JP2018042604A - フォトンカウンティングct装置、および、フォトンカウンティングによるct画像撮像方法 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、X線減衰度合の分布40を、後述するようにPCCT装置でスキャノグラムを撮像することにより取得した場合には、エネルギー帯域設定部404は、X線減衰度合の分布40に、予め定めた閾値よりX線減衰度合が大きいエネルギーレベルがある場合、そのエネルギーレベルが含まれるエネルギー帯域(図3(b)のbin1)のエネルギー幅を、X線減衰度合の分布40を計数した際のそのエネルギーレベルが含まれるエネルギー帯域(bin1)のエネルギー幅よりも広げるように調整してもよい。
以下、本実施形態のPCCT装置100について具体的に説明する。
ガントリ330の中央には、被写体101とテーブル102とを配置するための円形の開口部331が設けられている。ガントリ330の内部には、X線照射部310およびX線検出器321を搭載した回転板332と、回転板332を回転させるための駆動機構が配置されている。回転板332には、回転方向の計測時間を制御するためのノッチ(不図示)が刻まれており、そのノッチがセンサー(不図示)を横切ると、ガントリ制御器342は、検出制御器344に信号を出力する。これにより、X線検出器321の計数回路324がそこまでに計数したデータを1角度分のデータとして出力するよう指示する命令が、検出制御器344によりX線検出部320に発行される。なお、ガントリ330の開口部331の直径は、700mmである。X線管311のX線発生点と、X線検出器321のX線入射面との距離は、例えば1000mmである。
X線照射部310は、X線を発生し、発生したX線を被写体101に照射する。X線照射部310は、X線管311と、X線フィルタ312と、ボウタイ(bowtie)フィルタ313と、を備える。
X線検出部320は、複数のX線検出器321を円弧状に配置した構成である。図2(a),(b)のようにX線検出器321は、上述した複数の検出素子322および計数回路(以下、カウンティング回路と呼ぶ)324に加えて、検出素子322の上に配置され、X線検出器321への入射方向を制限するコリメータ323を備えている。図2(a),(b)の例では、検出素子322は2次元に配列されている。
制御部340は、上述したように照射制御器341、ガントリ制御器342、テーブル制御器343および検出制御器344を含む。照射制御器341は、X線管311からのX線の照射を制御する。ガントリ制御器342は、回転板332の回転駆動を制御する。テーブル制御器343は、テーブル102の駆動を制御する。検出制御器344は、X線検出器321におけるX線検出を制御する。また、図示していないが、回転方向の時間を計測する時間計測器を備えていてもよい。時間計測器は、回転板332のノッチがセンサを横切った時に発生する信号が、検出制御器344に入ると同時にその信号を受信し、回転方向の計測時間を記憶する。
演算部400は、PCCT装置100の動作全体を制御し、計測部300で取得したデータを処理することにより、撮像を実行する。演算部400は、中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)401と、メモリ402と、HDD(Hard disk drive)装置403と、を備える。演算部400は、図5にその機能ブロック図を示したように、エネルギー帯域設定部404と、撮像部405と、補正部406と、画像生成部407の機能を有する。例えば、HDD装置403に予め格納しておいたプログラムを、中央処理装置401がメモリ402にロードして実行することにより、図6のように撮像処理を行うことにより、上記各機能をソフトウエアにより実現する。
UI部200は、ユーザから撮像条件を受け付けて演算部400に出力する。例えば、UI部200は、撮像条件を受け付ける受付画面を表示装置に表示し、ユーザは、受付画面を介して、例えば、マウス、キーボード、タッチパネルを操作することにより、撮像条件を入力する。設定する撮像条件は、例えば、X線管311の管電流、管電圧、被写体101の撮像範囲、X線フィルタ312の形状、ボウタイフィルタ313の形状、分解能等である。なお、撮像条件は、必ずしも毎回ユーザが入力する必要はない。例えば、事前に、典型的な撮像条件を保存し、それを読み出して用いてもよい。
次に、演算部400による本実施形態の撮像処理の流れについて図6を用いて説明する。図6は、演算部400の各機能部が実行する撮像処理の処理フローである。図6の撮像処理の例では、X線減衰度合の分布40を撮像処理の中でスキャノグラムを撮像することによって取得する。
上記実施形態において、図6のフローの撮像処理では、スキャノグラムを1度だけ撮像したが、スキャノグラムを複数の方向からそれぞれ撮像してもよい。また、その複数の方向からそれぞれエネルギー帯域ごとに取得した計数値データ(スキャノグラム)を用いて、エネルギー帯域ごとにトモシンセシス処理を行うことにより、エネルギー帯域ごとの2次元画像(トモシンセシス画像)を再構成してもよい。これにより、エネルギー帯域設定部404は、エネルギー帯域ごとのトモシンセシス画像を用いて最適なエネルギー帯域を設定可能になる。
上述した実施形態では、図6の撮像処理のステップS1103において、エネルギ帯域設定部404が、予め取得したX線減衰度合の分布に応じて、エネルギー帯域のエネルギー幅自体を変化させたが、エネルギー帯域の計数値を他のエネルギー帯域の計数値に足し合わせる構成としてもよい。この場合の撮像処理のフローチャートを図9に示す。
上述の実施形態において、ステップS1106において、補正部406は、計数値のデータをそのまま補正処理する場合、被写体101の体軸(z軸)方向において、それぞれ異なるエネルギー帯域パターンが設定される区間の境界では、隣接するスライスでありながら、異なるエネルギー帯域パターンがそれぞれ設定され、エネルギー幅の異なるエネルギー帯域で計数された計数値を用いて、ステップS1107で画像生成部がそれぞれ画像を生成することになる。そのため、エネルギー帯域のパターンが異なる境界において、画像に影響が生じる可能性がある。
本変形例では、被写体101の体軸(z軸)方向において、設定されるエネルギー帯域のパターンが異なる区間の境界で画像に影響が生じるのを抑制するための、変形例その3とは別の処理方法について説明する。
上述の実施形態では、図3(a),(b)のように、エネルギー帯域設定部404が、予め定めおいた複数種類のエネルギー帯域パターンの中から最適なものを選ぶ構成であったが、本変形例では、各エネルギー帯域をエネルギー帯域設定部404が、計数値に応じて任意に調整する例について説明する。
Claims (16)
- 被写体にX線を照射するX線照射部と、前記被写体を通過した複数のX線フォトンをそのエネルギーレベルに応じて複数のエネルギー帯域ごとに弁別して計数するX線検出器と、前記X線照射部と前記X線検出器とを前記被写体の周囲で回転させる回転部と、前記X線検出器に前記エネルギー帯域を設定するエネルギー帯域設定部とを有し、
前記エネルギー帯域設定部は、前記被写体の所定の方向について予め測定しておいた、エネルギーレベルごとのX線減衰度合の分布に基づいて、前記X線検出器の前記複数のエネルギー帯域の少なくとも一つの帯域のエネルギー範囲を設定することを特徴とするフォトンカウンティングCT装置。 - 請求項1に記載のフォトンカウンティングCT装置であって、前記X線減衰度合の分布は、前記回転部を回転させることなく、前記X線照射部から前記被写体にX線を照射し、前記複数のエネルギー帯域のエネルギー範囲がそれぞれ予め定めた値に設定された前記X線検出器によって、前記被写体を通過した前記X線フォトンを計数して得たものであることを特徴とするフォトンカウンティングCT装置。
- 請求項1に記載のフォトンカウンティングCT装置であって、前記エネルギー帯域設定部は、前記X線減衰度合の分布に、予め定めた閾値よりX線減衰度合が大きいエネルギーレベルがある場合、そのエネルギーレベルが含まれる前記エネルギー帯域のエネルギー幅を他の帯域よりも広げることを特徴とするフォトンカウンティングCT装置。
- 請求項2に記載のフォトンカウンティングCT装置であって、前記エネルギー帯域設定部は、前記X線減衰度合の分布に、予め定めた閾値よりX線減衰度合が大きいエネルギーレベルがある場合、そのエネルギーレベルが含まれる前記エネルギー帯域のエネルギー幅を、前記X線減衰度合の分布を計数した際のそのエネルギーレベルが含まれる前記エネルギー帯域のエネルギー幅よりも広げることを特徴とするフォトンカウンティングCT装置。
- 請求項1に記載のフォトンカウンティングCT装置であって、前記エネルギー帯域設定部は、予め定めた複数種類のエネルギー帯域のセットの中から、前記X線減衰度合の分布に応じて、一つのエネルギー帯域のセットを選択して、前記複数のエネルギー帯域として前記X線検出器に設定することを特徴とするフォトンカウンティングCT装置。
- 請求項1に記載のフォトンカウンティングCT装置であって、前記X線検出器は、前記X線フォトンを検出し、そのエネルギーレベルに応じた電気信号を出力する複数の検出素子と、前記検出素子ごとに前記電気信号をエネルギーレベルにより前記複数のエネルギー帯域ごとに弁別して計数する計数回路とを有し、前記エネルギー帯域設定部は、前記計数回路の前記複数のエネルギー帯域を設定することを特徴とするフォトンカウンティングCT装置。
- 請求項1に記載のフォトンカウンティングCT装置であって、前記回転部の回転面に対して交差する方向に、前記被写体を移動させる移動部をさらに有し、
前記エネルギー帯域設定部は、前記移動部の移動方向の複数の区間を設定し、前記区間ごとに前記複数のエネルギー帯域のうち少なくとも一つのエネルギー帯域のエネルギー範囲を異なるエネルギー幅に設定することを特徴とするフォトンカウンティングCT装置。 - 請求項1に記載のフォトンカウンティングCT装置であって、前記エネルギー帯域設定部は、前記回転部の回転角度に応じて、前記複数のエネルギー帯域のうち少なくとも一つのエネルギー帯域のエネルギー範囲を変更することを特徴とするフォトンカウンティングCT装置。
- 請求項2に記載のフォトンカウンティングCT装置であって、前記エネルギー帯域設定部は、前記X線減衰度合の分布を得る際の前記複数のエネルギー帯域の数と同じ数のエネルギー帯域を前記X線検出器に設定することを特徴とするフォトンカウンティングCT装置。
- 請求項2に記載のフォトンカウンティングCT装置であって、前記X線減衰度合の分布を生成する撮像部をさらに有し、前記撮像部は、前記回転部を回転させることなく、前記被写体に所定の方向からX線を照射し、前記X線検出器によって前記被写体を通過した前記X線フォトンを計数する撮像を、前記被写体の複数の方向から行い、得られた計数データを用いてトモシンセシス画像を生成し、前記トモシンセシス画像を前記X線減衰度合の分布とすることを特徴とするフォトンカウンティングCT装置。
- 請求項3に記載のフォトンカウンティングCT装置であって、前記エネルギー帯域設定部は、前記X線減衰度合の分布に予め定めた閾値よりX線減衰度合が大きいエネルギーレベルがある場合、そのエネルギーレベルが含まれる前記エネルギー帯域のエネルギー幅を広げるために、隣接する1以上のエネルギー帯域と計数値を加算すると決定することを特徴とするフォトンカウンティングCT装置。
- 請求項7に記載のフォトンカウンティングCT装置であって、前記エネルギー帯域設定部は、前記複数の区間の境界近傍の領域であって、前記境界を挟んだ領域でそれぞれ前記エネルギー帯域ことに計数された計数値を、対応するエネルギー帯域ごとに、平均化する処理を行うことを特徴とするフォトンカウンティングCT装置。
- 請求項1に記載のフォトンカウンティングCT装置であって、前記回転部が前記X線照射部と前記X線検出器を回転させながら、前記X線検出器が前記複数のエネルギー帯域ごとに計数したデータを用いて、計数データを所定の1以上の基底物質の距離の情報に変換する物質変換部をさらに有することを特徴とするフォトンカウンティングCT装置。
- 請求項1に記載のフォトンカウンティングCT装置であって、前記エネルギー帯域設定部は、X線減衰度合の分布に基づいて、前記被写体を通過し、前記複数のエネルギー帯域ごとに計数されるX線フォトンの数が、均等になるように、前記複数のエネルギー帯域のエネルギー幅をそれぞれ設定することを特徴とするフォトンカウンティングCT装置。
- 請求項14に記載のフォトンカウンティングCT装置であって、前記複数のエネルギー帯域ごとに計数された前記X線フォトンの計数値を補正データを用いて補正する補正部を有し、
前記補正部は、予め所定のエネルギー帯域ごとに求めておいた補正データを用いて、前記エネルギー帯域設定部が設定したエネルギー帯域ごとの計数値の補正に用いる補正データを演算により算出することを特徴とするフォトンカウンティングCT装置。 - X線照射部とX線検出器を被写体の周囲で回転させることなく、前記被写体にX線を照射して、前記X線検出器により、所定の複数のエネルギー帯域ごとに、前記被写体を通過したX線フォトンを計数することにより、X線減衰度合の分布を取得し、
前記X線減衰度合の分布に基づいて、前記X線検出器の前記複数のエネルギー帯域の少なくとも一つの帯域のエネルギー範囲を調整し、
前記X線照射部とX線検出器を被写体の周囲で回転させながら、前記被写体にX線を照射して、前記X線検出器により、所定の複数のエネルギー帯域ごとに、前記被写体を通過したX線フォトンを計数し、計数結果を用いて被写体の画像を再構成することを特徴とするフォトンカウンティングによるCT画像撮像方法。
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