JP6456699B2 - X線フォトンカウンティングコンピュータ断層撮影装置、スペクトル補正方法およびスペクトル補正プログラム - Google Patents
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Description
補正部115は、読み出した定数及び対応表を応答関数に適用し、さらに測定スペクトルにおけるエネルギーEの成分スペクトルS0(E)を応答関数に入力することで、成分スペクトルS0(E)を補正する。すなわち、補正部115は、成分スペクトルS0(E)を1次Kエスケープに関して補正することにより、入射スペクトルSin(E0)を発生する。
本実施形態に係るX線フォトンカウンティングコンピュータ断層撮影装置10によれば、光子計数検出器3における特性X線の複数のKエスケープに関する確率と、X線管1に対する光子計数検出器3の幾何学的位置関係と、光子計数検出器3に入射したX線光子に対応する入射スペクトルに対する測定スペクトルの応答関係とを用いて、測定スペクトルを補正することができる。すなわち、光子計数検出器3の幾何学的位置関係(Geometry)、1次Kエスケープ確率、および2次Kエスケープ確率等を有する応答関数を用いて、測定スペクトルを補正することができる。
Claims (17)
- X線管で発生されたX線光子を検出する光子計数検出器と、
前記光子計数検出器からの出力に基づいて、前記X線光子に関して測定された測定スペクトルを生成するスペクトル生成部と、
前記光子計数検出器における特性X線の複数のKエスケープに関する確率と、前記X線管に対する前記光子計数検出器の幾何学的位置関係と、前記光子計数検出器に入射した前記X線光子に対応する入射スペクトルに対する前記測定スペクトルの応答関係とを記憶する記憶部と、
前記確率と前記幾何学的位置関係と前記応答関係とを用いて、前記測定スペクトルを補正する補正部と、
を具備し、
前記補正部は、
前記応答関係を示す応答関数と前記確率と前記幾何学的位置関係とを用いて、前記測定スペクトルにおけるエネルギー成分において、前記Kエスケープに関するスペクトルを補正し、
前記応答関数は、
前記Kエスケープを除く確率に基づく第1エネルギー部分と、前記Kエスケープに関する確率に基づく第2エネルギー部分とを有し、
前記第1エネルギー部分および前記第2エネルギー部分は、
前記測定スペクトルに寄与すること、
を特徴とするX線フォトンカウンティングコンピュータ断層撮影装置。 - 前記Kエスケープは、1次Kエスケープと2次Kエスケープとを有すること、
を特徴とする請求項1に記載のX線フォトンカウンティングコンピュータ断層撮影装置。 - 前記光子計数検出器は、複数の検出素子を有し、
前記第2エネルギー部分は、
前記検出素子各々における複数の面からエスケープする光子に関する第3エネルギー部分と、
前記検出素子各々に隣接する前記検出素子から流入する光子に関する第4エネルギー部分とを有すること、
を特徴とする請求項1または2に記載のX線フォトンカウンティングコンピュータ断層撮影装置。 - 前記1次Kエスケープおよび前記2次Kエスケープに関する確率は、光電相互作用が発生する前記光子計数検出器内の深さによって決定されること、
を特徴とする請求項2に記載のX線フォトンカウンティングコンピュータ断層撮影装置。 - X線管で発生されたX線光子を検出する光子計数検出器と、
前記光子計数検出器からの出力に基づいて、前記X線光子に関して測定された測定スペクトルを生成するスペクトル生成部と、
前記光子計数検出器における特性X線の複数のKエスケープに関する確率と、前記X線管に対する前記光子計数検出器の幾何学的位置関係と、前記光子計数検出器に入射した前記X線光子に対応する入射スペクトルに対する前記測定スペクトルの応答関係とを記憶する記憶部と、
前記確率と前記幾何学的位置関係と前記応答関係とを用いて、前記測定スペクトルを補正する補正部と、
を具備し、
前記補正部は、
前記応答関係を示す応答関数と前記確率と前記幾何学的位置関係とを用いて、前記測定スペクトルにおけるエネルギー成分において、前記Kエスケープに関するスペクトルを補正し、
前記Kエスケープは、1次Kエスケープと2次Kエスケープとを有し、
前記1次Kエスケープおよび前記2次Kエスケープに関する確率は、光電相互作用が発生する前記光子計数検出器内の深さによって決定されること、
を特徴とするX線フォトンカウンティングコンピュータ断層撮影装置。 - 前記深さは、前記光子計数検出器に入射する前記X線光子の飛跡と前記光子計数検出器の検出面に対する法線との間の角度を示す入射角に依存すること、
を特徴とする請求項4または5に記載のX線フォトンカウンティングコンピュータ断層撮影装置。 - 前記測定スペクトルの成分S0(E)は、前記応答関数における前記入射スペクトルの成分Sin(E)に関連して、以下の式
ここで、χ0は前記X線光子の検出確率、Nは入射X線束、τdは前記光子計数検出器の不感時間、z0は前記深さ、E0は前記幾何学的位置関係により決定されるエネルギー条件を満たすエネルギー、Sinは前記入射スペクトル、P(E0、z0)は前記Kエスケープに関する全確率、μCZTは減衰係数、βは前記入射角、nは異なるエネルギー準位を有する前記Kエスケープに対して和を取るためのパラメータ、Δnは、前記Kエスケープに関するエネルギー、Pnは、前記Kエスケープに対応するエスケープの確率であること、
を特徴とする請求項6に記載のX線フォトンカウンティングコンピュータ断層撮影装置。 - 前記全確率は、
前記1次Kエスケープに関する確率と前記2次Kエスケープに関する確率との和であること、
を特徴とする請求項7に記載のX線フォトンカウンティングコンピュータ断層撮影装置。 - 前記1次Kエスケープの確率Pp(E0、z0)は、
Pn(E0)は前記光電相互作用が発生した場合にK端光子が放出される確率、μnは前記光子計数検出器における減衰係数、φは前記放出されるK端光子の方位角、θは前記放出されるK端光子の極角であること、
を特徴とする請求項7または8に記載のX線フォトンカウンティングコンピュータ断層撮影装置。 - 前記2次Kエスケープの確率Ps(E0、z0)は、
z0は一次光電相互作用が発生する第1の深さ、zは二次光電相互作用が発生する第2の深さ、μnは各K−端エネルギーにおける前記光子計数検出器の減衰係数、φおよびφ’はそれぞれ前記1次Kエスケープにより放出された光子の方位角および前記2次Kエスケープにより放出された光子の方位角、θおよびθ’は前記1次Kエスケープにより放出された光子の極角および前記2次Kエスケープにより放出された光子の極角、P1(E0)は、前記入射したX線光子のエネルギーE0により生じた前記光電相互作用により与えられる高エネルギーK端でK端光子が放出される確率、P21は前記高エネルギーK端で生じた前記光電相互作用により与えられる低エネルギーK端でK端光子が放出される確率であること、
を特徴とする請求項7乃至9のうちいずれか一項に記載のX線フォトンカウンティングコンピュータ断層撮影装置。 - 前記深さにおける前記1次Kエスケープに関する確率は、前記2次Kエスケープに関する確率より大きいこと、
を特徴とする請求項4または5に記載のX線フォトンカウンティングコンピュータ断層撮影装置。 - 前記1次Kエスケープに関する確率と前記2次Kエスケープに関する確率とは、前記深さが増大するにつれて指数関数的に減少すること、
を特徴とする請求項4または5に記載のX線フォトンカウンティングコンピュータ断層撮影装置。 - 前記1次Kエスケープに関する確率は、前記入射角が増大するにつれて増加すること、 を特徴とする請求項6に記載のX線フォトンカウンティングコンピュータ断層撮影装置。
- X線光子を検出し、
前記検出されたX線光子に関して測定された測定スペクトルを発生し、
光子計数検出器における特性X線の複数のKエスケープに関する確率と、X線管に対する前記光子計数検出器の幾何学的位置関係と、前記光子計数検出器に入射した前記X線光子に対応する入射スペクトルに対する前記測定スペクトルの応答関係とを記憶し、
前記確率と前記幾何学的位置関係と前記応答関係とを用いて、前記測定スペクトルを補正すること、
を具備し、
前記測定スペクトルを補正することは、前記応答関係を示す応答関数と前記確率と前記幾何学的位置関係とを用いて、前記測定スペクトルにおけるエネルギー成分において、前記Kエスケープに関するスペクトルを補正することであって、
前記応答関数は、前記Kエスケープを除く確率に基づく第1エネルギー部分と、前記Kエスケープに関する確率に基づく第2エネルギー部分とを有し、
前記第1エネルギー部分および前記第2エネルギー部分は、前記測定スペクトルに寄与すること、
を特徴とするスペクトル補正方法。 - X線光子を検出し、
前記検出されたX線光子に関して測定された測定スペクトルを発生し、
光子計数検出器における特性X線の複数のKエスケープに関する確率と、X線管に対する前記光子計数検出器の幾何学的位置関係と、前記光子計数検出器に入射した前記X線光子に対応する入射スペクトルに対する前記測定スペクトルの応答関係とを記憶し、
前記確率と前記幾何学的位置関係と前記応答関係とを用いて、前記測定スペクトルを補正すること、
を具備し、
前記測定スペクトルを補正することは、前記応答関係を示す応答関数と前記確率と前記幾何学的位置関係とを用いて、前記測定スペクトルにおけるエネルギー成分において、前記Kエスケープに関するスペクトルを補正することであって、
前記Kエスケープは、1次Kエスケープと2次Kエスケープとを有し、
前記1次Kエスケープおよび前記2次Kエスケープに関する確率は、光電相互作用が発生する前記光子計数検出器内の深さによって決定されること、
を特徴とするスペクトル補正方法。 - コンピュータに、
検出されたX線光子に関する関して測定された測定スペクトルを生成する機能と、
光子計数検出器における特性X線の複数のKエスケープに関する確率と、X線管に対する前記光子計数検出器の幾何学的位置関係と、前記光子計数検出器に入射した前記X線光子に対応する入射スペクトルに対する前記測定スペクトルの応答関係とを記憶する機能と、
前記確率と前記幾何学的位置関係と前記応答関係とを用いて、前記測定スペクトルを補正する機能と、
を実現させ、
前記測定スペクトルを補正する機能は、前記応答関係を示す応答関数と前記確率と前記幾何学的位置関係とを用いて、前記測定スペクトルにおけるエネルギー成分において、前記Kエスケープに関するスペクトルを補正する機能であって、
前記応答関数は、前記Kエスケープを除く確率に基づく第1エネルギー部分と、前記Kエスケープに関する確率に基づく第2エネルギー部分とを有し、
前記第1エネルギー部分および前記第2エネルギー部分は、前記測定スペクトルに寄与すること、
を特徴とするスペクトル補正プログラム。 - コンピュータに、
検出されたX線光子に関する関して測定された測定スペクトルを生成する機能と、
光子計数検出器における特性X線の複数のKエスケープに関する確率と、X線管に対する前記光子計数検出器の幾何学的位置関係と、前記光子計数検出器に入射した前記X線光子に対応する入射スペクトルに対する前記測定スペクトルの応答関係とを記憶する機能と、
前記確率と前記幾何学的位置関係と前記応答関係とを用いて、前記測定スペクトルを補正する機能と、
を実現させ、
前記測定スペクトルを補正する機能は、前記応答関係を示す応答関数と前記確率と前記幾何学的位置関係とを用いて、前記測定スペクトルにおけるエネルギー成分において、前記Kエスケープに関するスペクトルを補正する機能であって、
前記Kエスケープは、1次Kエスケープと2次Kエスケープとを有し、
前記1次Kエスケープおよび前記2次Kエスケープに関する確率は、光電相互作用が発生する前記光子計数検出器内の深さによって決定されること、
を特徴とするスペクトル補正プログラム。
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