JP6518651B2 - X線撮影装置 - Google Patents
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Description
このX線検出器は、X線検出素子にX線が入射すると、まず検出層でX線フォトンのエネルギーに応じた電荷が生じる。次に読み出し回路が、この電荷をX線フォトン1つ1つで読み出せる程高速に読み出し、入射したX線のエネルギーに応じて、幾つかのエネルギー範囲毎に分別してX線フォトン数をカウントする。このとき入射したエネルギーは、発生した電荷量を用いて判別する。
更にこの検出を複数のX線フォトンの1つ1つで同様に行い、各エネルギー範囲でX線フォトン数をカウントし、そのカウント数をデジタル信号に変換する。このような計測により、エネルギー範囲毎に投影像が得られ、これらを用いることで、エネルギー範囲毎に再構成像を得ることができる。
本実施形態は、他の素子からの流入量の除去、同一素子内におけるエネルギーシフト流入量の除去、同一素子内における計測していない値の補間の3つの処理を全て行うことが特徴である。以下、本実施形態による計数補正を、図7のフローを参照して説明する。
補正処理に際し、まず、素子間のX線フォトンの移動割合を表すパラメータ、及び、同一素子内のエネルギーシフトの割合を表すパラメータを求める。前者のパラメータは、エネルギー範囲によって、隣接素子12に高エネルギー範囲で入射した信号のうち、対象素子11の高エネルギー範囲で計測されるX線フォトンの割合を示すパラメータαH_H、隣接素子12に高エネルギー範囲で入射した信号のうち、低エネルギー範囲で計測されるX線フォトンの割合を示すパラメータαH_L、隣接素子12に低エネルギー範囲で入射した信号のうち、対象素子11の低エネルギー範囲で計測されるX線フォトンの割合を示すパラメータαL_Lの3種類があり、素子毎に求める。
流入量除去処理は、1つのX線フォトンが対象素子11の隣接素子12に入射し、その際に生じた信号の一部が対象素子11で検出される場合、その隣接素子12から入射した信号によって誤ってX線フォトンとしてカウントされたカウント数を、そのエネルギーも考慮して対象素子11のX線フォトンのカウント数から除く処理である。
高エネルギーのX線フォトンついては、[RH(m)×αH_H]
低エネルギーのX線フォトンついては、[RH(m)×αH_L +RL(m)×αL_L]
となる。
エネルギーシフト流入量除去処理では、1つのX線フォトンが対象素子11に入射した際、生じた電荷の一部が、X線フォトンのエネルギーより低いエネルギー範囲のX線フォトンとして対象素子11で検出されて誤カウントされたカウント数を補正する。これは、検出されたX線フォトンの信号の一部が隣接素子12で検出される場合や、X線フォトンの一部のエネルギーが吸収されながらも対象素子11を透過した場合などに生じ得る。この現象は、高エネルギー範囲で計測されるX線フォトン数の一部が、低エネルギー範囲に移行しているように見なせるため、図6に示すように、高エネルギー範囲から低エネルギー範囲へカウント数が流入すると見なすことができる。
次にエネルギーシフト流出量補填処理は、エネルギーシフト流入量除去処理とは反対に、高エネルギー範囲のカウント数のうち、低エネルギー範囲と計測されたカウント数を補填する処理である。この量(エネルギーシフト流出量)は、エネルギーシフト流入量除去処理の場合と同様に考えるとβH_L(x)RH(x)となる。従って、式(6)のように、この値を流入量除去処理前の信号値に補填することで、入射したX線フォトンのエネルギーを正確に計測した際の信号値を算出する。
その際、nの大きい方から(n=2のときから)式を解くことで、出力値RH(x)、RL(x)を算出できる。すなわち、まずn=2のときの式(8-2)を先に解くことで、式(8-1)の右辺の第3項のRH(x)が求められるので、式(8-2)と同様に解くことができる。
第一実施形態では、計数補正において、流入量除去、エネルギーシフト流入量除去、エネルギーシフト流出量補填の3つの処理を全て行ったが、検出器の特性等に応じて、これらの1または2の処理を省くことができる。
第一実施形態では、αH_H、αH_L、αL_L、βH_H(x)、γH_L(x)などのパラメータを予め求め、固定された値として用いた場合を記したが、撮影条件等に応じてパラメータは自動或いは手動で変更する構成とすることも可能である。本実施形態のX線CT装置は、パラメータを自動或いは手動で変更する機能を備えたことが特徴である。
図示するように、制御部107は、撮影条件設定部170を備える。中央処理装置105のパラメータ設定部140は、図4に示す機能に加えて、パラメータ算出部としての機能を備えている。なお図10において、図4と同じ要素については同じ符号で示し、説明を省略する。
また図10では図示を省略しているが、計数補正部125は図4に示す流入量算出部122、エネルギーシフト流入量算出部123、エネルギーシフト流出量算出部124の少なくとも一つを備えているものとする。
例えば、高エネルギー範囲でのエネルギーが硬化した場合には、検出されるまでの制動距離が長くなるため、αH_H、αH_L、βH_L(x)、γH_L(x)を増加させてもよい。また低エネルギー範囲でのエネルギーが硬化した場合、同様に検出されるまでの制動距離が長くなるため、αL_Lを増加させてもよい。一方、散乱線の増加などによりエネルギーが軟化した場合は、制動距離が短くなるため、これらのパラメータは小さくしてもよい。
第一実施形態では、1つの隣接素子12からのみ信号が流入する場合を説明したが、本実施形態では、複数の隣接素子12から信号の流入を考慮した実施形態である。
本実施形態は、検出するエネルギー範囲がN個(Nは3以上の整数)のX線検出器を対象とする点が特徴である。
一方、対象素子11のほかのエネルギー範囲からの流入は第(n+1)から第N(信号610)のエネルギー範囲からあり、流出は第1(信号620)から第(n-1)のエネルギー範囲へ、ぞれぞれである。従って、第nのエネルギー範囲の信号615においてPn(x)とRn(x)は、式(11)のように書ける。
第三実施形態についても、第二実施形態と同様に、隣接素子12の範囲をチャネル方向或いはスライス方向のすぐ隣の素子だけでなく、図11に示したように、複数の素子に広げることも可能である。
第三実施形態では、複数のエネルギー範囲について、それぞれ計数補正するために、式(10)〜(12)のようなM次の連立方程式を用いることを説明したが、連立方程式ではなく、さまざまな近似により補正することも可能である。
Claims (1)
- X線フォトンを検出し、エネルギーレベルを複数のエネルギー範囲に弁別して計測するフォトンカウンティング方式の複数のX線検出素子から成るX線検出器と、
前記X線検出素子の出力を収集してデジタル出力値を得る信号収集部と、
前記X線検出素子のデジタル出力値を補正し、補正後のデジタル出力値を用いて投影データを作成するデータ処理装置と、を具備し、
前記データ処理装置は、各X線検出素子について前記複数のエネルギー範囲のそれぞれのデジタル出力値を補正する補正部を有し、当該補正部は、予め求めたX線検出素子間のX線フォトンの移動割合を示すパラメータとX線検出素子内のエネルギーシフトの割合を示すパラメータとを用いて、前記デジタル出力値を補正する計数補正部を備え、
前記補正部は、前記X線検出素子の第n(nは1以上N以下の整数)番目のエネルギー範囲での投影データを算出する際、前記X線検出素子を第1番目から第M番目のM個とし、第x(xは1以上M以下の整数)番目の前記X線検出素子の補正前のデジタル出力値をPn(x)、前記投影データの出力値をRn(x)とし、第h(hは1以上N以下の整数)番目のエネルギー範囲の第a(aは1以上M以下の整数)番目の前記X線検出素子から第i(iは1以上N以下の整数)番目のエネルギー範囲の第b(bは1以上M以下の整数)番目の前記X線検出素子への信号移動割合量をαh_i(a、b)、前記X線検出素子において前記第j(jは1以上N以下の整数)番目のエネルギー範囲から前記第k(kは1以上N以下の整数)番目のエネルギー範囲への信号の流出入のうち、前記第j番目のエネルギー範囲からの流出の割合をβj_k(x)、前記第k番目のエネルギー範囲への流入の割合をγj_k(x)とするとき、式(1-1)〜(1-3)に記される式を基に前記投影データの出力値Rn(x)を求めることを特徴とするX線撮影装置。
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