JP2005192790A - 散乱測定方法、散乱補正方法およびｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

散乱測定方法、散乱補正方法およびｘ線ｃｔ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】マルチスライス撮影時における散乱を補正する。
【解決手段】投影ｐと散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶しておき、ビーム厚ｄのＸ線ビームで被検体を撮影し検出器厚ｄｏの検出器で収集したデータＤ０から投影ｐを求め、その投影ｐに対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)を求め、データＤ０に散乱補正係数Ｒ(d,do)を乗算して散乱補正後のデータＤ１を得る。
【効果】マルチスライス撮影時における散乱に起因するＣＴ画像の画質の低下を抑制できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、散乱測定方法、散乱補正方法およびＸ線ＣＴ（Computer Tomography）装置に関し、さらに詳しくは、マルチスライス撮影時における散乱を測定するための散乱測定方法、マルチスライス撮影時における散乱を補正するための散乱補正方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。
従来、シングル検出器を用いたＸ線ＣＴ装置における各種の散乱補正方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
また、マルチ検出器を用いたＸ線ＣＴ装置に適用可能な散乱補正方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
特開平７−２１３５１７号公報 特開平８−１３１４３１号公報 特開平１１−２９９７６８号公報
複数の検出器列を有するマルチ検出器を用いてマルチスライス撮影を行う場合、個々の検出器厚（または検出器列厚）よりもビーム厚が大きくなるため、散乱の影響が大きくなる。
しかし、シングル検出器を用いたＸ線ＣＴ装置における従来の散乱補正方法は、このような場合について考慮しておらず、適用できない問題点がある。
また、マルチ検出器を用いたＸ線ＣＴ装置における従来の散乱補正方法は、このような場合にも適用可能であるが、画像再構成を２回行う必要があり、処理の負担が大きい問題点がある。
そこで、本発明の目的は、マルチスライス撮影時における散乱を測定するための散乱測定方法、マルチスライス撮影時における散乱を補正するための散乱補正方法およびＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
第１の観点では、本発明は、検出器厚ｄｏと同等のビーム厚で撮影対象を撮影してデータＩ(do,do)を測定し、検出器厚ｄｏより厚いビーム厚ｄで撮影対象を撮影してデータＩ(d,do)を測定し、前記データＩ(do,do)と前記データＩ(d,do)の差に基づいて散乱量Ｓ(d,do)を求めることを特徴とする散乱測定方法を提供する。
なお、データＩ(do,do)やデータＩ(d,do)や散乱量Ｓ(d,do)中の（,）は、(ビーム厚，検出器厚)を表している。
上記第１の観点による散乱測定方法では、検出器厚ｄｏは変えずにビーム厚だけを変えるから、データＩ(do,do)からデータＩ(d,do)への増分はもっぱら散乱に起因すると考えられる。よって、データＩ(do,do)とデータＩ(d,do)の差に基づいて散乱量Ｓ(d,do)を求めることが出来る。
なお、データＩ(do,do)に含まれる散乱は無視する。あるいは、データＩ(do,do)はシングル検出器のデータと見なせるから、従来公知の散乱補正方法を適用してデータＩ(do,do)に含まれる散乱をさらに補正してもよい。
第２の観点では、本発明は、検出器厚ｄｏと同等のビーム厚で撮影対象を撮影してデータＩ(do,do)を測定し、検出器厚ｄｏより厚いビーム厚ｄで撮影対象を撮影してデータＩ(d,do)を測定し、前記データＩ(do,do)と前記データＩ(d,do)の比に基づいて散乱補正係数Ｒ(d,do)を求めることを特徴とする散乱測定方法を提供する。
上記第２の観点による散乱測定方法では、検出器厚ｄｏは変えずにビーム厚だけを変えるから、データＩ(do,do)からデータＩ(d,do)への増分はもっぱら散乱に起因すると考えられる。よって、データＩ(do,do)とデータＩ(d,do)の比に基づいて、検出器厚ｄｏより厚いビーム厚ｄで被検体を撮影して得たデータＤ(d,do)における「信号成分」と「信号成分＋散乱成分」の比Ｒ(d,do)を求めることが出来る。なお、この比Ｒ(d,do)をデータＤ(d,do)に乗ずることで「散乱成分」を除去できるから、この比Ｒ(d,do)を散乱補正係数と呼ぶ。
第３の観点では、本発明は、上記構成の散乱測定方法において、撮影対象の投影ｐと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶することを特徴とする散乱測定方法を提供する。
なお、撮影対象の投影ｐは、撮影対象を透過して検出器列ｒのチャネルchの検出器det(r,ch)で得たＸ線の強さをＩ(r,ch)とし、撮影対象を透過前のＸ線の強さをＩo(r,ch)とするとき、
ｐ(r,ch)＝−log{Ｉ(r,ch)}＋log{Ｉo(r,ch)}＝−log{Ｉ(r,ch)／Ｉo(r,ch)}
である。
投影ｐは撮影対象の特性を表しており、散乱量と相関があると考えられる。換言すれば、投影ｐと散乱補正係数Ｒ(d,do)には相関があると考えられる。
そこで、上記第３の観点による散乱測定方法では、投影ｐと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶しておく。これにより、被検体の特性に応じて散乱補正係数Ｒ(d,do)を使い分けることが出来る。
なお、被検体の投影ｐは、被検体を透過して検出器列ｒのチャネルchの検出器det(r,ch)で得たＸ線の強さをＤ(r,ch)とし、被検体を透過前のＸ線の強さをＤo(r,ch)とするとき、
ｐ(r,ch)＝−log{Ｄ(r,ch)}＋log{Ｄo(r,ch)}＝−log{Ｄ(r,ch)／Ｄo(r,ch)}
である。
また、散乱補正係数Ｒ(d,do)は検出器det(r,ch)毎に異なるため、散乱補正係数Ｒ(d,do)をそのまま用いて散乱補正すると、隣接するチャネルの散乱補正後のデータＤ１の差が元のデータＤ０の差以上に拡大され、段差が生じるおそれがある。
そこで、平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)を記憶しておけば、隣接するチャネルで段差が生じるのを回避できる。
第４の観点では、本発明は、上記構成の散乱測定方法において、マルチ検出器でデータを収集し、撮影対象の投影ｐの検出器列方向の和Ａｒまたはチャネル方向の和Ａｃと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶することを特徴とする散乱測定方法を提供する。
なお、撮影対象の投影ｐの検出器列方向の和Ａｒは、撮影対象の投影ｐ(r,ch)を同一チャネルで全検出器列または検出器列ｒを含む複数検出器列について加算した値である。すなわち、
Figure 2005192790
又は、
Figure 2005192790
である。
また、撮影対象の投影ｐのチャネル方向の和Ａｃは、撮影対象の投影ｐ(r,ch)を同一検出器列で全チャネルまたはチャネルｃｈを含む複数チャネルについて加算した値である。すなわち、
Figure 2005192790
又は、
Figure 2005192790
である。
投影ｐの和ＡｒまたはＡｃは撮影対象の特性を表しており、散乱量と相関があると考えられる。換言すれば、和ＡｒまたはＡｃと散乱補正係数Ｒ(d,do)には相関があると考えられる。
そこで、上記第４の観点による散乱測定方法では、和ＡｒまたはＡｃと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶しておく。これにより、被検体の特性に応じて散乱補正係数Ｒ(d,do)を使い分けることが出来る。
なお、被検体の投影ｐの検出器列方向の和Ａｒは、被検体の投影ｐ(r,ch)を同一チャネルで全検出器列または検出器列ｒを含む複数検出器列について加算した値である。すなわち、
Figure 2005192790
又は、
Figure 2005192790
である。
また、被検体の投影ｐのチャネル方向の和Ａｃは、被検体の投影ｐ(r,ch)を同一検出器列で全チャネルまたはチャネルｃｈを含む複数チャネルについて加算した値である。すなわち、
Figure 2005192790
又は、
Figure 2005192790
である。
第５の観点では、本発明は、上記構成の散乱測定方法において、マルチ検出器でデータを収集し、撮影対象の投影ｐの検出器列方向およびチャネル方向の和Ｖと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶することを特徴とする散乱測定方法を提供する。
なお、撮影対象の投影ｐの検出器列方向およびチャネル方向の和Ｖは、撮影対象の投影ｐ(r,ch)を全チャネル・全検出器列または検出器det(r,ch)を含む複数チャネル・複数検出器列について加算した値である。すなわち、
Figure 2005192790
である。
投影ｐの和Ｖは撮影対象の特性を表しており、散乱量と相関があると考えられる。換言すれば、和Ｖと散乱補正係数Ｒ(d,do)には相関があると考えられる。
そこで、上記第５の観点による散乱測定方法では、和Ｖと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶しておく。これにより、被検体の特性に応じて散乱補正係数Ｒ(d,do)を使い分けることが出来る。
なお、被検体の投影ｐの検出器列方向およびチャネル方向の和Ｖは、被検体の投影ｐ(r,ch)を全チャネル・全検出器列または検出器det(r,ch)を含む複数チャネル・複数検出器列について加算した値である。すなわち、
Figure 2005192790
である。
第６の観点では、本発明は、上記構成のように投影ｐと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶しておき、ビーム厚ｄのＸ線ビームで被検体を撮影し検出器厚ｄｏの検出器で収集したデータＤ０から投影ｐを求め、その投影ｐに対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)を求め、データＤ０に散乱補正係数Ｒ(d,do)を乗算して散乱補正後のデータＤ１を得ることを特徴とする散乱補正方法を提供する。
投影ｐは被検体の特性を表しており、散乱量と相関があると考えられる。換言すれば、投影ｐと散乱補正係数Ｒ(d,do)には相関があると考えられる。
そこで、上記第６の観点による散乱補正方法では、投影ｐと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶しておき、被検体の投影ｐに対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)を読み出して用いることで、被検体の特性に応じて散乱補正係数Ｒ(d,do)を使い分けて散乱補正を行うことが出来る。
第７の観点では、本発明は、上記構成のように和ＡｒまたはＡｃと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶しておき、ビーム厚ｄのＸ線ビームで被検体を撮影し検出器厚ｄｏの検出器を含むマルチ検出器で収集したデータから投影ｐを求め、その投影ｐの検出器列方向の和Ａｒまたはチャネル方向の和Ａｃを求め、その和ＡｒまたはＡｃに対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)を求め、検出器厚ｄｏの検出器で収集したデータＤ０に散乱補正係数Ｒ(d,do)を乗算して散乱補正後のデータＤ１を得ることを特徴とする散乱補正方法を提供する。
投影ｐの和ＡｒまたはＡｃは被検体の特性を表しており、散乱量と相関があると考えられる。換言すれば、和ＡｒまたはＡｃと散乱補正係数Ｒ(d,do)には相関があると考えられる。
そこで、上記第７の観点による散乱補正方法では、和ＡｒまたはＡｃと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶しておき、被検体の投影ｐの和ＡｒまたはＡｃに対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)を読み出して用いることで、被検体の特性に応じて散乱補正係数Ｒ(d,do)を使い分けて散乱補正を行うことが出来る。
第８の観点では、本発明は、上記構成のように和Ｖと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶しておき、ビーム厚ｄのＸ線ビームで被検体を撮影し検出器厚ｄｏの検出器を含むマルチ検出器で収集したデータから投影ｐを求め、その投影ｐの検出器列方向およびチャネル方向の和Ｖを求め、その和Ｖに対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)を求め、検出器厚ｄｏの検出器で収集したデータＤ０に散乱補正係数Ｒ(d,do)を乗算して散乱補正後のデータＤ１を得ることを特徴とする散乱補正方法を提供する。
投影ｐの和Ｖは被検体の特性を表しており、散乱量と相関があると考えられる。換言すれば、和Ｖと散乱補正係数Ｒ(d,do)には相関があると考えられる。
そこで、上記第８の観点による散乱補正方法では、和Ｖと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶しておき、被検体の投影ｐの和Ｖに対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)を読み出して用いることで、被検体の特性に応じて散乱補正係数Ｒ(d,do)を使い分けて散乱補正を行うことが出来る。
第９の観点では、本発明は、上記構成の散乱補正方法において、散乱補正後のデータＤ１に対してチャネル方向に平滑化処理して散乱補正及び平滑化処理後のデータＤ２を得ることを特徴とする散乱補正方法を提供する。
隣接するチャネルに対して異なる散乱補正係数Ｒ(d,do)が適用される結果、隣接するチャネルの散乱補正後のデータＤ１の差が元のデータＤ０の差以上に拡大され、段差が生じるおそれがある。
そこで、上記第９の観点による散乱補正方法では、チャネル方向にデータＤ１を平滑化処理することで、チャネル方向に滑らに連続するデータＤ２を得ることが出来る。
第１０の観点では、本発明は、上記構成の散乱補正方法において、散乱補正前のデータＤ０に対してチャネル方向にハイパス処理（高周波成分抽出処理）するか又は散乱補正前のデータＤ０から平滑化処理した散乱補正前のデータＤ０を減算して高周波成分Ｈ０を求め、散乱補正及び平滑化処理後のデータＤ２に高周波成分Ｈ０を加算して散乱補正及び高周波補正後のデータＤ３を得ることを特徴とする散乱補正方法を提供する。
散乱補正及び平滑化処理後のデータＤ２は、元のデータＤ０が含んでいた高周波成分を失っている。
そこで、上記第１０の観点による散乱補正方法では、元のデータＤ０から高周波成分Ｈ０を取り出し、データＤ２に高周波成分Ｈ０を加算し、データＤ３を得る。これにより、高周波成分を復元できる。
第１１の観点では、本発明は、上記構成の散乱補正方法において、散乱補正前のデータＤ０に対してチャネル方向にハイパス処理するか又は散乱補正前のデータＤ０から平滑化処理した散乱補正前のデータＤ０を減算して高周波成分Ｈ０を求め、高周波成分Ｈ０に調整係数Ｇ(d,do)を乗算して調整後の高周波成分Ｈ１を求め、散乱補正及び平滑化処理後のデータＤ２に調整後の高周波成分Ｈ１を加算して散乱補正及び高周波補正後のデータＤ３を得ることを特徴とする散乱補正方法を提供する。
散乱補正及び平滑化処理後のデータＤ２は、元のデータＤ０よりも小さくなっているので、それに応じて高周波成分Ｈ０の大きさを調整して加算するのが好ましい。
そこで、上記第１１の観点による散乱補正方法では、元のデータＤ０から高周波成分Ｈ０を取り出し、その高周波成分Ｈ０に調整係数Ｇ(d,do)を乗算してからデータＤ２に加算し、データＤ３を得る。これにより、適当な大きさで高周波成分を復元できる。
なお、前記調整係数Ｇ(d,do)としては、操作者が与える定数を用いてもよいし、操作者が与える定数と対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)の積を用いてもよいし、対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)をそのまま用いてもよいし、散乱補正係数Ｒ(d,do)の平均値を用いてもよい。
第１２の観点では、本発明は、Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対回転させながらデータを収集するスキャン手段と、検出器厚ｄｏと同等のビーム厚で撮影対象を撮影してデータＩ(do,do)を測定すると共に検出器厚ｄｏより厚いビーム厚ｄで撮影対象を撮影してデータＩ(d,do)を測定し前記データＩ(do,do)と前記データＩ(d,do)の差に基づいて散乱量Ｓ(d,do)を求める散乱測定手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１２の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１の観点による散乱測定方法を好適に実施しうる。
第１３の観点では、本発明は、Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対回転させながらデータを収集するスキャン手段と、検出器厚ｄｏと同等のビーム厚で撮影対象を撮影してデータＩ(do,do)を測定すると共に検出器厚ｄｏより厚いビーム厚ｄで撮影対象を撮影してデータＩ(d,do)を測定し前記データＩ(do,do)と前記データＩ(d,do)の比に基づいて散乱補正係数Ｒ(d,do)を求める散乱測定手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１３の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第２の観点による散乱測定方法を好適に実施しうる。
第１４の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、撮影対象の投影ｐと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶する散乱補正係数記憶手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１４の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第３の観点による散乱測定方法を好適に実施しうる。
第１５の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、撮影対象の投影ｐの検出器列方向の和Ａｒまたはチャネル方向の和Ａｃと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶する散乱補正係数記憶手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１５の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第４の観点による散乱測定方法を好適に実施しうる。
第１６の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、撮影対象の投影ｐの検出器列方向およびチャネル方向の和Ｖと撮影対象の投影ｐと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶する散乱補正係数記憶手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１６の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第５の観点による散乱測定方法を好適に実施しうる。
第１７の観点では、本発明は、Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対回転させながらデータを収集するスキャン手段と、撮影対象の投影ｐと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶する散乱補正係数記憶手段と、ビーム厚ｄのＸ線ビームで被検体を撮影し検出器厚ｄｏの検出器で収集したデータＤ０から投影ｐを求めその投影ｐに対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)を前記散乱補正係数記憶手段から読み出してデータＤ０に乗算して散乱補正後のデータＤ１を得る散乱補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１７の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第６の観点による散乱補正方法を好適に実施しうる。
第１８の観点では、本発明は、Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対回転させながらデータを収集するスキャン手段と、撮影対象の投影ｐの検出器列方向の和Ａｒまたはチャネル方向の和Ａｃと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶する散乱補正係数記憶手段と、ビーム厚ｄのＸ線ビームで被検体を撮影し投影ｐの検出器列方向の和Ａｒまたはチャネル方向の和Ａｃを求めその和ＡｒまたはＡｃに対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)を前記散乱補正係数記憶手段から読み出して検出器厚ｄｏの検出器で収集したデータＤ０に乗算して散乱補正後のデータＤ１を得る散乱補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１８の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第７の観点による散乱補正方法を好適に実施しうる。
第１９の観点では、本発明は、Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対回転させながらデータを収集するスキャン手段と、撮影対象の投影ｐの検出器列方向およびチャネル方向の和Ｖと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶する散乱補正係数記憶手段と、ビーム厚ｄのＸ線ビームで被検体を撮影し投影ｐの検出器列方向およびチャネル方向の和Ｖを求めその和Ｖに対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)を前記散乱補正係数記憶手段から読み出して検出器厚ｄｏの検出器で収集したデータＤ０に乗算して散乱補正後のデータＤ１を得る散乱補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１９の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第８の観点による散乱補正方法を好適に実施しうる。
第２０の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、散乱補正後のデータＤ１に対してチャネル方向に平滑化処理して散乱補正及び平滑化処理後のデータＤ２を得る平滑化処理手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第２０の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第９の観点による散乱補正方法を好適に実施しうる。
第２１の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、散乱補正前のデータＤ０に対してチャネル方向にハイパス処理するか又は散乱補正前のデータＤ０から平滑化処理した散乱補正前のデータＤ０を減算して高周波成分Ｈ０を求めるハイパス処理手段と、散乱補正及び平滑化処理後のデータＤ２に高周波成分Ｈ１を加算して散乱補正及び高周波補正後のデータＤ３を得る高周波補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第２１の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１０の観点による散乱補正方法を好適に実施しうる。
第２２の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、散乱補正前のデータＤ０に対してチャネル方向にハイパス処理するか又は散乱補正前のデータＤ０から平滑化処理した散乱補正前のデータＤ０を減算して高周波成分Ｈ０を求めるハイパス処理手段と、高周波成分Ｈ０に調整係数Ｇを乗算して調整後の高周波成分Ｈ１を求める高周波成分散乱補正手段と、散乱補正及び平滑化処理後のデータＤ２に調整後の高周波成分Ｈ１を加算して散乱補正及び高周波補正後のデータＤ３を得る高周波補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第２２の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１１の観点による散乱補正方法を好適に実施しうる。
本発明の散乱測定方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、マルチスライス撮影時における散乱を測定することが出来る。
また、本発明の散乱補正方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、マルチスライス撮影時における散乱を補正することが出来る。
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
図１は、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置を示す構成ブロック図である。
このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、寝台装置１０と、走査ガントリ２０とを具備している。
操作コンソール１は、操作者の入力を受け付ける入力装置２と、散乱測定処理や散乱補正処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得したデータを収集するデータ収集バッファ５と、データを基に再構成したＣＴ画像を表示するＣＲＴ６と、プログラムやデータやＣＴ画像を記憶する記憶装置７とを具備している。
寝台装置１０は、被検体を乗せて走査ガントリ２０のボア（空洞部）に入れ出しするテーブル１２を具備している。テーブル１２は、寝台装置１０に内蔵するモータで昇降および直線移動される。
走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、マルチ検出器２４と、ＤＡＳ（Data Acquisition System）２５と、Ｘ線コントローラ２２，コリメータ２３，ＤＡＳ２５の制御を行う回転側コントローラ２６と、制御信号などを前記操作コンソール１や寝台装置１０とやり取りする制御コントローラ２９と、スリップリング３０とを具備している。
図２は、実施例１に係る散乱測定処理を示すフロー図である。
ステップＰ１では、図３の（ａ）に示すように、検出器det(r,ch,do)の検出器厚ｄｏと同等のビーム厚ｄｏでファントムαを撮影してデータＩ(θ,r,ch,do,do)を測定する。
なお、検出器det(r,ch,do)中の(r,ch,do)は、（検出器列番号，チャネル番号，検出器厚)を表している。
また、データＩ(θ,r,ch,do,do)中の(θ,r,ch,do,do)は、（ファンビーム方向，検出器列番号，チャネル番号，ビーム厚，検出器厚)を表している。
ステップＰ２では、図３の（ｂ）に示すように、検出器det(r,ch,do)の検出器厚ｄｏより厚いビーム厚ｄでファントムαを撮影してデータＩ(θ,r,ch,d,do)を測定する。
ステップＰ３では、データＩ(θ,r,ch,do,do)とデータＩ(θ,r,ch,d,do)の差を散乱量Ｓ(θ,r,ch,d,do)とする。
Ｓ(θ,r,ch,d,do)＝Ｉ(θ,r,ch,d,do)−Ｉ(θ,r,ch,do,do)
ステップＰ４では、データＩ(θ,r,ch,do,do)とデータＩ(θ,r,ch,d,do)の比に基づいて散乱補正係数Ｒ(θ,r,ch,d,do)を求める。すなわち、
Ｒ(θ,r,ch,d,do)＝１−Ｓ(θ,r,ch,d,do)／Ｉ(θ,r,ch,d,do)
または
Ｒ(θ,r,ch,d,do)＝Ｉ(θ,r,ch,do,do)／Ｉ(θ,r,ch,d,do)
ステップＰ５では、散乱補正係数Ｒ(θ,r,ch,d,do)をチャネル方向に平滑化処理する。
Ｒ(θ,r,ch,d,do)＝Ｓm_ch［Ｒ(θ,r,ch,d,do)］
ここで、Ｓm_ch［Ｒ］は、チャネル毎に分布する値Ｒをチャネル方向に平滑化処理する関数である。
ステップＰ６では、ファントムαの投影ｐを求める。
ｐ(θ,r,ch,d,do)＝−log{Ｉ(θ,r,ch,d,do)}＋log{Ｉo(r,ch)}
あるいは、ファントムαの投影ｐを同一チャネルで全検出器列または検出器列ｒを含む複数検出器列について加算した和Ａｒを求める。
Figure 2005192790
あるいは、ファントムαの投影ｐを同一検出器列で全チャネルまたはチャネルｃｈを含む複数チャネルについて加算した和Ａｃを求める。
Figure 2005192790
あるいは、ファントムαの投影ｐを全検出器列・全チャネルまたは検出器det(r,ch)を含む複数検出器列・複数チャネルについて加算した和Ｖを求める。
Figure 2005192790
そして、ファントムαの投影ｐ又は和Ａｒ又はＡｃ又はＶと散乱補正係数Ｒ(θ,r,ch,d,do)とを対応付けて記憶する。
図４に、記憶している散乱補正係数Ｒ(θ,r,ch,d,do)を概念的に示す。
ファンビーム方向θと，検出器列番号ｒと，チャネル番号ｃｈと，ビーム厚ｄと，検出器厚ｄｏと，ファントムαの投影ｐ又は和Ａｒ又はＡｃ又はＶとに対応する散乱補正係数Ｒ(θ,r,ch,d,do)が記憶されている。
なお、どのファンビーム方向θでも散乱補正係数Ｒ(θ,r,ch,d,do)が同一と見なして、散乱補正係数Ｒ(r,ch,d,do)を記憶してもよい。
図５は、実施例１に係る散乱補正処理を示すフロー図である。
ステップＱ１では、被検体を撮影したデータセットを読み出す。
このデータセットは、図６に示すように検出器厚ｄｏより厚いビーム厚ｄで被検体βを撮影して得られたデータＤ０(θ,r,ch,d,do)の、画像再構成に必要なファンビーム方向θ，検出器列ｒ，チャネルｃｈの範囲についての集合である。
ステップＱ２では、データセットから被検体の投影ｐを算出する。
ｐ(θ,r,ch,d,do)＝−log{Ｄ０(θ,r,ch,d,do)}＋log{Ｄo(r,ch)}
あるいは、被検体βの投影ｐを同一チャネルで全検出器列または検出器列ｒを含む複数検出器列について加算した和Ａｒを算出する。
Figure 2005192790
あるいは、被検体βの投影ｐを同一検出器列で全チャネルまたはチャネルｃｈを含む複数チャネルについて加算した和Ａｃを算出する。
Figure 2005192790
あるいは、被検体βの投影ｐを全検出器列・全チャネルまたは検出器det(r,ch)を含む複数検出器列・複数チャネルについて加算した和Ｖを算出する。
Figure 2005192790
ステップＱ３では、ファンビーム方向θと，検出器列番号ｒと，チャネル番号ｃｈと，ビーム厚ｄと，検出器厚ｄｏと，被検体βの投影ｐ又は和Ａｒ又はＡｃ又はＶとに対応する散乱補正係数Ｒ(θ,r,ch,d,do)を読み出す。
ステップＱ４では、被検体βのデータＤ０(θ,r,ch,d,do)毎に対応する散乱補正係数Ｒ(θ,r,ch,d,do)を乗算し、散乱補正後のデータＤ１(θ,r,ch,d,do)を求める。そして、散乱補正処理を終了する。
この後、散乱補正後の各検出器列のデータセットからＣＴ画像をそれぞれ生成する。あるいは、散乱補正後の各検出器列のデータセットに対して従来公知のシングル検出器に対する散乱補正をそれぞれ施してからＣＴ画像をそれぞれ生成する。
実施例１のＸ線ＣＴ装置１００によれば、マルチスライス撮影時における散乱を好適に測定し、補正することが出来る。これにより、マルチスライス撮影時における散乱に起因するアーチファクトを抑制したマルチスライス画像を得ることが出来る。
図７は、実施例２に係る散乱測定処理を示すフロー図である。
この散乱測定処理は、実施例１の散乱測定処理のステップＰ５を省いたものである。
すなわち、ファントムαの投影ｐ又は和Ａｒ又はＡｃ又はＶと平滑化処理していない散乱補正係数Ｒ(θ,r,ch,d,do)とを対応付けて記憶する。
図８は、実施例２に係る散乱補正処理を示すフロー図である。
ステップＱ１〜Ｑ４は、実施例１のステップＱ１〜Ｑ４と同じである。
但し、平滑化処理していない散乱補正係数Ｒ(θ,r,ch,d,do)を用いて散乱補正し、散乱補正後のデータＤ１(θ,r,ch,d,do)を得る。
ステップＱ５では、第１の画質を選択するなら処理を終了し、第１の画質を選択しないならステップＱ６へ進む。
ステップＱ６では、散乱補正後の各検出器列のデータＤ１(θ,r,ch,d,do)に対してチャネル方向に平滑化処理して散乱補正及び平滑化処理後のデータＤ２(θ,r,ch,d,do)を得る。
Ｄ２(θ,r,ch,d,do)＝Ｓm_ch［Ｄ１(θ,r,ch,d,do)］
ステップＱ７では、第２の画質を選択するなら処理を終了し、第２の画質を選択しないならステップＱ８へ進む。
ステップＱ８では、散乱補正前のデータＤ０(θ,r,ch,d,do)に対してチャネル方向にハイパス処理するか又は平滑化処理した散乱補正前のデータＤ０を減算して高周波成分Ｈ０(θ,r,ch,d,do)を求める。
Ｈ０(θ,r,ch,d,do)＝Ｈp_ch［Ｄ０(θ,r,ch,d,do)］
Ｈ０(θ,r,ch,d,do)＝Ｄ０(θ,r,ch,d,do)−Ｓm_ch［Ｄ０(θ,r,ch,d,do)］
ここで、Ｈp_ch［Ｄ０］は、チャネル毎に分布する値Ｄ０をチャネル方向にハイパス処理する関数である。
ステップＱ９では、次のいずれかの方法で調整係数Ｇを設定する。
（１）操作者が与える定数（例えば０＜定数≦２）を調整係数Ｇとする。
（２）操作者が与える定数（例えば０＜定数≦２）とデータＨ０(θ,r,ch,d,do)毎に対応する散乱補正係数Ｒ(θ,r,ch,d,do)の積をデータ毎の調整係数Ｇ(θ,r,ch,d,do)とする。定数が１なら散乱補正係数Ｒ(θ,r,ch,d,do)がそのまま調整係数Ｇ(θ,r,ch,d,do)になる。
（３）同一検出器列の全チャネルの散乱補正係数Ｒ(θ,r,ch,d,do)の平均値またはデータＨ０(θ,r,ch,d,do)に対応するチャネルｃｈを含む複数チャネルの散乱補正係数Ｒ(θ,r,ch,d,do)の平均値を調整係数Ｇ(θ,r,ch,d,do)とする。
ステップＱ１０では、高周波成分Ｈ０(θ,r,ch,d,do)に調整係数Ｇを乗算して調整後の高周波成分Ｈ１(θ,r,ch,d,do)を求める。
Ｈ１(θ,r,ch,d,do)＝Ｇ・Ｈ０(θ,r,ch,d,do)
ステップＱ１０では、散乱補正及び平滑化処理後のデータＤ２(θ,r,ch,d,do)に調整後の高周波成分Ｈ１(θ,r,ch,d,do)を加算して散乱補正及び高周波補正後のデータＤ３(θ,r,ch,d,do)を得る。そして、散乱補正処理を終了する。
Ｄ３(θ,r,ch,d,do)＝Ｄ２(θ,r,ch,d,do)＋Ｈ１(θ,r,ch,d,do)
この後、散乱補正後の各検出器列のデータセットからＣＴ画像をそれぞれ生成する。あるいは、散乱補正後の各検出器列のデータセットに対して従来公知のシングル検出器に対する散乱補正をそれぞれ施してからＣＴ画像をそれぞれ生成する。
実施例２のＸ線ＣＴ装置によれば、マルチスライス撮影時における散乱を好適に測定し、補正することが出来る。これにより、マルチスライス撮影時における散乱に起因するアーチファクトを抑制したマルチスライス画像を得ることが出来る。
本発明の散乱測定方法、散乱補正方法およびＸ線ＣＴ装置は、マルチスライス撮影時における散乱に起因するＣＴ画像の画質の低下を抑制するのに利用できる。
実施例１に係るＸ線ＣＴ装置を示すブロック図である。 実施例１に係る散乱測定処理を示すフロー図である。 散乱測定状況を示す説明図である。 記憶した散乱補正係数を示す概念図である。 実施例１に係る散乱補正処理を示すフロー図である。 マルチスライス撮影状態を示す説明図である。 実施例２に係る散乱測定処理を示すフロー図である。 実施例２に係る散乱補正処理を示すフロー図である。
符号の説明
３ 中央処理装置
５ データ収集バッファ
７ 記憶装置
２４ マルチ検出器
２５ ＤＡＳ
１００ Ｘ線ＣＴ装置

Claims (22)

  1. 検出器厚ｄｏと同等のビーム厚で撮影対象を撮影してデータＩ(do,do)を測定し、検出器厚ｄｏより厚いビーム厚ｄで撮影対象を撮影してデータＩ(d,do)を測定し、前記データＩ(do,do)と前記データＩ(d,do)の差に基づいて散乱量Ｓ(d,do)を求めることを特徴とする散乱測定方法。
  2. 検出器厚ｄｏと同等のビーム厚で撮影対象を撮影してデータＩ(do,do)を測定し、検出器厚ｄｏより厚いビーム厚ｄで撮影対象を撮影してデータＩ(d,do)を測定し、前記データＩ(do,do)と前記データＩ(d,do)の比に基づいて散乱補正係数Ｒ(d,do)を求めることを特徴とする散乱測定方法。
  3. 請求項２に記載の散乱測定方法において、撮影対象の投影ｐと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶することを特徴とする散乱測定方法。
  4. 請求項２に記載の散乱測定方法において、マルチ検出器でデータを収集し、撮影対象の投影ｐの検出器列方向の和Ａｒまたはチャネル方向の和Ａｃと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶することを特徴とする散乱測定方法。
  5. 請求項２に記載の散乱測定方法において、マルチ検出器でデータを収集し、撮影対象の投影ｐの検出器列方向およびチャネル方向の和Ｖと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶することを特徴とする散乱測定方法。
  6. 請求項３に記載のように投影ｐと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶しておき、ビーム厚ｄのＸ線ビームで被検体を撮影し検出器厚ｄｏの検出器で収集したデータＤ０から投影ｐを求め、その投影ｐに対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)を求め、データＤ０に散乱補正係数Ｒ(d,do)を乗算して散乱補正後のデータＤ１を得ることを特徴とする散乱補正方法。
  7. 請求項４に記載のように和ＡｒまたはＡｃと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶しておき、ビーム厚ｄのＸ線ビームで被検体を撮影し検出器厚ｄｏの検出器を含むマルチ検出器で収集したデータから投影ｐを求め、その投影ｐの検出器列方向の和Ａｒまたはチャネル方向の和Ａｃを求め、その和ＡｒまたはＡｃに対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)を求め、検出器厚ｄｏの検出器で収集したデータＤ０に散乱補正係数Ｒ(d,do)を乗算して散乱補正後のデータＤ１を得ることを特徴とする散乱補正方法。
  8. 請求項５に記載のように和Ｖと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶しておき、ビーム厚ｄのＸ線ビームで被検体を撮影し検出器厚ｄｏの検出器を含むマルチ検出器で収集したデータから投影ｐを求め、その投影ｐの検出器列方向およびチャネル方向の和Ｖを求め、その和Ｖに対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)を求め、検出器厚ｄｏの検出器で収集したデータＤ０に散乱補正係数Ｒ(d,do)を乗算して散乱補正後のデータＤ１を得ることを特徴とする散乱補正方法。
  9. 請求項６から請求項８のいずれかに記載の散乱補正方法において、散乱補正後のデータＤ１に対してチャネル方向に平滑化処理して散乱補正及び平滑化処理後のデータＤ２を得ることを特徴とする散乱補正方法。
  10. 請求項９に記載の散乱補正方法において、散乱補正前のデータＤ０に対してチャネル方向にハイパス処理するか又は散乱補正前のデータＤ０から平滑化処理した散乱補正前のデータＤ０を減算して高周波成分Ｈ０を求め、散乱補正及び平滑化処理後のデータＤ２に高周波成分Ｈ０を加算して散乱補正及び高周波補正後のデータＤ３を得ることを特徴とする散乱補正方法。
  11. 請求項９に記載の散乱補正方法において、散乱補正前のデータＤ０に対してチャネル方向にハイパス処理するか又は散乱補正前のデータＤ０から平滑化処理した散乱補正前のデータＤ０を減算して高周波成分Ｈ０を求め、高周波成分Ｈ０に調整係数Ｇ(d,do)を乗算して調整後の高周波成分Ｈ１を求め、散乱補正及び平滑化処理後のデータＤ２に調整後の高周波成分Ｈ１を加算して散乱補正及び高周波補正後のデータＤ３を得ることを特徴とする散乱補正方法。
  12. Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対回転させながらデータを収集するスキャン手段と、検出器厚ｄｏと同等のビーム厚で撮影対象を撮影してデータＩ(do,do)を測定すると共に検出器厚ｄｏより厚いビーム厚ｄで撮影対象を撮影してデータＩ(d,do)を測定し前記データＩ(do,do)と前記データＩ(d,do)の差に基づいて散乱量Ｓ(d,do)を求める散乱測定手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  13. Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対回転させながらデータを収集するスキャン手段と、検出器厚ｄｏと同等のビーム厚で撮影対象を撮影してデータＩ(do,do)を測定すると共に検出器厚ｄｏより厚いビーム厚ｄで撮影対象を撮影してデータＩ(d,do)を測定し前記データＩ(do,do)と前記データＩ(d,do)の比に基づいて散乱補正係数Ｒ(d,do)を求める散乱測定手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  14. 請求項１３に記載のＸ線ＣＴ装置において、撮影対象の投影ｐと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶する散乱補正係数記憶手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  15. 請求項１３に記載のＸ線ＣＴ装置において、撮影対象の投影ｐの検出器列方向の和Ａｒまたはチャネル方向の和Ａｃと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶する散乱補正係数記憶手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  16. 請求項１３に記載のＸ線ＣＴ装置において、撮影対象の投影ｐの検出器列方向およびチャネル方向の和Ｖと撮影対象の投影ｐと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶する散乱補正係数記憶手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  17. Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対回転させながらデータを収集するスキャン手段と、撮影対象の投影ｐと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶する散乱補正係数記憶手段と、ビーム厚ｄのＸ線ビームで被検体を撮影し検出器厚ｄｏの検出器で収集したデータＤ０から投影を求めその投影ｐに対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)を前記散乱補正係数記憶手段から読み出してデータＤ０に乗算して散乱補正後のデータＤ１を得る散乱補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  18. Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対回転させながらデータを収集するスキャン手段と、撮影対象の投影ｐの検出器列方向の和Ａｒまたはチャネル方向の和Ａｃと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶する散乱補正係数記憶手段と、ビーム厚ｄのＸ線ビームで被検体を撮影し投影ｐの検出器列方向の和Ａｒまたはチャネル方向の和Ａｃを求めその和ＡｒまたはＡｃに対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)を前記散乱補正係数記憶手段から読み出して検出器厚ｄｏの検出器で収集したデータＤ０に乗算して散乱補正後のデータＤ１を得る散乱補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  19. Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対回転させながらデータを収集するスキャン手段と、撮影対象の投影ｐの検出器列方向およびチャネル方向の和Ｖと散乱補正係数または平滑化処理した散乱補正係数Ｒ(d,do)とを対応付けて記憶する散乱補正係数記憶手段と、ビーム厚ｄのＸ線ビームで被検体を撮影し投影ｐの検出器列方向およびチャネル方向の和Ｖを求めその和Ｖに対応する散乱補正係数Ｒ(d,do)を前記散乱補正係数記憶手段から読み出して検出器厚ｄｏの検出器で収集したデータＤ０に乗算して散乱補正後のデータＤ１を得る散乱補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  20. 請求項１７から請求項１９のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、散乱補正後のデータＤ１に対してチャネル方向に平滑化処理して散乱補正及び平滑化処理後のデータＤ２を得る平滑化処理手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  21. 請求項２０に記載のＸ線ＣＴ装置において、散乱補正前のデータＤ０に対してチャネル方向にハイパス処理するか又は散乱補正前のデータＤ０から平滑化処理した散乱補正前のデータＤ０を減算して高周波成分Ｈ０を求めるハイパス処理手段と、散乱補正及び平滑化処理後のデータＤ２に高周波成分Ｈ０を加算して散乱補正及び高周波補正後のデータＤ３を得る高周波補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  22. 請求項２０に記載のＸ線ＣＴ装置において、散乱補正前のデータＤ０に対してチャネル方向にハイパス処理するか又は散乱補正前のデータＤ０から平滑化処理した散乱補正前のデータＤ０を減算して高周波成分Ｈ０を求めるハイパス処理手段と、高周波成分Ｈ０に調整係数Ｇを乗算して調整後の高周波成分Ｈ１を求める高周波成分散乱補正手段と、散乱補正及び平滑化処理後のデータＤ２に調整後の高周波成分Ｈ１を加算して散乱補正及び高周波補正後のデータＤ３を得る高周波補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
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