JP7487367B2 - X-ray CT apparatus, detector correction method, and medical information system - Google Patents

X-ray CT apparatus, detector correction method, and medical information system Download PDF

Info

Publication number
JP7487367B2
JP7487367B2 JP2023035913A JP2023035913A JP7487367B2 JP 7487367 B2 JP7487367 B2 JP 7487367B2 JP 2023035913 A JP2023035913 A JP 2023035913A JP 2023035913 A JP2023035913 A JP 2023035913A JP 7487367 B2 JP7487367 B2 JP 7487367B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ray
detector
views
detection element
signals
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
Application number
JP2023035913A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023060294A (en
Inventor
徹 加藤
宏章 中井
博明 宮崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Medical Systems Corp
Original Assignee
Canon Medical Systems Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Medical Systems Corp filed Critical Canon Medical Systems Corp
Priority to JP2023035913A priority Critical patent/JP7487367B2/en
Publication of JP2023060294A publication Critical patent/JP2023060294A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7487367B2 publication Critical patent/JP7487367B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Description

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。 An embodiment of the present invention relates to an X-ray CT device and a detector unit.

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。
The response characteristics of the detector used in the X-ray CT scanner include afterglow characteristics, charge sharing, pile-up, etc., and these multiple response characteristics occur simultaneously. Therefore, when performing image reconstruction using the output from a photon-counting detector, for example, it is necessary to correct the response characteristics of the detector.
The above-mentioned correction process for the multiple response characteristics involves constructing a model for each characteristic, calculating a correction coefficient, and obtaining a value obtained by correcting the response characteristic from the obtained detector output.
However, since the above-mentioned multiple response characteristics occur in a time-dependent manner as a series of responses, it is very difficult to simultaneously correct them, that is, to determine a response function and perform the 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US 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。 The problem that this invention aims to solve 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 unit and a correction unit. The acquisition unit acquires a plurality of signals corresponding to a plurality of views, including a view to be corrected, obtained by the same detection element. The correction unit corrects the response characteristics of a detector including the detection element for the signal corresponding to the view to be corrected, 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 illustrating a method for 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 a concept of learning a model 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 illustrating a 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 example of input data to a trained model during use in this 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 a trained model one time ahead 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 during use in this 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 input data to the trained model one time ahead from FIG. 7 .

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。 The X-ray CT (Computed Tomography) device and detector unit according to this embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following embodiment, parts with the same reference numerals perform similar operations, and duplicated descriptions will be omitted as appropriate. One 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。 The X-ray CT device according to this embodiment will be described below with reference to the block diagram in FIG. 1. The X-ray CT device 1 shown in FIG. 1 has a gantry device 10, a bed device 30, and a console device 40 that realizes the processing of the X-ray CT device. For the sake of convenience of explanation, multiple gantry devices 10 are drawn in FIG. 1.

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-tilted state or the longitudinal direction of the tabletop 33 of the bed device 30 is defined as the Z-axis direction, the axis direction perpendicular to the Z-axis direction and horizontal to the floor surface is defined as the X-axis direction, and the axis direction perpendicular to the Z-axis direction and perpendicular to the floor surface is defined as the Y-axis direction.

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 a control room. For example, the console device 40 may be installed in the same room as 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 to each other by wire or wirelessly so that they can 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 configured to perform X-ray CT imaging of the subject P. The gantry device 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 also referred to as 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 thermoelectrons from a cathode (filament) to an anode (target) through the application of high voltage from the X-ray high voltage device 14 and the supply of filament current. Specifically, X-rays are generated when the thermoelectrons collide with the 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 thermoelectrons. The X-rays generated by the X-ray tube 11 are shaped into a cone beam, for example, via a collimator 17, and irradiated to the subject P.

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 detector, and a general X-ray detector, i.e., an integral 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 the X-rays emitted from the X-ray tube 11 and passing through the subject P in photon units. The X-ray detector 12 has, for example, multiple X-ray detection element rows in which multiple X-ray detection elements are arranged in the channel direction along one arc centered on the focal point of the X-ray tube 11. The X-ray detector 12 has, for example, a row structure in which multiple X-ray detection element rows in which multiple X-ray detection elements are 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 an indirect conversion type detector having, for example, a grid, a scintillator array, and a photosensor array. The X-ray detector 12 is an example of a detection unit.
The scintillator array includes a plurality of scintillators that convert incident X-rays into a number of photons that correspond to the intensity of the incident X-rays.
The grid is disposed on the X-ray incident surface of the scintillator array and has an X-ray shielding plate that has a function of absorbing scattered X-rays. The grid is also called a collimator (a one-dimensional collimator or a two-dimensional collimator).
The optical sensor array has a function of amplifying the light received from the scintillator, converting it into an electric signal, and generating an output signal (energy signal) having a peak value according to the energy of the incident X-ray, and has an optical sensor such as a photomultiplier tube (PMT). The generated energy signal is output to the 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 type detector, it detects X-rays irradiated from the X-ray tube 11 and passing through the subject P, and outputs an electrical signal corresponding to the amount of X-rays to the DAS 18. The scintillator array has a plurality of scintillators. The scintillator has a scintillator crystal that receives incident X-rays and outputs light with a photon amount corresponding to the incident X-rays. The photosensor array has a function of amplifying light received from the scintillator and converting it into an electrical signal, and has a photosensor such as a photomultiplier tube (PMT).
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 an electrical signal.

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。 The rotating frame 13 supports the X-ray generating unit (X-ray tube 11, wedge 16, and collimator 17) and the X-ray detector 12 so that they can rotate around a rotation axis. Specifically, the rotating frame 13 is an annular frame that supports the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 facing each other and rotates the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 using a control device 15 described below. The rotating frame 13 is rotatably supported by a fixed frame (not shown) made of a metal such as aluminum. More specifically, the rotating frame 13 is connected to the edge of the fixed frame via a bearing. The rotating frame 13 receives power from the drive mechanism of the control device 15 and rotates at a constant angular velocity around the rotation axis Z.

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。 The rotating frame 13 further includes and supports the X-ray high voltage device 14 and the DAS 18 in addition to the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12. Such a rotating frame 13 is housed in a substantially cylindrical housing in which an opening (bore) 19 forming an imaging space is formed. The opening substantially coincides with the FOV. The central axis of the opening coincides with the rotation axis Z of the rotating frame 13. The imaging data generated by the DAS 18 is transmitted, for example, from a transmitter having a light-emitting diode (LED) to a receiver (not shown) having a photodiode provided in a non-rotating part of the gantry (for example, a fixed frame; not shown in FIG. 1) by optical communication, and is then transferred to the console device 40. The method of transmitting imaging data from the rotating frame to the non-rotating part of the gantry is not limited to the optical communication described above, and any method of non-contact data transmission may be used.

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 electrical circuits such as a transformer and a rectifier, and includes a high voltage generator having the 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, and an X-ray control device that controls 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. The X-ray high voltage device 14 may be provided on the rotating frame 13 described later, or on the 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 a driving mechanism such as a motor and an actuator. The processing circuit has 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) as hardware resources. The control device 15 may also be realized by an Application Specific Integrated Circuit (ASIC), a Field Programmable Gate Array (FPGA), other Complex Programmable Logic Devices (CPLDs), or Simple Programmable Logic Devices (SPLDs). The control device 15 controls the X-ray high voltage device 14 and the DAS 18, etc., according to commands from the console device 40. The processor realizes the above control by reading and implementing the programs 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 controlling the operation of the gantry 10 and the bed 30 upon receiving an input signal from an input interface 43 (described later) attached to the console device 40 or the gantry 10. For example, the control device 15 receives an input signal and controls the rotation of the rotating frame 13, the tilt of the gantry 10, and the operation of the bed 30 and the tabletop 33. The control of tilting the gantry 10 is realized by the control device 15 rotating the rotating frame 13 around 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 10. The control device 15 may be provided in the gantry 10 or in the console device 40. The control device 15 may be configured to directly incorporate a program into the circuit of the processor instead of storing the program in the memory. In this case, the processor realizes the above control by reading and executing the 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。 The wedge 16 is a filter for adjusting the amount of X-rays irradiated from the X-ray tube 11. Specifically, the wedge 16 is a filter that 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. For example, the wedge 16 (wedge filter, bow-tie filter) is a filter made of processed 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 that narrows the irradiation range of the X-rays that have passed through the wedge 16, and a slit is formed by combining multiple lead plates or the like. The collimator 17 is sometimes called an X-ray aperture.

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 realized by, for example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) equipped with circuit elements capable of generating imaging data. The DAS 18 and the X-ray detector 12 constitute a detector unit.
When the X-ray detector 12 is a photon-counting detector, the DAS 18 generates digital data (hereinafter also referred to as spectrum data) indicating the count of X-rays detected by the X-ray detector 12 for each of a plurality of energy bands (hereinafter also referred to as energy bins or simply bins). The spectrum data is a set of count value data identified by the channel number of the detector element that generated the spectrum data, the row number, the view number indicating the collected view (also referred to as the projection angle), and the energy bin number. The spectrum 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 integral detector, the DAS 18 reads out an electrical signal from the X-ray detector 12, and generates projection data, which is digital data relating to the dose of X-rays detected by the X-ray detector 12, based on the read out electrical signal. The projection data is a set of data indicating the channel number and row number of the X-ray detection element from which the projection data was generated, the view number indicating the collected view (also called the projection angle), and the integral value of the detected dose of X-rays.
For example, the DAS 18 includes a preamplifier, a variable amplifier, an integration circuit, and an A/D converter for each detection element. The preamplifier amplifies the electrical signal from the connected detection element with a predetermined gain. The variable amplifier amplifies the electrical signal from the preamplifier with a variable gain. The integration circuit integrates the electrical signal from the preamplifier over one view period to generate an integrated signal. The peak value of the integrated signal corresponds to the X-ray dose value detected by the connected detection element over one view period. The A/D converter performs analog-to-digital conversion of the integrated signal from the integration circuit to generate projection data. Hereinafter, when there is no distinction between spectrum data and projection data, 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 the subject P to be scanned, and is equipped with a base 31, a bed driving device 32, a top plate 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 that the support frame 34 is movable in the vertical direction.
The bed driving device 32 is a motor or actuator that moves the tabletop 33 on which the subject P is placed in the longitudinal direction of the tabletop 33. The bed driving device 32 moves the tabletop 33 under the control of the console device 40 or the control of the control device 15. For example, the bed driving device 32 moves the tabletop 33 in a direction perpendicular to the subject P so that the body axis of the subject P placed on the tabletop 33 coincides with the central axis of the opening of the rotating frame 13. The bed driving device 32 may also move the tabletop 33 along the body axis direction of the subject P in accordance with the X-ray CT imaging performed using the gantry device 10. The bed driving device 32 generates power by driving at a rotation speed according to the duty ratio of a drive signal from the control device 15. The bed driving device 32 is realized by a motor such as a direct drive motor or a servo motor.

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。 The tabletop 33 provided on the upper surface of the support frame 34 is a plate on which the subject P is placed. The bed driving device 32 may move the support frame 34 in the longitudinal direction of the tabletop 33 in addition to the tabletop 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 although the console device 40 is described as being separate from the gantry device 10, the gantry device 10 may include the console device 40 or some of the components of the console device 40.

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), SSD (Solid State Drive), or integrated circuit storage device that stores various information. The memory 41 stores, for example, imaging data and reconstructed image data. In addition to an HDD or SSD, the memory 41 may be a drive device that reads and writes various information between a portable storage medium such as a CD (Compact Disc), a DVD (Digital Versatile Disc), or a flash memory, or a semiconductor memory element such as a RAM (Random Access Memory). The storage area of the memory 41 may be in the X-ray CT device 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 medical images (CT images) generated by the processing circuit 44, a GUI (Graphical User Interface) for receiving various operations from the operator, and the like. For example, the display 42 may be a liquid crystal display (LCD), a cathode ray tube (CRT) display, an organic electroluminescence display (OELD), a plasma display, or any other display, as appropriate. The display 42 may also be provided on the pedestal device 10. The display 42 may also be a desktop type, or may be configured as a tablet terminal capable of wireless communication with the console device 40 main body.

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 accepts various input operations from the operator, converts the accepted input operations into electrical signals, and outputs the electrical signals to the processing circuit 44. For example, the input interface 43 accepts from the operator the acquisition conditions for acquiring imaging data, the reconstruction conditions for reconstructing CT images, and the image processing conditions for generating post-processed images from CT images. As the input interface 43, for example, a mouse, a keyboard, a trackball, a switch, a button, a joystick, a touchpad, a touch panel display, and the like can be used as appropriate. In this embodiment, the input interface 43 is not limited to one having physical operation parts such as a mouse, a keyboard, a trackball, a switch, a button, a joystick, a touchpad, and a touch panel display. For example, 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 is also included as an example of the input interface 43. The input interface 43 may be provided in the gantry device 10. The input interface 43 may also be configured as a tablet terminal capable of wireless communication with the console device 40 main body.

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 circuitry 44 controls the operation of the entire X-ray CT apparatus 1 in response to the electrical signals of the input operation output from the input interface 43. For example, the processing circuitry 44 has a processor such as a CPU, MPU, or GPU (Graphics Processing Unit) and a memory such as a ROM or RAM as hardware resources. The processing circuitry 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 a processor that executes a program deployed in the memory. Note that each function (system control function 441, acquisition function 442, selection function 443, correction function 444, reconstruction processing function 445, and display control function 446) is not limited to being realized by a single processing circuit. A processing circuit may be configured by combining multiple independent processors, and each processor may execute a program to realize each function.

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 the input operation received from the operator via the input interface 43. Specifically, the system control function 441 reads out the control program stored in the memory 41, expands it on the memory in the processing circuit 44, and controls each part of the X-ray CT device 1 according to the expanded control program. For example, the processing circuit 44 controls each function of the processing circuit 44 based on the 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, etc. The positioning image is also called a scano image 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。
The acquisition function 442 acquires, in each detection element of the X-ray detector 12, a plurality of signals corresponding to a plurality of views obtained by the same detection element. The plurality of views includes a correction target view which is a view to be corrected. The plurality of signals corresponding to the plurality of views indicate history data of signal values along a time series. The acquisition function 442 is an example of an acquisition unit.
When a trained model is generated for each X-ray condition, the selection function 443 refers to the trained model generated for each X-ray condition and selects the trained model corresponding to the X-ray condition when acquiring the signal of the view to be processed.

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 detection elements for signals corresponding to the view to be corrected, based on the multiple signals acquired by the acquisition function 442. The correction function 444 generates a signal in which the response characteristics of the X-ray detector 12 have been corrected for signals corresponding to the view to be corrected, according to a learned model that receives multiple signals, for example, and outputs a signal in which the response characteristics of the X-ray detector 12 have been corrected. In this embodiment, the "signal in which the response characteristics of the X-ray detector have been corrected" means a signal that is estimated to be output from the X-ray detector in which the 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), an iterative reconstruction method, or the like on the imaging data corrected by the correction function 444 to generate CT image data.
The display control function 446 controls the display 42 to display information on the process 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 for controlling various operations related to X-ray scanning, such as supplying a high voltage to the X-ray high voltage device 14 and causing the X-ray tube 11 to irradiate 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 is a process of converting CT image data generated by the reconstruction processing function 445 into tomographic image data of an arbitrary cross section or three-dimensional image data based on input operations received from the operator via the input interface 43. Note that the generation of three-dimensional image data may be performed directly 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 circuitry 44 is not limited to being included in the console device 40, but may also be included in an integrated server that collectively processes data acquired by multiple medical image diagnostic devices.
Although the console device 40 has been described as a single console that executes multiple functions, the multiple 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 for generating a trained model used by the correction function 444 will be described with reference to FIG.
2 is a block diagram showing an example of a medical information processing system for generating a trained model. The medical information processing system shown in FIG. 2 includes an X-ray CT apparatus 1, a training data storage device 20, and a model training 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 large-capacity storage device. The learning data storage device 20 may also be a large-capacity storage device communicatively connected to the computer via a cable or a communication network. As the storage device, a HDD, SSD, integrated circuit storage device, etc. 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 having the model perform machine learning according to a model learning program based on the learning data stored in the training data storage device 20. In this embodiment, the machine learning algorithm is assumed to be a neural network, deep learning, a recurrent neural network (RNN) capable of handling time series data in particular, a long short-term memory (LSTM), etc., but is not limited to these and may be another machine learning algorithm such as a hidden Markov model (HMM). The RNN has a loop in an internal intermediate layer called a hidden layer, and is capable of sustaining information until processing at a later time. In addition, the LSTM is a network that can learn longer-term information dependencies than the RNN. The model learning device 22 is a computer such as a workstation having a processor such as a CPU and a 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 communicatively connected via a cable or a communication network. The learning data storage device 20 may also be mounted on 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 need to be communicatively connected. In this case, the learning data is supplied from the learning data storage device 20 to the model learning device 22 via a portable storage medium on which the learning data is stored.

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 device 1 and the model learning device 22 may be communicatively connected via a cable or a communication network. The trained model 411 generated by the model learning device 22 is supplied to the X-ray CT device 1, and the trained model 411 is stored in the memory 41. Note that the X-ray CT device 1 and the model learning device 22 do not necessarily need to be communicatively connected. In this case, the trained model 411 is supplied from the model learning device 22 to the X-ray CT device 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。 The trained model 411 can also be considered a parameterized composite function in which multiple functions are combined. A parameterized composite function is defined by a combination of multiple adjustable functions and parameters. The trained model may 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。 The trained model 411 according to this embodiment is generated by machine learning a pre-machine learning multi-layer network (simply referred to as a model) using an algorithm that handles time-series data, such as RNN or LSTM. The trained model 411 may be generated by training a model using the machine learning algorithm described above, without being limited to RNN and LSTM.

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 uses the learning data to train the multi-layer network 410 by machine learning. To correct the response characteristics for each detection element of the X-ray detector 12, the learning data is created for each detection element. The response characteristics of the X-ray detector 12 also change depending on the X-ray conditions. For example, when the tube current value is large, the number of photons detected by the detection element is greater than when the tube current value is small, and the pile-up characteristics change depending on the tube current value. Therefore, the model learning device 22 trains a 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, it is assumed that the X-ray detector 12 is a photon-counting detector, and the multiple signals that serve as input data are spectral data for multiple views obtained by one detection element for each view. Note that, if the X-ray detector 12 is an integral type, the multiple signals that serve as input data are integral values of the signals detected by the detection elements.

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 input data is the spectrum data 61 of multiple views of the subject P actually photographed and the X-ray conditions 63 at the time of photographing, and the learning data is a single ideal spectrum data 65 simulated by setting the X-ray conditions 63 at the time of photographing, and the correct answer data (output data). The model learning device 22 uses the learning data to train the multi-layer network 410 and generate a trained model 411. Examples of the X-ray conditions 63 include tube voltage (kV), tube current (mA), view rate, filter information, and collimator information. The trained model 411 may be updated when the X-ray CT device 1 is repaired or the 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。 The subject P may be a patient, a healthy individual, a phantom, a deceased patient, or a living or dead animal.

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, the material (air, water, element) and thickness are taken into consideration as transmission conditions. In particular, when the subject P is a phantom, it is preferable to use a phantom such as an elliptical cylinder in which the subject thickness through which the X-ray path passes varies with the rotation of the rotating frame 13.
In addition, when learning the model, the variation for each energy band may also be learned. For example, the spectrum data 61 is acquired by applying a filter made of a metal with a relatively small atomic number that affects the low energy side. Furthermore, the spectrum data 51 is acquired by applying a filter made of a metal with a large atomic number (Pb, W) that affects the high energy side, i.e., attenuates high energy components. Then, the acquired spectrum data 61 may be trained 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 simulation as imaging data itself of radiation transmitted through the subject P, and is therefore not influenced by the response characteristics of the X-ray detector 12 .
On the other hand, the spectrum data 61 obtained by actually imaging the subject P is affected by a plurality of response characteristics of the X-ray detector 12. The spectrum data 61 is affected by the interaction between these plurality of response characteristics. The plurality of response characteristics are time-dependent, in other words, change over time. The response characteristics of the X-ray detector 12 include, for example, a charge sharing characteristic, an afterglow characteristic, and a pile-up characteristic. The charge sharing characteristic is a characteristic in which the charge generated by the X-rays spreads over adjacent detection elements depending on the angle of incidence of the X-rays. The afterglow characteristic is a characteristic related to the decay time in which an image captured at a previous time point remains in an image captured at a next time point. The pile-up characteristic is a characteristic that depends on the short interval between incident photons on the detection elements.

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 this embodiment, by learning the spectral data 61 of multiple views as input data, the response characteristics can be appropriately corrected without the need to separate and correct the interactions and time-dependent effects of the multiple response characteristics described above.

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。 The spectrum data 61 of multiple views used as input data includes the spectrum of multiple views before as history data. The number of spectrum data, i.e., the number of views, is determined based on the X-ray conditions, the subject P, the rotation speed of the rotating frame 13, and the decay time related to the X-ray detector 12. For example, the number of views collected when the rotating frame 13 rotates once may be set as the maximum number of views, and may be appropriately designed to be less than or equal to the maximum number of views. As a design guideline, for example, taking into account the afterglow characteristics, the number of views acquired from the time when a certain view is captured to the time when the afterglow component generated at that view becomes less than or equal to a threshold value may be set as the number of views (number of spectrum data) used for input data.

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 an indirect conversion type. On the other hand, when the X-ray detector 12 is a direct conversion type, the "decay 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 trained by machine learning in FIG. 3 will be described with reference to FIG.
When the trained model 411 is used, the processing circuit 44 inputs, as input data, a plurality of spectral data 67 to be processed, captured using the X-ray CT device 1, and the X-ray conditions 63 at the time of capture, to the trained model 411 by the correction function 444. The trained model 411 outputs corrected spectral data 69 in which the response characteristics of the X-ray detector 12 have been corrected according to the input plurality of spectral data 67. The corrected spectral data 69 is spectral data in which components dependent on response characteristics related to signal degradation have been reduced compared to 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 example of input data to the trained model 411 during use will be described with reference to Figures 5 and 6.
Fig. 5 shows an example of using the trained model 411 at a certain point in time. The spectral data assumed in this embodiment is represented by count value data divided into energy bands (bins). In the example of Fig. 5, an RNN is assumed 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, spectral data of three views going back two views from the current time (T) and the 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 pieces of spectral data are input to the trained model 411 at once. That is, the spectral data 51 at time (T), the spectral data 52 at time (T-1), and the spectral data 53 at time (T-2) are input to the 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。 As shown in FIG. 5, the count values of each bin of each spectral data are input to the nodes of the input layer 4111 of the trained model 411. Specifically, the count values of the three bins E(1), E(2), and E(3) of the spectral data 51 are input to the nodes of the input layer 4111 as input data E(1,T), input data E(2,T), and input data E(3,T), respectively. Spectral data 52 and spectral data 53 are similarly input to the nodes.

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, the intermediate layer 4113 receives data from the input layer 4111, executes processing, and outputs the data to the output layer 4115. The output layer 4115 outputs corrected spectrum data in which the response characteristics of the X-ray detector 12 are corrected 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 a case where the time advances by one and the spectral data in the next view is processed. When the time advances by one, three spectral data items that have been advanced by one time are input. That is, the spectral data 55 at time (T+1), the spectral data 51 at time (T), and the spectral data 52 at time (T-1) are input to the trained model 411 at once. The trained model 411 executes the same process as in FIG. 5, and the output layer 4115 outputs corrected spectral data in which the response characteristics of the X-ray detector 12 have been corrected 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 example of input data to the trained model 411 during use will be described with reference to Figures 7 and 8.
In the second input example, the spectral data is 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, processing is performed after the same number of views of spectral data as during training has been accumulated, and corrected spectral data is output from the trained model 411. Therefore, for example, if three views of spectral data are used as input data for training data during training, when the trained model 411 is used, three views of spectral data may be input at once for the initial input only, or the spectral data may be input in chronological order, and the trained model may not output corrected spectral data until three views of spectral data have been 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, it is assumed that spectral data at time (T-2) and spectral data at time (T-1) have already been input to the trained model 411 (not shown), and that next, 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 spectral data at time (T) is input, corrected spectral data is output from the trained model 411 based on the input data of three views of spectral data, including the spectral data at time (T-2) and time (T-1).

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 time advances by one and the spectral data in the next view is processed. When the time advances by one, the spectral data 55 at time (T+1) is input to the trained model 411. The trained model 411 has already received the spectral data 52 at time (T-1) and the spectral data 51 at time (T). Therefore, based on the three spectral data at times (T-1), (T), and (T+1), the intermediate layer 4113 performs processing similar to that in FIG. 7, and the output layer 4115 outputs corrected spectral data 54 in which the response characteristics of the X-ray detector 12 have been corrected for the spectral data at time (T+1).

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 is assumed that outputs corrected spectrum data in which the detector response is corrected according to the X-ray conditions by learning including the X-ray conditions, but a trained model may be generated for each X-ray condition. In this case, when using the trained model, the selection function 443 causes the processing circuitry 44 to select a trained model according to the X-ray conditions when measuring the subject P, that is, when acquiring a signal of the target view. The correction function 444 causes the processing circuitry 44 to output corrected spectrum data in which the response characteristics included in the spectrum data are corrected according to the trained model corresponding to the X-ray conditions 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 spectral data at the current time is input to the trained model 411, and the spectral data at the current time with the response characteristics corrected is output, but this is not limiting. Data with corrected response characteristics for spectral data at a time prior to the current time may be output as the output. Specifically, the trained model 411 may be designed to receive, for example, three pieces of spectral data at time (T-2), time (T-1), and time T, and output data with corrected response characteristics for the spectral data at the time prior to time (T-1) rather than time T.

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, but this is not limiting, and the DAS 18 may include a processing circuit that executes the acquisition function 442, the selection function 443, and the correction function 444. In other words, the detector unit, rather than the console device 40, may execute the correction of 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, by inputting historical data including time series information as multiple signals from the X-ray detector and making it possible to output a signal in which the response characteristics of the X-ray detector have been corrected, it is possible to perform rapid and highly accurate correction processing without constructing a complex model that takes into account the time-series interactions between the response characteristics, thereby improving the reliability of the subsequent CT image reconstruction and spectral image reconstruction.

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 of this embodiment, by using a trained model, it is possible to perform appropriate correction of response characteristics including the interaction between response characteristics without individually correcting each of the charge sharing characteristics, afterglow characteristics, and pile-up characteristics. Therefore, it is possible to generate a CT image with improved image quality (contrast, noise). Therefore, it is possible to obtain a high-quality image while suppressing costs.
In addition, since there is no need to perform separate software-based response characteristic correction processing for each step, the calculation time required for the software-based response characteristic correction processing can be omitted, and the overall calculation time required for processing can be shortened. As a result, the processing efficiency 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。 There are various types of X-ray CT devices, such as the Rotate/Rotate-Type (third generation CT) in which the X-ray tube and detector rotate as a single unit around the subject P, and the Stationary/Rotate-Type (fourth generation CT) in which a large number of X-ray detection elements are fixed in a ring-shaped array and only the X-ray tube rotates around the subject P, and any of these types 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。 The hardware that generates X-rays is not limited to the X-ray tube 11. For example, instead of the X-ray tube 11, X-rays may be generated using a fifth-generation method that includes a focus coil that focuses the electron beam generated from the electron gun, a deflection coil that electromagnetically deflects the beam, and a target ring that surrounds half of the subject P and generates X-rays when the deflected electron beam collides with the target ring.

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, this embodiment can be applied to both single-tube X-ray CT devices and so-called multi-tube X-ray CT devices in which multiple pairs of X-ray tubes and detectors are mounted on a rotating ring.

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 be realized by installing a program that executes the above-mentioned processes in a computer such as a workstation and expanding the program in memory. In this case, the program that can cause the computer to execute the above-mentioned methods can also be stored and distributed on a storage medium such as a magnetic disk (such as a hard disk), an optical disk (such as a CD-ROM or DVD), or a semiconductor memory.

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 several 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 forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims, as well as the scope and gist of the invention.

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 device 10 Mount 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 Bore
20 Learning data storage device 22 Model learning device 30 Bed device 31 Base 32 Bed driving device 33 Top plate 34 Support frame 40 Console device 41 Memory 42 Display 43 Input interface 44 Processing circuit 51, 52, 53, 55, 61, 67 Spectral data 54, 69 Corrected spectral data 63 X-ray conditions 65 Ideal spectral data 410 Multilayer network 411 Learned 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 (12)

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、
前記複数のビューは、時系列的に連続するビューであり、
前記複数のビューの数は、前記検出器に関する減衰時間とX線条件とに基づいて決定される、
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 a single detection element;
a correction unit that corrects a response characteristic of a detector including the detection element for a signal corresponding to the correction target view based on the plurality of signals;
Equipped with
the plurality of views are chronologically consecutive views,
the number of views is determined based on decay times and x-ray conditions for the detector ;
X-ray CT device.
前記複数のビューは、前記補正対象ビューと、前記補正対象ビューよりも時系列を遡ったビューとである、請求項1に記載のX線CT装置。 The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the plurality of views are the view to be corrected and a view that precedes the view to be corrected in the chronological order. 前記複数のビューは、前記補正対象ビューと、前記補正対象ビューよりも時系列を進めたビューとである、請求項1に記載のX線CT装置。 The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the plurality of views are the view to be corrected and a view that is chronologically advanced from the view to be corrected. 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、
前記複数のビューは、時系列的に連続するビューであり、
前記補正部は、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
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 a single detection element;
a correction unit that corrects a response characteristic of a detector including the detection element for a signal corresponding to the correction target view based on the plurality of signals;
Equipped with
the plurality of views are chronologically consecutive views,
the correction unit generates a signal in which a response characteristic of the detector including the detection element is corrected for a signal of the correction target view according to a trained model that receives input of a plurality of signals and outputs a signal in which a response characteristic of the detector including the detection element is corrected ;
X- ray CT device.
前記補正部は、前記学習済みモデルに前記複数の信号を時系列順に1つずつ入力させる、請求項4に記載のX線CT装置。 The X-ray CT device according to claim 4, wherein the correction unit inputs the plurality of signals one by one in chronological order to the trained model. 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、
前記複数のビューの数は、前記検出器に関する減衰時間とX線条件とに基づいて決定される、
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 a single detection element;
a correction unit that corrects a response characteristic of a detector including the detection element for a signal corresponding to the correction target view based on the plurality of signals;
Equipped with
the number of views is determined based on decay times and x-ray conditions for the detector;
X-ray CT device.
前記複数のビューの数は、更に、回転フレームの回転速度に基づいて決定される、請求項6に記載のX線CT装置。 The X-ray CT apparatus according to claim 6 , wherein the number of the plurality of views is further determined based on a rotation speed of a rotating frame. 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1または請求項6に記載のX線CT装置。 7. The X-ray CT apparatus according to claim 1 , wherein the decay time is a time required for charges to return from a non-uniform state to a uniform state when the detector is a direct conversion type detector. 同一の検出素子で得られる、補正対象ビューを含む時系列的に連続する複数のビューに対応する複数の信号を取得し、
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し、
前記複数のビューの数は、前記検出器に関する減衰時間とX線条件とに基づいて決定される、検出器補正方法。
acquiring a plurality of signals corresponding to a plurality of time-series consecutive views including a correction target view obtained by the same detection element;
correcting a response characteristic of a detector including the detection element for a signal corresponding to the view to be corrected based on the plurality of signals;
A detector correction method , wherein the number of views is determined based on decay times and x-ray conditions for the detector .
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し、
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検出器補正方法であり、
前記複数のビューの数は、前記検出器に関する減衰時間とX線条件とに基づいて決定される検出器補正方法。
acquiring a plurality of signals corresponding to a plurality of views including a view to be corrected, the plurality of signals being obtained by the same detector element;
a detector correction method for correcting a response characteristic of a detector including the detection element for a signal corresponding to the correction target view based on the plurality of signals,
A detector correction method in which the number of views is determined based on decay times and x-ray conditions for the detector.
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、
前記複数のビューは、時系列的に連続するビューであり、
前記複数のビューの数は、前記検出器に関する減衰時間とX線条件とに基づいて決定される、
医用情報処理システム。
an acquisition unit that acquires a plurality of signals corresponding to a plurality of views including a correction target view obtained by a single detection element;
a correction unit that corrects a response characteristic of a detector including the detection element for a signal corresponding to the correction target view based on the plurality of signals;
Equipped with
the plurality of views are chronologically consecutive views,
the number of views is determined based on decay times and x-ray conditions for the detector ;
Medical information processing system.
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、
前記複数のビューの数は、前記検出器に関する減衰時間とX線条件とに基づいて決定される、
医用情報処理システム。
an acquisition unit that acquires a plurality of signals corresponding to a plurality of views including a correction target view obtained by a single detection element;
a correction unit that corrects a response characteristic of a detector including the detection element for a signal corresponding to the correction target view based on the plurality of signals;
Equipped with
the number of views is determined based on decay times and x-ray conditions for the detector;
Medical information processing system.
JP2023035913A 2018-11-05 2023-03-08 X-ray CT apparatus, detector correction method, and medical information system Active JP7487367B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023035913A JP7487367B2 (en) 2018-11-05 2023-03-08 X-ray CT apparatus, detector correction method, and medical information system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018208417A JP7242255B2 (en) 2018-11-05 2018-11-05 X-ray CT device and detector unit
JP2023035913A JP7487367B2 (en) 2018-11-05 2023-03-08 X-ray CT apparatus, detector correction method, and medical information system

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018208417A Division JP7242255B2 (en) 2018-11-05 2018-11-05 X-ray CT device and detector unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023060294A JP2023060294A (en) 2023-04-27
JP7487367B2 true JP7487367B2 (en) 2024-05-20

Family

ID=70724620

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018208417A Active JP7242255B2 (en) 2018-11-05 2018-11-05 X-ray CT device and detector unit
JP2023035913A Active JP7487367B2 (en) 2018-11-05 2023-03-08 X-ray CT apparatus, detector correction method, and medical information system

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018208417A Active JP7242255B2 (en) 2018-11-05 2018-11-05 X-ray CT device and detector unit

Country Status (1)

Country Link
JP (2) JP7242255B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11249035B2 (en) * 2020-06-29 2022-02-15 Canon Medical Systems Corporation Two-step material decomposition calibration method for a full size photon counting computed tomography system
JP7767358B2 (en) * 2023-05-24 2025-11-11 キヤノン株式会社 Image processing device, radiation imaging system, operation method of image processing device, and program

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005319152A (en) 2004-05-11 2005-11-17 Hitachi Medical Corp X-ray ct apparatus
JP2015024128A (en) 2013-06-20 2015-02-05 株式会社東芝 X-ray CT apparatus and medical image diagnostic apparatus

Family Cites Families (8)

* 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 device
JP2003061945A (en) 2001-08-30 2003-03-04 Hitachi Medical Corp X-ray ct apparatus
JP6656891B2 (en) 2014-11-19 2020-03-04 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 X-ray CT apparatus, image processing apparatus, and program
US9977140B2 (en) 2015-01-09 2018-05-22 Toshiba Medical Systems Corporation More efficient method and apparatus for detector response correction and material decomposition of projection data obtained using photon-counting detectors
EP3511871A4 (en) 2016-09-06 2020-06-24 Nippon Telegraph And Telephone Corporation DEVICE, METHOD AND PROGRAM FOR EXTRACTING CHARACTERISTIC QUANTITIES OF DATA IN CHRONOLOGICAL SERIES

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005319152A (en) 2004-05-11 2005-11-17 Hitachi Medical Corp X-ray ct apparatus
JP2015024128A (en) 2013-06-20 2015-02-05 株式会社東芝 X-ray CT apparatus and medical image diagnostic apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023060294A (en) 2023-04-27
JP2020074826A (en) 2020-05-21
JP7242255B2 (en) 2023-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7199850B2 (en) medical information processing equipment
JP7361568B2 (en) X-ray imaging device and monochromatic X-ray generation method
JP7242288B2 (en) Medical image diagnosis device and model learning device
JP7487367B2 (en) X-ray CT apparatus, detector correction method, and medical information system
JP7242410B2 (en) MEDICAL IMAGE PROCESSING APPARATUS, X-RAY CT APPARATUS, AND LEARNING DATA GENERATION METHOD
JP7516074B2 (en) Medical Processing Equipment
US11559269B2 (en) X-ray imaging apparatus, medical information processing apparatus, X-ray detector, and correction method of X-ray detector
JP7224829B2 (en) Medical image processing apparatus and method
JP7179479B2 (en) X-ray CT device
JP2021037148A (en) Medical diagnostic imaging apparatus, medical diagnostic imaging program, and imaging planning apparatus
JP7461102B2 (en) Medical image processing equipment and X-ray CT equipment
JP2019208892A (en) X-ray photographing device and medical image processing device
JP2022103615A (en) X-ray computer tomographic imaging apparatus, positive electrode deterioration estimation method, and positive electrode deterioration estimation program
JP6466119B2 (en) X-ray computed tomography apparatus, medical image processing apparatus, and medical image processing method
JP2020089594A (en) Medical image processing system, medical image processing device, and medical image processing method
JP7698996B2 (en) X-ray diagnostic apparatus, X-ray diagnostic method, and program
JP7334088B2 (en) Medical information processing apparatus, medical information processing program, and X-ray CT apparatus
JP7391633B2 (en) X-ray imaging device and X-ray generator
JP2020022579A (en) X-ray computed tomography apparatus
JP7224208B2 (en) Medical processing equipment and medical diagnostic systems
JP2024001425A (en) Photon counting x-ray computed tomography apparatus, reconstruction processing apparatus, photon counting data acquisition method, reconstruction processing method, photon counting data acquisition program, and reconstruction processing program
JP2023108512A (en) X-ray computed tomography device
JP7055709B2 (en) X-ray CT device and imaging planning device
JP7224880B2 (en) X-ray equipment
WO2026058842A1 (en) X-ray ct apparatus and medical image processing system

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230406

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230406

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231011

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231205

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240205

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240409

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240508

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7487367

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150