JP6689892B2 - X線撮影における散乱推定および/または補正 - Google Patents
X線撮影における散乱推定および/または補正 Download PDFInfo
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Description
A.オブジェクト散乱が検出器に到達することを、排除すること。
A.小型で吸収性の高い(鉛ビーズなどの)オブジェクトがX線源とオブジェクトとの間のビーム経路に配置される、ビームストップ法(米国特許第6,618,466B1号)。検出器上の対応する位置は、これにより、一次放射に対して遮断され、検出器要素は、その地点における散乱された放射だけを測定する。散乱プロファイルは、空間的に徐々に変動する(低周波数成分)ので、ビームストップが、むしろ低密度で分布させながら、それでも、散乱プロファイルの適切な尺度を生じさせることが可能である。
前記少なくとも2層のうちの最上位層における計数へのオブジェクト散乱の寄与を、最上位層と1つまたは複数の下位層との間における計数の1つまたは複数の差に基づき、オブジェクト散乱は徐々に変動する空間的分布を有すると仮定して、推定することを特徴とする方法が提供される。
検出器の内部でコンプトン散乱した光子の再吸収からの計数を、いくつかの検出器要素を一次放射から選択的に遮断することに基づいて、高減衰ビームストップを検出器要素の最上位部、1つもしくは複数の下位層、または最上位層と1つもしくは複数の下位層との両方に配置し、それらの検出器要素における計数を測定することによって、推定することを特徴とする方法が提供される。
測定された計数を、第1の態様の方法に従って推定されたオブジェクト散乱に少なくとも部分的に基づいて調整することによって、一次X線の相互作用に起因する計数のバイアスを含まない推定を取得することを特徴とする方法が提供される。
測定された計数を、第2の態様の方法に従って推定された内部散乱に少なくとも部分的に基づいて調整することによって、一次X線の相互作用に起因する計数のバイアスを含まない推定を取得することを特徴とする方法が提供される。
第1の態様の方法に従って推定されたオブジェクト散乱に少なくとも部分的に基づいて、推定を行うことを特徴とする方法が提供される。
第2の態様の方法に従って推定された内部散乱に少なくとも部分的に基づいて、推定を行うことを特徴とする方法が提供される。
X線放射源と、X線放射源の方向を向いた2層の直接変換半導体ダイオードを備えた検出器とを提供するステップであって、個々のダイオードの間には、ダイオードの幅に対応する間隔が、最上位層と最下位層との両方において提供されており、最下位層は、最上位層のダイオードを外れた一次X線が減衰されずに下位レベルのダイオードまで通過するように、回転方向に変位している、ステップと、
放射源と検出器とを、オブジェクトの周囲で移動させ、異なる回転角度における投影X線画像を取得するステップと、
放射源からの放射を、検出器によって検出するステップと、
各回転角度に対して、検出器の最上位層におけるオブジェクト散乱の分布を、最上位層が非常に高いアスペクト比を有する散乱除去グリッドのように機能するために、検出器の下位層はオブジェクト散乱から遮蔽されていることに基づいて、推定するステップと、を含む。
X線放射源と、X線放射源の方向を向いた2層の直接変換半導体ダイオードを備えた検出器とを提供するステップであって、個々のダイオードの間には、ダイオードの幅に対応する間隔が、最上位層と最下位層との両方において提供されており、最下位層は、最上位層のダイオードを外れた一次X線が減衰されずに下位レベルのダイオードまで通過するように、回転方向に変位している、ステップと、
すべての検出器チャネルの50%未満に及んでおり検出器の全体にわたって分布するビームストップを、最下位層において、または最上位層と最下位層との両方において提供することにより、それらの層を散乱のない一次X線に対して本質的に遮断する、ステップと、
放射源と検出器とを、オブジェクトの周囲で移動させ、異なる回転角度における投影X線画像を取得するステップと、
放射源からの放射を、検出器によって検出するステップと、
各回転角度に対して、各層のオブジェクト散乱と内部散乱との和の分布を、ビームストップをその最上部に取り付けられた検出器要素の計数にパラメトリック表面を適合させることによって、推定するステップと、
オブジェクト散乱と内部散乱との推定された和を、ビームストップの及ばない各検出器要素から減算することにより、ビームストップが及ばない各検出器要素の散乱のない信号の推定を取得するステップと、を含む。
前記デバイスは、前記少なくとも2層のうちの最上位層における計数へのオブジェクト散乱の寄与を、最上位層と1つまたは複数の下位層との間における計数の1つまたは複数の差に基づき、オブジェクト散乱は徐々に変動する空間的分布を有すると仮定して、推定するように構成されている。
前記デバイスは、検出器の内部でコンプトン散乱した光子の再吸収からの計数を、高減衰ビームストップが検出器要素の最上位部、1つもしくは複数の下位層、または最上位層と1つもしくは複数の下位層との両方に配置された検出器要素における計数を測定することに基づいて、推定するように構成されている。
X線放射源と、X線放射源の方向を向いた2層の直接変換半導体ダイオードを備えた検出器とを備え、
個々のダイオードの間には、ダイオードの幅に対応する間隔が、最上位層と最下位層との両方において存在し、最下位層は、最上位層のダイオードを外れた一次X線が減衰されずに下位レベルのダイオードまで通過するように、回転方向に変位しており、
放射源と検出器とは、移動コントローラによって制御されて、オブジェクトの周囲で移動され、異なる回転角度における投影X線画像を取得するように配置されており、
検出器に接続され、検出器から測定データを取得するように配置された、または、検出器の統合された一部である推定器であって、各回転角度に対して、検出器の最上位層におけるオブジェクト散乱の分布を、最上位層が非常に高いアスペクト比を有する散乱除去グリッドのように機能するために、検出器の下位層はオブジェクト散乱から遮蔽されていることを用いて、推定するように構成されている推定器を備える。
X線放射源と、X線放射源の方向を向いた2層の直接変換半導体ダイオードを備えた検出器とを備え、
個々のダイオードの間には、ダイオードの幅に対応する間隔が、最上位層と最下位層との両方において存在しており、最下位層は、最上位層のダイオードを外れた一次X線が減衰されずに下位レベルのダイオードまで通過するように、回転方向に変位し、
すべての検出器チャネルの50%未満に及んでおり検出器の全体にわたって分布するビームストップが、最下位層において、または最上位層と最下位層との両方において提供されることにより、それらの層を散乱のない一次X線に対して本質的に遮断し、
放射源と検出器とは、移動コントローラによって制御されて、オブジェクトの周囲で移動され、異なる回転角度における投影X線画像を取得するように配置されており、
検出器に接続され、検出器から測定データを取得するように構成された、または、検出器の統合された一部である推定器であって、各回転角度に対して、各層のオブジェクト散乱と内部散乱との和の分布を、ビームストップがその最上部に取り付けられた検出器要素の計数にパラメトリック表面を適合させることによって、推定するように構成されており、オブジェクト散乱と内部散乱との推定された和が、ビームストップの及ばない各検出器要素から減算されることにより、ビームストップが及ばない各検出器要素の散乱のない信号の推定を取得する、推定器を備える。
前記コンピュータプログラムは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、少なくとも2層のうちの最上位層における計数へのオブジェクト散乱の寄与を、最上位層と1つまたは複数の下位層との間における計数の1つまたは複数の差に基づき、オブジェクト散乱は徐々に変動する空間的分布を有すると仮定して、推定させる命令を備える。
前記コンピュータプログラムは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、検出器の内部でコンプトン散乱した光子の再吸収からの計数を、高減衰ビームストップが検出器要素の最上位部、1つもしくは複数の下位層、または最上位層と1つもしくは複数の下位層との両方に配置された検出器要素における計数を測定することに基づいて、推定させる命令を備える。
前記少なくとも2層のうちの最上位層における計数へのオブジェクト散乱の寄与を、最上位層と1つまたは複数の下位層との間における計数の差に基づき、オブジェクト散乱は徐々に変動する空間的分布を有すると仮定して、推定することを特徴とする方法が提供される。
検出器の内部でコンプトン散乱した光子の再吸収からの計数を、いくつかの検出器要素を一次放射から選択的に遮断することに基づいて、高減衰ビームストップを、検出器要素の最上位部、1つもしくは複数の下位層、または最上位層と1つもしくは複数の下位層との両方に配置し、それらの検出器要素における計数を測定することによって、推定することを特徴とする方法が提供される。
測定された計数を、第1の態様の方法に従って推定されたオブジェクト散乱に少なくとも部分的に基づいて調整することによって、一次X線の相互作用に起因する計数のバイアスを含まない推定を取得することを特徴とする方法が提供される。
測定された計数を、第2の態様の方法に従って推定された内部散乱に少なくとも部分的に基づいて調整することによって、一次X線の相互作用に起因する計数のバイアスを含まない推定を取得することを特徴とする方法が提供される。
第1の態様の方法に従って推定されたオブジェクト散乱に少なくとも部分的に基づいて、推定を行うことを特徴とする方法が提供される。
第2の態様の方法に従って推定された内部散乱に少なくとも部分的に基づいて、推定を行うことを特徴とする方法が提供される。
A.再構築されたCT画像におけるアーティファクトの削減。
ビームストップによって被覆されない最上位層における検出器ダイオードjの検出器要素kにおける計数は、
ビームストップが取り付けられた(203、303)場合のインデックスjおよびkの選択された組合せに対して(インデックスは、プライムを付して示されているのであり、すなわち、集合{j’,k’}は{j,k}の部分集合である)、一次イベントが不存在であることに起因して、関係は、
前記デバイスは、前記少なくとも2層のうちの最上位層における計数へのオブジェクト散乱の寄与を、最上位層と1つまたは複数の下位層との間における計数の1つまたは複数の差に基づき、オブジェクト散乱は徐々に変動する空間的分布を有すると仮定して、推定するように構成されている。
前記デバイスは、検出器の内部でコンプトン散乱した光子の再吸収からの計数を、高減衰ビームストップが検出器要素の最上位部、1つもしくは複数の下位層、または最上位層と1つもしくは複数の下位層との両方に配置された検出器要素における計数を測定することに基づいて、推定するように構成されている。
前記コンピュータプログラム510は、プロセッサ501によって実行されると、プロセッサに、前記少なくとも2層のうちの最上位層における計数へのオブジェクト散乱の寄与を、最上位層と下位層との間における計数の差に基づき、オブジェクト散乱は徐々に変動する空間的分布を有すると仮定して、推定させる命令を備えている。
前記コンピュータプログラム510は、プロセッサ501によって実行されると、プロセッサに、検出器の内部でコンプトン散乱した光子の再吸収からの計数を、高減衰ビームストップが、検出器要素の最上位部、下位層、または最上位層と下位層との両方に配置された検出器要素における計数を測定することに基づいて、推定させる。
1.米国特許第6,618,466B1号「Apparatus and method for x−ray scatter reduction and correction for fan beam CT and cone beam volume CT」
2.米国特許第8183535B2号「Silicon detector assembly for X−ray imaging」
3.RoessI and Proksa、「K−edge imaging in x−ray computed tomography usingmulti−bin photon counting detectors」、Physics in Medicine and Biology、vol.52、第4679〜96頁、2007年
4.Zhu, Bennett and Fahrig、「Scatter correction method for x−ray CT using primary modulation: theory and preliminary results」、IEEE Transactions of Medical Imaging、vol.25、第1573〜1587頁、2006年
5.Bornefalk, Persson and Danielsson、「Allowable forward model misspecification for accurate basis decomposition in a silicon detector based spectral CT」、IEEE Transactions of Medical Imaging、vol.34、第788〜795頁、2015年
6.Bornefalk and Danielsson、「Photon−counting spectral computed tomography using silicon strip detectors: a feasibility study」、Physics in Medicine and Biology、vol.55、第1999〜2022頁、2010年
Claims (12)
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- 前記推定が、コンピュータ断層撮影システムのガントリーが回転する間に、複数回の投影のそれぞれに対して実行される、請求項1に記載の方法。
- 前記下位層が、前記最上位層により、オブジェクト散乱から遮蔽されている、請求項1または2に記載の方法。
- 入射X線に対して横向きに配置された少なくとも2層の検出器ダイオードまたは入射X線の方向にセグメント化されたダイオードの少なくとも2層のダイオードセグメントを有する光子計数X線検出器で、測定された計数を調整するための方法であって、
前記X線検出器が、直接変換器材料を用いた直接変換X線検出器であり、前記直接変換器材料がシリコンであり、
前記測定された計数を、請求項1に従って推定された前記オブジェクト散乱に少なくとも部分的に基づいて調整することによって、一次X線の相互作用に起因する前記計数のバイアスを含まない推定を取得することを特徴とする、方法。 - 前記測定された計数が、前記推定されたオブジェクト散乱と定数γとに基づいて調整され、前記定数γは、内部検出器散乱を、一次X線の相互作用からの計数と局所近傍におけるオブジェクト散乱からの計数との和の一定の部分γとして関係付ける、請求項4に記載の方法。
- 入射X線に対して横向きに配置された少なくとも2層の検出器ダイオードまたは入射X線の方向にセグメント化されたダイオードの少なくとも2層のダイオードセグメントを有する光子計数X線検出器において、吸収された散乱放射の全体量と空間プロファイルとを推定するための方法であって、
前記X線検出器が、直接変換器材料を用いた直接変換X線検出器であり、前記直接変換器材料がシリコンであり、
請求項1に従って推定された前記オブジェクト散乱に少なくとも部分的に基づいて、前記推定を行うことを特徴とする、方法。 -
- 入射X線に対して横向きに配置された少なくとも2層の検出器ダイオードまたは入射X線の方向にセグメント化されたダイオードの少なくとも2層のダイオードセグメントを有する光子計数X線検出器で、測定された計数を調整するためのデバイスであって、前記X線検出器が、直接変換器材料を用いた直接変換X線検出器であり、前記直接変換器材料がシリコンであり、請求項7に記載のデバイスを備える、デバイス。
- 入射X線に対して横向きに配置された少なくとも2層の検出器ダイオードまたは入射X線の方向にセグメント化されたダイオードの少なくとも2層のダイオードセグメントを有する、光子計数X線検出器において、吸収された散乱放射の全体量と空間プロファイルとを推定するためのデバイスであって、前記X線検出器が、直接変換器材料を用いた直接変換X線検出器であり、前記直接変換器材料がシリコンであり、請求項7に記載のデバイスを備える、デバイス。
- タングステン・ラメラのような散乱除去要素が、いくつかのダイオードのそれぞれの裏面に取り付けられている、請求項7から9のいずれかに記載のデバイス。
-
- 請求項11に記載のコンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ読取可能媒体を備えたコンピュータプログラム製品。
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