JP5406054B2

JP5406054B2 - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP5406054B2
Application number: JP2010001866A
Authority: JP
Inventors: 秀一岡本
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2030-01-07
Also published as: JP2011139786A

Description

本発明は、スキャナの回転に伴い複数の増幅器を切り替えて計測データを収集するＸ線ＣＴ装置のＤＡＳ（データ収集システム）におけるゲイン差の補正に関する。

Ｘ線ＣＴ装置は、被検体の周囲からＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線の強度に関するデータをＸ線検出器にて収集し、収集したデータに基づいて被検体内部のＸ線吸収係数の分布情報を画像化する装置である。近年ではＸ線検出器の検出素子をスライス方向に複数列、チャンネル方向（スキャナ回転方向）に複数列配置したマルチスライスＣＴ装置が開発されている。一般にＸ線ＣＴ装置は、各検出素子からのアナログ出力信号を所定の収集タイミングで順次収集し、ディジタル信号に変換するデータ収集システム（ＤＡＳ）を備える。

上述のＤＡＳには、増幅器及びＡ／Ｄ変換器が含まれる。Ａ／Ｄ変換器については、処理速度を高速化するため特許文献１に示すような並列型のＡ／Ｄ変換器が開発されている。この並列型Ａ／Ｄ変換器では、入力信号を２系統（ｍ系統）のＡ／Ｄ変換器にそれぞれ入力し、互いに位相のずれた制御信号φ１，φ２（・・・φｍ）により動作タイミングを切り替え、実効的な処理速度を２倍（ｍ倍）にしている。
また、Ｘ線検出器の各検出素子に対して複数（例えば２つ）の増幅器Ａ，Ｂを並列接続し、これらの増幅器Ａ，Ｂの出力を１つのＡ／Ｄ変換器に入力させる構成をとるものもある。このような構成のＤＡＳでは、各検出素子からの出力信号がスキャナの回転動作に伴って複数の増幅器Ａ，Ｂに順次切り替わるように入力される。Ａ／Ｄ変換器が増幅器Ａから出力されたデータについて処理を行っている間、増幅器Ｂは次のデータを保持しており、これを交互に繰り返すことにより、一つのＡ／Ｄ変換器が複数の増幅器Ａ，Ｂからの出力信号を交互に処理することとなる。

ところで上述のＤＡＳにおいて、個々の増幅器は初期状態からの個体差または経年変化等によってゲイン差を生じてしまう。
ＤＡＳの動作は、データレートが低く、処理時間に余裕がある場合は、１ビューのデータを分割して増幅器Ａ及び増幅器Ｂに入力し、各増幅器Ａ，Ｂからの出力をＡ／Ｄ変換し、両者の結果を足し合わせて出力すればよい。そのため、増幅器Ａと増幅器Ｂの特性が異なっていても平均化され、Ａ／Ｂの特性は一定となり、問題とならなかった。
しかし、データレートが高くなると、増幅器の１ビュー分のデータを一方の増幅器Ａにて保持し、Ａ／Ｄ変換器に入力し、Ａ／Ｄ変換して出力するため、ビュー毎に異なる増幅器を用いることとなる。このような場合は、ＤＡＳの収集した計測データに、各増幅器のゲイン差が含まれることとなり、再構成画像のアーチファクトの原因となっていた。そこで従来は、ゲイン差の補正を行なうために、並列接続したＡ／Ｄ変換器毎に空気計測データを保持しておき、被検体を計測した被検体計測データについて前処理を行う際に、各Ａ／Ｄ変換器からの出力を該当する空気計測データを用いて補正していた。

特開昭６４−１６１２３号公報

しかしながら従来の手法では、上述のように空気計測データを並列接続された増幅器の数だけ保持する必要があった。空気計測データのデータ量は、１回転あたりのビュー数×チャンネル数×スライス数×計測条件分となる。これを更に並列接続された増幅器の数だけ保持するので、データ量が非常に大きくなり、記憶量が膨大となるばかりでなく、データ読み出しに要する処理も煩雑となり、メモリへのアクセス時間も長大となるという問題があった。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、検出素子に対して増幅器を並列に接続し、スキャナの回転動作に伴いこれらの増幅器を切り替えつつ、検出信号をＡ／Ｄ変換器に入力するＸ線ＣＴ装置において、各増幅器のゲイン差の補正に用いるデータのデータ量を小さくすることを目的としている。

前述した目的を達成するために本発明は、Ｘ線検出器の各検出素子に対して増幅器を複数並列に接続し、スキャナの回転動作に伴い前記増幅器を切り替えつつ、前記各検出素子から出力される検出信号をＡ／Ｄ変換器に入力するＸ線ＣＴ装置であって、被検体のない状態で計測した空気計測データに基づいて、基準とする一方の増幅器とその他の増幅器とのゲイン差の補正値を算出する算出手段と、前記空気計測データに含まれる前記ゲイン差を前記算出手段により算出された補正値を用いて補正することにより基準空気計測データを生成し、保持する保持手段と、被検体計測データに含まれる前記ゲイン差を前記算出手段により算出された補正値を用いて補正する補正手段と、前記補正手段による補正後の被検体計測データと前記保持手段に保持された基準空気計測データとからＸ線透過長を算出し、画像の再構成を行なう画像演算手段と、を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。

本発明により、検出素子に対して増幅器を複数並列に接続し、スキャナの回転動作に伴いこれらの増幅器を切り替えつつ、検出信号をＡ／Ｄ変換器に入力するＸ線ＣＴ装置において、各増幅器のゲイン差の補正に用いるデータのデータ量を小さくすることが可能となる。

Ｘ線ＣＴ装置１のハードウエアブロック図ＤＡＳ３及びＤＡＳ３’の構成について説明するブロック図基準空気計測データ７１及びゲイン補正テーブル７２について説明する図増幅器３３Ａ，３３Ｂの特性及びゲイン補正値の算出について説明する図ゲイン補正テーブル作成処理の流れを示すフローチャートゲイン補正テーブル７２のデータ構成図空気計測／被検体計測処理の流れを示すフローチャート

以下、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。

まず、図１及び図２を参照して、本実施の形態のＸ線ＣＴ装置１の構成について説明する。

図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャナ２、操作卓４、及び寝台２０９を備えて構成される。
スキャナ２は、スキャナ制御装置２０１、Ｘ線管２０２、コリメータ２０３、Ｘ線検出器２０４、データ収集装置（以下、ＤＡＳという）３、及び回転板２０７等を備える。

スキャナ制御装置２０１は、Ｘ線管２０２を制御し、回転板２０７の開口部内に搬送された被検体６に対してＸ線を照射させる。被検体６を透過したＸ線はＸ線検出器２０４に入射する。
Ｘ線検出器２０４は、例えばシンチレータ及びフォトダイオードを組み合わせたＸ線検出素子をチャンネル方向（周回方向）に例えば１０００個程度、列方向（体軸方向）に例えば１〜３２０個程度配列したものであり、被検体６を介してＸ線管２０２に対向するように配置される。Ｘ線検出器２０４はＸ線管２０２から放射されて被検体を透過したＸ線量を検出してアナログ信号に変換し、ＤＡＳ３に出力する。

ＤＡＳ３はＸ線検出器２０４に接続され、Ｘ線検出器２０４の個々のＸ線検出素子により検出される計測データ（アナログ信号）を所定のデータ収集タイミングで順次収集し、ディジタルデータに変換する。図１のＸ線ＣＴ装置１では３つのＤＡＳをチャンネル方向に並べて配置した例であり、Ｘ線検出器２０４の各検出素子からの出力信号はチャンネル位置に応じたＤＡＳ３にそれぞれ入力される。

ここで、図２を参照してＤＡＳ３について説明する。
図２（Ａ）に示すように、本実施の形態のＤＡＳ３は、Ｘ線検出器２０４の個々の検出素子に対して複数並列に接続された増幅器３３Ａ，３３Ｂと、これらの複数の増幅器３３Ａ，３３Ｂからの出力信号が入力され、Ａ／Ｄ変換を行なうＡ／Ｄ変換器３４と、を備える。ここでは増幅器を２つとする例を示すが、３つ以上としてもよい。

Ｘ線検出器２０４の検出素子がチャンネル方向にＭ個、スライス方向にＮ個配置される場合には、各検出素子に対して上述のようにそれぞれ２つの増幅器３３Ａ，３３Ｂが並列接続されるものとする。すなわち、検出素子（ｉ，ｊ）に対しては、２つの増幅器３３Ａ_ｉｊ，３３Ｂ_ｉｊが並列接続されることとなる。以下、個々の検出素子（ｉ，ｊ）に接続される増幅器３３Ａ_ｉｊ，３３Ｂ_ｉｊのうち、同時に動作させる一方の増幅器群（１または複数）を３３Ａ、他方の増幅器群（１または複数）を３３Ｂの符号を付して表現することとする。

図２（Ａ）に示すように、ある検出素子２０４ａから出力されたアナログ信号は、ＤＡＳ３の増幅器３３Ａ、３３Ｂにそれぞれ入力される。ＤＡＳ３は、例えば奇数ビューでは増幅器３３Ａ、偶数ビューでは増幅器３３Ｂのように、スキャナ２の回転動作に伴い順次増幅器３３Ａ，３３Ｂを切り替えて動作させる。各増幅器３３Ａ，３３Ｂの切り替え制御は、システム制御装置４０１またはスキャナ制御装置２０１から供給される制御信号φ１、φ２に基づいて行われる。制御信号φ１，φ２は、例えば、φ１がＨｉのときφ２がＬｏｗ、φ１がＬｏｗのときφ２がＨｉのように、位相が互いに反転した信号とする。また、制御信号φ１，φ２は、ビューの切り替えを意味する例えばビュートリガ信号と同期して、Ｈｉ／Ｌｏｗが切り替えられるようにすればよい。

ＤＡＳ３は、検出素子から出力されたアナログ信号を各増幅器３３Ａ，３３Ｂにて増幅し、増幅された信号をＡ／Ｄ変換器３４に交互に入力し、Ａ／Ｄ変換器３４にて例えば２進化符号化したディジタルデータに変換して出力する。ＤＡＳ３から出力されたディジタルデータは、計測データとして画像演算装置４０２に入力される。

また、本実施の形態のＤＡＳ３の別の実施例としては、図２（Ｂ）に示すＤＡＳ３’のように、Ｘ線検出器２０４の個々の検出素子に対して複数系統の変換部３Ａ，３Ｂをそれぞれ備える。ここでは２系統の例を示す。これらの変換部３Ａ，３Ｂは検出素子２０４ａに並列に接続される。なお、本実施の形態ではＤＡＳ３’は２系統の変換部３Ａ，３Ｂを備える例を示すが、３系統以上としてもよい。
変換部３Ａは増幅器３３Ａ及びＡ／Ｄ変換器３４Ａを備える。同様に、変換部３Ｂは増幅器３３Ｂ及びＡ／Ｄ変換器３４Ｂを備える。

Ｘ線検出器２０４の検出素子がチャンネル方向にＭ個、スライス方向にＮ個配置される場合には、ＤＡＳ３’は、各検出素子に対して上述のようにそれぞれ２系統の変換部３Ａ，３Ｂを並列接続するものとする。すなわち、検出素子（ｉ，ｊ）に対しては、２つの変換部３Ａ_ｉｊ，３Ｂ_ｉｊが並列接続されることとなる。以下、個々の検出素子（ｉ，ｊ）に接続される変換部３Ａ_ｉｊ，３Ｂ_ｉｊのうち、同時に動作させる一方の変換部群（１または複数）を３Ａ、他方の変換部群（１または複数）を３Ｂの符号を付して表現することとする。

図２（Ｂ）のＤＡＳ３’についても、図２（Ａ）のＤＡＳ３と同様に、ある検出素子２０４ａから出力されたアナログ信号は、ＤＡＳ３’の変換部３Ａ、３Ｂにそれぞれ入力される。ＤＡＳ３’は、例えば奇数ビューでは変換部３Ａ、偶数ビューでは変換部３Ｂのように、スキャナ２の回転動作に伴い順次変換部３Ａ，３Ｂを切り替えて動作させる。各変換部３Ａ，３Ｂの切り替え制御は、システム制御装置４０１またはスキャナ制御装置２０１から供給される制御信号φ１、φ２に基づいて行われる。制御信号φ１，φ２は、例えば、φ１がＨｉのときφ２がＬｏｗ、φ１がＬｏｗのときφ２がＨｉのように、位相が互いに反転した信号とする。また、制御信号φ１，φ２は、ビューの切り替えを意味する例えばビュートリガ信号と同期して、Ｈｉ／Ｌｏｗが切り替えられるようにすればよい。

各変換部３Ａ，３Ｂでは、検出素子から出力されたアナログ信号を増幅器３３Ａ，３３Ｂによって増幅し、増幅された信号をＡ／Ｄ変換器３４Ａ，３４Ｂによって例えば２進化符号化したディジタルデータとして出力する。変換部３Ａ，３Ｂから出力された各ディジタルデータは、計測データとして画像演算装置４０２に入力される。
なお、図２（Ｂ）に示すような並列型のＡ／Ｄ変換器の詳細については、特開昭６４−１６１２３号公報に記載されている。

以下、図２（Ａ）のＤＡＳ３と図２（Ｂ）のＤＡＳ３’とを特に分けて説明する必要がない場合には、ＤＡＳ３と総称するものとする。

回転板２０７には、Ｘ線管２０２、コリメータ２０３、Ｘ線検出器２０４、ＤＡＳ３等が搭載される。回転板２０７は、図示しない回転板駆動装置から駆動伝達系を通じて伝達される駆動力によって回転する。

操作卓４は、システム制御装置４０１、画像演算装置４０２、記憶装置４０３、表示装置４０５、及び操作装置４０６を備える。

表示装置４０５は、液晶パネル、ＣＲＴモニタ等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路で構成され、システム制御装置４０１に接続される。表示装置４０５は画像演算装置４０２から出力される画像、並びにシステム制御装置４０１が取り扱う種々の情報を表示する。
操作装置４０６は、例えば、キーボード、マウス、テンキー等の入力装置、及び各種スイッチボタン等により構成され、操作者によって入力される各種の指示や情報をシステム制御装置４０１に出力する。操作者は、表示装置４０５及び操作装置４０６を使用して対話的にＸ線ＣＴ装置１を操作する。

システム制御装置４０１は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等により構成される。システム制御装置４０１は、スキャナ２内のスキャナ制御装置２０１に対して所定の制御信号を送信することにより、Ｘ線管２０２、コリメータ２０３、Ｘ線検出器２０４、ＤＡＳ３、及び回転板２０７を制御する。

画像演算装置４０２は、ＤＡＳ３から出力された複数ビューの計測データに対して所定の前処理を施し、その後、画像の再構成演算を行い断層像を生成する。前処理には、後述するオフセット補正、ゲイン補正、対数変換、Ｘ線透過長の算出の処理等が含まれる。

本発明のＸ線ＣＴ装置１にて計測した計測データには、上述の複数の増幅器３３Ａ，３３Ｂのゲイン差が含まれる。このゲイン差を補正するため、システム制御装置４０１または画像演算装置４０２は、空気計測データから、基準とする一方の増幅器３３Ａ（または３３Ｂ）のゲインに他方の増幅器３３Ｂ（または３３Ａ）のゲインを合わせたゲイン補正値Ａｃｏｒｒ（またはＢｃｏｒｒ）を算出し、ゲイン補正テーブル７２（図３、図５、図６参照）として記憶装置４０３に記憶する。

また、システム制御装置４０１は、上述のゲイン補正値Ａｃｏｒｒ（またはＢｃｏｒｒ）を用いて増幅器３３Ａ，３３Ｂの切り替えに依存しない基準空気計測データ７１（図３、図７参照）を生成し、記憶装置４０３に記憶する。

更に、画像演算装置４０２は、被検体を計測した被検体計測データについて、上述のゲイン補正テーブル７２を用いたゲイン補正を行い、ゲイン補正後の被検体計測データと基準空気計測データ７１とに基づきＸ線透過長を算出する。このＸ線透過長データに基づいて画像が再構成される（図７参照）。
基準空気計測データ７１、ゲイン補正テーブル７２、及びゲイン補正の詳細については後述する。

記憶装置４０３は、ハードディスク等により構成されるものであり、システム制御装置４０１に接続される。記憶装置４０３には、本実施の形態のＸ線ＣＴ装置１においてシステム制御装置４０１が実行する後述するゲイン補正テーブル作成処理（図５参照）や空気計測／被検体計測処理（図７参照）に相当するプログラムやプログラム実行に必要なデータが記憶される。
また記憶装置４０３には、図３に示すような基準空気計測データ７１やゲイン補正テーブル７２等が記憶される。

ここで、増幅器３３A，３３Bの特性と、ゲイン補正値の算出について説明する。
Ｘ線ＣＴ装置１は、図２に示すように、例えば２つの増幅器３３Ａ，３３Ｂを順次切り替えて計測データを収集する。各増幅器３３Ａ，３３Ｂはゲイン及びオフセット値が異なる。その特性について、以下の式及び図４（Ａ）を用いて説明する。

一方の増幅器３３Ａの特性を式（１）に示し、他方の増幅器３３Ｂについての特性を式（２）に示す。

Ｙ_ａ＝ゲインＡ＊Ｘ＋オフセットＡ・・・（１）

Ｙ_ｂ＝ゲインＢ＊Ｘ＋オフセットＢ・・・（２）

次に、増幅器３３Ａ，３３Ｂについて、入力信号が０の場合の各オフセット値をＹ_ａ，Ｙ_ｂから減算したものを次式（３）、（４）に示す。次式（３）、（４）のグラフは図４（Ｂ）となる。

Ｙ_ａ’＝ゲインＡ＊Ｘ・・・（３）

Ｙ_ｂ’＝ゲインＢ＊Ｘ・・・（４）

式（３）、（４）から、各増幅器３３Ａ，３３Ｂのゲインの比を求めることができる。

すなわち、増幅器３３Ａを基準にし、増幅器３３Ａに増幅器３３Ｂのゲインを合わせる場合のゲイン補正値Ａ_{ｓａｍｐｌｅ}を式（５）に示す。

Ａ_{ｓａｍｐｌｅ}＝Ｙ_ａ’／Ｙ_ｂ’ ・・・（５）

逆に、増幅器３３Ｂを基準とし、増幅器３３Ｂに増幅器３３Ａのゲインを合わせる場合のゲイン補正値Ｂ_{ｓａｍｐｌｅ}は式（６）となる。

Ｂ_{ｓａｍｐｌｅ}＝Ｙ_ｂ’／Ｙ_ａ’ ・・・（６）

このゲイン補正値Ａ_{ｓａｍｐｌｅ}またはＢ_{ｓａｍｐｌｅ}を使用して、増幅器３３Ａ，３３Ｂのうちいずれか一方の出力データを他方に合わせるように補正すれば、両増幅器３３Ａ，３３Ｂで共通の空気計測データ（基準空気計測データ）を生成できる。また被検体計測データについても同様に、増幅器３３Ａ，３３Ｂのうちいずれか一方の出力データを他方に合わせるように補正すれば、両増幅器３３Ａ，３３Ｂのゲイン差を含まない被検体計測データを生成できる。

すなわち、増幅器３３Ａを基準とし、増幅器３３Ａに増幅器３３Ｂのゲインを合わせたい場合には、Ａ_{ｓａｍｐｌｅ}の値を増幅器３３Ｂのオフセット補正後データに積算する。この場合、増幅器３３Ａの出力はそのままとする。
逆に、他方の増幅器３３Ｂを基準とし、増幅器３３Ｂに増幅器３３Ａのゲインを合わせたい場合には、Ｂ_{ｓａｍｐｌｅ}の値を増幅器３３Ａのオフセット補正後データに積算する。この場合、増幅器３３Ｂの出力はそのままとする。
すると、図４（Ａ）に示す各増幅器の特性は、図４（Ｃ）のように補正される。すなわち、特性の異なる増幅器であっても、同一の入力に対して同一の出力を得るように補正される。

次に、図５を参照してゲイン差の補正値（ゲイン補正テーブル）を算出する処理を説明する。
Ｘ線ＣＴ装置１は、図５のフローチャートに示す処理の開始に先立ち、被検体のない状態で計測データを取得する空気計測を行い、空気計測データを取得している。空気計測は、従来の空気計測と同様に行うものとしてもよいし、ゲイン補正テーブル７２の作成のために通常の空気計測とは別に空気計測を行ってもよい。

増幅器３３Ａ，３３Ｂに対する入力信号の大きさをＸとしたときの、各増幅器３３Ａ，３３Ｂの出力ＸＤａ、ＸＤｂは以下の式（７）、（８）である。

ＸＤａ＝ゲインＡ＊Ｘ＋ＯＦＤａ・・・（７）

ＸＤｂ＝ゲインＢ＊Ｘ＋ＯＦＤｂ・・・（８）

ここで、ＸＤａは増幅器３３Ａ及びＡ／Ｄ変換器３４（または変換部３Ａ）の出力、ＸＤｂは増幅器３３Ｂ及びＡ／Ｄ変換器３４（または変換部３Ｂ）の出力、ＯＦＤａは増幅器３３Ａ及びＡ／Ｄ変換器３４（または変換部３Ａ）のオフセット値、ＯＦＤｂは増幅器３３Ｂ及びＡ／Ｄ変換器３４（または変換部３Ｂ）のオフセット値である。

図５に示すゲイン補正テーブル作成処理が開始されると、まず、システム制御装置４０１はオフセット計測を行う。すなわち、入力信号が「０」の場合の各増幅器３３Ａ，３３Ｂ及びＡ／Ｄ変換器（または変換部３Ａ，３Ｂ）の出力（オフセット値）ＯＦＤａ，ＯＦＤｂを計測し、これらのオフセット値ＯＦＤａ，ＯＦＤｂを保持する（ステップＳ１０１）。

次にシステム制御装置４０１は、所定の計測条件でＸ線を照射し、空気計測を行う。空気計測時は各増幅器３３Ａ，３３Ｂへの入力Ｘは、ほぼ同一の値をとる。Ｘ線検出器２０４の各検出素子にて検出され、ＤＡＳ３の各増幅器３３Ａ，３３Ｂから出力された各空気計測データから、それぞれオフセット値ＯＦＤａ，ＯＦＤｂを減算することにより空気計測データをオフセット補正する。オフセット補正の式を以下の式（９）、（１０）に示す。

ＸＤａ−ＯＦＤａ＝ゲインＡ＊Ｘ・・・（９）

ＸＤｂ−ＯＦＤｂ＝ゲインＢ＊Ｘ・・・（１０）

その後、システム制御装置４０１は、これらのオフセット補正後データの比を算出することにより、ゲイン差の補正値（以下、ゲイン補正値という）を算出する（ステップＳ１０２）。
増幅器３３Ａに増幅器３３Ｂのゲインを合わせる場合のゲイン補正値Ａｃｏｒｒは、以下の式（１１）から算出できる。

Ａｃｏｒｒ＝（ＸＤａ−ＯＦＤａ）／（ＸＤｂ−ＯＦＤｂ）・・・（１１）

この式（１１）と上述の式（９）、式（１０）から、増幅器３３Ａと増幅器３３Ｂのゲイン差（比）を抽出できる。ここで、空気計測時は増幅器３３Ａ及び増幅器３３Ｂへの入力信号Ｘはほぼ同一であるので、式（９）と式（１０）の右辺が約分されて、ゲインの差（比）を抽出できる。

システム制御装置４０１は、ステップＳ１０２の処理によって算出されたゲイン補正テーブル７２を用いて、空気計測または被検体計測の際にゲイン補正を行うが、ゲイン補正は、チャンネル方向、スライス方向全ての要素に対して行うものとしてもよいし、ゲインの差の大きい要素のみを選択して行うようにしてもよい。

例えば、ステップＳ１０３において、全ての要素に対してゲイン補正を行うかを操作者に問い合わせ、全ての要素に対してゲイン補正を行う場合には（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、全ての要素に対するゲイン補正値を算出し、ゲイン補正テーブル７２に格納する（ステップＳ１０４）。
図６に示すように、ゲイン補正テーブル７２は、ゲイン補正値Ａ_００〜Ａ_ＭＮからなるデータテーブルとなる。ここで、ゲイン補正値Ａ_ｉｊの添字「ｉ」は、検出素子のチャンネル番号、「ｊ」は検出素子のスライス番号である。

全ての要素に対してゲイン補正を行わず（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、ゲインの差の大きい要素に対してのみゲイン補正を行う場合には、ステップＳ１０２で算出した全ての要素についてのゲイン補正値のうち、所定の閾値Ｔ１（例えば、「１」）を超えるゲイン補正値のみを格納したゲイン補正テーブル７２を作成しなおし、記憶装置４０３に保存する（ステップＳ１０５）。このように、ゲイン差の大きい（ゲイン補正値が大きい）要素についてのみゲイン補正を行い、該当検出素子の位置情報（チャンネル番号及びスライス番号）とそのゲイン補正値とをテーブル化しておけば、ゲイン補正テーブル７２のデータサイズをより小さくできる。

更に、システム制御装置４０１は、ステップＳ１０２で算出したゲイン補正値の大きさに基づいて、ＤＡＳ３の良・不良の判定を行なうようにしてもよい。

すなわち、ゲイン補正テーブル７２の全ての要素のゲイン補正値Ａ_ｉｊが所定の閾値Ｔ２（例えば、「２」）内に収まっているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。そして、所定の閾値Ｔ２（例えば、「２」）内に収まらない要素がある場合には、不良と判定し、該当する要素（増幅器）を含むＤＡＳ３を交換するようシグナル（警告表示等）を発行する（ステップＳ１０７）。

上述のステップＳ１０１〜ステップＳ１０７の処理によって、ある基準とする一方の増幅器３３Ａに他の増幅器３３Ｂのゲインを合わせるためのゲイン補正テーブル７２が作成され、保持されることとなる。

次に、図７を参照して空気計測及び被検体計測処理の流れを説明する。
この処理に先立ち、様々な撮影条件での空気計測が行われ、またゲイン補正テーブル７２が生成されているものとする。

空気計測と被検体計測とで特性を合わせる必要があるため、空気計測の際ゲイン補正を行う場合は、被検体計測でもゲイン補正を行い、空気計測の際ゲイン補正を行わない場合は、被検体計測でもゲイン補正を行わない。

ゲイン補正を行なうか否かは、空気計測を行う際、初めに問い合わせるものとする（ステップＳ３０１）。システム制御装置４０１は、まず、ゲイン補正を行うか否かを操作者に問い合わせる画面を表示装置４０５に表示させる。操作者は、ゲイン補正テーブルの各ゲイン補正値を参照し、ゲイン補正の必要がないと判断した場合には、従来の空気計測時と同様にスキャンを実行し、Ｘ線検出器２０４及びＤＡＳ３からの出力を画像演算装置４０２に入力する（ステップＳ３０２）。その後、画像演算装置４０２は、入力された計測データに対してオフセット補正（ステップＳ３０３）を行い、更にオフセット後の計測データに対して、前処理を施す（ステップＳ３０８）。前処理では、オフセット補正後、対数変換した空気計測データ（ｌｏｇＩ_０）を算出し、記憶装置４０３に保持する。すなわちI_０はゲイン補正されてない空気計測データである。

一方、ステップＳ３０１において、ゲイン補正を行うよう操作者から指示された場合は（ステップＳ３０１；Ｙｅｓ）、システム制御装置４０１は、ゲイン補正テーブル７２、及び撮影条件に合った基準空気計測データ７１を記憶装置４０３から読み出し、画像演算装置４０２へ渡す（ステップＳ３０４）。

ある撮影条件で空気計測が行われると、ＤＡＳ３から空気計測データが順次出力されて画像演算装置４０２に入力される（ステップＳ３０５）。この空気計測データには、ＤＡＳ３の増幅器３３Ａからの出力と増幅器３３Ｂからの出力との両方が含まれている。画像演算装置４０２は空気計測データをオフセット補正し（ステップＳ３０６；上述の式（９）、式（１０））、オフセット補正後の空気計測データに対してゲイン補正を行う（ステップＳ３０７）。

ステップＳ３０７において、画像演算装置４０２は、ゲイン補正テーブル７２に格納されている各チャンネル位置、各スライス位置のゲイン補正値Ａ_ｉｊを、補正を行う方の増幅器３３Ｂ及びＡ／Ｄ変換器３４（または変換部３Ｂ）から出力された空気計測データのオフセット補正後の値（ＸＤｂ−ＯＦＤｂ）に積算する。すると、増幅器３３Ｂのゲインが補正され、増幅器３３Ａ及びＡ／Ｄ変換器３４（または変換部３Ａ）から出力された計測データと同様に扱うことが可能となる。ゲイン補正後の空気計測データを基準空気計測データＩ_０’とする（ステップＳ３０８）。画像演算装置４０２は、算出した基準空気計測データＩ_０’を記憶装置４０３に保持し、空気計測を終了する。

被検体計測も空気計測と同様の手順で行なわれる。上述のように、空気計測の際にゲイン補正を行なっていない場合は、被検体計測でもゲイン補正を行なわない（ステップＳ３０１；Ｎｏ）。すなわち、従来の被検体計測と同様にスキャンを実行し、Ｘ線検出器２０４及びＤＡＳ３からの出力を画像演算装置４０２に入力する（ステップＳ３０２）。その後、画像演算装置４０２は、入力された被検体計測データに対してオフセット補正（ステップＳ３０３）を行い、更にオフセット後の被検体計測データに対して、前処理を施す（ステップＳ３０８）。前処理では、オフセット補正後、対数変換した被検体計測データ（ｌｏｇＩ）を算出し、この対数変換した被検体計測データから対数変換した空気計測データ（ｌｏｇＩ_０）を減算することにより、Ｘ線透過長（ｌｏｇＩ−ｌｏｇＩ_０）を算出する。

空気計測の際にゲイン補正を行なっている場合は、被検体計測でもゲイン補正を行なう（ステップＳ３０１；Ｙｅｓ）。
システム制御装置４０１は、ゲイン補正テーブル７２、及び算出した基準空気計測データ７１を記憶装置４０３から読み出し、画像演算装置４０２へ渡す（ステップＳ３０４）。

被検体計測が行われ、ＤＡＳ３から被検体計測データが順次出力されて画像演算装置４０２に入力される（ステップＳ３０５）。この被検体計測データには、ＤＡＳ３の増幅器３３Ａからの出力と増幅器３３Ｂからの出力との両方が含まれている。画像演算装置４０２は被検体計測データをオフセット補正し（ステップＳ３０６；上述の式（９）、式（１０））、オフセット補正後の被検体計測データに対してゲイン補正を行う（ステップＳ３０７）。

ステップＳ３０７において、画像演算装置４０２は、ゲイン補正テーブル７２に格納されている各チャンネル位置、各スライス位置のゲイン補正値Ａ_ｉｊを、補正を行う方の増幅器３３Ｂ及びＡ／Ｄ変換器３４（または変換部３Ｂ）から出力された被検体計測データのオフセット補正後の値（ＸＤｂ−ＯＦＤｂ）に積算する。すると、増幅器３３Ｂのゲインが補正され、増幅器３３Ａ及びＡ／Ｄ変換器３４（または変換部３Ａ）から出力された被検体計測データと同様に扱うことが可能となる。

その後、画像演算装置４０２は、ゲイン補正後の被検体計測データＩ’に対して対数変換を行う。そして、対数変換後の被検体計測データｌｏｇＩ’から、対数変換後の基準空気計測データｌｏｇＩ_０’を減算することにより、Ｘ線透過長（ｌｏｇＩ’−ｌｏｇＩ_０’）を算出する。また画像演算装置４０２は、その他の前処理を施し（ステップＳ３０８）、画像再構成処理へ移行する。

なお、図７のステップＳ３０７のゲイン補正処理では、空気計測と被検体計測に対して同一のゲイン補正テーブル７２を使用する必要がある。

また、上述のステップＳ３０７におけるゲイン補正の処理は、ゲイン補正テーブル７２に全ての要素（チャンネル、スライス）のゲイン補正値Ａ_ｉｊが保持されている場合には、Ｘ線検出器２０４の全ての検出素子からの出力についてゲイン補正を行うが、ゲイン補正テーブル７２にゲイン差の大きい要素についてのゲイン補正値のみが格納されている場合には、該当するチャンネル位置及びスライス位置の検出素子からの出力についてのみ、ゲイン補正を行えばよい。

また、上述の説明では、ゲイン補正の処理手順は、オフセット補正後、対数変換前の計測データに対してゲイン補正値を積算するという例を示したが、別の処理手順で行うようにしてもよい。

例えば、ステップＳ３０７のゲイン補正の処理をステップＳ３０８に含まれる対数変換処理の後に行ってもよい。この場合は、ゲイン補正値として上述の式（１１）の常用対数をとった値Ａｃｏｒｒ_ｌｏｇを保持しておく。そして、変換部３Ｂから出力された被検体計測データをオフセット補正し、更に対数変換した後に、ゲイン補正値Ａｃｏｒｒ_ｌｏｇを加算する。その後、対数変換後の基準空気計測データ（ｌｏｇＩ_０’）を減算してＸ線透過長を算出するという処理手順となる。増幅器３３Ａ及びＡ／Ｄ変換器３４から出力された被検体計測データについてはゲイン補正は行わず、従来と同様にオフセット補正後、対数変換し（ｌｏｇＩ）、空気計測データ（ｌｏｇＩ_０）を減算してＸ線透過長を算出する。

上述の処理によって生成した基準空気計測データ７１とゲイン補正テーブル７２のデータ量について、図３を参照して説明する。

従来は、空気計測データは、並列接続された増幅器の数（または並列接続された変換部の数）だけ保持する必要があった。
一方、本発明では、増幅器３３Ａ，３３Ｂの切り替え（または変換部３Ａ，３Ｂの切り替え）に対して共通に使用する基準空気計測データ７１のみを持てばよい。そのため、空気計測データのデータ量が縮小できる。

具体的には、例えば６４スライス、９６０チャネル、２５ビュー／回転とし、計測条件をフィルタ３条件、管電圧４条件、スライス幅５条件、スキャン時間（早／遅）２条件の計（３×４×５×２＝）１２０条件とした場合には、空気計測データのデータ量は、６４×９６０×２５×１２０×浮動小数点のデータ長となる。従来は、これだけのデータ量を増幅器（または変換部）の切り替えの数だけ保持する必要があった。
一方、ゲイン補正テーブル７２のデータ量は、ビューや計測条件に依存しないものであるので、全ての要素についてのゲイン補正値を持つとしても、たかだかスライス数×チャネル数×浮動小数点のデータ長である。例えば６４スライス、９６０チャネルであれば、６４×９６０×浮動小数点のデータ長である。これを、増幅器（または変換部）の切り替えの数−１（例えば増幅器の切り替えが２系統であれば、ゲイン補正テーブルは１つ）だけ保持すればよい。したがって、従来と比較して大幅にデータ量を縮小できる。

以上説明したように、本発明のＸ線ＣＴ装置１は、Ｘ線検出器２０４の各検出素子に対して、複数の増幅器３３Ａ，３３Ｂを並列に接続し、複数の増幅器３３Ａ，３３Ｂをスキャナの回転動作に伴い切り替えてＡ／Ｄ変換し、データを収集する。Ｘ線ＣＴ装置１は、被検体のない状態で計測した空気計測データから、基準とする増幅器３３Ａとその他の増幅器３３Ｂとのゲイン差を算出し、ゲイン補正値Ａｃｏｒｒを算出する。このゲイン補正値Ａｃｏｒｒを用いて空気計測データに含まれる増幅器３３Ａと増幅器３３Ｂとのゲイン差を補正し、基準空気計測データ７１を生成し、保持する。また被検体計測データについて、増幅器３３Ｂ側から出力された計測データをゲイン補正値Ａｃｏｒｒにより補正すれば増幅器３３Ａ側から出力された計測データと同様に扱える。Ｘ線透過長はゲイン差の補正された被検体計測データと上述の基準空気計測データとから算出される。

よって、並列接続された全ての増幅器についての空気計測データを各々持つ必要がなくなり、ゲイン補正のために保持するデータのデータ量を小さくできる。なお、本発明によって保持するゲイン補正値（ゲイン補正テーブル７２）は、ビューや計測条件に依存せずに決定されるものであるので、そのデータ量はチャンネル数とスライス数だけに依存する量となり、従来の空気計測データと比較して著しくデータ量が小さいものである。

また、チャンネル方向及びスライス方向に配置された各検出素子（ｉ，ｊ）についてそれぞれゲイン補正値Ａ_ｉｊを格納したゲイン補正テーブル７２を作成し、保持しておけば、ゲイン補正テーブル７２を参照して高速にゲイン補正の処理を行える。

また画像演算装置４０２は、ゲイン補正値Ａ_ｉｊの大きさに基づき、ゲイン差の補正が必要か否かを判定し、ゲイン差の補正が必要と判定された要素についてのみゲイン補正値Ａ_ｉｊをゲイン補正テーブル７２に格納し、該当する検出素子から出力される計測データについてゲイン補正を行うようにしてもよい。これによりゲイン補正テーブル７２のデータ量を更に縮小できる。また、全ての検出素子からの出力データについてゲイン差の補正を行わなくてもよくなるため、処理時間を短縮できる。

また、画像演算装置４０２は、ゲイン補正値Ａ_ｉｊの大きさに基づき、ＤＡＳ３の良・不良を判定し、不良と判定された場合にその旨の警告を提示するようにしてもよい。これにより、ユーザはＤＡＳの修理の時期を容易に知ることができ、メンテナンスの労力を軽減できる。

なお、上述の例では、並列接続される増幅器の数は、各検出素子に対して２つ（３３Ａと３３Ｂ）としたが、３つ以上（例えばｍ個）の増幅器を並列接続するようにしてもよい。この場合も、上述の実施形態と同様に、全ての増幅器に共通に使用する基準空気計測データ７１と、基準とする増幅器に対する各増幅器のゲイン補正テーブル７２（ｍ−１個）を保持すればよい。
また、増幅器の切り替えタイミングはビュー毎としたが、これに限定されない。

以上、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１・・・・・Ｘ線ＣＴ装置
２・・・・・スキャナ
２０１・・・スキャナ制御装置
２０２・・・Ｘ線管（Ｘ線源）
２０３・・・コリメータ
２０４・・・Ｘ線検出器
２０７・・・回転板
２０９・・・寝台
３，３’・・・・・・・・データ収集装置（ＤＡＳ）
３Ａ，３Ｂ・・・・・・・変換部
３３Ａ，３３Ｂ・・・・・増幅器
３４，３４Ａ，３４Ｂ・・Ａ／Ｄ変換器
φ１，φ２・・・・・・・制御信号
４・・・・・操作卓
４０１・・・システム制御装置
４０２・・・画像演算装置
４０３・・・記憶装置
４０５・・・表示装置
４０６・・・操作装置
６・・・・・被検体
７１・・・・基準空気計測データ
７２・・・・ゲイン補正テーブル
Ａｃｏｒｒ、Ａ_ｉｊ・・・ゲイン補正値

Claims

Ｘ線検出器の各検出素子に対して増幅器を複数並列に接続し、スキャナの回転動作に伴い前記増幅器を切り替えつつ、前記各検出素子から出力される検出信号をＡ／Ｄ変換器に入力するＸ線ＣＴ装置であって、
被検体のない状態で計測した空気計測データに基づいて、基準とする一方の増幅器とその他の増幅器とのゲイン差の補正値を算出する算出手段と、
前記空気計測データに含まれる前記ゲイン差を前記算出手段により算出された補正値を用いて補正することにより基準空気計測データを生成し、保持する保持手段と、
被検体計測データに含まれる前記ゲイン差を前記算出手段により算出された補正値を用いて補正する補正手段と、
前記補正手段による補正後の被検体計測データと前記保持手段に保持された基準空気計測データとからＸ線透過長を算出し、画像の再構成を行なう画像演算手段と、
を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記ゲイン差の補正値は、
基準とする一方の増幅器からの出力信号をＡ／Ｄ変換した空気計測データをオフセット補正した値と、その他の増幅器からの出力信号をＡ／Ｄ変換した空気計測データをオフセット補正した値との比であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記算出手段は、
各チャンネル位置及び各スライス位置についてそれぞれ前記ゲイン差の補正値を格納したゲイン補正テーブルを作成するゲイン補正テーブル作成手段を含む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。
前記ゲイン差の補正値の大きさに基づき、検出素子毎にゲイン差の補正が必要か否かを判定する第１の判定手段を更に備え、
前記補正手段は、
前記第１の判定手段によってゲイン差の補正が必要と判定された検出素子に接続された増幅器について、ゲイン差の補正を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記ゲイン差の補正値の大きさに基づき、各増幅器の良・不良を判定する第２の判定手段と、
前記第２の判定手段により不良と判定された場合に、その旨の警告を提示する警告提示手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。