JP2009011835A - Method for acquiring ct value calibration file and its apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンピュータの断層撮影（ＣＴ）の結像データの処理技術に関し、具体的にＣＴ結像技術のＣＴ数値の校正に関する。 The present invention relates to computerized tomography (CT) imaging data processing technology, and more particularly to calibration of CT numerical values in CT imaging technology.
従来のＣＴシステムにおいて、Ｘ線源から扇形のビームを射出し、当該ビームは、コリメートされてカルテシアン座標系におけるＸ−Ｙ平面に位置され、通常、当該平面は「結像平面」と言われる。Ｘ線ビームは例えば患者の身体である被結像体を経過する。Ｘ線ビームは、物体により減衰された後、放射線検出器配列に入射される。検出器配列で接収された減衰された輻射強度は、物体がＸ線ビームに対する減衰度に依存する。検出器配列中の毎一個の検出器素子から一つの独立した電気信号を発し、当該信号はこの検出器の位置でビームが減衰された量度である。全部の検出器からの減衰の測定値を収集して、投影分布を形成する。 In a conventional CT system, a fan-shaped beam is emitted from an X-ray source, the beam is collimated and positioned in the XY plane in the Cartesian coordinate system, and the plane is usually referred to as the “imaging plane”. . The X-ray beam passes through an object to be imaged, for example, a patient's body. The x-ray beam is attenuated by the object and then incident on the radiation detector array. The attenuated radiation intensity confiscated at the detector array depends on the attenuation of the object relative to the x-ray beam. Each detector element in the detector array emits an independent electrical signal, which is the amount by which the beam is attenuated at the detector location. Collect attenuation measurements from all detectors to form a projected distribution.
従来の第三世代を含むＣＴシステムにおいて、Ｘ線源と検出器配列は、Ｘ線ビームと当該物体の交角がその間ずっと変化するように、ガントリと一緒に結像平面で被結像体の周りを回転している。検出器配列が一つのガントリ角度で取得した一組のＸ線の減衰測定値が投影データであり、通常「ビュー」と言われる。物体に対する一回の走査は、Ｘ線源と検出器が一周期回転する間、異なるガントリ角度で取得された一組の視図から構成される。軸方向走査で、投影データに対して処理して、貫通された物体の一つの二次元片層に対応する画像を構成する。従来技術で、フィルタ逆投影技術を利用して一組の投影データから画像を再構成する。このような方法で、一回の走査で取得された減衰測定値を通常のＣＴ数（又はＣＴ値とも言われる）又はハウンズフィールド（Ｈｕと簡略する）単位の整数に転換し、それらは陰級放射線管のディスプレーに対応する画素の輝度を制御するために用いられる。即ち、従来のシステムのＣＴ画像はＣＴ値を使って密度の高低の程度を説明する量の意味があり、ＣＴ値は数式１に従って例えば人体の異なる組織又は器官である材質からＸ線を吸収した後の減衰係数Ｕ値により換算されたものである。放射性ＲＴ治療で、ＣＴ値は医師が放射剤の量を提供する基準になり、ＣＴ値が大きくと、放射剤の量も大きくなり、ＣＴ値が小さくと、放射剤の量も小さくなる。 In a conventional CT system, including the third generation, the X-ray source and detector array are placed around the object in the imaging plane along with the gantry so that the angle of intersection of the X-ray beam and the object changes throughout. Is rotating. A set of x-ray attenuation measurements taken by the detector array at one gantry angle is projection data, commonly referred to as a “view”. A single scan on the object consists of a set of views acquired at different gantry angles while the X-ray source and detector rotate for one period. In axial scanning, the projection data is processed to construct an image corresponding to one two-dimensional single layer of the penetrated object. In the prior art, an image is reconstructed from a set of projection data using a filtered backprojection technique. In this way, the attenuation measurements obtained in a single scan are converted to normal CT numbers (also referred to as CT values) or Hounsfield (abbreviated as Hu) units, which are implicit. Used to control the brightness of the pixel corresponding to the display of the radiation tube. That is, the CT image of the conventional system has a meaning of an amount that explains the degree of density using the CT value, and the CT value absorbed X-rays from a material that is a different tissue or organ of the human body according to Equation 1, for example. It is converted by the later attenuation coefficient U value. In radioactive RT treatment, the CT value becomes the basis for the physician to provide the amount of radioactive agent, the larger the CT value, the larger the amount of radioactive agent, and the smaller the CT value, the smaller the amount of radioactive agent.
その中で、μｘは材質Ｘに対する減衰係数である。数式１から分かるように、ＣＴＮｕｍｂｅｒは水のような材質を基準とし、水のＣＴ値はＣＴＷａｔｅｒ＝０であることが分かる。空気がＸ線に対する減衰係数がμＡｉｒ＝約０であるので、空気のＣＴ値はＣＴＡｉｒ＝約−１０００である。
Among them, μ x is an attenuation coefficient for the material X. As can be seen from Equation 1, CT Number is based on a material such as water, and the CT value of water is CT Water = 0. Since air has an attenuation coefficient for X-rays of μ Air = about 0, the CT value of air is CT Air = about −1000.
医療業種の規定によれば、ＣＴデバイスは、水のＣＴ値が０で、空気のＣＴ値が−１０００で、即ちＣＴＷａｔｅｒ＝０及びＣＴＡｉｒ＝約１０００であることを満たすべきであるので、何れの材質のＣＴ値は、当該材質のＸ線減衰係数と線形関係になる。 According to the medical industry regulations, a CT device should satisfy that the CT value of water is 0 and the CT value of air is -1000, ie CT Water = 0 and CT Air = about 1000, The CT value of any material has a linear relationship with the X-ray attenuation coefficient of the material.
数式１により、水のＣＴ値は０である。しかし、空気である場合、空気の減衰係数は０に近ついているが、空気のＣＴ値は標準規定である−１０００と一定の差がある。これは、異なるメーカのＣＴデバイスが異なる処理方法を採用したためである。そのため、異なるメーカはＣＴ値に対して校正して、ＣＴ値が業界に規定された標準値を満たすようにする。それにより例えば放射治療で統一する標準を有することができる。 According to Equation 1, the CT value of water is zero. However, in the case of air, the attenuation coefficient of air is close to 0, but the CT value of air has a certain difference from -1000 which is the standard specification. This is because different manufacturers use different processing methods. Therefore, different manufacturers calibrate the CT value so that the CT value meets the standard value defined in the industry. Thereby it is possible to have standards that are standardized, for example, with radiation therapy.
従来技術で、通常数式２のような線形方式を採用してＣＴ値を校正する。
ＣＴＮｕｍｂｅｒ＝ｋ・μｘ＋ｂ…数式２
In the prior art, the CT value is normally calibrated by adopting a linear method such as Formula 2.
CT Number = k · μ x + b Equation 2
図１に示したように、ＣＴ値を校正する従来技術の方法である。第一ステップ、各種の走査条件で、空気と各種の試験体を走査し、線形関数である数式２により校正ファイルを計算して取得し、パラメータ（ｋｉ、ｂｉ）も含まれて、当該パラメータはＣＴ値の校正に用いられる。第二ステップ、原始の投影データを取得する。第三ステップ、原始の投影データに対してデータ校正の処理を含む前処理を行って、校正された投影データを得る；第四ステップ、校正された投影データに対してフィルタ逆投影処理して、画像値を得る、即ち被走査材質のμｘ値を得る。第一ステップにより取得されたパラメータ（ｋｉ、ｂｉ）及び第四ステップにより取得されたμｘ値に基づいて、数式２のような線形計算処理を行って、被走査材質のＣＴ値を校正して、ＣＴ値を取得する。第五ステップ、校正されたＣＴ値により映像データに対して画像処理を行って、医学画像ファイル形式（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｄｉｃｏｍと簡略する）の画像を得る。
医師は、上記方法により得られたＣＴ値によって放射治療を行う。
As shown in FIG. 1, it is a prior art method for calibrating CT values. The first step, in a variety of scanning conditions and scanning the air and various specimens were obtained by calculating the calibration file by Equation 2 is a linear function, a parameter (k i, b i) is also included and the The parameter is used for calibration of the CT value. Second step, primitive projection data is acquired. Third step, pre-processing including data calibration processing is performed on the original projection data to obtain calibrated projection data; fourth step, filter back projection processing is performed on the calibrated projection data; An image value is obtained, that is, a μx value of the material to be scanned is obtained. Based on the parameters (k i , b i ) acquired in the first step and the μx value acquired in the fourth step, a linear calculation process like Equation 2 is performed to calibrate the CT value of the scanned material. To obtain a CT value. Fifth step, image processing is performed on the video data using the calibrated CT value to obtain an image in a medical image file format (abbreviated as Digital Imaging and Communications in Medicine, Dicom).
The doctor performs radiation therapy using the CT value obtained by the above method.
上記過程において、従来の技術により最後に得られたＣＴ値は、水と空気又は他の試験体に基づいた純線形の関係である。しかし、実際のＣＴ技術分野で、ＣＴデータの処理で、たくさんの過程が全部非線形である。従って、既に定義されたハウンズフィールド（Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ）単位により、水と空気のＣＴ値がそれぞれに０と−１０００であることを保障することができる。しかし、他の材質に対して標準の要求と一致しないＣＴ値が得られる。これはＣＴシステムのＸ線の非単一のエネルギースペクトル特性及び若干の校正過程の非線形により決められる。 In the above process, the CT value finally obtained by the prior art is a pure linear relationship based on water and air or other specimen. However, in the actual CT technology field, many processes are all nonlinear in the processing of CT data. Accordingly, it is possible to ensure that the CT values of water and air are 0 and −1000, respectively, by the already defined Houndsfield unit. However, CT values that do not match the standard requirements for other materials are obtained. This is determined by the X-ray non-single energy spectral characteristics of the CT system and some calibration process non-linearity.
多色のＸ線ＣＴで、非水材質のＣＴ値は一つの絶対値ではない。しかし、ＣＴシステムの有効エネルギで、水と線形関係を有する減衰係数と大きい関係がある。物理的にいえば、異なる材質間の線形減衰係数関係は固定するエネルギ関係ではない。従って、ＣＴ値は常量ではない。ＣＴ値は、実際の試験体材質の化学特性、密度公差、選択した電圧、例えば電子ボルト、Ｘ線のフィルタ、Ｘ線のＺ方向の厚さ、試験体／被検体の寸法と大きい関係がある。これらの要素は、実際の操作過程においてＣＴ値のずれを起こす主な要素である。図２、図３及び図４に示したように、水のＣＴ値と空気のＣＴ値が標準の要求に満たすとしても、固定寸法の材質に対して、ＣＴ値は異なる電子ボルト、放射線のフィルタにより激しく変動する。同じ患者の同じ位置に対して走査する時、異なるＣＴ値が生じる状況に対して、患者に対して放射治療を行う時、医者は異なる用量を採用することになり、このような用量は超過かもしれなく、患者が多すぎる輻射を受けることがあり；用量が不足である時もあり、治療の目的を達することができない。 In multi-color X-ray CT, the CT value of a non-aqueous material is not one absolute value. However, the effective energy of the CT system has a large relationship with the attenuation coefficient that has a linear relationship with water. Physically speaking, the linear damping coefficient relationship between different materials is not a fixed energy relationship. Therefore, the CT value is not a normal amount. The CT value has a large relationship with the chemical properties of the actual specimen material, density tolerance, selected voltage, e.g., electron volts, X-ray filter, X-ray thickness in the Z direction, and specimen / subject size. . These elements are main elements that cause the CT value to shift in the actual operation process. As shown in FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 4, even if the CT value of water and the CT value of air meet the standard requirements, the CT value is different from that of a fixed size material. Fluctuates more and more. For situations where different CT values occur when scanning the same location on the same patient, the doctor will adopt different doses when performing radiation therapy on the patient, and such doses may be exceeded. No, patients may receive too much radiation; sometimes doses are insufficient and the purpose of treatment cannot be achieved.
本発明の目的は、上記問題を解決することができるＣＴ値の校正方法の校正ファイル及びその装置を提供することで、有効的にＣＴ値を校正して、ＣＴ値の正確性と合理性を保障でき、ＣＴ値の参照性及び画像の品質の合理性を向上した。 An object of the present invention is to provide a calibration file and apparatus for a CT value calibration method that can solve the above-described problems, thereby effectively calibrating the CT value and improving the accuracy and rationality of the CT value. This guarantees the CT value reference and improves the image quality rationality.
本発明は被走査対象に対する今回の走査で取得した画像のＣＴ値を校正する校正ファイルの取得方法を提供し、下記のステップを含む：（１）各種の走査条件で、少なくとも三種類の異なる材質を走査する；（２）各種の被走査材質が各種の走査条件における実際テストＣＴ値をテストして取得し、実際テストＣＴ値の集合を得る；（３）各種の材質が各種の走査条件で得られた実際テストＣＴ値とそれの理想なＣＴ値との対応関係を組み立て、当該対応関係を、被走査対象が当該種類の走査条件で有すべきＣＴ値を求めるための校正ファイルとする。 The present invention provides a method for acquiring a calibration file for calibrating the CT value of an image acquired in the current scan with respect to an object to be scanned, and includes the following steps: (1) At least three different materials under various scanning conditions (2) Various materials to be scanned test and obtain actual test CT values under various scanning conditions to obtain a set of actual test CT values; (3) Various materials under various scanning conditions A correspondence relationship between the obtained actual test CT value and its ideal CT value is assembled, and the correspondence relationship is used as a calibration file for obtaining a CT value that the scanning target should have under the scanning condition of the type.
前記被走査対象に対する今回の走査で取得した画像のＣＴ値に対する校正には、下記のステップが含まれる：
（４）被走査対象を走査して、被走査対象の原始の投影データを取得する；
（５）原始の投影データに対してデータ校正の処理を含む前処理を行って、校正された投影データを取得する；
（６）校正された投影データを処理して、画素値を取得し、且つ当該画素値に対して転換処理して、被走査対象の今回の走査における画像のＣＴ値を取得する；
（７）ステップ（３）のＣＴ値校正ファイルに基づいて、ステップ（６）で取得されたＣＴ値に対して校正して、理想なＣＴ値に更に接近する校正値を得る。
The calibration of the CT value of the image acquired in the current scan on the object to be scanned includes the following steps:
(4) scanning the object to be scanned to obtain the original projection data of the object to be scanned;
(5) Pre-processing including data calibration processing is performed on the original projection data to obtain calibrated projection data;
(6) Process the calibrated projection data to obtain a pixel value, and convert the pixel value to obtain the CT value of the image in the current scan of the scan target;
(7) Based on the CT value calibration file in step (3), the CT value acquired in step (6) is calibrated to obtain a calibration value that is closer to the ideal CT value.
前記ステップ（６）で被走査対象の今回の走査における画像のＣＴ値を取得することは下記の方法により取得する。
（６．１）ＣＴ値と画素値が線形関係になる計算モデルの関数を提供する；
（６．２）各種の走査条件で、空気と各種の試験体を走査し、ステップ（６．１）の線形計算モデルにより、線形関数のパラメータを計算して、校正ファイルを得る、パラメータを確定する線形関数を含み、当該パラメータは取得された被走査対象の今回の走査における画像のＣＴ値に対して第一回目の校正をすることに用いる；
（６．３）ステップ（６．２）で取得されたパラメータ及び取得された被走査対象の画素値に基づいて、ステップ（６．２）の既に確定された線形関数により線形関数計算処理を行って、前記ステップ（６）のＣＴ値を取得する。
In step (6), the CT value of the image in the current scan to be scanned is acquired by the following method.
(6.1) Provide a function of the calculation model in which the CT value and the pixel value are linearly related;
(6.2) Scan air and various test specimens under various scanning conditions, calculate linear function parameters using the linear calculation model in step (6.1), obtain a calibration file, and determine parameters And the parameter is used for the first calibration of the acquired CT value of the image in the current scan of the scanned object;
(6.3) Based on the parameter acquired in step (6.2) and the acquired pixel value to be scanned, linear function calculation processing is performed using the linear function already determined in step (6.2). Then, the CT value of the step (6) is acquired.
前記材質は、被走査対象の状況により選択され、多種の異なる材質の試験体が含まれ、前記試験体には空気と水の二種類の材質が含まれる。
前記ＣＴ値校正ファイルは、各種の材質が各種の走査条件における実際テストＣＴ値と理想なＣＴ値の対応関係表である。
前記ＣＴ値校正ファイルは、理想なＣＴ値と実際テストＣＴ値が曲線関係になる関数である。
The material is selected according to the condition of the object to be scanned, and includes various test bodies made of different materials, and the test body includes two types of materials, air and water.
The CT value calibration file is a correspondence table between actual test CT values and ideal CT values under various scanning conditions for various materials.
The CT value calibration file is a function in which an ideal CT value and an actual test CT value have a curve relationship.
前記曲線関係の関数は下記の方法により取得する：各種の走査条件における各材質の実際テストＣＴ値の配列を取得し、異なる材質の理想なＣＴ値のＣＴ値配列を取得し；多項式適合の方式により、実際テストＣＴ値のＣＴ値配列と理想なＣＴ値のＣＴ値配列間の関数関係を適合して、適合パラメータを取得し、当該適合パラメータ集合は、当該種類の走査条件における理想なＣＴ値と実際テストＣＴ値間の関数関係である。 The curve-related function is obtained by the following method: an array of actual test CT values of each material under various scanning conditions is obtained, and an CT value array of ideal CT values of different materials is obtained; By matching the functional relationship between the CT value array of the actual test CT values and the CT value array of the ideal CT values, a conforming parameter is obtained, and the conforming parameter set is an ideal CT value under the scanning condition of the type. And the functional relationship between the actual test CT values.
前記実際テストＣＴ値の取得方法は、前記ステップ（６）の被走査対象の今回の走査における画像のＣＴ値の取得方法と相同である。ステップ（６）で、校正された投影データに対してフィルタ逆投影処理を行って、前記画素値を取得する。 The method for acquiring the actual test CT value is similar to the method for acquiring the CT value of the image in the current scan of the scan target in step (6). In step (6), a filtered back projection process is performed on the calibrated projection data to obtain the pixel value.
前記理想なＣＴ値は下記の方式により確定された何れか一つである：多種の走査条件で実際テストして得られたＣＴ値を指定した一種類の状態におけるＣＴ値を理想な値とする；政府が規定した材質のＣＴ値を理想な値にする；試験体の提供者が提供した試験体又は材質に対して提案したＣＴ値を理想な値にする；模擬、仮想の方式で取得したＣＴ値を理想な値にする。 The ideal CT value is any one of the following values determined by the following method: The CT value in one kind of state in which the CT values obtained by actual tests under various scanning conditions are designated as the ideal value. ; Make the CT value of the material stipulated by the government ideal value; Make the CT value proposed for the specimen or material provided by the specimen provider ideal value; Obtained by simulation, virtual method The CT value is set to an ideal value.
前記走査条件には、選択した電子エネルギ、Ｘ線フィルタ、Ｘ線Ｚ方向光ビームの位置、試験体／被検体の寸法の組み合わせからなる。 The scanning condition includes a combination of selected electron energy, X-ray filter, X-ray Z-direction light beam position, and specimen / subject dimension.
前記ステップ（５）には、第一回目の校正されたＣＴ値に従って投影データに対して画像処理して、医学画像ファイル形式の画像を得るステップが含まれる；前記ステップ（６）には、第二回目の校正されたＣＴ値に従って投影データに対して画像処理して、医学画像ファイル形式の画像を取得するステップが含まれる。 The step (5) includes a step of performing image processing on the projection data according to the first calibrated CT value to obtain an image in a medical image file format; the step (6) includes the step (6). Image processing is performed on the projection data in accordance with the second calibrated CT value to obtain an image in a medical image file format.
本発明は、走査と画像の再構成を制御するためのコンピュータ部分と、患者に対して定位走査する機械部分と、放射線源を生じる高電圧発生器、放射線球管を含んで、情報データを取得するための検出部分とが含まれるＣＴ走査装置を提供し、前記コンピュータ部分には、画像再構成処理して取得した被走査対象の今回の走査における画像のＣＴ値を校正するためのＣＴ値校正ソフトウェアがインストールされている。 The present invention includes a computer portion for controlling scanning and image reconstruction, a mechanical portion for stereotactic scanning of a patient, a high voltage generator for generating a radiation source, and a radiation bulb tube to obtain information data. A CT scanning device including a detection portion for performing the calibration, and the computer portion includes a CT value calibration for calibrating the CT value of the image in the current scan of the object to be scanned, acquired by image reconstruction processing The software is installed.
前記コンピュータ部分には、コンピュータと、画像再構成器と、制御機構とが含まれ、前記コンピュータは、外部からの操作指令やパラメータを受信して、制御機構を通じて画像再構成器と、機械部分と、検出部分とを制御し、前記ＣＴ値校正ソフトウェアはコンピュータにインストールされている。 The computer part includes a computer, an image reconstructor, and a control mechanism. The computer receives an operation command and a parameter from the outside, and the image reconstructor, a mechanical part, and the like through the control mechanism. The CT value calibration software is installed in a computer.
前記画像再構成器はコンピュータの指令に従って、取得された今回の走査における画像のＣＴ値に対してＣＴ値校正ソフトウェアを実行して、第二回目に校正された画像ＣＴ値を取得する。 The image reconstructor executes CT value calibration software on the acquired CT value of the image in the current scan in accordance with a command from the computer, and acquires the image CT value calibrated for the second time.
前記ＣＴ値校正ソフトウェアは、ＣＴ値校正ファイル生成ユニットとＣＴ値校正運行ユニットとを含むファンクショナルユニットにより実現される。前記ＣＴ値校正ファイル生成ユニットは、ＣＴ値校正運行ユニットに運行しようとするＣＴ値校正ファイルを提供して、画像再構成して取得した被走査対象の今回の走査における画像ＣＴ値に対して校正する。 The CT value calibration software is realized by a functional unit including a CT value calibration file generation unit and a CT value calibration operation unit. The CT value calibration file generation unit provides a CT value calibration file to be operated to the CT value calibration operation unit, and calibrates the image CT value in the current scan of the scan target obtained by image reconstruction. To do.
前記ＣＴ値校正ソフトウェアは、実際テストＣＴ値収集ユニットと理想なＣＴ値取得／記憶ユニットとを含むファンクショナルユニットを有する。前記実際テストＣＴ値収集ユニットは、試験体が各種の走査条件における異なる材質の実際テストＣＴ値を取得し；前記理想なＣＴ値取得／記憶ユニットには試験体の各材質の理想なＣＴ値が記憶され、前記ＣＴ値校正ファイル生成ユニットは、実際テストＣＴ値と理想なＣＴ値間の対応関係を組み立て、当該対応関係をＣＴ値校正ファイルとする。 The CT value calibration software has a functional unit including an actual test CT value acquisition unit and an ideal CT value acquisition / storage unit. The actual test CT value acquisition unit acquires actual test CT values of different materials under the various scanning conditions of the test body; the ideal CT value acquisition / storage unit has an ideal CT value of each material of the test body. The stored CT value calibration file generating unit assembles the correspondence between the actual test CT value and the ideal CT value, and uses the correspondence as the CT value calibration file.
前記ＣＴ値校正ファイルは、各種の材質が各種の走査条件における実際テストＣＴ値と理想なＣＴ値の対応関係表である。
前記ＣＴ値校正ファイルは、校正されたＣＴ値と実際テストＣＴ値が曲線関係になる関数である。
The CT value calibration file is a correspondence table between actual test CT values and ideal CT values under various scanning conditions for various materials.
The CT value calibration file is a function having a curve relationship between the calibrated CT value and the actual test CT value.
前記曲線関係は下記の方法により取得する：各種の走査条件における各材質の実際テストＣＴ値の配列を取得し、理想なＣＴ値の異なる材質のＣＴ値の配列を取得し；多項式適合の方式により、実際テストＣＴ値のＣＴ値配列と理想なＣＴ値のＣＴ値配列間の関数関係を適合して、適合パラメータを取得し、当該適合パラメータの集合は、当該種類の走査条件における理想なＣＴ値と実際テストＣＴ値間の関数関係である。 The curve relationship is acquired by the following method: an array of actual test CT values of each material under various scanning conditions is acquired, and an array of CT values of materials having different ideal CT values is acquired; The function parameter between the CT value array of the actual test CT values and the CT value array of the ideal CT values is adapted to obtain a conforming parameter, and the set of the conforming parameters is an ideal CT value under the scanning condition of the type. And the functional relationship between the actual test CT values.
前記コンピュータ部分には、今回の走査における画像のＣＴ値を取得するためのソフトウェアがインストールされている。 Software for acquiring the CT value of the image in the current scan is installed in the computer portion.
前記今回の走査における画像のＣＴ値を取得するソフトウェアは下記の方法により実現する：ＣＴ値と画素値が線形関係になる計算モデルの関数を提供し；各種の走査条件において、空気と各種の試験体を走査し、提供された線形計算モデルにより、線形関数のパラメータを計算して、校正ファイルを得る、パラメータを確定する線形関数が含まれ、当該パラメータは、取得された被走査対象の今回の走査における画像のＣＴ値に対して第一回目の校正を行うことに用いる；取得したパラメータ及び取得した被走査対象の画素値に基づいて、既に確定された線形関数に従って線形関数計算処理をして、前記今回の走査における画像のＣＴ値を取得する。 The software for obtaining the CT value of the image in the current scan is realized by the following method: a function of a calculation model in which the CT value and the pixel value are linearly related; air and various tests under various scanning conditions A linear function that scans the body and calculates the parameters of the linear function according to the provided linear calculation model to obtain a calibration file, which determines the parameters, is included in the acquired object to be scanned. Used to perform the first calibration on the CT value of the image in the scan; based on the acquired parameter and the acquired pixel value to be scanned, a linear function calculation process is performed according to the already determined linear function The CT value of the image in the current scan is acquired.
前記実際テストＣＴ値の取得方法は、前記被走査対象の今回の走査における画像のＣＴ値の取得方法と相同である。
前記試験体は、被走査対象の状況により選択され、多種の異なる材質の試験体が含まれ、前記試験体には空気と水の二種類の材質が含まれる。
The method of acquiring the actual test CT value is similar to the method of acquiring the CT value of the image in the current scan of the scan target.
The test body is selected according to the condition of the object to be scanned, and includes various test bodies made of different materials. The test body includes two types of materials, air and water.
前記理想なＣＴ値は下記の方式により確定された何れか一つである：多種の走査条件で実際テストして得られたＣＴ値を指定した一種類の状態のＣＴ値を理想な値とする；政府が規定した材質のＣＴ値を理想な値とする；試験体の提供者が提供した試験体、材質に対して提案したＣＴ値を理想な値とする；模擬、仮想の方式で取得したＣＴ値を理想な値とする。 The ideal CT value is any one of the following values determined by the following method: a CT value in one kind of state in which a CT value obtained by actual testing under various scanning conditions is designated as an ideal value. The CT value of the material specified by the government is the ideal value; the CT value proposed by the specimen provider and the CT value proposed for the material is the ideal value; The CT value is an ideal value.
前記走査条件には、選択された電子エネルギ、Ｘ線フィルタ、Ｘ線Ｚ方向光ビームの位置、試験体／被検体の寸法の組み合わせからなる。 The scanning condition includes a combination of selected electron energy, X-ray filter, X-ray Z-direction light beam position, and specimen / subject dimension.
本発明は、ＣＴ値校正ファイルを通じて、画像再構成された被走査対象の今回の走査における画像のＣＴ値に対して第二回目の校正を行って、最後に出力した走査画像のＣＴ値が理想的なＣＴ値又は目標値に更に接近するように保障し、毎一種類の材質が何れの走査条件でも最後に出力した画像のＣＴ値が規定した理想な値と相同することを保障して、医師が患者に対して放射治療する時優れる投薬量標準を提供して参照するようにして、投薬量が多すぎる又は足りないことを避けることができた。なお、本発明は、曲線関数適合の方式によりＣＴ値校正ファイルを取得して、ＣＴ値校正の精確度を高めた。本発明は、実際ＣＴ値のデータの取得、ＣＴ値校正ファイルの発生、新たに発生した校正ファイルの運行等のステップを組み合わせた新しい作業方式を実現した。 The present invention performs the second calibration on the CT value of the image in the current scan of the scan target that has been reconstructed through the CT value calibration file, and the CT value of the scanned image output last is ideal. Guaranteeing that the CT value or target value is closer to the target value, and ensuring that the CT value of the last output image is homologous with the ideal value specified for any scanning condition, It was possible to avoid having too many or insufficient dosages, as physicians provided and referred to superior dosage standards when treating patients with radiation. In the present invention, the CT value calibration file is acquired by the curve function fitting method, and the accuracy of the CT value calibration is increased. The present invention has realized a new working method that combines steps such as acquisition of actual CT value data, generation of a CT value calibration file, and operation of a newly generated calibration file.
以下、図面を参照して本発明の実施形態に対して詳しく説明する。本発明は実施形態に限定されるわけではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiment.
本発明のＣＴ値を校正する校正ファイルを取得する方法には、各種の走査条件で、空気と水等の少なくとも三種類の異なる材質を含む試験体を走査する；各種の被走査材質が各種の走査条件下における実際テストＣＴ値をテストして取得して、実際テストＣＴ値の集合を得る；材質毎の実際テストＣＴ値と理想なＣＴ値との対応関係を組み立て；当該対応関係が後に続けて行う走査のＣＴ値校正ファイルになる、ことが含まれる。 In the method for obtaining a calibration file for calibrating CT values according to the present invention, a test body containing at least three different materials such as air and water is scanned under various scanning conditions; Test and obtain actual test CT values under scanning conditions to obtain a set of actual test CT values; build up correspondences between actual test CT values for each material and ideal CT values; To be a CT value calibration file for scanning performed in this manner.
図５は、本発明により提供するＣＴ値を校正する校正ファイルを取得し、及び当該校正ファイルを利用してＣＴ値を校正する方法の一つの実施例のフローチャートであり、下記のステップが含まれる。
（１）各種の材質が含まれている試験体を提供し、各種の走査技術条件で、当該試験体を走査し、当該試験体中の各種の被走査材質の実際テストＣＴ値をテストして得る；
（２）実際にテストした各種の材質のＣＴ値と各種の材質の理想なＣＴ値との対応関係を組み立て、当該対応関係をＣＴ値校正ファイルにする；
（３）被走査対象に対して走査して、被走査対象の原始の投影データを取得する；
（４）原始の投影データに対してデータの校正処理を含む前処理を行って、校正された投影データを取得する；
FIG. 5 is a flowchart of one embodiment of a method for acquiring a calibration file for calibrating a CT value provided by the present invention and calibrating the CT value using the calibration file, and includes the following steps: .
(1) Provide test specimens containing various materials, scan the test specimens under various scanning technology conditions, and test actual test CT values of various scanned materials in the specimen. obtain;
(2) Assembling the correspondence between the CT values of the various materials actually tested and the ideal CT values of the various materials, and making the correspondences into a CT value calibration file;
(3) Scan the object to be scanned to obtain the original projection data of the object to be scanned;
(4) Perform preprocessing including data calibration processing on the original projection data to obtain calibrated projection data;
（５）校正された投影データに対してフィルタ逆投影処理して、画素値を取得し、即ち被走査材質のμｘ値を取得し、且つ当該μｘ値に対して転換処理を行って、被走査対象の今回の走査における画像のＣＴ値を取得する；もちろん、第一回目に画素値を取得する方法として、「フィルタ逆投影」技術の他に、例えば各種の「反復技術」等の業界の他の方法を利用することができる；
（６）ステップ（２）中のＣＴ値校正ファイルによって、ステップ（５）で取得したＣＴ値に対して校正して、理想なＣＴ値に近づく校正値を得る。
(5) A filter back projection process is performed on the calibrated projection data to obtain a pixel value, that is, a μ x value of the material to be scanned is obtained, and a conversion process is performed on the μ x value. Obtain the CT value of the image in the current scan of the object to be scanned; of course, as a method of obtaining the pixel value for the first time, in addition to the “filter back projection” technique, for example, various “repetitive techniques” industries Other methods can be used;
(6) Using the CT value calibration file in step (2), the CT value acquired in step (5) is calibrated to obtain a calibration value that approaches the ideal CT value.
その中で、ステップ（５）で被走査対象の今回の走査における画像のＣＴ値は、下記の方法により取得する、図６に示したようである：
（５．１）ＣＴ値と画素値μｘとが線形計算モデルになるプログラムを提供し、例えば既存の校正ＣＴ値の関数である。
ＣＴＮｕｍｂｅｒ＝ｋ・μｘ＋ｂ……［数式２］
（５．２）各種の走査条件で、空気と各種の試験体を走査し、ステップ（５．１）の線形計算モデルに基づいて、線形計算モデルのパラメータ（ｋ、ｂ）を含む校正ファイルを計算して得る、当該パラメータは、取得した被走査対象の今回の走査における画像のＣＴ値に対して第一回目の校正を行うことに用いる。
Among them, the CT value of the image in the current scan to be scanned in step (5) is obtained by the following method as shown in FIG.
(5.1) A program in which the CT value and the pixel value μ x become a linear calculation model is provided, for example, a function of an existing calibration CT value.
CT Number = k · μ x + b ...... [Formula 2]
(5.2) A calibration file including parameters (k, b) of the linear calculation model is scanned based on the linear calculation model in step (5.1) by scanning air and various test specimens under various scanning conditions. The parameter obtained by calculation is used for the first calibration of the acquired CT value of the image in the current scan of the scan target.
（５．３）ステップ（５．２）で取得したパラメータ（ｋ、ｂ）及び取得した被走査対象の画素値μｘに基づいて、数式２のような線形計算処理を行い、被走査対象のＣＴ値に対して第一回目の校正を行って、前記ステップ（５）のＣＴ値を取得する。
前記ステップ（１）中の試験体は、被走査対象の状況によって選択し、可能の限り多量の異なる材質を含む試験体である。
(5.3) Based on the parameters (k, b) acquired in step (5.2) and the acquired pixel value μ x of the object to be scanned, a linear calculation process like Equation 2 is performed to determine the object to be scanned. The first calibration is performed on the CT value to obtain the CT value in the step (5).
The test body in the step (1) is a test body that is selected according to the situation of the object to be scanned and contains as much different material as possible.
前記ステップ（５）には下記のステップが更に含まれる：第一回目に校正されたＣＴ値に基づいて、映像データに対して画像処理を行って、例えばＤｉｃｏｍ形式の画像を取得する、即ち医学画像のファイル形式の画像を取得する。 The step (5) further includes the following steps: image processing is performed on the video data based on the CT value calibrated at the first time, for example, to obtain a Dicom format image, ie, medical Get the image file format image.
前記ステップ（６）には下記のステップが更に含まれる：第二回目校正されたＣＴ値に基づいて、投影データに対して画像処理を行って、Ｄｉｃｏｍ形式の画像を取得し、品質もより高い、ＣＴ値もより均一し、理想なＣＴ値により接近する医学画像を取得する。 The step (6) further includes the following steps: Based on the CT value corrected for the second time, image processing is performed on the projection data to obtain a Dicom format image, and the quality is higher. , CT values are more uniform, and medical images that are closer to the ideal CT values are acquired.
本発明で、ステップ（１）中の各種の実際テストＣＴ値もステップ（５．１）からステップ（５．３）までの方式を採用して取得した。もちろん、他の方式により取得することもできる。本発明で、より優れる校正効果を得るために、ステップ（１）で各種の実際テストＣＴ値を取得する方法は、ステップ（５）でＣＴ値を取得する方法と同じである。 In the present invention, various actual test CT values in step (1) were also obtained by employing the method from step (5.1) to step (5.3). Of course, it can also be obtained by other methods. In order to obtain a more excellent calibration effect in the present invention, the method of acquiring various actual test CT values in step (1) is the same as the method of acquiring CT values in step (5).
異なる材質に対して、ＣＴ値に影響を及ぼす主な要素として、選択した電子エネルギ、Ｘ線フィルタ、Ｘ線のＺ方向の光ビームの位置、試験体／被検体の寸法がある。本発明で、各種の走査条件とは、ＣＴ値に影響を及ぼす要素の異なる組み合わせで、例えば本発明のステップ（１）の試験体には少なくとも空気と水の三種類又は三種類以上の異なる材質の試験体である。各材質が各走査技術条件で実際テストして得られたＣＴ値は下記の配列集合関係式である数式３を採用して表示する。 For different materials, the main factors that affect the CT value are the selected electron energy, the X-ray filter, the position of the X-ray light beam in the Z direction, and the dimensions of the specimen / subject. In the present invention, various scanning conditions are different combinations of elements that affect the CT value. For example, the test body of step (1) of the present invention has at least three types of air and water, or three or more different materials. It is a test body. The CT value obtained by actually testing each material under each scanning technique condition is displayed by using Equation 3 which is the following array set relational expression.
その中で、ＣはＣＴ値の省略で、ｍは依頼したＣＴ値が実際に測定された値を示し、ｉは第ｉｔｈ目の状態を示し、Ｎは測定する材質が全部でいくらかを示す。配列集合関係である数式３中のデータは、実際にテストして得たＣＴ値でもよい、模擬方式で得たものでもよい。模擬方式には多数の変化形式がある。例を挙げると下記のようである。例えば、実際にその中のある材質のＣＴ値をテストし、他の材質のＣＴ値は、異なる材質間の密度の差異、物質組成等に基づいて、様々な公知のシステム特性（例え公知のシステムの非線形特性）又は技術経験により計算して得ることができる。
Among them, C is an abbreviation of the CT value, m is a value obtained by actually measuring the requested CT value, i is a state of the i th th , and N is a total of materials to be measured. . The data in Equation 3 that is an array set relationship may be a CT value obtained by actual testing or may be obtained by a simulation method. There are many variations of the simulation method. An example is as follows. For example, the CT value of a certain material is actually tested, and the CT values of other materials are determined based on various known system characteristics (for example, known systems) based on the density difference between different materials, material composition, etc. Non-linear characteristics) or by calculation based on technical experience.
上記理想なＣＴ値は下記の方式により設置することができる。第一：例えば上記の各種の状態のような多種の状態で実際にテストして得られたＣＴ値を指定した一つの状態のＣＴ値を理想な値とする；第二：政府により規定された材質のＣＴ値を理想な値にする；第三：試験体の提供者が提供された試験体、材質に対して提案したＣＴ値を理想な値にする；第四：模擬、仮想の方式により取得したＣＴ値を理想な値にする。一般、試験体の会社又は当該分野の技術者は、異なる物質、異なる密度により構成された物質、これによる異なる物質吸収係数の規則（既に出来上がった物理模型を使用することができる）により、模擬作業をする。この異なる物質吸収係数はＣＴ値に正比例している。同じように、下記の配列集合関係である数式４により理想なＣＴ値を示すことができる。 The ideal CT value can be set by the following method. First: For example, the CT value of one state specified by CT values actually tested in various states such as the above-mentioned various states is an ideal value; Second: stipulated by the government Set the CT value of the material to an ideal value; Third: Set the CT value proposed for the specimen and material provided by the test body provider; Set the CT value to the ideal value; Fourth: By simulation, virtual method The acquired CT value is made an ideal value. In general, the testing company or the engineer in the field can simulate different materials, materials composed of different densities, and different material absorption coefficient rules (already completed physical models can be used). do. This different material absorption coefficient is directly proportional to the CT value. Similarly, an ideal CT value can be shown by Equation 4 which is the following array set relationship.
その中で、ｔはそれが依頼するＣＴ値が理想な値であることを示す。
Among them, t indicates that the requested CT value is an ideal value.
同じように、配列集合関係である数式４は、ある走査技術条件における各被検体材質の実際のＣＴ値の配列の簡単な組み合わせを示すことができ、ある走査条件における各被検体材質のＣＴ値の模擬関数を示すこともできる。同じように、模擬方式には多種の変化形式がある。例えば、実際にその中のある材質の理想なＣＴ値を知ると、他の材質のＣＴ値は異なる材質間の密度差異、物質組成等、更に公知のシステム特性（例えば公知のシステム非線形特性）又は技術経験により計算して得ることができる。 Similarly, Equation 4, which is an array set relationship, can indicate a simple combination of an array of actual CT values of each subject material under a certain scanning technology condition, and the CT value of each subject material under a certain scanning condition. It is also possible to show a simulation function of Similarly, there are many variations of the simulation method. For example, when the ideal CT value of a certain material is actually known, the CT values of other materials are different in density between different materials, material composition, and other known system characteristics (for example, known system nonlinear characteristics) or It can be obtained by calculation based on technical experience.
本発明の方法において、配列集合関係である数式３と配列集合関係である数式４を通じて、実際にテストして得られたＣＴ値と理想なＣＴ値間の対応関係を組み立て、当該関係は簡単な対応表関係でもよい、各種の材質が異なる走査技術条件における各実際テストＣＴ値と理想なＣＴ値間の対応関係表でもよい、当該対応関係表をＣＴシステムに記憶して、ＣＴ値を校正するファイルとする。 In the method of the present invention, the correspondence relationship between the CT value actually obtained by testing and the ideal CT value is assembled through Equation 3 which is an array set relationship and Equation 4 which is an array set relationship. The correspondence table may be a correspondence table between each actual test CT value and an ideal CT value under different scanning technology conditions of various materials. The correspondence table is stored in the CT system, and the CT value is calibrated. A file.
本発明方法で、実際にテストして得られたＣＴ値と理想なＣＴ値間の対応関係は、下記のように適合曲線の方式により実現することができる。 The correspondence between the CT value actually obtained by the method of the present invention and the ideal CT value can be realized by the method of the fitting curve as described below.
図６をご参照ください。図６は、少なくとも三種類の異なる材質を含んで、且つ当該三種類の異なる材質の中で少なくとも水と空気である二種類の材質が含まれている試験体が、異なる走査条件で実際にテストして得られたＣＴ値曲線と理想な目標ＣＴ値曲線間の関係と、本方法により校正された最後のＣＴ値の曲線と理想な目標ＣＴ値の曲線を適合曲線した関係を示す図面である。上記図６において、「目標曲線」は各種の材質の正確な／理想な曲線を示し、「現状曲線」はＣＴ値に影響を及ぼす各種の要素の組み合わせ状態で実際にテストして得られたＣＴ値の曲線を示す。例えば、四つの異なる電子エネルギである「８０ＫＶ、１００ＫＶ、１２０ＫＶ、１４０ＫＶ」があって、三種類の異なるフィルタ材質である「空気、身体、頭部」があって、１６種類のＸ線Ｚ方向の光ビームの位置と二種類の所定の試験体である「２０ｃｍ，４８ｃｍ］があり、全て４＊３＊１６＊２＝２３８種類の状態がある。即ち、ステップ（１）で２３８回の異なる走査技術条件で取得した各条件における実際テストＣＴ値を得て、２３８条の目前状態曲線を得る。既存の方法により数式３で示す実際テストＣＴ値の配列集合を得て、数式４中の理想なＣＴ値と配列集合を得る。実際にテストして得られたＣＴ値を理想なＣＴ値と一致するように校正するために、各種の状態ｉにおける数式３中の実際テストＣＴ値の集合データを、多項式関数の方式により数式４中の理想なＣＴ値の集合データに適合する。本発明における多項式とは三項以上で、例えば数式５のように、上記の曲線適合の関係により、実際テストＣＴ値と校正されたＣＴ値が多項式関係になる適合曲線のパラメータを得る、例えば数式５中のパラメータａ０である。
適合関数である数式５を記憶し、且つＣＴ値を校正する校正ファイルとする。
Please refer to FIG. FIG. 6 shows that a test body including at least three different materials and at least two types of materials of water and air among the three different materials is actually tested under different scanning conditions. 4 is a diagram showing a relationship between a CT value curve obtained in this way and an ideal target CT value curve, and a relationship in which a curve of the last CT value calibrated by this method and an ideal target CT value curve are fitted. . In FIG. 6, the “target curve” indicates an accurate / ideal curve of various materials, and the “current curve” is a CT obtained by actually testing in a combination state of various elements that affect the CT value. A curve of values is shown. For example, there are four different electron energies, “80KV, 100KV, 120KV, 140KV”, and three different filter materials, “air, body, head”, and 16 types of X-ray Z direction There are light beam positions and two types of predetermined specimens, “20 cm, 48 cm”, and there are 4 * 3 * 16 * 2 = 238 kinds of states, that is, 238 different scans in step (1). The actual test CT values under each condition obtained in the technical conditions are obtained to obtain the current state curve of Article 238. The array set of actual test CT values shown in Equation 3 is obtained by the existing method, and the ideal set in Equation 4 is obtained. In order to calibrate the CT value obtained by actually testing to match the ideal CT value, the set data of the actual test CT values in Equation 3 in various states i are obtained. , It fits to the ideal CT value set data in Equation 4 by the method of term expression function.In the present invention, the polynomial is three or more terms, for example, the actual test CT due to the curve fitting relationship as shown in Equation 5. For example, the parameter a0 in Equation 5 is used to obtain a parameter of a fitting curve in which the value and the calibrated CT value have a polynomial relationship.
The mathematical formula 5, which is a fitting function, is stored, and a calibration file for calibrating the CT value is used.
数式５によりステップ（５）中の前記ＣＴ値とステップ（８）中の前記ＣＴ校正値の関係関数を組み立てる、例えば数式６に示したようである。
その中で、前記ＯｌｄＰｉｘｅｌｉ，ｘ，ｙは、ステップ（５）で校正して得たれたＣＴ値で、前記ＮｅｗＰｉｘｅｌｉ，ｘ，ｙはステップ（５）中のＣＴ値が数式５で校正された校正値で、前記ｘ，ｙはカルテシアン座標系のＸ−Ｙ平面中の画素の位置を示す。
The relational function of the CT value in step (5) and the CT calibration value in step (8) is assembled according to equation 5, for example as shown in equation 6.
Among them, OldPixel i, x, y is a CT value obtained by calibrating in step (5), and NewPixel i, x, y is a CT value in step (5) calibrated by Equation 5. In the calibration values, x and y indicate the position of the pixel in the XY plane of the Cartesian coordinate system.
具体的な試験体に含まれている材質の数は限定がなく、一種、二種、又は二種以上でもよい。一種又は多種の試験体（若干種類の材質が含まれる可能性がある）を使う理由は、その後のデータの適合に複数の組の入力及び出力関係データ対を提供するためで、三種以上のデータ関係対であるのみ、非線形の適合関係を求めることができる。 There is no limitation on the number of materials included in the specific test specimen, and one, two, or two or more kinds may be used. The reason for using one or many types of specimens (possibly containing some types of materials) is to provide multiple sets of input and output related data pairs for subsequent data adaptation, and more than two types of data A non-linear matching relationship can be obtained only for the relationship pair.
本発明により提供されるＣＴ値の校正装置には、走査と画像の再構成を制御するためのコンピュータ部分と、患者に対して定位走査する走査フレームと昇降ベッドのような機械部分と、放射線源を生ずる高電圧発生器及び放射線球管を含んで情報データを取得するための検出部分とを含む。コンピュータ部分には、画像を校正するに必要する各種の校正ファイルが含まれ、校正する過程と画像を再構成する過程のソフトウェアとハードウェアが実現される。且つ、前記コンピュータ部分には、画像の再構成処理により取得した今回の走査における画像のＣＴ値を校正するためのＣＴ値校正ソフトウェアがインストールされている。図８に示したように、本発明に係る装置の一つの具体的な実施例を示す図面で、第三次代ＣＴ走査装置を代表するガントリ１２が含まれている。ガントリ１２は、ガントリ１２の相対側の検出器部材１８にＸ線ビーム１６を照射するためのＸ線源１４を備える。Ｘ線ビームはコリメータ１９により平行になる。検出器部材１８は複数の検出器２０からなり、複数の検出器２０は患者又は試験体を貫通する投影Ｘ線を共に検出する。各検出器２０はＸ線ビームを突き当る強度の電気信号を提供し、且つ光子又はＸ線の技術データとエネルギ準位、及び患者又は試験体を貫通する減衰ビームを提供することができる。Ｘ線投影データを取得する走査の間、ガントリ１２及びそれに設置されている部材は、回転中心２４の周りを回転する。 A CT value calibration apparatus provided by the present invention includes a computer portion for controlling scanning and image reconstruction, a scanning frame for performing panoramic scanning on a patient, a mechanical portion such as a lift bed, and a radiation source. And a detection portion for acquiring information data including a high voltage generator and a radiation bulb. The computer portion includes various calibration files necessary for proofreading the image, and software and hardware for the process of proofreading and the process of reconstructing the image are realized. In addition, CT value calibration software for calibrating the CT value of the image in the current scan acquired by the image reconstruction process is installed in the computer portion. As shown in FIG. 8, it is a drawing showing one specific embodiment of the apparatus according to the present invention, and includes a gantry 12 representing a third generation CT scanning apparatus. The gantry 12 includes an X-ray source 14 for irradiating a detector member 18 on the opposite side of the gantry 12 with an X-ray beam 16. The X-ray beam is collimated by the collimator 19. The detector member 18 comprises a plurality of detectors 20 that detect together projected X-rays that penetrate the patient or specimen. Each detector 20 can provide an electrical signal of intensity that strikes the x-ray beam and can provide photon or x-ray technical data and energy levels and an attenuated beam that penetrates the patient or specimen. During the scan to acquire X-ray projection data, the gantry 12 and the members installed thereon rotate around the rotation center 24.
ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の操作は、ＣＴシステム１０の制御機構２６により管理する。制御機構２６は、Ｘ線源に電源とタイミング信号を提供するＸ線制御器２８、ガントリ１２の回転速度と位置を制御するためのガントリ電気機器制御器３０、及びコリメータ１９を制御してＸ線ビームをＸ方向に平行するようにするコリメータ制御器２９を含む。制御機構のデータ収集システム（ＤＡＳ）３２は検出器２０からのデータを最照合し且つ当該データをデジタル信号に転換してその次の処理に提供し、それと同時にコンピュータ３６の制御に従って、検出器２０から送信した投影データに対して校正する。画像再構成器３４はＤＡＳ３２からサンプリング化且つデジタル化などの前処理の校正をした後のＸ線データを受信し、且つ高速で再構成する。再構成された画像は入力信号としてコンピュータ３６に入力され、コンピュータ３６は画像を大容量記憶デバイス３８に記憶する。 The rotation of the gantry 12 and the operation of the X-ray source 14 are managed by the control mechanism 26 of the CT system 10. The control mechanism 26 controls the X-ray controller 28 for supplying power and timing signals to the X-ray source, the gantry electrical device controller 30 for controlling the rotational speed and position of the gantry 12, and the collimator 19 to control the X-ray. A collimator controller 29 is included to make the beam parallel to the X direction. The data acquisition system (DAS) 32 of the control mechanism re-matches the data from the detector 20 and converts the data into a digital signal for subsequent processing, while simultaneously following the control of the computer 36 to the detector 20. Calibrate the projection data sent from. The image reconstructor 34 receives X-ray data after pre-processing calibration such as sampling and digitization from the DAS 32 and reconstructs it at high speed. The reconstructed image is input to the computer 36 as an input signal, and the computer 36 stores the image in the mass storage device 38.
コンピュータ３６はキーボートを有する制御ステージ４０を通じて操作者からの命令と走査パラメータを受信する。ディスプレー画面４２により、操作者は再構成された画像及びコンピュータ３６からの他のデータを観測することができる。コンピュータ３６は、操作者が提供した命令とパラメータにより、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御器２８及びガントリ電気機器制御器３０に制御信号と情報を提供する。なお、コンピュータ３６は、制御機械化作業ステージ４６の作業ステージ電気機器制御器４４を制御して、患者２２又は試験体とガントリ１２を定位する。 Computer 36 receives commands and scanning parameters from an operator through control stage 40 having a keyboard. Display screen 42 allows the operator to observe the reconstructed image and other data from computer 36. The computer 36 provides control signals and information to the DAS 32, the X-ray controller 28, and the gantry electrical device controller 30 according to instructions and parameters provided by the operator. The computer 36 controls the work stage electrical device controller 44 of the control mechanization work stage 46 to localize the patient 22 or the test body and the gantry 12.
前記画像再構成器３４は、下記の方式により校正された投影データに対して画像を再構成する：校正された投影データに対してフィルタ逆投影処理して、画素値を取得する、即ち被走査材質のμｘ値を取得し、且つ当該μｘに対して転換処理して、被走査対象が今回走査中の画像ＣＴ値を取得し、同時に取得されたＣＴ値によって、映像データを処理して、例えば既存のＤｉｃｏｍ形式画像のような表示できる形式の画像を得る。 The image reconstructor 34 reconstructs an image with respect to projection data calibrated by the following method: a filter back projection process is performed on the calibrated projection data to obtain a pixel value, that is, a scanned image. The μ x value of the material is acquired, and conversion processing is performed on the μ x to acquire the image CT value that the scanning target is currently scanning, and the video data is processed by the acquired CT value at the same time. For example, an image in a format that can be displayed such as an existing Dicom format image is obtained.
前記コンピュータ３６には、画像再構成器３４が使うように今回走査の画像ＣＴ値を取得するソフトウェアが予めに設置されている。本発明で、画像再構成器３４が被走査対象の今回走査の画像のＣＴ値を取得する方法は、本発明の上記方法の実施例で詳しく説明したので、ここで省略する。 The computer 36 is preinstalled with software for acquiring the image CT value of the current scan for use by the image reconstructor 34. In the present invention, the method by which the image reconstructor 34 obtains the CT value of the current scan image to be scanned has been described in detail in the above-described method embodiment of the present invention, and will be omitted here.
前記コンピュータ３６には、画像再構成器３により取得された今回走査の画像ＣＴ値を校正するためのＣＴ値校正ソフトウェアが予めに設置されている。画像再構成器３４はコンピュータ３６の指令によって、取得された今回走査の画像ＣＴ値に対して、ＣＴ値校正ソフトウェアを実行して、二回目に校正された画像ＣＴ値を取得し、画像再構成器３４は二回目に校正された画像ＣＴ値に従って形式を転換して、例えばＤｉｃｏｍ形式画像のような表示できる画像形式のデータを取得し、且つ当該画像形式のデータをコンピュータ３６に送信し且つ大容量記憶器３８により記憶され、ディスプレー画面４２で画像を表示する。 The computer 36 is preinstalled with CT value calibration software for calibrating the image CT value of the current scan acquired by the image reconstructor 3. The image reconstructor 34 executes CT value calibration software on the acquired image CT value of the current scan in accordance with a command from the computer 36, acquires the image CT value calibrated for the second time, and performs image reconstruction. The device 34 converts the format according to the image CT value calibrated for the second time, acquires data in an image format that can be displayed, such as a Dicom format image, and transmits the data in the image format to the computer 36, The image is stored in the capacity memory 38 and the image is displayed on the display screen 42.
前記ＣＴ値校正ソフトウェアは下記のようなファンクショナルユニットにより実現する：実際テストＣＴ値の収集ユニット、理想なＣＴ値の取得／記憶ユニットとＣＴ値校正ファイルの生成ユニット、ＣＴ値校正運行ユニットである。その中で、実際テストＣＴ値の収集ユニットは、コンピュータ３６が外部の入力指令によって、各種の走査条件で、多種の材質を含む試験体を走査して得られた各走査条件における各材質の実際テストＣＴ値を収集する；前記試験体は少なくとも三種類の異なる材質を含んで、その中で水と空気が含まれる。前記実際テストＣＴ値は簡単な集合関係で表示することができ、模擬方式により得られた関数で表示することもできる。前記試験体は、今回走査する対象により決まることができる。前記の走査条件は材質のＣＴ値に影響を及ぼす主な要素により決まり、選択した電子エネルギ、Ｘ線フィルタ、Ｘ線Ｚ方向光ビームの位置、試験体／被検体の寸法が含まれる。本実施例で、各種の走査条件とは、ＣＴ値を影響する要素の異なる組み合わせである。ＣＴ装置は通常人体の頭部と身体に対して走査するので、試験体の直径寸法を２０ｃｍ、４８ｃｍと設置することができ、もちろん必要に応じて最も多くの異なる寸法の試験体を設置することもできる。 The CT value calibration software is realized by the following functional units: an actual test CT value acquisition unit, an ideal CT value acquisition / storage unit, a CT value calibration file generation unit, and a CT value calibration operation unit. . Among them, the actual test CT value collection unit is a computer for acquiring actual test material values under various scanning conditions obtained by scanning a specimen including various materials under various scanning conditions in response to an external input command. Collect test CT values; the specimen includes at least three different materials, including water and air. The actual test CT value can be displayed in a simple set relationship, or can be displayed as a function obtained by a simulation method. The specimen can be determined depending on the object to be scanned this time. The scanning conditions are determined by main factors that affect the CT value of the material, and include the selected electron energy, X-ray filter, X-ray Z-direction light beam position, and specimen / subject dimensions. In this embodiment, the various scanning conditions are different combinations of elements that affect the CT value. Since the CT device normally scans the human head and body, the diameter of the test body can be set to 20cm and 48cm, and of course, the test body of the most different dimensions can be installed as required. You can also.
理想なＣＴ値の取得／記憶ユニットは、少なくとも三種類の異なる材質の理想なＣＴ値が記憶され、前記三種類の異なる材質には水と空気の材質が含まれる；当該理想なＣＴ値は予めに設置することができ、操作者により操作画面で入力した後、記憶することもできる。当該理想なＣＴ値は下記の方式で決めることができる：第一：上記のような多種の状態で実際にテストして得られたＣＴ値を指定した一種の状態のＣＴ値を理想な値にする；第二：政府が規定する材質のＣＴ値を理想な値にする；第三：試験体の提供者が提供した試験体、材質に対して提案したＣＴ値を理想な値にする；第四：模擬、仮想の方式で取得したＣＴ値を理想な値にする。前記理想なＣＴ値は簡単な集合関係で表示されることができ、模擬取得した関数で表示することもできる。 The ideal CT value acquisition / storage unit stores ideal CT values of at least three different materials, and the three different materials include water and air materials; It can also be installed and stored after being input on the operation screen by the operator. The ideal CT value can be determined by the following method: First: a CT value of a kind of state in which a CT value obtained by actually testing in various states as described above is designated as an ideal value Second: Make the CT value of the material specified by the government an ideal value; Third: Make the CT value proposed for the specimen and material provided by the specimen provider ideal. 4: The CT value acquired by the simulation and virtual method is set to an ideal value. The ideal CT value can be displayed with a simple set relationship, or can be displayed with a simulated function.
ＣＴ値校正ファイル生成ユニットは、実際テストＣＴ値の収集ユニットにより収集された実際テストＣＴ値と理想なＣＴ値取得／記憶ユニットに記憶されている理想なＣＴ値間の対応関係を組み立て、当該対応関係はＣＴ値校正ファイルになる。前記の対応関係は下記の方式で表示することができる：当該関係は簡単な対応表関係で、各種の材質が異なる走査技術条件における各実際テストＣＴ値と理想なＣＴ値との対応関係表を組み立てる。本発明の対応関係は前記の曲線適合の方式により適合関数を取得する表示方式でもよい、当該関数は多項式関数で、前記曲線適合の方式は既に方法を説明する時詳しく説明したので、ここでは省略する。 The CT value calibration file generation unit assembles the correspondence between the actual test CT value collected by the actual test CT value collection unit and the ideal CT value stored in the ideal CT value acquisition / storage unit, and The relationship is a CT value calibration file. The correspondence can be displayed in the following manner: the relationship is a simple correspondence table, and a correspondence table between each actual test CT value and ideal CT value under different scanning technology conditions for various materials. assemble. The correspondence relationship of the present invention may be a display method for obtaining a fitting function by the curve fitting method. The function is a polynomial function, and the curve fitting method has already been described in detail when the method is described, and is omitted here. To do.
ＣＴ値校正運行ユニットは、ＣＴ値校正ファイルに従って、画像再構成器３４により第一回目に再構成した画像のＣＴ値を校正する。
前記ＣＴ値校正ファイルは、コンピュータ３６又は大容量記憶器３８又は画像再構成器３４に予めに設置することができる。或いは、毎度走査する前に、ＣＴ値校正ソフトウェアを実行することにより取得することもできる。
The CT value calibration operation unit calibrates the CT value of the image reconstructed for the first time by the image reconstructor 34 according to the CT value calibration file.
The CT value calibration file can be installed in advance in the computer 36, the mass storage device 38, or the image reconstructor 34. Alternatively, it can be obtained by executing CT value calibration software before scanning each time.
Claims (26)
（１）各種の走査条件で、少なくとも三種類の異なる材質を走査する；
（２）各種の被走査材質が各種の走査条件での実際テストＣＴ値をテストして取得し、実際テストＣＴ値の集合を得る；
（３）各種の材質が各種の走査条件で得られた実際テストＣＴ値とそれの理想なＣＴ値との対応関係を組み立て、当該対応関係を、被走査対象が当該種類の走査条件で有すべきＣＴ値を求めるための校正ファイルとする、ことを特徴とする被走査対象に対する今回の走査で取得した画像のＣＴ値を校正する校正ファイルの取得方法。 A method for obtaining a calibration file for calibrating a CT value of an image obtained in a current scan with respect to an object to be scanned, including the following steps:
(1) Scan at least three different materials under various scanning conditions;
(2) Various materials to be scanned test and obtain actual test CT values under various scanning conditions to obtain a set of actual test CT values;
(3) A correspondence relationship between actual test CT values obtained by various materials under various scanning conditions and their ideal CT values is assembled, and the corresponding relationship has the object to be scanned under the scanning conditions of the type. A calibration file acquisition method for calibrating a CT value of an image acquired in a current scan with respect to an object to be scanned, characterized in that the calibration file is used to obtain a power CT value.
（４）被走査対象を走査して、被走査対象の原始の投影データを取得する；
（５）原始の投影データに対して、データ校正の処理を含む前処理を行って、校正された投影データを取得する；
（６）校正された投影データに対して処理して画素値を取得し、且つ当該画素値に対して転換処理して、被走査対象の今回の走査における画像のＣＴ値を取得する；
（７）ステップ（３）で得られたＣＴ値校正ファイルに基づいて、ステップ（６）で取得されたＣＴ値に対して校正して、理想なＣＴ値に更に接近する校正値を得る、ことを特徴とする請求項１記載の被走査対象に対する今回の走査で取得した画像のＣＴ値を校正する校正ファイルの取得方法。 The calibration of the CT value of the image acquired in the current scan for the object to be scanned includes the following steps:
(4) scanning the object to be scanned to obtain the original projection data of the object to be scanned;
(5) Preliminary processing including data calibration processing is performed on the original projection data to obtain calibrated projection data;
(6) Process the calibrated projection data to obtain a pixel value, and transform the pixel value to obtain the CT value of the image in the current scan of the scan target;
(7) Based on the CT value calibration file obtained in step (3), the CT value obtained in step (6) is calibrated to obtain a calibration value that is closer to the ideal CT value. The method for obtaining a calibration file for calibrating a CT value of an image obtained by a current scan on a scanned object according to claim 1.
（６．１）ＣＴ値と画素値とが線形関係になる計算モデルの関数を提供する；
（６．２）各種の走査条件で、空気と各種の試験体を走査し、ステップ（６．１）の線形計算モデルにより、線形関数のパラメータを計算して校正ファイルを得る、パラメータを確定する線形関数を含み、当該パラメータは取得された被走査対象の今回の走査における画像のＣＴ値に対して第一回目の校正をすることに用いる；
（６．３）ステップ（６．２）で取得したパラメータ及び取得された被走査対象の画素値に基づいて、ステップ（６．２）で既に確定された線形関数により線形関数計算処理を行って、前記ステップ（６）のＣＴ値を取得することを特徴とする請求項２記載の被走査対象に対する今回の走査で取得した画像のＣＴ値を校正する校正ファイルの取得方法。 In step (6), the CT value of the image in the current scan to be scanned is obtained by the following method:
(6.1) Provide a calculation model function in which the CT value and the pixel value are linearly related;
(6.2) Scan the air and various test specimens under various scanning conditions, calculate the parameters of the linear function by the linear calculation model in step (6.1), obtain the calibration file, and confirm the parameters Including a linear function, the parameters used for the first calibration of the acquired CT value of the image in the current scan of the scanned object;
(6.3) Based on the parameter acquired in step (6.2) and the acquired pixel value to be scanned, linear function calculation processing is performed using the linear function already determined in step (6.2). 3. The method of acquiring a calibration file for calibrating the CT value of an image acquired by the current scan on the object to be scanned according to claim 2, wherein the CT value of step (6) is acquired.
各種の走査条件における各材質の実際テストＣＴ値の配列を取得する、異なる材質の理想なＣＴ値の配列を取得する；多項式適合の方式により、実際テストＣＴ値のＣＴ値配列と理想なＣＴ値のＣＴ値配列間の関数関係を適合して、適合パラメータを取得し、当該適合パラメータの集合は、当該種類の走査条件における理想なＣＴ値と実際テストＣＴ値間の関数関係である、ことを特徴とする請求項６記載の被走査対象に対する今回の走査で取得した画像のＣＴ値を校正する校正ファイルの取得方法。 The curve-related function is obtained by the following method:
Obtain an array of actual test CT values of each material under various scanning conditions, obtain an array of ideal CT values of different materials; CT value array of actual test CT values and ideal CT value by polynomial fitting method And fitting a functional relationship between the CT value arrays of the two to obtain a fitting parameter, wherein the set of fitting parameters is a functional relationship between an ideal CT value and an actual test CT value under the scanning condition of the kind. 7. A method for obtaining a calibration file for calibrating a CT value of an image obtained by a current scan on a scanned object according to claim 6.
多種の走査条件で実際テストして得られたＣＴ値を指定して一種類の状態におけるＣＴ値を理想な値とする；政府が規定した材質のＣＴ値を理想な値にする；試験体の提供者が提供した試験体又は材質に対して提案したＣＴ値を理想な値にする；模擬、仮想の方式で取得したＣＴ値を理想な値にする、ことを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の被走査対象に対する今回の走査で取得した画像のＣＴ値を校正する校正ファイルの取得方法。 The ideal CT value is any one determined by the following method:
Specify CT values obtained by actual testing under various scanning conditions and make the CT value in one kind of state an ideal value; make the CT value of the material specified by the government an ideal value; 10. The CT value proposed for the specimen or material provided by the provider is set to an ideal value; the CT value obtained by a simulation or virtual method is set to an ideal value. A method for acquiring a calibration file for calibrating a CT value of an image acquired in a current scan with respect to an object to be scanned according to any one of the above.
前記ステップ（６）には、第二回目の校正されたＣＴ値に従って投影データに対して画像処理して、医学画像ファイル形式の画像を取得するステップが含まれる、ことを特徴とする請求項２から９の何れか一つに記載の被走査対象に対する今回の走査で取得した画像のＣＴ値を校正する校正ファイルの取得方法。 The step (5) includes a step of performing image processing on the projection data according to the first calibrated CT value to obtain an image in a medical image file format;
The step (6) includes a step of performing image processing on the projection data according to a second calibrated CT value to obtain an image in a medical image file format. 10. A method for acquiring a calibration file for calibrating the CT value of an image acquired in the current scan for the object to be scanned according to any one of items 1 to 9.
前記コンピュータ部分には、画像再構成処理して取得された被走査対象の今回の走査における画像のＣＴ値を校正するためのＣＴ値校正ソフトウェアがインストールされている、ことを特徴とするＣＴ走査装置。 Detection to acquire information data, including a computer part for controlling scanning and image reconstruction, a mechanical part for stereotaxic scanning of the patient, a high voltage generator for generating a radiation source, and a radiation tube A CT scanning device comprising a portion, wherein
A CT scanning device, wherein CT value calibration software for calibrating the CT value of the image in the current scan of the scan target obtained by image reconstruction processing is installed in the computer portion .
前記コンピュータは、外部からの操作指令やパラメータを受信して、制御機構により画像再構成器と、機械部分と、検出部分とを制御し、前記ＣＴ値校正ソフトウェアはコンピュータにインストールされる、ことを特徴とする請求項１３記載のＣＴ走査装置。 The computer portion includes a computer, an image reconstructor, and a control mechanism.
The computer receives an operation command or parameter from the outside, controls an image reconstructor, a machine part, and a detection part by a control mechanism, and the CT value calibration software is installed in the computer. The CT scanning device according to claim 13, wherein
前記ＣＴ値校正ファイル生成ユニットは、ＣＴ値校正運行ユニットに運行しようとするＣＴ値校正ファイルを提供して、画像再構成して取得された被走査対象の今回の走査における画像ＣＴ値に対して校正する、ことを特徴とする請求項１３記載のＣＴ走査装置。 The CT value calibration software is realized by a functional unit including a CT value calibration file generation unit and a CT value calibration operation unit,
The CT value calibration file generating unit provides a CT value calibration file to be operated to the CT value calibration operation unit, and for the image CT value in the current scan of the scan target obtained by image reconstruction. The CT scanning device according to claim 13, wherein calibration is performed.
前記実際テストＣＴ値収集ユニットは、試験体が各種の走査条件における異なる材質の実際テストＣＴ値を取得し；前記理想なＣＴ値取得／記憶ユニットには、試験体の各材質の理想なＣＴ値が記憶され、前記ＣＴ値校正ファイル生成ユニットは、実際テストＣＴ値と理想なＣＴ値間の対応関係を組み立て、当該対応関係をＣＴ値校正ファイルとする、ことを特徴とする請求項１６記載のＣＴ走査装置。 The CT value calibration software has a functional unit including an actual test CT value collection unit and an ideal CT value acquisition / storage unit;
The actual test CT value acquisition unit acquires actual test CT values of different materials under the various scanning conditions of the test body; the ideal CT value acquisition / storage unit includes an ideal CT value of each material of the test body. 17. The CT value calibration file generation unit assembles a correspondence relationship between an actual test CT value and an ideal CT value, and uses the correspondence relationship as a CT value calibration file. CT scanning device.
18. The CT scanning apparatus according to claim 17, wherein the scanning condition includes a combination of selected electron energy, an X-ray filter, an X-ray Z-direction light beam position, and a specimen / subject dimension. .
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