JP2023035389A - 光子計数回路、及び放射線撮像装置、閾値設定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
第一実施形態のX線CT装置は、図1に示すように、X線を被写体7に照射するX線源1と、X線の光子を検出する複数の検出素子が二次元に配列されるX線検出器2と、信号処理部3と、画像生成部4とを備える。なお検出素子を画素ともいい、計数性能を向上させるために各画素は複数のサブ画素に分割される。信号処理部3は、検出素子から出力される検出信号に対し補正等の処理を行うとともに、X線CT装置の各部を制御する。画像生成部4は、信号処理部3で補正等の処理がなされた信号を用いて被写体7の画像を生成する。X線源1とX線検出器2は互いに対向する位置で回転板5に支持され、寝台6に横たわる被写体7の周りを、被写体7に対して相対的に回転するように構成される。
サブ画素Aの閾値として、VTHA(T-2)からVTHA(T+2)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。なお目標閾値VTH_TARGに最も近い離散値がVTHA(T)である。そしてVTHA(T-2)からVTHA(T+2)までの離散値は、目標閾値VTH_TARGに近い順に並ぶ上位5位までの離散値を含む。より具体的には、図3の閾値VTHAにおいては、上位1位がVTHA(T)、上位2位がVTHA(T-1)、上位3位がVTHA(T+1)、上位4位がVTHA(T-2)、上位5位がVTHA(T+2)である。また、図3の閾値VTHDにおいてはVTHD(T)がVTH_TARGよりも小さい為、VTHAとは並び順が異なり、上位1位がVTHD(T)、上位2位がVTHD(T+1)、上位3位がVTHD(T―1)、上位4位がVTHD(T+2)、上位5位がVTHD(T―2)である。
S401~S409と同様に、サブ画素Bの閾値として、VTHB(T-2)からVTHB(T+2)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。
S401~S409と同様に、サブ画素Cの閾値として、VTHC(T-2)からVTHC(T+2)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。
S401~S409と同様に、サブ画素Dの閾値として、VTHD(T-2)からVTHD(T+2)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。
サブ画素毎の閾値の平均値が算出される。すなわち、S401~S409、S402~S408、S403~S407、S404~S406の多重ループが繰り返されることにより、625通りの平均値が算出される。
625通りの平均値と目標閾値との差異が算出される。
S410で算出された差異が最小となるサブ画素毎の閾値の組み合わせが出力される。
サブ画素Aの閾値として、VTHA(T-1)からVTHA(T+1)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。なお目標閾値VTH_TARGに最も近い離散値がVTHA(T)である。そしてVTHA(T-1)からVTHA(T+1)までの離散値は、目標閾値VTH_TARGに近い順に並ぶ上位2位までの離散値を含み、階調差は最大でも1.5階調に留まる。
S601~S609と同様に、サブ画素Bの閾値として、VTHB(T-1)からVTHB(T+1)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。
S601~S609と同様に、サブ画素Cの閾値として、VTHC(T-1)からVTHC(T+1)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。
S601~S609と同様に、サブ画素Dの閾値として、VTHD(T-1)からVTHD(T+1)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。
サブ画素毎の閾値の平均値が算出される。すなわち、S601~S609、S602~S608、S603~S607、S604~S606の多重ループが繰り返されることにより、3^4=81通りの平均値が算出される。
81通りの平均値と目標閾値との差異が算出される。
S610で算出された差異が最小となるサブ画素毎の閾値の組み合わせが出力される。
第一実施形態では、検出素子モジュール300の画素が2×2のサブ画素に分割される場合について説明した。画素の分割数は2×2に限定されないので、第二実施形態では画素が3×3のサブ画素に分割される場合について説明する。なお第一実施形態と同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。
サブ画素Aの閾値として、VTHA(T-5)からVTHA(T+5)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。なお目標閾値VTH_TARGに最も近い離散値がVTHA(T)である。そしてVTHA(T-5)からVTHA(T+5)までの離散値は、目標閾値VTH_TARGに近い順に並ぶ上位11位までの離散値を含む。
S801~S819と同様に、サブ画素B、サブ画素C、…、サブ画素Iのそれぞれの閾値として、(T-5)から(T+5)に対応する離散値が繰返し1階調ずつ変更される。
サブ画素毎の閾値の平均値が算出される。すなわち、(S801~S819)~(S809~S811)の多重ループが繰り返されることにより、2.4×10^9通りの平均値が算出される。
2.4×10^9通りの平均値と目標閾値との差異が算出される。
S820で算出された差異が最小となるサブ画素毎の閾値の組み合わせが出力される。
第二実施形態では、検出素子モジュール300の画素が同サイズのサブ画素に3×3に分割される場合について説明した。サブ画素は同サイズに限定されないので、第三実施形態では、画素が異なるサイズのサブ画素によって分割される場合について説明する。なお第一実施形態や第二実施形態と同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。
第二実施形態と同じ処理であるので、説明を省略する。
サブ画素毎の面積比を重み係数とするサブ画素毎の閾値の加重平均値が算出される。すなわち、(S801~S819)~(S809~S811)の多重ループが繰り返されることにより、2.4×10^9通りの加重平均値が算出される。
2.4×10^9通りの加重平均値と目標閾値との差異が算出される。
S1020で算出された差異が最小となるサブ画素毎の閾値の組み合わせが出力される。
第一実施形態乃至第三実施形態では、X線の光子数がエネルギーに依らず同一であるとする場合について説明した。第四実施形態では、X線の光子数がエネルギーに依って異なる場合について説明する。なお第一実施形態乃至第三実施形態と同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。
第二実施形態と同じ処理であるので、説明を省略する。
エネルギー毎の光子数の比を重み係数とするサブ画素毎の閾値の加重平均値が算出される。すなわち、(S801~S819)~(S809~S811)の多重ループが繰り返されることにより、2.4×10^9通りの加重平均値が算出される。
2.4×10^9通りの加重平均値と目標閾値との差異が算出される。
S1220で算出された差異が最小となるサブ画素毎の閾値の組み合わせが出力される。
第二実施形態では、3×3のサブ画素毎に閾値を変更する場合について説明した。第五実施形態では、3×3のサブ画素を複数のグループに分け、グループ毎に閾値を変更することにより多重ループの数を低減させることについて説明する。なお第二実施形態と同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。
画素301の角に位置するサブ画素の閾値として、(T-5)から(T+5)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。なお目標閾値VTH_TARGに最も近い離散値が(T)である。そして(T-5)から(T+5)までの離散値は、目標閾値VTH_TARGに近い順に並ぶ上位11位までの離散値を含む。
S1401~S1407と同様に、画素301の辺に位置するサブ画素の閾値として、(T-5)から(T+5)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。
S1401~S1407と同様に、画素301の中心に位置するサブ画素の閾値として、(T-5)から(T+5)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。
グループ毎の閾値の平均値が算出される。すなわち、(S1401~S1407)~(S1403~S1405)の多重ループが繰り返されることにより、1331通りの平均値が算出される。
1331通りの平均値と目標閾値との差異が算出される。
S1408で算出された差異が最小となるグループ毎の閾値の組み合わせが出力される。
画素301の一方の角に位置するサブ画素の閾値として、(T-5)から(T+5)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。なお目標閾値VTH_TARGに最も近い離散値が(T)である。そして(T-5)から(T+5)までの離散値は、目標閾値VTH_TARGに近い順に並ぶ上位11位までの離散値を含む。
S1601~S1611と同様に、画素301の他方の角に位置するサブ画素の閾値として、(T-5)から(T+5)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。
S1601~S1611と同様に、画素301の一方の辺に位置するサブ画素の閾値として、(T-5)から(T+5)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。
S1601~S1611と同様に、画素301の他方の辺に位置するサブ画素の閾値として、(T-5)から(T+5)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。
S1601~S1611と同様に、画素301の中心に位置するサブ画素の閾値として、(T-5)から(T+5)までの離散値が繰返し1階調ずつ変更される。
グループ毎の閾値の平均値が算出される。すなわち、(S1601~S1611)~(S1605~S1607)の多重ループが繰り返されることにより、1.6×10^5通りの平均値が算出される。
1.6×10^5通りの平均値と目標閾値との差異が算出される。
S1612で算出された差異が最小となるグループ毎の閾値の組み合わせが出力される。
Claims (14)
- 被写体に照射される放射線の光子のエネルギーに応じて生成される電荷を画素毎に計数する光子計数回路であって、
画素が複数のサブ画素に分割され、
前記サブ画素の閾値は、Nを自然数とするとき、前記光子のエネルギーに対応する目標閾値に近い順に並ぶ複数の離散値の上位N位までの中から、前記画素に含まれるサブ画素毎の閾値の平均値と前記目標閾値との差異が最小化されるように選択されることを特徴とする光子計数回路。 - 請求項1に記載の光子計数回路であって、
前記画素に含まれるサブ画素の数が2×2であるとき、N=5であることを特徴とする光子計数回路。 - 請求項1に記載の光子計数回路であって、
前記画素に含まれるサブ画素の数が3×3であるとき、N=11であることを特徴とする光子計数回路。 - 請求項1に記載の光子計数回路であって、
N=3であることを特徴とする光子計数回路。 - 請求項1に記載の光子計数回路であって、
N=2であることを特徴とする光子計数回路。 - 請求項1に記載の光子計数回路であって、
前記画素に含まれるサブ画素の数がMであるとき、N=M+1であることを特徴とする光子計数回路。 - 請求項1に記載の光子計数回路であって、
前記平均値は、サブ画素毎の面積比を重み係数とするサブ画素毎の閾値の加重平均値として算出されることを特徴とする光子計数回路。 - 請求項1に記載の光子計数回路であって、
前記平均値は、前記放射線のエネルギースペクトルから求められる光子数の比を重み係数とするサブ画素毎の閾値の加重平均値として算出されることを特徴とする光子計数回路。 - 請求項1に記載の光子計数回路であって、
前記サブ画素は複数のグループに分けられ、グループ毎の閾値の平均値と前記目標閾値との差異が最小化されるように、前記サブ画素の閾値が選択されることを特徴とする光子計数回路。 - 請求項9に記載の光子計数回路であって、
前記グループは、前記画素の角に位置するサブ画素である角サブ画素と、前記画素の辺に位置するサブ画素である辺サブ画素と、前記角サブ画素及び前記辺サブ画素を除くサブ画素の3つであることを特徴とする光子計数回路。 - 請求項10に記載の光子計数回路であって、
前記角サブ画素は対向する2つの角に分けられ、前記辺サブ画素は対向する2つの辺に分けられることを特徴とする光子計数回路。 - 放射線を被写体に照射する放射線源と、前記放射線を検出する検出素子モジュールを備える放射線撮像装置であって、
前記検出素子モジュールが、請求項1に記載の光子計数回路を有することを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項12に記載の放射線撮像装置であって、
閾値が許容範囲外である画素の位置を示す画素マップと、選択された画素を構成するサブ画素の閾値の状態を示すサブ画素マップとを有する表示ウィンドウを表示する表示部をさらに備えることを特徴とする放射線撮像装置。 - 放射線を被写体に照射する放射線源と、
前記放射線の光子のエネルギーに応じて生成される電荷を画素毎に計数する光子計数回路を有し、画素が複数のサブ画素に分割される検出素子モジュールを備える放射線撮像装置の前記サブ画素の閾値を設定する閾値設定方法であって、
前記サブ画素の閾値は、Nを自然数とするとき、前記光子のエネルギーに対応する目標閾値に近い順に並ぶ複数の離散値の上位N位までの中から、前記画素に含まれるサブ画素毎の閾値の平均値と前記目標閾値との差異が最小化されるように選択されることを特徴とする閾値設定方法。
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