JP7242255B2 - X-ray CT device and detector unit - Google Patents

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本発明の実施形態は、X線CT装置および検出器ユニットに関する。 Embodiments of the present invention relate to X-ray CT apparatus and detector units.

X線CT装置で用いる検出器の応答特性には、アフターグロー特性、チャージシェアリングおよびパイルアップなどが挙げられ、これら複数の応答特性が同時に発生する。よって、例えばフォトンカウンティング型検出器からの出力を用いて画像再構成を行う場合、検出器の応答特性を補正する必要がある。
上記複数の応答特性の補正処理は、各特性に合わせてそれぞれにモデルを構築し、補正係数を算出して、取得された検出器出力から応答特性を補正した値を求めている。
しかし、上記複数の応答特性は時間的に一連の応答として相互に関連して発生するため、同時に補正する、すなわち応答関数を決定して補正することは、非常に困難である。
Response characteristics of a detector used in an X-ray CT apparatus include afterglow characteristics, charge sharing, and pile-up, and a plurality of these response characteristics occur simultaneously. Therefore, for example, when image reconstruction is performed using the output from a photon counting detector, it is necessary to correct the response characteristics of the detector.
In the correction processing of the plurality of response characteristics, a model is constructed according to each characteristic, a correction coefficient is calculated, and a value obtained by correcting the response characteristics is obtained from the acquired detector output.
However, since the plurality of response characteristics occur as a series of responses in a temporally related manner, it is very difficult to perform simultaneous correction, that is, to determine the response function and perform correction.

米国特許第9833202号明細書U.S. Pat. No. 9,833,202 米国特許第9854656号明細書U.S. Pat. No. 9,854,656 米国特許出願公開第2018/0192977号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2018/0192977

本発明が解決しようとする課題は、精度の高い補正を行うことである。 A problem to be solved by the present invention is to perform highly accurate correction.

本実施形態に係るX線CT装置は、取得部と、補正部とを含む。取得部は、同一の検出素子で得られる、補正対象ビューを含む複数のビューに対応する複数の信号を取得する。補正部は、前記複数の信号に基づいて、前記補正対象ビューに対応する信号について前記検出素子を含む検出器の応答特性を補正する。 The X-ray CT apparatus according to this embodiment includes an acquisition section and a correction section. The acquisition unit acquires a plurality of signals corresponding to a plurality of views including the correction target view, obtained by the same detector element. A correction unit corrects response characteristics of a detector including the detection element with respect to the signal corresponding to the correction target view based on the plurality of signals.

図1は、本実施形態に係るX線CT装置を示すブロック図であるFIG. 1 is a block diagram showing an X-ray CT apparatus according to this embodiment. 図2は、本実施形態に係る学習済みモデルの生成方法を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a method of generating a trained model according to this embodiment. 図3は、本実施形態に係るモデルの学習時の概念を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the concept of model learning according to this embodiment. 図4は、本実施形態に係る学習済みモデルの利用時の概念を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the concept of using a trained model according to this embodiment. 図5は、本実施形態に係る利用時における学習済みモデルに対する入力データの第1の入力例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a first input example of input data for a trained model at the time of use according to the present embodiment. 図6は、図5から1時刻進んだときの学習済みモデルに対する入力データの第1の入力例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a first input example of input data to the trained model when one time has passed from FIG. 5 . 図7は、本実施形態に係る利用時における学習済みモデルに対する入力データの第2の入力例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a second input example of input data for a trained model when using according to the present embodiment. 図8は、図7から1時刻進んだときの学習済みモデルに対する入力データの第2の入力例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a second input example of the input data to the trained model one time ahead from FIG.

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるX線CT(Computed Tomography)装置および検出器ユニットについて説明する。以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。以下、一実施形態について図面を用いて説明する。 An X-ray CT (Computed Tomography) apparatus and a detector unit according to this embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, it is assumed that parts denoted by the same reference numerals perform the same operations, and overlapping descriptions will be omitted as appropriate. An embodiment will be described below with reference to the drawings.

以下、本実施形態に係るX線CT装置について図1のブロック図を参照して説明する。図1に示すX線CT装置1は、架台装置10と、寝台装置30と、X線CT装置の処理を実現するコンソール装置40とを有する。図1では説明の都合上、架台装置10を複数描画している。 An X-ray CT apparatus according to this embodiment will be described below with reference to the block diagram of FIG. The X-ray CT apparatus 1 shown in FIG. 1 has a gantry device 10, a bed device 30, and a console device 40 that realizes processing of the X-ray CT device. In FIG. 1, a plurality of gantry devices 10 are depicted for convenience of explanation.

なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム13の回転軸又は寝台装置30の天板33の長手方向をZ軸方向、Z軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をX軸方向、Z軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をY軸方向とそれぞれ定義するものとする。 In this embodiment, the rotation axis of the rotating frame 13 in the non-tilt state or the longitudinal direction of the top plate 33 of the bed apparatus 30 is the Z-axis direction, and the axial direction perpendicular to the Z-axis direction and horizontal to the floor surface is are defined as the X-axis direction, the axis direction perpendicular to the Z-axis direction, and the Y-axis direction as the axis direction perpendicular to the floor surface.

例えば、架台装置10及び寝台装置30はCT検査室に設置され、コンソール装置40はCT検査室に隣接する制御室に設置される。なお、コンソール装置40は、必ずしも制御室に設置されなくてもよい。例えば、コンソール装置40は、架台装置10及び寝台装置30とともに同一の部屋に設置されてもよい。いずれにしても架台装置10と、寝台装置30と、コンソール装置40とは互いに通信可能に有線または無線で接続されている。 For example, the gantry device 10 and the bed device 30 are installed in a CT examination room, and the console device 40 is installed in a control room adjacent to the CT examination room. Note that the console device 40 does not necessarily have to be installed in the control room. For example, the console device 40 may be installed in the same room together with the gantry device 10 and the bed device 30 . In any case, the gantry device 10, the bed device 30, and the console device 40 are connected by wire or wirelessly so as to be able to communicate with each other.

架台装置10は、被検体PをX線CT撮影するための構成を有するスキャン装置である。架台装置10は、X線管11と、X線検出器12と、回転フレーム13と、X線高電圧装置14と、制御装置15と、ウェッジ16と、コリメータ17と、データ収集装置18(以下、DAS(Data Acquisition System)18ともいう)とを含む。 The gantry device 10 is a scanning device having a configuration for X-ray CT imaging of the subject P. As shown in FIG. The gantry 10 includes an X-ray tube 11, an X-ray detector 12, a rotating frame 13, an X-ray high voltage device 14, a control device 15, a wedge 16, a collimator 17, and a data acquisition device 18 (hereinafter , DAS (Data Acquisition System) 18).

X線管11は、X線高電圧装置14からの高電圧の印加及びフィラメント電流の供給により、陰極(フィラメント)から陽極(ターゲット)に向けて熱電子を照射することでX線を発生する真空管である。具体的には、熱電子がターゲットに衝突することによりX線が発生される。例えば、X線管11には回転する陽極に熱電子を照射することでX線を発生させる回転陽極型のX線管がある。X線管11で発生したX線は、例えばコリメータ17を介してコーンビーム形に成形され、被検体Pに照射される。 The X-ray tube 11 is a vacuum tube that generates X-rays by irradiating thermal electrons from a cathode (filament) to an anode (target) by applying a high voltage and supplying a filament current from an X-ray high voltage device 14. is. Specifically, X-rays are generated by thermal electrons colliding with a target. For example, the X-ray tube 11 is a rotating anode type X-ray tube that generates X-rays by irradiating a rotating anode with thermal electrons. The X-rays generated by the X-ray tube 11 are shaped into a cone beam through, for example, a collimator 17 and irradiated onto the subject P. FIG.

X線検出器12は、本実施形態では、フォトンカウンティング型検出器の場合と、一般的なX線検出器、すなわち積分型の検出器の場合とをそれぞれ想定する。 In this embodiment, the X-ray detector 12 is assumed to be a photon counting type detector and a general X-ray detector, that is, an integrating type detector.

X線検出器12が、フォトンカウンティング型検出器である場合、X線管11から照射され、被検体Pを通過したX線を光子単位で検出する。X線検出器12は、例えば、X線管11の焦点を中心として1つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のX線検出素子が配列された複数のX線検出素子列を有する。X線検出器12は、例えば、チャネル方向に複数のX線検出素子が配列されたX線検出素子列がスライス方向(列方向、row方向)に複数配列された列構造を有する。 When the X-ray detector 12 is a photon-counting detector, it detects X-rays emitted from the X-ray tube 11 and passing through the subject P in units of photons. The X-ray detector 12 has, for example, a plurality of X-ray detection element arrays in which a plurality of X-ray detection elements are arranged in the channel direction along one circular arc centering on the focal point of the X-ray tube 11 . The X-ray detector 12 has, for example, a row structure in which a plurality of X-ray detection element rows each having a plurality of X-ray detection elements arranged in the channel direction are arranged in the slice direction (row direction).

X線検出器12は、具体的には、例えば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。X線検出器12は、検出部の一例である。
シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。シンチレータは、入射X線を、当該入射X線の強度に応じた個数の光子に変換する。
グリッドは、シンチレータアレイのX線入射側の面に配置され、散乱X線を吸収する機能を有するX線遮蔽板を有する。なお、グリッドはコリメータ(1次元コリメータまたは2次元コリメータ)と呼ばれる場合もある。
光センサアレイは、シンチレータから受けた光を増幅して電気信号に変換し、当該入射X線のエネルギーに応じた波高値を有する出力信号(エネルギー信号)を生成する機能を有し、例えば、光電子増倍管(フォトマルチプライヤー:PMT)等の光センサを有する。生成されたエネルギー信号がDAS18に出力される。
Specifically, the X-ray detector 12 is, for example, an indirect conversion type detector having a grid, a scintillator array, and a photosensor array. The X-ray detector 12 is an example of a detection section.
The scintillator array has a plurality of scintillators. The scintillator converts incident X-rays into photons of a number corresponding to the intensity of the incident X-rays.
The grid has an X-ray shielding plate arranged on the surface of the scintillator array on the X-ray incident side and having a function of absorbing scattered X-rays. Note that the grid may also be called a collimator (one-dimensional collimator or two-dimensional collimator).
The optical sensor array has the function of amplifying the light received from the scintillator, converting it into an electrical signal, and generating an output signal (energy signal) having a peak value corresponding to the energy of the incident X-rays. It has an optical sensor such as a multiplier tube (photomultiplier: PMT). The generated energy signal is output to DAS 18 .

一方、X線検出器12が、積分型の検出器である場合、X線管11から照射され、被検体Pを通過したX線を検出し、当該X線量に対応した電気信号をDAS18へと出力する。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。シンチレータは、入射X線を、当該入射X線に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。光センサアレイは、シンチレータからの受けた光を増幅して電気信号に変換する機能を有し、例えば、光電子増倍管(フォトマルチプライヤー:PMT)等の光センサを有する。
なお、上述のX線検出器12は、間接変換型の検出器を想定しているが、入射したX線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。
On the other hand, when the X-ray detector 12 is an integral detector, it detects X-rays emitted from the X-ray tube 11 and passed through the subject P, and outputs an electrical signal corresponding to the X-ray dose to the DAS 18. Output. The scintillator array has a plurality of scintillators. The scintillator has a scintillator crystal that outputs incident X-rays as light with an amount of photons corresponding to the incident X-rays. The photosensor array has a function of amplifying the light received from the scintillator and converting it into an electric signal, and has photosensors such as photomultiplier tubes (PMTs), for example.
Although the X-ray detector 12 described above is assumed to be an indirect conversion type detector, it may be a direct conversion type detector having a semiconductor element that converts incident X-rays into electrical signals. .

回転フレーム13は、X線発生部(X線管11,ウェッジ16およびコリメータ17)とX線検出器12とを回転軸回りに回転可能に支持する。具体的には、回転フレーム13は、X線管11とX線検出器12とを対向支持し、後述する制御装置15によってX線管11とX線検出器12とを回転させる円環状のフレームである。回転フレーム13は、アルミニウム等の金属により形成された固定フレーム(図示せず)に回転可能に支持される。詳しくは、回転フレーム13は、ベアリングを介して固定フレームの縁部に接続されている。回転フレーム13は、制御装置15の駆動機構からの動力を受けて回転軸Z回りに一定の角速度で回転する。 Rotating frame 13 supports the X-ray generator (X-ray tube 11, wedge 16 and collimator 17) and X-ray detector 12 so as to be rotatable about the rotation axis. Specifically, the rotating frame 13 is an annular frame that supports the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 so as to face each other and rotates the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 by means of a control device 15, which will be described later. is. The rotating frame 13 is rotatably supported by a fixed frame (not shown) made of metal such as aluminum. Specifically, the rotating frame 13 is connected to the edges of the stationary frame via bearings. The rotating frame 13 receives power from the drive mechanism of the control device 15 and rotates around the rotation axis Z at a constant angular velocity.

なお、回転フレーム13は、X線管11とX線検出器12に加えて、X線高電圧装置14やDAS18を更に備えて支持する。このような回転フレーム13は、撮影空間をなす開口(ボア)19が形成された略円筒形状の筐体に収容されている。開口はFOVに略一致する。開口の中心軸は、回転フレーム13の回転軸Zに一致する。なお、DAS18が生成した撮影データは、例えば発光ダイオード(LED)を有する送信機から光通信によって架台装置の非回転部分(例えば固定フレーム。図1での図示は省略する。)に設けられた、フォトダイオードを有する受信機(図示せず)に送信され、コンソール装置40へと転送される。なお、回転フレームから架台装置の非回転部分への撮影データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。 In addition to the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12, the rotating frame 13 further includes an X-ray high-voltage device 14 and a DAS 18 to support them. Such a rotating frame 13 is accommodated in a substantially cylindrical housing in which an opening (bore) 19 forming an imaging space is formed. The aperture approximately matches the FOV. The central axis of the opening coincides with the rotational axis Z of the rotating frame 13 . The imaging data generated by the DAS 18 is provided in a non-rotating portion (for example, a fixed frame, not shown in FIG. 1) of the gantry device by optical communication from a transmitter having a light emitting diode (LED), for example. It is transmitted to a receiver (not shown) having a photodiode and forwarded to the console device 40 . Note that the method of transmitting photographed data from the rotating frame to the non-rotating portion of the gantry device is not limited to the above-described optical communication, and any method of non-contact data transmission may be adopted.

X線高電圧装置14は、変圧器(トランス)及び整流器等の電気回路を有し、X線管11に印加する高電圧及びX線管11に供給するフィラメント電流を発生する機能を有する高電圧発生装置と、X線管11が照射するX線に応じた出力電圧の制御を行うX線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。なお、X線高電圧装置14は、後述する回転フレーム13に設けられてもよいし、架台装置10の固定フレーム(図示しない)側に設けられても構わない。 The X-ray high voltage device 14 has electric circuits such as a transformer and a rectifier, and has a function of generating a high voltage to be applied to the X-ray tube 11 and a filament current to be supplied to the X-ray tube 11. It has a generating device and an X-ray control device for controlling the output voltage according to the X-rays emitted by the X-ray tube 11 . The high voltage generator may be of a transformer type or an inverter type. Note that the X-ray high-voltage device 14 may be provided on a rotating frame 13 to be described later, or may be provided on a fixed frame (not shown) side of the gantry device 10 .

制御装置15は、CPU(Central Processing Unit)等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路は、ハードウェア資源として、CPUやMPU(Micro Processing Unit)等のプロセッサとROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等のメモリとを有する。また、制御装置15は、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)やフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA)、他の複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)により実現されてもよい。制御装置15は、コンソール装置40からの指令に従い、X線高電圧装置14及びDAS18等を制御する。前記プロセッサは、前記メモリに保存されたプログラムを読み出して実現することで上記制御を実現する。 The control device 15 has a processing circuit having a CPU (Central Processing Unit) and the like, and drive mechanisms such as motors and actuators. The processing circuit has, as hardware resources, a processor such as a CPU or an MPU (Micro Processing Unit) and a memory such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory). In addition, the control device 15 includes an application specific integrated circuit (ASIC), a field programmable gate array (FPGA), and other complex programmable logic devices (Complex Programmable Logic Device: CPLD ), which may be implemented by a Simple Programmable Logic Device (SPLD). The control device 15 controls the X-ray high-voltage device 14, the DAS 18, etc. according to commands from the console device 40. FIG. The processor implements the control by reading and implementing the program stored in the memory.

また、制御装置15は、コンソール装置40若しくは架台装置10に取り付けられた、後述する入力インターフェース43からの入力信号を受けて、架台装置10及び寝台装置30の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置15は、入力信号を受けて回転フレーム13を回転させる制御や、架台装置10をチルトさせる制御、及び寝台装置30及び天板33を動作させる制御を行う。なお、架台装置10をチルトさせる制御は、架台装置10に取り付けられた入力インターフェース43によって入力される傾斜角度(チルト角度)情報により、制御装置15がX軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム13を回転させることによって実現される。また、制御装置15は架台装置10に設けられてもよいし、コンソール装置40に設けられても構わない。なお、制御装置15は、前記メモリにプログラムを保存する代わりに、前記プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、前記プロセッサは、前記回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで上記制御を実現する。 The control device 15 also has a function of receiving an input signal from an input interface 43 (described later) attached to the console device 40 or the gantry device 10 and controlling the operations of the gantry device 10 and the bed device 30 . For example, the control device 15 receives an input signal and performs control to rotate the rotating frame 13 , control to tilt the gantry device 10 , and control to operate the bed device 30 and the tabletop 33 . The control for tilting the gantry device 10 is performed by the control device 15 rotating the frame about an axis parallel to the X-axis direction based on inclination angle (tilt angle) information input by the input interface 43 attached to the gantry device 10 . It is realized by rotating 13. Also, the control device 15 may be provided in the gantry device 10 or may be provided in the console device 40 . It should be noted that the control device 15 may be configured so as to directly incorporate the program into the circuit of the processor instead of storing the program in the memory. In this case, the processor implements the above control by reading and executing a program incorporated in the circuit.

ウェッジ16は、X線管11から照射されたX線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ16は、X線管11から被検体Pへ照射されるX線が、予め定められた分布になるように、X線管11から照射されたX線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ16(ウェッジフィルタ(wedge filter)、ボウタイフィルタ(bow-tie filter))は、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。 Wedge 16 is a filter for adjusting the dose of X-rays emitted from X-ray tube 11 . Specifically, the wedge 16 transmits and attenuates the X-rays irradiated from the X-ray tube 11 so that the X-rays irradiated from the X-ray tube 11 to the subject P have a predetermined distribution. It is a filter that For example, the wedge 16 (wedge filter, bow-tie filter) is a filter processed from aluminum to have a predetermined target angle and a predetermined thickness.

コリメータ17は、ウェッジ16を透過したX線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。なお、コリメータ17は、X線絞りと呼ばれる場合もある。 The collimator 17 is a lead plate or the like for narrowing down the irradiation range of the X-rays transmitted through the wedge 16, and a slit is formed by combining a plurality of lead plates or the like. Note that the collimator 17 may also be called an X-ray diaphragm.

DAS18は、例えば、撮影データを生成可能な回路素子を搭載したASIC(Application Specific Integrated Circuit)により実現される。DAS18とX線検出器12とは検出器ユニットを構成する。
DAS18は、X線検出器12がフォトンカウンティング型検出器である場合、X線検出器12により検出されたX線のカウントを示すデジタルデータ(以下、スペクトルデータともいう)を、複数のエネルギー帯域(以下、エネルギー・ビン、又は単にビンともいう)毎に生成する。スペクトルデータは、生成元の検出素子のチャンネル番号、列番号、収集されたビュー(投影角度ともいう)を示すビュー番号、及びエネルギー・ビン番号により識別されたカウント値のデータのセットである。スペクトルデータは、コンソール装置40へと転送される。
The DAS 18 is implemented by, for example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) equipped with circuit elements capable of generating imaging data. DAS 18 and X-ray detector 12 constitute a detector unit.
When the X-ray detector 12 is a photon counting detector, the DAS 18 converts digital data (hereinafter also referred to as spectrum data) indicating the count of X-rays detected by the X-ray detector 12 into a plurality of energy bands ( Hereafter, it is generated for each energy bin or simply bin). Spectral data is a set of count value data identified by the channel number of the detector element from which it was generated, the row number, the view number indicating the acquired view (also called projection angle), and the energy bin number. Spectral data is transferred to the console device 40 .

一方、X線検出器12が積分型検出器である場合、DAS18は、X線検出器12から電気信号を読み出し、読み出した電気信号に基づいて、X線検出器12により検出されたX線の線量に関するデジタルデータである投影データを生成する。投影データは、生成元のX線検出素子のチャンネル番号、列番号、収集されたビュー(投影角度ともいう)を示すビュー番号、及び検出されたX線の線量の積分値を示すデータのセットである。
例えば、DAS18は、検出素子各々について前置増幅器、可変増幅器、積分回路及びA/D変換器を含む。前置増幅器は、接続元の検出素子からの電気信号を所定のゲインで増幅する。可変増幅器は、前置増幅器からの電気信号を可変のゲインで増幅する。積分回路は、前置増幅器からの電気信号を、1ビュー期間に亘り積分して積分信号を生成する。積分信号の波高値は、1ビュー期間に亘り接続元の検出素子により検出されたX線の線量値に対応する。A/D変換器は、積分回路からの積分信号をアナログデジタル変換して投影データを生成する。以下、スペクトルデータと投影データとを区別しない場合、撮影データと呼ぶ。
On the other hand, when the X-ray detector 12 is an integrating detector, the DAS 18 reads an electrical signal from the X-ray detector 12 and, based on the read electrical signal, detects X-rays detected by the X-ray detector 12. Generate projection data, which is digital data about dose. The projection data is a set of data indicating the channel number and row number of the X-ray detection element from which it was generated, the view number indicating the acquired view (also called projection angle), and the integral value of the detected X-ray dose. be.
For example, DAS 18 includes preamplifiers, variable amplifiers, integrators and A/D converters for each sensing element. The preamplifier amplifies the electrical signal from the connected detection element with a predetermined gain. A variable amplifier amplifies the electrical signal from the preamplifier with a variable gain. An integrator circuit integrates the electrical signal from the preamplifier over one view period to generate an integrated signal. The crest value of the integral signal corresponds to the X-ray dose value detected by the connection-source detection element over one view period. The A/D converter analog-to-digital converts the integration signal from the integration circuit to generate projection data. Hereinafter, when spectral data and projection data are not distinguished from each other, they are referred to as imaging data.

寝台装置30は、スキャン対象の被検体Pを載置、移動させる装置であり、基台31と、寝台駆動装置32と、天板33と、支持フレーム34とを備えている。 The bed device 30 is a device for placing and moving a subject P to be scanned, and includes a base 31 , a bed driving device 32 , a top board 33 and a support frame 34 .

基台31は、支持フレーム34を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。
寝台駆動装置32は、被検体Pが載置された天板33を天板33の長軸方向に移動するモータあるいはアクチュエータである。寝台駆動装置32は、コンソール装置40による制御、または制御装置15による制御に従い、天板33を移動する。例えば、寝台駆動装置32は、天板33に載置された被検体Pの体軸が回転フレーム13の開口の中心軸に一致するよう、天板33を被検体Pに対して直交方向に移動する。また、寝台駆動装置32は、架台装置10を用いて実行されるX線CT撮影に応じて、天板33を被検体Pの体軸方向に沿って移動してもよい。寝台駆動装置32は、制御装置15からの駆動信号のデューティ比等に応じた回転速度で駆動することにより動力を発生する。寝台駆動装置32は、例えば、ダイレクトドライブモータやサーボモータ等のモータにより実現される。
The base 31 is a housing that supports the support frame 34 so as to be vertically movable.
The bed driving device 32 is a motor or actuator that moves the table 33 on which the subject P is placed in the longitudinal direction of the table 33 . The bed driving device 32 moves the tabletop 33 under the control of the console device 40 or the control device 15 . For example, the bed driving device 32 moves the top plate 33 in a direction orthogonal to the subject P so that the body axis of the subject P placed on the top plate 33 coincides with the central axis of the opening of the rotating frame 13 . do. Further, the bed driving device 32 may move the top board 33 along the body axis direction of the subject P according to the X-ray CT imaging performed using the gantry device 10 . The bed drive device 32 generates power by driving at a rotational speed according to the duty ratio of the drive signal from the control device 15 and the like. The bed driving device 32 is realized by a motor such as a direct drive motor or a servo motor, for example.

支持フレーム34の上面に設けられた天板33は、被検体Pが載置される板である。なお、寝台駆動装置32は、天板33に加え、支持フレーム34を天板33の長軸方向に移動してもよい。 A top plate 33 provided on the upper surface of the support frame 34 is a plate on which the subject P is placed. Note that the bed driving device 32 may move the support frame 34 in the longitudinal direction of the top plate 33 in addition to the top plate 33 .

コンソール装置40は、メモリ41と、ディスプレイ42と、入力インターフェース43と、処理回路44とを有する。メモリ41と、ディスプレイ42と、入力インターフェース43と、処理回路44との間のデータ通信は、バス(BUS)を介して行われる。なお、コンソール装置40は架台装置10とは別体として説明するが、架台装置10にコンソール装置40またはコンソール装置40の各構成要素の一部が含まれてもよい。 The console device 40 has a memory 41 , a display 42 , an input interface 43 and a processing circuit 44 . Data communication between the memory 41, the display 42, the input interface 43, and the processing circuit 44 is performed via a bus (BUS). Note that the console device 40 is described as being separate from the gantry device 10 , but the console device 40 or a part of each component of the console device 40 may be included in the gantry device 10 .

メモリ41は、種々の情報を記憶するHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ41は、例えば、撮影データや再構成画像データを記憶する。メモリ41は、HDDやSSD等以外にも、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体や、RAM(Random Access Memory)等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ41の保存領域は、X線CT装置1内にあってもよいし、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。例えば、メモリ41は、CT画像や表示画像のデータを記憶する。また、メモリ41は、本実施形態に係る制御プログラムを記憶する。 The memory 41 is a storage device such as an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), or an integrated circuit storage device that stores various information. The memory 41 stores, for example, photographed data and reconstructed image data. The memory 41 can be connected to portable storage media such as CDs (Compact Discs), DVDs (Digital Versatile Discs), flash memories, semiconductor memory devices such as RAMs (Random Access Memory), etc., in addition to HDDs and SSDs. It may also be a driving device that reads and writes various information with. Also, the storage area of the memory 41 may be in the X-ray CT apparatus 1 or in an external storage device connected via a network. For example, the memory 41 stores data of CT images and display images. The memory 41 also stores a control program according to this embodiment.

ディスプレイ42は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ42は、処理回路44によって生成された医用画像(CT画像)や、操作者からの各種操作を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)等を出力する。例えば、ディスプレイ42としては、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、有機ELディスプレイ(OELD:Organic Electro Luminescence Display)、プラズマディスプレイ又は他の任意のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。また、ディスプレイ42は、架台装置10に設けられてもよい。また、ディスプレイ42は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置40本体と無線通信可能なタブレット端末などで構成されることにしても構わない。 The display 42 displays various information. For example, the display 42 outputs a medical image (CT image) generated by the processing circuit 44, a GUI (Graphical User Interface) for accepting various operations from the operator, and the like. For example, the display 42 may be, for example, a liquid crystal display (LCD: Liquid Crystal Display), a CRT (Cathode Ray Tube) display, an organic EL display (OELD: Organic Electro Luminescence Display), a plasma display, or any other arbitrary display. , is enabled. Also, the display 42 may be provided on the gantry device 10 . The display 42 may be of a desktop type, or may be configured by a tablet terminal capable of wireless communication with the main body of the console device 40, or the like.

入力インターフェース43は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路44に出力する。例えば、入力インターフェース43は、撮影データを収集する際の収集条件や、CT画像を再構成する際の再構成条件、CT画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等を操作者から受け付ける。入力インターフェース43としては、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等が適宜、使用可能となっている。なお、本実施形態において、入力インターフェース43は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の物理的な操作部品を備えるものに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路44へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース43の例に含まれる。入力インターフェース43は、架台装置10に設けられてもよい。又、入力インターフェース43は、コンソール装置40本体と無線通信可能なタブレット端末などで構成されることにしても構わない。 The input interface 43 receives various input operations from the operator, converts the received input operations into electrical signals, and outputs the electrical signals to the processing circuit 44 . For example, the input interface 43 receives from the operator acquisition conditions for acquiring imaging data, reconstruction conditions for reconstructing CT images, image processing conditions for generating post-processed images from CT images, and the like. . As the input interface 43, for example, a mouse, keyboard, trackball, switch, button, joystick, touch pad, touch panel display, etc. can be used as appropriate. In addition, in the present embodiment, the input interface 43 is not limited to physical operation components such as a mouse, keyboard, trackball, switch, button, joystick, touch pad, and touch panel display. For example, the input interface 43 includes an electrical signal processing circuit that receives an electrical signal corresponding to an input operation from an external input device provided separately from the device and outputs the electrical signal to the processing circuit 44. . The input interface 43 may be provided on the gantry device 10 . Also, the input interface 43 may be composed of a tablet terminal or the like capable of wireless communication with the main body of the console device 40 .

処理回路44は、入力インターフェース43から出力される入力操作の電気信号に応じてX線CT装置1全体の動作を制御する。例えば、処理回路44は、ハードウェア資源として、CPUやMPU、GPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサとROMやRAM等のメモリとを有する。処理回路44は、メモリに展開されたプログラムを実行するプロセッサにより、システム制御機能441、取得機能442、選択機能443、補正機能444、再構成処理機能445及び表示制御機能446を実行する。なお、各機能(システム制御機能441、取得機能442、選択機能443、補正機能444、再構成処理機能445及び表示制御機能446)は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能を実現するものとしても構わない。 The processing circuit 44 controls the operation of the entire X-ray CT apparatus 1 according to the electric signal of the input operation output from the input interface 43 . For example, the processing circuit 44 has, as hardware resources, processors such as a CPU, MPU, and GPU (Graphics Processing Unit), and memories such as a ROM and a RAM. The processing circuit 44 executes a system control function 441 , an acquisition function 442 , a selection function 443 , a correction function 444 , a reconstruction processing function 445 and a display control function 446 by means of a processor that executes programs developed in memory. Each function (the system control function 441, the acquisition function 442, the selection function 443, the correction function 444, the reconstruction processing function 445, and the display control function 446) is not limited to being realized by a single processing circuit. A processing circuit may be configured by combining a plurality of independent processors, and each function may be realized by each processor executing a program.

システム制御機能441は、入力インターフェース43を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路44の各機能を制御する。具体的には、システム制御機能441は、メモリ41に記憶されている制御プログラムを読み出して処理回路44内のメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従ってX線CT装置1の各部を制御する。例えば、処理回路44は、入力インターフェース43を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路44の各機能を制御する。例えば、システム制御機能441は、スキャン範囲、撮影条件等を決定するための被検体Pの2次元の位置決め画像を取得する。なお、位置決め画像は、スキャノ画像またはスカウト画像とも呼ばれる。システム制御機能441は、システム制御部の一例である。 The system control function 441 controls each function of the processing circuit 44 based on input operations received from the operator via the input interface 43 . Specifically, the system control function 441 reads the control program stored in the memory 41, develops it on the memory in the processing circuit 44, and controls each part of the X-ray CT apparatus 1 according to the developed control program. . For example, the processing circuit 44 controls each function of the processing circuit 44 based on an input operation received from the operator via the input interface 43 . For example, the system control function 441 acquires a two-dimensional positioning image of the subject P for determining the scan range, imaging conditions, and the like. A positioning image is also called a scanogram or a scout image. The system control function 441 is an example of a system control unit.

取得機能442は、X線検出器12の各検出素子において、同一の検出素子で得られる複数のビューに対応する複数の信号を取得する。複数のビューには、補正対象となるビューである補正対象ビューが含まれる。複数のビューに対応する複数の信号は、時系列に沿った信号値の履歴データを示す。取得機能442は、取得部の一例である。
選択機能443は、X線条件ごとに生成された学習済みモデルが生成される場合、X線条件ごとに生成された学習済みモデルを参照し、処理対象となるビューの信号を取得する際のX線条件に対応する学習済みモデルを選択する。
Acquisition function 442 acquires multiple signals at each detector element of x-ray detector 12 corresponding to multiple views obtained with the same detector element. The multiple views include a correction target view, which is a view to be corrected. A plurality of signals corresponding to a plurality of views represent historical data of signal values over time. Acquisition function 442 is an example of an acquisition unit.
When a trained model generated for each X-ray condition is generated, the selection function 443 refers to the trained model generated for each X-ray condition, and selects an X-axis when acquiring the signal of the view to be processed. Select a trained model that corresponds to the line condition.

補正機能444は、取得機能442で取得した複数の信号に基づいて、補正対象ビューに対応する信号について検出素子を含むX線検出器12の応答特性を補正する。補正機能444は、例えば、複数の信号が入力され、X線検出器12の応答特性が補正された信号を出力する学習済みモデルに従い、補正対象ビューに対応する信号についてX線検出器12の応答特性が補正された信号を生成する。本実施形態において「X線検出器の応答特性が補正された信号」とは、応答特性が補正されたX線検出器から出力されると推定される信号を意味する。補正機能444は、処理部の一例である。
再構成処理機能445は、補正機能444により補正された撮影データに対して、フィルタ補正逆投影法(FBP法:Filtered Back Projection)や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行ってCT画像データを生成する。
表示制御機能446は、処理回路44の各機能または処理における処理途中又は処理結果の情報を表示するようにディスプレイ42を制御する。
The correction function 444 corrects the response characteristics of the X-ray detector 12 including the detection elements for the signals corresponding to the correction target view based on the multiple signals acquired by the acquisition function 442 . For example, the correction function 444 receives a plurality of signals and adjusts the response of the X-ray detector 12 with respect to the signal corresponding to the correction target view according to a learned model that outputs a signal in which the response characteristics of the X-ray detector 12 are corrected. Generates a signal with corrected characteristics. In the present embodiment, “a signal whose response characteristics of the X-ray detector have been corrected” means a signal estimated to be output from an X-ray detector whose response characteristics have been corrected. The correction function 444 is an example of a processing unit.
The reconstruction processing function 445 performs reconstruction processing using a filtered back projection method (FBP method: Filtered Back Projection), an iterative reconstruction method, etc. on the imaging data corrected by the correction function 444, and performs CT. Generate image data.
The display control function 446 controls the display 42 so as to display information on the progress or results of each function or process of the processing circuit 44 .

なお、処理回路44は、スキャン制御処理および画像処理も行う。
スキャン制御処理は、X線高電圧装置14に高電圧を供給させて、X線管11にX線を照射させるなど、X線スキャンに関する各種動作を制御する処理である。
The processing circuit 44 also performs scan control processing and image processing.
The scan control process is a process of controlling various operations related to X-ray scanning, such as causing the X-ray high-voltage device 14 to supply a high voltage and causing the X-ray tube 11 to emit X-rays.

画像処理は、入力インターフェース43を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、再構成処理機能445によって生成されたCT画像データを、任意断面の断層画像データや3次元画像データに変換する処理である。なお、3次元画像データの生成は、再構成処理機能445が直接行なっても構わない。 Image processing converts CT image data generated by the reconstruction processing function 445 into tomographic image data or three-dimensional image data of an arbitrary cross section based on input operations received from the operator via the input interface 43. is. Note that the generation of the three-dimensional image data may be directly performed by the reconstruction processing function 445 .

処理回路44は、コンソール装置40に含まれる場合に限らず、複数の医用画像診断装置にて取得されたデータに対する処理を一括して行う統合サーバに含まれてもよい。
なお、コンソール装置40は、単一のコンソールにて複数の機能を実行するものとして説明したが、複数の機能を別々のコンソールが実行することにしても構わない。例えば、取得機能442および補正機能444等の処理回路44の機能を分散して有しても構わない。
The processing circuit 44 is not limited to being included in the console device 40, and may be included in an integrated server that collectively processes data acquired by a plurality of medical image diagnostic apparatuses.
Although the console device 40 has been described as executing a plurality of functions with a single console, the plurality of functions may be executed by separate consoles. For example, the functions of the processing circuit 44 such as the acquisition function 442 and the correction function 444 may be distributed.

次に、補正機能444が利用する学習済みモデルの生成方法について図2を参照して説明する。
図2は、学習済みモデルを生成する医用情報処理システムの一例を示すブロック図である。図2に示される医用情報処理システムは、X線CT装置1と、学習データ保管装置20と、モデル学習装置22とを含む。
Next, a method of generating a trained model used by the correction function 444 will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a medical information processing system that generates trained models. The medical information processing system shown in FIG. 2 includes an X-ray CT apparatus 1 , a learning data storage device 20 and a model learning device 22 .

学習データ保管装置20は、複数の学習サンプルを含む学習用データを記憶する。例えば、学習データ保管装置20は、大容量記憶装置が内蔵されたコンピュータである。また、学習データ保管装置20は、コンピュータにケーブルや通信ネットワークを介して通信可能に接続された大容量記憶装置であってもよい。当該記憶装置としては、HDD、SSD、集積回路記憶装置等が適宜利用可能である。 The learning data storage device 20 stores learning data including multiple learning samples. For example, the learning data storage device 20 is a computer with a built-in mass storage device. The learning data storage device 20 may also be a mass storage device communicatively connected to a computer via a cable or communication network. As the storage device, an HDD, an SSD, an integrated circuit storage device, or the like can be used as appropriate.

モデル学習装置22は、学習データ保管装置20に記憶された学習用データに基づいて、モデル学習プログラムに従いモデルに機械学習を行わせることで、学習済みモデル411を生成する。本実施形態において、機械学習のアルゴリズムとしては、ニューラルネットワーク、ディープラーニング、特に時系列データの取り扱いが可能なリカレントニューラルネットワーク(RNN:Recurrent Neural Network)、LSTM(Long Short-Term Memory)等を想定するが、これに限らず隠れマルコフモデル(HMM:Hidden Markov Model)といった他の機械学習のアルゴリズムであってもよい。RNNは、隠れ層といわれる内部の中間層にループを持ち、その後の時刻における処理まで情報を持続させることが可能である。また、LSTMは、RNNよりも長期的な情報の依存関係を学習することができるネットワークである。モデル学習装置22は、CPU及びGPU等のプロセッサを有するワークステーション等のコンピュータである。 The model learning device 22 generates a trained model 411 by causing the model to perform machine learning according to a model learning program based on the learning data stored in the learning data storage device 20 . In the present embodiment, neural networks, deep learning, especially recurrent neural networks (RNNs) capable of handling time-series data, LSTMs (Long Short-Term Memory), etc., are assumed as machine learning algorithms. However, it is not limited to this, and other machine learning algorithms such as Hidden Markov Model (HMM) may be used. RNNs have loops in internal intermediate layers, called hidden layers, that allow information to persist until processing at a later time. Also, LSTM is a network that can learn long-term information dependencies better than RNN. The model learning device 22 is a computer such as a workstation having a processor such as CPU and GPU.

モデル学習装置22と学習データ保管装置20とは、ケーブル又は通信ネットワークを介して通信可能に接続されてもよい。また、学習データ保管装置20がモデル学習装置22に搭載されてもよい。これらの場合、学習データ保管装置20からモデル学習装置22へ学習用データが供給される。なお、モデル学習装置22と学習データ保管装置20とは通信可能に接続されてなくてもよい。この場合、学習用データが記憶された可搬性記憶媒体を介して、学習データ保管装置20からモデル学習装置22へ学習用データが供給される。 The model learning device 22 and the learning data storage device 20 may be communicably connected via a cable or a communication network. Also, the learning data storage device 20 may be installed in the model learning device 22 . In these cases, learning data is supplied from the learning data storage device 20 to the model learning device 22 . Note that the model learning device 22 and the learning data storage device 20 do not have to be communicably connected. In this case, the learning data is supplied from the learning data storage device 20 to the model learning device 22 via the portable storage medium storing the learning data.

X線CT装置1とモデル学習装置22とはケーブル、又は通信ネットワークを介して通信可能に接続されてもよい。モデル学習装置22で生成された学習済みモデル411がX線CT装置1へ供給され、学習済みモデル411がメモリ41に記憶される。なお、X線CT装置1とモデル学習装置22とは、必ずしも通信可能に接続されてなくてもよい。この場合、学習済みモデル411が記憶された可搬型記憶媒体等を介して、モデル学習装置22からX線CT装置1へ学習済みモデル411が供給される。 The X-ray CT apparatus 1 and the model learning apparatus 22 may be communicably connected via a cable or a communication network. A trained model 411 generated by the model learning device 22 is supplied to the X-ray CT apparatus 1 and the trained model 411 is stored in the memory 41 . Note that the X-ray CT apparatus 1 and the model learning apparatus 22 do not necessarily have to be communicably connected. In this case, the trained model 411 is supplied from the model learning device 22 to the X-ray CT apparatus 1 via a portable storage medium or the like in which the trained model 411 is stored.

なお、学習済みモデル411は、複数の関数が合成されたパラメータ付き合成関数ともいえる。パラメータ付き合成関数は、複数の調整可能な関数およびパラメータの組合せにより定義される。学習済みモデルは、上記の要請を満たす如何なるパラメータ付き合成関数であってもよい。 Note that the trained model 411 can also be said to be a parameterized synthetic function obtained by synthesizing a plurality of functions. A parameterized composite function is defined by a combination of multiple adjustable functions and parameters. A trained model can be any parameterized composite function that meets the above requirements.

なお、本実施形態に係る学習済みモデル411は、機械学習前の多層化ネットワーク(単にモデルという)を、RNNまたはLSTM等に代表される時系列データを取り扱うアルゴリズムで機械学習させることで生成される。なお、RNNおよびLSTMに限らず、学習済みモデル411は、上述した機械学習のアルゴリズムによりモデルを学習させることで生成されてもよい。 Note that the trained model 411 according to the present embodiment is generated by subjecting a multi-layered network (simply referred to as a model) before machine learning to machine learning using an algorithm that handles time-series data represented by RNN or LSTM. . Not limited to RNN and LSTM, the trained model 411 may be generated by learning a model using the machine learning algorithm described above.

次に、モデル学習装置22によるモデルの学習時の概念について図3を参照して説明する。
モデル学習装置22は、学習用データを用いて多層化ネットワーク410を機械学習させる。X線検出器12の検出素子ごとに応答特性を補正するため、学習用データは、検出素子ごとに作成される。また、X線検出器12の応答特性はX線条件によって変化する。例えば、管電流の値が大きい場合は、管電流の値が小さい場合と比較して検出素子で検出される光子の数が多くなり、管電流の値に応じてパイルアップ特性が変化する。よって、モデル学習装置22は、X線条件を含めてモデルを学習させる。
Next, the concept of model learning by the model learning device 22 will be described with reference to FIG.
The model learning device 22 machine-learns the multi-layered network 410 using the learning data. In order to correct the response characteristics of each detection element of the X-ray detector 12, learning data is created for each detection element. Also, the response characteristics of the X-ray detector 12 change depending on the X-ray conditions. For example, when the value of the tube current is large, the number of photons detected by the detection element increases compared to when the value of the tube current is small, and the pile-up characteristic changes according to the value of the tube current. Therefore, the model learning device 22 learns the model including the X-ray conditions.

以下の例では、X線検出器12がフォトンカウンティング型検出器であり、入力データとなる複数の信号は、1ビューごとに1つの検出素子で得られる、複数のビュー分のスペクトルデータであることを想定する。なお、入力データとなる複数の信号は、X線検出器12が積分型である場合、検出素子で検出される信号の積分値である。 In the following example, the X-ray detector 12 is a photon-counting detector, and multiple signals as input data are spectral data for multiple views obtained by one detector element for each view. assume. Note that the plurality of signals as input data are integrated values of signals detected by the detection elements when the X-ray detector 12 is of the integral type.

モデルの学習時には、例えば工場出荷時などにおいて、実際に被検体Pを撮影した複数のビューのスペクトルデータ61と撮影時のX線条件63とを入力データとし、撮影時のX線条件63を設定してシミュレーションした1つの理想スペクトルデータ65を正解データ(出力データ)とした学習用データを用いる。モデル学習装置22は、当該学習用データを用いて多層化ネットワーク410を学習させ、学習済みモデル411を生成する。X線条件63は、例えば、管電圧(kV)、管電流(mA)、ビューレート(view rate)、フィルタ情報、コリメータ情報が挙げられる。なお、X線CT装置1の修理時やソフトウェアのアップデート時において学習済みモデル411をアップデートできるようにしてもよい。 When learning the model, for example, at the time of shipment from the factory, the spectrum data 61 of a plurality of views in which the subject P was actually imaged and the X-ray conditions 63 at the time of imaging are used as input data, and the X-ray conditions 63 at the time of imaging are set. Learning data obtained by using one ideal spectrum data 65 simulated as correct data (output data) is used. The model learning device 22 trains the multi-layered network 410 using the learning data to generate a trained model 411 . The X-ray conditions 63 include, for example, tube voltage (kV), tube current (mA), view rate, filter information, and collimator information. Note that the learned model 411 may be updated when the X-ray CT apparatus 1 is repaired or software is updated.

被検体Pとして、患者や健常者等の他、ファントムや亡くなった患者、生きている動物又は死んでいる動物が被検体Pとして用いられてもよい。 As the subject P, a phantom, a deceased patient, a living animal, or a dead animal may be used in addition to a patient, a healthy person, or the like.

被検体Pを撮影して入力データを収集する際には、透過条件として、材質(空気、水、要素)、厚さを考慮する。特に、被検体Pがファントムである場合は、回転フレーム13の回転によってX線パスが透過する被写体厚が変動する楕円柱のようなファントムを用いることが望ましい。
また、モデルの学習時には、エネルギー帯域ごとの変動も学習させてもよい。例えば、低エネルギー側に影響する、比較的原子番号の小さい金属を材料としたフィルタを適用してスペクトルデータ61を取得する。さらに、高エネルギー側に影響する、つまり高エネルギー成分を減衰させる原子番号の大きい金属(Pb、w)を材料とするフィルタを適用してスペクトルデータ51を取得する。その後、取得したスペクトルデータ61をそれぞれX線条件63に応じて学習させればよい。
When imaging the subject P and collecting input data, materials (air, water, elements) and thickness are taken into consideration as transmission conditions. In particular, when the subject P is a phantom, it is desirable to use a phantom such as an elliptical cylinder in which the thickness of the subject through which the X-ray path passes varies as the rotating frame 13 rotates.
In addition, when learning the model, it is also possible to learn the variation for each energy band. For example, the spectrum data 61 is obtained by applying a filter made of a metal with a relatively small atomic number that affects the low energy side. Furthermore, spectral data 51 is obtained by applying a filter made of metal (Pb, w) having a large atomic number that affects the high energy side, that is, attenuates high energy components. After that, the acquired spectrum data 61 may be learned according to the X-ray conditions 63 .

理想スペクトルデータ65は、シミュレーションにより被検体Pを透過した撮影データそのものとして想定されるので、X線検出器12の応答特性に影響されない。
一方、実際に被検体Pを撮影して得られたスペクトルデータ61は、X線検出器12における複数の応答特性の影響を受けている。スペクトルデータ61は、これら複数の応答特性間の相互作用の影響を受ける。複数の応答特性は、時間的に依存する、換言すれば、時間変化する。X線検出器12の応答特性としては、例えば、チャージシェアリング特性、アフターグロー特性(残光特性)、パイルアップ特性がある。チャージシェアリング特性は、入射するX線の入射角度によって隣接する検出素子にも当該X線により生じた電荷がまたがるという特性である。アフターグロー特性は、前の時点で撮影した像が次の時点で撮影した像にも残ってしまう減衰時間に関する特性である。パイルアップ特性は、検出素子への光子の入射間隔が短いことに依存する特性である。
The ideal spectrum data 65 is assumed by the simulation to be imaging data that has passed through the subject P, so it is not affected by the response characteristics of the X-ray detector 12 .
On the other hand, spectrum data 61 obtained by actually imaging the subject P is affected by multiple response characteristics of the X-ray detector 12 . Spectral data 61 is affected by interactions between these multiple response characteristics. The multiple response characteristics are temporally dependent, in other words time-varying. The response characteristics of the X-ray detector 12 include, for example, charge sharing characteristics, afterglow characteristics (afterglow characteristics), and pile-up characteristics. The charge sharing characteristic is a characteristic that the charge generated by the incident X-ray spreads over adjacent detection elements depending on the incident angle of the incident X-ray. The afterglow characteristic is a characteristic related to decay time in which an image captured at a previous time also remains in an image captured at the next time. The pile-up characteristic is a characteristic that depends on the short interval between incident photons on the detection element.

本実施形態では、複数ビューのスペクトルデータ61の入力データとして学習させることで、上述の複数の応答特性の相互作用および時間的依存作用を切り分けて補正する必要なく、適切に応答特性を補正することができる。 In the present embodiment, the multi-view spectrum data 61 is learned as input data, so that the response characteristics can be appropriately corrected without the need to separate and correct the above-described interaction and temporal dependence of the plurality of response characteristics. can be done.

また、入力データとして用いる複数のビューのスペクトルデータ61は、履歴データとして時間的に複数ビュー前のスペクトルを併せて入力データとする。スペクトルデータの数、すなわちビューの数は、X線条件、被検体P、回転フレーム13の回転速度、X線検出器12に関する減衰時間に基づいて決定される。例えば、回転フレーム13が1回転するときに収集されるビュー数が最大のビュー数として、当該最大のビュー数以下となるように適宜設計されればよい。設計指針としては、例えば、アフターグロー特性を考慮して、あるビューを撮影した時点から、当該ビューの時点で生じたアフターグロー成分が閾値以下となる時点までの間で取得されたビュー数を、入力データに用いるビューの数(スペクトルデータの数)とすればよい。 Also, the spectrum data 61 of a plurality of views used as input data is input data together with the spectra of a plurality of views before in terms of time as history data. The number of spectral data, ie the number of views, is determined based on the X-ray conditions, the subject P, the rotational speed of the rotating frame 13 and the decay time for the X-ray detector 12 . For example, the maximum number of views acquired when the rotating frame 13 rotates once may be appropriately designed to be less than or equal to the maximum number of views. As a design guideline, for example, considering the afterglow characteristics, the number of views acquired from the time when a certain view is captured until the time when the afterglow component generated at the time of the view becomes equal to or less than a threshold is The number of views (the number of spectral data) used for input data may be used.

なお、アフターグロー特性における「減衰時間」は、X線検出器12が間接変換型である場合、シンチレータの蛍光減衰時間である。一方、X線検出器12が直接変換型である場合、アフターグロー特性における「減衰時間」は、電荷が不均一状態から均一状態に戻るまでの時間である。 The "decay time" in the afterglow characteristics is the fluorescence decay time of the scintillator when the X-ray detector 12 is of the indirect conversion type. On the other hand, when the X-ray detector 12 is of the direct conversion type, the "attenuation time" in the afterglow characteristics is the time it takes for the charge to return from a non-uniform state to a uniform state.

次に、図3で機械学習させた学習済みモデル411の利用時の概念について図4を参照して説明する。
学習済みモデル411の利用時において、補正機能444により処理回路44は、X線CT装置1を用いて撮影した処理対象となる複数のスペクトルデータ67と撮影時のX線条件63とを入力データとして学習済みモデル411に入力する。学習済みモデル411は、入力された複数のスペクトルデータ67に従い、X線検出器12の応答特性が補正された補正スペクトルデータ69を出力する。補正スペクトルデータ69は、入力データよりも、信号劣化に関係する応答特性に依存する成分が低減されたスペクトルデータである。換言すれば、補正スペクトルデータ69は、理想の応答特性を有するX線検出器12及びDAS18により生成されると推定されるスペクトルデータである。
Next, the concept of using the trained model 411 machine-learned in FIG. 3 will be described with reference to FIG.
When the learned model 411 is used, the correction function 444 causes the processing circuit 44 to input a plurality of spectral data 67 to be processed that have been captured using the X-ray CT apparatus 1 and the X-ray conditions 63 at the time of imaging as input data. Input to the trained model 411 . The learned model 411 outputs corrected spectral data 69 in which the response characteristics of the X-ray detector 12 are corrected according to the input spectral data 67 . The corrected spectral data 69 is spectral data in which components dependent on response characteristics related to signal deterioration are reduced from the input data. In other words, the corrected spectral data 69 is spectral data estimated to be generated by the X-ray detector 12 and DAS 18 having ideal response characteristics.

次に、利用時における学習済みモデル411に対する入力データの第1の入力例について図5および図6を参照して説明する。
図5は、ある時点での学習済みモデル411の利用例を示す。本実施形態で想定するスペクトルデータは、エネルギー帯域(ビン)ごとに区分されたカウント値のデータで表される。図5の例は、学習済みモデル411としてRNNを想定し、学習済みモデル411は、入力層4111、中間層4113および出力層4115を有する。入力データとして、現在の時刻(T)から2ビュー分遡った3ビューのスペクトルデータと撮影時のX線条件とを用いる。各スペクトルデータは、3つのビンで表現される。
Next, a first input example of input data to the trained model 411 at the time of use will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.
FIG. 5 shows an example of using the trained model 411 at a certain point in time. The spectrum data assumed in the present embodiment are represented by count value data divided for each energy band (bin). The example of FIG. 5 assumes an RNN as the trained model 411 , and the trained model 411 has an input layer 4111 , an intermediate layer 4113 and an output layer 4115 . As input data, spectrum data of 3 views that are two views back from the current time (T) and X-ray conditions at the time of imaging are used. Each spectral data is represented by three bins.

第1の入力例では、3つのスペクトルデータを一度に学習済みモデル411に入力する。すなわち、時刻(T)のスペクトルデータ51、時刻(T-1)のスペクトルデータ52および時刻(T-2)のスペクトルデータ53が一度に学習済みモデル411に入力される。 In the first input example, three spectral data are input to the trained model 411 at once. That is, spectral data 51 at time (T), spectral data 52 at time (T-1), and spectral data 53 at time (T-2) are input to trained model 411 at once.

また図5に示すように、各スペクトルデータの各ビンのカウント値が、学習済みモデル411の入力層4111のノードにそれぞれ入力される。具体的には、スペクトルデータ51の3つのビンE(1)、ビンE(2)およびビンE(3)のカウント値が、入力データE(1,T)、入力データE(2,T)および入力データE(3,T)としてそれぞれ入力層4111のノードに入力される。スペクトルデータ52およびスペクトルデータ53についても同様にノードに入力される。 Also, as shown in FIG. 5 , the count value of each bin of each spectral data is input to each node of the input layer 4111 of the trained model 411 . Specifically, the count values of three bins E(1), E(2) and E(3) of the spectrum data 51 are input data E(1,T), input data E(2,T) and input data E(3, T) to the nodes of the input layer 4111, respectively. Spectral data 52 and spectral data 53 are similarly input to the node.

学習済みモデル411では、入力層4111からデータを受け取った中間層4113により処理が実行され、出力層4115にデータを出力する。出力層4115からは、時刻(T)のスペクトルデータについてX線検出器12の応答特性が補正された補正スペクトルデータが出力される。 In the trained model 411 , processing is executed by the intermediate layer 4113 that receives data from the input layer 4111 and outputs data to the output layer 4115 . The output layer 4115 outputs corrected spectrum data obtained by correcting the response characteristic of the X-ray detector 12 for the spectrum data at time (T).

次に、1時刻進み、次のビューにおけるスペクトルデータについて処理する場合を図6に示す。1時刻進んだ場合、1つ時系列を進めた3つのスペクトルデータが入力される。すなわち、時刻(T+1)のスペクトルデータ55、時刻(T)のスペクトルデータ51および時刻(T-1)のスペクトルデータ52が一度に学習済みモデル411に入力される。学習済みモデル411では図5と同様の処理が実行され、出力層4115からは、時刻(T+1)のスペクトルデータについてX線検出器12の応答特性が補正された補正スペクトルデータが出力される。 Next, FIG. 6 shows the case where the spectrum data in the next view is processed one time ahead. When one time advances, three spectrum data advanced one time series are input. That is, the spectral data 55 at the time (T+1), the spectral data 51 at the time (T), and the spectral data 52 at the time (T-1) are input to the trained model 411 at once. The trained model 411 performs the same processing as in FIG. 5, and the output layer 4115 outputs corrected spectral data obtained by correcting the response characteristics of the X-ray detector 12 for the spectral data at time (T+1).

次に、利用時における学習済みモデル411に対する入力データの第2の入力例について図7および図8を参照して説明する。
第2の入力例では、スペクトルデータが時系列順に1つずつ学習済みモデルに入力される。
Next, a second input example of input data to the trained model 411 at the time of use will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.
In the second input example, spectral data are input to the trained model one by one in chronological order.

学習済みモデル411では、学習時の同じビュー数分のスペクトルデータが蓄積されたのちに処理が実行され、学習済みモデル411から補正スペクトルデータが出力される。そのため、例えば、学習時に3ビュー分のスペクトルデータを学習用データの入力データとして用いた場合、学習済みモデル411の利用時に、初期の入力だけ一度に3ビュー分のスペクトルデータが入力されてもよいし、時系列順にスペクトルデータが入力され、3ビュー分のスペクトルデータが蓄積されるまで学習済みモデルから補正スペクトルデータが出力されないようにしてもよい。 In the trained model 411 , the process is executed after spectral data for the same number of views at the time of learning is accumulated, and corrected spectral data is output from the trained model 411 . Therefore, for example, when spectral data for three views are used as input data for learning data during learning, spectral data for three views may be input at once only for the initial input when using the trained model 411. However, spectral data may be input in chronological order, and corrected spectral data may not be output from the learned model until spectral data for three views are accumulated.

図7では、学習済みモデル411に時刻(T-2)のスペクトルデータおよび時刻(T-1)のスペクトルデータが既に入力されており(図示せず)、次に、時刻(T)のスペクトルデータが入力される場合を想定する。 In FIG. 7, the spectral data at time (T-2) and the spectral data at time (T-1) have already been input to the trained model 411 (not shown), and then the spectral data at time (T). is input.

時刻(T)のスペクトルデータが入力されると、時刻(T-2)および時刻(T-1)のスペクトルデータとあわせて3ビュー分のスペクトルデータの入力データに基づいて、学習済みモデル411から補正スペクトルデータが出力される。 When the spectral data at time (T) is input, from the learned model 411 based on the input data of spectral data for three views together with the spectral data at time (T-2) and time (T-1) Corrected spectral data is output.

次に、1時刻進み、次のビューにおけるスペクトルデータについて処理する場合を図8に示す。1時刻進んだ場合、時刻(T+1)のスペクトルデータ55が学習済みモデル411に入力される。学習済みモデル411には、既に時刻(T-1)のスペクトルデータ52および時刻(T)のスペクトルデータ51が入力されている。よって、時刻(T-1)、時刻(T)および時刻(T+1)の3つのスペクトルデータに基づき、中間層4113では図7と同様の処理が実行され、出力層4115から時刻(T+1)のスペクトルデータについてX線検出器12の応答特性が補正された補正スペクトルデータ54が出力される。 Next, FIG. 8 shows a case where the spectrum data in the next view is processed one time ahead. When one hour has passed, the spectrum data 55 at time (T+1) is input to the learned model 411 . Spectral data 52 at time (T−1) and spectral data 51 at time (T) have already been input to trained model 411 . Therefore, based on the three spectral data at time (T−1), time (T), and time (T+1), intermediate layer 4113 performs the same processing as in FIG. Corrected spectral data 54 obtained by correcting the response characteristic of the X-ray detector 12 is output.

なお、上述した例では、X線条件を含めて学習させることにより、X線条件に沿って検出器応答が補正された補正スペクトルデータを出力する学習済みモデルを想定するが、X線条件ごとに学習済みモデルを生成してもよい。この場合、学習済みモデルの利用時において、選択機能443により処理回路44は、被検体Pを測定する際、つまり対象ビューの信号を取得する際のX線条件に従って学習済みモデルを選択する。補正機能444により処理回路44は、選択機能443により選択された当該X線条件に対応する学習済みモデルに従い、スペクトルデータに含まれる応答特性を補正した補正スペクトルデータを出力してもよい。 In the above example, a trained model that outputs corrected spectrum data in which the detector response is corrected according to the X-ray conditions is assumed by learning including the X-ray conditions. A trained model may be generated. In this case, when using a trained model, the selection function 443 causes the processing circuitry 44 to select a trained model according to the X-ray conditions when the subject P is measured, ie when the signal of the target view is acquired. The correction function 444 causes the processing circuit 44 to output corrected spectral data obtained by correcting the response characteristics included in the spectral data according to the learned model corresponding to the X-ray condition selected by the selection function 443 .

また、上述した例では、現在時刻のスペクトルデータを学習済みモデル411に入力し、応答特性が補正された現在時刻のスペクトルデータを出力する例を示すが、これに限らず、出力として現在時刻よりも前の時刻のスペクトルデータについて、応答特性を補正したデータが出力されてもよい。具体的に、学習済みモデル411は、例えば時刻(T-2)、時刻(T-1)および時刻Tの3つのスペクトルデータが入力され、時刻Tではなく、1つ前の時刻(T-1)のスペクトルデータについて応答特性が補正されたデータを出力するように設計されてもよい。 In the above example, the spectrum data at the current time is input to the learned model 411, and the spectrum data at the current time whose response characteristics are corrected is output. Data obtained by correcting the response characteristics of the spectrum data at the previous time may be output. Specifically, the trained model 411 receives, for example, three spectral data at time (T-2), time (T-1), and time T, and the time (T-1 ) may be designed to output data whose response characteristics have been corrected.

上述の例では、処理回路44により取得機能442、選択機能443および補正機能444を実行しているが、これに限らず、DAS18に取得機能442、選択機能443および補正機能444を実行する処理回路を含んでもよい。つまり、コンソール装置40ではなく検出器ユニットが、当該処理回路によりX線検出器12の応答特性の補正を実行してもよい。 In the above example, the processing circuit 44 executes the acquisition function 442, the selection function 443 and the correction function 444. However, this is not limitative, and the processing circuit for executing the acquisition function 442, the selection function 443 and the correction function 444 in the DAS 18. may include That is, the detector unit, not the console device 40, may correct the response characteristics of the X-ray detector 12 using the processing circuit.

以上に示した第1の実施形態によれば、X線検出器からの複数の信号として時系列情報を含む履歴データを入力し、X線検出器の応答特性が補正された信号を出力可能とすることで、応答特性間の時系列的な相互作用を考慮した複雑なモデルを構築することなく、迅速かつ精度の高い補正処理を実行でき、後段のCT画像再構成およびスペクトル画像再構成の信頼性を向上させることができる。 According to the first embodiment described above, it is possible to input history data including time-series information as a plurality of signals from the X-ray detector, and output signals in which the response characteristics of the X-ray detector are corrected. As a result, it is possible to perform quick and highly accurate correction processing without constructing a complicated model that takes into account the time-series interaction between response characteristics, and the reliability of subsequent CT image reconstruction and spectral image reconstruction. can improve sexuality.

また、本実施形態に係るX線CT装置によれば、学習済みモデルを用いることで、チャージシェアリング特性、アフターグロー特性およびパイルアップ特性のそれぞれについて個別に補正せずに、応答特性間の相互作用を含めて適切な応答特性の補正が実行できる。そのため、画質(コントラスト、ノイズ)がより改善されたCT画像を生成することができる。よって、コストを抑えつつ高画質な画像を得ることができる。
また、別途ソフトウェアによる応答特性の補正処理を逐一行わなくてよいため、ソフトウェアによる応答特性の補正処理に係る計算時間を省略し、処理に係る全体の計算時間を短くすることができる。結果として、処理の効率化を図ることができる。
In addition, according to the X-ray CT apparatus according to the present embodiment, by using a trained model, mutual correction between response characteristics can be performed without individually correcting charge sharing characteristics, afterglow characteristics, and pile-up characteristics. Appropriate correction of response characteristics can be performed including effects. Therefore, a CT image with improved image quality (contrast, noise) can be generated. Therefore, it is possible to obtain a high-quality image while suppressing costs.
In addition, since it is not necessary to separately perform the response characteristic correction processing by software, the calculation time for the response characteristic correction processing by software can be omitted, and the overall calculation time for the processing can be shortened. As a result, efficiency of processing can be improved.

なお、X線CT装置には、X線管と検出器とが一体として被検体Pの周囲を回転するRotate/Rotate-Type(第3世代CT)、リング状にアレイされた多数のX線検出素子が固定され、X線管のみが被検体Pの周囲を回転するStationary/Rotate-Type(第4世代CT)等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。 The X-ray CT apparatus includes a Rotate/Rotate-Type (3rd generation CT) in which the X-ray tube and detector are rotated around the subject P as a unit, and a large number of X-ray detectors arrayed in a ring. There are various types such as Stationary/Rotate-Type (4th generation CT) in which the element is fixed and only the X-ray tube rotates around the subject P, and any type can be applied to this embodiment.

なお、X線を発生させるハードウェアはX線管11に限られない。例えば、X線管11に替えて、電子銃から発生した電子ビームを集束させるフォーカスコイルと、電磁偏向させる偏向コイルと、被検体Pの半周を囲い偏向した電子ビームが衝突することによってX線を発生させるターゲットリングとを含む第5世代方式を用いてX線を発生させることにしても構わない。 Note that hardware for generating X-rays is not limited to the X-ray tube 11 . For example, in place of the X-ray tube 11, a focus coil for converging the electron beam generated from the electron gun, a deflection coil for electromagnetic deflection, and the deflected electron beam surrounding the half circumference of the subject P collide with each other to emit X-rays. X-rays may be generated using a fifth generation system including a target ring to be generated.

さらに、本実施形態においては、一管球型のX線CT装置にも、X線管と検出器との複数のペアを回転リングに搭載した、いわゆる多管球型のX線CT装置にも適用可能である。 Furthermore, in the present embodiment, both a single-tube type X-ray CT apparatus and a so-called multi-tube type X-ray CT apparatus in which a plurality of pairs of X-ray tubes and detectors are mounted on a rotating ring can be used. Applicable.

加えて、実施形態に係る各機能は、前記処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに前記手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク(ハードディスクなど)、光ディスク(CD-ROM、DVDなど)、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。 In addition, each function according to the embodiment can also be realized by installing a program for executing the above processing in a computer such as a workstation and deploying them on the memory. At this time, the program that allows the computer to execute the above method can be distributed by being stored in a storage medium such as a magnetic disk (hard disk, etc.), optical disk (CD-ROM, DVD, etc.), semiconductor memory, or the like. .

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。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

1 X線CT装置
10 架台装置
11 X線管
12 X線検出器
13 回転フレーム
14 X線高電圧装置
15 制御装置
16 ウェッジ
17 コリメータ
18 データ収集装置(DAS)
19 開口(ボア)
20 学習データ保管装置
22 モデル学習装置
30 寝台装置
31 基台
32 寝台駆動装置
33 天板
34 支持フレーム
40 コンソール装置
41 メモリ
42 ディスプレイ
43 入力インターフェース
44 処理回路
51,52,53,55,61,67 スペクトルデータ
54,69 補正スペクトルデータ
63 X線条件
65 理想スペクトルデータ
410 多層化ネットワーク
411 学習済みモデル
441 システム制御機能
442 取得機能
443 選択機能
444 補正機能
445 再構成処理機能
446 表示制御機能
4111 入力層
4113 中間層
4115 出力層
Reference Signs List 1 X-ray CT apparatus 10 Mounting device 11 X-ray tube 12 X-ray detector 13 Rotating frame 14 X-ray high voltage device 15 Control device 16 Wedge 17 Collimator 18 Data acquisition device (DAS)
19 aperture (bore)
20 learning data storage device 22 model learning device 30 bed device 31 base 32 bed driving device 33 table top 34 support frame 40 console device 41 memory 42 display 43 input interface 44 processing circuit 51, 52, 53, 55, 61, 67 spectrum Data 54, 69 Corrected spectral data 63 X-ray conditions 65 Ideal spectral data 410 Multilayered network 411 Trained model 441 System control function 442 Acquisition function 443 Selection function 444 Correction function 445 Reconstruction processing function 446 Display control function 4111 Input layer 4113 Intermediate layer 4115 output layer

Claims (11)

同一の検出素子で得られる、補正対象ビューを含む複数のビューに対応する複数の信号を取得する取得部と、
前記複数の信号が入力され、前記検出素子を含む検出器の応答特性が補正された信号を出力する学習済みモデルに従い、前記補正対象ビューの信号について前記検出器の応答特性が補正された信号を生成する補正部と、
を備えるX線CT装置。
an acquisition unit that acquires a plurality of signals corresponding to a plurality of views including a correction target view obtained by the same detection element;
A signal obtained by correcting the response characteristics of the detector with respect to the signal of the correction target view according to a trained model that receives the plurality of signals and outputs a signal obtained by correcting the response characteristics of the detector including the detection element. a correction unit to generate;
An X-ray CT apparatus comprising:
X線条件ごとに生成された学習済みモデルを参照し、前記補正対象ビューの信号を取得する際のX線条件に対応する学習済みモデルを選択する選択部をさらに具備する、請求項に記載のX線CT装置。 2. The method according to claim 1 , further comprising a selection unit that refers to learned models generated for each X-ray condition and selects a learned model corresponding to the X-ray condition when acquiring the signal of the correction target view. of the X-ray CT apparatus. 前記学習済みモデルは、RNN(Recurrent Neural Network)またはLSTM(Long Short-Term Memory)を用いて学習させることにより生成される、請求項または請求項に記載のX線CT装置。 3. The X-ray CT apparatus according to claim 1 , wherein said trained model is generated by learning using RNN (Recurrent Neural Network) or LSTM (Long Short-Term Memory). 前記複数のビューの数は、X線条件、被検体、回転フレームの回転速度および前記検出器に関する減衰時間に基づいて決定される、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のX線CT装置。 4. The X of any one of claims 1 to 3, wherein the number of views is determined based on X-ray conditions, subject, rotation speed of a rotating frame and decay time for the detector. Line CT device. 前記減衰時間は、前記検出器が間接変換型である場合、シンチレータの蛍光減衰時間である、請求項に記載のX線CT装置。 5. The X-ray CT apparatus according to claim 4 , wherein said decay time is fluorescence decay time of a scintillator when said detector is of indirect conversion type. 前記減衰時間は、前記検出器が直接変換型である場合、電荷が不均一状態から均一状態に戻るまでの時間である、請求項に記載のX線CT装置。 5. The X-ray CT apparatus according to claim 4 , wherein said decay time is the time for the charge to return from a non-uniform state to a uniform state when said detector is of the direct conversion type. 前記複数の信号は、前記検出器が積分型の検出器である場合、検出素子で検出される信号の積分値であり、前記検出器がフォトンカウンティング型検出器である場合、検出素子で検出される信号のビン毎のカウント値である、請求項1から請求項のいずれか1項に記載のX線CT装置。 The plurality of signals are integrated values of signals detected by a detection element when the detector is an integrating detector, and are detected by a detection element when the detector is a photon counting detector. 7. The X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 6 , which is a count value for each bin of the signal. 前記取得部は、所与のX線条件において被検体を撮影し、前記検出素子で取得した複数のビューに対応する複数の信号である学習のための入力データと、前記所与のX線条件でのシミュレーションにより取得した前記被検体を透過した信号である前記学習のための正解データとを学習用データして取得する、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のX線CT装置。 The acquisition unit captures an image of a subject under a given X-ray condition, and includes input data for learning, which are a plurality of signals corresponding to a plurality of views acquired by the detection element, and the given X-ray condition. 8. The X-ray CT according to any one of claims 1 to 7, wherein the correct data for learning, which is the signal transmitted through the subject acquired by the simulation in , is acquired as learning data. Device. 同一の検出素子で得られる、補正対象ビューを含む複数のビューに対応する複数の信号を取得する取得部と、an acquisition unit that acquires a plurality of signals corresponding to a plurality of views including a correction target view obtained by the same detection element;
前記複数の信号に基づいて、前記補正対象ビューに対応する信号について前記検出素子を含む検出器の応答特性を補正する補正部と、を具備し、a correction unit that corrects, based on the plurality of signals, the response characteristics of a detector including the detection element for the signal corresponding to the correction target view;
前記複数のビューの数は、X線条件、被検体、回転フレームの回転速度および前記検出器に関する減衰時間に基づいて決定される、the number of views is determined based on x-ray conditions, a subject, a rotation rate of a rotating frame and a decay time for the detector;
X線CT装置。X-ray CT equipment.
同一の検出素子で得られる、補正対象ビューを含む複数のビューに対応する複数の信号を取得する取得部と、an acquisition unit that acquires a plurality of signals corresponding to a plurality of views including a correction target view obtained by the same detection element;
前記複数の信号に基づいて、前記補正対象ビューに対応する信号について前記検出素子を含む検出器の応答特性を補正する補正部と、を具備し、a correction unit that corrects, based on the plurality of signals, the response characteristics of a detector including the detection element for the signal corresponding to the correction target view;
前記取得部は、所与のX線条件において被検体を撮影し、前記検出素子で取得した複数のビューに対応する複数の信号である学習のための入力データと、前記所与のX線条件でのシミュレーションにより取得した前記被検体を透過した信号である前記学習のための正解データとを学習用データして取得する、The acquisition unit captures an image of a subject under a given X-ray condition, and includes input data for learning, which are a plurality of signals corresponding to a plurality of views acquired by the detection element, and the given X-ray condition. Acquiring the correct data for learning, which is the signal transmitted through the subject acquired by the simulation in , as learning data;
X線CT装置。X-ray CT equipment.
X線を検出する複数の検出素子を含む検出器と、
同一の検出素子で得られる、補正対象ビューを含む複数のビューに対応する複数の信号を取得する取得部と、
前記複数の信号が入力され、前記検出素子を含む検出器の応答特性が補正された信号を出力する学習済みモデルに従い、前記補正対象ビューの信号について前記検出器の応答特性が補正された信号を生成する補正部と、
を備える検出器ユニット。
a detector including a plurality of detector elements for detecting X-rays;
an acquisition unit that acquires a plurality of signals corresponding to a plurality of views including a correction target view obtained by the same detection element;
A signal obtained by correcting the response characteristics of the detector with respect to the signal of the correction target view according to a trained model that receives the plurality of signals and outputs a signal obtained by correcting the response characteristics of the detector including the detection element. a correction unit to generate;
A detector unit comprising:
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003061945A (en) 2001-08-30 2003-03-04 Hitachi Medical Corp X-ray ct apparatus
JP2016104125A (en) 2014-11-19 2016-06-09 東芝メディカルシステムズ株式会社 X-ray ct apparatus, image processing apparatus and program
JP2016127907A (en) 2015-01-09 2016-07-14 株式会社東芝 Medical information processing apparatus, x-ray ct apparatus, medical information processing method and medical information processing program
WO2018047655A1 (en) 2016-09-06 2018-03-15 日本電信電話株式会社 Time-series-data feature-amount extraction device, time-series-data feature-amount extraction method and time-series-data feature-amount extraction program

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5359638A (en) * 1992-03-30 1994-10-25 General Electric Company Method for recursive filtering residual afterglow from previous computed tomography scans
JPH05281360A (en) * 1992-04-01 1993-10-29 Hitachi Metals Ltd X-ray ct scanner
JP3400015B2 (en) * 1993-06-08 2003-04-28 株式会社東芝 X-ray CT system
JPH0731609A (en) * 1993-07-20 1995-02-03 Toshiba Corp Ct apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003061945A (en) 2001-08-30 2003-03-04 Hitachi Medical Corp X-ray ct apparatus
JP2016104125A (en) 2014-11-19 2016-06-09 東芝メディカルシステムズ株式会社 X-ray ct apparatus, image processing apparatus and program
JP2016127907A (en) 2015-01-09 2016-07-14 株式会社東芝 Medical information processing apparatus, x-ray ct apparatus, medical information processing method and medical information processing program
WO2018047655A1 (en) 2016-09-06 2018-03-15 日本電信電話株式会社 Time-series-data feature-amount extraction device, time-series-data feature-amount extraction method and time-series-data feature-amount extraction program

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