JP6359268B2 - X-ray CT system - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、X線CT(Computed Tomography)装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus.

X線CT装置においてX線管の管電圧が変化すると、被検体に照射されるX線のエネルギースペクトルが変化する。たとえば、いわゆるデュアルエナジー撮影ができるように構成されたX線CT装置は、スキャン中にX線管電圧を低い電圧(たとえば80kVなど)と高い電圧(たとえば140kVなど)とで高速に切り替えつつ撮影を行う。デュアルエナジー撮影可能に構成されたX線CT装置によれば、異なるエネルギースペクトルを持ったX線ビームによる画像を取得することができるため、被検体の構成元素の違いを映像化することができ、たとえば石灰化した組織部と造影剤による血管の像を分離することができる。   When the tube voltage of the X-ray tube changes in the X-ray CT apparatus, the energy spectrum of the X-ray irradiated to the subject changes. For example, an X-ray CT apparatus configured to perform so-called dual energy imaging can perform imaging while switching the X-ray tube voltage between a low voltage (for example, 80 kV) and a high voltage (for example, 140 kV) at high speed during scanning. Do. According to the X-ray CT apparatus configured to be capable of dual energy imaging, it is possible to acquire an image of an X-ray beam having different energy spectra, so that the difference in the constituent elements of the subject can be visualized. For example, a calcified tissue part and a blood vessel image by a contrast medium can be separated.

そこで、この種のデュアルエナジー撮影可能に構成されたX線CT装置においてデュアルエナジー撮影を行う際に、ビューごとに大まかなX線エネルギー情報を取得する技術が提案されている。この技術では、1または複数ビューごとに80kVおよび140kVに管電圧を切り替えてX線を照射しつつ、シンチレータとフォトダイオードとを組合せてなる一般的なシンチレータ型(積和型)検出器またはCdTeを用いた光子計数型半導体検出器により、ビューごとにおおまかにX線エネルギー情報を取得する。   In view of this, a technique has been proposed for acquiring rough X-ray energy information for each view when performing dual energy imaging in an X-ray CT apparatus configured to be able to perform this type of dual energy imaging. In this technology, a general scintillator type (product-sum type) detector or CdTe that combines a scintillator and a photodiode while irradiating X-rays by switching the tube voltage to 80 kV and 140 kV for one or a plurality of views. X-ray energy information is roughly acquired for each view by the photon counting semiconductor detector used.

具体的には、X線エネルギーの閾値として、80kV、140kV、およびその中間のkVの3つに分けるような閾値を設けておき、ビューごとにX線エネルギー情報として80kV、140kVまたはその中間kVかを得るようになっている。この技術によれば、デュアルエナジー撮影において、各ビューのX線投影データが80kVのデータか、140kVのデータか、またはX線管電圧の切り替えにともなう過渡kVのデータかを把握することができる。   Specifically, threshold values that are divided into three threshold values of 80 kV, 140 kV, and intermediate kV are provided as X-ray energy threshold values, and whether X-ray energy information is 80 kV, 140 kV, or intermediate kV for each view. To get to. According to this technique, in dual energy imaging, it is possible to grasp whether the X-ray projection data of each view is 80 kV data, 140 kV data, or transient kV data accompanying switching of the X-ray tube voltage.

特開2009−201885号公報JP 2009-201885 A

ところで、そもそも管電圧を一定に保つことは難しい。このため、X線CT装置において被検体のX線撮像を行う際には、デュアルエナジー撮影でなくともX線管の管電圧が諸要因により変動することが多い。管電圧が変動すると、被検体に照射されるX線のエネルギースペクトルが変動する。X線のエネルギースペクトルが変化すると被検体のX線吸収率も変化する。このため、被検体のX線撮像を行う際に実際にどのようなエネルギースペクトルを有するX線が照射されているかを知ることは重要である。しかし、ビューごとにおおまかにX線エネルギー情報を取得する従来の技術では、デュアルエナジー撮影における各ビューのX線投影データが80kVのデータか、140kVのデータか、またはX線管電圧の切り替えにともなう過渡kVのデータかを把握することができるにとどまり、ビューごとに実際に被検体に照射されたX線のエネルギースペクトルを把握することは難しい。   By the way, it is difficult to keep the tube voltage constant in the first place. For this reason, when performing X-ray imaging of a subject in an X-ray CT apparatus, the tube voltage of the X-ray tube often fluctuates due to various factors, even if dual energy imaging is not performed. When the tube voltage varies, the energy spectrum of X-rays irradiated to the subject varies. When the X-ray energy spectrum changes, the X-ray absorption rate of the subject also changes. For this reason, it is important to know what kind of energy spectrum is actually irradiated when X-ray imaging of a subject is performed. However, in the conventional technique for acquiring X-ray energy information roughly for each view, the X-ray projection data of each view in dual energy imaging is 80 kV data, 140 kV data, or X-ray tube voltage switching. It is difficult to grasp the energy spectrum of the X-rays actually irradiated to the subject for each view.

本発明の一実施形態に係るX線CT装置は、上述した課題を解決するために、X線管から照射されて被検体を透過したX線を検出する第1X線検出部と、シンチレータとシリコンフォトマルチプライヤとにより構成され、X線管から入射したX線を光子として検知することにより、入射したX線のエネルギーに応じた信号を出力する第2X線検出部と、第2X線検出部の出力信号にもとづいて第2X線検出部に入射したX線のエネルギーと強度との関係を求め、求めた関係にもとづいてX線管から照射されたX線のエネルギースペクトルを取得するエネルギースペクトル取得部と、を備えたものである。   In order to solve the above-described problems, an X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention includes a first X-ray detection unit that detects X-rays that have been irradiated from an X-ray tube and transmitted through a subject, a scintillator, and silicon A photomultiplier that detects X-rays incident from the X-ray tube as photons, and outputs a signal corresponding to the energy of the incident X-rays; and a second X-ray detection unit An energy spectrum acquisition unit that obtains the relationship between the intensity and intensity of X-rays incident on the second X-ray detection unit based on the output signal, and obtains the energy spectrum of X-rays emitted from the X-ray tube based on the obtained relationship. And.

本発明の一実施形態に係るX線CT装置の一構成例を示すブロック図。1 is a block diagram showing a configuration example of an X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention. 第2X線検出部の一構成例を示す外観斜視図。The external appearance perspective view which shows the example of 1 structure of a 2nd X-ray detection part. APDチップの一構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows one structural example of an APD chip. (a)は、従来のCdTeを用いた光子計数型半導体検出器(以下、CdTe検出器という)を電極入射型検出器として用いる場合の一構成例を示す説明図であり、(b)は、従来のCdTe検出器を素子入射型検出器として用いる場合の一構成例を示す説明図。(A) is explanatory drawing which shows one structural example in the case of using the photon counting type | mold semiconductor detector (henceforth CdTe detector) using the conventional CdTe as an electrode incident type detector, (b), Explanatory drawing which shows one structural example in the case of using the conventional CdTe detector as an element incidence type detector. 主制御部のCPUによる機能実現部の構成例を示す概略的なブロック図。The schematic block diagram which shows the structural example of the function implementation part by CPU of a main control part. 第2X線検出部で検出されたX線のエネルギーと強度との関係(検出関係)の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the relationship (detection relationship) between the energy and intensity | strength of the X-ray detected by the 2nd X-ray detection part. 検出関係と事前測定スペクトルとの関係の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the relationship between a detection relationship and a prior measurement spectrum. 検出関係と事前測定スペクトルと事前検出関係との関係の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the relationship between a detection relationship, a prior measurement spectrum, and a prior detection relationship.

本発明に係るX線CT装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。   Embodiments of an X-ray CT apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

本発明の一実施形態に係るX線CT装置は、X線のエネルギースペクトルを取得するための検出部を備えるとともに、この検出部をシンチレータとシリコンフォトマルチプライヤ(ガイガーモードAPD(Avalanche Photo Diode)、以下Si−PMという)とを含む光子計数型検出器で構成したものである。   An X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention includes a detection unit for acquiring an X-ray energy spectrum, and the detection unit includes a scintillator and a silicon photomultiplier (Geiger mode APD (Avalanche Photo Diode), (Hereinafter referred to as Si-PM) and a photon counting detector.

また、本実施形態に係る画像生成用データを収集するためのX線検出部は、シンチレータ型(積和型)の検出器で構成されてもよいし、CdTe等を用いた光子計数型の半導体検出器で構成されてもよいし、補正用検出部と同様にシンチレータとSi−PMとを含む光子計数型検出器で構成されてもよい。   In addition, the X-ray detection unit for collecting image generation data according to the present embodiment may be configured with a scintillator type (product-sum type) detector, or a photon counting type semiconductor using CdTe or the like. It may be constituted by a detector, or may be constituted by a photon counting type detector including a scintillator and Si-PM as in the correction detection unit.

また、本実施形態に係るX線CT装置は、X線発生器によって複数の管電圧に対応する複数のエネルギースペクトルを有するX線を所定の時間ごとに発生させることによりデュアルエナジー撮影可能に構成されてもよい。   In addition, the X-ray CT apparatus according to the present embodiment is configured to be capable of dual energy imaging by generating X-rays having a plurality of energy spectra corresponding to a plurality of tube voltages at a predetermined time by an X-ray generator. May be.

図1は、本発明の一実施形態に係るX線CT装置10の一構成例を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an X-ray CT apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.

なお、本発明の一実施形態に係るX線CT装置10としては、X線管とX線検出器とが一体として被検体の周囲を回転する回転/回転(ROTATE/ROTATE)タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、X線管のみが被検体の周囲を回転する固定/回転(STATIONARY/ROTATE)タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。以下の説明では回転/回転タイプとして説明する。   The X-ray CT apparatus 10 according to one embodiment of the present invention includes a rotation / rotation (ROTATE / ROTATE) type in which an X-ray tube and an X-ray detector are integrally rotated around a subject, and a ring shape. There are various types such as a stationary / rotating type in which a large number of detection elements are arrayed and only the X-ray tube rotates around the subject, and the present invention can be applied to any type. In the following description, the rotation / rotation type will be described.

また、近年では、X線管とX線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のX線CT装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本実施形態に係るX線CT装置10は、一管球型のX線CT装置であっても、多管球型のX線CT装置であっても適用可能である。ここでは、一管球型のX線CT装置として説明する。   In recent years, the so-called multi-tube type X-ray CT apparatus in which a plurality of pairs of X-ray tubes and X-ray detectors are mounted on a rotating ring has been commercialized, and the development of peripheral technologies has been advanced. The X-ray CT apparatus 10 according to the present embodiment can be applied to either a single-tube type X-ray CT apparatus or a multi-tube type X-ray CT apparatus. Here, a single tube X-ray CT apparatus will be described.

X線CT装置10は、図1に示すように、スキャナ装置11および画像処理装置12を有する。X線CT装置10のスキャナ装置11は、通常は検査室に設置され、被検体PのX線の透過データを生成する。画像処理装置12は、通常は検査室に隣接する制御室に設置され、透過データから投影データを生成して再構成画像の生成・表示を行う。   As shown in FIG. 1, the X-ray CT apparatus 10 includes a scanner device 11 and an image processing device 12. The scanner device 11 of the X-ray CT apparatus 10 is usually installed in an examination room, and generates X-ray transmission data of the subject P. The image processing apparatus 12 is normally installed in a control room adjacent to the examination room, and generates projection data from transmission data to generate and display a reconstructed image.

X線CT装置10のスキャナ装置11は、X線管21、絞り22、X線検出部23、DAS(Data Acquisition System)24、回転部25、高圧電源26、絞り駆動装置27、回転駆動装置28、天板30、天板駆動装置31、およびコントローラ32を有する。   The scanner device 11 of the X-ray CT apparatus 10 includes an X-ray tube 21, an aperture 22, an X-ray detection unit 23, a DAS (Data Acquisition System) 24, a rotation unit 25, a high-voltage power supply 26, an aperture drive device 27, and a rotation drive device 28. , A top plate 30, a top plate driving device 31, and a controller 32.

X線管21は、高圧電源26により電圧(以下、管電圧という)を印加されてX線を発生する。X線管21が発生するX線は、ファンビームX線やコーンビームX線として被検体Pに向かって照射される。   The X-ray tube 21 generates X-rays when a voltage (hereinafter referred to as tube voltage) is applied from a high-voltage power supply 26. X-rays generated by the X-ray tube 21 are irradiated toward the subject P as fan beam X-rays or cone beam X-rays.

絞り22は、絞り駆動装置27を介してコントローラ32により制御されて、X線管21から照射されるX線のスライス方向の照射範囲を調整する。   The diaphragm 22 is controlled by the controller 32 via the diaphragm driving device 27 to adjust the irradiation range in the slice direction of the X-rays irradiated from the X-ray tube 21.

X線検出部23は、画像生成用データを取得するための第1X線検出部231と、X線のエネルギースペクトルを取得するための第2X線検出部232とを有する。   The X-ray detection unit 23 includes a first X-ray detection unit 231 for acquiring image generation data, and a second X-ray detection unit 232 for acquiring an X-ray energy spectrum.

第1X線検出部231は、X線管21から照射されて被検体Pを透過したX線を検知する。第1X線検出部231は、シンチレータ型(積和型)の検出器で構成されてもよいし、CdTe等を用いた光子計数型の半導体検出器で構成されてもよいし、第2X線検出部232と同様にシンチレータとSi−PMとを含む光子計数型検出器で構成されてもよい。   The first X-ray detection unit 231 detects X-rays emitted from the X-ray tube 21 and transmitted through the subject P. The first X-ray detection unit 231 may be composed of a scintillator type (product-sum type) detector, a photon counting type semiconductor detector using CdTe, or the like, or a second X-ray detection. Similarly to the unit 232, the photon counting detector may include a scintillator and Si-PM.

第1X線検出部231としては、マルチスライス型の場合、チャンネル方向(X軸)に複数チャンネルを有するX線検出素子の列をスライス方向(Z軸)に複数配列したものを用いることができる。また、2次元アレイ型の場合、X線検出部23は、チャンネル方向(X軸)とスライス方向(Z軸)の両方向に関して稠密に分布して配置される複数のX線検出素子により構成することができる。   In the case of the multi-slice type, the first X-ray detection unit 231 may be one in which a plurality of rows of X-ray detection elements having a plurality of channels in the channel direction (X axis) are arranged in the slice direction (Z axis). In the case of a two-dimensional array type, the X-ray detection unit 23 is configured by a plurality of X-ray detection elements that are densely distributed in both the channel direction (X axis) and the slice direction (Z axis). Can do.

第2X線検出部232は、シンチレータとSi−PMとを含む光子計数型検出器で構成され、X線管21から照射されたX線を光子として検知し、光子の有するエネルギーに応じた信号を出力する。   The second X-ray detector 232 is composed of a photon counting detector including a scintillator and Si-PM, detects X-rays emitted from the X-ray tube 21 as photons, and outputs a signal corresponding to the energy of the photons. Output.

第2X線検出部232は、被検体Pを介さず雰囲気領域のみ透過したX線が照射される位置に設けられることが好ましく、たとえば図1に示すように第2X線検出部232は第1X線検出部231の回転方向の端部に隣接して設けられてもよいし、この端部の近傍に設けられてもよい。また、X線管21から被検体Pを介して第1X線検出部231に照射されるX線ビームを遮らない位置であれば、たとえばX線管21の近傍に設けられてもよい。また、第1X線検出部231が第2X線検出部232と同様にシンチレータとSi−PMとを含む光子計数型検出器で構成される場合は、第2X線検出部232は第1X線検出部231の一部であってもよい。   The second X-ray detection unit 232 is preferably provided at a position where X-rays transmitted through only the atmosphere region without passing through the subject P are irradiated. For example, as shown in FIG. The detection unit 231 may be provided adjacent to an end portion in the rotation direction, or may be provided in the vicinity of the end portion. Further, as long as the position does not block the X-ray beam irradiated to the first X-ray detection unit 231 from the X-ray tube 21 via the subject P, the X-ray tube 21 may be provided in the vicinity of the X-ray tube 21, for example. In addition, when the first X-ray detection unit 231 is configured with a photon counting detector including a scintillator and Si-PM as with the second X-ray detection unit 232, the second X-ray detection unit 232 is the first X-ray detection unit. 231 may be a part.

図1に示すように第2X線検出部232が第1X線検出部231の回転方向の端部に隣接して設けられる場合、X線管21およびX線検出部23は、天板30に載置された被検体Pを挟んで対向する位置となるよう回転部25に支持される。
ここで、第2X線検出部232について詳細に説明する。
As shown in FIG. 1, when the second X-ray detector 232 is provided adjacent to the end of the first X-ray detector 231 in the rotational direction, the X-ray tube 21 and the X-ray detector 23 are mounted on the top plate 30. The rotating unit 25 supports the object P so as to be opposed to the placed object P.
Here, the second X-ray detection unit 232 will be described in detail.

図2は、第2X線検出部232の一構成例を示す外観斜視図である。第2X線検出部232は図2に示すように、プリント配線基板41上に敷き詰めるように設けられた複数のAPDチップ42と、各APDチップ42に設けられたシンチレータ43とを有する。シンチレータ43に入射したX線光子は可視光光子に変換され、APDチップ42で光子として検知される。この結果、APDチップ42は、第2X線検出部232に入射したX線のエネルギー(X線光子の有するエネルギー)に応じた信号を出力する。   FIG. 2 is an external perspective view showing a configuration example of the second X-ray detection unit 232. As shown in FIG. 2, the second X-ray detection unit 232 includes a plurality of APD chips 42 provided so as to be spread on the printed wiring board 41, and a scintillator 43 provided on each APD chip 42. X-ray photons incident on the scintillator 43 are converted into visible light photons and detected as photons by the APD chip 42. As a result, the APD chip 42 outputs a signal corresponding to the energy of the X-ray incident on the second X-ray detection unit 232 (energy possessed by the X-ray photon).

図3は、APDチップ42の一構成例を示す説明図である。図3に示すように、APDチップ42は、複数のガイガーモードAPDセル44がアレイ状に配設されて形成される。各APDセル44のそれぞれにはクエンチング抵抗が接続される。また、複数のAPDセル44は電気的に並列接続される。各APDセル44の出力信号は1つに束ねられ、波形整形されて1つの読み出しチャンネルに信号を出力する。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration example of the APD chip 42. As shown in FIG. 3, the APD chip 42 is formed by arranging a plurality of Geiger mode APD cells 44 in an array. A quenching resistor is connected to each APD cell 44. The plurality of APD cells 44 are electrically connected in parallel. The output signals of each APD cell 44 are bundled into one, waveform-shaped and output to one readout channel.

図4(a)は、従来のCdTeを用いた光子計数型半導体検出器(以下、CdTe検出器という)101を電極入射型検出器として用いる場合の一構成例を示す説明図であり、(b)は、従来のCdTe検出器101を素子入射型検出器として用いる場合の一構成例を示す説明図である。   FIG. 4A is an explanatory diagram showing a configuration example when a conventional photon counting semiconductor detector (hereinafter referred to as a CdTe detector) 101 using CdTe is used as an electrode incident type detector. ) Is an explanatory diagram showing a configuration example when the conventional CdTe detector 101 is used as an element incidence type detector.

CdTe検出器101は、CdTe素子102に入射したX線により生じた正孔電子対を印加電界で移動させて電極103から取り出し、波形整形回路(アナログASIC)を介して出力するようになっている。   The CdTe detector 101 is configured to move a hole electron pair generated by X-rays incident on the CdTe element 102 by an applied electric field, extract it from the electrode 103, and output it through a waveform shaping circuit (analog ASIC). .

しかし、図4(a)に示すようにCdTe検出器101を電極入射型検出器として用いる場合、X線を確実に捉えるようX線のCdTe素子102内の飛行距離を稼ぐためにはCdTe素子102を厚くする必要がある。ところが、CdTe素子102の正孔移動度は電子移動度に比べ非常に小さい。このため、CdTe素子102を厚く形成すると、正孔が電極103に到達する前に次のX線が入射してしまう確率が上がってしまい、収集効率が低下してしまう。   However, when the CdTe detector 101 is used as an electrode incident type detector as shown in FIG. 4A, the CdTe element 102 is used to increase the flight distance in the X-ray CdTe element 102 so that X-rays can be reliably captured. It is necessary to thicken. However, the hole mobility of the CdTe element 102 is much smaller than the electron mobility. For this reason, when the CdTe element 102 is formed thick, the probability that the next X-rays are incident before the holes reach the electrode 103 increases, and the collection efficiency decreases.

また、図4(b)に示すようにCdTe検出器101を素子入射型検出器として用いる場合、CdTe素子102を薄く形成することができるものの、CdTe検出器101を複数敷き詰めて設ける(タイリングする)場合、電極103によって隣接するCdTe素子102に不感帯ができてしまい、やはり収集効率が低下してしまう。   4B, when the CdTe detector 101 is used as an element incident type detector, the CdTe element 102 can be formed thin, but a plurality of CdTe detectors 101 are provided (tiled). ), A dead zone is formed in the adjacent CdTe element 102 by the electrode 103, and the collection efficiency is also lowered.

また、CdTe検出器101などの光子計数型半導体検出器は、高価であるほか、Polarizationの発生により、検出器への通電時間が長くなるにつれて出力特性がドリフトしてしまいエネルギーピークが動いてしまうことが知られている。このため、撮影時間が10分を超える場合には、光子計数型半導体検出器の出力は本来の特性とは異なった出力特性となってしまうことになり、非常に扱いづらい。   Photon counting semiconductor detectors such as the CdTe detector 101 are expensive, and due to the occurrence of polarization, the output characteristics drift as the energization time of the detector becomes longer and the energy peak moves. It has been known. For this reason, when the imaging time exceeds 10 minutes, the output of the photon counting semiconductor detector has an output characteristic different from the original characteristic, which is very difficult to handle.

また、図4に示したように、光子計数型半導体検出器は、電極103を取り付ける向きが難しいなど、タイリングすることが難しい。   Also, as shown in FIG. 4, the photon counting semiconductor detector is difficult to tile, such as the direction in which the electrode 103 is attached.

一方、本実施形態に係る第2X線検出部232は、光子計数型半導体検出器のように配置方向に起因する収集効率の低下が怒らず、光子計数型半導体検出器よりも収集効率が高い。また、APDチップ42は既存のCMOSの生産プロセスで生産することができるため、第2X線検出部232は既存の設備を有効に利用して量産することができ、安価に生産ができる。また、第2X線検出部232は、原理的に通電時間のみでは出力特性の変化は生じない。また、図2に示したように、第2X線検出部232は一方の面を光子入射面とし他方の面を信号取り出し面として基板41と接続すればよいため、タイリングが容易である。   On the other hand, the second X-ray detection unit 232 according to the present embodiment is not angry at a decrease in collection efficiency due to the arrangement direction unlike the photon counting semiconductor detector, and has higher collection efficiency than the photon counting semiconductor detector. Further, since the APD chip 42 can be produced by an existing CMOS production process, the second X-ray detection unit 232 can be mass-produced by effectively using existing equipment, and can be produced at low cost. Further, the second X-ray detection unit 232 does not change the output characteristics in principle only by the energization time. In addition, as shown in FIG. 2, the second X-ray detection unit 232 may be connected to the substrate 41 with one surface as a photon incident surface and the other surface as a signal extraction surface, so that tiling is easy.

また、第2X線検出部232はSi−PMを用いているため、光子計数型半導体検出器に比べて信号強度が非常に大きい。このため、光子計数型半導体検出器が微弱な信号を扱うための特殊なASICを必要とし信号を取り出すことが難しいのに対し、第2X線検出部232は非常に簡単に信号を取り出すことができる。   In addition, since the second X-ray detection unit 232 uses Si-PM, the signal intensity is much higher than that of the photon counting semiconductor detector. For this reason, the photon counting semiconductor detector requires a special ASIC for handling a weak signal, and it is difficult to extract the signal, whereas the second X-ray detector 232 can extract the signal very easily. .

第2X線検出部232の出力信号は、第1X線検出部231の出力信号と同様DAS24に与えられる。   The output signal of the second X-ray detection unit 232 is given to the DAS 24 in the same manner as the output signal of the first X-ray detection unit 231.

図1に示すDAS24は、X線検出部23の第1X線検出部231の出力信号および第2X線検出部232の出力信号をそれぞれ増幅してデジタル信号に変換して出力する。DAS24の出力データは、スキャナ装置11のコントローラ32を介して画像処理装置12に与えられる。   The DAS 24 shown in FIG. 1 amplifies the output signal of the first X-ray detection unit 231 and the output signal of the second X-ray detection unit 232 of the X-ray detection unit 23, converts them into digital signals, and outputs them. The output data of the DAS 24 is given to the image processing device 12 via the controller 32 of the scanner device 11.

回転部25は、X線管21、絞り22、X線検出部23、およびDAS24を一体として保持する。回転部25が回転駆動装置28を介してコントローラ32に制御されて回転することにより、X線管21、絞り22、X線検出部23、およびDAS24は一体として被検体Pの周りを回転する。   The rotating unit 25 integrally holds the X-ray tube 21, the diaphragm 22, the X-ray detection unit 23, and the DAS 24. When the rotation unit 25 is controlled and rotated by the controller 32 via the rotation drive device 28, the X-ray tube 21, the diaphragm 22, the X-ray detection unit 23, and the DAS 24 rotate around the subject P as a unit.

高圧電源26は、コントローラ32に制御されて、X線の照射に必要な電力をX線管21に供給する。X線管21がX線を発生するタイミングおよび期間や、X線管21に印加すべき管電流および管電圧の情報は、画像処理装置12からコントローラ32に与えられる。   The high voltage power supply 26 is controlled by the controller 32 to supply the X-ray tube 21 with power necessary for X-ray irradiation. Information about the timing and period during which the X-ray tube 21 generates X-rays and the tube current and tube voltage to be applied to the X-ray tube 21 are supplied from the image processing device 12 to the controller 32.

絞り駆動装置27は、コントローラ32に制御されて、絞り22の開口を調整することによりX線のスライス方向の照射範囲を調整する。   The aperture driving device 27 is controlled by the controller 32 to adjust the irradiation range in the X-ray slice direction by adjusting the aperture of the aperture 22.

回転駆動装置28は、コントローラ32に制御されて、回転部25を空洞部の周りに回転させる。   The rotation driving device 28 is controlled by the controller 32 to rotate the rotating unit 25 around the cavity.

天板30は、被検体Pを載置可能に構成される。天板駆動装置31は、コントローラ32に制御されて、天板30をY軸方向に昇降動させる。また、天板駆動装置31は、コントローラ32に制御されて、回転部25の中央部分の開口部のX線照射場へ天板30をZ軸方向に沿って移送する。   The top plate 30 is configured so that the subject P can be placed thereon. The top board drive device 31 is controlled by the controller 32 to move the top board 30 up and down in the Y-axis direction. Further, the top plate driving device 31 is controlled by the controller 32 to transfer the top plate 30 along the Z-axis direction to the X-ray irradiation field at the opening of the central portion of the rotating unit 25.

コントローラ32は、CPU、RAMおよびROMをはじめとする記憶媒体などにより構成され、この記憶媒体に記憶されたプログラムに従って、X線検出部23、DAS24、高圧電源26、絞り駆動装置27、回転駆動装置28および天板駆動装置31を制御することによりスキャンを実行させる。コントローラ32のRAMは、CPUが実行するプログラムおよびデータを一時的に格納するワークエリアを提供する。コントローラ32のROMをはじめとする記憶媒体は、スキャナ装置11の起動プログラム、スキャナ装置11の制御プログラムや、これらのプログラムを実行するために必要な各種データを記憶する。   The controller 32 includes a storage medium such as a CPU, a RAM, and a ROM, and in accordance with a program stored in the storage medium, the X-ray detection unit 23, the DAS 24, the high-voltage power supply 26, the aperture driving device 27, and the rotation driving device. The scanning is executed by controlling the 28 and the top plate driving device 31. The RAM of the controller 32 provides a work area for temporarily storing programs and data executed by the CPU. The storage medium such as the ROM of the controller 32 stores a startup program for the scanner device 11, a control program for the scanner device 11, and various data necessary for executing these programs.

なお、コントローラ32のROMをはじめとする記憶媒体は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、CPUにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。   The storage medium such as the ROM of the controller 32 has a configuration including a recording medium readable by the CPU, such as a magnetic or optical recording medium or a semiconductor memory, and programs and data in these storage media. A part or all of these may be downloaded via an electronic network.

また、コントローラ32は、第2X線検出部232の出力信号にもとづいて、第2X線検出部232に入射したX線のエネルギー(keV)の情報、強度の情報、検出時刻の情報を少なくとも含む光子検出情報を収集して画像処理装置12に与える。   The controller 32 also includes a photon including at least information on energy (keV) of X-rays incident on the second X-ray detection unit 232, information on intensity, and information on detection time based on the output signal of the second X-ray detection unit 232. The detection information is collected and given to the image processing apparatus 12.

一方、X線CT装置10の画像処理装置12は、たとえばパーソナルコンピュータにより構成され、病院基幹LAN(Local Area Network)等のネットワークとデータ送受信することができる。   On the other hand, the image processing apparatus 12 of the X-ray CT apparatus 10 is configured by a personal computer, for example, and can transmit and receive data to and from a network such as a hospital basic local area network (LAN).

画像処理装置12は、図1に示すように、入力部51、表示部52、ネットワーク接続部53、記憶部54および主制御部55を有する。   As illustrated in FIG. 1, the image processing apparatus 12 includes an input unit 51, a display unit 52, a network connection unit 53, a storage unit 54, and a main control unit 55.

入力部51は、たとえばキーボード、トラックボール、タッチパネル、テンキー、などの一般的な入力装置により構成され、ユーザの操作に対応した操作入力信号を主制御部55に出力する。たとえば、ユーザにより入力部51を介してスキャン計画が設定されると、主制御部55はこのスキャン計画にもとづいて、たとえばX線の照射タイミングおよび期間や、X線管21に印加すべき管電流および管電圧をコントローラ32に指示する。そして、コントローラ32は、主制御部55に指示された照射タイミングおよび照射期間に、指示された管電流および管電圧でX線管21に電力を供給するよう高圧電源26に指示する。   The input unit 51 is configured by a general input device such as a keyboard, a trackball, a touch panel, and a numeric keypad, and outputs an operation input signal corresponding to a user operation to the main control unit 55. For example, when a scan plan is set by the user via the input unit 51, the main control unit 55 determines, for example, the X-ray irradiation timing and period and the tube current to be applied to the X-ray tube 21 based on the scan plan. And instructs the controller 32 on the tube voltage. Then, the controller 32 instructs the high-voltage power supply 26 to supply power to the X-ray tube 21 at the instructed tube current and tube voltage at the irradiation timing and irradiation period instructed by the main control unit 55.

また、X線CT装置10がデュアルエナジー撮影可能に構成される場合、主制御部55は、第1の電圧(たとえば80kV)を第1の期間出力した後第2の電圧(たとえば140kVなど)を第2の期間出力することを繰り返すよう、コントローラ32を介して高圧電源26を制御する。この結果、X線管21は、第1の電圧および第2の電圧を交互に印加され、印加された管電圧に対応するエネルギースペクトルを有するX線を交互に発生する。   When the X-ray CT apparatus 10 is configured to be capable of dual energy imaging, the main control unit 55 outputs a second voltage (for example, 140 kV) after outputting a first voltage (for example, 80 kV) for the first period. The high voltage power supply 26 is controlled via the controller 32 so as to repeat the output for the second period. As a result, the X-ray tube 21 is alternately applied with the first voltage and the second voltage, and alternately generates X-rays having an energy spectrum corresponding to the applied tube voltage.

表示部52は、たとえば液晶ディスプレイやOLED(Organic Light Emitting Diode)ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、主制御部55の制御に従ってX線CT画像や各ビューのエネルギースペクトル形状を示す画像などの各種画像を表示する。第1X線検出部231が光子計数型検出器で構成される場合は、X線CT画像はたとえばエネルギービンごとの画像であってもよい。   The display unit 52 is configured by a general display output device such as a liquid crystal display or an OLED (Organic Light Emitting Diode) display, for example, and displays an X-ray CT image and an energy spectrum shape of each view under the control of the main control unit 55. Various images such as are displayed. When the first X-ray detection unit 231 is configured with a photon counting detector, the X-ray CT image may be an image for each energy bin, for example.

ネットワーク接続部53は、ネットワークの形態に応じた種々の情報通信用プロトコルを実装する。ネットワーク接続部53は、この各種プロトコルに従って画像処理装置12と画像サーバなどの他の電気機器とを接続する。この接続には、電子ネットワークを介した電気的な接続などを適用することができる。   The network connection unit 53 implements various information communication protocols according to the network form. The network connection unit 53 connects the image processing apparatus 12 and other electrical devices such as an image server according to these various protocols. For this connection, an electrical connection via an electronic network can be applied.

ここで電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味し、病院基幹LANなどの無線/有線LANやインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワークおよび衛星通信ネットワークなどを含む。   Here, the electronic network means an entire information communication network using telecommunications technology. In addition to a wireless / wired LAN such as a hospital backbone LAN and an Internet network, a telephone communication line network, an optical fiber communication network, a cable communication network, Includes satellite communications networks.

記憶部54は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、主制御部55のCPUにより読み書き可能な記録媒体を含んだ構成を有する。記憶部54は、スキャナ装置11によって収集されたデータを記憶する。また、記憶部54は、あらかじめ測定された複数の管電圧のそれぞれに対応するX線のエネルギースペクトル(以下、事前測定スペクトルという)を記憶しておいてもよい。また、あらかじめ複数の管電圧のそれぞれでX線管21から第2X線検出部232にX線を照射することによりX線のエネルギーと強度との関係(以下、事前検出関係という)を複数の管電圧のそれぞれについて取得しておき、この事前検出関係を記憶部54にあらかじめ記憶させておいてもよい。   The storage unit 54 includes a recording medium that can be read and written by the CPU of the main control unit 55, such as a magnetic or optical recording medium or a semiconductor memory. The storage unit 54 stores data collected by the scanner device 11. The storage unit 54 may store an X-ray energy spectrum (hereinafter referred to as a pre-measurement spectrum) corresponding to each of a plurality of tube voltages measured in advance. In addition, by irradiating the X-ray tube 21 to the second X-ray detection unit 232 with each of a plurality of tube voltages in advance, the relationship between the energy and intensity of X-rays (hereinafter referred to as a pre-detection relationship) is changed to a plurality of tubes. It may be acquired for each of the voltages, and the prior detection relationship may be stored in the storage unit 54 in advance.

主制御部55は、CPU、RAMおよびROMをはじめとする記憶媒体などにより構成され、この記憶媒体に記憶されたスキャナ装置制御プログラムに従ってスキャナ装置11のコントローラ32を制御する。   The main control unit 55 includes a storage medium such as a CPU, a RAM, and a ROM, and controls the controller 32 of the scanner apparatus 11 according to the scanner apparatus control program stored in the storage medium.

主制御部55のCPUは、ROMをはじめとする記憶媒体に記憶されたエネルギースペクトル取得プログラムおよびこのプログラムの実行のために必要なデータをRAMへロードし、このプログラムに従って被検体に照射されたX線のエネルギースペクトルを得るための処理を実行する。   The CPU of the main control unit 55 loads an energy spectrum acquisition program stored in a storage medium such as a ROM and data necessary for the execution of the program into the RAM, and X irradiates the subject according to the program. A process for obtaining the energy spectrum of the line is executed.

主制御部55のRAMは、CPUが実行するプログラムおよびデータを一時的に格納するワークエリアを提供する。主制御部55のROMをはじめとする記憶媒体は、エネルギースペクトル取得プログラムや、プログラムを実行するために必要な各種データを記憶する。   The RAM of the main control unit 55 provides a work area for temporarily storing programs and data executed by the CPU. The storage medium such as the ROM of the main control unit 55 stores an energy spectrum acquisition program and various data necessary for executing the program.

なお、ROMをはじめとする記憶媒体は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、CPUにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。   A storage medium such as a ROM has a configuration including a recording medium readable by a CPU, such as a magnetic or optical recording medium or a semiconductor memory, and a part of programs and data in the storage medium. Or you may comprise so that all may be downloaded via an electronic network.

図5は、主制御部55のCPUによる機能実現部の構成例を示す概略的なブロック図である。なお、この機能実現部は、CPUを用いることなく回路などのハードウエアロジックによって構成してもよい。   FIG. 5 is a schematic block diagram illustrating a configuration example of a function realization unit by the CPU of the main control unit 55. In addition, this function realization part may be comprised by hardware logics, such as a circuit, without using CPU.

図5に示すように、主制御部55のCPUは、エネルギースペクトル取得プログラムによって、少なくともスキャン制御部61、透過データ取得部62、再構成部63、補正用データ取得部64、エネルギースペクトル取得部65および補正部66として機能する。この各部61〜66は、RAMの所要のワークエリアを、データの一時的な格納場所として利用する。   As shown in FIG. 5, the CPU of the main control unit 55 performs at least a scan control unit 61, a transmission data acquisition unit 62, a reconstruction unit 63, a correction data acquisition unit 64, and an energy spectrum acquisition unit 65 by an energy spectrum acquisition program. And functions as the correction unit 66. Each of the units 61 to 66 uses a required work area of the RAM as a temporary storage location for data.

スキャン制御部61は、ユーザから入力部51を介してスキャン計画の実行指示を受けて、スキャン計画にもとづいてコントローラ32を介してスキャナ装置11を制御することにより、X線管21およびX線検出部23を被検体Pの周囲で回転させて、投影角度すなわちビュー角度を変化させながら投影データ収集を行う。   The scan control unit 61 receives a scan plan execution instruction from the user via the input unit 51 and controls the scanner device 11 via the controller 32 based on the scan plan, thereby detecting the X-ray tube 21 and the X-ray detection. The unit 23 is rotated around the subject P, and projection data is collected while changing the projection angle, that is, the view angle.

この結果、第1X線検出部231の出力信号にもとづく被検体Pを透過したX線の情報(投影データ)が透過データ取得部62に与えられる。また、第2X線検出部232の出力信号にもとづく第2X線検出部232に入射したX線のエネルギー(keV)の情報、強度の情報、検出時刻の情報を少なくとも含む光子検出情報が補正用データ取得部64に与えられる。   As a result, X-ray information (projection data) transmitted through the subject P based on the output signal of the first X-ray detection unit 231 is given to the transmission data acquisition unit 62. Further, photon detection information including at least information on energy (keV) of X-rays incident on the second X-ray detection unit 232 based on an output signal of the second X-ray detection unit 232, information on intensity, and information on detection time is correction data. This is given to the acquisition unit 64.

透過データ取得部62は、投影データを取得し、再構成部63および補正部66に与える。   The transmission data acquisition unit 62 acquires the projection data and supplies it to the reconstruction unit 63 and the correction unit 66.

再構成部63は、投影データに対して前処理、ビームハードニング補正処理を施してからフィルタードバックプロジェクションなどにより再構成画像を生成し、表示部52に表示させる。   The reconstruction unit 63 performs preprocessing and beam hardening correction processing on the projection data, generates a reconstructed image by filtered back projection, and displays the reconstructed image on the display unit 52.

補正用データ取得部64は、X線のエネルギー(keV)の情報、強度の情報、検出時刻の情報を少なくとも含む光子検出情報を取得し、エネルギースペクトル取得部65に与える。   The correction data acquisition unit 64 acquires photon detection information including at least X-ray energy (keV) information, intensity information, and detection time information, and supplies the photon detection information to the energy spectrum acquisition unit 65.

図6は、第2X線検出部232で検出されたX線のエネルギーと強度との関係(以下、検出関係という)71の一例を示す説明図である。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a relationship 71 (hereinafter referred to as a detection relationship) between the energy and intensity of X-rays detected by the second X-ray detection unit 232.

エネルギースペクトル取得部65は、第2X線検出部232の出力信号にもとづく第2X線検出部232に入射したX線のエネルギー(keV)の情報、強度の情報、検出時刻の情報を少なくとも含む光子検出情報にもとづいて、第2X線検出部232で検出されたX線のエネルギーと強度との関係(検出関係)71を求める。エネルギースペクトル取得部65は、この検出関係71にもとづいてX線管21から照射されたX線のエネルギースペクトルを取得する。   The energy spectrum acquisition unit 65 includes photon detection including at least information on energy (keV) of X-rays incident on the second X-ray detection unit 232 based on an output signal of the second X-ray detection unit 232, information on intensity, and information on detection time. Based on the information, a relationship (detection relationship) 71 between the energy and intensity of the X-rays detected by the second X-ray detection unit 232 is obtained. The energy spectrum acquisition unit 65 acquires the energy spectrum of the X-rays emitted from the X-ray tube 21 based on the detection relationship 71.

また、エネルギースペクトル取得部65は、取得したX線のエネルギースペクトルを表示部52に表示させてもよい。たとえば、エネルギースペクトル取得部65は、たとえばビューごとにX線のエネルギースペクトルを取得し、表示部52に表示させてもよい。この表示はリアルタイムであってもよいし、ビュー画像が表示されている際に事後的にユーザによる指示に応じて呼び出されて表示されてもよい。   The energy spectrum acquisition unit 65 may display the acquired X-ray energy spectrum on the display unit 52. For example, the energy spectrum acquisition unit 65 may acquire an X-ray energy spectrum for each view, for example, and display it on the display unit 52. This display may be in real time, or may be called up and displayed according to an instruction from the user after the view image is displayed.

リアルタイム表示する場合、ユーザは表示部52を介してスキャン中にエネルギースペクトルの変動を容易に把握することができる。なお、事後的に呼び出されて表示される場合は、エネルギースペクトル取得部65は、X線のエネルギースペクトルの情報をビューごとにX線投影データまたは再構成画像に関連付けて記憶部54に記憶させておくとよい。   In the case of real-time display, the user can easily grasp the fluctuation of the energy spectrum during the scan via the display unit 52. In addition, when called up and displayed afterwards, the energy spectrum acquisition unit 65 stores the X-ray energy spectrum information in the storage unit 54 in association with the X-ray projection data or the reconstructed image for each view. It is good to leave.

図6に示すように、第2X線検出部232で検出されたX線のエネルギーと強度との関係(検出関係)71は、X線管21から照射されたX線のエネルギースペクトル形状が反映された形状を有する。このため、エネルギースペクトル取得部65は、検出関係71そのものをX線管21から照射されたX線のエネルギースペクトルとして取得してもよい。   As shown in FIG. 6, the relationship (detection relationship) 71 between the energy and intensity of X-rays detected by the second X-ray detection unit 232 reflects the shape of the energy spectrum of X-rays emitted from the X-ray tube 21. Have a different shape. For this reason, the energy spectrum acquisition unit 65 may acquire the detection relationship 71 itself as the energy spectrum of the X-rays emitted from the X-ray tube 21.

図7は、検出関係71と事前測定スペクトル72との関係の一例を示す説明図である。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the detection relationship 71 and the prior measurement spectrum 72.

本実施形態に係るエネルギースペクトル取得部65は、あらかじめ測定された、複数の管電圧のそれぞれに対応するX線のエネルギースペクトル(事前測定スペクトル)72を利用することもできる。この事前測定スペクトル72は、あらかじめ記憶部54に記憶させておいてもよいし、ネットワーク接続部53を介してネットワークから取得してもよい。   The energy spectrum acquisition unit 65 according to the present embodiment can also use an X-ray energy spectrum (pre-measurement spectrum) 72 corresponding to each of a plurality of tube voltages, which is measured in advance. The prior measurement spectrum 72 may be stored in the storage unit 54 in advance, or may be acquired from the network via the network connection unit 53.

この場合、エネルギースペクトル取得部65は、複数の事前測定スペクトル72と検出関係71とを比較し、類似度を算出する。類似度としては、正規化相関値その他の多次元データ間の距離を表す統計量などを用いることができる。   In this case, the energy spectrum acquisition unit 65 compares the plurality of pre-measured spectra 72 and the detection relationship 71 to calculate the similarity. As the similarity, a normalized correlation value or other statistics indicating the distance between other multidimensional data can be used.

エネルギースペクトル取得部65は、類似度が最も高い事前測定スペクトル72を抽出し、この事前測定スペクトル72を検出関係71の検出時刻にX線管21から照射されたX線のエネルギースペクトルとして取得することができる。また、エネルギースペクトル取得部65は、類似度が高い複数の事前測定スペクトル72を用いて内挿(補間)することで、より正確なエネルギースペクトルを求めてもよい。   The energy spectrum acquisition unit 65 extracts the pre-measurement spectrum 72 having the highest similarity, and acquires the pre-measurement spectrum 72 as the energy spectrum of the X-rays irradiated from the X-ray tube 21 at the detection time of the detection relationship 71. Can do. Further, the energy spectrum acquisition unit 65 may obtain a more accurate energy spectrum by interpolating using a plurality of prior measurement spectra 72 having a high degree of similarity.

さらに、エネルギースペクトル取得部65は、抽出した事前測定スペクトル72に対応する管電圧を、検出関係71の検出時刻にX線管21に印加された管電圧として求めてもよい。また、内挿によりX線のエネルギースペクトルを求めた場合は、類似度を内挿することにより管電圧を正確に求めてもよい。また、エネルギースペクトル取得部65は、管電圧の情報を表示部52に表示させてもよい。   Further, the energy spectrum acquisition unit 65 may obtain the tube voltage corresponding to the extracted pre-measurement spectrum 72 as the tube voltage applied to the X-ray tube 21 at the detection time of the detection relationship 71. When the X-ray energy spectrum is obtained by interpolation, the tube voltage may be obtained accurately by interpolating the similarity. Further, the energy spectrum acquisition unit 65 may cause the display unit 52 to display tube voltage information.

この表示はリアルタイムであってもよいし、ビュー画像が表示されている際に事後的にユーザによる指示に応じて呼び出されて表示されてもよい。リアルタイム表示する場合、ユーザは表示部52を介してスキャン中に管電圧の変動を容易に把握することができる。なお、事後的に呼び出されて表示される場合は、エネルギースペクトル取得部65は、管電圧の情報をビューごとにX線投影データまたは再構成画像に関連付けて記憶部54に記憶させておくとよい。   This display may be in real time, or may be called up and displayed according to an instruction from the user after the view image is displayed. In the case of real-time display, the user can easily grasp the fluctuation of the tube voltage during the scan through the display unit 52. In addition, when called up and displayed after the fact, the energy spectrum acquisition unit 65 may store the tube voltage information in the storage unit 54 in association with the X-ray projection data or the reconstructed image for each view. .

この複数の事前測定スペクトル72と検出関係71とを比較する方法は、第2X線検出部232の分解能が高くない場合に好適である。第2X線検出部232の分解能があまり高くなく、検出関係71が実際のスペクトル形状に比べてなまった曲線となってしまっている場合であっても、複数の事前測定スペクトル72にもとづいてより正確なエネルギースペクトルを取得することができる。図7には図6よりもなまった形状の検出関係71の例を示してある。   The method of comparing the plurality of prior measurement spectra 72 and the detection relationship 71 is suitable when the resolution of the second X-ray detection unit 232 is not high. Even when the resolution of the second X-ray detection unit 232 is not so high and the detection relationship 71 is a curvy curve compared to the actual spectrum shape, it is more accurate based on the plurality of pre-measured spectra 72. Energy spectrum can be obtained. FIG. 7 shows an example of a detection relationship 71 having a shape that is less than that of FIG.

図8は、検出関係71と事前測定スペクトル72と事前検出関係73との関係の一例を示す説明図である。   FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of the relationship among the detection relationship 71, the prior measurement spectrum 72, and the prior detection relationship 73.

本実施形態に係るエネルギースペクトル取得部65は、事前検出関係73を利用することもできる。事前検出関係73は、複数の管電圧のそれぞれでX線管21から第2X線検出部232にX線を照射することであらかじめ取得しておく。この事前検出関係73は、あらかじめ記憶部54に記憶させておいてもよいし、ネットワーク接続部53を介してネットワークから取得してもよい。また、エネルギースペクトル取得部65が事前測定スペクトル72と事前検出関係73の両者を利用可能な場合、事前測定スペクトル72と事前検出関係73とは同一の管電圧に対応するデータ同士が関連付けられているとよい。   The energy spectrum acquisition unit 65 according to the present embodiment can also use the prior detection relationship 73. The prior detection relationship 73 is acquired in advance by irradiating the second X-ray detection unit 232 with X-rays from the X-ray tube 21 at each of a plurality of tube voltages. The prior detection relationship 73 may be stored in the storage unit 54 in advance, or may be acquired from the network via the network connection unit 53. Moreover, when the energy spectrum acquisition part 65 can utilize both the prior measurement spectrum 72 and the prior detection relationship 73, the data corresponding to the same tube voltage are linked | related with the prior measurement spectrum 72 and the prior detection relationship 73. FIG. Good.

この場合、エネルギースペクトル取得部65は、複数の事前検出関係73と検出関係71とを比較し、類似度を算出する。類似度としては、正規化相関値その他の多次元データ間の距離を表す統計量などを用いることができる。   In this case, the energy spectrum acquisition unit 65 compares the plurality of pre-detection relationships 73 and the detection relationships 71 and calculates the similarity. As the similarity, a normalized correlation value or other statistics indicating the distance between other multidimensional data can be used.

そして、エネルギースペクトル取得部65は、類似度が高い複数の事前検出関係73を用いて内挿(補間)し、検出関係71の検出時刻にX線管21から照射されたX線のエネルギースペクトルを取得する。このとき、類似度を内挿することにより検出関係71の検出時刻にX線管21に印加された管電圧として求めてもよい。また、管電圧については、類似度が最も高い事前検出関係73に対応する管電圧を検出関係71の検出時刻にX線管21に印加された管電圧としてもよい。   Then, the energy spectrum acquisition unit 65 interpolates (interpolates) using a plurality of pre-detection relationships 73 having a high degree of similarity, and calculates the energy spectrum of the X-rays irradiated from the X-ray tube 21 at the detection time of the detection relationship 71. get. At this time, the tube voltage applied to the X-ray tube 21 at the detection time of the detection relationship 71 may be obtained by interpolating the similarity. As for the tube voltage, the tube voltage corresponding to the prior detection relationship 73 having the highest similarity may be the tube voltage applied to the X-ray tube 21 at the detection time of the detection relationship 71.

さらに、事前測定スペクトル72と事前検出関係73とは同一の管電圧に対応するデータ同士が関連付けられている場合、エネルギースペクトル取得部65は、類似度が最も高い事前検出関係73を抽出し、この抽出した事前検出関係73と同一の管電圧で関連付けられた事前測定スペクトル72をX線のエネルギースペクトルとして取得してもよい。また、この場合、エネルギースペクトル取得部65は、類似度が高い複数の事前検出関係73のそれぞれと同一の管電圧で関連付けられた複数の事前測定スペクトル72を用いて内挿(補間)することで、より正確なエネルギースペクトルを求めてもよい。   Furthermore, when the pre-measurement spectrum 72 and the pre-detection relationship 73 are associated with data corresponding to the same tube voltage, the energy spectrum acquisition unit 65 extracts the pre-detection relationship 73 having the highest similarity, A pre-measured spectrum 72 associated with the same tube voltage as the extracted pre-detection relation 73 may be acquired as an X-ray energy spectrum. Further, in this case, the energy spectrum acquisition unit 65 performs interpolation (interpolation) using a plurality of pre-measurement spectra 72 associated with the same tube voltage as each of the plurality of pre-detection relationships 73 having a high degree of similarity. A more accurate energy spectrum may be obtained.

この事前検出関係73、事前測定スペクトル72および検出関係71を比較する方法もまた、第2X線検出部232の分解能が高くない場合に好適である。図8にも図7と同様、図6よりもなまった形状の検出関係71の例を示してある。   The method of comparing the prior detection relationship 73, the prior measurement spectrum 72, and the detection relationship 71 is also suitable when the resolution of the second X-ray detection unit 232 is not high. FIG. 8 also shows an example of a detection relationship 71 having a shape that is less than that of FIG.

補正部66は、エネルギースペクトル取得部65により取得されたX線のエネルギースペクトルの情報にもとづいて、再構成部63による再構成画像生成のために用いられるデータの補正を行う。たとえば、再構成部63による再構成画像生成処理においてX線のエネルギーの情報を用いる計算が含まれている場合、補正部66は、この計算に用いられるX線のエネルギーの情報をエネルギースペクトル取得部65により取得されたX線のエネルギースペクトルの情報で補正してもよい。   The correcting unit 66 corrects data used for generating a reconstructed image by the reconstructing unit 63 based on the information of the X-ray energy spectrum acquired by the energy spectrum acquiring unit 65. For example, when the reconstruction unit 63 includes a calculation that uses information about the energy of X-rays in the reconstructed image generation process, the correction unit 66 converts the information about the energy of X-rays used for this calculation into an energy spectrum acquisition unit. You may correct | amend with the information of the energy spectrum of the X-ray acquired by 65.

また、補正部66は、エネルギースペクトル取得部65から管電圧の情報を受けて、この管電圧の情報を用いてスキャン制御部61を介して管電圧を一定に維持するための制御を行ってもよい。また、X線CT装置10がデュアルエナジー撮影可能に構成される場合、補正部66は、エネルギースペクトル取得部65から受けた管電圧の情報を再構成部63に与える。この場合、再構成部63は、デュアルエナジー撮影における各ビューのX線投影データが第1の電圧(たとえば80kV)のデータか、第2の電圧(たとえば140kVなど)のデータか、またはX線管電圧の切り替えにともなう過渡kVのデータかを容易に把握することができる。   Further, the correction unit 66 receives information on the tube voltage from the energy spectrum acquisition unit 65, and performs control for keeping the tube voltage constant via the scan control unit 61 using the information on the tube voltage. Good. Further, when the X-ray CT apparatus 10 is configured to be capable of dual energy imaging, the correction unit 66 gives the information on the tube voltage received from the energy spectrum acquisition unit 65 to the reconstruction unit 63. In this case, the reconstruction unit 63 determines whether the X-ray projection data of each view in dual energy imaging is data of the first voltage (for example, 80 kV), data of the second voltage (for example, 140 kV), or the X-ray tube. It is possible to easily grasp whether the data is transient kV associated with voltage switching.

本実施形態に係るX線CT装置10は、被検体Pの投影データの収集と同時に、シンチレータとSi−PMとを含む光子計数型検出器で構成された第2X線検出部232の出力信号にもとづいてX線管21から照射されたX線のエネルギースペクトルを取得することができる。このため、管電圧の変動などによるX線のエネルギースペクトルの変動を容易に把握することができる。   The X-ray CT apparatus 10 according to the present embodiment receives the output signal of the second X-ray detection unit 232 including a photon counting detector including a scintillator and Si-PM simultaneously with the collection of the projection data of the subject P. Basically, the energy spectrum of X-rays irradiated from the X-ray tube 21 can be acquired. For this reason, the fluctuation | variation of the X-ray energy spectrum by fluctuation | variation of a tube voltage etc. can be grasped | ascertained easily.

また、この取得したエネルギースペクトルを用いて、再構成画像生成のために用いられるデータの補正を行うことができる。したがって、管電圧の変動などによって照射X線のエネルギースペクトルが変化しても、この変化にともなう被検体PのX線吸収率の変化を補正することができ、CT値の変動などを抑制することができる。   In addition, correction of data used for generating a reconstructed image can be performed using the acquired energy spectrum. Therefore, even if the energy spectrum of irradiated X-rays changes due to fluctuations in the tube voltage or the like, changes in the X-ray absorption rate of the subject P accompanying this change can be corrected, and fluctuations in CT values and the like are suppressed. Can do.

また、本実施形態に係るX線CT装置10は、正確な管電圧の情報を容易に取得することができる。このため、たとえばこの管電圧の情報を用いてスキャン制御部61を介して管電圧を一定に維持するための制御を行うことができる。   In addition, the X-ray CT apparatus 10 according to the present embodiment can easily acquire accurate tube voltage information. For this reason, for example, it is possible to perform control for maintaining the tube voltage constant via the scan control unit 61 using the tube voltage information.

なお、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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。   In addition, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10 X線CT装置
21 X線管
23 X線検出部
231 第1X線検出部
232 第2X線検出部
43 シンチレータ
65 エネルギースペクトル取得部
66 補正部
71 検出関係
72 事前測定スペクトル
73 事前検出関係
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 X-ray CT apparatus 21 X-ray tube 23 X-ray detection part 231 1st X-ray detection part 232 2nd X-ray detection part 43 Scintillator 65 Energy spectrum acquisition part 66 Correction | amendment part 71 Detection relation 72 Prior measurement spectrum 73 Prior detection relation

Claims (8)

X線管から照射されて被検体を透過したX線を検出する第1X線検出部と、
シンチレータとシリコンフォトマルチプライヤとにより構成され、前記X線管から入射したX線を光子として検知することにより、入射したX線のエネルギーに応じた信号を出力する第2X線検出部と、
前記第2X線検出部の出力信号にもとづいて前記第2X線検出部に入射したX線のエネルギーと強度との関係を求め、求めた関係にもとづいて前記X線管から照射されたX線のエネルギースペクトルを取得するエネルギースペクトル取得部と、
を備え、
前記エネルギースペクトル取得部は、
あらかじめ測定した複数の管電圧のそれぞれに対応するX線の事前測定エネルギースペクトルを取得し、この事前測定エネルギースペクトルのそれぞれのうち、前記X線のエネルギーと強度との関係との類似度が最も高い事前測定エネルギースペクトルを前記X線管から照射された前記X線のエネルギースペクトルとして取得する、
X線CT装置。
A first X-ray detector that detects X-rays irradiated from the X-ray tube and transmitted through the subject;
A second X-ray detector configured by a scintillator and a silicon photomultiplier, and detecting a X-ray incident from the X-ray tube as a photon, thereby outputting a signal corresponding to the energy of the incident X-ray;
Based on the output signal of the second X-ray detector, the relationship between the energy and intensity of the X-rays incident on the second X-ray detector is obtained, and the X-rays irradiated from the X-ray tube are obtained based on the obtained relationship. An energy spectrum acquisition unit for acquiring an energy spectrum;
With
The energy spectrum acquisition unit
An X-ray pre-measurement energy spectrum corresponding to each of a plurality of pre-measured tube voltages is acquired, and the similarity between the X-ray energy and the intensity is the highest among the pre-measurement energy spectra. Obtaining a pre-measured energy spectrum as an energy spectrum of the X-rays irradiated from the X-ray tube;
X-ray CT system.
前記エネルギースペクトル取得部は、
前記事前測定エネルギースペクトルのそれぞれのうち、前記類似度が高い複数の事前測定エネルギースペクトルを用いて内挿することにより前記X線のエネルギースペクトルを求める、
請求項記載のX線CT装置。
The energy spectrum acquisition unit
Obtaining an energy spectrum of the X-ray by interpolating using a plurality of prior measured energy spectra having a high degree of similarity among each of the previously measured energy spectra;
The X-ray CT apparatus according to claim 1 .
前記エネルギースペクトル取得部は、
あらかじめ複数の管電圧のそれぞれで前記X線管から前記第2X線検出部にX線を照射することにより前記X線のエネルギーと強度との関係である事前検出関係を前記複数の管電圧のそれぞれについて取得しておくとともに、同一の管電圧に対応する前記事前測定エネルギースペクトルと前記事前検出関係とを関連付けておき、前記X線のエネルギーと強度との関係との類似度が最も高い事前検出関係を抽出し、この抽出した事前検出関係に関連付けられた前記事前測定エネルギースペクトルを前記X線管から照射された前記X線のエネルギースペクトルとして取得する、
請求項記載のX線CT装置。
The energy spectrum acquisition unit
By irradiating the X-ray tube from the X-ray tube to the second X-ray detection unit in advance with each of a plurality of tube voltages, a pre-detection relationship that is a relationship between the energy and intensity of the X-rays is obtained. And the prior measurement energy spectrum corresponding to the same tube voltage is associated with the prior detection relationship, and the priorities having the highest similarity between the relationship between the energy and intensity of the X-ray Extracting a detection relationship, and obtaining the pre-measured energy spectrum associated with the extracted pre-detection relationship as an energy spectrum of the X-rays irradiated from the X-ray tube;
The X-ray CT apparatus according to claim 1 .
前記エネルギースペクトル取得部は、
前記X線のエネルギーと強度との関係との類似度が高い事前検出関係を複数抽出し、前記類似度が高い複数の事前検出関係に関連付けられた複数の事前測定エネルギースペクトルを用いて内挿することにより前記X線管から照射された前記X線のエネルギースペクトルを求める、
請求項記載のX線CT装置。
The energy spectrum acquisition unit
A plurality of pre-detection relationships having a high degree of similarity between the relationship between the energy and intensity of the X-ray are extracted, and interpolation is performed using a plurality of pre-measurement energy spectra associated with the plurality of pre-detection relationships having a high degree of similarity. To obtain an energy spectrum of the X-rays irradiated from the X-ray tube.
The X-ray CT apparatus according to claim 3 .
前記エネルギースペクトル取得部は、
前記X線のエネルギーと強度との関係にもとづいて前記X線管に印加された管電圧を求める、
請求項1ないしのいずれか1項に記載のX線CT装置。
The energy spectrum acquisition unit
Obtaining a tube voltage applied to the X-ray tube based on the relationship between the energy and intensity of the X-ray;
The X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 4 .
前記エネルギースペクトル取得部により取得された前記X線管から照射された前記X線のエネルギースペクトルを用いて、前記第1X線検出部により検出されたX線にもとづいて生成されるデータを補正する補正部、
をさらに備えた請求項1ないしのいずれか1項に記載のX線CT装置。
Correction for correcting data generated based on the X-rays detected by the first X-ray detection unit using the energy spectrum of the X-rays irradiated from the X-ray tube acquired by the energy spectrum acquisition unit Part,
The X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 5 , further comprising:
前記第1X線検出部は、積和型のX線検出器で構成された、
請求項1ないしのいずれか1項に記載のX線CT装置。
The first X-ray detector is composed of a product-sum type X-ray detector,
X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記X線管は、
複数の管電圧に対応する複数のエネルギースペクトルを有するX線を所定の時間ごとに発生する、
請求項1ないしのいずれか1項に記載のX線CT装置。
The X-ray tube is
X-rays having a plurality of energy spectra corresponding to a plurality of tube voltages are generated every predetermined time.
X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 7.
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