JP6577908B2 - X線ct画像再構成装置、x線ct画像再構成方法およびx線ct装置 - Google Patents
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Description
前記誤差推定手段によって推定された前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さについての誤差値に基づき、前記基底物質厚さ推定手段によって推定された前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さを初期値とする前記X線透過経路ごとの前記基底物質のそれぞれの厚さの仮定値について、その仮定値の確からしさの指標である尤度を演算する尤度演算手段と、前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さを、前記尤度演算手段によって演算される尤度が増大するように更新する基底物質厚さ更新手段と、前記基底物質厚さ更新手段によって更新された前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さを逆投影して、前記被検体の前記M個の基底物質についての基底物質濃度画像を再構成する基底物質濃度画像再構成手段と、を備えることを特徴とする。
図1は、本発明の実施形態に係るX線CT画像再構成装置10の構成の例を示した図である。X線CT画像再構成装置10は、X線CT装置の一部を構成し、被写体の複数角度位置からのX線透過量の計測値から被写体の断層画像を生成する装置である。本実施形態に係るX線CT装置は、図示を省略するが、従来の一般的なX線CT装置と同様に、被検体ベッド、回転ガントリ、X線管、X線検出器、データ収集システム、画像再構成装置、画像表示装置などを備えて構成される。本実施形態は、この画像再構成装置に特徴があり、ここでは、これをX線CT画像再構成装置10と称して、以下、その機能および構成について説明する。
厚さ誤差推定型投影処理部100は、記憶部120に記憶されている実測カウント投影値121から、被検体についての基底物質厚さ投影推定値124およびその誤差の情報である基底物質厚さ投影推定誤差値125を算出し、記憶部120に格納する。以下、厚さ誤差推定型投影処理部100における厚さ誤差推定型投影処理の詳細について説明する。なお、この厚さ誤差推定型投影処理は、従来でいう投影ベース法を基礎とする。
次に、再度、図1を参照して、厚さ推定誤差利用画像再構成処理部110による厚さ推定誤差利用画像再構成処理の内容について説明する。厚さ推定誤差利用画像再構成処理部110は、基底物質厚さ投影推定値124および基底物質厚さ投影推定誤差値125に基づき、基底物質濃度画像推定値128および基底物質濃度画像推定誤差値129を算出する。なお、この処理は、従来でいう画像ベース法を基礎とするものであるが、全投影経路での尤度を同時に考慮したものとなっているため、統計誤差の小さい再構成画像が得られる。
図3は、厚さ誤差推定型投影処理部100の処理で得られたX線投影経路ごとの複数の基底物質の厚さの散布図の例を示した図である。すなわち、図3は、基底物質厚さ投影推定値124として記憶されているX線投影経路ごとの複数の基底物質の厚さを散布図で表したものということができる。ただし、ここでは、説明を簡単化するために、基底物質の数Mは2とし(M=2)、その散布図は、基底物質Aの厚さ(横軸)と基底物質Bの厚さ(縦軸)との関係を表したものとなっている。
図6は、比較例に係る従来の一般的なX線CT画像再構成装置10aの構成の例を示した図である。図6に示すように、比較例に係るX線CT画像再構成装置10aは、投影処理部100a、FBP画像再構成処理部110aおよび記憶部120により構成される。以下、本発明の実施形態に係るX線CT画像再構成装置10(図1参照)との相違点について説明する。
図8は、本発明の実施形態に係るX線CT画像再構成方法をコンピュータにより実現するための基本的な処理手順の例を示した図である。以下、図8に加え図1も参照しつつ、その基本的な処理手順について説明する。
20 被検体撮像装置
100 厚さ誤差推定型投影処理部
100a 投影処理部
101 被検体・検出器モデル応答部(基底物質厚さ推定手段)
102 第1尤度演算部(基底物質厚さ推定手段)
103 尤度最大化フィードバック部(基底物質厚さ推定手段)
104 基底物質誤差モデル部(誤差推定手段)
110 厚さ推定誤差利用画像再構成処理部
110a FBP画像再構成処理部
111 順投影演算部
112 第2尤度演算部(尤度演算手段)
113 厚さフィードバック投影演算部(基底物質厚さ更新手段)
114 逆投影&濃度フィードバック部(基底物質濃度画像再構成手段)
120 記憶部(記憶手段)
121 実測カウント投影値(X線の検出カウント値)
122 想定カウント投影値
123 基底物質厚さ投影第1仮定値
124 基底物質厚さ投影推定値
125 基底物質厚さ投影推定誤差値
126 基底物質濃度画像仮定値
127 基底物質厚さ投影第2仮定値
128 基底物質濃度画像推定平均値
128a 基底物質濃度画像推定値
129 基底物質濃度画像推定誤差値
501 厚さフィードバック方向ベクトル
502 微小面積要素
501 厚さフィードバックベクトル
701 軟組織
702 X線高吸収体
Claims (7)
- 被検体を透過したX線の検出カウント値を、N個(Nは、N≧2なる整数)の互いに異なるエネルギースペクトルに応答して検出するX線検出器に接続され、
前記X線検出器によって検出された前記X線の検出カウント値を、前記X線が前記被検体を透過したときのX線透過経路および前記エネルギースペクトルに対応づけて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記X線の検出カウント値に基づき、前記被検体を構成するM個(Mは、M≦Nなる正の整数)の基底物質のそれぞれの厚さを、前記X線透過経路ごとに推定する基底物質厚さ推定手段と、
前記X線の検出カウント値に応じて、前記基底物質の厚さについての誤差値を推定する誤差推定手段と、
前記誤差推定手段によって推定された前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さについての誤差値に基づき、前記基底物質厚さ推定手段によって推定された前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さを初期値とする前記X線透過経路ごとの前記基底物質のそれぞれの厚さの仮定値について、その仮定値の確からしさの指標である尤度を演算する尤度演算手段と、
前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さの仮定値を、前記尤度演算手段によって演算される尤度が増大するように更新する基底物質厚さ更新手段と、
前記基底物質厚さ更新手段によって更新された前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さの仮定値を逆投影して、前記被検体の前記M個の基底物質についての基底物質濃度画像を再構成する基底物質濃度画像再構成手段と、
を備えること
を特徴とするX線CT画像再構成装置。 - 前記尤度演算手段は、
前記誤差推定手段によって推定された前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さについての誤差値に基づき、前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さについての確率密度を推定し、
前記推定したX線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さについての確率密度に基づき、全X線透過経路についての前記基底物質それぞれの厚さについての同時確率密度を演算し、
前記演算した同時確率密度に従って、前記尤度を演算すること
を特徴とする請求項1に記載のX線CT画像再構成装置。 - 前記基底物質厚さ更新手段は、
前記基底物質厚さ推定手段によって推定された前記全X線透過経路についての前記基底物質それぞれの厚さの平均値を前記同時確率密度に適用して得られる尤度である平均値尤度と、前記基底物質それぞれの厚さの平均値とは異なる前記基底物質それぞれの厚さの仮定値を前記同時確率密度に適用して得られる尤度である仮定値尤度との尤度差に基づき、前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さを更新すること
を特徴とする請求項2に記載のX線CT画像再構成装置。 - 被検体を透過したX線の検出カウント値を、N個(Nは、N≧2なる整数)の互いに異なるエネルギースペクトルに応答して検出するX線検出器に接続されたコンピュータが、
前記X線検出器によって検出された前記X線の検出カウント値を、前記X線が前記被検体を透過したときのX線透過経路および前記エネルギースペクトルに対応づけて記憶装置に記憶する第1のステップと、
前記記憶装置に記憶された前記X線の検出カウント値に基づき、前記被検体を構成するM個(Mは、M≦Nなる正の整数)の基底物質それぞれの厚さを、前記X線透過経路ごとに推定する第2のステップと、
前記X線の検出カウント値に応じて、前記基底物質の厚さについての誤差値を推定する第3のステップと、
前記第3のステップで推定された前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さについての誤差値に基づき、前記第2のステップで推定された前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さを初期値とする前記X線透過経路ごとの前記基底物質のそれぞれの厚さの仮定値について、その仮定値の確からしさの指標である尤度を演算する第4のステップと、
前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さの仮定値を、前記第4のステップで演算される尤度が増大するように更新する第5のステップと、
前記第5のステップで更新された前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さの仮定値を逆投影して、前記被検体の前記M個の基底物質についての基底物質濃度画像を再構成する第6のステップと、
を実行すること
を特徴とするX線CT画像再構成方法。 - 前記コンピュータは、前記第4のステップでは、
前記第3のステップで推定された前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さについての誤差値に基づき、前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さについての確率密度を推定し、
前記推定したX線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さについての確率密度に基づき、全X線透過経路についての前記基底物質それぞれの厚さについての同時確率密度を演算し、
前記演算した同時確率密度に従って、前記尤度を演算すること
を特徴とする請求項4に記載のX線CT画像再構成方法。 - 前記コンピュータは、前記第5のステップでは、
前記第2のステップで推定された前記全X線透過経路についての前記基底物質それぞれの厚さの平均値を前記同時確率密度に適用して得られる尤度である平均値尤度と、前記基底物質それぞれの厚さの平均値とは異なる前記基底物質それぞれの厚さの仮定値を前記同時確率密度に適用して得られる尤度である仮定値尤度との尤度差に基づき、前記X線透過経路ごとの前記基底物質それぞれの厚さを更新すること
を特徴とする請求項5に記載のX線CT画像再構成方法。 - X線を被検体に照射するX線管と、
前記X線管から照射され、前記被検体を透過したX線の検出カウント値を、複数の互いに異なるエネルギースペクトルに応答して検出するX線検出器と、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のX線CT画像再構成装置と、
を備えてなること
を特徴とするX線CT装置。
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