JPH05329141A - X-ray diagnostic system and correction method therefor - Google Patents
X-ray diagnostic system and correction method thereforInfo
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Classifications
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating apparatus or devices for radiation diagnosis
- A61B6/582—Calibration
- A61B6/583—Calibration using calibration phantoms
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、異なるエネルギーのＸ
線で撮影を行うときの濃度補正機能を有するＸ線診断装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to X of different energies.
The present invention relates to an X-ray diagnostic apparatus having a density correction function when radiography is performed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】物質のＸ線吸収係数が、物質の違い及び
Ｘ線エネルギーの違いにより異なることから、異なるエ
ネルギーのＸ線により撮影した画像を違いに減算するこ
とにより、単一エネルギーでは撮影できない新しい画像
を得ることができる。このような方法はエネルギー差分
法と呼ばれている。医用Ｘ線画像におけるエネルギー差
分法の原理は、従来のＸ線透過画像から骨成分のみの画
像もしくは骨成分を除いた軟組織成分のみの画像を得る
ことに利用されている。2. Description of the Related Art Since the X-ray absorption coefficient of a substance differs depending on the substance and the X-ray energy, images obtained by X-rays having different energies are subtracted from each other, so that the image cannot be obtained with a single energy. You can get a new image. Such a method is called an energy difference method. The principle of the energy difference method in medical X-ray images is used to obtain an image of only bone components or an image of only soft tissue components except bone components from a conventional X-ray transmission image.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながらＸ線のエ
ネルギーは単一ではなく特定のエネルギー分布を持って
いる。被写体を透過したＸ線エネルギー分布は、被写体
の厚さの変化により変化する。被写体の厚さが厚くなる
と、Ｘ線エネルギーの分布が高い方向にシフトする。こ
のような場合、上述のエネルギー差分法により計算され
たいずれかの画像成分の値が変化し、正しい測定ができ
なくなる。特に人体の骨塩量を定量的に測定する場合
は、測定精度に大きく影響を与える。However, the energy of X-rays is not single but has a specific energy distribution. The X-ray energy distribution transmitted through the subject changes due to changes in the thickness of the subject. As the subject becomes thicker, the X-ray energy distribution shifts to a higher direction. In such a case, the value of any of the image components calculated by the energy difference method changes, and correct measurement cannot be performed. Especially when quantitatively measuring the amount of bone mineral in the human body, the measurement accuracy is greatly affected.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のＸ線診断装置は被写体とＸ線検出器との間
に標準ファントムを配置し、Ｘ線検出器を走査して測定
したＸ線透過画像中の標準ファントムの透過強度を用い
て正しい計算ができるように補正を行う。To achieve this object, the X-ray diagnostic apparatus of the present invention arranges a standard phantom between an object and an X-ray detector, and scans the X-ray detector for measurement. Correction is performed so that correct calculation can be performed using the transmission intensity of the standard phantom in the X-ray transmission image.
【０００５】[0005]
【作用】この構成によって、被写体の厚さが変化しても
エネルギー差分による計算の正しい値付けができる。With this configuration, even if the thickness of the subject changes, the calculation of the energy difference can be performed correctly.
【０００６】[0006]
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の一実施例によるＸ線
診断装置の基本構成を示す図である。Ｘ線発生器１から
照射されるＸ線ビーム２は、被写体３、ベッド４を透過
し、被写体３の透過画像はＸ線センサ６により検出さ
れ、メインコンピュータ７、画像処理部８を透してディ
スプレイ９に表示される。Ｘ線発生器１とＸ線センサ６
の間、得られる画像の視野内、Ｘ線センサ６のいずれか
の端部分を覆うように予め標準ファントム５を配置す
る。異なるエネルギーのＸ線を照射することにより得ら
れた画像内の端部分に常に標準ファントム像が入ってい
る。異なるエネルギーのＸ線を用いて得られた両画面を
用いて差分計算を行い、骨成分のみの抽出を行う場合、
測定値が予め値の判明している標準ファントムの値と等
しくなるように測定値を補正する補正値を求め、その補
正値を用いて被写体中の骨成分の値を補正することによ
り、被写体の厚さが変化しても正しい骨成分の値を得る
ことができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of an X-ray diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention. The X-ray beam 2 emitted from the X-ray generator 1 passes through the subject 3 and the bed 4, and the transmitted image of the subject 3 is detected by the X-ray sensor 6, and passes through the main computer 7 and the image processing unit 8. Displayed on the display 9. X-ray generator 1 and X-ray sensor 6
During this period, the standard phantom 5 is arranged in advance so as to cover either end of the X-ray sensor 6 within the field of view of the obtained image. A standard phantom image is always included in an edge portion in an image obtained by irradiating X-rays having different energies. When performing difference calculation using both screens obtained using X-rays of different energies and extracting only bone components,
By obtaining a correction value that corrects the measured value so that the measured value becomes equal to the value of the standard phantom whose value is known in advance, and correcting the value of the bone component in the subject using the corrected value, Even if the thickness changes, the correct bone component value can be obtained.
【０００７】次に異なるＸ線のエネルギーを用いて得ら
れる画像およびその処理方法について述べる。図２はＸ
線エネルギーと物質の質量吸収係数を示す図であり、骨
および軟組織の吸収係数を示す。またこれらの物質を透
過したＸ線強度は式（１）で表示される。Next, an image obtained by using different X-ray energies and its processing method will be described. 2 is X
It is a figure which shows the linear energy and the mass absorption coefficient of a substance, and shows the absorption coefficient of bone and soft tissue. Further, the X-ray intensity transmitted through these substances is expressed by the equation (1).
【０００８】式（１）から分かるように、特定エネルギ
ーＥに於ける透過Ｘ線強度は吸収係数に依存する。例え
ば図２において、骨と軟組織の質量吸収係数はＸ線エネ
ルギーに依存するが、Ｘ線エネルギーの高い範囲では両
者に違いはないが、Ｘ線エネルギーが低くなるにともな
い、両者に違いを生じる。As can be seen from the equation (1), the transmitted X-ray intensity at the specific energy E depends on the absorption coefficient. For example, in FIG. 2, the mass absorption coefficients of bone and soft tissue depend on the X-ray energy, but there is no difference between the two in the high X-ray energy range, but there is a difference between the two as the X-ray energy decreases.
【０００９】図３に異なるエネルギーのＸ線強度分布を
示す。図中（ａ）で示すＸ線強度分布は、Ｘ線管印加電
圧８０ｋＶ、厚さ０．５mmのＡｌ板をフィルタとして使
用したときの強度分布であり、Ｘ線の実行エネルギーは
４５ｋｅＶである。また（ｂ）で示すＸ線強度分布は、
Ｘ線管印加電圧１４０ｋＶ、厚さ０．５mmの銅板をフィ
ルタとして使用した時の強度分布であり、Ｘ線実行エネ
ルギーは９０ｋｅＶである。この２種類のＸ線を使用す
ることにより、図２に示される骨と軟組織の分離が可能
となる。FIG. 3 shows X-ray intensity distributions of different energies. The X-ray intensity distribution shown in (a) in the figure is the intensity distribution when an X-ray tube applied voltage of 80 kV and an Al plate having a thickness of 0.5 mm is used as a filter, and the X-ray execution energy is 45 keV. The X-ray intensity distribution shown in (b) is
This is the intensity distribution when an X-ray tube applied voltage of 140 kV and a copper plate having a thickness of 0.5 mm is used as a filter, and the X-ray effective energy is 90 keV. By using these two types of X-rays, the bone and soft tissue shown in FIG. 2 can be separated.
【００１０】次に標準ファントムによる画像の差分を行
う方法について述べる。図４に標準ファントムの一例を
示す。図に示されるように、標準ファントムは複数の段
階状になっている。図５にこの標準ファントムを用いて
撮影された透過画像の一例を示す。この図は腹部Ｘ線画
像であり、画像左部に標準ファントム５が配置されてい
る。１０は腰椎である。異なるエネルギーで腹部を撮影
すると、低エネルギーで撮影した画像と高エネルギーで
撮影した画像に於ける骨のコントラストが異なってい
る。この違いを利用して、計算処理を行うことにより、
骨のみの成分の画像が得られる。このときに同時に標準
ファントムのみの画像も得られることになる。この原理
を以下に説明する。Next, a method of performing image difference using a standard phantom will be described. FIG. 4 shows an example of the standard phantom. As shown, the standard phantom has multiple stages. FIG. 5 shows an example of a transmission image captured using this standard phantom. This figure is an abdominal X-ray image, and the standard phantom 5 is arranged on the left side of the image. 10 is a lumbar vertebra. When the abdomen is imaged with different energies, the contrast of bones in the image taken with low energy and the image taken with high energy are different. By utilizing this difference and performing calculation processing,
An image of the bone-only component is obtained. At this time, an image of only the standard phantom will be obtained at the same time. This principle will be described below.
【００１１】２種類の異なるエネルギーのＸ線を用い
て、被写体中の骨塩成分の含有量を求める方法は、エネ
ルギー差分法と呼ばれ、次式で示される。A method of obtaining the content of bone mineral components in a subject using two types of X-rays having different energies is called an energy difference method and is represented by the following equation.
【００１２】被写体を透過するＸ線強度は次式（１）で
表される。 I(E1)=IO(E1)exp{-μ1(E1)X1-μ2(E1)X2} I(E2)=IO(E2)exp{-μ1(E2)X1-μ2(E2)X2} （１） 両辺対数変換すると S(E1)=lnI(E1)IO(E1)=-μ1(E1)X1-μ2(E1)X2 S(E2)=lnI(E2)IO(E2)=-μ1(E2)X1-μ2(E2)X2 （２） このように両辺を対数化すると連立一次方程式となり、
（数１）のような数学解が得られる。The X-ray intensity transmitted through the subject is expressed by the following equation (1). I (E1) = IO (E1) exp {-μ1 (E1) X1-μ2 (E1) X2} I (E2) = IO (E2) exp {-μ1 (E2) X1-μ2 (E2) X2} (1 ) S (E1) = lnI (E1) IO (E1) =-μ1 (E1) X1-μ2 (E1) X2 S (E2) = lnI (E2) IO (E2) =-μ1 (E2) X1-μ2 (E2) X2 (2) When both sides are logarithmized in this way, simultaneous linear equations are obtained,
A mathematical solution like (Equation 1) is obtained.
【００１３】[0013]
【数１】 （３）[Equation 1] (3)
【００１４】ここで、ρは骨塩成分の密度（ｇ／c
m3）、ｘは骨塩成分の厚さ（cm）、Ｅ１，Ｅ２は２種類
のＸ線光子エネルギー、Ｓ（Ｅ１），Ｓ（Ｅ２）は被写
体に入射したＸ線と透過したＸ線の強度比を対数化した
値、μ１，μ２は軟組織、骨組織の各エネルギーに対す
る吸収係数である。Δは下記に示す式である。Where ρ is the density of the bone mineral component (g / c
m 3 ), x is the thickness of the bone mineral component (cm), E1 and E2 are the two types of X-ray photon energies, and S (E1) and S (E2) are the X-rays incident on the subject and the transmitted X-rays. Values obtained by logarithmizing the intensity ratio, μ1 and μ2, are absorption coefficients for respective energies of soft tissue and bone tissue. Δ is an equation shown below.
【００１５】[0015]
【数２】 （４）[Equation 2] (4)
【００１６】このようにして骨成分が重量としての単位
で得られる。しかし前述のように、被写体の厚さの変化
によりＸ線のエネルギー分布が変化したときは、骨成分
の重量が正しく測定できなくなる。そこで、標準ファン
トムの測定値と予め判明している重量を比較して補正値
を求め、被写体中の骨成分の測定値を補正することによ
り、正しい測定を行うことができる。また、標準ファン
トムをこのように階段状にすることにより、骨成分の厚
さによる直線性のずれを補正することができる。Bone components are thus obtained in units of weight. However, as described above, when the X-ray energy distribution changes due to the change in the thickness of the subject, the weight of the bone component cannot be correctly measured. Therefore, a correct value can be obtained by comparing the measured value of the standard phantom with a previously known weight to obtain a correction value and correcting the measured value of the bone component in the subject. Further, by making the standard phantom stepwise, it is possible to correct the linearity shift due to the thickness of the bone component.
【００１７】図８に標準ファントムの測定値の一例を示
す。標準ファントムは１cm厚さに対して１ｇcm-3の値が
得られる材料を使用した。標準ファントムの厚さの増加
にともない、測定値が直線からはずれてくる。そのため
図中に示すような補正係数を求め、測定値に対して補正
を行えばよい。図において使用する補正計算は下記のよ
うになる。FIG. 8 shows an example of the measured values of the standard phantom. As the standard phantom, a material that can obtain a value of 1 gcm −3 for a thickness of 1 cm was used. The measured values deviate from the straight line as the thickness of the standard phantom increases. Therefore, the correction coefficient as shown in the figure may be obtained and the measured value may be corrected. The correction calculation used in the figure is as follows.
【００１８】 ｙ＝ｘｅ0.03x （５） また、標準ファントムを階段状ではなく、図６に示すよ
うに、骨成分の含有量を段階的に変化させることによっ
ても階段状ファントムと同様の効果が得られる。Y = xe 0.03x (5) In addition, the standard phantom is not stepwise, and the same effect as the stepwise phantom can be obtained by changing the content of the bone component stepwise as shown in FIG. can get.
【００１９】さらに、標準ファントムとして図７に示す
ように平板もしくは棒状のものを用いることにより、１
次元検出器の走査における１ライン毎の測定の補正を行
うことができる。Furthermore, by using a flat or rod-shaped standard phantom as shown in FIG.
It is possible to correct the measurement line by line in the scanning of the dimension detector.
【００２０】また、標準ファントムの配置位置を、１次
元検出器の走査直後には重ならないように配置すること
により、被写体測定前に１次元検出器に各チャンネル間
の感度のばらつきを補正するデータを取り込むことがで
き、チャンネル間の補正を行う毎に標準ファントムを取
り外す必要がなくなる。Further, by arranging the standard phantoms so that they do not overlap immediately after the scanning of the one-dimensional detector, the data for correcting the variation in sensitivity between the channels of the one-dimensional detector before subject measurement is obtained. Can be captured, eliminating the need to remove the standard phantom each time a channel-to-channel correction is performed.
【００２１】本発明に用いる標準ファントムは、測定対
象とＸ線吸収が等価であればよい。測定対象として骨を
選択する場合は、金属ではアルミニウムが使用できる。
またその他の材料としては、樹脂中にカルシウム、燐な
どを混合したものを使用できる。The standard phantom used in the present invention may have the same X-ray absorption as the object to be measured. Aluminum can be used as the metal when the bone is selected as the measurement target.
Further, as other materials, a mixture of resin with calcium, phosphorus, etc. can be used.
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上のように本発明は、異なるエネルギ
ーのＸ線を照射して撮影を行い、差分法により被写体の
必要な部位もしくは臓器成分の含有量の測定を行うＸ線
診断装置に標準ファントムを配置し、標準ファントムを
透過するＸ線強度を用いて測定値を補正することによ
り、被写体の厚さの違いに起因する測定値の誤差を簡便
に補正できるようにしたものである。INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention is standard for an X-ray diagnostic apparatus for irradiating X-rays of different energies for imaging and measuring the content of a necessary site or organ component of a subject by the difference method. By disposing a phantom and correcting the measurement value using the X-ray intensity transmitted through the standard phantom, it is possible to easily correct the error in the measurement value due to the difference in the thickness of the subject.
【図１】本発明の一実施例によるＸ線診断装置の基本構
成を示す図FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an X-ray diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】Ｘ線エネルギーと物質の吸収係数との関係を示
す図FIG. 2 is a diagram showing a relationship between X-ray energy and absorption coefficient of a substance.
【図３】異なるエネルギーのＸ線強度分布を示す図FIG. 3 is a diagram showing X-ray intensity distributions of different energies.
【図４】標準ファントムの一例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of a standard phantom.
【図５】標準ファントムを用いて撮影されたＸ線透過画
像の一例を示す図FIG. 5 is a diagram showing an example of an X-ray transmission image taken by using a standard phantom.
【図６】標準ファントムの一例を示す図FIG. 6 is a diagram showing an example of a standard phantom.
【図７】標準ファントムとＸ線センサの配置の一例を示
す図FIG. 7 is a diagram showing an example of arrangement of a standard phantom and an X-ray sensor.
【図８】標準ファントムとＸ線センサの配置の一例を示
す図FIG. 8 is a diagram showing an example of arrangement of a standard phantom and an X-ray sensor.
１ Ｘ線発生器 ２ Ｘ線ビーム ３ 被写体 ５ 標準ファントム ６ Ｘ線センサ ８ 画像処理部 １１ 標準ファントム 1 X-ray generator 2 X-ray beam 3 Subject 5 Standard phantom 6 X-ray sensor 8 Image processing unit 11 Standard phantom
Claims (6)
撮影し、その画像情報の対数化した情報の差分を行うこ
とにより、被写体中の特定成分の含有量を測定する方法
において、撮影時に予め値付けされた標準ファントムを
同時に撮影し、測定値と値付値との補正係数および補正
計算式を求め、被写体中の特定成分の測定値の補正を行
うことを特徴とするＸ線画像補正方法。1. A method for measuring the content of a specific component in a subject by photographing the subject using X-rays of different energies and performing a difference between logarithmic information of the image information, and in advance at the time of photographing. An X-ray image correction method characterized in that a standardized phantom with a price is photographed at the same time, a correction coefficient and a correction calculation formula between the measured value and the priced value are obtained, and the measured value of a specific component in the subject is corrected. ..
生器と、被写体を透過したＸ線を検出して電気信号に変
換するＸ線検出器と、標準ファントムとを備え、前記標
準ファントムが被写体とＸ線検出器との間に配置され、
Ｘ線検出器の走査方向に長く配置されたことを特徴とす
るＸ線診断装置。2. An X-ray generator for generating X-rays of different energies, an X-ray detector for detecting X-rays transmitted through an object and converting the X-rays into an electric signal, and a standard phantom, wherein the standard phantom is It is placed between the subject and the X-ray detector,
An X-ray diagnostic apparatus, characterized in that it is arranged long in the scanning direction of the X-ray detector.
出器を走査する画面内で一部重ならないように配置し、
被写体を撮影する前にＸ線のみを測定し、重ならない部
分における各チャンネルの測定値を用いて各チャンネル
の感度補正を行うことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のＸ線診断装置。3. The standard phantoms are arranged so that the positions of the standard phantoms do not partially overlap each other within the screen for scanning the one-dimensional X-ray detector,
The X-ray is measured only before the subject is photographed, and the sensitivity of each channel is corrected by using the measured value of each channel in the non-overlapping portion.
An X-ray diagnostic apparatus according to the above item.
収係数に近い材料からなることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のＸ線診断装置。4. The X-ray diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the standard phantom is made of a material having an X-ray absorption coefficient close to that of a living bone tissue.
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＸ線診断装
置。5. The X-ray diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the standard phantom is long in the scanning direction.
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＸ線診
断装置。6. The X-ray diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the X-ray detector is a one-dimensional line sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4144004A JPH05329141A (en) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | X-ray diagnostic system and correction method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP4144004A JPH05329141A (en) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | X-ray diagnostic system and correction method therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05329141A true JPH05329141A (en) | 1993-12-14 |
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ID=15352079
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP4144004A Pending JPH05329141A (en) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | X-ray diagnostic system and correction method therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05329141A (en) |
Cited By (5)
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1992
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