JP6711619B2 - 放射線撮影装置、放射線撮影方法、ct装置及びプログラム - Google Patents
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Description
前記放射線を複数回検出した測定情報の積率に基づいて、前記放射線の第二の測定情報を取得する積率利用手段と、
前記放射線のエネルギー分布を近似するための複数のエネルギーを決定するエネルギー決定手段と、
前記複数のエネルギーのそれぞれに対応した光子数を、前記第二の測定情報に基づいて算出する算出手段と、
を備え、前記積率利用手段は、前記測定情報の積率に基づいて、前記検出手段に入射した前記放射線の平均光子数を前記第二の測定情報として取得することを特徴とする。
まず、ステップS201において、制御部105は、複数回測定処理を実行する。制御部105は、放射線発生装置101と放射線検出装置104とを連動して動作させることにより、複数回測定処理を実行する。複数回測定処理は二つのステップを有しており、ステップS202で測定が行われる。制御部105は、一定の管電圧の下に放射線を照射するよう放射線発生装置101を制御し、放射線検出装置104の検出部(検出素子)に入射した放射線の検出結果を一定時間毎に出力させる。放射線検出装置104の検出部(検出素子)で測定した測定情報をdiと記述する。添え字iはi番目に実行された測定情報であることを示す。
ステップS204において、積率利用部107は、放射線を複数回検出した測定情報の積率に基づいて、放射線の第二の測定情報を取得する。第二の測定情報には、例えば、以下の数1式、数2式で取得される情報が含まれる。例えば、積率利用部107は、放射線を複数回検出した測定情報diの積率に基づいて、検出部に入射した放射線の平均光子数(<n>)を第二の測定情報として取得する。積率利用部107は、第二の測定情報として平均光子数<n>を、数1式を用いて取得する。
次に、ステップS205において、平均エネルギー決定部108(エネルギー決定部)は、放射線のエネルギー分布を近似するための複数のエネルギー(平均エネルギ)を決定する。平均エネルギー決定部108は、放射線発生装置101から照射される放射線のエネルギー特性に基づいて複数の平均エネルギーを決定する。本実施形態において、平均エネルギー決定部108は、複数のエネルギーとして、二つの平均エネルギーE1、E2を定めるものとする。この平均エネルギーの定め方には任意性があるが、放射線発生装置101から放出する放射線のスペクトルまたは被検体を構成する物質の線減弱係数のエネルギー依存性を利用して設定することができる。
次に、ステップS206において、平均光子数算出部109は、複数のエネルギ(平均エネルギー)のそれぞれに対応した光子数(平均光子数)を、第二の測定情報に基づいて算出することが可能である。本実施形態では平均エネルギーE1、E2のそれぞれに対応する平均光子数<n1>、<n2>を数7式に基づいて取得する例を説明する。平均光子数算出部109(算出部)は、複数のエネルギー(複数の平均エネルギー)と、第二の測定情報(<n>)とを用いて、複数のエネルギーのそれぞれに対応した光子数を算出する。
第2実施形態では、平均エネルギーを定める処理において、評価指標に基づいて平均エネルギーを定める処理を説明する。本実施形態において、放射線撮影装置の構成および、平均光子数の算出処理の流れは、第1実施形態とほぼ同様であるが、平均エネルギー決定部108によって実行される処理内容(S205)が異なる。
第3実施形態では複数の平均エネルギーそれぞれに対応する平均光子数を用いて、被検体を構成する物質の長さを取得する処理と、被検体を構成する物質の単位面積あたりの質量を取得する処理を説明する。図9は、第3実施形態における放射線撮影装置150の構成例を示す図である。図9に示すように、放射線撮影装置150は、放射線発生装置101、放射線検出装置104および情報処理装置116を有する。基本的な構成は図1の放射線撮影装置100と同様であるが、本実施形態では、情報処理装置116のデータ処理部106の構成において、物質長さ算出部310および質量算出部320を有する点で、図1で説明した放射線撮影装置100の機能構成と相違する。物質長さ算出部310および質量算出部320は、例えば、不図示のCPU、GPU、メモリから読み込んだプログラムを用いて、各部の機能が構成される。まず、被検体を構成する物質の長さを取得する処理について説明する。物質長さ算出部310は、平均光子数算出部109により算出された光子数(平均光子数)と、被検体を構成する物質の線減弱係数とを用いて、物質の長さを算出することが可能である。放射線発生装置101から照射される放射線のスペクトル分布を、第1実施形態で例示したように複数の平均エネルギーで近似すると、j番目の平均エネルギーEjに対応する平均光子数<nj>は数11式により算出することができる。
本発明の第4実施形態を図4および図5の参照により説明する。図4は本発明をCT装置200に適用した場合の装置構成を例示する図であり、図5は平均エネルギーごとに線減弱係数を再構成する処理フローを示す図である。
まず、ステップS501において、制御部105は、回転測定処理を実行する。回転測定処理は三つのステップを有している(S502〜S504)。ステップS502において、制御部105は、回転曝射部413を制御して、被検体102を中心として、所定の回転角まで放射線発生装置101と放射線検出装置104とを回転させ、放射線発生装置101から放射線を曝射させる。制御部105は、一定の管電圧の下に放射線を照射するよう放射線発生装置101を制御し、放射線検出装置104の検出部(検出素子)に入射した放射線の検出結果(測定情報)を一定時間毎に出力させる。
ステップS505において、再構成部415は、平均エネルギーE1、E2ごとの平均光子数(<n1>、<n2>)を用いて、平均エネルギーE1、E2のそれぞれに対応する線減弱係数μ(E1)、μ(E2)を再構成する。平均光子数(<n1>、<n2>)は、先のステップS503で取得した平均光子数を用いる。また、再構成の方法として、再構成部415は、例えば、逐次近似再構成法やフィルタードバックプロジェクション(FBP)法などを用いて、平均光子数<n1>から線減弱係数μ(E1)を取得し、平均光子数(<n2>)から線減弱係数μ(E2)を取得することができる。
本発明の第5実施形態では複数の平均エネルギーそれぞれに対応する線減弱係数を用いて、被検体を構成する物質の密度を取得する処理と、被検体を構成する物質の体積比率を取得する処理を説明する。図10は、第5実施形態におけるCT装置250の構成例を示す図である。図10に示すように、CT装置250は、放射線発生装置101、放射線検出装置104、放射線発生装置101および放射線検出装置104を対向させた状態で回転駆動する回転曝射部413、および情報処理装置116を有する。基本的な構成は図4のCT装置200と同様であるが、本実施形態では、情報処理装置116のデータ処理部106の構成において、密度取得部510および体積比率取得部520を有する点で、図4で説明したCT装置200の機能構成と相違する。密度取得部510および体積比率取得部520は、例えば、不図示のCPU、GPU、メモリから読み込んだプログラムを用いて、各部の機能が構成される。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Claims (17)
- 検出部を含み、一定の管電圧に基づいてある時間毎に前記検出部に照射された放射線の総エネルギーを測定情報として取得する検出手段と、
前記放射線を複数回検出した測定情報の積率に基づいて、前記放射線の第二の測定情報を取得する積率利用手段と、
前記放射線のエネルギー分布を近似するための複数のエネルギーを決定するエネルギー決定手段と、
前記複数のエネルギーのそれぞれに対応した光子数を、前記第二の測定情報に基づいて算出する算出手段と、
を備え、
前記積率利用手段は、前記測定情報の積率に基づいて、前記検出手段に入射した前記放射線の平均光子数を前記第二の測定情報として取得することを特徴とする放射線撮影装置。 - 前記光子数に基づく画像を表示手段に表示させる表示制御手段を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の放射線撮影装置。
- 前記算出手段は、前記複数のエネルギーと、前記測定情報の平均値および前記第二の測定情報とを用いて、前記複数のエネルギーのそれぞれに対応した光子数を算出することを特徴とする請求項1または2に記載の放射線撮影装置。
- 前記エネルギー決定手段は、前記放射線のスペクトル分布を複数の領域に分割し、前記分割されたそれぞれの領域のスペクトル分布に基づくエネルギーの平均値を、前記放射線のエネルギー分布を近似するエネルギーとして決定することを特徴とする請求項1または2に記載の放射線撮影装置。
- 前記エネルギー決定手段は、被検体を構成する物質の吸収端のエネルギーに基づいて、前記放射線のスペクトル分布を複数の領域に複数に分割することを特徴とする請求項4に記載の放射線撮影装置。
- 前記光子数と、被検体を構成する物質の線減弱係数とを用いて、前記物質の長さを算出する物質長さ算出手段を更に備えることを特徴とする請求項2に記載の放射線撮影装置。
- 前記光子数と、被検体を構成する物質の質量減弱係数とを用いて、前記物質の単位面積あたりの質量を算出する質量算出手段を更に備えることを特徴とする請求項2に記載の放射線撮影装置。
- 前記表示制御手段は、前記物質の単位面積当たりの質量を前記表示手段に表示させることを特徴する請求項6に記載の放射線撮影装置。
- 前記表示制御手段は、前記物質の長さを前記表示手段に表示させることを特徴する請求項7に記載の放射線撮影装置。
- 放射線を照射する放射線発生手段および前記検出手段の動作を制御する撮影制御手段を更に備え、
前記撮影制御手段は、
一定の管電圧に基づいて前記放射線発生手段から前記放射線を照射させ、
前記検出手段を制御して、前記検出手段に入射した前記放射線の検出結果を一定時間毎に出力させて前記測定情報を取得することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の放射線撮影装置。 - 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の放射線撮影装置と、
前記放射線撮影装置で取得された複数のエネルギーのそれぞれに対応した光子数に基づいて、前記複数のエネルギーのそれぞれに対応する線減弱係数を再構成する再構成手段と、
を備えることを特徴とするCT装置。 - 前記再構成された線減弱係数と、被検体を構成する物質の質量減弱係数とに基づいて、前記物質の密度を取得する密度取得手段を更に備えることを特徴とする請求項11に記載のCT装置。
- 前記再構成された線減弱係数と、被検体を構成する物質の線減弱係数とに基づいて、前記物質の体積比率を取得する体積比率取得手段を更に備えることを特徴とする請求項12に記載のCT装置。
- 前記再構成手段の処理結果を表示手段に表示させる表示制御手段を更に備え、
前記表示制御手段は、前記物質の密度または前記物質の体積比率を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項13に記載のCT装置。 - 検出部を含む検出手段により、一定の管電圧に基づいてある時間毎に前記検出部に照射された放射線の総エネルギーを測定情報として取得する工程と、
前記放射線を複数回検出した測定情報の積率に基づいて、前記放射線の第二の測定情報を取得する工程と、
前記放射線のエネルギー分布を近似するための複数のエネルギーを決定する工程と、
前記複数のエネルギーのそれぞれに対応した光子数を、前記測定情報および第二の測定情報に基づいて算出する工程と、
を有し、
前記放射線の第二の測定情報を取得する工程は、前記測定情報の積率に基づいて、前記検出手段に入射した前記放射線の平均光子数を前記第二の測定情報として取得することを特徴とする放射線撮影方法。 - 前記光子数に基づく画像を表示手段に表示させる工程を更に有することを特徴とする請求項15に記載の放射線撮影方法。
- コンピュータに、請求項15または16に記載の放射線撮影方法の各工程を実行させるためのプログラム。
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