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JP2009268899A - High velocity switching method in double energy computer tomography (ct) system - Google Patents

High velocity switching method in double energy computer tomography (ct) system Download PDF

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JP2009268899A
JP2009268899A JP2009102756A JP2009102756A JP2009268899A JP 2009268899 A JP2009268899 A JP 2009268899A JP 2009102756 A JP2009102756 A JP 2009102756A JP 2009102756 A JP2009102756 A JP 2009102756A JP 2009268899 A JP2009268899 A JP 2009268899A
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kvp
projections
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projection
view
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Application number
JP2009102756A
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Japanese (ja)
Inventor
Xiaoye Wu
シャオイエ・ウー
David Langan
デビッド・ランガン
James Walter Leblanc
ジェームズ・ウォルター・ルブラン
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection noise optimization method to make switching between two different kVps easier without remodeling an X-ray tube in a double energy computer tomography (CT) system. <P>SOLUTION: The method to make switching between two different peak kilovoltage (kVp) projections easier in a double energy computer tomography (CT) system (100) is disclosed. The method includes a step to set one current value in an X-ray tube (104) which emits X-rays at two or more different kVp to a subject. By substantially keeping the current setting constant, relative view time (s) is adjusted between two kVps to modulate current view time (mAs) product. Further, a duration ratio (R) is calculated based on the mAs product. The duration ratio (R) defines the duration until kVp is switched. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は一般的には、計算機式断層写真法(CT)システムに関し、さらに具体的には、二重エネルギCTシステムにおいてX線管電圧の間での高速切り換えを容易にする方法に関する。   The present invention relates generally to computed tomography (CT) systems, and more specifically to a method that facilitates fast switching between x-ray tube voltages in a dual energy CT system.

CTシステムは典型的には、対象、例えば患者を通してX線のビームを投射するX線管を含んでいる。対象に向かって投射されたX線のビームは、対象を通過した後には減弱している。検出器アレイが、対象に関して様々な角度位置から減弱後のX線ビームを検出して、1又は複数の信号を発生する。次いで、信号を処理して、投影データと呼ばれる処理済みデータを得る。さらに、投影データを結合して、対象によるX線ビームの減弱を表わす対象画像を再構成する。典型的には、X線管及び検出器アレイはガントリに装着される。一つのガントリ角度における検出器アレイからの投影データを「ビュー」と呼ぶ。対象の走査は、X線源及び検出器アレイの一回転の間に様々なガントリ角度すなわち投影角で形成される一組のビューを含んでいる。   CT systems typically include an x-ray tube that projects an x-ray beam through an object, eg, a patient. The X-ray beam projected toward the object is attenuated after passing through the object. A detector array detects the attenuated x-ray beam from various angular positions with respect to the object and generates one or more signals. The signal is then processed to obtain processed data called projection data. Furthermore, the projection data is combined to reconstruct a target image representing the attenuation of the X-ray beam by the target. Typically, the x-ray tube and detector array are mounted on a gantry. Projection data from a detector array at one gantry angle is called a “view”. The scan of the object includes a set of views formed at various gantry angles or projection angles during one revolution of the x-ray source and detector array.

二重エネルギX線CTシステムでは、所与の経路についての投影データを2種の別個のピーク・キロ電圧(kVp)投影において2回測定して、走査対象の正確なX線減弱係数及び物質組成のような走査対象の付加的な情報を提供する。幾つかのシステムでは、これら2種の別個のkVp投影(高kVp及び低kVpでの)は単式X線管又は複式X線管によって発生される。単式X線管システムでは、2種の別個のkVpの間の切り換えは、対象の運動による二組の投影の間での位置揃え不正を実効的に回避するのに十分なだけ高速であるべきである。物質の差異化についての二重kVpシステムの感度は、2種のkVp設定において発生される2種のX線スペクトルのエネルギ分離に主に頼っていることは広く理解されている。加えて、特定物質画像における画像雑音を低減するために、高投影ビュー時及び低投影ビュー時のサンプリング時間が等しい場合には高kVp設定及び低kVp設定において至適電流(mA)比を適用すべきである。例えば、低kVp投影における過剰な雑音を回避するためには、低kVp持続時間時にmAを増大させる必要がある。従来のX線管では、mA変化は管フィラメント電流を変化させることにより達成されている。しかしながら、管電流変化が観察されるまでには、フィラメントの熱定数に起因する時間遅延が存在する。この時間遅延は通常は、kVpを切り換えるまでの時間よりも大きい。従って、従来の一定ビュー時間トリガ発生では、このX線管の望ましくない特性のため、高kVp及び低kVpにおける投影雑音(すなわちmA)の最適化が極めて達成困難となる。   In a dual energy X-ray CT system, the projection data for a given path is measured twice in two separate peak-kilovoltage (kVp) projections to obtain the exact X-ray attenuation coefficient and material composition of the object being scanned. Provides additional information to be scanned. In some systems, these two separate kVp projections (at high and low kVp) are generated by a single x-ray tube or a dual x-ray tube. In a single x-ray tube system, switching between two separate kVp should be fast enough to effectively avoid misalignment between the two sets of projections due to object motion. is there. It is widely understood that the sensitivity of dual kVp systems for material differentiation relies primarily on the energy separation of the two x-ray spectra generated at the two kVp settings. In addition, in order to reduce the image noise in the specific material image, the optimum current (mA) ratio is applied at the high kVp setting and the low kVp setting when the sampling times at the high projection view and the low projection view are equal. Should. For example, to avoid excessive noise in low kVp projections, it is necessary to increase mA at low kVp durations. In conventional X-ray tubes, the mA change is achieved by changing the tube filament current. However, there is a time delay due to the thermal constant of the filament before tube current changes are observed. This time delay is usually greater than the time to switch kVp. Thus, with conventional constant view time trigger generation, optimization of projection noise (ie, mA) at high and low kVp is extremely difficult to achieve due to the undesirable characteristics of this x-ray tube.

以上に述べた問題を解消する幾つかの二重エネルギ・システムが提案されている。すなわち、(a)フォトン計数型検出器を備えたシステム。このシステムは極く低いX線束で動作する場合でも優れた性能を与える。しかしながら、このシステムは、フォトン計数型検出器が十分に高速でないとの事実のため高X線束において動作することが不可能である。(b)各回が異なるkVpにおいて行なわれる2回走査による二重kVpシステム。このシステムでは、高kVp走査と低kVp走査との間の投影が時間的に十分に高速に取得されないので、対象の運動による位置揃え不正を生ずる。(c)約90°で離隔して装着された管/検出器による2基管/2基検出器システム。このシステムでは、2基の管のkVpを異なる値に設定することができる。このシステムは相対的に良好な位置揃えを提供するが、2基の管の間の角度ずれによる残留位置揃え不正が依然として存在する。(d)単式管システム。このシステムでは、kVpが高設定と低設定との間で高速に切り換えられる。典型的には、切り換えは毎ビュー又は数ビュー毎に行なわれる。このシステムは画質、投影/画像位置揃え、及びシステムの単純さの間で良好な均衡を提供する。このシステムは、高kVpと低kVpとの間の相対的な投影雑音をkVp切り換えに従って動的に調節することができれば競合に有利な画質を提供することができる。   Several dual energy systems have been proposed that overcome the above mentioned problems. (A) A system including a photon counting detector. This system provides excellent performance even when operating with very low x-ray flux. However, this system is unable to operate at high x-ray flux due to the fact that photon counting detectors are not fast enough. (B) Double kVp system with two scans each time at a different kVp. In this system, the projection between the high kVp scan and the low kVp scan is not acquired sufficiently fast in time, resulting in misalignment due to object motion. (C) Two tube / two detector system with tubes / detectors mounted approximately 90 ° apart. In this system, the kVp of the two tubes can be set to different values. While this system provides a relatively good alignment, there is still residual misalignment due to angular misalignment between the two tubes. (D) Single pipe system. In this system, kVp is switched quickly between a high setting and a low setting. Typically, switching occurs every view or every few views. This system provides a good balance between image quality, projection / image alignment, and system simplicity. This system can provide competitive image quality if the relative projection noise between high and low kVp can be dynamically adjusted according to kVp switching.


従って、X線管を改造することなく2種の別個のkVpの間での切り換えを容易にする投影雑音最適化方法が必要とされている。

Therefore, there is a need for a projection noise optimization method that facilitates switching between two separate kVp without modifying the x-ray tube.

本発明の第一の観点では、イメージング・システムにおいて少なくとも2種の別個のピーク・キロ電圧(kVp)投影の間での切り換えを容易にする方法を提供する。この方法は、相対的に一定の電流(mA)を保ちつつ少なくとも2種のkVp投影(高kVp投影及び低kVp投影)の間での相対ビュー時間(s)を調節するステップを含んでいる。電流−ビュー時間積(mAs)が、少なくとも2種の別個のkVp投影の間での相対ビュー時間を調節することによりこれら少なくとも2種の別個のkVp投影について変調される。このビュー時間調節は、高/低kVp投影雑音最適化について一定ビュー時間トリガ発生式システムにおける電流(mA)調節と同じ効果を有する。この方法はまた、高kVp及び低kVpでの算出された最適mAs比に基づいて少なくとも2種の別個のkVp投影についての持続時間比(R)を算出するステップを含んでいる。ビュー持続時間はkVp切り換えに従って変調されて、mAに対する高速制御の欠如を補償する。   In a first aspect of the invention, a method is provided that facilitates switching between at least two separate peak kilovoltage (kVp) projections in an imaging system. The method includes adjusting the relative view time (s) between at least two kVp projections (high and low kVp projections) while maintaining a relatively constant current (mA). The current-view time product (mAs) is modulated for these at least two separate kVp projections by adjusting the relative view time between the at least two separate kVp projections. This view time adjustment has the same effect as the current (mA) adjustment in a constant view time triggered system for high / low kVp projection noise optimization. The method also includes calculating a duration ratio (R) for at least two separate kVp projections based on the calculated optimal mAs ratio at high and low kVp. The view duration is modulated according to kVp switching to compensate for the lack of fast control for mA.

本発明の第二の観点では、計算機式断層写真法(CT)システムを提供する。このCTシステムは、走査対象を収容するように構成されているガントリと、ガントリの内部に配設されており少なくとも2種の別個のピーク・キロ電圧(kVp)投影を放出するように構成されているX線管とを含んでいる。このCTシステムはまた、複数の検出器素子を含む検出器アレイを含んでいる。検出器アレイは、少なくとも2種の別個のkVp投影によって投影データを測定する。このCTシステムはさらに、電流ビュー時間(mAs)積の変調を容易にするために少なくとも2種の別個のkVp投影の間での相対ビュー時間(s)を調節するように構成されているプロセッサを含んでいる。プロセッサはさらに、異なるkVpの間での最適mAs比に基づいて少なくとも2種の別個のkVp投影についての持続時間比(R)を算出するように構成されている。   In a second aspect of the invention, a computed tomography (CT) system is provided. The CT system is configured to emit a gantry that is configured to accommodate a scan target and at least two separate peak kilovoltage (kVp) projections disposed within the gantry. X-ray tube. The CT system also includes a detector array that includes a plurality of detector elements. The detector array measures projection data with at least two separate kVp projections. The CT system further includes a processor configured to adjust the relative view time (s) between at least two separate kVp projections to facilitate modulation of the current view time (mAs) product. Contains. The processor is further configured to calculate a duration ratio (R) for at least two separate kVp projections based on the optimal mAs ratio between the different kVp.

本発明のこれらの特徴、観点及び利点、並びに他の特徴、観点及び利点は、以下の詳細な説明を添付図面に関して読解するとさらに十分に理解されよう。図面では、全図面を通して類似の参照符号が類似の部材を表わす。   These and other features, aspects and advantages of the present invention will be more fully understood when the following detailed description is read in conjunction with the accompanying drawings. In the drawings, like reference characters designate like parts throughout the drawings.

本発明の実施形態の一例によるCTシステムを表わすブロック図である。1 is a block diagram illustrating a CT system according to an example embodiment of the present invention. 図1のCTシステムにおける2種の別個のピーク・キロ電圧投影の間での切り換えを容易にする方法の一例を示す流れ図である。2 is a flow diagram illustrating an example of a method that facilitates switching between two separate peak-kilovoltage projections in the CT system of FIG. 図2の方法によるビュー時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the view time change by the method of FIG.

本発明の様々な実施形態は、計算機式断層写真法(CT)システム、特に二重エネルギCTシステムにおいて別個のピーク・キロ電圧投影の間での切り換えを容易にする方法を提供する。   Various embodiments of the present invention provide a method that facilitates switching between separate peak-kilovoltage projections in a computed tomography (CT) system, particularly a dual energy CT system.

図1は、本発明の実施形態の一例によるCTシステム100を表わすブロック図である。CTシステム100は、ガントリ102、X線管104、及び検出器アレイ108を含んでいる。ガントリ102は、走査対象110の位置を制御する。X線管104は、X線のビームを検出器アレイ108に向かって投射する。検出器アレイ108は複数の検出器素子112を含んでおり、対象110を通過した後の減弱後のX線を検出する。図示の実施形態では、CTシステム100は、複数の検出器素子112の単一の横列を含んでいる。本発明の様々な実施形態では、検出器アレイ108は、検出器素子112の複数の平行な横列を含んでいてもよい。複数の検出器素子112は、X線ビーム106の減弱に基づいて信号を発生する。さらに、これらの信号を処理して投影データを得る。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a CT system 100 according to an example embodiment of the present invention. The CT system 100 includes a gantry 102, an x-ray tube 104, and a detector array 108. The gantry 102 controls the position of the scanning object 110. The X-ray tube 104 projects an X-ray beam toward the detector array 108. The detector array 108 includes a plurality of detector elements 112 that detect attenuated X-rays after passing through the object 110. In the illustrated embodiment, the CT system 100 includes a single row of a plurality of detector elements 112. In various embodiments of the present invention, the detector array 108 may include a plurality of parallel rows of detector elements 112. The plurality of detector elements 112 generate signals based on the attenuation of the X-ray beam 106. Further, these signals are processed to obtain projection data.

一実施形態では、X線のビームは、少なくとも2種の別個のピーク・キロ電圧(kVp)投影に対応し得る。X線管104及び検出器アレイ108は、X線のビームが対象110と交差する角度が定常的に変化するように、ガントリ102と共に回転する。対象110の単一の走査が、投影角と呼ばれる一つのガントリ角度でのX線減弱測定値を取得する。   In one embodiment, the x-ray beam may correspond to at least two distinct peak kilovoltage (kVp) projections. The x-ray tube 104 and detector array 108 rotate with the gantry 102 so that the angle at which the x-ray beam intersects the object 110 changes constantly. A single scan of object 110 obtains x-ray attenuation measurements at one gantry angle called the projection angle.

ガントリ102及びガントリ102に装着されている構成要素は、対象110から投影データを取得する走査を実行するときに回転中心114の周りを回転する。ガントリ102に設けられている構成要素の回転及びX線管104の動作は、CTシステム100の制御機構116によって制御される。制御機構116は、X線制御器118、ガントリ・モータ制御器120及びデータ取得システム(DAS)122を含んでいる。X線制御器118は、X線管104に電力信号及びタイミング信号を与える。ガントリ・モータ制御器120は、ガントリ102の構成要素の回転速度及び位置を制御する。制御機構116のDAS122は、検出器素子112からアナログ・データをサンプリングして、アナログ・データをディジタル信号へ変換し、さらなる処理に供する。   The gantry 102 and components mounted on the gantry 102 rotate around a center of rotation 114 when performing a scan that acquires projection data from the object 110. The rotation of the components provided in the gantry 102 and the operation of the X-ray tube 104 are controlled by the control mechanism 116 of the CT system 100. The control mechanism 116 includes an X-ray controller 118, a gantry motor controller 120, and a data acquisition system (DAS) 122. The X-ray controller 118 provides a power signal and a timing signal to the X-ray tube 104. The gantry motor controller 120 controls the rotational speed and position of the components of the gantry 102. The DAS 122 of the control mechanism 116 samples the analog data from the detector element 112 and converts the analog data into a digital signal for further processing.

一実施形態では、アナログ・データは、少なくとも2種の別個のピーク・キロ電圧(kVp)投影に対応する投影データであってよい。さらに、プロセッサ124が、サンプリングされてディジタル化された投影データをDAS122から受け取る。プロセッサ124は、一定のビュー速度を維持することにより2種の別個のkVp投影についての電流−ビュー時間積(mAs)の変調を容易にするために2種の別個のkVp投影の間の相対ビュー時間(s)を調節するように構成されている。さらに、高kVp投影/低kVp投影において相対的に一定の電流設定が保たれる。プロセッサ124は、これらのkVp設定、及び平均投影値を用いることにより、高kVp投影及び低kVp投影の最適mAs比Rを算出する。これにより、プロセッサ124は、mAs比Rを用いて高kVp投影でのビュー時間及び低kVp投影でのビュー時間を算出する。一実施形態では、一定のビュー速度は、ビューの時間的中心を一定に保つことを含み得る。プロセッサはまた、最適mAs比に基づいて2種の別個のkVp投影についての持続時間比(R)を算出するように構成されている。一実施形態では、相対ビュー時間(s)は、kVpを切り換えるまでの時間として定義される。相対ビュー時間(s)は、平均対象110減弱プロファイル及び投影データの少なくとも一方に基づいて調節される。   In one embodiment, the analog data may be projection data corresponding to at least two distinct peak kilovoltage (kVp) projections. Further, processor 124 receives sampled and digitized projection data from DAS 122. The processor 124 may view the relative view between the two separate kVp projections to facilitate modulation of the current-view time product (mAs) for the two separate kVp projections by maintaining a constant view speed. It is configured to adjust the time (s). Furthermore, a relatively constant current setting is maintained in high kVp projection / low kVp projection. The processor 124 calculates the optimum mAs ratio R of the high kVp projection and the low kVp projection by using the kVp setting and the average projection value. Thereby, the processor 124 calculates the view time in the high kVp projection and the view time in the low kVp projection using the mAs ratio R. In one embodiment, the constant view speed may include keeping the temporal center of view constant. The processor is also configured to calculate a duration ratio (R) for two separate kVp projections based on the optimal mAs ratio. In one embodiment, the relative view time (s) is defined as the time to switch kVp. The relative view time (s) is adjusted based on at least one of the average object 110 attenuation profile and the projection data.

プロセッサ124は、2種の別個のkVp投影によって取得される投影データを用いて画像を再構成する。再構成画像は、コンピュータ126への入力として印加されて、コンピュータ126のメモリ128に記憶される。メモリ128の実例としては、限定しないが読み出し専用メモリ(ROM)等がある。コンピュータ126は、操作コンソール130を介して操作者から命令及び走査パラメータを受け取ることができる。一実施形態では、操作コンソール130はキーボードを含み得る。表示器132が、再構成された画像及びコンピュータ126からの他データを操作者が観察することを可能にする。表示器132の実例としては、限定しないが陰極線管(CRT)表示器、液晶表示器(LCD)及びプラズマ表示器等がある。操作者が供給した命令はコンピュータ126によって用いられて、制御信号及び情報を制御機構116に与える。加えて、コンピュータ126は、テーブル・モータ制御器134を動作させることができる。テーブル・モータ制御器134は、テーブルの移動を制御してガントリ102における対象110を配置する。具体的には、テーブルは対象110をガントリ開口を通して移動させる。   The processor 124 reconstructs the image using projection data acquired by two separate kVp projections. The reconstructed image is applied as an input to the computer 126 and stored in the memory 128 of the computer 126. Examples of the memory 128 include, but are not limited to, a read only memory (ROM). The computer 126 can receive commands and scanning parameters from an operator via the operation console 130. In one embodiment, the operation console 130 may include a keyboard. A display 132 allows the operator to view the reconstructed image and other data from the computer 126. Examples of the display 132 include, but are not limited to, a cathode ray tube (CRT) display, a liquid crystal display (LCD), and a plasma display. The instructions supplied by the operator are used by computer 126 to provide control signals and information to control mechanism 116. In addition, the computer 126 can operate the table motor controller 134. The table / motor controller 134 controls the movement of the table to place the object 110 in the gantry 102. Specifically, the table moves the object 110 through the gantry opening.

一実施形態では、コンピュータ126は、コンピュータ読み取り可能な媒体から命令及びデータを読み取る装置を含んでいる。この装置の実例としては、限定しないがフレキシブル・ディスク・ドライブ、CD−ROMドライブ、DVDドライブ、光磁気ディスク(MOD)装置、又はイーサネット装置等の網接続装置(イーサネットは商標)を含めたその他任意のディジタル装置等がある。コンピュータ読み取り可能な媒体の実例としては、フレキシブル・ディスク、CD−ROM、DVD、又はネットワーク若しくはインターネットのようなディジタル・ソース、並びに開発途上のディジタル手段等がある。他の実施形態では、コンピュータ126はファームウェア(図示されていない)に記憶されている命令を実行する。ファームウェアの実例としては、限定しないがコンピュータ126に組み込まれている基本入出力システム(BIOS)等がある。コンピュータ126は、本書に記載する作用を果たすようにプログラムされており、本書で用いられるコンピュータとの用語は当技術分野でコンピュータと呼ばれている集積回路のみに限らず、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ、特定応用向け集積回路、及び他のプログラム可能な回路を広範に指している。   In one embodiment, computer 126 includes a device that reads instructions and data from a computer-readable medium. Examples of this device include, but are not limited to, flexible disk drives, CD-ROM drives, DVD drives, magneto-optical disk (MOD) devices, or any other network connection device including Ethernet devices (Ethernet is a trademark). There are digital devices. Examples of computer readable media include flexible disks, CD-ROMs, DVDs, or digital sources such as networks or the Internet, and developing digital means. In other embodiments, computer 126 executes instructions stored in firmware (not shown). Examples of firmware include, but are not limited to, a basic input / output system (BIOS) that is built into the computer 126. The computer 126 is programmed to perform the operations described in this document, and the term “computer” used in this document is not limited to an integrated circuit referred to as a computer in the art, but includes a computer, a processor, and a microcontroller. Broadly refers to microcomputers, programmable logic controllers, application specific integrated circuits, and other programmable circuits.

本書に記載する方法はCTシステムについて記載されているが、PET−CT、MRI−CT及びSPECT等のようなCT以外のX線型撮像モダリティにおいても本発明の利点が得られると思量される。また、本書に記載する方法及び装置は医療環境において記載されているが、産業環境又は運輸環境、例えば限定しないが空港若しくは他の運輸拠点での手荷物走査システム等で典型的に用いられるシステム等のような非医用イメージング・システムにおいても本発明の利点が得られると思量される。   Although the method described herein is described for a CT system, it is believed that the advantages of the present invention can be obtained in X-ray imaging modalities other than CT such as PET-CT, MRI-CT and SPECT. Also, although the methods and apparatus described herein are described in a medical environment, such as systems typically used in industrial or transportation environments, such as, but not limited to, baggage scanning systems at airports or other transportation locations. Such non-medical imaging systems will also benefit from the advantages of the present invention.

図2は、CTシステム100において少なくとも2種の別個のピーク・キロ電圧投影の間での切り換えを容易にする方法の一例を示す流れ図である。一実施形態では、流れ図に示す各ステップは、適当なプログラム制御の下でコンピュータ126によって自動的に実行されてよい。但し、これらのステップが自動工程として実行される必要はない。一実施形態では、プログラム制御はファームウェア・プログラム、例えばコンピュータ126に組み込まれているシステム基本入出力システム(BIOS)である。もう一つの実施形態では、プログラム制御は、デバイス・ファームウェア・プログラム、例えばCTシステム100のメモリ128に記憶されているデバイス・ドライバである。   FIG. 2 is a flow diagram illustrating an example of a method that facilitates switching between at least two separate peak-kilovoltage projections in CT system 100. In one embodiment, each step shown in the flowchart may be performed automatically by computer 126 under appropriate program control. However, these steps do not have to be executed as an automatic process. In one embodiment, the program control is a firmware program, such as a system basic input / output system (BIOS) built into the computer 126. In another embodiment, the program control is a device firmware program, such as a device driver stored in the memory 128 of the CT system 100.

高kVp及び低kVpにおけるビュー時間値の最適化は、図2に示すようにして達成される。ステップ202において、高kVp走査対低kVp走査の最適mAs比Rが式(1)を用いて算出される。最初に、スカウト走査を実行する。スカウト走査から、対象の関心領域(ROI)が識別される。ROIにわたる投影を平均して、ROI領域にわたる実効減弱を得る。これにより、所与の目標画像形式(基底物質分解画像、密度画像、実効Z画像等)について、平均投影を用いてRが算出される。   Optimization of view time values at high and low kVp is achieved as shown in FIG. In step 202, an optimal mAs ratio R of high kVp scan to low kVp scan is calculated using equation (1). First, a scout scan is performed. From the scout scan, the region of interest (ROI) of interest is identified. The projection over the ROI is averaged to obtain an effective attenuation over the ROI region. Thus, R is calculated using the average projection for a given target image format (basis material decomposition image, density image, effective Z image, etc.).

R=f(kVp1,kVp2,pave) (1)
式(1)において、kVp1、kVp2は走査についての2種のkVp設定であり、paveはROIにわたる平均投影値である。関数f()はイメージング・システムに依存し、イメージング・システム較正を通じて得ることができる。この後に、ステップ204では、式(2)及び式(3)を用いて、ステップ202で得られた最適mAs比に基づいて高kVpにおけるビュー時間及び低kVpにおけるビュー時間が算出される。
R = f (kVp1, kVp2, p ave ) (1)
In equation (1), kVp1 and kVp2 are the two kVp settings for the scan, and p ave is the average projection value over the ROI. The function f () depends on the imaging system and can be obtained through imaging system calibration. Thereafter, in step 204, using the equations (2) and (3), the view time at the high kVp and the view time at the low kVp are calculated based on the optimum mAs ratio obtained in step 202.

=mA*R/(mA*R+mA)*T (2)
=mA/(mA*R+mA)*T (3)
式中、V及びVはそれぞれ高kVp及び低kVpにおけるビュー時間値である。Tは、高kVp及び低kVpにおけるビュー時間の和である。kVp切り換えの間に、イメージング・システムのX線管の管フィラメント電流は一定に保たれる。しかしながら、管フィラメント電流は、kVp変調によって誘発される電子抽出電界強度の変化の結果としてmA及びmAから変化する。ステップ206では、kVpはビュー時間に基づいて切り換えられる。また、kVp走査を最適に切り換えるために可変ビュー時間サンプリングを用いてもよい。
V H = mA L * R / (mA L * R + mA H ) * T t (2)
V L = mA H / (mA L * R + mA H ) * T t (3)
Where V H and V L are view time values at high kVp and low kVp, respectively. T t is the sum of view times at high kVp and low kVp. During kVp switching, the tube filament current of the x-ray tube of the imaging system is kept constant. However, the tube filament current varies from mA H and mA L as a result of the change in electron extraction field strength induced by kVp modulation. In step 206, kVp is switched based on the view time. Variable view time sampling may also be used to optimally switch kVp scanning.

図3は、図2の方法によるビュー時間変化を示すグラフである。2種の別個の電圧投影kVp及びkVp、並びに一定のフィラメント電流設定における関連する管アノード電流mA及びmA(図3には示していない)が、X線管104によって低電圧及び高電圧にそれぞれ対応して発生される。X線管は2種の別個の電圧投影(kVp及びkVp)の間を切り換わって対象110を走査する。高電圧投影kVpは、持続時間Tにわたって高に保たれ、低電圧投影kVpは持続時間Tにわたって低に保たれる。さらに、一定ビュー・サンプリングでは、T=T=T/2である。相対ビュー時間(s)はkVpとkVpとの間で調節されて、対応する管電流(mA及びmA)においてmAsを変調する。換言すると、mAs積が変調されているときにピーク・キロ電圧投影kVpの中心及びピーク・キロ電圧kVpの中心は一定に保たれている。一実施形態では、相対ビュー時間(s)は、平均対象減弱プロファイル及び投影データに基づいて調節される。一実施形態では、持続時間比は予め画定された投影角における対象110の減弱プロファイルに基づいて算出される。尚、高kVp及び低kVpでの個々のビュー・サンプリング時間の変化に関わらず、高kVp及び低kVpにおける各々のビューの中心及びビュー時間の和は、従来の一定ビュー・サンプリング構成と同じままとなる。 FIG. 3 is a graph showing changes in view time according to the method of FIG. Two separate voltage projections kVp L and kVp H , and associated tube anode currents mA H and mA L (not shown in FIG. 3) at a constant filament current setting, are reduced by the X-ray tube 104 at low and high voltages. It is generated corresponding to each voltage. The x-ray tube scans the object 110 switching between two separate voltage projections (kVp L and kVp H ). The high voltage projection kVp H is kept high for the duration T H and the low voltage projection kVp L is kept low for the duration T L. Furthermore, for constant view sampling, T H = T L = T t / 2. The relative view time (s) is adjusted between kVp L and kVp H to modulate mAs at the corresponding tube currents (mA H and mA L ). In other words, the center of the peak-kilovoltage projection kVp H and the center of the peak-kilovoltage kVp L are kept constant when the mAs product is modulated. In one embodiment, the relative view time (s) is adjusted based on the average target attenuation profile and projection data. In one embodiment, the duration ratio is calculated based on the attenuation profile of the object 110 at a predefined projection angle. Note that the center of each view and the sum of the view times at high and low kVp remain the same as in the conventional constant view sampling configuration, regardless of the individual view sampling time changes at high and low kVp. Become.

本発明の様々な実施形態は、可変ビュー時間データ取得方法を用いることにより2種の別個のピーク・キロ電圧(kVp)投影の間での切り換えを容易にする方法を提供する。この方法は、電流(mA)が相対的に一定であるときにビュー時間(s)を変化させることによりmAsを変調する。さらに、可変ビュー時間走査は、二重kVp走査について最適のmAs比を保ちつつ最大管電力で動作することができる。さらに、このシステムはまた、さらに良好な時間分解能を提供すると共に、基底物質分解に対するさらに良好な感度を有する。従って、さらに良好な画質を有する画像を再構成することができる。   Various embodiments of the present invention provide a method that facilitates switching between two separate peak-kilovoltage (kVp) projections by using a variable view time data acquisition method. This method modulates mAs by changing the view time (s) when the current (mA) is relatively constant. Furthermore, the variable view time scan can operate at maximum tube power while maintaining an optimal mAs ratio for dual kVp scans. In addition, this system also provides better time resolution and better sensitivity to basis material degradation. Therefore, an image having a better image quality can be reconstructed.

本書では本発明の幾つかの特徴のみを図示して説明したが、当業者には多くの改変及び変形が想到されよう。従って、特許請求の範囲は、本発明の要旨に含まれるような全ての改変及び変形を網羅するものと理解されたい。   While only certain features of the invention have been illustrated and described herein, many modifications and changes will occur to those skilled in the art. Therefore, it is to be understood that the claims are intended to cover all modifications and variations as fall within the spirit of the invention.

100 CTシステム
102 ガントリ
104 X線管
106 X線ビーム
108 検出器アレイ
110 検査対象
112 検出器素子
114 ガントリの回転中心
116 制御機構
118 X線制御器
120 ガントリ・モータ制御器
122 データ取得システム
124 プロセッサ
126 コンピュータ
128 メモリ
130 操作者コンソール
132 表示器
134 テーブル・モータ制御器
202 高kVp走査対低kVp走査の最適mAs比Rを算出する
204 最適mAs比に基づいて高kVpでのビュー時間及び低kVpでのビュー時間を算出する
206 ビュー時間に基づいて各kVpを切り換える
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 CT system 102 Gantry 104 X-ray tube 106 X-ray beam 108 Detector array 110 Inspection object 112 Detector element 114 Center of rotation of gantry 116 Control mechanism 118 X-ray controller 120 Gantry motor controller 122 Data acquisition system 124 Processor 126 Computer 128 Memory 130 Operator console 132 Display 134 Table motor controller 202 Calculate optimal mAs ratio R for high kVp scan to low kVp scan 204 View time at high kVp and low kVp based on optimal mAs ratio Calculate view time 206 Switch kVp based on view time

Claims (9)

イメージング・システム(100)において少なくとも2種の別個のピーク・キロ電圧(kVp)投影の間での切り換えを容易にする方法であって、対象の減弱プロファイル及び投影データに基づいて前記少なくとも2種の別個のピークkVp投影についてのビュー時間を調節するステップを備え、前記イメージング・システム(100)を実質的に一定の電流設定において動作させつつ2以上のkVp投影の最適電流−時間(mAs)比を可能にする方法。   A method for facilitating switching between at least two separate peak-kilovoltage (kVp) projections in an imaging system (100), the at least two types based on a target attenuation profile and projection data Adjusting the view time for separate peak kVp projections, and operating the imaging system (100) at a substantially constant current setting while providing an optimal current-time (mAs) ratio of two or more kVp projections. How to make it possible. 前記mAs値の最適比は、前記少なくとも2種の別個のkVp設定、対象の寸法、及び1若しくは複数の投影角での対象の減弱プロファイルの1又は複数に基づいて設定される、請求項1に記載の方法。   The optimal ratio of the mAs values is set based on one or more of the at least two distinct kVp settings, target dimensions, and target attenuation profiles at one or more projection angles. The method described. 前記相対ビュー時間(s)を調節するステップは、前記少なくとも2種のkVp投影ビューについて一定のビュー速度及び電流(mA)設定を保つことを含んでいる、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein adjusting the relative view time (s) comprises maintaining a constant view speed and current (mA) setting for the at least two kVp projection views. 前記相対ビュー時間(s)を調節するステップは、平均対象減弱プロファイル及び投影データの少なくとも一方に基づく、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein adjusting the relative view time (s) is based on at least one of an average object attenuation profile and projection data. 前記少なくとも2種の別個のピークkVp投影の持続時間比を算出するステップをさらに含んでいる請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising calculating a duration ratio of the at least two distinct peak kVp projections. 前記イメージング・システムは計算機式断層写真法(CT)システム(100)である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the imaging system is a computed tomography (CT) system (100). 前記イメージング・システム(100)はX線方式イメージング・システムである、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the imaging system (100) is an x-ray imaging system. 当該イメージング・システム(100)の内部に配設されており、少なくとも2種の別個のピーク・キロ電圧(kVp)投影を放出するように構成されているX線管(104)と、
複数の検出器素子を含んでおり、前記少なくとも2種の別個のkVp投影により投影データを測定する検出器アレイ(108)と、
プロセッサ(124)と
を備えたイメージング・システム(100)であって、前記プロセッサ(124)は、
対象の減弱プロファイル及び投影データに基づいて前記少なくとも2種の別個のkVp投影の間でビュー時間(s)を調節するように構成されており、該調節は、当該イメージング・システムを実質的に一定の電流(mA)設定において動作させることを可能にする、イメージング・システム(100)。
An x-ray tube (104) disposed within the imaging system (100) and configured to emit at least two distinct peak kilovoltage (kVp) projections;
A detector array (108) comprising a plurality of detector elements and measuring projection data by said at least two separate kVp projections;
An imaging system (100) comprising a processor (124), the processor (124) comprising:
Is configured to adjust a view time (s) between the at least two separate kVp projections based on the attenuation profile of the object and projection data, the adjustment making the imaging system substantially constant An imaging system (100) that allows operation at a current (mA) setting.
前記プロセッサ(124)はさらに、一定のビュー速度を保つように構成されている、請求項9に記載のイメージング・システム。   The imaging system of claim 9, wherein the processor (124) is further configured to maintain a constant view speed.
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