X射線ct裝置、計算裝置、x射線ct裝置用記錄介質以及x射線ct裝置的維護方法
2023-06-01 18:04:51 2
X射線ct裝置、計算裝置、x射線ct裝置用記錄介質以及x射線ct裝置的維護方法
【專利摘要】X射線CT裝置中，防止因X射線的射束硬化效應即BH效應所引起的CT值的定量性劣化。預先保存通過模擬而求取的X射線吸收特性(S)和其目標值(T)，利用通過用於取得BH修正所需的基礎數據的維護測量所測量得到的投影數據，來修正模擬值(S)，並利用修正後的X射線吸收特性(S)和目標值(T)來計算BH修正係數。由此，能夠以較少的實測值來提高BH精度，實現CT值的非均勻性所引起的誤診的降低和實現伴隨CT值定量性提高的診斷能力的提高。
【專利說明】X射線CT裝置、計算裝置、X射線CT裝置用記錄介質以及X射線CT裝置的維護方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及在X射線CT裝置中，對於因X射線的射束硬化(BH:beam hardening)效應所引起產生的CT圖像的均勻性劣化進行修正的方法。
【背景技術】
[0002]X射線CT裝置是使夾著被檢體而對置配置的X射線管和X射線檢測器的對(以下，稱為攝影系統)一邊旋轉一邊對透過被檢體的透過X射線數據進行攝影來重構其斷層圖像(以下，稱為「CT圖像」)的裝置，廣泛使用在圖像診斷的領域。從X射線管所輻射的X射線通常是多色X射線，因此，已知將產生下述的現象，即:隨著被檢體中X射線的X射線透過路徑長度變長，透過被檢體後，以X射線檢測器檢測出的X射線的能量變高這樣的射束硬化(以下，稱為「BH」)現象。BH現象如以下說明的那樣，將成為導致CT圖像中的CT值的定量性和一致性降低的原因。
[0003]圖20是表示透過了由均勻的材質以及密度所構成的被檢體後的X射線的X射線透過路徑長度L和投影數據p之間的關係(以下，稱為「X射線吸收特性」)的圖。其中，投影數據P是通過公知的空氣修正所修正後的值。
[0004]在單色X射線的情況下，如圖20中所示那樣，關於X射線吸收特性，空氣修正後的投影數據Po成為與X射線透過路徑長度L成比例的直線P。=u。L在此，U。是相對於上述單色X射線的被檢體的X射線吸收係數。另一方面，在多色X射線的情況下，由於在BH現象的影響下隨著X射線透過路徑長度L變長，由X射線檢測器檢測出的X射線的能量變高，所以，被檢體中的平均X射線吸收係數將降低。其結果，如圖20中所示那樣，X射線吸收特性相對於X射線透過路徑長度L而成為曲線pm。重構投影數據而獲得的CT圖像是表現被檢體的X射線吸收係數的空間分布的圖像。由此，上述那樣的由均勻的材質以及密度所構成的被檢體的CT圖像本來將具有均勻的CT值。但是，實際上由於BH效應的影響，而存在CT圖像的濃度因位置不同而發生變化這樣的問題。
[0005]為了防止因BH效應所引起的CT值的精度降低，廣泛已知在重構運算前，對投影數據進行修正的BH修正方法。BH修正中，利用表示多色X射線的投影數據Pm和單色X射線的投影數據P。之間的關係的函數(以下，稱為「BH修正函數」)，對多色X射線的投影數據進行修正。BH修正函數是如圖21所示那樣的函數A(pm)，一般而言，以下述式(1)所示的多項式來對BH修正函數進行近似，將多項式的係數(以下，稱為「BH修正係數」)用在BH修正中。
[0006][式1]
[0007]po = A(pm) = alPm +a2p2m +-- + akpkm…(1》
[0008]計算BH修正係數的方法中有利用模型(phantom)而進行測量的方法、通過模擬而進行計算的方法，在專利文獻1、2中提出了利用模型的方法。[0009]例如，在專利文獻I所記載的方法中，利用以均勻密度的聚乙烯材料所形成的圓筒形的模型來進行測量，獲得由各檢測元件所測量得到的投影數據(空氣修正後數據)。關於直徑不同的多個模型，通過進行相同的測量，來獲得X射線透過路徑長度(射線所通過的模型的長度)不同的多個投影數據。通過將該數據在式(I)的多項式中進行最小平方擬合，來獲得X射線吸收特性。另一方面，均勻密度的模型的X射線吸收特性的理論值與X射線透過路徑長度成比例(P。= y山)，其可通過計算而求得，因此，利用該理論值和測量得到的X射線吸收特性，可計算出BH修正函數以及修正係數。
[0010]專利文獻2所記載的方法中，作為模型而利用水模型。水模型WP是在以丙烯等材料所形成的圓筒狀容器的內部填充水的模型。醫用X射線CT裝置中，需要相對於作為攝影對象的人體，對BH修正進行最優化。已知人體的60~70%是由水構成，利用接近於人體組成的組成的水模型來導出BH修正係數，由此，具有可提高BH修正的精度的優點。另外，作為CT圖像的濃度的CT值，定義為按照空氣和水的濃度差成為1000的方式對濃度進行標準化(以下，稱為「CT值標準化」)後減去1000所得到的值，採用Hounsfield Unit(HU)這樣的單位。在利用了水模型的情況下，將圖20中所示的相對於單色X射線的投影數據p。的值設為Ptj=1000L而進行計算，由此，具有同時實施BH修正和CT值標準化這樣的優點。
[0011]另一方面，專利文獻3中公開了不利用模型的測量地導出BH修正函數的手法。專利文獻3中，利用公知的射線跟蹤(ray-trace)模擬、蒙特卡羅(Monte Carlo)模擬來直接計算BH修正函數。由此，具有可省略專利文獻1、2所示的模型測量作業這樣的優點。
[0012]先行技術文獻
[0013]專利文獻
[0014]專利文獻I JP特公昭61— 54412號公報
[0015]專利文獻2 JP特開平5—130987號公報
[0016]專利文獻3 JP特開2006— 334319號公報發明概要
[0017]發明所要解決的課題
[0018]專利文獻I所示的BH修正法中，為了取得BH修正函數的測量樣本而需要對不同尺寸的聚乙烯模型進行測量。在增加測量樣本來提高BH修正的精度中，需要增加聚乙烯模型的種類，而隨著測量數增加，存在作業成本增大這樣的課題。另外，通常聚乙烯模型需作為X射線CT裝置的附屬品而按每個裝置進行製作，因此，存在聚乙烯模型種類的增加伴隨著製造成本增大這樣的課題。在進一步考慮上述的CT值標準化的情況下，CT值標準化的定義上，僅有聚乙烯模型的測量數據則不能進行CT值標準化。因而在專利文獻I的方法中為了進行CT值標準化而需要另測定水模型，存在伴隨水模型測量的作業成本以及水模型製造成本的增大這樣的課題。
[0019]如上所述，專利文獻I所示的BH修正法中，要考慮BH修正的精度和作業以及製造成本的折中關係，通常分別使用3~4種類的聚乙烯模型以及水模型。此時，BH修正函數的測量樣本數頂多停留在3~4個，進而存在多項式擬合中的近似精度的提高變難，BH修正的高精度化變困難這樣的課題。
[0020]專利文獻2所示的BH修正法中，由於能僅利用水模型的測定數據來進行BH修正，具有可減少製造成本、作業成本，可同時進行用於BH修正和CT值標準化的測定等的優點。其中，在僅利用水模型的測定數據來進行BH修正的情況下，需要考慮水模型容器的X射線吸收係數。即，水模型是在圓筒狀容器的內部填充水的模型，在對其投影數據進行測量的情況下，X射線束BM透過容器和水兩者。由此，針對單色X射線的投影數據的理論值不能單純根據模型中的X射線透過路徑長度來求得，計算中需要容器以及水相對於單色X射線的X射線吸收係數U。、U w的比a (= y c / ii w)。
[0021]但是，由於a的值並不是已知的，因此，以與專利文獻I相同的手法不能求得BH修正係數。由此，專利文獻2中採用了利用所重構的水模型的CT圖像，按照CT圖像中的水部分的CT值成為規定值的方式來導出BH修正係數的方法。但是，上述方法由於在計算的過程中伴隨多個CT重構運算，從而存在花費計算時間這樣的課題。
[0022]專利文獻3所示的BH修正法中，導出BH修正係數時，由於不需要模型的測量，因此在作業成本以及製造成本的兩個方面中最為有利。BH修正係數的導出中，能夠利用與專利文獻I所示方法相同的方法，將聚乙烯模型的投影像的實測值置換為模擬值即可。模擬中如果計算出各種尺寸的模型數據，則容易增加投影數據的測量樣本數。另外，模擬中由於能夠設定沒有容器的假想的水模型，因此，如果取代聚乙烯模型而利用上述假想的水模型，則可同時進行BH修正和CT值標準化，可容易地導出BH修正係數。 [0023]但是，在該BH修正法中，模擬的精度不充分的情況下，將存在修正精度降低這樣的課題。尤其是，相對於X射線檢測元件的特性偏差等難以實現基於模擬的再現的要素來說，上述課題將變得顯著。例如實際的X射線檢測器中，以作為X射線檢測元件的構成要素的閃爍器的配置偏差、製造偏差為起因，在X射線檢測元件的能量靈敏度特性上產生個體差。如此的能量靈敏度特性的個體差是使得在所重構得到的CT圖像中產生同心圓的環狀或者帶狀的偽影的要因。專利文獻I以及2所示的方法中，由於上述個體差作為實測數據而進行測量，因此，通過BH修正能夠去除上述環狀或者帶狀的偽影，但專利文獻3的方法中，基於上述個體差的模擬的再現會變得困難，因此，不能去除上述偽影。
[0024]
【發明內容】
[0025]本發明的目的在於，通過在X射線CT裝置中提高BH修正的精度來提高CT值的定量性，同時減少環狀偽影、帶狀偽影，將更準確的診斷信息提供給用戶。
[0026]本發明的另一目的在於，在用於導出BH修正係數的模型測量中，通過維持高的BH修正精度的狀態下減少模型數以及模型測量數，來減少模型的製造成本以及測量的作業成本。
[0027]另外，通過使用於BH修正和CT值標準化的測量實現公共化，來減少測量的作業成本以及模型的製造成本。並且，減少BH修正係數的導出中所需的計算成本。
[0028]解決課題的手段
[0029]如下所述，簡單對本申請中所公開的發明中代表性的特徵概要進行說明。
[0030]〈X射線CT裝置>
[0031 ] 本發明的X射線CT裝置具備X射線產生部、與所述X射線產生部對置地配置且具有多個X射線檢測元件的X射線檢測部、對所述X射線檢測部檢測的數據進行修正的修正部、和利用修正後的數據來重構CT圖像的圖像重構部，所述修正部具備射束硬化修正部，該射束硬化修正部基於BH修正函數對所檢測的所述數據進行修正，該BH修正函數表示規定的被檢體的X射線吸收特性的目標值和射束硬化影響下的所述規定的被檢體的X射線吸收特性之間的關係，所述射束硬化修正部具備:x射線吸收特性計算部，其利用針對假想模型而預先通過模擬所求取的X射線吸收特性的模擬計算值、和使用與所述假想模型等價的模型而實測得到的X射線吸收特性的實測值之間的誤差來計算X射線吸收特性；和朋修正函數計算部，其利用該X射線吸收特性計算部計算出的X射線吸收特性來計算所述BH修正函數，所述射束硬化修正部基於所述BH修正函數計算部計算出的BH修正函數，來修正對檢查對象進行測量得到的數據。
[0032]本發明的X射線CT裝置中，X射線吸收特性計算部以及BH修正函數計算部所利用的修正用數據能夠是由相同或者別的X射線CT裝置或者獨立的計算裝置所預先計算求得的，能保存在表格中進行利用。
[0033]根據本發明的X射線CT裝置，由於利用X射線吸收特性的模擬計算值和實測值之間的誤差來計算X射線吸收特性，因此，能夠以較少的實測值來獲得反映了 X射線檢測元件各自的偏差的、精度高的BH修正係數。由此，能夠進行高精度的BH修正，能夠實現CT值的定量性的提高、環狀偽影以及帶狀偽影的減少。
`[0034]〈BH修正用數據的計算裝置>
[0035]本發明的計算裝置計算X射線CT裝置的射束硬化修正中所利用的BH修正用數據，所述計算裝置具備:第I計算部，針對在容器內填充了水的水模型的假想模型、即X射線透過路徑長度不同的多個種類的假想模型，以多個攝影條件，模擬計算含有射束硬化效應的影響的投影數據，並計算作為X射線透過路徑長度與投影數據之間的關係的X射線吸收特性的模擬計算值S ;和第2計算部，針對所述多個種類的假想模型，計算不含射束硬化效應的X射線吸收特性的目標值T，所述第2計算部具備圖像重構單元，該圖像重構單元利用針對所述假想被檢體而模擬計算出的投影數據或者針對與所述假想被檢體等價的被檢體而實測得到的投影數據來重構CT圖像，所述計算裝置根據所述CT圖像的分布圖，計算所述假想模型的容器以及水的X射線吸收係數的比值(a )，並利用該比值來計算所述X射線吸收特性的目標值T。
[0036]或者，本發明的計算裝置除所述計算裝置的第I計算部以及第2計算部外，還具備第3計算部，根據將所述假想模型的容器的厚度假設為0而由所述第I計算部計算出的模擬計算值S和所述第2計算部計算出的目標值T，計算BH修正函數，所述第2計算部關於將所述假想模型的容器的厚度變更成各種厚度的假想模型，針對所述第I計算部計算出的模擬計算值S，應用所述第3計算部計算出的BH修正函數，計算BH修正後的模擬值作為所述X射線吸收特性的目標值T。
[0037]根據本發明的計算裝置，在具備利用作為實用模型的在容器中填充的水模型來計算BH修正函數的功能的X射線CT裝置中，能夠容易地製作並提供BH修正函數的導出中所利用的修正用數據。由本發明的計算裝置所製作的修正用數據能夠在多個X射線CT裝置進行公共化使用。
[0038]〈X射線CT裝置用記錄介質>
[0039]本發明的X射線CT裝置用記錄介質是保存X射線CT裝置的射束硬化修正中所利用的BH修正用數據的X射線CT裝置用記錄介質，BH修正用數據是由X射線CT裝置的運算部或者上述計算裝置所製作的BH修正用數據，是關於X射線透過路徑長度不同的多個種類的假想模型的、包含射束硬化效應的影響的X射線吸收特性的模擬計算值S以及不含射束硬化效應的影響的X射線吸收特性的目標值T。
[0040]該X射線CT裝置用記錄介質中，BH修正用數據能夠包含針對所述多個種類的假想模型而分別計算出的水部分的X射線透過路徑長度。
[0041]〈維護方法〉
[0042]本發明的X射線CT裝置的維護方法包括:針對多種模型，以多個攝影條件進行攝影，來取得所述多種模型的X射線吸收特性的實測值的步驟；輸入針對與所述多種模型等價的假想模型而預先通過模擬所求取的X射線吸收特性的模擬計算值，計算該模擬值和所述實測值之間的誤差的步驟；利用所述誤差來修正所述模擬計算值的步驟；輸入預先計算出的X射線吸收特性的目標值，利用該X射線吸收特性的目標值和修正後的模擬計算值來計算BH修正係數的步驟；以及將計算得到的BH修正係數作為表格進行保存的步驟。
[0043]根據該維護方法，即使是較少的模型數以及較少的測量數，也能夠對X射線CT裝置設定出反映了各個X射線檢測器的偏差的、精度高的BH修正係數，能夠向用戶提供更準確的診斷信息。
[0044]本發明的其他特徵以及效果在以下的實施方式中進行詳述。
【專利附圖】
【附圖說明】 [0045]圖1是表示本發明的實施方式所涉及的X射線CT裝置的概要的模式圖。
[0046]圖2是表示X射線檢測器的詳情的立體圖。
[0047]圖3是表示正式測量模式下的攝影順序的流程圖。
[0048]圖4是用於說明表格TBLl所保存的BH修正係數的數據內容的圖。
[0049]圖5是表示維護測量模式中所使用的水模型WP的構造的圖。
[0050]圖6是表示維護測量模式的攝影順序的流程圖。
[0051]圖7是以X射線透過路徑長度L為變量來表現X射線吸收特性的模擬值S、和X射線吸收特性的目標值T之間的關係的圖表。
[0052]圖8是用於說明表格TBL2所保存的修正用數據(水模型的X射線透過路徑長度、X射線吸收特性的模擬值以及X射線吸收特性的目標值)的數據內容的圖。
[0053]圖9是用於說明為了測量BH修正函數的模型配置方法的圖。
[0054]圖10是表示計算BH修正係數的順序的流程圖。
[0055]圖11是用於說明實測投影數據P的(1.L)平面中的測量位置的圖。
[0056]圖12是用於說明基於第2近似函數Gij (L)的第2誤差率E2U (Ln)的擬合的圖。
[0057]圖13是表示為了計算表格TBL2所保存的修正用數據的計算機或者X射線CT裝置的運算部的概要的圖。
[0058]圖14是用於說明表格TBL2所保存的修正用數據(X射線吸收特性的模擬值S以及X射線吸收特性的目標值T)的計算方法的圖。
[0059]圖15是表示為了獲得X射線吸收特性的目標值T的計算順序的一部分的流程圖。
[0060]圖16是表示基於水模型WP的攝影數據所重構得到的CT圖像的模式圖。
[0061]圖17是表現圖16中所示的直線1603上的CT圖像的分布圖(profile)的圖。
[0062]圖18是用於說明X射線吸收特性的目標值T的計算方法的其他例的流程圖。[0063]圖19是表示在本發明的實施方式所涉及的X射線CT裝置中，基於實施了 BH修正後的投影數據所重構得到的水模型的CT圖像的分布圖的圖。
[0064]圖20是表示透過了由均勻的材質以及密度所構成的被檢體後的X射線的X射線透過路徑長度L和投影數據p之間的關係的圖。
[0065]圖21是表示多色X射線的投影數據pm和單色X射線的投影數據po之間的關係的圖。
【具體實施方式】
[0066]以下，基於附圖對本發明的實施方式的示例詳細說明。
[0067]〈X射線CT裝置的構成>
[0068]圖1示出了本發明的實施方式所涉及的X射線CT裝置的正面模式圖。圖1中，將紙面的左右方向、上下方向以及垂直方向分別設為X、Y、Z方向。
[0069]本實施方式所涉及的X射線CT裝置構成為包含:X射線管1、X射線檢測器2、旋轉板3、臥臺平板4、託臺5、射線質量過濾器7、碟形(bow tie)過濾器8、準直儀9、控制系統
10、信號處理系統20等。控制系統10具備:具有顯示器的操作臺11、攝影控制器12。信號處理系統20對X射線檢測器2所檢測出的數據進行修正、圖像處理等的運算，其具備:主要用於進行為了前處理等修正的運算的第一運算部21 ;主要進行圖像重構、圖像處理的第二運算部22 ;存儲器23、24 ;以及監視器25等。X射線管1、射線質量過濾器7、碟形過濾器8、準直儀9以及X射線檢測器2 配置在旋轉板3上，以下，將這些總稱為「旋轉攝影系統」。
[0070]整個旋轉攝影系統容納在託臺5的內部。在託臺(gantry) 5的中央部設有開口部6，在開口部6的中心附近配置被檢體SB。此外，本實施方式中，假定人體作為被檢體SB，通常，以橫臥於臥臺平板4上的狀態配置被檢體SB。旋轉板3通過未圖示的驅動電動機而進行旋轉，由此，攝影得到來自被檢體SB的全周方向的X射線透過像。旋轉板3以通過開口部6的中心且與Z軸平行的旋轉軸為中心進行旋轉。另外，臥臺平板4通過未圖示的驅動裝置而能夠使其位置在Z方向上進行移動。通過同時進行上述旋轉板3的旋轉和上述臥臺平板4的移動，能夠進行公知的螺旋掃描。
[0071]圖1中，X射線管I的X射線產生點和X射線檢測器2的X射線輸入面之間的距離的代表例是1040[mm]。另外，開口部6的直徑的代表例是650[mm]。旋轉板3的旋轉速度的代表例是3 [旋轉/秒]。旋轉攝影系統的I旋轉中的攝影次數的代表例是1000次，旋轉板3每旋轉0.36度進行I次攝影。
[0072]射線質量過濾器7是重疊單個基材或者多個基材的金屬板等而構成的公知過濾器。射線質量過濾器7配置於從X射線管I向X射線檢測器2進行照射的X射線束的路徑上，具有使透過了射線質量過濾器7後的X射線的射線質量(能譜)發生變化的功能。尤其是以通過遮斷低能量的X射線來減少被檢體SB的被曝量以及減輕BH效應的影響作為目的來進行使用。作為用於射線質量過濾器7的金屬板的代表例，有厚度為0.05~0.2_程度的銅板或厚度幾_程度的鋁板，或者將這些疊合的金屬板等。此外，本實施方式中，對於射線質量過濾器7，可準備多個種類，用戶可根據攝影用途來變更上述種類。此時，通過未圖示的移動機構，將指定的射線質量過濾器7在攝影前配置到X射線束的路徑上。
[0073]碟形過濾器8是由鋁等的基材形成的公知的過濾器。碟形過濾器8配置在從X射線管I向X射線檢測器2進行照射的X射線束的路徑上。碟形過濾器8具有厚度發生變化的形狀，使得上述X射線束的碟形過濾器8中的透過路徑長度在開口部6的中央位置最短且隨著接近周邊位置而變長。由此，透過了被檢體SB後而入射至X射線檢測器2的X射線的強度在XY面方向(與XY面平行的方向，以下相同)實現均勻化。其結果，具有如下的效果，即:在最終獲得的被檢體SB的CT圖像中，使被檢體中央部和周邊部的噪聲的粒狀性實現均勻化，從而能夠提高CT圖像的視覺辨認性。另外，還有可減少被檢體SB的周邊位置的被曝量的效果。此外，關於本實施方式中碟形過濾器8，可根據被檢體SB的尺寸、攝影部位而準備多個形狀的過濾器，用戶能夠變更上述種類。此時，通過未圖示的移動機構，將指定的碟形過濾器8在攝影前配置到X射線束的路徑上。[0074]準直儀9是由鉛等的基材所形成的公知的X射線遮蔽板，在XY面方向以及Z方向上，限制從X射線管I照射的X射線的照射範圍。上述X射線的XY面方向的照射範圍被限制為與X射線檢測器2的XY面方向的輸入範圍相一致。另外，關於Z方向的照射範圍(以下，稱為「切片幅寬」)，用戶可根據攝影目的而進行各種變更。此時，未圖示的移動機構使準直儀9的位置移動，將切片幅寬限制為所指定的尺寸。
[0075]X射線檢測器2是由未圖示的散射線去除準直儀、閃爍器陣列、以及光電二極體陣列等構成的公知的檢測器。X射線檢測器2，如圖2所示那樣，具有將多個X射線檢測元件呈矩陣狀排列的2維輸入面，該輸入面與X射線管I對置地配置。X射線檢測元件的排列數的代表例為1000元件(XY面方向)X64元件(Z方向)。X射線檢測元件配置在相對於X射線管I在XY面方向成為大致相等距離的圓弧上。各X射線檢測元件的XY面方向以及Z方向的尺寸的代表例為I [mm]。
[0076]在以下的說明中，將各X射線檢測元件以PX(i，j)表現。i，j是X射線檢測元件的位置，將i設為與Z軸垂直的方向，將j設為與Z軸平行的方向。另外，以下，將i方向稱為「信道方向」，將j方向稱為「切片方向」。
[0077]操作臺11用於輸入管電壓或管電流、旋轉板3的旋轉速度、切片幅寬、射線質量過濾器7或碟形過濾器8的種類、被檢體SB的攝影範圍等的攝影條件，或輸入動作模式的選擇、開始結束等，具備鍵盤、顯示⑶I的顯示器等。
[0078]攝影控制器12根據從操作臺11輸入的攝影條件，在進行各種過濾器的移動等的同時，基於所選擇的動作模式來控制旋轉板3、X射線管I以及X射線檢測器2的動作。
[0079]信號處理系統20的第一運算部21具備參考修正部、空氣修正部、BH修正部等，針對X射線檢測器2所檢測出的原始數據，實施參考修正、空氣修正、BH修正等的前處理，將修正後的數據保存到存儲器23中。預先在表格TBLl具備前處理所需的數據(基準數據、空氣數據、BH修正係數的值等)，第一運算部21從表格TBLl中讀出這些數據，進行修正。另外，第一運算部21也可具備後述的進行BH修正係數計算的功能。該計算所需的數據包含在表格TBL2中。
[0080]第二運算部22利用存儲器23中所保存的修正後的數據來重構CT圖像，並將圖像數據保存在存儲器24中。第二運算部22從存儲部24中讀出CT圖像數據，利用體繪製(volume rendering)法、MIP (Maximum Intensity Projection:最大值投影)法、MPR(MultiPlanar Reconstruction:多平面重構)法等的公知的圖像處理技術來生成CT圖像的顯示圖像，在監視器25的畫面進行顯示。[0081]此外，關於第一運算部21以及第二運算部22，可使用專用運算器或者公知的通用運算器等。另外，關於存儲器23、存儲器24、表格TBL1、表格TBL2，可使用RAM (RandomAccess Memory)或硬碟、SSD(Solid State Drive)等的公知的記錄部件，以及將這些組合而得到的部件等。
[0082]〈X射線CT裝置的動作>
[0083]其次，對本實施方式所涉及的X射線CT裝置的動作進行說明。該X射線CT裝置中，準備正式測量模式以及維護測量模式的2種測量模式。關於正式測量模式以及維護測量模式的選擇，可通過操作臺11來進行指定。維護測量模式是用於取得在第一運算部21中使用的修正參數的攝影，通常僅由維護作業員使用。正式測量模式是用於取得檢查對象的CT圖像的攝像，一般用戶僅使用正式測量模式。此外，圖1中，以實線的箭頭表示測量模式時的數據的流動，以虛線的箭頭表示維護測量模式下的數據的流動。
[0084]
[0085]首先，參照圖3對正式測量模式下的X射線CT裝置的動作進行說明。用戶通過操作臺11設定攝影條件，並指示攝影開始。在攝影開始被指示時，攝影控制器12開始使旋轉板3旋轉，在旋轉板3的旋轉以所指定的旋轉速度成為了固定速度狀態的時間點，指示開始X射線管I的X射線照射以及X射線檢測器2的攝影，開始攝影(步驟S301)。
[0086]攝影以旋轉板3的每一旋轉進行多次，典型的是進行1000次程度，信號處理系統20按照每一攝影，讀取攝影數據(步驟S302)。攝影數據以各X射線檢測元件PX的每一個的X射線強度I (i，j，m) (m表示攝影編號)來表示。
[0087]針對讀入的攝影數據，作為前處理，第一運算部21進行參考修正、空氣修正、BH修正(步驟S303~S305)。參考修正是對從X射線管I照射的X射線的輸出變動進行標準化的處理，通過下述式(2)，通過使原數據Imw除以基準數據Iref來進行。
[0088][式2]
[0089]
【權利要求】
1.一種X射線CT裝置，其具備X射線產生部、與所述X射線產生部對置地配置且具有多個X射線檢測元件的X射線檢測部、對由所述X射線檢測部檢測出的數據進行修正的修正部、和利用修正後的數據來重構CT圖像的圖像重構部， 所述X射線CT裝置的特徵在於， 所述修正部具備射束硬化修正部，該射束硬化修正部基於BH修正函數對所檢測的所述數據進行修正，該BH修正函數表示規定的被檢體的X射線吸收特性的目標值與射束硬化影響下的所述規定的被檢體的X射線吸收特性之間的關係， 所述射束硬化修正部具備: X射線吸收特性計算部，其利用針對假想模型預先通過模擬所求取的X射線吸收特性的模擬計算值、和使用與所述假想模型等價的模型進行實測得到的X射線吸收特性的實測值之間的誤差，來計算X射線吸收特性；和 BH修正函數計算部，其利用由該X射線吸收特性計算部計算出的X射線吸收特性和預先計算出的X射線吸收特性的目標值來計算所述BH修正函數， 所述射束硬化修正部基於所述BH修正函數計算部計算出的BH修正函數，來修正對檢查對象進行測量而得到的數據。
2.根據權利要求1所述的X射線CT裝置，其特徵在於， 所述修正部具備對所述X射線檢測部檢測出的數據進行空氣修正的空氣修正部， 所述BH修正函數計算部中利用的實測數據是由所述空氣修正部進行了空氣修正後的實測數據。
3.根據權利要求1所述的X射線CT裝置，其特徵在於， 所述X射線吸收特性計算部具備:第I修正部，其計算所述X射線吸收特性的模擬計算值和所述X射線吸收特性的實測值之間的誤差，利用該誤差來修正所述模擬計算值；和第2修正部，其計算由該第I修正部修正後的模擬計算值和所述X射線吸收特性的實測值之間的誤差，利用該誤差對所修正後的模擬計算值進一步修正， 將由該第2修正部修正後的模擬計算值作為X射線吸收特性。
4.根據權利要求1所述的X射線CT裝置，其特徵在於， 所述X射線CT裝置還具備: 第一表格，其保存所述X射線吸收特性的模擬計算值和所述X射線吸收特性的目標值；和 第二表格，其保存由所述BH修正函數計算部計算出的BH修正函數。
5.根據權利要求1所述的X射線CT裝置，其特徵在於， 所述假想模型以及模型是容器中所填充的水。
6.根據權利要求1所述的X射線CT裝置，其特徵在於， 所述X射線CT裝置還具備修正用數據計算部，該修正用數據計算部計算所述X射線吸收特性的模擬計算值以及所述X射線吸收特性的目標值。
7.根據權利要求6所述的X射線CT裝置，其特徵在於， 所述修正用數據計算部具備: 第I計算部，假設在容器內填充了水的水模型的假想模型，針對射束路徑長度不同的多個種類的假想模型，分別以多個攝影條件，模擬計算包含射束硬化效應的影響的投影數據，並計算作為射束路徑長度與投影數據之間的關係的X射線吸收特性的模擬計算值S ;和第2計算部，使用通過利用針對所述假想被檢體而模擬計算出的投影數據或者針對與所述假想被檢體等價的被檢體而實測得到的投影數據進行重構所得到的CT圖像，根據該CT圖像的分布圖，計算所述假想模型的容器以及水的X射線吸收係數的比值(a)，並利用該比值來計算所述X射線吸收特性的目標值T。
8.根據權利要求6所述的X射線CT裝置，其特徵在於， 所述修正用數據計算部具備: 第I計算部，假設在容器內填充了水的水模型的假想模型，針對射束路徑長度不同的多個種類的假想模型，分別以多個攝影條件，模擬計算包含射束硬化效應的影響的投影數據，並計算作為射束路徑長度和投影數據之間的關係的X射線吸收特性的模擬計算值S ； 第2計算 部，針對所述多個種類的假想模型，計算不包含射束硬化效應的X射線吸收特性的目標值TjP 第3計算部，根據將所述假想模型的容器的厚度假設為O而由所述第I計算部計算出的模擬計算值S、和將所述假想模型的容器的厚度假設為O而由所述第2計算部計算出的目標值T，來計算BH修正函數， 所述第2計算部，關於將所述假想模型的容器的厚度變更為各種厚度的假想模型，針對所述第I計算部計算出的模擬計算值S,應用所述第3計算部計算出的BH修正函數,來計算BH修正後的模擬值，作為所述X射線吸收特性的目標值T。
9.一種計算裝置，其計算X射線CT裝置中的射束硬化修正中所利用的BH修正用數據， 所述計算裝置的特徵在於，具備:第I計算部，假設在容器內填充了水的水模型的假想模型，針對射束路徑長度不同的多個種類的假想模型，分別以多個攝影條件，模擬計算包含射束硬化效應的影響的投影數據，並計算作為射束路徑長度與投影數據之間的關係的X射線吸收特性的模擬計算值S ;和第2計算部，針對所述多個種類的假想模型，計算不包含射束硬化效應的X射線吸收特性的目標值T， 所述第2計算部具備圖像重構單元，該圖像重構單元利用針對所述假想被檢體而模擬計算出的投影數據或者針對與所述假想被檢體等價的被檢體而實測得到的投影數據來重構CT圖像， 所述計算裝置根據所述CT圖像的分布圖，計算所述假想模型的容器以及水的X射線吸收係數的比值(a )，並利用該比值來計算所述X射線吸收特性的目標值T。
10.一種計算裝置，其計算X射線CT裝置中的射束硬化修正中所利用的BH修正用數據， 所述計算裝置的特徵在於，具備: 第I計算部，假設在容器內填充了水的水模型的假想模型，針對射束路徑長度不同的多個種類的假想模型，分別以多個攝影條件，模擬計算包含射束硬化效應的影響的投影數據，並計算作為射束路徑長度與投影數據之間的關係的X射線吸收特性的模擬計算值S ； 第2計算部，針對所述多個種類的假想模型，計算不包含射束硬化效應的X射線吸收特性的目標值T ;和 第3計算部，根據將所述假想模型的容器的厚度假設為0而由所述第I計算部計算出的模擬計算值S、和將所述假想模型的容器的厚度假設為O而由所述第2計算部計算出的目標值T，來計算BH修正函數， 所述第2計算部，關於將所述假想模型的容器的厚度變更成各種厚度的假想模型，針對所述第I計算部計算出的模擬計算值S,應用所述第3計算部計算出的BH修正函數,來計算BH修正後的模擬值，作為所述X射線吸收特性的目標值T。
11.一種X射線CT裝置用記錄介質，其保存X射線CT裝置中的射束硬化修正中所利用的BH修正用數據， 所述X射線CT裝置用記錄介質的特徵在於， 所述BH修正用數據是由權利要求9或者10所述的計算裝置所計算出的、關於X射線透過路徑長度不同的多個種類的假想模型的、含有射束硬化效應的影響的X射線吸收特性的模擬計算值S以及不包含射束硬化效應的影響的X射線吸收特性的目標值T。
12.根據權利要求11所述的X射線CT裝置用記錄介質，其特徵在於， 所述BH修正用數據包含針對所述多個種類的假想模型而分別計算出的水部分的X射線透過路徑長度。
13.—種X射線CT裝置的維護方法，其包括: 針對多種模型，以多個攝影條件進行攝影，取得所述多種模型的X射線吸收特性的實測值的步驟； 輸入針對與所述多種模型等價的假想模型而預先通過模擬所求取的X射線吸收特性的模擬計算值，計算該模擬值和所述實測值之間的誤差的步驟； 利用所述誤差來修正所述模擬計算值的步驟； 輸入預先計算出的X射線吸收特性的目標值，利用該X射線吸收特性的目標值和修正後的模擬計算值來計算BH修正係數的步驟；以及 將計算得到的BH修正係數作為表格進行保存的步驟。
14.根據權利要求13所述的X射線CT裝置的維護方法，其特徵在於， 計算所述誤差的步驟中包含: 第I誤差計算步驟，針對所述模擬計算值，按構成X射線檢測器的X射線檢測元件的每一列來計算誤差；和 第2誤差計算步驟，按構成X射線檢測器的X射線檢測元件的每一個來計算誤差。
15.一種X射線CT裝置，其具備: 攝影單元，其具有X射線管、與所述X射線管對置配置的X射線檢測器、以及使所述X射線管以及X射線檢測器在檢查對象的周圍旋轉的旋轉板； 控制單元，其對所述攝影單元的動作進行控制； 運算部，其對所述X射線檢測器檢測出的信號進行處理，來製作所述檢查對象的CT圖像；和 表格，其保存所述運算部利用的修正用數據， 所述X射線CT裝置的特徵在於， 所述運算部具備對所述X射線檢測器檢測出的信號進行空氣修正的空氣修正單元、和利用射束硬化修正係數對所述空氣修正後的信號進行修正的BH修正部， 所述表格包括:第一表格，作為所述修正用數據而保存有所述射束硬化修正係數； 第二表格，保存有模擬計算值和目標值，該模擬計算值是針對假想模型，包含射束硬化效應地對作為模型中的X射線透過路徑長度與投影數據之間的關係的X射線吸收特性進行模擬而求得的，該目標值是針對所述假想模型，不包含射束硬化效應地對所述X射線吸收特性進行計算得到的， 所述X射線CT裝置還具備BH修正係數計算部， 該BH修正係數計算部利用所述第二表格中所保存的X射線吸收特性的模擬計算值以及目標值、和通過對與所述假想模型等價的模型進行攝影而由X射線檢測器檢測出的信號，來計算所述BH修正係數，並保存到第一表格中。
16.根據權利要求15所述的X射線CT裝置，其特徵在於， 所述第二表格所保存的修正用數據是由權利要求9或者10所述的計算裝置所計算出的修正用數據。
【文檔編號】A61B6/03GK103648392SQ201280034424
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年7月5日 優先權日:2011年7月12日
【發明者】植木廣則, 渡邊史人 申請人:株式會社日立醫療器械