JP2014230615A - 放射線断層撮影装置および投影データ補正方法並びにプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】放射線入射面が平らな検出器ブロックを有する放射線検出器を用いた放射線断層撮影により得られた投影データに対する散乱線補正において、補正の精度を高める。【解決手段】検出器ブロック41B毎に当該検出器ブロックに入射してくる散乱線61の発生源Sのチャネル方向における偏りを推定し、同一の検出器ブロック41Bにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域41Lに位置する検出素子411にて得られた投影データに対する散乱線補正係数と、他方の片側半分の領域41Rに位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数との割合を、当該検出器ブロック41Bに入射してくる散乱線の発生源Sのチャネル方向における偏りに応じて変化させる。【選択図】図5
Description
本発明は、放射線断層撮影装置における投影データ(data)の散乱線補正の技術に関する。
従来、放射線断層撮影装置においては、放射線検出器で得られた投影データから、コリメータ(collimator)で除去しきれずに放射線検出器に入射した散乱線の成分を差し引く散乱線補正が行われている。
一方、放射線断層撮影装置における放射線検出器としては、複数の検出素子が平面に沿って2次元的に配列された検出器ブロック(block)をチャネル(channel)方向に沿って円弧状に複数配列して成る放射線検出器が知られている(特許文献1,要約等参照)。
ところで、同一の検出器ブロック内における検出素子の散乱線検出特性は、一見すると、ほぼ一様であるように思える。
しかしながら、実際には、同一の検出器ブロック内における検出素子の散乱線検出特性は、散乱線発生源の位置によっては一様でなくなる場合がある。
例えば、放射線検出器には、チャネル方向における検出素子間の各境界毎に、散乱線除去用のコリメータ板と電子部品保護用のグリッド(grid)帯とが設けられる場合がある。コリメータ板は、その板面が、検出素子間の境界と放射線源の焦点とを含む平面に沿うように、検出素子の放射線入射面から上方に少し間隔を置いて設けられる。また、グリッド帯は、その境界上に貼り付けられるようにして設けられる。この場合、散乱線発生源が撮像視野の中心からチャネル方向においてずれた位置にあると、散乱線から見たときのコリメータ板とグリッド帯との位置関係が、同一の検出器ブロック内の検出素子間においても異なることが分かる。つまり、同一の検出器ブロック内の検出素子同士であっても、散乱線発生源の位置によっては、検出素子の散乱線入射率に差異が生じる。そして、その差異は、チャネル方向の一方寄りの検出素子と他方寄りの検出素子との間で顕著になる。
検出素子間における散乱線検出特性の差異を無視すると、投影データに含まれる誤差が増大し、再構成画像においてアーチファクト(artifact)を生じさせてしまう。
このような事情により、放射線入射面が平らな検出器ブロックを有する放射線検出器を用いた放射線断層撮影により得られた投影データに対する散乱線補正において、補正の精度を高めることができる技術が望まれている。
第1の観点の発明は、
放射線源と、
検出素子が前記放射線源と対向する平面に沿ってマトリクス(matrix)状に配列された複数の検出器ブロックをチャネル方向に配列して成る放射線検出器と、
前記検出素子のチャネル方向における境界毎に、板面が前記境界と前記放射線源の焦点とを含む平面に沿うように設けられたコリメータ板と、
前記放射線源および放射線検出器を被写体の周りに回転させながら前記放射線源から前記被写体に放射線を照射させてスキャンを実施するスキャン実施手段と、
前記スキャン(scan)の実施により前記放射線検出器の各検出素子にて得られた投影データに対して散乱線補正を行う補正手段とを備えた放射線断層撮影装置であって、
前記検出器ブロック毎に該検出器ブロックの放射線入射面に入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りを推定する推定手段を備え、
前記補正手段が、同一の検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数と、他方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数との割合を、該検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りに応じて変化させる放射線断層撮影装置を提供する。
放射線源と、
検出素子が前記放射線源と対向する平面に沿ってマトリクス(matrix)状に配列された複数の検出器ブロックをチャネル方向に配列して成る放射線検出器と、
前記検出素子のチャネル方向における境界毎に、板面が前記境界と前記放射線源の焦点とを含む平面に沿うように設けられたコリメータ板と、
前記放射線源および放射線検出器を被写体の周りに回転させながら前記放射線源から前記被写体に放射線を照射させてスキャンを実施するスキャン実施手段と、
前記スキャン(scan)の実施により前記放射線検出器の各検出素子にて得られた投影データに対して散乱線補正を行う補正手段とを備えた放射線断層撮影装置であって、
前記検出器ブロック毎に該検出器ブロックの放射線入射面に入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りを推定する推定手段を備え、
前記補正手段が、同一の検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数と、他方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数との割合を、該検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りに応じて変化させる放射線断層撮影装置を提供する。
ここで、「散乱線補正」とは、得られた投影データから散乱線による成分を除去するための補正である。
また、「散乱線の発生源のチャネル方向における偏り」は、一般的には、多数の散乱線発生源に対する平均的な偏りと考えられるが、特定の散乱線発生源についての偏りと考えてもよく、この場合、上記「補正」は、その特定の散乱線発生源からの散乱線に起因する変動成分のみに適用される。
第2の観点の発明は、
前記推定手段が、前記放射線検出器にて得られた投影データに基づいて、前記散乱線発生源のチャネル方向における偏りを推定する、上記第1の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
前記推定手段が、前記放射線検出器にて得られた投影データに基づいて、前記散乱線発生源のチャネル方向における偏りを推定する、上記第1の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
第3の観点の発明は、
前記推定手段が、前記検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域における各検出素子にて得られた放射線検出信号値の総加算値と、他方の片側半分の領域における各検出素子にて得られた放射線検出信号値の総加算値との比に基づいて、前記散乱線の発生源のチャネル方向における偏りを推定する、上記第2の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
前記推定手段が、前記検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域における各検出素子にて得られた放射線検出信号値の総加算値と、他方の片側半分の領域における各検出素子にて得られた放射線検出信号値の総加算値との比に基づいて、前記散乱線の発生源のチャネル方向における偏りを推定する、上記第2の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
第4の観点の発明は、
前記コリメータ板が、前記検出素子の放射線入射面から上方に間隔を置いて設けられており、
前記境界には、放射線を吸収するグリッド帯が設けられている、上記第1の観点から第3の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
前記コリメータ板が、前記検出素子の放射線入射面から上方に間隔を置いて設けられており、
前記境界には、放射線を吸収するグリッド帯が設けられている、上記第1の観点から第3の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
第5の観点の発明は、
前記検出素子が、入射された放射線を光子または電気信号に変換する層を有しており、
前記層の厚みは、入射された放射線を実質的にすべて吸収するのに必要な厚みより小さい、上記第1の観点から第3の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
前記検出素子が、入射された放射線を光子または電気信号に変換する層を有しており、
前記層の厚みは、入射された放射線を実質的にすべて吸収するのに必要な厚みより小さい、上記第1の観点から第3の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
第6の観点の発明は、
前記検出器ブロックにおけるチャネル方向の幅が、16mmまたは前記検出素子の16個分より大きい、上記第1の観点から第5の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
前記検出器ブロックにおけるチャネル方向の幅が、16mmまたは前記検出素子の16個分より大きい、上記第1の観点から第5の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
第7の観点の発明は、
前記補正手段が、前記散乱線発生源が、前記検出器ブロックにおけるチャネル方向の中心と前記放射線源の焦点とを結ぶ直線に対して、チャネル方向における一方の片側にある場合と他方の片側にある場合とにおいて、前記割合を変える、上記第1の観点から第6の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
前記補正手段が、前記散乱線発生源が、前記検出器ブロックにおけるチャネル方向の中心と前記放射線源の焦点とを結ぶ直線に対して、チャネル方向における一方の片側にある場合と他方の片側にある場合とにおいて、前記割合を変える、上記第1の観点から第6の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
第8の観点の発明は、
前記スキャン実施手段が、複数ビュー(view)の投影データを収集するよう前記スキャンを実施し、
前記推定手段は、前記散乱線発生源のチャネル方向における偏りをビュー毎に推定し、
前記補正手段は、前記投影データの散乱線補正をビュー毎に行う、上記第1の観点から第7の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
前記スキャン実施手段が、複数ビュー(view)の投影データを収集するよう前記スキャンを実施し、
前記推定手段は、前記散乱線発生源のチャネル方向における偏りをビュー毎に推定し、
前記補正手段は、前記投影データの散乱線補正をビュー毎に行う、上記第1の観点から第7の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
第9の観点の発明は、
放射線源と、検出素子が平面に沿ってマトリクス状に配列された複数の検出器ブロックをチャネル方向に配列して成る放射線検出器とを、被写体の周りに回転させながら前記放射線源から前記被写体に放射線を照射するスキャンの実施により前記放射線検出器の各検出素子にて得られた投影データに対して散乱線補正を行う投影データ補正方法であって、
前記検出器ブロック毎に該検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りを推定し、
同一の検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数と、他方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数との割合を、該検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りに応じて変化させる、投影データ補正方法を提供する。
放射線源と、検出素子が平面に沿ってマトリクス状に配列された複数の検出器ブロックをチャネル方向に配列して成る放射線検出器とを、被写体の周りに回転させながら前記放射線源から前記被写体に放射線を照射するスキャンの実施により前記放射線検出器の各検出素子にて得られた投影データに対して散乱線補正を行う投影データ補正方法であって、
前記検出器ブロック毎に該検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りを推定し、
同一の検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数と、他方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数との割合を、該検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りに応じて変化させる、投影データ補正方法を提供する。
第10の観点の発明は、
コンピュータ(computer)に、上記第9の観点の投影データ補正方法を実行させるためのプログラム(program)を提供する。
コンピュータ(computer)に、上記第9の観点の投影データ補正方法を実行させるためのプログラム(program)を提供する。
上記観点の発明によれば、同一の検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数と、他方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数との割合を、上記検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りに応じて変化させることができ、散乱線の発生源の位置が上記検出器ブロックのチャネル方向における中心線からずれた場合に生じる、上記検出器ブロックにおける検出素子間の散乱線検出特性の差異を考慮した散乱線補正を行うことができる。その結果、放射線入射面が平らな検出器ブロックを有する放射線検出器を用いた放射線断層撮影により得られた投影データに対する散乱線補正において、補正の精度を高めることができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るX線CT装置の要部構成を示すブロック図である。
図1は、第1実施形態に係るX線CT装置の要部構成を示すブロック図である。
X線CT装置1は、X線管2、アパーチャ(aperture)3、およびX線検出部4を備えている。
X線管2は、X線焦点fから被検体20にX線を照射する。
アパーチャ3は、X線管2と被検体20との間に設けられている。アパーチャ3は、X線管2から照射されたX線21を、所定のファン角で広がる扇形のファンビーム(fan-beam)またはコーンビーム(cone-beam)に成形する。
X線検出部4は、被検体20を挟むようにX線管2と対向して配置されている。X線検出部4は、X線管2から照射され、被検体20を透過したX線を検出する。
図2は、X線検出部4の側面拡大図である。図2に示すように、X線検出部4は、X線検出器41、コリメータ42、およびグリッド43を備えている。
X線検出器41は、検出器ブロック41Bをチャネル方向(CH方向)に沿って円弧状に複数(例えば30個程度)配列して成る構造を有している。チャネル方向とは、X線管2から照射されるファンビームX線のファン角(広がり)方向である。検出器ブロック41Bは、例えば、不図示である一対のレール(rail)におけるX線入射側に取り付けられる。
検出器ブロック41Bは、検出素子411を、X線焦点fに対向する平面に沿って、マトリクス状に複数配列して成る構造を有している。つまり、検出素子411は、チャネル方向の接線方向であるx方向と、被検体20の体軸方向である列方向(z方向)とに、2次元的に配列されている。なお、列方向は、X線管2から照射されるファンビームX線の厚み方向とも一致しており、スライス方向とも言う。検出素子411は、X線を光子に変換するシンチレータ(scintillator)層411Sと、その光子を電気信号に変換するフォトダイオード(photodiode)層411Pとにより構成されている。
検出器ブロック41Bは、さらに、図2の向かって右側半分に相当する右側のモジュール41Rと、左側半分に相当する左側のモジュール41Lとから構成されている。これら左右2つのモジュール41L,41Rは、検出器ブロック41Bごとに一つの平面フレーム(frame)上に設置されている。
検出器ブロック41Bは、x方向に、例えば、16個より多い検出素子411が配列されており、16mmより大きい幅を有している。本例では、検出器ブロック41Bは、x方向および列方向に32個×64個の検出素子411が配列されている。つまり、左側のモジュール41Lおよび右側のモジュール41Rには、それぞれ、16個×64個の検出素子411が配列されている。ただし、図2では簡略化のため、検出素子の個数を実際より少なくして描いてある。検出素子411のサイズ(size)は、例えば、x方向および列方向に1mm×1mm程度であり、検出器ブロック41Bのサイズは、例えば、x方向および列方向に32mm×64mm程度である。
なお、ここでは、左側のモジュール41Lにおいては、チャネル方向における検出素子411の各位置を、検出器ブロック41Bの中央から順に、チャネル番号ch=chL_start〜chL_endで表し、列方向における検出素子411の各位置を列番号row=rowL_start〜rowL_endで表す。また、右側のモジュール41Rにおいては、チャネル方向における検出素子411の各位置を、検出器ブロック41Bの中央から順に、チャネル番号ch=chR_start〜chR_endで表し、列方向における検出素子411の各位置を列番号row=rowR_start〜rowR_endで表す。
X線検出器41のX線入射面は、概観すると、X線焦点fからの距離が一定となるようにチャネル方向に沿って円弧状に湾曲形成されている。しかし、正確には、X線焦点fを中心とする正多角形の輪郭の一部と一致するように屈曲形成されている。
コリメータ42は、いわゆるペイシェント・コリメータ(patient
collimator)である。すなわち、コリメータ42は、被検体20を透過したX線のうち、直接線はX線検出器41への入射を許し、散乱線はできるだけ吸収して除去するためのものである。コリメータ42は、X線検出器41のX線入射側に設けられている。コリメータ42は、複数のコリメータ板421を有している。コリメータ板421は、列方向に沿って並ぶ検出素子列のチャネル方向における境界毎に、板面がその境界とX線焦点fとを含む平面に沿うように設けられている。また、本例では、各コリメータ板421は、検出器ブロック41Bにおける各検出素子411の検出面から上方に一定の間隔を置いて設けられている。この間隔は、例えば、0.2mm〜2mm程度である。コリメータ板421の板厚は、例えば、0.2mm程度である。コリメータ板421のX線照射方向における幅は、例えば、30mm〜50mm程度である。コリメータ板421は、例えば、不図示である一対のレールにおけるX線出射側に、モジュール化して取り付けられる。
collimator)である。すなわち、コリメータ42は、被検体20を透過したX線のうち、直接線はX線検出器41への入射を許し、散乱線はできるだけ吸収して除去するためのものである。コリメータ42は、X線検出器41のX線入射側に設けられている。コリメータ42は、複数のコリメータ板421を有している。コリメータ板421は、列方向に沿って並ぶ検出素子列のチャネル方向における境界毎に、板面がその境界とX線焦点fとを含む平面に沿うように設けられている。また、本例では、各コリメータ板421は、検出器ブロック41Bにおける各検出素子411の検出面から上方に一定の間隔を置いて設けられている。この間隔は、例えば、0.2mm〜2mm程度である。コリメータ板421の板厚は、例えば、0.2mm程度である。コリメータ板421のX線照射方向における幅は、例えば、30mm〜50mm程度である。コリメータ板421は、例えば、不図示である一対のレールにおけるX線出射側に、モジュール化して取り付けられる。
グリッド43は、検出器ブロック41BのX線出射側に設けられた不図示の電子部品をX線から保護するためのものである。グリッド43は、複数のグリッド帯431を有している。グリッド帯431は、X線吸収性を有する部材で構成されている。グリッド帯431は、列方向に沿って並ぶ検出素子列のチャネル方向における境界毎に、その境界上に帯状に貼り付けられている。グリッド帯431のチャネル方向の幅は、例えば、0.2mm程度である。
X線管2およびX線検出器41は、互いの位置関係を維持したまま回転することができるよう支持されている。X線管2およびX線検出器41の回転中心は、撮像視野FOVの中心となり、アイソセンタ(iso-center)と呼ばれる。被検体20は、通常、その体軸がアイソセンタと略一致するように、不図示の撮影テーブル(table)上に載置される。
X線CT装置1は、X線管2およびX線検出器41を回転させ、X線管2のX線焦点fからX線を被検体20に照射し、X線検出器41で被検体20の透過X線を検出することにより、スキャンを実施する。
図1に示すように、X線CT装置1は、さらに、DAS(Data Acquisition
System)5、記憶部6、および演算・制御部7を備えている。
System)5、記憶部6、および演算・制御部7を備えている。
DAS5は、X線検出器41が検出したX線強度のアナログデータ(analog
data)をデジタルデータ(digital data)に変換して収集する。
data)をデジタルデータ(digital data)に変換して収集する。
記憶部6は、種々のデータやプログラムを記憶している。本例では、記憶部6は、スキャンによって得られた投影データや、この投影データの散乱線補正に用いる補正データなどを記憶している。
演算・制御部7は、X線管2およびX線検出器41を回転させながら、X線焦点fからX線を被検体20に照射し、被検体20の透過X線をX線検出器41で検出するスキャンを実施すべく、各部を制御する。DAS5では、このスキャンの実施により、複数ビュー(view)の投影データが収集される。
また、演算・制御部7は、DAS5が収集した投影データを受け取る。演算・制御部7は、受け取った投影データに基づいて、逆投影などの画像再構成の演算を行い、画像データを生成する。演算・制御部18は、画像再構成の際に、記憶部17にアクセス(access)し、読み出した補正データに基づいて、投影データの散乱線補正を行う。そして、演算・制御部7は、散乱線補正された投影データに基づいて画像データを生成する。
ここで、演算・制御部7により行われる散乱線補正について詳しく説明する。ただし、ここでは、実際に行われる散乱線補正のうち、本提案に係る部分についてのみ詳しく説明し、その他の部分については詳しい説明を省略する。
図3は、散乱線の発生源が検出器ブロックのセンタライン上にある場合における左側および右側のモジュールと散乱線との位置関係を示す図である。この例では、コリメータ板421をすり抜けて来る散乱線61の発生源Sが、撮像視野FOV内であって、検出器ブロック41Bのチャネル方向あるいはx方向における中心CとX線焦点fとを結ぶ、検出器ブロック41BのセンタラインCf上の位置にある場合を想定している。この場合、散乱線61は、その発生源Sから検出器ブロック41Bに向けて左右対称に進行する。つまり、左側のモジュール41Lにおける検出素子411のX線入射面に対する散乱線61の入射角度θLと、右側のモジュール41Rにおける検出素子411のX線入射面に対する散乱線61の入射角度θRとは対称な関係になる。
図4は、散乱線の発生源が検出器ブロックのセンタラインより右側にある場合における左側および右側のモジュールと散乱線との位置関係を示す図である。また、図5は、散乱線の発生源が検出器ブロックのセンタラインより左側にある場合における左側および右側のモジュールと散乱線との位置関係を示す図である。これらの例では、コリメータ板421をすり抜けて来る散乱線61の発生源Sが、撮像視野FOV内であって、検出器ブロック41BのセンタラインCfからチャネル方向において左側あるいは右側にずれた位置にある場合を想定している。この場合、散乱線61は、その発生源Sから検出器ブロック41Bに向けて左右非対称に進行する。つまり、左側のモジュール41Lにおける検出素子411のX線入射面に対する散乱線61の入射角度θLと、右側のモジュール41Rにおける検出素子411のX線入射面に対する散乱線61の入射角度θRとは非対称な関係になる。コリメータ板421は、それぞれ、センタラインCfの先であって、散乱線の発生源Sから比較的遠方にあるX線焦点fを向いている。そのため、コリメータ板421をすり抜けて来る散乱線61の量の偏りについては、左右のモジュール間で差は出にくい。一方、左右2つのモジュール41L,41RのX線入射面は、X線焦点fからの距離が一定となる円弧状ではなく、フラット(flat)で同一平面を形成している。そのため、コリメータ板421の下方における、検出素子411のX線入射面に対する散乱線61の入射角度θL,θRについては、左右のモジュール間で差が現れる。このような散乱線61の入射角度θLとθRとの差が、検出素子411における散乱線検出特性の差を生む場合には、その差を補正する必要がある。以下、この点に関し、本実施形態のケース(case)について考えてみる。
図4および図5の例では、上述の通り、コリメータ板421をすり抜けて来る散乱線61の発生源Sが、撮像視野FOV内であって、検出器ブロック41BのセンタラインCfから右側または左側にずれた位置にある場合を想定している。
この場合、図4および図5に示すように、左側のモジュール41Lと右側のモジュール41Rとの間において、検出素子411のX線入射面に対する散乱線61の入射角度θLとθRとの間に差が現れる。すると、コリメータ板421をすり抜けて来る散乱線61のうち、グリッド帯431で吸収される散乱線61の量に左右差が生じる。その結果、検出素子411で検出される散乱線61の量に左右差が生まれる。
つまり、散乱線発生源Sが検出器ブロック41BのセンタラインCfから左側にずれている場合には、左側のモジュール41Lの方が、右側のモジュール41Rよりも散乱線61の検出量が相対的に多くなる。そして、散乱線の発生源SのセンタラインCfからのずれが大きいほど、散乱線61の検出量の左右差も大きくなる。逆に、散乱線の発生源Sが検出器ブロック41BのセンタラインCfから右側にずれている場合には、右側のモジュール41Rの方が、左側のモジュール41Lよりも散乱線61の検出量が相対的に多くなる。そして、散乱線の発生源SのセンタラインCfからのずれが大きいほど、散乱線61の検出量の左右差も大きくなる。
また、散乱線の発生源SのセンタラインCfからの偏りによる影響については、同一のモジュールの中でも、検出素子411の位置によって異なると考えられる。つまり、検出器ブロック41Bのチャネル方向における中心に近い検出素子411ほど、コリメータ板421の傾きの左右差は小さく、遠い検出素子411ほど、コリメータ板421の傾きの左右差は大きくなる。そのため、散乱線の発生源SのセンタラインCfからの偏りによる影響については、検出器ブロック41Bのチャネル方向における中心に近い検出素子411ほど小さく、その中心から遠い検出素子411ほど大きくなると考えられる。
そこで、散乱線の発生源Sが検出器ブロック41BのセンタラインCf上にある場合には、左右モジュール41L,41Rの検出素子411にて得られた投影データに対して、散乱線の発生源Sの左右偏りに起因する変動成分を補正するための補正係数として、1を適用する。
一方、散乱線の発生源SがセンタラインCfから左側にずれている場合には、左側のモジュール41Lにて得られた投影データ対しては、散乱線の発生源Sの左右偏りに起因する補正係数として、X線検出信号強度が実際に得られた強度よりも小さくなるように重み付けされた補正係数、すなわち1より小さい係数を適用する。また、右側のモジュール41Rにて得られた投影データに対しては、散乱線の発生源Sの左右偏りに起因する変動成分を補正するための補正係数として、X線検出信号強度が実際に得られた強度よりも大きくなるように重み付けされた補正係数、すなわち1より大きい係数を適用する。
同様に、散乱線の発生源SがセンタラインCfから右側にずれている場合には、左側のモジュール41Lにて得られた投影データ対しては、散乱線の発生源Sの左右偏り起因する補正係数として、X線検出信号強度が実際に得られた強度よりも大きくなるように重み付けされた補正係数、すなわち1より大きい係数を適用する。また、右側のモジュール41Rの検出素子411にて得られた投影データ対しては、散乱線の発生源Sの左右偏り起因する補正係数として、X線検出信号強度が実際に得られた強度よりも小さくなるように重み付けされた補正係数、すなわち1より小さい係数を適用する。
そして、さらには、散乱線の発生源Sの左右偏りが大きいほど補正量が大きくなるように、その補正係数を調整する。また、検出器ブロック41Bのチャネル方向における中心に近い検出素子411ほど補正量が小さくなり、当該中心から遠い検出素子411ほど補正量が大きくなるように、その補正係数を調整する。
なお、本例では、散乱線の発生源SのセンタラインCfからの偏りは、多数の散乱線発生源における平均的な偏りと考える。そして、この偏りは、例えば、検出器ブロック41Bにおける各検出素子にて得られた投影データに基づいて推定することができる。また例えば、左側のモジュール41Lにおける各検出素子411にて得られたX線検出信号値の総加算値と、右側のモジュール41Rにおける各検出素子411にて得られたX線検出信号値の総加算値との比に基づいて推定することができる。また例えば、横軸に検出器ブロック41Bにおける各検出素子411のチャネル番号ch、縦軸にX線検出信号値を取ってグラフ(graph)を作成する。そして、このグラフにおいて、X線検出信号値が最小となるチャネル番号に対応したチャネル方向の位置を、散乱線の発生源Sの代表的な位置とし、この位置に基づいて上記偏りを推定してもよい。また例えば、横軸に検出器ブロック41Bにおける各検出素子411のチャネル番号ch、縦軸にX線検出信号値×(−1)を取ってグラフを作成する。そして、このグラフにおいて、X線検出信号値×(−1)の面積のチャネル方向における重心に相当するチャネル番号に対応したチャネル方向の位置を、散乱線の発生源Sの代表的な位置とし、この位置に基づいて上記偏りを推定してもよい。
本提案による補正を含む散乱線補正を式で表すと、例えば、次のように記述することができる。
Proj’ch,row=f(w,ch)×g(ch)×Projch,row
ただし、 f(w,ch)=(1+(w-wc)) if chL_start≦ch≦chL_end
f(w,ch)=(1-(w-wc)) if chR_start≦ch≦chR_end
ただし、 f(w,ch)=(1+(w-wc)) if chL_start≦ch≦chL_end
f(w,ch)=(1-(w-wc)) if chR_start≦ch≦chR_end
ここで、Projch,rowは、補正前の投影データであり、Proj’ch,rowは、補正後の投影データである。また、f(w,ch)は、本提案による補正のための補正係数であり、散乱線の発生源Sにおける位置の偏りに基づく変動成分を除去するためのものである。g(ch)は、その他の補正のための補正係数であり、例えばチャネル番号chの検出素子に固有の検出特性に基づく従来の補正のためのものである。また、wは、散乱線の発生源Sにおける左右の偏り程度と、補正対象となる投影データが得られた検出素子411のチャネル方向の位置とに依存する重みである。wcは、散乱線の発生源Sが検出器ブロック41BのセンタラインCf上に位置するときの重みである。重みwは、例えば次ようにして決定する。
図6は、検出素子のチャネル番号ch毎に用意された、X線検出信号値の総加算値の比sumL/sumRと重みwとの対応関係を示す図である。まず、図6に示すように、右側のモジュール41Rの各検出素子で得られたX線検出信号値の総加算値sumRに対する左側のモジュール41Lの各検出素子で得られたX線検出信号値の総加算値sumLの比sumL/sumRと重みwとの対応関係を、検出素子411のチャネル番号ch毎に用意しておく。そして、補正対象となる検出器ブロック41Bにて実際に得られた比sumL/sumRと、補正対象となる投影データが得られた検出素子411のチャネル番号chとに基づき、上記対応関係を参照して、重みwを特定する。なお、上記の各対応関係は、適正な補正が行われるよう実験またはシミュレーション(simulation)により求め、記憶部17に記憶させておく。
これより、第1実施形態に係るX線CT装置の処理の流れについて説明する。
図7は、第1実施形態に係るX線CT装置の処理の流れを示すフローチャートである。
ステップ(step)S1では、スキャンを実施して複数ビューの投影データを収集する。
ステップS2では、処理対象のビューを選択する。
ステップS3では、処理対象の検出器ブロックを選択する。
ステップS4では、処理対象のビューおよび検出器ブロックにて得られた投影データに基づいて、散乱線の発生源Sにおける左右の偏りを推定する。
ステップS5では、処理対象の検出素子を選択する。
ステップS6では、推定された散乱線の発生源Sにおける左右の偏りと、処理対象の検出素子の位置とから、適用する補正データを決定する。
ステップS7では、処理対象のビュー、処理対象の検出器ブロック、および処理対象の検出素子にて得られた投影データに、決定された補正データを適用して散乱線補正を行う。
ステップS8では、処理対象の検出素子として次に選択すべき検出素子があるか否かを判定する。ある場合には、ステップS5に戻り、ない場合には、ステップS9に進む。
ステップS9では、処理対象の検出器ブロックとして次に選択すべき検出器ブロックがあるか否かを判定する。ある場合には、ステップS3に戻り、ない場合には、ステップS10に進む。
ステップS10では、処理対象のビューとして次に選択すべきビューがあるか否かを判定する。ある場合には、ステップS2に戻り、ない場合には、ステップS11に進む。
ステップS11では、散乱線補正が行われた複数ビューの投影データに基づいて画像再構成を行い、画像データを生成する。
(第2実施形態)
図8は、第2実施形態による検出器ブロックの構成を示す図である。
図8は、第2実施形態による検出器ブロックの構成を示す図である。
図8に示すように、第2実施形態に係る検出器ブロック41B′では、電子部品保護用のグリッドは設けられていない。一方、検出素子411を構成するシンチレータ層411SにおけるX線入射面に垂直な方向の厚みは、シンチレータ層411Sに入射されたX線をすべて吸収するのに必要な厚みよりも小さい。
この場合、散乱線61の検出率は、散乱線61がシンチレータ層411Sを進むときのX線経路長(透過長)に依存する。散乱線61の入射角度がX線入射面に対して浅くなるほどそのX線経路長が長くなり(図8、ΔdR<ΔdR)、散乱線61の検出率も大きくなる。すなわち、散乱線の発生源Sにおける左右の偏りにより、検出器ブロック41B′を構成する左右2つのモジュール41L,41R間で散乱線検出特性が変わる。そのため、この場合にも第1実施形態と同様な補正を行うことで散乱線補正の精度を高めることができる。
なお、検出素子411は、X線を直接的に電気信号に変換するタイプ(type)の素子であって、X線入射面に垂直な方向の厚みは、入射されたX線をすべて吸収するのに必要な厚みよりも小さいもの、としてもよい。
以上、上記の実施形態によれば、同一の検出器ブロック41Bにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域に位置する第1の検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数と、他方の片側半分の領域に位置する第2の検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数との割合を、上記検出器ブロック41Bに入射してくる散乱線の発生源Sのチャネル方向における偏りに応じて変化させることができ、散乱線の発生源Sの位置が上記検出器ブロック41Bのチャネル方向における中心線からずれた場合に生じる、上記検出器ブロック41Bにおける検出素子間の散乱線検出特性の差異を考慮した散乱線補正を行うことができる。その結果、X線入射面が平らな検出器ブロック41Bを有するX線検出器41を用いたX線断層撮影により得られた投影データに対する散乱線補正において、補正の精度を高めることができる。
なお、発明は上記の実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の実施形態を採り得る。
また例えば、左側および右側のモジュール41L,41Rは、それぞれ独立したものであってもよいし、一体的に形成されたものであってもよい。
例えば、上記の実施形態では、コリメータ板421がチャネル方向に配列された場合を想定しているが、発明は、コリメータ板421が列方向に配列された場合や、チャネル方向および列方向に配列された場合にも、同様に適用可能である。
なお、コンピュータに、投影データの散乱線補正の一部として、上記提案の補正、すなわち、検出器ブロック41Bに対する散乱線の発生源における左右の偏りに起因する変動成分を除去する補正を実行させるためのプログラムもまた、発明の一実施形態である。
1 X線CT装置(放射線断層撮影装置)
2 X線管(放射線源)
f X線焦点
3 アパーチャ
4 X線検出部
41 X線検出器(放射線検出器)
41B 検出器ブロック
41L 左側のモジュール
41R 右側のモジュール
411 検出素子
42 コリメータ
421 コリメータ板
43 グリッド
431 グリッド帯
5 DAS
6 記憶部
7 演算・制御部(スキャン実施手段、推定手段、補正手段)
20 被検体(被写体)
61 散乱線
S 散乱線の発生源
2 X線管(放射線源)
f X線焦点
3 アパーチャ
4 X線検出部
41 X線検出器(放射線検出器)
41B 検出器ブロック
41L 左側のモジュール
41R 右側のモジュール
411 検出素子
42 コリメータ
421 コリメータ板
43 グリッド
431 グリッド帯
5 DAS
6 記憶部
7 演算・制御部(スキャン実施手段、推定手段、補正手段)
20 被検体(被写体)
61 散乱線
S 散乱線の発生源
Claims (10)
- 放射線源と、
検出素子が前記放射線源と対向する平面に沿ってマトリクス状に配列された複数の検出器ブロックをチャネル方向に配列して成る放射線検出器と、
前記検出素子のチャネル方向における境界毎に、板面が前記境界と前記放射線源の焦点とを含む平面に沿うように設けられたコリメータ板と、
前記放射線源および放射線検出器を被写体の周りに回転させながら前記放射線源から前記被写体に放射線を照射させてスキャンを実施するスキャン実施手段と、
前記スキャンの実施により前記放射線検出器の各検出素子にて得られた投影データに対して散乱線補正を行う補正手段とを備えた放射線断層撮影装置であって、
前記検出器ブロック毎に該検出器ブロックの放射線入射面に入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りを推定する推定手段を備え、
前記補正手段は、同一の検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数と、他方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数との割合を、該検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りに応じて変化させる放射線断層撮影装置。 - 前記推定手段は、前記放射線検出器にて得られた投影データに基づいて、前記散乱線発生源のチャネル方向における偏りを推定する、請求項1に記載の放射線断層撮影装置。
- 前記推定手段は、前記検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域における各検出素子にて得られた放射線検出信号値の総加算値と、他方の片側半分の領域における各検出素子にて得られた放射線検出信号値の総加算値との比に基づいて、前記散乱線の発生源のチャネル方向における偏りを推定する、請求項2に記載の放射線断層撮影装置。
- 前記コリメータ板は、前記検出素子の放射線入射面から上方に間隔を置いて設けられており、
前記境界には、放射線を吸収するグリッド帯が設けられている、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。 - 前記検出素子は、入射された放射線を光子または電気信号に変換する層を有しており、
前記層の厚みは、入射された放射線を実質的にすべて吸収するのに必要な厚みより小さい、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。 - 前記検出器ブロックにおけるチャネル方向の幅は、16mmまたは前記検出素子の16個分より大きい、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
- 前記補正手段は、前記散乱線発生源が、前記検出器ブロックにおけるチャネル方向の中心と前記放射線源の焦点とを結ぶ直線に対して、チャネル方向における一方の片側にある場合と他方の片側にある場合とにおいて、前記割合を変える、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
- 前記スキャン実施手段は、複数ビューの投影データを収集するよう前記スキャンを実施し、
前記推定手段は、前記散乱線発生源のチャネル方向における偏りをビュー毎に推定し、
前記補正手段は、前記投影データの散乱線補正をビュー毎に行う、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。 - 放射線源と、検出素子が平面に沿ってマトリクス状に配列された複数の検出器ブロックをチャネル方向に配列して成る放射線検出器とを、被写体の周りに回転させながら前記放射線源から前記被写体に放射線を照射するスキャンの実施により前記放射線検出器の各検出素子にて得られた投影データに対して散乱線補正を行う投影データ補正方法であって、
前記検出器ブロック毎に該検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りを推定し、
同一の検出器ブロックにおいて、チャネル方向における一方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数と、他方の片側半分の領域に位置する検出素子にて得られた投影データに対する散乱線補正係数との割合を、該検出器ブロックに入射してくる散乱線の発生源のチャネル方向における偏りに応じて変化させる、投影データ補正方法。 - コンピュータに、請求項9に記載の投影データ補正方法を実行させるためのプログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013112425A JP2014230615A (ja) | 2013-05-29 | 2013-05-29 | 放射線断層撮影装置および投影データ補正方法並びにプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2013112425A JP2014230615A (ja) | 2013-05-29 | 2013-05-29 | 放射線断層撮影装置および投影データ補正方法並びにプログラム |
Publications (1)
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ID=52124396
Family Applications (1)
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JP2013112425A Pending JP2014230615A (ja) | 2013-05-29 | 2013-05-29 | 放射線断層撮影装置および投影データ補正方法並びにプログラム |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020005971A (ja) * | 2018-07-10 | 2020-01-16 | 株式会社日立製作所 | X線ct装置及び補正方法 |
CN113749676A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-12-07 | 宽腾(北京)医疗器械有限公司 | 一种实现ct精确校直的方法 |
-
2013
- 2013-05-29 JP JP2013112425A patent/JP2014230615A/ja active Pending
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