JP6564330B2 - フォトンカウンティングct装置 - Google Patents
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Description
図1を用いて、本実施例のPCCT装置の概略構成の一例を説明する。図1に示すように、本実施例のPCCT装置100は、ユーザインタフェース(以下、UIと呼ぶ)部200と、計測部300と、演算部400と、を備える。
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、X線検出部の脇に被写体を透過せずに検出器に入射する位置に配置されたリファレンス検出部350と、ガントリ(Gantry:架台)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を備えるX線検出部320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、制御部340の後述するガントリ制御器342で制御される。
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、テーブル102の駆動を制御するテーブル制御器344、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、および回転方向の時間を計測する時間計測部である時間計測器345を備える。時間計測器345は、ガントリ330で示したノッチ333を横切った時に発生する回転方向の計測時間の信号が検出制御器343に入ると同時に信号を受信し、その回転方向の計測時間を記憶する。
図3に本実施例の演算部400の機能ブロック図を示す。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、被写体の撮影を行う。図3に示すように、演算部400は、以下で各々詳述する撮影条件設定部410と、計測制御部420と、データ収集部430と、補正部440と、画像生成部450とを備える。
撮影条件設定部410は、UI部200を使って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、タッチパネルなどの入力装置210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X線フォトンを、予め定めたエネルギー範囲毎に計数し、当該エネルギー範囲毎のカウント値、すなわち計測情報である投影データを撮像データ431として得る。本実施例のデータ収集部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い、カウント値を撮像データ431とする。また、データ収集部430は、リファレンス検出部350の出力をリファレンスデータ432として収集し、時間計測器345の出力を時間計測データ433として収集する。
補正部440は、データ収集部430が収集した撮像データ431、リファレンスデータ432、時間計測データ433を使って補正処理を実施する。ここで行う補正処理は、例えば、リファレンスデータ432を用いたリファレンス補正回路のリニアリティ補正、対数変換処理、オフセット処理、感度補正、ビームハードニング補正などである。なお、ここではリファレンス補正以外の補正方法については公知の技術を用いるものとする。リファレンス補正の方法については、以降の[撮影前処理の流れ]、及び[撮影処理の流れ]の説明中に示す。
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、すなわち撮像データ431から、X線CT画像を再構成する。画像は、例えばX線フォトン数である計測情報に対し、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。なお、画像の生成には、全てのエネルギービンに保存された撮像データを用いなくてもよい。予め定めたエネルギー範囲に対応するエネルギービンに保存されたカウント値である撮像データのみを用いてもよい。
ここでは、以上説明した各項目を用いて、実際に被写体を撮影する前の処理について説明する。撮影前には、各種補正で必要なデータを取得する。リファレンス補正以外の補正方法については公知の技術を用いるものとし、ここではリファレンス補正に必要なリファレンスデータ432の取得方法を説明する。
次に、演算部400による撮影処理の流れについて説明する。図3は、本実施例の撮影処理の処理フローである。例えば図13に示すようなパイルアップ補正データ441は、上述した撮影前処理の流れにて予め作成されているものとする。
図5に示すように本実施例においては、リファレンス検出部350のX線検出器321は、図2のカウンティング回路324の代わりに積分回路325を使用する。積分回路325は従来のX線CT装置で使用されている回路であり、各ビューに入射した全X線の信号量を足し合わせて出力する回路である。そのため、積分回路325ではパイルアップは発生しないが、各エネルギー範囲でのデータの取得はできない。
上述のように、リファレンス検出部350に積分型検出器を使用した場合、リファレンス検出部350の信号量から各エネルギー範囲の補正量を求める必要がある。しかし、積分型検出器では各エネルギー範囲のデータを得ることはできないため、予め求める必要がある。先に説明したようにリファレンス検出部350の信号が揺らぐ要因は、
・X線源の揺らぎ、すなわちX線管311のX線強度や線量率の揺らぎ
・回転方向の時間揺らぎ、すなわち回転方向の時間積分結果の揺らぎ
である。積分型のリファレンス検出部350でも上記2つの揺らぎを含めて計測する。X線管311のX線強度が揺らいだ場合は各エネルギー範囲の比が変わる可能性があり、かつX線管311の特性によってその変化がばらつく可能性がある。一方、回転方向の時間揺らぎの場合は、各エネルギー範囲の信号量の比は変化しない。よってこれらの2つの揺らぎの特性を考慮して補正データを作成する必要がある。
演算部400による本実施例の撮影処理の流れについて説明する。図6は、本実施例の撮影処理の処理フローである。積分→各エネルギー範囲変換データ443は、上述の通り、[撮影前処理の流れ]にて予め作成されているものとする。
本実施例の実施例1と変更となる撮像処理の流れについて図12に示す。なお、パイルアップ補正データ441は、実施例1の[撮影前処理の流れ]と同様の方法で予め作成されているものとする。
本実施例においては、図10に示すようにリファレンス検出部350とX線照射部310との間にX線量可変フィルタ326を設ける。X線量可変フィルタ326は例えば複数の金属板を出し入れ可能な機構となっており、金属板の種類は例えば銅などである。この金属板を挿入することでリファレンス検出部350に入射するX線量を低減させ、パイルアップ量を減らすことが可能である。一方、金属フィルタを挿入すると各エネルギー範囲の信号量が変化する。そのため、あらかじめフィルタ挿入時のエネルギー範囲ごとの信号量の比を計測する必要がある。
X線量可変フィルタ326を使用した場合、フィルタによってエネルギー範囲毎にX線減衰率が変化するため、フィルタの有無に伴うエネルギー範囲ごとのX線量を予め求め、補正データとする必要がある。以下、この補正データの計測方法を示す。
演算部400による本実施例の撮影処理の流れについて説明する。図11は、本実施例の撮影処理の処理フローである。X線量可変フィルタ補正データ444は、上述の[撮影前処理の流れ]にて予め作成されているものとする。
101 被写体
102 テーブル
200 UI部
210 入力装置
220 出力装置
300 計測部
310 X線照射部
311 X線管
312 X線フィルタ
313 ボウタイフィルタ
320 X線検出部
321 X線検出器
322 検出素子
323 コリメータ
324 カウンティング回路
325 積分回路
326 X線量可変フィルタ
330 ガントリ
331 開口部
332 回転板
333 ノッチ
340 制御部
341 照射制御器
342 ガントリ制御器
343 検出制御器
344 テーブル制御器
345 時間計測器
350 リファレンス検出部
400 演算部
401 中央処理部
402 メモリ
403 HDD装置
410 撮影条件設定部
420 計測制御部
430 データ収集部
431 撮像データ
432 リファレンスデータ
433 時間計測データ
434 積分リファレンスデータ
435 フィルタリングレファレンスデータ
440 補正部
441 パイルアップ補正データ
442 補正後データ
443 積分→各エネルギー範囲変換データ
444 X線量可変フィルタ補正データ
450 画像生成部
470 画像データベース(DB)
Claims (14)
- 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線検出部と、
前記X線検出部で検出したX線フォトンを予め定めた区分のエネルギー範囲毎に計数し、前記エネルギー範囲毎の計測情報を得るデータ収集部と、
前記X線照射部から照射されるX線の揺らぎを計測するリファレンス検出部と、
前記X線照射部の回転方向の時間揺らぎを計測する時間計測部と、
前記時間計測部が計測した時間計測データに基づき、前記リファレンス検出部が計測した計測データを補正する補正部と、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、
前記補正部は、前記時間計測データに基づき、前記データ収集部が計測した前記計測情報を補正する、
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、
前記補正部は、前記時間計測データを用いて、前記リファレンス検出部の計測データを線量率データに変換する、
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3記載のフォトンカウンティングCT装置であって、
前記補正部は、前記線量率データとパイルアップに伴う前記計測情報の変化量を予め計測したパイルアップ補正データに基づき、前記線量率データを補正する、
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4記載のフォトンカウンティングCT装置であって、
前記補正部は、前記時間計測データを用いて、補正された前記線量率データを線量データに変換する、
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5記載のフォトンカウンティングCT装置であって、
前記補正部は、変換された前記線量データに基づき、前記エネルギー範囲毎の計測情報を補正する、
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、
前記リファレンス検出部のX線検出器のサイズが、前記X線検出部のX線検出器のサイズより小さい、
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、
前記リファレンス検出部が、前記X線検出部のX線検出器のサイズと同等もしくは小さいサイズの複数のX線検出器で構成される、
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、
前記リファレンス検出部と前記X線照射部との間に、前記X線照射部のX線量に応じてX線フィルタを変化可能なX線量可変フィルタを備える、
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、
前記リファレンス検出部は積分型検出器で構成され、
前記補正部は、前記X線照射部より照射したX線についての前記リファレンス検出部の信号量と、前記X線検出部の前記エネルギー範囲毎の計測情報との関係を予め求めておき、
被写体撮像時における前記X線検出部の前記エネルギー範囲毎の計測情報と予め求めた前記計測情報との関係と、撮像中の前記リファレンス検出部の信号量と予め求めた前記リファレンス検出部の信号量との関係から、各エネルギー範囲毎に前記計測情報の補正を行う、
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、
前記リファレンス検出部のX線検出器のサイズが、前記X線検出部のX線検出器のサイズより小さい、
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、
前記リファレンス検出部が、前記X線検出部のX線検出器のサイズと同等もしくは小さいサイズの複数のX線検出器で構成される、
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、
前記リファレンス検出部と前記X線照射部との間に、前記X線照射部のX線量に応じてX線フィルタを変化可能なX線量可変フィルタを更に備える、
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、
前記リファレンス検出部と前記X線照射部との間に、前記X線照射部のX線量に応じてX線フィルタを変化可能なX線量可変フィルタを更に備える、
ことを特徴とするフォトンカウンティングCT装置。
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