CN114720493A - 光子计数ct装置以及物质辨别映射的校正方法 - Google Patents

光子计数ct装置以及物质辨别映射的校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供光子计数CT装置以及物质辨别映射的校正方法。在PCCT装置中，即使产生X射线光谱的变化，也精度良好地进行物质辨别。在光子计数CT装置的摄像空间中未配置被摄体的空的状态以及/或者在从X射线管照射的X射线穿过的位置配置了1种以上的校正用物质的状态下，从X射线管照射X射线，按多个能带的每个能带计数X射线光子来实测校正用计数值，基于实测到的校正用计数值来校正物质辨别映射的计数值。

Description

光子计数CT装置以及物质辨别映射的校正方法
技术领域
本发明涉及具有光子计数(photon counting)模式的X射线CT(ComputedTomography，计算机断层扫描)装置(以下称作PCCT装置)，特别涉及用于PCCT装置中的低能量侧的统计噪声抑制的技术。
背景技术
X射线CT装置在保持夹着被摄体对置配置的X射线管与X射线检测器的成对的位置关系的状态下使被摄体的周围旋转，同时得到被摄体的X射线透射数据，通过计算来重构其断层图像(以下设为CT图像)，用作工业用以及安全用的检查装置、医疗用的图像诊断装置等。
对医疗用的X射线CT装置，正在研究、开发搭载了光子计数模式的PCCT装置。在PCCT装置中，由光子计数方式的检测器对每个检测元件计数透射了被摄体的X射线的光子(X射线光子)。由此，例如能得到能估计构成X射线所透射的被摄体的内部组织的元素的光谱(スペク卜ラ厶)，能得到进行了被摄体的组织的物质辨别的X射线CT图像(参考专利文献1)。
另外，在PCCT装置中，通过以能量值辨别所计数的各个X射线光子，能得到每个能带(能量域(bin))的X射线强度。利用该X射线强度，在PCCT装置中，有时仅提取特定的能量范围的X射线并进行图像化，而用于诊断中。
另一方面，在专利文献2中公开了如下发明：为了使PCCT装置中的物质辨别的精度提高，通过运算来算出缘于检测光子的检测器的非线性的响应的检测数据。然后，从检测器实际检测到的数据减去算出的非线性响应的数据，使用减去后的检测数据来进行物质辨别。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2019-176988号公报
专利文献2：JP特开2016-193174号公报
在PCCT装置中，对X射线检测元件进行了计数的按每个能带的数据实施校正(補正)处理。例如进行基准校正电路的线性度校正、对数变换处理的校正、偏置处理的校正、灵敏度校正、射束硬化校正、水体模校准、CT值校正等。不配置被摄体，对空气照射X射线，由检测元件得到按每个能带计数出的数据(Air数据)，基于该数据来算出为了该校正而用的校正数据。通常，在将PCCT装置出厂前、维护时，得到Air数据来决定校正数据。
但上述Air数据在校正数据算出时和实际的被检体的拍摄时产生偏离，若使用基于产生了偏离的Air数据而算出的校正数据来校正在被检体拍摄时得到的计数数据，就会有物质辨别的精度降低这样的问题。发明者们注意到：根据摄像日而在Air数据中产生偏离的原因在于，X射线管所产生的X射线的光谱(spectrum)会由于X射线管所产生的热、气温、长年变化等而发生变化。
专利文献2中，通过运算来求取非线性响应的数据，并将其从检测数据减去，但由于热量等导致的X射线的光谱的变化还因PCCT装置的设置场所的气温、接通电源起的时间等而受到影响，因此通过运算来精度良好地算出并不容易。
发明内容
本发明的目的在于，在PCCT装置中即使产生X射线光谱的变化也会精度良好地进行物质辨别。
为了达成上述目的，在本发明中提供以下那样的光子计数装置。即，本光子计数装置具有：X射线管，其对摄像空间照射X射线；X射线检测器，其将穿过摄像空间的多个X射线光子对应于其能级按多个能带的每个能带进行计数；映射存储部，其存储针对使2种以上的物质各自的厚度多种类地不同并对将它们组合的产物预先求得的表示多个能带的计数值的物质辨别映射；物质辨别部，其参考物质辨别映射来求取与在摄像空间中配置有被摄体的状态下X射线检测器针对多个能带计数的计数值对应的2种以上的物质的厚度的组合；和映射校正部，其校正物质辨别映射。映射校正部在摄像空间中未配置被摄体的状态以及/或者在从X射线管照射的X射线所穿过的位置配置1种以上的校正用物质的状态下从X射线管照射X射线来按多个能带的每个能带计数X射线光子，从而实测校正用计数值，基于校正用计数值来校正物质辨别映射的计数值。
发明的效果
根据本发明，在PCCT装置中即使产生X射线光谱的变化，映射校正部也会取得校正用计数值来校正映射的计数值，因此能精度良好地进行物质辨别。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的光子计数CT装置的结构的框图。
图2是说明在实施方式1的光子计数CT装置中按每个检测元件(通道)针对多个能带测量计数值这一情况的图。
图3是在实施方式1的光子计数CT装置中示出物质辨别映射(表格)的一例的图。
图4是在实施方式1的光子计数CT装置中，(a)表示为了物质辨别映射的校正而不在摄像范围103中配置被摄体101地由X射线检测器321实测X射线光子这一情况的说明图，(b)表示为了物质辨别映射的校正而配置校正用物质104并由X射线检测器321实测X射线光子这一情况的说明图，(c)表示对被摄体摄像并使用所校正的物质辨别映射来进行物质辨别这一情况的说明图。
图5是分别示出实施方式1的光子计数CT装置的(a)事先生成的校正用物质映射、(b)当前时间点的校正用物质映射、(c)当前时间点的全部点校正用物质映射的说明图。
图6是分别示出实施方式1的光子计数CT装置的(a)事先生成的校正用物质映射、(b)当前时间点的校正用物质映射、(c)物质辨别映射、(d)校正后的物质辨别映射的说明图。
图7是实施方式1的光子计数CT装置的运算部400的功能框图。
图8是表示实施方式1的摄像处理的流程的流程图。
图9是表示实施方式1的摄像处理的流程的流程图。
图10的(a)以及(b)是表示实施方式3的光子计数CT装置的一部分结构的说明图。
图11的(a)以及(b)是表示实施方式3的其他结构的光子计数CT装置的一部分结构的说明图。
图12是表示实施方式4的光子计数CT装置的一部分结构的框图。
附图标记的说明
100：PCCT装置、101：被摄体、102：床台、200：UI部、210：输入装置、220：输出装置、300：测量部、310：X射线照射部、311：X射线管、312：X射线滤波器、313：蝴蝶结滤波器、320：X射线检测部、321：X射线检测器、322：检测元件、330：机架、331：开口部、332：旋转板、340：控制部、341：照射控制器、342：机架控制器、343：床台控制器、344：检测控制器、400：运算部、401：中央处理装置、402：存储器、403：HDD装置、404：映射校正部、405：摄像部、406：校正部、407：图像生成部、408：物质辨别部、409：映射存储部、410：物质辨别映射。
具体实施方式
以下说明本发明的实施方式的光子计数CT装置的示例。以下在用于说明本发明的实施方式的全图中，对具有相同功能的要素标注相同附图标记，省略其重复的说明。
《实施方式1》
以下使用图1来说明本实施方式1的PCCT装置的概要。
在本实施方式中，在给定的条件下实测被摄体101的摄像时间点的基于X射线的计数值，使用实测到的计数来校正物质辨别中所用的映射(这里是表格)410。由此，在X射线管311、周围的结构物受到X射线管311的温度上升的影响等从而在X射线的光谱中产生变化的情况下，也能精度良好地进行物质辨别。
本实施方式的PCCT装置如图1中示出了其整体结构那样，在摄像空间103中具有照射X射线的X射线管311、X射线检测器321、旋转部(旋转板)332、映射存储部409、物质辨别部408和映射校正部404。
X射线管311是在真空的管内配置了阴极和阳极的结构。从阴极产生的热电子与旋转的阳极碰撞，产生X射线。
X射线检测器321包含排列的多个检测元件(通道Ch1～n)和计数电路，将穿过了摄像空间103的多个X射线光子对应于其能级而按多个能带(bin1～k)的每个能带如图2那样进行计数。
旋转部332使X射线管311和X射线检测器321在摄像空间103的周围旋转。
在映射存储部409中存储物质辨别处理中所用的物质辨别映射410。物质辨别映射410的一例如图3所示那样，是如下那样的映射：准备多种类希望辨别的2种以上的物质(这里是骨头和脂肪)的各自的厚度(X射线所穿过的长度)，在将使它们组合的产物配置于X射线管311与X射线检测器321之间的情况下，通过实测或计算来预先求得X射线检测器321针对多个能带(bin1～k)进行计数的计数值。作为映射410，在此如图3所示那样使用表格，但还能用图表、数式等来表征映射410。
物质辨别部408在摄像空间103中配置有被摄体101的状态下，参考映射410来求取与X射线检测器321针对多个能带进行了计数的计数值对应的2种以上的物质的厚度(透射距离)的组合。
映射校正部404在被摄体101的摄像前、摄像后或将装置的开关接通的定时等所期望的定时，在摄像空间103中未配置被摄体101的空(Air)的状态(图4的(a))、以及/或者在X射线管311与X射线检测器321之间配置了1种以上的校正用物质104的状态(图4的(b))下，从X射线管311照射X射线来按多个能带的每个能带进行计数，从而取得校正用计数值412(图5的(b))。映射校正部404基于所取得的校正用计数值412来校正物质辨别映射410的计数值。
这里说的1种以上的校正用物质104，是指元素或组成不同的1种类以上的物质、或者形状不同的1个以上的物体。
校正用物质104的元素或组成可以是与物质辨别映射410的物质(例如骨头和脂肪)相同的物质，也可以是不同的物质。另外，在校正用物质104的元素或组成与物质辨别映射410的物质不同的情况下，预先通过相同的X射线光谱测量针对校正用物质104按多个能带的每个能带计数的校正用计数值411(图5的(a)、图6的(a))与针对物质辨别映射410的物质按多个能带的每个能带计数的计数值(物质辨别映射410的计数值)(图3、图6的(c))的关系61。映射校正部404使用该关系61，基于校正用计数值412或412-1(图5的(b)或图6的(b))来校正物质辨别映射410(图3、图6的(c))的计数值，能作成校正后的物质辨别映射410-1(图6的(d))。
例如如图5的(a)、(b)以及图6的(a)、(b)那样，将铝(Al)和丙烯酸树脂(アクリル，acrylic)的板当中至少一方用作校正用物质104。
另外，在校正用物质104的元素或组成与物质辨别映射410的物质不同的情况下，期望在映射存储部409中存储在与作成了物质辨别映射410的时间点相同的时间点作成的事先生成校正用物质映射411(图5的(a)、图6的(a))。事先生成校正用物质映射411如图5的(a)、图6的(a)所示那样，使2种类以上的校正用物质(Al和丙烯酸树脂)104各自的厚度多种类地不同，在将组合了它们的产物配置于X射线管311与X射线检测器321之间的情况下，通过实测或计算预先求取X射线检测器321针对多个能带(bin1～k：图5的(a)、图6的(a)中k＝3)进行计数的计数值的映射。事先生成校正用物质映射411在PCCT装置出厂前、X射线管311、X射线检测器321的更换时由维护人员生成，并存储到映射存储部409。
映射校正部404期望通过在当前时间点实测校正用计数值412(图5的(b))来生成例如映射(以下称作当前时间点的校正用物质映射412)。当前时间点的校正用物质映射412与事先生成的校正用物质映射411同样，都是使2种类以上的校正用物质(Al和丙烯酸树脂)104的厚度多种类地改变并针对使它们组合的产物而得到的每个能带的计数值的映射，由于在当前时间点通过实测生成至少一部分计数值，因此能将当前时间点的X射线光谱反映到计数值中。
例如，针对当前时间点的校正用物质映射412的至少2处的组合(表格的2处的栏)实测每个能带的校正用计数值。具体地例如，将在摄像空间103中未配置被摄体101的空的状态(图4的(a))下实测的每个能带的校正用计数值用作图5的(b)的映射412的2种类的校正用物质(Al和丙烯酸树脂)104的厚度均为0cm的栏的校正用计数值。另外，将在仅配置了作为校正用物质104的厚度10cm的丙烯酸树脂的状态(图4的(b))下实测的每个能带的校正用计数值在图5的(b)的映射412中用作丙烯酸树脂的厚度10cm与Al的厚度0cm的组合的栏的校正用计数值。
如此地，映射校正部404在针对图5的(b)的当前时间点的校正用物质映射412的至少2处(图5的(b)中测量3处)通过实测来得到校正用计数值后，如图5的(a)那样参考事先生成的校正用物质映射411(图5的(a))，由此通过插补或外插来算出图5的(b)的当前时间点的校正用物质映射412的剩余的空栏的计数值。
示出映射校正部404中的计算的一例。将图5的(a)的映射的栏的值表征为Ak_ac#x_al#y。k是bin编号(图中1-3)，ac#x的x是丙烯酸树脂的X射线穿过方向的长度(mm)，al#y的y是铝的X射线穿过方向的长度(mm)。另外，将图5的(b)的映射的栏的值同样地示出为Bk_ac#x_al#y。进而，在图5的(b)的映射中，将未测量的栏的值设为Ck_ac#x_al#y。作为示例，图5的(b)的丙烯酸树脂50mm、铝0mm的位置的值C能通过下述的式(1)求取。
Ck_ac#50_al#0＝Ak_ac#50_al#0×(Bk_ac#100_al#0/Ak_ac#100_al#0+Bk_ac#0_al#0/Ak_ac#0_al#0)/2…式(1)
如此地能根据在当前时间点测量的位置的信息以内插运算的位置通过内插来求取，在并非这样的情况下，进行外插来计算A与B的比率，将其结果乘到A的原本的值上来进行校正。
由此，能生成当前时间点的全部点校正用物质映射410(图5的(c))。所得的图5的(c)的当前时间点的全部点校正用物质映射412-1反映了当前时间点的X射线光谱。
因而，如图6的(a)、(b)所示那样，通过比较当前时间点的校正用物质映射412-1(图6的(b))和事先生成的校正用物质映射411(图6的(a))，能掌握这其间的X射线光谱的变化作为计数值的变化。通过对应于该X射线光谱的变化校正图6的(c)的物质辨别映射410的计数值，能得到与X射线光谱的变化对应的物质辨别映射410-1(图6的(d))。
使用图6来说明校正物质辨别映射410的计数值来生成校正后的物质辨别映射410-1的方法。
首先，通过计算来求取图6的(c)的物质辨别映射410的各自的位置(例如脂肪50mm、骨头2mm)在图6的(a)的事先生成的校正用物质映射411中成为哪个位置(丙烯酸树脂与铝的比例)。计算方法由于从图6的(c)的物质辨别映射410得到透射了脂肪50mm、骨头2mm的各个信号的各bin的减弱结果，因此求取该减弱结果的比，在图6的(a)的事先生成的校正用物质映射411中找寻能得到与该比一致的减弱结果的点。其中，由于没有完全一致的情况，因此包含误差，但求取该误差成为最小的点。最小的误差例如使用将各个bin的计数的差进行平方并加在一起的平方和成为最小的场所这样的定义。针对由此求得的图6的(a)的事先生成的校正用物质映射411上的位置通过计算来求取校正值。
校正值＝(图6的(b)的当前时间点的全部点校正用物质映射412-1的对应的位置的计数值)/(图6的(a)的事先生成的校正用物质映射411的该位置的计数值)
将该校正值乘到图6的(c)的物质辨别映射410的相应位置的值上。重复该计算来作成不同物质的情况的校正后的物质辨别映射410-1(图6的(d))。
物质辨别部408使用校正后的物质辨别映射413来对被摄体的计数值进行物质辨别。
因此，在本实施方式的PCCT装置中，即使由于X射线管311的温度上升等而产生所照射的X射线光谱的变化，映射校正部404也会取得校正用计数值，并对物质辨别映射410的计数值进行校正，因此物质辨别部408能精度良好地进行物质辨别。
另外，映射校正部404也可以为了生成当前时间点的校正用物质映射412，在摄像空间103中未配置被摄体101的空(Air)的状态、在X射线管311与X射线检测器321之间配置了给定的厚度的第1校正用物质(例如A1)的状态和在X射线管与X射线检测器之间配置了给定的厚度的第2校正用物质(丙烯酸树脂)的状态这3个状态下，分别从X射线管311照射X射线，按多个能带的每个能带进行计数，来实测校正用计数值。映射校正部404使用3个状态下分别实测到的校正用计数值来校正物质辨别映射410的计数值。
<详细的结构>
以下进一步详细说明本实施方式的PCCT装置100。如图1所示那样，本实施方式的PCCT装置100具备测量部300、运算部400和UI部200。
测量部300按照运算部400所进行的控制来对被摄体101照射X射线，并测量透射了被摄体101的X射线光子。测量部300除了具备X射线管311和X射线检测部320以外，还具备机架330、控制部340和载置被摄体101的床台102。控制部340包含照射控制器341、机架控制器342、床台控制器343以及检测控制器344。
在机架330的中央设有开口331，在开口331内配置被摄体101和床台102。在机架330的内部配置有搭载了X射线管311以及X射线检测器321的旋转板332、和用于使旋转板332旋转的驱动机构(未图示)。若旋转板332旋转给定角度，则机架控制器342对检测控制器344输出信号，检测控制器344对X射线检测部320输出信号，X射线检测器321的计数电路输出计数数据，作为1角度相应量的数据。另外，作为一例，机架330的开口部331的直径是700mm。X射线管311的X射线产生点与X射线检测器321的X射线入射面的距离例如是1000mm。
旋转板332的旋转1圈的所需时间通过用户经由UI部200输入的参数来设定。例如，能设为1.0s/旋转，将1旋转中的摄像次数设定为900次。另外，在本说明书中，将开口部331的周向设为x方向，将径向设为y方向。z方向(被摄体101的体轴方向)是与x方向、y方向正交的方向。
在X射线管311与摄像空间103之间配置有调节X射线光谱的X射线滤波器312、抑制周边部的照射剂量的蝴蝶结(bowtie)滤波器313，构成X射线照射部310。在照射控制器341的控制下对X射线管311供给高电压。
X射线检测器321是排列了多个检测元件的结构。将多个X射线检测器321圆弧状配置，构成X射线检测部320。如图4的(a)～(c)那样，在X射线检测器321的入射面侧立设限制X射线的入射方向的准直器(コリメ一タ)323。构成X射线检测器321的检测元件使用半导体元件。另外，检测元件的x方向的尺寸例如是1mm。
运算部400控制PCCT装置100的动作整体，通过对测量部300中取得的数据进行处理来执行摄像。运算部400具备中央处理装置(CPU)401、存储器402和HDD(Hard diskdrive，硬盘驱动器)装置403。运算部400如图7中示出其功能框图那样，具有映射校正部404、摄像部405、计数数据校正部406、物质辨别部408和图像生成部407的功能。
CPU401通过将预先保存于HDD装置403的程序加载到存储器402并执行，来通过软件实现上述各功能。另外，运算部400的全部或一部分功能例如可以通过ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit，特定用途集成电路)、FPGA(Field Programmable GateArray，现场可编程门阵列)等集成电路等实现。
使摄像部405执行CT摄像、定位扫描等摄像。计数值数据校正部406对于按每个能带收集的计数值数据实施校正处理。这里进行的校正处理例如是基准校正电路的线性度校正、对数变换处理、偏置处理、灵敏度校正、射束硬化校正、水体模校准、CT值校正等。
物质辨别部408从计数值数据校正部406的校正后的计数值数据变换为构成被摄体102的物质的透射距离(例如骨头1cm和脂肪5cm)。
图像生成部407使用物质辨别部408的变换结果，来虚拟地重构仅提取了骨头的图像、仅提取了脂肪的图像、照射了特定的能带的X射线的CT图像。
在HDD装置403中保存处理中所用的数据、处理的结果的数据等。
Ul部200具备键盘、鼠标等输入装置210、和显示装置等输出装置220，从用户接受校正物质辨别映射410的定时、希望输出的图像的种类、摄像条件等，并输出到运算部400。摄像条件例如是X射线管311的管电流、管电压、被摄体101的摄像范围等。
接下来，使用图8的流程来说明运算部400的摄像处理。
<步骤S1101>
首先，映射校正部404判断当前时间点是否是进行预先确定的物质辨别映射410的校正的定时，在是映射校正的定时的情况下，前进到步骤S1102(步骤S1101)。在不是映射校正的定时的情况下，前进到步骤S1104。
在此，所谓预先确定的映射校正的定时是用户设定的定时，能设定摄像前、摄像的中途、摄像后、以及在早晨接通开关的定时等。
<步骤S1102>
在是进行物质辨别映射410的校正的定时的情况下，映射校正部404在当前时间点针对2种类的校正用物质(Al和丙烯酸树脂)104实测计数值，生成校正用物质映射412。
使用图9的流程来进一步说明具体的步骤S1102。
(步骤S2001)
映射校正部404在摄像空间103中未配置被摄体101的空的状态(Air)下如图4的(a)那样从X射线管311照射X射线，在检测器321中实测多个能带的每个能带的校正用计数值。
(步骤S2002)
映射校正部404使输出装置(显示装置)220显示催促用户在X射线管311与摄像空间103之间仅配置作为校正用物质104的10cm的丙烯酸树脂板(アクリル板，亚克力板)的显示，若用户配置了丙烯酸树脂板，就在该状态(图4的(b))下从X射线管311照射X射线，在检测器321中实测多个能带的每个能带的校正用计数值412。
(步骤S2003)
将步骤S2001、S2002中得到的计数值用作校正用物质(Al和丙烯酸树脂)104的当前时间点的校正用物质映射412的厚度均为0cm的栏和丙烯酸树脂的厚度10cm与Al的厚度0cm的组合的栏的校正用计数值，通过插补以及外插算出剩余的空栏的计数值。由此生成当前时间点的校正用物质映射412(图5的(b))。
<步骤S1103>
映射校正部404将生成的当前时间点的校正用物质映射412(图5的(b))和事先生成的校正用物质映射411(图5的(a))进行比较，对应于比较结果来对物质辨别映射410(图3、图6的(c))的计数值进行校正。
<步骤S1104、S1105>
摄像部405若从用户经由UI部200收取到摄像开始的指示，就前进到步骤S1105，如图4的(c)所示那样，从X射线管311对配置于摄像范围103的被摄体101照射X射线，由X射线检测器321针对多个能带测量计数值。
<步骤S1106>
物质辨别部408参考步骤S1103中校正过的物质辨别映射410来求取与针对步骤S1105中取得的被摄体101的系数对应的2种以上的物质的厚度(透射距离)的组合。
<步骤S1106、S1107>
图像生成部407基于步骤S1106中物质辨别部408求得的物质的透射距离，通过运算来生成提取了所期望的物质(例如仅骨头、仅脂肪)的图像、照射特定的能量(例如60eV)的X射线的情况的X射线CT图像。图像生成部407使所生成的图像显示在输出部220。
在本实施方式中，即使是X射线光谱缘于X射线管311的温度上升等而发生了变化的情况，也实测当前时间点的计数值的变化，来校正物质辨别映射，因此能使物质辨别的精度提高。因而，医师能精度良好地看着经过物质辨别的图像来进行诊断。
《实施方式2》
对实施方式2的PCCT装置进行说明。
在实施方式2中，作为校正用物质104，使用与被摄体101减弱大致相同的圆筒状的树脂制体模。例如使用聚乙烯制的圆筒状的体模。
映射校正部404在实施方式1的图9的流程的步骤S2001在摄像范围103中未配置被摄体101的空的状态(Air)下实测了计数值后，在步骤S2002在摄像范围103内配置圆筒状的体模，并实测计数值。映射校正部404在步骤S2003生成将在未配置被摄体101的空的状态下实测的计数值数据和配置圆筒状的树脂制体模而实测的计数值数据这2者作为要素的当前时间点的校正用物质映射412。
事先生成的校正用物质映射411也同样，生成将实测了空的状态(Air)和配置有圆筒状的体模的状态的计数值的计数值数据的2者作为要素的映射。
在图8的步骤S1102，映射校正部404基于当前时间点的校正用物质映射412与事先生成的校正用物质映射411的差来校正物质辨别映射410，得到校正后的物质辨别映射413。
其他结构、处理动作以及效果与实施方式1同样。
《实施方式3》
使用图10的(a)、(b)来说明实施方式3的PCCT装置。
在实施方式1以及2的PCCT装置中，是由X射线检测器321实测校正用计数值的结构，但在实施方式3中，映射校正部404还与X射线检测器321分开地进一步具备参考用检测器902，通过参考用检测器902实测校正用计数值。
如图10的(a)所示那样，参考用检测器902配置在从X射线源311照射且穿过摄像范围103的外侧的X射线所到达的位置。因此，通过由参考用检测器902实测校正用测量值，从而即使是被摄体的摄像中，也能实测校正用测量，能实时校正物质辨别映射410(图3、图6的(c))。
另外，参考用检测器902由于位于摄像范围103的外侧，因此若在参考用检测器902与X射线源311之间什么都不配置，也会得到Air的状态下的计数值，若在参考用检测器902前配置给定的厚度的校正用物质104，就得到该校正用物质104的计数值。因而，如图10的(b)那样，使用具备多个检测元件902-1～902-3的参考用检测器902，在检测元件902-1前什么都不配置，在检测元件902-1、902-3前分别预先配置厚度或物质不同的校正用物质104-1、104-2，由此能一次得到针对Air和2种类的校正用物质的校正用计数值。因而，能快速生成当前时间点的校正用物质映射412。
另外，参考用检测器902由于配置在摄像范围103的外侧，因此能保持配置不变地进行被摄体101摄像，因此，还有不需要使用户在X射线源311穿过校正用物质104的位置进行拆装，就能自动地进行物质辨别映射410的校正的优点。
进而，参考用检测器902由于位于被摄体外，因此不受被摄体101的影响。还能利用这点，如图11的(a)、(b)所示那样，将检测透射了被摄体的X射线的检测器321的端部用作参考用检测器902。在该情况下，有能将检测器321和检测器902一体化的优点。
另外，在本实施方式中，事先生成的校正用物质映射411也期望采用由参考用检测器902检测出其计数值的映射。
其他结构由于与实施方式1同样，因此省略说明。
《实施方式4》
使用图12来说明实施方式4的PCCT装置。
实施方式1～3的PCC装置，是映射校正部404在实测了校正用计数值后通过运算生成当前时间点的校正用物质映射41、进而校正物质辨别映射410的结构，但在实施方式4中，映射校正部404使用学习完毕的学习模型920，能将实测到的校正用计数值输入到学习模型920，将直接校正后的物质辨别映射413作为输出。学习模型920能使用公知的方案，例如能使用神经网络。
在学习模型920的学习中，将用实施方式1、2的方法分别求得的校正用计数值作为输入数据，将校正后的物质辨别映射413用作正解数据，通过机器学习、深度学习事先充分学习即可。
由此，映射校正部404由于仅实测校正用计数值并将其输入到学习模型920，就能得到校正后的物质辨别映射413，因此能在短时间内精度良好地进行物质辨别映射410的校正。
映射校正部404输入到学习模型920的校正用计数值是1以上即可，例如，可以仅是在摄像范围103的未配置被摄体的空的状态(Air)下实测的多个能带的计数值，也可以是进一步配置1种以上的校正用物质104而实测的计数值。
另外，还能将学习完毕学习模型输出的数据不是设为物质辨别映射410，而是设为当前时间点的校正用物质映射412。在该情况下，映射校正部404使用得到的校正用物质映射412，通过与实施方式1同样的处理来校正物质辨别映射410，得到校正后的物质辨别映射413即可。
在实施方式3中，映射校正部404得到校正后的物质辨别映射413的处理以外的结构、处理动作以及效果与实施方式1以及2同样，因此省略详细的说明。

Claims (12)

1.一种光子计数CT装置，其特征在于，具有：
X射线管，其对摄像空间照射X射线；
X射线检测器，其将穿过了所述摄像空间的多个X射线光子与所述多个X射线光子的能级对应地按多个能带的每个能带进行计数；
映射存储部，其存储使2种以上的物质各自的厚度多种类地不同并对将所述2种以上的物质组合的产物预先求得的表示多个能带的计数值的物质辨别映射；
物质辨别部，其参考所述物质辨别映射来求取与在所述摄像空间中配置了被摄体的状态下所述X射线检测器对多个所述能带进行了计数的计数值对应的2种以上的物质的厚度的组合；和
映射校正部，其对所述物质辨别映射进行校正，
所述映射校正部在所述摄像空间中未配置被摄体的状态以及/或者在从所述X射线管照射的X射线穿过的位置配置了1种以上的校正用物质的状态下，从所述X射线管照射X射线来按所述多个能带的每个能带计数X射线光子并实测校正用计数值，基于该校正用计数值来校正所述物质辨别映射的所述计数值。
2.根据权利要求1所述的光子计数CT装置，其特征在于，
所述映射校正部使用所述X射线检测器，在所述被摄体的摄像前或摄像后的定时实测所述校正用计数值。
3.根据权利要求1所述的光子计数CT装置，其特征在于，
所述映射校正部具有配置在从所述X射线源照射且穿过所述摄像范围的外侧的X射线到达的位置的对X射线光子进行计数的参考用检测器，在所述被摄体的摄像前、拍摄中以及摄像后的任意者的定时实测所述校正用计数值。
4.根据权利要求1所述的光子计数CT装置，其特征在于，
所述1种以上的校正用物质是元素或组成不同的1种类以上的物质或者形状1种类以上地不同的物质。
5.根据权利要求1所述的光子计数CT装置，其特征在于，
所述校正用物质和所述物质辨别映射的物质不同，
所述映射校正部使用预先求得的针对所述校正用物质按所述多个能带的每个能带计数的校正用计数值与针对所述物质辨别映射的所述2种以上的物质按所述多个能带的每个能带计数的计数值的关系，基于所述校正用计数值来校正所述物质辨别映射的所述计数值。
6.根据权利要求1所述的光子计数CT装置，其特征在于，
所述映射校正部在所述摄像空间中未配置被摄体的空的状态、在所述X射线管与所述X射线检测器之间配置了给定的厚度的第1校正用物质的状态和在所述X射线管与所述X射线检测器之间配置了给定的厚度的第2校正用物质的状态这3个条件下，分别从所述X射线管照射X射线来按所述多个能带的每个能带计数，从而实测校正用计数值，使用所述3个条件下分别实测到的所述校正用计数值来校正所述物质辨别映射的所述计数值。
7.根据权利要求1所述的光子计数CT装置，其特征在于，
使用在所述摄像空间中未配置被摄体的空的状态下从所述X射线管照射X射线来按所述多个能带的每个能带进行了计数的计数值、和使2种以上的所述物质各自的厚度多种类地不同并在将所述2种以上的所述物质的组合配置于所述X射线管与所述X射线检测器之间的状态下分别从所述X射线管照射X射线来按所述多个能带的每个能带进行了计数的计数值，来生成所述物质辨别映射。
8.根据权利要求1所述的光子计数CT装置，其特征在于，
在所述物质辨别映射的所述2种以上的物质的厚度中包含厚度为零。
9.根据权利要求1所述的光子计数CT装置，其特征在于，
所述映射校正部将在所述摄像空间中未配置被摄体的空的状态以及将1种以上的校正用物质配置于X射线穿过的位置的状态下分别实测到的计数值数据用作使2种以上的校正用物质的厚度不同地组合的映射的计数值数据，针对没有计数值数据的厚度的组合，通过插补以及/或者外插求取测量值数据而生成映射。
10.根据权利要求1所述的光子计数CT装置，其特征在于，
所述映射校正部使用圆筒状的树脂制体模，作为所述1种以上的校正用物质。
11.根据权利要求1所述的光子计数CT装置，其特征在于，
所述映射校正部包含学习完毕的学习模型，将所述校正用计数值作为输入数据输入到所述学习模型，取得校正后的所述物质辨别映射作为输出数据。
12.一种光子计数CT装置的物质辨别映射的校正方法，其特征在于，具有如下步骤：
在光子计数CT装置的摄像空间中未配置被摄体的空的状态以及/或者在从X射线管照射的X射线穿过的位置配置了1种以上的校正用物质的状态下，从X射线管照射X射线来按多个能带的每个能带计数X射线光子，从而实测校正用计数值；和
基于实测到的校正用计数值来校正物质辨别映射的计数值。
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