JP5400546B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明は、焦点移動により生じる感度変化を補正するＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）は、被写体の多方向のＸ線投影データからコンピュータによる再構成により断層面の各点のＸ線吸収係数を算出し、被写体の断層像を得る手法である。被写体に照射するＸ線には、電子線をターゲット金属に入射したときに発生する特性Ｘ線と連続Ｘ線が用いられる。このとき、電子線のエネルギー付与により機器は熱伸を生じ、Ｘ線の発生位置である焦点は体軸方向へ移動してしまう。焦点の移動に伴ってＸ線の照射範囲も移動してしまう。

この焦点位置の移動に伴う問題として、検出器が体軸方向にずれを生じている場合に、端部スライスの画像において発生するアーチファクトが挙げられる。もしも焦点位置が固定であるならば、検出器位置ずれによるＸ線入射率の変化は感度補正データによって補正することが可能である。ここで、Ｘ線入射率とは、被写体が無い状態において、焦点から検出器を見込む領域に照射されるＸ線量に対する、実際に検出器に入射するＸ線量の割合である。例えば、焦点から検出器を見込む領域にコリメータが存在すれば、Ｘ線入射率は１００％よりも小さくなる。ところが、感度補正データ収集時における焦点位置と患者データ収集時における焦点位置が異なっていると、検出器のＸ線入射率が変化するため、感度補正は不完全となり画像にアーチファクトが生じる。コリメータの開口幅を広く設定することでアーチファクトを低減できるが、無効被ばくが生じる。
この対策として、特許文献１或いは特許文献２に記載されるように、焦点移動範囲をいくつかに分割し、それぞれの小範囲毎に予めＸ線検出器感度補正データを収集、保管しておき、被検体のデータ収集時の焦点位置に対応するＸ線検出器感度補正データを用いて，Ｘ線検出器感度を補正する方法がある。

焦点位置の移動に伴うもう一つの問題として、被写体の散乱線を除去する２次元グリッドを用いた場合に、画像の全てのスライスにおいて発生するアーチファクトが挙げられる。
前記の問題の対策として、特許文献３に記載されるように、スライス方向の収集ピッチよりも小さい複数のＸ線検出器をグリッド間に配置し、不感領域を測定によって求めた焦点位置に対応して変化させる方法がある。

特開平６−２６９４４３号公報 特開平１０−２３４７２４号公報 特開２０００−９３４１８号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された方法では、Ｘ線源である焦点移動が連続的であるのに対して感度補正データは離散的であるため、補正の精度が低下してしまうという問題がある。
また、焦点位置に対応した感度補正データが検出器毎に必要であり、Ｘ線ＣＴ装置が有する記憶装置内に記憶しなければならないデータ数は膨大となる。
また、特許文献３に記載された方法では、実際の収集ピッチよりも小さい複数の検出器を用いる必要があり、それに付随して処理しなければならない信号の数は増大し、全体の装置構成が複雑となる。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、焦点位置が移動した状態における感度補正データを高い精度で且つ簡便な処理により推定するＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

前述した目的を達成するために本発明は、Ｘ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線の照射領域を制限するコリメータと、前記Ｘ線を検出する複数の検出器を有する１以上の検出モジュールと、前記検出器に設置され、前記Ｘ線が被写体に照射された場合に前記被写体からの散乱線を除去するグリッドと、記憶装置と、前記検出器の出力を元に感度補正データを作成する前処理装置と、前記感度補正データを用いて前記検出器の出力を補正して、前記補正した出力に基づき前記被写体の画像を再構成する画像再構成装置と、前記画像再構成装置で再構成した画像を表示する画像表示装置と、を備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記前処理装置は、前記被写体が無い状態において、前記Ｘ線管の位置となる焦点位置を変え、焦点位置毎における各検出モジュールのＸ線入射率を取得する手段と、前記被写体が無い状態において、参照信号と前記取得した各検出モジュールのＸ線入射率との関係を求める手段と、前記求めた関係を前記記憶装置に記憶する手段と、前記被写体の撮像時において、被写体撮像時の参照信号と前記記憶された関係を用いて、各検出モジュールの被写体撮像時のＸ線入射率を算出する手段と、前記算出された被写体撮像時のＸ線入射率を用いて、焦点位置毎の感度補正データを求める手段と、前記焦点位置毎の感度補正データと前記検出器の固有感度に基づいて、該検出器の検出値を補正する手段と、を有し、前記グリッドとして、スライス方向に対して垂直な方向の散乱線を除去する１次元グリッドを用い、前記被写体の複数スライス収集モードの撮像を行う場合、前記焦点位置毎の感度補正データは端部スライスにおいて求めることを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。

本発明によれば、焦点位置が移動した状態における感度補正データを高い精度で且つ簡便な処理により推定することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成図である。 第１の実施形態に係る検出器と１次元グリッドから構成されるモジュールを示す図である。 第１の実施形態に係るモジュールの円弧状配置の一例を示す図である。 第１の実施形態に係るＮ_ｓスライス収集におけるＸ線照射範囲を示す図である。 第１の実施形態に係る照射範囲が移動することでＸ線入射率が変化することを説明するための図である。 第１の実施形態に係る２スライス収集における照射範囲を示す図である。 第１の実施形態に係る最大スライスモード収集における補正のためのモジュール配置を示す図である。 第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成図である。 第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成図である。 第３の実施形態に係る検出器と２次元グリッドから構成されるモジュールを示す図である。 第３の実施形態に係る一部の２次元グリッドを除去したモジュールを示す図である。 第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成図である。

≪第１の実施形態≫
以下に、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明および添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することとする。

図１は、Ｘ線ＣＴ装置１００の概略構成図である。
Ｘ線ＣＴ装置１００は、検出器１、Ｘ線管２、コリメータ３、１次元グリッド４、データ収集装置６、前処理装置７、記憶装置８、画像再構成処理装置９、画像表示装置１０を含む構成である。
Ｘ線管２はＸ線を照射する。以下の説明ではＸ線管２を焦点とも呼び、その位置を焦点位置とする。コリメータ３は、照射されたＸ線を所定の照射範囲（例えば、ビーム形状）に制限する。コリメータ３によって照射範囲を絞られたＸ線は、被射体５や寝台（図示せず）を透過する。

１次元グリッド４は、被写体５から発生するｘ方向の散乱線を除去する。検出器１は、被写体５を透過したＸ線を検出する。データ収集装置６は、検出器１からの出力をアナログ信号からディジタル信号に変換する。前処理装置７は、焦点位置に対応した感度補正データを推定する。記憶装置８は、被写体５を通過しないＸ線を検出するリファレンス検出器におけるＸ線入射率と他の検出器におけるＸ線入射率との関係を記憶する。画像再構成処理装置９は、収集データに対して感度補正やＣＴ値調整などの様々な補正処理を実行後、画像再構成演算を実行する。画像表示装置１０は、再構成画像を表示する。

Ｘ線ＣＴ装置１００では次のように被写体５の撮像が行われる。
Ｘ線管２から発生するＸ線は被写体５を通過した後、検出器１によって検出される。このときの入射Ｘ線量と検出器１で検出されるＸ線量から、Ｘ線の被写体５による減衰率Dを求める。被写体５を通過するＸ線の減衰率Ｄは指数関数により以下のように表される。

ここで、μは被写体５の減弱係数であり、指数関数の線積分はＸ線管２の位置（Ｘ線の発生位置）と検出器１を結ぶ直線上で行われる。したがって、この減衰率Ｄの対数をとることによって、ある方向における減弱係数μの積分値のプロファイルを求めることができる。さらに、Ｘ線管２と検出器１を被写体５の周りを回転させながらＸ線を測定することで、全方向における減弱係数μの積分値のプロファイルを求める。これらのプロファイルから画像再構成することによって、被写体５内の減弱係数μの分布を画像として取得することができる。

次に、前処理装置７で実行する、焦点位置に対応した感度補正データの推定方法について説明する。
本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置１００の検出器１は、モジュール単位で実装される。図２は、検出器１と１次元グリッド４から構成されるモジュールを示す図である。図２に示すように、1つの検出器モジュールにはｚ方向にＮ_ｚ個、ｘ方向にＮ_ｘ個の検出器が配置されている。
図３は、Ｘ線ＣＴ装置１００におけるモジュールの配置の一例を示す図である。図３に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１００の検出器モジュール１１は、ｘ方向に円弧状にＮ_ｍ個並んでいるものとする。
ここで、被写体５が無い状態においてＸ線を照射した場合、検出器１で測定されるＸ線量は次式で表される。

ここで、Ｉは照射するＸ線の強度、Ｓは検出器１の固有感度、ＲはＸ線入射率である。ｍはモジュール番号（１≦ｍ≦Ｎ_ｍ）、ｚはモジュールｍ内のｚ方向の検出器番号（１≦ｚ≦Ｎ_ｚ）、ｘはモジュールｍ内のｘ方向の検出器番号（１≦ｘ≦Ｎ_ｘ）である。また、ｆはｚ方向の焦点位置を表す。

ここで、Ｘ線ＣＴ装置１００による撮像をＮ_ｓスライス収集モードで撮像するとする。図４は、Ｎ_ｓスライス収集におけるＸ線照射範囲を示す図である。図４における焦点１２は図１におけるＸ線管２である。Ｎ_sスライス収集モードでは、ｚ方向の検出器番号が（Ｎ_z/２−Ｎ_s/２＋１）〜（Ｎ_z/２＋Ｎ_s/２）における検出器での出力を用いて画像再構成を行う。
焦点１２の位置がｚ方向に移動してしまうと、コリメータ３が照射領域を覆ってしまうため、端部スライスとなるｚ方向の検出器番号（Ｎ_z/２＋Ｎ_s/２）の検出器１におけるＸ線入射率Ｒは１００%よりも小さくなってしまう。

さらに、検出器１がｚ方向に互いに位置ずれを生じている場合、感度補正データ収集時の焦点位置と被写体５の撮像時の焦点位置とが異なると、画像にアーチファクトが生じてしまう。
図５は、照射範囲が移動することでＸ線入射率が変化することを説明するための図である。例えば、図５に示すモジュール番号（ｍ＋１）のモジュールでは、端部スライスにおける検出器１のｚ方向のずれは生じていないが、モジュール番号ｍのモジュールでは、端部スライスにおける検出器１のｚ方向のずれが生じるため、モジュール番号ｍのモジュールではＸ線入射率が変わってしまい、結果、再構成画像にアーチファクトが生ずることになる。
このように、実際の検出器１のずれはモジュール単位で起こることが多いため、本実施形態においてもモジュール毎にずれが発生している場合を考える。
従ってＸ線入射率Ｒはモジュール内のｘ方向の位置に依存しない関数となり、（式２）は次式のようになる。

即ち、端部スライスにおけるＸ線入射率Ｒがモジュール毎に求まれば、アーチファクトを生じないデータを取得することができる。
次に、リファレンス検出器におけるＸ線入射率Ｒから他のモジュールにおけるＸ線入射率Ｒを求める方法について説明する。リファレンス検出器は、照射されたＸ線を直接検出するための検出器である。そのため、被写体５に覆われる可能性が少ないｘ方向の端部の検出器１がリファレンス検出器として用いられる。

本実施例では、モジュール番号ｍ＝１におけるモジュールのｘ方向の検出器番号１〜４の検出器をリファレンス検出器に設定する。例えば、Ｎ_ｓスライス収集モードにおける端部スライス（ｚ＝Ｎ_z/２＋Ｎ_s/２）におけるリファレンス検出器の出力として、ｍ＝１、ｚ＝Ｎ_z/２＋Ｎ_s/２、ｘ＝１〜４の４つの検出器（図２に示すモジュールが番号ｍ＝１であるとすると、枠Ａ内の検出器）の平均値を用いる。

はじめに、コリメータ３の開口幅を全開に設定し、被写体５の無い状態で検出器１の固有感度補正データＸ_airを収集する。このとき、Ｘ線照射率Ｒは１００％となるため、固有感度補正データＸ_airは次式のようになる。

ただし、検出器１の出力は焦点位置に依存しないとして、出力値Ｘの焦点位置ｆを省略した。
次に、コリメータ３をＮ_sスライス収集モードにおける開口幅に設定し、焦点位置を変えながら被写体５の無い状態で収集すると、検出器１の出力値Ｘは次式のようになる。

このとき、Ｘ線管２の位置である焦点１２そのものを移動させながら収集させてもよいが、コリメータ３をｚ方向に移動させて照射領域を変えることで、焦点１２を移動させた場合と同じ収集データを取得することができる。
Ｘ線入射率Ｒは(式４)と(式５)とから次式のように求められる。

ここで、統計精度を向上させるために、モジュール内のｘ方向における平均によりＸ線入射率Ｒを求めてもよい。
次に、モジュール毎のＸ線入射率Ｒ（ｚ，ｍ，ｆ）をリファレンス検出器が存在するモジュール（モジュール番号ｍ＝１）のＸ線入射率Ｒ（ｚ，１，ｆ）によって以下のように多項式で近似する。なお、ｆはｚ方向の焦点位置を表す。

（式７）における係数ａ_ｎは、参照信号であるリファレンス検出器が存在するモジュールのＸ線入射率とモジュール毎のＸ線入射率との関係を示す係数である。即ち、この係数ａ_ｎを予め最小自乗法等で求めておけば、被写体５を撮像中においても、リファレンス検出器におけるＸ線入射率Ｒから各モジュールのＸ線入射率Ｒを（式７）より推定することが可能である。係数ａ_ｎは、端部スライス（ｚ＝Ｎ_z/２＋Ｎ_s/２）においてモジュール毎に求め、記憶装置８に記憶される。また、他のスライス収集モードにおいても、係数ａ_nは、端部スライスにおいてモジュール毎に求める。

被写体５を撮像している場合、リファレンス検出器におけるＸ線入射率Ｒは、検出器１の出力値Ｘを固有感度ＳおよびＸ線強度Ｉで除することで求められる。図４に示すようにＮ_ｓスライス収集モードであれば、Ｘ線強度Ｉは端部スライスの内側のスライスの検出器１の出力から求められる。
ただし、２スライス収集モード（Ｎ_ｓ＝２）の場合は、２つのスライスが端部スライスとなり、内側のスライスの検出器出力が得られないことから、次のようにＸ線強度Ｉを求める。

図６は、２スライス収集モードにおける照射範囲を示す図である。
はじめに、コリメータ３の開口幅を２スライス収集モードに設定し、ある焦点位置ｆにおけるリファレンス検出器のＸ線入射率Ｒを（式６）により求め、それらのｚ方向への積分値Ｒ_sumを求める。この値Ｒ_sumは、焦点位置ｆによらない定数であり、記憶装置８に記憶される。被写体５の撮像時のＸ線強度をＩ_patientとすると、このときのリファレンス検出器の出力を固有感度補正した後、z方向へ積分した値Ｉ_sumは(Ｉ_patient/Ｉ)×Ｒ_sumとなる。ここで、Ｉは固有感度補正データ収集時のＸ線の強度である。したがって、Ｉ_sumをＲ_sumで割った値（Ｉ_patient/Ｉ）で、固有感度補正後のリファレンス検出器の出力を除することで、リファレンス検出器におけるＸ線入射率Ｒを求める。

以上のようにして、リファレンス検出器におけるＸ線入射率Ｒを求めれば、各モジュールにおけるＸ線入射率も求めることが可能であり、その値を（式４）に乗じることで焦点位置毎の感度補正データＸ'_airが次式のように得られる。

画像再構成処理装置９は、各焦点位置において検出器１によって検出された収集データを、前処理装置７によって作成された感度補正データＸ'_airによる感度補正やＣＴ値調整などの各種補正を行った後に画像を再構成し、画像表示装置１０はその画像を表示する。

本発明は、焦点位置に対応したＸ線入射率を（式７）のような連続的な関数によって求めているため、結果として得られる感度補正データＸ'_airの精度も高くなる。
また、（式７）における多項式は実際には２次程度の近似で十分であり、記憶装置８に保持しなければならない係数ａ_ｎの数も少なくてすむ。特許文献１及び特許文献２に記載されている方法では、焦点位置毎に各検出器の補正データを記憶する必要があるが、本発明では係数ａ_ｎを記憶装置８に保持しておけばよい。

また、前記のリファレンス検出器を参照信号とする方法では、コリメータ３の位置ずれや回転による歪みの効果もＸ線入射率の変化に含まれるため、焦点移動だけでなくこれらの効果も補正できる感度補正データの推定が可能である。
また、（式６）のＸ線入射率の測定、即ち、係数ａ_ｎの算出は装置の据付時に行えばよく、スキャン速度とチルト角度のパラメータ毎に測定する。また、モジュールやＸ線管２の交換を行った場合にも（式６）のＸ線入射率の測定を行う。

従来の感度補正データはスライス収集モード毎に開口幅を変えて測定する必要があったが、本発明ではコリメータ開口幅を全開に設定して１度だけ測定すればよく、日々の感度補正データ収集の頻度を大幅に低減できる。
本発明は、特開平４-２２７２３８号公報に示すような焦点位置に対応してコリメータ３を移動させる方法と組み合わせることも可能である。

次に、本実施の形態に関する変形例について説明する。
前記の実施形態では、モジュール毎のＸ線入射率の値は、（式７）に示すように、同一スライスにおけるリファレンス検出器の値により近似したが、以下のように近似してもよい。

（式９）に示すように、ｚ方向における複数のリファレンス検出器についての和で近似することも可能である。このとき、被写体５の撮像時におけるリファレンス検出器のＸ線入射率も、複数の検出器の和で求める。ｚ方向に加算したＸ線入射率を用いることで、統計精度を向上することができる。

また、別の変形例として、被写体５の撮像時におけるリファレンス検出器のＸ線入射率をビュー方向、即ち、検出器１の回転方向への加算平均によって求める方法がある。焦点の移動が無視できる範囲のビュー数においてＸ線入射率の平均を求めることで、統計精度を向上することができる。

また、前記の実施形態では、リファレンス検出器が存在するモジュールの番号はｍ＝１としてきたが、ｍ＝Ｎ_ｍにおけるモジュールの検出器をリファレンス検出器に用いてもよい。どちらのモジュールにおけるリファレンス検出器を用いるかについては、検出器１の出力値により判断する。つまり、リファレンス検出器に入射したＸ線が被写体を通過したかを判断するために閾値を設定し、この閾値よりも出力が高い（減衰が小さい）場合のリファレンス検出器の出力を用いる。
モジュール番号ｍ＝１、ｍ＝Ｎ_ｍの両方のモジュールにおけるリファレンス検出器が有効であるならば、それぞれのリファレンス検出器におけるＸ線入射率から、他のモジュールのＸ線入射率を求め、それらの加算平均を用いて感度補正データを計算してもよい。

また、前記の実施形態を利用して最大スライス収集モードにおける補正処理を行うことも可能である。
図７は、モジュールを装置に実装する際に、モジュール番号ｍ＝１とｍ＝Ｎ_ｍのモジュールをスライス中心軸よりも意図的にずらして配置したモジュール配列を示す図である。図７に示すように配置することで、最大スライス収集モードにおいても前記実施形態は適用可能となり、モジュールをずらすことにより、リファレンス検出器に対してコリメータ３の影を作ることができるため、リファレンス検出器のＸ線入射率と他のモジュールのＸ線入射率を関係付けることができる。図７に示す例では、ｚ方向の検出器番号ｚ＝１、ｚ＝Ｎ_ｚにおけるＸ線入射率は、それぞれモジュール番号ｍ＝Ｎ_ｍ、ｍ＝１におけるリファレンス検出器の出力を用いる。

≪第２の実施形態≫
次に、第２の実施形態について説明する。
図８は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置２００の概略構成図である。
Ｘ線ＣＴ装置２００は、検出器１、Ｘ線管２、コリメータ３、１次元グリッド４、データ収集装置６、前処理装置７、記憶装置８、画像再構成処理装置９、画像表示装置１０、焦点位置検出器１３、焦点位置計測装置１４を含む構成である。
検出器１、Ｘ線管２、コリメータ３、１次元グリッド４、データ収集装置６、画像再構成処理装置９、画像表示装置１０は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１００のそれと同様の構成、機能を有する。

焦点位置検出器１３は、Ｘ線管２（焦点１２）の位置を検知し、焦点位置測定装置１４は焦点の位置座標を求める。
記憶装置８は、焦点位置測定装置１４によって測定された焦点位置と検出器１におけるＸ線入射率との関係を記憶する。

次に、前処理装置７で実行する、焦点位置に対応した感度補正データの推定方法について説明する。
Ｘ線ＣＴ装置２００の検出器１はモジュール単位で実装されており、Ｘ線ＣＴ装置１００の場合と同様に、１つの検出器モジュールには図２に示すように検出器１が配置され、検出器モジュールは図３に示すように円弧状に配置される。
Ｘ線ＣＴ装置２００において、Ｎ_ｓスライス収集モードについてモジュール毎にずれが発生した場合を考える。
Ｘ線ＣＴ装置１００の場合では、（式７）に示すように、モジュール毎のＸ線入射率をリファレンス検出器におけるＸ線入射率で表したが、第２の実施形態では、モジュール毎のＸ線入射率Ｒを焦点位置ｆによって表す。即ち、焦点位置検出器１３、焦点位置測定装置１４によって測定された焦点位置が参照信号となる。

まず、コリメータ３の開口幅を全開に設定し、被写体５の無い状態で検出器の固有感度を収集する（式４）。次に、コリメータ３をＮ_ｓスライス収集モードにおける開口幅に設定し、焦点位置ｆを変えながら被写体５の無い状態で収集する（式５）。このとき、焦点位置ｆを焦点位置検出器１３及び焦点位置測定装置１４によって同時に測定する。こうして（式４）と（式５）から、（式６）が得られる。
次に、各モジュールにおけるＸ線入射率Ｒを焦点位置ｆによって以下のように多項式で近似する。

（式１０）における係数ｂ_ｎは、参照信号である焦点位置ｆとモジュール毎のＸ線入射率Ｒとの関係を示す係数である。即ち、この係数ｂ_ｎを予め最小自乗法等で求めておき、記憶装置８に記憶しておけば、被写体５を撮像中においても、各焦点位置ｆから各モジュールのＸ線入射率Ｒを（式１０）より推定することが可能である。

他のスライス収集モードにおいても、係数ｂ_ｎは、端部スライスにおいてモジュール毎に求める。
求めたＸ線入射率Ｒを（式４）に乗じることで、焦点位置に対応した感度補正データを作成する。収集データは、画像再構成処理装置９において、焦点位置ｆに対応した感度補正データによる感度補正やＣＴ値調整などの各種補正後に画像再構成され、画像表示装置１０によって画像が表示される。

第２の実施形態では、焦点位置に対応したＸ線入射率を（式１０）のような連続的な関数によって求めているため、結果として得られる感度補正データＸ'_airの精度も高くなる。
また、（式１０）における多項式は実際には２次程度の近似で十分であり、記憶装置８に保持しなければならない係数ｂ_ｎの数も少なくてすむ。
また、係数ｂ_ｎは装置の据付時などに求めればよい。

本第２の実施形態を、特開平４−２２７２３８号公報に記載されたような焦点位置に対応してコリメータ３を移動させる方法と組み合わせることも可能である。
（式１０）に示す各モジュールのＸ線入射率Ｒを収集する際、コリメータ３の開口の中心は、スライス中心軸上に位置する。そのため、焦点移動に対応してコリメータ３を移動した場合には、測定した焦点位置ｆとコリメータ開口の中心位置から、コリメータ開口の中心がスライス中心軸上に存在したときに相当する焦点位置ｆ’を算出し、ｆ’を（式１０）に代入して各モジュールにおけるＸ線入射率Ｒを計算する。このＸ線入射率Ｒから、焦点位置に対応したビュー毎の感度補正データが求まる。
コリメータ３を移動させる方法では、焦点の移動を検出してからコリメータ３の移動の命令を発行し、移動が完了するまで遅延が生じる場合がある。この制御の遅延に起因した照射領域のずれの影響は、データ収集終了後、ビュー毎の感度補正データを用いて感度補正することで低減することができる。

≪第３の実施形態≫
次に、第３の実施形態について説明する。
図９は、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置３００の概略構成図である。
Ｘ線ＣＴ装置３００は、検出器１、Ｘ線管２、コリメータ３、データ収集装置６、前処理装置７、記憶装置８、画像再構成処理装置９、画像表示装置１０、２次元グリッド１５、Ｘ線強度検出器１６、Ｘ線強度測定装置１７を含む構成である。
検出器１、Ｘ線管２、コリメータ３、データ収集装置６、記憶装置８、画像再構成処理装置９、画像表示装置１０は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１００のそれと同様の構成、機能を有する。

２次元グリッド１５は、被写体５から発生するｘ方向とｚ方向の散乱線を除去する。
Ｘ線強度検出器１６は照射されるＸ線強度を検出し、Ｘ線強度測定装置１７は、Ｘ線強度を測定する。

次に、前処理装置７で実行する、焦点位置に対応した感度補正データの推定方法について説明する。
Ｘ線ＣＴ装置３００の検出器１は、モジュール単位で実装される。図１０は、検出器と２次元グリッドから構成されるモジュールを示す図である。図１０に示すように、1つの検出器モジュールにはｚ方向にＮ_ｚ個、ｘ方向にＮ_ｘ個の検出器１が配置される。また、被写体５から発生するｘ方向とｚ方向の散乱線を除去するための２次元グリッド１５が検出器１の前面に装着される。
また、Ｘ線ＣＴ装置３００におけるモジュールは、図３に示すように、ｘ方向に円弧状にＮ_ｍ個配置されるものとする。

前記の第１の実施形態及び第２の実施形態では、コリメータ３の影が生じる端部スライスにおけるＸ線入射率のみを考慮していたが、第３の実施形態では、焦点移動によって２次元グリッド１５による影も生じるため、全てのスライスにおけるＸ線入射率を求める。
以下、Ｘ線ＣＴ装置３００において、Ｎ_ｓスライス収集モードの撮像においてモジュール毎にずれが発生した場合を考える。

第１の実施形態と同様に、モジュール番号ｍ＝１のモジュールにリファレンス検出器を設け、リファレンス検出器におけるＸ線入射率から他のモジュールにおけるスライス毎のＸ線入射率を求める方法について説明する。
はじめに、コリメータ３の開口幅を全開に設定し、被写体５の無い状態で検出器の固有感度を収集する。このとき、焦点位置が必ずしもスライス中心軸上にあるとは限らないため、検出器の出力Ｘ_airは次式のように焦点位置ｆに依存した関数となる。

ここで、ｆ_airは検出器の固有感度Ｓを収集したときの焦点位置であり、その位置でのＸ線入射率をＲ（ｚ，ｍ，ｆ_air）とする。
次に、コリメータ３をＮ_ｓスライス収集モードにおける開口幅に設定し、焦点位置を変えながら被写体の無い状態で収集すると、焦点位置ｆにおける検出器の出力Ｘ_ｆは以下のようになる。

ここで、Ｒ（ｚ，ｍ，ｆ）は焦点位置ｆにおけるＸ線入射率である。
（式１１）と（式１２）より、Ｘ線入射率Ｒ’は次式のように表される。

次に、モジュール毎のＸ線入射率Ｒ'（ｚ，ｍ，ｆ）をリファレンス検出器が存在する番号ｍ＝１のモジュールのＸ線入射率Ｒ'（ｚ，１，ｆ）によって以下の多項式で近似する。

（式１４）における係数ｃ_ｎは、参照信号であるリファレンス検出器が存在するモジュールのＸ線入射率とモジュール毎のＸ線入射率との関係を示す係数である。即ち、この係数ｃ_ｎを予め最小自乗法等で求めておけば、被写体５を撮像中においても、リファレンス検出器におけるＸ線入射率Ｒ’から各モジュールのＸ線入射率Ｒ’を（式１４）より推定することが可能である。係数ｃ_ｎは、それぞれのモジュールにおいてスライス毎に求め、記憶装置８に記憶される。また、他のスライス収集モードにおいても、係数ｃ_nは、それぞれのモジュールにおいてスライス毎に求められる。

被写体５を撮像している場合、リファレンス検出器におけるＸ線入射率Ｒ’は、検出器の出力値Ｘを固有感度ＳおよびＸ線強度Ｉで除することで求める。Ｘ線強度Ｉは、Ｘ線強度検出器１６、Ｘ線強度測定装置１７で測定される。
このように、リファレンス検出器におけるＸ線入射率Ｒ’が求まれば、各モジュールにおけるＸ線入射率Ｒ’も求めることが可能であり、その値を（式１１）に乗じることで焦点位置毎の感度補正データＸ'_airが以下のように得られる。

画像再構成処理装置９は、各焦点位置において検出器１によって検出された収集データを、前処理装置７によって作成された感度補正データＸ'_airによる感度補正やＣＴ値調整などの各種補正を行った後に画像を再構成し、画像表示装置１０はその画像を表示する。

このように、第３の実施形態では、焦点位置に対応したＸ線入射率を（式１４）のような連続的な関数によって求めているため、結果として得られる感度補正データＸ'_airの精度も高くなる。
また、（式１４）における多項式は実際には２次程度の近似で十分であり、記憶装置８に保持しなければならない係数ｃ_ｎの数も少なくてすむ。

前記の方法では、被写体５を撮像している場合のＸ線強度ＩをＸ線強度検出器１６とＸ線強度測定装置１７によって求めたが、Ｘ線強度を他の方法で求めることも可能である。
図１１は、検出器と一部のグリッドを取り除いた２次元グリッドから構成されるモジュールを示す図である。
図１１に示すように、モジュール番号ｍ＝１のモジュールにおけるリファレンス検出器に対する散乱線除去用のグリッドを取り除くことで、Ｘ線強度Ｉをリファレンス検出器により測定することができる。この場合、図１１に示すグリッドを一部取り除いたモジュール番号ｍ＝１のリファレンス検出器はＸ線強度Ｉを測定するために利用し、（式１３）に示すＸ線入射率Ｒ’は、モジュール番号ｍ＝Ｎ_ｍにおけるリファレンス検出器から求めればよい。

≪第４の実施形態≫
次に、第４の実施形態について説明する。
図１２は、第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置４００の概略構成図である。
Ｘ線ＣＴ装置４００は、検出器１、Ｘ線管２、コリメータ３、データ収集装置６、前処理装置７、記憶装置８、画像再構成処理装置９、画像表示装置１０、２次元グリッド１５、Ｘ線強度／焦点位置検出器１８、Ｘ線強度／焦点位置測定装置１９を含む構成である。
検出器１、Ｘ線管２、コリメータ３、データ収集装置６、画像再構成処理装置９、画像表示装置１０は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１００のそれと同様の構成、機能を有する。

２次元グリッド１５は、Ｘ線が被写体５に照射される際に発生するｘ方向とｚ方向の散乱線を除去するものであり、図１０に示す構造を有する。
Ｘ線強度／焦点位置検出器１８は、Ｘ線管２の位置（焦点位置）とＸ線強度を検出し、Ｘ線強度／焦点位置測定装置１９は、Ｘ線管２の位置（焦点位置）とＸ線管２から照射されるＸ線強度を測定する。

次に、前処理装置７で実行する、焦点位置に対応した感度補正データの推定方法について説明する。
Ｘ線ＣＴ装置４００の検出器１はモジュール単位で実装される。図１０に示すモジュールと同様、Ｘ線ＣＴ装置４００の１つの検出器モジュールにはｚ方向にＮ_ｚ個、ｘ方向にＮ_ｘ個の検出器１が配置される。また、被写体５から発生するｘ方向とｚ方向の散乱線を除去するための２次元グリッド１５が検出器１の前面に装着される。
また、Ｘ線ＣＴ装置４００におけるモジュール１１は、図３に示すように、ｘ方向に円弧状にＮ_ｍ個配置されるものとする。

Ｘ線ＣＴ装置４００では、Ｘ線ＣＴ装置３００と同様に、焦点移動によって２次元グリッド１５による影を生じるため、全てのスライスにおけるＸ線入射率を求める。
以下、Ｘ線ＣＴ装置４００において、Ｎ_ｓスライス収集モードについてモジュール毎にずれが発生した場合を考え、測定した焦点位置からそれぞれのモジュールにおけるスライス毎のＸ線入射率を求める方法について説明する。

まず、コリメータ３の開口幅を全開に設定し、被写体５の無い状態で検出器１の固有感度を収集する（式１１）。次に、コリメータ３をＮ_ｓスライス収集モードにおける開口幅に設定し、焦点位置ｆを変えながら被写体５の無い状態で収集する（式１２）。このとき、焦点位置ｆをＸ線強度／焦点位置検出器１８、Ｘ線強度／焦点位置測定装置１９によって同時に測定する。こうして（式１１）と（式１２）から、（式１３）が得られる。
次に、各モジュールにおけるＸ線入射率Ｒ’を焦点位置ｆによって以下のように多項式で近似する。

（式１６）における係数ｄ_ｎは、参照信号である焦点位置ｆとモジュール毎のＸ線入射率Ｒとの関係を示す係数である。即ち、この係数ｄ_ｎを予め最小自乗法等で求めておき、記憶装置８に記憶しておけば、被写体５を撮像中においても、各焦点位置ｆから各モジュールのＸ線入射率Ｒ’を（式１６）より推定することが可能である。

係数ｄ_ｎは、それぞれのモジュールにおいてスライス毎に求め、記憶装置８に記憶される。また、他のスライス収集モードにおいても、係数ｄ_nは、それぞれのモジュールにおいてスライス毎に求められる。
（式１６）により求めたＸ線入射率Ｒ’の値を（式１１）に乗じることで焦点位置毎の感度補正データＸ'_airが以下のように得られる。

ここで、Ｘ線強度Ｉは、Ｘ線強度／焦点位置検出器１８、Ｘ線強度／焦点位置測定装置１９で測定される。
このように、各焦点位置ｆにおいて検出器１によって検出された収集データは、前処理装置７によって前記の処理に従って感度補正データＸ'_airとして補正され、画像再構成処理装置９に出力される。画像再構成処理装置９は、感度補正データＸ'_airに対してＣＴ値調整などの各種補正を行った後、画像を再構成し、画像表示装置１０は画像を表示する。

このように、第４の実施形態では、焦点位置に対応したＸ線入射率を（式１６）のような連続的な関数によって求めているため、結果として得られる感度補正データＸ'_airの精度も高くなる。
また、（式１６）における多項式は実際には２次程度の近似で十分であり、記憶装置８に保持しなければならない係数ｄ_ｎの数も少なくてすむ。
また、係数ｄ_ｎは装置の据付時などに測定し、記憶して置けばよい。

１…検出器
２…Ｘ線管
３…コリメータ
４…１次元グリッド
５…被写体
６…データ収集装置
７…前処理装置
８…記憶装置
９…画像再構成処理装置
１０…画像表示装置
１１…モジュール
１２…焦点
１３…焦点位置検出器
１４…焦点位置測定装置
１５…２次元グリッド
１６…Ｘ線強度検出器
１７…Ｘ線強度測定装置
１８…Ｘ線強度／焦点位置検出器
１９…Ｘ線強度／焦点位置測定装置

Claims (4)

1. Ｘ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線の照射領域を制限するコリメータと、前記Ｘ線を検出する複数の検出器を有する１以上の検出モジュールと、前記検出器に設置され、前記Ｘ線が被写体に照射された場合に前記被写体からの散乱線を除去するグリッドと、記憶装置と、前記検出器の出力を元に感度補正データを作成する前処理装置と、前記感度補正データを用いて前記検出器の出力を補正して、前記補正した出力に基づき前記被写体の画像を再構成する画像再構成処理装置と、前記画像再構成処理装置で再構成した画像を表示する画像表示装置と、を備えたＸ線ＣＴ装置であって、
   前記前処理装置は、
   前記被写体が無い状態において、前記Ｘ線管の位置となる焦点位置を変え、焦点位置毎における各検出モジュールのＸ線入射率を取得する手段と、
   前記被写体が無い状態において、参照信号と前記取得した各検出モジュールのＸ線入射率との関係を求める手段と、
   前記求めた関係を前記記憶装置に記憶する手段と、
   前記被写体の撮像時において、被写体撮像時の参照信号と前記記憶された関係を用いて、各検出モジュールの被写体撮像時のＸ線入射率を算出する手段と、
   前記算出された被写体撮像時のＸ線入射率を用いて、焦点位置毎の感度補正データを求める手段と、
   前記焦点位置毎の感度補正データと前記検出器の固有感度に基づいて、該検出器の検出値を補正する手段と、を有し、
   前記グリッドとして、スライス方向に対して垂直な方向の散乱線を除去する１次元グリッドを用い、
   前記被写体の複数スライス収集モードの撮像を行う場合、前記焦点位置毎の感度補正データは端部スライスにおいて求める
   ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記前処理装置は、
   前記検出モジュールの単位で前記関係を求める
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記参照信号は、前記被写体を通過しないＸ線を検出する検出器の出力を用い、
   前記取得された焦点位置毎における各検出モジュールのＸ線入射率は、前記参照信号の多項式で近似され、
   前記関係は、前記多項式の係数である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記参照信号は、前記焦点位置を表す値を用いる
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。

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