JP2006101926A - Radiation detector, radiation image diagnostic device and generation method of radiation image - Google Patents

Radiation detector, radiation image diagnostic device and generation method of radiation image Download PDF

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浩一 尾川
Tsutomu Yamakawa
勉 山河
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide images by transmission radiations equivalent to the ones obtained in a conventional integration mode in the state of preventing artifacts due to a beam hardening phenomenon and the decline of the contrast resolution of soft tissue. <P>SOLUTION: A radiation detector is constituted of an X-ray detector 12 and a data gathering circuit 13. The X-ray detector 12 is a photon counting type detector. The radiation detector is provided with means (13(41-45)) for computing the counting data of the number of particles of the radiation classified into a plurality of energy regions on the energy spectrum of X-rays on the basis of the signals of respective gathering pixels outputted by the detector 12, means (13(46))for executing the weighting of a weight coefficient supplied for the respective energy regions to the counting data of each of the plurality of energy regions, and means (13(47)) for adding the counting data of each of the plurality of energy regions for the respective weighted gathering pixels and outputting the added data as the data for generating the radiation images for the respective gathering pixels. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、X線CTスキャナなどの、放射線を診断対象に照射して当該診断対象からの透過放射線を検出し、その検出信号から診断対象の画像を生成する放射線画像診断装置及び放射線画像の生成方法に係り、とくに、診断対象から透過してきた放射線を光子(粒子)と見做してその光子数を計数する光子計数型(フォトンカウンティング型)の検出器を備え、その検出信号に基づいて画像を生成する放射線画像診断装置及び放射線画像の生成方法に関する。   The present invention relates to an X-ray CT scanner or the like, a radiation image diagnostic apparatus that generates radiation images by irradiating a diagnostic object with radiation, detects transmitted radiation from the diagnostic object, and generates an image of the diagnostic object from the detection signal. In particular, it is equipped with a photon counting type (photon counting type) detector that counts the number of photons by considering the radiation transmitted from the diagnostic object as photons (particles). The present invention relates to a radiological image diagnostic apparatus and a radiographic image generation method.

近年、医療画像診断や構造物の非破壊検査などに見られるように、放射線の一種であるX線を用いて人体や物体の内部を撮像することの重要性は益々高まっている。この要求に応えるために、少ないX線量、高いS/N、及び広い視野で対象物を撮像することが求められており、このための研究も盛んである。   In recent years, as seen in medical image diagnosis and non-destructive inspection of structures, the importance of imaging the inside of a human body or an object using X-rays, which are a kind of radiation, has been increasing. In order to meet this requirement, it is required to image an object with a low X-ray dose, a high S / N, and a wide field of view, and research for this purpose is also actively conducted.

これを、X線CTスキャナを例にとって説明する。X線CTスキャナはX線検出器を備えており、このX線検出器は、歴史的にはXeガスの電離現象を応用したものに始まっている。最近では、X線検出器として、GOS、CsI、CWOなどの2次元固体検出器(シンチレータとフォトダイオードの組み合わせによる検出器)を用いたタイプのX線検出器も用いられるようになっている。同時に、近年では、体軸方向に視野の拡大が要求され、X線検出器も心臓や肺野のボリュームスキャンが可能な広い視野に対応できるように大面積化が進んでいる。   This will be described by taking an X-ray CT scanner as an example. The X-ray CT scanner includes an X-ray detector, and this X-ray detector has historically started with an application of the ionization phenomenon of Xe gas. Recently, as an X-ray detector, a type of X-ray detector using a two-dimensional solid-state detector (a detector based on a combination of a scintillator and a photodiode) such as GOS, CsI, and CWO has come to be used. At the same time, in recent years, the field of view has been required to expand in the direction of the body axis, and the area of X-ray detectors has been increasing so as to support a wide field of view capable of volume scanning of the heart and lung fields.

このX線検出器及びデータ収集システム(DAS)は、当該検出器の入射面に入射してくるX線をデジタル値に変換するために、シンチレータ、フォトダイオード、プリアンプ、A/D変換器などの多種類の回路要素を備えている。このX線検出器及びデータ収集システムは、検出動作モードとして、例えば特許文献1及び非特許文献1に見られるように、積分モードで動作する。すなわち、入射X線の全エネルギを光に変換した後、この光信号を電気信号に変換し、この電気信号を所定時間積分することで検出信号として出力させる。
特開2000−131440号公報 「「常温半導体放射線検出器の現状と将来」、日本原子力学会秋の大会部会企画セッション、 発表日:平成11年9月12日、 発表者:通商産業省 工業技術院 機械技術研究所 三澤雅樹氏」
This X-ray detector and data acquisition system (DAS) uses a scintillator, a photodiode, a preamplifier, an A / D converter, etc. to convert X-rays incident on the incident surface of the detector into a digital value. It has many kinds of circuit elements. The X-ray detector and the data acquisition system operate in an integration mode as a detection operation mode as seen in, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1. That is, after converting the total energy of incident X-rays into light, this optical signal is converted into an electrical signal, and this electrical signal is integrated for a predetermined time to be output as a detection signal.
JP 2000-131440 A “Current Status and Future of Normal Temperature Semiconductor Radiation Detectors”, Autumn Meeting Committee Meeting Session of the Atomic Energy Society of Japan, Announcement date: September 12, 1999, Presenter: Masaki Misawa, Institute of Industrial Technology, Ministry of International Trade and Industry "

上述したX線検出器及びデータ収集システムは、積分モードで動作していることから、X線のエネルギがその積分値として検出される。すなわち、低エネルギから高エネルギまでのX線の全てのエネルギが積分されている。このため、相対的に低エネルギのX線の情報が埋もれてしまうため、かかる検出信号を用いて再構成した画像には、X線の線質の硬化(いわゆる、ビームハードニング現象)に因るアーチファクトが発生したり、軟部組織のコントラスト分解能が低下したりして、画質が劣化するという問題があった。   Since the above-described X-ray detector and data acquisition system operate in the integration mode, the energy of the X-ray is detected as its integration value. That is, all the X-ray energies from low energy to high energy are integrated. For this reason, since information of relatively low energy X-rays is buried, an image reconstructed using such a detection signal is caused by hardening of the X-ray quality (so-called beam hardening phenomenon). There has been a problem that image quality is deteriorated due to occurrence of artifacts or reduction in contrast resolution of soft tissue.

本発明は、上述した従来の積分モードで動作するX線CTスキャナなどの放射線画像診断装置が有する問題に鑑みてなされたもので、統計的なノイズを増やすことなく、ビームハードニング現象に因るアーチファクトや軟部組織のコントラスト分解能の低下を防止することを、その目的とする。   The present invention has been made in view of the problems of the above-described conventional radiographic image diagnosis apparatus such as an X-ray CT scanner operating in an integration mode, and is based on the beam hardening phenomenon without increasing statistical noise. The purpose is to prevent artifacts and reduction in contrast resolution of soft tissue.

上記目的を達成させるため、本発明に係る放射線検出装置は、その一様態として、放射線を入射させる複数の収集画素を有し且つ当該収集画素のそれぞれに入射した前記放射線を光子と見做して当該粒子のエネルギに応じた電気信号を出力する光子計数型検出器と、この検出器が出力した各収集画素の信号に基づいて前記放射線のエネルギースペクトル上の複数のエネルギ領域に分類される当該放射線の粒子数の計数データを演算する領域別データ演算手段と、この領域別データ演算手段により演算された収集画素毎の前記複数のエネルギ領域それぞれの計数データに当該エネルギ領域別に与えられた重み係数の重み付けを施す重み付け手段と、この重み付け手段により重み付けされた収集画素毎の前記複数のエネルギ領域それぞれ計数データを収集画素毎に互いに加算して当該加算データを得る放射線画像生成用データとして出力する加算手段とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a radiation detection apparatus according to the present invention has, as one aspect thereof, a plurality of collection pixels that allow radiation to enter and regards the radiation incident on each of the collection pixels as a photon. A photon counting detector that outputs an electrical signal corresponding to the energy of the particle, and the radiation classified into a plurality of energy regions on the energy spectrum of the radiation based on the signal of each collected pixel output by the detector Region-by-region data calculation means for calculating the count data of the number of particles, and a weighting factor given to each energy region in the count data of each of the plurality of energy regions for each collection pixel calculated by the region-by-region data calculation means Weighting means for weighting, and counting data for each of the plurality of energy regions for each collection pixel weighted by the weighting means. The then added together for each collection of pixels, characterized in that an adding means for outputting a radiation image generation data to obtain the added data.

好適には、前記領域別データ演算手段は、前記検出器が出力した信号を前記複数のエネルギ領域に弁別する弁別手段と、この弁別手段により弁別された信号を当該エネルギ領域毎に計数して当該計数値を前記計数データとして前記重み付け手段に渡す計数手段と、を備える。   Preferably, the region-by-region data calculating means counts the signal output by the detector into the plurality of energy regions, and the signal distinguished by the discrimination means for each energy region. Counting means for passing a count value as the count data to the weighting means.

例えば、前記重み付け手段は、前記収集画素毎の前記複数のエネルギ領域のうちの高エネルギ側又は低エネルギ側のエネルギ領域からの前記計数データほど大きい重み付け係数で前記重み付けを施す手段である。さらに、前記重み付け手段は、前記収集画素毎の前記複数のエネルギ領域のうちの高エネルギ側及び低エネルギ側のエネルギ領域からの前記計数データほど、より大きい(又は小さい)重み付け係数で前記重み付けを施す手段であってもよい。   For example, the weighting unit is a unit that applies the weighting with a larger weighting coefficient as the count data from the energy region on the high energy side or the low energy side of the plurality of energy regions for each of the collected pixels. Further, the weighting unit performs the weighting with a larger (or smaller) weighting factor as the count data from the energy regions on the high energy side and the low energy side of the plurality of energy regions for each of the collected pixels. It may be a means.

また、本発明に係る放射線画像診断装置は、典型的には、上記放射線検出装置と、この放射線検出装置の前記加算手段から出力される収集画素毎の放射線画像生成用データを用いて放射線画像を生成する画像生成手段と、を備えたことを特徴とする。なお、本発明に係る放射線診断装置には、各種の医療用、非破壊検査用、空港手荷物検査用、内部構造分析用のX線CTスキャナ、X線診断装置、各種シンチレーションカメラ、シンチレーションプローブ、ガンマ線非破壊検査装置などがある。   In addition, the radiological image diagnostic apparatus according to the present invention typically captures a radiographic image using the radiological detection apparatus and radiographic image generation data for each collection pixel output from the adding means of the radiological detection apparatus. And an image generation means for generating. The radiation diagnostic apparatus according to the present invention includes various medical, nondestructive inspection, airport baggage inspection, internal structure analysis X-ray CT scanners, X-ray diagnostic apparatuses, various scintillation cameras, scintillation probes, gamma rays. Non-destructive inspection equipment.

さらにまた、本発明に係る放射線画像の生成方法は、入射する放射線を粒子と見做して収集画素毎に検知し当該入射した前記放射線の粒子のエネルギに応じた電気信号を出力し、この出力した各収集画素の信号に基づいて前記放射線のエネルギースペクトル上の複数のエネルギ領域に分類される当該放射線の粒子数の計数データを演算し、この演算された収集画素毎の前記複数のエネルギ領域それぞれの計数データに当該エネルギ領域別に与えられた重み係数の重み付けを施し、この重み付けされた収集画素毎の前記複数のエネルギ領域それぞれの計数データを互いに加算して当該加算データを収集画素毎の放射線画像生成用データとして出力し、この放射線画像生成用データを用いて放射線画像を生成する、ことを特徴とする。   Furthermore, the radiation image generating method according to the present invention detects incident radiation as particles and detects each collected pixel, and outputs an electrical signal corresponding to the energy of the incident radiation particles. And calculating the count data of the number of particles of the radiation classified into a plurality of energy regions on the energy spectrum of the radiation based on the signal of each collected pixel, and each of the plurality of energy regions for each of the calculated collection pixels. Is weighted with a weighting factor given to each energy region, and the weighted collection data for each of the plurality of energy regions is added to each other to add the added data to the radiation image for each collection pixel. It is output as generation data, and a radiographic image is generated using the radiographic image generation data.

本発明によれば、入射する放射線を粒子と見做して収集画素毎に検知した信号が用いられる。この信号に基づいて放射線のエネルギースペクトル上の複数のエネルギ領域に分類される当該放射線の粒子数の計数データが演算される。この演算された収集画素毎の複数のエネルギ領域それぞれの計数データに当該エネルギ領域別に与えられた重み係数の重み付けが施される。この重み付けされた複数のエネルギ領域それぞれの計数データが互いに加算されて当該加算データが各収集画素の放射線画像生成用データとして出力される。このため、重み係数の値をエネルギースペクトル上の高低に応じてエネルギ領域別に変えることで、低エネルギ成分の情報も確実に取り込むことができる。したがって、重み係数を粒子エネルギに応じて変わる適度な加重パターンで設定することによって、ビームハードニング現象に因るアーチファクトや軟部組織のコントラスト分解能の低下を防止した状態で、従来の積分モードにおいて得られていたものと同等の、透過放射線に拠る画像を提供することができる。   According to the present invention, a signal detected for each collection pixel by using incident radiation as particles is used. Based on this signal, count data of the number of particles of the radiation classified into a plurality of energy regions on the energy spectrum of the radiation is calculated. The calculated count data for each of the plurality of energy regions for each collected pixel is weighted with a weighting factor given to each energy region. The weighted count data of the plurality of energy regions are added to each other, and the added data is output as radiation image generation data for each collected pixel. For this reason, the information of a low energy component can also be reliably taken in by changing the value of a weighting coefficient for every energy region according to the height in an energy spectrum. Therefore, by setting the weighting factor with an appropriate weighting pattern that changes according to the particle energy, it can be obtained in the conventional integration mode while preventing artifacts due to the beam hardening phenomenon and deterioration of the contrast resolution of soft tissue. It is possible to provide an image based on transmitted radiation that is equivalent to that of the previous one.

以下、添付図面を参照して、本発明に係る放射線画像診断装置及び放射線画像の生成方法の実施形態を説明する。   Embodiments of a radiological image diagnostic apparatus and a radiographic image generation method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

(第1の実の施形態)
図1〜図8を参照して、本発明に係る第1の実施の形態を説明する。
(First embodiment)
A first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施形態では、本発明に係る放射線画像診断装置はX線CT(Computed Tomography)スキャナとして実施されており、このX線CTスキャナの中で本発明に係る放射線画像の生成方法も実施される。   In this embodiment, the radiological image diagnostic apparatus according to the present invention is implemented as an X-ray CT (Computed Tomography) scanner, and the radiographic image generation method according to the present invention is also implemented in this X-ray CT scanner.

図1には、このX線CTスキャナの概略構成を示す。   FIG. 1 shows a schematic configuration of this X-ray CT scanner.

図1に示すように、X線CTスキャナ1は、ガントリ2、高電圧発生装置3、寝台4、及びコンソール5を備える。ガントリ2の内部には、図示しないX線源(放射線源)としてのX線管11及びX線検出器(放射線検出器)12が円筒状の開口部OPを介して対向配置され、且つ、このX線管11及びX線検出器12の対がガントリ2内で開口部OPの周りで回転可能に配置されている。   As shown in FIG. 1, the X-ray CT scanner 1 includes a gantry 2, a high voltage generator 3, a bed 4, and a console 5. Inside the gantry 2, an X-ray tube 11 and an X-ray detector (radiation detector) 12 as an X-ray source (radiation source) (not shown) are arranged to face each other through a cylindrical opening OP. A pair of the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 is disposed in the gantry 2 so as to be rotatable around the opening OP.

X線管11には高電圧発生装置3から高電圧が供給され、これにより、例えば連続スペクトルを有するパルス状のX線が開口部OPに向けて曝射されるようになっている。この開口部OPには、寝台4の天板4Pが進退自在に挿入される。天板4P上には被検体Pが載置されるので、X線管11から曝射されたX線は被検体Pを透過して、その開口部OPの反対側に向かう。   A high voltage is supplied to the X-ray tube 11 from the high-voltage generator 3, so that, for example, pulsed X-rays having a continuous spectrum are exposed toward the opening OP. The top plate 4P of the bed 4 is inserted into the opening OP so as to be able to advance and retract. Since the subject P is placed on the top 4P, the X-rays emitted from the X-ray tube 11 pass through the subject P and go to the opposite side of the opening OP.

X線検出器12は、図2に示すように、被検体Pの体軸方向に相当するスライス方向と、このスライス方向に直交するチャンネル方向とを有し、この2次元面に沿って複数の多数の画素が2次元アレイ状に配置された2次元検出器になっている。しかも、このX線検出器12のチャンネル方向は特に、X線管11からのX線ビームの広がり角度を考慮して湾曲を持たせている。なお、X線検出器12の全体の形状は、用途によって決まり、平板状であってもよい。   As shown in FIG. 2, the X-ray detector 12 has a slice direction corresponding to the body axis direction of the subject P and a channel direction orthogonal to the slice direction, and a plurality of the X-ray detectors 12 along the two-dimensional plane. This is a two-dimensional detector in which a large number of pixels are arranged in a two-dimensional array. In addition, the channel direction of the X-ray detector 12 is curved in consideration of the spread angle of the X-ray beam from the X-ray tube 11 in particular. Note that the overall shape of the X-ray detector 12 is determined by the application and may be a flat plate shape.

このX線検出器12は、かかる2次元面を複数の面に分割するように複数の検出器ブロック12Jに分割され、且つ、その検出器ブロック同士を着脱自在に結合可能になっている。また、検出器ブロック12JのX線入射側の前面には、モリブデン製あるいはタングステン製の図示しないコリメータがスライス方向に配置された状態で、X線管11からのX線透過像が得られるようになっている。   The X-ray detector 12 is divided into a plurality of detector blocks 12J so that the two-dimensional surface is divided into a plurality of surfaces, and the detector blocks can be detachably coupled. Further, an X-ray transmission image from the X-ray tube 11 can be obtained with a collimator (not shown) made of molybdenum or tungsten arranged in the slice direction on the front surface of the detector block 12J on the X-ray incident side. It has become.

各検出器ブロック12Jは、化合物半導体から成り且つ所定サイズ(例えば数センチ×数センチ)の層状の半導体セルSと、この半導体セルSの放射線入射面を電圧印加用の荷電電極E1で覆うとともに、この半導体セルSの放射線入射面に反対側の面を2次元アレイ状(碁盤目状)に分割した複数の集電電極E2で覆うモノリシック構造を有する。この集電電極E2が各画素に対応している。この半導体セルSの材料としては、テルル化カドミウム半導体(CdTe半導体)、カドミュームジンクテルライド半導体(CdZnTe半導体)、シリコン半導体(Si半導体)などが用いられる。荷電電極E1には例えば数十V〜数百V程度の比較的高い電圧が印加される。これにより、半導体セルSに入射したX線光子に因り、その内部に電子と正孔の対が発生し、このうちの電子が相対的に正電位の集電電極E2それぞれに集められ、この電子による電荷がパルス状の信号として検知される。つまり、放射線入射面に入射したX線は電気量のパルス信号に直接、変換される。   Each detector block 12J is made of a compound semiconductor and has a layered semiconductor cell S having a predetermined size (for example, several centimeters × several centimeters), and a radiation incident surface of the semiconductor cell S is covered with a charging electrode E1 for voltage application. The semiconductor cell S has a monolithic structure in which a surface opposite to the radiation incident surface is covered with a plurality of collecting electrodes E2 divided into a two-dimensional array (a grid pattern). The current collecting electrode E2 corresponds to each pixel. As a material of the semiconductor cell S, a cadmium telluride semiconductor (CdTe semiconductor), a cadmium zinc telluride semiconductor (CdZnTe semiconductor), a silicon semiconductor (Si semiconductor), or the like is used. A relatively high voltage of, for example, several tens to several hundreds V is applied to the charging electrode E1. As a result, due to the X-ray photons incident on the semiconductor cell S, pairs of electrons and holes are generated therein, and these electrons are collected at each of the relatively positive potential collecting electrodes E2, and this electron Is detected as a pulse signal. That is, the X-rays incident on the radiation incident surface are directly converted into electric quantity pulse signals.

碁盤目状に分割された複数の電極E2それぞれのサイズにより、X線に対する収集画素のサイズが決まる。このサイズは、X線を光子(粒子)として検出することが可能な十分小さい値になっている。これにより、フォトンカウンティング(光子計数)が可能なX線検出器12が構成され、その全体では所定数個でかつマトリクス状の収集画素チャンネルが形成されている。   The size of the collection pixel for X-rays is determined by the size of each of the plurality of electrodes E2 divided in a grid pattern. This size is small enough to detect X-rays as photons (particles). As a result, the X-ray detector 12 capable of photon counting (photon counting) is configured, and as a whole, a predetermined number of matrix acquisition pixel channels are formed.

本実施形態において、X線をその粒子として検出可能なサイズとは、「放射線(例えばX線)粒子が同一位置又はその近傍に複数個連続して入射したときの各入射に応答したパルス信号間の重畳現象の発生を実質的に無視可能なサイズ」であると定義される。この重畳現象が発生すると、X線粒子の「入射数対実際の計測数」の特性にX線粒子の数え落とし特性が発生する。このため、X線検出器12に形成する収集画素のサイズは、この数え落とし特性が発生しない又は実質的に発生しないとみなせる大きさに設定されている。   In the present embodiment, the size capable of detecting X-rays as particles is “between pulse signals responding to each incident when a plurality of radiation (for example, X-rays) particles are successively incident at or near the same position. Is defined as a size that can substantially ignore the occurrence of the superposition phenomenon. When this superposition phenomenon occurs, the X-ray particle counting-down characteristic occurs in the characteristic of “number of incidents versus actual number of measurements” of the X-ray particles. For this reason, the size of the collection pixel formed in the X-ray detector 12 is set to a size that can be considered that the counting-down characteristic does not occur or does not substantially occur.

なお、このフォトンカウンティングが可能なX線検出器は、従来、特開2000−69369号公報においても知られている。   An X-ray detector capable of photon counting is also known in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-69369.

これにより、被検体Pを透過したX線は、ガントリ2の内部に設けられた2次元のX線検出器12によりX線粒子(すなわちX線光子)として一定時間毎に計数され、光子エネルギに応じたアナログ量の検出信号が画素毎に出力される。   Thereby, the X-rays that have passed through the subject P are counted as X-ray particles (that is, X-ray photons) by the two-dimensional X-ray detector 12 provided inside the gantry 2 at regular intervals, and are converted into photon energy. A corresponding analog detection signal is output for each pixel.

このX線検出器12から出力された各画素の検出信号は、ガントリ2に内に設けられたデータ収集回路13に送られる。このデータ収集回路13及びX線検出器12は、本発明に係る放射線検出装置RDSを成す。   The detection signal of each pixel output from the X-ray detector 12 is sent to a data acquisition circuit 13 provided in the gantry 2. The data collection circuit 13 and the X-ray detector 12 form a radiation detection apparatus RDS according to the present invention.

このデータ収集回路13は、図3に示すように、X線検出器12の各収集画素を成す半導体セルSに応じて、複数チャンネルのデータ収集回路Cが形成されている。この各データ収集回路Cは、半導体セルS(センサ)から出力されたアナログ量の電気信号を受けるチャージアンプ41を有し、このチャージアンプ41の後段に、波形整形回路42、多段の比較器43〜43、エネルギ領域振分け回路44、多段のカウンタ45〜45、重み付け回路46、及び加算回路47を順次備える。 As shown in FIG. 3, the data collection circuit 13 is formed with a data collection circuit C having a plurality of channels in accordance with the semiconductor cells S constituting the collection pixels of the X-ray detector 12. Each data collection circuit C includes a charge amplifier 41 that receives an analog electric signal output from the semiconductor cell S (sensor). A waveform shaping circuit 42 and a multi-stage comparator 43 are provided at the subsequent stage of the charge amplifier 41. 1 to 43 n , energy region distribution circuit 44, multistage counters 45 1 to 45 n , weighting circuit 46, and addition circuit 47 are sequentially provided.

なお、1つの変形例として、このデータ収集回路13を成す複数チャンネル分の各種処理回路は、X線検出器12の半導体セル(センサ)の裏面にASIC層(特定用途向け集積回路)として作り込んでもよい。つまり、各データ収集チャンネルを成す波形整形回路42、多段の比較器43〜43、エネルギ領域振分け回路44、及び多段のカウンタ45〜45、並びに、共通回路である重み付け回路46及び加算回路47をX線検出器12と一体に形成するのである。勿論、このデータ収集回路13は、本実施形態のように、X線検出器12と別体に構成してもよい。また、別の変形例としては、共通回路である重み付け回路加算回路46及び加算回路47をコンソール5に設けてもよいし、それらの回路46〜48の機能をコンソール5に設けた演算器で実施するようにしてもよい。 As a modification, various processing circuits for a plurality of channels constituting the data acquisition circuit 13 are formed as an ASIC layer (application-specific integrated circuit) on the back surface of the semiconductor cell (sensor) of the X-ray detector 12. But you can. That is, the waveform shaping circuit 42 forming each data acquisition channel, the multistage comparators 43 1 to 43 n , the energy region distribution circuit 44, the multistage counters 45 1 to 45 n , the weighting circuit 46 that is a common circuit, and the addition The circuit 47 is formed integrally with the X-ray detector 12. Of course, the data collection circuit 13 may be configured separately from the X-ray detector 12 as in the present embodiment. As another modification, the weighting circuit addition circuit 46 and the addition circuit 47 which are common circuits may be provided in the console 5, and the functions of these circuits 46 to 48 are implemented by an arithmetic unit provided in the console 5. You may make it do.

図3に示す各データ収集チャンネルにおいて、チャージアンプ41は、半導体セルSの各集電電極E2に接続され、X線粒子の入射に応答して集電される電荷をチャージアップして電気量のパルス信号として出力する。このチャージアンプ41の出力端は、ゲイン及びオフセットが調整可能な波形整形回路42に接続されており、検知したパルス信号の波形を、予め調整されているゲイン及びオフセットで処理して波形整形する。この波形整形回路42のゲイン及びオフセットは、半導体セルSの収集画素毎の電荷チャージアップ特性に対する不均一性を考慮した調整パラメータである。収集画素チャンネル毎の波形整形回路42のゲイン及びオフセットをキャリブレーション作業にて事前に調整しておくことにより、かかる不均一性を排除した波形整形を行うことができる。この結果、各データ収集チャンネルの波形整形回路42から出力された、波形整形済みのパルス信号は実質的に入射X線粒子のエネルギ量を反映した特性を有することになり、収集画素チャンネル間のかかるばらつきは殆ど解消される。   In each data collection channel shown in FIG. 3, the charge amplifier 41 is connected to each collector electrode E2 of the semiconductor cell S, and charges up the charges collected in response to the incidence of X-ray particles to Output as a pulse signal. The output terminal of the charge amplifier 41 is connected to a waveform shaping circuit 42 whose gain and offset can be adjusted. The waveform of the detected pulse signal is processed with a previously adjusted gain and offset to shape the waveform. The gain and offset of the waveform shaping circuit 42 are adjustment parameters that take into account the non-uniformity with respect to the charge charge-up characteristics of each collection pixel of the semiconductor cell S. By adjusting the gain and offset of the waveform shaping circuit 42 for each collection pixel channel in advance by a calibration operation, it is possible to perform waveform shaping that eliminates such non-uniformity. As a result, the waveform-shaped pulse signal output from the waveform shaping circuit 42 of each data acquisition channel has characteristics that substantially reflect the energy amount of the incident X-ray particles, and this is applied between the acquisition pixel channels. The variation is almost eliminated.

この波形整形回路42の出力端は、複数の比較器43〜43の比較入力端にそれぞれ接続されている。この複数の比較器43〜43の各基準入力端には、それぞれ値が異なる基準値TH1(〜THn)が印加されている。このように、1つのパルス信号を異なる基準TH1(〜THn)と比較する理由は、入射したX線粒子のエネルギ量が、事前に複数に分けて設定したエネルギ領域のうちのどの領域に入るのか、その情報をするためである。図4(a)に例示するように、パルス信号の波高値(つまり、各入射X線粒子のエネルギ量を表す)が基準値TH1〜TH3(n=3のとき)のどの値を超えているかにより、弁別されるエネルギ領域が異なる。かかる波高値が基準値TH1とTH2との間にある場合、現在計測中のX線粒子のエネルギ量はエネルギ領域1に入るものと弁別され、基準値TH2とTH3との間にある場合、現在計測中のX線粒子のエネルギ量はエネルギ領域2に入るものと弁別され、さらに、基準値TH3以上の場合、現在計測中のX線粒子のエネルギ量はエネルギ領域3に入るものと弁別される。なお、最も低い基準値TH1は、外乱や、半導体セルS、チャージアンプ41などの回路に起因するホワイトノイズを検出させない誤検出防止用の閾値として設定される。また、基準値の数、すなわち比較器の数は、必ずしも3個(弁別可能なエネルギ領域数=3)に限定されず、2個又は4個であってもよいし、場合によっては、1個であってもよい。1個の場合には、X線粒子が入射したか否かの情報が得られる。 The output terminal of the waveform shaping circuit 42 is connected to the comparison input terminals of the plurality of comparators 43 1 to 43 n . Reference values TH1 (to THn) having different values are respectively applied to the reference input terminals of the plurality of comparators 43 1 to 43 n . As described above, the reason why one pulse signal is compared with different reference TH1 (to THn) is that the energy amount of the incident X-ray particle enters which of the energy regions set in advance divided into a plurality. To do that information. As illustrated in FIG. 4A, which value of the reference value TH1 to TH3 (when n = 3) the peak value of the pulse signal (that is, the energy amount of each incident X-ray particle) exceeds. Depending on, the energy region to be distinguished differs. When the peak value is between the reference values TH1 and TH2, the energy amount of the X-ray particles currently being measured is discriminated as entering the energy region 1, and when the peak value is between the reference values TH2 and TH3, The energy amount of the X-ray particles being measured is discriminated from being in the energy region 2, and if the reference value TH3 or more, the energy amount of the X-ray particles being currently measured is discriminated from being in the energy region 3. . The lowest reference value TH1 is set as a threshold for preventing erroneous detection that does not detect disturbance or white noise caused by circuits such as the semiconductor cell S and the charge amplifier 41. Further, the number of reference values, that is, the number of comparators is not necessarily limited to three (the number of discriminable energy regions = 3), and may be two or four, or one in some cases. It may be. In the case of one, information on whether or not X-ray particles are incident can be obtained.

図5に、この基準値TH1〜THnの設定例を示す。同図に示す波形は、通常に使用されているX線管球から曝射されるX線のエネルギの連続スペクトルを示す。なお、縦軸のカウント数はX線管電流に依存する量であり、横軸のエネルギースペクトルはX線管の管電圧に依存する量である。このスペクトルに対して、第1の基準値TH1を、X線粒子数を計数不能領域と低目のエネルギ領域1と弁別可能な値に設定し、第2の基準値TH2を低目のエネルギ領域1と中程度のエネルギ領域2とを互いに弁別可能な値に設定し、更に第3の基準値TH3を中程度のエネルギ領域2とそれ以上のエネルギ領域3とを弁別可能な値にそれぞれ設定している。本実施形態では、例えば、このように3つの基準値TH1〜TH3を設定することで、入射したX線は粒子とみなされて検出された後、エネルギ領域1〜3にそれぞれ分類される。なお、この基準値TH1〜THnの設定数や設定値は任意である。   FIG. 5 shows an example of setting the reference values TH1 to THn. The waveform shown in the figure shows a continuous spectrum of the energy of X-rays emitted from a commonly used X-ray tube. The count number on the vertical axis is an amount depending on the X-ray tube current, and the energy spectrum on the horizontal axis is an amount depending on the tube voltage of the X-ray tube. For this spectrum, the first reference value TH1 is set to a value that allows the number of X-ray particles to be discriminated from the non-countable region and the lower energy region 1, and the second reference value TH2 is set to the lower energy region. 1 and medium energy region 2 are set to values that can be distinguished from each other, and third reference value TH3 is set to a value that allows medium energy region 2 and higher energy region 3 to be distinguished from each other. ing. In this embodiment, for example, by setting the three reference values TH1 to TH3 in this way, incident X-rays are detected as particles and then classified into energy regions 1 to 3, respectively. The set number and set value of the reference values TH1 to THn are arbitrary.

複数の比較器43〜43の出力端は、図3に示すように、エネルギ領域振分け回路44に接続されている。このエネルギ領域振分け回路44は、複数の比較器43〜43の出力のうち、どの比較結果がオン(オフ)になっているかを読み取り、現在計測中のX線粒子のエネルギがどの領域に入るかという振分けを行う機能を有する。具体的には、この回路44は例えば論理回路の組み合わせで成る。例えば図4(a)に示すパルス信号の場合、その波高値(エネルギ量)はエネルギ領域2を示しているので、図4(b)に示すように比較器43、43の出力がオンとなり、且つ、比較器43の出力がオフとなる。このため、エネルギ領域振分け回路44は、このオンオフ情報を読み取って解読し、エネルギ振分け信号をその出力端から出力する。一例として、図4(b)の場合、このエネルギ振分け信号は「エネルギ領域2」を示す信号のみをオンに立ち上げたものとなる。これにより、現在計測しているX線粒子のエネルギは「エネルギ領域2」に入るとの振分け情報が得られる。 Output terminals of the plurality of comparators 43 1 to 43 n are connected to the energy region distribution circuit 44 as shown in FIG. The energy region distribution circuit 44 reads which comparison result is on (off) among the outputs of the plurality of comparators 43 1 to 43 n , and in which region the energy of the X-ray particles currently measured is in which region. It has a function of sorting whether to enter. Specifically, the circuit 44 is formed by a combination of logic circuits, for example. For example, in the case of the pulse signal shown in FIG. 4 (a), because the peak value (energy amount) shows an energy region 2, comparators 43 1, 43 2 of the output is on, as shown in FIG. 4 (b) next, and the output of comparator 43 n are turned off. For this reason, the energy region distribution circuit 44 reads and decodes the on / off information and outputs an energy distribution signal from its output terminal. As an example, in the case of FIG. 4B, this energy distribution signal is obtained by turning on only a signal indicating “energy region 2”. As a result, distribution information indicating that the energy of the X-ray particles currently measured enters “energy region 2” is obtained.

このエネルギ領域振分け回路44の複数の出力端は、複数のカウンタ45〜45に各別に接続されており、そのエネルギ振分け信号が各別に複数のカウンタ45〜45それぞれに与えられる。このため、カウンタ45〜45は、それぞれ、入力したエネルギ振分け信号がオンのときにのみ計数値をインクリメント(カウントアップ)して、各担当するエネルギ領域に入るX線粒子数を一定時間に渡って計測することができる。一例として、図4(c)、(d)に示す状況にあっては、X線粒子のエネルギはエネルギ領域2に入るので、このエネルギ領域2の計測するカウンタ45の計数値がインクリメントされる。 The plurality of output terminals of the energy region distribution circuit 44 are connected to the plurality of counters 45 1 to 45 n , respectively, and the energy distribution signal is supplied to each of the plurality of counters 45 1 to 45 n . Therefore, each of the counters 45 1 to 45 n increments (counts up) the count value only when the input energy distribution signal is on, and sets the number of X-ray particles entering each energy region in charge for a certain time. It can be measured across. As an example, FIG. 4 (c), the In the situation (d), the so the energy of X-ray particle enters the energy region 2, the count value of the counter 45 2 which measures the energy region 2 is incremented .

このようにして、リセットされるまでの一定時間の間に、複数のカウンタ45〜45により、X線検出器12に入射したX線の粒子数が、収集画素毎に且つエネルギ領域毎に計測される。この計数値、すなわち、X線粒子数の計数値は、複数のカウンタ45〜45のそれぞれからデジタル量の計数データKとして出力される。 In this manner, the number of X-ray particles incident on the X-ray detector 12 by the plurality of counters 45 1 to 45 n during each fixed time until resetting is set for each collection pixel and for each energy region. It is measured. This count value, that is, the count value of the number of X-ray particles, is output as count data K of a digital amount from each of the plurality of counters 45 1 to 45 n .

この計数データは、その後、重み付け回路46に送られて、この回路46にて、後述するように、エネルギ領域それぞれの計数値に対する重み付けがなされる。   The count data is then sent to a weighting circuit 46 where the count values in the energy regions are weighted as will be described later.

具体的には、この重み付け回路46は、図6に示すように、カウンタ45〜45の数に応じて設けたn個の乗算器51〜51と、これらの乗算器51〜51を与える重み付け係数発生器52とを備える。乗算器51〜51のそれぞれは、対応するカウンタ45(〜45)から出力される計数値と重み付け係数発生器52から各別に与えられる重み付け係数Wとを乗算することで当該計数値を重み付けするようになっている。重み付け係数発生器52は、一例として、コンソール5のコントローラから送られてくるX線エネルギ領域別の重み付け情報を受け、この情報に応じて乗算器51〜51のそれぞれに与える重み付け係数Wを発生させる。 Specifically, the weighting circuit 46, as shown in FIG. 6, the n-number of multipliers 51 1 to 51 n provided in accordance with the number of the counter 45 1 to 45 n, these multipliers 51 1 ~ and a weighting coefficient generator 52 to provide a 51 n. Each of the multipliers 51 1 to 51 n multiplies the count value output from the corresponding counter 45 1 (to 45 n ) by the weighting coefficient W given separately from the weighting coefficient generator 52, thereby calculating the count value. Is weighted. As an example, the weighting coefficient generator 52 receives weighting information for each X-ray energy region sent from the controller of the console 5, and according to this information, assigns a weighting coefficient W to each of the multipliers 51 1 to 51 n. generate.

ここでの重み付けの手法(その根拠は後述される)は、一例として、図7(A)に示す如く、ビームハードニングに因るアーチファクト抑制を目的として高いエネルギ領域を強調する(重み付け係数Wの値を高くする);同図(B)に示す如く、軟部組織のコントラスト改善を目的として低いエネルギ領域を強調する;又は、同図(C)に示す如く、ビームハードニングに因るアーチファクト抑制及び軟部組織のコントラスト改善を目的としてその両方の領域を共に強調するという複数の様態のうちの何れかに基づいている。   As an example, the weighting method here (the basis thereof will be described later) emphasizes a high energy region for the purpose of suppressing artifacts due to beam hardening as shown in FIG. Increase the value); enhance the low energy region for the purpose of improving soft tissue contrast, as shown in FIG. 5B; or suppress artifacts due to beam hardening as shown in FIG. It is based on one of a plurality of modes in which both areas are emphasized together for the purpose of improving contrast of soft tissue.

この乗算器51〜51で重み付けされたデータは、加算回路47により相互に加算され、1つの収集画素分のフォトンカウンティングに拠る収集データとして出力される。図4に示すように、この重み付け処理を伴うデータ収集は、収集画素それぞれの半導体セル(センサ)について並列に実行されるので、X線検出器12の全収集画素について同様にデータ収集可能になっている。 The data weighted by the multipliers 51 1 to 51 n are added to each other by the adder circuit 47 and output as collected data based on photon counting for one collection pixel. As shown in FIG. 4, data collection with this weighting process is executed in parallel for the semiconductor cells (sensors) of the collected pixels, so that data can be collected in the same manner for all the collected pixels of the X-ray detector 12. ing.

(重み付けをする根拠とその具体的な手法)
この重み付け回路46で成される重み付け処理は、本発明の特徴の中心を成すもので、本発明者が研究の末に得た原理に基づくものである。
(The basis for weighting and its specific method)
The weighting process performed by the weighting circuit 46 is central to the features of the present invention, and is based on the principle obtained by the inventor after research.

この原理を以下に説明する。いま、X線のエネルギーフルエンスをΨ(E)、X線のエネルギースペクトルをφ(E)とすると、エネルギーフルエンスをΨ(E)は、エネルギースペクトルをφ(E)に各光子のエネルギEを乗算したものであり、
[数1]
Ψ(E)=φ(E)・E ……(1)
と表すことができる。従来のシンチレーション検出器は、このエネルギーフルエンスをΨ(E)の積分値、すなわち合計値として、そのエネルギが計測されている。本実施形態のように、フォトンカウンティング型検出器を採用する場合、検出器におけるX線のエネルギースペクトルφ(E)を知ることができるので、これにエネルギ加重関数w(E)を導入して、
[数2]
Ψ(E)´=φ(E)・w(E) ……(2)
という物理量を擬似的に作ることができる。したがって、(1)式は(2)式においてw(E)=Eという重み付けを行なったときの一例と見做すことができる。
This principle will be described below. Assuming that the energy fluence of X-rays is Ψ (E) and the energy spectrum of X-rays is φ (E), the energy fluence is Ψ (E), and the energy spectrum is φ (E) multiplied by the energy E of each photon. And
[Equation 1]
Ψ (E) = φ (E) · E (1)
It can be expressed as. In the conventional scintillation detector, the energy is measured with the energy fluence as an integral value of Ψ (E), that is, a total value. As in this embodiment, when a photon counting type detector is employed, the energy spectrum φ (E) of the X-rays at the detector can be known, so an energy weighting function w (E) is introduced into this,
[Equation 2]
Ψ (E) ′ = φ (E) · w (E) (2)
Can be created in a pseudo manner. Therefore, equation (1) can be regarded as an example when weighting w (E) = E in equation (2).

そこで、本発明者は、エネルギ加重関数w(E)に様々な関数を用いて既存のX線CTスキャナに生じているビームハードニングに因るアーチファクトや軟部組織のコントラスト分解能の低下といった問題を改善できることを見出した。   Therefore, the present inventor uses various functions as the energy weighting function w (E) to improve problems such as artifacts caused by beam hardening occurring in an existing X-ray CT scanner and a decrease in contrast resolution of soft tissue. I found out that I can do it.

典型的には、エネルギ加重関数w(E)として、高エネルギに強い加重を掛けるとき(High Energy Weighted: HEW)に、w(E)=E、及び、低エネルギに強い加重を掛けるとき(Low Energy Weighted: LEW)に、w(E)=(160−E)とすることができる。なお、従来型のX線CT画像の再構成は、エネルギーフルエンス(Energy Fluence:EF)であって、w(E)=Eとしたことに相当する。これは、従来の積分型の検出器によって得られた画像と同質の画像を得ることに相当する。エネルギ加重関数w(E)に基づく重み付け係数Wは何れの場合も正規化されている。 Typically, as an energy weighting function w (E), when applying high weight to high energy (High Energy Weighted: HEW), w (E) = E 2 and when applying high weight to low energy ( Low Energy Weighted: LEW) can be set to w (E) = (160−E) 2 . Note that the reconstruction of a conventional X-ray CT image is energy fluence (EF), and corresponds to w (E) = E. This is equivalent to obtaining an image having the same quality as that obtained by a conventional integrating detector. The weighting factor W based on the energy weighting function w (E) is normalized in any case.

勿論、このほかにも中高エネルギに強い加重を掛けることもできるし、低中エネルギに強い加重を掛けることもできる。さらに、高エネルギと低エネルギの双方に中エネルギよりも強い加重を掛けるように、加重曲線で言えば下に凸の放物線を画くように設定できる。   Of course, in addition to this, it is possible to apply a strong load to medium and high energy, and it is also possible to apply a strong load to low and medium energy. Further, the weight curve can be set so as to draw a downwardly convex parabola so that both high energy and low energy are weighted more strongly than medium energy.

(ビームハードニングに因るアーチファクト除去との関係)
X線が吸収計数の大きい媒質を通過するときに、エネルギの小さなX線ほど媒質に吸収されやすいので、透過したX線を観察すると、高エネルギ側のX線が相対的に多く残存することになる。この現象は線質硬化(ビームハードニング)と呼ばれ、これによってアーチファクトが発生する。これを図5のスペクトルを用いて説明すると、透過X線にビームハードニングが起こると、その平均エネルギは、入射時のそれより高エネルギ側にシフトするので、(2)式において高エネルギに強い加重を掛けるHEWを採用することで、ビームハードニングに因るアーチファクトが軽減される。
(Relationship with artifact removal due to beam hardening)
When X-rays pass through a medium having a large absorption coefficient, X-rays with lower energy are more likely to be absorbed by the medium. Therefore, when the transmitted X-rays are observed, relatively more X-rays on the high energy side remain. Become. This phenomenon is called radiation hardening (beam hardening), which causes artifacts. This will be explained using the spectrum shown in FIG. 5. When beam hardening occurs in the transmitted X-ray, the average energy shifts to a higher energy side than that at the time of incidence, so that it is strong against high energy in the equation (2). By adopting HEW that applies weight, artifacts due to beam hardening are reduced.

(軟部組織のコントラスト分解能の改善)
X線CT画像におけるコントラストは、対象物質を構成する媒質の線吸収係数の差を表している。軟部組織では線吸収係数の値が近いので、その違いを表現することは難しい。しかしながら、フォトンカウンティング型の検出器の場合、低エネルギのX線吸収の情報も得られるので、この情報を用いて物質の違いを強調することができる。つまり、この場合には、(2)式において低エネルギ側に強い加重をするLEWを採用することで、軟部組織のコントラストを強調できる。
(Improvement of soft tissue contrast resolution)
The contrast in the X-ray CT image represents the difference in the linear absorption coefficient of the medium constituting the target substance. Since the value of the linear absorption coefficient is close in soft tissue, it is difficult to express the difference. However, in the case of a photon counting type detector, information on low-energy X-ray absorption can also be obtained, and this information can be used to emphasize the difference in substances. That is, in this case, the contrast of the soft tissue can be enhanced by adopting LEW that applies a strong weight to the low energy side in the equation (2).

(シミュレーション)
上記考察に基づいて、モンテカルロシミュレーションを実行して従来型の画像と比較したところ、ビームハードニングに因るアーチファクト及び軟部組織のコントラスト分解能が共に改善するという結果が得られた。
(simulation)
Based on the above considerations, a Monte Carlo simulation was performed and compared with a conventional image. The result was that both the artifact caused by beam hardening and the contrast resolution of soft tissue were improved.

図1に戻って説明すると、データ収集回路13の、各収集画素に対応して設けられた加算回路47から出力された各収集画素のデジタルデータは、放射線画像生成用データであるビューデータ(収集データ)として、ガントリ2内において図示しないスリップリング又は非接触タイプの通信接続部を介して固定部に送られる。このガントリ2の固定部から通信ラインを介してコンソール5に送信される。コンソール5は、X線CTスキャナ1の構成要素の全体を統括するとともに前述した重み係数情報を重み付け回路46に送るコントローラ20を備える。また、コンソール5は、このコントローラ20に加えて、インターフェース21、記憶ユニット22、再構成ユニット17、表示器18、及び入力器19を備える。   Returning to FIG. 1, the digital data of each collected pixel output from the adder circuit 47 provided corresponding to each collected pixel of the data collecting circuit 13 is view data (collection data) that is radiation image generation data. Data) is sent to the fixed part in the gantry 2 via a slip ring or a non-contact type communication connection (not shown). This is transmitted from the fixed part of the gantry 2 to the console 5 via a communication line. The console 5 includes a controller 20 that controls all the components of the X-ray CT scanner 1 and sends the above-described weighting factor information to the weighting circuit 46. In addition to the controller 20, the console 5 includes an interface 21, a storage unit 22, a reconstruction unit 17, a display device 18, and an input device 19.

また、表示器18、入力器19、及びコンピュータ20は術者との間のインターフェースを形成しており、コンピュータ20の与える所定のアルゴリズムに基づいて、このインターフェースの一部の機能として術者にエネルギ加重関数w(E)の所望のプロファイル(すなわち、エネルギ加重関数w(E)で決まる重み付け係数の高低)を決定させることができる。   The display 18, the input device 19, and the computer 20 form an interface with the surgeon. Based on a predetermined algorithm given by the computer 20, energy is transmitted to the surgeon as a function of a part of the interface. The desired profile of the weighting function w (E) (ie, the level of the weighting factor determined by the energy weighting function w (E)) can be determined.

この処理は、例えば図8に示すようにコンピュータ20により実行される。コンピュータ20は、表示器18を介して術者にエネルギ加重関数w(E)の所望のプロファイル決定のために参照画像を表示させるか否かの問いかけを行なう(ステップS1)。この問いかけに対して術者が参照画像の表示と応答した場合(ステップS1、YES)、コンピュータ20は既存の参照画像を表示器18に表示させる(ステップS2)。この参照画像は、術者がビームハードニングに因るアーチファクトや軟部組織のコントラスト低下が起きているか否かを目視判定するために表示させるもので、撮像対象の診断部位について予め撮像・保存していたプリスキャンなどの画像がこれに該当する。準備していた参照画像が無い場合(ステップS1、NO)、術者は経験値などに基づくプロファイル指定を行なうことになるので、ステップS2の表示処理はスキップされる。   This process is executed by the computer 20 as shown in FIG. 8, for example. The computer 20 asks the operator whether or not to display a reference image for determining a desired profile of the energy weighting function w (E) via the display 18 (step S1). When the surgeon responds to the inquiry with display of a reference image (step S1, YES), the computer 20 displays the existing reference image on the display 18 (step S2). This reference image is displayed in order for the operator to visually determine whether artifacts caused by beam hardening or contrast reduction of soft tissue have occurred, and the diagnostic site to be imaged is previously imaged and stored. This applies to pre-scan images. If there is no prepared reference image (NO in step S1), the surgeon performs profile designation based on experience values and the like, and the display process in step S2 is skipped.

コンピュータ20は次いで術者からエネルギ加重関数w(E)の所望のプロファイルのパターン指定を受け付ける(ステップS3)。次いで、このパターンが、図7(A)に示すように高エネルギ領域になるほど重み係数を高くするパターンAか、図7(B)に示すように低エネルギ領域になるほど重み係数を高くするパターンBか、又は、図7(C)に示すように低エネルギ領域及び高エネルギ領域で重み係数を高くするパターンCかを判定する(ステップS4〜S6)。   Next, the computer 20 receives a pattern designation of a desired profile of the energy weighting function w (E) from the operator (step S3). Next, as shown in FIG. 7A, this pattern is a pattern A in which the weighting factor is increased as it is in a high energy region, or a pattern B in which the weighting factor is increased as it is in a low energy region as shown in FIG. 7B. Alternatively, as shown in FIG. 7C, it is determined whether the pattern C has a high weighting factor in the low energy region and the high energy region (steps S4 to S6).

図7(A)に示すパターンAは、計測不能領域を除くエネルギ領域を低、中、及び高の3領域に分けたエネルギ領域(エネルギ領域1〜3)のうちの、高エネルギ側の領域から得られた計数データ(粒子の計測数)であるほど、重み付け係数Wを大きくすることを示している。反対に、図7(B)に示すパターンBは、上述の3つのエネルギ領域(エネルギ領域1〜3)のうちの、低エネルギ側の領域から得られた計数データ(粒子の計測数)であるほど、重み付け係数Wを大きくすることを示している。さらに、図7(C)に示すパターンBは、上述の3つのエネルギ領域(エネルギ領域1〜3)のうちの、低エネルギ側及び高エネルギ側のエネルギ領域から得られた計数データ(粒子の計測数)であるほど、重み付け係数Wを大きくすることを示している。   The pattern A shown in FIG. 7A is from the region on the high energy side among the energy regions (energy regions 1 to 3) in which the energy region excluding the non-measurable region is divided into three regions of low, medium, and high. It shows that the weighting coefficient W is increased as the obtained count data (number of particles measured). On the other hand, the pattern B shown in FIG. 7B is count data (number of particles measured) obtained from the low energy side region of the above three energy regions (energy regions 1 to 3). As shown, the weighting coefficient W is increased. Furthermore, the pattern B shown in FIG. 7C is the count data (particle measurement) obtained from the energy regions on the low energy side and the high energy side of the above three energy regions (energy regions 1 to 3). It is shown that the weighting coefficient W is increased as the number increases.

このため、所望のプロファイルが判定できると、コンピュータ20は、パターンA,B,Cの別に、加重度合いの調整情報を術者から受けてそれに応じた制御信号を生成し、この制御信号を重み付け回路46の重み係数発生器52(図6参照)を送る(ステップS7〜S12)。つまり、同じパターンAであっても、高エネルギ領域側の加重度合い(正規化されている重み係数の高低)を調整することができ(例えば図7(A)の曲線CV1,CV2参照)、術者はこれを任意に選択することができるようになっている。この同一パターン内の加重度合いの調整はパターンB,Cについても同様に可能である。   For this reason, when the desired profile can be determined, the computer 20 receives adjustment information of the weighting degree from the operator for each of the patterns A, B, and C, generates a control signal corresponding to the adjustment information, and outputs the control signal to the weighting circuit. 46 weight coefficient generators 52 (see FIG. 6) are sent (steps S7 to S12). That is, even with the same pattern A, the weighting degree (normalized weight coefficient level) on the high energy region side can be adjusted (see, for example, curves CV1 and CV2 in FIG. 7A). The person can select this arbitrarily. The adjustment of the weighting degree in the same pattern can be similarly performed for the patterns B and C.

コンソール5では、送られてきたビューデータが記憶ユニット22に一旦記憶される。撮像は、所定のスキャン方式に応じて、寝台の天板を移動させながら、或いは、天板の位置を固定した状態で、X線管11とX線検出器12との対を被検体の周りに回転させ、その回転途中における所定角度ずつ移動した各回転位置でX線を曝射させて、被検体に対するX線スキャンが実行される。これにより、各回転位置における各収集画素に入射したX線の粒子の計数データに基づく上述したビューデータが得られ、これが記憶ユニット22に順次格納される。そこで、再構成ユニット17は、適宜なタイミングで、記憶ユニット22から画像再構成に必要な各ビューのデータを読み出し、このデータを所望の再構成アルゴリズムで再構成して、エネルギ別のX線粒子数に基づく、積分モード動作のCT画像と同様のCT画像を得る。   In the console 5, the sent view data is temporarily stored in the storage unit 22. Imaging is performed by moving a pair of the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 around the subject while moving the top of the bed or fixing the position of the top according to a predetermined scanning method. The X-ray scan is performed on the subject by exposing the subject to X-rays at each rotational position moved by a predetermined angle during the rotation. As a result, the above-described view data based on the count data of the X-ray particles incident on each collection pixel at each rotation position is obtained, and is sequentially stored in the storage unit 22. Accordingly, the reconstruction unit 17 reads out the data of each view necessary for image reconstruction from the storage unit 22 at an appropriate timing, reconstructs this data with a desired reconstruction algorithm, and performs energy-specific X-ray particles. A CT image similar to the CT image in integral mode operation based on the number is obtained.

このCT画像は例えば表示器18に表示される。なお、このコンソール5に、後処理用の後処理プロセッサを設けて、データ収集回路13から送信されてきたビューデータに補正処理などの適宜な後処理を施し、この後処理されたデータを再構成に用いるようにしてもよい。   This CT image is displayed on the display 18, for example. The console 5 is provided with a post-processing processor for post-processing, and appropriate post-processing such as correction processing is performed on the view data transmitted from the data collection circuit 13, and the post-processed data is reconstructed. You may make it use for.

以上のように、本実施形態に拠れば、X線の入射光子のエネルギースペクトルを擬似的にエネルギ領域毎に加重しているので、光子の減衰度合いがエネルギ値の関数になっているという不利益を回避又は軽減することができる。従来の場合、X線のエネルギが積分値として計測されていたため、ビームハードニングなどの線質の変化に対応できず、アーチファクトや軟部組織のコントラスト分解能の低下につながっていた。しかしながら、X線をフォトンカウンティング法によって検出し、収集画素毎の各エネルギ領域のX線粒子の計数データをエネルギ領域毎に所望のプロファイルで重み付けし、その後に相互に加算して各収集画素のビューデータを得ている。このため、統計的ノイズを増やすことない状態で、X線粒子の低エネルギ情報を取りこぼすことなく、この低エネルギ情報を、最終的に生成する各収集画素のビューデータに反映させることができる。   As described above, according to the present embodiment, since the energy spectrum of incident photons of X-rays is artificially weighted for each energy region, the disadvantage that the degree of photon attenuation is a function of the energy value. Can be avoided or reduced. Conventionally, the energy of X-rays was measured as an integral value, so that it was not possible to cope with changes in beam quality such as beam hardening, leading to a reduction in artifact and soft tissue contrast resolution. However, X-rays are detected by the photon counting method, and the X-ray particle count data of each energy region for each collected pixel is weighted with a desired profile for each energy region, and then added to each other to obtain a view of each collected pixel. I have data. For this reason, this low energy information can be reflected in the view data of each finally collected pixel without missing the low energy information of the X-ray particles without increasing the statistical noise.

エネルギ領域の分別は前述したように必ずしも3つのエネルギ領域1〜3(図5参照)に限定する必要な無く、任意数の分別領域を設定してもよい。例えば、図5に示すX線のエネルギースペクトルにおいて、計測不能領域を除く残りのエネルギ領域を4つ、5つ、又は6つに分けてもよいし、7つ以上に細分化してもよい。そのようなエネルギ領域の更なる分割を行なうには、その分割数に応じた構成を採る、つまり、各収集画素に対応した信号処理チャンネルとして、多段の比較器43〜43、エネルギ領域振分け回路44、多段のカウンタ45〜45、重み付け回路46、及び加算回路47を図3と同様に備えればよい。具体的には、分割数分の比較器43を用意し、これらの比較器43のそれぞれに、分割するエネルギ領域数に対応させた基準値THを与える。また、カウンタ45も分割数、すなわち比較器43の数に応じて用意し、エネルギ領域振分け回路44及び重み付け回路46との間に配置する。このため、各カウンタ45の一定時間毎の計数データは、重み付け回路46に送られて、コントローラ20から指令されるエネルギ領域別の重み係数Wを用いて計数データが重み付けされる。この重み付けされたエネルギ領域別の計数データは、加算回路47で相互に加算され、各収集画素分のビューデータ(画像再構成用データ)として、コンソール5に送られる。 As described above, the separation of the energy regions is not necessarily limited to the three energy regions 1 to 3 (see FIG. 5), and an arbitrary number of separation regions may be set. For example, in the X-ray energy spectrum shown in FIG. 5, the remaining energy regions excluding the non-measurable region may be divided into four, five, or six, or may be subdivided into seven or more. In order to perform such further division of the energy region, a configuration corresponding to the number of divisions is adopted, that is, as a signal processing channel corresponding to each collected pixel, multistage comparators 43 1 to 43 n , energy region distribution. circuit 44, a multi-stage counter 45 1 to 45 n, the weighting circuit 46, and an adder circuit 47 may be Sonaere similarly to FIG. Specifically, as many comparators 43 as the number of divisions are prepared, and a reference value TH corresponding to the number of energy regions to be divided is given to each of these comparators 43. A counter 45 is also prepared according to the number of divisions, that is, the number of comparators 43, and is arranged between the energy region distribution circuit 44 and the weighting circuit 46. For this reason, the count data for each fixed time of each counter 45 is sent to the weighting circuit 46, and the count data is weighted using the weighting factor W for each energy region commanded from the controller 20. The weighted count data for each energy region are added to each other by the addition circuit 47 and sent to the console 5 as view data (image reconstruction data) for each collected pixel.

このように、各収集画素に対して、エネルギースペクトル上でのフォトンカウンティングを行なうエネルギ領域数を多くすればするほど、ビューデータに取り込める粒子エネルギ量の情報は多くなって、より正確で高画質の、積分動作モードと同様のCT画像を提供することができる。   Thus, as the number of energy regions to be subjected to photon counting on the energy spectrum is increased for each collected pixel, the amount of information on the amount of particle energy that can be captured in the view data increases. A CT image similar to the integration operation mode can be provided.

なお、本発明に係る放射線検出装置及び放射線画像診断装置は、必ずしもX線CTスキャナに限定されず、透過像を専門に撮像するX線診断装置であってもよい。   The radiation detection apparatus and the radiological image diagnostic apparatus according to the present invention are not necessarily limited to the X-ray CT scanner, and may be an X-ray diagnostic apparatus that specially captures a transmission image.


(第2の実施の形態)
図9〜10を参照して、本発明に係る放射線画像診断装置及び放射線画像の生成方法の実施形態を説明する。なお、この第2の実施形態の説明において、前述した第1の実施形態で用いたものと同様又は同等の構成要素には同一符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。

(Second Embodiment)
With reference to FIGS. 9-10, embodiment of the radiographic image diagnostic apparatus and radiographic image generation method which concern on this invention is described. In the description of the second embodiment, the same or equivalent components as those used in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

この第2の実施形態は、ラジオアイソトープ(RI)又はその標識化合物が生体内の特定の組織や臓器に選択的に取り込まれる性質を利用して、そのRIから放射されるガンマ線を体外から測定し、RIの線量分布を画像化する、放射線画像診断装置としての核医学診断装置に関する。この核医学診断装置は、例えば、SPECT(single photon ECT)装置又はポジトロンECT(positron ECT)装置として実施される。ここでは、核医学診断装置がSPECT装置として実施されている。   In the second embodiment, radioisotope (RI) or a labeled compound thereof is selectively taken into a specific tissue or organ in a living body, and gamma rays emitted from the RI are measured from outside the body. The present invention relates to a nuclear medicine diagnostic apparatus as a radiological image diagnostic apparatus for imaging a dose distribution of RI. This nuclear medicine diagnostic apparatus is implemented as, for example, a SPECT (single photon ECT) apparatus or a positron ECT (positron ECT) apparatus. Here, the nuclear medicine diagnostic apparatus is implemented as a SPECT apparatus.

この第2の実施形態に係るSPECT装置は、前述した図5と同様の、フォトンカウンティングを行なう複数のエネルギ領域のうち、特定のエネルギ領域を更に細分化して、フォトンカウンティングを行なう構成に特徴を有する。この細分化は見方を変えれば、図5の横軸に示すエネルギ値を特定の関心領域を、より細分化してフォトンカウンティングさせる手法であるとも言える。   The SPECT apparatus according to the second embodiment is characterized in that photon counting is performed by further subdividing a specific energy region among a plurality of energy regions for performing photon counting, similar to FIG. 5 described above. . If this view is changed, it can be said that the energy value shown on the horizontal axis in FIG. 5 is a technique for further subdividing a specific region of interest into photon counting.

図9に、これを実施するSPECT装置の検出器に搭載される信号処理回路113の例を示す。この信号処理回路113を搭載する検出器は、ガンマカメラとして構成される。この信号処理回路113は、ガンマ線検出器112の収集画素毎の半導体セルSに対応して設けられた、全収集画素分の複数チャンネルのデータ収集回路Cを備える。   FIG. 9 shows an example of the signal processing circuit 113 mounted on the detector of the SPECT apparatus that implements this. The detector equipped with this signal processing circuit 113 is configured as a gamma camera. The signal processing circuit 113 includes a data acquisition circuit C of a plurality of channels corresponding to all the collection pixels provided corresponding to the semiconductor cell S for each collection pixel of the gamma ray detector 112.

各データ収集回路Cは、図示の如く、収集画素毎に、半導体セルSに接続されたチャージアンプ41、波形整形回路42、複数の比較器143、エネルギ領域振分回路144、複数のカウンタ145、重み付け回路146、及び加算回路147を備える。このうち、複数の比較器143は、波形整形回路42の出力端に互いに並列に接続された第1の比較器143、第2の比較器群143、及び第3の比較器143を備える。さらに、第2の比較器群143は、波形整形回路42の出力端に互いに並列に接続された1段目比較器14321、2段目比較器14322、及び3段目比較器14323を備える。これにより、波形整形回路42の出力信号は、全ての比較器の非反転入力端に並列に出力される。 As shown in the figure, each data collection circuit C includes a charge amplifier 41, a waveform shaping circuit 42, a plurality of comparators 143, an energy region distribution circuit 144, a plurality of counters 145, connected to the semiconductor cell S, for each collection pixel. A weighting circuit 146 and an addition circuit 147 are provided. Among them, a plurality of comparators 143, a first comparator 143 1, the second comparator group 143, second and third comparators 143 3 connected in parallel with each other at the output terminal of the waveform shaping circuit 42 Prepare. Further, the second comparator group 143 2 includes a first stage comparator 143 21 , a second stage comparator 143 22 , and a third stage comparator 143 23 connected in parallel to the output terminal of the waveform shaping circuit 42. Is provided. Thereby, the output signal of the waveform shaping circuit 42 is output in parallel to the non-inverting input terminals of all the comparators.

この比較器143〜143の反転入力端のうち、第1の比較器143の反転入力端にはエネルギ領域弁別用の基準値TH1が与えられ、第2の比較器群143のうちの1段目比較器14321、2段目比較器14322、及び3段目比較器14323の反転入力端には基準値TH2、TH21、TH22がそれぞれ与えられ、さらに、第3の比較器143の反転入力端には基準値TH3が与えられている。これらの基準値には、TH1<TH2<TH21<TH22<TH3の大小関係が設定されており、このうちの基準値TH1,TH2,TH3により、図10(A)に示す如く、低エネルギ側から順に計測不能領域、エネルギ領域1、エネルギ領域2、及びエネルギ領域3が設定されている。さらに、基準値TH21およびTH22を基準値TH1、TH3の間に設定することにより、中間のエネルギ領域2が更にその低エネルギ側から順に3つのサブエネルギ領域2,2,2に分割されるようになっている。この中間のエネルギ領域2は、通常、検出器113の各収集画素の位置に入射するガンマ線のエネルギースペクトルのフォトピークPKが入るように設定される。 Among the inverting input terminals of the comparators 143 1 to 143 3, the inverting input terminal of the first comparator 143 1 is given a reference value TH1 for energy region discrimination, and the second comparator group 143 2 Reference values TH2, TH21, and TH22 are respectively supplied to the inverting input terminals of the first stage comparator 143 21 , the second stage comparator 143 22 , and the third stage comparator 143 23 of the first stage comparator 143 21 . reference value TH3 is applied to the inverting input of 143 3. These reference values are set to have a magnitude relationship of TH1 <TH2 <TH21 <TH22 <TH3. From these reference values TH1, TH2, TH3, as shown in FIG. A non-measurable region, an energy region 1, an energy region 2, and an energy region 3 are set in order. Further, by setting the reference values TH21 and TH22 between the reference values TH1 and TH3, the intermediate energy region 2 is further divided into three sub energy regions 2 1 , 2 2 , 2 3 in order from the low energy side. It has become so. This intermediate energy region 2 is normally set so that a photo peak PK of the energy spectrum of gamma rays incident on the position of each collection pixel of the detector 113 enters.

この比較器143〜143で比較された結果はエネルギ領域振分回路144にそれぞれ送られる。このため、この振分回路144により、第1の実施形態と同様に、検出器113の各収集画素に入射したガンマ線(粒子と見做す)がどのエネルギ領域1(〜3)(およびサブエネルギ領域2(〜2)に分類されるのかについて最終的に確定される。 The results compared by the comparators 143 1 to 143 3 are sent to the energy domain distribution circuit 144, respectively. For this reason, by this distribution circuit 144, as in the first embodiment, the energy region 1 (˜3) (and sub-energy) of the gamma rays (assumed to be particles) incident on each collection pixel of the detector 113 are displayed. It is finally determined whether it is classified into the region 2 1 (˜2 3 ).

複数のカウンタ145は、低エネルギ側及び高エネルギ側のエネルギ領域1,3および中間のサブエネルギ領域2,2,2のそれぞれ各別に対応した複数のカウンタ145(:145,14521,14522,14523,145)から成る。このため、各カウンタ145は、エネルギ領域振分回路145からの出力される、粒子と見做したガンマ線の担当エネルギ領域に入ったことを示す信号を受け、この信号がオンのときには、カウントアップする。この複数のカウンタ145の計数データは重み付け回路146に送られる。 A plurality of counters 145, energy regions 1,3 and an intermediate low energy side and the high energy side sub energy region 2 1, 2 2, 2 3 of each of the plurality of counters 145 corresponding to each other (145 1, 145 21 , 145 22 , 145 23 , 145 3 ). For this reason, each counter 145 receives a signal output from the energy region distribution circuit 145 indicating that it has entered the energy region in charge of gamma rays regarded as particles, and counts up when this signal is on. . Count data of the plurality of counters 145 is sent to the weighting circuit 146.

この重み付け回路146には、図10(B)に示すように、エネルギ領域1,3および中間のサブエネルギ領域2,2,2のそれぞれに応じて、重み付け係数Wがコントローラ20から指令されている。この重み付け係数Wは、それらの領域毎に割り当てられるW1、W2,W3,W4,W5の5個から成り、本実施形態では、W5≦W1<W2<W3<W4の関係に設定されている。低エネルギ側のエネルギ領域1には重み付け係数W1が割り当てられ、中間のエネルギ領域2の1段目〜3段目のサブエネルギ領域2,2,2には重み付け係数W2〜W4がこの順に割り当てられ、そして、高エネルギ側のエネルギ領域3には重み付け係数W5が割り当てられている。このうち、高エネルギ側のエネルギ領域3に割り当てる重み付け係数W5は、本実施形態では、W5=0にしているが、W5≒0であってもよい。またW1=0であっても良い。 In this weighting circuit 146, as shown in FIG. 10B, a weighting coefficient W is commanded from the controller 20 according to each of the energy regions 1 and 3 and the intermediate sub-energy regions 2 1 , 2 2 , and 2 3. Has been. The weighting coefficient W is composed of five values W1, W2, W3, W4, and W5 assigned to each of these areas. In this embodiment, the weighting coefficient W is set to have a relationship of W5 ≦ W1 <W2 <W3 <W4. The energy region 1 of low energy side is assigned a weighting factor W1, sub energy region 2 1 of the first stage to 3-stage intermediate energy regions 2, 2 2, 2 3 are weighting coefficients W2~W4 this The weighting factor W5 is assigned to the energy region 3 on the high energy side. Among these, the weighting coefficient W5 assigned to the energy region 3 on the high energy side is set to W5 = 0 in the present embodiment, but may be W5≈0. W1 = 0 may also be used.

この結果、重み付け回路146では、エネルギ領域毎に、ガンマ線の粒子数の計数データ(計数値)に、与えられた重み付け計数Wが乗算されて重み付けされる。この重み付けされた計数データは加算回路147に送られ、その加算回路147で相互に加算される。これにより、各収集画素のSPECT画像生成用のデータが得られ、このデータがコンソール5に送られて、SPECT画像の生成に付される。   As a result, the weighting circuit 146 performs weighting by multiplying the count data (count value) of the number of gamma-ray particles by the given weighting count W for each energy region. The weighted count data is sent to the adder circuit 147 and added to the adder circuit 147. As a result, data for generating a SPECT image of each collected pixel is obtained, and this data is sent to the console 5 for generation of a SPECT image.

上述した以外の構成及び動作は、前述した第1の実施形態で説明したものと同等又は等価である。   Configurations and operations other than those described above are the same as or equivalent to those described in the first embodiment.

このため、この第2の実施形態に係るSPECT装置によれば、検出器113が温度や磁場の影響を受けて、その検出特性にドリフトを生じることがあるが、そのようなドリフトの影響を最小限に抑えることができる。   For this reason, according to the SPECT apparatus according to the second embodiment, the detector 113 may be affected by the temperature and the magnetic field, and the detection characteristics may drift. However, the influence of such a drift is minimized. To the limit.

つまり、かかるドリフト現象が発生すると、図10(A)の矢印Dで示すように、計数値のピーク(フォトピーク)が横軸方向に移動して、この移動量による計数値曲線の変化を無視できないこともある。これは、SPECT画像のアーチファクトの原因ともなり、散乱線を多く含む画像の場合、そのようなドリフト現象の影響を受け易い。   That is, when such a drift phenomenon occurs, as indicated by the arrow D in FIG. 10A, the peak of the count value (photo peak) moves in the horizontal axis direction, and the change in the count value curve due to this movement amount is ignored. There are things you can't do. This also causes artifacts in the SPECT image, and in the case of an image including many scattered rays, it is easily affected by such a drift phenomenon.

これに対して、本実施形態によれば、フォトピークが入るであろう中間のエネルギ領域2(サブエネルギ領域2(〜2))はより細かく分割してフォトンカウンティング及び重み付けを行い、かつ、高エネルギ側のエネルギ領域3は急落させた重み付係数=0で重み付けを行なっている。 In contrast, according to the present embodiment, the intermediate energy regions 2 will enter the photo peak (sub energy region 2 1 (~ 2)) performs photon counting and weighted more finely divided, and The energy region 3 on the high energy side is weighted with the weighting coefficient = 0 that has been dropped sharply.

これにより、以下のような利点が得られる。核医学では散乱線にも位置情報がある程度含まれている。このため、中間のエネルギ領域2及び低エネルギ側のエネルギ領域1に設定した段階的に細かく変化させた重み付け係数W1〜W4で、その情報を取り込むとともに、高エネルギ側のエネルギ領域3に設定した重み付け係数W5=0で、ドリフト現象により高エネルギ側に移動した係数値曲線を補正することができ、散乱線を除去したのと似た効果が得られる。また、これにより、SPECT画像のドリフトに因るアーチファクトを低減させることができる一方で、統計的なノイズの増大も極力回避でき、より高品質で安定したSPECT画像を提供することができる。   Thereby, the following advantages are obtained. In nuclear medicine, scattered radiation also includes some positional information. For this reason, the weighting coefficients W1 to W4, which are set in the intermediate energy region 2 and the energy region 1 on the low energy side, are finely changed in stages, and the information is taken in, and the weighting set in the energy region 3 on the high energy side With the coefficient W5 = 0, the coefficient value curve moved to the high energy side due to the drift phenomenon can be corrected, and an effect similar to that obtained by removing the scattered radiation can be obtained. Further, this makes it possible to reduce artifacts due to drift of the SPECT image, while avoiding statistical noise increase as much as possible, and to provide a higher-quality and stable SPECT image.

なお、核医学診断装置の場合、通常、RIからの放射線のエネルギ値を連続的な値として計測することができるので、この値に乗算する重み付け係数を連続的に変えることもできる。この場合には、デジタル値で出力されるエネルギ値そのものが、各ウインドウで比較された結果であると解釈できるので、本発明の範疇に含まれる。   In the case of a nuclear medicine diagnostic apparatus, since the energy value of radiation from RI can usually be measured as a continuous value, the weighting coefficient to be multiplied by this value can be continuously changed. In this case, since the energy value itself output as a digital value can be interpreted as a result of comparison in each window, it is included in the scope of the present invention.

なお、本発明に放射線検出器及び放射線撮像システムは、上述した実施形態に記載の構成及びその変形例の構成に限定されるものではなく、当業者においては、特許請求の範囲に記載の要旨を逸脱しない範囲で適宜に変更、変形可能なものである。例えば、X線検出器は、前述したように収集画素が2次元配列になるものみに限定されず、収集画素を1次元配列の検出器、又は、2次元配列の検出器を積層してなる3次元配列の検出器であってもよい。   Note that the radiation detector and the radiation imaging system according to the present invention are not limited to the configurations described in the above-described embodiments and the configurations of modifications thereof, and those skilled in the art will understand the gist described in the claims. Changes and modifications can be made as appropriate without departing from the scope. For example, as described above, the X-ray detector is not limited to the collection pixel having a two-dimensional array, and the collection pixel is formed by stacking a one-dimensional array detector or a two-dimensional array detector. A detector having a three-dimensional array may be used.

本発明の第1の実施形態に係る放射線画像診断装置としてのX線CTスキャナの概略構成を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows schematic structure of the X-ray CT scanner as a radiographic image diagnostic apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention. X線CTスキャナに搭載したX線検出器の概略を示す斜視図。The perspective view which shows the outline of the X-ray detector mounted in the X-ray CT scanner. X線検出器及びデータ収集回路を中心としたX線CTスキャナの電気的な概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows the electrical schematic structure of the X-ray CT scanner centering on an X-ray detector and a data acquisition circuit. 入射X線粒子のエネルギ弁別から、その計数動作までを説明するタイミングチャート。The timing chart explaining from the energy discrimination | determination of incident X-ray particle to the counting operation | movement. 通常のX線管球から曝射されるX線のエネルギースペクトルと閾値との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the energy spectrum of the X-rays exposed from a normal X-ray tube, and a threshold value. データ収集回路に搭載される重み付け回路の概略を示すブロック図。The block diagram which shows the outline of the weighting circuit mounted in a data collection circuit. 各種のエネルギ加重関数をパターン別に説明するグラフ。The graph explaining various energy weighting functions according to a pattern. 重み付け係数をユーザとの対話の元に設定するための処理の概要を説明するフローチャート。The flowchart explaining the outline | summary of the process for setting a weighting coefficient based on the dialogue with a user. 本発明の第2の実施形態に係る放射線画像診断装置としてのSPECT装置(核医学診断装置)のガンマ線検出器及びデータ収集回路を中心とした電気的な概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows the electrical schematic structure centering on the gamma-ray detector and data collection circuit of a SPECT apparatus (nuclear medicine diagnostic apparatus) as a radiographic image diagnostic apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention. SPECT装置で設定するエネルギ領域及び重み付け係数と、ガンマ線のフォトンカウンティングされた計数値曲線の重み付け処理を説明する図。The figure explaining the weighting process of the count value curve by which the energy area | region and weighting coefficient which are set with a SPECT apparatus, and the photon count of the gamma ray were carried out.

符号の説明Explanation of symbols

1 X線CTスキャナ(放射線画像診断装置)
RDS 放射線検出装置
2 ガントリ
3 高電圧発生装置
4 寝台
P 被検体
11 X線管(放射線源)
5 コンソール
12 X線検出器(放射線検出器)
13 データ収集回路
20 コントローラ
22 記憶ユニット
23 再構成ユニット
41 チャージアンプ
42 波形整形回路
43 比較器
44 エネルギ領域振分回路
45 カウンタ
46 重み付け回路
47 加算回路
112 ガンマ線検出器
113 データ収集回路
143 比較器
144 エネルギ領域振分回路
145 カウンタ
146 重み付け回路
147 加算回路
S 半導体セル
E1 荷電電極
E2 集電電極
1 X-ray CT scanner (radiological image diagnostic equipment)
RDS radiation detector 2 gantry 3 high voltage generator 4 bed P subject 11 X-ray tube (radiation source)
5 Console 12 X-ray detector (radiation detector)
13 Data collection circuit 20 Controller 22 Storage unit 23 Reconfiguration unit 41 Charge amplifier 42 Waveform shaping circuit 43 Comparator 44 Energy region distribution circuit 45 Counter 46 Weighting circuit 47 Addition circuit 112 Gamma ray detector 113 Data collection circuit 143 Comparator 144 Energy Area distribution circuit 145 Counter 146 Weighting circuit 147 Addition circuit S Semiconductor cell E1 Charge electrode E2 Current collection electrode

Claims (13)

放射線を入射させる複数の収集画素を有し且つ当該収集画素のそれぞれに入射した前記放射線を光子と見做して当該粒子のエネルギに応じた電気信号を出力する光子計数型検出器と、
この検出器が出力した各収集画素の信号に基づいて前記放射線のエネルギースペクトル上の複数のエネルギ領域に分類される当該放射線の粒子数の計数データを演算する領域別データ演算手段と、
この領域別データ演算手段により演算された収集画素毎の前記複数のエネルギ領域それぞれの計数データに当該エネルギ領域別に与えられた重み係数の重み付けを施す重み付け手段と、
この重み付け手段により重み付けされた収集画素毎の前記複数のエネルギ領域それぞれの計数データを互いに加算して当該加算データを収集画素毎の放射線画像生成用データとして出力する加算手段とを備えたことを特徴とする放射線検出装置。
A photon counting detector that has a plurality of collection pixels that allow radiation to enter and outputs the electrical signal corresponding to the energy of the particles by regarding the radiation incident on each of the collection pixels as a photon;
Area-specific data calculation means for calculating count data of the number of particles of the radiation classified into a plurality of energy areas on the energy spectrum of the radiation based on the signal of each collected pixel output from the detector;
Weighting means for applying the weighting coefficient given to each energy region to the count data of each of the plurality of energy regions for each collected pixel calculated by the region-specific data calculating unit;
And adding means for adding the count data of each of the plurality of energy regions for each collection pixel weighted by the weighting means to each other and outputting the added data as radiation image generation data for each collection pixel. Radiation detection device.
前記領域別データ演算手段は、前記検出器が出力した信号を前記複数のエネルギ領域に弁別する弁別手段と、この弁別手段により弁別された信号を当該エネルギ領域毎に計数して当該計数値を前記計数データとして前記重み付け手段に渡す計数手段と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載の放射線検出装置。 The area-specific data calculation means discriminates a signal output from the detector into the plurality of energy areas, and counts the signal discriminated by the discrimination means for each energy area, and calculates the count value. The radiation detection apparatus according to claim 1, further comprising: counting means for passing the counting data to the weighting means. 前記重み付け手段は、前記収集画素毎の前記複数のエネルギ領域のうちの高エネルギ側のエネルギ領域から得られた前記計数データほど大きい重み付け係数で前記重み付けを施す手段であることを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線検出装置。 The weighting means is means for applying the weighting with a larger weighting coefficient as the count data obtained from an energy area on the higher energy side of the plurality of energy areas for each of the collected pixels. The radiation detection apparatus according to 1 or 2. 前記重み付け手段は、前記収集画素毎の前記複数のエネルギ領域のうちの低エネルギ側のエネルギ領域から得られた前記計数データほど大きい重み付け係数で前記重み付けを施す手段であることを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線検出装置。 The weighting means is means for applying the weighting with a larger weighting coefficient as the count data obtained from the energy region on the lower energy side of the plurality of energy regions for each of the collected pixels. The radiation detection apparatus according to 1 or 2. 前記重み付け手段は、前記収集画素毎の前記複数のエネルギ領域のうちの高エネルギ側及び低エネルギ側のエネルギ領域から得られた前記計数データほど、より大きい重み付け係数で前記重み付けを施す手段であることを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線検出装置。 The weighting means is a means for applying the weighting with a larger weighting factor as the count data obtained from the high energy side energy region and the low energy side energy region of the plurality of energy regions for each of the collected pixels. The radiation detection apparatus according to claim 1 or 2. 前記重み付け手段は、前記収集画素毎の前記複数のエネルギ領域のうちの高エネルギ側及び低エネルギ側のエネルギ領域から得られた前記計数データほど、より小さい重み付け係数で前記重み付けを施す手段であることを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線検出装置。 The weighting unit is a unit that applies the weighting with a smaller weighting coefficient as the count data obtained from the energy regions on the high energy side and the low energy side of the plurality of energy regions for each of the collected pixels. The radiation detection apparatus according to claim 1 or 2. 前記検出器は、前記収集画素を1次元状又は2次元状に配列させた1次元検出器又は2次元検出器であることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の放射線検出装置。 The radiation according to any one of claims 1 to 6, wherein the detector is a one-dimensional detector or a two-dimensional detector in which the collection pixels are arranged in a one-dimensional shape or a two-dimensional shape. Detection device. 前記検出器は、前記放射線としてのX線を入射させるX線検出器であることを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の放射線検出装置。 The radiation detector according to any one of claims 1 to 7, wherein the detector is an X-ray detector that makes an X-ray as the radiation incident. 請求項1〜8の何れか一項に記載の放射線検出装置と、この放射線検出装置の前記加算手段から出力される収集画素毎の放射線画像生成用データを用いて放射線画像を生成する画像生成手段と、を備えたことを特徴とする放射線画像診断装置。 An image generation means for generating a radiation image using the radiation detection apparatus according to any one of claims 1 to 8 and the radiation image generation data for each collection pixel output from the addition means of the radiation detection apparatus. And a radiological image diagnostic apparatus. 前記画像生成手段は、前記放射線画像生成用データに所望のアルゴリズムの再構成処理を付して、前記放射線でスキャンした被検体の断層像を生成する手段である請求項9に記載の放射線画像診断装置。 The radiographic image diagnosis according to claim 9, wherein the image generation unit is a unit that generates a tomographic image of a subject scanned with the radiation by subjecting the radiographic image generation data to reconstruction processing of a desired algorithm. apparatus. 前記検出器は、前記放射線としてのガンマ線を入射させるガンマ線検出器であることを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の放射線検出装置。 The radiation detector according to any one of claims 1 to 7, wherein the detector is a gamma ray detector that makes gamma rays as the radiation incident. 前記重み付け手段で用いる前記重み付け係数を所望のプロファイルに沿った値に設定する係数設定手段を備えた請求項1乃至11の何れか一項に記載の放射線画像診断装置。 The radiographic image diagnosis apparatus according to claim 1, further comprising coefficient setting means for setting the weighting coefficient used by the weighting means to a value in accordance with a desired profile. 入射する放射線を収集画素毎に検知し当該入射した前記放射線を粒子と見做して当該粒子のエネルギに応じた電気信号を出力し、
この出力した各収集画素の信号に基づいて前記放射線のエネルギースペクトル上の複数のエネルギ領域に分類される当該放射線の粒子数の計数データを演算し、
この演算された収集画素毎の前記複数のエネルギ領域それぞれの計数データに当該エネルギ領域別に与えられた重み係数の重み付けを施し、
この重み付けされた収集画素毎の前記複数のエネルギ領域それぞれの計数データを互いに加算して当該加算データを収集画素毎の放射線画像生成用データとして出力し、
この放射線画像生成用データを用いて放射線画像を生成する、ことを特徴とする放射線画像の生成方法。
The incident radiation is detected for each collection pixel, the incident radiation is regarded as particles, and an electrical signal corresponding to the energy of the particles is output,
Calculate the count data of the number of particles of the radiation classified into a plurality of energy regions on the energy spectrum of the radiation based on the output signal of each collected pixel,
Applying a weighting factor given to each energy region to the calculated count data of each of the plurality of energy regions for each collected pixel,
The weighted collection pixel count data for each of the plurality of energy regions is added to each other and the added data is output as radiation image generation data for each collection pixel.
A radiographic image generation method, wherein a radiographic image is generated using the radiographic image generation data.
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