JP2022520241A - X線画像システムの較正 - Google Patents
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Abstract
Description
臨床PCSCTシステムなどのX線画像システムで使用するために較正ファントムを構成するとき、2つの主要な実用上の考慮事項が存在する。第1は、システムの検出要素の各々について、材料スペースの十分大きな部分(上記PEおよびPVCのすべての組み合わせ、または、臨床的に関連する材料の何らかの他の組み合わせ)をサンプリングしなければならないことである。第2は、これが実際に実行可能でなければならないことである。
- 第1の材料を含む、中央に位置する第1の物体と、
- 第1の物体の周縁辺りに配置された複数の第2の物体であって、第2の物体の少なくともサブセットは第1の材料とは異なる第2の材料を含み、第1の物体は第2の物体より相対的に大きい、複数の第2の物体と、
- 第1の物体の周縁辺りおよび/または第2の物体の少なくともサブセットの周縁辺りに配置された複数の第3の物体であって、第3の物体の少なくともサブセットは、第1の材料および第2の材料とは異なる第3の材料を含み、第3の物体は第2の物体より相対的に小さい、複数の第3の物体と、
を含む、少なくとも3つの異なるタイプおよび/または組成の幾何学的物体の組み合わせを備える。
- X線画像システムのビーム経路内に、第1の態様に従って較正ファントムを設置するステップ、
- X線源をオンにするステップ、および較正ファントムの被制御移動に基づいて較正シーケンスを開始するステップ、
- X線検出器の出力に基づいて、投影セットについて投影データを取得するステップ、
- 各投影について較正ファントムの異なる材料を介する経路長を決定すること、ならびに、
- 経路長とX線検出器の検出器応答との間のマッピングを生成するステップ、
を含む。
- 第1の材料を含む、中央に位置する第1の物体と、
- 第1の物体の周縁辺りに配置された複数の第2の物体であって、第2の物体の少なくともサブセットは第1の材料とは異なる第2の材料を含み、第1の物体は第2の物体より相対的に大きい、複数の第2の物体と、
- 第1の物体の周縁辺りおよび/または第2の物体の少なくともサブセットの周縁辺りに配置された複数の第3の物体であって、第3の物体の少なくともサブセットは、第1の材料および第2の材料とは異なる第3の材料を含み、第3の物体は第2の物体より相対的に小さい、複数の第3の物体と、
を含む、少なくとも3つの異なるタイプおよび/または組成の幾何学的物体の組み合わせを備える。
1.ファントムをビーム経路内に設置する。
2.X線源をオンにし、ファントムの被制御移動に基づいて較正シーケンスを開始する。
3.投影データを記憶する。
4.取得した投影データに少なくとも部分的に基づいて、各投影について関連する較正ファントム材料を介した経路長を決定する。
5.材料経路長組み合わせおよび各検出要素についての検出器応答のマッピングを生成する(それによって、代表的な較正を提供する)。
6.任意選択として、このマッピングをアーチファクトのないトモグラフィ画像再構成のために使用する。
〇視野内にあり、少なくとも部分的に視野を超える、較正ファントムの平滑な連続移動、または、
〇視野をカバーし、少なくとも部分的に視野を超える、ファントムの段階的移動。各ステップの間、ファントムは静止し、ガントリーは数回回転して、角度セットから投影データを収集する。回転数は、測定データ内の所望の統計エラーに基づいて決定される。
〇少なくとも部分的に投影データに基づいて、ファントムの再構成画像を作成する。例えば、縁部抽出後にファントムの画像上でのハフ変換と同様の変換を利用して、ファントム構成要素の顕著な特徴のパラメータ表示(楕円中心、長軸および短軸など)を抽出する(図9A~図9Cを参照のこと)。
〇パラメータ表示が決定されると、ファントムのジオメトリおよびロケーションが固有に既知となる。ここで、線セグメントと、円(または楕円)、またはファントムに使用される任意の他の幾何学的形との、交差についての公式を使用して、各検出要素によって見られる異なる材料を介する経路長が分析的に決定され得、各線セグメントは、その始点(X線焦点)およびその終点、所与のガントリー回転角度についての各検出要素の既知のロケーションによって、固有に決定される。
S1:請求項1から16のいずれかの較正ファントムを、X線画像システムのビーム経路内に設置するステップ、
S2:X線源をオンにするステップ、および、較正ファントムの被制御移動に基づいて較正シーケンスを開始するステップ、
S3:X線検出器の出力に基づいて、投影セットについて投影データを取得するステップ、
S4:取得された投影データに少なくとも部分的に基づいて、各投影について較正ファントムの異なる材料を介する経路長を決定するステップ、ならびに、
S5:経路長とX線検出器の検出器応答との間のマッピングを生成するステップ、
を含む。
1.Alvarez、Robert E.による、「Estimator for photon counting energy selective x-ray imaging with multibin pulse height analysis」、Med. Phys. 38(5)、2011年5月
2.Ehn.S、Sellerer.T、Mechlem.K、Fehringer.A、Epple.M、Herzen.J、Pfeiffer.F、Noel.P.Bによる、「Basis material decomposition in spectral CT using a semi-empirical、polychromatic adaption of the Beer-Lambert model」、Phys.Med.Biol.62(2017年)
Claims (24)
- X線源(10)およびX線検出器(20)を有するX線画像システム(100)のための較正ファントム(5)であって、
前記較正ファントム(5)は、
- 第1の材料を含む、中央に位置する第1の物体(1)と、
- 前記第1の物体の周縁辺りに配置された複数の第2の物体(2)であって、前記第2の物体の少なくともサブセットは前記第1の材料とは異なる第2の材料を含み、前記第1の物体は前記第2の物体より相対的に大きい、複数の第2の物体(2)と、
- 前記第1の物体の前記周縁辺りおよび/または前記第2の物体の少なくともサブセットの前記周縁辺りに配置された、複数の第3の物体(3)であって、前記第3の物体の少なくともサブセットは、前記第1の材料および前記第2の材料とは異なる第3の材料を含み、前記第3の物体は前記第2の物体より相対的に小さい、複数の第3の物体(3)と、
を含む、少なくとも3つの異なるタイプおよび/または組成の幾何学的物体(1、2、3)の組み合わせを備える、
較正ファントム(5)。 - 前記第3の物体(3)の少なくともサブセットは、前記第2の物体(2)の少なくともサブセット間の前記第1の物体(1)の前記周縁辺りに配置される、請求項1に記載の較正ファントム。
- 前記第1の物体(1)、前記第2の物体(2)、および前記第3の物体(3)は、意図されたX線方向に対して実質的に垂直な方向に延在する、および/またはスキャン方向に延在する、細長い物体である、請求項1または2に記載の較正ファントム。
- 前記第1の物体(1)、前記第2の物体(2)、および前記第3の物体(3)は、円筒、直方体、およびプリズムのうちの少なくとも1つを含む、請求項1から3のいずれかに記載の較正ファントム。
- 前記第1の物体(1)は中央の円筒であり、前記第2の物体(2)は前記中央の円筒(1)の前記周縁辺りに間を置いて配置された中型サイズの円筒であり、前記第3の物体(3)は、前記中央の円筒(1)の前記周縁辺り、および/または、前記中型サイズの円筒(2)の少なくともサブセットの前記周縁辺りに配置された、より小さな円筒である、請求項1から4のいずれかに記載の較正ファントム。
- 前記より小さな円筒(3)の少なくともサブセットは、前記中型サイズの円筒(2)の少なくともサブセットの間に間をおいて配置された前記中央の円筒(1)の前記周縁辺りに配置される、請求項5に記載の較正ファントム。
- 前記中央の円筒(1)は前記中型サイズの円筒(2)より大きな直径を有し、前記中型サイズの円筒(2)は前記より小さな円筒(3)より大きな直径を有する、請求項5または6に記載の較正ファントム。
- 前記複数の第2の物体(2)はすべて前記同じ第2の材料である、請求項1から7のいずれかに記載の較正ファントム。
- 前記複数の第2の物体(2)は、異なる材料および/または異なるサイズの、少なくとも2つのタイプの物体を含む、請求項1から7のいずれかに記載の較正ファントム。
- 前記第2の物体の第1のサブセットは、前記第2の異なる材料から作られ、また前記第2の物体の第2のサブセットは、前記第1の材料から作られる、請求項9に記載の較正ファントム。
- 前記第2の物体(2)の前記サイズおよび数は、前記第1の物体(1)の前記周縁辺りに前記第2の物体の滑合を達成するように選択される、請求項1から10のいずれかに記載の較正ファントム。
- 前記第1の材料は柔軟なヒト組織を模倣し、また前記第2の材料は前記第1の材料よりも高い減衰を有する、請求項1から11のいずれかに記載の較正ファントム。
- 前記第1の材料は柔軟なヒト組織を模倣し、前記第2の材料は骨を模倣し、また前記第3の材料は造影剤を模倣する、請求項1から12のいずれかに記載の較正ファントム。
- 前記第1の材料はポリエチレン(PE)を含み、また前記第2の材料はポリ塩化ビニル(PVC)または他のプラスチックもしくは樹脂を含む、請求項1から13のいずれかに記載の較正ファントム。
- 前記較正ファントム(5)は、材料ベースの分解のための較正を実行可能にするための光子計数マルチビンX線検出器(20)を備えるコンピュータ断層撮影(CT)システムにおいて使用することが意図される、請求項1から14のいずれかに記載の較正ファントム。
- 前記較正ファントム(5)は、i)前記CTシステムの多数の回転角度の各々、および前記X線検出器の多数の検出要素の各々について、前記第1、第2、および第3の材料の各々を介する経路長の決定と、ii)対応する前記光子計数マルチビンX線検出器(20)の検出器応答との間のマッピングに基づいて、正確な材料ベースの分解のための較正を実行可能にするために、前記CTシステム内で使用することが意図される、請求項15に記載の較正ファントム。
- X線源(10)およびX線検出器(20)を有するX線画像システム(100)の較正のための方法であって、
- 前記X線画像システムのビーム経路内に、請求項1から16のいずれかに記載の較正ファントム(5)を設置するステップ(S1)、
- 前記X線源(10)をオンにするステップ、および前記較正ファントム(5)の被制御移動に基づいて較正シーケンスを開始するステップ(S2)、
- 前記X線検出器(20)の前記出力に基づいて、投影セットについて投影データを取得するステップ(S3)、
- 取得された投影データに少なくとも部分的に基づいて、各前記投影について前記較正ファントム(5)の前記異なる材料を介する経路長を決定するステップ(S4)、ならびに、
- 前記経路長と前記X線検出器(20)の検出器応答との間のマッピングを生成するステップ(S5)、
を含む、方法。 - 前記マッピングは較正された画像再構成に使用される、請求項17に記載の方法。
- 前記決定するステップ(S4)は、多数の回転角度の各々、および前記X線検出器の多数の検出要素の各々について、前記較正ファントムの前記第1、第2、および第3の材料の各々を介する前記経路長を決定することを含む、請求項17または18に記載の方法。
- 前記X線検出器(20)は光子計数マルチビンX線検出器であり、前記生成するステップ(S5)は、前記光子計数マルチビンX線検出器の対応する登録された光子計数に対する、前記異なる材料の経路長の検出要素特有のマッピングを決定することを含む、請求項17から19のいずれかに記載の方法。
- 前記検出器応答は、少なくとも部分的に前記投影データによって表される、請求項17から20のいずれかに記載の方法。
- 前記投影データは光子計数情報を含む、請求項17から21のいずれかに記載の方法。
- 前記経路長を決定する前記ステップ(S4)は、取得された投影データに少なくとも部分的に基づいて、前記ファントムまたはその少なくとも一部の画像を生成すること、および、前記生成された画像から前記経路長を決定することを含む、請求項17から22のいずれかに記載の方法。
- 前記X線画像システム(100)は、光子計数マルチビンX線検出器を備える光子計数スペクトルコンピュータ断層撮影(PCSCT)システムである、請求項17から23のいずれかに記載の方法。
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