JP2007125129A - X-ray computed tomography apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はX線CT装置に関し,特に人体の断層像を生成して画像診断を行うためのX線CT装置に関するものである。 The present invention relates to an X-ray CT apparatus, and more particularly to an X-ray CT apparatus for generating a tomographic image of a human body and performing image diagnosis.
X線CT装置は被写体のX線透過像を様々な角度から撮影し,得られた撮影画像を再構成して被写体の断層像を生成する装置である。一般に,再構成演算に先立って幾つかの撮影データの補正が行われる。このような補正の代表例として,エアキャリブレーションとリニアリティ補正がある。
エアキャリブレーションは,被写体の撮影画像Iを,被写体を配置せずに撮影したエア画像Ioで正規化する演算であり,次式で示される。
An X-ray CT apparatus is an apparatus that captures X-ray transmission images of a subject from various angles and reconstructs the obtained captured images to generate a tomographic image of the subject. In general, some image data is corrected prior to reconstruction calculation. Typical examples of such correction include air calibration and linearity correction.
The air calibration is an operation for normalizing the photographed image I of the subject with the air image Io photographed without placing the subject, and is expressed by the following equation.
ただしlはX線ビーム上の位置,μ(l)は位置lにおける被写体の吸収係数である。再構成演算はエアキャリブレーション後のデータから,逆ラドン変換に基づいて被写体の吸収係数μ(l)を計算するものである。なお被写体の吸収係数が均一である場合,数1は次式となる。
Where l is the position on the X-ray beam and μ (l) is the absorption coefficient of the subject at position l. The reconstruction calculation is to calculate the absorption coefficient μ (l) of the subject from the data after air calibration based on the inverse Radon transform. When the absorption coefficient of the subject is uniform,
ただしdはX線ビームの被写体中のパス長である。エアデータは通常,X線CT装置の起動時等に撮影される。また通常,S/N向上のために数百〜数千フレーム分のエアデータが撮影され,キャリブレーションにはその平均値が使用される。エアデータはX線管の管電圧毎に異なるため,通常,撮影に使用される管電圧毎に取得される。 Here, d is the path length in the subject of the X-ray beam. Air data is usually taken when the X-ray CT apparatus is activated. Usually, air data for several hundred to several thousand frames is photographed to improve S / N, and the average value is used for calibration. Since air data differs for each tube voltage of the X-ray tube, it is usually acquired for each tube voltage used for imaging.
リニアリティ補正は,特に画像診断を目的としたX線CT装置で一般的に行われる補正であり,CT値の精度を向上するためにエアキャリブレーション後のデータに対して実施される。数2によれば,水のように吸収係数が一定の被写体を撮影した場合,μdの値は被写体厚dに対してリニアに変化するはずである。しかし実際には,ビームハードニング効果やX線検出器の入出力特性の歪みによって上記リニアリティが低下するため,再構成画像のCT値が不均一となる。このような問題を避けるためにリニアリティ補正が実施される。リニアリティ補正の従来例としては特許文献1がある。ただし特許文献1では,リニアリティ補正はファントムキャリブレーションと呼ばれている。特許文献1では,被写体厚dが既知の均一な水ファントムを用いてμdの非線形特性を測定し,多項式変換によりこれを補正している。特許文献1のリニアリティ補正は水ファントムに対して最適化されるため,被写体の組成によっては必ずしも有功な補正精度が保たれる訳ではない。しかし,人体のように水に近い組成を有する被写体を対象とした場合は,非常に有効な補正である。なお,ビームハードニング効果はX線管の管電圧に依存して変化するため,リニアリティ補正用の多項式は通常,撮影に使用される管電圧毎に測定される。また,リニアリティ補正用の多項式は通常CT装置のメンテナンス時などに測定される。
The linearity correction is a correction generally performed in an X-ray CT apparatus especially for the purpose of image diagnosis, and is performed on data after air calibration in order to improve the accuracy of the CT value. According to
エアキャリブレーション用データやリニアリティ補正用データを取得するためには,通常様々な撮影を行う必要があり,計測に非常に多くの時間と手間がかかる。このため,撮影可能な管電圧の種類は,通常3〜4種類程度に限定されているのが現状である。一方,管電圧は画質や被曝量を左右する重要なパラメータであるため,設定可能な管電圧の種類をできるだけ多くして撮影条件を最適化したいというニーズがある。 In order to acquire air calibration data and linearity correction data, it is usually necessary to perform various types of imaging, which requires a lot of time and labor for measurement. For this reason, at present, the number of tube voltages that can be photographed is normally limited to about 3 to 4 types. On the other hand, since the tube voltage is an important parameter that affects the image quality and exposure dose, there is a need to optimize the imaging conditions by increasing the types of tube voltage that can be set as much as possible.
本発明の目的は,少ない種類の管電圧で計測したエアデータおよびリニアリティ補正データに基づいて,任意の管電圧のエアデータおよびリニアリティ補正データを生成する方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for generating air data and linearity correction data of an arbitrary tube voltage based on air data and linearity correction data measured with a small number of types of tube voltages.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば,以下のとおりである。
(手段1)
X線管と,前記X線管に対向配置されたX線検出器と,前記X線管と前記X線検出器の対を回転させる回転機構を有し,前記回転の周方向の多数の位置で取得した被写体のX線透過像に基づいて前記被写体の断層像を生成するX線CT装置において,被写体を配置しない状態で前記X線管のN種類(ただし,Nは2以上の自然数とする)の管電圧で撮影したエアデータの実測値を記録する記録手段と,異なるM種類(ただし,MはN<Mを満たす自然数)の管電圧に対してエアデータの理論値を計算する手段と,前記N種類の管電圧に対して前記エアデータの実測値と前記エアデータ理論値の差分値を計算する手段と,前記エアデータの差分値を管電圧を変数とする近似式で近似する手段と,前記M種類の管電圧に対して前記近似式を用いてエアデータの差分値を計算した後に前記エアデータの理論値に加算して修正エアデータを計算する手段と,前記修正エアデータを用いてエアキャリブレーション計算を行う手段を有することを特徴とするX線CT装置である。これにより,少数(N種類)の管電圧で計測したエアデータから,より多数(M種類)の管電圧に対応したエアデータを生成できるため,エアデータの撮影時間を短縮すると共に,多数の撮影管電圧に対応可能なX線CT装置を提供できる。また,エアデータの理論値と実測値の差分量のみを管電圧を変数とする近似式で近似するため,上記近似が理論値成分に影響されることなく,高精度の近似が可能である。この結果,近似誤差に起因するエアキャリブレーション精度の低下を縮小できる。
(手段2)
前記修正エアデータを記録する第2の記録手段を有することを特徴とする手段1に記載のX線CT装置である。これにより,多数の管電圧に対してエアデータを予め計算して記録できるので,エアキャリブレーション演算を高速に行える。
(手段3)
略均一の素材で構成される模擬被写体に対して前記N種類の管電圧において撮影データを実測して記録する第3の記録手段と,前記M種類の管電圧に対して前記模擬被写体の撮影データの理論値を計算する手段と,前記N種類の管電圧に対して前記撮影データの実測値と前記撮影データ理論値の差分値を計算する手段と,前記撮影データの差分値を管電圧を変数とする近似式で近似する手段と,前記M種類の管電圧に対して前記近似式を用いて撮影データの差分値を計算した後に前記撮影データの理論値に加算して修正撮影データを計算する手段と,前記修正撮影データに対して生成した前記模擬被写体のCT値が略一定となるように前記修正撮影データを変換する変換式を計算する手段と,前記変換式に基づいて前記被写体の撮影データを修正する手段を有することを特徴とする手段1および2に記載のX線CT装置である。これにより,少数(N種類)の管電圧で計測した撮影データから,より多数(M種類)の管電圧に対応したリニアリティ補正データを生成できるため,模擬被写体の撮影に必要な時間や手間を減少すると共に,多数の撮影管電圧に対応可能なX線CT装置を提供できる。また,撮影データの理論値と実測値の差分量のみを管電圧を変数とする近似関数で近似するため,上記近似が理論値成分に影響されることなく,高精度の近似が可能である。この結果,近似誤差に起因するリニアリティ補正精度の低下を縮小できる。
(手段4)
前記変換式を規定するパラメータの値を記録する第4の記録手段を有することを特徴とする手段3に記載のX線CT装置である。これにより,多数の管電圧に対してリニアリティ補正データを予め計算して記録できるので,リニアリティ補正演算を高速化に行える。
The following is a brief description of an outline of typical inventions among the inventions disclosed in the present application.
(Means 1)
An X-ray tube; an X-ray detector disposed opposite to the X-ray tube; and a rotation mechanism for rotating a pair of the X-ray tube and the X-ray detector, and a plurality of positions in the circumferential direction of the rotation. In the X-ray CT apparatus for generating a tomographic image of the subject based on the X-ray transmission image of the subject acquired in step N, the N types of the X-ray tube (where N is a natural number of 2 or more) without the subject being arranged Recording means for recording measured values of air data photographed at a tube voltage of), means for calculating theoretical values of air data for different M types of tube voltages (where M is a natural number satisfying N <M), and , Means for calculating a difference value between the measured value of the air data and the theoretical value of the air data for the N types of tube voltages, and means for approximating the difference value of the air data with an approximate expression using the tube voltage as a variable. And using the approximate expression for the M types of tube voltages An X-ray comprising means for calculating a corrected air data by calculating a difference value of the data and adding it to a theoretical value of the air data, and means for calculating an air calibration using the corrected air data CT device. As a result, air data corresponding to a larger number (M types) of tube voltages can be generated from air data measured with a small number (N types) of tube voltages. An X-ray CT apparatus that can cope with tube voltage can be provided. Further, since only the difference between the theoretical value and the actual measurement value of the air data is approximated by an approximate expression using the tube voltage as a variable, the above approximation can be performed with high accuracy without being influenced by the theoretical value component. As a result, it is possible to reduce the decrease in air calibration accuracy caused by the approximation error.
(Means 2)
The X-ray CT apparatus according to
(Means 3)
Third recording means for actually measuring and recording photographing data at the N types of tube voltages with respect to a simulated subject composed of a substantially uniform material, and photographing data of the simulated subject with respect to the M types of tube voltages Means for calculating a theoretical value of the imaging data, means for calculating a difference value between the measured value of the photographing data and the theoretical value of the photographing data with respect to the N types of tube voltages, and the difference value of the photographing data as a variable of the tube voltage. And means for approximating with the approximate expression, and calculating the difference value of the photographic data for the M types of tube voltages using the approximate expression, and then adding to the theoretical value of the photographic data to calculate the corrected photographic data. Means for calculating a conversion formula for converting the corrected shooting data so that a CT value of the simulated subject generated with respect to the corrected shooting data is substantially constant, and shooting of the subject based on the conversion formula Data Is an X-ray CT apparatus according to the
(Means 4)
The X-ray CT apparatus according to means 3, further comprising fourth recording means for recording a parameter value defining the conversion formula. As a result, linearity correction data can be calculated and recorded in advance for a large number of tube voltages, so that the linearity correction calculation can be performed at high speed.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば,以下の通りである。
少ない手間と時間で,任意の管電圧におけるX線CT計測を可能とするエアデータおよびリニアリティ補正データを作成できる。その結果,撮影管電圧の高精度の設定が可能となり,計測画像の画質を向上できる。
The following is a brief description of the effects obtained by the typical inventions among the inventions disclosed in the present application.
Air data and linearity correction data that enable X-ray CT measurement at an arbitrary tube voltage can be created with little effort and time. As a result, the tube voltage can be set with high accuracy, and the quality of the measurement image can be improved.
以下,本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の実施の形態に係るX線CT装置の正面模式図である。本実施の形態に係るX線CT装置は,X線管1,X線検出器2,回転板3,寝台天板4,ガントリー5,撮影制御手段100,操作卓101,フレームメモリ102,エアキャリブレーション手段103,リニアリティ補正手段104,画像再構成手段105,画像表示手段106,演算手段A107,離散エアデータテーブル108,演算手段B109,連続エアデータテーブル110,演算手段C111,離散リニアリティ補正テーブル112,演算手段D113,連続リニアリティ補正テーブル114,離散μdテーブル115,および連続μdテーブル116等から構成される。X線管1およびX線検出器2の対からなる撮影系は回転板3に固定されており,上記撮影系および回転板3の全体はガントリー5の内部に格納されている。ガントリー5の中央部には開口部6が設けられており,開口部6の中心付近には被写体10が配置される。なお本実施の形態では被写体10として人体を想定しており,通常被写体10は寝台天板4上に横たわった状態で計測される。回転板3は図示しない駆動モーターによって回転し,被写体10の全周方向からのX線透過像を撮影する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic front view of an X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention. The X-ray CT apparatus according to the present embodiment includes an
図1において,X線管1のX線発生点とX線検出器2のX線入力面との距離の代表例は1040 [mm]である。また開口部8の直径の代表例は500 [mm]である。回転板3の回転の所要時間の代表例は0.4 [s]である。X線検出器2にはシンチレータおよびフォトダイオード等から構成される公知のX線検出器が使用される。X線検出器2はマルチスライスCT用の多層センサであり,紙面水平方向のチャネル数の代表例は900チャネル,紙面垂直方向のスライス数の代表例は64スライスである。各検出素子のチャネル方向およびスライス方向のサイズの代表例は1[mm]である。撮影系の1回転における撮影回数の代表例は900回であり,回転板3が0.4度回転する毎に1回の撮影が行われる。
In FIG. 1, a representative example of the distance between the X-ray generation point of the
次に,本実施の形態に係るX線CT装置の動作を説明する。本X線CT装置には,本撮影モードおよびキャリブレーション撮影モードの2種類の撮影モードが用意されている。本撮影モードおよびキャリブレーション撮影モードの選択は,検者が操作卓101を通して指示する。なお図1では,本撮影モード時におけるデータの流れを実線で,キャリブレーション撮影モードにおけるデータの流れを破線で示してある。以下,両撮影モードにおける動作を説明する。 Next, the operation of the X-ray CT apparatus according to this embodiment will be described. The X-ray CT apparatus is provided with two types of imaging modes, a main imaging mode and a calibration imaging mode. The examiner gives an instruction through the console 101 to select the main photographing mode and the calibration photographing mode. In FIG. 1, the data flow in the main photographing mode is indicated by a solid line, and the data flow in the calibration photographing mode is indicated by a broken line. The operation in both shooting modes will be described below.
まず本撮影モードにおける本X線撮影装置の動作を説明する。使用者は操作卓101を通して撮影時の管電圧や管電流,被写体10の撮影範囲等の撮影条件を指定した後に撮影開始を指示する。撮影開始が指示されると同時に,撮影制御手段100は回転板3の回転を開始する。回転板3の回転が定速状態に入った時点で撮影制御手段100はX線管1のX線照射開始およびX線検出器2の撮影開始を指示し,撮影を開始する。X線検出器2から出力された撮影データはフレームメモリ102に順次格納される。エアキャリブレーション手段103は,フレームメモリ102に格納された全てのチャネルおよびスライス位置のデータに対して,数1に示したエアキャリブレーションを行う。このとき撮影管電圧に対応するエアデータが,連続エアデータテーブル110から参照される。続いてリニアリティ補正手段104は,連続リニアリティ補正テーブル114を参照して撮影管電圧に対応するリニアリティ補正データを読み出し,後述する方法でリニアリティ補正104を行う。続いて画像再構成手段105は公知の再構成アルゴリズムを用いて被写体10の断層像を再構成し,再構成結果はモニタ等の公知の画像表示手段106によって表示される。
First, the operation of the X-ray imaging apparatus in the main imaging mode will be described. The user instructs the start of shooting after designating shooting conditions such as the tube voltage and tube current at the time of shooting and the shooting range of the subject 10 through the console 101. At the same time that the start of photographing is instructed, the photographing control means 100 starts to rotate the rotating plate 3. When the rotation of the rotating plate 3 enters a constant speed state, the imaging control means 100 instructs the
次にキャリブレーション撮影モードにおける本X線撮影装置の動作を説明する。キャリブレーション撮影モードでは,エアデータとリニアリティ補正データが計測される。
エアデータ計測時には被写体10および寝台天板4を配置しない状態で撮影が行われる。使用者が,操作卓101を通してエアデータ撮影の開始を指示すると,回転板3が回転を開始し,回転が定速状態に入った時点でエアデータの撮影を開始する。撮影では回転板3の1回または2回転分程度のエアデータが取得され,フレームメモリ102に記録される。次に演算手段Aは前記エアデータの全フレーム分の平均値を計算して離散エアデータテーブル108に格納する。エアデータの撮影開始から離散エアデータテーブル108への平均エアデータの格納に至る上記一連の作業は,予め指定された離散的な管電圧値に対して実施され,全ての管電圧に対して上記一連の作業が終了した段階でエアデータの撮影を終了する。なお以下においては,上記離散的な管電圧値として,90kV,100kV,110kV,120kV,および130kVの5種類の管電圧が指定されたものと仮定して説明を進めるが,本例に限定されるものではない。エアデータの撮影が終了すると,演算手段B109は後述する方法を用いて,連続的な管電圧に対するエアデータを作製し,結果を連続エアデータテーブル110に格納する。なお,本実施の形態では連続的な管電圧を,90kV〜130kVの区間における1kV刻みの管電圧と定義する。連続エアデータテーブル110を用いれば,任意の1kV刻みの管電圧での撮影が可能となる。離散エアデータテーブル108および連続エアデータテーブル110のデータ構造については後述する。
Next, the operation of the X-ray imaging apparatus in the calibration imaging mode will be described. In the calibration shooting mode, air data and linearity correction data are measured.
At the time of air data measurement, photographing is performed without the subject 10 and the
リニアリティ補正データ計測時には,文献1に示されるような直径の異なる円筒状の水ファントムが被写体として配置され,それぞれの撮影データがフレームメモリ102に格納される。演算手段C111は文献1に示される公知の方法を用いて,後述するリニアリティ補正テーブルを作成し,結果を離散リニアリティ補正テーブル112に格納する。なお,水ファントムの撮影から離散リニアリティ補正テーブル112へのリニアリティ補正テーブルの格納に至る上記一連の作業は全ての離散的な管電圧値に対して実施される。全ての離散的な管電圧値に対して離散リニアリティ補正テーブル112へのリニアリティ補正テーブルの格納が終了した時点で,演算手段C111は後述する方法を用いて離散μdテーブル115を作成する。続いて演算手段D113は離散μdテーブル115を参照して後述する方法で連続的な管電圧に対するμdテーブルを作成し,結果を連続μdテーブル116に格納する。更に,演算手段D113は連続μdテーブル116を参照して後述する方法で連続的な管電圧に対するリニアリティ補正テーブルを作成し,結果を連続リニアリティ補正テーブル114に格納する。離散リニアリティ補正テーブル112,連続リニアリティ補正テーブル114,離散μdテーブル115,および連続μdテーブル116のデータ構造については後述する。
At the time of linearity correction data measurement, cylindrical water phantoms having different diameters as shown in
なお,図1においてエアキャリブレーション手段103,リニアリティ補正手段104,画像再構成手段105,演算手段A107,演算手段B109,演算手段C111,および演算手段D113のそれぞれは,専用演算器または公知の汎用演算器等が用いられる。
図2は離散エアデータテーブル108のデータ構造を説明するための図である。なお,図2では簡単のためX線検出器2の1つの画素(チャネル位置i,スライス位置j)に対するテーブルを示したが,実際には全ての画素に対してエアデータが格納される。離散的な管電圧で計測されたエアデータの平均値は,離散エアデータテーブル108中の対応する位置に格納される。
In FIG. 1, each of the air calibration means 103, linearity correction means 104, image reconstruction means 105, calculation means A107, calculation means B109, calculation means C111, and calculation means D113 is a dedicated calculator or a known general-purpose calculation. A vessel or the like is used.
FIG. 2 is a diagram for explaining the data structure of the discrete air data table 108. In FIG. 2, for simplicity, a table for one pixel (channel position i, slice position j) of the
図3は連続エアデータテーブル110のデータ構造を説明するための図である。なお,図2の場合と同様,簡単のためX線検出器2の1つの画素に対するテーブルのみを示している。演算手段B109によって連続的な管電圧に対して計算されたエアデータの平均値は,連続エアデータテーブル110の対応する位置に格納される。ただし,図3において離散的な管電圧と一致するエアデータに関しては,図2中のデータがコピーされる。
図4は演算手段B109において,離散的な管電圧で計測されたエアデータから連続的な管電圧に対するエアデータを計算する方法を説明するための図である。図4(a)中のプロットは,離散的な管電圧に対して実測されたエアデータの信号値Ioを示したものである。これに対して,図4(a)中の実線は,後述する方法を用いてエアデータの理論値を計算した結果である。本理論値は,連続的な管電圧に対して計算されている。図4(b)のプロットは,図4(a)に示された実測値と理論値の差分値を示したものである。このような実測値と理論値の誤差は,X線検出器2の入出力特性の歪み等が原因で生じるものである。図4(b)中の破線は,図4(b)中のプロットを多項式近似したものである。近似多項式には通常以下の3次式が用いられる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the data structure of the continuous air data table 110. As in the case of FIG. 2, only the table for one pixel of the
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating air data for a continuous tube voltage from air data measured at a discrete tube voltage in the arithmetic means B109. The plot in FIG. 4 (a) shows the air data signal value Io measured for a discrete tube voltage. On the other hand, the solid line in FIG. 4 (a) is the result of calculating the theoretical value of air data using the method described later. This theoretical value is calculated for continuous tube voltage. The plot of FIG. 4 (b) shows the difference value between the actual measurement value and the theoretical value shown in FIG. 4 (a). Such an error between the actually measured value and the theoretical value is caused by distortion of the input / output characteristics of the
ただし,a0〜a3を近似係数とし,Vを管電圧とする。いま,図4(a)で計算したエアデータの理論値をJ(V)とすると,任意の管電圧Vに対するエアデータの値は次式で計算できる。 However, a0 to a3 are approximate coefficients, and V is the tube voltage. Now, assuming that the theoretical value of air data calculated in FIG. 4 (a) is J (V), the value of air data for an arbitrary tube voltage V can be calculated by the following equation.
演算手段B109は,連続的な管電圧に対するエアデータの理論値を計算した後に数3の近似および数4の計算を行って,結果を連続エアデータテーブル110の該当位置に格納する。
The calculation means B109 calculates the theoretical value of the air data for the continuous tube voltage, performs the approximation of Equation 3 and the calculation of
図5はリニアリティ補正手段104における補正方法を説明するための図である。文献1の計測では,予め被写体厚dが既知である円筒状の水に対して撮影が行われ,エアキャリブレーションが実施される。このとき,数2よりエアキャリブレーション後の信号値はμdに相当している。リニアリティ補正では,上記μdの実測値が理想値に変換される。ここでCT値の定義によれば,水の吸収係数が1000となるように規格化が行われるため,μdの理想値は1000dとなる。このようなμdの実測値および理想値をX,Y軸上の値としてプロットした結果が図5である。リニアリティ補正はXからYへの値の変換であり,このような変換は,通常上記プロットを以下の多項式で近似することで実現される。
FIG. 5 is a diagram for explaining a correction method in the linearity correction means 104. In the measurement of
一方,YからXへの変換を次式のような多項式で近似すれば,任意の被写体厚dに対してμdの実測値を計算できる。 On the other hand, if the conversion from Y to X is approximated by a polynomial such as the following equation, an actually measured value of μd can be calculated for an arbitrary subject thickness d.
図6は離散リニアリティ補正テーブル112のデータ構造を説明するための図である。なお,図6では簡単のためX線検出器2の1つの画素(チャネル位置i,スライス位置j)に対するテーブルを示したが,実際には全ての画素に対してリニアリティ補正係数が格納される。演算手段C111は各離散的な管電圧に対して,得られたμdの実測値とその理想値の関係を数5で近似し,得られた補正係数b2, b1を,該当するテーブル位置に格納する。
FIG. 6 is a diagram for explaining the data structure of the discrete linearity correction table 112. In FIG. 6, for simplicity, a table for one pixel (channel position i, slice position j) of the
図7は離散μdテーブル115のデータ構造を説明するための図である。なお,図6の場合と同様,簡単のためX線検出器2の1つの画素に対するテーブルのみを示している。数6を用いれば,任意の被写体厚dに対してμdの実測値を計算できる。演算手段C111は各離散的な管電圧に対して,離散μdテーブル115中に示された各被写体厚におけるμdの実測値を計算して,結果を該当するテーブル位置に格納する。
FIG. 7 is a diagram for explaining the data structure of the discrete μd table 115. As in the case of FIG. 6, only a table for one pixel of the
図8は連続リニアリティ補正テーブル114のデータ構造を説明するための図である。なお,図6の場合と同様,簡単のためX線検出器2の1つの画素に対するテーブルのみを示している。演算手段D113によって連続的な管電圧に対して計算されたリニアリティ補正係数は,連続リニアリティ補正テーブル114の対応する位置に格納される。ただし,図8において離散的な管電圧と一致するリニアリティ補正係数に関しては,図6中のデータがコピーされる。
FIG. 8 is a diagram for explaining the data structure of the continuous linearity correction table 114. As in the case of FIG. 6, only a table for one pixel of the
図9は連続μdテーブル116のデータ構造を説明するための図である。なお,図7の場合と同様,簡単のためX線検出器2の1つの画素に対するテーブルのみを示している。演算手段D113によって連続的な管電圧に対して計算されたμdの値は,連続μdテーブル116の対応する位置に格納される。ただし,図9において離散的な管電圧と一致するμdの値に関しては,図7中のデータがコピーされる。
FIG. 9 is a diagram for explaining the data structure of the continuous μd table 116. As in the case of FIG. 7, only the table for one pixel of the
図10は演算手段D113において,離散的な管電圧で計測されたμd値から連続的な管電圧に対するμd値を計算する方法を説明するための図である。図10(a)中のプロットは,離散μdテーブル115中の1つの被写体厚において,離散的な管電圧とμd実測値の関係を示したものである。これに対して,図10(a)中の実線は,後述する方法を用いてμd値の理論値を計算した結果である。本理論値は,連続的な管電圧に対して計算される。
図10(b)のプロットは,図10(a)に示された実測値と理論値の差分値を示したものである。このような実測値と理論値の誤差は,散乱X線やX線検出器2の入出力特性の歪み等が原因で生じるものである。図10(b)中の破線は,図10(b)中のプロットを多項式近似したものである。近似多項式には通常以下の3次式が用いられる。
FIG. 10 is a diagram for explaining a method of calculating the μd value for the continuous tube voltage from the μd value measured at the discrete tube voltage in the calculation means D113. The plot in FIG. 10A shows the relationship between the discrete tube voltage and the actually measured μd value for one subject thickness in the discrete μd table 115. On the other hand, the solid line in FIG. 10A shows the result of calculating the theoretical value of the μd value using the method described later. This theoretical value is calculated for continuous tube voltage.
The plot of FIG. 10 (b) shows the difference value between the actual measurement value and the theoretical value shown in FIG. 10 (a). Such an error between the actually measured value and the theoretical value is caused by the scattered X-ray, the distortion of the input / output characteristics of the
ただし,p0〜p3を近似係数とする。いま,図10(a)で計算したμd値の理論値をK(V)とすると,任意の管電圧Vに対するμd値は次式で計算できる。 However, p0 to p3 are approximate coefficients. Assuming that the theoretical value of the μd value calculated in FIG. 10A is K (V), the μd value for an arbitrary tube voltage V can be calculated by the following equation.
演算手段D113は,連続的な管電圧に対するμdの理論値を計算した後に数7の近似および数8の計算を行って,結果を連続μdテーブル116の該当位置に格納する。続いて演算手段D113は連続μdテーブル116を参照し,各管電圧においてμd値(X軸)と対応する理想μd値(Y軸)の関係を数5で近似する。このとき得られたリニアリティ補正係数b2およびb1は連続リニアリティ補正テーブル114に格納される。 The calculation means D113 calculates the theoretical value of μd for the continuous tube voltage, performs the approximation of Equation 7 and the calculation of Equation 8, and stores the result in the corresponding position of the continuous μd table 116. Subsequently, the computing means D113 refers to the continuous μd table 116, and approximates the relationship between the μd value (X axis) and the corresponding ideal μd value (Y axis) at each tube voltage by Equation 5. The linearity correction coefficients b2 and b1 obtained at this time are stored in the continuous linearity correction table 114.
図11はエアデータおよびμdの理論値の計算方法を説明するための図である。X線発生点1100より放射されたX線ビームは,X線管1の固有ろ過1103,線質フィルタ1104,補償フィルタ1105,被写体1106等で一部減衰した後に,X線検出器2中のシンチレータ1102に入射して検出される。ここでX線のエネルギーをε,管電圧VにおけるX線のエネルギースペクトルをNv(ε),固有ろ過1103中のX線ビームのパス長およびトータル吸収係数をそれぞれλ1, μ1(ε),線質フィルタ1104中のX線ビームのパス長およびトータルX線吸収係数をそれぞれλ2, μ2(ε),補償フィルタ1105中のX線ビームのパス長およびトータルX線吸収係数をそれぞれλ3, μ3(ε),被写体1106中のX線ビームのパス長およびトータルX線吸収係数をそれぞれλw, d,シンチレータ1102の厚さおよびエネルギー吸収係数をそれぞれλd, μd(ε),X線検出器のゲインをαとすると,エアデータおよび被写体透過後の信号データはそれぞれ数9および10で計算できる。
FIG. 11 is a diagram for explaining a calculation method of air data and the theoretical value of μd. The X-ray beam radiated from the
なお,エネルギースペクトルNv(ε)は,Med. Phys. Vol.15, No5, 713-720, Sep/Oct, 1988(以下,文献2とする)に記載の方法を用いて計算できる。μdの理論値を計算する場合は数2に数9および数10を代入すれば良い。このとき被写体1106には均質な水を仮定し,離散μdテーブル115中に示される様々な被写体厚dに対してμdを計算する。
The energy spectrum Nv (ε) can be calculated using the method described in Med. Phys. Vol. 15, No. 5, 713-720, Sep / Oct, 1988 (hereinafter referred to as Reference 2). When calculating the theoretical value of μd,
以上本実施の形態に示したX線CT装置を用いれば,少数の離散的な管電圧で計測したエアデータおよびリニアリティ補正係数に基づいて,任意の連続的な管電圧に対するエアデータおよびリニアリティ補正係数を計算できるため,これらの補正データの計測時間を短縮すると共に,多数の撮影管電圧に対応可能なX線CT装置を提供できる。また上記計算は,理論値と実測値の差分量のみを管電圧を変数とする多項式で近似するため,上記近似が理論値成分に影響されることなく,高精度の多項式近似が可能である。この結果,近似誤差に起因する補正精度の低下を縮小できる。 If the X-ray CT apparatus shown in the present embodiment is used as described above, the air data and linearity correction coefficient for any continuous tube voltage based on the air data and linearity correction coefficient measured with a small number of discrete tube voltages. Therefore, it is possible to provide an X-ray CT apparatus that can reduce the measurement time of these correction data and can cope with a large number of tube voltages. In the above calculation, only the difference between the theoretical value and the actual measurement value is approximated by a polynomial having the tube voltage as a variable, so that the approximation can be performed with high accuracy without being influenced by the theoretical value component. As a result, the reduction in correction accuracy due to the approximation error can be reduced.
以上,実施の形態を用いて本発明に係るX線CT装置の例を示したが,本発明は本例に限定されるものではなく,その要旨を逸脱しない範囲において種々変更しうることはいうまでもない。例えば,本実施の形態では連続的な管電圧に対するエアデータおよびリニアリティ補正係数を予め求めて,それぞれ連続エアデータテーブル110および連続リニアリティ補正テーブル114に記録していたが,撮影開始前にこれらの値をその都度計算しても良い。この場合,連続エアデータテーブル110および連続リニアリティ補正テーブル114 を保存しておくためのメモリ空間が不要となり,装置コストを低減できる。 As mentioned above, although the example of the X-ray CT apparatus according to the present invention has been described using the embodiment, the present invention is not limited to this example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Not too long. For example, in the present embodiment, air data and linearity correction coefficients for continuous tube voltages are obtained in advance and recorded in the continuous air data table 110 and the continuous linearity correction table 114, respectively. May be calculated each time. In this case, a memory space for storing the continuous air data table 110 and the continuous linearity correction table 114 becomes unnecessary, and the apparatus cost can be reduced.
1・・・X線管,
2・・・X線検出器,
3・・・回転板,
4・・・寝台天板,
5・・・ガントリー,
6・・・開口部,
10・・・被写体,
1100・・・X線発生点,
1102・・・シンチレータ,
1103・・・固有ろ過,
1104・・・線質フィルタ,
1105・・・補償フィルタ,
1106・・・被写体。
1 ... X-ray tube,
2 ... X-ray detector,
3 ... Rotating plate,
4 ... Couch top,
5 ... Gantry,
6 ... opening,
10 ... Subject,
1100 ... X-ray generation point,
1102 .. scintillator,
1103 ... Inherent filtration,
1104 ... quality filter,
1105: Compensation filter,
1106: Subject.
Claims (4)
The X-ray CT apparatus according to claim 3, further comprising a fourth recording unit that records a parameter value defining the conversion formula.
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