JP2013007585A

JP2013007585A - 陽電子放出コンピュータ断層撮影装置及びＸ線ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置

Info

Publication number: JP2013007585A
Application number: JP2011138842A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Yamazaki; 敬之山崎; Kiminori Ozaki; 公紀尾崎
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2013-01-10

Abstract

【課題】高計数率時にデータ量の調整を適切に行うことができる陽電子放出コンピュータ断層撮影装置及びＸ線ＣＴ装置を提供することである。
【解決手段】実施の形態の陽電子放出コンピュータ断層撮影装置は、検出器と、計数率測定部と、生成部と、制御部とを備える。検出器は、消滅放射線を検出する。計数率測定部は、前記検出器にて消滅放射線を検出するイベントの計数率を測定する。生成部は、前記検出器にて検出された消滅放射線のデータを前記イベント毎に生成する。制御部は、前記計数率が閾値を上回ると、前記消滅放射線のエネルギー値に応じて、前記データの転送を制御する。
【選択図】図６

Description

本発明の実施形態は、陽電子放出コンピュータ断層撮影装置及びＸ線ＣＴ装置に関する。

従来、核医学イメージング装置として、陽電子放出コンピュータ断層撮影（ＰＥＴ（Positron Emission computed Tomography））装置が知られている。ＰＥＴ装置による撮影においては、陽電子放出核種で標識された化合物や放射性医薬品が被検体に投与される。投与された化合物や放射性医薬品は被検体内を移動し、陽電子放出核種が、被検体内の生体組織に取り込まれる。この陽電子放出核種が陽電子を放出し、放出された陽電子は、電子と結合して消滅する。このとき、陽電子は、一対の消滅放射線（ガンマ線、消滅ガンマ線とも称する）をほぼ反対方向に放出する。一方、ＰＥＴ装置は、被検体の周囲にリング状に配置された検出器を用いて消滅放射線を検出し、検出結果から同時計数情報（Coincidence List）を生成する。そして、ＰＥＴ装置は、生成した同時計数情報を用いて逆投影処理による再構成を行い、ＰＥＴ画像を生成する。

ところで、ＰＥＴ装置は、検出結果から同時計数情報を生成する過程において、検出器の出力信号に基づきデータを生成し、生成したデータを後段の処理に向けて転送する。この転送や後段の処理にはハードウェアの制限が伴うため、通常、ＰＥＴ装置は、データを記憶するバッファを備えることで、転送するデータ量を調整する。もっとも、消滅放射線を検出するイベントの計数率（単位時間に発生したイベントの数）が高い時（以下、高計数率時）には、適切な調整が行われないこともある。なお、フォトンカウンティング（Photon Counting）型の検出器を備えたＸ線ＣＴ装置においても、同様の事態が生じ得る。

（社）日本画像医療システム工業会編集「医用画像・放射線機器ハンドブック」名古美術印刷株式会社平成13年、P.190-191

本発明が解決しようとする課題は、高計数率時にデータ量の調整を適切に行うことができる陽電子放出コンピュータ断層撮影装置及びＸ線ＣＴ装置を提供することである。

実施の形態の陽電子放出コンピュータ断層撮影装置は、検出器と、計数率測定部と、生成部と、制御部とを備える。検出器は、消滅放射線を検出する。計数率測定部は、前記検出器にて消滅放射線を検出するイベントの計数率を測定する。生成部は、前記検出器にて検出された消滅放射線のデータを前記イベント毎に生成する。制御部は、前記計数率が閾値を上回ると、前記消滅放射線のエネルギー値に応じて、前記データの転送を制御する。

また、実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、フォトンカウンティング型検出器と、計数率測定部と、生成部と、制御部とを備える。検出器は、Ｘ線を検出する。計数率測定部は、前記検出器にてＸ線を検出するイベントの計数率を測定する。生成部は、前記検出器にて検出されたＸ線のデータを前記イベント毎に生成する。制御部は、前記計数率が閾値を上回ると、前記Ｘ線のエネルギー値に応じて、前記データの転送を制御する。

図１は、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置の構成を示すブロック図である。図２は、第１の実施形態に係る検出器モジュールを説明するための図である。図３は、第１の実施形態に係るイベントデータ収集部の構成を示すブロック図である。図４は、第１の実施形態に係るイベントデータの例である。図５は、第１の実施形態に係るエネルギーウィンドウを説明するための図である。図６は、第１の実施形態に係るエネルギーウィンドウを説明するための図である。図７は、第１の実施形態に係るエネルギーウィンドウを説明するための図である。図８は、第１の実施形態に係るイベントデータ量調整部による処理手順を示すフローチャートである。図９は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。図１０は、第２の実施形態に係るイベントデータ収集部の構成を示すブロック図である。図１１は、第２の実施形態に係る検出器とＸ線との関係を説明するための図である。図１２は、第２の実施形態に係るエネルギーウィンドウを説明するための図である。図１３は、第２の実施形態に係るエネルギーウィンドウを説明するための図である。

以下、実施形態の陽電子放出コンピュータ断層撮影装置及びＸ線ＣＴ装置を図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態を説明する。第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、高計数率時、消滅放射線のエネルギー値に応じてイベントデータの転送を制御する。すなわち、単位時間に発生したイベントの数が多い時は、イベント毎に生成されるイベントデータのデータ量も多い。このため、計数率の高さを考慮せずにイベントデータの転送を行うと、例えば後段の処理のいずれかの段階でオーバーフローが発生し、イベントデータが無作為に失われるおそれがある。

この点、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、高計数率時、消滅放射線のエネルギー値に応じてイベントデータの転送を制御するので、イベントデータが無作為に失われることがない。また、エネルギー値による選別であるので、有用なイベントデータが失われるおそれが少ない。第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、かかる制御を、後述する検出器モジュール１４が備えるＤＡＳ（Data Acquisition System）（イベントデータ収集部１５に対応）にて実現する。以下、全体の構成を説明した後に、イベントデータ収集部１５の構成を説明する。

図１は、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、架台装置１０及びコンソール装置１６を有する。

図１に示すように、架台装置１０は、天板１１と、寝台１２と、寝台駆動部１３と、複数の検出器モジュール１４とを有する。また、架台装置１０は、撮影口となる空洞を有する。天板１１は、被検体Ｐが横臥するベッドであり、寝台１２の上に配置される。寝台駆動部１３は、後述する寝台制御部２３による制御の下、天板１１を移動させる。例えば、寝台駆動部１３は、天板１１を移動させることにより、被検体Ｐを架台装置１０の撮影口内に移動させる。

検出器モジュール１４は、被検体Ｐから放出される消滅放射線を検出する。図１に示すように、検出器モジュール１４は、架台装置１０において、被検体Ｐの周囲をリング状に取り囲むように複数配置される。

図２は、第１の実施形態に係る検出器モジュール１４を説明するための図である。検出器モジュール１４は、フォトンカウンティング型かつアンガー型の検出器であり、図２に示すように、シンチレータ１４１と、光電子増倍管（ＰＭＴ（Photomultiplier Tube））１４２と、ライトガイド１４３とを有する。なお、第１の実施形態に係る検出器モジュール１４は一例に過ぎず、例えば光電子増倍管の替わりに半導体を有するものでもよい。

シンチレータ１４１は、被検体Ｐから放出されて入射した消滅放射線を可視光（以下、シンチレーション光）に変換し、変換したシンチレーション光を出力する。シンチレータ１４１は、例えばＮａＩ（Sodium Iodide）、ＢＧＯ（Bismuth Germanate）、ＬＹＳＯ（Lutetium Yttrium Oxyorthosilicate）、ＬＳＯ（Lutetium Oxyorthosilicate）、ＬＧＳＯ（Lutetium Gadolinium Oxyorthosilicate）などのシンチレータ結晶によって形成され、図２に示すように、２次元に配列される。光電子増倍管１４２は、シンチレータ１４１から出力されたシンチレーション光を増倍して電気信号に変換する。図２に示すように、光電子増倍管１４２は、複数配置される。ライトガイド１４３は、シンチレータ１４１から出力されたシンチレーション光を光電子増倍管１４２に伝達する。ライトガイド１４３は、例えば光透過性に優れたプラスチック素材などによって形成される。

なお、光電子増倍管１４２は、シンチレーション光を受光し光電子を発生させる光電陰極、発生した光電子を加速する電場を与える多段のダイノード、及び、電子の流れ出し口である陽極を有する。光電効果により光電陰極から放出された電子は、ダイノードに向って加速されてダイノードの表面に衝突し、複数の電子を叩き出す。この現象が多段のダイノードに渡って繰り返されることにより、なだれ的に電子数が増倍され、陽極での電子数は、約１００万にまで達する。かかる例では、光電子増倍管１４２の利得率は、１００万倍となる。また、なだれ現象を利用した増幅のためにダイノードと陽極との間には、通常１０００ボルト以上の電圧が印加される。

このように、検出器モジュール１４は、被検体Ｐから放出された消滅放射線をシンチレータ１４１によってシンチレーション光に変換し、変換したシンチレーション光を光電子増倍管１４２によって電気信号（以下、検出器信号）に変換することで、被検体Ｐから放出された消滅放射線を検出する。

ところで、第１の実施形態において、複数の検出器モジュール１４は、複数のブロックに区分けされ、ブロック毎に、イベントデータ収集部１５を有する。例えば、第１の実施形態において、１検出器モジュール１４が、１ブロックである。このため、検出器モジュール１４は、それぞれ、イベントデータ収集部１５を有する。なお、１ブロックと検出器モジュール１４との数の対応関係は任意である。また、イベントデータ収集部１５については後に詳細に説明する。

図１に戻り、コンソール装置１６は、入力部１７と、表示部１８と、システム制御部１９と、データ記憶部２０と、同時計数情報生成部２１と、画像再構成部２２と、寝台制御部２３とを有する。なお、コンソール装置１６が有する各部は、内部バスを介して接続される。

入力部１７は、ＰＥＴ装置１００の操作者によって各種指示や各種設定の入力に用いられるマウスやキーボードなどであり、入力された各種指示や各種設定を、システム制御部１９に転送する。表示部１８は、操作者によって参照されるモニタなどであり、システム制御部１９による制御の下、ＰＥＴ画像を表示したり、操作者から各種指示や各種設定を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。

システム制御部１９は、架台装置１０及びコンソール装置１６を制御することによって、ＰＥＴ装置１００の全体制御を行う。例えば、システム制御部１９は、ＰＥＴ装置１００における撮影を制御する。

データ記憶部２０は、ＰＥＴ装置１００において用いられる各種データを記憶する。例えば、データ記憶部２０は、架台装置１０から転送されたイベントデータ、同時計数情報生成部２１によって生成された同時計数情報、画像再構成部２２によって再構成されたＰＥＴ画像などを記憶する。なお、データ記憶部２０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や、ハードディスク、光ディスクなどによって実現される。

同時計数情報生成部２１は、イベントデータ収集部１５によって収集されたイベントデータを用いて同時計数情報を生成する。具体的には、同時計数情報生成部２１は、データ記憶部２０に格納されたイベントデータを読み出し、陽電子から放出された一対の消滅放射線が同時に計数されたイベントデータのペアを検索する。また、同時計数情報生成部２１は、検索したイベントデータのペアを同時計数情報として生成し、生成した同時計数情報をデータ記憶部２０に格納する。

画像再構成部２２は、ＰＥＴ画像を再構成する。具体的には、画像再構成部２２は、データ記憶部２０に格納された同時計数情報を投影データとして読み出し、読み出した投影データを逆投影処理することで、ＰＥＴ画像を再構成する。また、画像再構成部２２は、再構成したＰＥＴ画像をデータ記憶部２０に格納する。寝台制御部２３は、寝台駆動部１３を制御する。

なお、上述した同時計数情報生成部２１、画像再構成部２２、及びシステム制御部１９の各部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの電子回路によって実現される。

続いて、第１の実施形態に係るイベントデータ収集部１５について詳細に説明する。図３は、第１の実施形態に係るイベントデータ収集部１５の構成を示すブロック図である。図３に示すように、イベントデータ収集部１５は、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換器１５ａと、バッファ１５ｂと、計数率測定部１５ｃと、イベントデータ量調整部１５ｄとを有する。以下、各部の動作を説明する。

Ａ／Ｄ変換器１５ａは、イベントデータ１５ｆをイベント毎に生成する。具体的には、Ａ／Ｄ変換器１５ａは、アナログデータである検出器信号１５ｅの入力を受け付けると、デジタルデータに変換してイベントデータ１５ｆを生成し、生成したイベントデータ１５ｆをバッファ１５ｂに出力する。このイベントデータ１５ｆには、消滅放射線の検出位置（例えば検出器モジュール１４の識別情報やシンチレータ１４１の識別情報など）、エネルギー値（例えば検出器信号１５ｅの強度など）、及び検出時間（例えば絶対時刻、撮影開始からの経過時間など）が含まれる。

図４は、第１の実施形態に係るイベントデータ１５ｆの例である。図４に示すように、イベントデータ１５ｆは、例えば、『モジュールＩＤ』及び『シンチレータＩＤ』（検出位置）、『エネルギー値』、及び『検出時間』の値である、『Ｄ₁』、『Ｐ₁』、『Ｅ₁』、及び『Ｔ₁』を有する。

また、Ａ／Ｄ変換器１５ａは、検出器信号１５ｅの入力を受け付けると、１つのパルス信号１５ｇを生成し、生成したパルス信号１５ｇを計数率測定部１５ｃに出力する。なお、Ａ／Ｄ変換器１５ａは、時間の経過とともに複数の検出器信号１５ｅの入力を受け付けるが、入力を受け付ける毎に１つのパルス信号１５ｇを生成する。

バッファ１５ｂは、イベントデータ１５ｆを一時的に格納する。具体的には、バッファ１５ｂは、イベントデータ１５ｆの入力を受け付けると、書き込み信号（図示を省略）に従ってこれを格納する。また、バッファ１５ｂは、読み出し信号（図示を省略）に従って、格納中のイベントデータ１５ｆを出力する。

計数率測定部１５ｃは、イベントの計数率を測定する。具体的には、計数率測定部１５ｃは、単位時間に入力されるパルス信号１５ｇの数を、クロック信号（図示を省略）を用いて計数し、単位時間に発生したイベントの数を示す計数率情報１５ｈを生成する。また、計数率測定部１５ｃは、生成した計数率情報１５ｈをイベントデータ量調整部１５ｄに出力する。なお、第１の実施形態に係る計数率測定部１５ｃは、定期的に計数率情報１５ｈを生成し、出力するものとして説明するが、これに限られるものではない。例えば、計数率測定部１５ｃは、高計数率時にのみ（例えば後述する第１の閾値を超えた場合にのみ）、計数率情報１５ｈを出力する手法であってもよい。

イベントデータ量調整部１５ｄは、消滅放射線のエネルギー値に応じてイベントデータの転送を制御する。具体的には、第１の実施形態に係るイベントデータ量調整部１５ｄは、計数率の閾値及びエネルギーウィンドウを段階的に設定する。そして、イベントデータ量調整部１５ｄは、計数率情報１５ｈの入力を受け付けると、計数率が閾値を上回るか否かを判定し、上回ると判定すると、イベントデータ１５ｆを後段の処理に向けて転送するか否かを、各イベントデータ１５ｆが有するエネルギー値に応じて制御する。この結果、後段の処理に向けて転送されるイベントデータ１５ｆのデータ量がフレキシブルに調整される。

図５〜７は、第１の実施形態に係るエネルギーウィンドウを説明するための図である。横軸は、各イベントデータ１５ｆが有するエネルギー値を示す。縦軸は、エネルギー値毎に分類されたイベントデータ１５ｆの数（イベント数に対応）を示す。通常、バッファ１５ｂには、図５に示すように、様々なエネルギー値を有するイベントデータ１５ｆが順次格納される。

第１の実施形態に係るイベントデータ量調整部１５ｄは、計数率について、第１の閾値及び第２の閾値を設ける。第２の閾値は、第１の閾値よりも高計数率である。そして、イベントデータ量調整部１５ｄは、「第１の閾値を下回る段階」、すなわち、計数率が相対的に低い段階では、図５に示すように、全エネルギーウィンドウを開放し、バッファ１５ｂに格納されたイベントデータ１５ｆ全てを、選別することなく後段の処理に向けて転送する。

また、イベントデータ量調整部１５ｄは、「第１の閾値を上回り、第２の閾値を下回る段階」、すなわち、計数率が比較的高い段階では、図６に示すように、例えばエネルギーウィンドウの下限値及び上限値を変更することでエネルギーウィンドウの開口幅を１／２に狭める。そして、イベントデータ量調整部１５ｄは、開口幅を狭めた第１のエネルギーウィンドウ内のエネルギー値を有するイベントデータ１５ｆのみを後段の処理に向けて転送する。一方、イベントデータ量調整部１５ｄは、第１のエネルギーウィンドウ外のエネルギー値を有するイベントデータ１５ｆ（図６の網掛け部分）を転送せずに破棄する。

また、イベントデータ量調整部１５ｄは、「第２の閾値を上回る段階」、すなわち、計数率が相当程度に高い段階では、図７に示すように、例えばエネルギーウィンドウの下限値及び上限値を更に変更することでエネルギーウィンドウの開口幅を１／４に狭める。そして、イベントデータ量調整部１５ｄは、開口幅を狭めた第２のエネルギーウィンドウ内のエネルギー値を有するイベントデータ１５ｆのみを後段の処理に向けて転送する。一方、イベントデータ量調整部１５ｄは、第２のエネルギーウィンドウ外のエネルギー値を有するイベントデータ１５ｆ（図７の網掛け部分）を転送せずに破棄する。

図８は、第１の実施形態に係るイベントデータ量調整部１５ｄによる処理手順を示すフローチャートである。図８に示すように、イベントデータ量調整部１５ｄは、計数率情報１５ｈの入力を受け付けると（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、計数率情報１５ｈが示す計数率が、第１の閾値を上回るか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

第１の閾値を下回る場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、イベントデータ量調整部１５ｄは、全エネルギーウィンドウを開放し、転送する（ステップＳ１０３）。すなわち、イベントデータ量調整部１５ｄは、読み出し信号（図示を省略）に従ってバッファ１５ｂに格納されたイベントデータ１５ｆを読み出し、後段の処理に向けて転送するが、バッファ１５ｂに格納されたイベントデータ１５ｆ全てを選別することなく転送する。

ステップＳ１０２において第１の閾値を上回る場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、イベントデータ量調整部１５ｄは、計数率情報１５ｈが示す計数率が、第２の閾値を上回るか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

第２の閾値を下回る場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、イベントデータ量調整部１５ｄは、第１のエネルギーウィンドウ（図６を参照）によりデータ量を調整し、転送する（ステップＳ１０５）。すなわち、イベントデータ量調整部１５ｄは、バッファ１５ｂに格納された各イベントデータ１５ｆが有するエネルギー値を参照し、第１のエネルギーウィンドウ内であるか否かを判定する。そして、イベントデータ量調整部１５ｄは、第１のエネルギーウィンドウ内であれば、イベントデータ１５ｆを転送し、第１のエネルギーウィンドウ外であれば、これを転送しない。

ステップＳ１０４において第２の閾値を上回る場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、イベントデータ量調整部１５ｄは、第２のエネルギーウィンドウ（図７を参照）によりデータ量を調整し、転送する（ステップＳ１０６）。すなわち、イベントデータ量調整部１５ｄは、バッファ１５ｂに格納された各イベントデータ１５ｆが有するエネルギー値を参照し、第２のエネルギーウィンドウ内であるか否かを判定する。そして、イベントデータ量調整部１５ｄは、第２のエネルギーウィンドウ内であれば、イベントデータ１５ｆを転送し、第２のエネルギーウィンドウ外であれば、これを転送しない。

また、第１の実施形態に係るイベントデータ量調整部１５ｄは、計数率情報１５ｈの入力を定期的に受け付ける。このため、イベントデータ量調整部１５ｄは、一旦エネルギーウィンドウの開口幅を狭めた後に受け付けた計数率情報１５ｈが、例えば計数率が相対的に低い段階であることを示す場合には、再び全エネルギーウィンドウを開放する。なお、高計数率時にのみ計数率情報１５ｈの入力を受け付ける手法の場合、例えば、イベントデータ量調整部１５ｄは、所定時間経過後、再び全エネルギーウィンドウを開放してもよい。あるいは、イベントデータ量調整部１５ｄは、時間の経過に応じて、第２のエネルギーウィンドウ、第１のエネルギーウィンドウ、全エネルギーウィンドウの開放、のように、順次エネルギーウィンドウを開放してもよい。

また、第１の実施形態において示したエネルギーウィンドウは例示に過ぎない。例えば、複数の閾値を設けることなく１つの閾値によって運用してもよい。また、例えば、第３の閾値、第４の閾値など、更に多くの閾値を設定し、各段階のエネルギーウィンドウの開口幅を更に細かく設定してもよい。

このようなことから、第１の実施形態によれば、高計数率時にデータ量の調整を適切に行うことができる。この結果、高計数率時にも十分な画質を担保することができる。また、第１の実施形態によれば、ペアのイベントデータの双方が転送されるように、有効かつ効率的にデータ量の調整を行うことができる。

この点について説明する。仮に、イベントデータが無作為に失われると、ｎ個のイベントデータが失われた場合、ペアのイベントデータとしては２ｎ個失われることになる。このため、画質という観点においてイベントデータを十分に有効活用することができず、アーチファクトのある画像を出力してしまうおそれがある。

ここで、ペアのイベントデータは、同等のエネルギー値を有するという性質がある。例を挙げると、例えば「５１１ｋｅＶ」程度のエネルギー値を有するイベントデータと、例えば「２００ｋｅＶ」程度のエネルギー値を有するイベントデータとがある場合、後者は、例えば散乱などによって検出されたイベントデータであると考えられる。すなわち、ペアのイベントデータとして有効なイベントデータは、「５１１ｋｅＶ」程度のエネルギー値を有するイベントデータであり、例えば「２００ｋｅＶ」程度のエネルギー値を有するイベントデータは、そもそも有効なイベントデータではないといえる。そうであるとすると、エネルギー値に応じてイベントデータを選択して後段の処理に転送する第１の実施形態によれば、有効なエネルギー値を有するペアのイベントデータの双方が転送されることになり、有効かつ効率的にデータ量の調整を行うことができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態を説明する。第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置２００は、フォトンカウンティング型の検出器を備え、高計数率時、Ｘ線のエネルギー値に応じてイベントデータの転送を制御する。すなわち、単位時間に発生したイベントの数が多い時は、イベント毎に生成されるイベントデータのデータ量も多い。このため、計数率の高さを考慮せずにイベントデータの転送を行うと、例えば後段の処理のいずれかの段階でオーバーフローが発生し、イベントデータが無作為に失われるおそれがある。

この点、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置２００は、高計数率時、Ｘ線のエネルギー値に応じてイベントデータの転送を制御するので、イベントデータが無作為に失われることがない。また、エネルギー値による選別であるので、有用なイベントデータが失われるおそれが少ない。第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置２００は、かかる制御を、後述する検出器２１４ｂが備えるＤＡＳ（イベントデータ収集部２１５に対応）にて実現する。

図９は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置２００の構成を示すブロック図である。図９に示すように、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置２００は、架台装置２１０及びコンソール装置２１６を有する。

図９に示すように、架台装置２１０は、天板２１１と、寝台２１２と、寝台駆動部２１３と、Ｘ線管２１４ａと、検出器２１４ｂとを有する。また、架台装置２１０は、撮影口となる空洞を有する。天板２１１は、被検体Ｐが横臥するベッドであり、寝台２１２の上に配置される。寝台駆動部２１３は、後述する寝台制御部２２３による制御の下、天板２１１を移動させる。例えば、寝台駆動部２１３は、天板２１１を移動させることにより、被検体Ｐを架台装置２１０の撮影口内に移動させる。

Ｘ線管２１４ａ及び検出器２１４ｂは、円環状の回転フレームによって、被検体Ｐを挟んで対向するように支持され、被検体Ｐを中心とする円軌道上で連続回転する。Ｘ線管２１４ａは、Ｘ線を発生し、発生したＸ線を被検体Ｐに向けて照射する。検出器２１４ｂは、被検体Ｐを透過したＸ線や、被検体Ｐを透過せずに直接入射したＸ線を検出する。

ここで、第２の実施形態に係る検出器２１４ｂは、フォトンカウンティング型の検出器２１４ｂである。例えば、検出器２１４ｂは、第１の実施形態において説明した検出器モジュール１４と同様の検出器モジュールを、複数有する。また、第２の実施形態において、検出器２１４ｂは、複数のブロックに区分けされ、ブロック毎に、イベントデータ収集部２１５を有する。例えば、第２の実施形態において、１検出器モジュールが、１ブロックである。このため、検出器モジュールは、それぞれ、イベントデータ収集部２１５を有する。なお、１ブロックと検出器モジュールとの数の対応関係は任意である。

図９に戻り、コンソール装置２１６は、入力部２１７と、表示部２１８と、システム制御部２１９と、データ記憶部２２０と、エネルギー分別部２２１と、画像再構成部２２２と、寝台制御部２２３とを有する。なお、コンソール装置２１６が有する各部は、内部バスを介して接続される。

入力部２１７は、Ｘ線ＣＴ装置２００の操作者によって各種指示や各種設定の入力に用いられるマウスやキーボードなどであり、入力された各種指示や各種設定を、システム制御部２１９に転送する。表示部２１８は、操作者によって参照されるモニタなどであり、システム制御部２１９による制御の下、Ｘ線画像を表示したり、操作者から各種指示や各種設定を受け付けるためのＧＵＩを表示したりする。

システム制御部２１９は、架台装置２１０及びコンソール装置２１６を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置２００の全体制御を行う。例えば、システム制御部２１９は、Ｘ線ＣＴ装置２００における撮影を制御する。

データ記憶部２２０は、Ｘ線ＣＴ装置２００において用いられる各種データを記憶する。例えば、データ記憶部２２０は、架台装置２１０から転送されたイベントデータ、画像再構成部２２２によって再構成されたＸ線画像などを記憶する。なお、データ記憶部２２０は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子や、ハードディスク、光ディスクなどによって実現される。

エネルギー分別部２２１は、イベントデータ収集部２１５によって収集されたイベントデータをエネルギー値に応じて分別する。具体的には、エネルギー分別部２２１は、データ記憶部２２０に格納されたイベントデータを読み出し、各イベントデータが有するエネルギー値を参照し、各イベントデータをエネルギー値に応じて分別する。そして、エネルギー分別部２２１は、エネルギー値に応じて分別したイベントデータをデータ記憶部２２０に格納する。

画像再構成部２２２は、Ｘ線画像を再構成する。具体的には、画像再構成部２２２は、データ記憶部２０に格納されたイベントデータ（エネルギー値に応じて分別されたイベントデータ）を投影データとして読み出し、読み出した投影データを逆投影処理することで、Ｘ線画像を再構成する。また、画像再構成部２２２は、再構成したＸ線画像をデータ記憶部２２０に格納する。寝台制御部２２３は、寝台駆動部２１３を制御する。

なお、上述したエネルギー分別部２２１、画像再構成部２２２、及びシステム制御部２１９の各部は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡなどの集積回路、ＣＰＵやＭＰＵなどの電子回路によって実現される。

続いて、第２の実施形態に係るイベントデータ収集部２１５について説明する。図１０は、第２の実施形態に係るイベントデータ収集部２１５の構成を示すブロック図である。図１０に示すように、イベントデータ収集部２１５は、Ａ／Ｄ変換器２１５ａと、バッファ２１５ｂと、計数率測定部２１５ｃと、イベントデータ量調整部２１５ｄとを有する。これらの各部は、それぞれ、図３を用いて説明したＡ／Ｄ変換器１５ａと、バッファ１５ｂと、計数率測定部１５ｃと、イベントデータ量調整部１５ｄとに対応し、同様の機能を有する。

すなわち、第２の実施形態に係るイベントデータ量調整部２１５ｄは、第１の実施形態に係るイベントデータ量調整部１５ｄと同様、Ｘ線のエネルギー値に応じてイベントデータの転送を制御する。具体的には、第２の実施形態に係るイベントデータ量調整部２１５ｄは、計数率の閾値及びエネルギーウィンドウを段階的に設定する。そして、イベントデータ量調整部２１５ｄは、計数率情報２１５ｈの入力を受け付けると、計数率が閾値を上回るか否かを判定し、上回ると判定すると、イベントデータ２１５ｆを後段の処理に向けて転送するか否かを、各イベントデータ２１５ｆが有するエネルギー値に応じて制御する。この結果、後段の処理に向けて転送されるイベントデータ２１５ｆのデータ量がフレキシブルに調整される。なお、エネルギーウィンドウは、図５〜７を用いて説明したものと同様であり、また、イベントデータ量調整部２１５ｄによる処理手順は、図８を用いて説明したイベントデータ量調整部１５ｄによる処理手順と同様である。

このようなことから、第２の実施形態によれば、高計数率時にデータ量の調整を適切に行うことができる。この結果、高計数率時にも十分な画質を担保することができる。例えば、ストリークアーチファクトを軽減することができる。

ここで、第２の実施形態における高計数率時の意味を検討する。図１１は、第２の実施形態に係る検出器とＸ線との関係を説明するための図である。図１１に示すように、Ｘ線管２１４ａは、被検体Ｐに向けてＸ線を照射する。Ｘ線管２１４ａによって照射されたＸ線ｍは、被検体Ｐを透過せずに直接検出器２１４ｂに入射する。一方、Ｘ線管２１４ａによって照射されたＸ線ｎは、被検体Ｐを透過してから検出器２１４ｂに入射する。

Ｘ線の光子数は、被検体Ｐを透過することで減少する。このため、Ｘ線が被検体Ｐを透過せずに直接検出器２１４ｂに入射する場合の方が、被検体Ｐを透過してから検出器２１４ｂに入射する場合よりも、その光子数は多い。すなわち、前者の場合の方が、単位時間に発生するイベントは多く、計数率は高い。また、被検体Ｐを透過せずに直接検出器２１４ｂに入射したＸ線のイベントデータは、有用性が低いイベントデータであるといえる。

そうであるとすると、検出器２１４ｂに含まれる複数のブロックのうち、あるブロックにおいて高計数率時となった場合、このブロックの検出器モジュールは、被検体Ｐを透過しないＸ線を検出している可能性が高く、このブロックのイベントデータ収集部２１５は、有用性が低いイベントデータを収集している可能性が高い。このため、第２の実施形態においては、高計数率時となったブロックのイベントデータ収集部２１５が、エネルギー値に応じてデータの転送を制御し、その他のブロックのイベントデータ収集部２１５は、このような制御を行わない。

すなわち、エネルギー値に応じてデータの転送を制御すること自体、有用性の高いイベントデータを選別しようとするものであるが、第２の実施形態においては、そもそも高計数率時となるブロックであるか否かという点でも、その選別を行っているといえる。なお、上述したように、Ｘ線管２１４ａ及び検出器２１４ｂは、被検体Ｐを中心とする円軌道上で連続回転するので、どのブロックにおいて高計数率時となるかといった関係も、変動すると考えられる。

なお、第２の実施形態において示したエネルギーウィンドウは例示に過ぎない。例えば、複数の閾値を設けることなく１つの閾値によって運用してもよい。また、例えば、第３の閾値、第４の閾値など、更に多くの閾値を設定し、各段階のエネルギーウィンドウの開口幅を更に細かく設定してもよい。

更に、図１２及び１３に示すようなエネルギーウィンドウを設定してもよい。図１２及び１３は、第２の実施形態に係るエネルギーウィンドウを説明するための図である。例えば、Ｘ線ＣＴ装置２００による撮影は、ある特定のエネルギー値に着目して行われる場合がある。このような場合、例えば、計数率が比較的高い段階では、図１２に示すように、エネルギーウィンドウｘ及びｙを開放し、計数率が相当程度高い段階では、図１３に示すように、エネルギーウィンドウｙのみを開放するなどの設定をしてもよい。なお、この場合にも、複数の閾値を設けることなく１つの閾値によって運用してもよい。あるいは、複数のエネルギーウィンドウを設定するとともに、計数率の段階に応じて各エネルギーウィンドウの開口幅を徐々に狭めるといった運用でもよい。

なお、実施形態は、上述した第１及び第２の実施形態に限られるものではない。例えば、第１及び第２の実施形態においては、データ転送の制御は、検出器モジュールが有するイベントデータ収集部内において実行される処理として説明したが、これに限られるものではない。例えば、図１に示すコンソール装置１６側や、図９に示すコンソール装置２１６側においても同様に、データ転送の課題は生じ得る。この場合には、例えば、第１の実施形態で述べた制御や、第２の実施形態で述べた制御などを、コンソール装置１６やコンソール装置２１６において、同様に適用することができる。また、計数率の測定も、第１及び第２の実施形態に示した手法に限られない。例えば、イベントデータが格納されるバッファを監視し、単位時間に書き込まれるイベントデータの数によって計数率を測定してもよい。

以上述べた少なくとも一つの実施形態のＰＥＴ装置によれば、高計数率時にデータ量の調整を適切に行うことができる。この結果、高計数率時にも十分な画質を担保することができる。

また、以上述べた少なくとも一つの実施形態のＸ線ＣＴ装置によれば、高計数率時にデータ量の調整を適切に行うことができる。この結果、高計数率時にも十分な画質を担保することができる。

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。これらの実施形態は、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。これらの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。

１５イベントデータ収集部
１５ａＡ／Ｄ変換器
１５ｂバッファ
１５ｃ計数率測定部
１５ｄイベントデータ量調整部

Claims

消滅放射線を検出する検出器と、
前記検出器にて消滅放射線を検出するイベントの計数率を測定する計数率測定部と、
前記検出器にて検出された消滅放射線のデータを前記イベント毎に生成する生成部と、
前記計数率が閾値を上回ると、前記消滅放射線のエネルギー値に応じて、前記データの転送を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする陽電子放出コンピュータ断層撮影装置。
前記制御部は、複数の閾値を段階的に設定し、前記データの転送を許容するエネルギー値の幅が段階的に狭くなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の陽電子放出コンピュータ断層撮影装置。
Ｘ線を検出するフォトンカウンティング（Photon Counting）型の検出器と、
前記検出器にてＸ線を検出するイベントの計数率を測定する計数率測定部と、
前記検出器にて検出されたＸ線のデータを前記イベント毎に生成する生成部と、
前記計数率が閾値を上回ると、前記Ｘ線のエネルギー値に応じて、前記データの転送を制御する制御部と
を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置。
前記制御部は、複数の閾値を段階的に設定し、前記データの転送を許容するエネルギー値の幅が段階的に狭くなるように制御することを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。