JP6785732B2 - X線ct装置及び画像生成方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、PCCT装置では、予め設定したエネルギー幅におけるカウント数を得ることができるに過ぎず、各カウント値について詳細なエネルギー情報を得ることができない。例えば、エネルギー範囲が40〜60keVに設定されており、その範囲に所定の時間内に5カウント得られた場合、それらの各々のエネルギーがどの程度であるかの情報は得られない。従って、PCCT装置では、エネルギーに応じた情報が得られないことから、シンチレータ検出器等を適用した一般的なX線CT装置で得られるCT値を得ることができない。
このため、これまでのX線CT装置による検査での知見を生かすために、PCCT装置においても、従来と同等のCT値を得ることが求められている。
本発明は、寝台上の被写体の周囲を周回するX線源から照射され前記被写体を透過したX線フォトンを検出する検出器と、該検出器によって検出されたX線フォトンを収集し処理することにより、予め定めた複数のエネルギー範囲について、エネルギー範囲毎に計数値を出力するデータ収集部と、前記データ収集部により出力された計数値に対して、前記エネルギー範囲毎に定められ、該エネルギー範囲の中央値に比例した重みを乗じて加算処理を行うデータ加算部と、前記データ加算部により加算されたデータを用いで再構成処理を行うことにより画像を生成する画像生成部と、を備えたX線CT装置を提供する。
(第1の実施形態)
本実施形態に係るX線CT装置は、フォトンカウンティング方式の検出器を備えたフォトンカウンティングCT装置(PCCT装置)であり、被写体を透過したX線に由来する光子(X線フォトン)を検出器において計数する。個々のX線フォトンは、異なるエネルギーを有しており、検出器では、X線フォトンを予め定めたエネルギー帯毎に弁別して計数する。これにより、当該エネルギー帯毎のX線フォトンの数、すなわちX線強度を得る。
UI部200は、キーボードやマウス等からなる入力部210と、表示部(モニタ)やプリンタ等の出力部220とを備え、ユーザからの入力を受け付け、演算部400による処理結果をユーザに提示する。表示部として、液晶ディスプレイやCRT(Cathode Ray Tube)等を適用することができる他、表示部がタッチパネル機能を有し、入力装置210として機能するようにすることもできる。
図2に、X線検出器321の一部を例示する。本実施形態のX線検出器321は、複数の検出素子322、カウンティング回路324、及びX線検出器321への入射方向を制限するコリメータ323と、を備えている。
なお、製作を容易にするために平面状の検出器(検出器モジュール)を複数作成し、平面の中心部分が円弧になるように配置して疑似的に円弧状に配列し、X線検出器321としてもよい。
また、例えば、X線管311のX線発生点と、X線検出器321のX線入射面との距離は、1000mmである。ガントリ330の開口部331の直径は、700mmである。
なお、ガントリと同様に各仕様はこれらの値に限定されるものはなく、PCCT装置100の構成に応じて種々変更可能である。
撮像条件には、例えば、X線管311の管電流、管電圧、被写体101の撮像範囲、X線フィルタ312の形状、ボウタイフィルタ313の形状、分解能等が含まれる。なお、撮像条件は、必ずしも毎回ユーザが入力する必要はない。例えば、予め典型的な撮像条件をHDD装置403等に保存しておき、CPU401が読み出して用いてもよい。
以下、計測制御部420の制御に従って行われるCT像撮像方法について具体的に説明する。
計測制御部420は、寝台制御器343に対し、寝台102を回転板332に対して垂直な方向に移動させ、回転板332の撮像位置が指定された撮像位置と一致した時点で移動を停止するように指示する。これにより、被写体101の配置が完了する。
データ収集部404のエネルギー範囲の詳細については後述する。
補正部440は、データ収集部404により収集されたデータに対し、所定の補正データに従って補正処理を実施する。ここで行う補正処理は、例えば、リファレンス補正回路のリニアリティ補正、対数変換処理、オフセット処理、感度補正、ビームハードニング補正、水ファントムキャリブレーション、CT値補正などである。
上述のように、CT値を求める場合において、PCCT装置では、特定のエネルギー幅のカウント数が得られるに留まり、詳細なエネルギー情報を得ることができないことから精度の高いCT値を求めることが困難である。一方、フォトンカウンティング方式ではない検出器を適用したX線CT装置では、エネルギーの大きさに比例したCT値を得ることができる。これは、実質的にX線のエネルギーに応じた重みがかかって加算された値ということができる。そこで、PCCT装置においても、データ加算部430が、データ収集部404から得られた各エネルギー範囲の計数結果に対して、X線の減衰率やエネルギー分布を考慮して適切な重みを乗じることでエネルギーの大きさに応じたCT値を得ることができる。
まず、撮像条件設定部410が、UI部200を介して、ユーザから撮像条件を受け付ける(ステップS101)。ここで入力を受け付ける撮像条件には、管電圧、管電流、X線フィルタ312の厚み、形状、ボウタイフィルタ313の形状などがある。
次にスキャノグラムを撮像する(ステップS102)。撮像は、データ収集部404の説明で示したように回転板を回転させずに収集する。
次にこの設定に従って、補正部440及び画像生成部450において使用する補正データの作成を行う(ステップS104)。本実施形態ではエネルギー範囲を5つ設定しているため、これら5つの設定に必要な補正データを作成する。
上述した第1の実施形態に係るX線CT装置においては、各エネルギー範囲に対して、中央値を重みとして適用していたが、例えば、エネルギー範囲毎に、被写体の透過距離に合わせて重みを最適化させてもよい。
被写体101の撮像に先立って、いくつかの水ファントムを準備し撮像する。水ファントムはたとえばアクリルの容器の中に水を満たしたファントムで、ほとんどが水や水と近い密度の物質で構成される人体を模擬する。水ファントムは例えば直径100mm、200mm300mm、400mmの4つの水ファントムを準備する。
ファントムを透過すると高エネルギー側のX線ほど透過するため、エネルギー分布は通常高エネルギー側にシフトする。
例えば40−50keVの範囲が設定された場合は、2keV刻みで撮像した40−42、42−44、...48−50の5つの撮像データの値からもう一度、対応範囲におけるファントム透過後のエネルギー範囲のずれを算出して補正係数とする。
上述した第1の実施形態に係るX線CT装置においては、各エネルギー範囲の中央値を重みとして適用していたが、例えば、入射X線のエネルギー分布に合わせて重みを最適化させることもできる。
被写体101の撮像に先立って、ファントムのない状態で撮像を行う。撮像の際に、エネルギー範囲は各エネルギー範囲をより細かく設定して撮像する。例えば、B1(40〜60keV)において、40−42keV、42−44keV、…と2keV刻みで設定し、撮像を行う。そして、得られた撮像データを用いて各エネルギー範囲の中央値のずれを検出器毎に計算する。
また、X線照射を抑制するフィルタによってもエネルギー分布が変化する。例えば、上述した水ファントムをおいた撮像のように、高エネルギー側が透過し、低エネルギー側がより散乱、吸収されるので、エネルギー分布が変化する。
上述したように、加算処理時に適用する重みについて、エネルギー分布に起因するずれを考慮したり、被写体の透過距離を考慮する等によって最適化させることができる他、検出器における検出の揺らぎを考慮して最適化させることもできる。
被写体の撮像前に、ファントムの無い状態で撮像を行う。この撮像時のエネルギー範囲は、上述した第2の実施形態と同様に、各エネルギー範囲をより細かく設定して撮像する。例えば、B1(40〜60keV)において、40−42keV、42−44keV、…と2keV刻みで設定し、管電流を変化させて撮像する。
Claims (6)
- 寝台上の被写体の周囲を周回するX線源から照射され前記被写体を透過したX線フォトンを検出する検出器と、
該検出器によって検出されたX線フォトンを収集し処理することにより、予め定めた複数のエネルギー範囲について、エネルギー範囲毎に計数値を出力するデータ収集部と、
前記データ収集部により出力された計数値に対して、前記エネルギー範囲毎に定められ、該エネルギー範囲の所定値に比例した重みを乗じて加算処理を行うデータ加算部と、
前記データ加算部により加算されたデータを用いで再構成処理を行うことにより画像を生成する画像生成部と、
前記データ加算部が処理に用いる前記エネルギー範囲の前記所定値を、補正係数によりずらすことにより前記重みを補正する重み補正部と、
サイズの異なる複数種類のファントムに、前記X線源からX線フォトンを照射して前記検出器により検出した計数値、または、シミュレーションにより算出した前記計数値を用いて、前記エネルギー範囲ごとに予め算出した平均エネルギーと、そのエネルギー範囲について予め定められた前記所定値とのずれ量を、前記エネルギー範囲の前記所定値の前記補正係数として、予め記憶する記憶部とを有し、
前記重み補正部は、前記被写体について予め撮像した画像に基づいて、前記被写体のサイズを算出し、前記被写体のサイズに対応する前記ファントムを用いて求めた前記補正係数を前記記憶部から読み込み、読み込んだ前記補正係数を用いて前記エネルギー範囲ごとに前記所定値をずらすことにより前記重みを補正することを特徴とするX線CT装置。 - 請求項1に記載のX線CT装置であって、前記所定値は、前記エネルギー範囲の中央値、最大値および最小値のいずれかであることを特徴とするX線CT装置。
- 前記記憶部には、入射X線のエネルギー分布に応じて前記重みを補正するための第2の補正係数が予め記憶され、
前記データ加算部が、加算処理に際して前記補正係数および前記第2の補正係数を用いて重みを補正する請求項1記載のX線CT装置。 - 前記記憶部には、前記検出器の特性に応じて前記重みを補正するための第3の補正係数が予め記憶され、
前記データ加算部が、加算処理に際して前記補正係数および前記第3の補正係数を用いて重みを補正する請求項1記載のX線CT装置。 - 前記データ収集部が、前記エネルギー範囲を4以上設定し、
各前記エネルギー範囲において、上限値と下限値との差が前記検出器が検出可能なエネルギー範囲の半値幅より大きい請求項1乃至請求項4の何れか1項記載のX線CT装置。 - 寝台上の被写体の周囲を周回するX線源から照射され前記被写体を透過したX線フォトンを検出する工程と、
検出されたX線フォトンを収集し処理することにより、予め定めた複数のエネルギー範囲についてエネルギー範囲毎に計数値を出力する工程と、
前記計数値に対して、前記エネルギー範囲毎に定められ、該エネルギー範囲の中央値に比例した重みを乗じて加算処理を行う工程と、
前記加算処理によって得られたデータを用いで再構成処理を行うことにより画像を生成する工程とを有する画像生成方法であって、
前記加算処理を行う工程では、
前記被写体について予め撮像した画像に基づいて、前記被写体のサイズを算出し、
前記被写体のサイズに対応するファントムを用いて求めておいた補正係数を記憶部から読み込み、
読み込んだ前記補正係数を用いて前記エネルギー範囲ごとに前記中央値をずらすことにより前記重みを補正する前記中央値を、補正係数によりずらすことにより前記重みを補正し、
前記記憶部には、サイズの異なる複数種類のファントムに、前記X線源からX線フォトンを照射して前記検出器により検出した計数値、または、シミュレーションにより算出した前記計数値を用いて、前記エネルギー範囲ごとに予め算出した平均エネルギーと、そのエネルギー範囲の中央値とのずれ量を、前記エネルギー範囲の前記中央値の前記補正係数として、予め格納されていることを特徴とする画像生成方法。
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