X線ct裝置以及散射x線校正方法
【專利摘要】在X線CT圖像中，防止散射X線引起的圖像降低。X線CT裝置(100)通過X線檢測器(4)等拍攝被攝體(3)的X線透射圖像數據(F1)，根據被拍攝的X線透射圖像數據推定被攝體(3)內部的X線吸收系數分布(F3)。X線CT裝置(100)對具有被推定的X線吸收系數分布的模擬被攝體(3)實施蒙特卡洛模擬，推定由被攝體引起的點擴散函數或散射X線分布(F4、F7)。然后，X線CT裝置(100)根據被推定的點擴散函數或散射X線分布，校正X線透射圖像數據(F5、F8)，形成被攝體(3)的X線吸收系數分布圖像(F6、F9)。
【專利說明】X線CT裝置以及散射X線校正方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及X線CT裝置以及對通過X線CT裝置等拍攝的數據的散射X線校正方法。
【背景技術】
[0002]X線CT (Computed Tomography:計算機斷層掃描)裝置是用于使用數據處理系統將被攝體內部的X線衰減率(X線吸收系數)的差異重構為圖像的裝置。X線CT裝置具備向被攝體照射X線的X線源和檢測透過被攝體的X線的X線檢測器。隔著被攝體相對配置X線源和X線檢測器，保持隔著被攝體相對配置的關系的同時在被攝體的周圍旋轉，從多個投影方向拍攝被攝體的X線透射圖像數據。通常，在X線CT裝置的X線源中使用對陽極照射通過高電壓加速后的電子來產生X線的X線管。此外，X線檢測器具有為了一次高速地拍攝廣范圍而將X線檢測原件排列成二維狀的結構。
[0003]通過X線CT裝置的拍攝而得到的投影數據中，除了非散射地透過被攝體而得到的X線(直達X線)強度之外，還包括通過被攝體等被散射的X線(散射X線)的入射強度的信息。在X線CT裝置中，為了去除散射X線，在X線檢測器的X線源側配置了用于去除通過被攝體產生的散射X線的散射線防止格柵(grid)。然而，通過該方法也無法去除所有的散射X線。因此，同時還進行基于軟件的散射X線校正(例如，參照下述專利文獻I~3)。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特許第4218908號公報
[0007]專利文獻2:日本特開2009-82615號公報
[0008]專利文獻3:日本特許第3566762號公報

【發明內容】

[0009]發明要解決的課題
[0010]近年來，隨著X線檢測器的多列化，X線CT裝置通過一次拍攝能夠廣范圍地拍攝被攝體。另一方面，存在以下問題:通過X線檢測器的多列化，對被攝體的X線照射寬度擴大，同時散射X線量增加，由此，在重構圖像上產生偽影(artifact)，導致畫質降低。尤其，當拍攝骨頭等X線高吸收體存在的區域時，相對于直達X線所引起的檢測信號，散射X線所引起的檢測信號的比例相對增加，有時會過小評價被攝體的X線吸收系數。
[0011]圖7是示意性表示在重構圖像中生成的偽影的說明圖。圖7(a)表示在低吸收體L的內部存在兩個高吸收體桿(rod) H的人體模擬構造物(以下，稱為體模(phantom))。如圖7(b)所示的重構圖像所示，當拍攝到該體模時，在兩個高吸收體桿H之間觀測到將CT值測量成比實際小的暗帶偽影(dark band artifact) 0另外，在圖7中，通過陰影線的間隔(密度)圖示CT值的大小，以CT值越小陰影線的間隔越短(密)的方式來圖示。
[0012]因此，本發明課題是提供一種X線CT裝置以及散射X線校正方法，其能夠通過高精度地推定散射X線量后進行校正，來防止由散射X線引起的畫質降低。
[0013]用于解決課題的手段
[0014]為了解決這樣的課題，本發明提供一種X線CT裝置，其特征在于，具備:拍攝部，其中，從X線焦點產生X線的X線源和二維排列了用于檢測所述X線的X線檢測元件的X線檢測器保持隔著被攝體相對配置的關系的同時在所述被攝體的周圍旋轉，從多個投影方向拍攝所述被攝體的X線透射圖像數據；內部分布推定部，其根據由所述拍攝部拍攝的所述X線透射圖像數據，推定所述被攝體內部的X線吸收系數分布；點擴散函數推定部，其對具有由所述內部分布推定部推定的所述X線吸收系數分布的模擬被攝體，實施模擬所述X線的物理相互作用的蒙特卡洛模擬，來推定所述被攝體引起的散射的點擴散函數；校正部，其對由所述點擴散函數推定部推定的所述點擴散函數和所述X線透射圖像數據進行逆卷積積分，來校正所述X線透射圖像數據；以及圖像化部，其使用由所述校正部校正后的所述X線透射圖像數據，形成所述被攝體的X線吸收系數分布圖像。
[0015]此外，本發明提供一種X線CT裝置，其特征在于，具備:拍攝部，其中，從X線焦點產生X線的X線源和二維排列了用于檢測所述X線的X線檢測元件的X線檢測器保持隔著被攝體相對配置的關系的同時在所述被攝體的周圍旋轉，從多個投影方向拍攝所述被攝體的X線透射圖像數據；內部分布推定部，其根據由所述拍攝部拍攝的所述X線透射圖像數據，推定所述被攝體內部的X線吸收系數分布；x線分布推定部，其對具有由所述內部分布推定部推定的所述X線吸收系數分布的模擬被攝體，實施模擬所述X線的物理相互作用的蒙特卡洛模擬，來推定所 述被攝體引起的散射X線分布；校正部，其根據由所述X線分布推定部推定的所述分布，從所述X線透射圖像數據中去除所述散射X線成分；以及圖像化部，其使用由所述校正部去除了所述散射X線成分的所述X線透射圖像數據，形成所述被攝體的X線吸收系數分布圖像。
[0016]發明效果
[0017]根據本發明，能夠提供一種X線CT裝置以及散射X線校正方法，其能夠通過高精度地推定散射X線量后進行校正，來防止由散射X線引起的畫質降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是表示第一實施方式的X線CT裝置的結構的說明圖。
[0019]圖2是表示檢測器模塊的結構的說明圖。
[0020]圖3是表示第一實施方式的X線CT裝置的圖像形成處理的概要的說明圖。
[0021]圖4是表示模擬被攝體的物質的決定方法的一例的說明圖。
[0022]圖5是表示第二實施方式的X線CT裝置的圖像形成處理的概要的說明圖。
[0023]圖6是表示蒙特卡洛模擬(Monte Carlo simulation)的步驟的一例的流程圖。
[0024]圖7是示意性地表示在重構圖像中產生的偽影的說明圖。
【具體實施方式】
[0025]以下適當參照附圖對用于實施本發明的方式(以下稱為“實施方式”)進行詳細說明。另外，在各圖中對共通的部分賦予相同的符號，并省略重復的說明。
[0026]《第一實施方式》[0027]〈X線CT裝置100的結構>
[0028]圖1是表示第一實施方式的X線CT裝置100的結構的說明圖。在以下的說明中，將圖1中的X軸方向設為通道(channel)方向，將Y軸方向設為X線焦點方向，將Z軸方向設為切片(slice)方向。圖1中表示從被攝體3的體軸方向(切片方向:Z軸方向)看X線CT裝置100的圖。
[0029]在X線CT裝置100的未圖示的機架(gantry)中央部設有被攝體3可進入的開口部2。此外，在X線CT裝置100的掃描裝置中具備作為X線源的X線管I和X線檢測器4，以開口部2的中心作為旋轉中心軸，可旋轉地被機架支持。通過這樣的結構，能夠旋轉拍攝開口部2內的被攝體3。
[0030]作為X線源的X線管I從X線管I內的具有有限大小的X線焦點9產生X線。在隔著被攝體3與X線管I對置的位置配置X線檢測器4。X線檢測器4被分割成多個檢測器模塊8，各個檢測器模塊8以X線焦點9為中心配置成圓弧狀或平板狀。
[0031]圖2是表示檢測器模塊8的結構的說明圖。檢測器模塊8中，X線檢測元件6經由隔離物7對通道方向(掃描設備旋轉方向)以及切片方向(體軸方向)二維排列。這是為了通過一次X線照射得到被攝體3的廣范圍的X線透射圖像數據(投影數據)。在此，X線檢測元件6例如組合閃爍器和光電二極管、或由將放射線變換成電信號的半導體構成，測量向X線檢測元件6的X線入射強度。此外，為了去除由被攝體3等產生的散射X線，在檢測器模塊8的X線管I側配置散射線防止格柵5。
[0032]返回到圖1的說明，根據用戶通過輸入裝置104設定的掃描條件，通過記錄裝置101、運算裝置102， 由控制裝置103進行X線CT裝置100的拍攝控制。將通過旋轉拍攝得到的大量投影數據記錄在記錄裝置101中，通過運算裝置102執行圖像處理運算。然后，圖像處理運算后的投影數據作為被攝體3的斷層圖像等信息顯示在輸出裝置105上。
[0033]〈X線CT裝置100的圖像形成處理>
[0034]接下來，對X線CT裝置100的圖像形成處理進行說明。通過X線CT裝置100拍攝的投影數據(X線透射圖像數據)中包含由被攝體3引起的散射X線。因此，X線CT裝置100進行一般的圖像處理中的圖像校正處理外，推定考慮了針對每次拍攝而變化的由被攝體3引起的散射X線的分布的點擴散函數(PSF:Point Spread Function)并修正,然后形成圖像。
[0035]圖3是表示X線CT裝置的圖像形成處理的概要的說明圖。X線CT裝置100對通過拍攝(Fl)得到的投影數據(Raw Data:原始數據)進行校正、重構處理(F2)，生成重構圖像(Image:圖像)。另外，例如F2中的校正、重構處理是靈敏度校正等一般的圖像校正處理。
[0036]接下來，X線CT裝置100的運算裝置102根據通過校正、重構處理(F2)生成的重構圖像(Image:圖像)，在運算裝置102(參照圖1)上假想地模擬被攝體3 (F3)。然后，對通過F3模擬的假想被攝體3實施能夠計算X線的詳細的物理相互作用的蒙特卡洛模擬(F4)。由此，能夠精度良好地推定反映針對每次拍攝而變化的被攝體3的結構的點擴散函數(PSF)。另外，在散射X線校正前的重構圖像(Image:圖像)中可能存在由散射X線引起的偽影。然而，當偽影的影響不過度深刻時，能夠從重構圖像讀取被攝體3的內部結構信肩、O[0037]運算裝置102根據在F4中推定的點擴散函數(PSF)，校正通過拍攝(Fl)得到的投影數據(Raw Data:原始數據)(F5)。具體而言，從投影數據中去除散射X線成分。然后，運算裝置102重新對散射X線成分去除后的投影數據進行校正、重構處理(F6)。由此，在運算裝置102中，得到與通過校正、重構處理(F2)生成的重構圖像(Image:圖像)相比進一步降低散射X線的影響的優質的重構圖像(New Image:新圖像)。另外，與F2同樣地，F6中的校正、重構處理是靈敏度校正等一般的圖像校正處理。
[0038]<圖像形成處理的細節>
[0039]接下來，對圖3所示的圖像形成處理的各步驟的細節進行說明。另外，拍攝(Fl)、校正、重構處理(F2)以及校正、重構處理(F6)是一般的X線CT裝置100的拍攝以及圖像校正處理，省略其說明。
[0040](被攝體3的模擬:F3)
[0041]在圖3的F3中，X線CT裝置100的運算裝置102根據重構圖像(Image:圖像)，在計算機上假想地模擬被攝體3并生成假想被攝體3A。在此，重構圖像(Image:圖像)將被攝體3內部的X線吸收系數的差異表現成CT值。以水為0HU、空氣為-1000HU的方式將CT值規格化。另一方面，蒙特卡洛模擬中需要的是物質的元素組成和密度，但僅用CT值無法決定組成和密度。
[0042]因此，在X線CT裝置100中，將組成、密度以及CT值已知的幾個物質事先定義為構成被攝體3的物質，將取得它們中間的CT值的物質視為已定義物質的混合物，由此來模擬被攝體3的內部結構(X線吸收系數分布)。具體而言，例如針對每個重構圖像的像素，定義構成物質作為已定義的 物質或它們的混合物。
[0043]圖4是表示模擬被攝體3的物質的決定方法的一例的說明圖。例如如圖4(a)所示，將空氣、水、特富龍(Teflon:聚四氟乙烯)(注冊商標、以下相同)分別視為CT值取-1000HU、0HU、1000HU的代表物質，將取任意CT值的物質作為這些代表物質的混合物，以如下方式構成。另外，在圖4中，橫軸是像素的CT值、縱軸是代表物質的混合比例。
[0044]空氣:水:特富龍=100%:0%:0% (CT值蘭-1000HU的情況)
[0045]空氣:水:特富龍=A%: (100-A) %:0% (-1000HU < CT 值蘭 OHU 的情況)
[0046]空氣:水:特富龍=0%: (100-B) %:B% (0HU < CT 值蘭 1000HU 的情況)
[0047]空氣:水:特富龍=0%:0%:100% (1000HU < CT值的情況)
[0048]在此，比率是體積比。此外,將A以及B表示成下述(式I)、(式2)。
[0049]A = -CT 值[HU] /1000 X 100......(式 I)
[0050]B = CT 值[HU] /1000 X 100......(式 2)
[0051]另外，若被攝體3的組成某種程度可預測，則選擇在被攝體3中大量存在的物質作為代表物質，不選擇在被攝體3中幾乎不存在的物質作為代表物質，由此能夠實現精密化、高精度化。然而，為了能夠插值任意的CT值，希望擴大代表物質的CT值的范圍。
[0052]此外，相反地計算負荷降低，因此可以將CT值在一定范圍內的區域置換成單一物質。例如，如圖4(b)所示，考慮以下的設定。
[0053]空氣(CT值蘭-500HU的情況)
[0054]水(-500HU< CT 值蘭 500HU 的情況)
[0055]特富龍(500HU < CT值的情況)[0056]接下來，對被攝體3的形狀的模擬進行說明。重構圖像(Image:圖像)例如表現為512X512像素的矩陣。反映這一點，在運算裝置102上也以每一切片512X512體素(voxel)表現被攝體3,對各體素附加通過上述方法決定的構成物質信息。即，假想被攝體3A包含周圍空氣而構成為長方體狀區域的集合。
[0057]另外，除了掃描被攝體3整體的情況外，通過X線CT裝置100拍攝的區域僅限于被攝體3的一部分。這種情況下，不能得到重構區域外的被攝體3的信息，但散射X線在重構區域外也進行相互作用，也有再次返回到重構區域內的可能性。因此，還需要模擬重構區域外的被攝體3的結構。這種情況下，例如采用將重構區域的周邊像素所示的結構視為在視野外也同樣存在的方法。
[0058](對假想被攝體3A的蒙特卡洛模擬的執行:F4)
[0059]接下來，說明針對在運算裝置102上模擬的假想被攝體3A的蒙特卡洛模擬(圖3的F4)。X線CT裝置100的運算裝置102通過蒙特卡洛模擬求出對在運算裝置102上重現的被攝體3進行與實際拍攝相同的X線投影時的投影數據。此時，針對被攝體3以外的條件，例如X線源(X線管1、X線焦點9)和X線檢測器4等裝置結構，也按照實際的結構在運算裝置102上進行模擬。
[0060]X線CT裝置100通過蒙特卡洛模擬，對模擬的被攝體3照射鉛筆狀X線射束，求出與X線輸入方向對應的X線檢測器4面上的X線強度分布(點擴散函數P)。將測量到的投影數據設為g(ch、si)，將沒有散射X線的理想投影數據設為t(ch、si)，將點擴散函數設為p(ch、si)，將它們的傅里葉變換分別設為G(CH、SL)、T(CH、SL)、P(CH、SL)時，已知下述(式3)以及(式4)的關系成立。在此，CH、SL分別表示ch方向、si方向的頻率成分。
[0061]g = t*p......(式 3)
[0062]G = T.P......(式 4)
[0063]在此，*表示卷積積分，.表示乘積。另外，省略了變量表示。
[0064]若用F表示逆傅里葉變換，則求出的理想投影數據t用下述(式5)給出。
[0065]t = F[G/P] = g*F[l/P]......(式 5)
[0066]該方法被稱為逆卷積積分法。
[0067]散射X線的擴散方式依存于被攝體3的部位和拍攝角度方向Θ ’來變化。將在鉛筆射束的射入方向上的檢測元件6的位置設為(ch’、sl’ )時，將表現出X線射入方向(拍攝角度方向)依存性的點擴散函數P用下述(式6)表示。
[0068]P (ch, si, ch，，si，, θ，)......(式 6)
[0069]在X線CT裝置100中，假定點擴散函數是比較緩慢變化的函數，為了計算高速化，針對幾個代表投影角度、檢測元件6的位置(ch’，sl’，Θ ’ )計算點擴散函數。例如，將X線檢測器4按通道方向分割成十份，對位于各區域中央的檢測元件6位置(ch’，sl’ )計算點擴散函數。根據求出的點擴散函數和(式5)得出各區域的理想投影數據t(F5)。
[0070]此外，也可以根據代表投影角度、位置的點擴散函數P，通過插值來推定中間投影角度、位置的 點擴散函數。此時，例如，點擴散函數P作為從代表位置的距離(I Ch I)的函數，通過OEXP(-D.ch|)進行擬合，作為系數C和D而求出，對該系數實施數據插值。在此，EXP表示指數函數。
[0071]另外，為了去除伴隨蒙特卡洛模擬的統計量不足的高頻成分，可以對點擴散函數的分布或擬合參數分布執行平滑化處理。例如，對通道方向或切片方向、投影角度方向取得數據的移動平均來進行平滑化處理。通過這樣的方法，X線CT裝置100對全部投影角度方向求出理想的投影t數據，重新實施圖像形成。由此，得到沒有散射X線影響的優質圖像。
[0072]如以上說明那樣，在第一實施方式的X線CT裝置100中，根據被攝體3的重構圖像推定被攝體3引起的散射的點擴散函數，因此能夠重現與被攝體3對應的結構的變化。由此，X線CT裝置100能夠高精度地推定點擴散函數，能夠減小散射X線引起的畫質降低。此外，根據第一實施方式的X線CT裝置100，使用能夠嚴格地模擬物理相互作用的蒙特卡洛模擬，因此能夠更高精度地推定點擴散函數。
[0073]此外，第一實施方式的X線CT裝置100將投影角度僅限定為代表角度方向，將X線檢測元件6限定為代表位置來進行模擬，求出點擴散函數，通過插值來求出其他投影角度、其他X線檢測元件6位置的點擴散函數，從而能夠大幅度地縮短校正散射X線所需要的計算時間。另外，第一實施方式的X線CT裝置100對通過計算得到的點擴散函數的分布或其擬合參數分布進行平滑化處理，因此能夠去除統計變動引起的高頻噪音，能夠縮短計算時間以及抑制過校正或誤校正。即，根據第二實施方式的X線CT裝置100，能夠在現實的計算時間內得到沒有散射X線影響的優質的CT圖像。
[0074]《第二實施方式》
[0075]在第一實施方式中，通過推定代表點的點擴散函數來進行了散射X線校正。在第二實施方式中，通過蒙特卡洛模擬推定散射X線的分布來進行散射X線校正。另外，在第二實施方式中，X線CT裝置100的結構(參照圖1、圖2)與第一實施方式相同，因此省略詳細的說明。
[0076]〈X線CT裝置100的圖像形成處理>
[0077]對第二實施方式的X線CT裝置100的圖像形成處理進行說明。通過X線CT裝置100拍攝的投影數據(X線透射圖像數據)中包含被攝體3引起的散射X線。因此，X線CT裝置100除了一般的圖像處理中的圖像校正處理外，還推定針對每次拍攝而變化的被攝體3引起的散射X線的分布并進行校正，然后形成圖像。
[0078]圖5是表示第二實施方式的X線CT裝置的圖像形成處理的概要的說明圖。
[0079]拍攝(Fl)、校正、重構處理(F2)以及假想的被攝體3的模擬(F3)與第一實施方式的X線CT裝置100的圖像形成處理相同，省略其說明。
[0080]對通過F3模擬的假想被攝體3A實施能夠計算X線的詳細物理相互作用的蒙特卡洛模擬(F7)。由此，能夠精度良好地推定反映了針對每次拍攝而變化的被攝體3的結構的散射X線分布(Scat.Dist.)。另外，在散射X線校正前的重構圖像(Image:圖像)中可能存在由散射X線引起的偽影。然而，當偽影的影響不過度深刻時，能夠從重構圖像讀取被攝體3的內部結構信息。
[0081]運算裝置102根據在F7中推定的散射X線分布，校正通過拍攝(Fl)得到的投影數據(Raw Data:原始數據)(F8)。具體而言，從投影數據中去除散射X線成分。然后，運算裝置102重新對散射X線成分去除后的投影數據進行校正、重構處理(F9)。由此，在運算裝置102中得到與通過校正、重構處理(F2)生成的重構圖像(Image:圖像)相比進一步減少了散射X線的影響的優質的重構圖像(New Image:新圖像)。另外，與F2同樣地，F9中的校正、重構處理是靈敏度校正等一般的圖像校正處理。[0082]<圖像形成處理的細節>
[0083]接下來，對圖5所示的圖像形成處理的各步驟的細節進行說明。
[0084]另外，拍攝(Fl)、校正、重構處理(F2)以及校正、重構處理(F9)是一般的X線CT裝置100的拍攝以及圖像校正處理，省略其說明。此外，被攝體3的模擬(F3)與第一實施方式相同，省略其說明。
[0085](對假想被攝體3A的蒙特卡洛模擬的執行:F7)
[0086]接下來，說明針對在運算裝置102上模擬的假想被攝體3A的蒙特卡洛模擬(圖5的F7)。X線CT裝置100的運算裝置102通過蒙特卡洛模擬，求出對在運算裝置102上重現的被攝體3進行與實際的拍 攝相同的X線投影時的投影數據。此時，針對被攝體3以外的條件，例如X線源(X線管1、X線焦點9)和X線檢測器4等裝置結構，也按照實際的結構在運算裝置102上進行模擬。
[0087]在蒙特卡洛模擬中，從X線焦點9使X線作為大量光子而放射。根據事先測量的各掃描條件中的能量譜，對各光子分配X線的能量。通過概率記述各光子受到的相互作用，使用模擬隨機數決定相互作用的有無。作為X線參與的代表性的物理過程，例如有康普頓(Compton)散射、瑞利(Rayleigh)散射、光電效應以及特性X線放射過程等。
[0088]在蒙特卡洛模擬中，與實際拍攝同樣地，在假想空間中X線源(X線管1、X線焦點9)和X線檢測器4 一邊繞著被攝體3的周圍旋轉一邊從多個角度方向進行拍攝，通過計算求出投影數據。此時，在蒙特卡洛模擬中能夠獲知X線和被攝體3之間有無相互作用，因此能夠分別獨立地求出向X線檢測器4的直達X線的入射強度和散射X線的入射強度。
[0089]這樣，通過對假想被攝體3A執行蒙特卡洛模擬，能夠精度良好地推定考慮了被攝體3的散射X線分布(Scat.Dist.)。
[0090]接下來，對蒙特卡洛模擬中的計算高速化方法進行說明。在實際的CT拍攝中，雖然也根據掃描條件而定，但每旋轉一周使用1000張左右的投影數據來重構圖像。即，在實際的拍攝中，每旋轉一周進行1000次左右的、從不同角度方向的拍攝。
[0091]另一方面，在X線CT裝置100的運算裝置102進行的模擬中，通過模擬僅求出比實際拍攝次數少的數量的代表角度方向的投影數據。這是由于散射X線的分布與直達X線的分布相比變化較緩和，因此能夠根據幾個代表角度方向的投影數據中包含的散射X線分布推定其他角度方向的散射X線分布。這樣，能夠通過僅在代表角度方向進行投影模擬來縮短模擬所需要的計算時間。
[0092]代表角度方向可以隨機選擇或等角度間隔地選擇，但為了在有限的計算時間內精度良好地重現散射X線分布，例如可以如下這樣選擇。
[0093]圖6是表示蒙特卡洛模擬的步驟的一例的流程圖。
[0094]在步驟SI中，運算裝置102對預先決定的初始投影角度(例如O度、90度、180度、270度)進行上述蒙特卡洛模擬，并計算散射X線分布。
[0095]在步驟S2中，運算裝置102根據下述(式7)計算散射X線量的變化的大小。
[0096]在下述(式7)中，dataseat(ch，sl，Θ )表示檢測器每旋轉一周得到的散射X線分布，作為通道方向X線檢測元件6的位置(Ch)、切片方向的X線檢測元件6的位置(Si)、投影角度(Θ)的函數來表示。其中，ch、sl、Θ是離散的變量。
[0097][數學式I]
【權利要求】
1.一種X線CT裝置，其特征在于， 具備: 拍攝部，其中，從X線焦點產生X線的X線源和二維排列了用于檢測所述X線的X線檢測元件的X線檢測器保持隔著被攝體相對配置的關系的同時在所述被攝體的周圍旋轉，從多個投影方向拍攝所述被攝體的X線透射圖像數據； 內部分布推定部，其根據由所述拍攝部拍攝的所述X線透射圖像數據，推定所述被攝體內部的X線吸收系數分布； 點擴散函數推定部，其對具有由所述內部分布推定部推定的所述X線吸收系數分布的模擬被攝體，實施模擬所述X線的物理相互作用的蒙特卡洛模擬，來推定所述被攝體引起的散射的點擴散函數； 校正部，其對 由所述點擴散函數推定部推定的所述點擴散函數和所述X線透射圖像數據進行逆卷積積分，來校正所述X線透射圖像數據；以及 圖像化部，其使用由所述校正部校正后的所述X線透射圖像數據，形成所述被攝體的X線吸收系數分布圖像。
2.根據權利要求1所述的X線CT裝置，其特征在于， 所述點擴散函數推定部，針對作為數量比所述多個投影方向少的投影方向的代表投影方向實施所述蒙特卡洛模擬，對通過該蒙特卡洛模擬得到的所述代表投影方向之間的所述點擴散函數進行插值，由此推定全部所述多個投影方向的所述點擴散函數。
3.根據權利要求1所述的X線CT裝置，其特征在于， 所述點擴散函數推定部，在作為所述二維排列的所述X線檢測元件中的、預定數量的元件的位置的代表元件位置實施所述蒙特卡洛模擬，對通過該蒙特卡洛模擬得到的所述代表元件位置之間的所述點擴散函數進行插值，由此推定所述二維排列的全部所述X線檢測元件的位置的所述點擴散函數。
4.一種X線CT裝置，其特征在于， 具備: 拍攝部，其中，從X線焦點產生X線的X線源和二維排列了用于檢測所述X線的X線檢測元件的X線檢測器保持隔著被攝體相對配置的關系的同時在所述被攝體的周圍旋轉，從多個投影方向拍攝所述被攝體的X線透射圖像數據； 內部分布推定部，其根據由所述拍攝部拍攝的所述X線透射圖像數據，推定所述被攝體內部的X線吸收系數分布； X線分布推定部，其對具有由所述內部分布推定部推定的所述X線吸收系數分布的模擬被攝體，實施模擬所述X線的物理相互作用的蒙特卡洛模擬，來推定所述被攝體引起的散射X線的分布； 校正部，其根據由所述X線分布推定部推定的所述分布，從所述X線透射圖像數據中去除所述散射X線成分；以及 圖像化部，其使用由所述校正部去除了所述散射X線成分的所述X線透射圖像數據，形成所述被攝體的X線吸收系數分布圖像。
5.根據權利要求4所述的X線CT裝置，其特征在于， 所述X線分布推定部，針對作為數量比所述多個投影方向少的投影方向的代表投影方向實施所述蒙特卡洛模擬，對通過該蒙特卡洛模擬得到的所述代表投影方向之間的所述分布進行插值，由此來推定全部所述多個投影方向的所述分布。
6.根據權利要求5所述的X線CT裝置，其特征在于， 所述X線分布推定部，根據所述代表投影方向的所述分布推定所述散射X線量的變化率達到最大的所述投影方向，重復通過所述蒙特卡洛模擬求出所述變化率達到最大的所述投影方向的所述散射X線分布的步驟，來逐次選擇所述代表投影方向。
7.根據權利要求1所述的X線CT裝置，其特征在于， 所述內部分布推定部通過模擬所述被攝體作為CT值已知的多個物質的混合物，來推定所述X線吸收系數分布。
8.根據權利要求1所述的X線CT裝置，其特征在于， 還具備: 用戶接口，其能夠實現所述蒙特卡洛模擬中的X線統計量的設定、執行所述蒙特卡洛模擬的計算時間的設定、所述蒙特卡洛模擬在任意定時的中斷中的至少任意一個操作。
9.根據權利要求1所述的X線CT裝置，其特征在于， 所述內部分布推定部， 代替根據由所述拍攝 部拍攝的所述X線透射圖像數據推定所述被攝體內部的X線吸收系數分布，而推定模擬所述被攝體的模擬被攝體內部的X線吸收系數分布，作為所述被攝體內部的X線吸收系數分布。
10.一種散射X線校正方法，其特征在于， 包括: 拍攝工序，從X線焦點位置產生X線的X線源和二維排列了用于檢測所述X線的X線檢測元件的X線檢測器保持隔著被攝體相對配置的關系的同時在所述被攝體的周圍旋轉，從多個投影方向拍攝所述被攝體的X線透射圖像數據； 內部分布推定工序，根據由所述拍攝工序拍攝的所述X線透射圖像數據，推定所述被攝體內部的X線吸收系數分布； 點擴散函數推定工序，對具有由所述內部分布推定工序推定的所述X線吸收系數分布的模擬被攝體，實施模擬所述X線的物理相互作用的蒙特卡洛模擬，來推定所述被攝體引起的散射的點擴散函數； 校正工序，對由所述點擴散函數推定工序推定的所述點擴散函數和所述X線透射圖像數據進行逆卷積積分，來校正所述X線透射圖像數據；以及 圖像化工序，使用由所述校正工序校正后的所述X線透射圖像數據，形成所述被攝體的X線吸收系數分布圖像。
11.一種散射X線校正方法，其特征在于， 包括: 拍攝工序，從X線焦點位置產生X線的X線源和二維排列了用于檢測所述X線的X線檢測元件的X線檢測器保持隔著被攝體相對配置的關系的同時在所述被攝體的周圍旋轉，從多個投影方向拍攝所述被攝體的X線透射圖像數據； 內部分布推定工序，根據由所述拍攝工序拍攝的所述X線透射圖像數據，推定所述被攝體內部的X線吸收系數分布；X線分布推定工序，對具有由所述內部分布推定工序推定的所述X線吸收系數分布的模擬被攝體，實施模擬所述X線的物理相互作用的蒙特卡洛模擬，來推定所述被攝體引起的散射X線的分布； 校正工序，根據由所述X線分布推定工序推定的所述分布，從所述X線透射圖像數據中去除所述散射X線成分；以及 圖像化工序，使用由所述校正工序去除了所述散射X線成分的所述X線透射圖像數據，形成所述被攝體的X線吸收系數分布圖像。
【文檔編號】A61B6/03GK103987320SQ201280060843
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年12月12日 優先權日:2011年12月12日
【發明者】坪田悠史, 渡邊史人, 植木廣則, 昆野康隆, 小島進一 申請人:株式會社日立醫療器械