記第１の面に対して略法線方向から撮像した画像を取得する取得部と、
前記画像に基づいて、前記複数の検出素子の各々の被照射領域に関するデータを生成する生成部と、
を備えるＸ線画像診断システム。

【請求項2】

前記生成部は、前記画像に含まれる前記複数の検出素子の領域の内、前記複数の検出素子の各々の実際の被照射領域の重心位置を被照射位置とした前記データを生成する、
請求項１に記載のＸ線画像診断システム。

【請求項3】

前記複数の散乱線除去板は、前記チャネル方向に沿って、隣接する散乱線除去板の間に、前記複数の検出素子の内の２個以上が設けられるような間隔で並列される、
請求項１に記載のＸ線画像診断システム。

【請求項4】

前記複数の検出素子と、
前記複数の散乱線除去板と、
前記複数の検出素子の各々により出力される信号を収集する収集部と、
前記信号と前記データとに基づいて、再構成画像を生成する再構成部と、
を更に備える、
請求項１に記載のＸ線画像診断システム。

【請求項5】

前記再構成部は、前記データに含まれる前記複数の検出素子の各々の実際の被照射領域の重心位置を被照射位置として、前記再構成画像を生成する、
請求項４に記載のＸ線画像診断システム。

【請求項6】

前記取得部は、前記第１の面側に設けられた光源から照射され、前記複数の検出素子の各々と対応する電極および前記複数の散乱線除去板により反射された赤外光に応じた出力データに基づく赤外光画像を取得し、
前記生成部は、前記赤外光画像に基づいて、前記データを生成する、
請求項１に記載のＸ線画像診断システム。

【請求項7】

前記取得部は、前記第１の面側に設けられたＸ線管から照射され、前記複数の検出素子の隔壁を透過したＸ線に応じた出力データに基づく透過画像を取得し、
前記生成部は、前記透過画像に基づいて、前記データを生成する、
請求項１に記載のＸ線画像診断システム。

【請求項8】

前記生成部は、前記透過画像において影となっている領域の内、前記散乱線除去板に対応する領域を除外することで、前記データを生成する、
請求項７に記載のＸ線画像診断システム。

【請求項9】

コンピュータが、
入射するＸ線に応じた信号を出力する複数の検出素子と、前記複数の検出素子の前記Ｘ線が入射する第１の面側において少なくともチャネル方向に配列された複数の散乱線除去板とを、前記第１の面に対して略法線方向から撮像した画像を取得し、
前記画像に基づいて、前記複数の検出素子の各々の被照射領域に関するデータを生成する、
Ｘ線画像診断方法。

【請求項10】

コンピュータに、
入射するＸ線に応じた信号を出力する複数の検出素子と、前記複数の検出素子の前記Ｘ線が入射する第１の面側において少なくともチャネル方向に配列された複数の散乱線除去板とを、前記第１の面に対して略法線方向から撮像した画像を取得させ、
前記画像に基づいて、前記複数の検出素子の各々の被照射領域に関するデータを生成させる、
プログラム。

【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線画像診断システム、Ｘ線画像診断方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置では、Ｘ線検出器内に面状に配置された検出素子のうち、Ｘ線が照射された範囲の重心位置にＸ線束に依存する信号を逆投影することでＸ線画像が再構成される。フォトンカウンティングＣＴ（Photon Counting Computed Tomography）装置等に利用される直接変換型のＸ線検出器においては、電極のエッチングパターンの微細化により、検出素子を従来の間接変換型のＸ線検出器よりも遥かに微細化することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－２２９６０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

Ｘ線検出器において利用されるＡＳＧ（Anti-Scatter-Grid）等の散乱線除去板は、製造技術等が制約となり、エッチングにより生成される電極のパターンほどの微細化の実現には至っていない。このため、散乱線除去板と電極（検出素子）との位置関係にずれが生じてしまう可能性があり、再構成されるＸ線画像の画質に問題が生じてしまう場合があった。特に、散乱線除去板の１グリッドに複数の検出素子が配置される構成の場合には、この位置ずれによる影響が大きくなる。また、従来の手法では、被照射位置は散乱線除去板を基準として等間隔で一意的に定義されていたが、１グリッドに複数の検出素子が配置される場合、実際の被照射位置は等間隔になっておらず、再構成されるＸ線画像の画質に問題が生じてしまう場合があった。

【0005】

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は、検出素子におけるＸ線の実際の被照射領域および正確な被照射位置を把握することで、Ｘ線画像の画質を向上させることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとす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】

【0006】

実施形態のＸ線画像診断システムは、入射するＸ線に応じた信号を出力する複数の検出素子と、複数の検出素子のＸ線が入射する第１の面側において少なくともチャネル方向に配列された複数の散乱線除去板とを、第１の面に対して略法線方向から撮像した画像を取得する取得部と、画像に基づいて、複数の検出素子の各々の被照射領域に関するデータを生成する生成部と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】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。

【図2A】従来技術に係るＸ線検出器におけるＡＳＧの１グリッドに対して１つの検出素子が配置される場合のＸ線の被照射領域の重心位置を説明する図。

【図2B】第１の実施形態に係るＸ線検出器におけるＡＳＧの１グリッドに対して複数の検出素子が配置される場合のＸ線の被照射領域の重心位置を説明する図。

【図3】第１の実施形態に係る赤外光（反射光）を用いて検出素子の被照射領域に関するデータが取得される構成を説明する図。

【図4】第１の実施形態において赤外光（反射光）に基づいて生成された検出素子画像の一例を示す図。

【図5】第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における検出素子の重心位置の算出処理の一例を示すフローチャート。

【図6】第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるＣＴ画像の再構成処理の一例を示すフローチャート。

【図7】第１の実施形態において赤外光（反射光）に基づいて生成された検出素子画像の他の例を示す図。

【図8】第２の実施形態に係るＸ線の透過光を用いて検出素子の被照射領域に関するデータが取得される構成を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら、実施形態のＸ線画像診断システム、Ｘ線画像診断方法、およびプログラムについて説明する。

【0009】

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態のＸ線画像診断システムは、被検体を通過したＸ線をＸ線検出器により検出して被検体内のＸ線画像を生成するＸ線診断装置を備える。Ｘ線画像診断システムでは、Ｘ線検出器に含まれる検出素子ごとに、Ｘ線が実際に照射される範囲（被照射領域）を正確に把握し、この範囲の重心位置に基づいて投影処理を行うことで、生成されるＸ線画像の画質を向上させることができる。Ｘ線診断装置には、例えば、Ｘ線ＣＴ装置、平面検出器（ＦＰＤ：flat panel detector）を用いるＸ線診断装置等が含まれる。Ｘ線ＣＴ装置には、例えば、直接変換型のＸ線検出器を用いるフォトンカウンティングＣＴ装置、間接変換型のＸ線検出器を用いるＸ線ＣＴ装置等が含まれる。以下においては、Ｘ線ＣＴ装置（フォトンカウンティングＣＴ装置）を例に挙げて説明する。

【0010】

［Ｘ線ＣＴ装置の構成］
図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１（フォトンカウンティングＣＴ装置）の構成の一例を示す図である。Ｘ線ＣＴ装置１は、例えば、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。図１では、説明の都合上、架台装置１０をＺ軸方向から見た図とＸ軸方向から見た図の双方を掲載しているが、実際には、架台装置１０は一つである。第１の実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１７の回転軸または寝台装置３０の天板３３の長手方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対して水平である軸をＸ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対して垂直である方向をＹ軸方向とそれぞれ定義する。

【0011】

架台装置１０は、例えば、Ｘ線管１１と、ウェッジ１２と、コリメータ１３と、Ｘ線高電圧装置１４と、Ｘ線検出器１５と、データ収集システム（以下、ＤＡＳ：Data Acquisition System）１６と、回転フレーム１７と、制御装置１８と、カメラ２０とを有する。

【0012】

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（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射することでＸ線を発生させる。Ｘ線管１１は、真空管を含む。例えば、Ｘ線管１１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線管である。

【0013】

ウェッジ１２は、Ｘ線管１１から被検体Ｐに照射されるＸ線量を調節するためのフィルタである。ウェッジ１２は、Ｘ線管１１から被検体Ｐに照射されるＸ線量の分布が予め定められた分布になるように、自身を透過するＸ線を減衰させる。ウェッジ１２は、ウェッジフィルタ（wedge filter）、ボウタイフィルタ（bow-tie filter）とも呼ばれる。ウェッジ１２は、例えば、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を加工したものである。

【0014】

コリメータ１３は、ウェッジ１２を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための機構である。コリメータ１３は、例えば、複数の鉛板の組み合わせによってスリットを形成することで、Ｘ線の照射範囲を絞り込む。コリメータ１３は、Ｘ線絞りと呼ばれる場合もある。コリメータ１３の絞り込み範囲は、機械的に駆動可能であってよい。

【0015】

Ｘ線高電圧装置１４は、例えば、図示しない高電圧発生装置と、図示しないＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器（トランス）および整流器等を含む電気回路を有し、Ｘ線管１１に印加する高電圧を発生させる。Ｘ線制御装置は、Ｘ線管１１に発生させるべきＸ線量に応じて高電圧発生装置の出力電圧を制御する。高電圧発生装置は、上述した変圧器によって昇圧を行うものであってもよいし、インバータによって昇圧を行うものであってもよい。Ｘ線高電圧装置１４は、回転フレーム１７に設けられてもよいし、架台装置１０の固定フレーム（不図示）の側に設けられてもよい。

【0016】

Ｘ線検出器１５は、Ｘ線管１１が発生させ、被検体Ｐを通過して入射したＸ線の強度を検出する。Ｘ線検出器１５は、検出したＸ線の強度に応じた電気信号（光信号等でもよい）をＤＡＳ１６に出力する。Ｘ線検出器１５は、例えば、複数の検出素子列を有する。複数の検出素子列のそれぞれは、Ｘ線管１１の焦点を中心とした円弧に沿ってチャネル方向に複数の検出素子が配列されたものである。複数の検出素子列は、スライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に配列される。

【0017】

Ｘ線検出器１５は、例えば、直接検出型の検出器である。Ｘ線検出器１５としては、例えば、半導体の両端に電極が取り付けられた半導体ダイオードが適用可能である。半導体に入射したＸ線光子は、電子・正孔対に変換される。１つのＸ線光子の入射により生成される電子・正孔対の数は、入射したＸ線光子のエネルギーに依存する。電子と正孔とは、半導体の両端に形成された一対の電極に各々引き寄せられる。一対の電極は、電子・正孔対の電荷に応じた波高値を有する電気パルスを発生する。一個の電気パルスは、入射したＸ線光子のエネルギーに応じた波高値を有する。

【0018】

図２Ａは、従来技術に係るＸ線検出器におけるＡＳＧの１グリッドに対して１つの検出素子が配置される場合のＸ線の被照射領域（受光領域）の重心位置を説明する図である。Ｘ線ＣＴ装置１では、検出素子のうち、Ｘ線が照射する範囲の重心位置にＸ線束に依存する信号を逆投影することでＣＴ画像が再構成される。図２Ａには、間接変換型のＸ線検出器１５Ａが示されている。このＸ線検出器１５Ａには、チャネル方向（図２ＡのＸ軸方向）に複数の検出素子１５１が配列されており、ＡＳＧ１５３の１グリッドに相当する隣接するＡＳＧ１５３－１とＡＳＧ１５３－２との間に、１つの検出素子１５１が配置される。このような１グリッド－１検出素子の構成では、隣接するＡＳＧ１５３－１とＡＳＧ１５３－２との間がＸ線の被照射領域となり、両者間の重心位置が被照射位置ＰＰ（投影位置）と定義される。この１グリッド－１検出素子の構成において、ＡＳＧ１５３に対する検出素子１５１の位置ずれが発生した場合を想定する。この例では、実線が設計上の検出素子１５１の想定位置を示し、点線が位置ずれが生じた検出素子１５１の実際の位置を示し、位置ずれ量がｍである。この場合、ＡＳＧ１５３－１とＡＳＧ１５３－２との間の重心位置が被照射位置ＰＰと定義されているため、仮に位置ずれが生じた場合であっても、検出素子１５１間の隔壁がＡＳＧ１５３の影に隠れる限りは（図２ＡのＹ軸方向において、ＡＳＧ１５３の下部に隔壁が位置する限りは）被照射位置には影響が生じない。

【0019】

一方、図２Ｂは、第１の実施形態に係るＸ線検出器におけるＡＳＧの１グリッドに対して複数の検出素子が配置される場合のＸ線の被照射領域の重心位置を説明する図である。図２Ｂには、直接変換型のＸ線検出器１５Ｂが示されている。このＸ線検出器１５Ｂには、チャネル方向（図２ＢのＸ軸方向）に複数の検出素子１５１が配列されており、ＡＳＧ１５３の１グリッドに相当する隣接するＡＳＧ１５３－１とＡＳＧ１５３－２との間に、複数の検出素子１５１（検出素子１５１－１～１５１－３）が配置される。このような１グリッド－複数検出素子の構成では、隣接するＡＳＧ１５３－１とＡＳＧ１５３－２との間がＸ線の被照射領域となる。尚、スライス方向（図２ＢのＺ軸方向）にも同様に複数の検出素子１５１が配列されている。すなわち、複数のＡＳＧ１５３（散乱線除去板）は、チャネル方向に沿って、隣接するＡＳＧ１５３（散乱線除去板）の間に、複数の検出素子１５１の内の２個以上が設けられるような間隔で並列される。

【0020】

このような１グリッド－複数検出素子の構成において、ＡＳＧ１５３－１に近い検出素子１５１－１については、ＡＳＧ１５３－１の右端と、設計上の検出素子１５１－１の右端との間の重心位置が、設計上の被照射位置ＰＰ－１ｄと定義される。ＡＳＧ１５３－１の右端および設計上の検出素子１５１－１の右端の各々から、被照射位置ＰＰ－１ｄまでのＸ軸に沿った距離はいずれも距離Ｄ－１ｄである。中央の検出素子１５１－２については、設計上の検出素子１５１－２の左端と右端との間の重心位置が設計上の被照射位置ＰＰ－２ｄと定義される。設計上の検出素子１５１－２の左端および右端の各々から、被照射位置ＰＰ－２ｄまでのＸ軸に沿った距離はいずれも距離Ｄ－２ｄである。ＡＳＧ１５３－２に近い検出素子１５１－３については、設計上の検出素子１５１－３の左端と、ＡＳＧ１５３－２の左端との間の重心位置が設計上の被照射位置ＰＰ－３ｄと定義される。設計上の検出素子１５１－３の左端およびＡＳＧ１５３－２の左端の各々から、被照射位置ＰＰ－３ｄまでのＸ軸に沿った距離はいずれも距離Ｄ－３ｄである。

【0021】

このような１グリッド－複数検出素子の構成において、ＡＳＧ１５３に対する検出素子１５１の位置ずれが発生した場合を想定する。この例では、実線は設計上の検出素子１５１の想定位置を示し、点線はチャネル方向（図２ＢのＸ軸方向）に位置ずれが生じた検出素子１５１の実際の位置を示し、位置ずれ量はｍである。この構成において位置ずれが発生した場合、被照射位置に影響が生じる。すなわち、検出素子１５１－１については、設計上の被照射位置ＰＰ－１ｄであるが、実際の被照射位置ＰＰ－１ｒは、ＡＳＧ１５３－１の右端と、位置ずれが生じた実際の検出素子１５１－１の右端との間の重心位置となる。ＡＳＧ１５３－１の右端および実際の検出素子１５１－１の右端の各々から、被照射位置ＰＰ－１ｒまでのＸ軸に沿った距離はいずれも距離Ｄ－１ｒである。また、検出素子１５１－２については、設計上の被照射位置ＰＰ－２ｄであるが、実際の被照射位置ＰＰ－２ｒは、位置ずれが生じた実際の検出素子１５１－２の左端と右端との間の重心位置となる。実際の検出素子１５１－２の左端および右端の各々から、被照射位置ＰＰ－２ｒまでのＸ軸に沿った距離はいずれも距離Ｄ－２ｒである。また、検出素子１５１－３については、設計上の被照射位置ＰＰ－３ｄであるが、実際の被照射位置ＰＰ－３ｒは、位置ずれが生じた実際の検出素子１５１－３の左端と、ＡＳＧ１５３－２の左端との間の重心位置となる。実際の検出素子１５１－３の左端およびＡＳＧ１５３－２の左端の各々から、被照射位置ＰＰ－３ｒまでのＸ軸に沿った距離はいずれも距離Ｄ－３ｒである。

【0022】

尚、上記において説明したような検出素子１５１の位置ずれは、スライス方向（図２ＢのＺ軸方向）に配置された検出素子１５１においても同様に発生し、被照射位置に影響が生じる。すなわち、設計上の被照射位置と、実際の被照射位置との間にずれが生じうる。

【0023】

本実施形態のＸ線画像診断システムでは、１グリッド－複数検出素子の構成において、検出素子１５１に上記のような位置ずれが生じてしまった場合であっても、Ｘ線を受光する領域の重心位置を正確に把握し、重心位置に基づいて投影処理を行うことで、生成されるＣＴ画像の画質を向上させることができる。尚、本実施形態は、Sparse Channel Gridにも適用可能である。これにより、Ｘ線検出器の構造の簡素化やコストダウンを実現することができる。

【0024】

図１に戻り、ＤＡＳ１６は、例えば、制御装置１８からの制御信号に従って、Ｘ線検出器１５により検出されたＸ線光子のカウント数を示すカウントデータ（計数データ）を複数のエネルギービンについて収集する。複数のエネルギービンに関する計数データは、Ｘ線検出器１５の応答特性に応じて変形された、Ｘ線検出器１５への入射Ｘ線に関するエネルギースペクトラムに対応する。ＤＡＳ１６は、デジタル信号に基づく検出データをコンソール装置４０に出力する。検出データは、生成元の検出素子のチャンネル番号、列番号、及び収集されたビューを示すビュー番号により識別された計数データのデジタル値である。ビュー番号は、回転フレーム１７の回転に応じて変化する番号であり、例えば、回転フレーム１７の回転に応じてインクリメントされる番号である。従って、ビュー番号は、Ｘ線管１１の回転角度を示す情報である。ビュー期間とは、あるビュー番号に対応する回転角度から、次のビュー番号に対応する回転角度に到達するまでの間に収まる期間である。ＤＡＳ１６は、複数の検出素子１５１の各々により出力される信号を収集する。ＤＡＳ１６は、「収集部」の一例である。

【0025】

ＤＡＳ１６は、ビューの切り替わりを、制御装置１８から入力されるタイミング信号によって検知してもよいし、内部のタイマーによって検知してもよいし、図示しないセンサから取得される信号によって検知してもよい。フルスキャンを行う場合においてＸ線管１１によりＸ線が連続曝射されている場合、ＤＡＳ１６は、全周囲分（３６０度分）の検出データ群を収集する。ハーフスキャンを行う場合においてＸ線管１１によりＸ線が連続曝射されている場合、ＤＡＳ１６は、半周囲分（１８０度分）の検出データを収集する。

【0026】

回転フレーム１７は、Ｘ線管１１、ウェッジ１２、およびコリメータ１３と、Ｘ線検出器１５とを対向支持する円環状の部材である。回転フレーム１７は、固定フレームによって、内部に導入された被検体Ｐを中心として回転自在に支持される。回転フレーム１７は、更にＤＡＳ１６を支持する。ＤＡＳ１６が出力する検出データは、回転フレーム１７に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から、光通信によって、架台装置１０の非回転部分（例えば固定フレーム）に設けられたフォトダイオードを有する受信機に送信され、受信機によってコンソール装置４０に転送される。尚、回転フレーム１７から非回転部分への検出データの送信方法として、前述の光通信を用いた方法に限らず、非接触型の任意の送信方法を採用してよい。回転フレーム１７は、Ｘ線管１１等を支持して回転させることができるものであれば、円環状の部材に限らず、アームのような部材であってもよい。

【0027】

制御装置１８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを有する処理回路を有する。制御装置１８は、コンソール装置４０または架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースからの入力信号を受け付けて、架台装置１０、寝台装置３０、ＤＡＳ１６、カメラ２０の動作を制御する。例えば、制御装置１８は、回転フレーム１７を回転させたり、架台装置１０をチルトさせたりする。架台装置１０をチルトさせる場合、制御装置１８は、入力インターフェースに入力された傾斜角度（チルト角度）に基づいて、Ｚ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１７を回転させる。制御装置１８は、図示しないセンサの出力等によって回転フレーム１７の回転角度を把握している。制御装置１８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。

【0028】

Ｘ線ＣＴ装置１は、例えば、Ｘ線管１１とＸ線検出器１５の双方が回転フレーム１７によって支持されて被検体Ｐの周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ－ＴｙｐｅのＸ線ＣＴ装置（第３世代ＣＴ）であるが、これに限らず、円環状に配列された複数の検出素子が固定フレームに固定され、Ｘ線管１１が被検体Ｐの周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ－ＴｙｐeのＸ線ＣＴ装置（第４世代ＣＴ）であってもよい。

【0029】

カメラ２０は、Ｘ線検出器１５に含まれる各検出素子を撮像する。カメラ２０は、例えば、赤外カメラである。カメラ２０は、検出素子に対して赤外光を照射し、その反射光（検出素子の下部に設けられた電極およびＡＳＧ１５３によって反射された反射光）を検出して電気信号に変換する。カメラ２０は、Ｘ線検出器１５の内部等の検出素子を撮像可能な任意の位置に設けられる。例えば、カメラ２０は、Ｘ線ＣＴ装置１による撮影が行われていないタイミングに、第１の面に対して略法線方向の位置からＸ線検出器１５の内部等の検出素子を撮像する。尚、カメラ２０は、Ｘ線ＣＴ装置１に対して脱着可能なものであってもよい。例えば、カメラ２０の不使用時は、寝台装置３０に取り付けて保管されるようにしてもよい。

【0030】

図３は、第１の実施形態に係る検出素子により反射された赤外光（反射光）が取得される様子を説明する図である。図３に示すように、Ｘ線検出器１５Ｃには、チャネル方向（図３のＸ軸方向）に沿って複数の検出素子１５１が配列される。また、この検出素子１５１の列の第１の面側（Ｘ線照射側）に、同じくＡＳＧ１５３が、チャネル方向（図３のＸ軸方向）に沿って配列される。Ｘ線検出器１５Ｃは、１グリッド－複数検出素子の構成を有する。各検出素子１５１の第１の面に対向する第２の面側には、陽極１５５が配置される。カメラ２０は、この第１の面側に設けられて、検出素子１５１の第１の面に対して赤外光を照射する。一般的に、検出素子１５１に用いられるテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、ＣＺＴ（ＣｄＺｎＴｅ）、シリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎ）等の素材は、赤外光を透過する。一方、ＡＳＧ１５３に用いられるタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の素材、および陽極１５５に用いられる金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等の素材は、赤外光を透過せず、反射する。このため、カメラ２０により照射された赤外光の反射光では、陽極１５５およびＡＳＧ１５３の像が撮像される。ＡＳＧ１５３は赤外光に対して影になるため、陽極１５５による反射光を用いることで、各陽極１５５と対をなす検出素子１５１（Ｘ線の照射野と同じ領域）を撮像することができる。尚、検出素子１５１が体軸方向（列方向、図３のＺ軸方向）に延びて配列されている場合は、カメラ２０（光源およびセンサ）を体軸方向に伸ばして赤外線カメラの画像を撮像する。

【0031】

図４は、第１の実施形態において赤外光（反射光）に基づいて生成された検出素子画像の一例を示す図である。図４に示すように、検出素子画像には、チャネル方向（図４のＸ軸方向）およびスライス方向（図４のＺ軸方向）に配置された複数の検出素子１５１（１５１－１～１５１－９）の各々の実際のＸ線の照射範囲が表される。この検出素子画像を用いて、検出素子１５１の各々の実際のＸ線照射範囲の重心Ｃを求めることが可能となる。

【0032】

図１に戻り、寝台装置３０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置して移動させ、架台装置１０の回転フレーム１７の内部に導入する装置である。寝台装置３０は、例えば、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを備える。基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持する筐体を含む。寝台駆動装置３２は、モータやアクチュエータを含む。寝台駆動装置３２は、天板３３を、支持フレーム３４に沿って天板３３の長手方向（Ｚ軸方向）に移動させる。また、寝台駆動装置３２は、天板３３を鉛直方向（Ｙ軸方向）に移動させる。天板３３は、被検体Ｐが載置される板状の部材である。

【0033】

寝台駆動装置３２は、天板３３だけでなく、支持フレーム３４を天板３３の長手方向に移動させてもよい。また、上記とは逆に、架台装置１０がＺ軸方向に移動可能であり、架台装置１０の移動によって回転フレーム１７が被検体Ｐの周囲に来るように制御されてもよい。また、架台装置１０と天板３３の双方が移動可能な構成であってもよい。また、Ｘ線ＣＴ装置１は、被検体Ｐが立位または座位でスキャンされる方式の装置であってもよい。この場合、Ｘ線ＣＴ装置１は、寝台装置３０に代えて被検体支持機構を有し、架台装置１０は、回転フレーム１７を、床面に垂直な軸方向を中心に回転させる。

【0034】

コンソール装置４０は、例えば、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、ネットワーク接続回路４４と、処理回路５０とを有する。本実施形態では、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の各構成要素の一部または全部が含まれてもよい。

【0035】

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、設計データＤＤ、重心データＣＤ（補正パラメータ）、検出データや投影データ、再構成画像データ、被検体Ｐに関する情報、撮影条件等を記憶する。これらのデータは、メモリ４１ではなく（或いはメモリ４１に加えて）、Ｘ線ＣＴ装置１が通信可能な外部メモリに記憶されてもよい。外部メモリは、例えば、外部メモリを管理するクラウドサーバが読み書きの要求を受け付けることで、クラウドサーバによって制御されるものである。

【0036】

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、処理回路によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、医師、技師等である操作者による各種操作を受け付けるＧＵＩ（Graphical User Interface）画像等を表示する。ディスプレイ４２は、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等である。ディスプレイ４２は、架台装置１０に設けられてもよい。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の本体部と無線通信可能な表示装置（例えばタブレット端末）であってもよい。

【0037】

入力インターフェース４３は、操作者による各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作の内容を示す電気信号を処理回路５０に出力する。例えば、入力インターフェース４３は、検出データまたは投影データを収集する際の収集条件、ＣＴ画像を再構成する際の再構成条件等の入力操作を受け付ける。例えば、入力インターフェース４３は、マウスやキーボード、タッチパネル、ドラッグボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、カメラ、赤外線センサ、マイク等により実現される。

【0038】

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の本体部と無線通信可能な表示装置（例えばタブレット端末）により実現されてもよい。尚、本明細書において入力インターフェースはマウス、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、装置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、この電気信号を制御回路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の例に含まれる。

【0039】

ネットワーク接続回路４４は、例えば、プリント回路基板を有するネットワークカード、或いは無線通信モジュール等を含む。ネットワーク接続回路４４は、接続する対象のネットワークの形態に応じた情報通信用プロトコルを実装する。

【0040】

処理回路５０は、Ｘ線ＣＴ装置１の全体の動作や、架台装置１０の動作、寝台装置３０の動作、カメラ２０の動作等を制御する。処理回路５０は、例えば、システム制御機能５１、前処理機能５２、再構成機能５３、画像処理機能５４、取得機能５５、スキャン制御機能５６、生成機能５７、表示制御機能５８等を実行する。これらの構成要素は、例えば、ハードウェアプロセッサ（コンピュータ）がメモリ４１に格納されたプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。ハードウェアプロセッサとは、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device; ＳＰＬＤ）または複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device; ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array; ＦＰＧＡ））等の回路（circuitry）を意味する。

【0041】

メモリ４１にプログラムを記憶させる代わりに、ハードウェアプロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、ハードウェアプロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。ハードウェアプロセッサは、単一の回路として構成されるものに限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのハードウェアプロセッサとして構成され、各機能を実現するようにしてもよい。また、複数の構成要素を１つのハードウェアプロセッサに統合して各機能を実現するようにしてもよい。

【0042】

コンソール装置４０または処理回路５０が有する各構成要素は、分散化されて複数のハードウェアにより実現されてもよい。処理回路５０は、コンソール装置４０が有する構成ではなく、コンソール装置４０と通信可能な処理装置によって実現されてもよい。処理装置は、例えば、一つのＸ線ＣＴ装置と接続されたワークステーション、或いは、複数のＸ線ＣＴ装置に接続され、以下に説明する処理回路５０と同等の処理を一括して実行する装置（例えばクラウドサーバ）である。

【0043】

システム制御機能５１は、入力インターフェース４３が受け付けた入力操作に基づいて、処理回路５０の各種機能を制御する。

【0044】

前処理機能５２は、ＤＡＳ１６により出力された検出データに対してオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を行う。

【0045】

再構成機能５３は、検出データ（信号）と被照射領域に関するデータとに基づいて、被検体Ｐに関する再構成画像（ＣＴ画像）を生成する。再構成機能５３は、例えば、補正機能５３１を有する。補正機能５３１は、生成機能５７により生成された検出素子の各々の被照射領域に関するデータに基づいて、検出データの被照射位置を補正する。再構成機能５３は、「再構成部」の一例である。再構成機能５３は、被照射領域に関するデータに含まれる複数の検出素子１５１の各々の実際の被照射領域の重心位置を被照射位置として、再構成画像を生成する。

【0046】

画像処理機能５４は、入力インターフェース４３が受け付けた入力操作に基づいて、ＣＴ画像データを公知の方法により、三次元画像データや任意断面のＣＴ画像データに変換する。三次元画像データへの変換は、前処理機能５２によって行われてもよい。

【0047】

取得機能５５は、入射するＸ線に応じた信号を出力する複数の検出素子１５１と、複数の検出素子１５１のＸ線が入射する第１の面側において少なくともチャネル方向に配列された複数のＡＳＧ１５３（散乱線除去板）とを、第１の面に対して略法線方向から撮像した画像（検出素子画像）を取得する。取得機能５５は、カメラ２０から送信された反射光データに基づいて生成された検出素子画像を取得する。取得機能５５は、例えば、画像生成機能５５１を備える。画像生成機能５５１は、反射光データに基づいて、検出素子画像を生成する。取得機能５５は、「取得部」の一例である。

【0048】

スキャン制御機能５６は、Ｘ線高電圧装置１４、ＤＡＳ１６、制御装置１８、および寝台駆動装置３２に指示することで、架台装置１０における検出データの収集処理を制御する。スキャン制御機能５６は、モニタリングスキャンおよび本スキャンのための制御を行う。また、スキャン制御機能５６は、位置決め画像を収集する撮影、および診断に用いる画像を撮影する際の各部の動作をそれぞれ制御する。

【0049】

生成機能５７は、取得機能５５により取得された検出素子画像に基づいて、複数の検出素子の各々の被照射領域に関するデータ（重心データ）を生成する。生成機能５７は、検出素子画像に含まれる複数の検出素子の領域の内、複数の検出素子の各々の実際の被照射領域の重心位置の情報を被照射位置としたデータを生成する。生成機能５７は、「生成部」の一例である。すなわち、取得機能５５は、第１の面側に設けられた光源から照射され、複数の検出素子の各々と対応する電極および複数の散乱線除去板により反射された赤外光に応じた出力データに基づく赤外光画像を取得し、生成機能５７は、赤外光画像に基づいて、被照射領域に関するデータを生成する。

【0050】

表示制御機能５８は、処理回路によって生成されたＣＴ画像や、医師、技師等である操作者による各種操作を受け付けるＧＵＩ画像、検出素子画像、被照射領域に関するデータを示す画像等を、ディスプレイ４２に表示させる。

【0051】

上記構成により、Ｘ線ＣＴ装置１は、ヘリカルスキャン、コンベンショナルスキャン、ステップアンドシュート等のスキャン態様で被検体Ｐのスキャンを行う。ヘリカルスキャンとは、天板３３を移動させながら回転フレーム１７を回転させて被検体Ｐをらせん状にスキャンする態様である。コンベンショナルスキャンとは、天板３３を静止させた状態で回転フレーム１７を回転させて被検体Ｐを円軌道でスキャンする態様である。ステップアンドシュートとは、天板３３の位置を一定間隔で移動させて、コンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行う態様である。

【0052】

［処理フロー］
＜重心データの算出処理＞
次に、重心データの算出処理の一例を説明する。図５は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における検出素子の重心データの算出処理の一例を示すフローチャートである。図５に示す処理は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１の操作者が、装置メンテナンス時（Ｘ線検出器の組み立て時または交換時）等に、入力インターフェース４３を介して、重心データの算出処理の開始の指示を行った場合に開始される。

【0053】

まず、取得機能５５は、赤外光照射信号をカメラ２０に送信し、カメラ２０に赤外光を検出素子１５１に対して照射させる（ステップＳ１０１）。赤外光は、検出素子１５１を透過し、当該検出素子１５１と対をなす陽極１５５により反射されてカメラ２０により検出される。

【0054】

次に、画像生成機能５５１は、カメラ２０により検出された反射光データに基づいて、撮像処理を行う（ステップＳ１０３）。これにより、検出素子１５１の各々の実際の被照射領域を示す検出素子画像が生成される。

【0055】

次に、生成機能５７は、生成された検出素子画像に対して画像解析を行うことで、検出素子１５１の各々の照射領域の重心位置（座標）を算出する（ステップＳ１０５）。次に、生成機能は、算出した検出素子１５１の各々の照射領域の重心位置のデータをまとめた重心データＣＤを生成し、メモリ４１に保管する（ステップＳ１０７）。以上により、本フローチャートの処理が完了する。

【0056】

＜再構成処理＞
次に、再構成処理の一例を説明する。図６は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるＣＴ画像の再構成処理の一例を示すフローチャートである。図６に示す処理は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１の操作者が、被検体Ｐの撮像処理の開始の指示を行った場合に開始される。

【0057】

まず、再構成機能５３は、被検体Ｐに対してＸ線を照射することによりＤＡＳ１６により収集された検出データを取得する（ステップＳ２０１）。

【0058】

次に、補正機能５３１は、重心データＣＤに含まれる検出素子１５１の各々の重心位置のデータを用いて、設計データＤＤにおいて予め定義されていた重心位置を補正する（ステップＳ２０３）。

【0059】

次に、再構成機能５３は、補正された重心位置のデータに基づいて、被検体ＰのＣＴ画像の再構成を行う（ステップＳ２０５）。再構成されたＣＴ画像は、例えば、ディスプレイ４２に表示され、操作者はＣＴ画像の確認を行うことができる。以上により、本フローチャートの処理が完了する。

【0060】

以上説明した第１の実施形態によれば、検出素子におけるＸ線の被照射領域（実際の照射範囲）および正確な被照射位置を把握することで、Ｘ線画像の画質を向上させることができる。被照射位置を正確に把握することができるため、Ｘ線診断装置の空間分解能を向上させることができる。また、Ｘ線画像のアーチファクトを低減させることもできる。

【0061】

尚、上記においては、１つのグリッドが４つのＡＳＧ１５３により囲まれた構成を例に挙げて説明したが、本実施形態はこれに限られない。本実施形態は、図７に示すような１次元方向（例えば、図７のＺ軸方向）のみにＡＳＧ１５３が配列されるような構成にも適用可能である。

【0062】

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態と比較して、第２の実施形態は間接変換型のＸ線検出器を対象とし、Ｘ線の透過光を用いて検出素子の被照射領域に関するデータを取得する点が異なる。以下、第１の実施形態との相違点を中心として、第２の実施形態のＸ線ＣＴ装置１について説明する。

【0063】

図８は、第２の実施形態に係るＸ線の透過光を用いて検出素子の被照射領域に関するデータが取得される構成を説明する図である。図８に示すように、Ｘ線検出器１５Ｄには、チャネル方向（図８のＸ軸方向）に沿って複数の検出素子１５１が配列される。また、この検出素子１５１の列の第１の面側（Ｘ線照射側）に、同じくＡＳＧ１５３が、チャネル方向（図８のＸ軸方向）に沿って配列される。Ｘ線検出器１５Ｄは、１グリッド－複数検出素子の構成を有する。各検出素子１５１の間には、隔壁１５７が配置される。Ｘ線管１１は、この第１の面側に設けられて、検出素子１５１の第１の面に対してＸ線を照射する。一般的に、間接変換型の検出素子１５１に用いられるシンチレータに含まれるＧＯＳ、ＬＹＳＯ、ＣＷＯ，ＢＧＯ等の素材は、Ｘ線に対して高吸収である。また、ＡＳＧ１５３に用いられるタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の素材もまた、Ｘ線に対して高吸収である。一方、隔壁１５７に用いられるエポキシ樹脂やアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の素材はＸ線に対して低吸収である。

【0064】

Ｘ線管１１により検出素子１５１の第１の面に対して照射されたＸ線は、検出素子１５１やＡＳＧ１５３では吸収されるが、隔壁１５７では吸収されず透過する。このようなＸ線の透過光を透過Ｘ線検出器２２により検出した検出データを用いて画像を生成すると、ＡＳＧ１５３に隠れていない隔壁１５７の像が撮像される。この画像において、影となっている領域は、ＡＳＧ１５３と、検出素子１５１の領域と対応する。そこで、画像生成機能５５１では、この画像における影となっている領域から、ＡＳＧ１５３に相当する領域を除くことで、検出素子１５１の範囲、すなわち、各検出素子１５１のＸ線の被照射領域の検出素子画像を生成することができる。

【0065】

すなわち、取得機能５５は、第１の面側に設けられたＸ線管１１から照射され、複数の検出素子１５１の隔壁１５７を透過したＸ線に応じた出力データに基づく透過画像を取得し、生成機能５７は、透過画像に基づいて、被照射領域に関するデータを生成する。生成機能５７は、透過画像において影となっている領域の内、ＡＳＧ１５３（散乱線除去板）に対応する領域を除外することで、被照射領域に関するデータを生成する。

【0066】

以上説明した第２の実施形態によれば、検出素子におけるＸ線の被照射領域（実際の被照射領域）および正確な被照射位置を把握することで、Ｘ線画像の画質を向上させることができる。被照射位置を正確に把握することができるため、Ｘ線診断装置の空間分解能を向上させることができる。また、Ｘ線画像のアーチファクトを低減させることもできる。

【0067】

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0068】

１…Ｘ線ＣＴ装置，１０…架台装置，１１…Ｘ線管，１２…ウェッジ，１３…コリメータ，１４…Ｘ線高電圧装置，１５…Ｘ線検出器，１６…データ収集システム（ＤＡＳ），１７…回転フレーム，１８…制御装置，２０…カメラ，２２…透過Ｘ線検出器，３０…寝台装置，３１…基台，３２…寝台駆動装置，３３…天板，３４…支持フレーム，４０…コンソール装置，４１…メモリ，４２…ディスプレイ，４３…入力インターフェース，４４…ネットワーク接続回路，５０…処理回路，５１…システム制御機能，５２…前処理機能，５３…再構成機能，５３１…補正機能，５４…画像処理機能，５５…取得機能，５５１…画像生成機能，５６…スキャン制御機能，５７…生成機能，５８…表示制御機能，１５１…検出素子，１５３…ＡＳＧ（散乱線除去板），１５５…陽極，１５７…隔壁

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】