JP2014230615A

JP2014230615A - 放射線断層撮影装置および投影データ補正方法並びにプログラム

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Publication number: JP2014230615A
Application number: JP2013112425A
Authority: JP
Inventors: 萩原　明; Akira Hagiwara; 明萩原
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2014-12-11

Abstract

【課題】放射線入射面が平らな検出器ブロックを有する放射線検出器を用いた放射線断層撮影により得られた投影データに対する散乱線補正において、補正の精度を高める。【解決手段】検出器ブロック４１Ｂ毎に当該検出器ブロックに入射してくる散乱線６１の発生源Ｓのチャネル方向における偏りを推定し、同一の検出器ブロック４１Ｂにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域４１Ｌに位置する検出素子４１１にて得られた投影データに対する散乱線補正係数と、他方の片側半分の領域４１Ｒに位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数との割合を、当該検出器ブロック４１Ｂに入射してくる散乱線の発生源Ｓのチャネル方向における偏りに応じて変化させる。【選択図】図５

Description

本発明は、放射線断層撮影装置における投影データ（data）の散乱線補正の技術に関する。

従来、放射線断層撮影装置においては、放射線検出器で得られた投影データから、コリメータ（collimator）で除去しきれずに放射線検出器に入射した散乱線の成分を差し引く散乱線補正が行われている。

一方、放射線断層撮影装置における放射線検出器としては、複数の検出素子が平面に沿って２次元的に配列された検出器ブロック（block）をチャネル（channel）方向に沿って円弧状に複数配列して成る放射線検出器が知られている（特許文献１，要約等参照）。

特開２０１１−２４５２０９号公報

ところで、同一の検出器ブロック内における検出素子の散乱線検出特性は、一見すると、ほぼ一様であるように思える。

しかしながら、実際には、同一の検出器ブロック内における検出素子の散乱線検出特性は、散乱線発生源の位置によっては一様でなくなる場合がある。

例えば、放射線検出器には、チャネル方向における検出素子間の各境界毎に、散乱線除去用のコリメータ板と電子部品保護用のグリッド（grid）帯とが設けられる場合がある。コリメータ板は、その板面が、検出素子間の境界と放射線源の焦点とを含む平面に沿うように、検出素子の放射線入射面から上方に少し間隔を置いて設けられる。また、グリッド帯は、その境界上に貼り付けられるようにして設けられる。この場合、散乱線発生源が撮像視野の中心からチャネル方向においてずれた位置にあると、散乱線から見たときのコリメータ板とグリッド帯との位置関係が、同一の検出器ブロック内の検出素子間においても異なることが分かる。つまり、同一の検出器ブロック内の検出素子同士であっても、散乱線発生源の位置によっては、検出素子の散乱線入射率に差異が生じる。そして、その差異は、チャネル方向の一方寄りの検出素子と他方寄りの検出素子との間で顕著になる。

検出素子間における散乱線検出特性の差異を無視すると、投影データに含まれる誤差が増大し、再構成画像においてアーチファクト（artifact）を生じさせてしまう。

このような事情により、放射線入射面が平らな検出器ブロックを有する放射線検出器を用いた放射線断層撮影により得られた投影データに対する散乱線補正において、補正の精度を高めることができる技術が望まれている。

第１の観点の発明は、
放射線源と、
検出素子が前記放射線源と対向する平面に沿ってマトリクス（matrix）状に配列された複数の検出器ブロックをチャネル方向に配列して成る放射線検出器と、
前記検出素子のチャネル方向における境界毎に、板面が前記境界と前記放射線源の焦点とを含む平面に沿うように設けられたコリメータ板と、
前記放射線源および放射線検出器を被写体の周りに回転させながら前記放射線源から前記被写体に放射線を照射させてスキャンを実施するスキャン実施手段と、
前記スキャン（scan）の実施により前記放射線検出器の各検出素子にて得られた投影データに対して散乱線補正を行う補正手段とを備えた放射線断層撮影装置であって、
前記検出器ブロック毎に該検出器ブロックの放射線入射面に入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りを推定する推定手段を備え、
前記補正手段が、同一の検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数と、他方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数との割合を、該検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りに応じて変化させる放射線断層撮影装置を提供する。

ここで、「散乱線補正」とは、得られた投影データから散乱線による成分を除去するための補正である。

また、「散乱線の発生源のチャネル方向における偏り」は、一般的には、多数の散乱線発生源に対する平均的な偏りと考えられるが、特定の散乱線発生源についての偏りと考えてもよく、この場合、上記「補正」は、その特定の散乱線発生源からの散乱線に起因する変動成分のみに適用される。

第２の観点の発明は、
前記推定手段が、前記放射線検出器にて得られた投影データに基づいて、前記散乱線発生源のチャネル方向における偏りを推定する、上記第１の観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第３の観点の発明は、
前記推定手段が、前記検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域における各検出素子にて得られた放射線検出信号値の総加算値と、他方の片側半分の領域における各検出素子にて得られた放射線検出信号値の総加算値との比に基づいて、前記散乱線の発生源のチャネル方向における偏りを推定する、上記第２の観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第４の観点の発明は、
前記コリメータ板が、前記検出素子の放射線入射面から上方に間隔を置いて設けられており、
前記境界には、放射線を吸収するグリッド帯が設けられている、上記第１の観点から第３の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第５の観点の発明は、
前記検出素子が、入射された放射線を光子または電気信号に変換する層を有しており、
前記層の厚みは、入射された放射線を実質的にすべて吸収するのに必要な厚みより小さい、上記第１の観点から第３の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第６の観点の発明は、
前記検出器ブロックにおけるチャネル方向の幅が、１６ｍｍまたは前記検出素子の１６個分より大きい、上記第１の観点から第５の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第７の観点の発明は、
前記補正手段が、前記散乱線発生源が、前記検出器ブロックにおけるチャネル方向の中心と前記放射線源の焦点とを結ぶ直線に対して、チャネル方向における一方の片側にある場合と他方の片側にある場合とにおいて、前記割合を変える、上記第１の観点から第６の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第８の観点の発明は、
前記スキャン実施手段が、複数ビュー(view)の投影データを収集するよう前記スキャンを実施し、
前記推定手段は、前記散乱線発生源のチャネル方向における偏りをビュー毎に推定し、
前記補正手段は、前記投影データの散乱線補正をビュー毎に行う、上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第９の観点の発明は、
放射線源と、検出素子が平面に沿ってマトリクス状に配列された複数の検出器ブロックをチャネル方向に配列して成る放射線検出器とを、被写体の周りに回転させながら前記放射線源から前記被写体に放射線を照射するスキャンの実施により前記放射線検出器の各検出素子にて得られた投影データに対して散乱線補正を行う投影データ補正方法であって、
前記検出器ブロック毎に該検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りを推定し、
同一の検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数と、他方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数との割合を、該検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りに応じて変化させる、投影データ補正方法を提供する。

第１０の観点の発明は、
コンピュータ（computer）に、上記第９の観点の投影データ補正方法を実行させるためのプログラム（program）を提供する。

上記観点の発明によれば、同一の検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数と、他方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数との割合を、上記検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りに応じて変化させることができ、散乱線の発生源の位置が上記検出器ブロックのチャネル方向における中心線からずれた場合に生じる、上記検出器ブロックにおける検出素子間の散乱線検出特性の差異を考慮した散乱線補正を行うことができる。その結果、放射線入射面が平らな検出器ブロックを有する放射線検出器を用いた放射線断層撮影により得られた投影データに対する散乱線補正において、補正の精度を高めることができる。

第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の要部構成を示すブロック図である。Ｘ線検出器の拡大側面図である。散乱線発生源が検出器ブロックのセンタライン（center line）上にある場合における左側および右側のモジュール（module）と散乱線との位置関係を示す図である。散乱線発生源が検出器ブロックのセンタラインより右側にある場合における左側および右側のモジュールと散乱線との位置関係を示す図である。散乱線発生源が検出器ブロックのセンタラインより左側にある場合における左側および右側のモジュールと散乱線との位置関係を示す図である。検出素子のチャネル番号ch毎に用意された、左右モジュール間でのＸ線検出信号値の総加算値の比sum_L/sum_Rと重みwとの対応関係を示す図である。第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の処理の流れを示すフローチャート（flowchart）である。第２実施形態による検出器ブロックの構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の要部構成を示すブロック図である。

Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線管２、アパーチャ（aperture）３、およびＸ線検出部４を備えている。

Ｘ線管２は、Ｘ線焦点ｆから被検体２０にＸ線を照射する。

アパーチャ３は、Ｘ線管２と被検体２０との間に設けられている。アパーチャ３は、Ｘ線管２から照射されたＸ線２１を、所定のファン角で広がる扇形のファンビーム（fan-beam）またはコーンビーム（cone-beam）に成形する。

Ｘ線検出部４は、被検体２０を挟むようにＸ線管２と対向して配置されている。Ｘ線検出部４は、Ｘ線管２から照射され、被検体２０を透過したＸ線を検出する。

図２は、Ｘ線検出部４の側面拡大図である。図２に示すように、Ｘ線検出部４は、Ｘ線検出器４１、コリメータ４２、およびグリッド４３を備えている。

Ｘ線検出器４１は、検出器ブロック４１Ｂをチャネル方向（ＣＨ方向）に沿って円弧状に複数（例えば３０個程度）配列して成る構造を有している。チャネル方向とは、Ｘ線管２から照射されるファンビームＸ線のファン角（広がり）方向である。検出器ブロック４１Ｂは、例えば、不図示である一対のレール（rail）におけるＸ線入射側に取り付けられる。

検出器ブロック４１Ｂは、検出素子４１１を、Ｘ線焦点ｆに対向する平面に沿って、マトリクス状に複数配列して成る構造を有している。つまり、検出素子４１１は、チャネル方向の接線方向であるｘ方向と、被検体２０の体軸方向である列方向（ｚ方向）とに、２次元的に配列されている。なお、列方向は、Ｘ線管２から照射されるファンビームＸ線の厚み方向とも一致しており、スライス方向とも言う。検出素子４１１は、Ｘ線を光子に変換するシンチレータ（scintillator）層４１１Ｓと、その光子を電気信号に変換するフォトダイオード（photodiode）層４１１Ｐとにより構成されている。

検出器ブロック４１Ｂは、さらに、図２の向かって右側半分に相当する右側のモジュール４１Ｒと、左側半分に相当する左側のモジュール４１Ｌとから構成されている。これら左右２つのモジュール４１Ｌ，４１Ｒは、検出器ブロック４１Ｂごとに一つの平面フレーム（frame）上に設置されている。

検出器ブロック４１Ｂは、ｘ方向に、例えば、１６個より多い検出素子４１１が配列されており、１６ｍｍより大きい幅を有している。本例では、検出器ブロック４１Ｂは、ｘ方向および列方向に３２個×６４個の検出素子４１１が配列されている。つまり、左側のモジュール４１Ｌおよび右側のモジュール４１Ｒには、それぞれ、１６個×６４個の検出素子４１１が配列されている。ただし、図２では簡略化のため、検出素子の個数を実際より少なくして描いてある。検出素子４１１のサイズ（size）は、例えば、ｘ方向および列方向に１ｍｍ×１ｍｍ程度であり、検出器ブロック４１Ｂのサイズは、例えば、ｘ方向および列方向に３２ｍｍ×６４ｍｍ程度である。

なお、ここでは、左側のモジュール４１Ｌにおいては、チャネル方向における検出素子４１１の各位置を、検出器ブロック４１Ｂの中央から順に、チャネル番号ｃｈ＝ch_{L_start}〜ch_{L_end}で表し、列方向における検出素子４１１の各位置を列番号ｒｏｗ＝row_{L_start}〜row_{L_end}で表す。また、右側のモジュール４１Ｒにおいては、チャネル方向における検出素子４１１の各位置を、検出器ブロック４１Ｂの中央から順に、チャネル番号ｃｈ＝ch_{R_start}〜ch_{R_end}で表し、列方向における検出素子４１１の各位置を列番号ｒｏｗ＝row_{R_start}〜row_{R_end}で表す。

Ｘ線検出器４１のＸ線入射面は、概観すると、Ｘ線焦点ｆからの距離が一定となるようにチャネル方向に沿って円弧状に湾曲形成されている。しかし、正確には、Ｘ線焦点ｆを中心とする正多角形の輪郭の一部と一致するように屈曲形成されている。

コリメータ４２は、いわゆるペイシェント・コリメータ（patient
collimator）である。すなわち、コリメータ４２は、被検体２０を透過したＸ線のうち、直接線はＸ線検出器４１への入射を許し、散乱線はできるだけ吸収して除去するためのものである。コリメータ４２は、Ｘ線検出器４１のＸ線入射側に設けられている。コリメータ４２は、複数のコリメータ板４２１を有している。コリメータ板４２１は、列方向に沿って並ぶ検出素子列のチャネル方向における境界毎に、板面がその境界とＸ線焦点ｆとを含む平面に沿うように設けられている。また、本例では、各コリメータ板４２１は、検出器ブロック４１Ｂにおける各検出素子４１１の検出面から上方に一定の間隔を置いて設けられている。この間隔は、例えば、０．２ｍｍ〜２ｍｍ程度である。コリメータ板４２１の板厚は、例えば、０．２ｍｍ程度である。コリメータ板４２１のＸ線照射方向における幅は、例えば、３０ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。コリメータ板４２１は、例えば、不図示である一対のレールにおけるＸ線出射側に、モジュール化して取り付けられる。

グリッド４３は、検出器ブロック４１ＢのＸ線出射側に設けられた不図示の電子部品をＸ線から保護するためのものである。グリッド４３は、複数のグリッド帯４３１を有している。グリッド帯４３１は、Ｘ線吸収性を有する部材で構成されている。グリッド帯４３１は、列方向に沿って並ぶ検出素子列のチャネル方向における境界毎に、その境界上に帯状に貼り付けられている。グリッド帯４３１のチャネル方向の幅は、例えば、０．２ｍｍ程度である。

Ｘ線管２およびＸ線検出器４１は、互いの位置関係を維持したまま回転することができるよう支持されている。Ｘ線管２およびＸ線検出器４１の回転中心は、撮像視野ＦＯＶの中心となり、アイソセンタ（iso-center）と呼ばれる。被検体２０は、通常、その体軸がアイソセンタと略一致するように、不図示の撮影テーブル（table）上に載置される。

Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線管２およびＸ線検出器４１を回転させ、Ｘ線管２のＸ線焦点ｆからＸ線を被検体２０に照射し、Ｘ線検出器４１で被検体２０の透過Ｘ線を検出することにより、スキャンを実施する。

図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、さらに、ＤＡＳ（Data Acquisition
System）５、記憶部６、および演算・制御部７を備えている。

ＤＡＳ５は、Ｘ線検出器４１が検出したＸ線強度のアナログデータ（analog
data）をデジタルデータ（digital data）に変換して収集する。

記憶部６は、種々のデータやプログラムを記憶している。本例では、記憶部６は、スキャンによって得られた投影データや、この投影データの散乱線補正に用いる補正データなどを記憶している。

演算・制御部７は、Ｘ線管２およびＸ線検出器４１を回転させながら、Ｘ線焦点ｆからＸ線を被検体２０に照射し、被検体２０の透過Ｘ線をＸ線検出器４１で検出するスキャンを実施すべく、各部を制御する。ＤＡＳ５では、このスキャンの実施により、複数ビュー（view）の投影データが収集される。

また、演算・制御部７は、ＤＡＳ５が収集した投影データを受け取る。演算・制御部７は、受け取った投影データに基づいて、逆投影などの画像再構成の演算を行い、画像データを生成する。演算・制御部１８は、画像再構成の際に、記憶部１７にアクセス（access）し、読み出した補正データに基づいて、投影データの散乱線補正を行う。そして、演算・制御部７は、散乱線補正された投影データに基づいて画像データを生成する。

ここで、演算・制御部７により行われる散乱線補正について詳しく説明する。ただし、ここでは、実際に行われる散乱線補正のうち、本提案に係る部分についてのみ詳しく説明し、その他の部分については詳しい説明を省略する。

図３は、散乱線の発生源が検出器ブロックのセンタライン上にある場合における左側および右側のモジュールと散乱線との位置関係を示す図である。この例では、コリメータ板４２１をすり抜けて来る散乱線６１の発生源Ｓが、撮像視野ＦＯＶ内であって、検出器ブロック４１Ｂのチャネル方向あるいはｘ方向における中心ＣとＸ線焦点ｆとを結ぶ、検出器ブロック４１ＢのセンタラインＣｆ上の位置にある場合を想定している。この場合、散乱線６１は、その発生源Ｓから検出器ブロック４１Ｂに向けて左右対称に進行する。つまり、左側のモジュール４１Ｌにおける検出素子４１１のＸ線入射面に対する散乱線６１の入射角度θＬと、右側のモジュール４１Ｒにおける検出素子４１１のＸ線入射面に対する散乱線６１の入射角度θＲとは対称な関係になる。

図４は、散乱線の発生源が検出器ブロックのセンタラインより右側にある場合における左側および右側のモジュールと散乱線との位置関係を示す図である。また、図５は、散乱線の発生源が検出器ブロックのセンタラインより左側にある場合における左側および右側のモジュールと散乱線との位置関係を示す図である。これらの例では、コリメータ板４２１をすり抜けて来る散乱線６１の発生源Ｓが、撮像視野ＦＯＶ内であって、検出器ブロック４１ＢのセンタラインＣｆからチャネル方向において左側あるいは右側にずれた位置にある場合を想定している。この場合、散乱線６１は、その発生源Ｓから検出器ブロック４１Ｂに向けて左右非対称に進行する。つまり、左側のモジュール４１Ｌにおける検出素子４１１のＸ線入射面に対する散乱線６１の入射角度θＬと、右側のモジュール４１Ｒにおける検出素子４１１のＸ線入射面に対する散乱線６１の入射角度θＲとは非対称な関係になる。コリメータ板４２１は、それぞれ、センタラインＣｆの先であって、散乱線の発生源Ｓから比較的遠方にあるＸ線焦点ｆを向いている。そのため、コリメータ板４２１をすり抜けて来る散乱線６１の量の偏りについては、左右のモジュール間で差は出にくい。一方、左右２つのモジュール４１Ｌ，４１ＲのＸ線入射面は、Ｘ線焦点ｆからの距離が一定となる円弧状ではなく、フラット（flat）で同一平面を形成している。そのため、コリメータ板４２１の下方における、検出素子４１１のＸ線入射面に対する散乱線６１の入射角度θＬ，θＲについては、左右のモジュール間で差が現れる。このような散乱線６１の入射角度θＬとθＲとの差が、検出素子４１１における散乱線検出特性の差を生む場合には、その差を補正する必要がある。以下、この点に関し、本実施形態のケース（case）について考えてみる。

図４および図５の例では、上述の通り、コリメータ板４２１をすり抜けて来る散乱線６１の発生源Ｓが、撮像視野ＦＯＶ内であって、検出器ブロック４１ＢのセンタラインＣｆから右側または左側にずれた位置にある場合を想定している。

この場合、図４および図５に示すように、左側のモジュール４１Ｌと右側のモジュール４１Ｒとの間において、検出素子４１１のＸ線入射面に対する散乱線６１の入射角度θＬとθＲとの間に差が現れる。すると、コリメータ板４２１をすり抜けて来る散乱線６１のうち、グリッド帯４３１で吸収される散乱線６１の量に左右差が生じる。その結果、検出素子４１１で検出される散乱線６１の量に左右差が生まれる。

つまり、散乱線発生源Ｓが検出器ブロック４１ＢのセンタラインＣｆから左側にずれている場合には、左側のモジュール４１Ｌの方が、右側のモジュール４１Ｒよりも散乱線６１の検出量が相対的に多くなる。そして、散乱線の発生源ＳのセンタラインＣｆからのずれが大きいほど、散乱線６１の検出量の左右差も大きくなる。逆に、散乱線の発生源Ｓが検出器ブロック４１ＢのセンタラインＣｆから右側にずれている場合には、右側のモジュール４１Ｒの方が、左側のモジュール４１Ｌよりも散乱線６１の検出量が相対的に多くなる。そして、散乱線の発生源ＳのセンタラインＣｆからのずれが大きいほど、散乱線６１の検出量の左右差も大きくなる。

また、散乱線の発生源ＳのセンタラインＣｆからの偏りによる影響については、同一のモジュールの中でも、検出素子４１１の位置によって異なると考えられる。つまり、検出器ブロック４１Ｂのチャネル方向における中心に近い検出素子４１１ほど、コリメータ板４２１の傾きの左右差は小さく、遠い検出素子４１１ほど、コリメータ板４２１の傾きの左右差は大きくなる。そのため、散乱線の発生源ＳのセンタラインＣｆからの偏りによる影響については、検出器ブロック４１Ｂのチャネル方向における中心に近い検出素子４１１ほど小さく、その中心から遠い検出素子４１１ほど大きくなると考えられる。

そこで、散乱線の発生源Ｓが検出器ブロック４１ＢのセンタラインＣｆ上にある場合には、左右モジュール４１Ｌ，４１Ｒの検出素子４１１にて得られた投影データに対して、散乱線の発生源Ｓの左右偏りに起因する変動成分を補正するための補正係数として、１を適用する。

一方、散乱線の発生源ＳがセンタラインＣｆから左側にずれている場合には、左側のモジュール４１Ｌにて得られた投影データ対しては、散乱線の発生源Ｓの左右偏りに起因する補正係数として、Ｘ線検出信号強度が実際に得られた強度よりも小さくなるように重み付けされた補正係数、すなわち１より小さい係数を適用する。また、右側のモジュール４１Ｒにて得られた投影データに対しては、散乱線の発生源Ｓの左右偏りに起因する変動成分を補正するための補正係数として、Ｘ線検出信号強度が実際に得られた強度よりも大きくなるように重み付けされた補正係数、すなわち１より大きい係数を適用する。

同様に、散乱線の発生源ＳがセンタラインＣｆから右側にずれている場合には、左側のモジュール４１Ｌにて得られた投影データ対しては、散乱線の発生源Ｓの左右偏り起因する補正係数として、Ｘ線検出信号強度が実際に得られた強度よりも大きくなるように重み付けされた補正係数、すなわち１より大きい係数を適用する。また、右側のモジュール４１Ｒの検出素子４１１にて得られた投影データ対しては、散乱線の発生源Ｓの左右偏り起因する補正係数として、Ｘ線検出信号強度が実際に得られた強度よりも小さくなるように重み付けされた補正係数、すなわち１より小さい係数を適用する。

そして、さらには、散乱線の発生源Ｓの左右偏りが大きいほど補正量が大きくなるように、その補正係数を調整する。また、検出器ブロック４１Ｂのチャネル方向における中心に近い検出素子４１１ほど補正量が小さくなり、当該中心から遠い検出素子４１１ほど補正量が大きくなるように、その補正係数を調整する。

なお、本例では、散乱線の発生源ＳのセンタラインＣｆからの偏りは、多数の散乱線発生源における平均的な偏りと考える。そして、この偏りは、例えば、検出器ブロック４１Ｂにおける各検出素子にて得られた投影データに基づいて推定することができる。また例えば、左側のモジュール４１Ｌにおける各検出素子４１１にて得られたＸ線検出信号値の総加算値と、右側のモジュール４１Ｒにおける各検出素子４１１にて得られたＸ線検出信号値の総加算値との比に基づいて推定することができる。また例えば、横軸に検出器ブロック４１Ｂにおける各検出素子４１１のチャネル番号ｃｈ、縦軸にＸ線検出信号値を取ってグラフ（graph）を作成する。そして、このグラフにおいて、Ｘ線検出信号値が最小となるチャネル番号に対応したチャネル方向の位置を、散乱線の発生源Ｓの代表的な位置とし、この位置に基づいて上記偏りを推定してもよい。また例えば、横軸に検出器ブロック４１Ｂにおける各検出素子４１１のチャネル番号ｃｈ、縦軸にＸ線検出信号値×（−１）を取ってグラフを作成する。そして、このグラフにおいて、Ｘ線検出信号値×（−１）の面積のチャネル方向における重心に相当するチャネル番号に対応したチャネル方向の位置を、散乱線の発生源Ｓの代表的な位置とし、この位置に基づいて上記偏りを推定してもよい。

本提案による補正を含む散乱線補正を式で表すと、例えば、次のように記述することができる。

Proj’_ch,row=f(w,ch)×g(ch)×Proj_ch,row
ただし、 f(w,ch)=(1+(w-w_c)) if ch_{L_start}≦ch≦ch_{L_end}
f(w,ch)=(1-(w-w_c)) if ch_{R_start}≦ch≦ch_{R_end}

ここで、Proj_ch,rowは、補正前の投影データであり、Proj’_ch,rowは、補正後の投影データである。また、f(w,ch)は、本提案による補正のための補正係数であり、散乱線の発生源Ｓにおける位置の偏りに基づく変動成分を除去するためのものである。g(ch)は、その他の補正のための補正係数であり、例えばチャネル番号chの検出素子に固有の検出特性に基づく従来の補正のためのものである。また、wは、散乱線の発生源Ｓにおける左右の偏り程度と、補正対象となる投影データが得られた検出素子４１１のチャネル方向の位置とに依存する重みである。w_cは、散乱線の発生源Ｓが検出器ブロック４１ＢのセンタラインＣｆ上に位置するときの重みである。重みwは、例えば次ようにして決定する。

図６は、検出素子のチャネル番号ch毎に用意された、Ｘ線検出信号値の総加算値の比sum_L/sum_Rと重みwとの対応関係を示す図である。まず、図６に示すように、右側のモジュール４１Ｒの各検出素子で得られたＸ線検出信号値の総加算値sum_Rに対する左側のモジュール４１Ｌの各検出素子で得られたＸ線検出信号値の総加算値sum_Lの比sum_L/sum_Rと重みwとの対応関係を、検出素子４１１のチャネル番号ch毎に用意しておく。そして、補正対象となる検出器ブロック４１Ｂにて実際に得られた比sum_L/sum_Rと、補正対象となる投影データが得られた検出素子４１１のチャネル番号chとに基づき、上記対応関係を参照して、重みwを特定する。なお、上記の各対応関係は、適正な補正が行われるよう実験またはシミュレーション（simulation）により求め、記憶部１７に記憶させておく。

これより、第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の処理の流れについて説明する。

図７は、第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の処理の流れを示すフローチャートである。

ステップ（step）Ｓ１では、スキャンを実施して複数ビューの投影データを収集する。

ステップＳ２では、処理対象のビューを選択する。

ステップＳ３では、処理対象の検出器ブロックを選択する。

ステップＳ４では、処理対象のビューおよび検出器ブロックにて得られた投影データに基づいて、散乱線の発生源Ｓにおける左右の偏りを推定する。

ステップＳ５では、処理対象の検出素子を選択する。

ステップＳ６では、推定された散乱線の発生源Ｓにおける左右の偏りと、処理対象の検出素子の位置とから、適用する補正データを決定する。

ステップＳ７では、処理対象のビュー、処理対象の検出器ブロック、および処理対象の検出素子にて得られた投影データに、決定された補正データを適用して散乱線補正を行う。

ステップＳ８では、処理対象の検出素子として次に選択すべき検出素子があるか否かを判定する。ある場合には、ステップＳ５に戻り、ない場合には、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、処理対象の検出器ブロックとして次に選択すべき検出器ブロックがあるか否かを判定する。ある場合には、ステップＳ３に戻り、ない場合には、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、処理対象のビューとして次に選択すべきビューがあるか否かを判定する。ある場合には、ステップＳ２に戻り、ない場合には、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、散乱線補正が行われた複数ビューの投影データに基づいて画像再構成を行い、画像データを生成する。

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態による検出器ブロックの構成を示す図である。

図８に示すように、第２実施形態に係る検出器ブロック４１Ｂ′では、電子部品保護用のグリッドは設けられていない。一方、検出素子４１１を構成するシンチレータ層４１１ＳにおけるＸ線入射面に垂直な方向の厚みは、シンチレータ層４１１Ｓに入射されたＸ線をすべて吸収するのに必要な厚みよりも小さい。

この場合、散乱線６１の検出率は、散乱線６１がシンチレータ層４１１Ｓを進むときのＸ線経路長（透過長）に依存する。散乱線６１の入射角度がＸ線入射面に対して浅くなるほどそのＸ線経路長が長くなり（図８、Δd_R＜Δd_R）、散乱線６１の検出率も大きくなる。すなわち、散乱線の発生源Ｓにおける左右の偏りにより、検出器ブロック４１Ｂ′を構成する左右２つのモジュール４１Ｌ，４１Ｒ間で散乱線検出特性が変わる。そのため、この場合にも第１実施形態と同様な補正を行うことで散乱線補正の精度を高めることができる。

なお、検出素子４１１は、Ｘ線を直接的に電気信号に変換するタイプ（type）の素子であって、Ｘ線入射面に垂直な方向の厚みは、入射されたＸ線をすべて吸収するのに必要な厚みよりも小さいもの、としてもよい。

以上、上記の実施形態によれば、同一の検出器ブロック４１Ｂにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域に位置する第１の検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数と、他方の片側半分の領域に位置する第２の検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数との割合を、上記検出器ブロック４１Ｂに入射してくる散乱線の発生源Ｓのチャネル方向における偏りに応じて変化させることができ、散乱線の発生源Ｓの位置が上記検出器ブロック４１Ｂのチャネル方向における中心線からずれた場合に生じる、上記検出器ブロック４１Ｂにおける検出素子間の散乱線検出特性の差異を考慮した散乱線補正を行うことができる。その結果、Ｘ線入射面が平らな検出器ブロック４１Ｂを有するＸ線検出器４１を用いたＸ線断層撮影により得られた投影データに対する散乱線補正において、補正の精度を高めることができる。

なお、発明は上記の実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の実施形態を採り得る。

また例えば、左側および右側のモジュール４１Ｌ，４１Ｒは、それぞれ独立したものであってもよいし、一体的に形成されたものであってもよい。

例えば、上記の実施形態では、コリメータ板４２１がチャネル方向に配列された場合を想定しているが、発明は、コリメータ板４２１が列方向に配列された場合や、チャネル方向および列方向に配列された場合にも、同様に適用可能である。

なお、コンピュータに、投影データの散乱線補正の一部として、上記提案の補正、すなわち、検出器ブロック４１Ｂに対する散乱線の発生源における左右の偏りに起因する変動成分を除去する補正を実行させるためのプログラムもまた、発明の一実施形態である。

１Ｘ線ＣＴ装置（放射線断層撮影装置）
２Ｘ線管（放射線源）
ｆＸ線焦点
３アパーチャ
４Ｘ線検出部
４１Ｘ線検出器（放射線検出器）
４１Ｂ検出器ブロック
４１Ｌ左側のモジュール
４１Ｒ右側のモジュール
４１１検出素子
４２コリメータ
４２１コリメータ板
４３グリッド
４３１グリッド帯
５ＤＡＳ
６記憶部
７演算・制御部（スキャン実施手段、推定手段、補正手段）
２０被検体（被写体）
６１散乱線
Ｓ散乱線の発生源

Claims

放射線源と、
検出素子が前記放射線源と対向する平面に沿ってマトリクス状に配列された複数の検出器ブロックをチャネル方向に配列して成る放射線検出器と、
前記検出素子のチャネル方向における境界毎に、板面が前記境界と前記放射線源の焦点とを含む平面に沿うように設けられたコリメータ板と、
前記放射線源および放射線検出器を被写体の周りに回転させながら前記放射線源から前記被写体に放射線を照射させてスキャンを実施するスキャン実施手段と、
前記スキャンの実施により前記放射線検出器の各検出素子にて得られた投影データに対して散乱線補正を行う補正手段とを備えた放射線断層撮影装置であって、
前記検出器ブロック毎に該検出器ブロックの放射線入射面に入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りを推定する推定手段を備え、
前記補正手段は、同一の検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数と、他方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数との割合を、該検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りに応じて変化させる放射線断層撮影装置。
前記推定手段は、前記放射線検出器にて得られた投影データに基づいて、前記散乱線発生源のチャネル方向における偏りを推定する、請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
前記推定手段は、前記検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域における各検出素子にて得られた放射線検出信号値の総加算値と、他方の片側半分の領域における各検出素子にて得られた放射線検出信号値の総加算値との比に基づいて、前記散乱線の発生源のチャネル方向における偏りを推定する、請求項２に記載の放射線断層撮影装置。
前記コリメータ板は、前記検出素子の放射線入射面から上方に間隔を置いて設けられており、
前記境界には、放射線を吸収するグリッド帯が設けられている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
前記検出素子は、入射された放射線を光子または電気信号に変換する層を有しており、
前記層の厚みは、入射された放射線を実質的にすべて吸収するのに必要な厚みより小さい、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
前記検出器ブロックにおけるチャネル方向の幅は、１６ｍｍまたは前記検出素子の１６個分より大きい、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
前記補正手段は、前記散乱線発生源が、前記検出器ブロックにおけるチャネル方向の中心と前記放射線源の焦点とを結ぶ直線に対して、チャネル方向における一方の片側にある場合と他方の片側にある場合とにおいて、前記割合を変える、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
前記スキャン実施手段は、複数ビューの投影データを収集するよう前記スキャンを実施し、
前記推定手段は、前記散乱線発生源のチャネル方向における偏りをビュー毎に推定し、
前記補正手段は、前記投影データの散乱線補正をビュー毎に行う、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
放射線源と、検出素子が平面に沿ってマトリクス状に配列された複数の検出器ブロックをチャネル方向に配列して成る放射線検出器とを、被写体の周りに回転させながら前記放射線源から前記被写体に放射線を照射するスキャンの実施により前記放射線検出器の各検出素子にて得られた投影データに対して散乱線補正を行う投影データ補正方法であって、
前記検出器ブロック毎に該検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りを推定し、
同一の検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数と、他方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数との割合を、該検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りに応じて変化させる、投影データ補正方法。
コンピュータに、請求項９に記載の投影データ補正方法を実行させるためのプログラム。