JP6339684B2 - フォトンカウンティングct装置および推定被ばく量算出方法 - Google Patents
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Description
本実施形態では、X線CT装置として、従来の積分型(電流モード計測方式)の検出器ではなく、フォトンカウンティング方式の検出器を有するフォトンカウンティングCT装置(PCCT装置)を用いる。PCCT装置では、被写体を透過したX線に由来する光子(X線フォトン)を、検出器で計数する。
計測部300は、演算部400による制御に従って、被写体101にX線を照射し、被写体101を透過したX線フォトンを計測する。計測部300は、X線照射部310と、X線検出部320と、ガントリ(Gantry:構台)330と、制御部340と、被写体101を載置するテーブル102と、を備える。
ガントリ330の中央には、被写体101と、被写体101を載置するテーブル102とを配置するための円形の開口部331が設けられる。ガントリ330の内部には、後述するX線管311およびX線検出器321を搭載する回転板332と回転板332を回転させるための駆動機構が配置される。
X線照射部310は、X線を発生し、発生したX線を被写体101に照射する。X線照射部310は、X線管311と、X線フィルタ312と、ボウタイ(bowtie)フィルタ313と、を備える。
X線検出部320は、X線フォトンが入射する毎に、当該X線フォトンのエネルギー値を計測可能な信号を出力する。X線検出部320は、X線検出器321を備える。
制御部340は、X線管311からのX線の照射を制御する照射制御器341、回転板332の回転駆動を制御するガントリ制御器342、X線検出器321におけるX線検出を制御する検出制御器343、テーブル102の駆動を制御するテーブル制御器344、を備える。これらは、後述する演算部400の計測制御部420による制御に従って動作する。
演算部400は、PCCT装置100の動作全体を制御し、計測部300で取得したデータを処理することにより、撮影を行う。本実施形態の演算部400は、図3に示すように、撮影条件設定部410と、計測制御部420と、データ収集部430と、被ばく量推定部440と、画像生成部450と、帯域単位被ばく量データベース(DB)470と、を備える。
撮影条件設定部410は、ユーザから撮影条件を受け付けて設定する。例えば、撮影条件設定部410は、撮影条件を受け付ける受付画面を表示装置に表示し、受付画面を介して撮影条件を受け付ける。ユーザは、受付画面を介して、例えば、マウス、キーボード、タッチパネルを操作することにより、撮影条件を入力する。
計測制御部420は、ユーザが設定した撮影条件に従って、制御部340を制御し、計測を実行する。
データ収集部430は、X線検出器321が検出したX線に由来するフォトン(X線フォトン)を、予め定めた第一のエネルギー範囲区分のエネルギー範囲毎に計数し、当該エネルギー範囲毎の計数情報を得る。本実施形態のデータ収集部430は、データ収集システム(DAS:Data Acquisition System、以下DASと表記)を備え、このDASが、計測部300が検出したX線フォトンの計数を行う。
画像生成部450は、各エネルギービンに保存されたX線フォトン数(計数情報)から、X線CT画像を再構成する。画像は、例えば、X線フォトン数に対し、Log変換を行い、再構成する。再構成には、FeldKamp法、逐次近似法など、各種の公知の手法を用いることができる。
被ばく量推定部440は、ユーザが設定した撮影条件に応じて、被写体101の推定被ばく量を得る。本実施形態では、予め定めた第二のエネルギー範囲区分の各エネルギー範囲(エネルギー帯域)のX線を、予め定めた照射強度(単位照射強度)で照射した際の、被ばく量(帯域単位被ばく量)を用い、撮影条件で設定された照射X線による、被写体101の被ばく量(推定被ばく量)を推定する。
帯域単位被ばく量DB470は、予め定めた第二のエネルギー範囲区分毎の各エネルギー範囲の、単位照射強度あたりの被ばく量を帯域単位被ばく量データとして保持する。
スペクトル取得部441は、データ収集部430が収集したエネルギー範囲区分毎の計数情報から、撮影条件設定部410が設定した撮影条件に従って、X線管311から照射されたX線のエネルギー分布(スペクトル)を得る。このとき、スペクトルは、図6(b)に示すように、被写体101を配置せずに得る。
推定被ばく量算出部442は、X線の、予め定めた第二のエネルギー範囲区分のエネルギー範囲(エネルギー帯域)毎の、単位照射強度あたりの被ばく量データである帯域単位被ばく量データと、スペクトル取得部441が取得したスペクトルとを用いて、推定被ばく量を算出する。すなわち、帯域単位被ばく量DB470の値と、スペクトル取得部441が取得したスペクトルとを用いて、設定された撮影条件で撮影した場合の、被写体101の被ばく量(推定被ばく量)を算出する。
EsD(E)=D(E)×S(E) ・・・(1)
推定被ばく量算出部442が算出する推定被ばく量EsDallは、EsD(E)を、全エネルギー範囲について積算したものである。従って、以下の式(2)で表される。
次に、演算部400による本実施形態の撮影処理の流れについて説明する。図7は、本実施形態の撮影処理の処理フローである。なお、帯域単位被ばく量DB470は、予め作成されているものとする。
次に、ステップS1103の推定被ばく量算出処理の流れを図8に従って説明する。ここでは、エネルギー範囲の幅をΔE、エネルギー範囲数(区分数)をNとする。
なお、被ばく量推定部440は、図3に示すように、さらに、補正部443を備えてもよい。この補正部443は、推定被ばく量算出部442が算出した推定被ばく量における散乱線の影響を補正する。本実施形態では、補正部443は、スペクトル取得部441が取得した、第一のエネルギー範囲区分の各エネルギー範囲のエネルギー値から、散乱線量を減算することにより補正する。
そして、前記帯域単位被ばく量データベース470は、複数の異なるエネルギーの放射性線源を用いて算出した被ばく量を補間することにより作成されてもよい。
また、前記被ばく量推定部440は、前記算出した推定被ばく量における散乱線の影響を補正する補正部443をさらに備えてもよい。
算出した前記推定被ばく量を表示する表示装置をさらに備えてもよい。そして、前記表示装置には、前記X線のスペクトルがさらに表示されてもよい。
上記実施形態では、PCCT装置100に設定されるエネルギービンの各エネルギー範囲(第一のエネルギー範囲区分によるエネルギー範囲)と、帯域単位被ばく量DB470の、各エネルギー範囲(第二のエネルギー範囲区分によるエネルギー範囲)とは一致しているものとして説明している。
上記実施形態では、被ばく量の確認は、推定被ばく量のみを用いて行う。しかしながら、これに限定されない。例えば、その撮影条件で取得される画像も、参考データとしてユーザに合わせて提示し、判断を仰ぐよう構成してもよい。
画像DB490は、画像を取得する毎に、当該画像を取得した撮影条件に対応づけて取得した画像データを格納することにより作成される。本変形例では、図10(a)に例示するように、画像DB490には、撮影条件のうち、画質に影響のある撮影条件に対応づけて、画質を特定可能な画像データが保持される。
また、演算部400は、撮影条件に対応づけて算出した推定被ばく量を保持する推定被ばく量データベース(推定被ばく量DB)480をさらに備えてもよい。この場合、被ばく量推定部440は、X線のスペクトルの取得に先立ち、推定被ばく量DB480を参照し、設定された撮影条件に対応づけて推定被ばく量が保持されている場合、当該保持されている推定被ばく量を、被写体の推定被ばく量として得る。
Claims (10)
- X線を照射するX線照射部と、
前記X線を検出するフォトンカウンティング方式のX線検出器と、
前記X線検出器で検出したX線に由来するX線フォトンを、予め定めた第一のエネルギー範囲区分のエネルギー範囲毎に計数し、当該エネルギー範囲毎の計数情報を得るデータ収集部と、
ユーザが設定した撮影条件に応じて、被写体の推定被ばく量を得る被ばく量推定部と、を備え、
前記被ばく量推定部は、
前記撮影条件に従って前記X線照射部から照射されたX線のエネルギー分布であるスペクトルを、前記第一のエネルギー範囲区分の各エネルギー範囲の計数情報から得るスペクトル取得部と、
X線の、予め定めた第二のエネルギー範囲区分のエネルギー範囲毎の、単位照射強度あたりの被ばく量データである帯域単位被ばく量データと、前記スペクトルとを用いて、前記推定被ばく量を算出する推定被ばく量算出部と、を備え、
前記推定被ばく量算出部は、前記帯域単位被ばく量データと前記スペクトルとの、互いに同じエネルギー範囲幅についての値を乗算し、その結果を、全エネルギー範囲について合算することにより、前記推定被ばく量を算出すること、
を特徴とするフォトンカウンティングCT装置。 - 請求項1記載のフォトンカウンティングCT装置であって、
前記第二のエネルギー範囲区分のエネルギー範囲毎の、前記帯域単位被ばく量データを保持する帯域単位被ばく量データベースを備えること
を特徴とするフォトンカウンティングCT装置。 - 請求項1記載のフォトンカウンティングCT装置であって、
前記被ばく量推定部は、前記算出した推定被ばく量における散乱線の影響を補正する補正部をさらに備えること
を特徴とするフォトンカウンティングCT装置。 - 請求項2記載のフォトンカウンティングCT装置であって、
前記帯域単位被ばく量データベースは、複数の異なるエネルギーの放射性線源を用いて算出した被ばく量を補間することにより作成されること
を特徴とするフォトンカウンティングCT装置。 - 請求項1記載のフォトンカウンティングCT装置であって、
算出した前記推定被ばく量を撮影条件に対応づけて保持する推定被ばく量データベースをさらに備え、
前記被ばく量推定部は、前記スペクトルの取得に先立ち、前記推定被ばく量データベースを参照し、設定された前記撮影条件に対応づけて前記推定被ばく量が保持されている場合、当該保持されている推定被ばく量を前記被写体の推定被ばく量として得ること
を特徴とするフォトンカウンティングCT装置。 - 請求項1記載のフォトンカウンティングCT装置であって、
前記推定被ばく量算出部は、前記計数情報および前記帯域単位被ばく量データのいずれか一方を他方のエネルギー範囲区分で取得した値に換算し、前記推定被ばく量を算出すること
を特徴とするフォトンカウンティングCT装置。 - 請求項1記載のフォトンカウンティングCT装置であって、
算出した前記推定被ばく量を表示する表示装置をさらに備えること
を特徴とするフォトンカウンティングCT装置。 - 請求項7記載のフォトンカウンティングCT装置であって、
前記表示装置には、前記スペクトルがさらに表示されること
を特徴とするフォトンカウンティングCT装置。 - 請求項7記載のフォトンカウンティングCT装置であって、
撮影条件毎に取得した画像を保持する画像データベースをさらに備え、
前記表示装置には、設定された前記撮影条件に応じて前記画像データベースに保持される画像をさらに表示すること
を特徴とするフォトンカウンティングCT装置。 - ユーザが設定した撮影条件に従って照射されるX線を検出し、
前記検出したX線に由来するX線フォトンを、予め定めた第一のエネルギー範囲区分のエネルギー範囲毎に計数し、当該エネルギー範囲毎の計数情報を得、
前記計数情報から前記X線のエネルギー分布であるスペクトルを得、
X線の、予め定めた第二のエネルギー範囲区分のエネルギー範囲毎の、単位照射強度あたりの被ばく量データである帯域単位被ばく量データと、前記スペクトルとの互いに同じエネルギー範囲幅についての値を乗算し、その結果を、全エネルギー範囲について合算することにより、前記撮影条件における推定被ばく量を算出すること
を特徴とするフォトンカウンティングCT装置における推定被ばく量算出方法。
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