JP7114495B2 - 放射線撮像装置 - Google Patents
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Description
本実施形態のX線CT装置は、図1に示すように、X線を照射するX線源1と、X線を検出する複数の検出素子を二次元配列したX線検出器2と、検出素子による検出信号に対し補正等の処理を行うとともに装置の制御を行う信号処理部3と、補正後の信号を用いて被写体7の画像を生成する画像生成部4とを備える。X線源1とX線検出器2は対向した位置で回転板5に固定され、寝台6に横たわる被写体7の周りを、被写体7に対して相対的に回転するように構成される。なおX線源1、X線検出器2及び回転板5を含めスキャナともいう。
ところで、光子計数部30が有するチャージアンプ32とバンドパスフィルタ33は温度によって値が変化する容量Cと抵抗Rを備えるため、バンドパスフィルタ33から出力される電圧パルスの形状は温度によって変化する。図3(b)に温度によって形状が変化する電圧パルスの例として、異なる温度T1、T2のときの電圧パルスを示す。温度T1のときの電圧パルスは温度T2のときに比べて波高値が高く、閾値VTH0も温度によって変化するので、PINに入力される電流パルスが同一であっても、光子計数部30でカウントされる場合とされない場合が生じる。
+P31×(S41+S42+S43+S44)
+P31×(S42+S43+S44)
+P31×(S43+S44)
+P31×(S44) …(式2)
光子のエネルギースペクトルの形状が略一定の場合、例えばX線管電圧が一定である場合、光子数S41、S42、S43、S44のそれぞれが光子計数率Rに比例する。従って図4(b)に示すように、(式2)の各項は光子計数率Rに比例し、各項の和である光子計数部30の全発熱量Pも光子計数率Rに比例する。なお各回路素子において生じる1パルス分の発熱量P30、P31はシミュレーションや実測等によって取得され、光子エネルギーレベル毎の光子数S41、S42、S43、S44は光子計数部30によって計数される。従って、P30、P31やS41、S42、S43、S44を用いることで、光子計数部30の全発熱量Pを推定できる。また(式2)に対して、半導体層21での発熱量をさらに加算して全発熱量Pを推定しても良い。半導体層21での発熱量を加算することにより推定精度をさらに向上できる。
+P31×(S51+S52+S53+S54)
+P31×(S52+S53+S54)
+P31×(S53+S54)
+P31×(S54) …(式3)
被写体が無い場合と同様に、光子のエネルギースペクトルの形状が略一定の場合、光子数S51、S52、S53、S54のそれぞれが光子計数率Rに比例するので、光子計数部30の全発熱量Pも光子計数率Rに比例する。そして、P30、P31やS51、S52、S53、S54はそれぞれ取得可能であるので、光子計数部30の全発熱量Pを(式3)により推定できる。またある光子エネルギーレベルの光子数から他の光子エネルギーレベルの光子数を推定した結果を利用できることも被写体が無い場合と同様である。なお、被写体有りの場合のエネルギースペクトルは、被写体を模擬したファントムを予め撮影することにより取得される。
X線CT装置での撮影が開始されるに先立ち、信号処理部3からX線検出器2に撮影準備が通知されるのにともなって、冷却ファン制御部9は冷却量制御を開始する。
冷却ファン制御部9は、撮影によって取得される光子計数率から計数回路22の発熱量Pを計算する。
冷却ファン制御部9は、S902で計算された発熱量Pに応じて冷却ファン回転数を決定する。図9では、発熱量Pを低い順から4段階に分け、各段階で異なる冷却ファン回転数が設定される。なお、発熱量Pの分け方は4段階に限られず、適宜増減させて良い。
冷却ファン制御部9は、信号処理部3からの通知に基づいて、撮影終了か否かを判定する。撮影終了でなければS902に処理が戻り、撮影終了であれば処理の流れは終了となる。
(t≧t111) …(式4)
ここで、T111は時刻t111以前の温度、T112は時刻t111から十分に時間が経過したときの温度、時定数は検出素子20の熱伝導率等によって決まる。
また時刻t111以降では発熱量PはP112で一定であり、流体の温度TAは一定であるので、(式5)から必要な冷却量Wは次式に示すTCの関数として表現できる。
(式6)から求められる冷却量Wを図11(d)に示す。冷却量Wは時刻t111直後ではTC-TAが小さいため、時刻t111から十分に時間が経過したときの冷却量W112よりも大きな値W113となる。すなわち、発熱量Pが増加した直後では、冷却量Wをオーバーシュートさせることが望ましい。そして冷却量Wをオーバーシュートさせた後は、(式4)中の時定数に基づいて冷却量W112に漸近させることが望ましい。
図12(b)に、光子計数率RとX線検出器2内の空気温度TAの変化に応じて制御される冷却ファンの回転数Qを示す。図12(a)に示されるように、中心温度TCENを満たすには、光子計数率Rと空気温度TAの上昇に応じて回転数Qを増加させればよい。
(式8)の温度偏差TDEVによる光子計数部30の回路特性の変化量ΔSは、図6のΔS61~ΔS62の範囲におさまる。図6のΔS61~ΔS62の範囲ではΔSが線形に変化するので、温度偏差TDEVに基づく線形補間によりΔSを十分な精度で補正できる。検出素子20間の温度差によって生じる光子計数部30の回路特性の変化量ΔSを補正する補正処理の具体的な手順について以下説明する。なお補正処理は信号処理部3等によって実行される。
第一実施形態では、X線検出器2が有する検出素子20の全てに対して冷却量の制御を実施することについて説明した。本実施形態では、冷却量が制御される検出素子20を一部に限定することについて説明する。なお本実施形態には、第一実施形態で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については説明を省略する。
第一実施形態では、被写体を模擬したファントムを予め撮影して取得した光子のエネルギースペクトルに基づいて、ある光子エネルギーレベルの光子数から他の光子エネルギーレベルの光子数を推定することについて説明した。被写体を透過したX線のエネルギースペクトルは被写体によって異なるので、ファントムの撮影によって取得したエネルギースペクトルでは推定精度が不十分である場合がある。そこで本実施形態では、X線CT装置での本撮影に先立って被写体毎に撮影されるスキャノグラムを用いて、被写体毎のエネルギースペクトルを取得することについて説明する。なおスキャノグラムとは、本撮影の撮影範囲を設定するとき等に使用される透視画像である。本実施形態には、第一実施形態で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については説明を省略する。
Claims (11)
- 放射線源と、前記放射線源から放射された放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器を冷却する冷却部を備えた放射線撮像装置であって、
前記放射線検出器は、単位時間当たりに計数される放射線の光子数を光子計数率として出力する計数回路を有し、
前記冷却部は、前記光子計数率と前記計数回路の発熱量との関係を示すテーブルに基づいて前記放射線検出器の冷却量を制御し、
前記テーブルは、被写体の有無に応じて予め作成されることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項1に記載の放射線撮像装置であって、
前記テーブルは、前記被写体の組成に応じて予め作成されることを特徴とする放射線撮像装置。 - 放射線源と、前記放射線源から放射された放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器を冷却する冷却部を備えた放射線撮像装置であって、
前記放射線検出器は、単位時間当たりに計数される放射線の光子数を光子計数率として出力する計数回路を有し、
前記冷却部は、前記光子計数率と前記計数回路の発熱量との関係を示すテーブルに基づいて前記放射線検出器の冷却量を制御し、
前記テーブルは、前記光子計数率が比較的低い範囲では他の範囲に比べて、前記光子計数率及び前記発熱量の刻み幅が細かいことを特徴とする放射線撮像装置。 - 放射線源と、前記放射線源から放射された放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器を冷却する冷却部を備えた放射線撮像装置であって、
前記放射線検出器は、単位時間当たりに計数される放射線の光子数を光子計数率として出力する計数回路を有し、
前記冷却部は、前記光子計数率と前記計数回路の発熱量との関係を示すテーブルに基づいて前記放射線検出器の冷却量を制御し、
前記テーブルは、前記光子計数率が比較的高い範囲では他の範囲に比べて、前記光子計数率及び前記発熱量の刻み幅が細かいことを特徴とする放射線撮像装置。 - 放射線源と、前記放射線源から放射された放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器を冷却する冷却部を備えた放射線撮像装置であって、
前記放射線検出器は、単位時間当たりに計数される放射線の光子数を光子計数率として出力する計数回路を有し、
前記冷却部は前記光子計数率に応じて前記放射線検出器の冷却量を制御し、
前記冷却部は、前記光子計数率が変化した直後には前記冷却量をオーバーシュートさせ、オーバーシュートさせた後には前記冷却量を所定の値に漸近させることを特徴とする放射線撮像装置。 - 放射線源と、前記放射線源から放射された放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器を冷却する冷却部を備えた放射線撮像装置であって、
前記放射線検出器は、単位時間当たりに計数される放射線の光子数を光子計数率として出力する計数回路を有し、
前記冷却部は前記光子計数率に応じて前記放射線検出器の冷却量を制御し、
前記計数回路は、前記放射線を複数のエネルギーレベルに弁別してエネルギーレベル毎に前記光子計数率を出力し、
前記冷却部は、あるエネルギーレベルの光子計数率である第一光子計数率から他のエネルギーレベルの光子計数率である第二光子計数率を推定し、第一光子計数率と第二光子計数率とに基づいて前記冷却量を制御することを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項6に記載の放射線撮像装置であって、
前記第二光子計数率は、前記計数回路が計数できないエネルギーレベルの光子計数率であることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項6に記載の放射線撮像装置であって、
前記冷却部は、本撮影に先立って取得されるスキャノグラムから被写体の組成を求め、求められた組成に基づいて推定されるエネルギースペクトルを用いて前記第二光子計数率を推定することを特徴とする放射線撮像装置。 - 放射線源と、前記放射線源から放射された放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器を冷却する冷却部を備えた放射線撮像装置であって、
前記放射線検出器は、単位時間当たりに計数される放射線の光子数を光子計数率として出力する計数回路を有し、
前記冷却部は、複数の計数回路に対して一つが配置され、前記複数の計数回路が出力する各光子計数率から算出される基準値に基づいて前記放射線検出器の冷却量を制御し、
前記基準値は、前記複数の計数回路が出力する各光子計数率の最大値と最小値との中心値であることを特徴とする放射線撮像装置。 - 放射線源と、前記放射線源から放射された放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器を冷却する冷却部を備えた放射線撮像装置であって、
前記放射線検出器は、単位時間当たりに計数される放射線の光子数を光子計数率として出力する計数回路を有し、
前記冷却部は、複数の計数回路に対して一つが配置され、前記複数の計数回路が出力する各光子計数率から算出される基準値に基づいて前記放射線検出器の冷却量を制御し、
前記複数の計数回路が出力する各光子計数率と前記基準値との差異に基づいて、前記複数の計数回路の間の回路特性の変化量を補正する信号処理部をさらに備えることを特徴とする放射線撮像装置。 - 放射線源と、前記放射線源から放射された放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器を冷却する冷却部を備えた放射線撮像装置であって、
前記放射線検出器は、単位時間当たりに計数される放射線の光子数を光子計数率として出力する計数回路を有し、
前記冷却部は、前記光子計数率に応じて前記計数回路の一部を冷却するための冷却量を制御し、被写体の大きさまたは配置に応じて、冷却量が制御される前記計数回路の範囲を切り替えることを特徴とする放射線撮像装置。
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