JP6870920B2 - Ｘ線ｃｔ装置及びｘ線検出装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置及びＸ線検出装置に関する。

近年、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置において、個々の検出素子の大きさが小さく、同じ面積でより多くの検出素子を搭載できる高精細のＸ線検出器が開発されている。高精細のＸ線検出器は、従来技術のＸ線検出器よりも高い分解能の高精細データを取得できる。

しかしながら、高精細データが取得可能なＸ線ＣＴ装置であっても、画像ノイズの低減、又は画像処理における互換性や処理速度などの観点から、従来技術と同等の分解能まで下げたノーマルデータの取得が要求される場合がる。

そこで、従来技術では、高精細データを取得可能なＸ線検出器における複数の検出素子をグループ化により１つの検出素子として扱うことで、ノーマルデータを取得する方法が提案されている。

しかしながら、従来技術では１回のスキャンで高精細データとノーマルデータとを同時に収集することができなかった。

特開２００９−７８１４３号公報

本発明が解決しようとする課題は、１回のスキャンで高精細データ及びノーマルデータを収集することができるＸ線ＣＴ装置及びＸ線検出装置を提供することである。

一実施形態のＸ線ＣＴ装置は、透過したＸ線に応じたＸ線信号をそれぞれ出力する複数の検出素子が含まれるＸ線検出器と、前記複数の検出素子を１つのグループとし、前記複数の検出素子に対して少なくとも１つの前記グループを設定する制御回路と、前記グループ内の前記複数の検出素子のそれぞれから出力される複数のＸ線信号をそれぞれ独立した画素に対応する画素値として収集する高精細データと、前記グループ内の前記複数の検出素子のそれぞれから出力される複数のＸ線信号を１つの画素に対応する画素値として収集するノーマルデータとを、同時に収集するスキャンコントローラとを備える。

第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の一例を示す概念的な構成図。 ２次元アレイ型のＸ線検出器の構成の一例を示す模式的斜視図。 検出素子のグループ化の方法の一例を示す平面模式図。 逐次読出し方式におけるＸ線信号の読出し方法を説明する模式図。 逐次読出し方式におけるＸ線信号の読み出し方法を説明する模式的な回路図。 逐次読出し方式におけるＸ線信号の読出し動作を説明するタイミングチャート。 同時読出し方式における高精細設定のＸ線信号の読み出し方法を説明する模式的な回路図。 同時読出し方式におけるノーマル設定のＸ線信号の読み出し方法を説明する模式的な回路図。 高精細データとノーマルデータとを識別するためのモードフラグについて説明する模式図。 第１の実施形態における検出素子の第１の設定例を示す平面模式図。 第１の実施形態における検出素子の第２の設定例を示す平面模式図。 第１の実施形態における検出素子の第３の設定例を示す平面模式図。 ビュー（Ｘ線ＣＴ装置のスキャンにおける１つの角度方向）を説明する模式図。 第１の実施形態の検出素子におけるビューごとの設定の切り替えに係る第１の例を示す平面模式図。 第１の実施形態の検出素子におけるビューごとの設定の切り替えに係る第２の例を示す平面模式図。 第１の実施形態の検出素子におけるビューごとの設定の切り替えに係る第３の例を示す平面模式図。 第１の実施形態の検出素子におけるビューごとの設定の切り替えに係る第４の例を示す平面模式図。 第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成例を示す機能ブロック図。 第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作の一例を示すフローチャート。 第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成例を示す機能ブロック図。 第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作の一例を示すフローチャート。 第３の実施形態における撮像部位ごとの設定を説明する表。 第３の実施形態における撮像部位ごとの設定の切り替えを説明する図。

以下、実施形態のＸ線ＣＴ装置及びＸ線検出装置について図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の一例を示す概念的な構成図である。図１のＸ線ＣＴ装置１０は、スキャナ装置１１、及び、コンソール装置１２を備える。

スキャナ装置１１は、通常は検査室に設置され、例えば被検体Ｑに関するＸ線の透過データを生成する。一方、コンソール装置１２は、検査室に隣接する制御室に設置され、透過データに基づいて投影データを生成することで、再構成画像の生成及び表示を行う。

スキャナ装置１１は、架台装置２１、寝台装置２２、スキャンコントローラ２３、及び、操作パネル２４を備える。

架台装置２１は、ガントリとも呼ばれ、図示しない土台部に固定された固定架台３１及び回転架台３２を備える。また、固定架台３１及び回転架台３２は不図示の架台カバーにより囲われており、回転架台３２には開口部が設けられている。回転架台３２は、固定架台３１に対して回転可能なように転がり軸受けやボール／ロール軸受けなどの軸受により支持される。

固定架台３１は、回転コントローラ４１を備える。回転コントローラ４１は、図示しないプロセッサやメモリを備え、スキャンコントローラ２３からの指示に従って、回転架台３２を固定架台３１に対して回転させる。

固定架台３１及び回転架台３２は、スリップリング５１及びデータ伝送装置５２を備える。

スリップリング５１は、回転架台３２内に同心円状に配置された環状の電路（金属製のリング）に対して、固定架台３１側のカーボンブラシやワイヤーブラシなどのブラシを側面から押し当てることで、スリップさせながら電気伝導を確保する転接続用のコネクタである。

データ伝送装置５２は、回転架台３２側の送信回路及び固定架台３１側の受信回路を備える。送信回路は、後述するデータ収集回路６６によって生成された生データを非接触で受信回路に送信する。受信回路は、送信回路から送信された生データを、後述するスキャンコントローラ２３に供給する。

回転架台３２は、高電圧発生装置６１、Ｘ線管６２、コリメータコントローラ６３、Ｘ線光学系６４、及び、Ｘ線検出装置２０を備える。このＸ線検出装置２０の構成は、第１の実施形態のＸ線ＣＴ装置１０の特徴の１つである。このＸ線検出装置２０は、Ｘ線検出器６５及びデータ収集回路６６を備える。

回転架台３２は、回転フレームとも呼ばれる。回転架台３２は、後述の高電圧発生装置６１や、Ｘ線検出装置２０などを一体として保持する。すなわち、回転架台３２は、Ｘ線管６２とＸ線検出装置２０とを対向させた状態で、一体として被検体Ｑの周りに回転できる。ここでは一例として、Ｘ線ＣＴ装置１０の装置座標系を以下のように定義する。すなわち、鉛直方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向に垂直であって、回転架台３２の回転中心軸と平行な方向をＺ軸方向とし、これらＺ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向をＸ軸方向とする。

高電圧発生装置６１は、商用電源から交流−直流変換を行うＡＣ／ＤＣコンバータ回路と、直流電圧を異なる電圧の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、直流電源からＸ線管６２のＸ線の照射に必要な出力電流を生成する増幅器とを備える。高電圧発生装置６１の増幅器は、スリップリング５１を介したスキャンコントローラ２３による制御信号によって、スキャンを実行するために必要な電力をＸ線管６２に供給する。

Ｘ線管６２は、例えば、回転陽極型Ｘ線管の場合、真空管の中に陰極、回転陽極ターゲット、フィラメントを備える。フィラメントは、高電圧発生装置６１から供給された管電圧に応じて金属製のターゲットに電子線を衝突させることでＸ線を発生させ、Ｘ線をＸ線検出器６５に向かって照射する。Ｘ線管６２から照射されるＸ線によって、ファンビームＸ線やコーンビームＸ線が形成される。Ｘ線管６２には、スキャンコントローラ２３による制御によって、Ｘ線の照射に必要な電力が供給される。

コリメータコントローラ６３は、不図示のプロセッサ及びメモリを備え、スキャンコントローラ２３による制御に従って、Ｘ線光学系６４におけるＸ線のスライス方向の照射範囲を調整する。

Ｘ線光学系６４は、Ｘ線ビームの線量、照射範囲、形状、及び、線質などの照射条件を制御する各種装置を含む。具体的には、Ｘ線光学系６４は、ウェッジフィルタ及びコリメータなどを含む。ウェッジフィルタは、例えば、アルミニウムなどの軽金属により構成され、Ｘ線管６２で発生されたＸ線のＸ線量を調整する。コリメータは、コリメータコントローラ６３による制御によって、線量が調整されたＸ線に対してＸ線の照射範囲を絞り込むためのスリットである。

Ｘ線検出装置２０のＸ線検出器６５は、Ｘ線管６２から照射されたＸ線を検出する検出素子を複数備える。Ｘ線検出器６５は、例えば、多数の検出素子をチャネル方向及び列方向に沿ってマトリクス状に配列した２次元アレイ型の検出器である。２次元アレイ型のＸ線検出器６５については図２で詳細に説明する。

Ｘ線検出器６５の各検出素子は、Ｘ線源から照射され被検体を透過したＸ線を検出する。Ｘ線検出器６５は、例えば、シンチレータを備えており、Ｘ線が照射されると、シンチレータに衝突したＸ線は光に変換され、各検出素子により間接的にＸ線信号が検出される。

高精細データを収集する場合、Ｘ線検出器６５の個々の検出素子により検出されたＸ線信号が抽出され、１つの検出素子のＸ線信号に基づいて、高精細データの１つの画素の画素値はそれぞれの検出素子からのＸ線信号に応じた輝度レベルとなるように決定される。一方、ノーマルデータの収集の場合、複数の検出素子がグループ化によって１つの検出素子とみなされる。例えば複数の検出素子の各Ｘ線信号の合算値に基づいて、ノーマルデータの１つの画素の画素値は複数の検出素子からのＸ線信号が加算されたＸ線信号に応じた輝度レベルとなるように決定される。したがって、ノーマルデータの方が、高精細データよりもＳ／Ｎ比は高いが、低解像度となる。ノーマルデータを収集するための検出素子のグループ化は、スキャンコントローラ２３の制御により行われる。検出素子のグループ化については図３で詳細に説明する。

なお、２次元アレイ型の検出器は、マルチスライス型検出器とも呼ばれる。Ｘ線検出器６５がマルチスライス型検出器である場合、回転架台３２の１回転（又は半回転＋α）で列方向に幅を有する３次元領域のスキャンを実行することができる。このスキャンは、ボリュームスキャンと呼ばれ、ボリュームスキャンでは３次元の画像データであるボクセルデータを収集できる。

データ収集回路６６は、制御回路６６１を備える。制御回路６６１は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ及びメモリなどを備え、スキャンコントローラ２３の制御の下、各検出素子で検出されるＸ線信号の制御を行う。

制御回路６６１は、複数の検出素子を１つのグループとすることで、複数の検出素子に対して少なくとも１つのグループを設定する。すなわち、制御回路６６１は、各検出素子のＸ線信号の読出しを制御することで複数の検出素子をグループ化する。制御回路６６１は、複数の検出素子の出力信号線から出力されるＸ線信号を加算してデータ収集回路６６のデータ収集システム（ＤＡＳ：Data Acquisition System）で読み出すことで、複数の検出素子をグループ化したノーマルデータを得る。一方、制御回路６６１は、複数の検出素子の出力信号線から出力されるＸ線信号を、それぞれの検出素子に対応するＤＡＳでそれぞれ読み出すことで高精細データを得る。

このように、制御回路６６１は、検出素子のグループ化を制御し、ノーマルデータを取得するノーマル設定と、高精細データを取得する高精細設定とを切り替える制御を行う。制御回路６６１のＸ線信号の読み出し方式の制御について図４乃至図８で詳細に説明する。

データ収集回路６６は、複数のＤＡＳを有する。各ＤＡＳは検出素子が出力したアナログ信号を受け、このアナログ信号に対して電流電圧変換、増幅、アナログデジタル変換（Analogue／Digital conversionＡＤ変換）などの処理を施す。データ収集回路６６は、これらの処理後のＸ線信号を用いて投影データを含む送信データを生成し、データ伝送装置５２に送信データを送信する。データ伝送装置５２に送信された送信データは、スキャンコントローラ２３を介してコンソール装置１２に送信され、そして、データ処理回路８１では、０次オフセットの補正やゲイン調整などのキャリブレーションが行われ、記憶装置８２に保存された後、再構成処理される。

スキャナ装置１１の寝台装置２２は、天板７１、及び、天板コントローラ７２を備える。天板７１は、被検体Ｑを載置可能である。

天板コントローラ７２は、不図示のプロセッサ、メモリ、及びステッピングモータなどの天板駆動用のモータを備え、スキャンコントローラ２３による制御に従って、天板７１をＹ軸方向に沿って昇降動させると共に、被検体Ｑが載置された天板７１を以下のようにＺ軸方向に沿って水平移動させる。すなわち、天板コントローラ７２は、回転架台３２の回転中心が含まれる開口部に向けて天板７１を挿入し、撮像終了後には開口部から天板７１を退避させる。また、天板コントローラ７２は、天板７１の移動量や現在位置などの位置制御情報をスキャンコントローラ２３に送信する。

スキャンコントローラ２３は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ及びメモリなどを備える。スキャンコントローラ２３は、操作パネル２４やコンソール装置１２から入力される指令に従って、回転コントローラ４１、高電圧発生装置６１、コリメータコントローラ６３や、寝台装置２２の天板コントローラ７２などの架台装置２１の各部を制御する。

操作パネル２４は、モニタなどの表示装置、及びタッチパネルや操作ボタン等の入力装置を備え、架台装置２１の開口部の両脇や前後などに設けられる。操作者は被検体Ｑの様子を確認しながら、各種指令や撮像条件を操作パネル２４から入力する。具体的には、Ｘ線照射範囲を視認するための光を照射する不図示の投光器の消灯及び点灯の指示や、天板７１の移動、停止、及び自動送りの指令が操作パネル２４から入力される。

Ｘ線ＣＴ装置１０のコンソール装置１２は、コンピュータをベースとして構成されており、ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークを介して外部装置と相互通信可能である。コンソール装置１２は、処理回路８１、記憶回路８２、入力回路８３、及び、ディスプレイ８４などのハードウェアから構成される。処理回路８１は、共通信号伝送路としてのバスを介して、コンソール装置１２を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続されている。なお、コンソール装置１２は、記憶媒体ドライブを具備する場合もある。

処理回路８１は、専用のハードウェアで構成してもよいし、内蔵のプロセッサによるソフトウェア処理で各種機能を実現するように構成してもよい。ここでは一例として、プロセッサによるソフトウェア処理によって処理回路８１が各種機能を実現する場合について説明する。

上記プロセッサとは、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）、プログラマブル論理デバイス、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）などの回路を意味する。上記プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：Simple Programmable Logic Device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：Complex Programmable Logic Device）などが挙げられる。処理回路８１は、記憶回路８２に記憶されたプログラム、又は、処理回路８１のプロセッサ内に直接組み込まれたプログラムを読み出し実行することで、各機能を実現する。

また、処理回路８１は、単一のプロセッサによって構成されてもよいし、複数の独立したプロセッサの組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、複数のプロセッサにそれぞれ対応する複数の記憶回路８２が設けられると共に、各プロセッサにより実行されるプログラムが当該プロセッサに対応する記憶回路に記憶される構成でもよい。別の例としては、１個の記憶回路８２が複数のプロセッサの各機能に対応するプログラムを一括的に記憶する構成でもよい。

記憶回路８２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）などの半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクなどによって構成される。記憶回路８２は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ及びＤＶＤ（Digital Video Disk）などの可搬型メディアを脱着自在な回路して構成されてもよい。記憶回路８２は、処理回路８１において実行される各種プログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（Operating System）等も含まれる）、プログラムの実行に必要なデータ、及び、画像データを記憶する。また、記憶回路８２には、ＯＳを制御するための各種コマンドを入力回路８３から入力可能とするためのＧＵＩ（Graphical User Interface）のプログラムが記憶されていてもよい。

入力回路８３は、ポインティングデバイスなどの入力デバイスからの信号を入力する回路である。ここでは一例として、入力デバイス自体も入力回路８３に含まれるものとする。操作者により入力デバイスが操作されると、入力回路８３はその操作に応じた入力信号を生成し、この入力信号を処理回路８１に出力する。なお、コンソール装置１２は、入力デバイスがディスプレイ８４と一体的に構成されたタッチパネルを備えてもよい。

ディスプレイ８４は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、及び、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等の表示デバイスである。ディスプレイ８４は、処理回路８１の制御に従って画像を表示する。

コンソール装置１２には、スキャナ装置１１から投影データが入力される。実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０では、投影データには高精細データとノーマルデータとが含まれる。コンソール装置１２は、投影データを記憶回路８２に保存し、また、処理回路８１により投影データを再構成することでＣＴ画像を生成する。

図２は、２次元アレイ型のＸ線検出器６５の構成の一例を示す模式的斜視図である。図２には、Ｘ線源であるＸ線管６２、被検体Ｑ、及び、Ｘ線検出器６５が示されている。図２では一例として、図１と共通の座標系を用いている。被検体Ｑの体軸方向、すなわち、頭足方向は、鉛直方向（Ｙ軸方向）に垂直なＺ軸方向に合致する。Ｘ線検出器６５において、被検体Ｑの体軸方向に平行な方向を列方向、垂直な方向をチャネル方向と呼ぶ。

図２において、Ｘ線検出器６５に示された複数の格子の１つ１つは１つの検出素子を示しており、２次元アレイ型のＸ線検出器６５では、列方向及びチャネル方向に複数の検出素子が配列される。

図２では説明の簡略化のため、４列×１７チャネルの検出素子数の例を示しているが、検出素子数は、この態様に限定されるものではない。実際にＸ線検出器６５に搭載される検出素子は、列方向には例えば、６４個あるいは３２０個配置され、チャネル方向には例えば、２５６個あるいは５１２個配置される。なお、図２の例では、検出素子は格子状に示したが、検出素子の形状は格子には限定されない。

図３は、検出素子のグループ化の方法の一例を示す平面模式図である。図３は、図２に示したＸ線検出器６５をＸ線管６２側から見た平面模式図である。ここでは一例として、図３の紙面横方向は、Ｘ線検出器６５のチャネル方向であり、図３の紙面縦方向は列方向であり、両者は互いに垂直である。図３では、一例として、列方向に８個、チャネル方向に１０個の計８０個の検出素子が搭載されたＸ線検出器６５を示す。すなわち、図３に示した多数の格子の１つ１つは、「ノーマル設定」として他の格子よりも４倍大きく太枠で記載した１つを除き、Ｘ線検出器６５における１個の検出素子である。

以下、グループ化された複数の検出素子の一群を検出素子グループと呼ぶこととする。また、ノーマルデータを収集するための検出素子グループの設定をノーマル設定と呼び、高精細データを収集するための検出素子グループの設定を高精細設定と呼ぶこととする。図３では、高精細設定の検出素子グループを４つの小さい格子で示しているのに対し、ノーマル設定の検出素子グループを１つの大きな格子で示している。なお、ここでは一例として、図３の上部において「ノーマル設定」とした太枠のように、各々の検出素子グループが４個の検出素子から構成される例を説明する。

図３のＸ線検出素子の上側と左側に示した数字は、それぞれチャネル方向及び列方向に並んだ検出素子の位置を示す。以降の説明では、各検出素子の位置をチャネル方向の番号、列方向の番号の順に座標的に表記する。例えば、列方向に１番目、チャネル方向２番目にある検出素子の位置は（１、２）で示す。

上述したノーマル設定は、複数の検出素子をまとめて１つの検出素子として扱うことである。すなわち、１つの検出素子グループを１つの検出素子とみなす。例えば、図３では、（１、３）、（１、４）、（２、３）、（２、４）の４つの検出素子がグループ化され、１つの大きな格子で示されている。一方、高精細設定では、（１、１）、（１、２）、（２、１）、（２、２）の４つの検出素子からそれぞれ出力される４つのＸ線信号は、４画素分のＸ線信号のデータとして個別に収集される。

上述の検出素子で検出されたＸ線信号は、制御回路６６１の制御の下、データ収集回路６６の複数のＤＡＳで読み出される。データ収集回路６６におけるＸ線信号の読み出し方法には、逐次読出し方式と同時読出し方式とがある。逐次読出し方式は、１つのＤＡＳが複数の検出素子の信号を順番に読み出す。一方、同時読出し方式は、複数のＤＡＳが複数の検出素子の信号を同時に読み出す。以下、図４から図６を用いて逐次読出し方式について説明し、図７及び図８を用いて同時読出し方式についてそれぞれ説明する。

図４は、逐次読出し方式におけるＸ線信号の読出し方法を説明する模式図である。図４ではチャネル方向に２列分の検出素子で検出されたＸ線信号を１つのＤＡＳで読み出す場合を例として説明する。すなわち、図４で示すように、（１、１）を先頭とする検出素子の列と（１、２）を先頭とする検出素子の列とをＤＡＳ１で読み出す場合を例に説明する。

図４では、ａ（１、１）、ｂ（１、２）、ｃ（２、１）、ｄ（２、２）の検出素子が高精細設定、ｅ（３、１）、ｆ（３、２）、ｇ（４、１）、ｈ（４、２）の検出素子がノーマル設定に設定された場合を示している。それぞれの検出素子の位置を示す座標の前に記載されたアルファベットは、それぞれの検出素子をより簡単に区別するために便宜的に付与したものであり、以下ではそれぞれの検出素子をアルファベットで表記して説明する。

図５は、逐次読出し方式におけるＸ線信号の読み出し方法を説明する模式的な回路図である。図５には図４に示した検出素子の模式的な回路図が示されている。図５では、図４と同様に、検出素子ａ、検出素子ｂ、検出素子ｃ、検出素子ｄのグループを高精細設定とし、検出素子ｅ、検出素子ｆ、検出素子ｇ、検出素子ｈのグループをノーマル設定とした場合を示している。それぞれの検出素子は、出力信号線ＳでＤＡＳ１に接続されており、各検出素子から出力信号線Ｓへの接続部分にはスイッチが夫々設けられている。例えば、スイッチＳＷａの一端は検出素子ａと接続し、他端は出力信号線Ｓに接続している。同様に、スイッチＳＷｂの一端は検出素子ｂと接続し、他端は出力信号線Ｓに接続している。

逐次読出し方式では、検出素子ごとに設けられたスイッチが切り替えられることにより各検出素子のＸ線信号が順番にＤＡＳ１へ読み出される。ＤＡＳ１にはリセットスイッチＲＳＷが設けられ、リセットスイッチＲＳＷを切り替えることで、サンプリング対象の検出素子を切り替えることができる。すなわち、１つの検出素子からの信号をサンプリングする度にＤＡＳ１のリセットスイッチＲＳＷを切り替えることで、個々の検出素子で検出されたＸ線信号を独立して読み出すことができる。一方、ＤＡＳ１のリセットスイッチＲＳＷを切り替えずに、連続して複数の検出素子からＸ線信号が読み出されると、複数の検出素子からのＸ線信号を束ねてサンプリングすることができる。このように、ＤＡＳ１は、高精細設定のグループに属する検出素子で検出されたＸ線信号は夫々別々にサンプリングし、ノーマル設定のグループに属する検出素子で検出されたＸ線信号はまとめてサンプリングできる。なお、各検出素子のスイッチやＤＡＳ１のリセットスイッチＲＳＷは、不図示の制御回路６６１からの制御信号線により制御される。

図６は、逐次読出し方式におけるＸ線信号の読出し動作を説明するタイミングチャートである。図６は、図５の回路例における動作を説明するタイミングチャートである。図６は上からＤＡＳ１のリセットスイッチＲＳＷ、検出素子ａのスイッチＳＷａ、検出素子ｂのスイッチＳＷｂ、検出素子ｃのスイッチＳＷｃ、検出素子ｄのスイッチＳＷｄ、検出素子ｅのスイッチＳＷｅ、検出素子ｆのスイッチＳＷｆ、検出素子ｇのスイッチＳＷｇ、検出素子ｈのスイッチＳＷｈの動作、ＤＡＳの積分器の出力、及び、Ａ／Ｄ変換器でのＸ線信号のサンプリングタイミングについてのタイミングチャートを示している。

図６では、図５と同様に、検出素子ａ、検出素子ｂ、検出素子ｃ、検出素子ｄのグループは高精細設定、検出素子ｅ、検出素子ｆ、検出素子ｇ、検出素子ｈのグループはノーマル設定の場合を例として説明する。高精細設定のグループでは、各検出素子で検出されたＸ線信号はＤＡＳ１で夫々サンプリングされる。一方、ノーマル設定のグループは、各検出素子で検出されたＸ線信号がまとめてＤＡＳ１でサンプリングされる。

具体的には、図６のスイッチＳＷａが閉じた状態、即ち、オンの状態になると、ＤＡＳ１の積分器に検出素子ａのＸ線信号が読み出され、検出素子ａのＸ線信号がサンプリングされる。次に、リセットスイッチＲＷＳが閉じた状態となり、積分器の電荷が放出される。その後、リセットスイッチＲＷＳが開いた状態、即ち、オフの状態で、スイッチＳＷｂが閉じた状態となり、積分器に検出素子ｂのＸ線信号が読み出される。同様に、リセットスイッチＲＷＳが閉じた状態となり、積分器の電荷が放出された後、リセットスイッチＲＷＳがオフの状態で、スイッチＳＷｃが閉じた状態となり、積分器に検出素子ｃのＸ線信号が読み出される。リセットスイッチＲＷＳが閉じた状態となり、積分器の電荷が放出された後、リセットスイッチＲＷＳがオフの状態で、スイッチＳＷｄが閉じた状態となり、積分器に検出素子ｄのＸ線信号が読み出される。このように、高精細設定された検出素子グループについてそれぞれの検出素子からのＸ線信号が順番にＤＡＳに読み出される。

一方、ノーマル設定の検出素子グループからＸ線信号を読み出す場合、積分器のリセットスイッチＲＳＷは開いた状態、即ちオフの状態に維持される。したがって、スイッチＳＷｅが閉じた状態、即ち、オンの状態で、ＤＡＳの積分器に検出素子ｅのＸ線信号が読み出される。次に、スイッチＳＷｆが閉じた状態になり、検出素子ｆのＸ線信号が積分器に読み出される。この時、積分器は検出素子ｅ及び検出素子ｆのＸ線信号が蓄積される。同様に、スイッチＳＷｇが閉じた状態になり、検出素子ｇのＸ線信号が積分器に読み出され、スイッチＳＷｈが閉じた状態になり、検出素子ｈのＸ線信号が積分器に読み出される。このように、積分器のリセットスイッチＲＳＷがオフの状態で、ノーマル設定の検出素子から順番に積分器にＸ線信号が読み出され、積分器には検出素子ｅ、検出素子ｆ、検出素子ｇ、検出素子ｈのＸ線信号が蓄積する。このように、積分器のリセットスイッチＲＳＷがオフの状態で順番にＸ線信号が読み出されることで、４つの検出素子からの信号を束ねてサンプリングできる。

以上が、逐次読出し方式の説明である。次に、同時読出し方式について説明する。同時読出し方式では、検出素子ごとにＤＡＳが設けられており、グループ設定に応じてＸ線信号を読み出すＤＡＳが異なる。

図７は、同時読出し方式における高精細設定のＸ線信号の読み出し方法を説明する模式的な回路図である。図７の左側は、検出素子ａ、検出素子ｂ、検出素子ｃ、検出素子ｄの検出素子グループを示しており、検出素子グループは高精細設定に設定されている。

検出素子ａは、出力信号線ｓ１でＤＡＳ１に接続されており、検出素子ａから出力信号線ｓ１への接続部分には３路スイッチＳＷ１が設けられている。３路のスイッチＳＷ１は、Ｈ側の接点とＮ側の接点とのいずれかに接続可能であり、高精細設定の場合、３路のスイッチＳＷ１はＨ側の接点と接続し、ＤＡＳ１によって検出素子ａのＸ線信号が読み出される。検出素子ｂとＤＡＳ２との間に設けられた３路スイッチＳＷ２もＨ側の接点とＮ側の接点とのいずれかに接続可能であり、高精細設定の場合、３路のスイッチＳＷ２はＨ側の接点と接続し、出力信号線ｓ２を介してＤＡＳ２によって検出素子ｂのＸ線信号が読み出される。同様に、検出素子ｃとＤＡＳ３との間に設けられた３路スイッチＳＷ３もＨ側の接点とＮ側の接点とのいずれかに接続可能であり、高精細設定の場合、３路のスイッチＳＷ３はＨ側の接点と接続し、出力信号線ｓ３を介してＤＡＳ３によって検出素子ｂのＸ線信号が読み出される。検出素子ｄとＤＡＳ４との間に設けられた３路スイッチＳＷ４もＨ側の接点とＮ側の接点とのいずれかに接続可能であり、高精細設定の場合、３路のスイッチＳＷ４はＨ側の接点と接続し、出力信号線ｓ４を介してＤＡＳ４によって検出素子ｄのＸ線信号が読み出される。

同時読出し方式では、各検出素子の３路スイッチの切り替えは同時に行われ、複数の検出素子からＸ線信号を同時に読み出すことができる。図７で説明した通り、検出素子グループの設定が高精細設定の場合は、それぞれの検出素子に対応するＤＡＳがそれぞれの検出素子で検出されたＸ線信号を読み出す。一方、ノーマル設定の場合は、検出素子ａ、検出素子ｂ、検出素子ｃ、検出素子ｄの各検出素子からのＸ線信号はまとめて１つのＤＡＳによって読み出される。

図８は、同時読出し方式におけるノーマル設定のＸ線信号の読み出し方法を説明する模式的な回路図である。図８は、図７と異なり、各検出素子の３路のスイッチはＮ側の接点と接続し、Ｘ線信号は出力信号線ｓ１を介してＤＡＳ１によって読み出される。

具体的には、検出素子ａからのＸ線信号は、３路スイッチＳＷ１がＮ側の接点に接続されることによって、出力信号線ｓ１を介してＤＡＳ１に読み出される。検出素子ｂからのＸ線信号は、３路スイッチＳＷ１がＮ側の接点に接続されることによって、出力信号線ｓ１を介してＤＡＳ１に読み出される。同様に、検出素子ｃからのＸ線信号は、３路スイッチＳＷ１がＮ側の接点に接続されることによって、出力信号線ｓ１を介してＤＡＳ１に読み出される、検出素子ｄからのＸ線信号は、３路スイッチＳＷ１がＮ側の接点に接続されることによって、出力信号線ｓ１を介してＤＡＳ１に読み出される。検出素子ａ、検出素子ｂ、検出素子ｃ、検出素子ｄの各検出素子からのＸ線信号は同時にＤＡＳ１に読み出されるため、ＤＡＳ１では検出素子ａ、検出素子ｂ、検出素子ｃ、検出素子ｄのＸ線信号の総和がサンプリングされる。

図４乃至図８を用いてデータ収集回路６６におけるＸ線信号の読出し方式を説明した。データ収集回路６６は逐次読出し方式と同時読出し方式のいずれかの読出し方法によりＸ線信号を読み出すよう構成されている。データ取集回路６６では、読み出された高精細データ及びノーマルデータに対して、０次オフセットの補正やゲイン調整のためのキャリブレーション処理が実施される。０次オフセットの補正用の補正値やキャリブレーション用のデータは、高精細データとノーマルデータとで異なる。したがって、高精細データとノーマルデータと区別するためにデータ収集回路６６は高精細データとノーマルデータとを識別するためのモードフラグを付与するように構成されてもよい。

図９は、高精細データとノーマルデータとを識別するためのモードフラグについて説明する模式図である。図９の上段は高精細データを、下段はノーマルデータをそれぞれ示している。図９の右下にはモードフラグとして、高精細データの場合は「ｈ」を、ノーマルデータの場合は「ｎ」を付与する例を示している。

図９の上段左側は、モードフラグを付与する前の４つの高精細データの例を示しており、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの高精細データがそれぞれ示されている。図９の上段右側は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれの高精細データに高精細モードフラグ「ｈ」が付与され、「Ａ‐ｈ」、「Ｂ‐ｈ」、「Ｃ‐ｈ」、「Ｄ‐ｈ」の高精細データが示されている。

図９の下段左側は、モードフラグを付与する前のノーマルデータの例を示しており、ある１つのノーマルデータＸが示されている。図９の上段右側は、高精細データと同じデータ数である４個にノーマルデータを分割して、それぞれにノーマルモードフラグ「ｎ」が付与された「Ｘ-ｎ」のノーマルデータが４つ示されている。上記の処理後に、データ収集回路６６からデータ伝送装置５２にノーマルデータを出力することにより、記憶回路８２に収集データを保存する際、ノーマルデータを構成する各検出素子グループの検出素子に対応する各データにおけるチャネル方向及び列方向の位置が、どのモードでスキャンしてもずれることなく保存することが可能となる。

処理回路８１は、高精細データ及びノーマルデータのそれぞれに付与されたモードフラグに基づいてデータの種類を判定し、データの種類に応じて補正やキャリブレーションにおいて適用される補正値やデータを判定し、補正処理を行う。

このように、ノーマル設定では、複数の検出素子で検出されたＸ線信号を加算し、１つの検出素子からのＸ線信号とみなすことで、Ｓ／Ｎ比（Signal/Noise Ratio）の高いデータを得ることができる。一方、高精細設定では、複数の検出素子それぞれからＸ線信号を得るため、ノーマルデータと比較してＳ／Ｎ比は低くなるが、分解能の高いデータを得ることができる。

なお、図３から図９では、説明を簡略化するため、４つの検出素子を１つのグループにする例を示したが、１つのグループにグループ化される検出素子の個数は、４個には限定されない。１つのグループにされる検出素子の個数は、例えば、２個でも、８個でもよい。また、図３から図８の例では格子状にグループ化される例を示したが、グループ化される形状は格子には限定されない。

以下、図１０から図１２を適宜参照し、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０の検出素子の設定例を説明する。図１０から図１２では、多数の検出素子のうち、一部の検出素子に対しては高精細設定が適用され、残りの検出素子に対してはノーマル設定が適用される場合について説明する。

図１０は、第１の実施形態における検出素子の第１の設定例を示す平面模式図である。図１０では、一例として、図３の表記と同様に、紙面の横方向はチャネル方向、紙面の縦方向は列方向を示している。また、チャネル方向と列方向に示した数字は、図３と同様に各検出素子の位置を示す。

図１０は、検出素子グループの設定方法が列方向に同じであるものの、チャネル方向には異なる一例を示す。図１０は、ノーマル設定の検出素子グループを４個の検出素子から構成される例を示している。ノーマル設定の検出素子グループに属する検出素子については、縦２×横２の計４個を１つの構成で表記し、高精細設定の検出素子グループに属する検出素子については、１つの検出素子を１つの格子で表記している。なお、この点は後述の図１１及び図１２も同様である。図１０の検出素子グループの設定は、高精細設定の検出素子２列と、ノーマル設定の検出素子２列とがチャネル方向に交互に配列される例を示す。

高精細設定及びノーマル設定のチャネル方向の並び方は図１０に示した順番には限定されず、例えば、所定の回数ごとに高精細設定とノーマル設定が繰り返されてもよいし、チャネル方向にランダムに並んでいてもよい。また、高精細設定とノーマル設定との比率は１：１には限定されず、取得する画像の分解能やＳ／Ｎ比に応じて決定されてもよい。

図１１は、第１の実施形態における検出素子の第２の設定例を示す平面模式図である。図１１は、検出素子グループの設定がチャネル方向に同じであるものの、列方向には異なる例を示す。図１１の検出素子グループの設定は、高精細設定の検出素子２行と、ノーマル設定の検出素子２行とが列方向に交互に配列される例を示す。図１０の例と同様に、高精細設定及びノーマル設定の並び方は、図１１の態様には限定されず、例えば、所定の回数ごとに高精細設定とノーマル設定とが繰り返されてもよいし、ランダムに並んでいてもよい。また、高精細設定とノーマル設定との比率は、１：１には限定されず、取得する画像の分解能やＳ／Ｎ比に応じて決定されてもよい。

図１２は、第１の実施形態における検出素子の第３の設定例を示す平面模式図である。図１２のＸ線検出器６５の左から１番目の列方向において、縦２×横２の計４個の検出素子からなる検出素子グループの単位で、高精細設定が適用された検出素子グループ、ノーマル設定が適用された検出素子グループの順で、検出素子グループが列方向に交互に並んでいる。図１２のＸ線検出器６５の左から２番目において、検出素子グループの単位で、ノーマル設定が適用された検出素子グループ、高精細設定が適用された検出素子グループの順で、検出素子グループが列方向に交互に並んでいる。図１２では、この２つの配列がチャネル方向に繰り返されることで千鳥模様の配列パターンとなる例を示している。

すなわち、Ｎを４の倍数とし、Ｎ−３列目及びＮ−２列目の互いに隣接する２行の検出素子では、チャネル方向の第１列から高精細設定で始まるように、高精細設定の検出素子グループ及びノーマル設定の検出素子グループがチャネル方向に交互に配列される。反対に、Ｎ−１列目及びＮ列目の互いに隣接する２行の検出素子では、チャネル方向の第１列からノーマル設定で始まるように、高精細設定の検出素子グループ及びノーマル設定の検出素子グループがチャネル方向に交互に配列される。

前述の図１０及び図１１の場合と同様に、このような高精細設定およびとノーマル設定の千鳥模様の配列に関しても、並び方、すなわち、検出素子グループの配置パターンは、検出素子の４行ごとに同じパターンが繰り返される態様には限定されない。例えば、ノーマル設定の検出素子グループが縦３個×横３個の９個の検出素子から構成される場合も、検出素子の６行ごとに同じパターンを繰り返すことで、高精細設定の検出素子グループと、ノーマル設定の検出素子グループとを千鳥模様に配列できる。

なお、図１０から図１２で説明したそれぞれの配置パターンを組み合わせることもできる。例えば、Ｘ線検出器６５の一部の領域については図３で示した配置パターンが適用され、他の一部の領域については図１０又は図１１で示した配置パターンが適用されてもよい。

上述のように、Ｘ線検出器６５の設定を部分的に高精細設定とし、残りをノーマル設定とすることで、１回のＸ線検出動作で、高精細データとノーマルデータとを同時に収集することができる。

次に、図１３から図１７を適宜参照し、ビューごとに検出素子の設定を切り替える例を説明する。本明細書においてビューは、Ｘ線ＣＴ装置１０のスキャンにおける１つの角度方向のことである。まず、図１３を用いてビューを説明する。

図１３は、ビュー（Ｘ線ＣＴ装置のスキャンにおける１つの角度方向）を説明する概略図である。図１３は、回転架台３２のＸ線管６２及びＸ線検出器６５が、回転架台３２の回転方向を示す矢印の方向に回転する場合を示している。ビューは、撮像角度のことであり、撮像角度は、回転架台３２内を回転するＸ線管６２及びＸ線検出器６５の位置により決まる。

図１２に示すように、例えば、回転架台３２の回転に従って、Ｘ線管６２及びＸ線検出器６５が移動し、第１のビュー、第２のビュー、第３のビューでそれぞれ投影データが得られる。すなわち、実線で示した第１のビューにおいてＸ線管６２から放射されたＸ線がＸ線検出器６５で検出され、第１の投影データが収集される。次に、回転架台３２が回転し、Ｘ線管６２及びＸ線検出器６５が移動し、破線で示した第２のビューにおいて第２の投影データが収集される。さらに、一点鎖線で示した第３のビューで第３の投影データが収集される。

このように、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０の１つのスキャンは、複数のビューから構成される。また、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０の１つのスキャンは、１つの画像データが取得される撮像に対応する。例えば、回転架台３２の半回転＋αで１つのボリュームデータが生成される。このようなスキャンも１つのスキャンに含まれる。さらに、被検体Ｑの全身を１回のスキャンで収集することも、１つのスキャンに含まれる。このように、１つのスキャンは、Ｘ線管６２からＸ線が継続的に照射される場合、又は、回転架台が継続して回転している場合を含む。

図１４は、第１の実施形態の検出素子におけるビューごとの設定の切り替えに係る第１の例を示す平面模式図である。図１４の上段は、第１のビューにおけるＸ線検出器６５の設定を示し、図１４の下段は、第２のビューにおけるＸ線検出器６５の設定を示している。図１４は、検出素子の設定をビューごとに交互に切り替える例を示している。高精細設定とノーマル設定との切り替えは、所定のビュー間隔であってもよく、さらに、高精細設定とノーマル設定の比率は１：１には限定されない。

このようにビューごとにＸ線検出器６５の高精細設定とノーマル設定を切り替えることで、高精細データ及びノーマルデータの両方を１回のスキャンで一括的に収集することができる。

図１５は、第１の実施形態の検出素子におけるビューごとの設定の切り替えに係る第２の例を示す平面模式図である。図１５に示したそれぞれの図は、図１４と同様に、上段は第１のビューを、下段の図は第２のビューを示している。

図１５において、第１のビューでは図１０に示した高精細設定及びノーマル設定の配列パターンに設定される。一方、第２のビューでは、図１０に示した高精細設定及びノーマル設定の配列パターンが、チャネル方向に２列分ずれた配列パターンが設定される。なお、チャネル方向のずれ方は１列分ずつ、すなわち、ビューごとに高精細設定又はノーマル設定の列が１列ごとに重なるように配列パターンをずらしてもよい。

このように、図１５は、図１４と同様に、奇数番目のビューと偶数番目のビューとで配列パターンを交互に切り替える例を示している。

以下、図１６及び図１７で、奇数番目のビューと偶数番目のビューとで配列パターンを交互に切り替える、別の例を示す。

図１６は、第１の実施形態の検出素子におけるビューごとの設定の切り替えに係る第３の例を示す平面模式図である。図１６に示したそれぞれの図は、図１４と同様に、上段は第１のビューを、下段の図は第２のビューを示している。

図１６は、第１のビューでは図１１に示した高精細設定及びノーマル設定の配列パターンに設定される。一方、第２のビューでは、図１１に示した高精細設定及びノーマル設定の配列パターンが、列方向に２列分ずれた配列パターンが設定される。なお、列方向のずれ方は１列分ずつ、すなわち、ビューごとに高精細設定又はノーマル設定の列が１列ごとに重なるように配列パターンをずらしてもよい。

図１７は、第１の実施形態の検出素子におけるビューごとの設定の切り替えに係る第４の例を示す平面模式図である。図１６に示したそれぞれの図は、図１４と同様に、上段は第１のビューを、下段の図は第２のビューを示している。

図１７は、第１のビューでは図７に示した高精細設定及びノーマル設定の配列パターンに設定される。一方、第２のビューでは、図１３に示した高精細設定及びノーマル設定の配列がチャネル方向又は列方向のいずれか一方に１列ずれた配列パターンが設定される。すなわち、図１７は、偶数番目のビューと奇数番目のビューとで対称的な配列パターンが適用される例を示している。

なお、図１５から図１７に示した各配列パターンは相互に組み合わせが可能である。例えば、第１のビューは図１５の上段に示した配列パターン、第２のビューは図１６の上段に示した配列パターン、第３のビューは図１７の上段に示した配列パターン、というように組み合わせて切り替えることも可能である。

このように、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０及びＸ線検出装置２０によれば、１つのスキャンで高精細データとノーマルデータの両方のデータを収集できる。したがって、従来技術よりも撮像時間及びＸ線被ばく量を低減できる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態は、第１の実施形態で説明した検出素子の設定を、Ｘ線信号強度の違いに応じて変更する方法に関する。

図１８は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０の機能構成例を示す機能ブロック図である。図１８に示すコンソール装置１２の処理回路８１は、決定機能８１１及び画像再構成機能８１３を有する。決定機能８１１及び画像再構成機能８１３は記憶回路８２に格納されているプログラムを処理回路８１のプロセッサが実行することによって実現される機能である。

決定機能８１１は、Ｘ線検出器６５の各検出素子で検出されたＸ線信号強度に応じて、検出素子の設定を判定し、制御回路６６１に検出素子の設定を変更させる。例えば、第１のビューにおいて、高精細設定で検出されたＸ線信号強度が低い場合、所定のＳ／Ｎ比を維持できなくなる場合がある。その場合、第２のビューにおいて検出素子の設定をノーマル設定に変更することで、Ｓ／Ｎ比を改善することができる。

このように、決定機能８１１は、各検出素子で検出されたＸ線信号強度の実測値に基づいて、検出素子の設定を高精細設定とノーマル設定のいずれにすべきかを決定する。

画像再構成機能８１３は、スキャナ装置１１で収集された投影データに基づいて画像再構成処理を実行する。画像再構成機能８１３で画像再構成処理が実行されるとＣＴ画像が生成される。生成されたＣＴ画像はディスプレイ８４に表示され、あるいは、記憶回路８２に記憶される。

図１９は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図１９のフローチャートのステップ番号に従って、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０の動作を説明する。

ステップＳＴ１０１において、Ｘ線管６２は、高電圧発生装置６１から供給された管電圧に応じてＸ線検出器６５に向けＸ線を照射する。これにより、Ｘ線照射が開始される。

ステップＳＴ１０３において、Ｘ線検出器６５のそれぞれの検出素子は、あるビュー、例えば、第１のビューにおいて被検体Ｑを透過したＸ線信号を検出する。検出されたＸ線信号に基づいて、それぞれの検出素子はＸ線信号強度を測定する。

ステップＳＴ１０５において、Ｘ線信号強度は制御回路６６１に送信される。さらに、データ伝送装置５２は、Ｘ線信号強度をスキャンコントローラ２３を介してコンソール装置１２の決定機能８１１に送信する。

ステップＳＴ１０７において、決定機能８１１は、Ｘ線信号強度が所定の閾値以上か否かを検出素子ごとに判定する。決定機能８１１は、所定の閾値以上と判断された検出素子には高精細設定を適用し、所定の閾値未満と判断された検出素子にはノーマル設定を適用する。決定機能８１１で決定された検出素子ごとの上記設定内容は、スキャンコントローラ２３を介してデータ収集回路６６の制御回路６６１に送信される。

なお、高精細設定の検出素子グループにおけるＸ線信号強度は、検出素子グループの各検出素子で検出されたＸ線信号強度の平均値に基づいて判定されてもよい。また、Ｘ線信号強度は、検出素子グループの各検出素子で検出されたＸ線信号強度の最大値や中央値に基づいて判定されてもよい。

ある検出素子グループについてＸ線信号強度が所定の閾値以上であると判定された場合、ステップＳＴ１０７のＹＥＳ方向に分岐する。この場合、ステップＳＴ１０９において、制御回路６６１は、Ｘ線信号強度が所定の閾値以上であると判定された検出素子グループに対して高精細設定を適用する。

一方、ある検出素子グループについてＸ線信号強度が所定の閾値未満であると判定された場合、ステップＳＴ１０７のＮＯの方向に分岐する。この場合、ステップＳＴ１１１において、制御回路６６１はＸ線信号強度が所定の閾値未満であると判定された検出素子グループに対してノーマル設定を適用する。

ステップＳＴ１０９及びステップＳＴ１１１における検出素子グループの設定は、Ｘ線信号強度が測定されたビューよりも後のビューに適用される。例えば、第１のビューで測定されたＸ線信号強度に基づいて、第２のビューにおける検出素子グループの設定が変更される。

ステップＳＴ１１３において、スキャンコントローラ２３は、スキャンの終了判定を行い、スキャンを継続する場合はＮＯの方向に分岐し、ステップＳＴ１０３に戻って動作が継続する。一方、スキャンコントローラ２３がスキャンを終了すると判定した場合はＹＥＳに分岐し、スキャンが終了する。

なお、上述の動作では、各検出素子グループに対する高精細設定又はノーマル設定の一方の適用を１つのビューごとに判定及び変更する例を示したが、これは一例にすぎない。各検出素子グループに対する高精細設定又はノーマル設定の一方の適用は、所定の複数のビューごとに実行されてもよい。

また、決定機能８１１は、ビューごとの検出素子グループにおけるＸ線信号強度の変化に応じて、各検出素子グループに高精細設定又はノーマル設定のいずれを適用するかを決定してもよい。Ｘ線信号強度は構造物の境界部分で大きく変化する。例えば、体腔部分から臓器の部分にビューが移動した場合、Ｘ線信号強度の変化は大きくなる。体腔部分ではＸ線透過度が高く、Ｘ線信号強度は高くなる一方、臓器のように構造物が存在する部分では、Ｘ線透過度が低く、Ｘ線信号強度は体腔部分と比較して低くなる。したがって、Ｘ線強度が高い部分から低い部分に変化した場合、体腔部分から臓器にビューが移動したことを示す。臓器の存在するビューでは高解像度又は高Ｓ／Ｎ比の画像を収集することが望まれる。したがって、決定機能８１１は、Ｘ線信号強度の差から構造物の境界部分を判定し、検出素子の設定を境界部分で変更してもよい。例えば、決定機能８１１は、体腔部分のように高分解能の撮像が不要な領域ではノーマル設定で撮像し、臓器については高分解能の高精細設定で撮像するように、高精細設定及びノーマル設定を適用してもよい。

さらに、高精細設定又はノーマル設定のどちらを各検出素子グループに適用するかの判定に関して、決定機能８１１は、本スキャンに先駆けて収集されるスキャノ画像を撮像する際に測定されたＸ線信号強度を用いてもよい。スキャノ画像とは、Ｘ線ＣＴ装置１０で、例えば、撮像範囲を指定する際に取得される画像のことであり、Ｘ線管６２とＸ線検出器６５とを被検体Ｑの体軸方向に平行に移動させて収集する２次元画像のことである。

決定機能８１１は、スキャノ画像に基づいて、あらかじめ撮像範囲におけるＸ線信号強度分布を測定し、高精細設定が適用される検出素子と、ノーマル設定が適用される検出素子とを本スキャン前に決定してもよい。

また、Ｘ線ＣＴ装置１０は、スキャノ画像上にＸ線信号強度分布を表示し、高精細設定が適用される範囲とノーマル設定が適用される範囲とを指定するためのユーザの入力を入力回路８３から受け付けてもよい。この場合、決定機能８１１は、入力された範囲に基づいて、高精細設定又はノーマル設定のどちらに各検出素子の設定を適用するかを決定してもよい。

なお、決定機能８１１により高精細設定として決定されたＸ線検出器６５の領域について、第１の実施形態の図１０から図１３で説明した配列パターンを適用してもよい。すなわち、高精細設定の領域に対応する検出素子グループをすべて高精細設定にするのではなく、図１０から図１３で説明した配列パターンを適用してもよい。なお、第１の実施形態で説明した検出素子の設定は高精細データとノーマルデータの両方を収集可能であり、このような検出素子の設定を、第２の実施形態において高精細データを収集したい領域に適用しても、高精細データを収集することが可能である。

また、記憶回路８２に撮像条件を記憶しておき、撮像条件に含まれるＸ線ビームの線量、照射範囲、形状、及び、線質などの照射条件に基づいて、決定機能８１１はスキャン開始前にＸ線信号強度を予測することができる。このようにＸ線信号強度の予測値に基づいてビューごとに各検出素子グループに高精細設定又はノーマル設定のいずれを適用するかを決定してもよい。

このように、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０によれば、Ｘ線信号強度に応じて検出素子グループごとに高精細設定又はノーマル設定のいずれを適用するかを動的に切り替えることが可能となる。したがって、１つのスキャン内のあるビューで測定されたＸ線信号強度に基づいて、その後のビューにおいて各検出素子グループに高精細設定又はノーマル設定のいずれを適用するかをダイナミックに変更できる。また、このような動的な変更により、分解能及びＳ／Ｎ比が最適となるように調整しながら画像データを収集できる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態は、第１の実施形態で説明した検出素子の設定を、撮像条件に応じて変更する方法に関する。

図２０は、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０の機能構成例を示す機能ブロック図である。図２０において、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０の処理回路８１は、図１８で示した第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０の処理回路８１の各機能に加えて、算出機能８１５をさらに有する。算出機能８１５は、記憶回路８２に格納されているプログラムを処理回路８１のプロセッサが実行することによって実現される機能である。

決定機能８１１は、記憶回路８２に格納されている撮像条件に基づいて検出素子の設定を決定する。撮像条件には、例えば、撮像部位が含まれており、決定機能８１１は撮像部位ごとに検出素子の設定を高精細設定とするかノーマル設定とするかを決定する。

算出機能８１５は、記憶回路８２に格納されている撮像条件中の撮像部位に応じて、高精細設定及びノーマル設定を制御するタイミングを算出する。すなわち、算出機能８１５は、撮像部位がどのビューに含まれるかを撮像条件に基づき算出し、検出素子の設定を切り替えるタイミングを算出する。撮像条件は撮像位置、例えば、撮像部位の標準的な大きさ、天板位置、被検体Ｑの***、被検体Ｑが天板７１に載置される位置、ビューの角度、回転時間、総スキャン時間、及び、スキャンスライス厚などの情報を含む。また、撮像条件は例えば、天板コントローラ７２により取得された現在の天板位置や移動量といった情報を含む。このような情報に基づいて、算出機能８１５は、設定の切り替えタイミングを算出する。

図２１は、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図２２及び図２３を適宜参照しつつ、図２１のフローチャートのステップ番号に従って、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０の動作を説明する。

ステップＳＴ２０１において、Ｘ線ＣＴ装置１０に撮像条件が入力される。入力された撮像条件は記憶回路８２に格納される。なお、撮像条件はあらかじめ記憶回路８２に格納されていてもよい。また、撮像条件は、外部の記憶装置に記憶されており、例えば、電子ネットワーク経由でＸ線ＣＴ装置１０の記憶回路８２に入力されてもよいし、入力回路８３を介してユーザが入力してもよい。

ステップ２０３において、決定機能８１１は、撮像条件に含まれる撮像部位に基づいて検出素子の設定を決定する。決定機能８１１における検出素子の撮像部位ごとの設定については図２３で詳細に説明する。

図２２は、第３の実施形態における撮像部位ごとの設定を説明する表である。図２２は、撮像部位ごとの検出素子の設定を一覧で示す表である。図２２の表は、上から、（頭部、高精細）、（胸部、ノーマル）、（腹部、ノーマル）、・・・（下肢、ノーマル）を示している。

図２２の表に示すように、頭部のように構造が細密な部位については、分解能の高い高精細設定で画像データを収集することが望ましい。一方で、腹部のように分解能よりもＸ線信号強度が重要な部位については、Ｓ／Ｎ比が良好なノーマル設定で画像データを収集することが望ましい。また、例えば血液量の測定など定量的な観察を行う場合、Ｓ／Ｎ比が良好な画像が望ましい。このように、撮像部位や検査の種類などに応じて取得する画像データに求められる画質が変化する。

図２３は、１つのスキャンで頭部、胸部、腹部を撮像範囲とする例を示している。その際、図２２の表に示すように、頭部は、高精細設定で収集する撮像部位である。一方、胸部及び腹部は、ノーマル設定で収集する撮像部位である。

図２３に示した矢印Ａは、高精細設定で撮像すべき範囲を示しており、矢印Ｂはノーマル設定で撮像すべき範囲を示している。このように、撮像条件に応じて直線Ｃで示す位置で検出素子の設定は変更される。

図２１のフローチャートに戻って説明を続ける。

ステップＳＴ２０５において、算出機能８１５は、撮像条件に基づいて検出素子の設定を変更するタイミングを算出する。算出機能８１５は、撮像条件に含まれる撮像位置、例えば、撮像部位の標準的な大きさ、天板７１に被検体Ｑが載置された位置、ビューの角度、回転時間から、変更すべきビューに到達するまでの撮像時間やビュー数などを算出する。

ステップＳＴ２０７において、決定機能８１１で決定されたＸ線検出器の設定、及び、算出機能８１５で算出されたタイミングは、スキャンコントローラ２３を介して制御回路６６１に伝送される。

ステップＳＴ２０９において、スキャナ装置１１は、撮像条件に基づいてスキャンを開始する。

ステップＳＴ２１１において、制御回路６６１は、算出機能８１５で算出されたタイミングで検出素子の設定を切り替える。

なお、第２の実施形態と同様に、Ｘ線検出器６５において高精細設定となる領域は、図１０から図１２で説明した配列パターンが設定されてもよい。

また、撮像部位は頭部や胸部といった部位単位に限らず、脳や心臓といった臓器単位で設定されていてもよい。さらに、Ｘ線検出器６５の設定は、対象となる部位を透過したＸ線を検出するＸ線検出器６５の領域ごとにされてもよい。すなわち、心臓の画像データを高精細設定で収集する場合、心臓を透過したＸ線が検出される検出素子が存在するＸ線検出器６５の領域を、高精細設定としてもよい。

さらに、スキャノ画像に基づいて撮像範囲を決定する際に、ユーザが入力回路８３を介して高精細設定で収集したい範囲と、ノーマル設定で収集したい範囲とを入力できてもよい。

このように、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０は、１つのスキャンで複数の撮像部位を取得する場合、撮像部位に応じて動的に検出素子の設定を制御し、それぞれの撮像部位に適した分解能及びＳ／Ｎ比で画像データを収集できる。

以上述べた少なくともひとつの実施形態のＸ線ＣＴ装置１０及びＸ線検出装置２０によれば、１つのスキャンで高精細データとノーマルデータとを収集することが可能となる。

請求項の用語と実施形態との対応関係は、例えば以下の通りである。なお、以下に示す対応関係は、参考のために示した一解釈であり、本発明を限定するものではない。

処理回路８１の決定機能８１１は請求項記載の決定部の一例である。また、処理回路８１の算出機能８１５は、請求項記載の算出部の一例である。

本発明の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。

１０…Ｘ線ＣＴ装置
２０…Ｘ線検出装置
１１…スキャナ装置
１２…コンソール装置
２３…スキャンコントローラ
３１…固定架台
３２…回転架台
５２…データ伝送装置
６２…Ｘ線管
６５…Ｘ線検出器
６６…データ収集回路
６６１…制御回路
８１…処理回路
８２…記憶回路
８３…入力回路
８４…ディスプレイ
８１１…決定機能
８１３…画像再構成機能
８１５…算出機能

Claims (9)

1. 被検体を透過したＸ線に応じてＸ線信号を出力する複数の検出素子が含まれるＸ線検出器と、
   前記検出素子のそれぞれから出力される複数のＸ線信号である高精細データを収集する高精細設定と、前記検出素子のそれぞれから出力される複数のＸ線信号が束ねられたＸ線信号であるノーマルデータを収集するノーマル設定とを、１スキャン中に収集するように切り替えるスキャンコントローラと
   を備え、
   前記１スキャンは複数のビューを含み、
   前記スキャンコントローラは、前記検出素子ごとに、前記高精細設定と前記ノーマル設定とを、前記ビューに応じて切り替える、
   Ｘ線ＣＴ装置。
2. 前記スキャンコントローラは、
   前記Ｘ線検出器の部分的な領域に属する前記検出素子を前記高精細設定とし、残りの領域に属する前記検出素子を前記ノーマル設定とし、かつ、前記ビューに応じて、両領域の設定を交互に切り替える、
   請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記スキャンコントローラは、
   前記Ｘ線検出器の列方向には前記検出素子のそれぞれに同じ収集設定を設定し、前記Ｘ線検出器のチャネル方向には所定数の前記検出素子ごとに異なる収集設定を設定する、
   請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記スキャンコントローラは、
   前記Ｘ線検出器のチャネル方向には前記検出素子のそれぞれに同じ収集設定を設定し、前記Ｘ線検出器の列方向には所定数の前記検出素子ごとに異なる収集設定を設定する、
   請求項２又は請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記スキャンコントローラは、
   前記Ｘ線検出器の列方向に所定数の前記検出素子ごとに異なる収集設定を設定し、かつ、前記Ｘ線検出器のチャネル方向にも当該所定数の前記検出素子ごとに異なる収集設定を設定する、
   請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記スキャンコントローラは、
   前記Ｘ線検出器で取得されるＸ線信号強度に応じて、前記高精細設定と前記ノーマル設定とを前記検出素子ごとに切り替える、
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 撮像条件を記憶する記憶回路と、
   前記撮像条件に基づいて前記高精細設定と前記ノーマル設定とを切り替えるタイミングを算出する算出部と、をさらに備え、
   前記スキャンコントローラは、
   前記算出部により算出されたタイミングに基づいて、前記ビューに応じて前記高精細設定と前記ノーマル設定とを切り替える、
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 透過したＸ線に応じたＸ線信号をそれぞれ出力する複数の検出素子が含まれるＸ線検出器と、
   前記複数の検出素子に対して複数のグループを設定する制御回路と、
   所定のグループについてグループ内の検出素子のそれぞれから出力される複数のＸ線信号をそれぞれ独立した画素に対応する画素値として収集する高精細データと、他のグループについてグループ内の検出素子のそれぞれから出力される複数のＸ線信号を１つの画素に対応する画素値として収集するノーマルデータとを、同時に収集するスキャンコントローラと、
   撮像条件を記憶する記憶回路と、
   前記撮像条件に基づいて、前記高精細データを収集するための高精細設定に設定する前記所定のグループと、前記ノーマルデータを収集するためのノーマル設定に設定する前記他のグループとを決定する決定部と、
   前記撮像条件に基づいて前記高精細設定及び前記ノーマル設定を制御するタイミングを算出する算出部と、
   を備えたＸ線ＣＴ装置。
9. Ｘ線を検出してＸ線信号をそれぞれ出力する複数の検出素子と、
   前記検出素子のそれぞれから出力される複数のＸ線信号である高精細データを収集する高精細設定と、前記検出素子のそれぞれから出力される複数のＸ線信号が束ねられたＸ線信号であるノーマルデータを収集するノーマル設定とを、１スキャン中に収集するように切り替えるデータ収集回路と
   を備え、
   前記１スキャンは複数のビューを含み、
   前記データ収集回路は、前記検出素子ごとに、前記高精細設定と前記ノーマル設定とを、前記ビューに応じて切り替える、
   Ｘ線検出装置。

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