JP2017127638A - X-ray ct apparatus, information processing device and information processing method - Google Patents

X-ray ct apparatus, information processing device and information processing method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To discriminate materials with high accuracy.SOLUTION: An X-ray CT apparatus includes an X-ray generator, an X-ray detector, a calculation unit, and a determination unit. The X-ray generator irradiates a subject with X-rays. The X-ray detector detects X-rays transmitted through the subject. The calculation unit calculates an irradiation spectrum as a spectrum up to reaching at the subject, and an estimated spectrum estimated as a spectrum after the X-rays transmit through the subject on the basis of an estimated distance showing an estimated value of an X-ray transmission distance of a material to be discriminated, and information showing distortion of the spectrum caused in a path of the X-rays transmitted through the subject, among spectra showing distribution of photon counts for each energy of the X-rays. The determination unit determines an X-ray transmission distance of the material to be discriminated, on the basis of the estimated spectrum and a detected spectrum, which is a spectrum after transmitting through the subject detected by the X-ray detection unit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、X線CT装置、情報処理装置、および情報処理方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to an X-ray CT apparatus, an information processing apparatus, and an information processing method.

X線CT(Computed Tomography)の応用として、被検体に含まれる物質の種類、原子番号、密度等を推定する技術がある。これを、物質弁別と言う。物質弁別では、X線と物質との相互作用がX線のエネルギー毎に異なる事を利用する。   As an application of X-ray CT (Computed Tomography), there is a technique for estimating the type, atomic number, density, etc. of a substance contained in a subject. This is called substance discrimination. Substance discrimination uses the fact that the interaction between X-rays and substances differs for each X-ray energy.

物質弁別を行う技術としては、被検体を介して検出器に到達した光子の各々のエネルギーを計測することで得られるスペクトルを用いる技術が知られている。例えば、物質の平均吸収係数と、複数種類のエネルギーの放射線を被検体に対して照射して得た画像と、から、物質の存在量を算出する技術が開示されている。   As a technique for performing material discrimination, a technique is known that uses a spectrum obtained by measuring the energy of each photon that reaches a detector via a subject. For example, a technique for calculating the abundance of a substance from an average absorption coefficient of the substance and an image obtained by irradiating a subject with radiation of a plurality of types of energy is disclosed.

特開平5−161633号公報JP-A-5-161633

しかし、従来技術において、物質弁別に用いていたスペクトルや画像は、被検体を透過した実際のスペクトルや該スペクトルから得られる画像とは異なる場合がある。このため、このようなスペクトルや画像から物質弁別を行う従来技術では、精度良く物質弁別を行うことは困難であった。   However, in the prior art, the spectrum and image used for substance discrimination may differ from the actual spectrum transmitted through the subject and the image obtained from the spectrum. For this reason, it has been difficult to perform material discrimination with high accuracy using the conventional technology for performing material discrimination from such spectra and images.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、精度よく物質弁別を行うことができる、X線CT装置、情報処理装置、および情報処理方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an X-ray CT apparatus, an information processing apparatus, and an information processing method capable of accurately performing material discrimination.

実施形態に係るX線CT装置は、X線発生器と、X線検出器と、演算部と、特定部とを備える。X線発生器は、被検体に対してX線を照射する。X線検出器は、前記被検体を透過したX線を検出する。演算部は、前記X線のエネルギー毎の光子カウント数の分布を示すスペクトルの内、前記被検体に到達するまでのスペクトルである照射スペクトルと、弁別対象の物質のX線透過距離の推定値を示す推定距離と、前記被検体を透過したX線の経路において生じるスペクトルの歪みを示す情報とに基づいて、前記X線が前記被検体を透過した後のスペクトルとして推定される推定スペクトルを演算する。特定部は、前記推定スペクトルと、前記X線検出部で検出された、前記被検体を透過した後のスペクトルである検出スペクトルと、に基づいて、前記弁別対象の物質のX線透過距離を特定する。   The X-ray CT apparatus according to the embodiment includes an X-ray generator, an X-ray detector, a calculation unit, and a specifying unit. The X-ray generator irradiates the subject with X-rays. The X-ray detector detects X-rays that have passed through the subject. The calculation unit calculates an irradiation spectrum, which is a spectrum until reaching the subject, of the spectrum indicating the distribution of the photon count number for each energy of the X-ray, and an estimated value of the X-ray transmission distance of the substance to be discriminated. An estimated spectrum estimated as a spectrum after the X-ray passes through the subject is calculated based on the indicated estimated distance and information indicating the distortion of the spectrum generated in the X-ray path that has passed through the subject. . The specifying unit specifies an X-ray transmission distance of the substance to be discriminated based on the estimated spectrum and a detection spectrum detected by the X-ray detection unit and transmitted through the subject. To do.

本実施の形態に係るX線CT装置の一例を示す図。The figure which shows an example of the X-ray CT apparatus which concerns on this Embodiment. スペクトルの一例の説明図。Explanatory drawing of an example of a spectrum. 処理回路が行う処理の概要の説明図。Explanatory drawing of the outline | summary of the process which a processing circuit performs. 弁別処理の手順の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the procedure of a discrimination process. ハードウェア構成図。Hardware configuration diagram.

以下に、図面を参照しながら、本実施の形態に係るX線CT(Computed Tomography)装置、情報処理装置、および情報処理方法を詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作を行うものとし、重複する説明を適宜省略する。   Hereinafter, an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus, an information processing apparatus, and an information processing method according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, parts denoted by the same reference numerals perform the same operation, and redundant description will be omitted as appropriate.

図1は、本実施の形態に係るX線CT装置1の一例を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing an example of an X-ray CT apparatus 1 according to the present embodiment.

X線CT装置1は、放射線の一例であるX線を被検体Pに照射する。X線CT装置1は、例えば、被検体Pの断面画像を得るスペクトラルCT装置や、フォトンカウンティングCT装置などである。   The X-ray CT apparatus 1 irradiates the subject P with X-rays that are an example of radiation. The X-ray CT apparatus 1 is, for example, a spectral CT apparatus that obtains a cross-sectional image of the subject P, a photon counting CT apparatus, or the like.

X線CT装置1は、架台装置10と、寝台装置20と、情報処理装置30と、を備える。架台装置10および寝台装置20は、情報処理装置30にデータや信号授受可能に接続されている。   The X-ray CT apparatus 1 includes a gantry device 10, a bed device 20, and an information processing device 30. The gantry device 10 and the couch device 20 are connected to the information processing device 30 so as to be able to exchange data and signals.

架台装置10は、被検体Pに対してX線を照射し、被検体Pを透過したX線のスペクトル情報を収集する。架台装置10は、照射制御回路11と、X線発生器12と、回転フレーム15と、検出器13と、収集回路14と、を備える。   The gantry device 10 irradiates the subject P with X-rays and collects spectral information of the X-rays transmitted through the subject P. The gantry device 10 includes an irradiation control circuit 11, an X-ray generator 12, a rotating frame 15, a detector 13, and a collection circuit 14.

X線発生器12は、X線を発生し、被検体Pへ照射する。X線発生器12は、X線管12Aと、ウェッジ12Bと、コリメータ12Cと、を備える。   The X-ray generator 12 generates X-rays and irradiates the subject P. The X-ray generator 12 includes an X-ray tube 12A, a wedge 12B, and a collimator 12C.

X線管12Aは、照射制御回路11から供給される電圧によって、X線を発生する真空管である。そして、X線管12Aは、発生したX線を被検体Pへ照射する。例えば、X線管12Aは、円錐状または角錐状の広がりを有するビーム状のX線を発生させる。   The X-ray tube 12 </ b> A is a vacuum tube that generates X-rays by a voltage supplied from the irradiation control circuit 11. Then, the X-ray tube 12A irradiates the subject P with the generated X-rays. For example, the X-ray tube 12 </ b> A generates beam-shaped X-rays having a conical or pyramidal spread.

ウェッジ12Bは、X線管12Aから照射されたX線のX線量を調節するフィルターである。コリメータ12Cは、ウェッジ12BによってX線量の調節されたX線の照射範囲を絞り込むスリットである。   The wedge 12B is a filter that adjusts the X-ray dose of X-rays emitted from the X-ray tube 12A. The collimator 12C is a slit that narrows the X-ray irradiation range in which the X-ray dose is adjusted by the wedge 12B.

このため、X線発生器12から被検体Pへ照射されるX線のスペクトルは、X線管12Aに供給される高電圧、電流、線源に用いるターゲット(例えば、タングステン等)の種類、ターゲットアングル、フィルターの種類(たとえば、ベリリウム等)や厚み、および、ウェッジ12Bの種類や厚みなどによって定まる。   For this reason, the spectrum of the X-ray irradiated from the X-ray generator 12 to the subject P includes the high voltage and current supplied to the X-ray tube 12A, the type of target (for example, tungsten) used for the radiation source, the target It is determined by the angle, the type (for example, beryllium) and thickness of the filter, and the type and thickness of the wedge 12B.

回転フレーム15は、リング状の支持部材である。回転フレーム15は、X線発生器12と検出器13とを、被検体Pを挟んで対向するように支持する。なお、回転フレーム15の円中心には、被検体Pが位置する。回転フレーム15は、被検体Pを回転中心として回転可能に設けられている。このため、X線発生器12および検出器13は、対向配置された状態を維持したまま、被検体Pを回転中心として、回転可能に配置されている。   The rotating frame 15 is a ring-shaped support member. The rotating frame 15 supports the X-ray generator 12 and the detector 13 so as to face each other with the subject P interposed therebetween. Note that the subject P is located at the center of the circle of the rotating frame 15. The rotation frame 15 is provided so as to be rotatable about the subject P as a rotation center. For this reason, the X-ray generator 12 and the detector 13 are rotatably arranged with the subject P as the center of rotation while maintaining the opposed state.

検出器13は、X線管12Aから照射され被検体Pを透過したX線のスペクトルを検出する。言い換えると、検出器13は、被検体Pを透過したX線の、エネルギーごとの光子カウント数を示すスペクトルを検出する。   The detector 13 detects the spectrum of X-rays irradiated from the X-ray tube 12A and transmitted through the subject P. In other words, the detector 13 detects a spectrum indicating the number of photons counted for each energy of the X-ray transmitted through the subject P.

なお、本実施の形態では、検出器13で検出されたスペクトルを、検出スペクトルと称して説明する。検出スペクトルの詳細は後述する。   In the present embodiment, the spectrum detected by the detector 13 will be described as a detected spectrum. Details of the detection spectrum will be described later.

検出器13は、回転フレーム15に沿って周方向に回転しながら、X線発生器12の位置ごとに、検出スペクトルを検出する。X線発生器12の位置とは、被検体Pに対するX線発生器12(詳細にはX線管12A)の相対位置を示す。X線発生器12の位置は、「ビュー」と称される場合がある。例えば、X線発生器12の位置は、回転フレーム15の周方向の1周360°における、予め定めた基準位置を0°としたときの角度で表す。例えば、架台装置10が0.5°ごとに検出スペクトルを検出すると仮定する。この場合、X線発生器12の位置は、0.5°ごとの角度で表すことができる。
検出器13は、複数の検出素子16を備える。検出素子16は、入射したX線に応じた信号を出力する。検出素子16は、例えば、テルル化カドミウム(CdTe)系の半導体素子である。
The detector 13 detects a detection spectrum for each position of the X-ray generator 12 while rotating in the circumferential direction along the rotating frame 15. The position of the X-ray generator 12 indicates the relative position of the X-ray generator 12 (specifically, the X-ray tube 12A) with respect to the subject P. The position of the X-ray generator 12 may be referred to as a “view”. For example, the position of the X-ray generator 12 is represented by an angle when a predetermined reference position is set to 0 ° in one turn of 360 ° in the circumferential direction of the rotating frame 15. For example, it is assumed that the gantry device 10 detects a detection spectrum every 0.5 °. In this case, the position of the X-ray generator 12 can be expressed by an angle of 0.5 °.
The detector 13 includes a plurality of detection elements 16. The detection element 16 outputs a signal corresponding to the incident X-ray. The detection element 16 is, for example, a cadmium telluride (CdTe) based semiconductor element.

本実施の形態では、検出器13は、X線発生器12に対向する対向面における、回転フレーム15の周方向(図1中、矢印Q方向参照)、および、該周方向に直交する直交方向(図1中、矢印Z方向参照)に沿って、二次元配列されている。   In the present embodiment, the detector 13 has a circumferential direction of the rotating frame 15 (refer to the arrow Q direction in FIG. 1) and an orthogonal direction orthogonal to the circumferential direction on the facing surface facing the X-ray generator 12. A two-dimensional array is provided along (refer to the arrow Z direction in FIG. 1).

本実施の形態では、検出素子16は、X線の光子が1つ入射するごとに、入射した光子のエネルギーおよび光子数の計測が可能なパルス状の信号を、収集回路14へ出力する。
なお、検出器13は、直接変換型、および、間接変換型の何れであってもよい。直接変換型の検出器13とは、検出素子16に入射した光子を、直接、電気的な信号に変換する検出器13である。間接変換型の検出器13とは、検出素子16のX線入射側に、シンチレータを配置した構成である。
In the present embodiment, each time one X-ray photon is incident, the detection element 16 outputs a pulse-like signal capable of measuring the energy of the incident photon and the number of photons to the collection circuit 14.
The detector 13 may be either a direct conversion type or an indirect conversion type. The direct conversion type detector 13 is a detector 13 that directly converts a photon incident on the detection element 16 into an electrical signal. The indirect conversion type detector 13 has a configuration in which a scintillator is disposed on the X-ray incident side of the detection element 16.

照射制御回路11は、X線発生器12および回転フレーム15の動作を制御する。照射制御回路11は、高電圧発生機能11Aと、調整機能11Bと、架台駆動機能11Cと、を備える。   The irradiation control circuit 11 controls the operations of the X-ray generator 12 and the rotating frame 15. The irradiation control circuit 11 includes a high voltage generation function 11A, an adjustment function 11B, and a gantry drive function 11C.

高電圧発生機能11A、調整機能11B、架台駆動機能11Cによって行われる各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路へ記憶されている。照射制御回路11は、記憶回路から該各プログラムを読出し、実行することで、該各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、該各プログラムを読み出した状態の照射制御回路11は、図1の照射制御回路11内に示された各機能を有することとなる。   Each processing function performed by the high voltage generation function 11A, the adjustment function 11B, and the gantry driving function 11C is stored in the storage circuit in the form of a program executable by a computer. The irradiation control circuit 11 is a processor that implements a function corresponding to each program by reading the program from the storage circuit and executing the program. In other words, the irradiation control circuit 11 in a state where the respective programs are read out has each function shown in the irradiation control circuit 11 of FIG.

なお、図1には、単一の照射制御回路11によって、高電圧発生機能11A、調整機能11B、および架台駆動機能11Cで行われる処理機能が実現されるものとして説明する。しかし、複数の独立したプロセッサを組み合わせて照射制御回路11を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしてもよい。   In FIG. 1, it is assumed that the single irradiation control circuit 11 realizes processing functions performed by the high voltage generation function 11A, the adjustment function 11B, and the gantry drive function 11C. However, the irradiation control circuit 11 may be configured by combining a plurality of independent processors, and the functions may be realized by each processor executing a program.

高電圧発生機能11Aは、高電圧を発生し、発生した高電圧をX線管12Aへ供給する。調整機能11Bは、コリメータ12Cの開口度および位置を調整する。コリメータ12Cの開口度および位置の調整によって、X線管12Aから被検体Pに照射されるX線の照射範囲が調整される。例えば、調整機能11Bは、コリメータ12Cの開口度を調整することによって、X線の照射範囲、すなわち、X線のファン角およびコーン角を調整する。   The high voltage generation function 11A generates a high voltage and supplies the generated high voltage to the X-ray tube 12A. The adjustment function 11B adjusts the opening degree and position of the collimator 12C. By adjusting the aperture and position of the collimator 12C, the X-ray irradiation range irradiated from the X-ray tube 12A to the subject P is adjusted. For example, the adjustment function 11B adjusts the X-ray irradiation range, that is, the X-ray fan angle and cone angle, by adjusting the aperture of the collimator 12C.

架台駆動機能11Cは、回転フレーム15を回転駆動するように制御する。架台駆動機能11Cによる制御によって、回転フレーム15は、被検体Pを中心とした円軌道に沿って回転する。このため、X線発生器12および検出器13は、回転フレーム15によって、被検体Pを挟んで対向する位置関係を維持された状態で、回転フレーム15の回転に伴って被検体Pの周囲を回転する。   The gantry drive function 11C controls the rotary frame 15 to rotate. The rotating frame 15 rotates along a circular orbit centered on the subject P by the control by the gantry driving function 11C. For this reason, the X-ray generator 12 and the detector 13 are rotated around the subject P as the rotating frame 15 rotates while the rotating frame 15 maintains the positional relationship facing the subject P. Rotate.

なお、架台装置10は、X線発生器12および検出器13を回転させる構成に限定されない。   The gantry device 10 is not limited to a configuration that rotates the X-ray generator 12 and the detector 13.

例えば、架台装置10は、X線発生器12のみを回転させる構成であってもよい。この場合、検出器13を、回転フレーム15の周方向の1周分に渡って検出素子16を配列した構成とすればよい。また、回転フレーム15は、X線発生器12を支持する構成とすればよい。   For example, the gantry device 10 may be configured to rotate only the X-ray generator 12. In this case, the detector 13 may have a configuration in which the detection elements 16 are arranged over one circumference in the circumferential direction of the rotating frame 15. The rotating frame 15 may be configured to support the X-ray generator 12.

収集回路14は、検出器13に設けられた複数の検出素子16の各々から受信した信号を用いて、検出素子16の各々に入射したX線の光子の数をカウントする。また、収集回路14は、複数の検出素子16の各々から受信した信号の示すパルス状の信号波形に基づいた演算処理を行う。この演算処理により、収集回路14は、複数の検出素子16の各々について、信号の出力を引き起こした光子のエネルギーを計測する。   The collection circuit 14 counts the number of X-ray photons incident on each of the detection elements 16 using signals received from each of the plurality of detection elements 16 provided in the detector 13. Further, the collection circuit 14 performs arithmetic processing based on a pulsed signal waveform indicated by a signal received from each of the plurality of detection elements 16. By this arithmetic processing, the collection circuit 14 measures the energy of the photon that caused the output of the signal for each of the plurality of detection elements 16.

これらの処理により、収集回路14は、X線のエネルギーに対する光子カウント数を示す検出スペクトルを、検出素子16の各々ごとに収集し、情報処理装置30へ出力する。このため、検出器13で検出した検出スペクトルとは、詳細には、検出素子16から出力された信号を収集回路14で収集することによって得られるスペクトルである。   Through these processes, the collection circuit 14 collects the detection spectrum indicating the photon count number with respect to the energy of the X-rays for each of the detection elements 16 and outputs the detection spectrum to the information processing apparatus 30. Therefore, the detection spectrum detected by the detector 13 is specifically a spectrum obtained by collecting the signal output from the detection element 16 by the collection circuit 14.

ここで、上述したように、X線発生器12は、被検体Pの周囲を回転し、被検体Pに対する異なる複数の位置からX線を照射する。このため、本実施の形態では、収集回路14は、X線発生器12の位置ごとに、検出器13に設けられた複数の検出素子16の各々から信号を受信する。   Here, as described above, the X-ray generator 12 rotates around the subject P and emits X-rays from a plurality of different positions with respect to the subject P. Therefore, in the present embodiment, the collection circuit 14 receives a signal from each of the plurality of detection elements 16 provided in the detector 13 for each position of the X-ray generator 12.

収集回路14は、X線発生器12の位置および検出素子16ごとに、X線のエネルギーに対する光子カウント数を収集する。そして、収集回路14は、X線発生器12の位置および検出素子16ごとに、X線のエネルギーに対する光子カウント数を示す検出スペクトルを、情報処理装置30へ出力する。このとき、収集回路14は、X線発生器12の位置と、検出素子16の識別情報と、対応する検出スペクトルと、を含む収集情報を、情報処理装置30へ出力する。   The collection circuit 14 collects the photon count for the X-ray energy for each position of the X-ray generator 12 and each detection element 16. Then, the collection circuit 14 outputs a detection spectrum indicating the number of photon counts with respect to the X-ray energy to the information processing device 30 for each position of the X-ray generator 12 and each detection element 16. At this time, the collection circuit 14 outputs collection information including the position of the X-ray generator 12, the identification information of the detection element 16, and the corresponding detection spectrum to the information processing apparatus 30.

なお、本実施の形態では、検出素子16の識別情報として、検出器13における検出素子16の位置を用いる場合を一例として説明する。このため、以下では、検出素子16の識別情報を、検出素子16の位置、と称して説明する場合がある。   In the present embodiment, the case where the position of the detection element 16 in the detector 13 is used as the identification information of the detection element 16 will be described as an example. For this reason, hereinafter, the identification information of the detection element 16 may be referred to as the position of the detection element 16 in some cases.

寝台装置20は、被検体Pを載置する。寝台装置20は、寝台駆動装置21と、天板22とを、備える。   The couch device 20 places the subject P thereon. The couch device 20 includes a couch driving device 21 and a top plate 22.

天板22は、被検体Pが載置されるベッド等の寝台である。天板22は、天板22に載置された被検体Pの体軸方向(図1中、矢印Z方向参照)に沿って移動可能に設けられている。寝台駆動装置21は、情報処理装置30の制御によって、天板22を被検体Pの体軸方向に沿って移動させる。なお、本実施の形態では、被検体Pの体軸方向と、回転フレーム15の回転軸方向と、が一致するものとして説明する。このため、天板22が被検体Pの体軸方向に沿って移動することで、天板22に載置された被検体Pは、回転フレーム15の内側に進入または該回転フレーム15の内側から外側へ搬送されることとなる。
情報処理装置30は、架台装置10および寝台装置20を制御する。
情報処理装置30は、インターフェース回路31と、ディスプレイ32と、入力回路33と、記憶回路34と、処理回路35と、を備える。
The top plate 22 is a bed such as a bed on which the subject P is placed. The top plate 22 is provided to be movable along the body axis direction of the subject P placed on the top plate 22 (see the arrow Z direction in FIG. 1). The couch driving device 21 moves the top 22 along the body axis direction of the subject P under the control of the information processing device 30. In the present embodiment, description will be made assuming that the body axis direction of the subject P and the rotation axis direction of the rotating frame 15 coincide. For this reason, when the top 22 moves along the body axis direction of the subject P, the subject P placed on the top 22 enters the inside of the rotating frame 15 or from the inside of the rotating frame 15. It will be conveyed to the outside.
The information processing device 30 controls the gantry device 10 and the couch device 20.
The information processing apparatus 30 includes an interface circuit 31, a display 32, an input circuit 33, a storage circuit 34, and a processing circuit 35.

インターフェース回路31は、架台装置10および寝台装置20の各々と通信する。   The interface circuit 31 communicates with each of the gantry device 10 and the couch device 20.

入力回路33は、ユーザによる各種の操作指示を受付ける。入力回路33は、受付けた操作指示に応じた指示信号を、処理回路35へ出力する。入力回路33は、例えば、マウス、キーボード、ボタン、トラックボール、またはジョイスティックなどである。   The input circuit 33 receives various operation instructions from the user. The input circuit 33 outputs an instruction signal corresponding to the accepted operation instruction to the processing circuit 35. The input circuit 33 is, for example, a mouse, a keyboard, a button, a trackball, or a joystick.

ディスプレイ32は、各種画像を表示する。ディスプレイ32は、例えば、表示画像(詳細後述)や、CT画像(詳細後述)などを表示する。ディスプレイ32は、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、LCD(Liquid Crystal Display:液晶ディスプレイ)、有機EL(Organic Electro−Luminescence)などである。   The display 32 displays various images. The display 32 displays, for example, a display image (details will be described later), a CT image (details will be described later), and the like. The display 32 is, for example, a CRT (Cathode Ray Tube) display, an LCD (Liquid Crystal Display), an organic EL (Organic Electro-Luminescence), or the like.

記憶回路34は、各種のデータを記憶する。記憶回路34は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、光ディスクなどである。   The storage circuit 34 stores various data. The storage circuit 34 is, for example, an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), a RAM (Random Access Memory), a semiconductor memory element such as a flash memory, an optical disk, or the like.

処理回路35は、架台装置10および寝台装置20の制御や、架台装置10から取得した各種データを用いた情報処理を行う。   The processing circuit 35 performs control of the gantry device 10 and the couch device 20 and information processing using various data acquired from the gantry device 10.

処理回路35は、スキャン制御機能35Aと、取得機能35Bと、演算機能35Cと、算出機能35Dと、更新機能35Eと、特定機能35Fと、生成機能35Gと、再構成機能35Hと、表示制御機能35Iと、受付機能35Jと、を備える。   The processing circuit 35 includes a scan control function 35A, an acquisition function 35B, a calculation function 35C, a calculation function 35D, an update function 35E, a specifying function 35F, a generation function 35G, a reconstruction function 35H, and a display control function. 35I and a reception function 35J.

スキャン制御機能35A、取得機能35B、演算機能35C、算出機能35D、更新機能35E、特定機能35F、生成機能35G、再構成機能35H、表示制御機能35I、および受付機能35Jの一部またはすべては、例えば、CPU(Central Processing Unit)などの電子回路にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよい。   Some or all of the scan control function 35A, the acquisition function 35B, the calculation function 35C, the calculation function 35D, the update function 35E, the identification function 35F, the generation function 35G, the reconstruction function 35H, the display control function 35I, and the reception function 35J For example, a program may be executed by an electronic circuit such as a CPU (Central Processing Unit), that is, realized by software.

例えば、スキャン制御機能35A、取得機能35B、演算機能35C、算出機能35D、更新機能35E、特定機能35F、生成機能35G、再構成機能35H、表示制御機能35I、および受付機能35Jによって行われる各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路34へ記憶されている。   For example, each process performed by the scan control function 35A, the acquisition function 35B, the calculation function 35C, the calculation function 35D, the update function 35E, the specifying function 35F, the generation function 35G, the reconstruction function 35H, the display control function 35I, and the reception function 35J. The functions are stored in the storage circuit 34 in the form of a program that can be executed by a computer.

情報処理装置30は、記憶回路34から該各プログラムを読出し、実行することで、該各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、該各プログラムを読み出した状態の処理回路35は、図1の処理回路35内に示された各機能を有することとなる。   The information processing apparatus 30 is a processor that implements a function corresponding to each program by reading the program from the storage circuit 34 and executing the program. In other words, the processing circuit 35 in the state in which the respective programs are read has the functions shown in the processing circuit 35 of FIG.

なお、図1には、単一の処理回路35によって、スキャン制御機能35A、取得機能35B、演算機能35C、算出機能35D、更新機能35E、特定機能35F、生成機能35G、再構成機能35H、表示制御機能35I、および受付機能35Jで行われる処理機能が実現されるものとして説明する。しかし、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路35を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしてもよい。   In FIG. 1, the scan processing function 35A, the acquisition function 35B, the calculation function 35C, the calculation function 35D, the update function 35E, the identification function 35F, the generation function 35G, the reconstruction function 35H, and the display are displayed by a single processing circuit 35. A description will be given assuming that processing functions performed by the control function 35I and the reception function 35J are realized. However, the processing circuit 35 may be configured by combining a plurality of independent processors, and the functions may be realized by each processor executing a program.

また、スキャン制御機能35A、取得機能35B、演算機能35C、算出機能35D、更新機能35E、特定機能35F、生成機能35G、再構成機能35H、表示制御機能35I、および受付機能35Jの一部またはすべては、ハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。   Also, some or all of the scan control function 35A, the acquisition function 35B, the calculation function 35C, the calculation function 35D, the update function 35E, the identification function 35F, the generation function 35G, the reconstruction function 35H, the display control function 35I, and the reception function 35J. May be realized by hardware, or may be realized by using software and hardware together.

該ハードウェアにより実現する場合、IC(Integrated Circuit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの電子回路で実現すればよい。   When realized by the hardware, it may be realized by an electronic circuit such as an IC (Integrated Circuit), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field Programmable Gate Array).

スキャン制御機能35Aは、照射制御回路11、収集回路14、および、寝台駆動装置21を制御する。具体的には、スキャン制御機能35Aは、照射制御回路11を制御することによって、回転フレーム15を回転させ、X線管12AからX線を被検体Pへ照射させ、コリメータ12Cの開口度及び位置の調整を行う。この制御によって、架台装置10は、回転フレーム15を回転させながら、X線発生器12からX線を連続的または間欠的に被検体Pへ照射する。   The scan control function 35 </ b> A controls the irradiation control circuit 11, the collection circuit 14, and the bed driving device 21. Specifically, the scan control function 35A controls the irradiation control circuit 11 to rotate the rotating frame 15 to irradiate the subject P with the X-rays from the X-ray tube 12A, and the opening degree and position of the collimator 12C. Make adjustments. By this control, the gantry device 10 irradiates the subject P with X-rays from the X-ray generator 12 continuously or intermittently while rotating the rotating frame 15.

例えば、スキャン制御機能35Aは、ヘリカルスキャン、または、ノンヘリカルスキャンを実行するように、架台装置10を制御する。   For example, the scan control function 35A controls the gantry device 10 so as to execute a helical scan or a non-helical scan.

また、スキャン制御機能35Aは、収集回路14から収集情報を受付け、記憶回路34へ記憶する。上述したように、収集情報は、X線発生器12の位置と、検出素子16の位置と、対応する検出スペクトルと、を含む。   Further, the scan control function 35 </ b> A receives the collection information from the collection circuit 14 and stores it in the storage circuit 34. As described above, the collected information includes the position of the X-ray generator 12, the position of the detection element 16, and the corresponding detection spectrum.

ここで、スペクトルについて説明する。図2(A)〜(D)は、スペクトルの一例の説明図である。   Here, the spectrum will be described. 2A to 2D are explanatory diagrams of examples of spectra.

X線発生器12から照射されたX線は、被検体Pを透過して検出器13へ到り、検出器13で検出される。   X-rays irradiated from the X-ray generator 12 pass through the subject P, reach the detector 13, and are detected by the detector 13.

以下では、X線管12Aから照射され、被検体Pへ到るまでのX線のスペクトルを、照射スペクトル50と称する。例えば、図2(A)に示すように、X線発生器12から検出素子16へX線a1が照射されたとする。この場合、X線a1における、領域XAのX線のスペクトルが、照射スペクトル50に相当する(図2(B)参照)。なお、領域XA上は空気領域であり、X線の減衰は無視できるものとする。   Hereinafter, the X-ray spectrum irradiated from the X-ray tube 12 </ b> A until reaching the subject P is referred to as an irradiation spectrum 50. For example, as shown in FIG. 2A, it is assumed that the X-ray generator 12 irradiates the detection element 16 with X-rays a1. In this case, the X-ray spectrum of the region XA in the X-ray a1 corresponds to the irradiation spectrum 50 (see FIG. 2B). Note that the region XA is an air region, and the attenuation of X-rays can be ignored.

照射スペクトル50は、X線管12Aに供給される高電圧、電流、線源に用いるターゲット(例えば、タングステン等)の種類、および、ウェッジ12Bの種類や厚みなどによって定まる。このため、照射スペクトル50は、精密な実計測や、高精度なシミュレーションにより得られる。このため、本実施の形態では、記憶回路34が、予め照射スペクトル50を記憶する。   The irradiation spectrum 50 is determined by the high voltage and current supplied to the X-ray tube 12A, the type of target (for example, tungsten) used for the radiation source, the type and thickness of the wedge 12B, and the like. For this reason, the irradiation spectrum 50 is obtained by precise actual measurement or highly accurate simulation. For this reason, in the present embodiment, the storage circuit 34 stores the irradiation spectrum 50 in advance.

また、本実施の形態では、被検体Pを透過してから検出素子16へ到るまでのX線のスペクトルを、透過スペクトル52と称する。例えば、図2(A)に示すように、X線発生器12から検出素子16へ照射されたX線a1における、領域XBのX線のスペクトルが、透過スペクトル52に相当する(図2(C)参照)。   In the present embodiment, the spectrum of X-rays that passes through the subject P and reaches the detection element 16 is referred to as a transmission spectrum 52. For example, as shown in FIG. 2A, the X-ray spectrum of the region XB in the X-ray a1 irradiated from the X-ray generator 12 to the detection element 16 corresponds to the transmission spectrum 52 (FIG. 2C )reference).

X線管12Aから被検体Pへ照射された照射スペクトル50は、被検体Pを透過することによって減衰する。この減衰は、被検体Pに含まれる物質に依存する。このため、被検体Pを透過したX線のスペクトルである透過スペクトル52は、被検体Pに含まれる物質に応じて減衰したスペクトル形状となる。すなわち、透過スペクトル52は、X線が被検体Pを透過した経路に存在する物質の組成と、被検体Pに照射された照射スペクトル50と、によって定まる。   The irradiation spectrum 50 irradiated to the subject P from the X-ray tube 12A is attenuated by passing through the subject P. This attenuation depends on the substance contained in the subject P. Therefore, the transmission spectrum 52, which is the X-ray spectrum transmitted through the subject P, has a spectrum shape that is attenuated according to the substance contained in the subject P. That is, the transmission spectrum 52 is determined by the composition of the substance present in the path through which X-rays have passed through the subject P and the irradiation spectrum 50 irradiated on the subject P.

また、本実施の形態では、検出器13で検出されたX線のスペクトルを、検出スペクトル54と称する。具体的には、検出器13で検出されたX線のスペクトルが、検出スペクトル54に相当する(図2(D)参照)。   In the present embodiment, the X-ray spectrum detected by the detector 13 is referred to as a detection spectrum 54. Specifically, the X-ray spectrum detected by the detector 13 corresponds to the detected spectrum 54 (see FIG. 2D).

ここで、理想的には、透過スペクトル52と、検出スペクトル54とは等しくなるはずであるが、実施に測定される検出スペクトル54は、現実の検出器13の検出器応答等を考慮すると、検出器13に入射される直前の透過スペクトル52とは、一般には異なったものになる。   Here, ideally, the transmission spectrum 52 and the detection spectrum 54 should be equal. However, the detection spectrum 54 actually measured is detected in consideration of the detector response of the actual detector 13 and the like. In general, the transmission spectrum 52 immediately before entering the device 13 is different.

なお、図2(B)〜図2(D)に示すスペクトル(照射スペクトル50、透過スペクトル52、検出スペクトル54)の形状は、一例であり、これらの形状に限定されない。
ここで、照射スペクトル50および検出スペクトル54の各々を、下記式(式(1)、式(2))の各々で定義する。

Figure 2017127638
Note that the shapes of the spectra (the irradiation spectrum 50, the transmission spectrum 52, and the detection spectrum 54) illustrated in FIGS. 2B to 2D are examples, and are not limited to these shapes.
Here, each of the irradiation spectrum 50 and the detection spectrum 54 is defined by each of the following formulas (formula (1), formula (2)).
Figure 2017127638

本実施の形態では、照射スペクトル50を、上記式(1)で定義する。式(1)中、cは、検出素子16の位置を示す。eは、X線のエネルギー(keV)を示す。   In the present embodiment, the irradiation spectrum 50 is defined by the above formula (1). In the formula (1), c indicates the position of the detection element 16. e represents the energy (keV) of X-rays.

式(1)中、S(c,e)は、照射スペクトル50を示す。具体的には、S(c,e)は、位置cの検出素子16に照射されたX線の、エネルギーeの各々に対応する光子カウント数の群である。より具体的には、S(c,e)は、被検体Pがなかったと仮定した場合に、位置cの検出素子16に、エネルギーeで照射されると考えられるX線の光子カウント数の推定値の群である。換言すると、照射スペクトル50は、例えば、最終的に位置cの検出素子16において検出される、X線のエネルギーe毎の光子カウント数の分布を示すX線スペクトルであって、X線発生器12と位置cの検出素子16とを結ぶ経路において、X線発生器12から照射されたX線が被検体Pに到達するまでのX線スペクトルである。なお、照射スペクトル50は、X線発生器12の位置に拘らず一定であることから、式(1)には、X線発生器12の位置を示すパラメータは含まれていない。但し、式(1)は、X線発生器12の位置を示すパラメータを更に含んだものであってもよい。なお、照射スペクトル50の例としては、上述の例に限られず、S(e)のように、照射スペクトル50は、検出素子16の位置cを引数として持たなくてもよい。また、照射スペクトル50の例としては、Sのように、X線のエネルギーeについて積分された照射スペクトル50が用いられても良い。 In the formula (1), S 0 (c, e) represents an irradiation spectrum 50. Specifically, S 0 (c, e) is a group of photon count numbers corresponding to each of the energy e of the X-rays irradiated to the detection element 16 at the position c. More specifically, S 0 (c, e) is an X-ray photon count number that is considered to be irradiated with the energy e to the detection element 16 at the position c when it is assumed that there is no subject P. A group of estimates. In other words, the irradiation spectrum 50 is, for example, an X-ray spectrum indicating a distribution of photon count numbers for each energy e of X-rays, which is finally detected by the detection element 16 at the position c, and is an X-ray generator 12. And an X-ray spectrum until X-rays irradiated from the X-ray generator 12 reach the subject P in a path connecting the detection element 16 at the position c. Since the irradiation spectrum 50 is constant regardless of the position of the X-ray generator 12, the equation (1) does not include a parameter indicating the position of the X-ray generator 12. However, Expression (1) may further include a parameter indicating the position of the X-ray generator 12. The example of the irradiation spectrum 50 is not limited to the above-described example, and the irradiation spectrum 50 may not have the position c of the detection element 16 as an argument as in S 0 (e). In addition, examples of the irradiation spectrum 50, as S 0, the irradiation spectrum 50 which is integrated over the energy e of X-ray may be used.

また、本実施の形態では、検出スペクトル54を、上記式(2)で定義する。式(2)中、cは、検出素子16の位置を示す。eは、X線のエネルギー(keV)を示す。式(2)中、vは、X線発生器12の位置を示す。S(c,v,e)は、検出スペクトル54を示す。詳細には、S(c,v,e)は、X線発生器12が位置vにあるときに位置cの検出素子16で検出されたX線の、エネルギーeの各々に対応する光子カウント数の群である。 In the present embodiment, the detection spectrum 54 is defined by the above formula (2). In Expression (2), c represents the position of the detection element 16. e represents the energy (keV) of X-rays. In Expression (2), v indicates the position of the X-ray generator 12. S 1 (c, v, e) represents the detection spectrum 54. Specifically, S 1 (c, v, e) is a photon count corresponding to each energy e of X-rays detected by the detection element 16 at position c when the X-ray generator 12 is at position v. A group of numbers.

式(1)および式(2)中の、eについて具体的に説明する。本実施の形態では、照射スペクトル50および検出スペクトル54は、各々、予め定めたエネルギー幅のエネルギー帯(以下、単に、エネルギーと称する場合もある)ごとの光子カウント数を示す。   E in Formula (1) and Formula (2) will be specifically described. In the present embodiment, each of the irradiation spectrum 50 and the detection spectrum 54 indicates a photon count number for each energy band having a predetermined energy width (hereinafter sometimes simply referred to as energy).

検出スペクトル54によって示される、光子カウント数の各々に対応するエネルギー帯のエネルギー幅を、第1のエネルギー幅E1と称する(図2(D)参照)。   The energy width of the energy band corresponding to each of the photon count numbers indicated by the detection spectrum 54 is referred to as a first energy width E1 (see FIG. 2D).

また、照射スペクトル50によって示される、光子カウント数の各々に対応するエネルギー帯のエネルギー幅を、第2のエネルギー幅E2と称する(図2(B)参照)。   Further, the energy width of the energy band corresponding to each of the photon count numbers indicated by the irradiation spectrum 50 is referred to as a second energy width E2 (see FIG. 2B).

本実施の形態では、第2のエネルギー幅E2は、第1のエネルギー幅E1以下である。   In the present embodiment, the second energy width E2 is equal to or smaller than the first energy width E1.

すなわち、検出スペクトル54は、0keVから最大エネルギーに向かって、第1のエネルギー幅E1ごとのエネルギー帯の各々の光子カウント数を表したものである。なお、該最大エネルギーには、例えば、検出器13で検出可能な光子のエネルギーの最大値などを定めればよい。   That is, the detection spectrum 54 represents the photon count number of each energy band for each first energy width E1 from 0 keV toward the maximum energy. The maximum energy may be determined, for example, as the maximum value of photon energy that can be detected by the detector 13.

また、照射スペクトル50は、0keVから上記最大エネルギーに向かって、第2のエネルギー幅E2ごとのエネルギー帯の各々の光子カウント数を表したものである。   The irradiation spectrum 50 represents the number of photons counted in the energy band for each second energy width E2 from 0 keV toward the maximum energy.

なお、各エネルギー帯は、少なくとも一部が互いに重複していてもよいし、重複していなくてもよい。   It should be noted that at least a part of each energy band may or may not overlap.

第1のエネルギー幅E1および第2のエネルギー幅E2の値は限定されないが、20keV未満であることが好ましく、1keV以下であることが更に好ましい。   The values of the first energy width E1 and the second energy width E2 are not limited, but are preferably less than 20 keV, more preferably 1 keV or less.

本実施の形態では、一例として、第1のエネルギー幅E1および第2のエネルギー幅E2が、1keVであるものとして説明する。   In the present embodiment, as an example, the first energy width E1 and the second energy width E2 are described as being 1 keV.

すなわち、本実施の形態では、照射スペクトル50および照射スペクトル50の各々は、1keVのエネルギー幅ごとに、各エネルギー幅のエネルギー帯に対応する光子カウント数を示す。   That is, in the present embodiment, each of the irradiation spectrum 50 and the irradiation spectrum 50 indicates a photon count corresponding to the energy band of each energy width for each energy width of 1 keV.

また、本実施の形態では、式(1)および式(2)中、eは、対応するエネルギー幅のエネルギー帯によって示されるエネルギーの上限値を示すものとして説明する。このため、本実施の形態では、e=1は、0keV以上1keV未満のエネルギー帯を示す。また、e=2は、1keV以上2keV以下のエネルギー帯を示す。同様に、e=100は、99keV以上100keV以下のエネルギー帯を示すものとして説明する。   Further, in the present embodiment, in the expressions (1) and (2), e is described as indicating the upper limit value of energy indicated by the energy band of the corresponding energy width. For this reason, in the present embodiment, e = 1 represents an energy band of 0 keV or more and less than 1 keV. E = 2 represents an energy band of 1 keV or more and 2 keV or less. Similarly, e = 100 will be described as indicating an energy band of 99 keV to 100 keV.

次に、被検体Pを透過したX線の経路において生じるスペクトルの歪みや減衰について説明する。ここで、スペクトルの歪みとは、現実に検出される検出スペクトル54の、系が理想的である場合に期待されるスペクトルからのずれを意味する。ここで、系が理想的である場合に期待されるスペクトルとは、例えば照射スペクトル50と、被検体Pに含まれる物質の情報から、ランベルト・ベールの法則など単純な計算を用い、かつ検出器13の応答が理想的であると仮定した場合に期待されるスペクトルである。   Next, spectral distortion and attenuation occurring in the X-ray path transmitted through the subject P will be described. Here, the spectrum distortion means a deviation of a detection spectrum 54 actually detected from a spectrum expected when the system is ideal. Here, the spectrum expected when the system is ideal is, for example, using a simple calculation such as the Lambert-Beer law from the irradiation spectrum 50 and information on the substance contained in the subject P, and a detector. This is the spectrum expected when 13 responses are assumed to be ideal.

スペクトルの歪みの第1の原因として、X線発生器12の特性に起因する照射スペクトル50の歪みが挙げられる。例えば、X線発生器12のX線管12aから照射されるX線の照射スペクトル50が、X線照射の焦点移動や、X線管12a側に設けられたコリメータの特性に起因して、歪む。   As a first cause of spectrum distortion, distortion of the irradiation spectrum 50 due to the characteristics of the X-ray generator 12 can be cited. For example, the X-ray irradiation spectrum 50 irradiated from the X-ray tube 12a of the X-ray generator 12 is distorted due to the focal movement of the X-ray irradiation and the characteristics of the collimator provided on the X-ray tube 12a side. .

また、スペクトルの歪みの第2の原因として、X線発生器12から被検体Pまでの経路における照射スペクトル50の歪みが挙げられる。例えば、X線発生器12のX線管12aから照射されるX線の照射スペクトル50が、その照射経路において、例えばウェッジの、均一な照射スペクトル50を生成するためのCuフィルタのメカ精度のばらつきなどに起因して、歪む。   A second cause of spectrum distortion is distortion of the irradiation spectrum 50 in the path from the X-ray generator 12 to the subject P. For example, the X-ray irradiation spectrum 50 irradiated from the X-ray tube 12a of the X-ray generator 12 varies in the mechanical accuracy of the Cu filter for generating a uniform irradiation spectrum 50 of, for example, a wedge in the irradiation path. Causes distortion.

また、スペクトルの歪みの第3の原因として、X線が被検体Pを透過する際におけるビームハードニングに起因する透過スペクトル52の歪みが挙げられる。ここで、ビームハードニングとは、X線が物質を透過する際、物質のX線吸収率はエネルギー依存性があることから、波長の長くエネルギーの低いX線が、エネルギーの高いX線と比較して多く吸収されることから、X線の線質が変化し、その結果、物質質量減弱係数に線形性が失われることを言う。ビームハードニングにより、単純な方法を用いて算出されれたスペクトルからのずれが、透過スペクトル52に表れる。このようにして、被検体透過によるX線の減衰により、被検体Pを透過したX線の経路において、スペクトルの歪が生じる。かかる場合、被検体透過によるX線の減衰により、スペクトルの歪みが生じる。なお、ビームハードニングがエネルギースペクトル歪として精密に測定あるいは推定できれば、そのビームハードニングの程度(あるいはビームハードニングのみによるスペクトル歪)は、被検体のその透過経路の物質の組成を表すと言える。   As a third cause of spectrum distortion, distortion of the transmission spectrum 52 caused by beam hardening when X-rays pass through the subject P can be cited. Here, beam hardening means that when X-rays pass through a substance, the X-ray absorption rate of the substance is energy-dependent, so X-rays with a long wavelength and low energy are compared with X-rays with high energy. Therefore, the X-ray quality changes, and as a result, linearity is lost in the material mass attenuation coefficient. Due to beam hardening, a deviation from the spectrum calculated using a simple method appears in the transmission spectrum 52. In this manner, spectrum distortion occurs in the X-ray path that has passed through the subject P due to the attenuation of the X-rays due to the subject's transmission. In such a case, the spectrum is distorted due to the attenuation of X-rays due to the transmission of the subject. If beam hardening can be accurately measured or estimated as energy spectrum distortion, it can be said that the degree of beam hardening (or spectrum distortion caused only by beam hardening) represents the composition of the substance in the transmission path of the subject.

また、スペクトルの歪みの第4の原因として、X線が被検体Pを透過する際における散乱に起因する透過スペクトル52の歪みが挙げられる。通常、X線管12Aから被検体Pへ照射されたX線は、照射された進行方向の検出器13において検出される。しかしながら、散乱が生じる場合、X線管12Aから被検体Pへ照射されたX線は、被検体P上で進行方向が変化し、当初照射された進行方向とは異なる角度に位置する検出器13において検出される。この結果、透過スペクトルに歪みが生じる。   A fourth cause of spectrum distortion is distortion of the transmission spectrum 52 caused by scattering when X-rays pass through the subject P. Usually, X-rays irradiated to the subject P from the X-ray tube 12A are detected by the detector 13 in the irradiated traveling direction. However, when scattering occurs, the X-ray irradiated from the X-ray tube 12A to the subject P changes its traveling direction on the subject P, and the detector 13 is located at an angle different from the traveling direction initially irradiated. Is detected. As a result, distortion occurs in the transmission spectrum.

また、スペクトルの歪みの第5の原因として、検出器13側のコリメータ(e.g. post-patient filter)等による透過スペクトル52の歪みが挙げられる。   As a fifth cause of spectrum distortion, distortion of the transmission spectrum 52 caused by a collimator (e.g. post-patient filter) or the like on the detector 13 side can be cited.

また、スペクトルの歪みの第6の原因として、検出器13の応答特性が挙げられる。すなわち、検出器13で実際に検出される検出スペクトル54は、透過スペクトル52を更に歪ませた形となる。ここで、検出器13の応答特性とは、詳細には、検出器13に設けられた検出素子16の各々の応答特性である。検出素子16の応答特性とは、検出素子16に入射したX線の透過スペクトル52(あるいは検出スペクトル54)に歪みを生じさせる要因である。検出素子16の応答特性は、例えば、検出素子16に入射したX線のエネルギーごとの、エスケープ、蛍光、クロストーク、および散乱の発生確率や検出されるエネルギーのばらつき、などである。この場合、X線検出器13の応答特性により、被検体Pを透過したX線の経路においてスペクトルの歪みが生じる。   The sixth cause of spectral distortion is the response characteristic of the detector 13. That is, the detection spectrum 54 actually detected by the detector 13 has a shape in which the transmission spectrum 52 is further distorted. Here, the response characteristic of the detector 13 is specifically the response characteristic of each of the detection elements 16 provided in the detector 13. The response characteristic of the detection element 16 is a factor that causes distortion in the transmission spectrum 52 (or the detection spectrum 54) of X-rays incident on the detection element 16. The response characteristics of the detection element 16 include, for example, the probability of occurrence of escape, fluorescence, crosstalk, and scattering for each X-ray energy incident on the detection element 16 and variations in detected energy. In this case, due to the response characteristics of the X-ray detector 13, spectral distortion occurs in the X-ray path that has passed through the subject P.

図1に戻り、そこで、本実施の形態のX線CT装置1では、情報処理装置30の処理回路35が、特有の機能を備える。以下、各機能について詳細を説明する。   Returning to FIG. 1, therefore, in the X-ray CT apparatus 1 of the present embodiment, the processing circuit 35 of the information processing apparatus 30 has a specific function. Details of each function will be described below.

以下、全体の処理の流れの概略を説明したのち、各処理の詳細について説明を行う。ここで、処理回路35が行う一連の処理の目的は、X線が被検体Pに含まれる弁別対象の物質を透過した距離(X線透過距離)を正確に算出することであるが、かかるX線透過距離の算出を検出スペクトル54から直接解法により求めるのは、前述のスペクトルの歪みが問題となり難しい場合もある。   Hereinafter, the outline of the overall processing flow will be described, and then the details of each processing will be described. Here, the purpose of a series of processes performed by the processing circuit 35 is to accurately calculate the distance (X-ray transmission distance) through which X-rays have passed through the substance to be discriminated contained in the subject P. It may be difficult to obtain the calculation of the line transmission distance directly from the detection spectrum 54 due to the aforementioned distortion of the spectrum.

そこで、実施形態においては、処理回路35は、演算機能35Cにより、X線が被検体Pに含まれる弁別対象の物質のX線透過距離の暫定的な推定値を示す推定距離と、被検体Pを透過したX線の経路において生じるスペクトルの歪みを示す情報とに基づいて所定のシミュレーションを行って、X線が被検体Pを透過した後のスペクトルとして推定される推定スペクトルを計算する。続いて、処理回路35は、算出機能35Dにより、検出スペクトル54の理論値である推定スペクトルを、検出器13で検出された、被検体を透過した後のスペクトルである検出スペクトル54の実測値と比較する。具体的には、処理回路35は、算出機能35Dにより、推定スペクトルと、検出スペクトル54との誤差を算出する。   Therefore, in the embodiment, the processing circuit 35 uses the calculation function 35C to calculate the estimated distance indicating the provisional estimated value of the X-ray transmission distance of the substance to be discriminated in which the X-ray is included in the subject P, and the subject P. A predetermined simulation is performed based on the information indicating the distortion of the spectrum generated in the X-ray path transmitted through the X-ray, and an estimated spectrum estimated as the spectrum after the X-ray has transmitted through the subject P is calculated. Subsequently, the processing circuit 35 uses the calculation function 35D to calculate the estimated spectrum, which is the theoretical value of the detection spectrum 54, and the actual value of the detection spectrum 54, which is the spectrum after passing through the subject, detected by the detector 13. Compare. Specifically, the processing circuit 35 calculates an error between the estimated spectrum and the detected spectrum 54 by the calculation function 35D.

ここで、処理回路35は、典型的には、例えば、2以上の推定距離の候補に対して、それぞれ推定スペクトルを算出し、算出された推定スペクトルを基に、検出スペクトル54との誤差を算出する。続いて、処理回路35は、特定機能35Fにより、算出された誤差に基づいて、最も真の値に近いと考えられるX線透過距離を特定する。例えば、処理回路35は、特定機能35Fにより、2以上の推定距離の候補に対して算出された誤差の中から、誤差が最小となるような推定距離を、物質のX線透過距離として特定する。   Here, the processing circuit 35 typically calculates an estimated spectrum for each of two or more estimated distance candidates, and calculates an error from the detected spectrum 54 based on the calculated estimated spectrum. To do. Subsequently, the processing circuit 35 specifies an X-ray transmission distance that is considered to be closest to the true value based on the calculated error by the specifying function 35F. For example, the processing circuit 35 specifies, as the X-ray transmission distance of the substance, an estimated distance that minimizes the error from among errors calculated for two or more estimated distance candidates by the specifying function 35F. .

続いて、処理回路35は、更新機能35Eにより、特定したX線透過距離を基に、推定距離の値を更新し、次のイテレーションにおける引数とする。   Subsequently, the processing circuit 35 uses the update function 35E to update the estimated distance value based on the specified X-ray transmission distance and use it as an argument in the next iteration.

このように、処理回路35は、特定機能35により、推定距離の更新、更新後の推定距離に基づいて推定スペクトルの演算を演算機能35Cに行わせる処理、誤差の算出を算出機能35Dにより行わせる処理、及びX線透過距離の特定の一連の処理を、所定の条件が満たされるまで繰り返す。かかるのち、処理回路35は、特定機能35Fにより、所定の条件が満たされた時の推定距離を、物質のX線透過距離として特定する。このようにして得られた物質のX線透過距離が、最終的に求めたい物質のX線透過距離となる。   As described above, the processing circuit 35 causes the calculation function 35D to update the estimated distance by the specifying function 35, to cause the calculation function 35C to calculate the estimated spectrum based on the updated estimated distance, and to calculate the error. The processing and a specific series of processing of the X-ray transmission distance are repeated until a predetermined condition is satisfied. After that, the processing circuit 35 specifies the estimated distance when the predetermined condition is satisfied as the X-ray transmission distance of the substance by the specifying function 35F. The X-ray transmission distance of the substance thus obtained becomes the X-ray transmission distance of the substance to be finally obtained.

なお、処理回路35は、例えば軟組織と造影剤等、2種類以上の物質に対して、上述の処理を行っても良い。かかる場合、処理回路35は、当該2種類以上の物質それぞれに対して、複数の推定距離の候補に対して推定スペクトルを算出し、算出した推定スペクトルを基に、誤差が最小となるような推定距離を、物質のX線透過距離として特定する。   The processing circuit 35 may perform the above-described processing on two or more kinds of substances such as soft tissue and contrast medium. In such a case, the processing circuit 35 calculates an estimated spectrum for a plurality of estimated distance candidates for each of the two or more types of substances, and estimates such that the error is minimized based on the calculated estimated spectrum. The distance is specified as the X-ray transmission distance of the substance.

次に、処理回路35の有する各機能及び、処理回路35が行う処理の手順について、より詳細に説明する。   Next, functions of the processing circuit 35 and processing procedures performed by the processing circuit 35 will be described in more detail.

受付機能35Jは、ユーザによる各種操作指示を入力回路33から受け付ける。   The reception function 35J receives various operation instructions from the user from the input circuit 33.

取得機能35Bは、検出スペクトル54と、推定距離の初期値と、を取得する。   The acquisition function 35B acquires the detection spectrum 54 and the initial value of the estimated distance.

検出スペクトル54は、上述したように、検出器13で検出されたスペクトルである。取得機能35Bは、スキャン制御機能35Aによって記憶回路34に記憶された収集情報を読取る。これによって、取得機能35Bは、X線発生器12の位置の各々において、複数の検出素子16の各々で検出された検出スペクトル54を取得する。   The detection spectrum 54 is a spectrum detected by the detector 13 as described above. The acquisition function 35B reads the collected information stored in the storage circuit 34 by the scan control function 35A. Accordingly, the acquisition function 35B acquires the detection spectrum 54 detected by each of the plurality of detection elements 16 at each position of the X-ray generator 12.

推定距離は、X線が被検体Pに含まれる弁別対象の物質を透過した距離(有効距離)の推定値を示す。具体的には、推定距離とは、X線発生器12から照射され被検体Pを透過して検出器13に入射したX線が、該X線の光路において、弁別対象の物質を透過した距離の合計値を推定した値である。   The estimated distance indicates an estimated value of the distance (effective distance) through which X-rays have passed through the substance to be discriminated included in the subject P. Specifically, the estimated distance is the distance that X-rays irradiated from the X-ray generator 12 and transmitted through the subject P and incident on the detector 13 have passed through the substance to be discriminated in the optical path of the X-rays. It is the value which estimated the total value of.

ここで、推定距離は、後述する更新機能35Eによって更新される。取得機能35Bが取得する推定距離の初期値は、更新機能35Eによって更新された推定距離ではなく、別途取得した推定距離である。   Here, the estimated distance is updated by an update function 35E described later. The initial value of the estimated distance acquired by the acquisition function 35B is not the estimated distance updated by the update function 35E but the estimated distance acquired separately.

なお、弁別対象の物質が複数種類である場合、取得機能35Bは、複数種類の物質の各々の、推定距離の初期値を取得する。   When there are a plurality of types of substances to be discriminated, the acquisition function 35B acquires the initial value of the estimated distance for each of the plurality of types of substances.

取得機能35Bは、例えば、入力回路33から、弁別対象の物質の推定距離の初期値を取得する。なお、本実施の形態では、弁別対象の物質が複数種類である場合を説明する。このため、取得機能35Bは、入力回路33から、複数の物質の各々の推定距離の初期値を、入力回路33から取得する。   For example, the acquisition function 35B acquires an initial value of the estimated distance of the substance to be discriminated from the input circuit 33. In the present embodiment, a case will be described in which there are multiple types of substances to be discriminated. For this reason, the acquisition function 35 </ b> B acquires the initial value of the estimated distance of each of the plurality of substances from the input circuit 33 from the input circuit 33.

記憶回路34は、複数の物質の各々の種類を示す種類情報と、推定距離の初期値と、を対応づけて予め記憶してもよい。この場合、例えば、ユーザは、入力回路33を操作することで、弁別対象の物質の種類を入力する。受付機能35Jは、入力回路33から、弁別対象の物質の種類を示す種類情報の入力を受け付ける。そして、取得機能35Bは、受付けた種類情報に対応する推定距離の初期値を記憶回路34から読取る。これにより、取得機能35Bは、弁別対象の物質の各々の、推定距離の初期値を取得してもよい。   The storage circuit 34 may store in advance the type information indicating the type of each of the plurality of substances in association with the initial value of the estimated distance. In this case, for example, the user operates the input circuit 33 to input the type of substance to be discriminated. The receiving function 35J receives input of type information indicating the type of substance to be discriminated from the input circuit 33. Then, the acquisition function 35B reads the initial value of the estimated distance corresponding to the received type information from the storage circuit 34. Thereby, the acquisition function 35B may acquire the initial value of the estimated distance of each substance to be discriminated.

弁別対象の物質は、該物質を透過することでスペクトルの減衰が生じる物質であればよい。弁別対象の物質は、原子や分子であってもよいし、人体の特定の部位や組成(骨、筋、など)であってもよい。弁別対象の物質は、例えば、水、ヨード、カルシウム、ガドリニウム、筋肉、脂肪などである。   The substance to be discriminated may be any substance that causes spectral attenuation when transmitted through the substance. The substance to be discriminated may be an atom or molecule, or a specific part or composition (bone, muscle, etc.) of the human body. Substances to be discriminated are, for example, water, iodine, calcium, gadolinium, muscle, fat and the like.

弁別対象の物質は、1種類であってもよいし、複数種類であってもよい。本実施の形態では、弁別対象の物質は、複数種類である場合を説明する。また、本実施の形態では、弁別対象の物質が、水、ヨード、カルシウム、の3種類である場合を一例として説明する。   The substance to be discriminated may be one type or a plurality of types. In the present embodiment, a case will be described in which there are multiple types of substances to be discriminated. Further, in the present embodiment, the case where the substances to be discriminated are three kinds of water, iodine, and calcium will be described as an example.

弁別対象の物質の種類は、例えば、ユーザによる入力回路33の操作によって入力される。なお、記憶回路34に複数種類の物質の各々を示す種類情報を予め記憶してもよい。そして、ユーザによる入力回路33の操作指示により、該種類情報の中からユーザ所望の種類情報の物質を、弁別対象として選択させてもよい。また、取得機能35Bが、カルテや過去の検査情報、検査依頼情報、検査部位などの事前情報を記憶回路34などから取得し、該事前情報から弁別対象の物質を自動設定してもよい。   The type of the substance to be discriminated is input by the operation of the input circuit 33 by the user, for example. Note that the storage circuit 34 may store in advance type information indicating each of a plurality of types of substances. And according to the operation instruction of the input circuit 33 by the user, the substance of the type information desired by the user may be selected as the discrimination target from the type information. In addition, the acquisition function 35B may acquire advance information such as a medical record, past examination information, examination request information, and examination site from the storage circuit 34 and the like, and automatically set a substance to be discriminated from the advance information.

なお、詳細は後述するが、推定距離は、更新機能35Eによって、より最適な値となるように更新されていく。このため、推定距離の初期値は、被検体Pに含まれる物質の実際のX線透過距離により近い値であることが好ましい。このため、取得機能35Bは、弁別対象の物質の推定距離の初期値を、算出することによって取得することが好ましい。   Although details will be described later, the estimated distance is updated by the update function 35E so as to become a more optimal value. For this reason, it is preferable that the initial value of the estimated distance is closer to the actual X-ray transmission distance of the substance contained in the subject P. For this reason, it is preferable that the acquisition function 35B acquires by calculating the initial value of the estimated distance of the substance to be discriminated.

取得機能35Bが初期値を算出することによって、後述する一連の処理の繰り返し数の削減や、後述する特定機能35Fが特定する物質のX線透過距離の精度向上や安定性の向上を図ることができる。   By obtaining the initial value by the acquisition function 35B, it is possible to reduce the number of repetitions of a series of processes described later, and to improve the accuracy and stability of the X-ray transmission distance of the substance specified by the specifying function 35F described later. it can.

例えば、取得機能35Bは、公知の方法を用いて、弁別対象の物質の推定距離の初期値を算出することで、該初期値を取得してもよい。例えば、取得機能35Bは、検出スペクトル54と、弁別対象の物質の各々の平均吸収係数と、を用いて、特開平5−161633号公報に開示された方法を用いて、物質の厚さを算出してもよい。そして、取得機能35Bは、算出した物質の厚さを、弁別対象の物質の推定距離の初期値として用いてもよい。   For example, the acquisition function 35B may acquire the initial value by calculating the initial value of the estimated distance of the substance to be discriminated using a known method. For example, the acquisition function 35B calculates the thickness of the substance using the detection spectrum 54 and the average absorption coefficient of each substance to be discriminated using the method disclosed in JP-A-5-161633. May be. Then, the acquisition function 35B may use the calculated thickness of the substance as an initial value of the estimated distance of the discrimination target substance.

なお、取得機能35Bは、例えば、照射スペクトル50および検出スペクトル54からX線CT画像を生成し、生成したX線CT画像から簡易的に初期値を算出してもよい。例えば、取得機能35Bは、照射スペクトル50および検出スペクトル54のそれぞれの、合計光子カウント数または実効エネルギーから、X線CT画像を生成する。このとき、照射スペクトル50および検出スペクトル54の各々の全エネルギー帯を利用して、X線CT画像を生成することが好ましい。これにより、検出器13の応答特性の影響がキャンセルされたり、高いSN比の情報を利用することができる。そして、取得機能35Bは、該X線の光路におけるCT値(線減弱係数)の総和を、水の平均線減弱係数で除した値を、弁別対象物質の一つである水の初期値とする。そして、取得機能35Bは、残りの弁別対象物質の初期値を、ゼロとする。このことにより、被検体が全て水だと仮定した場合に、簡易的に推定した初期値を得ることができる。   For example, the acquisition function 35B may generate an X-ray CT image from the irradiation spectrum 50 and the detection spectrum 54 and simply calculate an initial value from the generated X-ray CT image. For example, the acquisition function 35 </ b> B generates an X-ray CT image from the total photon count number or effective energy of each of the irradiation spectrum 50 and the detection spectrum 54. At this time, it is preferable to generate an X-ray CT image using the entire energy band of each of the irradiation spectrum 50 and the detection spectrum 54. Thereby, the influence of the response characteristic of the detector 13 can be canceled, or information on a high SN ratio can be used. Then, the acquisition function 35B sets the value obtained by dividing the total of CT values (linear attenuation coefficients) in the optical path of the X-rays by the average linear attenuation coefficient of water as the initial value of water that is one of the discrimination target substances. . Then, the acquisition function 35B sets the initial values of the remaining discrimination target substances to zero. This makes it possible to obtain a simple estimated initial value when it is assumed that the subject is all water.

また、取得機能35Bは、X線CT画像におけるCT値を閾値処理することで、骨や造影剤などの高輝度領域のみを抽出してもよい。そして、取得機能35Bは、抽出した領域の該X線の光路におけるCT値の総和を、ヨードやカルシウムに割り当てることで簡易的に推定した、初期値を用いてもよい。なお、X線CT画像では、固定の閾値を用いた場合であっても、比較的高精度に空気領域、脂肪領域、筋肉・血液領域、骨・造影剤領域の4領域に分類できる。また、CT値ヒストグラム情報を利用して、動的に閾値を決定する方法なども多数提案されている。   Further, the acquisition function 35B may extract only a high-luminance region such as a bone or a contrast agent by performing threshold processing on the CT value in the X-ray CT image. The acquisition function 35B may use an initial value that is simply estimated by assigning the total of CT values in the optical path of the X-ray in the extracted region to iodine or calcium. X-ray CT images can be classified into four regions, that is, an air region, a fat region, a muscle / blood region, and a bone / contrast agent region with relatively high accuracy even when a fixed threshold is used. Also, many methods for dynamically determining a threshold using CT value histogram information have been proposed.

なお、取得機能35Bが、特開平5−161633号公報に開示された方法を用いて、推定距離の初期値を算出する場合には、X線発生器12の複数の位置と、複数の検出素子16の位置と、を複数のグループに分類し、グループごとに、算出を行うことが好ましい。グループごとに算出を行うことにより、SN比の向上による安定性の向上や、算出数の削減による算出時間の短縮を図ることができる。   When the acquisition function 35B calculates the initial value of the estimated distance using the method disclosed in JP-A-5-161633, a plurality of positions of the X-ray generator 12 and a plurality of detection elements It is preferable to classify the 16 positions into a plurality of groups and perform calculation for each group. By performing calculation for each group, it is possible to improve stability by improving the SN ratio and shorten calculation time by reducing the number of calculations.

演算機能35Cは、推定スペクトルを演算する。推定スペクトルは、被検体Pを透過したX線の、検出器13により検出されるスペクトルを推定したものである。   The calculation function 35C calculates the estimated spectrum. The estimated spectrum is an estimate of the spectrum of X-rays transmitted through the subject P and detected by the detector 13.

演算機能35Cは、照射スペクトル50と、推定距離と、応答情報と、に基づいて、推定スペクトルを演算する。   The calculation function 35C calculates the estimated spectrum based on the irradiation spectrum 50, the estimated distance, and the response information.

応答情報は、検出器13の応答特性等によって生じるスペクトルの歪みを示す情報である。応答特性については、上述したため、ここでは説明を省略する。応答情報は、予め記憶回路34に記憶すればよい。例えば、記憶回路34は、検出素子16の識別情報と、応答情報と、を対応付けて予め記憶する。   The response information is information indicating spectral distortion caused by the response characteristics of the detector 13 and the like. Since the response characteristic has been described above, the description thereof is omitted here. The response information may be stored in the storage circuit 34 in advance. For example, the storage circuit 34 stores the identification information of the detection element 16 and the response information in advance in association with each other.

照射スペクトル50は、予め記憶回路34に記憶すればよい。例えば、記憶回路34は、X線発生器12の位置および検出素子16の位置、に対応する照射スペクトル50を予め記憶する。なお、照射スペクトル50は、X線発生器12の位置に拘らず、一定である。このため、記憶回路34は、検出素子16の位置に対応する種類の照射スペクトル50のみを予め記憶してもよい。   The irradiation spectrum 50 may be stored in the storage circuit 34 in advance. For example, the storage circuit 34 previously stores an irradiation spectrum 50 corresponding to the position of the X-ray generator 12 and the position of the detection element 16. The irradiation spectrum 50 is constant regardless of the position of the X-ray generator 12. For this reason, the storage circuit 34 may store only the irradiation spectrum 50 of a type corresponding to the position of the detection element 16 in advance.

演算機能35Cは、X線発生器12の位置の各々について、複数の検出素子16の各々ごとに、推定距離と、応答情報と、照射スペクトル50と、を用いて、推定スペクトルを演算する。   The calculation function 35C calculates an estimated spectrum for each of the positions of the X-ray generator 12 using the estimated distance, the response information, and the irradiation spectrum 50 for each of the plurality of detection elements 16.

図3は、処理回路35が行う処理の概要の説明図である。   FIG. 3 is an explanatory diagram of an outline of processing performed by the processing circuit 35.

例えば、演算機能35Cが、図3(A)に示す照射スペクトル50を演算に用いたと仮定する。また、照射スペクトル50によって示されるX線が被検体Pを透過した透過スペクトル52が、図3(B)に示すスペクトルであったと仮定する。そして、検出素子16で実際に検出された検出スペクトル54が、図3(C)に示すスペクトルであったと仮定する。   For example, it is assumed that the calculation function 35C uses the irradiation spectrum 50 shown in FIG. Further, it is assumed that the transmission spectrum 52 in which the X-rays indicated by the irradiation spectrum 50 are transmitted through the subject P is the spectrum shown in FIG. Then, it is assumed that the detection spectrum 54 actually detected by the detection element 16 is the spectrum shown in FIG.

この場合、演算機能35Cは、照射スペクトル50と、推定距離と、応答情報と、に基づいて、推定スペクトル56を演算する(図3(D)参照)。   In this case, the calculation function 35C calculates the estimated spectrum 56 based on the irradiation spectrum 50, the estimated distance, and the response information (see FIG. 3D).

詳細には、演算機能35Cは、照射スペクトル50を、弁別対象の物質の線減弱係数および推定距離に応じて減衰させ、且つ、応答情報によって示される歪みに応じて歪ませることによって、推定スペクトル56を演算する。   Specifically, the calculation function 35C attenuates the irradiation spectrum 50 according to the linear attenuation coefficient and the estimated distance of the substance to be discriminated, and distorts the irradiation spectrum 50 according to the distortion indicated by the response information. Is calculated.

物質の線減弱係数とは、弁別対象の物質の、X線のエネルギーに対する線減弱係数を示す。X線エネルギーごとの物質の線減弱係数は、予め、記憶回路34に記憶すればよい。例えば、記憶回路34は、物質の種類を示す種類情報と、X線エネルギーと、線減弱係数と、を対応づけて予め記憶する。演算機能35Cは、推定スペクトル56の演算時に、記憶回路34から、弁別対象の物質の種類情報に対応する線減弱係数を読取ることで、推定スペクトル56の演算を行えばよい。   The material linear attenuation coefficient indicates the linear attenuation coefficient of the material to be discriminated with respect to the X-ray energy. What is necessary is just to memorize | store the linear attenuation coefficient of the substance for every X-ray energy in the memory | storage circuit 34 previously. For example, the storage circuit 34 stores the type information indicating the type of the substance, the X-ray energy, and the linear attenuation coefficient in advance in association with each other. The calculation function 35C may calculate the estimated spectrum 56 by reading the linear attenuation coefficient corresponding to the type information of the substance to be discriminated from the storage circuit 34 when calculating the estimated spectrum 56.

まず、スペクトルの歪みが生じる原因が、前述の第6の原因である場合、すなわち、検出器13の応答特性に基づくスペクトルの歪みを考慮した推定スペクトル56を演算する場合について簡単に説明する。かかる場合、処理回路35は、演算機能35Cにより、スペクトルの歪みを表す情報である検出器13の応答特性と、推定距離に基づいて、推定スペクトル56を演算する。   First, the case where the cause of the spectrum distortion is the above-described sixth cause, that is, the case where the estimated spectrum 56 considering the spectrum distortion based on the response characteristic of the detector 13 is calculated will be briefly described. In such a case, the processing circuit 35 calculates the estimated spectrum 56 based on the response characteristic of the detector 13 which is information representing the distortion of the spectrum and the estimated distance by the calculation function 35C.

具体的には、演算機能35Cは、下記式(3)により、推定スペクトル56を演算する。

Figure 2017127638
Specifically, the calculation function 35C calculates the estimated spectrum 56 by the following equation (3).
Figure 2017127638

式(3)中、cは、式(1)および式(2)と同様である。また、式(3)中、eは、式(1)と同様である。また、式(3)中、vは、式(2)と同様である。   In Formula (3), c is the same as Formula (1) and Formula (2). Moreover, in Formula (3), e is the same as Formula (1). In the formula (3), v is the same as that in the formula (2).

また、式(3)中、mは、弁別対象の物質に種類ごとに通し番号を付与したときの該通し番号を示す。Nは、弁別対象の物質の数(種類数)を示す。上述したように、本実施の形態では、弁別対象の物質が、水、ヨード、カルシウム、の3種類である場合を一例として説明する。このため、m=1が水、m=2がヨード、m=3がカルシウムをそれぞれ表し、N=3であるものとして説明する。 Moreover, in Formula (3), m shows this serial number when assign | subjecting a serial number for every kind to the substance of discrimination object. N M indicates the number of discrimination substance (number of types). As described above, in the present embodiment, the case where the substances to be discriminated are three kinds of water, iodine, and calcium will be described as an example. Therefore, it is assumed that m = 1 represents water, m = 2 represents iodine, m = 3 represents calcium, and N M = 3.

式(3)中、μは、弁別対象の物質mの線減弱係数である。lは、弁別対象の物質mの推定距離を示す。Fc,eは、検出器13の応答情報である。詳細には、Fc,eは、位置cの検出素子16の、X線のエネルギーeに対応する応答情報を示す。 In the formula (3), the mu m, a linear attenuation coefficient of the material m the discrimination target. l m represents the estimated distance of the substance m to be discriminated. F c, e is the response information of the detector 13. Specifically, F c, e represents response information corresponding to the X-ray energy e of the detection element 16 at the position c.

(c,v,e)は、推定スペクトル56を示す。詳細には、S(c,v,e)は、X線発生器12が位置vにあるときに位置cの検出素子16で検出されたX線の、エネルギーeに対応する光子カウント数の推定値の群である。 S 2 (c, v, e) indicates the estimated spectrum 56. Specifically, S 2 (c, v, e) is the photon count number corresponding to the energy e of the X-ray detected by the detection element 16 at the position c when the X-ray generator 12 is at the position v. A group of estimates.

すなわち、式(3)の右辺における、Fc,e以外の部分が、S(c,e)によって表される照射スペクトル50を、弁別対象の物質の各々の推定距離lおよび線減弱係数により減衰させたスペクトルを示す。そして、このスペクトルを応答情報Fc,eによって示される歪みに応じて歪ませることによって、S(c,v,e)によって示される推定スペクトル56が算出される。 That is, the part other than F c, e on the right side of Equation (3) represents the irradiation spectrum 50 represented by S o (c, e), the estimated distance l m and the linear attenuation coefficient of each substance to be discriminated. Shows the attenuated spectrum. Then, an estimated spectrum 56 indicated by S 2 (c, v, e) is calculated by distorting this spectrum according to the distortion indicated by the response information F c, e .

ここで、上述したように、式(3)中、eは、式(1)と同様である。すなわち、推定スペクトル56の演算時に用いる、エネルギーeのエネルギー幅は、照射スペクトル50の上記第2のエネルギー幅E2(図2(B)参照)と一致する。   Here, as described above, in Expression (3), e is the same as Expression (1). That is, the energy width of the energy e used when calculating the estimated spectrum 56 coincides with the second energy width E2 of the irradiation spectrum 50 (see FIG. 2B).

このため、上述したように、本実施の形態では、式(3)におけるe=1は、0keV以上1keV未満のエネルギー帯を示す。また、e=2は、1keV以上2keV以下のエネルギー帯を示す。同様に、e=100は、99keV以上100keV以下のエネルギー帯を示すものとして説明する。   For this reason, as described above, in the present embodiment, e = 1 in Expression (3) indicates an energy band of 0 keV or more and less than 1 keV. E = 2 represents an energy band of 1 keV or more and 2 keV or less. Similarly, e = 100 will be described as indicating an energy band of 99 keV to 100 keV.

なお、演算機能35Cは、線減弱係数を記憶回路34から読取り、上記演算に用いればよい。このため、記憶回路34は、推定スペクトル56における各光子カウント数に対応するエネルギー帯の各々の、線減弱係数を予め記憶すればよい。例えば、記憶回路34は、各エネルギー帯の上限値と下限値との中央値の各々に対応する線減弱係数を、弁別対象の物質ごとに予め記憶すればよい。エネルギー帯の上限値と下限値との中央値は、例えば、エネルギー帯が99keV以上100keV以下の範囲である場合、99.5keVである。   The calculation function 35C may read the line attenuation coefficient from the storage circuit 34 and use it for the above calculation. For this reason, the storage circuit 34 may store in advance the linear attenuation coefficient of each energy band corresponding to each photon count number in the estimated spectrum 56. For example, the storage circuit 34 may store in advance, for each substance to be discriminated, a linear attenuation coefficient corresponding to each of the median values of the upper limit value and the lower limit value of each energy band. The median value between the upper limit value and the lower limit value of the energy band is, for example, 99.5 keV when the energy band is in the range of 99 keV to 100 keV.

なお、上述したように、本実施の形態では、第1のエネルギー幅E1および第2のエネルギー幅E2が同じエネルギー幅であるものとして説明している。このため、本実施の形態では、演算機能35Cは、上記式(3)により、推定スペクトル56を演算する場合を説明する。しかし、第1のエネルギー幅E1が第2のエネルギー幅E2より大きい場合、上記式(3)の右辺について、第1のエネルギー幅E1に対応するように、エネルギー帯の正規化(平均操作)を行えばよい。なお、この正規化には、公知の方法を用いればよい。   As described above, in the present embodiment, the first energy width E1 and the second energy width E2 are described as having the same energy width. For this reason, in the present embodiment, the calculation function 35C will be described with respect to the case where the estimated spectrum 56 is calculated using the above equation (3). However, when the first energy width E1 is larger than the second energy width E2, the energy band is normalized (average operation) so as to correspond to the first energy width E1 with respect to the right side of the equation (3). Just do it. A known method may be used for this normalization.

なお、応答情報は、単位時間あたりに検出器13に入射する光子の数によって変化する場合がある。例えば、光子が連続して検出器13に入射した場合、検出器13の反応が不十分になり、見かけ上、実際より低エネルギー(または高エネルギー)の光子の数としてカウントされる場合がある。このため、演算機能35Cは、検出スペクトル54によって示される光子カウント数に応じた応答情報を用いて、推定スペクトル56を演算してもよい。   The response information may change depending on the number of photons incident on the detector 13 per unit time. For example, when photons continuously enter the detector 13, the reaction of the detector 13 becomes insufficient, and it may be counted as the number of photons having lower energy (or higher energy) than the actual appearance. For this reason, the calculation function 35C may calculate the estimated spectrum 56 using response information corresponding to the photon count number indicated by the detection spectrum 54.

この場合、記憶回路34は、検出素子16の位置と、光子カウント数と、の各々に対応する応答情報を予め記憶すればよい。   In this case, the storage circuit 34 may store response information corresponding to each of the position of the detection element 16 and the photon count number in advance.

次に、スペクトルの歪みが生じる原因が、前述の第1〜第5の原因である場合に、スペクトルの歪みを考慮した推定スペクトル56を演算する場合について簡単に説明する。
スペクトルの歪みが生じる原因が、前述の第1の原因(X線照射の焦点移動、管球側のコリメータの特性等)または第2の原因(ウェッジ等)など、管球側の原因である場合には、処理回路35は、式(3)において、s(c,e)を、F(s(c,e))に置き換えた式を用いて、式(3)の右辺を評価することにより、演算機能35Cにより、推定スペクトル56を演算する。ここで、Fは、前述の第1の原因または第2の原因により生じる照射スペクトル50の歪みを表す関数である。かかる関数の具体的な表式は、例えば所定のテーブルの形で、記憶回路34に保持される。なお、前述の第6の原因による補正を行わない場合は、Fc,e=1である。
Next, the case where the estimated spectrum 56 in consideration of the spectrum distortion is calculated when the cause of the spectrum distortion is the above-described first to fifth causes will be briefly described.
When the cause of the distortion of the spectrum is the cause on the tube side such as the above-mentioned first cause (focus movement of X-ray irradiation, characteristics of the collimator on the tube side, etc.) or the second cause (wedge etc.) The processing circuit 35 evaluates the right side of the expression (3) using an expression in which s 0 (c, e) is replaced with F 1 (s O (c, e)) in the expression (3). Thus, the estimated spectrum 56 is calculated by the calculation function 35C. Here, F 1 is a function representing the distortion of the irradiation spectrum 50 caused by the first cause or the second cause. A specific expression of such a function is held in the storage circuit 34 in the form of a predetermined table, for example. Note that F c, e = 1 when the correction due to the sixth cause is not performed.

また、スペクトルの歪みが生じる原因が、前述の第5の原因(検出器側のコリメータ等)、すなわち検出器側の原因である場合には、処理回路35は、式(3)におけるFc,eの表式の中に、これらの効果をとりこみ、式(3)の右辺を評価することにより、演算機能35Cにより、推定スペクトル56を演算する。かかる関数の具体的な表式は、例えば所定のテーブルの形で、記憶回路34に保持される。 When the cause of the spectrum distortion is the above-mentioned fifth cause (detector-side collimator or the like), that is, the detector-side cause, the processing circuit 35 calculates F c, By taking these effects into the expression of e and evaluating the right side of the expression (3), the estimated spectrum 56 is calculated by the calculation function 35C. A specific expression of such a function is held in the storage circuit 34 in the form of a predetermined table, for example.

また、スペクトルの歪みが生じる原因が、前述の第3の原因(ビームハードニング)である場合には、処理回路35は、例えばモンテカルロシミレーションを用いて、ビームハードニングによるスペクトル変化を示すテーブルを生成することができる。かかるテーブルにより、被検体の物質組成に起因する、X線減弱のエネルギー依存を知ることができ、これを基に、物質組成の推定が可能になる。処理回路35は、生成したテーブルを記憶回路34に保存する。処理回路35は、演算機能35Cにより、被検体Pの撮影に係る処理の際、記憶回路34に保存されたかかるテーブルと、推定距離に基づいて、推定スペクトル56を演算する。かかる場合、前述のテーブル(被検体透過によるX線の減衰を表す情報)が、スペクトルの歪みを表す情報の例となる。なお、かかる場合、実施形態は、モンテカルロシミュレーションをすることを要せず、より簡便な方法でかかるテーブルを作成してもよい。   When the cause of the spectrum distortion is the third cause (beam hardening) described above, the processing circuit 35 uses a Monte Carlo simulation, for example, to create a table indicating the spectrum change caused by the beam hardening. Can be generated. With this table, it is possible to know the energy dependence of the X-ray attenuation caused by the substance composition of the subject, and the substance composition can be estimated based on this. The processing circuit 35 stores the generated table in the storage circuit 34. The processing circuit 35 uses the calculation function 35C to calculate the estimated spectrum 56 based on the table stored in the storage circuit 34 and the estimated distance during the processing related to imaging of the subject P. In such a case, the above-described table (information indicating attenuation of X-rays due to subject transmission) is an example of information indicating spectral distortion. In such a case, the embodiment does not require a Monte Carlo simulation and may create such a table by a simpler method.

また、スペクトルの歪みが生じる原因が、前述の第4の原因(散乱)である場合には、X線管12Aは、例えばファントムなどの既知の物質に対して、既知の照射スペクトル50のX線を照射する。検出器13は、検出スペクトル54を検出する。かかる検出スペクトル54には、散乱の効果が含まれているので、処理回路35は、ファントムを構成する物質の情報と、照射スペクトル50と、検出スペクトル54とに基づいて、散乱の効果を表す散乱情報テーブルを生成することができる。処理回路35は、生成した散乱情報テーブルを記憶回路34に保存する。処理回路35は、演算機能35Cにより、被検体Pの撮影に係る処理の際、記憶回路34に保存されたかかる散乱情報テーブルと、推定距離に基づいて、推定スペクトル56を演算する。かかる場合、前述の散乱情報テーブル(X線の散乱特性)が、スペクトルの歪みを表す情報の例となる。   When the cause of the distortion of the spectrum is the fourth cause (scattering) described above, the X-ray tube 12 </ b> A uses the X-ray of the known irradiation spectrum 50 for a known substance such as a phantom, for example. Irradiate. The detector 13 detects the detection spectrum 54. Since the detection spectrum 54 includes a scattering effect, the processing circuit 35 performs scattering indicating the scattering effect based on the information on the substance constituting the phantom, the irradiation spectrum 50, and the detection spectrum 54. An information table can be generated. The processing circuit 35 stores the generated scattering information table in the storage circuit 34. The processing circuit 35 calculates the estimated spectrum 56 by the calculation function 35C based on the scattering information table stored in the storage circuit 34 and the estimated distance in the process related to imaging of the subject P. In this case, the above-described scattering information table (X-ray scattering characteristics) is an example of information representing spectral distortion.

次に、算出機能35Dについて説明する。算出機能35Dは、推定スペクトル56と検出スペクトル54との誤差を算出する。   Next, the calculation function 35D will be described. The calculation function 35D calculates an error between the estimated spectrum 56 and the detected spectrum 54.

具体的には、算出機能35Dは、X線管12Aの各位置の各々について、推定スペクトル56と検出スペクトル54との誤差を、検出素子16の各々ごとに算出する。算出機能35Dは、X線発生器12の位置および検出素子16の位置が同じ推定スペクトル56と検出スペクトル54との組合せごとに、誤差を算出する。   Specifically, the calculation function 35D calculates an error between the estimated spectrum 56 and the detection spectrum 54 for each of the detection elements 16 for each position of the X-ray tube 12A. The calculation function 35D calculates an error for each combination of the estimated spectrum 56 and the detection spectrum 54 in which the position of the X-ray generator 12 and the position of the detection element 16 are the same.

なお、後述する更新機能35Eによる推定距離の更新と、演算機能35Cによる推定スペクトル56の演算と、算出機能35Dによる誤差の算出と、の一連の処理は、後述する特定機能35Fの制御によって繰り返し実行される(詳細後述)。   Note that a series of processes of updating the estimated distance by the update function 35E, which will be described later, calculating the estimated spectrum 56 by the calculation function 35C, and calculating the error by the calculation function 35D, are repeatedly executed under the control of the specific function 35F described later. (Details will be described later).

このため、算出機能35Dは、演算機能35Cで直前に演算された推定スペクトル56を、誤差の算出対象として用いる。すなわち、算出機能35Dは、演算機能35Cで新たに推定スペクトル56が演算される度に、新たに演算された推定スペクトル56を用いて、検出スペクトル54との誤差を算出する。   For this reason, the calculation function 35D uses the estimated spectrum 56 calculated immediately before by the calculation function 35C as an error calculation target. That is, the calculation function 35D calculates an error from the detected spectrum 54 using the newly calculated estimated spectrum 56 every time the estimated spectrum 56 is newly calculated by the calculation function 35C.

例えば、算出機能35Dは、検出スペクトル54と推定スペクトル56との、エネルギーの各々に対する光子カウント数の差に基づいて、誤差を算出する。より具体的には、算出機能35Dは、検出スペクトル54と推定スペクトル56との、エネルギーの各々に対する光子カウント数の差の積算値(例えば二乗平均)を、誤差として算出する。   For example, the calculation function 35D calculates an error based on the difference in the number of photon counts for each of the energy between the detected spectrum 54 and the estimated spectrum 56. More specifically, the calculation function 35D calculates, as an error, an integrated value (for example, a mean square) of the difference in the number of photon counts for each of the energy of the detected spectrum 54 and the estimated spectrum 56.

詳細には、算出機能35Dは、検出スペクトル54と推定スペクトル56との、第2のエネルギー幅E2のエネルギー帯の各々に対応する、光子カウント数の差の積算値を、誤差として算出する。   Specifically, the calculation function 35D calculates, as an error, the integrated value of the difference in the number of photon counts corresponding to each of the energy bands of the second energy width E2 between the detected spectrum 54 and the estimated spectrum 56.

具体的には、例えば、算出機能35Dは、下記式(4)を用いて、誤差を算出する。

Figure 2017127638
Specifically, for example, the calculation function 35D calculates an error using the following equation (4).
Figure 2017127638

式(4)中、dは、誤差を示す。また、式(4)中、S(c,v,e)は、上記式(2)と同様である。式(4)中、S(c,v,e)は、上記式(3)と同様である。また、式(4)中、c、e、vの各々は、式(3)と同様である。 In equation (4), d indicates an error. In the formula (4), S 1 (c, v, e) is the same as the above formula (2). In the formula (4), S 2 (c, v, e) is the same as the above formula (3). Moreover, in Formula (4), each of c, e, and v is the same as Formula (3).

また、式(4)中、Nは、エネルギーeの上限値である。本実施の形態では、一例として、N=120であるものとして説明する。 In formula (4), NE is the upper limit value of energy e. In the present embodiment, as an example, it is assumed that N E = 120.

なお、算出機能35Dは、下記式(5)を用いて、誤差を算出してもよい。

Figure 2017127638
Note that the calculation function 35D may calculate an error using the following equation (5).
Figure 2017127638

式(5)中、d、S(c,v,e)、S(c,v,e)、c、e、および、vの各々は、式(4)と同様である。式(5)中、Eminは、検出器13で検出可能な光子のエネルギーの最小値より大きい値を示す。Emaxは、検出器13で検出可能な光子のエネルギーの最大値より小さい値を示す。 In formula (5), each of d, S 1 (c, v, e), S 2 (c, v, e), c, e, and v is the same as in formula (4). In equation (5), E min represents a value larger than the minimum value of photon energy detectable by the detector 13. E max indicates a value smaller than the maximum value of photon energy detectable by the detector 13.

すなわち、式(5)に示すように、算出機能35Dは、誤差の算出時に用いるエネルギーの範囲を、Emin以上Emax以下の任意のエネルギー範囲に限定してもよい。
また、算出機能35Dは、下記式(6)、式(7)、および式(8)の何れかを用いて、誤差を算出してもよい。
That is, as shown in Expression (5), the calculation function 35D may limit the energy range used when calculating the error to an arbitrary energy range from E min to E max .
Further, the calculation function 35D may calculate the error using any one of the following formulas (6), (7), and (8).

Figure 2017127638
Figure 2017127638

Figure 2017127638
Figure 2017127638

Figure 2017127638
Figure 2017127638

式(6)〜式(8)中、d、S(c,v,e)、S(c,v,e)、c、e、v、Emin、および、Emaxの各々は、上記式(5)と同様である。また、関数gはフィルタ関数として用いる所定の関数であり、演算子"*"は畳み込み演算を表す。 In formulas (6) to (8), each of d, S 1 (c, v, e), S 2 (c, v, e), c, e, v, E min , and E max is This is the same as the above formula (5). The function g is a predetermined function used as a filter function, and the operator “*” represents a convolution operation.

式(6)中、a(e)は、エネルギーeに対応する重み付け係数を示す。重み付け係数には、エネルギー毎に任意の値を予め定めればよい。   In equation (6), a (e) represents a weighting coefficient corresponding to the energy e. An arbitrary value may be determined in advance as the weighting coefficient for each energy.

換言すると、算出機能35Dは、検出スペクトル54と推定スペクトル56との、エネルギーの各々に対する光子カウント数の差と、弁別対象の物質の特性に基づいたエネルギーに応じた重み付け係数とに基づいて、推定スペクトルと、検出スペクトルとの誤差を算出する。一例として、式(6)のように、算出機能35Dは、検出スペクトル54と推定スペクトル56との、エネルギーの各々に対する光子カウント数の差の二乗と、弁別対象の物質の特性に基づいたエネルギーに応じた重み係数との線形和に基づいて、推定スペクトルと、検出スペクトルとの誤差を算出する。   In other words, the calculation function 35D performs estimation based on the difference in the photon count number for each of the energy of the detection spectrum 54 and the estimation spectrum 56 and the weighting coefficient corresponding to the energy based on the characteristics of the substance to be discriminated. An error between the spectrum and the detected spectrum is calculated. As an example, as shown in Expression (6), the calculation function 35D calculates the energy based on the square of the difference between the photon count numbers of the detected spectrum 54 and the estimated spectrum 56 and the characteristics of the substance to be discriminated. An error between the estimated spectrum and the detected spectrum is calculated based on the linear sum with the corresponding weight coefficient.

例えば、誤差の算出に重要と想定されるエネルギー帯を予め設定する。そして、算出機能35Dは、該エネルギー帯のエネルギーに、該エネルギー帯以外のエネルギーに比べて高い重み付け係数を予め設定すればよい。   For example, an energy band assumed to be important for error calculation is set in advance. Then, the calculation function 35D may set in advance a higher weighting coefficient for the energy in the energy band than in the energy other than the energy band.

一例として、算出機能35Dは、所定のエネルギーとのエネルギー差が第1の閾値以下のエネルギーにおける重み付け係数が、その他のエネルギーにおける重み付け係数より小さな重み付け係数となるような重み付け係数に基づいて、誤差を算出する。ここで、例えば所定のエネルギーとは、K吸収端に対応するエネルギーである。かかる重み付け係数を採用する理由は、例えば、以下の通りである。すなわち、K吸収端に近いエネルギー領域においては、検出スペクトル54に誤差が生じやすいので、これらのエネルギー領域の重み付け係数を小さくするのが望ましい。従って、算出機能35Dは、K吸収端付近のエネルギー領域の重み付け係数を小さくする。   As an example, the calculation function 35D calculates an error based on a weighting coefficient such that a weighting coefficient in an energy whose energy difference from a predetermined energy is equal to or less than a first threshold becomes a weighting coefficient smaller than the weighting coefficients in other energy. calculate. Here, for example, the predetermined energy is energy corresponding to the K absorption edge. The reason for adopting such a weighting factor is, for example, as follows. That is, in the energy region close to the K absorption edge, an error is likely to occur in the detection spectrum 54, so it is desirable to reduce the weighting coefficient of these energy regions. Accordingly, the calculation function 35D decreases the weighting coefficient of the energy region near the K absorption edge.

また、別の例として、算出機能35Dは、所定のエネルギーとのエネルギー差が第1の閾値より大きく第2の閾値以下のエネルギーにおける重み付け係数が、その他のエネルギーにおける重み付け係数より大きな重み付け係数となるような重み付け係数に基づいて、誤差を算出する。ここで、例えば所定のエネルギーとは、K吸収端に対応するエネルギーである。かかる重み係数を採用する理由は、例えば、以下の通りである。すなわち、前述のK吸収端に近いエネルギー領域を除外するとすれば、K吸収端に近いエネルギーほど、X線透過距離の推定を精度よく行うことができる。従って、算出機能35Dは、K吸収端とのエネルギー差が、第1の閾値より大きく、かつ第1の閾値より大きい第2の閾値以下のエネルギーとなるようなエネルギー領域の重み付け係数を大きくする。換言すると、Kエッジ近傍のスペクトル情報は、物質弁別に有効なので大きな重み付け係数を採用することが望ましいが、Kエッジ最近傍(Kエッジとのエネルギー差が第1の閾値以下)においては、誤差が大きくなる可能性があるため、小さな重み付け係数を採用する。   As another example, in the calculation function 35D, the weighting coefficient in the energy whose energy difference from the predetermined energy is greater than the first threshold and equal to or less than the second threshold becomes a weighting coefficient larger than the weighting coefficients in the other energy. An error is calculated based on such a weighting coefficient. Here, for example, the predetermined energy is energy corresponding to the K absorption edge. The reason for adopting such a weighting factor is as follows, for example. That is, if the energy region close to the K absorption edge is excluded, the X-ray transmission distance can be estimated more accurately as the energy is closer to the K absorption edge. Accordingly, the calculation function 35D increases the weighting coefficient of the energy region such that the energy difference from the K absorption edge is greater than the first threshold and less than or equal to the second threshold greater than the first threshold. In other words, it is desirable to use a large weighting coefficient because the spectrum information in the vicinity of the K edge is effective for substance discrimination. However, in the vicinity of the K edge (the energy difference from the K edge is equal to or less than the first threshold value), the error is Use a small weighting factor because it can be large.

また、第1の閾値は、「0」であってもよい。かかる場合、算出機能35Dは、所定のエネルギーとのエネルギー差が第2の閾値以下のエネルギーにおける重み係数が、その他のエネルギーにおける重み付け係数より大きな重み付け係数となるような重み付け係数に基づいて、誤差を算出する。   Further, the first threshold value may be “0”. In such a case, the calculation function 35D calculates an error based on a weighting coefficient such that the weighting coefficient in the energy whose energy difference from the predetermined energy is equal to or smaller than the second threshold becomes a larger weighting coefficient than the weighting coefficient in the other energy. calculate.

また、重み付け係数には、弁別対象の物質の特性に基づいたエネルギーに応じた値を定めてもよい。弁別対象の物質の特性は、例えば、物質のX線に対する減衰特性、および、K吸収端のエネルギー、の少なくとも1つを含む。   The weighting coefficient may be determined according to energy based on the characteristics of the substance to be discriminated. The characteristic of the substance to be discriminated includes, for example, at least one of an attenuation characteristic with respect to X-rays of the substance and energy of the K absorption edge.

例えば、算出機能35Dは、弁別対象の複数種類の物質の内、少なくとも1種類の物質のX線に対する減衰特性によって示される、減衰率が閾値以上または閾値未満のエネルギー帯の領域を予め設定する。この閾値には、任意の値を設定すればよい。また、この閾値は、ユーザによる入力回路33の操作によって、適宜更新可能としてもよい。そして、算出機能35Dは、該エネルギー帯のエネルギーに、該エネルギー帯以外のエネルギーに比べて高い重み付け係数を予め設定すればよい。   For example, the calculation function 35D presets an energy band region in which an attenuation rate is greater than or less than a threshold value and is indicated by an attenuation characteristic with respect to X-rays of at least one material among a plurality of types of substances to be discriminated. Any value may be set as the threshold. Further, this threshold value may be appropriately updated by the operation of the input circuit 33 by the user. Then, the calculation function 35D may set in advance a higher weighting coefficient for the energy in the energy band than in the energy other than the energy band.

また、例えば、弁別対象の物質のK吸収端(例えば、ヨードの場合、33keV付近)を含むエネルギー帯に、該エネルギー帯以外のエネルギーに比べて高い重み付け係数を設定してもよい。   Further, for example, a higher weighting coefficient may be set in the energy band including the K absorption edge (for example, around 33 keV in the case of iodine) of the substance to be discriminated compared to the energy other than the energy band.

すなわち、算出機能35Dは、検出スペクトル54と推定スペクトル56との、エネルギーの各々に対する光子カウント数の差の各々に、物質の特性に基づいたエネルギーに応じた重み付け係数を付与した後の積算値を、誤差として算出してもよい。
また、式(7)に示すように、算出機能35Dは、検出スペクトル54に含まれるノイズの影響などを考慮するため、関数gを更に用いた畳み込み演算を行うことで、誤差を算出してもよい。
That is, the calculation function 35D calculates the integrated value after adding a weighting coefficient corresponding to the energy based on the characteristics of the substance to each of the difference in the photon count number for each of the energy of the detected spectrum 54 and the estimated spectrum 56. The error may be calculated.
Further, as shown in Expression (7), the calculation function 35D may calculate an error by performing a convolution operation further using the function g in order to consider the influence of noise included in the detection spectrum 54 and the like. Good.

なお、関数gは、例えば、平均値フィルターやガウシアンフィルターなどの線形フィルターや、εフィルターなどの非線形フィルターである。各フィルターのフィルタサイズ(範囲)やεなどのフィルタパラメータは、例えば、ヨードのk吸収端である33keV付近のエネルギーをぼかさないようにするなど、エネルギーによって切り替えるとより好適である。   The function g is, for example, a linear filter such as an average value filter or a Gaussian filter, or a nonlinear filter such as an ε filter. Filter parameters such as filter size (range) and ε of each filter are more preferably switched according to energy, for example, so as not to blur energy in the vicinity of 33 keV, which is the k absorption edge of iodine.

すなわち、算出機能35Dは、式(7)における関数gを用いて、誤差算出対象の検出スペクトル54と推定スペクトル56における、33keV付近のスペクトルがぼけないように、フィルター範囲を調整しても良い。   That is, the calculation function 35D may adjust the filter range by using the function g in Expression (7) so that the spectrum near 33 keV in the detection spectrum 54 and the estimated spectrum 56 that are the error calculation target is not blurred.

式(8)中、bは、連続するエネルギーeを予め定めた数(2以上)ごとの複数の群に分類したときの、各群の通し番号である。各群の通し番号とは、例えば、各群をエネルギーeの小さい方から大きくなる方向へ向かって、昇順に数値を割当てたものを用いればよい。また、式(8)中、Nは、該群の数を示す。 In Formula (8), b is a serial number of each group when the continuous energy e is classified into a plurality of groups for each predetermined number (2 or more). As the serial number of each group, for example, a numerical value assigned to each group in ascending order from the smaller energy e to the larger one may be used. In the formula (8), N B denotes the number of said group.

また、式(8)中、EおよびEは、各々、群bに属するエネルギーeの下限値および上限値の各々を示す。例えば、E(1)=1、E(1)=20、E(2)=21、E(2)=40、・・・であり、N=6である。 In the formula (8), E 0 and E 1 are each, showing the respective lower and upper limits of energy e belonging to the group b. For example, E 0 (1) = 1, E 1 (1) = 20, E 0 (2) = 21, E 1 (2) = 40,... And N B = 6.

すなわち、式(8)に示すように、算出機能35Dは、推定スペクトル56および検出スペクトル54の各々における、任意のエネルギー範囲(E(b)以上E(b)以下の範囲)の光子カウント数の総和の差を、誤差として算出してもよい。 That is, as shown in Expression (8), the calculation function 35D calculates the photon count in an arbitrary energy range (a range from E 0 (b) to E 1 (b)) in each of the estimated spectrum 56 and the detected spectrum 54. A difference in the sum of the numbers may be calculated as an error.

更新機能35Eは、推定距離を更新する。詳細には、更新機能35Eは、算出機能35Dが前回の誤差算出時に用いた推定スペクトル56に対応する推定距離を、更新する。前回の誤差算出時に用いた推定スペクトル56に対応する推定距離とは、該推定スペクトル56の演算時に演算機能35Cで用いた推定距離である。なお、以下では、前回の誤差算出時に用いた推定スペクトル56に対応する推定距離を、前回用いた推定距離、と称して説明する場合がある。   The update function 35E updates the estimated distance. Specifically, the update function 35E updates the estimated distance corresponding to the estimated spectrum 56 used by the calculation function 35D when calculating the previous error. The estimated distance corresponding to the estimated spectrum 56 used in the previous error calculation is the estimated distance used in the calculation function 35 </ b> C when calculating the estimated spectrum 56. In the following description, the estimated distance corresponding to the estimated spectrum 56 used when calculating the previous error may be referred to as the previously used estimated distance.

更新機能35Eによる、前回用いた推定距離の更新方法については、後述する。   A method of updating the estimated distance used last time by the update function 35E will be described later.

なお、更新機能35Eによる更新とは、記憶回路34に既に記憶されている推定距離を残したまま、該推定距離の値を変更した後の推定距離を更に記憶回路34へ記憶することを意味する。このため、更新機能35Eが推定距離を更新する度に、更新後の新たな推定距離が記憶回路34へ順次記憶されることとなる。   The update by the update function 35E means that the estimated distance after changing the value of the estimated distance is further stored in the storage circuit 34 while the estimated distance already stored in the storage circuit 34 remains. . For this reason, every time the update function 35E updates the estimated distance, the updated new estimated distance is sequentially stored in the storage circuit 34.

特定機能35Fは、算出機能35Dで算出された誤差に基づいて、物質のX線透過距離を特定する。   The specifying function 35F specifies the X-ray transmission distance of the substance based on the error calculated by the calculation function 35D.

例えば、特定機能35Fは、算出機能35Dで算出された誤差が閾値以下となる推定距離を、物質のX線透過距離として特定する。   For example, the specifying function 35F specifies an estimated distance at which the error calculated by the calculation function 35D is equal to or less than a threshold as the X-ray transmission distance of the substance.

本実施の形態では、特定機能35Fは、推定距離の更新、更新後の推定距離に基づいた推定スペクトル56の演算、および誤差の算出、の一連の処理を繰り返すように、更新機能35E、演算機能35C、および算出機能35Dを制御する。   In the present embodiment, the specifying function 35F includes the update function 35E, the calculation function so as to repeat a series of processes of updating the estimated distance, calculating the estimated spectrum 56 based on the updated estimated distance, and calculating the error. 35C and the calculation function 35D are controlled.

図3に示すように、特定機能35Fによる制御によって、上記一連の処理毎に、推定距離が更新される(図3(E)参照)。なお、図3(E)中、L1は、弁別対象の物質である水の推定距離の一例を示し、L2はヨードの推定距離の一例を示し、L3は、カルシウムの推定距離の一例を示す。   As shown in FIG. 3, the estimated distance is updated for each of the series of processes under the control of the specifying function 35F (see FIG. 3E). In FIG. 3E, L1 represents an example of an estimated distance of water that is a substance to be discriminated, L2 represents an example of an estimated distance of iodine, and L3 represents an example of an estimated distance of calcium.

すなわち、特定機能35Fは、推定距離(図3(E)参照)の更新、照射スペクトル50(図3(A)参照)と更新後の推定距離とに基づいた推定スペクトル56(図3(D)参照)の演算、および、推定スペクトル56と検出スペクトル54(図3(C)参照)との誤差の算出、の一連の処理を、繰返し実行する。   That is, the specifying function 35F updates the estimated distance (see FIG. 3E), the estimated spectrum 56 based on the irradiation spectrum 50 (see FIG. 3A) and the updated estimated distance (FIG. 3D). A series of processes of calculation of (see) and calculation of an error between the estimated spectrum 56 and the detected spectrum 54 (see FIG. 3C) are repeatedly executed.

図1に戻り、そして、特定機能35Fは、閾値以下の誤差の算出された一連の処理で用いた推定距離を、物質のX線透過距離として特定する。   Returning to FIG. 1, the specifying function 35 </ b> F specifies the estimated distance used in the series of processes in which the error below the threshold is calculated as the X-ray transmission distance of the substance.

すなわち、特定機能35Fは、該閾値以下の誤差が算出されるまで、推定距離の更新、更新後の推定距離に基づいた推定スペクトル56の演算、および誤差の算出、の一連の処理を繰り返すように、更新機能35E、演算機能35C、および算出機能35Dを制御する。   That is, the specific function 35F repeats a series of processes of updating the estimated distance, calculating the estimated spectrum 56 based on the updated estimated distance, and calculating the error until an error equal to or less than the threshold is calculated. The update function 35E, the calculation function 35C, and the calculation function 35D are controlled.

なお、特定機能35Fが用いる該閾値には、誤差や推定距離が最適化されたか否かの判別に用いることの可能な値を定めればよい。例えば、特定機能35Fが用いる該閾値には、一連の処理毎に算出された誤差の内の最小値を定めればよい。この場合、特定機能35Fは、一連の処理毎に算出された誤差の内の最小値を、閾値以下の誤差として特定する。そして、特定機能35Fは、該閾値以下の誤差の算出された一連の処理で用いた推定距離を、物質のX線透過距離として特定すればよい。すなわち、特定機能35Fは、誤差が最小となる推定距離を、物質のX線透過距離として特定してもよい。   The threshold value used by the specific function 35F may be a value that can be used to determine whether the error or the estimated distance has been optimized. For example, the threshold value used by the specific function 35F may be a minimum value of errors calculated for each series of processes. In this case, the specifying function 35F specifies the minimum value among the errors calculated for each series of processes as an error equal to or less than the threshold value. Then, the specifying function 35F may specify the estimated distance used in a series of processes in which an error equal to or less than the threshold is calculated as the X-ray transmission distance of the substance. That is, the specifying function 35F may specify the estimated distance that minimizes the error as the X-ray transmission distance of the substance.

なお、更新機能35Eは、上記一連の処理毎に、前回算出された誤差より小さい誤差が算出されるように、前回用いた推定距離を更新することが好ましい。更新機能35Eによる推定距離の更新方法には、例えば、貪欲法、最急降下法、および共役勾配法などの、公知の最適化方法を用いればよい。   In addition, it is preferable that the update function 35E updates the estimated distance used last time so that an error smaller than the error calculated last time is calculated for each of the series of processes. As a method for updating the estimated distance by the update function 35E, a known optimization method such as a greedy method, a steepest descent method, and a conjugate gradient method may be used.

なお、最適化を行うにあたって、典型的には、処理回路35は、算出機能35Dにより、2以上の推定距離の候補に対して誤差を算出する。   In performing the optimization, the processing circuit 35 typically calculates an error for two or more estimated distance candidates by the calculation function 35D.

かかる場合、処理回路35は、特定機能35Fにより、例えば貪欲法を用いる場合、前述の2以上の推定距離の候補に対して計算された誤差のうち、誤差が最小値になるような推定距離の候補が、次のイタレーションステップにおける推定距離となる。   In such a case, when using the greedy method by the specific function 35F, for example, the processing circuit 35 has an estimated distance such that the error becomes a minimum value among the errors calculated for the two or more estimated distance candidates. Candidates are estimated distances in the next iteration step.

また、最急降下法など、イタレーションステップの更新に、微分係数の算出が必要となる場合、処理回路35は、特定機能35Fにより、前述の2以上の推定距離の候補に対して計算された誤差に対して例えば差分法を用いて微分係数を算出し、算出した微分係数を用いて、次のイタレーションステップにおける推定距離を算出する。   In addition, when it is necessary to calculate the differential coefficient for updating the iteration step, such as the steepest descent method, the processing circuit 35 uses the specifying function 35F to calculate the error calculated for the above two or more estimated distance candidates. For example, a differential coefficient is calculated using a difference method, and an estimated distance in the next iteration step is calculated using the calculated differential coefficient.

このように、特定機能35Fによる制御によって、上記一連の処理毎に、推定距離が更新される。このため、算出機能35Dは、誤差の算出時に用いる重み付け係数(上記式(6)および式(7)におけるa(e)参照)やエネルギー範囲であるEmin、Emax、E0(b)、E1(b)、フィルタ関数gを、更新された推定距離に応じて、上記一連の処理毎に変更してもよい。   Thus, the estimated distance is updated for each of the series of processes under the control of the specifying function 35F. For this reason, the calculation function 35D uses the weighting coefficient (see a (e) in the above equations (6) and (7)) and energy ranges Emin, Emax, E0 (b), E1 (b ) The filter function g may be changed for each of the series of processes according to the updated estimated distance.

例えば、弁別対象の物質の各々の更新後の推定距離の内、ヨードの推定距離が最も大きかったとする。この場合、検出スペクトル54と次回の一連の処理時に演算される推定スペクトル56における、ヨードのk吸収端である33keV付近の光子カウント数の差が、今回の一連の処理時より小さくなることが好ましい。   For example, it is assumed that the estimated distance of iodine is the largest among the estimated distances after each of the substances to be discriminated. In this case, it is preferable that the difference in the number of photon counts near 33 keV that is the k absorption edge of iodine in the detected spectrum 54 and the estimated spectrum 56 calculated in the next series of processing is smaller than that in the current series of processing. .

そこで、この場合、算出機能35Dは、上記式(6)〜式(7)の各々に示される重み付け係数a(e)について、33keV付近のエネルギー帯に対応する重み付け係数a(e)を、該エネルギー帯以外のエネルギーに比べて大きくすることが好ましい。   Therefore, in this case, the calculation function 35D calculates the weighting coefficient a (e) corresponding to the energy band around 33 keV for the weighting coefficient a (e) shown in each of the above formulas (6) to (7). It is preferable to make it larger than energy other than the energy band.

また、算出機能35Dは、上記式(5)でEminとEmaxによって示される任意のエネルギー範囲を、33keV付近に限定してもよい。 The calculation function 35D may limit an arbitrary energy range indicated by E min and E max in the above formula (5) to around 33 keV.

このように、算出機能35Dは、更新された推定距離に応じて重み付け係数を更新することで、例えば、33keV付近の光子カウント数の差が誤差に与える影響を大きくすることができる。   As described above, the calculation function 35D can increase the influence of the difference in the number of photon counts near 33 keV on the error, for example, by updating the weighting coefficient according to the updated estimated distance.

また、算出機能35Dは、式(8)における、EおよびEによって表される、群bに属するエネルギーeの下限値および上限値によって規定されるエネルギー帯内に、33keVが含まれるように、設計することが好ましい。 Further, the calculation function 35D is configured so that 33 keV is included in the energy band defined by the lower limit value and the upper limit value of the energy e belonging to the group b represented by E 0 and E 1 in the equation (8). It is preferable to design.

一方、弁別対象の物質の各々の更新後の推定距離の内、ヨードの推定距離が最も小さかったと仮定する。この場合、算出機能35Dは、上記式(6)〜式(7)の各々に示される重み付け係数a(e)について、33keV付近のエネルギー帯に対応する重み付け係数a(e)を、該エネルギー帯以外のエネルギーに比べて小さくすることが好ましい。   On the other hand, it is assumed that the estimated distance of iodine is the shortest among the updated estimated distances of each substance to be discriminated. In this case, the calculation function 35D calculates the weighting coefficient a (e) corresponding to the energy band near 33 keV for the weighting coefficient a (e) shown in each of the above formulas (6) to (7). It is preferable to make it smaller than other energy.

この場合、算出機能35Dは、更新された推定距離に応じて重み付け係数を変更することで、例えば、33keV付近の光子カウント数の差が誤差に与える影響を小さくすることができる。よって、この場合、透過する光子の数が少なく、ノイズの影響を受けやすい33keV付近の光子カウント数の差が、次回算出される誤差に与える影響を小さくすることができる。すなわち、この場合、ノイズの影響による、誤差算出精度の低下を抑制することができる。   In this case, the calculation function 35D can reduce the influence of the difference in the number of photon counts near 33 keV on the error, for example, by changing the weighting coefficient according to the updated estimated distance. Therefore, in this case, the effect of the difference in the number of photon counts near 33 keV that is susceptible to noise due to the small number of transmitted photons can be reduced on the error calculated next time. That is, in this case, it is possible to suppress a decrease in error calculation accuracy due to the influence of noise.

次に、再構成機能35Hについて説明する。再構成機能35Hは、取得機能35Bで取得した、X線発生器12の位置ごとに、検出素子16の各々で検出された検出スペクトル54を用いて、公知の再構成方法により、CT画像を再構成する。再構成方法は、例えば、逆投影処理である。また、逆投影処理は、例えば、FBP(Filtered Back Projection)法である。   Next, the reconstruction function 35H will be described. The reconstruction function 35H reconstructs the CT image by a known reconstruction method using the detection spectrum 54 detected by each detection element 16 for each position of the X-ray generator 12 acquired by the acquisition function 35B. Configure. The reconstruction method is, for example, back projection processing. The back projection process is, for example, an FBP (Filtered Back Projection) method.

生成機能35Gは、特定機能35Fで特定されたX線透過距離に応じた表示画像を生成する。   The generation function 35G generates a display image corresponding to the X-ray transmission distance specified by the specification function 35F.

表示画像は、特定機能35Fで特定された、弁別対象の物質の各々のX線透過距離、該X線透過距離から算出した物質の密度、弁別対象の物質の種類、および、弁別対象の物質の原子番号の少なくとも1つを更に含む画像である。   The display image includes the X-ray transmission distance of each substance to be discriminated specified by the specifying function 35F, the density of the substance calculated from the X-ray transmission distance, the type of the substance to be discriminated, and the substance to be discriminated. The image further includes at least one of the atomic numbers.

例えば、生成機能35Gは、X線発生器12の位置の各々に対応する、検出器13に設けられた検出素子16ごとに特定された、弁別対象の物質(例えば、水、ヨード、カルシウム)の各々のX線透過距離を用いて、被検体Pに含まれる、弁別対象の物質の各々の、被検体Pにおける密度分布を算出する。密度分布の算出には、公知の方法を用いればよい。   For example, the generation function 35G is configured to identify substances to be discriminated (for example, water, iodine, calcium) identified for each detection element 16 provided in the detector 13 corresponding to each position of the X-ray generator 12. Using each X-ray transmission distance, the density distribution in the subject P of each substance to be discriminated included in the subject P is calculated. A known method may be used to calculate the density distribution.

そして、生成機能35Gは、例えば、水の密度分布をGチャネル、ヨードの密度分布をRチャネル、カルシウムの密度分布をBチャネルに割り当てたカラー画像を、表示画像として生成する。   The generation function 35G generates, for example, a color image in which the water density distribution is assigned to the G channel, the iodine density distribution to the R channel, and the calcium density distribution to the B channel as a display image.

また、生成機能35Gは、弁別対象の物質の各々の被検体Pにおける密度を、密度の高さに応じた色および濃度で示すカラー画像を、表示画像として生成してもよい。   The generation function 35G may generate, as a display image, a color image indicating the density of each substance P to be discriminated in the subject P with a color and density corresponding to the density.

また、生成機能35Gは、被検体Pにおける物質の密度を示す画像から、単色X線のCT画像や高エネルギー帯のみのX線CT画像を生成し、表示画像としてもよい。   Further, the generation function 35G may generate a monochromatic X-ray CT image or an X-ray CT image of only a high energy band from an image indicating the density of the substance in the subject P, and use it as a display image.

また、生成機能35Gは、上記カラー画像と、再構成機能35Hで生成されたCT画像と、を合成した合成画像を、表示画像として生成してもよい。この場合、生成機能35Gは、CT画像と、カラー画像と、をαブレンディングすることによって、合成画像(表示画像)を生成すればよい。   The generation function 35G may generate a composite image obtained by combining the color image and the CT image generated by the reconstruction function 35H as a display image. In this case, the generation function 35G may generate a composite image (display image) by α blending the CT image and the color image.

表示制御機能35Iは、各種画像をディスプレイ32へ表示する制御を行う。本実施の形態では、表示制御機能35Iは、生成機能35Gで生成された表示画像や、再構成機能35Hで生成されたCT画像を、ディスプレイ32へ表示する制御を行う。   The display control function 35I performs control to display various images on the display 32. In the present embodiment, the display control function 35I performs control to display the display image generated by the generation function 35G and the CT image generated by the reconstruction function 35H on the display 32.

次に、処理回路35で実行する弁別処理の手順を説明する。図4は、処理回路35で実行する弁別処理の手順の一例を示すフローチャートである。   Next, the procedure of the discrimination process executed by the processing circuit 35 will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an example of the procedure of the discrimination process executed by the processing circuit 35.

まず、取得機能35Bが、検出スペクトル54と、推定距離の初期値と、を取得する(ステップS100)。   First, the acquisition function 35B acquires the detection spectrum 54 and the initial value of the estimated distance (step S100).

次に、演算機能35Cが、照射スペクトル50と、ステップS100で取得した推定距離の初期値と、応答情報と、に基づいて、推定スペクトル56を演算する(ステップS102)。   Next, the calculation function 35C calculates the estimated spectrum 56 based on the irradiation spectrum 50, the initial value of the estimated distance acquired in step S100, and the response information (step S102).

次に、算出機能35Dが、ステップS102で算出された推定スペクトル56と、ステップS100で取得した検出スペクトル54と、の誤差を算出する(ステップS104)。そして、算出機能35Dは、ステップS104で算出した誤差を、ステップS100で取得した推定距離に対応づけて、記憶回路34へ記憶する(ステップS106)。   Next, the calculation function 35D calculates an error between the estimated spectrum 56 calculated in step S102 and the detected spectrum 54 acquired in step S100 (step S104). Then, the calculation function 35D stores the error calculated in step S104 in the storage circuit 34 in association with the estimated distance acquired in step S100 (step S106).

次に、更新機能35Eが、推定距離を更新する(ステップS108)。更新機能35Eは、記憶回路34に記憶されている最新の推定距離を更新する。そして、更新機能35Eは、更新後の推定距離を、記憶回路34へ新たに記憶する(ステップS110)。   Next, the update function 35E updates the estimated distance (step S108). The update function 35E updates the latest estimated distance stored in the storage circuit 34. Then, the update function 35E newly stores the updated estimated distance in the storage circuit 34 (step S110).

次に、演算機能35Cが、照射スペクトル50と、ステップS108で更新された更新後の推定距離と、応答情報と、に基づいて、推定スペクトル56を演算する(ステップS112)。   Next, the calculation function 35C calculates the estimated spectrum 56 based on the irradiation spectrum 50, the updated estimated distance updated in step S108, and the response information (step S112).

次に、算出機能35Dが、ステップS112で算出された推定スペクトル56と、ステップS100で取得した検出スペクトル54と、の誤差を算出する(ステップS114)。そして、算出機能35Dは、ステップS114で算出した誤差を、ステップS108で更新した推定距離に対応づけて、記憶回路34へ記憶する(ステップS116)。   Next, the calculation function 35D calculates an error between the estimated spectrum 56 calculated in step S112 and the detected spectrum 54 acquired in step S100 (step S114). Then, the calculation function 35D stores the error calculated in step S114 in the storage circuit 34 in association with the estimated distance updated in step S108 (step S116).

このため、記憶回路34には、ステップS108〜ステップS116の一連の処理ごとに、検出スペクトル54と推定スペクトル56との誤差と、弁別対象の物質の各々の推定距離と、が対応づけて順次記憶されていく。   For this reason, in the storage circuit 34, the error between the detected spectrum 54 and the estimated spectrum 56 and the estimated distance of each substance to be discriminated are sequentially stored in correspondence with each other in a series of processing from step S108 to step S116. It will be done.

次に、特定機能35Fが、処理を終了するか否かを判断する(ステップS118)。特定機能35Fは、例えば、ステップS108〜ステップS116の一連の処理を、予め定めた回数繰り返したか否かを判別することで、ステップS118の判断を行う。   Next, the specific function 35F determines whether or not to end the process (step S118). For example, the specific function 35F performs the determination in step S118 by determining whether or not the series of processing in steps S108 to S116 has been repeated a predetermined number of times.

なお、特定機能35Fは、処理終了を示す指示信号を入力回路33から受付機能35Jで受け付けたか否かを判別することで、ステップS118の判断を行ってもよい。また、特定機能35Fは、ステップS114で算出された誤差が、特定機能35Fが用いる上述した閾値以下の値であるか否かを判別することで、ステップS118の判断を行ってもよい。   Note that the specific function 35F may make the determination in step S118 by determining whether or not an instruction signal indicating the end of processing has been received from the input circuit 33 by the reception function 35J. Further, the specific function 35F may perform the determination in step S118 by determining whether or not the error calculated in step S114 is equal to or less than the above-described threshold value used by the specific function 35F.

また、特定機能35Fは、ステップS114で算出された誤差の、前回算出した誤差からの変動が予め定めた変動値以下となったか否かを判別することで、ステップS118の判断を行ってもよい。   Further, the specifying function 35F may perform the determination in step S118 by determining whether or not the error calculated in step S114 is less than or equal to a predetermined fluctuation value from the previously calculated error. .

ステップS118で否定判断すると(ステップS118:No)、ステップS108へ戻る。すなわち、特定機能35Fは、ステップS108〜ステップS118:Noの処理を繰り返すように制御する。すなわち、特定機能35Fは、推定距離の更新、更新後の推定距離に基づいた推定スペクトル56の演算、および、該推定スペクトル56を用いた誤差の算出、の一連の処理を繰り返すように、更新機能35E、演算機能35C、および算出機能35Dを制御する。   If a negative determination is made in step S118 (step S118: No), the process returns to step S108. That is, the specific function 35F controls to repeat the processes of Step S108 to Step S118: No. That is, the specifying function 35F repeats the update function so as to repeat a series of processes of updating the estimated distance, calculating the estimated spectrum 56 based on the updated estimated distance, and calculating an error using the estimated spectrum 56. 35E, the calculation function 35C, and the calculation function 35D are controlled.

一方、ステップS118で肯定判断すると(ステップS118:Yes)、ステップS120へ進む。   On the other hand, if an affirmative determination is made in step S118 (step S118: Yes), the process proceeds to step S120.

ステップS120では、特定機能35Fが、物質のX線透過距離を特定する(ステップS120)。   In step S120, the specifying function 35F specifies the X-ray transmission distance of the substance (step S120).

例えば、特定機能35Fは、記憶回路34に記憶されている、上記ステップS108〜ステップS116の一連の処理毎に算出された誤差の内、最小の誤差を記憶回路34から特定する。そして、特定機能35Fは、特定した最小の誤差に対応する推定距離を、記憶回路34から読取る。これによって、特定機能35Fは、最小の誤差に対応する推定距離を、物質のX線透過距離として特定する。すなわち、特定機能35Fは、弁別対象の物質の各々の、X線透過距離を特定する。   For example, the specifying function 35 </ b> F specifies the minimum error from the storage circuit 34 among the errors calculated for each of the series of processes in steps S <b> 108 to S <b> 116 stored in the storage circuit 34. Then, the specifying function 35F reads the estimated distance corresponding to the specified minimum error from the storage circuit 34. Thereby, the specifying function 35F specifies the estimated distance corresponding to the minimum error as the X-ray transmission distance of the substance. That is, the specifying function 35F specifies the X-ray transmission distance of each substance to be discriminated.

なお、特定機能35Fは、記憶回路34に記憶されている、上記ステップS108〜ステップS116の一連の処理毎に算出された誤差の内、ステップS118の判断において上記一連の処理を予め定めた回数繰り返したと判別したときに算出した誤差を、記憶回路34から特定してもよい、そして、特定機能35Fは、特定した最小の誤差に対応する推定距離を、記憶回路34から読取る。これによって、特定機能35Fは、上記一連の処理を予め定めた回数繰り返したときの推定距離を、物質のX線透過距離として特定してもよい。   The specific function 35F repeats the series of processes a predetermined number of times in the determination of step S118 out of the errors calculated for each series of processes of steps S108 to S116 stored in the storage circuit 34. The error calculated when it is determined that the error has occurred may be specified from the storage circuit 34, and the specifying function 35F reads the estimated distance corresponding to the specified minimum error from the storage circuit 34. Accordingly, the specifying function 35F may specify the estimated distance when the above series of processes is repeated a predetermined number of times as the X-ray transmission distance of the substance.

また、上記ステップS118の判断において、特定機能35Fが、前回算出した誤差からの変動が予め定めた変動値以下となったか否かを判別することで、ステップS118の判断を行ったと仮定する。この場合、特定機能35Fは、ステップS118で肯定判断したときに算出した誤差に対応する推定距離を、物質のX線透過距離として特定してもよい。このように、特定機能35Fは、算出した誤差の変動が予め定めた変動値以下となる推定距離を、物質のX線透過距離として特定してもよい。   In the determination in step S118, it is assumed that the specifying function 35F has determined in step S118 by determining whether or not the variation from the previously calculated error is equal to or less than a predetermined variation value. In this case, the specifying function 35F may specify the estimated distance corresponding to the error calculated when an affirmative determination is made in step S118 as the X-ray transmission distance of the substance. As described above, the specifying function 35F may specify an estimated distance at which the calculated error fluctuation is equal to or less than a predetermined fluctuation value as the X-ray transmission distance of the substance.

そして、特定機能35Fは、特定したX線透過距離を、対応する物質の種類を示す種類情報に対応付けて、記憶回路34へ記憶する。   Then, the specifying function 35F stores the specified X-ray transmission distance in the storage circuit 34 in association with the type information indicating the type of the corresponding substance.

次に、生成機能35Gが、ステップS120で記憶回路34へ記憶された、物質の各々のX線透過距離に応じた表示画像を生成する(ステップS122)。次に、表示制御機能35Iが、ステップS122で生成された表示画像を、ディスプレイ32へ表示する(ステップS124)。そして、本ルーチンを終了する。   Next, the generation function 35G generates a display image corresponding to the X-ray transmission distance of each substance stored in the storage circuit 34 in step S120 (step S122). Next, the display control function 35I displays the display image generated in step S122 on the display 32 (step S124). Then, this routine ends.

なお、ステップS122およびステップS124の処理は、ユーザによる入力回路33の操作指示によって表示画像の表示が指示されたときに、実行してもよい。   Note that the processing of step S122 and step S124 may be executed when display of the display image is instructed by an operation instruction of the input circuit 33 by the user.

以上説明したように、本実施の形態のX線CT装置1は、演算機能35Cと、算出機能35Dと、特定機能35Fと、を備える。演算機能35Cは、X線発生器12から被検体Pに照射するX線の照射スペクトル50と、弁別対象の物質のX線透過距離の推定値を示す推定距離と、X線を検出する検出器13の応答特性によって生じるスペクトルの歪みを示す応答情報と、に基づいて、被検体Pを透過したX線の検出器13により検出される推定スペクトル56を演算する。算出機能35Dは、推定スペクトル56と、検出器13で検出された、被検体Pを透過したX線の検出スペクトル54と、の誤差を算出する。特定機能35Fは、誤差に基づいて、物質のX線透過距離を特定する。   As described above, the X-ray CT apparatus 1 according to the present embodiment includes the calculation function 35C, the calculation function 35D, and the specifying function 35F. The calculation function 35C includes an X-ray irradiation spectrum 50 applied to the subject P from the X-ray generator 12, an estimated distance indicating an estimated value of the X-ray transmission distance of the substance to be discriminated, and a detector that detects the X-rays. The estimated spectrum 56 detected by the X-ray detector 13 that has passed through the subject P is calculated based on the response information indicating the distortion of the spectrum caused by the 13 response characteristics. The calculation function 35D calculates an error between the estimated spectrum 56 and the X-ray detection spectrum 54 detected by the detector 13 and transmitted through the subject P. The specifying function 35F specifies the X-ray transmission distance of the substance based on the error.

このように、本実施の形態のX線CT装置1では、照射スペクトル50から推定距離と応答情報に基づいて演算した推定スペクトル56と、実際に検出されたスペクトルである検出スペクトル54と、の誤差を算出する。そして、X線CT装置1では、誤差に基づいて、物質のX線透過距離を特定する。   As described above, in the X-ray CT apparatus 1 of the present embodiment, an error between the estimated spectrum 56 calculated from the irradiation spectrum 50 based on the estimated distance and the response information and the detected spectrum 54 that is the actually detected spectrum. Is calculated. Then, the X-ray CT apparatus 1 specifies the X-ray transmission distance of the substance based on the error.

このため、本実施の形態のX線CT装置1では、検出スペクトル54から推定スペクトル56を推定する場合などに比べて、推定誤差の影響を抑制することができる。   For this reason, in the X-ray CT apparatus 1 of this Embodiment, compared with the case where the estimated spectrum 56 is estimated from the detection spectrum 54, the influence of an estimation error can be suppressed.

従って、本実施の形態のX線CT装置1では、高精度の物質弁別を行うことができる。
また、特定機能35Fは、誤差が閾値以下となる推定距離を、物質のX線透過距離として特定することができる。また、特定機能35Fは、誤差が最小となる推定距離を、物質のX線透過距離として特定してもよい。
Therefore, the X-ray CT apparatus 1 of the present embodiment can perform highly accurate material discrimination.
Further, the specifying function 35F can specify an estimated distance at which the error is equal to or less than a threshold value as the X-ray transmission distance of the substance. In addition, the specifying function 35F may specify the estimated distance that minimizes the error as the X-ray transmission distance of the substance.

また、特定機能35Fは、算出した誤差の変動が予め定めた変動値以下となる推定距離を、物質のX線透過距離として特定してもよい。また、特定機能35Fは、推定距離の更新、更新後の推定距離に基づいた推定スペクトル56の演算、および誤差の算出、の一連の処理を予め定めた回数繰り返したときの推定距離を、物質のX線透過距離として特定してもよい。   Further, the specifying function 35F may specify an estimated distance at which the calculated error fluctuation is equal to or less than a predetermined fluctuation value as the X-ray transmission distance of the substance. Further, the specifying function 35F calculates the estimated distance when a series of processes of updating the estimated distance, calculating the estimated spectrum 56 based on the updated estimated distance, and calculating the error is repeated a predetermined number of times. It may be specified as an X-ray transmission distance.

ここで、演算機能35Cが推定スペクトル56の演算時に最初に用いる推定距離の初期値には、ビームハードニング効果や、検出素子16の応答特性などの影響が含まれている。しかし、本実施の形態のX線CT装置1では、誤差が閾値以下となる推定距離、誤差が最小となる推定距離、誤差の変動が予め定めた変更値以下の推定距離、または、上記一連の処理を予め定めた回数繰り返した時の推定距離を、物質のX線透過距離として特定する。このため、X線CT装置1は、高精度に物質弁別を行うことができる。   Here, the initial value of the estimated distance initially used when the calculation function 35C calculates the estimated spectrum 56 includes effects such as the beam hardening effect and the response characteristics of the detection element 16. However, in the X-ray CT apparatus 1 of the present embodiment, the estimated distance in which the error is less than or equal to the threshold, the estimated distance in which the error is the minimum, the estimated distance in which the error variation is less than or equal to a predetermined change value, or the series of The estimated distance when the process is repeated a predetermined number of times is specified as the X-ray transmission distance of the substance. For this reason, the X-ray CT apparatus 1 can perform material discrimination with high accuracy.

また、本実施の形態では、情報処理装置30が用いる検出スペクトル54によって示される、光子カウント数の各々に対応するエネルギー帯のエネルギー幅は、第1のエネルギー幅E1である(図2(D)参照)。また、照射スペクトル50によって示される、光子カウント数の各々に対応するエネルギー帯のエネルギー幅は、第2のエネルギー幅E2である(図2(B)参照)。そして、本実施の形態では、第2のエネルギー幅E2は、第1のエネルギー幅E1以下である。   In the present embodiment, the energy width of the energy band corresponding to each of the photon count numbers indicated by the detection spectrum 54 used by the information processing device 30 is the first energy width E1 (FIG. 2D). reference). The energy width of the energy band corresponding to each of the photon count numbers indicated by the irradiation spectrum 50 is the second energy width E2 (see FIG. 2B). In the present embodiment, the second energy width E2 is equal to or smaller than the first energy width E1.

また、第1のエネルギー幅E1および第2のエネルギー幅E2は、20keV未満や、1keV以下、といった、狭い幅である。   The first energy width E1 and the second energy width E2 are narrow widths such as less than 20 keV and 1 keV or less.

このため、本実施の形態のX線CT装置1では、エネルギー帯内の光子の割合が物質透過中に変化するビームハードニング効果の影響の抑制されたスペクトルを用いて、弁別対象の物質のX線透過距離を特定することができる。   For this reason, in the X-ray CT apparatus 1 of the present embodiment, the X of the substance to be discriminated using the spectrum in which the influence of the beam hardening effect in which the ratio of photons in the energy band changes during the substance transmission is suppressed. The line transmission distance can be specified.

このため、本実施の形態のX線CT装置1では、上記効果に加えて、ビームハードニング効果の影響を低減した、精度の高い物質弁別を行うことができる。   For this reason, in the X-ray CT apparatus 1 of this Embodiment, in addition to the said effect, the highly accurate substance discrimination which reduced the influence of the beam hardening effect can be performed.

次に、本実施の形態の情報処理装置30のハードウェア構成の一例を説明する。図5は、本実施の形態の情報処理装置30のハードウェア構成図の一例である。情報処理装置30は、CPU(Central Processing Unit)70などの制御装置と、ROM(Read Only Memory)72やRAM(Random Access Memory)74などの記憶装置と、各種機器とのインターフェースであるI/F76と、各部を接続するバス78とを備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。なお、CPU70、ROM72、RAM74、およびI/F76は、バス78を介して互いに接続されている。   Next, an example of the hardware configuration of the information processing apparatus 30 according to the present embodiment will be described. FIG. 5 is an example of a hardware configuration diagram of the information processing apparatus 30 according to the present embodiment. The information processing device 30 is an I / F 76 that is an interface between a control device such as a CPU (Central Processing Unit) 70, a storage device such as a ROM (Read Only Memory) 72 and a RAM (Random Access Memory) 74, and various devices. And a bus 78 for connecting each part, and has a hardware configuration using a normal computer. Note that the CPU 70, ROM 72, RAM 74, and I / F 76 are connected to each other via a bus 78.

上記実施の形態の情報処理装置30では、CPU70が、ROM72からプログラムをRAM74上に読み出して実行することにより、上記各機能がコンピュータ上で実現される。   In the information processing apparatus 30 according to the above-described embodiment, the CPU 70 reads out a program from the ROM 72 onto the RAM 74 and executes it, whereby the above functions are realized on the computer.

なお、上記実施の形態の情報処理装置30で実行される上記各処理を実行するためのプログラムは、I/F76を介して接続されたハードディスクに記憶されていてもよい。また、上記実施の形態の情報処理装置30で実行される上記各処理を実行するためのプログラムは、ROM72に予め組み込まれて提供されていてもよい。   Note that a program for executing each of the processes executed by the information processing apparatus 30 of the embodiment may be stored in a hard disk connected via the I / F 76. In addition, a program for executing each of the processes executed by the information processing apparatus 30 according to the embodiment may be provided by being incorporated in the ROM 72 in advance.

また、上記実施の形態の情報処理装置30で実行される上記処理を実行するためのプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD−ROM、CD−R、メモリカード、DVD(Digital Versatile Disk)、フレキシブルディスク(FD)等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータプログラムプロダクトとして提供されるようにしてもよい。また、上記実施の形態の情報処理装置30で実行される上記処理を実行するためのプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしてもよい。また、上記実施の形態の情報処理装置30で実行される上記処理を実行するためのプログラムを、インターネットなどのネットワーク経由で提供または配布するようにしてもよい。   A program for executing the above-described processing executed by the information processing apparatus 30 of the above-described embodiment is a file in an installable format or an executable format, and is a CD-ROM, CD-R, memory card, DVD ( It may be stored in a computer-readable storage medium such as a digital versatile disk (FD) or a flexible disk (FD) and provided as a computer program product. Further, the program for executing the processing executed by the information processing apparatus 30 according to the embodiment is stored on a computer connected to a network such as the Internet and provided by being downloaded via the network. May be. Further, a program for executing the above-described processing executed by the information processing apparatus 30 of the above-described embodiment may be provided or distributed via a network such as the Internet.

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。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1 X線CT装置
12 X線発生器
30 情報処理装置
35B 取得機能
35C 演算機能
35D 算出機能
35E 更新機能
35F 特定機能
35G 生成機能
35I 表示制御機能
35J 受付機能
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray CT apparatus 12 X-ray generator 30 Information processing apparatus 35B Acquisition function 35C Arithmetic function 35D Calculation function 35E Update function 35F Specific function 35G Generation function 35I Display control function 35J Reception function

Claims (19)

被検体に対してX線を照射するX線発生器と、
前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
照射した前記X線のエネルギー毎の光子カウント数の分布を示すスペクトルの内、前記被検体に到達するまでのスペクトルである照射スペクトルと、弁別対象の物質のX線透過距離の推定値を示す推定距離と、前記被検体を透過したX線の経路において生じるスペクトルの歪みを示す情報とに基づいて、前記X線が前記被検体を透過した後のスペクトルとして推定される推定スペクトルを演算する演算部と、
前記推定スペクトルと、前記X線検出部で検出された、前記被検体を透過した後のスペクトルである検出スペクトルと、に基づいて、前記弁別対象の物質のX線透過距離を特定する特定部と、
を備えるX線CT装置。
An X-ray generator that irradiates the subject with X-rays;
An X-ray detector for detecting X-rays transmitted through the subject;
Of the spectrum showing the distribution of the photon count number for each energy of the irradiated X-ray, the irradiation spectrum which is the spectrum until reaching the subject and the estimation showing the estimated value of the X-ray transmission distance of the substance to be discriminated An arithmetic unit that calculates an estimated spectrum that is estimated as a spectrum after the X-ray has transmitted through the subject based on the distance and information indicating the distortion of the spectrum that occurs in the X-ray path that has passed through the subject. When,
A specifying unit that specifies an X-ray transmission distance of the substance to be discriminated based on the estimated spectrum and a detection spectrum that is detected by the X-ray detection unit and is a spectrum after passing through the subject; ,
An X-ray CT apparatus comprising:
前記被検体を透過したX線の経路において生じるスペクトルの歪みは、前記X線検出器の応答特性及び被検体透過によるX線の減衰の少なくとも一方によって生じる、請求項1に記載のX線CT装置。   2. The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein spectral distortion generated in a path of X-rays transmitted through the subject is caused by at least one of response characteristics of the X-ray detector and attenuation of X-rays due to subject transmission. . 前記推定スペクトルと、前記検出スペクトルとの誤差を算出する算出部を更に備え、
前記特定部は、前記誤差が閾値以下となる前記推定距離を、前記物質のX線透過距離として特定する、請求項1又は2に記載のX線CT装置。
A calculation unit that calculates an error between the estimated spectrum and the detection spectrum;
The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the specifying unit specifies the estimated distance at which the error is equal to or less than a threshold as an X-ray transmission distance of the substance.
前記推定スペクトルと、前記検出スペクトルとの誤差を算出する算出部を更に備え、
前記特定部は、前記誤差が最小となる前記推定距離を、前記物質のX線透過距離として特定する、請求項1又は2に記載のX線CT装置。
A calculation unit that calculates an error between the estimated spectrum and the detection spectrum;
The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the specifying unit specifies the estimated distance that minimizes the error as an X-ray transmission distance of the substance.
前記推定スペクトルと、前記検出スペクトルとの誤差を算出する算出部を更に備え、
前記特定部は、算出した誤差に基づいて、前記X線透過距離を特定し、特定した前記X線透過距離を基に、前記推定距離を更新し、
前記特定部は、前記推定距離の更新、更新後の前記推定距離に基づいた前記推定スペクトルの演算を前記演算部に行わせる処理、前記誤差の算出を前記算出部に行わせる処理、及び前記X線透過距離の特定の一連の処理を、所定の条件が満たされるまで繰り返し、
前記特定部は、前記所定の条件が満たされた時の前記推定距離を、前記物質のX線透過距離として特定する、請求項1に記載のX線CT装置。
A calculation unit that calculates an error between the estimated spectrum and the detection spectrum;
The specifying unit specifies the X-ray transmission distance based on the calculated error, updates the estimated distance based on the specified X-ray transmission distance,
The specifying unit updates the estimated distance, performs processing of the estimated spectrum based on the updated estimated distance, performs processing of causing the calculating unit to perform calculation of the error, and processing of the X A specific series of processing of the line transmission distance is repeated until a predetermined condition is satisfied,
The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the specifying unit specifies the estimated distance when the predetermined condition is satisfied as an X-ray transmission distance of the substance.
前記所定の条件は、算出した前記誤差の、前回算出された前記誤差からの変動が予め定めた変動値以下となることである、請求項5に記載のX線CT装置。   The X-ray CT apparatus according to claim 5, wherein the predetermined condition is that a variation of the calculated error from the previously calculated error is equal to or less than a predetermined variation value. 前記所定の条件は、前記一連の処理が、予め定めた回数繰り返されたことである、請求項5に記載のX線CT装置。   The X-ray CT apparatus according to claim 5, wherein the predetermined condition is that the series of processes is repeated a predetermined number of times. 前記演算部は、前記照射スペクトルを、前記物質の線減弱係数および前記推定距離に応じて減衰させ、且つ、前記情報によって示される歪みに応じて歪ませた、前記推定スペクトルを演算する、請求項3に記載のX線CT装置。   The calculation unit calculates the estimated spectrum obtained by attenuating the irradiation spectrum according to a linear attenuation coefficient of the substance and the estimated distance and distorting the irradiation spectrum according to the distortion indicated by the information. The X-ray CT apparatus according to 3. 前記算出部は、前記検出スペクトルと前記推定スペクトルとの、エネルギーの各々に対する光子カウント数の差に基づいて、前記誤差を算出する、請求項3に記載のX線CT装置。   The X-ray CT apparatus according to claim 3, wherein the calculation unit calculates the error based on a difference in a photon count number for each energy between the detection spectrum and the estimated spectrum. 前記検出スペクトルと前記推定スペクトルとの、エネルギーの各々に対する光子カウント数の差と、前記物質の特性に基づいたエネルギーに応じた重み付け係数とに基づいて、前記推定スペクトルと、前記検出スペクトルとの誤差を算出する算出部を更に備え、
前記特定部は、算出した前記誤差に基づいて、前記物質のX線透過距離を特定する、請求項1に記載のX線CT装置。
An error between the estimated spectrum and the detected spectrum based on a difference in the number of photon counts for each energy between the detected spectrum and the estimated spectrum, and a weighting factor according to energy based on characteristics of the substance. A calculation unit for calculating
The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the specifying unit specifies an X-ray transmission distance of the substance based on the calculated error.
前記算出部は、所定のエネルギーとのエネルギー差が第1の閾値以下のエネルギーにおける重み付け係数が、その他のエネルギーにおける重み付け係数より小さな重み付け係数となるような前記重み付け係数に基づいて、前記誤差を算出する、請求項10に記載のX線CT装置。   The calculation unit calculates the error based on the weighting coefficient such that a weighting coefficient in an energy whose energy difference from a predetermined energy is equal to or less than a first threshold value is smaller than a weighting coefficient in other energy. The X-ray CT apparatus according to claim 10. 前記算出部は、所定のエネルギーとのエネルギー差が第1の閾値より大きく第2の閾値以下のエネルギーにおける重み付け係数が、その他のエネルギーにおける重み付け係数より大きな重み付け係数となるような前記重み付け係数に基づいて、前記誤差を算出する、請求項10に記載のX線CT装置。   The calculation unit is based on the weighting coefficient such that the weighting coefficient in the energy that is larger than the first threshold and less than or equal to the second threshold is larger than the weighting coefficient in the other energy. The X-ray CT apparatus according to claim 10, wherein the error is calculated. 前記所定のエネルギーは、K吸収端に対応するエネルギーである、請求項11又は12に記載のX線CT装置。   The X-ray CT apparatus according to claim 11, wherein the predetermined energy is energy corresponding to a K absorption edge. 前記検出スペクトルは、第1のエネルギー幅のエネルギー帯ごとの光子カウント数を示し、
前記照射スペクトルは、前記第1のエネルギー幅以下の第2のエネルギー幅のエネルギー帯ごとの光子カウント数を示す、請求項1〜12のいずれか一つに記載のX線CT装置。
The detection spectrum indicates a photon count for each energy band of the first energy width,
The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the irradiation spectrum indicates a photon count number for each energy band having a second energy width equal to or less than the first energy width.
前記検出部スペクトル及び前記照射スペクトルは、1keVのエネルギー幅ごとの光子カウント数を示す、請求項1〜14のいずれか一つに記載のX線CT装置。   The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the detection part spectrum and the irradiation spectrum indicate a photon count number for each energy width of 1 keV. 前記X線透過距離に応じた表示画像を生成する生成部を備えた、請求項1〜13のいずれか一つに記載のX線CT装置。   The X-ray CT apparatus according to claim 1, further comprising a generation unit that generates a display image corresponding to the X-ray transmission distance. 弁別対象の前記物質の種類を示す種類情報の入力を受け付ける受付部を備え、
前記演算部は、前記照射スペクトルと、前記種類情報によって示される前記物質の前記推定距離と、前記情報と、に基づいて、前記推定スペクトルを演算する、請求項1〜14のいずれか一つに記載のX線CT装置。
A reception unit that receives input of type information indicating the type of the substance to be discriminated;
The calculation unit calculates the estimated spectrum based on the irradiation spectrum, the estimated distance of the substance indicated by the type information, and the information. The X-ray CT apparatus described.
X線発生器から被検体に対して照射されたX線のエネルギー毎の光子カウント数の分布を示すスペクトルの内、前記被検体に到達するまでのスペクトルである照射スペクトルと、弁別対象の物質のX線透過距離の推定値を示す推定距離と、前記被検体を通過したX線の経路において生じるスペクトルの歪みを示す情報とに基づいて、前記X線が前記被検体を通過した後のスペクトルとして推定される推定スペクトルを演算する演算部と、
前記推定スペクトルと、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器で検出されたX線の検出スペクトルとに基づいて、前記弁別対象の物質のX線透過距離を特定する特定部とを備える情報処理装置。
Of the spectrum showing the distribution of the photon count number for each X-ray energy irradiated to the subject from the X-ray generator, the irradiation spectrum that is the spectrum until reaching the subject, and the substance to be discriminated Based on an estimated distance indicating an estimated value of an X-ray transmission distance and information indicating a distortion of the spectrum generated in the X-ray path that has passed through the subject, a spectrum after the X-ray has passed through the subject is obtained. An arithmetic unit for calculating an estimated spectrum;
A specifying unit that specifies an X-ray transmission distance of the substance to be discriminated based on the estimated spectrum and an X-ray detection spectrum detected by an X-ray detector that detects X-rays transmitted through the subject; An information processing apparatus comprising:
処理回路により実行される情報処理方法であって、
X線発生器から被検体に対して照射されたX線のエネルギー毎の光子カウント数の分布を示すスペクトルの内、前記被検体に到達するまでのスペクトルである照射スペクトルと、弁別対象の物質のX線透過距離の推定値を示す推定距離と、前記被検体を通過したX線の経路において生じるスペクトルの歪みを示す情報とに基づいて、前記X線が前記被検体を通過した後のスペクトルとして推定される推定スペクトルを演算し、
前記推定スペクトルと、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器で検出されたX線の検出スペクトルとに基づいて、前記弁別対象の物質のX線透過距離を特定する、
情報処理方法。
An information processing method executed by a processing circuit,
Of the spectrum showing the distribution of the photon count number for each X-ray energy irradiated to the subject from the X-ray generator, the irradiation spectrum that is the spectrum until reaching the subject, and the substance to be discriminated Based on an estimated distance indicating an estimated value of an X-ray transmission distance and information indicating a distortion of the spectrum generated in the X-ray path that has passed through the subject, a spectrum after the X-ray has passed through the subject is obtained. Calculate the estimated spectrum,
Based on the estimated spectrum and an X-ray detection spectrum detected by an X-ray detector that detects X-rays transmitted through the subject, an X-ray transmission distance of the substance to be discriminated is specified.
Information processing method.
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