JP3051151B2 - X線散乱線の補正方法 - Google Patents
X線散乱線の補正方法Info
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Description
の影響を補正するX線散乱線の補正方法に関する。
器で検出し、これを360゜に亘って行って、画像再構成
して断層像を得る装置である。
間に減衰を受けると同時に次に示すような散乱を受け
る。
によるもので、物質の原子番号の大きい程、また入射フ
ォトンのエネルギーの大きい程起り易い。このような相
互作用においては、入力フォトンが消滅し、又は極めて
稀に生体内に軟X線が発生することがある。
るもので、カルシウム様の鉱物質の存在によって生ず
る。
高エネルギーのフォトンの場合に生じ、照射X線が散乱
される場合、散乱されたX線の波長は長くなる。従って
入射X線との間に干渉は起らない。
影響を及ぼし、特に低カウントの領域で誤差が大きくな
る。この影響でリブアーティファクトと呼ばれる肋骨の
内側が黒くなったり、肝臓の左葉と右葉でCT値がばらつ
いたりすることが生じる。
て行おうとすると、検出器で散乱線を拾わないようにす
るには、検出器の各チャネル間を、X線吸収係数の高い
電極板で完全に仕切る必要がある。この仕切りによって
散乱線を完全に遮断するのには限度がある。
第7図を参照して検討する。第6図は絶縁物1を挾んで
両面に信号電極2を設けた検出器の電極配置を示す図で
ある。信号電極2は絶縁物1の両側に例えばメタライズ
等の方法により設けられている。この検出器では信号電
極2と対向するバイアス電極3との間が単位チャネルと
なる。
された検出器を示している。散乱線の検出器に対する影
響は検出器のピッチを小さくすれば小さくなるため、第
6図の両面タイプの電極板の構成より信号電極2とバイ
アス電極3とが交互に配列されている第7図のタイプの
方が有利になる。併し、両面タイプの方は交互配列タイ
プに比べて必要な電極板数は半分ですむ上、例えば2mm
程度の間隔で配置すればよく製作は容易であるが、交互
配列のタイプの検出器の製造は困難である。
は、その構成が均一なファントムを用いる場合でさえ複
雑な計算が必要となり、実際に測定しようとする被検体
について計算で求めようとするのは殆ど不可能と考えら
れる。
は、より簡易な計算法により散乱線の影響を除去するX
線散乱線の補正方法を実現することにある。
ントムデータとをそれぞれオフセット補正手順を経て散
乱定数計算手順により空気データと水ファントムデータ
の散乱定数を求める段階と、X線強度補正手順により得
たデータと平均化手順により得たデータと、前記空気デ
ータと水ファントムデータの散乱定数を用いて水ファン
トムの散乱データ補正射影データ計算手順により水ファ
ントムの補正射影データを求める段階と、被検体を透過
した生データをオフセット補正手順を経て散乱定数計算
手順により前記生データの散乱定数を求める段階と、前
記空気データのX線強度補正データと、生データのX線
強度補正手順によりX線強度補正されたデータと、散乱
定数及び空気データの散乱定数とを用いて散乱データ補
正射影データ計算手順により生データの補正射影データ
を求める段階と、該生データの補正射影データから前記
水の射影データを減じてCT値の基準を変更して逆投影デ
ータを求める段階とから成るX線散乱線の補正方法にお
いて、前記空気データの散乱定数、水の散乱定数及び生
データの散乱定数を次式により求めることを特徴とする
ものである。
た回帰直線により求めた定数。
小になる値、 Io′…管電流一定値における実測データの値、 又、第2の発明は、空気データの散乱定数(CA)、水
ファントムの散乱定数(CW)及び生データの散乱定数
(CS)を次式により求めることを特徴とするものであ
る。
タから得た回帰直線により求めた定数。
数を求める式の2個の係数を求め、この係数を用いて空
気、水及び生体の散乱定数を演算し、散乱データの補正
された射影データを得る。生データの射影データから水
ファントムの射影データを減じてCT値の基準を生データ
の近くに移して誤差を少なくする。
する。
図である。図において、11はテーブル12に載置した被検
体13を収容する中空部を備えたガントリで、ガントリ11
には被検体13の周囲を360゜に亘って回転するX線発生
源14と検出器15とが被検体13を中心とする対向位置に設
けられている。16は検出器15の両端に位置し、被検体13
を透過しないX線を検出して、X線強度の変動等のデー
タを採取して、被検体13を透過したX線データを補正し
てX線強度補正を行うためのリファレンスチャネルであ
る。
し、積分した後AD変換を行いデータ処理装置18にデータ
を送るデータ収集装置である。データ処理装置18はデー
タ収集装置17からの入力データに対し、リファレンスチ
ャネル16からのデータに基づきX線強度補正を行い、更
に、対数変換、ビームハードニング補正(BH補正)等の
各種補正処理を行い、補正されたデータに画像再構成処
理を施す等のデータ処理を行う。19はテーブル12の位置
の制御、ガントリ11の姿勢制御、運動の制御を行うテー
ブル・ガントリ制御装置、20はX線発生源14によるX線
の発生の制御を行うX線発生制御装置、21はオペレータ
とのコミュニケーションを行い、データ処理装置18の動
作を制御し、テーブル・ガントリ制御装置19及びX線発
生制御装置20の動作を制御する等断層像撮影に関する統
一的な制御を行う撮影制御装置である。22は画像再構成
されたイメージデータを画像として表示する画像表示装
置である。
順を示すブロック図である。次に上記第2図の装置の動
作と併せて散乱線補正手順を説明する。始めにガントリ
11の被検体13を収容する部分に何も置かない状態にして
空気データ採取を行う。X線発生源14からX線を照射し
ないで検出器15のデータを取り、データ収集装置17を経
てデータ処理装置18でデータを処理する。これはデータ
収集装置17のオフセットデータを取ることに相当し、以
後の測定によるデータのオフセット補正データとする。
次に、X線発生制御装置20の制御によりX線発生源14か
らX線を照射させ、リファレンスチャネル16からのデー
タをデータ収集装置17で増幅し、ディジタル信号に変換
後データ処理装置18でX線強度補正データとする。X線
照射により得られた空気データはオフセット補正手順31
において前記オフセットデータによりデータ収集装置17
によるオフセットが補正され、X線強度補正手順32にお
いてX線強度補正を行うことによりX線強度が補正され
る。この時の強度補正用データの平均値をref(AIRi)
として計算する。33は平均化手順で、ビュー毎のデータ
を平均してノイズの影響を少なくし、データAIRi′を出
力する。34は空気データが受ける散乱の定数CAを求める
散乱定数計算手順である。散乱定数CAは次式によって求
められる。
気データのX線強度の最小値。(1回転中における最小
値) a,bは、異なる水ファントムの測定データにより回帰
直線を引いて求めた定数。
を照射してデータを取る。このデータはオフセット補正
手順41において、先に得られたデータ収集装置17のオフ
セットを差し引くことによりオフセット補正される。オ
フセット補正手順41でオフセット補正されたデータはX
線強度補正手順42でリファレンスチャネル16からのデー
タによりX線強度の変動によるデータの変動が補正され
る。この時の強度補正用データの平均値をデータref(W
TRi)として計算する。X線強度変動の補正されたデー
タは平均化手順43で平均化されてWTRiが出力される。散
乱定数計算手順44はオフセット補正手順41からの出力I
OWが入力されて次式の計算により散乱定数CWが求められ
る。
ファントムデータのX線強度の最小値 45は散乱データ補正射影データ計算手順で次式の計算
により水ファントムの散乱データの補正された射影デー
タが求められる。
タ PWTRi′…水ファントムデータの散乱補正を行った射影
データで散乱補正により生じる高域の誤差を取り除いた
データ WTRi′…水ファントムの平均化データ(iチャネル)の
X線強度補正済データ AIRi′…空気の平均化データ(iチャネル)のX線強度
補正済データ Lpf …低域濾波器を掛けて高域を除く演算を意味す
る。
装置18においてビームハードニングによる影響を補正さ
れる。
らX線を照射させる。検出器15で検出されたデータはデ
ータ収集装置17で収集され、データ処理装置18で各種補
正を施される。この手順は以下に示す通りである。生デ
ータは先に得たオフセットデータによりオフセット補正
手段51でオフセット補正されデータIOSを出力する。こ
のデータは散乱定数計算手順53で次式の計算により散乱
定数CSが求められる。
でリファレンスチャネル16のデータにより補正されて平
均化データIij′となって出力される。リファレンスチ
ャネル16のデータは平均してref(Iij)として保存す
る。散乱データ補正射影データ計算手順54では散乱定数
CA,空気のref(AIRi),CS,ref(Iij)及びIij′から次
式の計算により散乱データの補正された射影データ
Pij′が得られる。
iチャネルjビューの射影データである。
ングによる影響を補正され、減算器56に入力される。減
算器56では(5)式のPij′から(3)式のPWTRi′が減
算されて次式の射影データが得られる。
で、水は生体のX線吸収率に略近いため、この演算は生
体に近い分布のデータとするために行われる。減算器56
の出力はフィルタ補正逆投影演算手順57において演算さ
れて画像再構成されて、イメージ58となって画像表示装
置22に表示される。尚、上記の(1)式〜(5)式の演
算は総てデータ処理装置18において行われる。
この手順中、本発明で行われる散乱定数の求め方を再掲
すると、 C=Io(a log Io′+b) 且つ C=Io/1000 従って、a log Io+b≧1/1000 の時はCが求められる。
ない。例えば、以下に示すように行うことができる。ス
キャンの第1ビューにおいて射影データProjiを全チャ
ネルに亘って積分することにより次式により求める。
合と低吸収物質である場合とにより射影データの積分値
が変化すると共に散乱線の検出される量も変化するの
で、(1)式,(2)式,(4)式と同様に散乱定数を
求めることができる。式中のa,bは(1)式,(2)
式,(4)式の場合と同様にして求めた定数である。
果がある。散乱線によるカウント数のISが大きくなる
と、散乱線を含まないIPとの和である実際のX線測定強
度がX線の減弱に対して第4図に示すように非線形にな
っている。図において、61は散乱線を含まない射影デー
タで、略直線である。62は散乱線を含む射影データ{−
log(IP+IS)}で、ISの分だけ下って非線形となって
いる。これを本実施例によれば散乱線を含まない射影デ
ータに近付けることができる。BH補正も同様のことを行
っているが、BH補正は水ファントムのCTナンバの均一性
を良くすることが目的の関数となっているため、散乱線
分による低カウント数で大きく影響される非線形要素は
補正されない。これは、BH補正は射影データの3次の補
正であり、目的関数を散乱線による非線形にとっても、
後でBH補正を行えば、その効果はBH補正にかくれてしま
うことになるからである。
ム63に図の上方からX線を照射した場合の図で、64は表
示画面上に現れる暗いアーティファクトである。このア
ーティファクト64は実施例の方法を実施すると薄くな
る。
える低密度のアーティファクトや、肝臓の左右の不均一
性も、第5図のピン62によるアーティファクトの集積結
果と同様な現象と見做すことができ、実施例の補正を行
うことによりアーティファクトが減少する。
影響を除去する計算法において、散乱定数を容易に決定
することができるようになって、散乱線の影響除去が容
易に行えるようになり、実用上の効果は大きい。
を除去するための計算の流れを示す図、 第2図は実施例の方法を実施する装置のブロック図、 第3図は水ファントムを用いて引いた回帰直線の図、 第4図は散乱線を含まない射影データと、含む射影デー
タの透過長による射影データの変化の比較図、 第5図は水ファントムの両側にピンを置いた場合に生ず
るアーティファクトの説明図、 第6図は信号電極を絶縁体の両面に設けたXeガス検出器
の模式図、 第7図はバイアス電極板と信号電極板とを交互に配置し
たXeガス検出器の模式図である。 31,41,51……オフセット補正手順 32,42,52……X線強度補正手順 33,43……平均化手順 34,44,53……散乱定数計算手順 45,54……散乱データ補正射影データ計算手順 46,55……BH補正手順、56……減算器
Claims (2)
- 【請求項1】空気データと水ファントムデータとをそれ
ぞれオフセット補正手順(31,41)を経て散乱定数計算
手順(34,44)により空気データと水ファントムデータ
の散乱定数(CA,CW)を求める段階と、X線強度補正手
順(32,42)により得たデータと平均化手順(33,43)に
より得たデータと、前記空気データと水ファントムデー
タの散乱定数(CA,CW)を用いて水ファントムの散乱デ
ータ補正射影データ計算手順(45)により水ファントム
の補正射影データを求める段階と、被検体を透過した生
データをオフセット補正手順(51)を経て散乱定数計算
手順(53)により前記生データの散乱定数(CS)を求め
る段階と、前記空気データのX線強度補正データと、生
データのX線強度補正手順(52)によりX線強度補正さ
れたデータと、散乱定数(CS)及び空気データの散乱定
数(CA)とを用いて散乱データ補正射影データ計算手順
(54)により生データの補正射影データを求める段階
と、該生データの補正射影データから前記水の射影デー
タを減じてCT値の基準を変更して逆投影データを求める
段階とから成るX線散乱線の補正方法において、 前記空気データの散乱定数(CA)、水の散乱定数(CW)
及び生データの散乱定数(CS)を次式により求めること
を特徴とするX線散乱線の補正方法。 C=Io(a log Io′+b) 但し、a,bは異なる水ファントムの測定データから得た
回帰直線により求めた定数。 C/Io=a log Io+b Io …センタチャネルのX線強度補正前のX線強度が最
小になる値、 Io′…管電流一定値における実測データの値、 - 【請求項2】空気データの散乱定数(CA)、水ファント
ムの散乱定数(CW)及び生データの散乱定数(CS)を次
式により求めることを特徴とするX線散乱線の補正方
法。 但し、a,bは大きさの異なる水ファントムの測定データ
から得た回帰直線により求めた定数。 Proj1…射影データ
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1990
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