JPWO2017073399A1 - X線ctデータ処理装置、及び、これを搭載したx線ct装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態は、演算部105が、マルチエネルギー画像を作成する際に用いる複数の基準物質の適否を判定するために、各基準物質について、それぞれ、エネルギーに依存しない物理量(基準物質データ)を異なるCTデータの組み合わせを用いて算出するとともに、異なる組み合わせで得た複数の基準物質データの類似性から基準物質の適否を判定する指標を数値として算出する。
図6に示すように、演算部105は、信号収集部108から受け取った投影データ143に対して、まず欠陥素子補正部511にて欠陥素子補正S601を行う。この補正は、例えば、本撮影の事前に計測し作成して記憶部109に保存しておいた欠陥素子位置マップ141を基に欠陥のあるX線検出素子(欠陥素子)を特定し、その出力値を推定する処理である。出力値の推定方法は、例えば欠陥素子の周辺の正常なX線検出素子400の出力値を用いて平均値を算出し、その値を欠陥素子の出力値とする。
次にエア補正部512にて、エア補正S602を行う。この補正は、例えば、本撮影の事前に計測し作成して記憶部109に保存しておいた感度・X線分布データ142にて投影データを除することで実現する。感度・X線分布データ142は、エネルギー範囲毎に作成する。作成方法は、例えば被検体102を設けずに、X線源100からX線を照射してエネルギー毎に投影データ143を取得し、それらに対して欠陥素子補正S601を行った後、X線検出素子400毎にビュー方向に加算平均を行い、X線検出器104での出力の平均値によって規格化して作成する。
次に、基準物質演算部55にて、指標作成処理S603を行う。この処理は、前提として基準物質データ算出部551が行う基準物質データ算出処理S6031と、算出された基準物質データを用いて指標作成部552が行う基準物質適正判定指標作成処理S6032から成る。基準物質データは、エネルギーに依存しない基準物質の物理量であり、以下説明する処理では、基準物質の密度画像の投影データを基準物質データとして算出する。このため、まず密度画像算出部553にて密度画像算出処理(基準物質データ算出処理)S6031を行う。
この基準物質データ算出処理S6031では、計算用データ140に保存されている設定された物質の物理量と、投影データから、基準物質の密度画像の投影データを算出する。この基準物質は、例えば撮影前に入力部110にて入力する際に指定されたものである。
次に基準物質適正判定指標作成処理S6032を行う。この処理では、指標作成部552が、密度画像算出処理(基準物質データ算出処理)S6031で算出した投影データδHnとδLnを用いて、基準物質が適正であるかの基準物質適正判定指標(以下、適正判定指標或いは単に判定指標という)を算出する。ここでは判定指標として、同一の基準物質について異なる数式から算出した2つの投影データの類似度(それらが同一である確率)を算出する。
次に、適正判定指標144を表示部106に表示する(S604)。図8に表示例を示す。図8(a)に示す例では、適正判定指標144を同一確率の数値として表示している。また図8(b)に示す例では、図7に示すようなグラフを表示している。その他、図示しないが、表示形態は種々の形態があり得る。
(基準物質データ算出手法の変形例)
実施形態1では、基準物質データとして算出される密度画像の投影データを、エネルギー範囲毎で算出したが、これは一例であり、本発明を限定するものではない。例えば、照射X線スペクトル毎に算出しても良いし、式(5)の第1式と第4式((5-1)と(5-4))、第2式と第3式((5-2)と(5-3))のそれぞれから算出するように、エネルギー範囲と照射X線スペクトルの異なる組み合わせを用いても良い。更に、常に共通の式を用いて算出しても良い。すなわち、第1式と第2式、第1式と第3式、第1式と第4式のように用いて算出しても良い。またこのように、2つの密度画像の投影データの類似性を比較するのではなく、3つ以上で比較を行っても良い。
実施形態1では、エネルギー範囲は、既存の固定値として用いたが、これは一例であり、本発明を限定するものではない。例えば、管電流、管電圧、X線フィルタ、被検体などの様々な撮影条件に応じて変更しても良い。その一例として、例えば大きな被検体を撮影した際に、低いエネルギーのエネルギー範囲の幅が広くなるように、その閾値などを変更してエネルギー範囲を決定するように変更しても良い。大きな被検体を撮影した際には、低いエネルギーのフォトンが高いエネルギーに比べて著しく少なくなるため、低いエネルギーのエネルギー範囲を広く取ることでフォトン数を増やし、SNR(Signal-to-noise ratio:信号対ノイズ比)を向上することができるなどのメリットがある。
実施形態1では、適正判定指標を基準物質データから直接求める場合を記したが、これは一例であり、本発明を限定するものではない。例えば、基準物質データを用いて作成した再構成像や投影データから求める場合も有り得る。このようなデータとしては、例えば、基準物質の密度データなどを用いることで算出できる、密度画像、単色X線等価画像、基準物質密度画像、実効原子番号画像、電子密度画像、光電効果画像、コンプトン散乱画像、想定管電圧時の吸収係数像などのマルチエネルギー画像やそれらの投影データが有り得る。これらにおいても、密度データの場合と同様に、同一確率を求め、適正判定指標を算出できる。
実施形態1では、マルチエネルギー画像作成処理S606が、再構成処理とマルチエネルギー画像を作成する演算処理とから成る場合を記したが、これは一例であり、マルチエネルギー画像を作成するために、少なくともそれらの一方を有していれば良い。
実施形態1では、2種のX線スペクトルを照射し、2つのエネルギー範囲で計数し、2つの基準物質に分別する場合を記したが、これは一例であり、本発明を限定するものではない。X線スペクトル変更手段が2種類以上のX線スペクトルを照射し、X線検出器104が2つ以上のエネルギー範囲で計数を行ってマルチエネルギー撮影を行い、演算部105が2つ以上の基準物質に分別する様々な場合が有り得ることは言うまでもない。
実施形態1では、適正判定指標144を算出するための基準物質データとして、密度画像の投影データを用いたが、本実施形態は、基準物質データとして、投影データ以外のデータ、例えば密度画像を用いることが特徴である。
以上、基準物質データとして密度画像を用いる場合を説明したが、図10に示す処理S902、S903を行って算出した基準物質の密度画像148に対して、順投影処理などの処理S905を行って密度画像の投影データ147を算出し、これを基準物質データとして用いることも可能である。この基準物質の密度画像の投影データ147は、実施形態1で撮影画像143から処理S901により作成した密度画像の投影データ147と、算出方法は異なるが実質的に同じであり、同様に適正判定処理に用いられる。
さらに、基準物質データとして、密度画像やその投影データである密度データ以外を用いても良い。その一例として、例えば、基準物質の存在率がある。ここで存在率は、再構成像のボクセル内に物質がどの程度あるかを表す値である。上述した密度画像における密度cnは、その物質の本来の密度(質量/体積)とは異なり、物質本来の密度にボクセル内の存在率を乗じたものであり、いわばボクセル内の物質の密度である。従って、密度画像のボクセルにおける基準物質の密度cnを、基準物質の真の密度Cn、存在率εnを用いて記すと、式(8)のように書ける。
実施形態1及び実施形態2は、基準物質が適正か否かの判定するための指標を表示部106に表示し、その指標から撮影者が基準物質の適否を判定したが、本実施形態は、電子回路やソフトウェアによって、自動的に判定することが特徴である。具体的には、基準物質演算部55が指標の値をもとに基準物質の適否を判定する。
実施形態1では、一つの基準物質についての複数の基準物質データの類似性、即ちそれらが同一である確率を適正判定指標とし、適正判定指標を数値化して求めたが、本実施形態では基準物質データをグラフとして示すことで適正判定指標144とする。すなわち本実施形態では、対比すべき複数の基準物質データのグラフィカルな表示自体を適正判定指標とする。本実施形態においても、基準物質データとしては、エネルギーに依存しない物理量であれば限定されず、また検出エネルギー範囲やその数も限定されないが、以下の説明では、一例として、基準物質データが密度画像であり、複数の検出エネルギー範囲が3つにて実現されている場合を説明する。以下、本実施形態を実施形態1と異なる点を中心に説明する。
以下、実施形態4の、いくつかの変形例を説明する。
実施形態4では、グラフ上でデータを点で表示した場合を記したが、これは一例であり、本発明を限定するものではない。例えば棒グラフや折れ線グラフなどの他のさまざまなグラフの場合も有り得る。更にそのものを表示する場合に限らず、フィッティングを行った関数を表示する場合なども有り得る。更にこれらの関数を用いて、その計数や傾きなどを同一であるか判定する指標としても良い。
更に適正判定指標144として、グラフではなく、基準物質データであった密度画像やその投影データ、それらから求めたマルチエネルギー画像やその投影データ自体を、適正判定指標144として比較しても良い。これらの画像は、例えば本実施形態では、低エネルギー範囲と中エネルギー範囲から求めた密度であるc1L(153-1)とc2L(154-1)を用いて1つ、高エネルギー範囲と中エネルギー範囲から求めた密度であるc1H(153-2)とc2H(154-2)を用いてもう一つ作成し、適正判定指標144として比較する。すなわち、別の組み合わせのエネルギー範囲のデータを用いて、複数のマルチエネルギー画像やそれらの投影データを作成し、それらを比較する。
実施形態4では、高エネルギー範囲と中エネルギー範囲の組み合わせと、高エネルギー範囲と低エネルギー範囲の組み合わせの再構成像を用いて、それぞれで密度値を求めたが、これは一例であり、本発明を限定するものではない。高エネルギー範囲、中エネルギー範囲、低エネルギー範囲から2組の投影データを選択するさまざまな場合が有り得る。
実施形態4では、表示部106に表示された判定指標(グラフ等)をもとに、撮影者が基準物質の適正判定を行う場合を説明したが、これは一例であって、本発明を限定するものではない。データが一致しているかを、電子回路を用いて判定しても良いし、コンピューターなどを用いてソフトウェアを用いて判定しても良いことは言うまでもない。
上述した各実施形態のX線CT装置或いはデータ処理装置では、演算部105が動作する際に、記憶部109から、そこに記憶されたデータを適宜読み取るほか、表示部106/入力部110からX線CT装置を扱う撮影者やデータ処理装置を扱う操作者(以下、両者をまとめて操作者という)が入力する情報(例えば基準物質データやシミュレーションで得た結果である数値など)を受け取り、各種演算が行われる。
上述の各実施形態及びその変形例では、検出X線エネルギー範囲を、照射するX線のスペクトルや、X線検出器がエネルギー分別を行う際のエネルギー閾値を変えることで、変更することを実現したが、本発明はこれに限るものではなく、各エネルギー範囲においてX線検出器で検出されるX線のエネルギー範囲を変更する別の様々な方法であっても良い。
Claims (13)
- 複数の検出エネルギー範囲でそれぞれ取得したCTデータを処理し、所定の基準物質に分別して基準物質データを作成するX線CTデータ処理装置であって、
複数の前記CTデータの異なる組み合わせを用いて、複数の基準物質について、それぞれ、エネルギーに依存しない物理量を算出し、同一基準物質に対し複数の前記基準物質データを作成する基準物質データ算出部と、
前記基準物質データ算出部が算出した複数の前記基準物質データをもとに、前記基準物質の適否を判定する指標である適正判定指標を作成する適正判定指標作成部と、
を備えることを特徴とするX線CTデータ処理装置。 - 請求項1記載のX線CTデータ処理装置において、
前記基準物質データ算出部が算出する基準物質データは、前記基準物質の密度画像、該密度画像の投影データ、前記基準物質の存在率、該存在率の投影データの少なくとも1つを含むことを特徴とするX線CTデータ処理装置。 - 請求項1記載のX線CTデータ処理装置において、
前記適正判定指標は、前記同一基準物質に対する複数の前記基準物質データの類似性であることを特徴とするX線CTデータ処理装置。 - 請求項3記載のX線CTデータ処理装置において、
前記複数の基準物質データの類似性は、前記複数の基準物質が同一である確率であることを特徴とするX線CTデータ処理装置。 - 請求項1記載のX線CTデータ処理装置において、
前記適正判定指標は、前記基準物質データを表すグラフであることを特徴とするX線CTデータ処理装置。 - 請求項5記載のX線CTデータ処理装置において、
前記グラフは、1つの軸が前記基準物質の種類または前記検出エネルギー範囲の代表値、もう1つの軸が前記基準物質データの値、であることを特徴とするX線CTデータ処理装置。 - 請求項1記載のX線CTデータ処理装置であって、
前記適正判定指標を用いて、分別される前記基準物質が適切であるかを判定する基準物質判定部をさらに具備することを特徴とするX線CTデータ処理装置。 - 請求項7記載のX線CTデータ処理装置であって、
分別される前記基準物質を変更する基準物質変更部をさらに具備し、
前記基準物質判定部は、それぞれの前記基準物質における適正判定指標を比較して適切な基準物質を決定することを特徴とするX線CTデータ処理装置。 - 請求項1記載のX線CTデータ処理装置において、
前記基準物質となる物質を表示する表示部と、
前記表示部が表示する前記物質から、前記適正判定指標を作成する前記基準物質を選択する選択部と、
をさらに具備することを特徴とするX線CTデータ処理装置。 - X線を照射するX線発生部と、
前記X線を計測してCTデータを得るX線検出部と、
前記X線発生部、または/及び、前記X線検出部を制御して、3つ以上の異なる検出エネルギー範囲の前記CTデータを取得する制御部と、
前記CTデータを処理し、所定の基準物質に分別して再構成像を作成する演算部と、
を具備し、
前記演算部が、請求項1に記載されたX線CTデータ処理装置と、前記X線CTデータ処理装置で求めた前記基準物質データを用いて前記再構成像を作成する再構成像作成部と、を搭載すること、
を特徴とするX線CT装置。 - 請求項10記載のX線CT装置であって、
前記X線検出部は、複数の異なるエネルギー範囲に分別してX線フォトン信号を得るエネルギー分別方式の検出器であり、
前記制御部は、前記X線検出部のそれぞれのエネルギー範囲で前記投影データを得ることで、複数の前記検出エネルギー範囲のCTデータを取得することを特徴とするX線CT装置。 - 請求項10に記載されたX線CT装置において、
前記X線発生部は、発生するX線スペクトルを変更し、複数の前記検出エネルギー範囲を実現するスペクトル変更部を具備し、
前記制御部は、前記スペクトル変更部にて前記X線スペクトルを変更し、前記X線検出部にて、それぞれの前記X線スペクトルで投影データを取得することで、複数の前記検出エネルギー範囲のCTデータを取得することを特徴とするX線CT装置。 - 請求項10に記載されたX線CT装置において、
前記X線発生部は、発生するX線のスペクトルを変更するスペクトル変更部を具備し、 前記X線検出部は、複数の異なるエネルギー範囲に分別してX線フォトン信号を得るエネルギー分別方式の検出器であり、
前記制御部は、前記スペクトル変更部にて前記X線スペクトルを変更し、それぞれの前記X線のスペクトルにおいて、前記X線検出部のそれぞれのエネルギー範囲で前記投影データを得ることで、複数の前記検出エネルギー範囲のCTデータを取得することを特徴とするX線CT装置。
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