JP2021010727A - X-ray ct system and medical processing device - Google Patents

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JP2021010727A JP2020107894A JP2020107894A JP2021010727A JP 2021010727 A JP2021010727 A JP 2021010727A JP 2020107894 A JP2020107894 A JP 2020107894A JP 2020107894 A JP2020107894 A JP 2020107894A JP 2021010727 A JP2021010727 A JP 2021010727A
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Abstract

To improve accuracy of material discrimination.SOLUTION: An X-ray CT system includes a scan part and a processing part. The scan part executes a first scan for collecting a first subject data set corresponding to first X-ray energy by radiating an X-ray onto a first area of the subject, and a second scan for, after the first scan, collecting a second subject data set corresponding to second X-ray energy by radiating an X-ray onto a second area included in the first area, and a third subject data set corresponding to third X-ray energy different from the second X-ray energy. The processing part executes material discrimination on the basis of a fourth subject data set acquired on the basis of the first subject data set, and one of the second and third subject data sets, and the other of the second and third subject data sets by using a plurality of reference materials.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態は、X線CTシステム及び医用処理装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to X-ray CT systems and medical processing devices.

X線CT(Computed Tomography)スキャナで収集した2種類以上のX線エネルギーに対応する投影データに基づいて、複数の基準物質による対象物の物質弁別を行い、その結果を画像として表示する技術がある。2種類のX線エネルギーを利用する場合、この技術はデュアルエナジー(Dual Energy:DE)と呼ばれ、2種類の基準物質による物質弁別が可能である。 Based on the projection data corresponding to two or more types of X-ray energies collected by an X-ray CT (Computed Tomography) scanner, there is a technology to discriminate the object by multiple reference substances and display the result as an image. .. When two types of X-ray energy are used, this technique is called dual energy (DE), and it is possible to discriminate substances using two types of reference substances.

例えば、デュアルエナジーの技術によれば、被検体の体内における腎臓結石や脂肪、軟組織、骨といった物質を弁別することが可能である。また、デュアルエナジーの技術によれば、被検体の体内における腎臓結石がカルシウムタイプの結石であるか尿酸タイプの結石であるかを判定することができる。 For example, dual energy technology makes it possible to discriminate substances such as kidney stones, fat, soft tissue, and bone in the body of a subject. In addition, according to the dual energy technique, it is possible to determine whether the kidney stone in the body of the subject is a calcium type stone or a uric acid type stone.

ここで、X線CTスキャナが収集する投影データには、種々の要因により、ノイズやアーチファクトが含まれてしまう場合がある。特に、被検体の体格が大きいとX線が減衰しやすく、投影データの質の低下が顕著である。ここで、高エネルギー且つ高線量のX線を使用することで投影データの質を向上させることはできるものの、被検体の被ばく量は増加する。また、デュアルエナジーにおける低エネルギー側のX線についてエネルギーを高くする場合、エネルギー差が小さくなることにより、物質弁別の精度の低下も懸念される。 Here, the projection data collected by the X-ray CT scanner may include noise and artifacts due to various factors. In particular, when the physique of the subject is large, X-rays are likely to be attenuated, and the quality of the projected data is significantly deteriorated. Here, although the quality of the projected data can be improved by using high-energy and high-dose X-rays, the exposure dose of the subject increases. In addition, when the energy of X-rays on the low energy side in dual energy is increased, there is a concern that the accuracy of substance discrimination may be lowered due to the small energy difference.

特開平04−347143号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 04-347143 特開2005−143948号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-143948 特開平08−294485号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 08-294485 特開2008−229161号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-229161

本発明が解決しようとする課題は、物質弁別の精度を向上させることである。 The problem to be solved by the present invention is to improve the accuracy of substance discrimination.

実施形態のX線CTシステムは、スキャン部と、処理部とを備える。スキャン部は、被検体の第1の領域にX線を照射することで第1のX線エネルギーに対応する第1の被検体データセットを収集する第1のスキャンを実行し、前記第1のスキャンの後で、前記第1の領域に含まれる第2の領域にX線を照射することで第2のX線エネルギーに対応する第2の被検体データセット及び前記第2のX線エネルギーとは異なる第3のX線エネルギーに対応する第3の被検体データセットを収集する第2のスキャンを実行する。処理部は、前記第1の被検体データセットと前記第2及び第3の被検体データセットの一方とに基づき得られる第4の被検体データセットと、前記第2及び第3の被検体データセットの他方とに基づいて、複数の基準物質による物質弁別を行なう。 The X-ray CT system of the embodiment includes a scanning unit and a processing unit. The scanning unit executes a first scan for collecting a first subject data set corresponding to the first X-ray energy by irradiating the first region of the subject with X-rays, and the first scan is performed. After the scan, the second region included in the first region is irradiated with X-rays to obtain a second subject data set corresponding to the second X-ray energy and the second X-ray energy. Performs a second scan that collects a third subject data set corresponding to a different third X-ray energy. The processing unit includes a fourth subject data set obtained based on the first subject data set and one of the second and third subject data sets, and the second and third subject data. Material discrimination is performed by a plurality of reference substances based on the other of the set.

図1は、第1の実施形態に係るX線CTシステムの構成の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the X-ray CT system according to the first embodiment. 図2は、第1の実施形態に係るX線CTシステムの処理の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of processing of the X-ray CT system according to the first embodiment. 図3は、第1の実施形態に係る投影データセットの補正処理について説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the correction process of the projection data set according to the first embodiment. 図4Aは、第1の実施形態に係るセグメンテーションについて説明するための図である。FIG. 4A is a diagram for explaining the segmentation according to the first embodiment. 図4Bは、第1の実施形態に係るセグメンテーションについて説明するための図である。FIG. 4B is a diagram for explaining the segmentation according to the first embodiment. 図4Cは、第1の実施形態に係るセグメンテーションについて説明するための図である。FIG. 4C is a diagram for explaining the segmentation according to the first embodiment. 図5は、第1の実施形態に係るX線CTシステムの処理の一連の流れを説明するためのフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart for explaining a series of processes of the X-ray CT system according to the first embodiment. 図6は、第2の実施形態に係る医用情報処理システムの構成の一例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of the medical information processing system according to the second embodiment.

以下、添付図面を参照して、X線CTシステム及び医用処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本願に係るX線CTシステム及び医用処理装置は、以下に示す実施形態によって限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the X-ray CT system and the medical processing apparatus will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The X-ray CT system and the medical processing apparatus according to the present application are not limited to the embodiments shown below.

(第1の実施形態)
まず、図1を参照しながら、第1の実施形態に係るX線CTシステム10の構成について説明する。図1は、第1の実施形態に係るX線CTシステム10の構成の一例を示すブロック図である。図1に示すように、X線CTシステム10は、架台装置110と、寝台装置130と、コンソール装置140とを有する。なお、X線CTシステム10は、X線CT装置又はX線CTスキャナとも呼ばれる。
(First Embodiment)
First, the configuration of the X-ray CT system 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the X-ray CT system 10 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the X-ray CT system 10 includes a gantry device 110, a sleeper device 130, and a console device 140. The X-ray CT system 10 is also called an X-ray CT apparatus or an X-ray CT scanner.

図1においては、非チルト状態での回転フレーム113の回転軸又は寝台装置130の天板133の長手方向をZ軸方向とする。また、Z軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をX軸方向とする。また、Z軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をY軸方向とする。なお、図1は、説明のために架台装置110を複数方向から描画したものであり、X線CTシステム10が架台装置110を1つ有する場合を示す。 In FIG. 1, the rotation axis of the rotation frame 113 in the non-tilt state or the longitudinal direction of the top plate 133 of the sleeper device 130 is the Z-axis direction. Further, the axial direction orthogonal to the Z-axis direction and horizontal to the floor surface is defined as the X-axis direction. Further, the axial direction orthogonal to the Z-axis direction and perpendicular to the floor surface is defined as the Y-axis direction. Note that FIG. 1 is a drawing of the gantry device 110 from a plurality of directions for the sake of explanation, and shows a case where the X-ray CT system 10 has one gantry device 110.

架台装置110は、X線管111と、X線検出器112と、回転フレーム113と、X線高電圧装置114と、制御装置115と、ウェッジ116と、コリメータ117と、DAS118とを有する。 The gantry device 110 includes an X-ray tube 111, an X-ray detector 112, a rotating frame 113, an X-ray high voltage device 114, a control device 115, a wedge 116, a collimator 117, and a DAS 118.

X線管111は、熱電子を発生する陰極(フィラメント)と、熱電子の衝突を受けてX線を発生する陽極(ターゲット)とを有する真空管である。X線管111は、X線高電圧装置114からの高電圧の印加により、陰極から陽極に向けて熱電子を照射することで、被検体P1に対し照射するX線を発生する。 The X-ray tube 111 is a vacuum tube having a cathode (filament) that generates thermoelectrons and an anode (target) that generates X-rays upon collision of thermions. The X-ray tube 111 generates X-rays to irradiate the subject P1 by irradiating thermions from the cathode toward the anode by applying a high voltage from the X-ray high voltage device 114.

X線検出器112は、X線管111から照射されて被検体P1を通過したX線を検出し、検出したX線量に対応した信号をDAS118へと出力する。X線検出器112は、例えば、X線管111の焦点を中心とした1つの円弧に沿ってチャンネル方向(チャネル方向)に複数の検出素子が配列された複数の検出素子列を有する。X線検出器112は、例えば、チャネル方向に複数の検出素子が配列された検出素子列が列方向(スライス方向、row方向)に複数配列された構造を有する。 The X-ray detector 112 detects the X-rays irradiated from the X-ray tube 111 and passed through the subject P1, and outputs a signal corresponding to the detected X-ray dose to the DAS 118. The X-ray detector 112 has, for example, a plurality of detection element sequences in which a plurality of detection elements are arranged in a channel direction (channel direction) along one arc centered on the focal point of the X-ray tube 111. The X-ray detector 112 has, for example, a structure in which a plurality of detection element sequences in which a plurality of detection elements are arranged in the channel direction are arranged in a row direction (slice direction, row direction).

例えば、X線検出器112は、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。シンチレータは入射X線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。グリッドは、シンチレータアレイのX線入射側の面に配置され、散乱X線を吸収するX線遮蔽板を有する。なお、グリッドはコリメータ(1次元コリメータ又は2次元コリメータ)と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、シンチレータからの光量に応じた電気信号に変換する機能を有し、例えば、フォトダイオード等の光センサを有する。なお、X線検出器112は、入射したX線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。 For example, the X-ray detector 112 is an indirect conversion type detector having a grid, a scintillator array, and an optical sensor array. The scintillator array has a plurality of scintillators. The scintillator has a scintillator crystal that outputs a photon amount of light according to the incident X dose. The grid is arranged on the surface of the scintillator array on the X-ray incident side and has an X-ray shield plate that absorbs scattered X-rays. The grid may also be called a collimator (one-dimensional collimator or two-dimensional collimator). The optical sensor array has a function of converting into an electric signal according to the amount of light from the scintillator, and has, for example, an optical sensor such as a photodiode. The X-ray detector 112 may be a direct conversion type detector having a semiconductor element that converts incident X-rays into an electric signal.

回転フレーム113は、X線管111とX線検出器112とを対向支持し、制御装置115によってX線管111とX線検出器112とを回転させる円環状のフレームである。例えば、回転フレーム113は、アルミニウムを材料とした鋳物である。なお、回転フレーム113は、X線管111及びX線検出器112に加えて、X線高電圧装置114やウェッジ116、コリメータ117、DAS118等を更に支持することもできる。更に、回転フレーム113は、図1において図示しない種々の構成を更に支持することもできる。以下では、架台装置110において、回転フレーム113、及び、回転フレーム113と共に回転移動する部分を、回転部とも記載する。 The rotating frame 113 is an annular frame that supports the X-ray tube 111 and the X-ray detector 112 so as to face each other, and rotates the X-ray tube 111 and the X-ray detector 112 by the control device 115. For example, the rotating frame 113 is a casting made of aluminum. In addition to the X-ray tube 111 and the X-ray detector 112, the rotating frame 113 can further support an X-ray high voltage device 114, a wedge 116, a collimator 117, a DAS 118, and the like. Further, the rotating frame 113 can further support various configurations (not shown in FIG. 1). In the following, in the gantry device 110, the rotating frame 113 and the portion that rotates and moves together with the rotating frame 113 are also referred to as a rotating portion.

X線高電圧装置114は、変圧器(トランス)及び整流器等の電気回路を有し、X線管111に印加する高電圧を発生する高電圧発生装置と、X線管111が発生するX線に応じた出力電圧の制御を行なうX線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であってもよい。なお、X線高電圧装置114は、回転フレーム113に設けられてもよいし、図示しない固定フレームに設けられても構わない。 The X-ray high-voltage device 114 has an electric circuit such as a transformer and a rectifier, and has a high-voltage generator that generates a high voltage applied to the X-ray tube 111 and an X-ray that is generated by the X-ray tube 111. It has an X-ray control device that controls the output voltage according to the above. The high voltage generator may be a transformer type or an inverter type. The X-ray high voltage device 114 may be provided on the rotating frame 113, or may be provided on a fixed frame (not shown).

制御装置115は、CPU(Central Processing Unit)等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。制御装置115は、入力インターフェース143からの入力信号を受けて、架台装置110及び寝台装置130の動作制御を行なう。例えば、制御装置115は、回転フレーム113の回転や架台装置110のチルト、寝台装置130の動作等について制御を行なう。一例を挙げると、制御装置115は、架台装置110をチルトさせる制御として、入力された傾斜角度(チルト角度)情報により、X軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム113を回転させる。なお、制御装置115は架台装置110に設けられてもよいし、コンソール装置140に設けられてもよい。 The control device 115 includes a processing circuit having a CPU (Central Processing Unit) and the like, and a drive mechanism such as a motor and an actuator. The control device 115 receives the input signal from the input interface 143 and controls the operation of the gantry device 110 and the sleeper device 130. For example, the control device 115 controls the rotation of the rotating frame 113, the tilt of the gantry device 110, the operation of the sleeper device 130, and the like. As an example, the control device 115 rotates the rotating frame 113 about an axis parallel to the X-axis direction based on the input tilt angle (tilt angle) information as a control for tilting the gantry device 110. The control device 115 may be provided in the gantry device 110 or in the console device 140.

ウェッジ116は、X線管111から照射されたX線量を調節するためのX線フィルタである。具体的には、ウェッジ116は、X線管111から被検体P1へ照射されるX線が予め定められた分布になるように、X線管111から照射されたX線を減衰させるX線フィルタである。例えば、ウェッジ116は、ウェッジフィルタ(wedge filter)やボウタイフィルタ(bow−tie filter)であり、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウム等を加工して作製される。 The wedge 116 is an X-ray filter for adjusting the X-ray dose emitted from the X-ray tube 111. Specifically, the wedge 116 is an X-ray filter that attenuates the X-rays emitted from the X-ray tube 111 so that the X-rays emitted from the X-ray tube 111 to the subject P1 have a predetermined distribution. Is. For example, the wedge 116 is a wedge filter or a bow-tie filter, and is manufactured by processing aluminum or the like so as to have a predetermined target angle and a predetermined thickness.

コリメータ117は、ウェッジ116を透過したX線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。なお、コリメータ117は、X線絞りと呼ばれる場合もある。また、図1においては、X線管111とコリメータ117との間にウェッジ116が配置される場合を示すが、X線管111とウェッジ116との間にコリメータ117が配置される場合であってもよい。この場合、ウェッジ116は、X線管111から照射され、コリメータ117により照射範囲が制限されたX線を透過して減衰させる。 The collimator 117 is a lead plate or the like for narrowing the irradiation range of X-rays transmitted through the wedge 116, and a slit is formed by a combination of a plurality of lead plates or the like. The collimator 117 may be called an X-ray diaphragm. Further, in FIG. 1, the case where the wedge 116 is arranged between the X-ray tube 111 and the collimator 117 is shown, but the case where the collimator 117 is arranged between the X-ray tube 111 and the wedge 116. May be good. In this case, the wedge 116 is irradiated from the X-ray tube 111, and the X-ray whose irradiation range is limited by the collimator 117 is transmitted and attenuated.

DAS118は、X線検出器112が有する各検出素子によって検出されるX線の信号を収集する。例えば、DAS118は、各検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行なう増幅器と、電気信号をデジタル信号に変換するA/D変換器とを有し、検出データを生成する。DAS118は、例えば、プロセッサにより実現される。 The DAS 118 collects X-ray signals detected by each detection element included in the X-ray detector 112. For example, the DAS 118 has an amplifier that amplifies an electric signal output from each detection element and an A / D converter that converts the electric signal into a digital signal, and generates detection data. DAS118 is realized by, for example, a processor.

DAS118が生成したデータは、回転フレーム113に設けられた発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)を有する送信機から、光通信によって、架台装置110の非回転部分(例えば、固定フレーム等。図1での図示は省略している)に設けられた、フォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置140へと転送される。ここで、非回転部分とは、例えば、回転フレーム113を回転可能に支持する固定フレーム等である。なお、回転フレーム113から架台装置110の非回転部分へのデータの送信方法は、光通信に限らず、非接触型の如何なるデータ伝送方式を採用してもよいし、接触型のデータ伝送方式を採用しても構わない。 The data generated by the DAS 118 is transmitted from a transmitter having a light emitting diode (LED) provided on the rotating frame 113 by optical communication to a non-rotating portion (for example, a fixed frame, etc.) of the gantry device 110. Is transmitted to a receiver having a light diode provided in (not shown in the above) and transferred to the console device 140. Here, the non-rotating portion is, for example, a fixed frame that rotatably supports the rotating frame 113. The method of transmitting data from the rotating frame 113 to the non-rotating portion of the gantry device 110 is not limited to optical communication, and any non-contact data transmission method may be adopted, and the contact-type data transmission method may be used. You may adopt it.

寝台装置130は、スキャン対象の被検体P1を載置、移動させる装置であり、基台131と、寝台駆動装置132と、天板133と、支持フレーム134とを有する。基台131は、支持フレーム134を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置132は、被検体P1が載置された天板133を、天板133の長軸方向に移動する駆動機構であり、モータ及びアクチュエータ等を含む。支持フレーム134の上面に設けられた天板133は、被検体P1が載置される板である。なお、寝台駆動装置132は、天板133に加え、支持フレーム134を天板133の長軸方向に移動してもよい。 The sleeper device 130 is a device for placing and moving the subject P1 to be scanned, and has a base 131, a sleeper drive device 132, a top plate 133, and a support frame 134. The base 131 is a housing that supports the support frame 134 so as to be movable in the vertical direction. The sleeper drive device 132 is a drive mechanism for moving the top plate 133 on which the subject P1 is placed in the long axis direction of the top plate 133, and includes a motor, an actuator, and the like. The top plate 133 provided on the upper surface of the support frame 134 is a plate on which the subject P1 is placed. In addition to the top plate 133, the sleeper drive device 132 may move the support frame 134 in the long axis direction of the top plate 133.

コンソール装置140は、メモリ141と、ディスプレイ142と、入力インターフェース143と、処理回路144とを有する。なお、コンソール装置140は架台装置110とは別体として説明するが、架台装置110にコンソール装置140又はコンソール装置140の各構成要素の一部が含まれてもよい。 The console device 140 has a memory 141, a display 142, an input interface 143, and a processing circuit 144. Although the console device 140 will be described as a separate body from the gantry device 110, the gantry device 110 may include a part of each component of the console device 140 or the console device 140.

メモリ141は、例えば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。例えば、メモリ141は、被検体P1に対するスキャンを実行することで収集される各種のデータを記憶する。また、例えば、メモリ141は、X線CTシステム10に含まれる回路がその機能を実現するためのプログラムを記憶する。なお、メモリ141は、X線CTシステム10とネットワークを介して接続されたサーバ群(クラウド)により実現されることとしてもよい。 The memory 141 is realized by, for example, a RAM (Random Access Memory), a semiconductor memory element such as a flash memory, a hard disk, an optical disk, or the like. For example, the memory 141 stores various data collected by performing a scan on the subject P1. Further, for example, the memory 141 stores a program for the circuit included in the X-ray CT system 10 to realize its function. The memory 141 may be realized by a server group (cloud) connected to the X-ray CT system 10 via a network.

ディスプレイ142は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ142は、処理回路144が生成した表示用のCT画像を表示したり、物質弁別の結果を示す画像を表示したりする。また、例えば、ディスプレイ142は、ユーザからの各種操作を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)を表示する。例えば、ディスプレイ142は、液晶ディスプレイやCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイである。ディスプレイ142は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置140本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。 The display 142 displays various information. For example, the display 142 displays a CT image for display generated by the processing circuit 144, or displays an image showing the result of substance discrimination. Further, for example, the display 142 displays a GUI (Graphical User Interface) for receiving various operations from the user. For example, the display 142 is a liquid crystal display or a CRT (Cathode Ray Tube) display. The display 142 may be a desktop type, or may be composed of a tablet terminal or the like capable of wireless communication with the console device 140 main body.

入力インターフェース143は、ユーザからの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路144に出力する。例えば、入力インターフェース143は、CT画像データを再構成する際の再構成条件や、CT画像データから表示用のCT画像を生成する際の画像処理条件等をユーザから受け付ける。例えば、入力インターフェース143は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面へ触れることで入力操作を行なうタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等により実現される。なお、入力インターフェース143は、架台装置110に設けられてもよい。また、入力インターフェース143は、コンソール装置140本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。また、入力インターフェース143は、マウスやキーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、コンソール装置140とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路144へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース143の例に含まれる。 The input interface 143 receives various input operations from the user, converts the received input operations into an electric signal, and outputs the received input operations to the processing circuit 144. For example, the input interface 143 receives from the user reconstruction conditions for reconstructing CT image data, image processing conditions for generating a CT image for display from CT image data, and the like. For example, the input interface 143 includes a mouse, a keyboard, a trackball, a switch, a button, a joystick, a touch pad for performing input operations by touching an operation surface, a touch screen in which a display screen and a touch pad are integrated, and an optical sensor. It is realized by the non-contact input circuit, voice input circuit, etc. used. The input interface 143 may be provided on the gantry device 110. Further, the input interface 143 may be composed of a tablet terminal or the like capable of wireless communication with the console device 140 main body. Further, the input interface 143 is not limited to the one provided with physical operating parts such as a mouse and a keyboard. For example, an electric signal processing circuit that receives an electric signal corresponding to an input operation from an external input device provided separately from the console device 140 and outputs the electric signal to the processing circuit 144 is also an example of the input interface 143. included.

処理回路144は、スキャン機能144a、処理機能144b、及び制御機能144cを実行することで、X線CTシステム10全体の動作を制御する。なお、スキャン機能144aは、スキャン部の一例である。また、処理機能144bは、処理部の一例である。 The processing circuit 144 controls the operation of the entire X-ray CT system 10 by executing the scanning function 144a, the processing function 144b, and the control function 144c. The scanning function 144a is an example of a scanning unit. The processing function 144b is an example of a processing unit.

例えば、処理回路144は、スキャン機能144aに相当するプログラムをメモリ141から読み出して実行することにより、被検体P1に対するスキャンを実行する。例えば、スキャン機能144aは、X線高電圧装置114を制御することにより、X線管111に高電圧を供給する。これにより、X線管111は、被検体P1に対し照射するX線を発生する。また、スキャン機能144aは、寝台駆動装置132を制御することにより、被検体P1を架台装置110の撮影口内へ移動させる。また、スキャン機能144aは、ウェッジ116の位置、及び、コリメータ117の開口度及び位置を調整することで、被検体P1に照射されるX線の分布を制御する。また、スキャン機能144aは、制御装置115を制御することにより回転部を回転させる。また、スキャン機能144aによってスキャンが実行される間、DAS118は、X線検出器112における各検出素子からX線の信号を収集し、検出データを生成する。また、スキャン機能144aは、DAS118から出力された検出データに対して、前処理を施す。例えば、スキャン機能144aは、DAS118から出力された検出データに対して、対数変換処理やオフセット補正処理、チャンネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施す。なお、前処理を施した後のデータについては生データとも記載する。また、前処理を施す前の検出データ及び前処理を施した後の生データを総称して、投影データとも記載する。 For example, the processing circuit 144 executes a scan on the subject P1 by reading a program corresponding to the scan function 144a from the memory 141 and executing the program. For example, the scan function 144a supplies a high voltage to the X-ray tube 111 by controlling the X-ray high voltage device 114. As a result, the X-ray tube 111 generates X-rays to irradiate the subject P1. Further, the scanning function 144a moves the subject P1 into the photographing port of the gantry device 110 by controlling the sleeper driving device 132. Further, the scanning function 144a controls the distribution of X-rays applied to the subject P1 by adjusting the position of the wedge 116 and the opening degree and position of the collimator 117. Further, the scan function 144a rotates the rotating portion by controlling the control device 115. Further, while the scan is executed by the scan function 144a, the DAS 118 collects an X-ray signal from each detection element in the X-ray detector 112 and generates detection data. Further, the scan function 144a performs preprocessing on the detection data output from DAS118. For example, the scan function 144a performs preprocessing such as logarithmic conversion processing, offset correction processing, sensitivity correction processing between channels, and beam hardening correction on the detection data output from DAS118. The data after pretreatment is also described as raw data. In addition, the detection data before the pretreatment and the raw data after the pretreatment are collectively referred to as projection data.

また、処理回路144は、処理機能144bに相当するプログラムをメモリ141から読み出して実行することにより、前処理後の投影データに基づいて画像データを生成する。例えば、処理機能144bは、投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法、逐次近似応用再構成法等を用いた再構成処理を行なうことにより、CT画像データ(ボリュームデータ)を生成する。また、処理機能144bは、AI(Artificial Intelligence)による再構成処理を行なって、CT画像データを生成することもできる。例えば、処理機能144bは、DLR(Deep Learning Reconstruction)法により、CT画像データを生成する。また、処理機能144bは、投影データに基づいて、複数の基準物質による物質弁別を行なう。なお、処理機能144bは、再構成処理を施す前の段階(投影データの段階)で物質弁別を行なってもよいし、再構成処理を施した後の段階(CT画像データの段階)で物質弁別を行なってもよい。処理機能144bによる弁別処理については後述する。 Further, the processing circuit 144 generates image data based on the projection data after the preprocessing by reading the program corresponding to the processing function 144b from the memory 141 and executing the program. For example, the processing function 144b performs CT image data (volume data) by performing reconstruction processing on the projection data using a filter correction back projection method, a successive approximation reconstruction method, a successive approximation applied reconstruction method, or the like. To generate. In addition, the processing function 144b can also perform reconstruction processing by AI (Artificial Intelligence) to generate CT image data. For example, the processing function 144b generates CT image data by a DLR (Deep Learning Reconnection) method. Further, the processing function 144b performs substance discrimination by a plurality of reference substances based on the projection data. The processing function 144b may perform substance discrimination at a stage before the reconstruction process (projection data stage), or may perform substance discrimination at the stage after the reconstruction process (CT image data stage). May be done. The discrimination process by the processing function 144b will be described later.

また、処理回路144は、制御機能144cに対応するプログラムをメモリ141から読み出して実行することにより、ディスプレイ142における表示の制御を行なう。例えば、制御機能144cは、入力インターフェース143を介してユーザから受け付けた入力操作等に基づいて、処理機能144bにより生成されたCT画像データを、公知の方法により表示用のCT画像(任意断面の断層像データや3次元画像データ等)に変換する。そして、制御機能144cは、変換した表示用のCT画像をディスプレイ142に表示させる。また、例えば、制御機能144cは、処理機能144bによる物質弁別の結果を示す画像をディスプレイ142に表示させる。また、制御機能144cは、ネットワークを介して各種のデータを送信する。一例を挙げると、制御機能144cは、処理機能144bにより生成されたCT画像データや物質弁別の結果を示す画像を、図示しない画像保管装置に送信して保管させる。 Further, the processing circuit 144 controls the display on the display 142 by reading the program corresponding to the control function 144c from the memory 141 and executing the program. For example, the control function 144c displays the CT image data generated by the processing function 144b by a known method based on an input operation received from the user via the input interface 143 (a fault of an arbitrary cross section). Convert to image data, 3D image data, etc.). Then, the control function 144c causes the converted CT image for display to be displayed on the display 142. Further, for example, the control function 144c causes the display 142 to display an image showing the result of substance discrimination by the processing function 144b. Further, the control function 144c transmits various data via the network. As an example, the control function 144c transmits the CT image data generated by the processing function 144b and an image showing the result of substance discrimination to an image storage device (not shown) for storage.

図1に示すX線CTシステム10においては、各処理機能がコンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ141へ記憶されている。処理回路144は、メモリ141からプログラムを読み出して実行することで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、プログラムを読み出した状態の処理回路144は、読み出したプログラムに対応する機能を有することとなる。 In the X-ray CT system 10 shown in FIG. 1, each processing function is stored in the memory 141 in the form of a program that can be executed by a computer. The processing circuit 144 is a processor that realizes a function corresponding to each program by reading a program from the memory 141 and executing the program. In other words, the processing circuit 144 in the state where the program is read has a function corresponding to the read program.

なお、図1においては単一の処理回路144にて、スキャン機能144a、処理機能144b、及び制御機能144cが実現するものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路144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構わない。また、処理回路144が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。 Although it has been described in FIG. 1 that the scan function 144a, the processing function 144b, and the control function 144c are realized by a single processing circuit 144, the processing circuit 144 is configured by combining a plurality of independent processors. , Each processor may realize the function by executing the program. Further, each processing function of the processing circuit 144 may be appropriately distributed or integrated into a single or a plurality of processing circuits.

また、処理回路144は、ネットワークを介して接続された外部装置のプロセッサを利用して、機能を実現することとしてもよい。例えば、処理回路144は、メモリ141から各機能に対応するプログラムを読み出して実行するとともに、X線CTシステム10とネットワークを介して接続されたサーバ群(クラウド)を計算資源として利用することにより、図1に示す各機能を実現する。 Further, the processing circuit 144 may realize the function by utilizing the processor of the external device connected via the network. For example, the processing circuit 144 reads a program corresponding to each function from the memory 141 and executes it, and also uses a server group (cloud) connected to the X-ray CT system 10 via a network as a computational resource. Each function shown in FIG. 1 is realized.

以上、X線CTシステム10の構成例について説明した。以下、X線CTシステム10が行なう処理について詳細に説明する。 The configuration example of the X-ray CT system 10 has been described above. Hereinafter, the processing performed by the X-ray CT system 10 will be described in detail.

まず、図2を用いて、X線CTシステム10が行なう処理について説明する。図2においては、kVスイッチング方式のスキャンA12を実行し、2種類の基準物質による物質弁別を行なう場合について説明する。図2は、第1の実施形態に係るX線CTシステム10の処理の一例を示す図である。 First, the process performed by the X-ray CT system 10 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, a case where the kV switching type scan A12 is executed and the substance is discriminated by two kinds of reference substances will be described. FIG. 2 is a diagram showing an example of processing of the X-ray CT system 10 according to the first embodiment.

図2に示すように、スキャン機能144aは、まず、スキャンA11を実行する。具体的には、スキャン機能144aは、図2に示すように、X線の焦点位置を被検体P1の周囲で回転させながら、被検体P1の体軸方向に沿った範囲R1に対してエネルギーE11のX線を照射させることで、複数の照射方向(ビュー)のそれぞれについて投影データを収集する。以下では、複数の投影データをまとめて、投影データセットとも記載する。 As shown in FIG. 2, the scan function 144a first executes the scan A11. Specifically, as shown in FIG. 2, the scan function 144a rotates the X-ray focal position around the subject P1 while energetizing the energy E11 with respect to the range R1 along the body axis direction of the subject P1. By irradiating with X-rays, projection data is collected for each of a plurality of irradiation directions (views). In the following, a plurality of projection data will be collectively referred to as a projection data set.

即ち、スキャン機能144aは、範囲R1にX線を照射することで、エネルギーE11に対応する投影データセットB11を収集する。例えば、スキャン機能144aは、コンベンショナルスキャン、ヘリカルスキャン、ステップアンドシュートといった方式のスキャンを実行することで、投影データセットB11を収集する。また、処理機能144bは、スキャンA11により収集された投影データセットB11に基づいて、3次元の画像データC11を再構成する。 That is, the scan function 144a collects the projection data set B11 corresponding to the energy E11 by irradiating the range R1 with X-rays. For example, the scan function 144a collects the projection data set B11 by performing a conventional scan, a helical scan, a step-and-shoot scan, or the like. Further, the processing function 144b reconstructs the three-dimensional image data C11 based on the projection data set B11 collected by the scan A11.

なお、スキャンA11は、第1のスキャンの一例である。また、範囲R1は、第1の範囲又は第1の領域の一例である。また、エネルギーE11は、第1のX線エネルギーの一例である。また、投影データセットB11は、第1の投影データセット及び第1の被検体データセットの一例である。また、画像データC11は、第1画像データの一例である。 The scan A11 is an example of the first scan. Further, the range R1 is an example of the first range or the first region. The energy E11 is an example of the first X-ray energy. The projection data set B11 is an example of the first projection data set and the first subject data set. Further, the image data C11 is an example of the first image data.

次に、制御機能144cは、画像データC11に対するレンダリング処理を実行することで参照画像を生成し、生成した参照画像をディスプレイ142に表示させる。ここで、レンダリング処理の例としては、断面再構成法(MPR:Multi Planar Reconstruction)により、画像データC11から任意断面の2次元画像を生成する処理が挙げられる。また、レンダリング処理の他の例としては、ボリュームレンダリング(Volume Rendering)処理や、最大値投影法(MIP:Maximum Intensity Projection)により、画像データC11から、3次元の情報を反映した2次元画像を生成する処理が挙げられる。また、制御機能144cは、参照画像を参照したユーザからの入力操作を受け付けることで、スキャンA12のスキャン範囲である範囲R2を設定する。なお、スキャンA12は、第2のスキャンの一例である。また、範囲R2は、第2の範囲又は第2の領域の一例である。 Next, the control function 144c generates a reference image by executing a rendering process on the image data C11, and displays the generated reference image on the display 142. Here, as an example of the rendering process, there is a process of generating a two-dimensional image of an arbitrary cross section from the image data C11 by a cross section reconstruction method (MPR: Multi Planar Reconnection). Further, as another example of the rendering process, a two-dimensional image reflecting three-dimensional information is generated from the image data C11 by a volume rendering (Volume Rendering) process or a maximum value projection method (MIP). Processing to be done is mentioned. Further, the control function 144c sets the range R2, which is the scan range of the scan A12, by accepting an input operation from the user who has referred to the reference image. The scan A12 is an example of the second scan. Further, the range R2 is an example of a second range or a second region.

即ち、スキャンA11は、範囲R2を設定するための位置決め撮影であり、画像データC11は、範囲R2の設定に使用される位置決め画像データである。従って、スキャンA11の範囲R1は、診断対象の臓器等を含むように、比較的広域に設定されることが好ましい。また、範囲R2は、範囲R1において設定されるものであるため、通常は図2に示すように、範囲R1より狭い範囲となる。言い換えると、範囲R2は、範囲R1に含まれる範囲である。なお、位置決め画像データは、スキャノ画像データやスキャノグラム、スカウト画像データと呼ばれる場合もある。また、3次元のスキャノグラムである画像データC11については、3Dスキャノグラムとも記載する。 That is, the scan A11 is a positioning image for setting the range R2, and the image data C11 is the positioning image data used for setting the range R2. Therefore, it is preferable that the range R1 of the scan A11 is set to a relatively wide area so as to include the organ to be diagnosed and the like. Further, since the range R2 is set in the range R1, it is usually a range narrower than the range R1 as shown in FIG. In other words, the range R2 is a range included in the range R1. The positioning image data may be referred to as a scanno image data, a scanogram, or a scout image data. Further, the image data C11, which is a three-dimensional scanogram, is also described as a 3D scanogram.

次に、スキャン機能144aは、参照画像に設定された範囲R2に対して、スキャンA12を実行する。具体的には、スキャン機能144aは、1又は複数のビューごとに、X線管111から被検体P1に対して照射するX線のエネルギーをエネルギーE12とエネルギーE13との間で変化させることで、スキャンA12を実行する。これにより、スキャン機能144aは、エネルギーE12に対応する投影データセットB12、及び、エネルギーE13に対応する投影データセットB13を収集する。 Next, the scan function 144a executes the scan A12 with respect to the range R2 set in the reference image. Specifically, the scan function 144a changes the energy of the X-rays emitted from the X-ray tube 111 to the subject P1 between the energies E12 and the energies E13 for each one or a plurality of views. Perform scan A12. As a result, the scanning function 144a collects the projection data set B12 corresponding to the energy E12 and the projection data set B13 corresponding to the energy E13.

なお、エネルギーE12は、第2のX線エネルギーの一例である。また、投影データセットB12は、第2の投影データセット及び第2の被検体データセットの一例である。また、エネルギーE13は、第3のX線エネルギーの一例である。また、投影データセットB13は、第3の投影データセット及び第3の被検体データセットの一例である。ここで、エネルギーE12は、エネルギーE13より小さいエネルギーである。また、エネルギーE11は、エネルギーE12及びエネルギーE13とは異なるエネルギーであってもよいし、エネルギーE12及びエネルギーE13のいずれかと同じエネルギーであってもよい。 The energy E12 is an example of the second X-ray energy. The projection data set B12 is an example of the second projection data set and the second subject data set. The energy E13 is an example of the third X-ray energy. The projection data set B13 is an example of a third projection data set and a third subject data set. Here, the energy E12 is smaller than the energy E13. Further, the energy E11 may be an energy different from the energy E12 and the energy E13, or may be the same energy as any of the energy E12 and the energy E13.

次に、処理機能144bは、投影データセットB11に基づいて、エネルギーE12に対応する投影データセットB14を生成する。また、処理機能144bは、投影データセットB14に基づいて投影データセットB12を補正することで、エネルギーE12に対応する投影データセットB16を生成する。即ち、処理機能144bは、投影データセットB12及び投影データセットB14に基づいて投影データセットB16を生成する。なお、投影データセットB14は第4の投影データセットの一例であり、投影データセットB16は第6の投影データセット及び第4の被検体データセットの一例である。投影データセットB14及び投影データセットB16の生成処理については後述する。 Next, the processing function 144b generates the projection data set B14 corresponding to the energy E12 based on the projection data set B11. Further, the processing function 144b corrects the projection data set B12 based on the projection data set B14 to generate the projection data set B16 corresponding to the energy E12. That is, the processing function 144b generates the projection data set B16 based on the projection data set B12 and the projection data set B14. The projection data set B14 is an example of a fourth projection data set, and the projection data set B16 is an example of a sixth projection data set and a fourth subject data set. The generation processing of the projection data set B14 and the projection data set B16 will be described later.

そして、処理機能144bは、エネルギーE12に対応する投影データセットB16と、エネルギーE13に対応する投影データセットB13とに基づいて、2種類の基準物質による物質弁別を実行し、物質弁別画像を生成する。 Then, the processing function 144b executes substance discrimination by two kinds of reference substances based on the projection data set B16 corresponding to the energy E12 and the projection data set B13 corresponding to the energy E13, and generates a substance discrimination image. ..

一例を挙げると、処理機能144bは、投影データセットB16及び投影データセットB13を用いて、範囲R2内に存在する2つの基準物質を分離する。具体的には、処理機能144bは、投影データセットB16及び投影データセットB13それぞれについて線減弱係数の分布を求め、線減弱係数の各位置(各画素)について、以下の式(1)の連立方程式を解くことで、各位置における2つの基準物質の混合量や混合割合を算出する。 As an example, the processing function 144b uses the projection data set B16 and the projection data set B13 to separate two reference materials existing within the range R2. Specifically, the processing function 144b obtains the distribution of the line attenuation coefficient for each of the projection data set B16 and the projection data set B13, and for each position (each pixel) of the line attenuation coefficient, the simultaneous equations of the following equation (1) By solving, the mixing amount and mixing ratio of the two reference substances at each position are calculated.

Figure 2021010727
Figure 2021010727

ここで、「μ(E1)」は単色X線エネルギー「E1」における各位置の線減弱係数を示し、「μ(E2)」は単色X線エネルギー「E2」における各位置の線減弱係数を示す。また、「μα(E)」は基準物質αの線減弱係数を示し、「μβ(E)」は基準物質βの線減弱係数を示す。また、「cα」は基準物質αの混合量を示し、「cβ」は基準物質βの混合量を示す。なお、各基準物質のエネルギーごとの線減弱係数は既知である。例えば、処理機能144bは、「E1」にエネルギーE11を代入し、「E2」にエネルギーE12を代入して式(1)の連立方程式を解くことで、2種類の基準物質「α、β」による物質弁別を行なう。 Here, "μ (E1)" indicates the line attenuation coefficient of each position in the monochromatic X-ray energy "E1", and "μ (E2)" indicates the line attenuation coefficient of each position in the monochromatic X-ray energy "E2". .. Further, "μα (E)" indicates a linear attenuation coefficient of the reference substance α, and "μβ (E)" indicates a linear attenuation coefficient of the reference substance β. Further, "cα" indicates the mixed amount of the reference substance α, and "cβ" indicates the mixed amount of the reference substance β. The linear attenuation coefficient for each energy of each reference substance is known. For example, the processing function 144b substitutes two kinds of reference substances "α, β" by substituting the energy E11 for "E1" and substituting the energy E12 for "E2" to solve the simultaneous equations of the equation (1). Perform substance discrimination.

そして、処理機能144bは、物質弁別の結果を示す画像を生成する。例えば、処理機能144bは、基準物質ごとに物質弁別画像を生成する。一例を挙げると、処理機能144bは、基準物質αを強調した物質弁別画像と、基準物質βを強調した物質弁別画像とをそれぞれ生成する。また、処理機能144bは、基準物質ごとに生成した複数の物質弁別画像を用いて、各基準物質の混合割合に基づく重み付け計算処理を行なうことにより、所定のエネルギーにおける仮想単色X線画像(モノクロマティック画像とも記載する)や、密度画像、実効原子番号画像等、種々の画像を生成することもできる。また、制御機能144cは、これら物質弁別の結果を示す画像を、ディスプレイ142に表示させる。 Then, the processing function 144b generates an image showing the result of substance discrimination. For example, the processing function 144b generates a substance discrimination image for each reference substance. As an example, the processing function 144b generates a substance discrimination image in which the reference substance α is emphasized and a substance discrimination image in which the reference substance β is emphasized, respectively. Further, the processing function 144b performs a weighting calculation process based on the mixing ratio of each reference substance using a plurality of substance discrimination images generated for each reference substance, thereby performing a virtual monochromatic X-ray image (monochromematic) at a predetermined energy. It is also possible to generate various images such as (also referred to as an image), a density image, and an effective atomic number image. Further, the control function 144c causes the display 142 to display an image showing the results of these substance discriminations.

なお、再構成処理を施す前の段階で物質弁別を行なうものとして説明したが、処理機能144bは、再構成処理を施した後の段階で物質弁別を行なってもよい。即ち、処理機能144bは、投影データセットB16及び投影データセットB13の各画素について式(1)の連立方程式を解くことで物質弁別を行なってもよいし、投影データセットB16に基づくCT画像データ及び投影データセットB13に基づくCT画像データの各画素について式(1)の連立方程式を解くことで物質弁別を行なってもよい。 Although it has been described that the substance is discriminated before the reconstitution treatment is performed, the treatment function 144b may perform the substance discrimination at the stage after the reconstitution treatment is performed. That is, the processing function 144b may perform material discrimination by solving the simultaneous equations of the equation (1) for each pixel of the projection data set B16 and the projection data set B13, or the CT image data and the CT image data based on the projection data set B16. Material discrimination may be performed by solving the simultaneous equations of the equation (1) for each pixel of the CT image data based on the projection data set B13.

また、上記した式(1)について「μ」を線減弱係数、「c」を混合量として説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、処理機能144bは、各物質における「μ」を質量減弱係数とし、「c」を密度として、式(1)を解くこととしても構わない。 Further, although the above equation (1) has been described with "μ" as the linear attenuation coefficient and "c" as the mixing amount, the embodiment is not limited to this. For example, the processing function 144b may solve the equation (1) with "μ" in each substance as the mass attenuation coefficient and "c" as the density.

次に、投影データセットB14及び投影データセットB16の生成処理について、図3を用いてより詳細に説明する。具体的には、X線CTシステム10は、図3に示すように、スキャンA11により収集された投影データセットB11から投影データセットB14を生成し、スキャンA12により収集された投影データセットB12を投影データセットB14を用いて補正することで投影データセットB16を生成する。即ち、図3は、第1の実施形態に係る投影データセットB12の補正処理について説明するための図である。 Next, the generation processing of the projection data set B14 and the projection data set B16 will be described in more detail with reference to FIG. Specifically, as shown in FIG. 3, the X-ray CT system 10 generates a projection data set B14 from the projection data set B11 collected by the scan A11 and projects the projection data set B12 collected by the scan A12. The projected data set B16 is generated by making corrections using the data set B14. That is, FIG. 3 is a diagram for explaining the correction process of the projection data set B12 according to the first embodiment.

より具体的には、スキャン機能144aは、まず、スキャンA11を実行し、エネルギーE11に対応する投影データセットB11を収集する。ここで、投影データセットB11は、図3に示すように、チャンネル方向及びビュー方向の軸を有するデータとして表現することができる。また、スキャンA11は単一エネルギー(エネルギーE11)のX線を用いて実行されたものであるため、投影データセットB11は、いずれのビューについてもエネルギーE11のデータとなる。即ち、スキャンA11は、エネルギーE11のX線を用いたシングルエナジーのスキャンである。 More specifically, the scan function 144a first executes scan A11 and collects the projection data set B11 corresponding to energy E11. Here, the projection data set B11 can be represented as data having axes in the channel direction and the view direction, as shown in FIG. Further, since the scan A11 is performed using X-rays of a single energy (energy E11), the projection data set B11 is the data of the energy E11 for any view. That is, the scan A11 is a single energy scan using X-rays of energy E11.

なお、図3では記載を省略しているものの、投影データセットB11は、被検体P1の体軸方向(Z軸方向)を含む3次元データである。例えば、投影データセットB11は、チャンネル方向に「P」、ビュー方向に「Q」、体軸方向に「R」のマトリクスサイズを有する。 Although the description is omitted in FIG. 3, the projection data set B11 is three-dimensional data including the body axis direction (Z-axis direction) of the subject P1. For example, the projection dataset B11 has a matrix size of "P" in the channel direction, "Q" in the view direction, and "R" in the body axis direction.

次に、処理機能144bは、投影データセットB11に基づく再構成処理を実行して、3次元の画像データC11を生成する。ここで、画像データC11は、CT値(単位:HU)の分布を示した3次元データである。 Next, the processing function 144b executes a reconstruction process based on the projection data set B11 to generate three-dimensional image data C11. Here, the image data C11 is three-dimensional data showing the distribution of CT values (unit: HU).

次に、処理機能144bは、CT値に応じて画像データC11をセグメンテーションする。具体的には、処理機能144bは、画像データC11における各画素を、CT値に応じて、空気や水、軟組織、骨などに組織分類する。なお、CT値は、X線吸収係数に比例した値である。即ち、処理機能144bは、X線吸収係数に応じて、画像データC11をセグメンテーションする。 Next, the processing function 144b segmentes the image data C11 according to the CT value. Specifically, the processing function 144b classifies each pixel in the image data C11 into air, water, soft tissue, bone, and the like according to the CT value. The CT value is a value proportional to the X-ray absorption coefficient. That is, the processing function 144b segmentes the image data C11 according to the X-ray absorption coefficient.

ここで、処理機能144bによる画像データC11のセグメンテーションについて、図4A、図4B及び図4Cを用いてより詳細に説明する。図4A、図4B及び図4Cは、第1の実施形態に係るセグメンテーションについて説明するための図である。 Here, the segmentation of the image data C11 by the processing function 144b will be described in more detail with reference to FIGS. 4A, 4B and 4C. 4A, 4B and 4C are diagrams for explaining the segmentation according to the first embodiment.

図4Aは、セグメンテーションされた画像データC11を示す。例えば、処理機能144bは、画像データC11における画素のそれぞれを、空気や水、軟組織、骨といった組織のいずれかに分類する。ここで、異なる組織は、それぞれ、異なる減弱係数を示す。例えば、図4Bに示すように、同一のエネルギーE11のX線が照射された場合でも、骨と軟組織とでは減弱係数は異なる。即ち、「μbone(E11)≠μsoft tissue(E11)」となる。また、異なるX線エネルギーは、それぞれ、異なる減弱係数を示す。また、例えば、図4Cに示すように、同一の組織「骨」に対してX線を照射する場合でも、エネルギーE11のX線とエネルギーE12のX線とでは減弱係数は異なる。即ち、「μbone(E11)≠μbone(E12)」となる。なお、画素ごとにセグメンテーションするものとして説明したが、処理機能144bは、複数の画素を束ねた画素群ごとにセグメンテーションを行なってもよい。 FIG. 4A shows the segmented image data C11. For example, the processing function 144b classifies each of the pixels in the image data C11 into any of tissues such as air, water, soft tissue, and bone. Here, different tissues each exhibit different attenuation factors. For example, as shown in FIG. 4B, even when X-rays of the same energy E11 are irradiated, the attenuation coefficient is different between bone and soft tissue. That is, “μbone (E11) ≠ μsoft tissue (E11)”. Also, different X-ray energies show different attenuation factors. Further, for example, as shown in FIG. 4C, even when the same tissue “bone” is irradiated with X-rays, the attenuation coefficient is different between the X-rays of energy E11 and the X-rays of energy E12. That is, “μbone (E11) ≠ μbone (E12)”. Although the segmentation has been described for each pixel, the processing function 144b may perform the segmentation for each pixel group in which a plurality of pixels are bundled.

次に、処理機能144bは、画像データC11をエネルギーE12に応じて順投影することで、投影データセットB14を生成する。即ち、各組織のエネルギーごとの減弱係数は既知であることから、処理機能144bは、組織ごとにセグメンテーションした画像データC11をエネルギーE12に応じて順投影することで、エネルギーE12で収集された投影データセットをシミュレーションし、投影データセットB14を生成することができる。即ち、投影データセットB11はスキャンA11により実際に収集された投影データセットであるのに対して、投影データセットB14はシミュレーションされた投影データセットである。例えば、処理機能144bは、エネルギーE12のX線が各種の組織を透過する際に生じるX線の減衰を計算することで、投影データセットB14を生成する。 Next, the processing function 144b generates the projection data set B14 by forward-projecting the image data C11 according to the energy E12. That is, since the attenuation coefficient for each energy of each tissue is known, the processing function 144b forward-projects the image data C11 segmented for each tissue according to the energy E12, and the projection data collected by the energy E12. The set can be simulated to generate the projection data set B14. That is, the projection data set B11 is the projection data set actually collected by the scan A11, whereas the projection data set B14 is the simulated projection data set. For example, the processing function 144b generates the projection data set B14 by calculating the attenuation of the X-rays that occur when the X-rays of energy E12 pass through various tissues.

次に、処理機能144bは、投影データセットB14についてリサンプリングを行なう。即ち、順投影して生成された投影データセットB14は投影データセットB11と同じ「P×Q×R」のマトリクスを有するところ、投影データセットB14のマトリクスと、スキャンA12により収集される投影データセットのマトリクスとは異なっている場合がある。そこで、処理機能144bは、投影データセットB14のマトリクスと、スキャンA12により収集される投影データセットのマトリクスとを揃えるように、投影データセットB14についてリサンプリングを行なう。 Next, the processing function 144b resamples the projection data set B14. That is, where the projection data set B14 generated by forward projection has the same “P × Q × R” matrix as the projection data set B11, the matrix of the projection data set B14 and the projection data set collected by the scan A12. It may be different from the matrix of. Therefore, the processing function 144b resamples the projection data set B14 so as to align the matrix of the projection data set B14 with the matrix of the projection data set collected by the scan A12.

例えば、スキャンA12により収集された投影データセットは、「P×M×N」のマトリクスを有する。即ち、チャンネル方向のマトリクスサイズは通常は変化しないため、スキャンA12により収集される投影データセットは、投影データセットB14と同じく、チャンネル方向に「P」のマトリクスサイズを有する。一方で、ビュー方向及び体軸方向のマトリクスサイズはスキャンごとに変化しうるものである。例えば、投影データセットB14がビュー方向に「Q」、体軸方向に「R」のマトリクスサイズを有するのに対し、スキャンA12により収集される投影データセットは、ビュー方向に「M」、体軸方向に「N」のマトリクスサイズを有する。そこで、処理機能144bは、投影データセットB14のマトリクスが「P×M×N」となるように、リサンプリングを行なう。 For example, the projection dataset collected by scan A12 has a "PxMxN" matrix. That is, since the matrix size in the channel direction does not usually change, the projection data set collected by the scan A12 has a matrix size of "P" in the channel direction, like the projection data set B14. On the other hand, the matrix size in the view direction and the body axis direction can change from scan to scan. For example, the projection dataset B14 has a matrix size of "Q" in the view direction and "R" in the body axis direction, whereas the projection dataset collected by scan A12 has a matrix size of "M" in the view direction and the body axis. It has a matrix size of "N" in the direction. Therefore, the processing function 144b performs resampling so that the matrix of the projection data set B14 is “P × M × N”.

次に、処理機能144bは、投影データセットB14をスパースな状態に加工する。具体的には、処理機能144bは、エネルギーE12に対応する投影データセットB12と同様にスパースな状態となるように、順投影して生成された投影データセットB14を加工して、スパースな投影データセットB14を生成する。 Next, the processing function 144b processes the projection data set B14 into a sparse state. Specifically, the processing function 144b processes the projection data set B14 generated by forward projection so that the projection data set B12 corresponding to the energy E12 is in the same sparse state as the projection data set B12, and the sparse projection data is processed. Generate set B14.

即ち、スキャンA12により収集された投影データセットは、図3に示すように、複数エネルギー(エネルギーE12及びエネルギーE13)が混合した投影データセットである。ここで、スキャンA12により収集された投影データセットから分離された投影データセットB12は、エネルギーE13のビューに対応するデータが欠損したスパースなデータとなる。そこで、処理機能144bは、投影データセットB12と同様のスパースな状態となるように、投影データセットB14を加工する。 That is, as shown in FIG. 3, the projection data set collected by the scan A12 is a projection data set in which a plurality of energies (energy E12 and energy E13) are mixed. Here, the projection data set B12 separated from the projection data set collected by the scan A12 becomes sparse data in which the data corresponding to the view of the energy E13 is missing. Therefore, the processing function 144b processes the projection data set B14 so as to have a sparse state similar to that of the projection data set B12.

なお、図3はあくまで一例であり、処理フローについては適宜の変更が可能である。例えば、処理機能144bは、先に投影データセットB14をスパースな状態に加工してから、「P×Q×R」から「P×M×N」へのリサンプリングを行なってもよい。また、例えば、処理機能144bは、投影データセットB11についてリサンプリングを行なってから、画像データC11を再構成してもよい。また、例えば、処理機能144bは、画像データC11についてリサンプリングを行なってから、セグメンテーションを行なうこととしてもよい。また、例えば、処理機能144bは、セグメンテーションされた画像データC11についてリサンプリングを行なってから、順投影を行なうこととしてもよい。また、図3においては、順投影によってスパースでないフルデータを生成した後、これを加工してスパースなデータを生成するものとして説明したが、処理機能144bは、順投影によってスパースなデータを生成してもよい。 Note that FIG. 3 is just an example, and the processing flow can be changed as appropriate. For example, the processing function 144b may first process the projection data set B14 into a sparse state, and then perform resampling from “P × Q × R” to “P × M × N”. Further, for example, the processing function 144b may resample the projection data set B11 and then reconstruct the image data C11. Further, for example, the processing function 144b may perform segmentation after resampling the image data C11. Further, for example, the processing function 144b may perform forward projection after resampling the segmented image data C11. Further, in FIG. 3, it has been described that full data that is not sparse is generated by forward projection and then processed to generate sparse data. However, the processing function 144b generates sparse data by forward projection. You may.

上述したように、処理機能144bは、画像データC11を順投影して投影データセットB14を生成し、更に、投影データセットB14について種々の加工を行なう。例えば、処理機能144bは、投影データセットB14について、投影データセットB12とマトリクスを揃えるとともに、投影データセットB12と同様のスパースな状態に加工する。即ち、処理機能144bは、投影データセットB12とデータ形式を揃えるように、投影データセットB14を加工する。 As described above, the processing function 144b forward-projects the image data C11 to generate the projection data set B14, and further performs various processing on the projection data set B14. For example, the processing function 144b aligns the matrix with the projection data set B12 and processes the projection data set B14 into the same sparse state as the projection data set B12. That is, the processing function 144b processes the projection data set B14 so as to have the same data format as the projection data set B12.

次に、処理機能144bは、投影データセットB14と投影データセットB12とをブレンディングして、投影データセットB16を生成する。例えば、処理機能144bは、投影データセットB14と投影データセットB12との位置合わせを行なうとともに、所定の割合で投影データセットB14と投影データセットB12とを重み付き加算して、投影データセットB16を生成する。換言すると、処理機能144bは、投影データセットB14により投影データセットB12を補正して、投影データセットB16を生成する。 Next, the processing function 144b blends the projection data set B14 and the projection data set B12 to generate the projection data set B16. For example, the processing function 144b aligns the projection data set B14 and the projection data set B12, and weights and adds the projection data set B14 and the projection data set B12 at a predetermined ratio to obtain the projection data set B16. Generate. In other words, the processing function 144b corrects the projection data set B12 by the projection data set B14 to generate the projection data set B16.

或いは、処理機能144bは、AIにより、投影データセットB14に基づく投影データセットB12の補正を行なってもよい。一例を挙げると、処理機能144bは、同一対象から収集された2つの投影データセットの入力を受けて高品質の投影データセットを出力するように機能付けられた学習済みモデルM1を事前に生成して、メモリ141に記憶させる。そして、スキャンA11及びスキャンA12が実行された際、処理機能144bは、メモリ141から読み出した学習済みモデルM1に対して、投影データセットB14及び投影データセットB12を入力することにより、投影データセットB16を生成する。 Alternatively, the processing function 144b may correct the projection data set B12 based on the projection data set B14 by AI. As an example, the processing function 144b pre-generates a trained model M1 functionalized to receive input from two projection datasets collected from the same object and output a high quality projection dataset. And store it in the memory 141. Then, when the scan A11 and the scan A12 are executed, the processing function 144b inputs the projection data set B14 and the projection data set B12 to the trained model M1 read from the memory 141, so that the projection data set B16 To generate.

以下、学習済みモデルM1の生成処理の一例を説明する。まず、処理機能144bは、学習データとして、同一対象から収集された投影データセットの組を取得する。以下、学習データの例として、投影データセットB21、投影データセットB22及び投影データセットB23の組について説明する。例えば、投影データセットB21、投影データセットB22及び投影データセットB23は、被検体P1や、被検体P1と異なる被検体P2、人体を模したファントム等について3回のスキャンを行なうことで収集される。また、投影データセットB23は、投影データセットB21及び投影データセットB22と比較して、高線量のX線を使用して収集された高品質の投影データセットである。投影データセットB21、投影データセットB22及び投影データセットB23は、X線CTシステム10において収集されてもよいし、他のシステムにおいて収集されてもよい。 Hereinafter, an example of the generation process of the trained model M1 will be described. First, the processing function 144b acquires a set of projection data sets collected from the same object as training data. Hereinafter, as an example of the training data, a set of the projection data set B21, the projection data set B22, and the projection data set B23 will be described. For example, the projection data set B21, the projection data set B22, and the projection data set B23 are collected by performing three scans on the subject P1, the subject P2 different from the subject P1, the phantom imitating the human body, and the like. .. Also, the projection dataset B23 is a high quality projection dataset collected using high doses of X-rays as compared to the projection dataset B21 and the projection dataset B22. The projection data set B21, the projection data set B22, and the projection data set B23 may be collected in the X-ray CT system 10 or in another system.

例えば、処理機能144bは、投影データセットB21及び投影データセットB22を入力側データ、高品質の投影データセットB23を出力側データとする機械学習を実行することにより、学習済みモデルM1を生成する。 For example, the processing function 144b generates the trained model M1 by executing machine learning using the projection data set B21 and the projection data set B22 as input side data and the high quality projection data set B23 as output side data.

ここで、学習済みモデルM1は、例えば、ニューラルネットワーク(Neural Network)により構成することができる。ニューラルネットワークとは、層状に並べた隣接層間が結合した構造を有し、情報が入力層側から出力層側に伝播するネットワークである。例えば、処理機能144bは、上述した学習データを用いて多層のニューラルネットワークについて深層学習(ディープラーニング)を実行することで、学習済みモデルM1を生成する。なお、多層のニューラルネットワークは、例えば、入力層と、複数の中間層(隠れ層)と、出力層とにより構成される。 Here, the trained model M1 can be configured by, for example, a neural network (Neural Network). A neural network is a network that has a structure in which adjacent layers arranged in layers are connected and information propagates from the input layer side to the output layer side. For example, the processing function 144b generates a trained model M1 by executing deep learning (deep learning) on a multi-layer neural network using the above-mentioned training data. The multi-layer neural network is composed of, for example, an input layer, a plurality of intermediate layers (hidden layers), and an output layer.

一例を挙げると、処理機能144bは、投影データセットB21及び投影データセットB22を入力側データとしてニューラルネットワークに入力する。ここで、ニューラルネットワークにおいては、入力層側から出力層側に向かって一方向に隣接層間でのみ結合しながら情報が伝播し、出力層からは、投影データセットB23を推定した投影データセットが出力される。 As an example, the processing function 144b inputs the projection data set B21 and the projection data set B22 into the neural network as input side data. Here, in the neural network, information propagates while being coupled only between adjacent layers in one direction from the input layer side to the output layer side, and the projection data set estimated from the projection data set B23 is output from the output layer. Will be done.

例えば、ニューラルネットワークにおいては、投影データセットB21と投影データセットB22とを位置合わせするとともに、投影データセットB21及び投影データセットB22それぞれの重みを決定して、投影データセットB21と投影データセットB22とをブレンディングする処理が行なわれる。なお、投影データセットB21及び投影データセットB22それぞれの重みは、画素ごとに決定されてもよい。そして、ニューラルネットワークの出力層からは、質の高い投影データセットB23を推定した投影データセットが出力される。なお、入力層側から出力層側に向かって一方向に情報が伝播するニューラルネットワークについては、畳み込みニューラルネットワーク(CNN:Convlutional Neural Network)とも呼ばれる。 For example, in a neural network, the projection data set B21 and the projection data set B22 are aligned, and the weights of the projection data set B21 and the projection data set B22 are determined to determine the projection data set B21 and the projection data set B22. Is blended. The weights of the projection data set B21 and the projection data set B22 may be determined for each pixel. Then, the projection data set that estimates the high-quality projection data set B23 is output from the output layer of the neural network. A neural network in which information propagates in one direction from the input layer side to the output layer side is also called a convolutional neural network (CNN).

処理機能144bは、入力側データを入力した際にニューラルネットワークが好ましい結果を出力することができるよう、ニューラルネットワークのパラメータを調整することで、学習済みモデルM1を生成する。例えば、処理機能144bは、投影データセット間の近さを表す関数(誤差関数)を用いて、ニューラルネットワークのパラメータを調整する。 The processing function 144b generates the trained model M1 by adjusting the parameters of the neural network so that the neural network can output a preferable result when the input side data is input. For example, the processing function 144b adjusts the parameters of the neural network by using a function (error function) representing the proximity between the projection data sets.

一例を挙げると、処理機能144bは、投影データセットB23と、ニューラルネットワークが推定した投影データセットとの間の近さを示す誤差関数を算出する。そして、処理機能144bは、算出した誤差関数が極小となるように、ニューラルネットワークのパラメータを調整する。これにより、処理機能144bは、同一対象から収集された2つの投影データセットの入力を受けて高品質の投影データセットを出力するように機能付けられた学習済みモデルM1を生成する。また、処理機能144bは、生成した学習済みモデルM1を、メモリ141に記憶させる。 As an example, the processing function 144b calculates an error function indicating the proximity between the projection data set B23 and the projection data set estimated by the neural network. Then, the processing function 144b adjusts the parameters of the neural network so that the calculated error function becomes the minimum. As a result, the processing function 144b generates a trained model M1 functionalized to receive inputs of two projection datasets collected from the same object and output a high quality projection dataset. Further, the processing function 144b stores the generated trained model M1 in the memory 141.

なお、学習済みモデルM1は、入力された2つの投影データセットのブレンディングの前処理を更に行なうよう機能付けられたものであってもよい。例えば、学習済みモデルM1は、入力された2つの投影データセットのマトリクスが異なる場合に、入力された2つの投影データセットの少なくとも一方についてリサンプリングを行なう。また、例えば、学習済みモデルM1は、入力された2つの投影データセットの一方がスパースなデータである場合に、他方の投影データセットが同様のスパースなデータとなるように加工する。 The trained model M1 may be functionalized to further preprocess the blending of the two input projection data sets. For example, the trained model M1 resamples at least one of the two input projection data sets when the matrices of the two input projection data sets are different. Further, for example, the trained model M1 processes so that when one of the two input projection data sets has sparse data, the other projection data set has the same sparse data.

また、学習済みモデルM1がニューラルネットワークにより構成されるものとして説明したが、処理機能144bは、ニューラルネットワーク以外の機械学習手法により、学習済みモデルM1を生成してもよい。また、処理機能144bが学習済みモデルM1を生成するものとして説明したが、学習済みモデルM1は、他の装置において生成されるものであっても構わない。 Further, although the trained model M1 has been described as being configured by the neural network, the processing function 144b may generate the trained model M1 by a machine learning method other than the neural network. Further, although the processing function 144b has been described as generating the trained model M1, the trained model M1 may be generated by another device.

投影データセットB12及び投影データセットB14に基づいて投影データセットB16を生成した後、処理機能144bは、エネルギーE12に対応する投影データセットB16と、エネルギーE13に対応する投影データセットB13とに基づいて、2種類の基準物質による物質弁別を実行する。 After generating the projection data set B16 based on the projection data set B12 and the projection data set B14, the processing function 144b is based on the projection data set B16 corresponding to the energy E12 and the projection data set B13 corresponding to the energy E13. 2. Perform material discrimination based on two types of reference substances.

例えば、処理機能144bは、まず、各投影データセットの欠損部分のデータを補間する。即ち、投影データセットB16及び投影データセットB13はいずれもスパースなデータであるため、処理機能144bは、それぞれの欠損部分のデータを補間してフルデータとする。なお、処理機能144bによる補間処理の例としては、線形補間、ラグランジェ補間、シグモイドなどが挙げられる。そして、処理機能144bは、フルデータの状態にした投影データセットB16と投影データセットB13とに基づいて、物質弁別を実行する。例えば、処理機能144bは、物質弁別の処理により、軟組織から腎臓結石を分離することができる。 For example, the processing function 144b first interpolates the data of the missing portion of each projection data set. That is, since both the projection data set B16 and the projection data set B13 are sparse data, the processing function 144b interpolates the data of the respective missing portions to obtain full data. Examples of interpolation processing by the processing function 144b include linear interpolation, Lagrange interpolation, and sigmoid. Then, the processing function 144b executes substance discrimination based on the projection data set B16 and the projection data set B13 in the state of full data. For example, the treatment function 144b can separate kidney stones from soft tissue by treatment of substance discrimination.

更に、処理機能144bは、物質弁別の結果を示す画像を生成する。例えば、処理機能144bは、「カルシウム」を強調した物質弁別画像と、「水」を強調した物質弁別画像とをそれぞれ生成する。また、処理機能144bは、所定のエネルギーにおけるモノクロマティック画像や、密度画像、実効原子番号画像等、種々の画像を生成することもできる。また、制御機能144cは、物質弁別の結果を示す画像を、ディスプレイ142に表示させる。 Further, the processing function 144b produces an image showing the result of substance discrimination. For example, the processing function 144b generates a substance discrimination image in which "calcium" is emphasized and a substance discrimination image in which "water" is emphasized, respectively. The processing function 144b can also generate various images such as a monochrome matic image, a density image, and an effective atomic number image at a predetermined energy. Further, the control function 144c causes the display 142 to display an image showing the result of substance discrimination.

なお、図3において、処理機能144bは、投影データセットB14と投影データセットB12とのブレンディングの前に、投影データセットB12について欠損部分の補間処理尾を行なってもよい。即ち、処理機能144bは、投影データセットB14をスパースなデータに加工する処理を省略するとともに、フルデータの状態の投影データセットB14と投影データセットB12とをブレンディングしてもよい。 In FIG. 3, the processing function 144b may perform interpolation processing tailing of a missing portion on the projection data set B12 before blending the projection data set B14 and the projection data set B12. That is, the processing function 144b may omit the process of processing the projection data set B14 into sparse data, and may blend the projection data set B14 and the projection data set B12 in the state of full data.

また、図3においては、スキャンA11により収集された投影データセットとスキャンA12により収集された投影データセットとでマトリクスが異なるものとして説明したが、スキャン機能144aは、投影データセットのマトリクスが同じになるように、スキャンA11及びスキャンA12を実行してもよい。この場合、処理機能144bは、リサンプリングの処理を省略することができる。 Further, in FIG. 3, it has been described that the matrix of the projection data set collected by the scan A11 and the projection data set collected by the scan A12 are different, but the scan function 144a has the same matrix of the projection data set. Scan A11 and Scan A12 may be performed so as to be. In this case, the processing function 144b can omit the resampling process.

また、エネルギーE11とエネルギーE12とが同じエネルギーである場合、スキャン機能144aは、再構成、セグメンテーション及び順投影の処理を省略することとしてもよい。即ち、エネルギーE11とエネルギーE12とが同じエネルギーである場合、スキャン機能144aは、スキャンA11により収集された投影データセットB11をそのまま用いて、投影データセットB12の補正を行なうこともできる。 Further, when the energy E11 and the energy E12 have the same energy, the scanning function 144a may omit the processing of reconstruction, segmentation, and forward projection. That is, when the energy E11 and the energy E12 have the same energy, the scan function 144a can also correct the projection data set B12 by using the projection data set B11 collected by the scan A11 as it is.

次に、X線CTシステム10による処理の手順の一例を、図5を用いて説明する。図5は、第1の実施形態に係るX線CTシステム10の処理の一連の流れを説明するためのフローチャートである。 Next, an example of the processing procedure by the X-ray CT system 10 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart for explaining a series of processes of the X-ray CT system 10 according to the first embodiment.

ステップS101及びステップS107は、スキャン機能144aに対応する。ステップS102、ステップS103、ステップS108及びステップS109は、処理機能144bに対応する。ステップS104、ステップS105、ステップS106及びステップS110は、制御機能144cに対応する。 Step S101 and step S107 correspond to the scanning function 144a. Step S102, step S103, step S108 and step S109 correspond to the processing function 144b. Step S104, step S105, step S106 and step S110 correspond to the control function 144c.

まず、処理回路144は、被検体P1の体軸方向に沿った範囲R1にX線を照射することでスキャンA11を実行し、エネルギーE11に対応する投影データセットB11を収集する(ステップS101)。次に、処理回路144は、投影データセットB11に対する再構成処理を実行し、画像データC11を生成する(ステップS102)。 First, the processing circuit 144 executes the scan A11 by irradiating the range R1 along the body axis direction of the subject P1 with X-rays, and collects the projection data set B11 corresponding to the energy E11 (step S101). Next, the processing circuit 144 executes reconstruction processing on the projection data set B11 to generate image data C11 (step S102).

次に、処理回路144は、投影データセットB11に基づいて、エネルギーE12に対応する投影データセットB14を生成する(ステップS103)。具体的には、処理回路144は、投影データセットB11に基づく画像データC11をX線吸収係数に応じてセグメンテーションし、セグメンテーションした画像データC11をエネルギーE12に応じて順投影することで、投影データセットB14を生成する。 Next, the processing circuit 144 generates the projection data set B14 corresponding to the energy E12 based on the projection data set B11 (step S103). Specifically, the processing circuit 144 segments the image data C11 based on the projection data set B11 according to the X-ray absorption coefficient, and forward-projects the segmented image data C11 according to the energy E12 to form a projection data set. Generate B14.

また、処理回路144は、画像データC11に対するレンダリング処理を行なうことで参照画像を生成し(ステップS104)、生成した参照画像をディスプレイ142に表示させる(ステップS105)。ここで、処理回路144は、参照画像を参照したユーザにより、スキャンA12のスキャン範囲である範囲R2が設定されたか否かを判定し(ステップS106)、スキャン範囲が設定されていない場合には待機状態となる(ステップS106否定)。 Further, the processing circuit 144 generates a reference image by performing rendering processing on the image data C11 (step S104), and displays the generated reference image on the display 142 (step S105). Here, the processing circuit 144 determines whether or not the range R2, which is the scan range of the scan A12, has been set by the user who referred to the reference image (step S106), and waits if the scan range is not set. It becomes a state (step S106 negation).

一方で、スキャン範囲が設定された場合(ステップS106肯定)、処理回路144は、参照画像に設定されたスキャン範囲に対してスキャンA12を実行する(ステップS107)。具体的には、処理回路144は、被検体P1の体軸方向に沿った範囲R2にX線を照射することで、エネルギーE12に対応する投影データセットB12及びエネルギーE13に対応する投影データセットB13を収集する。 On the other hand, when the scan range is set (affirmation in step S106), the processing circuit 144 executes the scan A12 for the scan range set in the reference image (step S107). Specifically, the processing circuit 144 irradiates the range R2 along the body axis direction of the subject P1 with X-rays, thereby irradiating the projection data set B12 corresponding to the energy E12 and the projection data set B13 corresponding to the energy E13. To collect.

次に、処理回路144は、投影データセットB12及び投影データセットB14に基づいて、エネルギーE12に対応する投影データセットB16を生成する(ステップS108)。次に、処理回路144は、エネルギーE12に対応する投影データセットB16と、エネルギーE13に対応する投影データセットB13とに基づいて、2種類の基準物質による物質弁別を行なう(ステップS109)。そして、処理回路144は、物質弁別の結果を示す物質弁別画像をディスプレイ142に表示させ(ステップS110)、処理を終了する。 Next, the processing circuit 144 generates the projection data set B16 corresponding to the energy E12 based on the projection data set B12 and the projection data set B14 (step S108). Next, the processing circuit 144 discriminates substances with two types of reference substances based on the projection data set B16 corresponding to the energy E12 and the projection data set B13 corresponding to the energy E13 (step S109). Then, the processing circuit 144 displays a substance discrimination image showing the result of the substance discrimination on the display 142 (step S110), and ends the processing.

なお、ステップS103と、ステップS104、ステップS105、ステップS106及びステップS107とを行なう順序は任意であり、並行して行なってもよい。 The order in which step S103 and step S104, step S105, step S106, and step S107 are performed is arbitrary, and may be performed in parallel.

また、図3では、スキャンA12において1つのビューごとにX線のエネルギーを変化させるものとして説明したが、スキャン機能144aは、複数のビューごとにX線のエネルギーを変化させることとしても構わない。 Further, in FIG. 3, the scan A12 has been described as changing the X-ray energy for each view, but the scan function 144a may change the X-ray energy for each of a plurality of views.

また、図3では、スキャンA12がデュアルエナジー(エネルギーE12及びエネルギーE13)であるものとして説明したが、スキャン機能144aは、スキャンA12として、3種類以上のエネルギーのX線を用いたマルチエナジーのスキャンを実行してもよい。この場合、処理回路144は、3種類以上の基準物質による物質弁別を行なうことができる。 Further, in FIG. 3, the scan A12 is described as having dual energies (energy E12 and energy E13), but the scan function 144a is a multi-energy scan using X-rays of three or more kinds of energies as the scan A12. May be executed. In this case, the processing circuit 144 can discriminate substances with three or more kinds of reference substances.

上述したように、第1の実施形態によれば、スキャン機能144aは、被検体P1の体軸方向に沿った範囲R1にX線を照射することでエネルギーE11に対応する投影データセットB11を収集するスキャンA11を実行する。また、スキャン機能144aは、被検体P1の体軸方向に沿った範囲R2にX線を照射することでエネルギーE12に対応する投影データセットB12、及びエネルギーE13に対応する投影データセットB13を収集するスキャンA12を実行する。また、処理機能144bは、投影データセットB11に基づいて、エネルギーE12に対応する投影データセットB14を生成する。また、処理機能144bは、投影データセットB14と、投影データセットB12及び投影データセットB13とに基づいて、複数の基準物質による物質弁別を行なう。従って、第1の実施形態に係るX線CTシステム10は、物質弁別の精度を向上させることができる。 As described above, according to the first embodiment, the scan function 144a collects the projection data set B11 corresponding to the energy E11 by irradiating the range R1 along the body axis direction of the subject P1 with X-rays. Scan A11 is executed. Further, the scan function 144a collects the projection data set B12 corresponding to the energy E12 and the projection data set B13 corresponding to the energy E13 by irradiating the range R2 along the body axis direction of the subject P1 with X-rays. Execute scan A12. The processing function 144b also generates a projection data set B14 corresponding to the energy E12 based on the projection data set B11. In addition, the processing function 144b discriminates substances with a plurality of reference substances based on the projection data set B14, the projection data set B12, and the projection data set B13. Therefore, the X-ray CT system 10 according to the first embodiment can improve the accuracy of substance discrimination.

特に、低エネルギー側のデータである投影データセットB12は、高エネルギー側のデータである投影データセットB13よりも質が低くなる場合が多い。ここで、X線CTシステム10は、投影データセットB14に基づいて投影データセットB12を補正し、低エネルギー側のデータの質を向上させることができる。これにより、X線CTシステム10は、低エネルギー側のデータ及び高エネルギー側のデータに基づく物質弁別の精度を向上させることができる。 In particular, the projection data set B12, which is the data on the low energy side, is often of lower quality than the projection data set B13, which is the data on the high energy side. Here, the X-ray CT system 10 can correct the projection data set B12 based on the projection data set B14 to improve the quality of the data on the low energy side. As a result, the X-ray CT system 10 can improve the accuracy of substance discrimination based on the data on the low energy side and the data on the high energy side.

また、処理機能144bは、投影データセットB11に基づいて画像データC11を生成し、X線吸収係数に応じて画像データC11をセグメンテーションし、セグメンテーションした画像データC11をエネルギーE12に応じて順投影することで、投影データセットB14を生成する。ここで、投影データセットB11に含まれていたノイズは、再構成及び順投影の処理の中で少なくとも一部が除去される。即ち、投影データセットB14は、投影データセットB11よりもノイズが少ないデータとなる。従って、X線CTシステム10は、投影データセットB14を生成することにより、投影データセットB11をそのまま用いて投影データセットB12を補正する場合と比較して、投影データセットB12を精度よく補正することができる。 Further, the processing function 144b generates image data C11 based on the projection data set B11, segments the image data C11 according to the X-ray absorption coefficient, and forward-projects the segmented image data C11 according to the energy E12. To generate the projection data set B14. Here, at least a part of the noise contained in the projection data set B11 is removed in the process of reconstruction and forward projection. That is, the projection data set B14 has less noise than the projection data set B11. Therefore, the X-ray CT system 10 accurately corrects the projection data set B12 by generating the projection data set B14, as compared with the case where the projection data set B11 is used as it is to correct the projection data set B12. Can be done.

また、スキャンA11は、スキャンA12を実行するための位置決めスキャンであり、一般的な処理フローに含まれるものである。即ち、スキャンA11を実行するとしても、処理フローを複雑化させるものではなく、また、被検体P1の被ばく量を増加させるものでもない。 Further, the scan A11 is a positioning scan for executing the scan A12, and is included in a general processing flow. That is, even if the scan A11 is executed, it does not complicate the processing flow and does not increase the exposure dose of the subject P1.

また、X線CTシステム10は、スキャンA11の結果を、スキャンA12の位置決めに使用するとともに、物質弁別の処理にも使用する。即ち、X線CTシステム10は、スキャンA11による被検体P1の被ばくをより有意義なものとすることができる。 Further, the X-ray CT system 10 uses the result of the scan A11 for the positioning of the scan A12 and also for the processing of substance discrimination. That is, the X-ray CT system 10 can make the exposure of the subject P1 by the scan A11 more meaningful.

(第2の実施形態)
さて、これまで第1の実施形態について説明したが、上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
(Second Embodiment)
By the way, although the first embodiment has been described so far, it may be implemented in various different forms other than the above-described embodiment.

例えば、上述した実施形態では、スキャンA11により収集された投影データセットB11に基づいて、スキャンA12により収集された投影データセットB12及び投影データセットB13のうち、投影データセットB12のみを補正するものとして説明した。しかしながら実施形態はこれに限定されるものではなく、処理機能144bは、投影データセットB11に基づいて、投影データセットB13の補正を行なってもよい。 For example, in the above-described embodiment, only the projection data set B12 of the projection data set B12 and the projection data set B13 collected by the scan A12 is corrected based on the projection data set B11 collected by the scan A11. explained. However, the embodiment is not limited to this, and the processing function 144b may correct the projection data set B13 based on the projection data set B11.

例えば、処理機能144bは、まず、投影データセットB11に基づいて画像データC11を生成し、X線吸収係数に応じて画像データC11をセグメンテーションする。次に、処理機能144bは、セグメンテーションした画像データC11をエネルギーE13に応じて順投影することで、投影データセットB15を生成する。なお、投影データセットB15は、第5の投影データセットの一例である。 For example, the processing function 144b first generates image data C11 based on the projection data set B11, and then segments the image data C11 according to the X-ray absorption coefficient. Next, the processing function 144b generates the projection data set B15 by forward-projecting the segmented image data C11 according to the energy E13. The projection data set B15 is an example of a fifth projection data set.

次に、処理機能144bは、投影データセットB13と投影データセットB15とに基づいて、エネルギーE13に対応する投影データセットB17を生成する。即ち、処理機能144bは、投影データセットB15に基づいて投影データセットB13を補正することで、投影データセットB17を生成する。例えば、処理機能144bは、学習済みモデルM1に対して投影データセットB13と投影データセットB15とを入力することにより、投影データセットB17を生成する。なお、投影データセットB17は、第7の投影データセット及び第4の被検体データセットの一例である。そして、処理機能144bは、エネルギーE12に対応する投影データセットB12と、エネルギーE13に対応する投影データセットB17とに基づいて、物質弁別を行なう。 Next, the processing function 144b generates a projection data set B17 corresponding to the energy E13 based on the projection data set B13 and the projection data set B15. That is, the processing function 144b generates the projection data set B17 by correcting the projection data set B13 based on the projection data set B15. For example, the processing function 144b generates the projection data set B17 by inputting the projection data set B13 and the projection data set B15 to the trained model M1. The projection data set B17 is an example of the seventh projection data set and the fourth subject data set. Then, the processing function 144b performs material discrimination based on the projection data set B12 corresponding to the energy E12 and the projection data set B17 corresponding to the energy E13.

高エネルギー側のデータである投影データセットB13は一般に高品質であるものの、被検体P1の体格が大きいときには、投影データセットB13にもノイズが含まれる場合がある。また、X線管111において生じる放電現象、被検体P1の体動といった種々の要因により、投影データセットB13にアーチファクトが生じる場合もある。これに対し、処理機能144bは、スキャンA11により収集された投影データセットB11に基づいて、投影データセットB13の補正を行なうことができる。 Although the projection data set B13, which is the data on the high energy side, is generally of high quality, noise may be included in the projection data set B13 when the physique of the subject P1 is large. In addition, artifacts may occur in the projection data set B13 due to various factors such as a discharge phenomenon occurring in the X-ray tube 111 and the body movement of the subject P1. On the other hand, the processing function 144b can correct the projection data set B13 based on the projection data set B11 collected by the scan A11.

或いは、処理機能144bは、スキャンA11により収集された投影データセットB11に基づいて、投影データセットB12及び投影データセットB13の両方を補正することもできる。 Alternatively, the processing function 144b can correct both the projection data set B12 and the projection data set B13 based on the projection data set B11 collected by the scan A11.

例えば、処理機能144bは、まず、投影データセットB11に基づいて画像データC11を生成し、X線吸収係数に応じて画像データC11をセグメンテーションする。次に、処理機能144bは、セグメンテーションした画像データC11をエネルギーE12に応じて順投影することで、投影データセットB14を生成する。また、処理機能144bは、セグメンテーションした画像データC11をエネルギーE13に応じて順投影することで、投影データセットB15を生成する。 For example, the processing function 144b first generates image data C11 based on the projection data set B11, and then segments the image data C11 according to the X-ray absorption coefficient. Next, the processing function 144b generates a projection data set B14 by forward-projecting the segmented image data C11 according to the energy E12. Further, the processing function 144b generates a projection data set B15 by forward-projecting the segmented image data C11 according to the energy E13.

次に、処理機能144bは、投影データセットB12と投影データセットB14とに基づいて、エネルギーE12に対応する投影データセットB16を生成する。例えば、処理機能144bは、学習済みモデルM1に投影データセットB12と投影データセットB14とを入力することにより、投影データセットB16を生成する。また、処理機能144bは、投影データセットB13と投影データセットB15とに基づいて、エネルギーE13に対応する投影データセットB17を生成する。例えば、処理機能144bは、学習済みモデルM1に投影データセットB13と投影データセットB15とを入力することにより、投影データセットB17を生成する。そして、処理機能144bは、エネルギーE12に対応する投影データセットB16と、エネルギーE13に対応する投影データセットB17とに基づいて、物質弁別を行なう。 Next, the processing function 144b generates a projection data set B16 corresponding to the energy E12 based on the projection data set B12 and the projection data set B14. For example, the processing function 144b generates the projection data set B16 by inputting the projection data set B12 and the projection data set B14 into the trained model M1. Further, the processing function 144b generates a projection data set B17 corresponding to the energy E13 based on the projection data set B13 and the projection data set B15. For example, the processing function 144b generates the projection data set B17 by inputting the projection data set B13 and the projection data set B15 into the trained model M1. Then, the processing function 144b discriminates substances based on the projection data set B16 corresponding to the energy E12 and the projection data set B17 corresponding to the energy E13.

また、上述した実施形態では、再構成、セグメンテーション及び順投影の処理により、投影データセットB11から投影データセットB14及び投影データセットB15を生成するものとして説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。 Further, in the above-described embodiment, it has been described that the projection data set B14 and the projection data set B15 are generated from the projection data set B11 by the processing of reconstruction, segmentation, and forward projection. However, the embodiment is not limited to this.

例えば、処理機能144bは、スケーリング処理により、投影データセットB11から投影データセットB14及び投影データセットB15を生成することもできる。ここで、スケーリング処理は、X線のエネルギーに応じてX線の透過量が変化することに基づいて、異なるエネルギーのデータを生成する処理である。例えば、処理機能144bは、エネルギーE11とエネルギーE12との差に応じた係数を投影データセットB11に乗じることで、投影データセットB11におけるX線の透過量を、X線のエネルギーがエネルギーE12である場合のX線の透過量に近似させ、エネルギーE12に対応する投影データセットB14を生成する。また、例えば、処理機能144bは、エネルギーE11とエネルギーE13との差に応じた係数を投影データセットB11に乗じることで、投影データセットB11におけるX線の透過量を、X線のエネルギーがエネルギーE13である場合のX線の透過量に近似させ、エネルギーE13に対応する投影データセットB15を生成する。 For example, the processing function 144b can also generate the projection data set B14 and the projection data set B15 from the projection data set B11 by the scaling process. Here, the scaling process is a process of generating data of different energies based on the change in the amount of X-ray transmission according to the energy of the X-ray. For example, the processing function 144b multiplies the projection data set B11 by a coefficient corresponding to the difference between the energy E11 and the energy E12 to obtain the amount of X-ray transmission in the projection data set B11 and the X-ray energy is the energy E12. The projected data set B14 corresponding to the energy E12 is generated by approximating the amount of X-ray transmission in the case. Further, for example, the processing function 144b multiplies the projection data set B11 by a coefficient corresponding to the difference between the energy E11 and the energy E13 to obtain the amount of X-ray transmission in the projection data set B11 and the X-ray energy is the energy E13. The projection data set B15 corresponding to the energy E13 is generated by approximating the amount of X-ray transmission in the case of.

また、上述した実施形態では、スキャンA12のスキャン範囲である範囲R2をユーザが設定するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、制御機能144cは、画像データC11、又は画像データC11に基づいて生成した参照画像を解析し、診断対象の臓器等を抽出することで、範囲R2を自動設定してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the user sets the range R2 which is the scan range of the scan A12, but the embodiment is not limited to this. For example, the control function 144c may automatically set the range R2 by analyzing the image data C11 or the reference image generated based on the image data C11 and extracting the organ or the like to be diagnosed.

また、上述した実施形態では、スキャンA11が、スキャンA12のスキャン範囲である範囲R2を設定するための位置決めスキャンであるものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、スキャンA11は、スキャンA12とは異なる日に実行されたスキャンであってもよい。また、スキャンA11は、スキャンA12よりも後に実行されるスキャンであってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the scan A11 has been described as a positioning scan for setting the range R2 which is the scan range of the scan A12, but the embodiment is not limited thereto. For example, scan A11 may be a scan performed on a different day than scan A12. Further, the scan A11 may be a scan executed after the scan A12.

また、上述した実施形態では、kVスイッチング方式のスキャンA12を実行することで、投影データセットB12と投影データセットB13とを収集する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。 Further, in the above-described embodiment, the case where the projection data set B12 and the projection data set B13 are collected by executing the scan A12 of the kV switching method has been described. However, the embodiment is not limited to this.

例えば、スキャン機能144aは、スキャンA12に代えて、積層型検出器方式(デュアルレイヤー方式とも記載する)のスキャンA13を実行してもよい。この場合、X線CTシステム10は、X線検出器112として、積層型検出器を備える。例えば、X線検出器112は、第1の層112aと、第2の層112bとから構成され、X線管111から照射されたX線を分光して検出する。そして、スキャン機能144aは、スキャンA13を実行することにより、第1の層112aの検出結果に基づく投影データセットB12と、第2の層112bの検出結果に基づく投影データセットB13とを収集することができる。 For example, the scan function 144a may execute the scan A13 of the laminated detector method (also referred to as the dual layer method) instead of the scan A12. In this case, the X-ray CT system 10 includes a stacked detector as the X-ray detector 112. For example, the X-ray detector 112 is composed of a first layer 112a and a second layer 112b, and spectroscopically detects X-rays emitted from an X-ray tube 111. Then, the scan function 144a collects the projection data set B12 based on the detection result of the first layer 112a and the projection data set B13 based on the detection result of the second layer 112b by executing the scan A13. Can be done.

また、例えば、スキャン機能144aは、スキャンA12又はスキャンA13に代えて、デュアルソース方式のスキャンA14を実行してもよい。この場合、X線CTシステム10は、X線管111として、X線管1111及びX線管1112を備える。また、X線CTシステム10は、X線検出器112として、X線管1111から照射されたX線を検出するX線検出器1121と、X線管1112から照射されたX線を検出するX線検出器1122とを備える。そして、スキャン機能144aは、スキャンA14を実行することにより、X線検出器1121の検出結果に基づく投影データセットB12と、X線検出器1122の検出結果に基づく投影データセットB13とを収集することができる。 Further, for example, the scan function 144a may execute the dual source scan A14 instead of the scan A12 or the scan A13. In this case, the X-ray CT system 10 includes an X-ray tube 1111 and an X-ray tube 1112 as the X-ray tube 111. Further, the X-ray CT system 10 uses the X-ray detector 112 as an X-ray detector 1121 for detecting X-rays emitted from the X-ray tube 1111 and an X-ray detector for detecting the X-rays emitted from the X-ray tube 1112. It is provided with a line detector 1122. Then, the scan function 144a collects the projection data set B12 based on the detection result of the X-ray detector 1121 and the projection data set B13 based on the detection result of the X-ray detector 1122 by executing the scan A14. Can be done.

また、例えば、スキャン機能144aは、スキャンA12、スキャンA13又はスキャンA14に代えて、スプリット方式のスキャンA15を実行してもよい。この場合、X線CTシステム10は、ウェッジ116として、X線管111から照射されたX線を、エネルギーの異なる複数のX線に分割するフィルタを備える。 Further, for example, the scan function 144a may execute the split type scan A15 instead of the scan A12, the scan A13, or the scan A14. In this case, the X-ray CT system 10 includes a wedge 116 as a filter that divides the X-rays emitted from the X-ray tube 111 into a plurality of X-rays having different energies.

一例を挙げると、X線CTシステム10は、ウェッジ116として、X線フィルタ116a及びX線フィルタ116bを備える。X線フィルタ116a及びX線フィルタ116bは、材質や厚み等が異なり、同一エネルギーのX線を、エネルギーの異なる複数のX線に分割する。この場合、スキャン機能144aは、X線管111から照射されたX線を、X線フィルタ116aによってエネルギーE12まで減衰させ、X線フィルタ116bによってエネルギーE13まで減衰させて、スキャンA15を実行する。より具体的には、スキャン機能144aは、X線フィルタ116a及びX線フィルタ116bを図1に示したZ軸方向(列方向)に並べた状態において、X線フィルタ116a及びX線フィルタ116bに対してX線管111からX線を照射させる。これにより、スキャン機能144aは、列方向にエネルギーE12のX線とエネルギーE13のX線とを分布させた状態においてスキャンA15を実行し、エネルギーE12に対応する投影データセットB12とエネルギーE13に対応する投影データセットB13とを収集することができる。 As an example, the X-ray CT system 10 includes an X-ray filter 116a and an X-ray filter 116b as wedges 116. The X-ray filter 116a and the X-ray filter 116b are different in material, thickness, and the like, and divide X-rays having the same energy into a plurality of X-rays having different energies. In this case, the scan function 144a attenuates the X-rays emitted from the X-ray tube 111 to the energy E12 by the X-ray filter 116a and attenuates the X-rays to the energy E13 by the X-ray filter 116b, and executes the scan A15. More specifically, the scanning function 144a refers to the X-ray filter 116a and the X-ray filter 116b in a state where the X-ray filter 116a and the X-ray filter 116b are arranged in the Z-axis direction (column direction) shown in FIG. X-rays are irradiated from the X-ray tube 111. As a result, the scan function 144a executes the scan A15 in a state where the X-rays of the energy E12 and the X-rays of the energy E13 are distributed in the column direction, and corresponds to the projection data set B12 and the energy E13 corresponding to the energy E12. The projection data set B13 and can be collected.

別の例を挙げると、X線CTシステム10は、ウェッジ116として、X線フィルタ116cのみを備える。例えば、スキャン機能144aは、X線管111からエネルギーE13のX線を照射させるとともに、X線の一部をX線フィルタ116cによってエネルギーE12まで減衰させて、スキャンA15を実行する。より具体的には、スキャン機能144aは、列方向の所定範囲のX線を、X線フィルタ116bによってエネルギーE13からエネルギーE12まで減衰させて、被検体P1に照射させる。なお、X線フィルタ116bによる減衰を受けなかったX線については、エネルギーE13のまま被検体P1に照射される。これにより、スキャン機能144aは、列方向にエネルギーE12のX線とエネルギーE13のX線とを分布させた状態においてスキャンA15を実行し、エネルギーE12に対応する投影データセットB12とエネルギーE13に対応する投影データセットB13とを収集することができる。 To give another example, the X-ray CT system 10 includes only the X-ray filter 116c as the wedge 116. For example, the scan function 144a irradiates the X-rays of the energy E13 from the X-ray tube 111, attenuates a part of the X-rays to the energy E12 by the X-ray filter 116c, and executes the scan A15. More specifically, the scanning function 144a attenuates X-rays in a predetermined range in the column direction from energy E13 to energy E12 by the X-ray filter 116b, and irradiates the subject P1. The X-rays that have not been attenuated by the X-ray filter 116b are irradiated to the subject P1 with the energy E13. As a result, the scan function 144a executes the scan A15 in a state where the X-rays of the energy E12 and the X-rays of the energy E13 are distributed in the column direction, and corresponds to the projection data set B12 and the energy E13 corresponding to the energy E12. The projection data set B13 and can be collected.

なお、デュアルレイヤー方式、デュアルソース方式、又はスプリット方式で収集された投影データセットB12及び投影データセットB13はスパースなデータではないため、処理機能144bは、投影データセットB12及び投影データセットB13について補間処理を行なったり、投影データセットB11に基づく投影データセットB14及び投影データセットB15をスパースなデータに加工したりすることを要しない。 Since the projection data set B12 and the projection data set B13 collected by the dual layer method, the dual source method, or the split method are not sparse data, the processing function 144b interpolates the projection data set B12 and the projection data set B13. It is not necessary to perform processing or process the projection data set B14 and the projection data set B15 based on the projection data set B11 into sparse data.

また、上述した実施形態では、投影データセットB12や投影データセットB13を補正対象として説明した。即ち、上述した実施形態では、投影データ領域で補正を行なう場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、処理機能144bは、画像領域で補正を行なうこととしても構わない。 Further, in the above-described embodiment, the projection data set B12 and the projection data set B13 have been described as correction targets. That is, in the above-described embodiment, the case where the correction is performed in the projection data area has been described. However, the embodiment is not limited to this. For example, the processing function 144b may perform correction in the image area.

例えば、処理機能144bは、スキャンA11により収集された投影データセットB11に基づいて、エネルギーE11に対応する3次元の画像データC11を再構成する。また、処理機能144bは、スキャンA12により収集された投影データセットB12に基づいて、エネルギーE12に対応する3次元の画像データC12を再構成する。また、処理機能144bは、スキャンA12により収集された投影データセットB13に基づいて、エネルギーE13に対応する3次元の画像データC13を再構成する。ここで、画像データC11は、第1の被検体データセットの一例である。また、画像データC12は、第2の被検体データセットの一例である。また、画像データC13は、第3の被検体データセットの一例である。 For example, the processing function 144b reconstructs the three-dimensional image data C11 corresponding to the energy E11 based on the projection data set B11 collected by the scan A11. Further, the processing function 144b reconstructs the three-dimensional image data C12 corresponding to the energy E12 based on the projection data set B12 collected by the scan A12. Further, the processing function 144b reconstructs the three-dimensional image data C13 corresponding to the energy E13 based on the projection data set B13 collected by the scan A12. Here, the image data C11 is an example of the first subject data set. Further, the image data C12 is an example of the second subject data set. Further, the image data C13 is an example of the third subject data set.

次に、処理機能144bは、画像データC11に基づいて、画像データC12及び画像データC13の少なくとも一方を補正する。ここで、画像データC11は、画像データC12及び画像データC13と異なるX線エネルギーに対応したものであるとしても、被検体P1におけるX線の減衰や解剖学的構造に関して価値ある情報を有している。従って、処理機能144bは、画像データC11に基づいて、画像データC12や画像データC13といった再構成画像の品質を向上させることができる。そして、処理機能144bは、少なくとも一方が補正された画像データC12及び画像データC13に基づいて、物質弁別の処理を実行する。 Next, the processing function 144b corrects at least one of the image data C12 and the image data C13 based on the image data C11. Here, even if the image data C11 corresponds to an X-ray energy different from that of the image data C12 and the image data C13, it has valuable information regarding the X-ray attenuation and the anatomical structure in the subject P1. There is. Therefore, the processing function 144b can improve the quality of the reconstructed image such as the image data C12 and the image data C13 based on the image data C11. Then, the processing function 144b executes the substance discrimination process based on the image data C12 and the image data C13 in which at least one of them is corrected.

なお、画像領域で補正を行なう場合、処理機能144bは、上述した投影データセットB14及び投影データセットB15の生成処理を省略することができる。即ち、処理機能144bは、別エネルギーの投影データセットをシミュレーションする処理を省略することができる。 When the correction is performed in the image area, the processing function 144b can omit the above-mentioned generation processing of the projection data set B14 and the projection data set B15. That is, the processing function 144b can omit the processing of simulating the projection data set of another energy.

また、上述した画像領域での補正処理については、機械学習の手法により実現することも可能である。例えば、処理機能144bは、第1のスキャンに基づく画像データと第2のスキャンに基づく画像データとの入力を受けて第2のスキャンに基づく画像データの補正を行なうように機能付けられた学習済みモデルM2を事前に生成し、メモリ141に記憶させる。また、スキャンA11及びスキャンA12が実行された際、処理機能144bは、メモリ141から読み出した学習済みモデルM2に対して、スキャンA11に基づく画像データC11と、スキャンA12に基づく画像データC12とを入力することにより、画像データC12を補正した画像データC12’を生成する。そして、処理機能144bは、エネルギーE12に対応する画像データC12’と、エネルギーE13に対応する画像データC13とに基づいて、物質弁別の処理を実行する。ここで、画像データC12’は、第4の被検体データセットの一例である。即ち、処理機能144bは、第1の被検体データセットと第2の被検体データセットとに基づき得られる第4の被検体データセットと、第3の被検体データセットとに基づいて、物質弁別の処理を実行する。 Further, the correction process in the image region described above can be realized by a machine learning method. For example, the processing function 144b has been trained to receive input of image data based on the first scan and image data based on the second scan and correct the image data based on the second scan. The model M2 is generated in advance and stored in the memory 141. Further, when the scan A11 and the scan A12 are executed, the processing function 144b inputs the image data C11 based on the scan A11 and the image data C12 based on the scan A12 to the trained model M2 read from the memory 141. By doing so, the image data C12'corrected from the image data C12 is generated. Then, the processing function 144b executes the substance discrimination process based on the image data C12'corresponding to the energy E12 and the image data C13 corresponding to the energy E13. Here, the image data C12'is an example of a fourth subject data set. That is, the processing function 144b discriminates substances based on the fourth subject data set obtained based on the first subject data set and the second subject data set and the third subject data set. Execute the processing of.

或いは、処理機能144bは、学習済みモデルM2に対して、スキャンA11に基づく画像データC11と、スキャンA12に基づく画像データC13とを入力することにより、画像データC13を補正した画像データC13’を生成する。そして、処理機能144bは、エネルギーE12に対応する画像データC12と、エネルギーE13に対応する画像データC13’とに基づいて、物質弁別の処理を実行する。ここで、画像データC13’は、第4の被検体データセットの一例である。即ち、処理機能144bは、第1の被検体データセットと第3の被検体データセットとに基づき得られる第4の被検体データセットと、第2の被検体データセットとに基づいて、物質弁別の処理を実行する。 Alternatively, the processing function 144b generates image data C13'corrected image data C13 by inputting image data C11 based on scan A11 and image data C13 based on scan A12 into the trained model M2. To do. Then, the processing function 144b executes the substance discrimination process based on the image data C12 corresponding to the energy E12 and the image data C13'corresponding to the energy E13. Here, the image data C13'is an example of a fourth subject data set. That is, the processing function 144b discriminates substances based on the fourth subject data set obtained based on the first subject data set and the third subject data set and the second subject data set. Execute the processing of.

或いは、処理機能144bは、学習済みモデルM2を用いて、画像データC12を補正した画像データC12’、及び、画像データC13を補正した画像データC13’の双方を生成する。そして、処理機能144bは、エネルギーE12に対応する画像データC12’と、エネルギーE13に対応する画像データC13’とに基づいて、物質弁別の処理を実行する。即ち、処理機能144bは、第1の被検体データセットと第2の被検体データセットとに基づき得られる第4の被検体データセットと、第1の被検体データセットと第3の被検体データセットとに基づき得られる第4の被検体データセットとに基づいて、物質弁別の処理を実行する。 Alternatively, the processing function 144b uses the trained model M2 to generate both the image data C12'corrected by the image data C12 and the image data C13' corrected by the image data C13. Then, the processing function 144b executes the substance discrimination process based on the image data C12'corresponding to the energy E12 and the image data C13' corresponding to the energy E13. That is, the processing function 144b includes a fourth subject data set, a first subject data set, and a third subject data obtained based on the first subject data set and the second subject data set. The substance discrimination process is performed based on the fourth subject data set obtained based on the set.

なお、学習済みモデルM2は学習済みモデルM1と同様に構成することができる。例えば、学習済みモデルM2は、ニューラルネットワークにより構成することができる。一例を挙げると、処理機能144bは、多層のニューラルネットワークについて深層学習(ディープラーニング)を実行することで、学習済みモデルM2を生成する。ここで、ニューラルネットワークの種別については特に限定されるものではなく、畳み込みニューラルネットワーク(CNN)であってもよいし、全結合ニューラルネットワークや再帰型ニューラルネットワーク(Recurrent Neural Network:RNN)等の他種のニューラルネットワークであってもよい。或いは、処理機能144bは、ニューラルネットワーク以外の機械学習手法により、学習済みモデルM2を生成してもよい。また、処理機能144bは、学習済みモデルM2の生成処理を行わず、他の装置において生成された学習済みモデルM2を取得して使用することとしても構わない。 The trained model M2 can be configured in the same manner as the trained model M1. For example, the trained model M2 can be constructed by a neural network. As an example, the processing function 144b generates a trained model M2 by executing deep learning on a multi-layer neural network. Here, the type of the neural network is not particularly limited, and may be a convolutional neural network (CNN), or another type such as a fully connected neural network or a recursive neural network (RNN). It may be a neural network of. Alternatively, the processing function 144b may generate the trained model M2 by a machine learning method other than the neural network. Further, the processing function 144b may acquire and use the trained model M2 generated by another device without performing the generation processing of the trained model M2.

また、これまで、第2のスキャンにおいて、少なくともエネルギーE12に対応する投影データセットB12、及びエネルギーE13に対応する投影データセットB13を収集するものとして説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、スキャン機能144aは、第2のスキャンにおいて、投影データセットB12及び投影データセットB13のいずれか一方のみを収集してもよい。この場合、処理機能144bは、投影データセットB11に基づいて、投影データセットB12及び投影データセットB13のいずれか一方の補正を行なうとともに、補正後の投影データセットに基づいて質の高いCT画像データを再構成することができる。或いは、処理機能144bは、投影データセットB11から再構成した画像データC11に基づいて、投影データセットB12から再構成した画像データC12及び投影データセットB13から再構成した画像データC13のいずれか一方を補正し、品質を向上させることができる。 Further, it has been described so far that the projection data set B12 corresponding to the energy E12 and the projection data set B13 corresponding to the energy E13 are collected in the second scan. However, the embodiment is not limited to this. For example, the scan function 144a may collect only one of the projection data set B12 and the projection data set B13 in the second scan. In this case, the processing function 144b corrects either the projection data set B12 or the projection data set B13 based on the projection data set B11, and high-quality CT image data based on the corrected projection data set. Can be reconstructed. Alternatively, the processing function 144b reconstructs either the image data C12 reconstructed from the projection data set B12 or the image data C13 reconstructed from the projection data set B13 based on the image data C11 reconstructed from the projection data set B11. It can be corrected and the quality can be improved.

また、これまで、物質弁別をX線CTシステム10が実行するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、物質弁別は、X線CTシステム10と異なる他の装置において実行されても構わない。以下、この点について、図6に示す医用情報処理システム1を例として説明する。図6は、第2の実施形態に係る医用情報処理システム1の構成の一例を示すブロック図である。医用情報処理システム1には、X線CTシステム10、及び、物質弁別を実行する医用処理装置20が含まれる。 Further, although the substance discrimination has been described as being performed by the X-ray CT system 10, the embodiment is not limited to this. For example, substance discrimination may be performed in another device different from the X-ray CT system 10. Hereinafter, this point will be described by taking the medical information processing system 1 shown in FIG. 6 as an example. FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of the medical information processing system 1 according to the second embodiment. The medical information processing system 1 includes an X-ray CT system 10 and a medical processing device 20 that performs substance discrimination.

図6に示すように、X線CTシステム10と医用処理装置20とは、ネットワークNWを介して相互に接続される。ここで、ネットワークNWを介して接続可能であれば、X線CTシステム10及び医用処理装置20が設置される場所は任意である。例えば、医用処理装置20は、X線CTシステム10と異なる病院に設置されてもよい。即ち、ネットワークNWは、院内で閉じたローカルネットワークにより構成されてもよいし、インターネットを介したネットワークでもよい。また、図6においてはX線CTシステム10を1つ示すが、医用情報処理システム1は複数のX線CTシステム10を含んでもよい。 As shown in FIG. 6, the X-ray CT system 10 and the medical processing device 20 are connected to each other via a network NW. Here, the place where the X-ray CT system 10 and the medical processing device 20 are installed is arbitrary as long as it can be connected via the network NW. For example, the medical processing device 20 may be installed in a hospital different from the X-ray CT system 10. That is, the network NW may be configured by a local network closed in the hospital, or may be a network via the Internet. Further, although one X-ray CT system 10 is shown in FIG. 6, the medical information processing system 1 may include a plurality of X-ray CT systems 10.

医用処理装置20は、ワークステーション等のコンピュータ機器によって実現される。例えば、医用処理装置20は、図6に示すように、メモリ21と、ディスプレイ22と、入力インターフェース23と、処理回路24とを有する。 The medical processing device 20 is realized by a computer device such as a workstation. For example, the medical processing apparatus 20 has a memory 21, a display 22, an input interface 23, and a processing circuit 24, as shown in FIG.

メモリ21は、例えば、RAM、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。例えば、メモリ21は、X線CTシステム10から送信された各種のデータを記憶する。また、例えば、メモリ21は、医用処理装置20に含まれる回路がその機能を実現するためのプログラムを記憶する。なお、メモリ21は、医用処理装置20とネットワークNWを介して接続されたサーバ群(クラウド)により実現されることとしてもよい。 The memory 21 is realized by, for example, a semiconductor memory element such as a RAM or a flash memory, a hard disk, an optical disk, or the like. For example, the memory 21 stores various data transmitted from the X-ray CT system 10. Further, for example, the memory 21 stores a program for the circuit included in the medical processing device 20 to realize its function. The memory 21 may be realized by a server group (cloud) connected to the medical processing device 20 via the network NW.

ディスプレイ22は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ22は、処理回路24による物質弁別の結果を示す画像を表示したり、ユーザからの各種操作を受け付けるためのGUI等を表示したりする。例えば、ディスプレイ22は、液晶ディスプレイやCRTディスプレイである。ディスプレイ22は、デスクトップ型でもよいし、医用処理装置20本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。 The display 22 displays various information. For example, the display 22 displays an image showing the result of substance discrimination by the processing circuit 24, or displays a GUI or the like for accepting various operations from the user. For example, the display 22 is a liquid crystal display or a CRT display. The display 22 may be a desktop type, or may be composed of a tablet terminal or the like capable of wireless communication with the main body of the medical processing device 20.

入力インターフェース23は、ユーザからの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路24に出力する。例えば、入力インターフェース23は、CT画像データを再構成する際の再構成条件や、CT画像データから表示用のCT画像を生成する際の画像処理条件等をユーザから受け付ける。例えば、入力インターフェース23は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面へ触れることで入力操作を行なうタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等により実現される。なお、入力インターフェース23は、医用処理装置20本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。また、入力インターフェース23は、マウスやキーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、医用処理装置20とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路24へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース23の例に含まれる。 The input interface 23 receives various input operations from the user, converts the received input operations into electric signals, and outputs the received input operations to the processing circuit 24. For example, the input interface 23 receives from the user reconstruction conditions for reconstructing CT image data, image processing conditions for generating a CT image for display from CT image data, and the like. For example, the input interface 23 includes a mouse, a keyboard, a trackball, a switch, a button, a joystick, a touch pad for performing input operations by touching an operation surface, a touch screen in which a display screen and a touch pad are integrated, and an optical sensor. It is realized by the non-contact input circuit, voice input circuit, etc. used. The input interface 23 may be composed of a tablet terminal or the like capable of wireless communication with the main body of the medical processing device 20. Further, the input interface 23 is not limited to one provided with physical operation parts such as a mouse and a keyboard. For example, an example of the input interface 23 is an electric signal processing circuit that receives an electric signal corresponding to an input operation from an external input device provided separately from the medical processing device 20 and outputs the electric signal to the processing circuit 24. include.

処理回路24は、処理機能24a及び制御機能24bを実行することで、医用処理装置20全体の動作を制御する。なお、処理機能24aは、処理部の一例である。処理回路24による処理については後述する。 The processing circuit 24 controls the operation of the entire medical processing device 20 by executing the processing function 24a and the control function 24b. The processing function 24a is an example of a processing unit. The processing by the processing circuit 24 will be described later.

図6に示す医用処理装置20においては、各処理機能がコンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ21へ記憶されている。処理回路24は、メモリ21からプログラムを読み出して実行することで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、プログラムを読み出した状態の処理回路24は、読み出したプログラムに対応する機能を有することとなる。 In the medical processing device 20 shown in FIG. 6, each processing function is stored in the memory 21 in the form of a program that can be executed by a computer. The processing circuit 24 is a processor that realizes a function corresponding to each program by reading a program from the memory 21 and executing the program. In other words, the processing circuit 24 in the state where the program is read has a function corresponding to the read program.

なお、図6においては単一の処理回路24にて、処理機能24a及び制御機能24bが実現するものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路24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構わない。また、処理回路24が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。 Although it has been described in FIG. 6 that the processing function 24a and the control function 24b are realized by a single processing circuit 24, a plurality of independent processors are combined to form the processing circuit 24, and each processor is programmed. The function may be realized by executing. Further, each processing function of the processing circuit 24 may be realized by being appropriately distributed or integrated into a single or a plurality of processing circuits.

また、処理回路24は、ネットワークNWを介して接続された外部装置のプロセッサを利用して、機能を実現することとしてもよい。例えば、処理回路24は、メモリ21から各機能に対応するプログラムを読み出して実行するとともに、医用処理装置20とネットワークNWを介して接続されたサーバ群(クラウド)を計算資源として利用することにより、図6に示す各機能を実現する。 Further, the processing circuit 24 may realize the function by utilizing the processor of the external device connected via the network NW. For example, the processing circuit 24 reads a program corresponding to each function from the memory 21 and executes it, and also uses a server group (cloud) connected to the medical processing device 20 via a network NW as a computational resource. Each function shown in FIG. 6 is realized.

例えば、まず、X線CTシステム10におけるスキャン機能144aは、被検体P1の体軸方向に沿った範囲R1にX線を照射してスキャンA11を実行し、エネルギーE11に対応する投影データセットB11を収集する。また、スキャン機能144aは、被検体P1の体軸方向に沿った範囲R2にX線を照射してスキャンA12を実行し、エネルギーE12に対応する投影データセットB12、及びエネルギーE13に対応する投影データセットB13を収集する。なお、スキャン機能144aは、kVスイッチング方式のスキャンA12に代えて、デュアルレイヤー方式のスキャンA13、デュアルソース方式のスキャンA14、又はスプリット方式のスキャンA15を実行してもよい。また、制御機能144cは、投影データセットB11、投影データセットB12及び投影データセットB13を、ネットワークNWを介して、医用処理装置20に送信する。 For example, first, the scan function 144a in the X-ray CT system 10 irradiates the range R1 along the body axis direction of the subject P1 with X-rays to execute the scan A11, and displays the projection data set B11 corresponding to the energy E11. collect. Further, the scan function 144a irradiates the range R2 along the body axis direction of the subject P1 with X-rays to execute the scan A12, and executes the scan A12, and the projection data set B12 corresponding to the energy E12 and the projection data corresponding to the energy E13. Collect set B13. The scan function 144a may execute the dual layer type scan A13, the dual source type scan A14, or the split type scan A15 instead of the kV switching type scan A12. Further, the control function 144c transmits the projection data set B11, the projection data set B12, and the projection data set B13 to the medical processing apparatus 20 via the network NW.

次に、医用処理装置20における処理機能24aは、投影データセットB11に基づいて、エネルギーE12に対応する投影データセットB14及びエネルギーE13に対応する投影データセットB15の少なくとも一方を生成する。また、処理機能24aは、投影データセットB14及び投影データセットB15の少なくとも一方と、投影データセットB12及び投影データセットB13とに基づいて、物質弁別を行なう。 Next, the processing function 24a in the medical processing apparatus 20 generates at least one of the projection data set B14 corresponding to the energy E12 and the projection data set B15 corresponding to the energy E13 based on the projection data set B11. Further, the processing function 24a discriminates substances based on at least one of the projection data set B14 and the projection data set B15 and the projection data set B12 and the projection data set B13.

例えば、処理機能24aは、投影データセットB12及び投影データセットB14に基づいて、エネルギーE12に対応する投影データセットB16を生成し、投影データセットB16及び投影データセットB13に基づいて物質弁別を行なう。また、例えば、処理機能24aは、投影データセットB13及び投影データセットB15に基づいて、エネルギーE13に対応する投影データセットB17を生成し、投影データセットB12及び投影データセットB17に基づいて物質弁別を行なう。また、例えば、処理機能24aは、投影データセットB12及び投影データセットB14に基づいて投影データセットB16を生成し、投影データセットB13及び投影データセットB15に基づいて投影データセットB17を生成し、投影データセットB16及び投影データセットB17に基づいて物質弁別を行なう。 For example, the processing function 24a generates a projection data set B16 corresponding to the energy E12 based on the projection data set B12 and the projection data set B14, and discriminates substances based on the projection data set B16 and the projection data set B13. Further, for example, the processing function 24a generates a projection data set B17 corresponding to the energy E13 based on the projection data set B13 and the projection data set B15, and discriminates substances based on the projection data set B12 and the projection data set B17. Do it. Further, for example, the processing function 24a generates a projection data set B16 based on the projection data set B12 and the projection data set B14, generates a projection data set B17 based on the projection data set B13 and the projection data set B15, and projects the projection data set B17. Material discrimination is performed based on the data set B16 and the projection data set B17.

また、制御機能24bは、処理機能24aによる物質弁別の結果を示す画像をディスプレイ22に表示させる。或いは、制御機能24bは、物質弁別の結果を示す画像をX線CTシステム10に送信する。この場合、X線CTシステム10における制御機能144cは、物質弁別の結果を示す画像をディスプレイ142に表示させる。 In addition, the control function 24b causes the display 22 to display an image showing the result of substance discrimination by the processing function 24a. Alternatively, the control function 24b transmits an image showing the result of substance discrimination to the X-ray CT system 10. In this case, the control function 144c in the X-ray CT system 10 causes the display 142 to display an image showing the result of substance discrimination.

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU、GPU(Graphics Processing Unit)、あるいは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサはメモリ141又はメモリ21に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。 The term "processor" used in the above description refers to, for example, a CPU, a GPU (Graphics Processing Unit), an integrated circuit for a specific application (Application Specific Integrated Circuit: ASIC), a programmable logic device (for example, a simple programmable logic device (for example, a simple programmable logic device)). It means a circuit such as a Simple Programmable Logic Device (SPLD), a composite programmable logic device (Complex Programmable Logic Device: CPLD), and a field programmable gate array (Field Programmable Gate Array: FPGA). The processor realizes the function by reading and executing the program stored in the memory 141 or the memory 21.

なお、図1においては、単一のメモリ141が処理回路144の各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明した。また、図6においては、単一のメモリ21が処理回路24の各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、複数のメモリ141を分散して配置し、処理回路144は、個別のメモリ141から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。同様に、複数のメモリ21を分散して配置し、処理回路24は、個別のメモリ21から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。また、メモリ141又はメモリ21にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。 Note that, in FIG. 1, a single memory 141 has been described as storing a program corresponding to each processing function of the processing circuit 144. Further, in FIG. 6, it has been described that a single memory 21 stores a program corresponding to each processing function of the processing circuit 24. However, the embodiment is not limited to this. For example, a plurality of memories 141 may be distributed and arranged, and the processing circuit 144 may be configured to read a corresponding program from the individual memories 141. Similarly, a plurality of memories 21 may be distributed and arranged, and the processing circuit 24 may be configured to read a corresponding program from the individual memories 21. Further, instead of storing the program in the memory 141 or the memory 21, the program may be directly incorporated in the circuit of the processor. In this case, the processor realizes the function by reading and executing the program embedded in the circuit.

上述した実施形態に係る各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。即ち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行われる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、CPU及び当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。 Each component of each device according to the above-described embodiment is a functional concept, and does not necessarily have to be physically configured as shown in the figure. That is, the specific form of distribution / integration of each device is not limited to the one shown in the figure, and all or part of the device is functionally or physically distributed in arbitrary units according to various loads and usage conditions. It can be integrated and configured. Further, each processing function performed by each device may be realized by a CPU and a program analyzed and executed by the CPU, or may be realized as hardware by wired logic.

また、上述した実施形態で説明した処理方法は、予め用意された処理プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この処理プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この処理プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク(FD)、CD−ROM、MO、DVD等のコンピュータで読み取り可能な非一過性の記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。 Further, the processing method described in the above-described embodiment can be realized by executing a processing program prepared in advance on a computer such as a personal computer or a workstation. This processing program can be distributed via a network such as the Internet. Further, this processing program is recorded on a non-transient recording medium such as a hard disk, flexible disk (FD), CD-ROM, MO, or DVD that can be read by a computer, and is executed by being read from the recording medium by the computer. You can also do it.

以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、物質弁別の精度を向上させることができる。 According to at least one embodiment described above, the accuracy of substance discrimination can be improved.

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、変更を行なうことができる。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 some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples 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 gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1 医用情報処理システム
10 X線CTシステム
140 コンソール装置
144 処理回路
144a スキャン機能
144b 処理機能
144c 制御機能
20 医用処理装置
24 処理回路
24a 処理機能
24b 制御機能
1 Medical information processing system 10 X-ray CT system 140 Console device 144 Processing circuit 144a Scan function 144b Processing function 144c Control function 20 Medical processing device 24 Processing circuit 24a Processing function 24b Control function

Claims (15)

被検体の第1の領域にX線を照射することで第1のX線エネルギーに対応する第1の被検体データセットを収集する第1のスキャンを実行し、前記第1のスキャンの後で、前記第1の領域に含まれる第2の領域にX線を照射することで第2のX線エネルギーに対応する第2の被検体データセット及び前記第2のX線エネルギーとは異なる第3のX線エネルギーに対応する第3の被検体データセットを収集する第2のスキャンを実行するスキャン部と、
前記第1の被検体データセットと前記第2及び第3の被検体データセットの一方とに基づき得られる第4の被検体データセットと、前記第2及び第3の被検体データセットの他方とに基づいて、複数の基準物質による物質弁別を行なう処理部と
を備えた、X線CTシステム。
A first scan is performed to collect a first subject data set corresponding to the first X-ray energy by irradiating the first region of the subject with X-rays, and after the first scan. A third region different from the second subject data set corresponding to the second X-ray energy and the second X-ray energy by irradiating the second region included in the first region with X-rays. A scanning unit that executes a second scan that collects a third subject data set corresponding to the X-ray energy of
A fourth subject data set obtained based on the first subject data set and one of the second and third subject data sets, and the other of the second and third subject data sets. An X-ray CT system equipped with a processing unit that discriminates substances based on a plurality of reference substances.
前記スキャン部は、
前記被検体の体軸方向に沿った前記第1の領域にX線を照射することで前記第1のスキャンを実行して、前記第1の被検体データセットとして第1の投影データセットを収集し、
前記第1のスキャンの後で、前記体軸方向に沿った前記第1の領域より狭い第2の領域にX線を照射することで前記第2のスキャンを実行して、記第2の被検体データセットとして第2の投影データセットを収集し、前記第3の被検体データセットとして第3の投影データセットを収集し、
前記処理部は、
前記第1の投影データセットに基づいて、前記第2のX線エネルギーに対応する第4の投影データセット、及び前記第3のX線エネルギーに対応する第5の投影データセットのうち少なくとも一方を生成し、
前記第4の投影データセット及び前記第2の投影データセットと、前記第5の投影データセット及び前記第3の投影データセットとの一方に基づき得られる前記第4の被検体データセットと、前記第2及び第3の投影データセットの他方とに基づいて前記物質弁別を行なう、請求項1に記載のX線CTシステム。
The scanning unit
The first scan is performed by irradiating the first region along the body axis direction of the subject with X-rays, and the first projection data set is collected as the first subject data set. And
After the first scan, the second scan is performed by irradiating a second region narrower than the first region along the body axis direction with X-rays to perform the second scan. A second projection data set is collected as the sample data set, and a third projection data set is collected as the third subject data set.
The processing unit
Based on the first projection data set, at least one of the fourth projection data set corresponding to the second X-ray energy and the fifth projection data set corresponding to the third X-ray energy Generate and
The fourth subject data set obtained based on one of the fourth projection data set, the second projection data set, the fifth projection data set, and the third projection data set, and the said. The X-ray CT system according to claim 1, wherein the substance discrimination is performed based on the other of the second and third projection data sets.
前記第1のX線エネルギーは、前記第2のX線エネルギー及び前記第3のX線エネルギーとは異なる、請求項1又は2に記載のX線CTシステム。 The X-ray CT system according to claim 1 or 2, wherein the first X-ray energy is different from the second X-ray energy and the third X-ray energy. 前記第2のX線エネルギーは、前記第3のX線エネルギーより小さく、
前記処理部は、
前記第1の投影データセットに基づいて、前記第2のX線エネルギーに対応する前記第4の投影データセットを生成し、
前記第2の投影データセット及び前記第4の投影データセットに基づいて、前記第2のX線エネルギーに対応する第6の投影データセットを生成し、
前記第3の投影データセット及び前記第6の投影データセットに基づいて、前記物質弁別を行なう、請求項2に記載のX線CTシステム。
The second X-ray energy is smaller than the third X-ray energy,
The processing unit
Based on the first projection data set, the fourth projection data set corresponding to the second X-ray energy is generated.
Based on the second projection data set and the fourth projection data set, a sixth projection data set corresponding to the second X-ray energy is generated.
The X-ray CT system according to claim 2, wherein the substance discrimination is performed based on the third projection data set and the sixth projection data set.
前記処理部は、
前記第1の投影データセットに基づいて、前記第2のX線エネルギーに対応する前記第4の投影データセット及び前記第3のX線エネルギーに対応する前記第5の投影データセットを生成し、
前記第2の投影データセット及び前記第4の投影データセットに基づいて、前記第2のX線エネルギーに対応する第6の投影データセットを生成し、
前記第3の投影データセット及び前記第5の投影データセットに基づいて、前記第3のX線エネルギーに対応する第7の投影データセットを生成し、
前記第6の投影データセット及び前記第7の投影データセットに基づいて、前記物質弁別を行なう、請求項2に記載のX線CTシステム。
The processing unit
Based on the first projection data set, the fourth projection data set corresponding to the second X-ray energy and the fifth projection data set corresponding to the third X-ray energy are generated.
Based on the second projection data set and the fourth projection data set, a sixth projection data set corresponding to the second X-ray energy is generated.
Based on the third projection data set and the fifth projection data set, a seventh projection data set corresponding to the third X-ray energy is generated.
The X-ray CT system according to claim 2, wherein the substance discrimination is performed based on the sixth projection data set and the seventh projection data set.
前記処理部は、前記第1の投影データセットに基づいて3次元の第1画像データを生成し、X線吸収係数に応じて前記第1画像データをセグメンテーションし、セグメンテーションした前記第1画像データを前記第2のX線エネルギーに応じて順投影することで前記第4の投影データセットを生成する、請求項4に記載のX線CTシステム。 The processing unit generates three-dimensional first image data based on the first projection data set, segments the first image data according to the X-ray absorption coefficient, and segments the first image data. The X-ray CT system according to claim 4, wherein the fourth projection data set is generated by forward-projecting according to the second X-ray energy. 前記処理部は、前記第1の投影データセットに基づいて3次元の第1画像データを生成し、X線吸収係数に応じて前記第1画像データをセグメンテーションし、セグメンテーションした前記第1画像データを前記第2のX線エネルギーに応じて順投影することで前記第4の投影データセットを生成し、セグメンテーションした前記第1画像データを前記第3のX線エネルギーに応じて順投影することで前記第5の投影データセットを生成する、請求項5に記載のX線CTシステム。 The processing unit generates three-dimensional first image data based on the first projection data set, segments the first image data according to the X-ray absorption coefficient, and segments the first image data. The fourth projection data set is generated by forward projection according to the second X-ray energy, and the segmented first image data is forward-projected according to the third X-ray energy. The X-ray CT system according to claim 5, which produces a fifth projection data set. 前記処理部は、同一対象から収集された2つの投影データセットの入力を受けて高品質の投影データセットを出力するように機能付けられた学習済みモデルに対して、前記第4の投影データセットと前記第2の投影データセットとを入力することにより、前記第6の投影データセットを生成する、請求項4又は6に記載のX線CTシステム。 The processing unit receives the input of two projection data sets collected from the same object and outputs a high-quality projection data set to the trained model, the fourth projection data set. The X-ray CT system according to claim 4 or 6, wherein the sixth projection data set is generated by inputting the second projection data set and the second projection data set. 前記処理部は、同一対象から収集された2つの投影データセットの入力を受けて高品質の投影データセットを出力するように機能付けられた学習済みモデルに対して、前記第4の投影データセットと前記第2の投影データセットとを入力することにより前記第6の投影データセットを生成し、前記第5の投影データセットと前記第3の投影データセットとを入力することにより前記第7の投影データセットを生成する、請求項5又は7に記載のX線CTシステム。 The processing unit receives the input of two projection data sets collected from the same object and outputs a high-quality projection data set to the trained model, the fourth projection data set. And the second projection data set are input to generate the sixth projection data set, and the fifth projection data set and the third projection data set are input to generate the seventh projection data set. The X-ray CT system according to claim 5 or 7, which produces a projection data set. 前記スキャン部は、1又は複数のビューごとに、前記第2のX線エネルギーと前記第3のX線エネルギーとの間でX線のエネルギーを変化させることで、前記第2のスキャンを実行する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のX線CTシステム。 The scanning unit executes the second scan by changing the X-ray energy between the second X-ray energy and the third X-ray energy for each one or a plurality of views. , The X-ray CT system according to any one of claims 1 to 9. 前記スキャン部は、第1のX線管から前記第2のX線エネルギーのX線を照射させ、第2のX線管から前記第3のX線エネルギーのX線を照射させることで、前記第2のスキャンを実行する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のX線CTシステム。 The scanning unit irradiates the X-ray of the second X-ray energy from the first X-ray tube and irradiates the X-ray of the third X-ray energy from the second X-ray tube. The X-ray CT system according to any one of claims 1 to 9, wherein the second scan is performed. 前記スキャン部は、前記第2のX線エネルギーのX線を検出する第1の層と、前記第3のX線エネルギーのX線を検出する第2の層とを有する積層型のX線検出器を用いて、前記第2のスキャンを実行する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のX線CTシステム。 The scanning unit has a laminated X-ray detection having a first layer for detecting X-rays of the second X-ray energy and a second layer for detecting X-rays of the third X-ray energy. The X-ray CT system according to any one of claims 1 to 9, wherein the second scan is performed using a device. 前記スキャン部は、透過したX線を前記第2のX線エネルギーまで減衰させる第1のX線フィルタと、透過したX線を前記第3のX線エネルギーまで減衰させる第2のX線フィルタとを用いて、前記第2のスキャンを実行する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のX線CTシステム。 The scanning unit includes a first X-ray filter that attenuates transmitted X-rays to the second X-ray energy, and a second X-ray filter that attenuates transmitted X-rays to the third X-ray energy. The X-ray CT system according to any one of claims 1 to 9, wherein the second scan is performed using the X-ray CT system. 前記スキャン部は、透過したX線を前記第2のX線エネルギーから前記第3のX線エネルギーまで減衰させるX線フィルタを用いて、被検体に照射されるX線の一部を減衰させることで、前記第2のスキャンを実行する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のX線CTシステム。 The scanning unit attenuates a part of the X-rays applied to the subject by using an X-ray filter that attenuates the transmitted X-rays from the second X-ray energy to the third X-ray energy. The X-ray CT system according to any one of claims 1 to 9, wherein the second scan is performed. 第1のスキャンにおいて被検体の第1の領域にX線を照射することで収集された第1のX線エネルギーに対応する第1の被検体データセットと前記第1のスキャンの後で実行された第2のスキャンにおいて前記第1の領域に含まれる第2の領域にX線を照射することで収集された第2のX線エネルギーに対応する第2の被検体データセット及び前記第2のX線エネルギーとは異なる第3のX線エネルギーに対応する第3の被検体データセットの一方とに基づき得られる第4の被検体データセットと、前記第2及び第3の被検体データセットの他方とに基づいて、複数の基準物質による物質弁別を行なう処理部
を備えた、医用処理装置。
Performed after the first scan with the first subject dataset corresponding to the first X-ray energy collected by irradiating the first region of the subject with X-rays in the first scan. The second subject data set corresponding to the second X-ray energy collected by irradiating the second region included in the first region with X-rays in the second scan and the second region. A fourth subject data set obtained based on one of a third subject data sets corresponding to a third X-ray energy different from the X-ray energy, and the second and third subject data sets. A medical processing apparatus provided with a processing unit that discriminates substances based on a plurality of reference substances based on the other.
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