(57)【要約】  変換器２００の利得・オフセットの尺度を推定する方法が開示される。変換器は、デジタル設定に基づいて、光子計数検出器内の比較器１０、２０によって閾値として使用されるリファレンス電圧を生成するために使用される。該方法は、リファレンス変換器１００となる第１の変換器と、ターゲット変換器２００となる第２の変換器とを選択するステップＳ１と、リファレンス変換器に関連付けられた比較器によって閾値として使用される異なるリファレンス電圧Ｒを生成するために、異なるデジタル設定をリファレンス変換器に割り当てるステップＳ２と、光子計数測定に基づき、ターゲット変換器によってリファレンス電圧が生成される比較器２０に関連付けられた光子カウンタに記録された光子数を表す情報を取得するステップＳ３とを含む。該方法は、光子数を表す情報と、デジタル設定とに基づいて、ターゲット変換器の利得・オフセットの推定値を決定する。
2019532277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル設定に基づいて、Ｘ線画像化システム内の光子計数検出器内の比較器（１０、２０）によって閾値として使用されるリファレンス電圧を生成するための変換器（２００）の利得およびオフセットの尺度を推定する方法であって、前記光子計数検出器は、複数の比較器（１０、２０）を備え、個々の比較器（１０、２０）の前記閾値は、対応する変換器（１００、２００）によって生成され、前記方法は、
複数の前記変換器（１００、２００）から、リファレンス変換器（１００）として機能する第１の変換器と、ターゲット変換器（２００）として機能する第２の変換器とを選択するステップ（Ｓ１）と、
少なくとも２つの異なるデジタル設定（ＤＳ）を前記リファレンス変換器（１００）に割り当てるステップ（Ｓ２）であって、前記少なくとも２つのデジタル設定（ＤＳ）は、前記リファレンス変換器（１００）に関連付けられた比較器によって閾値として使用される少なくとも２つの異なるリファレンス電圧（Ｒ）を生成するために使用される、ステップ（Ｓ２）と、
前記リファレンス電圧の付近のターゲットリファレンス電圧（Ｔ）に対応するターゲットデジタル設定（ＴＤＳ）が、前記ターゲット変換器（２００）に割り当てられたときに、前記光子計数検出器によって実施される光子計数測定に基づき、前記ターゲット変換器（２００）によってリファレンス電圧が生成される比較器（２０）に関連付けられた光子カウンタ内に記録された光子数を表す情報を取得するステップ（Ｓ３）と、
光子数を表す前記取得した情報と、前記リファレンス変換器に割り当てられた前記少なくとも２つのデジタル設定（ＤＳ）とに基づいて、前記ターゲット変換器の前記利得およびオフセットの推定値を、前記リファレンス変換器を基準として決定するステップ（Ｓ４）と、
を含む方法。
【請求項２】
前記光子計数測定は、前記リファレンス変換器（１００）の前記少なくとも２つのリファレンス電圧（Ｒ）の周りに分布するターゲットリファレンス電圧（Ｔ）を生成するように選択された、割り当てられたターゲットデジタル設定（ＴＤＳ）を用いて行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記割り当てられたターゲットデジタル設定（ＴＤＳ）は、前記リファレンス変換器（１００）の前記少なくとも２つのリファレンス電圧（Ｒ）の各々の上下両方に分布するターゲットリファレンス電圧（Ｔ）を生成するため選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記情報を取得するステップ（Ｓ３）は、前記リファレンス変換器（１００）に割り当てられた前記少なくとも２つのデジタル設定（Ｒ）の各々に対して、および前記ターゲット変換器（２００）に割り当てられた前記ターゲットデジタル設定（ＴＤＳ）の各々に対して、前記割り当てられたターゲットデジタル設定（ＴＤＳ）のうちの特定の１つによってリファレンス電圧が生成される比較器（２０）に関連付けられた光子カウンタ内に記録された光子数に関する情報を取得することを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記情報を取得するステップ（Ｓ３）は、前記リファレンス変換器（１００）に割り当てられた前記少なくとも２つのデジタル設定（Ｒ）の各々に対して、前記光子カウンタ内に光子が基本的に記録されなかったターゲットデジタル設定（ＴＤＳ）のセットを取得することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記方法は更に、前記リファレンス変換器（１００）に割り当てられた前記少なくとも２つのデジタル設定（Ｒ）の各々の値に対して、前記リファレンスデジタル設定のセットの最低リファレンスデジタル設定を選択することを含み、前記リファレンス変換器（１００）を基準とする前記ターゲット変換器（２００）の利得およびオフセットの推定値を決定する前記ステップ（Ｓ４）は、前記選択された最低リファレンスデジタル設定、および前記リファレンス変換器（１００）に割り当てられた前記少なくとも２つのデジタル設定の各々に基づく、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記情報を取得するステップ（Ｓ３）は、２つの光子計数測定に基づき、第１の光子計数測定は、前記少なくとも２つのリファレンス電圧（Ｒ）のうちの第１のリファレンス電圧の付近に分布するターゲットリファレンス電圧（Ｔ）を生成するために選択されたターゲットデジタル設定で実施され、第２の光子計数測定は、前記少なくとも２つのリファレンス電圧（Ｒ）のうちの第２のリファレンス電圧の付近に分布するターゲットリファレンス電圧（Ｔ）を生成するために選択されたターゲットデジタル設定で実施される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記リファレンス変換器（１００）を基準とする前記ターゲット変換器（２００）の前記利得（ｇ）およびオフセット（ｍ）の推定値を決定する前記ステップ（Ｓ４）は、ｇおよびｍに関する以下の方程式、
ｉ．Ｓ１＝ｇＶ１＋ｍ
ｉｉ．Ｓ２＝ｇＶ２＋ｍ、
を解くことを含み、Ｓ１は、前記リファレンス変換器に割り当てられた前記デジタル設定の最高値であり、Ｓ２は、前記リファレンス変換器に割り当てられた前記デジタル設定の最低値であり、Ｖ１は、Ｓ１の付近に分布するターゲットデジタル設定を用いて実施した光子計数測定中に光子が記録されなかった最低リファレンスデジタル設定であり、Ｖ２は、Ｓ２の付近に分布するターゲットデジタル設定を用いて実施した光子計数測定中に光子が記録されなかった最低リファレンスデジタル設定である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記リファレンス変換器を基準とする前記ターゲット変換器の各々の前記利得およびオフセットの推定値を決定するために、２つの異なる変換器、すなわち、第１のターゲット変換器および第２のターゲット変換器に対して前記方法が繰り返され、前記方法は更に、前記ターゲット変換器の各々の前記利得およびオフセットの前記決定された推定値に基づいて、前記第２のターゲット変換器を基準とした前記第１のターゲット変換器の前記利得およびオフセットを決定することを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２のターゲット変換器を基準とする前記第１のターゲット変換器の前記利得およびオフセットは、以下の方程式、
ｉ．Ｓ１＝ｇ１Ｖ１１＋ｍ１
ｉｉ．Ｓ１＝ｇ２Ｖ２２＋ｍ２、
を解くことにより決定され、ここで、
Ｓ１は、前記リファレンス変換器に割り当てられた前記少なくとも２つのデジタル設定のうちの特定のデジタル設定であり、
ｇ１およびｍ１は、それぞれ前記リファレンス変換器を基準とする前記第１のターゲット変換器の前記利得およびオフセットであり、
Ｖ１１は、Ｓ１の付近に分布するターゲットデジタル設定を用いて実施した光子計数測定中に光子が記録されなかった前記第１のターゲット変換器の最低リファレンスデジタル設定であり、
ｇ２およびｍ２は、それぞれ前記リファレンス変換器を基準とする前記第２のターゲット変換器の前記利得およびオフセットであり、
Ｖ２２は、Ｓ１の付近に分布するターゲットデジタル設定を用いて実施した光子計数測定中に光子が記録されなかった前記第２のターゲット変換器の最低リファレンスデジタル設定である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記変換器は、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）である、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
デジタル設定に基づいて、Ｘ線画像化システム内の光子計数検出器内の比較器（１０、２０）によって閾値として使用されるリファレンス電圧を生成するための変換器（２００）の利得およびオフセットの尺度を推定するように構成されたシステム（１）であって、前記光子計数検出器は、複数の比較器（１０、２０）を含み、個々の比較器（１０、２０）の前記閾値は、対応する変換器（１００、２００）によって生成され、
前記システム（１）は、前記複数の変換器（１００、２００）から、リファレンス変換器（１００）として機能する第１の変換器と、ターゲット変換器（２００）として機能する第２の変換器とを選択するように構成され、
前記システム（１）は、少なくとも２つの異なるデジタル設定（ＤＳ）を前記リファレンス変換器（１００）に割り当てるように構成され、前記少なくとも２つのデジタル設定（ＤＳ）は、前記リファレンス変換器（１００）に関連付けられた比較器によって閾値として使用される少なくとも２つの異なるリファレンス電圧（Ｒ）を生成するために使用され、
前記システム（１）は、前記リファレンス電圧（Ｒ）の付近に分布するターゲットリファレンス電圧（Ｔ）に対応するターゲットデジタル設定（ＴＤＳ）が前記ターゲット変換器（２００）に割り当てられたときに、前記光子計数検出器によって実施される光子計数測定に基づいて、前記ターゲット変換器（２００）によってリファレンス電圧が生成される比較器（２０）に関連付けられた光子カウンタ内に記録された光子数を表す情報を取得するように構成され、
前記システム（１）は、光子数を表す前記取得した情報と、前記リファレンス変換器に割り当てられた前記少なくとも２つのデジタル設定（ＤＳ）とに基づいて、前記ターゲット変換器の前記利得およびオフセットの推定値を、前記リファレンス変換器を基準として決定するように構成されている、
システム（１）。
【請求項１３】
命令を含むコンピュータプログラム（１２５；１３５）であって、前記命令が少なくとも１つのプロセッサ（１１０）によって実行されると、少なくとも１つのプロセッサ（１１０）に、
リファレンス変換器（１００）に割り当てられた少なくとも２つの異なるデジタル設定（ＤＳ）に関する情報を読み出させ、前記少なくとも２つのデジタル設定（ＤＳ）は、前記リファレンス変換器（１００）に関連付けられた比較器によって閾値として使用される少なくとも２つの異なるリファレンス電圧（Ｒ）を生成するために使用され、
前記リファレンス電圧の付近のターゲットリファレンス電圧（Ｔ）に対応するターゲットデジタル設定（ＴＤＳ）が、ターゲット変換器（２００）に割り当てられているときに、光子計数検出器によって実施される光子計数測定を介して取得した情報を読み出させ、情報は、前記ターゲット変換器（２００）によってリファレンス電圧が生成される比較器（２０）に関連付けられた光子カウンタ内に記録された光子数を表し、
光子数を表す前記読み出した情報と、前記リファレンス変換器に割り当てられた前記少なくとも２つのデジタル設定（ＤＳ）に関する前記読み出した情報とに基づいて、前記リファレンス変換器を基準とする前記ターゲット変換器の前記利得およびオフセットの推定値とを決定させる、
コンピュータプログラム（１２５；１３５）。
【請求項１４】
デジタル設定に基づいて、Ｘ線画像化システム内の光子計数検出器内の比較器１０、２０によって閾値として使用されるリファレンス電圧を生成するための変換器２００の利得およびオフセットの尺度を推定する装置５００であって、前記装置５００は、
リファレンス変換器１００に割り当てられた少なくとも２つの異なるデジタル設定ＤＳに関する情報を読み出すための読み出しモジュール５１０であって、前記少なくとも２つのデジタル設定ＤＳは、前記リファレンス変換器１００に関連付けられた比較器によって閾値として使用される少なくとも２つの異なるリファレンス電圧Ｒを生成するために使用される、読み出しモジュール５１０と、
前記リファレンス電圧の付近のターゲットリファレンス電圧Ｔに対応するターゲットデジタル設定ＴＤＳが、ターゲット変換器２００に割り当てられているときに、光子計数検出器によって実施される光子計数測定を介して取得した情報を読み出す読み出しモジュール５１０であって、情報は、前記ターゲット変換器２００によってリファレンス電圧が生成される比較器２０に関連付けられた光子カウンタ内に記録された光子数を表す、読み出しモジュール５１０と、
光子数を表す前記読み出した情報と、リファレンス変換器に割り当てられた前記少なくとも２つのデジタル設定ＤＳに関する前記読み出した情報とに基づいて、前記リファレンス変換器を基準とする前記ターゲット変換器の前記利得およびオフセットの推定値とを決定する、処理モジュール５２０と、
を備える装置５００。
【請求項１５】
デジタル設定に基づいて、Ｘ線画像化システム内の光子計数検出器内の比較器によって閾値として使用されるリファレンス電圧を生成するための変換器の利得およびオフセットの尺度を推定する方法であって、前記光子計数検出器は複数の比較器を備え、個々の比較器の前記閾値は対応する変換器によって生成され、前記方法は、
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法によって、前記リファレンス変換器を基準とする２つの異なるターゲット変換器の前記利得およびオフセットを推定するステップ（Ｓ１０）と、
前記推定された利得およびオフセットに基づいて、前記２つの異なるターゲット変換器の間の相対利得およびオフセットを決定するステップ（Ｓ２０）と、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
提案する技術は全般的に、Ｘ線画像化システム内の光子計数検出器において、比較器によって閾値として使用されるリファレンス電圧を、デジタル設定に基づいて生成するための、変換器の利得およびオフセットを推定するための方法、システム、装置、およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線画像化などの放射線画像化が、医療用途および非破壊検査において長年使用されてきた。
【０００３】
一般に、Ｘ線画像化システムは、Ｘ線源と、１つまたは複数の検出器要素を備える複数の検出器からなるＸ線検出器アレイ、すなわちＸ線強度／フルエンスを測定する独立した手段とを含む。Ｘ線源はＸ線を放射し、Ｘ線は画像化される対象物または物体を通過し、次いで検出器アレイによって記録される。いくつかの材料は他の材料よりも、より大きな割合のＸ線を吸収するので、画像は対象物または物体の形をなす。
【０００４】
光子計数およびエネルギー分解能力を有するＸ線検出器は、医療用Ｘ線用途に対して一般的になってきている。一般に、光子計数Ｘ線検出器は、検出器材料内の光子相互作用によって発生した電気パルスの高さを比較器電圧のセットと比較することによって光子のエネルギーを決定する。これらの比較器電圧はエネルギー閾値とも呼ばれる。一般に、比較器のアナログ電圧はデジタル−アナログ変換器ＤＡＣによって設定される。ＤＡＣはコントローラによって送信されたデジタル設定をアナログ電圧に変換し、アナログ電圧に対して光子パルスの高さが比較され得る。光子のエネルギーを決定するために、ＤＡＣに送られたデジタル設定と光子エネルギーとの間の変換を知ることが必要である。この関係は、Ｅ＝ｇ×ＤＳ＋ｍと表すことができ、ここでＥは光子のエネルギー、ＤＳはデジタル設定、ｇは利得、ｍはオフセットと呼ばれる。
【０００５】
光子計数検出器上のエネルギー閾値の利得およびオフセットを決定することは、再構成された画像内のアーチファクトを回避するために不可欠である。回避されるアーチファクトには、入力されるＸ線のスペクトルが同じであっても、エネルギー閾値の位置が異なるために、チャネルが異なる数のＸ線を計数するときに生じるリングアーチファクトが含まれる。リングアーチファクトは、全てのチャネルの各閾値に対して利得とオフセットを推定することで軽減でき、エネルギー閾値をｋｅＶで同じ位置に配置する。閾値がｋｅＶで同じ位置にある場合、異なるチャネルに同一の入力を与えると同一の出力が得られる。
【０００６】
また、エネルギー閾値が較正されていないと、物質成分の分解を実施するときに偏りをもたらす可能性があり、定量的な物質分解が、すなわち再構成画像内の特定の画素内における特定の物質量を推定することが困難になる。
【０００７】
更に、ｋｅＶでの最低閾値の位置は、検出器の総合的な検出効率に大きな影響を及ぼす。検出されたスペクトルは低いｋｅＶに対する割合がより大きく、最低閾値をより低く設定することは、より多くの光子が計数され得ることを意味する。しかし、各チャネルには電子ノイズがあるため、閾値の設定が低すぎると、チャネルが多くのノイズ計数を計数する可能性がある。ノイズを計数すると信号が劣化し、含まれるノイズが多すぎると信号は使用できなくなる。従って、最低閾値の位置は、ノイズを含むことと、より多くの本物の光子を含むこととの間でトレードオフを生み、利得とオフセットの正確な値を得ることによって最低閾値を最適な位置に配置することができ、それにより検出効率を数パーセント増加させることができる。
【０００８】
比較器に対する閾値を生成するように機能する、変換器の利得およびオフセットを推定するための既知の方法がいくつかある。最も一般的なものは、単エネルギーＸ線源またはシンクロトロンＸ線ビームを使用し、デジタル設定のスキャンを実施して、検出されたＸ線スペクトル内のピーク位置を特定することであり、文献［１］、［２］、［３］を参照されたい。他の方法は、デジタル設定のスキャンを実施し、検出されたスペクトル内の特徴を特定し（文献［４］［５］を参照）、検出データにモデルを適合させること［６］、または、Ｘ線管のキロボルトピークｋＶｐを変化させ、計数が記録されている最大デジタル設定値を特定すること［７］を含む。従来技術における全ての方法で共通することは、チャネル上の全ての変換器を個別に較正することを意図していることである。
【０００９】
変換器の利得およびオフセットの推定を改善するためのいくつかの方法が提案されているが、本技術分野において、例えばＸ線画像化中に、効率的かつ信頼性の高い画像再構成をなすために、変換器の利得およびオフセットの推定を更に改善するメカニズムを提供する必要性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
提案する技術の一般的な目的は、Ｘ線画像化システムにおける光子計数検出器内の比較器に対する閾値を生成するように機能する、変換器の相対利得およびオフセットの尺度の推定を可能にするメカニズムを提供することである。
【００１１】
提案する技術の特定の目的は、変換器の相対利得およびオフセットを推定する方法を提供することである。
【００１２】
他の目的は、変換器の相対利得およびオフセットを推定するように構成されたシステムを提供することである。
【００１３】
更に別の目的は、変換器の相対利得およびオフセットを推定するためのコンピュータプログラムを提供することである。
【００１４】
更なる目的は、変換器の相対利得およびオフセットを推定するための装置を提供することである。
【００１５】
更に別の目的は、Ｘ線画像化システムにおける２つの異なる変換器間の相対利得およびオフセットを推定するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
これらおよび他の目的は、提案する技術の実施形態によって満たされる。
【００１７】
第１の態様によると、デジタル設定に基づいて、Ｘ線画像化システム内の光子計数検出器内の比較器によって閾値として使用されるリファレンス電圧を生成するための変換器の利得およびオフセットの尺度を推定する方法が提供され、光子計数検出器は複数の比較器を備え、個々の比較器の閾値は対応する変換器によって生成される。この方法は、複数の変換器から、リファレンス変換器として機能する第１の変換器と、ターゲット変換器として機能する第２の変換器とを選択するステップを含む。この方法はまた、少なくとも２つの異なるデジタル設定ＤＳをリファレンス変換器に割り当てるステップを含み、少なくとも２つのデジタル設定ＤＳは、リファレンス変換器１００に関連付けられた比較器によって閾値として使用される、少なくとも２つの異なるリファレンス電圧Ｒを生成するために使用される。この方法はまた、リファレンス電圧の付近にあるターゲットリファレンス電圧Ｔに対応するターゲットデジタル設定ＴＤＳがターゲット変換器に割り当てられたときに、光子計数検出器によって実施される光子計数測定に基づいて、ターゲット変換器によってリファレンス電圧が生成される比較器に関連付けられた光子カウンタ内に記録された光子数を表す情報を得るステップを含む。この方法はまた、取得した光子数を表す情報と、リファレンス変換器に割り当てられた少なくとも２つのデジタル設定ＤＳとに基づいて、ターゲット変換器の利得およびオフセットの推定値を、リファレンス変換器を基準として決定するステップを含む。
【００１８】
第２の態様によると、デジタル設定に基づいて、Ｘ線画像化システム内の光子計数検出器内の比較器によって閾値として使用されるリファレンス電圧を生成するための変換器の利得およびオフセットの尺度を推定するように構成されたシステムが提供され、光子計数検出器は複数の比較器を備え、個々の比較器の閾値は対応する変換器によって生成される。システムは、複数の変換器から、リファレンス変換器として機能する第１の変換器と、ターゲット変換器として機能する第２の変換器とを選択するように構成される。システムはまた、少なくとも２つの異なるデジタル設定ＤＳをリファレンス変換器に割り当てるように構成され、少なくとも２つのデジタル設定ＤＳは、リファレンス変換器に関連付けられた比較器によって閾値として使用される、少なくとも２つの異なるリファレンス電圧Ｒを生成するために使用される。このシステムはまた、リファレンス電圧Ｒの付近に分布するターゲットリファレンス電圧Ｔに対応するターゲットデジタル設定ＴＤＳがターゲット変換器に割り当てられたときに、光子計数検出器によって実施される光子計数測定に基づいて、ターゲット変換器によってリファレンス電圧が生成される比較器に関連付けられた光子カウンタ内に記録された光子数を表す情報を得るように構成されている。システム１はまた、取得した光子数を表す情報と、リファレンス変換器に割り当てられた少なくとも２つのデジタル設定ＤＳとに基づいて、ターゲット変換器の利得およびオフセットの推定値を、リファレンス変換器を基準として決定するように構成されている。
【００１９】
第３の態様によれば、命令を含むコンピュータプログラムが提供され、命令は、少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、少なくとも１つのプロセッサに、
・リファレンス変換器に割り当てられた少なくとも２つの異なるデジタル設定ＤＳに関する情報を読み出させ、ここで少なくとも２つのデジタル設定ＤＳは、リファレンス変換器に関連付けられた比較器によって閾値として使用される、少なくとも２つの異なるリファレンス電圧Ｒを生成するために使用され、
・リファレンス電圧の付近のターゲットリファレンス電圧Ｔに対応するターゲットデジタル設定ＴＤＳが、ターゲット変換器に割り当てられているときに、光子計数検出器によって実施される光子計数測定を介して取得した情報を読み出させ、ここで情報は、ターゲット変換器によってリファレンス電圧が生成される比較器に関連付けられた光子カウンタ内に記録された光子数を表し、
・光子数を表す読み出した情報と、リファレンス変換器に割り当てられた少なくとも２つのデジタル設定ＤＳに関する読み出した情報とに基づいて、リファレンス変換器を基準とするターゲット変換器の利得およびオフセットの推定値とを決定させる。
【００２０】
提案する技術の実施形態により、光子計数およびエネルギー分解検出器のエネルギー閾値の相対的な較正を実施することが可能になる。この方法は高い精度を有する。また、この方法は高速であり、画像化システムの機種を必要としない。また、この方法は、Ｘ線スペクトルにおいて特定可能な特徴を何ら必要としない。線源は任意の広域スペクトルＸ線発生器からなることができる。また、検出器のノイズフロアを線源として使用する場合、すなわち閾値をノイズフロアより下に設定した場合に計数が生成される場合、本方法はまた、Ｘ線源を使用せずにエネルギー閾値のオフセットを決定するために使用できる。
【００２１】
詳細な説明を読むと、他の利点が理解されよう。
【００２２】
実施形態、およびその更なる目的および利点は、添付の図面と併せて以下の説明を参照することにより最もよく理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】先行来技術による光子計数装置を示す概略ブロック図である。
【図２】３つの異なるターゲット変換器数に対して、ターゲット変換器のデジタル設定を光子計数に対してプロットしたグラフである。
【図３】提案する技術による、利得およびオフセットの尺度を推定するための方法を示す概略フロー図である。
【図４】提案する技術による特定のシステムを示す概略ブロック図である。
【図５】提案する技術による代替システムを示す概略ブロック図である。
【図６】提案する技術によるシステム内にコンピュータプログラムをどのように実現できるかを示すブロック図である。
【図７】提案する技術による装置を示すブロック図である。
【図８】光子計数装置の要素を示すブロック図である。
【図９】光子計数装置の要素を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図面全体を通して、同一の参照表記が類似または対応する要素に対して使用されている。
【００２５】
提案する技術をよりよく理解するために、簡潔なシステム概要および／または技術的課題の分析から始めることが有用であり得る。この目的のために、先行技術による光子計数装置の概略図を提供する図１を参照する。
【００２６】
光子が半導体材料中で相互作用すると、電子正孔対の雲が生成される。検出器材料に電界を印加することによって、電荷キャリアが検出器材料に取り付けられた電極によって収集される。信号は、検出器要素から並列処理回路、例えばＡＳＩＣの入力に送られる。特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）という用語は、特定用途向けに使用され構成された任意の一般的な回路として広く解釈すべきであることを理解されたい。ＡＳＩＣは、各Ｘ線から発生した電荷を処理し、その電荷をデジタルデータに変換し、そのデータを用いて、光子計数および／または推定エネルギーなどの測定データを得ることができる。一例では、ＡＳＩＣは、検出器材料内の光子によって蓄積されたエネルギー量に比例した最大高さを有して電圧パルスが生成されるように、電荷を処理することができる。ＡＳＩＣは比較器３０２のセットを備えることができ、各比較器３０２は電圧パルスの大きさをリファレンス電圧と比較する。デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）３０１は、ユーザまたは制御プログラムによって供給され得るデジタル設定を、比較器３０２が使用できるリファレンス電圧に変換するために使用できる。電圧パルスの高さが特定の比較器のリファレンス電圧を超える場合、比較器がトリガされたことを意味する。特定の実現形態では、各比較器は番号付けされ、デジタルカウンタ３０３と関連付けられる。検出された各光子に対して、トリガされた比較器のうちで最大の数を有する比較器に関連付けられたカウンタ３０３が増分される。この実現形態の例では、リファレンス電圧の大きさは数と同じように順序付けられることを意図している。すなわち、より高い数がより高いリファレンス電圧に対応するが、これは制約ではなく、全ての比較器のリファレンス電圧を独立して設定することが可能である。この特徴は開示された発明によって活用される。
【００２７】
図９は光子計数装置の要素のより詳細な図を示す。ここでは、図１において３０２で示す比較器のグループは、２つの異なる比較器１０；２０を備えるものとして概略的に示されている。これら比較器には、対応する変換器１００および２００が関連付けられている。変換器はデジタル−アナログ変換器ＤＡＣであり得るが、他の可能性もあり、図１では一括して３０１として示されている。変換器１００；２００は、与えられたデジタル設定に基づいて、対応する比較器１０；２０によって閾値として使用されるリファレンス電圧を生成する。それゆえ、光子計数装置の使用中、比較器１０；２０は、入力パルスの値を生成されたリファレンス電圧と比較し、比較の結果に基づいて、光子は計数として記録される。検出された光子のエネルギーを決定するために、変換器、例えばＤＡＣに送られたデジタル設定と光子エネルギーとの間の変換を知ることが必要である。この関係は一般的に、Ｅ＝ｇ×ＤＳ＋ｍと表すことができ、ここでＥは光子のエネルギー、ＤＳはデジタル設定、ｇは利得、ｍはオフセットと呼ばれる。開示された発明は、同じチャネル上の異なる比較器間の相対利得およびオフセットを決定するためのメカニズムに関する。相対利得およびオフセットは２つの変換器のデジタル設定に関連し、例えば、
ＤＳ１＝ｇＤＳ２＋ｍ、
であり、ここで、ＤＳ１は第１の変換器、例えば変換器１００のデジタル設定であり、ＤＳ２は第２の変換器、例えば変換器２００のデジタル設定である。
【００２８】
図３は、Ｘ線画像化システム内の光子計数検出器において比較器１０、２０によって閾値として使用されるリファレンス電圧を、デジタル設定に基づいて生成するために、変換器２００の利得およびオフセットの尺度を推定するための方法の一例を示す概略フロー図であり、光子計数検出器は、複数の比較器１０、２０を備え、個々の比較器１０、２０の閾値は、対応する変換器１００、２００によって生成される。この方法は、複数の変換器１００、２００から、リファレンス変換器１００として機能する第１の変換器と、ターゲット変換器２００として機能する第２の変換器とを選択するステップＳ１を含む。この方法はまた、少なくとも２つの異なるデジタル設定ＤＳをリファレンス変換器１００に割り当てるステップＳ２を含み、少なくとも２つのデジタル設定ＤＳは、リファレンス変換器１００に関連付けられた比較器によって閾値として使用される、少なくとも２つの異なるリファレンス電圧Ｒを生成するために使用される。この方法はまた、リファレンス電圧の付近のターゲットリファレンス電圧Ｔに対応するターゲットデジタル設定ＴＤＳが、ターゲット変換器２００に割り当てられたときに、光子計数検出器によって実施される光子計数測定に基づいて、ターゲット変換器２００によってリファレンス電圧が生成される比較器２０に関連付けられた光子カウンタに記録された光子数を表す情報を取得するステップＳ３を含む。この方法はまた、取得した光子数を表す情報と、リファレンス変換器に割り当てられた少なくとも２つのデジタル設定ＤＳとに基づいて、ターゲット変換器の利得およびオフセットの推定値を、リファレンス変換器を基準として決定するステップＳ４を含む。
【００２９】
提案する方法を説明するために、較正手順がどのように実施され得るかに関する以下の簡略化した例を考察されたい。光子計数装置の関連要素を示す図８を参照する。複数の変換器ＤＡＣ１；ＤＡＣ３；ＤＡＣ８、および対応する比較器を示す。変換器には、対応する比較器によって使用されるリファレンス電圧を発生させるために、デジタル設定が入力されるかまたは割り当てられる。次に比較器は、光子が特定のカウンタによって記録されるべきかどうかを決定するために使用される。プロセスの結果はデジタル形式で出力されてもよい。提案する方法によれば、複数の変換器のうちの特定の変換器、例えば変換器番号８が、ステップＳ１において選択されて、リファレンス変換器として機能する。別の特定の変換器は、ターゲット変換器として機能するように選択され、この例では、変換器番号３がターゲット変換器である。２つの変換器のデジタル設定は、以下の、
ＤＳ８＝利得＊ＤＳ３＋オフセット、
という関係を有する。
【００３０】
ここで、ＤＳ８およびＤＳ３は、それぞれ変換器番号８および番号３に対応するデジタル設定である。提案する技術は、２つの変換器間の相対利得およびオフセットの尺度を決定するのに役立つ。
【００３１】
リファレンス変換器とターゲット変換器を選択した後、ステップＳ２において、リファレンス変換器にデジタル設定ＤＳ８が、例えばデジタル設定５５が割り当てられる。デジタル設定はターゲット変換器ＤＳ３にも割り当てられる。ステップＳ３において、ターゲット変換器によってリファレンス電圧が生成される比較器に関連付けられた光子カウンタに記録された光子数を表す情報を取得する。取得した情報は、実施された光子計数測定に基づく。ターゲット変換器に対応するカウンタに記録される光子計数は、ターゲット変換器のリファレンス電圧より高く、リファレンス変換器のリファレンス電圧より低いパルス高を有する光子である。ここで、ターゲット変換器に対応するカウンタが基本的にゼロ計数を記録する位置を特定できるまでターゲット変換器のデジタル設定ＤＳ３を変更することによって、２つの変換器が等しくなるデジタル設定を決定する。ターゲット変換器に対応するカウンタが、ゼロまたは基本的にゼロの計数値を得るための最低のデジタル設定が、ＤＳ３＝４５であると特定したと仮定する。次に、リファレンス変換器の第２のデジタル設定ＤＳ８＝１００に対して手順が繰り返される。ＤＳ３＝９５が、ターゲット変換器に対応するカウンタにおいてゼロまたは基本的にゼロの計数を与えるという仮定の下で、ステップＳ４において、以下の一対の方程式、
５５＝利得＊４５＋オフセット
１００＝利得＊９５＋オフセット、
を解くことによって、利得およびオフセットの推定値を決定することが可能であり、これを解くと、利得＝１、およびオフセット＝５となる。代わりに、リファレンス変換器の第２のデジタル設定ＤＳ８＝１００に対する光子測定に対して、ターゲット変換器に対応するカウンタが、例えばＤＳ３＝１０５に対してゼロまたは基本的にゼロであることを示したと仮定する。その場合、一対の方程式は代わりに以下のようになる。
【００３２】
５５＝利得＊４５＋オフセット
１００＝利得＊１０５＋オフセット
これを解くと、利得＝０．８３、およびオフセット＝１２．５となる。
【００３３】
提案する技術の特定の実施形態は、リファレンス変換器１００の少なくとも２つのリファレンス電圧Ｒの周りに分布するターゲットリファレンス電圧Ｔを生成するように選択された、割り当てられたターゲットデジタル設定ＴＤＳを用いて光子計数測定を行う方法を提供する。
【００３４】
例として、提案する技術は、リファレンス変換器１００の少なくとも２つのリファレンス電圧Ｒの各々の上下両方に分布するターゲットリファレンス電圧Ｔ、を生成するために割り当てられたターゲットデジタル設定ＴＤＳを選択する方法を提供する。
【００３５】
提案する技術の別の実施形態によれば、情報を取得するステップＳ３が、リファレンス変換器１００に割り当てられた少なくとも２つのデジタル設定Ｒの各々に対して、およびターゲット変換器２００に割り当てられたターゲットデジタル設定ＴＤＳの各々に対して、割り当てられたターゲットデジタル設定ＴＤＳのうちの特定の１つによってリファレンス電圧が生成される比較器２０に関連付けられた光子カウンタ内に記録された光子数に関する情報を取得することを含む、方法が提供される。
【００３６】
提案する技術の特定の実施形態は、情報を取得するステップＳ３が、リファレンス変換器１００に割り当てられた少なくとも２つのデジタル設定Ｒの各々に対して、光子カウンタ内に光子が基本的に記録されなかったターゲットデジタル設定ＴＤＳのセットを取得することを含む、方法を提供する。
【００３７】
電子ノイズゆえに、特定のデジタル設定ＤＳに対応するエネルギーＥは一定ではない。このことは、平均においてＥｔ＝Ｅｒであったとしても、ＥｔとＥｒはどちらもわずかに変動するため、ターゲット変換器が計数を記録する場合があることを意味する。従って、記録された計数が電子ノイズによる変動のみから来ると推測され、かつＥｔとＥｒの平均値が等しい場合には、基本的に光子が存在しないことを意味する。一般にこの位置は、上述し図２に示す、線形回帰によって見つけることができる。この手法は、リファレンス変換器に対応するエネルギーの周りの領域で光子スペクトルがほぼ一様の場合には正確であり、線形回帰を実施するためには、一様領域は少なくとも２デジタル設定ステップ、ＤＳステップ、でなければならない。光子スペクトルがリファレンス変換器に対応するエネルギーの付近で一様でない場合は、線形フィッティング法を非線形フィッティング法で置き換えなければならないであろう。
【００３８】
提案する技術の更に別の特定の実施形態は、リファレンス変換器１００に割り当てられた少なくとも２つのデジタル設定Ｒの各々の値に対して、リファレンスデジタル設定のセットの最低リファレンスデジタル設定を選択することを更に含む方法を提供し、リファレンス変換器１００を基準とするターゲット変換器２００の利得およびオフセットの推定値を決定するステップＳ４は、選択された最低リファレンスデジタル設定、およびリファレンス変換器１００に割り当てられた少なくとも２つのデジタル設定の各々に基づく。
【００３９】
ターゲット変換器に関連するカウンタは、Ｅｔ＞ＥｒであるＤＳｔの全ての値に対して基本的にゼロ計数を計数することになる。従って、Ｅｔ＝ＥｒであるＤＳｔの値を選択するためには、ターゲット変換器に関連付けられたカウンタが基本的にゼロ計数を記録するＤＳｔの値のうち、Ｅｔの最小値に対応するＤＳｔの値を選択することが好ましい。
【００４０】
提案する技術の更に別の実施形態は、情報を取得するステップＳ３が２つの光子計数測定に基づき、第１の光子計数測定は、少なくとも２つのリファレンス電圧Ｒのうちの第１のリファレンス電圧の付近に分布するターゲットリファレンス電圧Ｔを生成するために選択されたターゲットデジタル設定で実施され、第２の光子計数測定は、少なくとも２つのリファレンス電圧Ｒのうちの第２のリファレンス電圧の付近に分布するターゲットリファレンス電圧Ｔを生成するために選択されたターゲットデジタル設定で実施される、方法を提供する。この特定の実施形態では、ステップＳ４において、リファレンス変換器１００を基準とするターゲット変換器２００の利得ｇおよびオフセットｍの推定値を決定することが、ｇおよびｍに関する以下の方程式、
ｉ．ＤＳｒ，１＝ｇｘＤＳｔ，１＋ｍ
ｉｉ．ＤＳｒ，２＝ｇｘＤＳｔ，２＋ｍ、
を解くことによって可能である。ここで、ＤＳｒ，１は、リファレンス変換器に割り当てられたデジタル設定の最高値であり、ＤＳｒ，２は、リファレンス変換器に割り当てられたデジタル設定の最低値であり、ＤＳｔ，１は、ＤＳｒ，１の付近に分布するターゲットデジタル設定を用いて実施した光子計数測定中に光子が記録されなかったか、または基本的に光子が記録されなかった、リファレンスデジタル設定の最低値であり、ＤＳｔ，２は、ＤＳｒ，２の付近に分布するターゲットデジタル設定を用いて実施した光子計数測定中に光子が記録されなかったか、または光子が基本的に記録されなかった、リファレンスデジタル設定の最低値である。
【００４１】
提案する実施形態を更に説明するために、利得およびオフセット、ｇおよびｍ、が線形方程式系を解くことによって決定される、非常に単純化された例が提供される。これは、例えば次のように実行できる。
【００４２】
ＤＳｒ，２＝ｇｘＤＳｔ，２＋ｍ＝＞ＤＳｒ，２−ｇｘＤＳｔ，２＝ｍ
ＤＳｒ，１＝ｇｘＤＳｔ，１＋ｍ＝＞ＤＳｒ，１＝ｇｘＤＳｔ，１＋ＤＳｒ，２−ｇｘＤＳｔ，２＝＞
ｇ＝（ＤＳｒ，１−ＤＳｒ，２）／（ＤＳｔ，１−ＤＳｔ，２）、
および、
ｍ＝ＤＳｒ，２−ｇｘＤＳｔ，２＝ＤＳｒ，２−（ＤＳｒ，１−ＤＳｒ，２）／（ＤＳｔ，１−ＤＳｔ，２）ｘＤＳｔ，２。
【００４３】
提案する方法のいくつかの実施形態を詳細に説明したので、以下に、Ｎ個の比較器を有するＸ線検出器があるシナリオにおいて、提案する方法の使用を説明することを意図する特定の例を挙げる。各カウンタがＸ線を記録するエネルギー間隔を知るために、Ｎ個全ての比較器に対する利得およびオフセットを知る必要がある。比較器の利得およびオフセットは、Ｅ＝ｇｉｘＤＳｉ＋ｍｉと表すことができ、ここでＥは光子エネルギー、ｉは比較器番号である。開示された発明は、ターゲット比較器とリファレンス比較器との間の相対利得およびオフセットを決定するための方法を提供する。比較器が同じエネルギーに対応する電圧に設定されている場合、相対利得およびオフセットは２つの比較器に対するデジタル設定に関連する。ターゲット変換器Ｅｔおよびリファレンス変換器Ｅｒに対応するエネルギーが同じである場合、すなわち、
ｇｒｘＤＳｒ＋ｍｒ＝Ｅｒ
ｇｔｘＤＳｔ＋ｍｔ＝Ｅｔ
Ｅｔ＝Ｅｒ、
の場合、添字ｔがターゲット変換器を表し、添字ｒがリファレンス変換器を表すとすれば、
ｇｒｘＤＳｒ＋ｍｒ＝ｇｔｘＤＳｔ＋ｍｔ＝＞
ＤＳｒ＝（ｇｔ／ｇｒ）ｘＤＳｔ＋（ｍｔ−ｍｒ）／ｇｒ＝＞
ＤＳｒ＝ｇｔ，ｒｘＤＳｔ＋ｍｔ，ｒ
となる。
【００４４】
相対利得およびオフセットは、ｇｔ，ｒ＝ｇｔ／ｇｒ、および、ｍｔ，ｒ＝（ｍｔ−ｍｒ）／ｇｒ、と定義される。
【００４５】
従って、相対利得とオフセットの値ｇｔ、ｒおよびｍｔ、ｒは、少なくとも２つの異なるＥ＊の値に対してＥｔ＝Ｅｒ＝Ｅ＊となるＤＳｔおよびＤＳｒの値が分かれば、線形回帰によって決定できる。
【００４６】
リファレンス変換器にデジタル設定ＤＳｒを割り当てており、Ｅｔ＝Ｅｒとなるデジタル設定ＤＳｔを知りたいという仮定の下において。検出された各光子に対して、トリガされた比較器のうちで最大の数を有する比較器に関連付けられたカウンタが増分される特徴を利用する。リファレンス変換器がより高い数を有すると仮定すると、ターゲット変換器に関連付けられたカウンタはエネルギーがＥｔ＜Ｅ＜Ｅｒである全てのＸ線を計数する。Ｅｔ＜Ｅｒの場合、ターゲット変換器に関連付けられたカウンタ内に計数が記録されることになる。しかし、Ｅｔ＞Ｅｒの場合、ターゲット変換器は理想的には計数を全く記録しない。従って、ターゲット変換器に関連付けられたカウンタが光子を全く記録しない最小のＤＳｔを見つけることによって、Ｅｔ＝Ｅｒであるターゲット変換器のデジタル設定ＤＳｔを見つけることができる。
【００４７】
全てのＸ線検出器は非理想的なエネルギー分解能を有するゆえに、Ｅｔ＝Ｅｒの場合であっても、ターゲット変換器はいくつかの光子を計数する。Ｅｔ＝Ｅｒである位置をより正確に推定するために、ターゲット変換器に関連付けられたカウンタに記録された光子数が、入力スペクトラムがほぼ一定である場合には、ターゲット変換器とリファレンス変換器とに関連付けられたエネルギーの差にほぼ比例することを使用することができ、この条件は２つの変換器の間のエネルギー差が小さければ多くの場合に当てはまる。このことは、ターゲット変換器に対するデジタル設定ＤＳｔの値のセットについて測定を実施する場合、記録された光子数は、ＥｔがＥｒに近づくにつれてほぼ直線的に減少することを意味する。ターゲット変換器に関連付けられたカウンタ値に対して線形回帰を実施することによって、検出される計数値がゼロになるはずのＤＳｔの値を推定することができる。
【００４８】
図２は、ＤＳｔの異なる値に対する比較器番号が１、２、および３である、３つの異なる比較器に対応するカウンタに記録された計数値の図を示す。この例では、リファレンス比較器は番号８であり、ＤＳｒは５０に設定されている。図から、Ｅｔ＝ＥｒのときのＤＳｔの値は、比較器番号１、２、および３に対して、それぞれ約４９、４７、および５４であることが分かる。
【００４９】
提案する技術による方法はまた、リファレンス変換器として使用されない２つの変換器間の相対利得およびオフセットを決定するために使用することができる。従って、リファレンス閾値を基準とする利得およびオフセットが、２つの異なる変換器、すなわち第１の変換器および第２の変換器について決定されている場合、第１の変換器と第２の変換器との間の相対利得およびオフセットを決定することができる。
【００５０】
上記のことは、前述した通りの方法によって達成することができ、ターゲット変換器のそれぞれの、リファレンス変換器を基準とする利得およびオフセットの推定値を決定するために、２つの異なる変換器、すなわち第１のターゲット変換器および第２のターゲット変換器に対して、本方法が繰り返され、本方法は更に、ターゲット変換器の各々の利得およびオフセットの決定された推定値に基づいて、第２のターゲット変換器を基準とした前記第１のターゲット変換器の利得およびオフセットを決定することを含む。
【００５１】
例として、提案する技術は、第２のターゲット変換器を基準とする第１のターゲット変換器の利得およびオフセットが、以下の方程式、
ｉｉｉ．Ｓ１＝ｇ１Ｖ１１＋ｍ１
ｉｖ．Ｓ１＝ｇ２Ｖ２２＋ｍ２、
を解くことによって決定される方法を提供する。ここで、
Ｓ１は、リファレンス変換器に割り当てられた少なくとも２つのデジタル設定のうちの特定のデジタル設定であり、
ｇ１およびｍ１は、それぞれリファレンス変換器を基準とする第１のターゲット変換器の利得およびオフセットであり、
Ｖ１１は、Ｓ１の付近に分布するターゲットデジタル設定を用いて実施した光子計数測定中に光子が記録されなかった第１のターゲット変換器の最低リファレンスデジタル設定であり、
ｇ２およびｍ２は、それぞれリファレンス変換器を基準とする第２のターゲット変換器の利得およびオフセットであり、
Ｖ２２は、Ｓ１の付近に分布するターゲットデジタル設定を用いて実施した光子計数測定中に光子が記録されなかった第２のターゲット変換器の最低リファレンスデジタル設定である。
【００５２】
提案する方法を説明するために、番号１の第１の変換器、および番号２の第２の変換器の利得およびオフセットを、リファレンス変換器を基準として決定した、簡略化した例を考える。１および２と番号付けされた２つの異なるターゲット変換器と、添字ｒで指定するリファレンス変換器との、デジタル設定ＤＳ間の関係は、以下のようになる。
【００５３】
ＤＳｒ＝ｇ１，ｒｘＤＳ１＋ｍ１，ｒ
ＤＳｒ＝ｇ２，ｒｘＤＳ２＋ｍ２，ｒ
これら関係を用いて、２つのターゲット変換器のデジタル設定を次のように関係付けることができる。
【００５４】
ｇ１，ｒｘＤＳ１＋ｍ１，ｒ＝ｇ２，ｒｘＤＳ２＋ｍ２，ｒ＝＞
（ｇ１，ｒ／ｇ２，ｒ）ｘＤＳ１＋（ｍ１，ｒ−ｍ２，ｒ）／ｇ２，ｒ＝ＤＳ２＝＞
ｇ１，２ｘＤＳ１＋ｍ１，２＝ＤＳ２
ここで、ｇ１，２＝（ｇ１，ｒ／ｇ２，ｒ）、およびｍ１，２＝（ｍ１，ｒ−ｍ２，ｒ）／ｇ２，ｒ。
【００５５】
従って、提案する技術は、２つの異なる変換器間の相対利得およびオフセットを決定する方法を提供する。
【００５６】
提案する技術は、ターゲット変換器と呼ばれる特定の変換器の利得およびオフセットを、リファレンス変換器を基準として推定するのに好適であり、変換器はデジタルアナログ変換器ＤＡＣである。
【００５７】
本明細書に記載の方法および構成は、様々な方法で実現、組み合わせ、および再構成できることが理解されよう。
【００５８】
例えば、実施形態は、ハードウェアで、もしくは好適な処理回路による実行のためのソフトウェアで、またはそれらの組み合わせで実現することができる。
【００５９】
本明細書に記載のステップ、機能、手順、モジュール、および／またはブロックは、汎用電子回路および特定用途向け回路の両方を含むディスクリート回路または集積回路技術などの任意の従来技術を使用して、ハードウェアで実現できる。
【００６０】
代替として、または補足として、本明細書に記載のステップ、機能、手順、モジュール、および／またはブロックのうちの少なくともいくつかは、１つ以上のプロセッサまたは処理ユニットなどの好適な処理回路によって実行するためのコンピュータプログラムなどのソフトウェアで実現することができる。
【００６１】
処理回路の例は、１つ以上のマイクロプロセッサ、１つ以上のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、１つ以上の中央処理装置（ＣＰＵ）、ビデオ・アクセラレーション・ハードウェア、および／または任意の好適なプログラマブルロジック回路、例えば１つ以上のフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、または１つ以上のプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）を含むが、これらに限定されない。
【００６２】
提案する技術が実現された、任意の従来のデバイスまたはユニットの一般的な処理能力を再利用することが可能であり得ることも理解すべきである。例えば、既存のソフトウェアを再プログラムすることによって、または新しいソフトウェアコンポーネントを追加することによって、既存のソフトウェアを再利用することも可能であり得る。
【００６３】
提案する技術はまた、提案する方法を実施するように構成された配置またはシステムを提供する。そのような配置またはシステムは、本明細書で前述した提案する方法ステップの全てを実施するように構成することができる。
【００６４】
従って、提案する技術の一態様によれば、提案する方法を実現するのに好適なシステムが提供される。従って、デジタル設定に基づいて、Ｘ線画像化システム内の光子計数検出器内の比較器１０、２０によって閾値として使用されるリファレンス電圧を生成するための変換器２００の利得およびオフセットの尺度を推定するように構成されたシステム１が提供され、光子計数検出器は複数の比較器１０、２０を備え、個々の比較器１０、２０の閾値は対応する変換器１００、２００によって生成される。システム１は、複数の変換器１００、２００から、リファレンス変換器１００として機能する第１の変換器と、ターゲット変換器２００として機能する第２の変換器とを選択するように構成される。システム１はまた、少なくとも２つの異なるデジタル設定ＤＳをリファレンス変換器１００に割り当てるように構成され、少なくとも２つのデジタル設定ＤＳは、リファレンス変換器１００に関連付けられた比較器によって閾値として使用される、少なくとも２つの異なるリファレンス電圧Ｒを生成するために使用される。システム１はまた、リファレンス電圧Ｒの付近に分布するターゲットリファレンス電圧Ｔに対応するターゲットデジタル設定ＴＤＳがターゲット変換器２００に割り当てられたときに、光子計数検出器によって実施される光子計数測定に基づいて、ターゲット変換器２００によってリファレンス電圧が生成される比較器２０に関連付けられた光子カウンタ内に記録された光子数を表す情報を得るように構成されている。システム１はまた、取得した光子数を表す情報と、リファレンス変換器に割り当てられた少なくとも２つのデジタル設定ＤＳとに基づいて、ターゲット変換器の利得およびオフセットの推定値を、リファレンス変換器を基準として決定するように構成されている。
【００６５】
図４は、一実施形態によるプロセッサ−メモリ実現形態に基づくシステム１００の一例を示す概略ブロック図である。この特定の例では、配置／システム１００はプロセッサ１１０およびメモリ１２０を備え、メモリ１２０はプロセッサ１１０によって実行可能な命令を含み、それによってプロセッサは、Ｘ線画像化システム内の光子計数検出器内の比較器によって閾値として使用されるリファレンス電圧を、デジタル設定に基づいて生成するために、変換器の利得およびオフセットの尺度を推定するように動作する。
【００６６】
図５は、一実施形態によるハードウェア回路実現形態に基づく配置またはシステム１００の別の例を示す概略ブロック図である。好適なハードウェア回路１４０の特定の例は、１つ以上の好適に構成された、または場合によっては再構成可能な電子回路、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、または任意の他のハードウェアロジック、例えば、好適なレジスタ（ＲＥＧ）および／またはメモリユニット（ＭＥＭ）１５０に関連して、特別な機能を実行するように相互接続された、ディスクリート論理ゲートおよび／またはフリップフロップに基づく回路を含む。
【００６７】
図５および図６に示すシステムの実施形態は、システムが外部装置と通信することを可能にするための通信回路１３０を任意選択的に備えてもよい。
【００６８】
ハードウェアとソフトウェアの組み合わせに基づくソリューションを提供することも可能である。実際のハードウェアとソフトウェアの分配は、処理速度、実現コスト、および他の要件を含むいくつかの要因に基づいてシステム設計者によって決定され得る。
【００６９】
図６は、一実施形態によるコンピュータ実現形態の一例を示す概略ブロック図である。この特定の例では、本明細書で説明されるステップ、機能、手順、モジュール、および／またはブロックのうちの少なくともいくつかは、コンピュータプログラム１２５；１３５内に実現されており、これが、１つ以上のプロセッサ１１０を含む処理回路による実行のためにメモリ１２０の中に読み込まれる。プロセッサ１１０およびメモリ１２０は互いに相互接続されて、通常のソフトウェア実行が可能になっている。任意選択の入力／出力装置１２７が、プロセッサ１１０および／またはメモリ１２０に相互接続して、入力パラメータおよび／または結果として得られる出力パラメータなどの関連データの入力および／または出力を可能にすることができる。
【００７０】
「プロセッサ」という用語は、プログラムコードまたはコンピュータプログラム命令を実行して、特定の処理、決定、または計算タスクを実施することができる任意のシステムまたはデバイスとして、一般的な意味で解釈すべきである。
【００７１】
従って、１つ以上のプロセッサ１１０を含む処理回路は、コンピュータプログラム１２５を実行するときに、本明細書で説明するような、明確に定義された処理タスクを実施するように構成されている。
【００７２】
処理回路は、上述のステップ、機能、手順および／またはブロックを実行するためだけの専用である必要はなく、他のタスクを実行してもよい。
【００７３】
提案する技術はまた、少なくとも１つのプロセッサ１１０によって実行されると、少なくとも１つのプロセッサ１１０に以下のことを行わせる命令を含むコンピュータプログラム１２５；１３５を提供する。
【００７４】
・リファレンス変換器１００に割り当てられた少なくとも２つの異なるデジタル設定ＤＳに関する情報を読み出させ、少なくとも２つのデジタル設定ＤＳは、リファレンス変換器１００に関連付けられた比較器によって閾値として使用される、少なくとも２つの異なるリファレンス電圧Ｒを生成するために使用され、
・リファレンス電圧の付近のターゲットリファレンス電圧Ｔに対応するターゲットデジタル設定ＴＤＳが、ターゲット変換器２００に割り当てられているときに、光子計数検出器によって実施される光子計数測定を介して取得した情報を読み出させ、情報は、ターゲット変換器２００によってリファレンス電圧が生成される比較器２０に関連付けられた光子カウンタ内に記録された光子数を表し、
・光子数を表す読み出した情報と、リファレンス変換器に割り当てられた少なくとも２つのデジタル設定ＤＳに関する読み出した情報とに基づいて、リファレンス変換器を基準とするターゲット変換器の利得およびオフセットの推定値とを決定させる。
【００７５】
提案する技術はまた、コンピュータプログラムを含むキャリアを提供し、キャリアは、電子信号、光信号、電磁気信号、磁気信号、電気信号、無線信号、マイクロ波信号、またはコンピュータ可読記憶媒体のうちの１つである。
【００７６】
例として、ソフトウェアまたはコンピュータプログラム１２５；１３５はコンピュータプログラム製品として実現されてもよく、コンピュータプログラム製品は通常はコンピュータ可読媒体１２０；１３０、特に不揮発性媒体上で保持または記憶される。コンピュータ可読媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）メモリ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）記憶装置、フラッシュメモリ、磁気テープ、または任意の他の従来のメモリ装置、を含む１つ以上の取り外し可能なまたは固定のメモリデバイスを含むが、これらに限定されない。従って、コンピュータプログラムは、コンピュータまたは同等の処理装置の運用メモリの中に読み込まれ、その処理回路によって実行され得る。
【００７７】
本明細書に提示される１つまたは複数のフロー図は、１つ以上のプロセッサによって実施されるとき、１つまたは複数のコンピュータフロー図と見なすことができる。対応する装置は、一群の機能モジュールとして定義することができ、プロセッサによって実施される各ステップは機能モジュールに対応する。この場合、機能モジュールはプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムとして実現される。
【００７８】
従って、メモリ内に常駐する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たときに、本明細書に記載のステップおよび／またはタスクの少なくとも一部を実施するように構成された適切な機能モジュールとして構成することができる。
【００７９】
図７は、Ｘ線画像化システム内の光子計数検出器において比較器１０、２０によって閾値として使用されるリファレンス電圧を、デジタル設定に基づいて生成するために、変換器２００の利得およびオフセットの尺度を推定するための装置５００の一例を示す概略ブロック図であり、装置５００は、
・リファレンス変換器１００に割り当てられた少なくとも２つの異なるデジタル設定ＤＳに関する情報を読み出すための読み出しモジュール５１０であって、少なくとも２つのデジタル設定ＤＳは、リファレンス変換器１００に関連付けられた比較器によって閾値として使用される、少なくとも２つの異なるリファレンス電圧Ｒを生成するために使用される、読み出しモジュール５１０と、
・リファレンス電圧の付近のターゲットリファレンス電圧Ｔに対応するターゲットデジタル設定ＴＤＳが、ターゲット変換器２００に割り当てられているときに、光子計数検出器によって実施される光子計数測定を介して取得した情報を読み出す読み出しモジュール５１０であって、情報は、ターゲット変換器２００によってリファレンス電圧が生成される比較器２０に関連付けられた光子カウンタ内に記録された光子数を表す、読み出しモジュール５１０と、
・光子数を表す読み出した情報と、リファレンス変換器に割り当てられた少なくとも２つのデジタル設定ＤＳに関する読み出した情報とに基づいて、リファレンス変換器を基準とするターゲット変換器の利得およびオフセットの推定値とを決定する、処理モジュール５２０と、を備える。
【００８０】
代替として、図７のモジュールを、主にハードウェアモジュールによって、または代替としてハードウェアによって、関連するモジュール間に好適な相互接続を伴って、実現することが可能である。特定の例は、１つ以上の好適に構成された、デジタル信号プロセッサおよび他の既知の電子回路、例えば、特別な機能を実施するために相互接続されたディスクリート論理ゲート、および／または前述のような特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、を含む。使用可能なハードウェアの他の例は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路および／または信号を受信および／または送信するための回路を含む。ソフトウェア対ハードウェアの範囲は純粋に実現時の選択事項である。
【００８１】
上述の実施形態は単に例として与えたものであり、提案する技術はそれに限定されないことを理解すべきである。添付の特許請求の範囲によって規定されるような本特許の範囲から逸脱することなく、実施形態に対して様々な修正、組み合わせ、および変更がなされ得ることが当業者によって理解されるであろう。特に、技術的に可能な場合、異なる実施形態における異なる部分の解決策を他の構成と組み合わせることができる。
【００８２】
参考文献
［１］C.Xu, M.Persson, H.Chen, S.Karlsson, M.Danielsson, C.Svensson, and H.Bornefalk, 「Evaluation of a second-generation ultra-fast energy resolved asic for photon-counting spectral ct」, Nuclear Science, IEEE Transactions on, vol. 60, no. 1, pp.437-445, 2013.
［２］J.Schlomka, E.Roessl, R.Dorscheid, S.Dill, G.Martens, T.Istel, C.Baumer, C.Herrmann, R.Steadman, G.Zeitler et al., 「Experimental feasibility of multi-energy photon-counting k-edge imaging in pre-clinical computed tomography」, Physics in medicine and biology, vol. 53, no. 15, p.4031, 2008.
［３］K.Taguchi, M.Zhang, E.C.Frey, X.Wang, J.S.Iwanczyk, E.Nygard, N.E.Hartsough, B.M.Tsui, and W.C.Barber, 「Modeling the performance of a photon counting x-ray detector for ct:Energy response and pulse pileup effects」, Medical physics, vol. 38, no. 2, pp.1089-1102, 2011.
［４］A.Livne, N.Wainer, J.-P.Schlomka, E.Roessl, and R.Proksa, 「Spectral detector calibration」, Nov.19 2013, US Patent 8,585,286.
［５］J.Uher, J.Visser et al., 「Construction and test of an x-ray ct setup for material resolved 3d imaging with medipix based detectors」, Journal of Instrumentation, vol. 7, no. 10, p.C10007, 2012.
［６］X.Liu, H.Chen, H.Bornefalk, M.Danielsson, S.Karlsson, M.Persson, C.Xu, and B.Huber, 「Energy calibration of a silicon-strip detector for photon-counting spectral ct by direct usage of the x-ray tube spectrum」, Nuclear Science, IEEE Transactions on, vol. 62, no. 1, pp.68-75, 2015.
［７］R.K.Panta, M.F.Walsh, S.T.Bell, N.G.Anderson, A.P.Butler, and P.H.Butler, 「Energy calibration of the pixels of spectral x-ray detectors」, IEEE Trans.Med.Im.34(3), pp.697-706, 2015.
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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