JP4041040B2 - 放射線断層撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線断層撮影装置およびその放射線断層撮影方法に関するものである。

放射線断層撮影装置として、放射線であるＸ線を用いて被撮影体の断層面の画像を生成するＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置が知られている。Ｘ線ＣＴ装置は、人体や物体などを被撮影体とし、医療用途や産業用途などの広範な用途で利用されている。

Ｘ線ＣＴ装置は、被撮影体の体軸方向を軸として被撮影体の周囲を走査して、複数のビュー方向から被撮影体にＸ線をＸ線管から照射する。そして、Ｘ線管から照射されたＸ線をコリメータにより遮って、被撮影体の撮影領域に照射するようにＸ線を成形する。そして、コリメータを介して複数のビュー方向から被撮影体を透過するＸ線を、それぞれのビュー方向ごとにＸ線検出アレイで検出し、Ｘ線検出アレイの検出したＸ線により生成される検出データに基づいて被撮影体の撮影領域の断層像を再構成して生成する。

Ｘ線ＣＴ装置は、被撮影体の撮影部位や撮影する目的が多様化してきており、解像度などの画像品質の向上や撮影の高速化が要求されている。このような要求に応えるため、Ｘ線ＣＴ装置は、被撮影体の周囲を一回転走査する間に複数の断層像を得ることができるように、複数のＸ線検出素子がアレイ状に配列されたＸ線検出アレイを有している。Ｘ線検出アレイは、Ｘ線を検出するＸ線検出素子がアレイ状に複数配列されているＸ線検出モジュールを有しており、製造を容易とするために、複数のＸ線検出モジュールがチャネル方向と体軸方向とのそれぞれに隣接して配置されて構成されている。

複数のＸ線検出素子がアレイ状に配列されたＸ線検出アレイにおいては、複数のＸ線検出素子が互いに近接して配置されているため、検出したＸ線によってＸ線検出素子間でクロストークが発生する場合があった。このため、Ｘ線ＣＴ装置は、クロストークを含む検出データに基づいて断層像を再構成して生成する場合に、断層画像のコントラストの低下やアーチファクトが発生し、画像品質が劣化する場合があった。

従来において、クロストークによる画像品質の劣化を防止するために、さまざまな方法が提案されている。たとえば、従来においては、あらかじめ、それぞれのＸ線検出素子ごとにクロストーク発生量を求めて、その求められたクロストーク発生量を用いて検出データの補正を実施している（たとえば、特許文献１参照）。
米国特許４８９７７８８号明細書

しかしながら、従来においては、体軸方向を軸としてファントムの周囲を走査するため、チャネル方向のそれぞれのＸ線検出素子ごとにクロストーク発生量を求めることは容易であったが、体軸方向でのクロストーク発生量を求めることが困難であった。このため、従来においては、体軸方向でのクロストークによる画像品質の劣化を防止することが困難であった。特に、複数のＸ線検出モジュールの体軸方向での境界にはＸ線検出素子間で切れ目があるために、Ｘ線検出モジュールの体軸方向での境界近傍にあるＸ線検出素子と、その周囲のＸ線検出素子とでは、それぞれに近接するＸ線検出素子の数が異なり、クロストーク発生量の体軸方向でのプロファイルが不連続となるため、断層画像のコントラストの低下やアーチファクトの発生が顕著であった。

また、従来においては、実際に検出データを得る際のクロストーク発生量でなく、あらかじめ求められたクロストーク発生量を用いるために、より高精度に補正することができず、画像品質を十分に向上させることができなかった。

したがって、本発明の目的は、クロストークによる断層画像のコントラストの低下やアーチファクトの発生を防止し、断層画像の画像品質を向上できる放射線断層撮影装置およびその放射線断層画像撮影方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の放射線断層撮影装置は、被撮影体の撮影領域に放射線を照射する放射線照射手段と、前記被撮影体の撮影領域を透過する前記放射線を検出する放射線検出素子がアレイ状に配置されている第１および第２の放射線検出モジュールを有しており、前記第１および第２の放射線検出モジュールが互いに隣接して配置されている放射線検出手段と、前記放射線検出手段が検出する放射線により生成される検出データのうち、前記第１および第２の放射線検出モジュールの境界に隣接する前記放射線検出素子である第１放射線検出素子が検出する放射線により生成される第１検出データが、前記第１放射線検出素子の周囲の前記放射線検出素子である第２放射線検出素子が検出する放射線により生成される第２検出データに基づく波形データと適合するようにして、前記検出データをフィッティング処理するフィッティング処理手段とを有する。

以上の本発明の放射線撮影装置においては、被撮影体の撮影領域に放射線を照射し、互いが隣接して配置されている第１および第２の放射線検出モジュールにおいてアレイ状に配置されている放射線検出素子により、被撮影体の撮影領域を透過する放射線を検出する。そして、放射線検出手段が検出する放射線により生成される検出データのうち、第１および第２の放射線検出モジュールの境界に隣接する放射線検出素子である第１放射線検出素子が検出する放射線により生成される第１検出データが、第１放射線検出素子の周囲の放射線検出素子である第２放射線検出素子が検出する放射線により生成される第２検出データに基づく波形データと適合するようにして、検出データをフィッティング処理する。

上記目的を達成するために、本発明の放射線断層撮影方法は、被撮影体の撮影領域に放射線を照射する放射線照射手段と、前記被撮影体の撮影領域を透過する前記放射線を検出する放射線検出素子がアレイ状に配置されている第１および第２の放射線検出モジュールを有しており、前記第１および第２の放射線検出モジュールが互いに隣接して配置されている放射線検出手段とを有する放射線断層撮影装置を用いる放射線断層撮影方法であって、前記放射線検出手段が検出する放射線により生成される検出データのうち、前記第１および第２の放射線検出モジュールの境界に隣接する前記放射線検出素子である第１放射線検出素子が検出する放射線により生成される第１検出データが、前記第１放射線検出素子の周囲の前記放射線検出素子である第２放射線検出素子が検出する放射線により生成される第２検出データに基づく波形データと適合するようにして、前記検出データをフィッティング処理するフィッティング処理工程を有する。

以上の本発明の放射線撮影方法においては、被撮影体の撮影領域に照射されて撮影領域を透過し、互いが隣接して配置されている第１および第２の放射線検出モジュールにおいてアレイ状に配置されている放射線検出素子により検出される放射線により生成される検出データのうち、第１および第２の放射線検出モジュールの境界に隣接する放射線検出素子である第１放射線検出素子が検出する放射線により生成される第１検出データが、第１放射線検出素子の周囲の前記放射線検出素子である第２放射線検出素子が検出する放射線により生成される第２検出データに基づく波形データと適合するようにして、検出データをフィッティング処理する。

本発明によれば、クロストークによる断層画像のコントラストの低下やアーチファクトの発生を防止し、断層画像の画像品質を向上できる放射線断層撮影装置およびその放射線断層画像撮影方法を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置１の全体構成を示すブロック図であり、図２は、本発明の実施形態１に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置１の要部を示す構成図である。

図１に示すように、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、走査ガントリ２と操作コンソール３と撮影テーブル４とを有している。

走査ガントリ２は、Ｘ線管２０とＸ線管移動部２１とコリメータ２２とＸ線検出アレイ２３とデータ収集部２４とＸ線コントローラ２５とコリメータコントローラ２６と回転部２７と回転コントローラ２８とを主構成要素として有している。ここで、Ｘ線管２０とＸ線検出アレイ２３とは、互いの間にあるＸ線照射空間２９を挟んで対向している。

なお、走査ガントリ２のうち、Ｘ線管２０により本発明に係る放射線照射手段が構成され、Ｘ線検出アレイ２３により本発明に係る放射線検出手段が構成され、回転部２７により本発明に係る回転手段が構成される。

Ｘ線管２０は、Ｘ線コントローラ２５からの制御信号ＣＴＬ２５１に基づいて、所定強度のＸ線５を、コリメータ２２を介して被撮影体６の撮影領域に照射する。

Ｘ線管移動部２１は、Ｘ線コントローラ２５からの制御信号ＣＴＬ２５２に基づいて、Ｘ線管２０の放射中心を、走査ガントリ２におけるＸ線照射空間２９内の撮影テーブル４に載置される被撮影体６の体軸方向（図１の紙面に直交する方向、および、図２のｚ方向）に移動させる。

コリメータ２２は、Ｘ線管２０とＸ線検出アレイ２３との間に配置されており、コリメータコントローラ２６からの制御信号ＣＴＬ２６１に基づいて、Ｘ線管２０から放射されたＸ線５をチャネル方向ｘと体軸方向ｚとでそれぞれ遮り、チャネル方向ｘと体軸方向ｚとに所定幅を有するコーン状のＸ線５に成形してＸ線５の照射範囲を調整する。ここで、Ｘ線５の照射範囲は、制御信号ＣＴＬ２６１に基づいてコリメータ２２のアパーチャの開度を調節することにより設定される。コリメータ２２のアパーチャの開度調節は、たとえば、チャネル方向ｘと体軸方向ｚとにそれぞれ設けられた２枚の板を独立して移動させることにより行われる。

Ｘ線検出アレイ２３は、複数のＸ線検出素子がアレイ状に配置されているＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈを８つ有しており、８つのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈが、Ａ列からＨ列の順に体軸方向ｚに隣接して並列し配置されている。

なお、Ｘ線検出アレイ２３のうち、Ｘ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈによって本発明に係る放射線検出モジュールが構成され、たとえば、Ａ列とＢ列とのＸ線検出モジュールが、第１および第２の放射線検出モジュールに相当する。また、Ｘ線検出素子２３ａによって、本発明に係る放射線検出素子が構成される。

図３は、本実施形態におけるＸ線検出アレイ２３を構成する８つのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈのうち、Ａ列のＸ線検出モジュール２３Ａを示す構成図である。図３に示すように、Ｘ線検出モジュール２３Ａは、Ｘ線検出素子２３ａがチャネル方向ｘと体軸方向ｚとにアレイ状に配列されている。２次元的に配列された複数のＸ線検出素子２３ａは、全体として、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。ここで、チャネル方向ｘには、たとえば、１０００個のＸ線検出素子２３ａが配列されており、体軸方向ｚには、たとえば、８個のＸ線検出素子２３ａが配列されている。なお、Ｂ列からＨ列のＸ線検出モジュール２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈも、図３に示すＡ列のＸ線検出モジュール２３Ａと同様である。このため、８つのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈを有するＸ線検出アレイ２３は、１モジュール当たり、たとえば、４個の検出データが生成されるものとする場合、合計で３２個の検出データを生成することができる。

Ｘ線検出素子２３ａは、たとえば、シンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）とフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）の組み合わせによって構成されている。なお、Ｘ線検出素子２３ａは、これに限定されるものではなく、たとえば、カドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体Ｘ線検出素子、あるいはキセノン（Ｘｅ）ガスを利用した電離箱型のＸ線検出素子２３ａであって良い。

本実施形態においては、複数のＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈの境界に隣接するＸ線検出素子２３ａで検出されるＸ線のローデータにより、第１検出データが生成され、第１検出データとなるローデータを得たＸ線検出素子２３ａの周囲にあるＸ線検出素子２３ａにより検出されたＸ線のローデータにより、第２検出データが生成される。たとえば、ＡとＢとのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂのそれぞれにおいては、ＡとＢとのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂの境界に最も近い位置にある１つのＸ線検出素子２３ａにより第１検出データを得る。また、第１検出データを得るためのＸ線検出素子２３ａに体軸方向で近接する３つのＸ線検出素子２３ａを用いて第２検出データを得る。複数のＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈの体軸方向ｚでの境界にはＸ線検出素子２３ａ間で切れ目があり、Ｘ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈの体軸方向ｚでの境界近傍にあるＸ線検出素子２３ａと、その周囲のＸ線検出素子２３ａとでは、それぞれに近接するＸ線検出素子２３ａの数が異なるために、クロストーク発生量の体軸方向でのプロファイルが不連続となる。このため、第１検出データは、第２検出データと異なるクロストーク発生量を含む。

なお、Ｘ線検出素子２３のうち、複数のＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈの境界に隣接して第１検出データとなるＸ線を検出するＸ線検出素子２３ａによって、本発明に係る第１放射線検出素子が構成される。また、第１検出データとなるＸ線を検出するＸ線検出素子２３ａの周囲にあるＸ線検出素子２３ａによって、本発明に係る第２放射線検出素子が構成される。

図４，図５は、Ｘ線管２０とコリメータ２２とＸ線検出アレイ２３の相互関係を示す図である。図４において、図４（ａ）は体軸方向ｚを視線とした側から見た状態を示す図であり、図４（ｂ）はチャネル方向ｘを視線として側から見た状態を示す図である。また、図５は、図４（ｂ）と同様にチャネル方向ｘを視線として側から見た状態において、被撮影体６を撮影する様子を示す図である。

図４（ａ），図４（ｂ）に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線５は、コリメータ２２によって所定のコーン角を有するコーン状のＸ線５となるように成形され、Ｘ線検出アレイ２３の所定領域に照射されるようになっている。そして、図５に示すように、被撮影体６を撮影する場合においては、撮影テーブル４に載置された被撮影体６がＸ線照射空間２９に搬入され、被撮影体６の体軸方向を軸として被撮影体６の周囲を走査して、被撮影体６の撮影領域にＸ線管２０からＸ線５が照射される。そして、Ｘ線管２０から照射されたＸ線５は、コリメータ２２を介して被撮影体６を透過してＸ線検出アレイ２３に検出される。

データ収集部２４は、Ｘ線検出アレイ２３の個々のＸ線検出素子２３ａによるローデータを収集し、操作コンソール３に出力する。図２に示すように、データ収集部２４は、たとえば、選択・加算切換回路（ＭＵＸ，ＡＤＤ）２４１とアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ２４２とを有する。選択・加算切換回路２４１は、Ｘ線検出アレイ２３のＸ線検出素子２３ａによるローデータを、操作コンソール３の中央処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０３に応じて選択し、あるいは組み合わせを変えて足し合わせ、その結果をアナログ−デジタル変換器２４２に出力する。アナログ−デジタル変換器２４２は、選択・加算切換回路２４１において選択あるいは任意の組み合わせで足し合わされたローデータをアナログ信号からデジタル信号に変換して、操作コンソール３の中央処理装置３０に出力する。

Ｘ線コントローラ２５は、操作コンソール３の中央処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０１に応じて、Ｘ線管２０に対し制御信号ＣＴＬ２５１を出力してＸ線放射の制御を行う。また、Ｘ線コントローラ２５は、操作コンソール３の中央処理装置３０による制御信号ＣＴＬ３０１に応じて、Ｘ線管移動部２２１に対し制御信号ＣＴＬ２５２を出力して、Ｘ線管２０の放射中心を体軸方向ｚに指示に応じた距離だけ移動させる。

コリメータコントローラ２６は、操作コンソール３の中央処理装置３０による制御信号ＣＴＬ３０２に応じて、コリメータ２２に対して制御信号ＣＴＬ２６１を出力しコリメータ２２のアパーチャ２２１の開度を調整して、Ｘ線管２０から放射されたＸ線５を成形させてＸ線検出アレイ２３の所望の領域に照射させる。

回転部２７は、回転コントローラ２８による制御信号ＣＴＬ２８に基づいて所定の方向に回転する。この回転部２７には、Ｘ線管２０とＸ線管移動部２１とコリメータ２２とＸ線検出アレイ２３とデータ収集部２４とＸ線コントローラ２５とコリメータコントローラ２６とが搭載されており、これらの構成要素は、回転部２７の回転に伴ってＸ線照射空間２９に搬入される被撮影体６に対して位置関係が変化する。回転部２７を回転させることにより、被撮影体６の体軸方向を軸とし複数のビュー方向からＸ線５を照射して、被撮影体６を透過したＸ線５を検出する。

回転コントローラ２８は、操作コンソール３の中央処理装置３０による制御信号ＣＴＬ３０４に応じて、回転部２７に対し制御信号ＣＴＬ２８を出力して、所定の方向に所望の回転数だけ回転させる。

操作コンソール３は、中央処理装置３０と入力装置３１と表示装置３２と記憶装置３３とを主構成要素として有している。

なお、ここで、中央処理装置３０は、本発明に係るフィッティング処理手段と断層画像生成手段とを含む。また、表示装置３２により本発明に係る表示手段が構成される。

中央処理装置３０は、たとえば、マイクロコンピュータ等により構成され、各種の機能に応じたプログラムを有する。中央処理装置３０は、入力装置３１から入力される指示に応じて、被撮影体６が載置される撮影テーブル４を走査ガントリ２のＸ線照射空間２９に対して搬入または搬出させるために、制御信号ＣＴＬ３０ｂを撮影テーブル４に出力する。

そして、中央処理装置３０は、入力装置３１から入力されるマルチスライススキャンの開始指示を受けて走査ガントリ２の回転コントローラ２８に制御信号ＣＴＬ３０４を出力して、走査ガントリ２の回転部２７を所定方向に指示に応じた回数に回転させる。

また、中央処理装置３０は、走査ガントリ２のＸ線管２０にＸ線５の放射させるために、制御信号ＣＴＬ３０１をＸ線コントローラ２５に出力する。

そして、中央処理装置３０は、入力装置３１から入力される被撮影体６の撮影領域の情報を受けて、制御信号ＣＴＬ３０１をＸ線コントローラ２５に出力し、Ｘ線管２０の放射中心を体軸方向ｚへ指示に応じた距離だけ移動させる。また、その際には、Ｘ線５を所定範囲に放射させるために、所定のアパーチャ開度となるようにコリメータ２２を制御する制御信号ＣＴＬ３０２を、コリメータコントローラ２６に出力する。

そして、中央処理装置３０は、入力装置３１から入力される被撮影体６の撮影領域の情報に応じて、Ｘ線検出アレイ２３のＸ線検出素子２３ａが得るローデータを選択、あるいは、組み合わせを変えて足し合わせるように、制御信号ＣＴＬ３０３をデータ収集部２４の選択・加算切換回路２４１に出力する。また、中央処理装置３０は、データ収集部２４が収集したローデータに、感度補正などの前処理を施して、検出データを生成する。

そして、中央処理装置３０は、フィッティング処理手段として機能するプログラムを有し、フィッティング処理手段により、複数のＸ線検出モジュールの境界に隣接するＸ線検出素子２３ａにより生成される第１検出データが、第１検出データを生成したＸ線検出素子２３ａの周囲にあるＸ線検出素子２３ａにより生成された第２検出データに基づく波形データと適合させるように、検出データをフィッティング処理する。

本実施形態において、フィッティング処理手段は、第１検出データと第２検出データとを用いてフィッティング処理する。たとえば、フィッティング処理手段は、第１検出データと第２検出データと用いて最小二乗誤差基準で導かれる多項式で示される波形データに適合するように、第１検出データと第２検出データとのそれぞれに重み係数を与えて、第１検出データを正規化して、検出データをフィッティング処理する。なお、第１検出データと第２検出データとを用いるフィッティング処理の詳細については後述する。

さらに、中央処理装置３０は、断層画像生成手段として機能するプログラムを有し、複数のビュー方向からの検出データに基づいて画像再構成を行い、複数の断層像を生成する。ここでは、フィッティング処理された第１検出データと第２検出データとを検出データして用いる。また、中央処理装置３０における画像再構成には、たとえば、フィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄ ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法が用いられる。そして、中央処理装置３０は、再構成された画像を表示装置３２に表示させる。

入力装置３１は、撮影条件等の情報を中央処理装置３０に入力するために設けられており、たとえば、キーボードやマウスにより構成される。なお、入力装置３１は、走査ガントリ２または撮影テーブル４に接続されていてもよい。

表示装置３２は、中央処理装置３０からの指令に基づき、再構成されて生成された断層像やその他の各種情報を表示する。

記憶装置３３は、各種のデータや再構成画像およびプログラム等を記憶し、記憶データが、必要に応じて中央処理装置３０によりアクセスされる。

つぎに、上記の本実施形態のＸ線ＣＴ装置１を用いるＸ線断層撮影方法について説明する。

図６は、本実施形態のＸ線検出アレイ２３のうち、体軸方向ｚに隣接して並列するＡとＢとの２つのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂの部分が検出したＸ線により生成される検出データを示す図であり、図６（ａ）がフィッティング処理前を示し、図６（ｂ）がフィッティング処理後を示している。図６では、２つのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂにおいて、それぞれ、チャネル方向ｘに８個のＸ線検出素子２３ａが並び、体軸方向ｚに４個のＸ線検出素子２３ａが並んでいる部分について示している。なお、図６（ａ）では、四角形で囲んだ個所は、２つのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂの境界Ｋに隣接するＸ線検出素子２３ａが検出するＸ線によって得られる第１検出データＡ４１〜４８，Ｂ１１〜１８を示している。

図７は、本実施形態において、体軸方向に並ぶＸ線検出素子２３ａで得られる検出データをプロットした図であり、図７（ａ）がフィッティング処理工程前を示し、図７（ｂ）がフィッティング処理工程後を示している。そして、図７においては、たとえば、図６に示すように、体軸方向に並ぶ第１検出データと第２検出データとを有する検出データＡ１１，Ａ２１，Ａ３１，Ａ４１，Ｂ１１，Ｂ２１，Ｂ３１，Ｂ４１を用いている。また、図７において、横軸は、検出データを得たＸ線検出素子２３ａの位置を示し、縦軸は、検出されるＸ線の強度に基づいて生成された検出データのデータ値を示す。

Ｘ線断層撮影方法では、Ｘ線５の走査に先がけて、まず、オペレータにより入力装置３１を介して被撮影体６の撮影領域の情報が中央処理装置３０に入力される。そして、中央処理装置３０は、入力装置３１から入力される情報に基づいて、被撮影体６が載置される撮影テーブル４を走査ガントリ２のＸ線照射空間２９に搬入または搬出させるための制御信号ＣＴＬ３０ｂを撮影テーブル４に出力し、被撮影体６の撮影領域が走査ガントリ２のＸ線照射空間２９の所望の位置となるように位置決めする。また、中央処理装置３０は、制御信号ＣＴＬ３０１をＸ線コントローラ２５に出力して、Ｘ線コントローラ２５にＸ線管２０へ制御信号ＣＴＬ２５１を出力させて、Ｘ線管２０からのＸ線５の放射を実行させる。さらに、中央処理装置３０は、制御信号ＣＴＬ３０２をコリメータコントローラ２６に出力し、コリメータコントローラ２６にコリメータ２２のアパーチャ２２１の開度を制御する制御信号ＣＴＬ２６１をコリメータ２２へ供給させる。そして、被撮影体６の撮影領域を透過したＸ線は、Ｘ線検出素子２３ａがアレイ状に配置されているＸ線検出モジュールを有し、Ｘ線検出モジュールが隣接して配置されているＸ線検出アレイ２３により検出される。そして、Ｘ線検出アレイ２３により検出されるＸ線５について、感度補正などの前処理をして、検出データが生成される。

図７（ａ）に示すように、第１検出データと第２検出データとを含む検出データＡ１１，Ａ２１，Ａ３１，Ａ４１，Ｂ１１，Ｂ２１，Ｂ３１，Ｂ４１による波形データは、第１検出データＡ４１，Ｂ１１の部分で不連続となっている。この原因としては、第１検出データＡ４１，Ｂ１１に相当する部分が、複数のＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂの境界Ｋに隣接するＸ線検出素子２３ａにより検出されたＸ線により得られるために、第２検出データＡ１１，Ａ２１，Ａ３１，Ｂ２１，Ｂ３１，Ｂ４１が含むクロストーク発生量と異なっていることにある。

そこで、Ｘ線断層撮影方法におけるフィッティング処理工程では、図７に示すように第１検出データと第２検出データとが含むクロストーク発生量がそれぞれで異なることを補正するため、Ｘ線検出アレイ２３が検出するＸ線により生成される検出データのうち、複数のＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂの境界に隣接するＸ線検出素子２３ａが検出するＸ線により生成される第１検出データが、第１検出データを得るＸ線検出素子２３ａの周囲のＸ線検出素子２３ａが検出する放射線により生成される第２検出データに基づく波形データと適合するようにして、検出データをフィッティング処理する。

ここで、本実施形態のフィッティング処理工程では、第１検出データと第２検出データとを用いてフィッティング処理する。たとえば、第１検出データと第２検出データと用いて最小二乗誤差基準で導かれる多項式で示される波形データに適合するように、第１検出データと第２検出データとのそれぞれに重み係数を与えて、第１検出データを正規化する多項式フィッティング処理する。図６に示すように、一方のＸ線検出モジュール２３Ａにおける第１検出データＡ４１については、２次３次多項式で示される波形データに適合するために、Ａ'４１＝（−２・Ａ１１＋３・Ａ２１＋６・Ａ３１＋７・Ａ４１＋６・Ｂ１１＋３・Ｂ２１−２・Ｂ３１）／２１のように、第１検出データＡ４１と、その第１検出データＡ４１を中心に体軸方向の周囲の３つのＸ線検出素子により得られる検出データＡ１１，Ａ２１，Ａ３１，Ｂ１１，Ｂ２１，Ｂ３１とに所定の重み係数を付与して加算したのち、その加算した値を所定の正規化係数で割った値Ａ'４１を第１検出データＡ４１とする。他方のＸ線検出モジュール２３Ｂにおける第１検出データＢ１１についても、同様に処理する。なお、本実施形態のフィッティング処理工程は、第１検出データと第２検出データとにローパスフィルタを用いてフィルタリング処理をして、第１検出データに多く含んでいる高周波数成分を除去することと同意であり、診断目的や対象部位に応じて所望のローパスフィルタを用いることができる。

このようにして、図６（ａ）に示す第１検出データＡ４１〜４８，Ｂ１１〜１８を、図６（ｂ）に示すよう、フィッティング処理により補正された第１検出データＡ'４１〜４８，Ｂ'１１〜１８に置換し、図７（ｂ）に示すように、第１検出データが第２検出データに基づく波形データに適合するに補正する。

そして、断層画像生成工程においては、フィッティング処理された検出データに基づいて、中央処理装置３０により画像再構成を実施して断層画像データを生成する。そして、表示工程においては、断層画像生成工程で生成された断層画像を表示装置３２に表示させる。

以上のように、本実施形態は、被撮影体の撮影領域にＸ線を照射し、互いが体軸方向で隣接して配置されている複数のＸ線検出モジュールにおいてアレイ状に配置されているＸ線検出素子により、被撮影体の撮影領域を透過するＸ線を検出する。そして、Ｘ線検出素子が検出するＸ線により生成される検出データのうち、複数のＸ線検出モジュールの境界に隣接するＸ線検出素子で検出するＸ線により生成される第１検出データが、その体軸方向の周囲のＸ線検出素子が検出するＸ線により生成される第２検出データに基づく波形データと適合するようにして、フィッティング処理する。

フィッティング処理することにより、複数のＸ線検出モジュールの体軸方向での境界近傍のＸ線検出素子による第１検出データが、その周囲の第２検出データと同様に、Ｘ線検出モジュールの体軸方向での境界の影響を受けない場合のクロストーク発生量を含むように補正される。つまり、クロストーク発生量の体軸方向でのプロファイルが連続的となるように補正している。また、本実施形態は、あらかじめ求められたクロストーク発生量を用いないで、被撮影体の撮影領域の撮影時に得られる検出データに基づいて補正している。このため、本実施形態は、高精度に補正することができ、断層画像のコントラストの低下やアーチファクトの発生を防止でき、再構成により生成される断層画像の画像品質を向上することができる。

また、本実施形態は、第１検出データと第２検出データと用いる多項式フィッティング処理により、フィッティング処理を行っている。このように簡便な方法でフィッティング処理を行うため、高速に撮影することができる。

＜実施形態２＞
本発明の実施形態２に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置は、実施形態１と同様に、図１と図２とに示される構成を有している。本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、実施形態１とフィッティング処理手段が異なることを除き、実施形態１と同様である。このため、実施形態１のＸ線ＣＴ装置と重複する個所についての説明は省略する。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置のフィッティング処理手段は、実施形態１と同様に、中央処理装置３０に設けられる。本実施形態において、フィッティング処理手段は、第２検出データのみを用いるフィッティング処理により、第１検出データに対応するダミーデータを算出し、そのダミーデータを第１検出データと置換する。

つぎに、本実施形態のＸ線ＣＴ装置を用いるＸ線断層撮影方法について説明する。本実施形態のＸ線断層撮影方法は、実施形態１とフィッティング処理工程が異なることを除き、実施形態１と同様である。このため、実施形態１のＸ線断層撮影方法と重複する個所についての説明は省略する。

図８は、本実施形態のＸ線検出アレイ２３のうち、体軸方向ｚに隣接して並列するＡとＢとの２つのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂの部分が検出したＸ線により生成される検出データを示す図であり、図８（ａ）がフィッティング処理前を示し、図８（ｂ）がフィッティング処理後を示している。図８では、２つのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂにおいて、それぞれ、チャネル方向ｘに８個のＸ線検出素子２３ａが並び、体軸方向ｚに４個のＸ線検出素子２３ａが並んでいる部分について示している。なお、図８（ａ）では、四角形で囲んだ個所は、２つのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂの境界Ｋに隣接するＸ線検出素子２３ａが検出するＸ線によって得られる第１検出データＡ４１〜４８，Ｂ１１〜１８を示している。

本実施形態のフィッティング処理工程は、第２検出データのみを用いるフィッティング処理により、第１検出データに対応するダミーデータを算出し、そのダミーデータを第１検出データと置換する。図８（ａ）に示すように、たとえば、第２検出データＡ１１，Ａ２１，Ａ３１，Ｂ２１，Ｂ３１，Ｂ４１に対してローパスフィルタを用いてフィルタリング処理をして、第２検出データＡ１１，Ａ２１，Ａ３１，Ｂ２１，Ｂ３１，Ｂ４１に基づく波形データを導く。図８（ｂ）に示すように、そして、その波形データを用いて、第１検出データＡ４１、Ｂ１１に対応するダミーデータＡ''４１，Ｂ''１１を算出し、そのダミーデータＡ''４１，Ｂ''１１を第１検出データＡ４１、Ｂ１１と置換することによりフィッティング処理する。

以上のように、本実施形態は、第２検出データのみを用いるフィッティング処理により、第１検出データに対応するダミーデータを算出し、そのダミーデータを第１検出データと置換する。このため、本実施形態は、実施形態１と同様に、断層画像のコントラストの低下やアーチファクトの発生を防止でき、再構成により生成される断層画像の画像品質を向上することができ、高速に撮影することができる。

＜実施形態３＞
本発明の実施形態３に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置は、実施形態１および２と同様に、図１と図２とに示される構成を有している。本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、実施形態１および２とフィッティング処理手段が異なることを除き、実施形態１および２と同様である。このため、実施形態１および２のＸ線ＣＴ装置と重複する個所についての説明は省略する。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置のフィッティング処理手段は、実施形態１および２と同様に、中央処理装置３０に設けられる。本実施形態において、フィッティング処理手段は、第２検出データを用いるフィッティング処理により第１検出データに対応する第１ダミーデータを複数のＸ線検出モジュールのそれぞれで算出し、第１ダミーデータと第１検出データとの差分データを複数のＸ線検出モジュールのそれぞれで算出する。また、差分データの平均値データを複数のＸ線検出モジュールのそれぞれで算出し、第１検出データと差分平均値データとの差分である第２ダミーデータを複数のＸ線検出モジュールのそれぞれで算出する。その後、複数のＸ線検出モジュールのそれぞれに対応する第１検出データを第２ダミーデータに置換する。

つぎに、本実施形態のＸ線ＣＴ装置を用いるＸ線断層撮影方法について説明する。本実施形態のＸ線断層撮影方法は、実施形態１および２とフィッティング処理工程が異なることを除き、実施形態１および２と同様である。このため、実施形態１および２のＸ線断層撮影方法と重複する個所についての説明は省略する。

図９は、本実施形態のＸ線検出アレイ２３のうち、体軸方向ｚに隣接して並列するＡとＢとの２つのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂの部分が検出したＸ線により生成される検出データを示す図であり、図９（ａ）がフィッティング処理前を示し、図９（ｂ）がフィッティング処理後を示している。図９では、２つのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂにおいて、それぞれ、チャネル方向ｘに８個のＸ線検出素子２３ａが並び、体軸方向ｚに４個のＸ線検出素子２３ａが並んでいる部分について示している。なお、図９（ａ）では、四角形で囲んだ個所は、２つのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂの境界Ｋに隣接するＸ線検出素子２３ａが検出するＸ線によって得られる第１検出データＡ４１〜４８，Ｂ１１〜１８を示している。

本実施形態のフィッティング処理工程は、第２検出データを用いるフィッティング処理により第１検出データに対応する第１ダミーデータを複数のＸ線検出モジュールのそれぞれで算出し、第１ダミーデータと第１検出データとの差分データを複数のＸ線検出モジュールのそれぞれで算出する。また、差分データの平均値データを複数のＸ線検出モジュールのそれぞれで算出し、第１検出データと差分平均値データとの差分である第２ダミーデータを複数のＸ線検出モジュールのそれぞれで算出する。その後、複数のＸ線検出モジュールのそれぞれに対応する第１検出データを第２ダミーデータに置換する。

図９に示すように、たとえば、第２検出データＡ１１，Ａ２１，Ａ３１，Ｂ２１，Ｂ３１，Ｂ４１に対してローパスフィルタを用いてフィルタリング処理をして、その後、フィルタリング処理した第２検出データＡ１１，Ａ２１，Ａ３１，Ｂ２１，Ｂ３１，Ｂ４１に基づく波形データを導く。そして、その波形データを用いて、Ａ列のＸ線検出モジュール２３Ａの第１検出データＡ４１と、Ｂ列のＸ線検出モジュール２３Ｂの第１検出データＢ１１に対応する第１ダミーデータＡ''４１，Ｂ''１１をそれぞれ算出する。

その後、第１ダミーデータＡ''４１，Ｂ''１１と第１検出データＡ４１，Ｂ１１との差分データＡＥ４１，ＢＥ１１を算出する。この差分データＡ４１，Ｂ１１は、Ｘ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂの体軸方向での境界Ｋの影響を受けない場合のクロストーク発生量に略相当する。以上の工程は、Ｘ線検出モジュール２３Ａ，２３ＢのそれぞれのＸ線検出素子２３ａごと実施して、チャネル方向ｘに並ぶ第１検出データＡ４１〜４８と、その第１検出データＡ４１〜４８，Ｂ１１〜Ｂ１８に対応する第１ダミーデータＡ'４１〜４８，Ｂ'１１〜Ｂ１８との差分データＡＥ４１〜４８，ＢＥ１１〜１８を算出する。

そして、Ａ列のＸ線検出モジュール２３Ａの複数の差分データＡＥ４１〜４８を用いて、Ａ列のＸ線検出モジュール２３Ａの差分平均値データＡＡＥを算出し、Ｂ列のＸ線検出モジュール２３Ｂの複数の差分データＡＥ４１〜４８，ＢＥ１１〜１８を用いて、Ｂ列のＸ線検出モジュール２３Ｂの差分平均値データＡＢＥを算出する。

そして、第１検出データＡ４１〜４８，Ｂ１１〜１８と差分平均値データＡＡＥ，ＡＢＥとの差分である第２ダミーデータＡ'''４１〜４８，Ｂ'''１１〜１８を、ＡとＢとのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂのそれぞれで算出する。

その後、図９（ｂ）にしめすように、ＡとＢとのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂのそれぞれに対応する第１検出データＡ４１〜４８，Ｂ１１〜１８を、それぞれに対応する第２ダミーデータＡ'''４１〜４８，Ｂ'''１１〜１８と置換する。

以上のように、本実施形態は、複数のＸ線検出モジュールの体軸方向での境界の影響を受けない場合のクロストーク発生量に略相当する差分データについて平均値をとって差分平均値データを求め、その差分平均値データを用いる。このため、この差分データにノイズ成分が含まれている場合であっても、複数のＸ線検出モジュールの体軸方向での境界近傍のＸ線検出素子による第１検出データが、その周囲の第２検出データと同様に、Ｘ線検出モジュールの体軸方向での境界の影響を受けない場合のクロストーク発生量を含むように補正される。したがって、実施形態１と同様に、断層画像のコントラストの低下やアーチファクトの発生を防止して断層画像の画像品質を向上できる。

なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。

たとえば、上記実施形態では、複数のＸ線検出モジュールの体軸方向での境界近傍における検出データについて、フィッティング処理しているが、複数のＸ線検出モジュールのチャネル方向での境界近傍における検出データについても適用可能である。

また、たとえば、上記実施形態では、第１検出データとして放射線検出モジュールの境界に最も隣接する放射線検出素子である第１放射線検出素子からの検出データを用い、第２検出データとして、第１放射線検出素子の体軸方向にそれぞれ３つ並んでいる周囲の放射線検出素子である第２放射線検出素子からの検出データを用いているが、第１検出データおよび第２検出データともに、検出データ全体の波形データに基づいて任意の数の検出データを用いてもよい。

図１は、本発明の実施形態１に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施形態１に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置の要部を示す構成図である。 図３は、本発明の実施形態１に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置におけるＸ線検出モジュールの構成図である。 図４は、本発明の実施形態１に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管とコリメータとＸ線検出アレイの相互関係を示す図であり、図４（ａ）は体軸方向を視線とした側から見た状態を示す図であり、図４（ｂ）はチャネル方向を視線として側から見た状態を示している。 図５は、本発明の実施形態１に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管とコリメータとＸ線検出アレイの相互関係を示す図であり、チャネル方向を視線として側から見た状態にて被撮影体を撮影する様子を示している。 図６は、本発明の実施形態１に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線検出アレイの複数のＸ線検出モジュールのうち、体軸方向に隣接して並列するＡとＢとの２つのＸ線検出モジュールの部分が検出したＸ線により生成される検出データを示す図である。 図７は、本発明の実施形態１に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置において、体軸方向に並ぶＸ線検出素子で得られる検出データをプロットした図である。 図８は、本発明の実施形態２に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線検出アレイの複数のＸ線検出モジュールのうち、体軸方向に隣接して並列するＡとＢとの２つのＸ線検出モジュールの部分が検出したＸ線により生成される検出データを示す図である。 図９は、本発明の実施形態３に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線検出アレイの複数のＸ線検出モジュールのうち、体軸方向に隣接して並列するＡとＢとの２つのＸ線検出モジュールの部分が検出したＸ線により生成される検出データを示す図である。

符号の説明

１…Ｘ線ＣＴ装置、２…走査ガントリ、３…操作コンソール、４…撮影テーブル、５…Ｘ線、６…被撮影体、２０…Ｘ線管、２１…Ｘ線管移動部、２２…コリメータ、２３…Ｘ線検出アレイ、２４…データ収集部、２４１…選択・加算切換回路、２４２…アナログ−デジタル変換器、２５…Ｘ線コントローラ、２６…コリメータコントローラ、２７…回転部、２８…回転コントローラ、２９…Ｘ線照射空間、３０…中央処理装置、３１…入力装置、３２…表示装置、３３…記憶装置

Claims (8)

1. 被撮影体の撮影領域に放射線を照射する放射線照射手段と、
   前記被撮影体の撮影領域を透過する前記放射線を検出する放射線検出素子がアレイ状に配置されている第１および第２の放射線検出モジュールを有しており、前記第１および第２の放射線検出モジュールが互いに隣接して配置されている放射線検出手段と、
   前記放射線検出手段が検出する放射線により生成される検出データのうち、前記第１および第２の放射線検出モジュールの境界に隣接する前記第１の放射線検出モジュールの放射線検出素子及び前記第２の放射線検出モジュールの放射線検出素子を第１放射線検出素子とし、前記第１放射線検出素子の周囲の前記第１の放射線検出モジュールの放射線検出素子及び前記第２の放射線検出モジュールの放射線検出素子を第２放射線検出素子とした場合、前記第１放射線検出素子が検出する放射線により生成される第１検出データを、前記第２放射線検出素子が検出する放射線により生成される第２検出データの前記第１および第２の放射線検出モジュールが隣接する方向の連続性に適合させるフィッティング処理を少なくとも第２検出データを用いて行い、当該フィッティング処理後の前記第１放射線検出素子のデータを求めるフィッティング処理手段と
   を有する放射線断層撮影装置。
2. 前記フィッティング処理手段は、前記第１検出データと前記第２検出データとを用いてフィッティング処理をする
   請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
3. 前記フィッティング処理手段は、前記第２検出データのみを用いるフィッティング処理により前記第１検出データに対応するダミーデータを算出し、前記ダミーデータを前記第１検出データと置換する
   請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
4. 前記フィッティング処理手段は、前記第２検出データを用いるフィッティング処理により前記第１検出データに対応する第１ダミーデータを前記第１および第２の放射線検出モジュールのそれぞれに含まれる複数の前記第１放射線検出素子に対して算出し、前記第１ダミーデータと前記第１検出データとの差分データを第１および第２の放射線検出モジュールのそれぞれに含まれる複数の前記第１放射線検出素子に対して算出し、前記複数の差分データの平均値データを前記第１および第２の放射線検出モジュールのそれぞれで算出し、前記第１検出データと前記差分平均値データとの差分である第２ダミーデータを前記第１および第２の放射線検出モジュールのそれぞれで算出し、前記第１および第２の放射線検出モジュールのそれぞれに対応する前記第１検出データを前記第２ダミーデータに置換する
   請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
5. 前記フィッティング処理手段は、前記フィッティング処理として多項式フィッティング処理を行う
   請求項１から４のいずれかに記載の放射線断層撮影装置。
6. 前記フィッティング処理された検出データに基づいて前記被撮影体の撮影領域の断層画像データを生成する断層画像生成手段を有する
   請求項１から５のいずれかに記載の放射線断層撮影装置。
7. 前記断層画像生成手段が生成する前記断層画像データに基づいて断層画像を表示する表示手段を有する
   請求項６に記載の放射線断層撮影装置。
8. 前記放射線照射手段は、前記放射線としてＸ線を照射する
   請求項１から７のいずれかに記載の放射線断層撮影装置。

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