JP6985004B2 - Photon counting type X-ray CT device and image processing device - Google Patents
Photon counting type X-ray CT device and image processing device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6985004B2 JP6985004B2 JP2016179659A JP2016179659A JP6985004B2 JP 6985004 B2 JP6985004 B2 JP 6985004B2 JP 2016179659 A JP2016179659 A JP 2016179659A JP 2016179659 A JP2016179659 A JP 2016179659A JP 6985004 B2 JP6985004 B2 JP 6985004B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ray
- photon counting
- function
- reliability
- dose
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 87
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 64
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims description 7
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 description 23
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 21
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 description 17
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 14
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 241001669679 Eleotris Species 0.000 description 9
- 238000004980 dosimetry Methods 0.000 description 8
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 7
- 208000031481 Pathologic Constriction Diseases 0.000 description 5
- 208000037804 stenosis Diseases 0.000 description 5
- 230000036262 stenosis Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004195 computer-aided diagnosis Methods 0.000 description 2
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Description
本発明の実施形態は、光子計数型X線CT装置及び画像処理装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a photon counting type X-ray CT apparatus and an image processing apparatus.
光子計数型X線CT装置は、検出素子に入射したX線の光子の数及びエネルギーを検出し、異なるエネルギーごとにCT画像を生成し、物質の弁別や物質の濃度の推定を行う。これは、マルチエネルギー再構成とも呼ばれる。 The photon counting type X-ray CT apparatus detects the number and energy of X-ray photons incident on the detection element, generates a CT image for each different energy, discriminates substances, and estimates the concentration of substances. This is also called multi-energy reconstruction.
しかし、一度に多数の光子が検出素子に入射した場合、光子計数型X線CT装置は、物質の弁別や物質の濃度の推定を適切に行うことができないことがある。なぜなら、検出素子の応答時間のため個々の光子により発生した波形が重複し、複数の光子が一つの光子として計数されてしまうからである。この現象は、パルスパイルアップと呼ばれる。 However, when a large number of photons are incident on the detection element at one time, the photon counting type X-ray CT apparatus may not be able to properly discriminate substances and estimate the concentration of substances. This is because the waveforms generated by the individual photons overlap due to the response time of the detection element, and a plurality of photons are counted as one photon. This phenomenon is called pulse pile-up.
本発明が解決しようとする課題は、再構成画像を使用した診断を適切に行うことができる光子計数型X線CT装置及び画像処理装置を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a photon counting type X-ray CT apparatus and an image processing apparatus capable of appropriately performing a diagnosis using a reconstructed image.
実施形態に係る光子計数型X線CT装置は、X線管と、検出器と、光子計数部と、補正部と、算出部とを備える。X線管は、被写体にX線を照射する。検出器は、入射した前記X線の光子を検出する複数の検出素子を有する。光子計数部は、前記X線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯、前記X線管の位置及び前記検出素子ごとに前記X線の光子の数を計数する。補正部は、前記検出素子の検出特性に基づいて前記光子計数部が計数した前記X線の光子の数を補正する。算出部は、前記補正に応じて再構成画像が有する画素の信頼度を算出する。 The photon counting type X-ray CT apparatus according to the embodiment includes an X-ray tube, a detector, a photon counting unit, a correction unit, and a calculation unit. The X-ray tube irradiates the subject with X-rays. The detector has a plurality of detection elements for detecting the incident X-ray photons. The photon counting unit counts the number of photons of the X-ray for each energy band set on the energy distribution of the X-ray, the position of the X-ray tube, and the detection element. The correction unit corrects the number of X-ray photons counted by the photon counting unit based on the detection characteristics of the detection element. The calculation unit calculates the reliability of the pixels of the reconstructed image according to the correction.
以下、図面を参照しながら、実施形態に係る光子計数型X線CT装置及び画像処理装置を説明する。なお、以下の実施形態では、重複する説明は適宜省略する。 Hereinafter, the photon counting type X-ray CT apparatus and the image processing apparatus according to the embodiment will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, duplicate description will be omitted as appropriate.
(実施形態)
図1を参照しながら、実施形態に係る光子計数型X線CT装置1の構成について説明する。図1は、実施形態に係る光子計数型X線CT装置の構成例を示す図である。光子計数型X線CT装置1は、図1に示すように、架台10と、寝台20と、コンソール30とを備える。なお、光子計数型X線CT装置1の構成は、下記の構成に限定されるものではない。
(Embodiment)
The configuration of the photon counting type X-ray CT apparatus 1 according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a photon counting type X-ray CT apparatus according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the photon counting type X-ray CT apparatus 1 includes a
架台10は、高電圧発生回路11と、コリメータ調整回路12と、架台駆動回路13と、X線照射装置14と、検出器15と、データ収集回路16と、回転フレーム17とを備える。
The
高電圧発生回路11は、後述するX線管141に管電圧を供給する。高電圧発生回路11は、後述する記憶回路35に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。
The high voltage generation circuit 11 supplies a tube voltage to the
コリメータ調整回路12は、後述するコリメータ143の開口度及び位置を調整する。これにより、コリメータ調整回路12は、X線管141が被写体Pに照射するX線の照射範囲を調整する。コリメータ調整回路12は、後述する記憶回路35に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。
The collimator adjusting circuit 12 adjusts the opening degree and the position of the
架台駆動回路13は、回転フレーム17を回転駆動させる。これにより、架台駆動回路13は、被写体Pを中心とした円軌道上でX線照射装置14及び検出器15を旋回させる。架台駆動回路13は、後述する記憶回路35に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。
The gantry drive circuit 13 rotates and drives the rotary frame 17. As a result, the gantry drive circuit 13 turns the
X線照射装置14は、X線管141と、ウェッジ142と、コリメータ143とを備える。X線管141は、被写体PにX線を照射する。X線管141は、高電圧発生回路11が供給する管電圧により、ビーム状のX線を発生させる。このビーム状のX線は、コーンビームとも呼ばれる。ウェッジ142は、X線管141から照射されたX線の線量を調節するためのX線フィルタである。コリメータ143は、X線の照射範囲を調整するためのスリットである。コリメータ143の開口度及び位置は、コリメータ調整回路12により調整される。コリメータ143の開口度の調整により、例えば、コーンビームのファン角及びコーン角が調整される。
The
検出器15は、入射したX線の光子を検出する複数の検出素子を有する。複数の検出素子は、第1方向及び第1方向と交差する第2方向に規則的に配置される。例えば、第1方向はチャンネル方向、第2方向はスライス方向である。ここで、チャンネル方向は回転フレーム17の円周方向、スライス方向はZ方向である。なお、このような検出器は、多列検出器と呼ばれる。
The
検出素子は、シンチレータ、フォトダイオード、光子計数型検出回路及び積分型検出回路を有する。検出素子がシンチレータ及びフォトダイオードを有する検出器は、固体検出器と呼ばれる。光子計数型検出回路の入力端子は、フォトダイオードの出力端子に接続されている。光子計数型検出回路の出力端子は、データ収集回路16の入力端子に接続されている。積分型検出回路の入力端子は、フォトダイオードの出力端子に接続されている。積分型検出回路の出力端子は、データ収集回路16の入力端子に接続されている。 The detection element includes a scintillator, a photodiode, a photon counting type detection circuit, and an integral type detection circuit. A detector in which the detection element has a scintillator and a photodiode is called a solid-state detector. The input terminal of the photon counting type detection circuit is connected to the output terminal of the photodiode. The output terminal of the photon counting type detection circuit is connected to the input terminal of the data acquisition circuit 16. The input terminal of the integrator detection circuit is connected to the output terminal of the photodiode. The output terminal of the integral type detection circuit is connected to the input terminal of the data acquisition circuit 16.
検出素子は、次のような方法により、入射したX線の光子を応答波形又は電圧パルスに変換する。検出素子は、入射したX線の光子をシンチレータにより光に変換する。検出素子は、この光をフォトダイオードにより電荷に変換する。この電荷は、光子計数型検出回路及び積分型検出回路へ出力される。光子計数型検出回路は、データ収集回路16へ応答波形を出力する。応答波形は、X線管141の各位置において各検出素子に入射した個々の光子により発生した電圧の時系列データである。積分型検出回路は、データ収集回路16へ電圧パルスを出力する。電圧パルスは、X線管141の各位置において各検出素子に入射した全ての光子により発生した電圧を合算したものである。
The detection element converts the incident X-ray photons into a response waveform or a voltage pulse by the following method. The detection element converts the incident X-ray photons into light by a scintillator. The detection element converts this light into an electric charge by a photodiode. This charge is output to the photon counting type detection circuit and the integral type detection circuit. The photon counting type detection circuit outputs a response waveform to the data acquisition circuit 16. The response waveform is time-series data of the voltage generated by each photon incident on each detection element at each position of the
なお、検出器15は、直接変換型の検出器でもよい。直接変換型の検出器とは、検出素子に入射したX線を直接電荷に変換する検出器である。この電荷は、X線の入射によって発生する電子が正電位の集電電極に向かって移動すること及びX線の入射によって発生する正孔が負電位の集電電極に向かって移動することの少なくとも一方により出力される。
The
データ収集回路16は、光子計数機能161と、線量測定機能162と、投影データ生成機能163と、変換機能164とを有する。これらの機能の詳細は、後述する。データ収集回路16は、例えば、プロセッサにより実現される。なお、データ収集回路16は、DAS(Data Acquisition System)とも呼ばれる。
The data acquisition circuit 16 has a
回転フレーム17は、X線照射装置14と検出器15とを被写体Pを挟んで対向するように支持する円環状のフレームである。回転フレーム17は、架台駆動回路13により駆動され、被写体Pを中心とした円軌道上を高速で回転する。
The rotating frame 17 is an annular frame that supports the
寝台20は、天板21と、寝台駆動回路22とを備える。天板21は、被写体Pが載せられる板状の部材である。寝台駆動回路22は、被写体Pが載せられた天板21を体軸方向へ移動させることにより、被写体Pを架台10の撮影口内で移動させる。寝台駆動回路22は、後述する記憶回路35に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。
The
コンソール30は、入力回路31と、ディスプレイ32と、投影データ記憶回路33と、画像記憶回路34と、記憶回路35と、処理回路36とを備える。
The
入力回路31は、指示や設定を入力するユーザにより使用される。入力回路31は、例えば、マウス、キーボードに含まれる。入力回路31は、ユーザが入力した指示や設定を処理回路36に転送する。入力回路31は、例えば、プロセッサにより実現される。
The
ディスプレイ32は、ユーザが参照するモニタである。ディスプレイ32は、例えば、液晶ディスプレイ、有機EL(Electroluminescence)ディスプレイである。ディスプレイ32は、例えば、再構成画像、ユーザが指示や設定を入力する際に使用するGUI(Graphical User Interface)を表示する旨の指示を処理回路36から受ける。ディスプレイ32は、この指示に基づいて、例えば、再構成画像、GUIを表示する。再構成画像は、例えば、形態画像、物質弁別画像、電子密度画像、実効原子番号画像、単色X線画像である。形態画像は、積分型投影データを再構成することにより生成される。或いは、形態画像は、複数のエネルギー帯のX線の光子の数を合算した光子計数型投影データを再構成することにより生成される。なお、光子計数型X線CT装置1は、ディスプレイ32を有しなくてもよい。 The display 32 is a monitor referenced by the user. The display 32 is, for example, a liquid crystal display or an organic EL (Electroluminescence) display. The display 32 receives, for example, an instruction from the processing circuit 36 to display a reconstructed image and a GUI (Graphical User Interface) used when a user inputs an instruction or a setting. The display 32 displays, for example, a reconstructed image and a GUI based on this instruction. The reconstructed image is, for example, a morphological image, a substance discrimination image, an electron density image, an effective atomic number image, and a monochromatic X-ray image. Morphological images are generated by reconstructing integral projection data. Alternatively, the morphological image is generated by reconstructing photon counting type projection data obtained by adding up the number of X-ray photons in a plurality of energy bands. The photon counting type X-ray CT apparatus 1 does not have to have the display 32.
投影データ記憶回路33は、後述する前処理機能362により生成された生データ(Raw Data)を記憶する。画像記憶回路34は、後述する画像生成機能363により生成された再構成画像を記憶する。
The projection
記憶回路35は、高電圧発生回路11、コリメータ調整回路12、架台駆動回路13及びデータ収集回路16が上述した機能を実現するためのプログラムを記憶する。記憶回路35は、寝台駆動回路22が上述した機能を実現するためのプログラムを記憶する。記憶回路35は、処理回路36が後述する機能それぞれを実現するためのプログラムを記憶する。
The storage circuit 35 stores a program for the high voltage generation circuit 11, the collimator adjustment circuit 12, the gantry drive circuit 13, and the data acquisition circuit 16 to realize the above-mentioned functions. The storage circuit 35 stores a program for the
投影データ記憶回路33、画像記憶回路34及び記憶回路35は、記憶されている情報をコンピュータにより読み出すことができる記憶媒体を有する。記憶媒体は、例えば、ハードディスクである。
The projection
処理回路36は、スキャン制御機能361、前処理機能362、画像生成機能363、補正機能364、算出機能365、表示制御機能366及び制御機能367を有する。補正機能364は、検出素子の検出特性に基づいて光子計数機能161が計数したX線の光子の数を補正する。画像生成機能363は、補正機能364が補正した結果に基づいて再構成画像を生成する。算出機能365は、補正機能364が補正した結果に基づいて再構成画像が有する画素の信頼度を算出する。これらの機能の詳細は、後述する。処理回路36は、例えば、プロセッサにより実現される。
The processing circuit 36 has a scan control function 361, a
図2から図8を参照しながら、実施形態に係る光子計数型X線CT装置1の処理の一例について説明する。図2は、実施形態に係る光子計数型X線CT装置が行う処理の一例を示すフローチャートである。また、光子計数型X線CT装置1が行う処理の一例の説明では、図3から図8を適宜参照する。 An example of the processing of the photon counting type X-ray CT apparatus 1 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 8. FIG. 2 is a flowchart showing an example of processing performed by the photon counting type X-ray CT apparatus according to the embodiment. Further, in the description of an example of the processing performed by the photon counting type X-ray CT apparatus 1, FIGS. 3 to 8 are appropriately referred to.
処理回路36は、図2に示すように、被写体をスキャンし、X線の光子の数の計数及びX線の線量の測定を行う(ステップS1)。ステップS1の処理は、例えば、次のようなものである。 As shown in FIG. 2, the processing circuit 36 scans the subject, counts the number of X-ray photons, and measures the X-ray dose (step S1). The process of step S1 is, for example, as follows.
処理回路36は、記憶回路35からスキャン制御機能361に相当するプログラムを読み出して実行する。スキャン制御機能361は、スキャンを実行するために光子計数型X線CT装置1を制御する機能である。処理回路36は、例えば、スキャン制御機能361を実行することにより、光子計数型X線CT装置1を次のように制御する。 The processing circuit 36 reads a program corresponding to the scan control function 361 from the storage circuit 35 and executes it. The scan control function 361 is a function of controlling the photon counting type X-ray CT apparatus 1 in order to execute a scan. The processing circuit 36 controls the photon counting type X-ray CT apparatus 1 as follows, for example, by executing the scan control function 361.
処理回路36は、寝台駆動回路22を制御することにより、被写体Pを架台10の撮影口内へ移動させる。処理回路36は、架台駆動回路13を制御することにより、被写体Pのスキャンを実行させる。具体的には、処理回路36は、高電圧発生回路11を制御することにより、X線管141へ管電圧を供給させる。処理回路36は、コリメータ調整回路12を制御することにより、コリメータ143の開口度及び位置を調整する。また、処理回路36は、架台駆動回路13を制御することにより、回転フレーム17を回転させる。
The processing circuit 36 controls the
光子計数型X線CT装置1が実行するスキャンは、例えば、コンベンショナルスキャン、ヘリカルスキャン、ステップアンドシュートである。コンベンショナルスキャンは、天板21に載せられた被写体Pの位置を固定した状態で被写体Pをスキャンする方式である。ヘリカルスキャンは、天板21に載せられた被写体Pを体軸方向に移動させながら被写体Pをスキャンする方式である。ステップアンドシュートは、天板21に載せられた被写体Pの位置を一定の間隔で移動させてコンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行う方式である。
The scans performed by the photon counting type X-ray CT apparatus 1 are, for example, a conventional scan, a helical scan, and a step-and-shoot. The conventional scan is a method of scanning the subject P with the position of the subject P placed on the
処理回路36は、データ収集回路16を制御することにより、X線の光子の数の計数及びX線の線量の測定を行う。データ収集回路16は、例えば、次のような処理を行う。 The processing circuit 36 controls the data acquisition circuit 16 to count the number of X-ray photons and measure the X-ray dose. The data acquisition circuit 16 performs the following processing, for example.
データ収集回路16は、記憶回路35から光子計数機能161に相当するプログラムを読み出して実行する。光子計数機能161は、光子計数型検出回路が出力した応答波形が所定の閾値を超えている状態が継続する事象の数を計数する。これにより、光子計数機能161は、検出素子に入射したX線の光子の数を計数する。また、光子計数機能161は、検出素子が出力した応答波形の波高や波形面積を算出する。これにより、光子計数機能161は、検出素子に入射したX線の光子のエネルギーを算出する。したがって、光子計数機能161は、X線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯、X線管141の位置及び検出素子ごとにX線の光子の数を計数することができる。
The data acquisition circuit 16 reads a program corresponding to the
データ収集回路16は、記憶回路35から線量測定機能162に相当するプログラムを読み出して実行する。線量測定機能162は、積分型検出回路が出力した電圧パルスを積分する。これにより、線量測定機能162は、検出素子に入射したX線の線量を測定する。
The data acquisition circuit 16 reads a program corresponding to the
処理回路36は、図2に示すように、光子計数型投影データ及び積分型投影データを生成する(ステップS2)。ステップS2の処理は、例えば、次のようなものである。 As shown in FIG. 2, the processing circuit 36 generates photon counting type projection data and integral type projection data (step S2). The process of step S2 is, for example, as follows.
データ収集回路16は、記憶回路35から投影データ生成機能163に相当するプログラムを読み出して実行する。投影データ生成機能163は、検出素子が出力した応答波形又は電圧パルスに基づいて投影データを生成する機能である。投影データは、例えば、サイノグラムである。サイノグラムとは、X線管141の各位置において各検出素子に入射したX線の光子の数又はX線の線量を並べたデータである。ここで、X線管141の位置は、ビュー(View)と呼ばれる。すなわち、サイノグラムは、ビュー方向及びチャンネル方向を軸とする二次元直交座標系に、X線の光子の数又はX線の線量を割り当てたデータである。投影データ生成機能163は、例えば、スライス方向の列単位で、サイノグラムを生成する。
The data acquisition circuit 16 reads a program corresponding to the projection
投影データ生成機能163は、光子計数機能161が計数したX線の光子の数に基づいて光子計数型投影データを生成する。光子計数型投影データの各画素の輝度は、X線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯、X線管の位置及び検出素子ごとに計数されたX線の光子の数を表す。投影データ生成機能163は、線量測定機能162が測定したX線の線量に基づいて積分型投影データを生成する。積分型投影データの各画素の輝度は、X線管141の各位置及び各検出素子に入射したX線の線量を表す。
The projection
なお、データ収集回路16は、記憶回路35から投影データ生成機能163に相当するプログラムを読み出して実行する前に、記憶回路35から変換機能164に相当するプログラムを読み出して実行してもよい。変換機能164は、光子計数機能161が計数したX線の光子の数から被写体Pを透過する際のX線の減弱係数を算出し、又は光子計数機能161が計数したX線の光子の数から被写体Pを透過する際のX線の透過距離を算出する機能である。
The data acquisition circuit 16 may read and execute the program corresponding to the
この場合、投影データ生成機能163は、光子計数機能161が計数したX線の光子の数に基づいて、被写体Pを透過する際のX線の減弱係数又は被写体Pを透過する際のX線の透過距離を表す光子計数型投影データを生成する。ある光子計数型投影データ上の座標で計数された光子数のエネルギー分布(エネルギースペクトル)をI、X線管141から曝射されて被写体Pに入射する前のX線のエネルギースペクトルをI0 、エネルギーをE、その座標に入射するX線の被写体Pでの減弱係数をμとすると、下記の式(1)が成り立つ。
In this case, the projection
ここで、Lは、被写体Pの透過距離を表す。被写体Pが一種類の物質でできており、減弱係数μが既知であれば、式(1)は、下記の式(2)により透過距離に変換できる。 Here, L represents the transmission distance of the subject P. If the subject P is made of one kind of substance and the attenuation coefficient μ is known, the equation (1) can be converted into a transmission distance by the following equation (2).
しかし、通常、被写体Pは、患者であるため、複数の物質から成っている。また、造影撮影の場合、X線CT装置1は、造影剤を弁別した再構成画像を生成することが求められる。このため、例えば、二つの基底物質(筋肉組織、骨、造影剤等のうちの二つ)を想定すると、式(2)は、下記の式(3)となる。 However, since the subject P is usually a patient, it is composed of a plurality of substances. Further, in the case of contrast imaging, the X-ray CT apparatus 1 is required to generate a reconstructed image in which the contrast agent is discriminated. Therefore, for example, assuming two basal substances (two of muscle tissue, bone, contrast medium, etc.), the formula (2) becomes the following formula (3).
変換機能164は、二つの物質の透過距離L1、L2を算出する。二つの物質の透過距離L1、L2は、エネルギーEに関して複数算出される。このため、変換機能164は、それらを統計的に解いて透過距離L1、L2を求める。なお、基底物質の数は、特に限定されない。
The
また、積分型投影データから透過距離L(=L1+L2)が予め求められている場合、変換機能164は、減弱係数を求めることができる。基底物質の想定がある場合、変換機能164は、基底物質の質量減弱係数から物質の密度に変換することもできる。
Further, when the transmission distance L (= L 1 + L 2 ) is obtained in advance from the integral type projection data, the
投影データ生成機能163は、このように算出した透過距離や減弱係数を投影データの画素の輝度値とすることで、透過距離や減弱係数の光子計数型投影データを生成することができる。
The projection
処理回路36は、図2に示すように、積分型投影データに前処理を施す(ステップS3)。ステップS3の処理は、例えば、次のようなものである。 As shown in FIG. 2, the processing circuit 36 performs preprocessing on the integral projection data (step S3). The process of step S3 is, for example, as follows.
処理回路36は、記憶回路35から前処理機能362に相当するプログラムを読み出して実行する。前処理機能362は、データ収集回路16により生成された投影データを補正する機能である。この補正は、例えば、対数変換、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正、散乱線補正である。前処理機能362により補正された積分型投影データは、投影データ記憶回路33に格納される。なお、前処理機能362により補正された積分型投影データは、生データとも呼ばれる。
The processing circuit 36 reads a program corresponding to the
処理回路36は、図2に示すように、積分型投影データを再構成し、形態画像を生成する(ステップS4)。ステップS4の処理は、例えば、次のようなものである。 As shown in FIG. 2, the processing circuit 36 reconstructs the integral projection data and generates a morphological image (step S4). The process of step S4 is, for example, as follows.
処理回路36は、記憶回路35から画像生成機能363に相当するプログラムを読み出して実行する。画像生成機能363は、投影データ記憶回路33に格納されている積分型投影データを再構成し、形態画像を生成する機能を含む。再構成方法は、例えば、逆投影処理、逐次近似法である。また、逆投影処理は、例えば、FBP(Filtered Back Projection)法である。画像生成機能363により生成された形態画像は、画像記憶回路34に格納される。なお、ステップS4で生成される形態画像は、二次元の形態画像及び三次元の形態画像のいずれでもよい。
The processing circuit 36 reads a program corresponding to the
処理回路36は、形態画像に基づいて被写体の各点を透過したX線の透過線量を算出する(ステップS5)。ステップS5の処理は、例えば、次のようなものである。 The processing circuit 36 calculates the transmitted dose of X-rays transmitted through each point of the subject based on the morphological image (step S5). The process of step S5 is, for example, as follows.
処理回路36は、記憶回路35から補正機能364に相当するプログラムを読み出して実行する。補正機能364は、被写体Pの各点に対応するステップS4で生成した形態画像の各点において、当該点を透過し、検出素子に入射するX線の透過線量を算出する。具体的には、補正機能364は、被写体Pの各点に対応するステップS4で生成した形態画像の各点を通る直線でCT値を線積分して算出した値に基づいて、当該点を透過するX線の透過線量を算出する。或いは、補正機能364は、積分型投影データの各画素の輝度に基づいて、被写体Pの各点において、当該点を透過するX線の透過線量を算出してもよい。なお、ステップS5で算出されるX線の透過線量は、X線の入射角度に依存する。そこで、図3、図4及び図5を参照しながら、X線の入射角度に対する、ステップS5で算出されるX線の透過線量の振る舞いについて説明する。
The processing circuit 36 reads a program corresponding to the
図3は、X線の線減弱係数が均一な被写体の一例を示す図である。光子計数型X線CT装置1が行う処理の一例の説明では、図3に示した被写体P1がスキャンされる場合を例に挙げる。被写体P1は、中心軸がZ軸と平行であり、底面がXY平面と平行な楕円柱である。また、被写体P1のX線の線減弱係数は、均一である。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a subject having a uniform X-ray attenuation coefficient. In the description of an example of the processing performed by the photon counting type X-ray CT apparatus 1, the case where the subject P1 shown in FIG. 3 is scanned will be given as an example. The subject P1 is an elliptical pillar whose central axis is parallel to the Z axis and whose bottom surface is parallel to the XY plane. Further, the X-ray attenuation coefficient of the subject P1 is uniform.
図4は、図3の点A、点B、点C、点D及び点Eを透過するX線の入射角度とこれらの点を透過するX線の透過距離との関係を示す図である。以下の説明では、これら五つの点を透過するX線は、XY平面に平行な平面内を通過するものとする。さらに、これらの点を透過するX線の入射角度を点Aから+X方向へ延びる半直線から測定した角度θで定義する。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the incident angle of X-rays transmitted through points A, B, C, D and E in FIG. 3 and the transmission distance of X-rays transmitted through these points. In the following description, it is assumed that the X-rays passing through these five points pass through a plane parallel to the XY plane. Further, the incident angle of the X-ray transmitted through these points is defined by the angle θ measured from the half straight line extending in the + X direction from the point A.
点Aを透過するX線の透過距離の入射角度に対する振る舞いは、図4に示すように、入射角度が90度の点を境に対称な下に凸の曲線となる。また、点Aを透過するX線の透過距離は、図4に示すように、入射角度が0度及び180度のときに最大となり、入射角度が90度のときに最小となる。点Aを透過するX線の透過距離の最大値は、被写体P1の底面の長軸の長さに等しい。点Aを透過するX線の透過距離の最小値は、被写体P1の底面の短軸の長さに等しい。これらは、点Aが被写体P1の中心軸上に位置していることによる。 As shown in FIG. 4, the behavior of the transmission distance of the X-ray transmitted through the point A with respect to the incident angle is a downwardly convex curve symmetrical with respect to the point where the incident angle is 90 degrees. Further, as shown in FIG. 4, the transmission distance of the X-ray transmitted through the point A is maximum when the incident angle is 0 degrees and 180 degrees, and is minimum when the incident angle is 90 degrees. The maximum value of the transmission distance of X-rays transmitted through the point A is equal to the length of the long axis of the bottom surface of the subject P1. The minimum value of the transmission distance of X-rays transmitted through the point A is equal to the length of the short axis of the bottom surface of the subject P1. These are due to the fact that the point A is located on the central axis of the subject P1.
図5は、図3の点A、点B、点C、点D及び点Eを透過するX線の入射角度とこれらの点を透過するX線の透過線量との関係を示す図である。図5は、被写体P1の透過距離がゼロである場合のX線の線量を100としている。図3に示した点A、点B、点C、点D及び点Eを透過するX線の線量の入射角度に対する振る舞いは、図5に示すように、図4に示した各曲線の上下を反対にしたような曲線となる。これは、被写体P1の線減弱係数が均一であることによる。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the incident angle of X-rays transmitted through points A, B, C, D and E in FIG. 3 and the transmitted dose of X-rays transmitted through these points. In FIG. 5, the dose of X-rays when the transmission distance of the subject P1 is zero is set to 100. The behavior of the dose of X-rays transmitted through points A, B, C, D and E shown in FIG. 3 with respect to the incident angle is, as shown in FIG. 5, above and below each curve shown in FIG. The curve looks like the opposite. This is because the line attenuation coefficient of the subject P1 is uniform.
点B、点C又は点Dを透過するX線の透過距離の入射角度に対する振る舞いは、図4に示すように、下に凸の曲線となる。点B、点C又は点Dを透過するX線の透過距離の最大値は、被写体P1の底面の長軸の長さより小さい。点B、点C又は点Dを透過するX線の透過距離の最大値は、被写体P1の底面の短軸の長さより小さい。また、点Cを透過するX線の透過距離の最小値は、点Bを透過するX線の透過距離の最小値より小さく、点Cを透過するX線の透過距離の最小値より大きい。さらに、点Cを透過するX線の透過距離が最小となる入射角度は、点Bを透過するX線の透過距離が最小となる入射角度より小さく、点Cを透過するX線の透過距離の最小値より大きい。これらは、点B、点C及び点Dが
被写体P1の中心軸上の点を中心とするXY座標の第2象限に位置しており、点Cが点Bよりも被写体P1の表面に近く、点Dよりも被写体P1の表面から遠い場所に位置していることによる。
As shown in FIG. 4, the behavior of the transmission distance of the X-ray transmitted through the point B, the point C, or the point D with respect to the incident angle is a downwardly convex curve. The maximum value of the transmission distance of X-rays transmitted through the point B, the point C, or the point D is smaller than the length of the long axis of the bottom surface of the subject P1. The maximum value of the transmission distance of X-rays transmitted through the point B, the point C, or the point D is smaller than the length of the short axis of the bottom surface of the subject P1. Further, the minimum value of the transmission distance of the X-rays transmitted through the point C is smaller than the minimum value of the transmission distance of the X-rays transmitted through the point B, and larger than the minimum value of the transmission distance of the X-rays transmitted through the point C. Further, the incident angle at which the transmission distance of the X-rays transmitted through the point C is minimized is smaller than the incident angle at which the transmission distance of the X-rays transmitted through the point B is minimized, and is the transmission distance of the X-rays transmitted through the point C. Greater than the minimum. In these, the points B, C and D are located in the second quadrant of the XY coordinates centered on the point on the central axis of the subject P1, and the point C is closer to the surface of the subject P1 than the point B. This is because it is located farther from the surface of the subject P1 than the point D.
点Eを透過するX線の透過距離の入射角度に対する振る舞いは、図4に示すように、単調に減少する部分、ゼロで一定となっている部分及び単調に増加する部分を含む。また、点Eを透過するX線の透過距離がゼロとなる入射角度は、90度よりも小さい。これらは、被写体P1の中心軸上の点を中心とするXY座標の第2象限であり、被写体P1の外側である領域に点Eが位置していることによる。 As shown in FIG. 4, the behavior of the transmission distance of the X-ray transmitted through the point E with respect to the incident angle includes a portion that decreases monotonically, a portion that is constant at zero, and a portion that increases monotonically. Further, the incident angle at which the transmission distance of the X-ray transmitted through the point E becomes zero is smaller than 90 degrees. These are the second quadrants of the XY coordinates centered on the point on the central axis of the subject P1, and the point E is located in the region outside the subject P1.
このように、被写体P1の各点を透過して検出素子に入射するX線の線量は、同じ点であっても入射角度により異なる。したがって、被写体P1の同じ点であっても、光子計数機能161が計数したX線の光子の数が受けるパルスパイルアップの影響は、X線の入射角度により異なる。
As described above, the dose of X-rays transmitted through each point of the subject P1 and incident on the detection element differs depending on the incident angle even at the same point. Therefore, even at the same point of the subject P1, the influence of the pulse pile-up on the number of X-ray photons counted by the
処理回路36は、ステップS5で算出した透過線量に基づいて光子計数型投影データを補正する(ステップS6)。ステップS6の処理は、例えば、次のようなものである。 The processing circuit 36 corrects the photon counting type projection data based on the transmitted dose calculated in step S5 (step S6). The process of step S6 is, for example, as follows.
処理回路36は、記憶回路35から補正機能364に相当するプログラムを読み出して実行する。補正機能364は、算出した線量に基づいてX線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯、X線管141の位置及び検出素子ごとに光子計数機能161が計数したX線の光子の数を補正する。すなわち、補正機能364は、光子計数機能161が計数したX線の光子の数を、光子計数機能161が計数したX線の光子の数が検出素子に入射したX線の光子の数に比例すると仮定した場合の数に補正する。補正機能364は、この補正を行う際、図6に示した関係を使用する。
The processing circuit 36 reads a program corresponding to the
図6は、検出素子に入射したX線の線量とX線の光子の数との関係を示す図である。図6に示した点線Dは、光子計数機能161が計数したX線の光子の数が検出素子に入射したX線の線量に比例すると仮定した場合における両者の関係を表している。図6に示した実線Sは、検出素子に入射したX線の線量に対する光子計数機能161が計数したX線の光子の数の振る舞いを表している。すなわち、実線Sは、検出素子の検出特性を表している。図6に示すように、検出素子に入射するX線の線量が増加する程、点線Dが示すX線の光子の数と実線Sが示すX線の光子の数の差は、増加している。これは、X線の線量が増加する程、パルスパイルアップが発生し易くなるからである。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the dose of X-rays incident on the detection element and the number of photons of X-rays. The dotted line D shown in FIG. 6 shows the relationship between the two when it is assumed that the number of X-ray photons counted by the
補正機能364は、各線量において、実線Sが示しているX線の光子の数に所定の定数を掛け、点線Dが示しているX線の光子の数になるよう補正する。この所定の定数は、線量によって異なる。つまり、実線Sは、X線の線量に対する補正前のX線の光子の数の振る舞いを表す。また、点線Dは、X線の線量に対する補正後のX線の光子の数の振る舞いを表す。
The
実線S上のエラーバーは、光子計数機能161が計数したX線の光子の数の各線量における誤差を表している。これらの誤差は、例えば、各線量において光子計数機能161が計数したX線の光子の数の標準偏差の二倍の範囲となる。点線D上のエラーバーは、補正機能364が補正したX線の光子の数の各線量における誤差を表している。これらの誤差は、例えば、各線量において光子計数機能161が計数したX線の光子の数の誤差に上述した所定の定数を掛けた範囲である。図6に示すように、検出素子に入射したX線の線量が大きい程、補正機能364が補正したX線の光子の数の各線量における誤差は、大きくなる。なお、上述した誤差は、検出素子に入射するX線の光子の数のポワソン分布に基づいて算出してもよい。
The error bar on the solid line S represents an error in each dose of the number of X-ray photons counted by the
処理回路36は、図2に示すように、補正した光子計数型投影データに前処理を施す(ステップS7)。処理回路36は、ステップS3と同様、記憶回路35から前処理機能362に相当するプログラムを読み出して実行する。前処理機能362は、光子計数型投影データにステップS3と同様の補正を施す。前処理機能362により補正された光子計数型投影データは、投影データ記憶回路33に格納される。なお、前処理機能362により補正された光子計数型投影データは、生データとも呼ばれる。
As shown in FIG. 2, the processing circuit 36 performs preprocessing on the corrected photon counting type projection data (step S7). Similar to step S3, the processing circuit 36 reads out a program corresponding to the
処理回路36は、図2に示すように、前処理を施した光子計数型投影データを再構成し、物質弁別画像を生成する(ステップS8)。処理回路36は、ステップS4と同様、記憶回路35から画像生成機能363に相当するプログラムを読み出して実行する。画像生成機能363は、投影データ記憶回路33に格納されている光子計数型投影データを再構成し、物質弁別画像を生成する機能を含む。再構成方法は、ステップS4で説明した通りである。画像生成機能363により生成された物質弁別画像は、画像記憶回路34に格納される。なお、画像生成機能363は、物質弁別画像、電子密度画像、実効原子番号画像及び単色X線画像の少なくとも一つを生成してもよい。
As shown in FIG. 2, the processing circuit 36 reconstructs the preprocessed photon counting type projection data to generate a substance discrimination image (step S8). Similar to step S4, the processing circuit 36 reads out a program corresponding to the
処理回路36は、図2に示すように、ステップS6で行われた補正の結果に基づいて信頼度を算出する(ステップS9)。ステップS9の処理は、例えば、次のようなものである。 As shown in FIG. 2, the processing circuit 36 calculates the reliability based on the result of the correction performed in step S6 (step S9). The process of step S9 is, for example, as follows.
処理回路36は、記憶回路35から算出機能365に相当するプログラムを読み出して実行する。算出機能365は、補正機能364が補正した結果に基づいて再構成画像が有する画素の信頼度を算出する機能である。算出機能365は、例えば、次のようにして信頼度を算出する。
The processing circuit 36 reads a program corresponding to the
図7は、検出素子に入射したX線の線量と補正機能がX線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数との関係を示す図である。図7に示した閾値Thは、補正機能364が補正したX線の光子の数が信頼できるか否かを決定するものである。閾値Thは、例えば、算出機能365が決定する。誤差の逆数が閾値Thを超える場合、補正機能364が補正したX線の光子の数は、信頼できると判断される。誤差の逆数が閾値Th以下である場合、補正機能364が補正したX線の光子の数は、信頼できないと判断される。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the dose of X-rays incident on the detection element and the reciprocal of the error generated when the correction function corrects the number of photons of X-rays. The threshold value Th shown in FIG. 7 determines whether or not the number of X-ray photons corrected by the
誤差の逆数は、図7に示すように、検出素子に入射したX線の線量が0から60の範囲において閾値Thを超えている。したがって、検出素子に入射したX線の線量が0から60の範囲にある場合、補正機能364が補正したX線の光子の数は、信頼できると判断される。誤差の逆数は、図7に示すように、検出素子に入射したX線の線量が60から100の範囲において閾値Th以下となっている。したがって、検出素子に入射したX線の線量が60から100の範囲にある場合、補正機能364が補正したX線の光子の数は、信頼できないと判断される。
As shown in FIG. 7, the reciprocal of the error exceeds the threshold Th in the range of the dose of X-rays incident on the detection element in the range of 0 to 60. Therefore, when the dose of X-rays incident on the detection element is in the range of 0 to 60, the number of X-ray photons corrected by the
算出機能365は、被写体P1の各点において、補正機能364が当該点を透過するX線の光子の数を補正する際に生じる誤差に基づいて信頼度を算出する。算出機能365は、例えば、被写体P1の各点において、補正機能364が当該点を透過するX線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が所定の閾値を超える角度範囲を全角度範囲で割った値を信頼度として算出する。
The
まず、算出機能365は、被写体P1の各点において、当該点を透過するX線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が閾値Thを超える角度範囲を特定する。すなわち、算出機能365は、被写体P1の各点において、当該点を透過するX線の線量が0から60の範囲にある角度範囲を特定する。次に、算出機能365は、線量が0から60の範囲にある角度範囲を全角度範囲で割った値を信頼度として算出する。また、線量が0から60の範囲にある角度範囲が複数存在する場合、算出機能365は、これらを合計した角度範囲を全角度範囲で割った値を信頼度として算出する。なお、スキャン制御機能361がフルスキャンを行う場合、全角度範囲は、360度を意味する。また、スキャン制御機能361がハーフスキャンを行う場合、全角度範囲は、180度を意味する。
First, the
処理回路36は、図2に示すように、形態画像、物質弁別画像及び信頼度を表示する(ステップS10)。ステップS10の処理は、例えば、次のようなものである。 As shown in FIG. 2, the processing circuit 36 displays a morphological image, a substance discrimination image, and a reliability (step S10). The process of step S10 is, for example, as follows.
処理回路36は、記憶回路35から表示制御機能366に相当するプログラムを読み出して実行する。表示制御機能366は、再構成画像や信頼度をディスプレイ32に表示させる機能である。
The processing circuit 36 reads a program corresponding to the
表示制御機能366は、例えば、図8に示すように、信頼度を再構成画像と共に表示する。具体的には、例えば、表示制御機能366は、閉曲線L80、閉曲線L90及び閉曲線L100によりディスプレイ32に信頼度を表示させている。閉曲線L80は、この閉曲線に囲まれた領域内の各画素の輝度の信頼度が80以上であることを表している。閉曲線L90は、この閉曲線に囲まれた領域内の各画素の輝度の信頼度が90以上であることを表している。閉曲線L100は、この閉曲線に囲まれた領域内の各画素の輝度の信頼度が100であることを表している。
The
また、表示制御機能366は、図8に示すように、信頼度を物質弁別画像IMに重ねて表示している。具体的には、表示制御機能366は、信頼度を示す閉曲線L80、閉曲線L90及び閉曲線L100を物質弁別画像IMに重ねて表示している。さらに、表示制御機能366は、例えば、表示しているカーソルが移動する際に信頼度を表示するようにしてもよい。具体的には、表示制御機能366は、表示しているカーソルが移動する際に信頼度を示す閉曲線L80、閉曲線L90及び閉曲線L100を表示するようにしてもよい。なお、表示制御機能366は、信頼度を物質弁別画像IMの代わりに、電子密度画像、実効原子番号画像又は単色X線画像に重ねて表示してもよい。
Further, as shown in FIG. 8, the
以上、実施形態に係る光子計数型X線CT装置1について説明した。上述したように、処理回路36は、補正機能364により検出素子の検出特性に基づいて光子計数機能161が計数したX線の光子の数を補正し、算出機能365により補正機能364が補正した結果に基づいて再構成画像が有する画素の信頼度を算出し、ディスプレイ32に信頼度を表示させる。このため、光子計数型X線CT装置1は、読影医に対し、適正な診断を容易に行うことが可能な再構成画像を提供することができる。
The photon counting type X-ray CT apparatus 1 according to the embodiment has been described above. As described above, the processing circuit 36 corrects the number of X-ray photons counted by the
図3、図4及び図5を参照しながら説明したように、X線が透過する点が被写体の表面に近づく程、被写体を透過するX線の透過距離は短くなり、検出素子に入射するX線の線量は大きくなる。この現象は、光子計数型X線CT装置1において、特に起こりやすい。ななぜなら、光子計数型X線CT装置1は、投影データを収集するために被写体に様々な方向からX線を照射するからである。したがって、上述した効果は、光子計数型X線CT装置1にとって重要である。 As described with reference to FIGS. 3, 4 and 5, the closer the point through which the X-ray is transmitted to the surface of the subject, the shorter the transmission distance of the X-ray transmitted through the subject, and the X incident on the detection element. The dose of the line increases. This phenomenon is particularly likely to occur in the photon counting type X-ray CT apparatus 1. This is because the photon counting type X-ray CT apparatus 1 irradiates the subject with X-rays from various directions in order to collect projection data. Therefore, the above-mentioned effect is important for the photon counting type X-ray CT apparatus 1.
なお、光子計数型投影データの各画素の輝度が変換機能164が算出した減弱係数又は透過距離を表している場合でも、算出機能365は、光子の数を補正する場合と同様の処理により、信頼度を算出することが可能である。
Even if the brightness of each pixel of the photon counting type projection data represents the attenuation coefficient or transmission distance calculated by the
光子計数型X線CT装置1は、X線の線量の測定を行わなくてもよい。すなわち、検出素子は、積分型検出回路を有していなくてもよい。この場合、データ収集回路16は、記憶回路35から線量測定機能162に相当するプログラムを読み出して実行する。線量測定機能162は、例えば、光子計数機能161が計数したX線の光子の数をエネルギー積分することにより、検出素子に入射したX線の線量を算出する。
The photon counting type X-ray CT apparatus 1 does not have to measure the X-ray dose. That is, the detection element does not have to have an integral type detection circuit. In this case, the data acquisition circuit 16 reads out a program corresponding to the
スキャン制御機能361は、再構成画像の関心領域に含まれる画素の信頼度の大きさの指標となる統計量が所定の閾値よりも小さい場合、X線管141に前回照射したX線よりも線量が低いX線を照射させ、被写体Pをスキャンさせてもよい。ここで、信頼度の大きさの指標となる統計量とは、標準偏差、分散等、信頼度の広がりを表す統計量ではなく、最小値、最大値、中央値、平均値等、信頼度の大きさを表す統計量を意味する。また、関心領域は、再構成画像全体に設定されることもある。
The scan control function 361 has a dose higher than that of the X-rays previously irradiated to the
スキャン制御機能361は、例えば、図6に示した線量80のX線により収集された投影データから生成された再構成画像の関心領域に含まれる画素の信頼度の大きさの指標となる統計量が所定の閾値よりも小さい場合、X線管141に図6に示した線量40のX線を照射させ、被写体Pをスキャンさせてもよい。これにより、光子計数型X線CT装置1は、関心領域を正確に描出した再構成画像を生成することができる。
The scan control function 361 is, for example, a statistic that is an index of the reliability of pixels included in the region of interest of the reconstructed image generated from the projection data collected by the X-ray of the
ただし、この場合、スキャン制御機能361は、X線の線量を統計的な揺らぎが発生する水準まで低くすることはない。これは、次の理由による。検出素子に入射するX線の線量が低過ぎると、検出素子が光子計数型検出回路及び積分型検出回路へ出力する電荷が小さくなり過ぎてしまう。このため、投影データ生成機能163は、信号雑音比が高い投影データを生成することができなくなってしまう。
However, in this case, the scan control function 361 does not lower the X-ray dose to the level at which statistical fluctuations occur. This is due to the following reasons. If the dose of X-rays incident on the detection element is too low, the charge output by the detection element to the photon counting type detection circuit and the integral type detection circuit becomes too small. Therefore, the projection
補正機能364は、被写体の各点を透過するX線がXY平面と交差する平面内を通過する場合も、ステップS5の処理を行うことができる。この場合も、補正機能364は、X線と被写体の表面が交差する二つの点の距離を透過距離として算出する。なお、この場合も、透過距離は、X線の入射角度に依存する。
The
算出機能365は、診断に使用される値を算出し、この値と信頼度とを対応付けてもよい。算出機能365は、例えば、再構成画像にコンピュータ支援診断(Computer-Aided Diagnosis:CAD)を適用し、放射線治療を施す範囲を示す座標や体積を算出する。算出機能365は、放射線治療を施す範囲を示す座標や体積と信頼度とを対応付ける。また、表示制御機能366は、放射線治療を施す範囲を示す座標や体積と共にこれに対応付けられた信頼度をディスプレイ32に表示してもよい。この場合、信頼度の表示方法は、特に限定されない。或いは、表示制御機能366は、対応付けられた信頼度に基づいて算出された放射線治療を施す範囲を示す座標や体積の誤差を表示してもよい。この場合、誤差の表示方法は、特に限定されない。
The
或いは、算出機能365は、カルシウムの物質弁別画像に基づいて血管の狭窄率を算出する。算出機能365は、狭窄率と信頼度とを対応付ける。また、表示制御機能366は、狭窄率と共にこれに対応付けられた信頼度をディスプレイ32に表示してもよい。この場合、信頼度の表示方法は、特に限定されない。或いは、表示制御機能366は、対応付けられた信頼度に基づいて算出された狭窄率の誤差を表示してもよい。この場合、誤差の表示方法は、特に限定されない。
Alternatively, the
信頼度は、診断に使用される値の信頼性の指標となる。このため、信頼度は、この値を使用する診断を行う際の判断材料となる。信頼度は、例えば、放射線治療の計画を立案する際の判断材料となる。 Confidence is an indicator of the reliability of the values used for diagnosis. Therefore, the reliability is a judgment material when making a diagnosis using this value. Confidence is, for example, a judgment factor when planning radiation therapy.
医師は、放射線治療を施す範囲の座標及び体積により適切な放射線治療の計画が変わる場合、放射線治療を施す範囲及びその信頼度を考慮し、放射線治療の計画を変更する。例えば、医師は、被写体の表面と放射線治療を施す範囲との間に放射線治療に使用される放射線を大きく減衰させる物質がある場合、放射線治療を施す範囲及びその信頼度を考慮し、放射線が通過する領域を変更する。或いは、医師は、放射線治療を施す範囲のうち信頼度が所定の閾値よりも小さい範囲は、放射線治療の対象から除外する。この場合、表示制御機能366は、放射線治療を施す範囲のうち信頼度が所定の閾値よりも小さい範囲が存在する旨を表示する画像をディスプレイ32に表示してもよい。また、医師は、放射線治療の計画の立案に電子密度画像を使用してもよい。この場合、医師は、算出機能365が電子密度に基づいて算出した被検体P内における放射線の飛程や線量の分布及びこれらと対応付けられた信頼度を考慮し、放射線治療の計画を立案する。
If the appropriate radiation therapy plan changes depending on the coordinates and volume of the radiation therapy range, the doctor will change the radiation therapy plan in consideration of the radiation therapy range and its reliability. For example, if there is a substance that significantly attenuates the radiation used in radiation therapy between the surface of the subject and the area where radiation therapy is applied, the doctor considers the area where radiation therapy is applied and its reliability, and the radiation passes through. Change the area to be used. Alternatively, the doctor excludes the range of radiation therapy whose reliability is less than a predetermined threshold from the target of radiation therapy. In this case, the
算出機能365は、ステップS9で述べた値以外の値を信頼度として算出してもよい。算出機能365は、例えば、以下に述べる値を信頼度として算出することができる。以下の説明では、誤差の逆数が検出素子に入射したX線の線量に対して図7のように振る舞い、閾値Thが図7のように決定されている場合を例に挙げる。
The
算出機能365は、被写体Pの各点において、補正機能364が当該点を透過するX線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が所定の閾値を超える角度範囲を、当該誤差の逆数が当該所定の閾値以下となる角度範囲で割った値を信頼度として算出する。
The
まず、算出機能365は、被写体Pの各点において、当該点を透過するX線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が閾値Thを超える角度範囲を特定する。すなわち、算出機能365は、被写体Pの各点において、当該点を透過するX線の線量が0から60の範囲にある角度範囲を特定する。次に、算出機能365は、被写体Pの各点において、当該点を透過するX線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が閾値Th以下となる角度範囲を特定する。すなわち、算出機能365は、被写体Pの各点において、当該点を透過するX線の線量が60から100の範囲にある角度範囲を特定する。
First, the
そして、算出機能365は、線量が0から60の範囲にある角度範囲を、線量が60から100の範囲にある角度範囲で割った値を信頼度として算出する。なお、線量が0から60の範囲にある角度範囲が複数存在する場合、算出機能365は、これらを合計した角度範囲を使用して信頼度を算出する。また、線量が60から100の範囲にある角度範囲が複数存在する場合、算出機能365は、これらを合計した角度範囲を使用して信頼度を算出する。
Then, the
或いは、算出機能365は、被写体Pの各点において、補正機能364が当該点を透過するX線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数を、X線の入射角度の範囲で積分することにより、画素の信頼度を算出する。算出機能365は、例えば、被写体Pの各点において、補正機能364が当該点を透過するX線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が所定の閾値を超える角度範囲で誤差の逆数を積分した値を、全角度範囲で誤差の逆数を積分した値で割った値を信頼度として算出する。
Alternatively, the
まず、算出機能365は、被写体Pの各点において、当該点を透過するX線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が閾値Thを超える角度範囲を特定する。すなわち、算出機能365は、被写体Pの各点において、当該点を透過するX線の線量が0から60の範囲にある角度範囲を特定する。次に、算出機能365は、線量が0から60の範囲にある角度範囲で誤差の逆数を積分した値を、全角度範囲で誤差の逆数を積分した値で割った値を信頼度として算出する。
First, the
或いは、算出機能365は、被写体Pの各点において、補正機能364が当該点を透過するX線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数を、X線の入射角度の範囲で積分することにより、画素の信頼度を算出する。算出機能365は、例えば、被写体Pの各点において、補正機能364が当該点を透過するX線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が所定の閾値を超える角度範囲で誤差の逆数を積分した値を、誤差の逆数が所定の閾値以下となる角度範囲で誤差の逆数を積分した値で割った値を信頼度として算出する。
Alternatively, the
まず、算出機能365は、被写体Pの各点において、当該点を透過するX線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が閾値Thを超える角度範囲を特定する。すなわち、算出機能365は、被写体Pの各点において、当該点を透過するX線の線量が0から60の範囲にある角度範囲を特定する。次に、算出機能365は、被写体Pの各点において、当該点を透過するX線の光子の数を補正する際に生じる誤差の逆数が閾値Th以下となる角度範囲を特定する。すなわち、算出機能365は、被写体Pの各点において、当該点を透過するX線の線量が60から100の範囲にある角度範囲を特定する。
First, the
そして、算出機能365は、線量が0から60の範囲にある角度範囲で誤差の逆数を積分した値を、線量が60から100の範囲にある角度範囲で誤差の逆数を積分した値で割った値で割った値を信頼度として算出する。なお、線量が0から60の範囲にある角度範囲が複数存在する場合、算出機能365は、これらを合計した角度範囲を使用して信頼度を算出する。また、線量が60から100の範囲にある角度範囲が複数存在する場合、算出機能365は、これらを合計した角度範囲を使用して信頼度を算出する。
Then, the
或いは、算出機能365は、被写体Pの各点において、光子計数機能161が計数したX線の光子の数が検出素子に入射したX線の光子の数に比例すると仮定した場合の数と光子計数機能161が計数したX線の光子の数との差が所定の閾値を超える角度範囲を全角度範囲で割った値を信頼度として算出する。
Alternatively, the
算出機能365は、被写体Pの各点において、当該点を透過するX線の図6の点線Dが示すX線の光子の数と図6の実線Sが示すX線の光子の数との差が所定の閾値を超える角度範囲を特定する。この所定の閾値は、補正機能364が補正したX線の光子の数が信頼できるか否かを決定するものである。この所定の閾値は、例えば、算出機能365が決定する。この差が所定の閾値未満である場合、補正機能364が補正したX線の光子の数は、信頼できると判断される。この差が所定の閾値以上である場合、補正機能364が補正したX線の光子の数は、信頼できないと判断される。そして、算出機能365は、上述した信頼度を算出する。
The
或いは、算出機能365は、被写体Pの各点において、光子計数機能161が計数したX線の光子の数が検出素子に入射したX線の光子の数に比例すると仮定した場合の数と光子計数機能161が計数したX線の光子の数との差が所定の閾値未満である角度範囲を、当該差が所定の閾値以上となる角度範囲で割った値を信頼度として算出してもよい。
Alternatively, the
或いは、算出機能365は、被写体Pの各点において、光子計数機能161が計数したX線の光子の数が検出素子に入射したX線の光子の数に比例すると仮定した場合の数と光子計数機能161が計数したX線の光子の数との差が所定の閾値未満である角度範囲で当該差を積分した値を、全角度範囲で当該差を積分した値で割った値を信頼度として算出する。
Alternatively, the
まず、算出機能365は、被写体Pの各点において、当該点を透過するX線の図6の点線Dが示すX線の光子の数と図6の実線Sが示すX線の光子の数との差が所定の閾値を超える角度範囲を特定する。そして、算出機能365は、上述した信頼度を算出する。
First, the
或いは、算出機能365は、被写体Pの各点において、光子計数機能161が計数したX線の光子の数が検出素子に入射したX線の光子の数に比例すると仮定した場合の数と光子計数機能161が計数したX線の光子の数との差が所定の閾値未満である角度範囲で差を積分した値を、差が所定の閾値以上となる角度範囲で差を積分した値で割った値を信頼度として算出してもよい。
Alternatively, the
算出機能365がステップS9で算出する信頼度の代わりに上述した信頼度を算出した場合でも、光子計数型X線CT装置1は、上述した効果を奏する。
Even when the
上述したプロセッサは、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(Programmable Logic Device:PLD)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA)である。また、プログラマブル論理デバイス(Programmable Logic Device:PLD)は、例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)である。 The above-mentioned processors include, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (PLD), and a field programmable gate array. (Field Programmable Gate Array: FPGA). Further, the programmable logic device (Programmable Logic Device: PLD) is, for example, a simple programmable logic device (Simple Programmable Logic Device: SPLD) or a compound programmable logic device (Complex Programmable Logic Device: CPLD).
上述した実施形態では、高電圧発生回路11、コリメータ調整回路12、架台駆動回路13、データ収集回路16、寝台駆動回路22、処理回路36は、記憶回路35に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現したが、これに限定されない。記憶回路35にプログラムを保存する代わりに、これらの回路それぞれにプログラムを直接組み込んでもよい。この場合、これらの回路は、直接組み込まれたプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。
In the above-described embodiment, the high voltage generation circuit 11, the collimator adjustment circuit 12, the gantry drive circuit 13, the data acquisition circuit 16, the
図1に示した各回路は、適宜分散又は統合されてもよい。例えば、処理回路36は、スキャン制御機能361、前処理機能362、画像生成機能363、補正機能364、算出機能365、表示制御機能366及び制御機能367それぞれの機能を実行するスキャン制御回路、前処理回路、画像生成回路、補正回路、算出回路、表示制御回路及び制御回路に分散されてもよい。また、データ収集回路16は、光子計数機能161、線量測定機能162、投影データ生成機能163及び変換機能164それぞれの機能を実行する光子計数回路、線量測定回路、投影データ生成回路及び変換回路に分散されてもよい。さらに、高電圧発生回路11、コリメータ調整回路12、架台駆動回路13、データ収集回路16、寝台駆動回路22及び処理回路36は、任意に統合されてもよい。
Each circuit shown in FIG. 1 may be appropriately distributed or integrated. For example, the processing circuit 36 is a scan control circuit that executes each of the scan control function 361, the
また、上述したステップS1以外の処理は、光子計数型X線CT装置1ではなく、画像処理装置により行われてもよい。この画像処理装置は、補正機能及び算出機能を有する。補正機能は、X線管141が照射するX線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯、X線管141の位置及び入射したX線の光子を検出する検出素子ごとに計数されたX線の光子の数を検出素子の検出特性に基づいて補正する。算出機能は、補正機能が補正した結果に基づいて再構成画像が有する画素の信頼度を算出する。
Further, the processing other than the above-mentioned step S1 may be performed by the image processing apparatus instead of the photon counting type X-ray CT apparatus 1. This image processing device has a correction function and a calculation function. The correction function is for the energy band set on the energy distribution of the X-rays emitted by the
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、再構成画像を使用した診断を適切に行うことができる。 According to at least one embodiment described above, the diagnosis using the reconstructed image can be appropriately performed.
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同様に、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ものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.
141 X線管
15 検出器
161 光子計数機能
364 補正機能
365 算出機能
32 ディスプレイ
141
Claims (9)
入射した前記X線の光子を検出する複数の検出素子を有する検出器と、
前記X線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯、前記X線管球の位置及び前記検出素子ごとに前記X線の光子の数を計数する光子計数部と、
前記検出素子に入射した前記X線の線量と前記検出素子の検出特性とに基づいて、前記光子計数部が計数した前記X線の光子の数を補正する補正部と、
前記補正部が補正する際に生じる誤差の逆数と閾値とを比較し、前記誤差の逆数が閾値を超える際の前記X線の線量の入射角度の範囲に基づいて、再構成画像が有する画素の信頼度を算出する算出部と、
を備える、光子計数型X線CT装置。 An X-ray tube that irradiates the subject with X-rays,
A detector having a plurality of detection elements for detecting incident X-ray photons, and a detector.
An energy band set on the X-ray energy distribution, a photon counting unit that counts the number of X-ray photons for each X-ray tube position and detection element, and a photon counting unit.
A correction unit that corrects the number of X-ray photons counted by the photon counting unit based on the dose of the X-ray incident on the detection element and the detection characteristics of the detection element.
The reciprocal of the error generated when the correction unit corrects is compared with the threshold value, and the pixels of the reconstructed image are based on the range of the incident angle of the X-ray dose when the reciprocal of the error exceeds the threshold value. A calculation unit that calculates the reliability and
A photon counting type X-ray CT apparatus.
前記補正部が補正する際に生じる誤差の逆数と閾値とを比較し、前記誤差の逆数が閾値を超える際の前記X線の線量の入射角度の範囲に基づいて、再構成画像が有する画素の信頼度を算出する算出部と、
を備える、画像処理装置。 The X-ray photons counted for each detection element that detects the energy band set on the X-ray energy distribution irradiated by the X-ray tube, the position of the X-ray tube, and the incident X-ray photons. A correction unit that corrects the number of X-rays incident on the detection element based on the dose of the X-ray and the detection characteristics of the detection element.
The reciprocal of the error generated when the correction unit corrects is compared with the threshold value, and the pixels of the reconstructed image are based on the range of the incident angle of the X-ray dose when the reciprocal of the error exceeds the threshold value. A calculation unit that calculates the reliability and
An image processing device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/336,222 US10219775B2 (en) | 2015-11-02 | 2016-10-27 | Photon-counting X-ray CT apparatus and image processing apparatus |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015216028 | 2015-11-02 | ||
JP2015216028 | 2015-11-02 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017086872A JP2017086872A (en) | 2017-05-25 |
JP6985004B2 true JP6985004B2 (en) | 2021-12-22 |
Family
ID=58771228
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016179659A Active JP6985004B2 (en) | 2015-11-02 | 2016-09-14 | Photon counting type X-ray CT device and image processing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6985004B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114917492A (en) | 2017-08-23 | 2022-08-19 | 西门子医疗有限公司 | Method for providing result data suitable for use in irradiation planning of a patient |
CN112904398B (en) * | 2021-04-23 | 2022-11-25 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | Method and apparatus for determining dose distribution |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007049168A2 (en) * | 2005-10-28 | 2007-05-03 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Method and apparatus for spectral computed tomography |
JP5611640B2 (en) * | 2010-04-05 | 2014-10-22 | 株式会社東芝 | Nuclear medicine diagnostic apparatus, medical image processing apparatus, and medical image diagnostic apparatus |
JP6242683B2 (en) * | 2012-12-27 | 2017-12-06 | 東芝メディカルシステムズ株式会社 | X-ray CT apparatus and control method |
-
2016
- 2016-09-14 JP JP2016179659A patent/JP6985004B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017086872A (en) | 2017-05-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10219775B2 (en) | Photon-counting X-ray CT apparatus and image processing apparatus | |
US10206638B2 (en) | X-ray CT and medical diagnostic apparatus with photon counting detector | |
Kappler et al. | First results from a hybrid prototype CT scanner for exploring benefits of quantum-counting in clinical CT | |
EP3089668B1 (en) | Radiation detector and computer tomography apparatus including the same | |
US10898159B2 (en) | X-ray imaging system use and calibration | |
EP2867701B1 (en) | Digital positron emission tomography (dpet) energy calibration method | |
JP6517376B2 (en) | X-ray device with reduced pile-up | |
US10159450B2 (en) | X-ray CT apparatus including a photon-counting detector, and an image processing apparatus and an image processing method for correcting detection signals detected by the photon-counting detector | |
KR20130136512A (en) | Digital detector | |
JP2016052349A (en) | X-ray ct apparatus, image processing apparatus and image processing program | |
JP2020520451A (en) | Scatter correction techniques for use in radiation detectors | |
JP6595154B2 (en) | Diagnostic imaging apparatus using X-ray CT | |
WO2014126189A1 (en) | X-ray imaging device and x-ray imaging method | |
US10497152B2 (en) | X-ray CT apparatus and reconstruction processing apparatus | |
JP6339684B2 (en) | Photon counting CT apparatus and estimated dose calculation method | |
JP6912304B2 (en) | Wave frequency distribution acquisition device, wave frequency distribution acquisition method, wave frequency distribution acquisition program and radiation imaging device | |
US10646186B2 (en) | X-ray CT apparatus, information processing device and information processing method | |
JP6985004B2 (en) | Photon counting type X-ray CT device and image processing device | |
EP3835830B1 (en) | Systems and methods for estimating a focal spot motion and calculating a corresponding correction | |
JP7341721B2 (en) | Radiation detector and X-ray CT device | |
JP2020030097A (en) | Sensitivity correction method and photon counting type detector | |
US11644587B2 (en) | Pixel summing scheme and methods for material decomposition calibration in a full size photon counting computed tomography system | |
JP7391499B2 (en) | Radiation detector, radiation diagnostic equipment, and charge sharing determination method | |
JP2022013686A (en) | X-ray ct apparatus, data processing method, and program | |
JP6956626B2 (en) | X-ray CT equipment and reconstruction processing equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20160929 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20161021 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190704 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200527 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200707 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200824 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20201201 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210210 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20210210 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20210222 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20210224 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20210319 |
|
C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211 Effective date: 20210323 |
|
C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20210518 |
|
C13 | Notice of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C13 Effective date: 20210803 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210908 |
|
C23 | Notice of termination of proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23 Effective date: 20210928 |
|
C03 | Trial/appeal decision taken |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C03 Effective date: 20211026 |
|
C30A | Notification sent |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012 Effective date: 20211026 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211125 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6985004 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |