WO2017131075A1 - 放射線計測方法、放射線計測装置、ｘ線透過像撮影装置及びｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

放射線計測方法、放射線計測装置、ｘ線透過像撮影装置及びｘ線ｃｔ装置 Download PDF

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寛之 高木
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Definitions

  • the present invention relates to an X-ray CT apparatus using a detector array composed of a plurality of detector channels, and in particular, a radiation measurement method and radiation measurement suitable for correcting crosstalk between detector channels.
  • the present invention relates to an apparatus, an X-ray transmission image capturing apparatus, and an X-ray CT apparatus.
  • the detector channel is densified to obtain the angular distribution of radiation at a detailed pitch.
  • An object of the present invention is to provide a radiation measurement method, a radiation measurement apparatus, and an X-ray transmission image photographing apparatus capable of correcting crosstalk between channels based on scientific basis against crosstalk that is manifested between dense detector channels. And providing an X-ray CT apparatus.
  • a feature of the present invention that achieves the above object is a radiation measurement method for obtaining a radiation intensity distribution by detecting radiation emitted from a radiation source and transmitted through a subject with a detector array, wherein the response function evaluation device is a detector array.
  • the crosstalk correction device uses the response function and correction matrix standardized by the crosstalk correction device to calculate the estimation formula based on the Bayes' theorem from the signal output of the detector array including the crosstalk. It is used to obtain a radiation intensity distribution that does not include crosstalk before entering the detector array.
  • a radiation source device that generates radiation, a detector array that detects radiation transmitted through the subject and outputs a detection signal, and a response related to crosstalk in the detector array Crosstalk to obtain a radiation intensity distribution that corrects the influence of crosstalk from the detection signal by using an estimation formula based on Bayes' theorem using a response function evaluation device that obtains a function and a standardized response function and correction matrix
  • the radiation measurement apparatus includes a correction device.
  • an X-ray source that generates X-rays
  • a detector array that detects X-rays transmitted through a subject and outputs a detection signal
  • a cross in the detector array X-ray intensity distribution in which the influence of crosstalk is corrected from the detection signal using an estimation formula based on Bayes' theorem using a response function evaluation device for obtaining a response function related to talk, a standardized response function and a correction matrix X-ray transmission image photographing apparatus including a crosstalk correction device for obtaining a transmission image and a fluoroscopic image creation device for creating a transmission image of a subject using an X-ray intensity distribution.
  • Still another feature for achieving the above object is that an X-ray source that generates X-rays, a detector array that detects X-rays transmitted through a subject and outputs a detection signal, and a cross in the detector array X-ray intensity distribution in which the influence of crosstalk is corrected from the detection signal using an estimation formula based on Bayes' theorem using a response function evaluation device for obtaining a response function related to talk, a standardized response function and a correction matrix
  • An X-ray CT apparatus including a crosstalk correction apparatus for obtaining a CT image and a CT image reconstruction apparatus that creates a CT image of a subject using an X-ray intensity distribution.
  • Example 1 It is a figure which shows the flow of measurement in the radiation measuring method which concerns on one Embodiment of this invention.
  • Example 1 It is a figure which shows the basic algorithm of the radiation measuring method which concerns on one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the structure in the case of evaluating a response function by simulation calculation in the radiation measuring method which concerns on one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the structure in the case of evaluating a response function by actual measurement in the radiation measuring method which concerns on 2nd Example of this invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of a radiation measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the radiation measurement apparatus includes an X-ray source apparatus 10 that emits X-rays 11 (for example, an X-ray fan beam), and a plurality of X-ray detectors (detector channels) that detect X-rays transmitted through the subject 40. ), A multi-channel measurement circuit 31 that measures an output signal from each detector channel, a response function evaluation device 90, and crosstalk based on the output signal from the detector array 21. And a crosstalk correcting device 92 for obtaining the radiation intensity distribution.
  • FIG. 1 shows an X-ray intensity distribution 51 before entering the detector array 21 and an X-ray intensity distribution 52 obtained from the signal output from the detector array 21.
  • the X-rays 11 emitted from the X-ray source device 10 pass through the subject 40 to form an X-ray intensity distribution 51 corresponding to the transmission path.
  • a signal output 52 of the detector array corresponding to the intensity distribution of the X-rays incident on the detector array 21 is obtained.
  • a part of the X-rays incident on the detector array 21 becomes crosstalk X-rays 12 between the detector channels due to an interaction such as scattering, and wraps around adjacent detector channels.
  • a signal output 53 by the X-ray 12 is generated.
  • FIG. 3 shows a geometric system for computer simulation performed by the response function evaluation apparatus 90.
  • a virtual pencil-shaped X-ray beam 13 having an X-ray intensity distribution 61 emitted from the X-ray source device 10 is created and input to a specific position Xj.
  • the signal output 62 of the detector array 21 obtained at this time becomes a component of M columns of the response function matrix R.
  • the signal output S (di) of the detector array obtained with the configuration of FIG. 1 in the crosstalk correction device 92 can be expressed by the relationship of the following equation (1).
  • the correction matrix B is a square matrix of M rows and M columns, and the matrix component bij is expressed by the following equation (3) using a Dirac delta function.
  • FIG. 2 shows a detailed data flow and calculation formula.
  • the response function evaluation device 90 can output the response function R, and the response function R output from the response function evaluation device 90 is supplied to the calculation unit 94.
  • the calculation unit 94 is supplied with the response function R from the response function evaluation device 90, calculates the normalized response function R 'and the correction matrix B, and supplies the calculation result to the Bayesian estimation formula calculation unit 95 and the division unit 96.
  • the signal output 52 from the multi-channel measurement circuit 31 is also supplied to the Bayesian estimation formula calculation unit 95.
  • the Bayesian estimation equation calculation unit 95 calculates an estimation equation (5) based on the following Bayes' theorem using the signal output S (dj) of the detector array and the normalized response function R ′, An X-ray intensity distribution est (xj) (l + 1) in which the talk is corrected is obtained.
  • Est (xj) (l + 1) calculated by the Bayesian estimation formula calculation unit 95 is supplied to the division unit 96.
  • the division unit 96 is also supplied with the correction matrix B, and the division unit 96 uses the correction matrix component ⁇ ′j to convert est (xj) (l + 1) to ⁇ ′j as shown in the following equation (6). To calculate the X-ray intensity distribution ⁇ (xj) (l + 1) before the detector array is incident.
  • the arithmetic unit 94, the Bayesian estimation equation arithmetic unit 95, and the division unit 96 are provided in the crosstalk correction device 92.
  • the response function evaluation apparatus 90 uses the estimation equation (5) based on Bayes' theorem, uses a plurality of repeated estimation calculations, and then divides by ⁇ ′j, thereby cross-talking in the detector array.
  • the crosstalk correction device 92 normalizes the response function expressing the crosstalk between the detectors, and calculates the normalized response function and correction matrix. Using the calculated normalized response function and the detection signal 52 from the detector array 21 supplied from the multi-channel measurement circuit 31, a calculation result repeatedly estimated by an expression based on Bayes' theorem is obtained. The crosstalk correction device 92 obtains a radiation intensity distribution in which crosstalk is corrected by dividing the calculation result by the diagonal component of the correction matrix.
  • a response function matrix that expresses crosstalk obtained by simulation calculation in advance is created, and the Bayes' theorem on conditional probability is applied to the signal output of the actual crosstalk detector channel.
  • the detector array using the estimation formula based on Bayes' theorem from the detection signal from the detector array including the crosstalk using the normalized response function and the correction matrix.
  • a radiation intensity distribution that does not include crosstalk before incidence can be obtained. That is, since the influence of crosstalk generated between detector channels can be corrected, a radiation measurement method and a radiation measurement apparatus with improved spatial resolution can be realized.
  • Such crosstalk is particularly likely to occur when using a detector array that does not have a shielding material between detector channels, or a detector array that has only a thin shielding material installed. Is particularly effective.
  • Example 2 A second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the response function evaluation apparatus 90 obtains the response function matrix R by simulation calculation.
  • the application function matrix R is obtained using actually measured values.
  • the present embodiment will be described below with a focus on a different configuration from the first embodiment.
  • a 1-channel collimator 41 is installed between the X-ray source device 10 and the detector array 21.
  • the one-channel collimator 41 has a hole (through hole) so that X-rays emitted from the X-ray source device 10 are incident on any one detector channel dn.
  • the X-ray 11 emitted from the X-ray source device 10 for example, an X-ray fan beam
  • the X-ray intensity distribution before entering the detector array 21 becomes a pencil-shaped X-ray intensity distribution 61 as shown in FIG.
  • the response function matrix R is obtained by actually measuring the signal output 62 of the detector array with the detector array 31.
  • the obtained response function matrix R is used for estimation calculation based on Bayes' theorem as in the first embodiment.
  • a response function matrix R that expresses crosstalk is created using measured values using the detector array 21, and a conditional probability is generated for the signal output of the actual crosstalk detector channel.
  • the normalized response function and the correction matrix are used to detect the detection signal from the detector array including the crosstalk, and use the estimation formula based on Bayes' theorem before the detector array is incident.
  • the radiation intensity distribution that does not include the crosstalk can be obtained. That is, since the influence of crosstalk generated between detector channels can be corrected, a radiation measurement method and a radiation measurement apparatus with improved spatial resolution can be realized.
  • Such crosstalk is particularly likely to occur when using a detector array that does not have a shielding material between detector channels, or a detector array that has only a thin shielding material, so when using such a detector array. It is particularly effective.
  • Example 3 A third embodiment will be described with reference to FIG.
  • the subject 40 is disposed between the X-ray source device 10 and the detector array 21, the X-ray intensity signal transmitted through the subject 40 is measured by the detector array 21, and the X-ray transmission is performed.
  • a transmission image photographing apparatus for photographing an image will be described.
  • the transmission image photographing apparatus of the present embodiment includes an X-ray source device 10 that emits X-rays 11 (for example, an X-ray fan beam), and a plurality of X-ray detectors (detectors) that detect X-rays that have passed through the subject 40. Channel), a multi-channel measurement circuit 31 that measures an output signal from each detector channel, a response function evaluation device 90, and crosstalk based on the output signal from the detector array 21.
  • a crosstalk correction device 92 that obtains a radiation intensity distribution in consideration, and a transmission image creation device 80 that generates a fluoroscopic image based on information on the radiation intensity distribution from the crosstalk correction device 92 are provided.
  • the fluoroscopic imaging apparatus is configured so that the response function evaluation device 90 and the crosstalk correction are performed at the stage where the signal by the crosstalk X-ray 12 between the detector channels in the detector array 21 is output from the multichannel measurement circuit 31. Correction is performed using the device 92. By supplying the X-ray intensity distribution with the crosstalk corrected from the crosstalk correction device 92 to the transmission image creating device 80, a transmission image with improved spatial resolution can be obtained.
  • the response function evaluation apparatus 90 according to the present embodiment may obtain the response function matrix R by any one of the method according to the first embodiment or the second embodiment.
  • a response function matrix expressing crosstalk is created, and an estimation calculation based on Bayes' theorem regarding conditional probability is performed on the signal output of the actual crosstalk detector channel,
  • the angular distribution of radiation before crosstalk can be obtained at a detailed pitch, and a transmission image with improved spatial resolution can be obtained.
  • the normalized response function and the correction matrix are used to detect the detection signal from the detector array including the crosstalk, and use the estimation formula based on Bayes' theorem before the detector array is incident.
  • the radiation intensity distribution that does not include the crosstalk can be obtained. That is, since the influence of crosstalk generated between the detector channels can be corrected, a transmission image capturing method and a transmission image capturing apparatus with improved spatial resolution can be realized.
  • Such crosstalk is particularly likely to occur when using a detector array that does not have a shielding material between detector channels, or a detector array that has only a thin shielding material, so when using such a detector array. It is particularly effective.
  • Example 4 A fourth embodiment will be described with reference to FIG.
  • the subject 40 is mounted on the scanner table 60 of the X-ray CT apparatus, the X-ray intensity signal transmitted through the subject 40 is measured by the detector array 21, and an X-ray CT image is taken.
  • An X-ray CT apparatus will be described.
  • the X-ray CT apparatus of the present embodiment includes an X-ray source device 10 that emits X-rays 11 (for example, an X-ray fan beam), a scanner table 60 for placing the subject 40, and an X that has passed through the subject 40.
  • a detector array 21 having a plurality of X-ray detectors (detector channels) for detecting a line, a multi-channel measurement circuit 31 for measuring an output signal from each detector channel, a response function evaluation device 90, and a detection
  • a crosstalk correction device 92 that obtains a radiation intensity distribution in consideration of crosstalk based on an output signal from the detector array 21, and a CT image regenerator that generates a CT image based on the radiation intensity distribution information from the crosstalk correction device 92.
  • a configuration calculation device 81 is provided.
  • the X-ray CT apparatus is configured so that the response function evaluation apparatus 90 and the crosstalk correction are performed at the stage where a signal by the crosstalk X-ray 12 between detector channels in the detector array 21 is output from the multichannel measurement circuit 31. Correction is performed using the device 92. By supplying the X-ray intensity distribution with the crosstalk corrected from the crosstalk correction device 92 to the CT image reconstruction calculation device 81, a CT image with improved spatial resolution can be obtained.
  • the response function evaluation apparatus 90 according to the present embodiment may obtain the response function matrix R by any one of the method according to the first embodiment or the second embodiment.
  • a response function matrix expressing crosstalk is created, and an estimation calculation based on Bayes' theorem regarding conditional probability is performed on the signal output of the actual crosstalk detector channel,
  • the angular distribution of radiation before crosstalk can be obtained at a detailed pitch, and an X-ray CT image with improved spatial resolution can be obtained.
  • the normalized response function and the correction matrix are used to detect the detection signal from the detector array including the crosstalk, and use the estimation formula based on Bayes' theorem before the detector array is incident.
  • the radiation intensity distribution that does not include the crosstalk can be obtained. That is, since the influence of crosstalk occurring between detector channels can be corrected, an X-ray CT image capturing method and an X-ray CT image apparatus with improved spatial resolution can be realized.
  • Such crosstalk is particularly likely to occur when using a detector array that does not have a shielding material between detector channels, or a detector array that has only a thin shielding material, so when using such a detector array. It is particularly effective.

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Abstract

放射線計測において空間分解能を向上しようとした際に、検出器アレイのチャネル間に発生するクロストークを科学的根拠に基づき補正する放射線計測手法を実現するために、クロストーク補正装置（９２）は、検出器間のクロストークを表現した応答関数を規格化し、その規格化した応答関数および補正行列を算出し、算出した規格化応答関数と多チャネル測定回路（３１）から供給される検出器アレイ出力（５２）とを用いてベイズの定理に基づいた式で繰り返し推定した演算結果を得る。そして、クロストーク補正装置（９２）は補正行列の対角成分で上記演算結果を除算してクロストークが補正された放射線強度分布を算出する。

Description

放射線計測方法、放射線計測装置、Ｘ線透過像撮影装置及びＸ線ＣＴ装置
　本発明は、複数の検出器チャネルにより構成される検出器アレイを用いたＸ線ＣＴ装置に関するものであり、特に、検出器チャネル間のクロストークを補正するために好適な放射線計測方法、放射線計測装置、Ｘ線透過像撮影装置及びＸ線ＣＴ装置に関するものである。
　Ｘ線ＣＴ装置などの放射線計測システムにおいて、撮影画像の空間分解能を向上しようとした場合には、検出器チャネルを稠密化して放射線の角度分布を詳細なピッチで取得することが考えられる。検出器チャネル間を稠密化するためには検出器チャネル間に従来配置していた遮蔽材の厚みを減じたり、無くしたりすることが不可欠となるが、このような場合において放射線がクロストークして真の信号以外の検出信号を周囲の検出器チャネルが計測してしまい、かえって分解能が悪化してしまうというトレードオフの課題があった。
特許第４１９４１２８号公報
　特許第４１９４１２８号で提案された方法は、クロストークを表現した補正行列を作成し、近似行列を作成して補正を実行しようと試みている。しかしながら、一般的に行列演算のみで逆問題を解決することは困難であって近似的な解法を用いる必要があり、得られた解に恣意性が含まれてしまう。この恣意性は特に産業用のＸ線ＣＴ装置などで、ＣＴ画像を元にした形状計測などの解析を行う場合にトレーサビリティが欠如してしまうという課題も生じる、
　本発明の目的は、稠密化した検出器チャネル間で顕在化するクロストークに対して、科学的根拠に基づいてチャネル間クロストークを補正できる放射線計測方法、放射線計測装置、Ｘ線透過像撮影装置及びＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
　上記目的を達成する本発明の特徴は、放射線源から放出され被検体を透過した放射線を検出器アレイで検出して放射線強度分布を求める放射線計測方法であって、応答関数評価装置が検出器アレイ内のクロストークに関する応答関数を求め、クロストーク補正装置が規格化された応答関数および補正行列を用いて、クロストークが含まれた検出器アレイの信号出力から、ベイズの定理に基づく推定式を用いて検出器アレイ入射前のクロストークが含まれない放射線強度分布を求めることにある。
　また、上記目的を達成する他の特徴は、放射線を発生する放射線源装置と、被検体を透過した放射線を検出して検出信号を出力する検出器アレイと、検出器アレイ内のクロストークに関する応答関数を求める応答関数評価装置と、規格化された応答関数および補正行列を用いて、検出信号から、ベイズの定理に基づく推定式を用いてクロストークの影響を補正した放射線強度分布を求めるクロストーク補正装置を備える放射線計測装置にある。
　また、上記目的を達成するさらに他の特徴は、Ｘ線を発生するＸ線源と、被検体を透過したＸ線を検出して検出信号を出力する検出器アレイと、検出器アレイ内のクロストークに関する応答関数を求める応答関数評価装置と、規格化された応答関数および補正行列を用いて、検出信号から、ベイズの定理に基づく推定式を用いてクロストークの影響を補正したＸ線強度分布を求めるクロストーク補正装置と、Ｘ線強度分布を用いて被検体の透過像を作成する透視像作成装置を備えるＸ線透過像撮影装置にある。
　また、上記目的を達成するさらに他の特徴は、Ｘ線を発生するＸ線源と、被検体を透過したＸ線を検出して検出信号を出力する検出器アレイと、検出器アレイ内のクロストークに関する応答関数を求める応答関数評価装置と、規格化された応答関数および補正行列を用いて、検出信号から、ベイズの定理に基づく推定式を用いてクロストークの影響を補正したＸ線強度分布を求めるクロストーク補正装置と、Ｘ線強度分布を用いて被検体のＣＴ画像を作成するＣＴ画像再構成装置を備えるＸ線ＣＴ装置にある。
　本発明によれば、検出器チャネル間のクロストークを補正することができため、空間分解能がより向上した放射線計測方法及び放射線計測装置を実現することができるようになる。
本発明の実施の一形態に係る放射線計測方法における計測の流れを示す図である。（実施例１） 本発明の実施の一形態に係る放射線計測方法の基本アルゴリズムを示す図である。 本発明の実施の一形態に係る放射線計測方法において応答関数をシミュレーション計算により評価する場合の構成を示す図である。 本発明の第２の実施例に係る放射線計測方法におい応答関数を実際の測定により評価する場合の構成を示す図である。 本発明の第３の実施例に係る放射線計測装置の基本構成を示す図である。 本発明の第４の実施例に係るＸ線ＣＴ装置の基本構成を示す図である。
　本発明の実施例を以下に説明する。
　＜実施例１＞
　本発明の好適な実施例である実施例１の放射線計測方法を、図１を用いて以下に説明する。
　図１は、本発明の実施の一形態に関わる放射線計測装置の主要構成を示す図である。本実施例の放射線計測装置は、Ｘ線１１（例えばＸ線ファンビーム）を放出するＸ線源装置１０と、被検体４０を透過したＸ線を検出する複数のＸ線検出器（検出器チャネル）を有する検出器アレイ２１と、各々の検出器チャネルからの出力信号を測定する多チャネル測定回路３１と、応答関数評価装置９０と、検出器アレイ２１からの出力信号に基づいてクロストークを考慮した放射線強度分布を求めるクロストーク補正装置９２とを備える。図１には、検出器アレイ２１に入射する前のＸ線強度分布５１と、検出器アレイ２１からの信号出力から求めたＸ線強度分布５２を示す。
　Ｘ線源装置１０から放出されたＸ線１１が被検体４０を透過して透過経路に応じたＸ線強度分布５１を形成する。検出器アレイ２１に入射したＸ線の強度分布に応じた検出器アレイの信号出力５２が得られる。しかしながら、検出器アレイ２１に入射したＸ線の一部は散乱等の相互作用により、検出器チャネル間でクロストークＸ線１２となり、隣接する検出器チャネルに回り込んで、検出器チャネルはクロストークＸ線１２による信号出力５３を生成する。
　さて、検出器アレイの検出器チャネルｄｎに入射するＸ線強度φ（Ｘｍ）によって、信号Ｓ（ｄｎ）だけでなく周囲の検出器チャネルｄｎ－１，　ｄｎ－２，　・・・，　ｄ１ 、およびｄｎ＋１，　ｄｎ＋２，・・・，　ｄＮにクロストーク信号出力を付与する。つまり、検出器アレイ入射前のＸ線強度分布φ（ｘｊ）（ｊ＝１～Ｍ）がＳ（ｄｎ）（ｉ＝１～Ｎ）の信号出力で観測される。この過程は、検出器アレイ中の唯一の検出器チャネルｄｉにＸ線φ（ｘｊ）が入射したときにもたらされる信号強度ｒｉｊを、Ｎ行Ｍ列の構成要素とした応答関数行列Ｒで表現することができる。なお、応答関数評価装置９０が、検出器アレイの幾何体系と入射Ｘ線源のエネルギースペクトルを元にして計算機シミュレーションによって応答関数Ｒを算出する。
　図３に、応答関数評価装置９０で行う計算機シミュレーションの幾何体系を示している。Ｘ線源装置１０から放出されるＸ線強度分布６１を持つ仮想的なペンシル状のＸ線ビーム１３を作成し、特定の位置Ｘｊに入力する。このとき得られる検出器アレイ２１の信号出力６２が応答関数行列ＲのＭ列の成分となる。応答関数評価装置９０は、このシミュレーション計算を位置Ｘｊ（ｊ＝１～Ｍ）まで行い、各列成分を組み合わせることで応答関数行列Ｒが得られる。
　前記までの各関数を用いて、クロストーク補正装置９２において、図１の構成で得られる検出器アレイの信号出力Ｓ（ｄｉ）は次式（１）の関係で表すことができる。
　　　Ｓ（ｄｉ）＝Ｒ・φ（ｘｊ）　　　（１）
しかしながら、条件付き確率に関するベイズの定理に基づいた補正手法を適用するため、応答関数行列Ｒの列方向の和が１となるように規格化された規格化応答関数行列Ｒ’および補正行列Ｂを用いて次式（２）に示すように演算を行う。
　　　Ｒ＝Ｒ’・Ｂ　　　　　　　　　　（２）
このとき補正行列ＢはＭ行Ｍ列の正方行列で、その行列成分ｂｉｊはディラックのデルタ関数を用いて次式（３）となる。
　　　ｂｉｊ＝δｉｊ×εｊ　　　　　　（３）
成分εｊは次式（４）となる。
　　　εｊ＝Σｒｉｊ　（ｉ＝１～Ｎ）　（４）
　図２は詳細なデータフローと計算式を示す図である。
　図２において、応答関数評価装置９０は応答関数Ｒを出力可能であり、応答関数評価装置９０から出力された応答関数Ｒは演算部９４に供給される。演算部９４には応答関数評価装置９０からの応答関数Ｒが供給され、規格化応答関数Ｒ’と補正行列Ｂを演算し、ベイズ推定式演算部９５および除算部９６に供給する。また多チャネル測定回路３１からの信号出力５２もベイズ推定式演算部９５に供給される。
　ベイズ推定式演算部９５は、検出器アレイの信号出力Ｓ（ｄｊ）と、規格化応答関数Ｒ’とを用いて、次に示すベイズの定理に基づいた推定式（５）を演算し、クロストークが補正されたＸ線強度分布ｅｓｔ（ｘｊ）（ｌ＋１）を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ベイズ推定式演算部９５が演算したｅｓｔ（ｘｊ）（ｌ＋１）は除算部９６に供給される。
　除算部９６には、補正行列Ｂも供給されており、除算部９６は補正行列の成分ε’ｊを用いて次式（６）に示すように、ｅｓｔ（ｘｊ）（ｌ＋１）をε’ｊで除算して、検出器アレイ入射前のＸ線強度分布φ（ｘｊ）（ｌ＋１）を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　なお、演算部９４とベイズ推定式演算部９５と除算部９６はクロストーク補正装置９２に備えられている。
　つまり、応答関数評価装置９０は、ベイズの定理に基づいた推定式（５）を用いて、複数回の繰り返し推定計算を用い、その後ε’ｊで除算することによって、検出器アレイ内でクロストークを生じる直前の検出器アレイ入射前のＸ線強度分布φ（ｘｊ）（ｊ＝１～Ｍ）を算出することができる。
　以上のように、本実施例では、クロストーク補正装置９２は、検出器間のクロストークを表現した応答関数を規格化し、その規格化した応答関数および補正行列を算出する。算出した規格化応答関数と多チャネル測定回路３１から供給される検出器アレイ２１からの検出信号５２とを用いてベイズの定理に基づいた式で繰り返し推定した演算結果を得る。クロストーク補正装置９２は補正行列の対角成分で上記演算結果を除算してクロストークが補正された放射線強度分布を求めている。
　本実施例によれば、予めシミュレーション計算によって求めたクロストークを表現する応答関数行列を作成しておき、実際のクロストークした検出器チャネルの信号出力に対して、条件付き確率に関するベイズの定理に基づく推定計算を行うことで、クロストークする前の放射線の角度分布を詳細なピッチで得ることができるようになる。
　また、本実施例によれば、規格化された応答関数および補正行列を用いて、クロストークが含まれた検出器アレイからの検出信号から、ベイズの定理に基づく推定式を用いて検出器アレイ入射前のクロストークが含まれない放射線強度分布を求めることができる。つまり、検出器チャネル間で生じるクロストークによる影響を補正することができるため、空間分解能が向上した放射線計測方法及び放射線計測装置を実現できるようになる。このようなクロストークは検出器チャネル間の遮蔽材を設置しない検出器アレイや、薄い遮蔽材のみを設置した検出器アレイを用いた場合に特に生じやすいため、このような検出器アレイを用いる場合に特に有効である。
　＜実施例２＞
　第２の実施例を、図４を用いて説明する。第１の実施例では、応答関数評価装置９０がシミュレーション計算で応答関数行列Ｒを求める例を説明したが、本実施例では実測値を用いて応用関数行列Ｒを求める。本実施例について、第１の実施例と異なる構成を中心に、以下に説明する。
　図４に示すように、Ｘ線源装置１０と検出器アレイ２１の間に、１チャネルコリメータ４１を設置する。１チャネルコリメータ４１は、Ｘ線源装置１０から放出されたＸ線がいずれか一つの検出器チャネルｄｎに入射されるように孔部（貫通穴）をもつ。１チャネルコリメータ４１を検出器アレイ２１の前面に配置することで、Ｘ線源装置１０から放出されたＸ線１１（例えばＸ線ファンビーム）が検出器チャネルｄｎ以外に入射しないように構成され、検出器アレイ２１に入射する前のＸ線強度分布が図４に示すような、ペンシル状のＸ線強度分布６１となる。本実施例では、検出器アレイの信号出力６２を検出器アレイ３１で実測することにより応答関数行列Ｒが得られる。得られた応答関数行列Ｒは実施例１と同様にベイズの定理に基づいた推定計算に用いる。また、実施例１と同様の方法により、検出器アレイ内でクロストークを生じる直前の検出器アレイ入射前のＸ線強度分布φ（ｘｊ）（ｊ＝１～Ｍ）を算出する。
　本実施例によれば、検出器アレイ２１を使った実測値を用いてクロストークを表現する応答関数行列Ｒを作成し、実際のクロストークした検出器チャネルの信号出力に対して、条件付き確率に関するベイズの定理に基づく推定計算を行うことで、クロストークする前の放射線の角度分布を詳細なピッチで得ることができるようになる。
　本実施例によれば、規格化された応答関数および補正行列を用いて、クロストークが含まれた検出器アレイからの検出信号から、ベイズの定理に基づく推定式を用いて検出器アレイ入射前のクロストークが含まれない放射線強度分布を求めることができる。つまり、検出器チャネル間で生じるクロストークによる影響を補正することができるため、空間分解能が向上した放射線計測方法及び放射線計測装置を実現できるようになる。このようなクロストークは検出器チャネル間の遮蔽材を設置しない検出器アレイや、薄い遮蔽材のみを設置した検出器アレイを用いる場合に特に生じやすいため、このような検出器アレイを用いる場合に特に有効である。
　＜実施例３＞
　第３の実施例を、図５を用いて説明する。本実施例では、Ｘ線源装置１０と検出器アレイ２１の間に被検体４０を配置して、被検体４０を透過してくるＸ線強度信号を検出器アレイ２１で測定し、Ｘ線透過像を撮影する透過像撮影装置について説明する。
　本実施例の透過像撮影装置は、Ｘ線１１（例えばＸ線ファンビーム）を放出するＸ線源装置１０と、被検体４０を透過したＸ線を検出する複数のＸ線検出器（検出器チャネル）を有する検出器アレイ２１と、各々の検出器チャネルからの出力信号を測定する多チャネル測定回路３１と、応答関数評価装置９０と、検出器アレイ２１からの出力信号に基づいてクロストークを考慮した放射線強度分布を求めるクロストーク補正装置９２と、クロストーク補正装置９２からの放射線強度分布の情報に基づいて透視画像を生成する透過像作成装置８０を備える。
　本実施例の透視画像撮影装置は、検出器アレイ２１内における検出器チャネル間のクロストークＸ線１２による信号が多チャネル測定回路３１から出力された段階で、応答関数評価装置９０およびクロストーク補正装置９２を用いて補正する。クロストーク補正装置９２からクロストークが補正されたＸ線強度分布を透過像作成装置８０に供給することにより空間分解能が向上した透過像が得られるようになる。本実施例の応答関数評価装置９０は、実施例１又は実施例２のいずれかの方法で応答関数行列Ｒを求めればよい。
　本実施例によれば、クロストークを表現する応答関数行列を作成し、実際のクロストークした検出器チャネルの信号出力に対して、条件付き確率に関するベイズの定理に基づく推定計算を行うことで、クロストークする前の放射線の角度分布を詳細なピッチで得ることができ、より空間分解能が向上した透過像を得ることができるようになる。
　本実施例によれば、規格化された応答関数および補正行列を用いて、クロストークが含まれた検出器アレイからの検出信号から、ベイズの定理に基づく推定式を用いて検出器アレイ入射前のクロストークが含まれない放射線強度分布を求めることができる。つまり、検出器チャネル間で生じるクロストークによる影響を補正することができるため、空間分解能が向上した透過像撮影方法及び透過像撮影装置を実現できるようになる。このようなクロストークは検出器チャネル間の遮蔽材を設置しない検出器アレイや、薄い遮蔽材のみを設置した検出器アレイを用いる場合に特に生じやすいため、このような検出器アレイを用いる場合に特に有効である。
　＜実施例４＞
　第４の実施例を、図６を用いて説明する。本実施例では、Ｘ線ＣＴ装置のスキャナテーブル６０上に被検体４０を搭載し、被検体４０を透過してくるＸ線の強度信号を検出器アレイ２１で測定し、Ｘ線ＣＴ画像を撮影するＸ線ＣＴ装置について説明する。
　本実施例のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線１１（例えばＸ線ファンビーム）を放出するＸ線源装置１０と、被検体４０をのせるためのスキャナテーブル６０と、被検体４０を透過したＸ線を検出する複数のＸ線検出器（検出器チャネル）を有する検出器アレイ２１と、各々の検出器チャネルからの出力信号を測定する多チャネル測定回路３１と、応答関数評価装置９０と、検出器アレイ２１からの出力信号に基づいてクロストークを考慮した放射線強度分布を求めるクロストーク補正装置９２と、クロストーク補正装置９２からの放射線強度分布の情報に基づいてＣＴ画像を生成するＣＴ画像再構成演算装置８１を備える。
　本実施例のＸ線ＣＴ装置は、検出器アレイ２１内における検出器チャネル間のクロストークＸ線１２による信号が多チャネル測定回路３１から出力された段階で、応答関数評価装置９０およびクロストーク補正装置９２を用いて補正する。クロストーク補正装置９２からクロストークが補正されたＸ線強度分布をＣＴ画像再構成演算装置８１に供給することにより空間分解能が向上したＣＴ画像が得られるようになる。本実施例の応答関数評価装置９０は、実施例１又は実施例２のいずれかの方法で応答関数行列Ｒを求めればよい。
　本実施例によれば、クロストークを表現する応答関数行列を作成し、実際のクロストークした検出器チャネルの信号出力に対して、条件付き確率に関するベイズの定理に基づく推定計算を行うことで、クロストークする前の放射線の角度分布を詳細なピッチで得ることができ、より空間分解能が向上したＸ線ＣＴ画像を得ることができるようになる。
　本実施例によれば、規格化された応答関数および補正行列を用いて、クロストークが含まれた検出器アレイからの検出信号から、ベイズの定理に基づく推定式を用いて検出器アレイ入射前のクロストークが含まれない放射線強度分布を求めることができる。つまり、検出器チャネル間で生じるクロストークによる影響を補正することができるため、空間分解能が向上したＸ線ＣＴ画像撮影方法及びＸ線ＣＴ画像装置を実現できるようになる。このようなクロストークは検出器チャネル間の遮蔽材を設置しない検出器アレイや、薄い遮蔽材のみを設置した検出器アレイを用いる場合に特に生じやすいため、このような検出器アレイを用いる場合に特に有効である。
　１０　Ｘ線源装置
　１１　Ｘ線
　１２　クロストークＸ線
　１３　ペンシル状のＸ線ビーム
　２１　検出器アレイ
　３１　多チャネル測定回路
　４０　被検体
　４１　１チャネルコリメータ
　５１　検出器アレイ入射前のＸ線強度分布
　５２　検出器アレイの信号出力
　５３　クロストークＸ線による信号出力
　６０　スキャナテーブル
　６１　ペンシル状のＸ線の強度分布
　６２　ペンシル状のＸ線の強度分布による検出アレイの信号出力
　８０　透過像作成装置
　８１　ＣＴ画像再構成演算装置
　９０　応答関数評価装置
　９２　クロストーク補正装置
　９４　演算部
　９５　ベイズ推定式演算部
　９６　除算部

Claims (8)

  1. 　放射線源から放出され被検体を透過した放射線を検出器アレイで検出して放射線強度分布を求める放射線計測方法であって、
    　応答関数評価装置が、前記検出器アレイ内のクロストークに関する応答関数を求め、
    　クロストーク補正装置が、規格化された応答関数および補正行列を用いて、クロストークが含まれた検出器アレイの信号出力から、ベイズの定理に基づく推定式を用いて検出器アレイ入射前のクロストークが含まれない放射線強度分布を求めることを特徴とする放射線計測方法。
  2. 　前記応答関数評価装置は、シミュレーション計算または実測によって前記応答関数を求めることを特徴とする請求項１に記載の放射線計測方法。
  3. 　放射線を発生する放射線源装置と、
    　被検体を透過した前記放射線を検出して検出信号を出力する検出器アレイと、
    　前記検出器アレイ内のクロストークに関する応答関数を求める応答関数評価装置と、
    　規格化された応答関数および補正行列を用いて、前記検出信号から、ベイズの定理に基づく推定式を用いてクロストークの影響を補正した放射線強度分布を求めるクロストーク補正装置を備えることを特徴とする放射線計測装置。
  4. 　前記応答関数評価装置は、シミュレーション計算または実測によって前記応答関数を求めることを特徴とする請求項３に記載の放射線計測装置。
  5. 　Ｘ線を発生するＸ線源と、
    　被検体を透過した前記Ｘ線を検出して検出信号を出力する検出器アレイと、
    　前記検出器アレイ内のクロストークに関する応答関数を求める応答関数評価装置と、
    　規格化された応答関数および補正行列を用いて、前記検出信号から、ベイズの定理に基づく推定式を用いてクロストークの影響を補正したＸ線強度分布を求めるクロストーク補正装置と、
    　前記Ｘ線強度分布を用いて前記被検体の透過像を作成する透視像作成装置を備えることを特徴とするＸ線透過像撮影装置。
  6. 　前記応答関数評価装置は、シミュレーション計算または実測によって前記応答関数を求めることを特徴とする請求項５に記載のＸ線透過像撮影装置。
  7. 　Ｘ線を発生するＸ線源と、
    　被検体を透過した前記Ｘ線を検出して検出信号を出力する検出器アレイと、
    　前記検出器アレイ内のクロストークに関する応答関数を求める応答関数評価装置と、
    　規格化された応答関数および補正行列を用いて、前記検出信号から、ベイズの定理に基づく推定式を用いてクロストークの影響を補正したＸ線強度分布を求めるクロストーク補正装置と、
    　前記Ｘ線強度分布を用いて前記被検体のＣＴ画像を作成するＣＴ画像再構成装置を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  8. 　前記応答関数評価装置は、シミュレーション計算または実測によって前記応答関数を求めることを特徴とする請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
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