JP2006239003A - 散乱補正方法、散乱測定方法およびx線ct装置 - Google Patents

散乱補正方法、散乱測定方法および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】散乱を生じさせる物体であって被検体以外の物体である被検体外物(40〜42)の投影長pro_exを求め、撮影対象(α)の投影長pro_ptを求め、検出器厚doと同等のビーム厚で撮影対象(α)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(α)を撮影してデータI(do,d)を測定し、両データI(do,do),I(do,d)の差に基づいて散乱量S(do,d)を求め、投影長和「pro_pt+pro_ex」に対応付けて記憶しておく。被検体を撮影してデータを収集した後、被検体の投影長pro_ptを求めると共に対応する被検体外物の投影長pro_exを求め、投影長pro_ptと投影長pro_exの和に対応する散乱量S(do,d)を読み出し、データを散乱補正する。
【効果】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3

Description

本発明は、散乱補正方法、散乱測定方法および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の影響を補正するための散乱補正方法、散乱量を測定するための散乱測定方法およびX線CT装置に関する。
従来、単列X線検出器を用いた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、多列X線検出器を用いた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多列X線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、単列X線検出器を用いた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、多列X線検出器を用いた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の影響を補正するための散乱補正方法、散乱量を測定するための散乱測定方法および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、被検体撮影時にX線通過経路に存在して無視できないX線散乱を生じさせる物体であって且つ被検体以外の物体である被検体外物の投影長pro_exを求め、撮影対象の投影長pro_ptを求め、前記被検体外物および前記撮影対象をX線通過経路に入れた状態で、検出器厚doと同等のビーム厚で撮影してデータ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(do,d)を測定し、前記データI(do,do)と前記データI(do,d)の差に基づいて散乱量S(do,d)を求め、前記被検体外物の投影長pro_exおよび前記撮影対象の投影長pro_ptから前記散乱量S(do,d)を求めるための情報を記憶しておき、被検体を撮影してデータを収集し前記データから被検体の投影長pro_ptを求めると共に前記データに対応する被検体外物の投影長pro_exを求め、前記被検体の投影長pro_ptと前記被検体外物の投影長pro_exに対応する前記情報を読み出し該情報を用いて前記データを散乱補正することを特徴とする散乱補正方法を提供する。
上記構成において、撮影対象は、通常はファントムであるが、被検体であってもよい。また、データI(do,do),データI(do,d),散乱量S(do,d)中の(,)は、(検出器厚,ビーム厚)を表している。
上記第1の観点による散乱補正方法では、検出器厚doは変えずにビーム厚dだけを変えるから、データI(do,do)からデータI(do,d)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(do,d)の差に基づいて散乱量S(do,d)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)は単列X線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。
被検体撮影時のX線の散乱は、X線通過経路に存在しているフィルタやカバーなどの被検体外物および被検体によって生じる。そして、被検体外物の投影長(=X線吸収係数×X線透過長)proj_exおよび被検体の投影長pro_ptは被検体外物の特性および被検体の特性を表しており、散乱量S(do,d)と相関があると考えられる。そこで、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptと散乱量S(do,d)の相関関係を求め、その情報を被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptに対応付けて記憶しておく。
この情報としては、直接的に散乱量S(do,d)そのものを記憶してもよいし、いわば間接的に、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptから散乱量S(do,d)を算出する関数式またはその関数式を規定するパラメータ(係数など)を記憶してもよいし、データ中の散乱量S(do,d)の割合またはその割合を「1」から引いた値つまりデータから散乱量S(do,d)を引いた量の割合を記憶してもよい。
また、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptとに直接的に対応付けて記憶しておく他に、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptから求められるパラメータにいわば間接的に対応付けて記憶しておいてもよい。このパラメータとしては、例えば、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptの和である投影長和「pro_pt+pro_ex」(検出器毎の情報となる)や、その投影長和「pro_pt+pro_ex」を、対応する検出器と同一チャネルで全検出器列について加算した値(チャネル毎の情報となる)や、同一チャネルで同一検出器列を含む複数検出器列について加算した値(検出器毎の情報となる)や、対応する検出器と同一検出器列で全チャネルについて加算した値(検出器列毎の情報となる)や、同一検出器列で同一チャネルを含む複数チャネルについて加算した値(検出器毎の情報となる)や、対応する検出器と同一検出器列を含む複数検出器列および同一チャネルを含む複数チャネルについて加算した値(検出器毎の情報となる)や、全検出器について加算した値(全検出器で一つの情報を共有することになる)が挙げられる。
被検体を撮影してデータを収集し、そのデータから被検体の投影長pro_ptを求めると共にそのデータに対応する被検体外物の投影長pro_exを求める(そのデータを得た検出器と被検体外物の幾何学的関係から対応する投影長pro_exが求まる)。そして、被検体の投影長pro_ptと被検体外物の投影長pro_exとに対応して記憶しておいた情報を読み出せば、その情報から散乱量を推定できるから、収集したデータを散乱補正することが出来る。
第2の観点では、本発明は、被検体撮影時にX線通過経路に存在して無視できないX線散乱を生じさせる物体であって且つ被検体以外の物体である被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptから散乱量S(do,d)を求めるための情報を記憶しておき、被検体を撮影してデータを収集し前記データから被検体の投影長pro_ptを求めると共に前記データに対応する被検体外物の投影長pro_exを求め、前記被検体の投影長pro_ptと前記被検体外物の投影長pro_exに対応する前記情報を読み出し該情報を用いて前記データを散乱補正することを特徴とする散乱補正方法を提供する。
上記第2の観点による散乱補正方法では、被検体を撮影してデータを収集し、そのデータから被検体の投影長pro_ptを求めると共にそのデータに対応する被検体外物の投影長pro_exを求める。そして、被検体の投影長pro_ptと被検体外物の投影長pro_exとに対応して記憶しておいた情報を読み出せば、その情報から散乱量を推定できるから、収集したデータを散乱補正することが出来る。
第3の観点では、本発明は、上記第1または上記第2の観点による散乱補正方法において、前記情報が、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptの和である投影長和「pro_pt+pro_ex」から前記散乱量S(do,d)を算出するための散乱関数f(pro_pt+pro_ex)であることを特徴とする散乱補正方法を提供する。
上記第3の観点による散乱補正方法では、被検体の投影長pro_ptと被検体外物の投影長pro_exの和「pro_pt+pro_ex」に対応して記憶しておいた散乱関数f(pro_pt+pro_ex)を読み出せば、その散乱関数f(pro_pt+pro_ex)から散乱量S(do,d)を算出できるから、収集したデータを散乱補正することが出来る。
第4の観点では、本発明は、上記第3の観点による散乱補正方法において、前記散乱関数f(pro_pt+pro_ex)が投影長和「pro_pt+pro_ex」のn(≧1)次関数であり、前記情報が前記n次関数の係数a0,…,anの全部または一部であることを特徴とする散乱補正方法を提供する。
上記構成において、「係数a0,…,anの一部」とは、値が「0」の係数は記憶しておく必要がない、という意味である。例えば、定数項がなければ、係数a0を記憶しておく必要がない。
上記第4の観点による散乱補正方法では、被検体の投影長pro_ptと被検体外物の投影長pro_exの和「pro_pt+pro_ex」に対応して記憶しておいた係数a0,…,anを読み出せば、その係数によるn次関数から散乱量S(do,d)を算出できるから、収集したデータを散乱補正することが出来る。
第5の観点では、本発明は、上記第1から上記第4のいずれかの観点による散乱補正方法において、検出器列とチャネルによって特定される検出器毎に前記情報を用いて散乱量を求め、検出器毎の前記データから前記散乱量を減算することにより、前記データを散乱補正することを特徴とする散乱補正方法を提供する。
データから散乱量を減算することにより、散乱の影響を抑制することが出来る。
第6の観点では、本発明は、上記第1から上記第5のいずれかの観点による散乱補正方法において、X線管出力Ioと検出器厚doとビーム厚dと検出器列rとチャネルchのうちの少なくとも1つについての2種類以上の異なる値について前記情報を記憶しておくことを特徴とする散乱補正方法を提供する。
上記第6の観点による散乱補正方法では、例えばX線管出力Ioを変えた場合や、検出器厚doを変えた場合や、ビーム厚dを変えた場合などに対応できる。
第7の観点では、本発明は、被検体撮影時にX線通過経路に存在して無視できないX線散乱を生じさせる物体であって且つ被検体以外の物体である被検体外物の投影長pro_exを求めるステップと、撮影対象の投影長pro_ptを求めるステップと、前記被検体外物および前記撮影対象をX線通過経路に入れ、検出器厚doと同等のビーム厚で撮影してデータ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(do,d)を測定し、前記データI(do,do)と前記データI(do,d)の差に基づいて散乱量S(do,d)を求めるステップと、前記被検体外物の投影長pro_exと前記撮影対象の投影長pro_ptから前記散乱量S(do,d)を求めるための情報を記憶するステップとを有することを特徴とする散乱測定方法を提供する。
上記第7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dだけを変えるから、データI(do,do)からデータI(do,d)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(do,d)の差に基づいて散乱量S(do,d)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)は単列X線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。
被検体撮影時のX線の散乱は、X線通過経路に存在しているフィルタやカバーなどの被検体外物および被検体によって生じる。そして、被検体外物の投影長(=X線吸収係数×X線透過長)proj_exおよび被検体の投影長pro_ptは被検体外物の特性および被検体の特性を表しており、散乱量S(do,d)と相関があると考えられる。そこで、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptと散乱量S(do,d)の相関関係を求め、その情報を被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptに対応付けて記憶しておく。
この情報としては、直接的に散乱量S(do,d)そのものを記憶してもよいし、いわば間接的に、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptから散乱量S(do,d)を算出する関数式またはその関数式を規定するパラメータ(係数など)を記憶してもよいし、データ中の散乱量S(do,d)の割合またはその割合を「1」から引いた値つまりデータから散乱量S(do,d)を引いた量の割合を記憶してもよい。
また、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptとに直接的に対応付けて記憶しておく他に、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptから求められるパラメータにいわば間接的に対応付けて記憶しておいてもよい。このパラメータとしては、例えば、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptの和である投影長和「pro_pt+pro_ex」(検出器毎の情報となる)や、その投影長和「pro_pt+pro_ex」を、対応する検出器と同一チャネルで全検出器列について加算した値(チャネル毎の情報となる)や、同一チャネルで同一検出器列を含む複数検出器列について加算した値(検出器毎の情報となる)や、対応する検出器と同一検出器列で全チャネルについて加算した値(検出器列毎の情報となる)や、同一検出器列で同一チャネルを含む複数チャネルについて加算した値(検出器毎の情報となる)や、対応する検出器と同一検出器列を含む複数検出器列および同一チャネルを含む複数チャネルについて加算した値(検出器毎の情報となる)や、全検出器について加算した値(全検出器で一つの情報を共有することになる)が挙げられる。
第8の観点では、本発明は、上記第7の観点による散乱測定方法において、前記被検体外物の投影長pro_exを求めるステップが、前記被検体外物をX線通過経路に入れないで撮影してデータI_exoutを測定し、前記被検体外物をX線通過経路に入れて撮影してデータI_exinを測定し、前記データI_exoutおよび前記データI_exinより前記被検体外物の投影長pro_exを求めるステップであることを特徴とする散乱測定方法を提供する。
上記第8の観点による散乱測定方法では、被検体外物をX線通過経路に入れないときのデータI_exoutと入れたときのデータI_exinを測定するから、データI_exoutとデータI_exinの差はもっぱら被検体外物の投影長pro_exに起因すると考えられる。よって、データI_exoutとデータI_exinから被検体外物の投影長pro_exを求めることが出来る。
第9の観点では、本発明は、上記第7の観点による散乱測定方法において、前記被検体外物の投影長pro_exを求めるステップが、前記被検体外物の材質と形状より前記被検体外物の投影長pro_exを算出するステップであることを特徴とする散乱測定方法を提供する。
上記第9の観点による散乱測定方法では、被検体外物の材質よりX線吸収係数が判り、被検体外物の形状よりX線透過長が判るから、X線吸収係数×X線透過長により被検体外物の投影長pro_exを算出することが出来る。
第10の観点では、本発明は、上記第7から上記第9のいずれかの観点による散乱測定方法において、前記撮影対象の投影長pro_ptを求めるステップが、撮影対象をX線通過経路に入れないで撮影してデータI_ptoutを測定し、前記撮影対象をX線通過経路に入れて撮影してデータI_ptinを測定し、前記データI_ptoutおよび前記データI_ptinより前記撮影対象の投影長pro_ptを求めるステップであることを特徴とする散乱測定方法を提供する。
上記第10の観点による散乱測定方法では、撮影対象をX線通過経路に入れないときのデータI_ptoutと入れたときのデータI_ptinを測定するから、データI_ptoutとデータI_ptinの差はもっぱら撮影対象の投影長pro_ptに起因すると考えられる。よって、データI_ptoutとデータI_ptinから撮影対象の投影長pro_ptを求めることが出来る。
第11の観点では、本発明は、上記第7から上記第10のいずれかの観点による散乱測定方法において、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptの和である投影長和「pro_pt+pro_ex」から前記散乱量S(do,d)を算出するための散乱関数f(pro_pt+pro_ex)を求め、前記情報として記憶することを特徴とする散乱測定方法を提供する。
上記第11の観点による散乱測定方法では、被検体の投影長pro_ptと被検体外物の投影長pro_exの和「pro_pt+pro_ex」から散乱量S(do,d)を算出する散乱関数f(pro_pt+pro_ex)を求めて記憶しておく。この散乱関数f(pro_pt+pro_ex)を読み出すことにより、散乱量S(do,d)を算出でき、収集したデータを散乱補正することが出来る。
第12の観点では、本発明は、上記第11の観点による散乱測定方法において、前記散乱関数f(pro_pt+pro_ex)が投影長和「pro_pt+pro_ex」のn(≧1)次関数であり、前記情報として前記n次関数の係数a0,…,anの全部または一部を記憶することを特徴とする散乱測定方法を提供する。
上記構成において、「係数a0,…,anの一部」とは、値が「0」の係数は記憶しておく必要がない、という意味である。例えば、定数項がなければ、係数a0を記憶しておく必要がない。
上記第12の観点による散乱測定方法では、被検体の投影長pro_ptと被検体外物の投影長pro_exの和「pro_pt+pro_ex」から散乱量S(do,d)を算出するn次関数f(pro_pt+pro_ex)の係数a0,…,anを求めて記憶しておく。この係数a0,…,anを読み出すことにより、n次関数f(pro_pt+pro_ex)から散乱量S(do,d)を算出でき、収集したデータを散乱補正することが出来る。
第13の観点では、本発明は、上記第7から上記第12のいずれかの観点による散乱測定方法において、X線管出力Ioと検出器厚doとビーム厚dと検出器列rとチャネルchのうちの少なくとも1つについて2種類以上の異なる値で測定を行い、それぞれについて前記情報を記憶することを特徴とする散乱測定方法を提供する。
上記第13の観点による散乱測定方法では、例えばX線管出力Ioを変えた場合や、検出器厚doを変えた場合や、ビーム厚dを変えた場合などに対応できる。
第14の観点では、本発明は、X線管と、多列X線検出器と、前記X線管および前記多列X線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、被検体撮影時にX線通過経路に存在して無視できないX線散乱を生じさせる物体であって且つ被検体以外の物体である被検体外物の投影長pro_exを求める被検体外物投影長取得手段と、撮影対象の投影長pro_ptを求める撮影対象投影長取得手段と、前記被検体外物および前記撮影対象をX線通過経路に入れて検出器厚doと同等のビーム厚で撮影してデータI(do,do)を収集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(do,d)を測定し前記データI(do,do)と前記データI(do,d)の差に基づいて散乱量S(do,d)を求める散乱量取得手段と、前記被検体外物の投影長pro_exと前記撮影対象の投影長pro_ptから前記散乱量S(do,d)を求めるための情報を記憶する情報記憶手段と、ビーム厚dのX線ビームで且つ検出器厚doの検出器でデータを収集し前記データから被検体の投影長pro_ptを求めると共に前記データに対応する被検体外物の投影長pro_exを求め両者に対応する情報を読み出して該情報を用いて前記データを散乱補正す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14の観点によるX線CT装置では、検出器厚doは変えずにビーム厚dだけを変えるから、データI(do,do)からデータI(do,d)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(do,d)の差に基づいて散乱量S(do,d)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)は単列X線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。
被検体撮影時のX線の散乱は、X線通過経路に存在しているフィルタやカバーなどの被検体外物および被検体によって生じる。そして、被検体外物の投影長proj_exおよび被検体の投影長pro_ptは被検体外物の特性および被検体の特性を表しており、散乱量S(do,d)と相関があると考えられる。そこで、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptと散乱量S(do,d)の相関関係を求め、その情報を被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptに対応付けて記憶しておく。
この情報としては、直接的に散乱量S(do,d)そのものを記憶してもよいし、いわば間接的に、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptから散乱量S(do,d)を算出する関数式またはその関数式を規定するパラメータ(係数など)を記憶してもよいし、データ中の散乱量S(do,d)の割合またはその割合を「1」から引いた値つまりデータから散乱量S(do,d)を引いた量の割合を記憶してもよい。
また、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptとに直接的に対応付けて記憶しておく他に、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptから求められるパラメータにいわば間接的に対応付けて記憶しておいてもよい。このパラメータとしては、例えば、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptの和である投影長和「pro_pt+pro_ex」(検出器毎の情報となる)や、その投影長和「pro_pt+pro_ex」を、対応する検出器と同一チャネルで全検出器列について加算した値(チャネル毎の情報となる)や、同一チャネルで同一検出器列を含む複数検出器列について加算した値(検出器毎の情報となる)や、対応する検出器と同一検出器列で全チャネルについて加算した値(検出器列毎の情報となる)や、同一検出器列で同一チャネルを含む複数チャネルについて加算した値(検出器毎の情報となる)や、対応する検出器と同一検出器列を含む複数検出器列および同一チャネルを含む複数チャネルについて加算した値(検出器毎の情報となる)や、全検出器について加算した値(全検出器で一つの情報を共有することになる)が挙げられる。
被検体を撮影してデータを収集し、そのデータから被検体の投影長pro_ptを求めると共にそのデータに対応する被検体外物の投影長pro_exを求める(そのデータを得た検出器と被検体外物の幾何学的関係から対応する投影長pro_exが求まる)。そして、被検体の投影長pro_ptと被検体外物の投影長pro_exとに対応して記憶しておいた情報を読み出せば、その情報から散乱量を推定できるから、収集したデータを散乱補正することが出来る。
第15の観点では、本発明は、X線管と、多列X線検出器と、前記X線管および前記多列X線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、被検体撮影時にX線通過経路に存在して無視できないX線散乱を生じさせる物体であって且つ被検体以外の物体である被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptから散乱量S(do,d)を求めるための情報を記憶する情報記憶手段と、被検体を撮影してデータを収集し前記データから被検体の投影長pro_ptを求めると共に前記データに対応する被検体外物の投影長pro_exを求め両者に対応する前記情報を読み出し該情報を用いて前記データを散乱補正す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15の観点によるX線CT装置では、被検体を撮影してデータを収集し、そのデータから被検体の投影長pro_ptを求めると共にそのデータに対応する被検体外物の投影長pro_exを求める。そして、被検体の投影長pro_ptと被検体外物の投影長pro_exとに対応して記憶しておいた情報を読み出せば、その情報から散乱量を推定できるから、収集したデータを散乱補正することが出来る。
第16の観点では、本発明は、上記第14または上記第15の観点によるX線CT装置において、前記情報が、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptの和である投影長和「pro_pt+pro_ex」から前記散乱量S(do,d)を算出するための散乱関数f(pro_pt+pro_ex)であることを特徴とする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、被検体の投影長pro_ptと被検体外物の投影長pro_exの和「pro_pt+pro_ex」に対応して記憶しておいた散乱関数f(pro_pt+pro_ex)を読み出せば、その散乱関数f(pro_pt+pro_ex)から散乱量S(do,d)を算出できるから、収集したデータを散乱補正することが出来る。
第17の観点では、本発明は、上記第16の観点によるX線CT装置において、前記散乱関数f(pro_pt+pro_ex)が投影長和「pro_pt+pro_ex」のn(≧1)次関数であり、前記情報が前記n次関数の係数a0,…,anの全部または一部であることを特徴とするX線CT装置を提供する。
上記構成において、「係数a0,…,anの一部」とは、値が「0」の係数は記憶しておく必要がない、という意味である。例えば、定数項がなければ、係数a0を記憶しておく必要がない。
上記第17の観点によるX線CT装置では、被検体の投影長pro_ptと被検体外物の投影長pro_exの和「pro_pt+pro_ex」から散乱量S(do,d)を算出するn次関数f(pro_pt+pro_ex)の係数a0,…,anを求めて記憶しておく。この係数a0,…,anを読み出すことにより、n次関数f(pro_pt+pro_ex)から散乱量S(do,d)を算出でき、収集したデータを散乱補正することが出来る。
第18の観点では、本発明は、上記第14から上記第17のいずれかの観点によるX線CT装置において、前記散乱補正手段は、検出器列とチャネルによって特定される検出器毎に前記情報を用いて散乱量を求め、検出器毎の前記データから前記散乱量を減算することにより、前記データを散乱補正することを特徴とするX線CT装置を提供する。
データから散乱量を減算することにより、散乱の影響を抑制することが出来る。
第19の観点では、本発明は、上記第14から上記第18のいずれかの観点によるX線CT装置において、前記情報記憶手段は、X線管出力Ioと検出器厚doとビーム厚dと検出器列rとチャネルchのうちの少なくとも1つについての2種類以上の異なる値について前記情報を記憶しておくことを特徴とする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、例えばX線管出力Ioを変えた場合や、検出器厚doを変えた場合や、ビーム厚dを変えた場合などに対応できる。
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。
また、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。
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100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、撮影テーブル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,スキャン処理,散乱補正処理,前処理,画像再構成処理,後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、収集したデータを前処理して求めた投影データから再構成した断層像を表示する表示装置6と、プログラムやデータや断層像を記憶する記憶装置7とを具備している。
撮影テーブル10は、被検体を乗せて走査ガントリ20の開口部に入れ出しするクレードル12を具備している。クレードル12は、撮影テーブル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、多列X線検出器24と、DAS(Data Acquisition System)25と、回転中心軸の周りを回転するX線管21などを制御する回転部コントローラ26と、制御信号などを操作コンソール1や撮影テーブル10とやり取りする制御コントローラ29と、電源,制御信号,収集したデータを転送するスリップリング30とを具備している。また、走査ガントリ傾斜コントローラ27により、走査ガントリ20は前方または後方に±30゜ほど傾斜させることが出来る。
X線通過経路には、フィルタ40およびカバー41,42が存在している。これらは、被検体撮影時にX線通過経路に存在して無視できないX線散乱を生じさせる物体であって且つ被検体以外の物体である被検体外物である。
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、フィルタ40およびカバー41,42すなわち被検体外物を外した状態で、検出器det(r,ch,do)の検出器厚doと同等のビーム厚doで空気を撮影し、データI(Io,θ,r,ch,do,do,exout)を収集する。
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(Io,θ,r,ch,do,do,exout)中の(Io,θ,r,ch,do,do,exout)は、(X線管出力,ビュー角度,検出器列番号,チャネル番号,検出器厚,ビーム厚,被検体外物無し)を表している。
ステップP2では、図3の(b)に示すように、フィルタ40およびカバー41,42すなわち被検体外物を装着し、検出器det(r,ch,do)の検出器厚doと同等のビーム厚doで空気を撮影して撮影し、データI(Io,θ,r,ch,do,do,exin)を収集する。
なお、データI(Io,θ,r,ch,do,do,exin)中の(…,exin)は、(…,被検体外物有り)を表している。
ステップP3では、図3の(c)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(Io,θ,r,ch,do,do,pt)を収集する。これを、異なる大きさのファントムαについて繰り返す。
なお、データI(Io,θ,r,ch,do,do,pt)中の(…,pt)は、(…,ファントム及び被検体外物有り)を表している。
ステップP4では、図3の(d)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(Io,θ,r,ch,do,d,pt)を収集する。これを、異なる大きさのファントムαについて繰り返す。
ステップP5では、データI(Io,θ,r,ch,do,do,exout)とデータI(Io,θ,r,ch,do,do,exin)から被検体外物の投影長pro_ex(θ,r,ch)を算出する。そして、図4に示すように記憶する。
pro_ex(θ,r,ch)=−log{I(Io,θ,r,ch,do,do,exin)/I(Io,θ,r,ch,do,do,exout)}
ステップP6では、データI(Io,θ,r,ch,do,do,exin)とデータI(Io,θ,r,ch,do,do,pt)からファントムαの投影長pro_pt(θ,r,ch)を算出する。これを、異なる大きさのファントムαについて収集したデータについて繰り返し、異なる投影長pro_pt(θ,r,ch)を得る。
pro_pt(θ,r,ch)=−log{I(Io,θ,r,ch,do,do,pt)/I(Io,θ,r,ch,do,do,exin)}
ステップP7では、データI(Io,θ,r,ch,do,do,pt)とデータI(Io,θ,r,ch,do,d,pt)の差を散乱量S(Io,θ,r,ch,do,d,pt)として算出する。これを、異なる大きさのファントムαについて収集したデータについて繰り返し、異なる投影長pro_pt(θ,r,ch)についての散乱量Sを得る。
S(Io,θ,r,ch,do,d,pt)=I(Io,θ,r,ch,do,d,pt)−I(Io,θ,r,ch,do,do,pt)
ステップP8では、被検体外物の投影長pro_ex(θ,r,ch)とファントムαの投影長pro_pt(θ,r,ch)の和である投影長和W=pro_pt(θ,r,ch)+pro_ex(θ,r,ch)のn次関数として散乱量Sを近似し、n次関数の係数a0,…,anを求める。そして、図5に示すように記憶する。
S=a0+a1・W+a2・W2+a3・W3+…+an・Wn
図6は、被検体の撮影状態を示す概念図である。
まず、図6の(a)に示すように、被検体を入れないで撮影し、キャリブレーション用データI(Io,θ,r,ch,do,d,air)を収集する。
次に、図6の(b)に示すように、被検体βを入れて撮影し、断層像再構成用データI(Io,θ,r,ch,do,d,pt)を収集する。
図7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、キャリブレーション用データI(Io,θ,r,ch,do,d,air)と断層像再構成用データI(Io,θ,r,ch,do,d,pt)から被検体βの投影長pro_pt(θ,r,ch)を算出する。
pro_pt(θ,r,ch)=−log{I(Io,θ,r,ch,do,d,pt)/I(Io,θ,r,ch,do,d,air)}
ステップQ2では、被検体外物の投影長pro_ex(θ,r,ch)を読み出す。
ステップQ3では、投影長和W=pro_pt(θ,r,ch)+pro_pt(θ,r,ch)を算出する。
ステップQ4では、条件[Io,θ,r,ch,do,d]での投影長和W=pro_pt+pro_ptに対応する散乱係数a0,a1,…,anを読み出す。
ステップQ5では、読み出した係数a0,a1,…,anを用いて散乱量S(Io,θ,r,ch,do,d,pt)を算出する。
S=a0+a1・W+a2・W2+a3・W3+…+an・Wn
ステップQ6では、算出した散乱量S(Io,θ,r,ch,do,d,pt)を検出器列方向およびチャネル方向に平滑化処理し、平滑化した散乱量S'(Io,θ,r,ch,do,d,pt)を算出する。
S'(Io,θ,r,ch,do,d,pt)=smooth_rj_chk{S(Io,θ,r,ch,do,d,pt)}
ここで、smooth_rj_chk{S(Io,θ,r,ch,do,d,pt)}は、散乱量S(Io,θ,r,ch,do,d,pt)に対応する検出器det(r,ch,do)を中心として同一チャネルで検出器列方向に±j列の検出器det(r-j,ch,do)〜det(r+j,ch,do)に対応する散乱量S(Io,θ,r-j,ch,do,d,pt)〜S(Io,θ,r+j,ch,do,d,pt)および散乱量S(Io,θ,r,ch,do,d,pt)に対応する検出器det(r,ch,do)を中心として同一検出器列でチャネル方向に±k個の検出器det(r,ch-k,do)〜det(r,ch+k,do)に対応する散乱量S(Io,θ,r,ch-k,do,d,pt)〜S(Io,θ,r,ch+k,do,d,pt)を平滑化処理する関数(例えば平均値を求める関数)である。
ステップQ7では、断層像再構成用データI(Io,θ,r,ch,do,d,pt)から散乱量S'(Io,θ,r,ch,do,d,pt)を減算し、散乱補正した断層像再構成用データI'(Io,θ,r,ch,do,d,pt)を算出する。そして、散乱補正処理を終了する。
I'(Io,θ,r,ch,do,d,pt)=I(Io,θ,r,ch,do,d,pt)−S'(Io,θ,r,ch,do,d,pt)
実施例1で散乱補正した断層像再構成用データI'(Io,θ,r,ch,do,d,pt)から再構成した断層像は、散乱補正しない断層像再構成用データI(Io,θ,r,ch,do,d,pt)から再構成した断層像よりも画質が向上した。なお、n=4,a0=0として良好な散乱補正結果が得られることを確認した(この場合、a0は記憶しておく必要がない)。
実施例1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。
実施例2では、被検体外物の投影長pro_exを、実測でなく、計算により求める。
図8は、実施例2に係る散乱測定処理を示すフロー図である。
この実施例2に係る散乱測定処理は、実施例1の散乱測定処理(図2)からステップP1を省略し、ステップP5の代わりにステップP5’を行う点のみが相違している。そこで、ステップP5’のみ説明する。
ステップP5’では、被検体外物のX線吸収係数μとX線透過長L(θ,r,ch)より被検体外物の投影長pro_ex(θ,r,ch)を算出し、図4に示すように記憶する。
pro_ex(θ,r,ch)=μ・L(θ,r,ch)
実施例2によれば、被検体外物を外してデータを収集する必要がなくなる。
実施例3では、投影長和Wのn次関数として散乱量Sを近似するn次関数の係数a0,…,anを全ビュー,全検出器で共通とする。
すなわち、実施例1,2のステップP8(図2,図8)では条件[Io,θ,r,ch,do,d]毎にn次関数の係数a0,…,anを求めたが、実施例3では条件[Io,do,d]毎にn次関数の係数a0,…,anを求め、記憶する。
実施例3によれば、ビュー角度θ毎に且つ検出器det(r,ch,do)毎に係数a0,…,anを記憶しないで済み、構成を簡単化できる。
実施例1〜3では、投影長和Wのn次関数として散乱量Sを近似するn次関数の係数a0,…,anを記憶したが、その代わりに、散乱量S(Io,θ,r,ch,do,d,pt)そのものを記憶しておいてもよい。あるいは、データI(Io,θ,r,ch,do,d,pt)に対する散乱量S(Io,θ,r,ch,do,d,pt)の割合(つまり、データ中の散乱量の割合)を記憶しておいてもよい。あるいは、「1」からデータI(Io,θ,r,ch,do,d,pt)に対する散乱量S(Io,θ,r,ch,do,d,pt)の割合を引いた値を記憶しておいてもよい。
実施例1〜4では、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptの和である投影長和「pro_pt+pro_ex」に対応付けて係数a0,…,anなどを記憶したが、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptとに直接的に対応付けて記憶してもよい。あるいは、投影長和「pro_pt+pro_ex」を、対応する検出器と同一チャネルで全検出器列について加算した値(チャネル毎の情報となる)や、同一チャネルで同一検出器列を含む複数検出器列について加算した値(検出器毎の情報となる)や、対応する検出器と同一検出器列で全チャネルについて加算した値(検出器列毎の情報となる)や、同一検出器列で同一チャネルを含む複数チャネルについて加算した値(検出器毎の情報となる)や、対応する検出器と同一検出器列を含む複数検出器列および同一チャネルを含む複数チャネルについて加算した値(検出器毎の情報となる)や、全検出器について加算した値(全検出器で一つの情報を共有することになる)に対応付けて記憶してもよい。
本発明の散乱補正方法、散乱測定方法および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。 被検体外物の投影長の記憶形式を示す概念図である。 散乱係数の記憶形式を示す概念図である。 被検体撮影状況を示す説明図である。 実施例1に係る散乱補正処理を示すフロー図である。 実施例2に係る散乱測定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 多列X線検出器
25 DAS
100 X線CT装置

Claims (19)

  1. 被検体撮影時にX線通過経路に存在して無視できないX線散乱を生じさせる物体であって且つ被検体以外の物体である被検体外物の投影長pro_exを求め、撮影対象の投影長pro_ptを求め、前記被検体外物および前記撮影対象をX線通過経路に入れた状態で、検出器厚doと同等のビーム厚で撮影してデータ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(do,d)を測定し、前記データI(do,do)と前記データI(do,d)の差に基づいて散乱量S(do,d)を求め、前記被検体外物の投影長pro_exと前記撮影対象の投影長pro_ptから前記散乱量S(do,d)を求めるための情報を記憶しておき、被検体を撮影してデータを収集し前記データから被検体の投影長pro_ptを求めると共に前記データに対応する被検体外物の投影長pro_exを求め、前記被検体の投影長pro_ptと前記被検体外物の投影長pro_exに対応する前記情報を読み出し該情報を用いて前記データを散乱補正することを特徴とする散乱補正方法。
  2. 被検体撮影時にX線通過経路に存在して無視できないX線散乱を生じさせる物体であって且つ被検体以外の物体である被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptから散乱量S(do,d)を求めるための情報を記憶しておき、被検体を撮影してデータを収集し前記データから被検体の投影長pro_ptを求めると共に前記データに対応する被検体外物の投影長pro_exを求め、前記被検体の投影長pro_ptと前記被検体外物の投影長pro_exに対応する前記情報を読み出し該情報を用いて前記データを散乱補正することを特徴とする散乱補正方法。
  3. 請求項1または請求項2に記載の散乱補正方法において、前記情報が、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptの和である投影長和「pro_pt+pro_ex」から前記散乱量S(do,d)を算出するための散乱関数f(pro_pt+pro_ex)であることを特徴とする散乱補正方法。
  4. 請求項3に記載の散乱補正方法において、前記散乱関数f(pro_pt+pro_ex)が投影長和「pro_pt+pro_ex」のn(≧1)次関数であり、前記情報が前記n次関数の係数a0,…,anの全部または一部であることを特徴とする散乱補正方法。
  5. 請求項1から請求項4のいずれかに記載の散乱補正方法において、検出器列とチャネルによって特定される検出器毎に前記情報を用いて散乱量を求め、検出器毎の前記データから前記散乱量を減算することにより、前記データを散乱補正することを特徴とする散乱補正方法。
  6. 請求項1から請求項5のいずれかに記載の散乱補正方法において、X線管出力Ioと検出器厚doとビーム厚dと検出器列rとチャネルchのうちの少なくとも1つについての2種類以上の異なる値について前記情報を記憶しておくことを特徴とする散乱補正方法。
  7. 被検体撮影時にX線通過経路に存在して無視できないX線散乱を生じさせる物体であって且つ被検体以外の物体である被検体外物の投影長pro_exを求めるステップと、
    撮影対象の投影長pro_ptを求めるステップと、
    前記被検体外物および前記撮影対象をX線通過経路に入れ、検出器厚doと同等のビーム厚で撮影してデータ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(do,d)を測定し、前記データI(do,do)と前記データI(do,d)の差に基づいて散乱量S(do,d)を求めるステップと、
    前記被検体外物の投影長pro_exと前記撮影対象の投影長pro_ptから前記散乱量S(do,d)を求めるための情報を記憶するステップと
    を有することを特徴とする散乱測定方法。
  8. 請求項7に記載の散乱測定方法において、前記被検体外物の投影長pro_exを求めるステップが、前記被検体外物をX線通過経路に入れないで撮影してデータI_exoutを測定し、前記被検体外物をX線通過経路に入れて撮影してデータI_exinを測定し、前記データI_exoutおよび前記データI_exinより前記被検体外物の投影長pro_exを求めるステップであることを特徴とする散乱測定方法。
  9. 請求項7に記載の散乱測定方法において、前記被検体外物の投影長pro_exを求めるステップが、前記被検体外物の材質と形状より前記被検体外物の投影長pro_exを算出するステップであることを特徴とする散乱測定方法。
  10. 請求項7から請求項9のいずれかに記載の散乱測定方法において、前記撮影対象の投影長pro_ptを求めるステップが、撮影対象をX線通過経路に入れないで撮影してデータI_ptoutを測定し、前記撮影対象をX線通過経路に入れて撮影してデータI_ptinを測定し、前記データI_ptoutおよび前記データI_ptinより前記撮影対象の投影長pro_ptを求めるステップであることを特徴とする散乱測定方法。
  11. 請求項7から請求項10のいずれかに記載の散乱測定方法において、被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptの和である投影長和「pro_pt+pro_ex」から前記散乱量S(do,d)を算出するための散乱関数f(pro_pt+pro_ex)を求め、前記情報として記憶することを特徴とする散乱測定方法。
  12. 請求項11に記載の散乱測定方法において、前記散乱関数f(pro_pt+pro_ex)が投影長和「pro_pt+pro_ex」のn(≧1)次関数であり、前記情報として前記n次関数の係数a0,…,anの全部または一部を記憶することを特徴とする散乱測定方法。
  13. 請求項7から請求項12のいずれかに記載の散乱測定方法において、X線管出力Ioと検出器厚doとビーム厚dと検出器列rとチャネルchのうちの少なくとも1つについて2種類以上の異なる値で測定を行い、それぞれについて前記情報を記憶することを特徴とする散乱測定方法。
  14. X線管と、多列X線検出器と、前記X線管および前記多列X線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、被検体撮影時にX線通過経路に存在して無視できないX線散乱を生じさせる物体であって且つ被検体以外の物体である被検体外物の投影長pro_exを求める被検体外物投影長取得手段と、撮影対象の投影長pro_ptを求める撮影対象投影長取得手段と、前記被検体外物および前記撮影対象をX線通過経路に入れて検出器厚doと同等のビーム厚で撮影してデータI(do,do)を収集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(do,d)を測定し前記データI(do,do)と前記データI(do,d)の差に基づいて散乱量S(do,d)を求める散乱量取得手段と、前記被検体外物の投影長pro_exと前記撮影対象の投影長pro_ptから前記散乱量S(do,d)を求めるための情報を記憶する情報記憶手段と、ビーム厚dのX線ビームで且つ検出器厚doの検出器でデータを収集し前記データから被検体の投影長pro_ptを求めると共に前記データに対応する被検体外物の投影長pro_exを求め両者に対応する情報を読み出して該情報を用いて前記データを散乱補正す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。
  15. X線管と、多列X線検出器と、前記X線管および前記多列X線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、被検体撮影時にX線通過経路に存在して無視できないX線散乱を生じさせる物体であって且つ被検体以外の物体である被検体外物の投影長pro_exと撮影対象の投影長pro_ptから散乱量S(do,d)を求めるための情報を記憶する情報記憶手段と、被検体を撮影してデータを収集し前記データから被検体の投影長pro_ptを求めると共に前記データに対応する被検体外物の投影長pro_exを求め両者に対応する前記情報を読み出し該情報を用いて前記データを散乱補正す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。
  16. 請求項14または請求項15に記載のX線CT装置において、前記情報が、前記投影長和「pro_pt+pro_ex」から前記散乱量S(do,d)を算出するための散乱関数f(pro_pt+pro_ex)であることを特徴とするX線CT装置。
  17. 請求項16に記載のX線CT装置において、前記散乱関数f(pro_pt+pro_ex)が投影長和「pro_pt+pro_ex」のn(≧1)次関数であり、前記情報が前記n次関数の全部または一部であることを特徴とするX線CT装置。
  18. 請求項14から請求項17のいずれかに記載のX線CT装置において、前記散乱補正手段は、検出器列とチャネルによって特定される検出器毎に前記情報を用いて散乱量を求め、検出器毎の前記データから前記散乱量を減算することにより、前記データを散乱補正することを特徴とするX線CT装置。
  19. 請求項14から請求項18のいずれかに記載のX線CT装置において、前記情報記憶手段は、X線管出力Ioと検出器厚doとビーム厚dと検出器列rとチャネルchのうちの少なくとも1つについての2種類以上の異なる値について前記情報を記憶しておくことを特徴とするX線CT装置。
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