JP2009082616A

JP2009082616A - 多管球ｘ線ｃｔにおける散乱線強度分布のスケーリング方法および多管球ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP2009082616A
Application number: JP2007258988A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Manabe; 崇寛眞鍋; Shigeomi Akino; 成臣秋野
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2007-10-02
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2027-10-02
Also published as: US7957502B2; US20090092221A1; JP5214942B2

Abstract

【課題】多管球Ｘ線ＣＴ装置における検出器信号から、散乱線成分の強度分布をスケーリングする方法および多管球Ｘ線ＣＴ装置が提供される。
【解決手段】複数のＸ線発生部からそれぞれ照射されたＸ線が被写体を透過することにより得られたＸ線強度の実データと、前記被写体の同一位置を反対方向にこれらＸ線が透過することにより得られたＸ線強度の対向データと、の第１の差分を求め、前記実データに含まれる一次散乱線を推定し、前記被写体の同一位置を反対方向にＸ線がそれぞれ透過することにより得られるＸ線強度の前記対向データに含まれる一次散乱線を推定し、前記実データに含まれる散乱線強度と前記前記対向データに含まれる散乱線強度との第２の差分を求め、前記第１の差分と前記第２の差分の比に基づいて、前記推定された一次散乱線強度分布のスケーリングを行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、多管球Ｘ線ＣＴにおける散乱線強度分布のスケーリング方法および多管球Ｘ線ＣＴ装置に関し、特に、検出信号から、計算により多管球Ｘ線ＣＴにおける散乱線強度分布をスケーリングする方法および多管球Ｘ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管球から放射され、被写体を直進したＸ線（以下、主線という）の強度を検出し、被写体の断面像を生成する。このとき、主線とともに被写体で散乱したＸ線（以下、散乱線という）を検出すると、断面像に偽像が発生するなど画質劣化の原因となる。従来は、検出器の脇にコリメータを設置して、検出器に対し斜め方向から入射する散乱線を遮蔽していたが、検出器正面から入射する散乱線を分離することはできなかった。散乱線による画質劣化を抑制するため、モンテカルロ法により散乱線をシミュレーションし、検出器で検出された画像構成の元となる信号から、散乱線成分を除去する技術（例えば、特許文献１）や、散乱成分除去を含む補正データをシミュレーションにより作成し、高精度に画像を構成する技術（例えば、特許文献２）などが提案されている。

しかし、Ｘ線の飛跡をモンテカルロ法によりシミュレーションし、装置の構造と被写体の形状から散乱線の強度分布を推定することができるが、モンテカルロ法は全ての散乱飛跡を追跡するため、散乱Ｘ線のうち検出器に入って誤差を生む成分のみを追跡するという目的に対し、時間がかかりすぎるという問題があった。そのため、あらゆる形状の被写体に適用することは困難であった。

一方、測定時間の短縮や高分解能化を目的として、近年、多管球を有するＸ線ＣＴ装置が注目されている。多管球Ｘ線ＣＴ装置では、他の管球からの散乱線が、検出器正面から入射することの影響が大きく、またこれをコリメータで遮蔽することはできない。これに対し、被写体内で１回だけ散乱した一次散乱線の強度のみを計算し補正することで画質劣化を改善できるという観点から、一次散乱推定法による補正が効果的とされ、散乱線の検出器上の相対的な強度分布を推定することができる。しかし、推定した散乱線は相対的な強度分布を持つため、実際に補正を行うには、スケーリングする必要がある。
特開平１１−２９９７６８号公報特開２００６−３３４３１９号公報

本発明は、多管球Ｘ線ＣＴ装置における検出器信号から、散乱線成分の強度分布をスケーリングする方法および多管球Ｘ線ＣＴ装置を提供する。

本発明の一態様によれば、複数のＸ線発生部から被写体にＸ線をそれぞれ照射し、前記被写体を透過した前記Ｘ線を検知して前記被写体の断層画像を構成する多管球Ｘ線ＣＴにおける散乱線強度分布のスケーリング方法であって、前記複数のＸ線発生部からそれぞれ照射されたＸ線が被写体を透過することにより得られたＸ線強度の実データと、前記被写体の同一位置を反対方向にこれらＸ線が透過することにより得られたＸ線強度の対向データと、の第１の差分を求め、前記複数のＸ線発生部からそれぞれ照射されたＸ線が被写体を透過することにより得られるＸ線強度の前記実データに含まれる一次散乱線を推定し、前記被写体の同一位置を反対方向にＸ線がそれぞれ透過することにより得られるＸ線強度の前記対向データに含まれる一次散乱線を推定し、前記実データに含まれる散乱線強度と前記前記対向データに含まれる散乱線強度との第２の差分を求め、前記第１の差分と前記第２の差分の比に基づいて、前記推定された一次散乱線強度分布のスケーリングを行うことを特徴とする多管球Ｘ線ＣＴにおける散乱線強度分布のスケーリング方法が提供される。

本発明の他の一態様によれば、Ｘ線を発生する複数のＸ線発生部と、被写体を透過した前記Ｘ線を検知するＸ線検知部と、前記Ｘ線検知部で検知された結果に基づいて前記被写体の断層画像を構成する画像再構成部と、前記被写体内における前記Ｘ線の一次散乱線強度分布を推定する散乱線計算手段と、を備え、前記散乱線計算部は、前記複数のＸ線発生部から照射されたＸ線が被写体を透過することにより前記Ｘ線検知部において得られたＸ線強度の実データと、前記被写体の同一位置を反対方向にこれらＸ線が透過することにより前記Ｘ線検知部において得られたＸ線強度の対向データと、の第１の差分を求め、前記複数のＸ線発生部から照射されたＸ線が被写体を透過することにより得られるＸ線強度の前記実データに含まれる一次散乱線を推定し、前記被写体の同一位置を反対方向にこれらＸ線が透過することにより得られるＸ線強度の前記対向データに含まれる一次散乱線を推定し、前記実データに含まれる散乱線強度と前記対向データに含まれる散乱線強度との第２の差分を求め、前記第１の差分と前記第２の差分の比に基づいて、前記推定された一次散乱線強度分布のスケーリングを行い、前記画像再構成部は、前記散乱線計算部によりスケーリングされた前記一次散乱線強度分布を用いて、前記Ｘ線検知部で検知された前記結果を補正することにより前記断層画像を再構成することを特徴とする多管球Ｘ線ＣＴ装置が提供される。

本発明によれば、多管球Ｘ線ＣＴ装置における検出信号から、散乱線補正を行うことができる散乱線強度分布のスケーリング方法および多管球Ｘ線ＣＴ装置が提供される。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態において採用する一次散乱線強度分布の推定方法を説明する概略図である。
点Ｍにある第１の管球１０から被写体３０の中心に対し角度βｍの方向に発せられたＸ線は、点Ｎにおいて被写体３０に入射する。透過線２０は、点Ｑを経て点ＲまでのパスＮＱＲに沿って被写体３０を透過して、検出器１４上の点Ｄにて検出器１４に到達する。被写体３０内での透過線２０のパス長ｘ’は、次式により与えられる。

ここで、Ｘ線ＣＴにおいては、第１の管球１０とは別に、Ｘ線を発生する第２の管球１２を設けることができる。検出器１４には第１の管球１０からの透過線２０の他に、被写体３０から見て第１の管球１０に対し角度φの方向の点Ｓにある第２の管球１２から発せられたＸ線も、被写体３０内で散乱して検出器１４に到達する。つまり、散乱線の発生源としては、例えば、第１の管球１０とは別に設けられた第２の管球１２から発せられたＸ線の散乱線を挙げることができる。以下、第２の管球１２を設けた具体例について説明する。

第２の管球１２から被写体３０の中心に対し角度βｓの方向に発せられたＸ線は、点Ｐで被写体３０に入射する。被写体３０内の点Ｑにおいて散乱角θで１回散乱した一次散乱線２４は、パスＰＱＲに沿って被写体３０内を透過し、点Ｄにて検出器１４に到達する。一次散乱線２４のパス長ｘは、次式により与えられる。

第２の管球１２から発せられたＸ線は、被写体３０内で散乱し、散乱線を発生させるため、βｓを振ってＸ線を発し、点Ｄにおける一次散乱線２４の強度を積算する。第２の管球１２は、散乱線計算のため仮想的に設置し、計算を行うが、実際に設置し実験データを得て、推定値と測定値の比較を行うことが可能である。

透過線２０の強度をＩｐ、一次散乱線２４の強度をＩｓとすると、検出器１４上の点ＤにおけるＸ線強度Ｉは、次式により与えられる。

上式の右辺の第１項は検出器１４上での透過線２０の強度であり、右辺の第２項は検出器１４上での一次散乱線の強度である。さらに、第１の管球１０から発生するＸ線の角度βｍを振ることにより、検出器１４上の検出点Ｄの位置を走査しながら、検出器１４上の一次散乱線強度ΣＩｓの分布と透過線２０の強度Ｉｐの分布を求めることができ、さらにそれらの和としてＸ線強度Ｉの分布を求めることができる。

図２は、被写体３０内でのＸ線の散乱について説明する概略図である。
第２の管球１２から放射状に発せられたＸ線は被写体３０内のあらゆる場所で散乱し、第１の管球１０からの透過線２０と同様に検出器１４に到達する。複数回散乱した多重散乱線２６も検出器１４に到達する。多重散乱線２６は無視し、被写体３０内で１回だけ散乱した一次散乱線２４についてのみ、検出器１４への入射強度分布を計算する。第２の管球１２と対向する位置に検出器１５を配置することにより、第２の管球１２からの透過線２２を検出することも可能である。なお、ここでは、被写体３０は人体を模して楕円形としてある。

以下に、散乱線強度分布の計算手順を説明する。
図３は、本発明の実施形態に係るＸ線散乱線強度分布の推定方法を例示するフローチャートである。
本実施形態の推定方法は、被写体の外形形状を推定する工程（ステップＳ１００）、散乱線強度を推定する検出チャンネルを決定する工程（ステップＳ１０２）、管球と検出チャンネル間の透過線パスを決定する工程（ステップＳ１０４）、一次散乱線の被写体透過パスを決定する工程（ステップＳ１０６）、一次散乱線の強度を計算する工程（ステップＳ１０８）、全ての一次散乱線の強度を積算する工程（ステップＳ１１０）、全ての検出チャンネルについて一次散乱線の積算を実施したかを判定する工程（ステップＳ１１２）、新たな検出チャンネルを決定する工程（ステップＳ１１４）及び検出器上の一次散乱線強度分布を計算する工程（ステップＳ１１６）と、を備える。

図４は、被写体３０の外形形状推定手順（ステップＳ１００）を説明するためのデータ図である。
図４（ａ）に示すように、散乱線を含む被写体３０の投影データ４０を得る。次に、図４（ｂ）に示すように、投影像４０から、検出器１４のチャンネルに沿うプロファイルを得る。楕円体に模した被写体３０の長径５２と短径５４に関して得られる長径プロファイル４２と短径プロファイル４４は、投影像４０の濃淡に沿う強度を示している。プロファイルの幅から、それぞれ長径５２と短径５４を求めることができる。

図５は、散乱線強度の推定手順を説明する概略図である。
図５（ａ）は、検出器１４上で散乱線強度を推定する検出チャンネル１６を決定する工程（ステップＳ１０２）を表す。検出器１４上に配列されている全ての検出チャンネル１６それぞれにおいて散乱線強度の推定を行い、それらを集積して検出器１４上のＸ線強度分布を求める。

図５（ｂ）は、透過線パスを決定する工程（ステップＳ１０４）を表す。第１の管球１０と検出チャンネル１６を結び、検出されるＸ線の透過パス２０を決める。第１の管球１０から発生するＸ線強度をＩｏとすると、検出チャンネル１６で検出される透過線強度Ｉｐは、被写体３０のＸ線吸収係数をμ、透過パス長を図１に示したようにｘ’として、次式で求められる。

図５（ｃ）は、一次散乱線２４の被写体透過パスを決める工程（ステップＳ１０６）及び一次散乱線２４の強度を計算する工程（ステップＳ１０８）を表す。仮想的にまたは実験的に設定した第２の管球１２からのＸ線のうち、被写体３０内で１回のみ散乱する一次散乱線２４の透過パスを求め、検出チャンネル１６で検出される散乱線強度Ｉｓを計算する。第２の管球１２から発生するＸ線強度をＩｏ、被写体３０のＸ線吸収係数をμ、透過パス長を図１で示したようにｘ、Ｘ線の散乱確率をＰ（θ）として、散乱線強度Ｉｓは、次式で求められる。

ここで、θは、図１で示した一次散乱線２４の散乱角である。

図５（ｄ）は、全ての一次散乱線２４の強度を積算する工程（ステップＳ１１０）を表す。図１に関して前述したように、第２の管球１２から発生するＸ線の照射角βｓを、例えば０．１度ずつ振り、発生したすべての一次散乱線２４のパスを決定し、検出チャンネル１６で検出されるそれぞれの一次散乱線２４の散乱線強度Ｉｓを積算する。このとき、検出チャンネル１６で検出される検出強度Ｉは、Ｉ＝Ｉｐ＋ΣＩｓである。
一次散乱推定の結果、推定散乱線としてΣＩｓが得られる。

ステップＳ１０４からステップＳ１１０に至る工程を、図１に関して前述したように、第１の管球１０から発生するＸ線の角度βｍを振りながら、検出器１４上の全ての検出チャンネル１６について実行することにより、検出器１４上のＸ線強度分布及びその一次散乱線強度分布を求めることができる。

以上の説明では、被写体３０内での散乱は、第１の管球１０とは別の第２の管球１２からの散乱に注目していた。それは、コリメータでは除去できない検出器１４正面から入射する散乱線として、第１の管球１０とは別の第２の管球１２からの散乱線を想定したためである。しかし、第１の管球１０からのＸ線の被写体３０内における散乱を除去することも、Ｘ線ＣＴ装置の課題である。特に、分解能向上の観点から検出チャンネルが小さくなった場合、コリメータを設けることは困難となり、コリメータ無しのＸ線ＣＴ装置の必要性が生じてくる。
一方、多管球ＣＴでは、検出器正面から入射する散乱線の除去が課題となる。その場合には、第１の管球１０からの散乱線を装置に設けられる機器によらず、計算により除去する方法が必須となる。

図６は、本発明の実施の形態に係る多管球ＣＴの散乱線強度分布のスケーリング方法を例示するフローチャートである。
ここで、「スケーリング」は、推定した一次散乱線強度の補正を行うことに対応する。
本実施形態の散乱線強度分布のスケーリング方法は、Ｘ線強度の実データと対向データの差分をとる工程（ステップＳ２０２）、実データに含まれる散乱線と対向データに含まれる散乱線を推定し、これら散乱線の差分をとる工程（ステップＳ２０４）、２つの差分データのピーク値を用いて推定した散乱線のスケーリングを行う工程（ステップＳ２０６）と、を備えている。

図７は、本発明の実施の形態に係る多管球ＣＴの散乱線強度分布のスケーリング方法を説明する概略図である。
本具体例においても、Ｘ線発生部としては、第１の管球１０と第２の管球１２とを備えている。第１の管球１０から出射したＸ線は、被写体３０に入射し、透過線２０は被写体３０を透過し、検出器１４に到達する。同時に、第２の管球１２から出射したＸ線も、被写体３０に入射し、被写体３０内で１回散乱した一次散乱線２４が、被写体３０を透過した後、検出器１４に到達する。

図７（ａ）は、検出器１４に入射するＸ線強度のカウント（実データ）を取得するための配置であり、図７（ｂ）は、被写体の同じ位置を反対方向にＸ線が透過したときの検出器１４のカウント（対向データ）を取得するための配置である。
図７（ａ）では、被写体３０の中心を通る基線をＺとしたとき、基線Ｚに対し被写体３０の中心から見て角度βの方向に、第１の管球１０が位置し、第１の管球１０から被写体３０の中心を見て角度γの方向にＸ線が出射するとしている。角度γを振ったとき、検出器１４上では透過線２０の強度分布が測定される。また、第２の管球１２から出射したＸ線は、被写体３０内で散乱して検出器１４に到達し、一次散乱線２４は、検出器１４上において第２の管球１２に近い側では、被写体３０内での透過パスが短いため、第２の管球１２から遠い側よりも強い強度が測定されることとなる。

図７（ｂ）では、被写体３０の同じ位置を反対方向にＸ線が透過するように、第１の管球１０、第２の管球１２及び検出器１４が被写体３０の周囲を、実データ取得時に比べさらに角度（π＋２γ）だけ回転している。すなわち、第１の管球１０は、基線Ｚに対し被写体３０の中心から見て角度（β＋π＋２γ）の方向にある。第１の管球１０からのＸ線は被写体３０の同じ位置を反対方向に透過しているので、検出器１４でのカウントは同じである。つまり、実データに含まれる第１の管球１０からの透過Ｘ線の強度と、対向データに含まれる第１の管球１０からの透過Ｘ線の強度と、の差分はゼロである。
一方、第２の管球１２から出射し、被写体３０の同じ位置で１回散乱した一次散乱線２４の検出器１４でのカウントは、被写体３０内での透過パスが長くなるため、実データ取得時のカウントに比べ低い。そして、一次散乱線２４の検出器１４でのカウントは、第２の管球１２に近い側の方が高くなる。つまり、第２の管球１２から出射した散乱線の強度分布については、実データに含まれる散乱線の強度分布と、対向データに含まれる散乱線の強度分布と、が同一ではなくなる。

図８は、検出器１４で得られたＸ線強度の実データと対向データの差分プロファイルを示すグラフ図である。被写体は、水の円柱（水円柱）としている。第２の管球１２からの散乱線の強度分布を反映した差分結果が得られている。横軸は検出器１４上の検出チャンネルの番号を表すが、検出器１４の中央部から離れたチャンネルで強度分布を反映したピークが得られている。
このように、実データと対向データの間で、Ｘ線強度分布には、一次散乱線２４の強度分布の違いを反映した差異が得られる。
その結果、多管球ＣＴでは、実データと対向データの差分を取ることにより、散乱線が寄与する差分データを得ることができる（Ｓ２０２）。

次に、第２の管球１２からの一次散乱線２４の強度分布を計算し、推定散乱線分布を求める。つまり、実データと対向データにそれぞれ含まれる散乱線の分布を推定する。
ここで、一例として、水に対するＸ線散乱確率を使用して散乱線強度分布の推定を行う。
図９は、水に対するＸ線の散乱確率Ｐ（θ）を例示するグラフ図である。散乱確率Ｐ（θ）は、Ｘ線スペクトルと散乱角度、被写体の材質から計算により求めることができる。θは、図１に関して前述したように、入射するＸ線に対する散乱Ｘ線の散乱角度である。

図１０は、被写体３０を水円柱としたときの第２の管球１２からの推定散乱線のプロファイルの一例を表すグラフ図である。被写体３０内の透過パス長の違いを反映して、検出器１４上で第２の管球１２に近い側で、高い強度が得られている。

一次散乱線のプロファイルを推定するには、第２の管球１２から出射されるＸ線強度Ｉｏ、一次散乱線２４が被写体３０内を透過するパス長ｘ、Ｘ線の水による吸収係数μ、水に対するＸ線の散乱確率Ｐ（θ）を用いると、検出器１４での一次散乱線２４の強度Ｉｓは、（２）式で与えられることを利用する。第２の管球１２から出射され、検出器１４の同一チャンネルで検出される一次散乱線２４のうち、第１の管球１０からの透過線２０と同一角度で検出器１４に入射する全ての一次散乱線２４を積算することにより、上記同一チャンネルでの一次散乱線２４のＸ線強度のカウントを求める。角度γを振ることにより、検出器１４での一次散乱線２４の強度分布のカウントを計算し、推定散乱線の実データを求める。

さらに、第１の管球１０、第２の管球１２が１８０°回転した位置での一次散乱線２４の強度分布のカウントを計算し、図示していないが対向データに含まれる散乱線を推定する。
散乱線強度分布は、第２の管球１２に近い側で強くなることから、計算による推定散乱線分布は、実データと対向データで違いが生じる。その結果、推定散乱線について差分データを得ることができる（Ｓ２０４）。

推定散乱線分布は、相対的な強度を示すのみであるため、実際に検出器１４で得られたＸ線強度のカウントを補正するには、スケーリングが必要である。このために、図８に例示したような検出器１４上のカウントの実データと対向データの差分データのピーク値と、実データに含まれる散乱線と対向データに含まれる散乱線との差分データを推定し、これら差分データの例えばピーク値の比をとって、推定散乱線の差分データのスケーリングを行う。
スケーリングされた推定散乱線の差分データから、一次散乱線２４のスケーリングされたプロファイルを求めることができる（Ｓ２０６）。
このスケーリングされた一次散乱線強度分布を用いて検出器１４で得られたＸ線強度のカウントを補正することにより、断面像を再構成することができる。

図１１は、水円柱シミュレーションデータの補正結果を示す断面像である。
シミュレーションにより水円柱を作成し、第１の管球１０、第２の管球１２よりＸ線を適宜照射し、散乱線補正を行った断面像である。
図１１（ａ）は、第２の管球１２からの照射を行わないとしたときの断面像である。水は均一な構造を持つため、断面像に濃淡などは現れていない。
図１１（ｂ）は、第２の管球１２からもＸ線を照射したときの、散乱線を含む断面像である。散乱線の影響が濃淡の不均一性となって現れている。
図１１（ｃ）は、本実施形態の方法により第２の管球１２からの散乱線の影響を補正した断面像である。散乱線の影響は取り除かれ、明るさが均一な断面像が得られている。

次に、本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について説明する。
図１３は、散乱線強度分布の推定を可能とする多管球Ｘ線ＣＴ装置を例示する概略図である。
本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、第１の管球１０、第２の管球１２、被写体３０、検出器１４、１５と検出器１４、１５に接続される散乱線計算部６０及び画像再構成部７０を備える。
検出器１４には、第１の管球１０からの透過線２０、第２の管球１２からの多重散乱線２６及び一次散乱線２４が入射する。検出器１５には、第２の管球１２からの透過線２２の他、第２の管球１２からの一次散乱線が入射する。検出器１４で検出される透過線２０及び一次散乱線２４とから形成されるＸ線強度分布に対し、散乱線計算部６０は図１〜図１２に関して前述した方法により散乱線強度分布のスケーリングを実行する。すなわち、散乱線計算部６０は、第１の計算部６２と、第２の計算部６４と、第３の計算部６６と、を有する。第１の計算部６２は、散乱線が被写体を透過するパス長を計算する。第２の計算部６４は、パス長と、被写体のＸ線吸収係数と、被写体の散乱確率と、に基づいて散乱線の強度を推定する。第３の計算部６６は、検出器１４、１５上のカウントの実データと対向データの差分データのピーク値と、これら実データと対向データにそれぞれ含まれる散乱線分布を推定して得られた差分データのピーク値と、の比をとって、推定散乱線分布のスケーリングを行う。
このようにして得られた散乱線強度分布に基づいて、Ｘ線強度分布に対する散乱線成分の補正を行い、画像再構成部７０はその補正データを用いて断面像を作成する。

第２の管球１２を含むすべてのＸ線源に応じて、そのＸ線源からの一次散乱線２４を散乱線計算部６０においてスケーリングすることにより、いかなるＸ線発生源からの散乱をも計算により補正することが可能である。散乱線計算部６０により散乱線成分を計算し、Ｘ線強度分布を補正し、画質劣化のない断面像を再構成することが可能である。

以上具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した具体例に限定されるものではない。２管球について説明したが、例えば、３管球以上あってもよい。
すなわち、本発明は、具体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で、種々変型して実施することが可能であり、これらすべては本発明の範囲に包含される。

本発明の実施形態に係る一次散乱線強度分布を推定する方法を説明する概略図である。被写体におけるＸ線の散乱を説明する概略図である。本発明の実施形態に係るＸ線散乱線強度分布の推定方法を例示するフローチャートである。被写体の外形形状推定手順を説明するためのデータ図である。散乱線強度の推定手順を説明する概略図である。本発明の第２の実施の形態に係る多管球Ｘ線ＣＴの散乱線強度分布のスケーリング方法を例示するフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係る多管球Ｘ線ＣＴの散乱線強度分布のスケーリング方法を説明する概略図である。Ｘ線強度の実データと対向データの差分プロファイルを表すグラフ図である。水に対するＸ線の散乱確率Ｐ（θ）を例示するグラフ図である。推定散乱線のプロファイルを表すグラフ図である。水円柱シミュレーションデータの補正結果を例示する断面像である。散乱線強度分布の推定を可能とする多管球Ｘ線ＣＴ装置を例示する概略図である。

符号の説明

１０第１の管球、１２第２の管球、１４、１５検出器、１６検出チャンネル、２０、２２透過線、２４一次散乱線、２６多重散乱線、２８散乱線分布、３０被写体、４０投影データ、６０散乱線計算部、７０画像再構成部

Claims

複数のＸ線発生部から被写体にＸ線をそれぞれ照射し、前記被写体を透過した前記Ｘ線を検知して前記被写体の断層画像を構成する多管球Ｘ線ＣＴにおける散乱線強度分布のスケーリング方法であって、
前記複数のＸ線発生部からそれぞれ照射されたＸ線が被写体を透過することにより得られたＸ線強度の実データと、前記被写体の同一位置を反対方向にこれらＸ線が透過することにより得られたＸ線強度の対向データと、の第１の差分を求め、
前記複数のＸ線発生部からそれぞれ照射されたＸ線が被写体を透過することにより得られるＸ線強度の前記実データに含まれる一次散乱線を推定し、前記被写体の同一位置を反対方向にＸ線がそれぞれ透過することにより得られるＸ線強度の前記対向データに含まれる一次散乱線を推定し、前記実データに含まれる散乱線強度と前記前記対向データに含まれる散乱線強度との第２の差分を求め、
前記第１の差分と前記第２の差分の比に基づいて、前記推定された一次散乱線強度分布のスケーリングを行うことを特徴とする多管球Ｘ線ＣＴにおける散乱線強度分布のスケーリング方法。
前記第１の差分と前記第２の差分のピーク値の比に基づいて、前記推定された一次散乱線強度分布のスケーリングを行うことを特徴とする請求項１記載の多管球Ｘ線ＣＴにおける散乱線強度分布のスケーリング方法。
前記一次散乱線強度分布の推定は、一次散乱線が前記被写体を透過するパス長を計算し、
前記パス長と、前記被写体のＸ線吸収係数と、前記被写体のＸ線の散乱確率と、に基づいて前記一次散乱線の強度を計算することにより実行されることを特徴とする請求項１記載の散乱線強度分布のスケーリング方法。
前記一次散乱線強度分布の推定は、前記被写体の断面構造が均一であるとして、前記散乱線のうち１回散乱した成分の強度を計算することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の散乱線強度分布のスケーリング方法
前記被写体を水に近似して前記一次散乱線強度分布を推定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の散乱線強度分布のスケーリング方法。
前記被写体の形状を、散乱線を含む投影データから再構成し、前記形状から前記被写体のパス長を求めることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の散乱線強度分布のスケーリング方法。
Ｘ線を発生する複数のＸ線発生部と、
被写体を透過した前記Ｘ線を検知するＸ線検知部と、
前記Ｘ線検知部で検知された結果に基づいて前記被写体の断層画像を構成する画像再構成部と、
前記被写体内における前記Ｘ線の一次散乱線強度分布を推定する散乱線計算手段と、
を備え、
前記散乱線計算部は、
前記複数のＸ線発生部から照射されたＸ線が被写体を透過することにより前記Ｘ線検知部において得られたＸ線強度の実データと、前記被写体の同一位置を反対方向にこれらＸ線が透過することにより前記Ｘ線検知部において得られたＸ線強度の対向データと、の第１の差分を求め、
前記複数のＸ線発生部から照射されたＸ線が被写体を透過することにより得られるＸ線強度の前記実データに含まれる一次散乱線を推定し、前記被写体の同一位置を反対方向にこれらＸ線が透過することにより得られるＸ線強度の前記対向データに含まれる一次散乱線を推定し、前記実データに含まれる散乱線強度と前記対向データに含まれる散乱線強度との第２の差分を求め、
前記第１の差分と前記第２の差分の比に基づいて、前記推定された一次散乱線強度分布のスケーリングを行い、
前記画像再構成部は、前記散乱線計算部によりスケーリングされた前記一次散乱線強度分布を用いて、前記Ｘ線検知部で検知された前記結果を補正することにより前記断層画像を再構成することを特徴とする多管球Ｘ線ＣＴ装置。
前記第１の差分と前記第２の差分のピーク値の比に基づいて、前記推定された一次散乱線強度分布のスケーリングを行うことを特徴とする請求項７記載の多管球Ｘ線ＣＴ装置。
前記計算部は、前記一次散乱線が前記被写体を透過するパス長を計算する第１の計算部と、
前記パス長と、前記被写体のＸ線吸収係数と、前記被写体のＸ線の散乱確率と、に基づいて前記一次散乱線強度分布を推定する第２の計算部と、
前記第１の差分と前記第２の差分の比に基づいて、前記第２の計算部により推定された前記一次散乱線強度分布のスケーリングを実行することを特徴とする請求項７または８記載の多管球Ｘ線ＣＴ装置。