JPH04170942A - Ｘ線散乱線の補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はＸ線ＣＴにおけるＸ線の散乱に起因する非線形
の影響を補正するＸ線散乱線の補正方法に関する。

（従来の技術） ＸＩＩＣＴはＸ線を被検体に照射して透過したＸ線を検
出器で検出し、これを３６ｏ°に亘って行って、画像再
構成して断層像を得る装置である。

二のＸ線ＣＴにおいて、照射したＸ線か生体を通過する
間に減衰を受けると同時に次に示すような散乱を受ける
。

１　第１の発生のメカニズムは光電効果を原因とする減
弱によるもので、物質の原子番号の大きい程、また入射
フォトンのエネルギーの大きい程起り易い。このような
相互作用においては、入力フォトンが消滅し、又は極め
て稀に生体内に軟Ｘ線が発生することかある。

２、第２の発生のメカニズムはコヒーレント散乱と呼ば
れるもので、カルシウム様の鉱物質の存在によって生ず
る。

３、第３の発生のメカニズムはコンプトン散乱と呼ばれ
、高エネルギーのフォトンの場合に生し、照射Ｘ線が散
乱される場合、散乱されたＸ線の波長は長くなる。従っ
て入射Ｘ線との間に干渉は起らない。

これらのＸ線の散乱線の影響は投影データに非線形の影
響を及ぼし、特に低カウントの領域で誤差が大きくなる
。この影響でリブアーティファクトと呼ばれる肋骨の内
側が黒くなったり、肝臓の左葉と右葉てＣＴ値がばらつ
いたりすることが生しる。

、　　又、ＣＴ両画像再構成演算を一層複雑にしてしま
う。

（発明か解決しようとする課題） 上記のようなＸ線の散乱の影響の防止を検出器によって
行おうとすると、検出器で散乱線を拾わないようにする
には、検出器の各チャネル間を、Ｘ線吸収係数の高い電
極板で完全に仕切る必要がある。この仕切りによって散
乱線を完全に遮断するのには限度がある。

Ｘｅガス検出器の電極配置とその得失について第６図、
第７図を参照して検討する。第６図は絶縁物１を挾んで
両面に信号型Ｉ［！２を設けた検出器の電極配置を示す
図である。信号電極２は絶縁物１の両側に例えばメタラ
イズ等の方法により設けられている。この検出器では信
号１ｓ極２と対向するバイアス電極３との間が単位チャ
ネルとなる。

第７図は信号電極２とバイアス電極３とが交互に配列さ
れた検出器を示している。散乱線の検出器に対する影響
は検出器のピッチを小さくすれば小さくなるため、第６
図の両面タイプの電極板の構成より信号電極２とバイア
ス電極３とが交互に配列されている第７図のタイプの方
が有利になる。

併し、両面タイプの方は交互配列タイプに比べて必要な
電極板数は半分ですむ上、例えば２１程度の間隔て配置
すればよく製作は容易であるが、交互配列のタイプの検
出器の製造は困難である。

又、散乱線の影響を計算で求めてその影響を除くのは、
その構成が均一なファント４を用いる場合でさえ複雑な
計算か必要となり、実際に測定しようとする被検体につ
いて計算で求めようとするのは殆ど不可能と考えられる
。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、より簡易な計算法により散乱線の影響を除去するＸ線
散乱線の補正方法を実現することにある。

（課題を解決するための手段） 前記の課題を解決する本発明は、空気データと水ファン
トムデータとをそれぞれオフセット補正手順を経て散乱
定数計算手順により空気データと水ファントムデータの
散乱定数を求める段階と、Ｘ線強度補正手順により得た
データと平均化手順により得たデータと、前記空気デー
タと水ファントムデータの散乱定数を用いて水ファント
ムの散乱データ補正射影データ計算手順により水ファン
トムの補正射影データを求める段階と、被検体を透過し
た生データをオフセット補正手順を経て散乱定数計算手
順により前記生データの散乱定数を求める段階と、前記
空気データのＸ線強度補正データと、生データのＸ線強
度補正手順によりＸ線強度補正されたデータと、散乱定
数及び空気データの散乱定数とを用いて散乱データ補正
射影データ計算手順により生データの補正射影データを
求める段階と、該生データの補正射影データから前記水
の射影データを減じてＣＴ値の基準を変更して逆投影デ
ータを求める段階とから成るＸ線散乱線の補正方法にお
いて、前記空気データの散乱定数、水の散乱定数及び生
データの散乱定数を次式により求めることを特徴とする
ものである。

Ｃ−１゜（ａ　Ｋｌ　ｏｇ　Ｉ０’　　＋ｂ）但し、ａ
、ｂは異なる水ファントムの測定データから得た回帰直
線により求めた定数。

Ｃ／　ｌ、　−ａ、Ｑｏｇ　ｌ。＋ｂ １゜　・・・センタチャネルのＸ線強度補正前のＸ線強
度か最小になる値、 Ｉｏ′・・・管電流一定値における実測データの値、 又、第２の発明は、空気データの散乱定数（ＣＡ）、水
ファントムの散乱定数（ＣＷ　）及び生データの散乱定
数（ＣＳ　）を次式により求めることを特徴とするもの
である。

Ｃ−ａＸΣ　Ｐｒｏｊｔ　＋ｂ 但し、ａ、ｂは大きさの異なる水ファントムの測定デー
タから得た回帰直線により求めた定数。

Ｐｒｏｊｔ・・・射影データ （作用） 大きさの異なる水ファントムにＸ線を照射して散乱定数
を求める式の２個の係数を求め、この係数を用いて空気
、水及び生体の散乱定数を演算し、散乱データの補正さ
れた射影データを得る。生データの射影データから水フ
ァントムの射影データを減じてＣＴ値の基準を生データ
の近くに移して誤差を少なくする。

（実施例） 以下図面を参照して本発明方法の実施例を詳細に説明す
る。

第２図は本発明方法を実施するための装置のブロック図
である。図において、１１はテーブル１２に載置した被
検体１３を収容する中空部を備えたガントリで、ガント
リ１１には被検体１３の周囲を３６０’に亘って回転す
るＸ線発生源１４と検出器１５とが被検体１３を中心と
する対向位置に設けられている。１６は検出器１５の両
端に位置し、被検体１３を透過しないＸ線を検出して、
Ｘ線強度の変動等のデータを採取して、被検体１３を透
過したＸ線データを補正してＸ線強度補正を行うための
リファレンスチャネルである。

１７は検出器１５て検出されたＸ線データを収集して増
幅し、積分した後ＡＤ変換を行いデータ処理装置１８に
データを送るデータ収集装置である。データ処理装置１
８はデータ収集装置１７からの入力データに対し、リフ
ァレンスチャネル１６からのデータに基づきＸ線強度補
正を行い、更に、対数変換、ビームハードニング補正（
ＢＨｌ？ｅ正）等の各種補正処理を行い、補正されたデ
ータに画像再構成処理を施す等のデータ処理を行う。

１９はテーブル１２の位置の制御、ガントリ１１の姿勢
制御、運動の制御を行うテーブル・ガントリ制御装置、
２０はＸ線発生源１４によるＸ線の発生の制御を行うＸ
線発生制御装置、２１はオペレータとのコミュニケーシ
ョンを行い、データ処理装置１８の動作を制御し、テー
ブル・ガントリ制御装置１９及びＸ線発生制御装置２０
の動作を制御する等断層像撮影に関する統一的な制御を
行う撮影制御装置である。２２は画像再構成されたイメ
ージデータを画像として表示する画像表示装置である。

第１図は上記の装置を用いて行う散乱線補正方法の手順
を示すブロック図である。次に上記第２図の装置の動作
と併せて散乱線補正手順を説明する。始めにガントリ１
１の被検体１３を収容する部分に何も置かない状態にし
て空気データ採取を行う。Ｘ線発生源１４からＸ線を照
射しないで検出器１５のデータを取り、データ収集装置
１７を経てデータ処理装置１８でデータを処理する。こ
れはデータ収集装置１７のオフセットデータを取ること
に相当し、以後の測定によるデータのオフセット補正デ
ータとする。次に、Ｘ線発生制御装置２０の制御により
Ｘ線発生源１４からＸ線を照射させ、リファレンスチャ
ネル１６からのデータをデータ収集装置１７で増幅し、
ディジタル信号に変換後データ処理装置１８でＸ線強度
補正データとする。Ｘ線照射により得られた空気データ
はオフセット補正手順３１において前記オフセットデー
タによりデータ収集装置１７によるオフセットが補正さ
れ、Ｘ線強度補正手順３２においてＸ線強度補正を行う
ことによりＸ線強度が補正される。この時の強度補正用
データの平均値をｒｅｖ（ＡＩＲ，）として計算する。

３３は平均化手順て、ビュー毎のデータを平均してノイ
ズの影響を少なくし、データＡｌＲ１′を出力する。３
４は空気データか受ける散乱の定数ＣＡを求める散乱定
数計算手順である。散乱定数ＣＡは次式によって求めら
れる。

ＣＡ−ＩｏＡ（ａｇＯｇ１ｏＡ＋ｂ）・・・・・・・・
（１）ここで、ＩＯＡはセンタチャネルのＸ線強度補正
前の空気データのＸ線強度の最小値。（１回転中におけ
る最小値） ａ、ｂは、異なる水ファントムの測定データにより回帰
直線をり巨Ａで求めた定数。

次に、被検体１３収容位置に水ファントムを置いてＸ線
を照射してデータを取る。このデータはオフセット補正
手順４１において、先に得られたデータ収集装置１７の
オフセットを差し引くことによりオフセット補正される
。オフセット補正手順４１でオフセット補正されたデー
タはＸ線強度補正手順４２でリファレンスチャネル１６
からのデータによりＸ線強度の変動によるデータの変動
が補正される。この時の強度補正用データの平均値をデ
ータｒｅｆ（ＷＴ　Ｒ＋　）として計算する。Ｘ線強度
変動の補正されたデータは平均化手順４３で平均化され
てＷ　Ｔ　Ｒ＋が出力される。散乱定数計算手順４４は
オフセット補正手順４１からの出力１０ｗが入力されて
次式の計算により散乱定数ＣＷが求められる。

ＣＷ　＝　ｌｏｗ　（ａ　１　ｏｇ　Ｉｏｗ＋ｂ）−−
・・（２）ここて、１．ＷはセンタチャネルのＸ線強度
補正前の水ファントムデータのＸ線強度の最小値 ４５は散乱データ補正射影データ計算手順で次式の計算
により水ファントムの散乱データの補正された射影デー
タが求められる。

・・・・・・・・・　（３） ここで、 ｐｗｔ□φ　・・・散乱線データを定数として補正した
射影データ ＰＷＴ□′　・・・水ファントムデータの散乱補正を行
った射影データで散乱補正によ り生じる高域の誤差を取り除いた データ ＷＴＲ，’　・・・水ファントムの平均化データ（ｉチ
ャネル）のＸ線強度補正済データ ＡＩＲ，’　・・・空気の平均化データ（ｉチャネル）
のＸ線強度補正済データ Ｌｐｒ　　　・・・低域濾波器を掛けて高域を除く演算
を意味する。

得たデータＰＷ７ＲＩ’　はＢＨ補正手段４６によりデ
ータ処理装置１８においてビームハードニングによる影
響を補正される。

次に被検体１３をガントリ１１に収容してＸ線発生源１
４からＸ線を照射させる。検出器１５て検出されたデー
タはデータ収集装置１７て収集され、データ処理装置１
８で各種補正を施される。

この手順は以下に示す通りである。生データは先に得た
オフセットデータによりオフセット補正手順５１てオフ
セット補正されデータＩ。５を出力する。このデータは
散乱定数計算手順５３で次式の計算により散乱定数Ｃ５
が求められる。

Ｃｓ　＝　Ｉ　ｏｓ　（ａ　Ｄ　ｏｇ　Ｉｏｓ＋ｂ）　
　・−−・・（４）オフセット補正されたデータは、Ｘ
線強度補正手順５２でリファレンスチャネル１６のデー
タにより補正されて平均化データＩｉ］′　となって出
力される。リファレンスチャネル１６のデータは平均し
てｒｅｆ（Ｉ＋＋）として保存する。散乱データ補正射
影データ計算手順５４ては散乱定数ＣＡ＋空気のｒｅｖ
（Ａ　Ｉ　Ｒ＋　）　、　Ｃｓ　、　ｒｅｆ（１＋１）
及び！＋１′から次式の計算により散乱データの補正さ
れた射影データｐ、、＋が得られる。

二こて、１１．は！チャネルｊビューのデータ、Ｐ、′
はｉチャネルｊビューの射影デ ータである。

このデータはＰ、′はＢＨ補正手順５５てビームハード
ニングによる影響を補正され、減算器５６に入力される
。減算器５６ては（５）式のＰ、′から（３）式のＰＷ
ＴＲＩ’か減算されて次式の射影データが得られる。

（６）式のデータは水ファントムを基準としたデータで
、水は生体のＸ線吸収率に時遅いため、この演算は生体
に近い分布のデータとするために行われる。減算器５６
の出力はフィルタ補正逆投影演算手順５７において演算
されて画像再構成されて、イメージ５８となって画像表
示装置２２に表示される。尚、上記の（１）式〜（５）
式の演算は総てデータ処理装置１８において行われる。

以上述べたような手順て散乱データが補正されるが、こ
の手順中、本発明で行われる散乱定数の求め方を再掲す
ると、 Ｃ”　１．　　（ａｊ！ｏｇ　１．　’　＋ｂ）且つ　
　Ｃ−１，７１０００ 従って、ａ　ｌ　ｏｇ　Ｉ。＋ｂ　≧ｔ／１０００の時
はＣが求められる。

ａ　ｌ　ｏｇ　Ｉ。＋ｂ　＜１／１０００の時はＣは求
められない。

ａ、ｂは異なる大きさの水ファントムの測定データから Ｃ／　１．−ａ　！Ｉ　ｏｇ　Ｉ、　＋ｂとして縦軸が
ｙ−Ｃ／Ｉ、　、横軸がｘ−ＩＩｏｇｌ。

として第３図に示すグラフを画いてａ、ｂを求める。

散乱定数の求め方は上記実施例に限定されるものではな
い。例えば、以下に示すように行うことができる。スキ
ャンの第１ビユーにおいて射影データＰｒｏｊｉを全チ
ャネルに亘って積分することにより次式により求める。

Ｃ−ａＸΣＰｒｏｊｉ　＋ｂ　　　−（７）（７）式は
Ｘ線が透過する物体か高吸収物質である場合と低吸収物
質である場合とにより射影データの積分値が変化すると
共に散乱線の検出される量も変化するので、（１）式、
（２）式、（４）式と同様に散乱定数を求めることがで
きる。式中のａ、　ｂは（１）式、（２）式、（４）式
の場合と同様にして求めた定数である。

以上説明したように本実施例によれば、次のような効果
がある。散乱線によるカウント数の■ｓか大きくなると
、散乱線を含まないＩ、との和である実際のＸ線測定強
度がＸ線の減弱に対して第４図に示すように非線形にな
ってくる。図において、６１は散乱線を含まない射影デ
ータで、略直線である。６２は散乱線を含む射影データ
（−１０ｇ　（Ｉｐ　＋Ｉｓ　）ｌて、■ｓの分たけ下
って非線形となっている。これを本実施例によれば散乱
線を含まない射影データに近付けることができる。ＢＨ
補正も同様のことを行っているが、ＢＨ補正は水ファン
トムのＣＴナンバの均一性を良くすることが目的の関数
となっているため、散乱線分による低カウント数で大き
く影響される非線形要素は補正されない。これは、ＢＨ
補正は射影データの３次の補正であり、目的関数を散乱
線による非線形にとっても、後でＢＨ補正を行えば、そ
の効果はＢＨ補正にかくれてしまうことになるからであ
る。

第５図は、高吸収物質のピン６２に挾まれた水ファント
ム６３に図の上方からＸ線を照射した場合の図で、６４
は表示画面上に現れる暗いアーティファクトである。こ
のアーティファクト６４は実施例の方法を実施すると薄
くなる。

又、被検体で行った実際のイメージで肋骨の裏側に見え
る低密度のアーティファクトや、肝臓の左右の不均一性
も、第５図のピン６２によるアーティファクトの集積結
果と同様な現象と見做すことができ、実施例の補正を行
うことによりアーティファクトが減少する。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、散乱線の影
響を除去する計算法において、散乱定数を容易に決定す
ることができるようになって、散乱線の影響除去が容易
に行えるようになり、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の方法を用いた散乱線の影響
を除去するための計算の流れを示す図、第２図は実施例
の方法を実施する装置のブロック図、 第３図は水ファントムを用いて引いた回帰直線の図、 第４図は散乱線を含まない射影データと、含む射影デー
タの通過長による射影データの変化の比較図、 第５図は水ファントムの両側にピンを置いた場合に生ず
るアーティファクトの説明図、第６図は信号電極を絶縁
体の両面に設けたＸｅガス検出器の模式図、 第７図はバイアス電極板と信号電極板とを交互に配置し
たＸｅガス検出器の模式図である。 ３１．４１．５１・・・オフセット補正手順３２．４２
．５２・・・Ｘ線強度補正手順３３．４３・・・平均化
手順 ３４．４４．５３・・・散乱定数計算手順４５．５４・
・・散乱データ補正射影データ計算手順４６．５５・・
・ＢＨ補正手順　　５６・・・減算器第３図 ｘ−１ｏｇｌ。 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気データと水ファントムデータとをそれぞれオ
   フセット補正手順（３１、４１）を経て散乱定数計算手
   順（３４、４４）により空気データと水ファントムデー
   タの散乱定数（Ｃ＿Ａ、Ｃ＿Ｗ）を求める段階と、Ｘ線
   強度補正手順（３２、４２）により得たデータと平均化
   手順（３３、４３）により得たデータと、前記空気デー
   タと水ファントムデータの散乱定数（Ｃ＿Ａ、Ｃ＿Ｗ）
   を用いて水ファントムの散乱データ補正射影データ計算
   手順（４５）により水ファントムの補正射影データを求
   める段階と、被検体を透過した生データをオフセット補
   正手順（５１）を経て散乱定数計算手順（５３）により
   前記生データの散乱定数（Ｃ＿Ｓ）を求める段階と、前
   記空気データのＸ線強度補正データと、生データのＸ線
   強度補正手順（５２）によりＸ線強度補正されたデータ
   と、散乱定数（Ｃ＿Ｓ）及び空気データの散乱定数（Ｃ
   ＿Ａ）とを用いて散乱データ補正射影データ計算手順（
   ５４）により生データの補正射影データを求める段階と
   、該生データの補正射影データから前記水の射影データ
   を減じてＣＴ値の基準を変更して逆投影データを求める
   段階とから成るＸ線散乱線の補正方法において、 前記空気データの散乱定数（Ｃ＿Ａ）、水の散乱定数（
   Ｃ＿Ｗ）及び生データの散乱定数（Ｃ＿Ｓ）を次式によ
   り求めることを特徴とするＸ線散乱線の補正方法。 Ｃ＝Ｉ＿ｏ（ａｌｏｇＩ＿ｏ′＋ｂ） 但し、ａ、ｂは異なる水ファントムの測定 データから得た回帰直線により求めた定数。 Ｃ／Ｉ＿ｏ＝ａｌｏｇＩｏ＋ｂ Ｉ＿ｏ・・・センタチャネルのＸ線強度補正前のＸ線強
   度が最小になる値、 Ｉ＿ｏ′・・・管電流一定値における実測データの値、
2. （２）空気データの散乱定数（Ｃ＿Ａ）、水ファントム
   の散乱定数（Ｃ＿Ｗ）及び生データの散乱定数（Ｃ＿Ｓ
   ）を次式により求めることを特徴とするＸ線散乱線の補
   正方法。 Ｃ＝ａ×■Ｐｒｏｊ＿ｉ＋ｂ 但し、ａ、ｂは大きさの異なる水ファントムの測定デー
   タから得た回帰直線により求めた定数。 Ｐｒｏｊ＿ｉ・・・射影データ