JP2016154837A - X線ct装置および画像再構成方法 - Google Patents

X線ct装置および画像再構成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ポラリゼーションが発生したセンサから出力された投影データを識別して適切に処理すること。【解決手段】実施形態のX線CT装置は、複数の光子計数検出器と、処理回路とを備える。光子計数検出器は、投影データを取得するためにX線源から放射された入射X線光子を捕捉する。処理回路は、複数の光子計数検出器のうち前記投影データ取得時にポラリゼーションが発生した光子計数検出器、又は、前記複数の光子計数検出器のうち動作不良が発生した光子計数検出器を判定し、画像再構成に対する、前記ポラリゼーションが発生した光子計数検出器、又は、前記動作不良が発生した光子計数検出器に対応する投影データの寄与を下げる。【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、X線CT装置および画像再構成方法に関する。
コンピュータ断層撮影(Computed Tomography:CT)システムおよびその方法は広く使用されており、特に医用イメージングおよび医用診断に使用されている。一般的に、CTシステムは、被験者の身体から1つ以上の断面スライスの画像を作成するものである。X線管等の放射線源が、身体を一方側から照射する。一般的にX線源に隣接するコリメータがX線ビームの角度範囲を制限し、それにより、身体に作用する放射線は各身体断面スライスを画定する平面領域に実質的に制限される。身体の反対側にある少なくとも1つの検出器(一般的には1つよりさらに多い検出器)が、実質的にスライス平面内にある身体を透過した放射線を受ける。身体を透過した放射線の減衰を、検出器から受信した電気信号を処理することによって測定する。
これらの従来の検出器は、エネルギー積分X線データを収集するエネルギー積分検出器と呼ばれる。近年、光子計数検出器(Photon-Counting Detector:PCD)は、データを収集する際に、エネルギー積分特性ではなくX線源のスペクトル特性を収集するよう構成されている。透過したX線データのスペクトル特性を得るために、PCDは、X線ビームをエネルギーすなわちスペクトルビンに分解し、各ビンにおける多数の光子を計数する。CTにおけるX線源のスペクトル特性の利用は、スペクトルCTと呼ばれることが多い。スペクトルCTは、2つ以上のエネルギーレベルで送信されたX線の検出を伴うため、一般的には、デュアル(二重)エネルギーCTと定義されるものである。
PCDは、高速な電子的読み出し機能を有する半導体ベースのCZTセンサまたはCdTeセンサを備えていることがある。スペクトルCTにおいて使用される半導体ベースのPCDは、事象毎に入射光子を検出して光子エネルギーを測定することができる。しかし、高線束では、CZTセンサまたはCdTeセンサ(以下、センサと総称する場合がある)はポラリゼーションが発生して正常には機能しなくなる。ポラリゼーションが発生したセンサから出力された投影データは、著しく歪んでいるため使用不能である。再構成前処理段階および再構成処理段階の間にそのような使用不能データを利用すると、再構成されたCT画像にアーチファクトが生じることとなる。そのため、ポラリゼーションが発生したセンサから出力された投影データを識別して適切に処理することが不可欠である。
Derek S. Bale and Csaba Szeles、「Nature of polarization in wide−bandgap semiconductor detectors under high−flux irradiation: Application to semi−insulating Cd1−xZnxTe」、PHYSICAL REVIEW B 77,035205(2008)、14 January 2008.
本発明が解決しようとする課題は、ポラリゼーションが発生したセンサから出力された投影データを識別して適切に処理することができるX線CT装置および画像再構成方法を提供することである。
実施形態のX線CT装置は、複数の光子計数検出器と、処理回路とを備える。光子計数検出器は、投影データを取得するためにX線源から放射された入射X線光子を捕捉する。処理回路は、複数の光子計数検出器のうち前記投影データ取得時にポラリゼーションが発生した光子計数検出器、又は、前記複数の光子計数検出器のうち動作不良が発生した光子計数検出器を判定し、画像再構成に対する、前記ポラリゼーションが発生した光子計数検出器、又は、前記動作不良が発生した光子計数検出器に対応する投影データの寄与を下げる。
図1は、CTスキャナシステムにおいて、所定の第3世代ジオメトリを有する検出器ユニットと組み合わせて所定の第4世代ジオメトリで光子計数検出器を配置する実施態様を示す図である。 図2は、X線CTスキャナシステム200の概略図である。 図3は、非限定的な例による、異なる入射X線束で取得されたX線スペクトルを示す図である。 図4は、一実施形態による、ポラリゼーションデータを処理するために実行されるステップを示したフローチャートを示す図である。 図5Aは、一実施形態による、ポラリゼーションが発生した検出器のポラリゼーションデータを識別する方法を示す図である。 図5Bは、CTシステムのある空間分解能について分離角の計算を示した例を示す図である。 図6Aは、回転する第3世代のX線源/検出器システムとともに、疎に固定配置した第4世代の検出器(光子計数検出器)を有する第3世代と第4世代を組み合わせたシステムを示す図である。 図6Bは、一実施形態による第3世代と第4世代を組み合わせたシステムにおいて、検出器毎に陰影マップを決定するための処理(陰影マップ決定処理)の流れを示すフローチャートを示す図である。 図7は、少なくとも図4の方法および図6の方法を実行する画像再構成処理部212の実施態様を示す図である。
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。図面において、同様の参照符号は、いくつかの図面にわたって同一または対応する構成要素を示す。図1は、CTスキャナシステムにおいて、所定の第3世代ジオメトリを有する検出器ユニットと組み合わせて所定の第4世代ジオメトリで光子計数検出器を配置する実施態様を示す図である。
図1は、スキャン対象である被検体115、X線源101、X線検出器103、および光子計数検出器PCD〜PCDの、一つの実施形態の例における相対位置を示す。簡略化のため、図1では、データの収集および処理、ならびに収集されたデータに基づく画像の再構成に使用されるような部材や回路機構が省略されている。一般的には、各光子計数検出器PCD〜PCDは、各所定エネルギービンについて光子数を出力する。図1に示す実施態様では、CTスキャナシステムが、第4世代ジオメトリの疎な配置の光子計数検出器PCD〜PCDとともに、検出器103のような、従来の第3世代ジオメトリで配置された検出器ユニットを備える。検出器ユニット103の検出素子は、検出器ユニットの表面に、PCDよりも高い密度で配置できる。
一実施態様において、PCDは、例えば円形である所定のジオメトリで被検体115の周囲に疎に配置される。例えば、光子計数検出器PCD〜PCDは、ガントリ100内の所定の円形部材110に固定して配置される。一実施態様において、光子計数検出器PCD〜PCDは、円形部材110上の等間隔の所定の位置に固定して配置される。別の実施態様において、光子計数検出器PCD〜PCDは、円形部材110上の間隔が異なる所定の位置に固定して配置される。円形部材110は、データ収集中には被検体115に対して固定された状態を維持し回転しない。光子計数検出器PCD〜PCDは被検体115に対して相対的に静止するが、X線源101および検出器ユニット103は被検体115の周囲を回転する。
一実施態様において、X線源101は、X線撮影用ガントリ100の環状フレーム等の第1の回転部120に搭載されることにより、疎に配置された光子計数検出器PCD〜PCDの内側で被検体115の周囲を回転しながら、被検体115に向けて所定の線源ファンビーム角度θで放射X線を投影する。さらに、第3世代ジオメトリを有する追加の検出器ユニット103が、第2の回転部130に搭載される。第2の回転部130は、被検体115を挟んでX線源101と180度反対の位置にある検出器ユニット103を搭載し、光子計数検出器PCD〜PCDが所定の疎な状態で固定して配置された静止している円形部材110の外側を回転する。
一実施態様において、第1の回転部120および第2の回転部130は、X線源101および検出器ユニット103が被検体115を中心として異なる半径で回転する際に両者間に180度の角度が維持されるように、環状フレーム等の単一部材として一体的に設けられる。他の実施態様として、回転部120および回転部130は別々の部材であるが同期して回転し、X線源101および検出器ユニット103が被検体115を挟んで180度反対の位置に固定された状態を維持する。さらに別の実施態様において、回転部120の回転平面に垂直な所定方向への被検体115の移動時に、X線源101および第3世代の検出器103の両方が被検体115に対してらせん状の経路で移動する。その移動の際、検出器103はX線源101とは正反対の位置にある。
データ収集の際に、X線源101および検出器ユニット103が被検体115の周囲を回転すると、複数の光子計数検出器PCD〜PCDおよび検出器ユニット103のそれぞれが、被検体115を透過した放射X線を検出する。光子計数検出器PCD〜PCDは、所定の検出器ファンビーム角度θで、被検体115を透過した放射X線を間欠的に検出し、所定のエネルギービンのそれぞれについて光子数を示す計数値を別々に出力する。一方で、検出器ユニット103が回転すると、検出器ユニット103の検出素子は、被検体115を透過した放射X線を連続的に検出し、検出した信号を出力する。一実施態様において、検出器ユニット103は、検出器ユニットの表面に所定のチャネル方向およびセグメント方向で密に配置された複数のエネルギー積分検出器を有する。
一実施態様において、X線源101、光子計数検出器PCD〜PCD、および検出器ユニット103は、半径の異なる3つの所定の円形経路を集合的に形成する。少なくとも1つのX線源101が被検体115の周囲で第2の円形経路に沿って回転するのに対し、光子計数検出器PCD〜PCDは、被検体115の周囲で第1の円形経路に沿って疎に配置される。さらに、検出器ユニット103は、第3の円形経路に沿って移動する。上記の1つの実施形態の例では、第3の円形経路は最大であり、被検体115の周囲の第1の円形経路および第2の円形経路よりも外側に位置する。図示しないが、代替的な実施形態では、第1および第2の円形経路の相対的な関係を変更し、X線源101の第2の円形経路が、被検体115の周囲に疎に配置された光子計数検出器PCD〜PCDの第1の円形経路よりも大きく、外側に位置するようにしてもよい。さらに、別の代替的な実施形態では、X線源101も、検出器ユニット103と同じ第3の円形経路上を移動してもよい。さらに、上記の代替的な実施形態において、疎に配置された光子計数検出器PCD〜PCDは、その第1の円形経路の外側をX線源101が移動する際に背後の近距離から照射されるので、PCD〜PCDのそれぞれに保護用の背面カバーを設けてもよい。
CTスキャナにおいて、所定の第3世代ジオメトリ配置の検出器ユニットと組み合わせて所定の第4世代ジオメトリ配置の光子計数検出器PCD〜PCDを配置するには、他にもいくつか代替的な実施形態がある。実施形態によっては、X線源101は単一エネルギー線源であってもよい。同様に、さらなる代替的な実施形態では、所定の高レベルエネルギーおよび所定の低レベルエネルギーで放射X線を曝射する管電圧切り替え機能を実行するように構成または設計されるX線源101を備えてもよい。
一般に、光子計数検出器PCD〜PCDは円形部材110に沿って疎に位置する。光子計数検出器PCD〜PCDは、スパースビュー(sparse-view)投影データを収集するが、収集した投影データは、少なくとも、スパースビュー再構成技法による二重エネルギー(dual-energy:DE)再構成には十分である。さらに、検出器ユニット103は別の投影データの1組を収集し、検出器ユニット103で得られた投影データが、画像品質を全体として改善するのに使用される。検出器ユニット103が散乱防止グリッドを備えるエネルギー積分検出器で構成される場合、検出器ユニット103で得た投影データは、光子計数検出器PCD〜PCDからの投影データ上の散乱を補正するために使用される。一実施態様において、エネルギー積分検出器は、X線が所定の円形部材110および一部の光子計数検出器を透過することを考慮してキャリブレーションが必要になるようにしてもよい。
図2は、X線CTスキャナシステム200の概略図である。X線CTスキャナシステム200は、X線CT装置の一例である。X線CTスキャナシステム200は、X線撮影用ガントリ100と、X線撮影制御回路機構204と、メモリ206と、モニタ208と、入力装置210と、画像再構成装置212と、画像処理部214とを備える。X線撮影制御回路機構204は、回転X線撮影を実行してCT投影データを生成するために、X線撮影用ガントリ100の回転、高電圧発生器からX線源101への高電圧の印加、およびX線検出器からの信号の読み取りを制御する。メモリ206には、第3世代と第4世代とを組み合わせた画像再構成方法を実行するための専用プログラムが格納される。モニタ208は、画像再構成処理部212または画像処理部214から受信した信号に基づき所定の形態のX線診断画像を表示する。モニタ208は、CRT、プラズマディスプレイ、または液晶ディスプレイ等の表示装置である。入力装置210は、キーボード、各種スイッチ、マウス等を含み、X線撮影命令、画像選択命令等を入力するために用いられる。画像再構成処理部212は、複数の投影方向の投影画像からボリュームデータを再構成する。画像処理部214は、必要に応じて、ボリュームレンダリング処理や画像の差分処理等の所定の画像処理を実行する。
光子計数検出器で生じる大きな問題は、高X線束の下で発生し得るCdTe/CdZnTeセンサ等の半導体センサの一時的な動作不能である。CTスキャンでよく生じる高X線束は、半導体センサに「ポラリゼーション」を発生させ、その機能を停止させる。
ここで、ポラリゼーションが発生する原理の一例を説明する。例えば、半導体センサには、電圧が印加されており、半導体センサにX線が入射されると、高い確率で半導体センサ内でX線が光電吸収される。X線のエネルギーをEx[keV]とし、1組の電子正孔対を生成するエネルギーをw[keV]とすると、光電吸収されることによって、電子正孔対がN=Ex/w組発生する。そして、半導体センサの正の電極側には、電子(電荷)が移動し、負の電極側には、正孔が移動する。X線の強度が弱い場合には、電子も正孔もそれぞれ電極に移動し、キャリアがない状態に次のX線が入射する。X線の強度が強くなってくると、先に吸収されたX線によるキャリアが電極に移動し終わる前に次々と電子正孔対が発生する。特に正孔は移動度(mobility)が小さいため、負の電極に到達するまでの時間が長く、途中で滞留してしまう。その結果、空間電荷効果 (space-charge effect)により、半導体センサに印加される電圧が見掛け上低くなり、結果として半導体センサの内部の電場が弱くなってしまう。すると、正孔及び電子の移動度は、この電場に比例して弱くなってしまう。このため、キャリアである正孔及び電子は、半導体中を移動する速度がさらに遅くなり、最終的にX線が吸収することにより発生したキャリアを電極から収集できなくなり、半導体センサからはX線入射量に比例した信号ではなく、微弱な信号しか出力されなくなる。このようして、光子計数検出器においてポラリゼーションが発生する。
さらに、光子の入射線が、光子計数検出器の検出素子(Detector Element)の上面に対して垂直ではないときにも、ポラリゼーションが生じることがある。光子は側面を通って入ると、正常な上面からの入射の場合とは検出素子の幾何学的効率が異なる。上面や側面等の異なる位置から検出素子に入った光子は、検出素子を通って異なる距離を進むため、異なる入射線の光子は異なるエネルギー応答および異なる検出効率等を有することになる。
ポラリゼーションが発生している間、検出器の出力はゼロではないが、得られた情報は、著しく歪んでいて、もはや使用することができない。したがって、検出器出力におけるポラリゼーションが正確に識別できなければ、再構成前処理の間、ならびに反復再構成(Iterative Reconstruction:IR)段階等の画像再構成の間から画像領域にまで、使用不可能なデータが伝わることにより、イメージングアーチファクトが生じることになる。
例えば、図3は、非限定的な例による、異なる入射X線束で取得されたX線スペクトルを示す図である。図3は、(X軸にプロットした)エネルギーに対する(Y軸にプロットした)スペクトル高さを示す。光子計数検出器において発生したポラリゼーションの作用は、低いエネルギーの方にスペクトルを押し潰す(すなわち、シフトさせる)傾向がある。特に、ポラリゼーションが発生している間、空間電荷が光子計数検出器内に蓄積し、これにより信号の正確な測定が妨げられる。このため、ポラリゼーションが発生した検出器から出力されるデータを識別することで、CT画像再構成におけるポラリゼーションデータの使用を除外することが不可欠である。なお、ここでいうポラリゼーションデータとは、ポラリゼーションが発生している検出器(検出素子)から出力された投影データを指す。なお、ポラリゼーションデータは、ポラリゼーション投影データとも称される。
図4は、一実施形態による、ポラリゼーションデータを処理するために実行されるステップを示したフローチャートを示す図である。
図4の例に示すように、画像再構成処理部212は、ステップS410において、ポラリゼーションが発生した光子計数検出器に対応するデータを識別する。ポラリゼーションが発生した光子計数検出器のポラリゼーションデータを識別する方法を示す具体的な技術については、図5Aおよび5Bを参照して後で説明する。
次に、画像再構成処理部212は、ステップS420において、画像再構成前処理段階の間に、ポラリゼーションが発生した光子計数検出器に対応するものと識別されたポラリゼーションデータを省く。これにより、省かれたポラリゼーションデータに対して画像再構成前処理が行われなくなるので、処理負荷を軽減することができる。再構成前処理段階において、CTシステムの処理回路機構は、散乱効果およびパイルアップ効果についてサイノグラム(投影を含む2次元配列データ)を補正することにより再構成前処理を実行し、検証した管電圧(kV)波形およびキャリブレーション後のビームハードニングテーブルに基づいて、投影領域において物質への分解を行う。全ての光線について、光子計数検出器から得たスキャンによるスペクトルデータは、散乱およびパイルアップについて補正され、ノイズバランスのために重み付けされ、基本物質に分解される。
さらに、画像再構成処理部212は、画像再構成を実行する一方で、画像再構成に用いられる投影データの各要素に重みを対応付ける。反復画像再構成等の画像再構成技術は、一般的には、まず仮の画像を用い、この画像からの投影を計算する。さらに、一般的には、最終的な画像を構成するために、反復再構成アルゴリズムにより、計算した投影と実際の投影との差に基づき画像を更新する。このため、ステップS430で、画像再構成処理部212は、ポラリゼーションデータの投影にゼロを割り当てて、画像を再構成する際にこれらの投影が考慮されないよう(すなわち、これらの投影が最終画像の品質に影響を与えないよう)にする。すなわち、ステップS430で、画像再構成処理部212は、画像再構成に対する、ポラリゼーションデータの寄与を下げる。これにより、CT画像におけるアーティファクトの発生を抑制することができる。そして、図4に示す処理を終了する。
図5Aは、一実施形態による、ポラリゼーションが発生した検出器のポラリゼーションデータを識別する方法を示す図である。図5Aは、異なる厚さの水によって減衰された後のX線スペクトルを示す。CTスキャンの間に生じる被検体減衰は、ビームハードニングにより、より高いエネルギーの方にスペクトルをシフトさせる傾向がある。このことを考慮すると、ポラリゼーションが発生した光子計数検出器(および、これに対応するポラリゼーションデータ)を識別する1つの方法は、ビームハードニング閾値を設定することである。例えば、図5Aの例に示すように、ビームハードニング閾値として低エネルギー閾値を設定する。以下、「ビームハードニング閾値」を、単に「閾値」と表記する。一実施形態によると、閾値は、スペクトルの平均のエネルギーに基づくものであり、または代わりに、低いエネルギーの計数に対する高いエネルギーの計数の比に基づいてもよい。閾値未満のスペクトルの平均エネルギーまたは計数比を有するデータを、ポラリゼーションが発生した検出器からのデータであると判断し、それ以外のデータを、画像再構成に使用できるデータであると判断する。代替的な実施態様においては、(製造元が知っている)被検体115への入射前のスペクトルの平均エネルギーまたは計数比を、閾値として用いてもよい。具体的には、図5Aにおける入射光曲線の平均エネルギー/計数比を、閾値として用いることができる。
ここで、X線源101から被検体115に照射されるX線については、吸収体やウェッジの特性等によって、所定の低エネルギー、例えば、30keV以下のX線が被検体115に照射されないようになっている。これは、所定の低エネルギーのX線を被検体115に照射しても被検体115内で全て吸収されてしまうので、このようなX線はCT画像の再構成に寄与しないにも関わらず、被検体115が被曝してしまうからである。
また、被検体115を透過したX線のスペクトルは、上述したように、エネルギーの高い方にシフトする。したがって、X線撮影用ガントリ100が正常な状態で動作している場合には、光子計数検出器PCD〜PCDに照射されるX線には、上述の所定の低エネルギー以下のX線はほとんど含まれない。
一方、光子計数検出器PCD〜PCDのうちの少なくとも1つの光子計数検出器にポラリゼーションが発生するという異常な状態でX線撮影用ガントリ100が動作している場合には、ポラリゼーションが発生している光子計数検出器から出力されるポラリゼーションデータに基づいて算出されるX線スペクトルには、一定のX線強度を有する上述の所定の低エネルギーが含まれることがある。これは、上述したように、ポラリゼーションデータは、著しく歪んでいるからである。
したがって、画像再構成処理部212は、被検体115への入射前のX線スペクトルの平均エネルギーを閾値とすることで、ポラリゼーションデータを判別することができ、ひいては、ポラリゼーションデータを出力した光子計数検出器を判別することができる。より具体的には、画像再構成処理部212は、光子計数検出器PCD〜PCDのそれぞれから出力された投影データに基づいてX線スペクトルを算出する。そして、画像再構成処理部212は、光子計数検出器PCD〜PCDのそれぞれについて、X線スペクトルの平均エネルギーを算出する。そして、画像再構成処理部212は、光子計数検出器PCD〜PCDのそれぞれについて、算出した平均エネルギーと、閾値(被検体115への入射前のX線スペクトルの平均エネルギー)とを比較し、算出した平均エネルギーが閾値よりも小さい場合には、該当する光子計数検出器にポラリゼーションが発生していると判定する。
次に、閾値として用いられる上述した計数比の具体的な算出方法について説明する。以下の説明では、光子計数検出器PCD〜PCDのそれぞれが、1つの閾値(例えば、20kev〜30kev)を用いて、2つのエネルギービンで光子数を計数して計数値を出力する場合について説明する。ここで、閾値以下のエネルギービンを「bin1」とし、閾値より大きいエネルギービンを「bin2」とする。また、この閾値として、例えば、吸収体やウェッジの特性等によってカットされるX線のエネルギー帯の最大値を採用してもよい。なお、エネルギービンを2つとするフォトカウンティングによって、デュアルエネルギーと同等の投影データが得られる。
そして、上述したような構成のもと、画像再構成処理部212は、被検体115がX線撮影用ガントリ100に載置されていない状態で計数された「bin1」の計数値に対する「bin2」の計数値の比を閾値として用いることで、ポラリゼーションデータを判別することができ、ひいては、ポラリゼーションデータを出力した光子計数検出器を判別することができる。
そして、画像再構成処理部212は、被検体115が載置された状態で画像再構成を行う際に、光子計数検出器PCD〜PCDのそれぞれから出力された投影データに基づいて、「bin1」の計数値に対する「bin2」の計数値の比(計数比)を算出する。そして、画像再構成処理部212は、光子計数検出器PCD〜PCDのそれぞれについて、算出した計数比と、閾値(予め製造元から与えられた計数値の比)とを比較し、算出した計数比が閾値よりも小さい場合には、該当する光子計数検出器にポラリゼーションが発生していると判定する。
なお、画像再構成処理部212は、閾値として、被検体115がX線撮影用ガントリ100に載置されていない状態で計数された「bin2」の計数値に対する「bin1」の計数値の比を用いることもできる。この場合には、画像再構成処理部212は、被検体115が載置された状態で画像再構成を行う際に、光子計数検出器PCD〜PCDのそれぞれから出力された投影データに基づいて、「bin2」の計数値に対する「bin1」の計数値の比(計数比)を算出する。そして、画像再構成処理部212は、光子計数検出器PCD〜PCDのそれぞれについて、算出した計数比と、閾値とを比較し、算出した計数比が閾値よりも大きい場合には、該当する光子計数検出器にポラリゼーションが発生していると判定する。
別の実施形態によると、光子計数検出器のポラリゼーションデータは、特定の基準を満たすCTシステムのある数(「T」)の隣り合うビューに基づいて判定される。ベールの法則によると、計数値の数が減るにつれ、対応するスペクトルが硬化する、すなわちスペクトルが高いエネルギーの方にシフトする傾向がある。一方、計数値の数が多いと(すなわち、高線束)、スペクトルが軟化する傾向がある(すなわち、スペクトルが低いエネルギーの方に移動する)。したがって、より少ない計数ならびに軟スペクトルが得られる場合は、光子計数検出器にポラリゼーションが発生する場合だけに起こり得る。そのようなポラリゼーションは、X線の計数の効率的な収集を妨げ(少ない計数となる)、検出したスペクトルを歪ませる。
隣り合う「T」個のビューの大きさを判定するために、ビューの範囲内で減衰経路が一定であると仮定する。さらに、ビューにおける計数変化をΔNで表し、エネルギーの変化をΔEで表す。より少ない計数ならびに軟スペクトルを観察する基準を満たすためには、ΔNとΔEの両方が負でなければならない。したがって、画像再構成処理部212は、時間t1において得られるビューデータについて、時間(t1+1)から時間(t1+T)までに得られるデータが上記基準を満たせば、隣り合う「T」個のビューにおいて得られたデータは、ポラリゼーションデータとであると判断する。
ここで、光子計数検出器は、第3世代ジオメトリで配置されてもよく、このような配置で光子計数検出器が配置された場合について説明する。この場合には、画像再構成処理部212は、同一のビューにおいて、隣り合う「K」個の検出素子(光子計数検出器の検出素子)について、ΔNとΔEの両方が負であるか否かを判定する。画像再構成処理部212は、隣り合う「K」個の検出素子(光子計数検出器の検出素子)について、ΔNとΔEの両方が負であると判定した場合には、隣り合う「K」個の検出素子にポラリゼーションが発生したと判断する。一方、画像再構成処理部212は、隣り合う「K」個の検出素子のうち、少なくとも1つの検出素子についてΔN又はΔEが正であると判定した場合には、隣り合う「K」個の検出素子にポラリゼーションが発生していないと判断する。
なお、光子計数検出器が、第4世代ジオメトリで配置されている場合であっても、上述の方法と同様の方法で、画像再構成処理部212は、隣り合う「K」個の光子計数検出器にポラリゼーションが発生したか否かを判断することができる。ただし、上述の光子計数検出器が第3世代ジオメトリで配置されている場合では、検出素子ごとに各種の処理を行ったが、光子計数検出器が第4世代ジオメトリで配置されている場合には、同様の処理を、光子計数検出器ごとに行う。
また、光子計数検出器が、第3世代ジオメトリで配置されている場合には、画像再構成処理部212は、検出素子ごとに、動作不良が発生した検出素子を判定することもできる。例えば、画像再構成処理部212は、第3ジオメトリで配置された複数の光子計数検出器から出力された投影データに基づいて、画素値のノミナル値を算出する。そして、画像再構成処理部212は、複数の光子計数検出器の検出素子のうち、ノミナル値から所定の大きさ以上外れている検出素子を動作不良が発生した検出素子として判定する。そして、画像再構成処理部212は、画像再構成の間に、動作不良が発生した検出素子に対応する投影データにゼロの重みを割り当てる。このようにして、画像再構成処理部212は、画像再構成に対する、動作不良が発生した検出素子に対応する投影データの寄与を下げる。
なお、画像再構成処理部212は、動作不良が発生した検出素子を判定する処理を、光子計数検出器が、第4世代ジオメトリで配置されている場合においても同様に行うことができる。この場合には、画像再構成処理部212は、検出素子を光子計数検出器とみなして、同様の方法で、動作不良が発生した光子計数検出器を判定する処理を行うことができる。
図5Bは、CTシステムのある空間分解能について分離角の計算を示した例を示す図である。この計算により、上述した隣り合うビューの数「T」の大きさを計算することができ、「T」個のビューにおいて得られた隣り合うデータを、ポラリゼーションデータであると判断することができる。
図5Bにおいて、X線源は、X線撮影用ガントリの中心から「S」で表される回転半径を有する円形軌道上を回転する。さらに、光子計数検出器は、X線撮影用ガントリの中心から「D」で表される回転半径に位置する。そのような設定において、N個のビューを含むフルスキャンについて、各ビューは360°/Nの半径中心角を含む。これは、検出器表面における360°/2Nの角度にほぼ対応する。当然のことならが、検出器表面における角度の正確な値は、回転半径Sおよび回転半径Dの値によって決まる。ρで表されるCTシステムの空間分解能について、PCDにおける分離角は、「sin−1(p/(r+D))」として計算することができる。なお、「/」は、除算を示す演算子である。このため、上述した隣り合うビューの数「T」の大きさは、表面における光子計数検出器の角度と光子計数検出器における分離角との比として計算することができる。具体的には、「T」の大きさは、「(360°/2N)/(sin−1(p/(r+D)))」として計算することができる。
別の実施形態によると、疎に固定配置された第4世代の検出器と回転する第3世代の線源/検出器との組み合わせを含むCTシステムについて、ポラリゼーションが発生した検出器のデータを判定してもよい。
図6Aは、回転する第3世代のX線源/検出器システムとともに、疎に固定配置した第4世代の検出器20(光子計数検出器)を有する第3世代と第4世代を組み合わせたシステムを示す図である。図6Aに示すように、疎な検出器20の一部は、他の疎な検出器20および第3世代検出器の上に影を落とす。一実施形態によると、ポラリゼーションデータを識別するために、図6Bを参照して後述する陰影値を用いることができる。具体的には、影に入っている検出器20は実際の線束の正確な測定値を示さないため、完全にまたは部分的に影に入っていると識別された第3世代の検出器20が、ポラリゼーションを検出するために用いられることはない。
図6Bは、一実施形態による第3世代と第4世代を組み合わせたシステムにおいて、検出器20毎に陰影マップを決定するための処理(陰影マップ決定処理)の流れを示すフローチャートを示す図である。
陰影マップ決定処理では、ステップS610において、図6Aのシステムについてエアスキャンを行うが、第4世代の検出器20は取り外した状態で行う。この最初のエアスキャンは全ての組のビューについて実行され、ビュー毎に各第3世代検出器においてデータが収集される。
ステップS620において、第3世代の検出素子と第4世代の検出素子の両方を備える図6Aのシステムについて、第2のエアスキャンを行う。最初のエアスキャンで実行したのと同じ組のビューについて、第2のエアスキャンは実行され、ビュー毎に各第3世代検出器および各第4世代検出器においてデータが収集される。
ステップS630において、ステップS610およびS620で収集したデータに基づき、陰影マップ/テーブルを生成する。陰影マップは、ビュー毎および検出素子毎に陰影データ値を含む。陰影データは、一般的に、特定のビューについて特定の検出素子が影に入っているか否かを示す。例えば、一実施形態では、ビュー毎および検出素子毎に、陰影値は以下の4つの値のうちの1つである。4つの値とは、(1)あるビューについて、ある検出素子が画像再構成領域の中にはないことを意味する「オフ」、(2)X線源からのX線が、第4世代の検出器のいずれによっても全く遮断されていないことを意味する「遮断されず」、(3)X線源からの全てのX線が、第4世代の検出器によって完全に遮断されていることを意味する「完全に遮断」、および(4)X線源からのX線が、第4世代の検出器によって部分的に遮断されている、またはある検出素子が部分的に影に入っていることを意味する「部分的に遮断」である。検出器毎の陰影マップの計算が済むと、陰影マップ決定処理が終了する。
一実施形態によると、画像再構成処理部212は、第3世代の検出器が信号強度Mを有する信号を検出し、Mが信号閾値(M’)よりも大きい場合に、対応するX線が高線束を有すると判定する。なお、第3世代の検出器は、例えば、複数のエネルギー積分検出器を含み、X線源と同期して回転するCT検出器である。ここで、第3世代の検出器が信号強度Mを有する信号を検出し、Mが信号閾値(M’)よりも大きい場合に、対応するX線が高線束を有すると見なされるよう、M’を事前に決定してもよい。これにより、画像再構成処理部212は、信号強度Mを有する信号を検出した第3世代の検出器の位置に対応する第4世代の検出器20が、ポラリゼーションが発生した検出器であると判断するため、再構成前処理段階および再構成処理段階の間で、対応する第4世代の検出器20から得られたデータ(ポラリゼーションデータ)を対象から外すことができる。なお、第3世代の検出器で検出された信号は、基準検出器信号に基づいて補正されなければならない。X線源出力のバラツキを監視するためにX線源に隣接して配置することができる基準検出器を用いることにより、この補正は実現することができる。
したがって、図6Bに記載した方法による陰影マップの計算が済むと、第4世代の検出器20にポラリゼーションが発生しているか否か判断するために、陰影マップを用いて、第3世代の検出器に対応する信号を用いることができるか否かが識別される。しかし、影に入っている第3世代の検出器の信号は、対応する第4世代の検出器20のポラリゼーション状況を判断するために用いることはできない。そのような場合には、影の近くの第3世代の検出器によって受信された信号を用いて、この影の原因となっている第4世代の検出器20にポラリゼーションが発生しているか否か判断することができる。
図7は、少なくとも図4の方法および図6の方法を実行する画像再構成処理部212の実施態様を示す図である。1つの実施形態の例による画像再構成処理部212のハードウェアに関して、図7を参照しながら説明する。図7において、画像再構成処理部212は、上述の各種の処理を実行する中央演算処理装置(Central Processing Unit:CPU)700を備える。プロセスデータおよび命令は、メモリ702に記憶されてもよい。また、プロセスおよび命令は、ハードドライブ(HDD)や可搬記憶媒体等の記憶媒体ディスク704に格納されてもよいし、またはリモートに格納されてもよい。さらに、命令が格納されるコンピュータ可読媒体の形態によって限定されない。例えば、命令は、CD(Compact Disk)、DVD(Digital Versatile Disk)、フラッシュメモリ、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、PROM(Programmable Read Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、ハードディスク、もしくは画像再構成処理部212が通信するサーバーやコンピュータ等の任意の他の情報処理装置に格納されてもよい。
さらに、本開示の態様は、ユーティリティアプリケーション、バックグラウンドデーモン、オペレーティングシステムの一部、またはそれらの組み合わせとして提供され、CPU700、およびMicrosoft Windows(登録商標)7、UNIX(登録商標)、Solaris、LINUX(登録商標)、Apple(登録商標) MAC−OS、および当業者既知のその他のオペレーティングシステムと連携して実行されてもよい。
CPU700は、米国インテル社のXenonプロセッサまたはCoreプロセッサ、または米国AMD社のOpteronプロセッサであってもよく、またはARMベースのプロセッサ等の当業者に認知されると思われるその他のプロセッサタイプであってもよい。あるいは、CPU700は、当業者が認知すると思われるように、フィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA)、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(Programmable Logic Device:PLD)上に実装されてもよく、または離散論理回路を用いてもよい。さらに、CPU700は、上述した発明のプロセスの命令を実行するために並行して協調して動作する複数のプロセッサとして実装されてもよい。
また、図7の画像再構成処理部212は、ネットワーク730とのインタフェースをとるための、米国インテル社のネットワークインタフェースカードであるIntel Ethernet(登録商標) PRO等のネットワーク制御部706を備える。当然のことながら、ネットワーク730は、インターネット等の公共ネットワーク、LAN(Local Area Network)またはWAN(Wide Area Network)等の専用ネットワーク、またはその組み合わせであってよく、PSTN(Public Switched Telephone Network)またはISDN(Integrated Services Digital Network)のサブネットワークを含んでもよい。また、ネットワーク730は、イーサネット(登録商標)ネットワークのように有線であってもよいし、EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution)、3G、および4G等の無線携帯電話通信システムを含む携帯電話通信ネットワークのように無線であってもよい。また、無線ネットワークは、WiFi、Bluetooth(登録商標)、または他の無線通信形態であってもよい。
画像再構成処理部212は、ヒューレットパッカード社の液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display:LCD)モニタであるHPL2445w等の、対応するディスプレイ710とのインタフェースをとる米国NVIDIA社のNVIDIA GeForce GTXまたはQuadroグラフィックアダプタ等のディスプレイ制御部708をさらに備える。
画像再構成処理部212は、キーボードおよび/またはマウス714ならびにセンサ716とのインタフェースをとるための汎用I/Oインタフェース712をさらに備える。また、汎用I/Oインタフェース712は、様々なアクチュエータ718に接続することができる。また、汎用I/Oインタフェース712は、ヒューレットパッカード社のOfficeJetやDeskJet等のプリンタおよびスキャナを含む様々な周辺機器に接続することができる。
また、スピーカ/マイクロフォン722とのインタフェースをとることにより音声および/または音楽を提供するために、音声制御部720が、クリエイティブ社のSound Blaster X−Fi Titaniumのように画像再構成処理装置212の中に設けられる。
汎用ストレージ制御部724は、画像再構成処理装置212の全ての構成部品を相互に接続するための、ISA(Industry Standard Architecture)、EISA(Extended Industry Standard Architecture)、VESA(Video Electronics Standard Association)、PCI(Peripheral Component Interconnect)、または同様のものであってもよい通信バス726に、記憶媒体ディスク704を接続する。ディスプレイ710、キーボードおよび/またはマウス714、ならびにディスプレイ制御部708、ストレージ制御部724、ネットワーク制御部706、音声制御部720、および汎用I/Oインタフェース712の一般的特徴および機能の説明は、これらの特徴は知られており簡略にするため、本明細書では省略する。
以上述べた少なくとも1つのX線CT装置および画像再構成方法によれば、ポラリゼーションが発生したセンサから出力された投影データを識別して適切に処理することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
200 X線CTスキャナシステム
212 画像再構成処理部
PCD〜PCD 光子計数検出器

Claims (17)

  1. 投影データを取得するためにX線源から放射された入射X線光子を捕捉する複数の光子計数検出器と、
    前記複数の光子計数検出器のうち前記投影データ取得時にポラリゼーションが発生した光子計数検出器、又は、前記複数の光子計数検出器のうち動作不良が発生した光子計数検出器を判定し、画像再構成に対する、前記ポラリゼーションが発生した光子計数検出器、又は、前記動作不良が発生した光子計数検出器に対応する投影データである対応投影データの寄与を下げる処理回路と、
    を備える、X線CT装置。
  2. 投影データを取得するためにX線源から放射された入射X線光子を捕捉する複数の検出素子を有する光子計数検出器と、
    前記複数の検出素子のうち前記投影データ取得時にポラリゼーションが発生した検出素子、又は、前記複数の検出素子のうち動作不良が発生した検出素子を判定し、画像再構成に対する、前記ポラリゼーションが発生した検出素子、又は、前記動作不良が発生した検出素子に対応する投影データである対応投影データの寄与を下げる処理回路と、
    を備える、X線CT装置。
  3. 前記処理回路は、前記画像再構成の間に、前記対応投影データにゼロの重みを割り当てる、請求項1又は2に記載のX線CT装置。
  4. 前記処理回路は、さらに、再構成前処理の間に、前記対応投影データの部分を省く、請求項1〜3のいずれか1つに記載のX線CT装置。
  5. 前記処理回路は、前記複数の光子計数検出器のうちのある光子計数検出器から得られた投影データが所定のエネルギー閾値より低い平均エネルギーを有する場合に、該光子計数検出器にポラリゼーションが発生したと判断することで、前記ポラリゼーションが発生した光子計数検出器を判定し、
    前記所定のエネルギー閾値は、CTスペクトルの平均エネルギーに基づく、請求項1に記載のX線CT装置。
  6. 前記処理回路は、前記複数の検出素子のうちのある検出素子から得られた投影データが所定のエネルギー閾値より低い平均エネルギーを有する場合に、該検出素子にポラリゼーションが発生したと判断することで、前記ポラリゼーションが発生した検出素子を判定し、
    前記所定のエネルギー閾値は、CTスペクトルの平均エネルギーに基づく、請求項2に記載のX線CT装置。
  7. 前記処理回路は、前記複数の光子計数検出器のうちのある光子計数検出器から得られた投影データが所定のエネルギー閾値より低い平均エネルギーを有する場合に、該光子計数検出器にポラリゼーションが発生したと判断することで、前記ポラリゼーションが発生した光子計数検出器を判定し、
    前記所定のエネルギー閾値は、CTスペクトルの第1のエネルギーの計数値に対する前記CTスペクトルの前記第1のエネルギーより高い第2のエネルギーの計数値の比、又は、前記第2のエネルギーの計数値に対する前記第1のエネルギーの計数値の比に基づく、請求項1に記載のX線CT装置。
  8. 前記処理回路は、前記複数の検出素子のうちのある検出素子から得られた投影データが所定のエネルギー閾値より低い平均エネルギーを有する場合に、該検出素子にポラリゼーションが発生したと判断することで、前記ポラリゼーションが発生した検出素子を判定し、
    前記所定のエネルギー閾値は、CTスペクトルの第1のエネルギーの計数値に対する前記CTスペクトルの前記第1のエネルギーより高い第2のエネルギーの計数値の比、又は、前記第2のエネルギーの計数値に対する前記第1のエネルギーの計数値の比に基づく、請求項2に記載のX線CT装置。
  9. 前記処理回路は、前記複数の光子計数検出器のうちのある光子計数検出器において検出された計数の数および平均エネルギーの変化が、該光子計数検出器のある数の隣り合うビューについて、負である場合に、該光子計数検出器にポラリゼーションが発生したと判断することで、前記ポラリゼーションが発生した光子計数検出器を判定する、請求項1に記載のX線CT装置。
  10. 前記処理回路は、前記複数の検出素子のうちのある検出素子において検出された計数の数および平均エネルギーの変化が、該検出素子のある数の隣り合うビューについて、負である場合に、該検出素子にポラリゼーションが発生したと判断することで、前記ポラリゼーションが発生した検出素子を判定する、請求項2に記載のX線CT装置。
  11. 前記処理回路は、前記光子計数検出器の表面における角度と前記光子計数検出器の分離角との比に基づいて、前記隣り合うビューの数を決定する、請求項9に記載のX線CT装置。
  12. X線を放射するX線源と、
    前記X線源と同期して回転するエネルギー積分型のCT検出器と
    をさらに備える、請求項1に記載のCT装置。
  13. 前記処理回路は、さらに、前記CT検出器が検出した信号強度が所定の信号閾値よりも高い場合に、前記光子計数検出器にポラリゼーションが発生したと判断する、請求項12に記載のX線CT装置。
  14. 前記処理回路は、前記CT検出器によって得られた投影データに基づいて、前記複数の光子計数検出器のうちのある光子計数検出器にポラリゼーションが発生したと判断する、請求項13に記載のX線CT装置。
  15. 前記処理回路は、さらに、あるビュー角における前記CT検出器のある検出素子について、当該検出素子が、完全に遮断されている、部分的に遮断されている、および、遮断されていない、のうちのいずれ状態であるかを判定する、請求項12〜14のいずれか1つに記載のX線CT装置。
  16. X線CT装置により実行される画像再構成方法であって、
    前記X線CT装置が備える複数の光子計数検出器が、投影データを取得するためにX線源から放射された入射X線光子を捕捉するステップと、
    前記X線CT装置が備える処理回路が、前記複数の光子計数検出器のうち前記投影データ取得時にポラリゼーションが発生した光子計数検出器、又は、前記複数の光子計数検出器のうち動作不良が発生した光子計数検出器を判定するステップと、
    前記処理回路が、画像再構成に対する、前記ポラリゼーションが発生した光子計数検出器、又は、前記動作不良が発生した光子計数検出器に対応する投影データの寄与を下げるステップと
    を含む画像再構成方法。
  17. X線CT装置により実行される画像再構成方法であって、
    前記X線CT装置が備える光子計数検出器の複数の検出素子が、投影データを取得するためにX線源から放射された入射X線光子を捕捉するステップと、
    前記X線CT装置が備える処理回路が、前記複数の検出素子のうち前記投影データ取得時にポラリゼーションが発生した検出素子、又は、前記複数の検出素子のうち動作不良が発生した検出素子を判定するステップと、
    前記処理回路が、画像再構成に対する、前記ポラリゼーションが発生した検出素子、又は、前記動作不良が発生した検出素子に対応する投影データの寄与を下げるステップと
    を含む画像再構成方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019024687A (ja) * 2017-07-27 2019-02-21 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 X線ct装置及びx線検出装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020171748A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-27 Prismatic Sensors Ab Enhanced spectral x-ray imaging
EP3798684A1 (de) * 2019-09-26 2021-03-31 Siemens Healthcare GmbH Datenkorrektur in der röntgenbildgebung
US11857355B2 (en) * 2021-10-29 2024-01-02 Wisconsin Alumni Research Foundation Multi-detector systems and methods for x-ray imaging

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004049303A (ja) * 2002-07-16 2004-02-19 Toshiba Corp X線コンピュータ断層撮影装置
JP2009018154A (ja) * 2007-05-04 2009-01-29 General Electric Co <Ge> オーバーレンジ論理制御を伴う光子計数x線検出器
JP2013192950A (ja) * 2012-03-22 2013-09-30 Toshiba Corp スペクトルx線コンピュータ断層撮影装置および画像発生方法
JP2014226551A (ja) * 2013-05-17 2014-12-08 株式会社東芝 X線ct装置及び検出器
JP2016540208A (ja) * 2013-11-27 2016-12-22 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. 光子を検出する検出デバイス及びそのための方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7864917B2 (en) * 2006-02-02 2011-01-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Imaging apparatus using distributed x-ray souces and method thereof
EP2018580A2 (en) * 2006-04-20 2009-01-28 Multi-Dimensional Imaging, Inc. Radiation detector and detection method having reduced polarization
US7652258B2 (en) * 2007-01-08 2010-01-26 Orbotech Medical Solutions Ltd. Method, apparatus, and system of reducing polarization in radiation detectors
US7532703B2 (en) * 2007-03-28 2009-05-12 General Electric Company Energy discriminating detector with direct conversion layer and indirect conversion layer
US7705319B2 (en) * 2007-09-06 2010-04-27 Endicott Interconnect Technologies, Inc. CdZnTe device using constrained design for high-flux x-ray spectroscopic imaging applications
US7916836B2 (en) * 2007-09-26 2011-03-29 General Electric Company Method and apparatus for flexibly binning energy discriminating data
US7613274B2 (en) * 2007-11-16 2009-11-03 General Electric Company Method and system of energy integrating and photon counting using layered photon counting detector
US9101273B2 (en) * 2012-06-22 2015-08-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Apparatus, detector, and method for applying a pixel by pixel bias on demand in energy discriminating computed tomography (CT) imaging
RU2015114571A (ru) * 2012-09-18 2016-11-10 Конинклейке Филипс Н.В. Детектор счета фотонов с прямым преобразованием
US9155516B2 (en) * 2013-02-19 2015-10-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Apparatus and method for count loss calibration of photon-counting detectors in spectral computed tomography imaging
US9020092B2 (en) * 2013-02-19 2015-04-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Apparatus and method for angular response calibration of photon-counting detectors in sparse spectral computed tomography imaging
US9198632B2 (en) * 2013-02-28 2015-12-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for scattering correction for sparsely distributed stationary detectors and rotating X-ray source
US8917811B2 (en) * 2013-05-03 2014-12-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Apparatus and method for dynamic calibration of spectral CT with rotating X-ray source and stationary energy discriminating detectors
US9274066B2 (en) * 2013-10-25 2016-03-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for spectral CT local tomography
US20150178957A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 Toshiba Medical Systems Corporation Iterative reconstruction for spectral ct based upon combined data of full views of intensity data and sparse views of spectral data
US9292946B2 (en) * 2013-12-20 2016-03-22 Kabushiki Kaisha Toshiba X ray computer tomography apparatus and image processing apparatus
US9256938B2 (en) * 2014-02-26 2016-02-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Characteristic X-ray escape correction in photon-counting detectors
US9155515B2 (en) * 2014-02-26 2015-10-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Registration of 4th generation detectors relative to the 3rd generation CT system coordinates using 4th generation sinogram data
US9345445B2 (en) * 2014-03-05 2016-05-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Registration of 4th-generation detectors relative to 3rd-generation CT system coordinates using 4th-generation detector shadow pattern
US9219178B2 (en) * 2014-03-21 2015-12-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Method to fabricate collimator structures on a direct conversion semiconductor X-ray detector
US9449385B2 (en) * 2014-06-02 2016-09-20 Toshiba Medical Systems Corporation Reconstruction of computed tomography images using combined third-generation and fourth-generation projection data
US9476993B2 (en) * 2015-01-07 2016-10-25 Toshiba Medical Systems Corporation Apparatus and method for computing detector response of a photon-counting detector
US9482630B2 (en) * 2015-01-21 2016-11-01 Toshiba Medical Systems Corporation Multiple-layered energy-integrating detector in a hybrid computed tomography scanner
US9462983B2 (en) * 2015-01-22 2016-10-11 Toshiba Medical Systems Corporation Apparatus and method to control movement of photon-counting detectors in a computed-tomography (CT) scanner
US9618633B2 (en) * 2015-04-21 2017-04-11 Toshiba Medical Systems Corporation Side-electrodes for a Faraday cage on a photon-counting detector array
US9554760B2 (en) * 2015-05-04 2017-01-31 Toshiba Medical Systems Corporation Method and apparatus for reducing the recovery time due to polarization within an imaging device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004049303A (ja) * 2002-07-16 2004-02-19 Toshiba Corp X線コンピュータ断層撮影装置
JP2009018154A (ja) * 2007-05-04 2009-01-29 General Electric Co <Ge> オーバーレンジ論理制御を伴う光子計数x線検出器
JP2013192950A (ja) * 2012-03-22 2013-09-30 Toshiba Corp スペクトルx線コンピュータ断層撮影装置および画像発生方法
JP2014226551A (ja) * 2013-05-17 2014-12-08 株式会社東芝 X線ct装置及び検出器
JP2016540208A (ja) * 2013-11-27 2016-12-22 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. 光子を検出する検出デバイス及びそのための方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DEREK S. BALE: "Nature of polarization in wide-bandgap semiconductor detectors under high-flux irradiation: Applicat", PHYSICAL REVIEW B, vol. 77, JPN6019017392, pages 035205, ISSN: 0004161012 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019024687A (ja) * 2017-07-27 2019-02-21 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 X線ct装置及びx線検出装置

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Publication number Publication date
US20160242725A1 (en) 2016-08-25
US9757085B2 (en) 2017-09-12

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