JP2001314397A - ファントム取付姿勢の検出方法及びそのｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

ファントム取付姿勢の検出方法及びそのｘ線ｃｔ装置

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Yasushi Sato
靖 佐藤
Fumihiko Fukunaga
文彦 福永
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/582—Calibration
    • A61B6/583—Calibration using calibration phantoms

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファントム取付姿勢の検出方法及びそのＸ線
ＣＴ装置に関し、ファントムがＸ線撮像系における正し
い位置及び姿勢で保持されているか否かを容易に検出
（確認）可能なことを課題とする。 【解決手段】 被検体を挟んで相対向するＸ線管４０及
びＸ線検出器７０からなるＸ線撮像系を備え、Ｘ線検出
器７０から収集した被検体の投影データに基づき該被検
体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置におけるファ
ントム取付姿勢の検出方法において、Ｘ線撮像系の回転
中心軸ＣＬ上に取り付けたファントム２００を水平方向
のビュー角（９０°又は２７０°）で体（ｚ）軸方向に
スキャンすると共に、得られた各投影データｇ（Ｘ，θ
90）と所定閾値ＴＨとを比較することにより２次元投影
画像領域における前記ファントムの輪郭形状２００Ａを
抽出し、該抽出した輪郭形状２００Ａに基づき前記ファ
ントム２００の垂直方向からの傾きを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はファントム取付姿勢
の検出方法及びそのＸ線ＣＴ装置に関し、更に詳しく
は、被検体を挟んで相対向するＸ線管及びＸ線検出器を
含むＸ線撮像系を備え、Ｘ線検出器から収集した被検体
の投影データに基づき該被検体のＣＴ断層像を再構成す
るＸ線ＣＴ装置におけるファントム取付姿勢の検出方法
及びそのＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】Ｘ線ＣＴ装置では、その出荷／搬入時のみ
ならず、その後の稼働時においても装置機能（空間分解
能，Ｘ線ＣＴ値等）の検査／校正が適宜に行われる。こ
の作業は通常基準となるファントムをアキシャルスキャ
ンし、その断層像を再構成することにより行われるが、
その際にはファントムがＸ線撮像系における正しい位置
及び姿勢で保持されている必要がある。
【０００３】
【従来の技術】図６，図７は従来技術を説明する図
（１），（２）で、図６は走査ガントリの一部構成を示
している。図６において、３０は走査ガントリ、４０は
Ｘ線管、７０は多数（ｎ＝１０００程度）のＸ線検出器
が円弧状の例えば一列に配列されているＸ線検出器アレ
イ、２５ａ〜２５ｅは被検体のスライス位置等を位置決
め／確認するためのハロゲンランプやレーザ等からなる
ポジショニングライト、２０は被検体を載せて体軸方向
に移動させる撮影テーブル、２１は撮影テーブル２０の
先端部に装着されたホルダ２１、２００はホルダ２１に
取付けられた円柱様態のファントムである。
【０００４】なお、図中のｘ，ｙ，ｚは装置に固定され
た直交座標系であり、ｚ軸は被検体の体軸方向、ｙ軸は
Ｘ線ファンビームＸＬＦＢの照射方向（垂直方向）、ｘ
軸は水平方向（図示の状態におけるＸ線検出器アレイ７
０のチャネルＣＨ方向に相当）に夫々対応する。またセ
ンタラインＣＬはＸ線管４０及びＸ線検出器アレイ７０
を含むＸ線撮像系の回転中心上に位置している。
【０００５】係る構成により装置機能の検査／再校正を
行う場合は、目的に応じたファントム２００をホルダ２
１に取り付け、これをＸ線撮像系でアキシャルスキャン
すると共に、そのＣＴ断層像を再構成し、結果を評価す
ることが行われる。従って、ファントム２００がＸ線撮
像系における正しい位置及び姿勢で保持されている必要
がある。
【０００６】従来は、ポジショニングライト２５ａ〜２
５ｃによりファントム２００の側面に帯状の位置決め用
光線ＰＬＢを当て、ファントム周囲に投影される輝線Ｂ
Ｌを目視観測することでｙ軸（垂直）方向からの傾きを
検査していた。なお、ポジショニングライト２５ａ〜２
５ｃは走査ガントリ３０の入口側に設けられており、よ
ってユーザは外部より輝線ＢＬを容易に観測できる。一
方、ポジショニングライト２５ｄ，２５eはＸ線源（焦
点）の同心円上に設けられており、よってｚ軸方向の位
置決め精度が高い。ユーザはファントム２００のスライ
ス位置精度に応じていずれの方法をも採用できる。
【０００７】図７にファントム取付け状態の側面図を示
す。一般にファントム２００の内部には検査／校正の基
準となるような様々な構造や物質２０１が含まれてお
り、その全体の径φや厚みＷも様々である。このような
ファントム２００はかなりの重さを有しており、単にホ
ルダ２１に取り付けただけでは自重によりｙ軸（垂直）
方向から傾く場合も少なくない。このままでアキシャル
スキャンを行うと、図示の如くファントム２００にＸ線
ファンビームＸＬＦＢが適正に照射されず、アーチファ
クトの原因となる。即ち、機能の適正な検査／校正等を
行えない。そこで、従来は、ファントム２００に投影さ
れた輝線ＢＬを目視観測しつつ、調整用ネジ２２を微調
整することで、ファントム２００の垂直方向からの傾き
を修正していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のよ
うに目視観測によると、ユーザの観測位置、観測方向、
感覚等に個人差があるため、一定以上の高くてかつ均一
なポジショニング精度を望めない。しかも、このような
ポジショニング精度の個人差はファントム２００の径φ
や幅Ｗの大小によっても少なからず影響を受ける。
【０００９】また上記Ｘ線撮像系とポジショニングライ
ト２５ａ〜２５ｅによる位置決め系とは、本来的に別系
統のものであるから、装置の調整状態によっては、位置
決め系で垂直とされたファントム２００が、必ずしもＸ
線撮像系で見ると垂直であるとは限らない。図７は位置
決め系で略垂直とされたファントム２００がＸ線ファン
ビームＸＬＦＢから傾いている状態の一例を示してい
る。
【００１０】このように、従来は、実際にファントム２
００をアキシャルスキャンするＸ線撮像系とポジショニ
ングライト２５ａ〜２５ｅによる位置決め系との同一性
を容易には確認できないため、装置機能の検査／校正を
正しく行えない可能性があった。
【００１１】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなさ
れたもので、その目的とする所は、ファントムがＸ線撮
像系における正しい位置及び姿勢で保持されているか否
かを容易に検出（確認）可能なファントム取付姿勢の検
出方法及びそのＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の課題は例えば図１
の構成により解決される。即ち、本発明（１）のファン
トム取付姿勢の検出方法は、被検体を挟んで相対向する
Ｘ線管４０及びＸ線検出器７０からなるＸ線撮像系を備
え、Ｘ線検出器７０から収集した被検体の投影データに
基づき該被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置
におけるファントム取付姿勢の検出方法において、Ｘ線
撮像系の回転中心軸ＣＬ上に取り付けたファントム２０
０を水平方向のビュー角（９０°又は２７０°）で体
（ｚ）軸方向にスキャンすると共に、得られた各投影デ
ータｇ（Ｘ，θ90）と所定閾値ＴＨとを比較することに
より２次元投影画像領域における前記ファントムの輪郭
形状２００Ａを抽出し、該抽出した輪郭形状２００Ａに
基づき前記ファントム２００の垂直方向からの傾きを検
出するものである。
【００１３】本発明（１）によれば、実際にＸ線撮像系
でファントム２００を水平方向からスキャンすると共
に、得られたスカウト像に基づき垂直方向からの傾きを
検出する構成により、ファントム２００が当該Ｘ線撮像
系における正しい位置（スライス位置等）及び姿勢（垂
直からの傾き）で保持されているか否かを容易に検出
（確認）可能となる。
【００１４】また本発明（２）のＸ線ＣＴ装置は、被検
体を挟んで相対向するＸ線管及びＸ線検出器を含むＸ線
撮像系を備え、Ｘ線検出器から収集した被検体の投影デ
ータに基づき該被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線Ｃ
Ｔ装置において、Ｘ線撮像系の回転中心軸上に取り付け
られたファントムを水平方向のビュー角で体軸方向にス
キャンすると共に、得られた各投影データと所定閾値と
を比較することにより２次元投影画像領域における前記
ファントムの輪郭形状を抽出する抽出手段と、前記抽出
された輪郭形状に基づきファントムの垂直方向からの傾
きを検出する傾き検出手段とを備えるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
好適なる実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通
して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。
【００１６】図２は実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要
部構成を示す図で、図において、１０はユーザが操作す
る操作コンソール部、２０は被検体１００を載せて体
（ｚ）軸方向に移動させる撮影テーブル、３０はＸ線フ
ァンビームにより被検体１００のアキシャル（Ａxial）
／ヘリカル（Ｈerical）スキャン・読取を行う走査ガン
トリである。なお、本装置に固定された直交座標系を
（ｘ，ｙ，ｚ）で示す。
【００１７】走査ガントリ３０において、４０は回転陽
極型のＸ線管、４１はＸ線管４０の管電圧ｋＶ，管電流
ｍＡ，曝射時間Ｓｅｃ等を制御するＸ線制御部、５０は
Ｘ線の曝射範囲を制限するコリメータ、５１はコリメー
タ５０の体軸方向の開口幅（被検体のスライス厚）ｗを
制御するコリメータ制御部、７０は多数（ｎ＝１０００
程度）のＸ線検出器が円弧状の例えば一列に配列されて
いるＸ線検出器アレイ（ＸＤＡ）、８０はＸ線検出器ア
レイの検出データ（投影データ）を収集するデータ収集
部（ＤＡＳ）、６０は走査ガントリ３０を体軸（センタ
ラインＣＬ）の回りに回転させる回転制御部である。な
お、図示しないが、ファントムホルダ２１やポジショニ
ングライト２５等に係る部分の構成は上記図６，図７で
述べたものと同様でよい。
【００１８】操作コンソール部１０において、１１はＸ
線ＣＴ装置の主制御・処理（スキャン制御，ＣＴ断層像
再構成処理，装置の機能検査／校正処理等）を行う中央
処理装置、１１ａはそのＣＰＵ、１１ｂはＣＰＵ１１ａ
が使用するＲＡＭ，ＲＯＭ等からなる主メモリ（Ｍ
Ｍ）、１２はキーボードやマウス等を含む入力装置、１
３は被検体のアキシャル／ヘリカルスキャンに係る情報
（ＣＴ断層像等）や本発明によるファントムのスカウト
像等を表示するための表示装置（ＣＲＴ）、１４はＣＰ
Ｕ１１ａと走査ガントリ３０や撮影テーブル２０との間
で各種制御信号ＣＳや各種モニタ信号ＭＳのやり取りを
行う制御インタフェース、１５はデータ収集部８０から
の投影データを蓄積するデータ収集バッファ、１６はＸ
線ＣＴ装置の運用に必要な各種データやアプリケーショ
ンプログラム等を記憶している二次記憶装置（ハードデ
ィスク装置等）である。
【００１９】係る構成により、まず被検体１００の撮像
及びＣＴ断層像の再構成動作を概説する、Ｘ線管４０か
らのファンビームは被検体１００を介してＸ線検出器ア
レイ７０の各チャネルＣＨ（１〜ｎ）に一斉に入射す
る。データ収集部８０はＸ線検出器アレイ７０の検出デ
ータ（投影データ）を走査・収集してデータ収集バッフ
ァ１５に格納する。更に走査ガントリ３０が僅かに回転
した各ビューで上記同様の投影を行い、こうして走査ガ
ントリ１回転分の投影データを収集・蓄積すると共に、
アキシャル／ヘリカルスキャン方式に従って撮影テーブ
ル２０を被検体の体軸方向に間欠的／連続的に移動さ
せ、こうして被検体１００の所要撮像領域についての全
投影データを収集・蓄積する。そして、ＣＰＵ１１ａは
得られた全投影データに基づき被検体１００のＣＴ断層
像を再構成し、表示装置１３に表示する。
【００２０】次に、装置機能の検査／校正に使用するた
めのファントム２００を使用したファントム傾き検出処
理を詳細に説明する。図３は実施の形態によるファント
ム傾き検出処理のフローチャート、図４，図５は該検出
処理のイメージ図（１），（２）であり、以下これらの
図を参照して説明する。撮影テーブル２０の先端部に実
際にアキシャルスキャンを行うファントム２００をセッ
トした後、図３の処理に入力する。ステップＳ１１では
スキャンパラメータの設定を行い、ステップＳ１２では
ファントム２００のスカウトスキャンを行う。
【００２１】図４にファントム２００に対するスカウト
スキャンのイメージ図を示す。このスカウトスキャン
は、走査ガントリ３０を所定回転角度に固定したまま撮
影テーブル２０を体軸方向に移動させ、ファントム２０
０の２次元レントゲン画像（スカウト像）を得るスキャ
ンである。このスカウトスキャンはファントム２００の
真横（ガントリ回転角θ＝９０°又は２７０°）から行
う。その際には、コリメータ５０の開口幅ｗ（即ち、フ
ァントム２００のスライス厚）をできるだけ狭く（例え
ば０．２ｍｍ）、かつ撮影テーブル２０の移動ピッチＰ
をできるだけ小さく（例えば０．２ｍｍ）に選ぶこと
で、ファントム２００の各スライス像が高密度に得られ
る。またＸ線管４０の管電圧ｋＶ，管電流ｍＡは周囲の
空気とファントムケース（アクリル樹脂等）との間で十
分なコントラストが得られるように選ばれる。そして、
z軸方向のスキャンはファントム２００の全体を十分に
カバーする範囲で行われる。
【００２２】図３に戻り、ステップＳ１３では各ビュー
（ｚ位置）毎の投影データｇ（Ｘ，θ90）を収集・蓄積
し、必要な補正（オフセット補正，リファレンス補正，
チャネル間感度補正等）を行う。図４に投影データｇ
（Ｘ，θ90）のイメージ図を示す。この投影データｇ
（Ｘ，θ90）は周辺の空気のカウント値ＣＯＵＮＴが高
く、かつファントム２００の部分のカウント値ＣＯＵＮ
Ｔが低くなる態様で示されている。また、図示の直交座
標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は走査ガントリ３０に固定された座
標であって、Ｘ軸はＸ線検出器アレイ７０のチャネルＣ
Ｈ方向、Ｙ軸はＸ線の照射方向に夫々対応し、そして、
Ｚ軸は常に体（ｚ）軸方向と一致している。
【００２３】図３に戻り，ステップＳ１４では投影デー
タｇ（Ｘ，θ90）が所定閾値ＴＨを下回る領域の画像を
抽出する。図５にその処理イメージを示す。図５（Ａ）
はファントム２００が垂直（ｙ軸／Ｘ軸）方向から傾い
ていない正常な場合を示している。各ビューｚの投影デ
ータｇ（ｚ）に着目すると、ビューｉではＸ線ファンビ
ーム中にファントム２００が存在しないため、チャネル
ＣＨ＝１〜ｎの全投影データｇ（ＣＨ）は常に閾値ＴＨ
を上回っている。ビューｊではたまたまＸ線ファンビー
ム中に丁度ファントム２００の端面が存在しているた
め、対応する部分の各チャネル投影データｇ（ＣＨ）は
不規則に変動している。ビューｋではＸ線ファンビーム
中にファントム２００が介在しているため、対応する部
分の各チャネル投影データｇ（ＣＨ）は常に閾値ＴＨを
下回っている。以下の各ビューｐ，ｑ，ｒ等についても
同様である。
【００２４】そこで、各ビューの投影データｇ（ｚ）を
閾値ＴＨ（例えば投影データｇの振幅の半値に選択）で
２値化することにより、図５（Ａ）の右側に示すような
ファントム２００の２次元２値化投影画像２００Ａが得
られる。ここで、図の縦軸はチャネルＣＨ（Ｘ軸）方
向、横軸はビュ−（ｚ軸）方向である。
【００２５】なお、上記ビューｊに対応する部分につい
ては、その前後のビューｉ，ｋの各投影データの表れ方
を考慮することで、ここにはファントム２００のエッジ
（境界面）が存在するものと判断し、この部分を画像デ
ータをファントム２００が存在する部分又は存在しない
部分として置換可能である。本例えば予め行う使用ファ
ントム２００のサイズ、形状についての情報入力によ
り、装置においてはファントム２００の側面投影（輪
郭）形状が既知となるから、このような輪郭上画像デー
タの置換が可能となる。
【００２６】図５（Ｂ）はファントム２００が垂直（ｙ
軸／Ｘ軸）方向から傾いている場合を示している。上記
同様にして各ビューの投影データｇ（ｚ）に着目する
と、ビューｉ，ｊ，ｋでは図示の如くＸ線ファンビーム
中にファントム２００の夫々一部が介在するため、対応
する部分の各チャネル投影データｇ（ＣＨ）はファント
ム２００が介在する各部分でのみ閾値ＴＨを下回ってい
る。図示のような傾斜状態では、ファントム２００の各
一部はＸ線ファンビームのビーム幅（例えば０．２ｍ
ｍ）を完全に遮る(重なる）ので、夫々に閾値ＴＨを下
回る部分を検出可能である。以下の各ビューｐ，ｑ，ｒ
等についても同様である。そこで、各ビューの投影デー
タｇ（ｚ）を閾値ＴＨで２値化することにより、図５
（Ｂ）の右側に示すようなファントム２００の２次元２
値化投影画像２００Ａが得られる図３に戻り、ステップ
Ｓ１５では上記得られた２次元画像データに基づきファ
ントム２００の傾き量を求める。図５（Ｂ）において、
例えばファントム２００の水平からの傾き角度θ＝ｔａ
ｎ-1（ｂ／ａ），θ＝ｓｉｎ-1（ｂ／ｃ）又はθ＝ｃｏ
ｓ-1（ａ／ｃ）により求まる。これは同時にファントム
２００の垂直からの傾き角度θでもある。或いは、上記
水平方向からの傾き角度θを計算するのに代えて、各線
分ｄ〜ｆの長さｄ〜ｆを求め、垂直方向からの傾き角度
θを求めても良い。
【００２７】ここで、上記計算に使用した各線分ａ〜ｃ
の長さａ〜ｃは２次元画像に対する公知の図形処理で求
まる。このとき基準となるｚ軸は画像メモリの例えば水
平（Ｘ）軸に相当する。更にまた、線分ａの長さの精度
はスライス位置のピッチＰに依存し、線分ｂの長さの精
度はＸ線検出器アレイ７０のチャネルピッチに依存す
る。各線分ｄ〜ｆの長さｄ〜ｆについても同様に考えら
れる。
【００２８】なお、ファントム２００の傾き角度θをよ
り高精度に求めることが可能である。この場合は、まず
ファントム２００の２値化画像２００Ａにつきその中心
位置Ｏを求める。次にファントム２００についての既知
の２値画像２００Ｂを用意し、その中心Ｏ’を前記中心
Ｏ上に重ねる。次に両画像２００Ａ，２００Ｂ間におけ
る画素データ（１／０）の一致数を計数すると共に、２
値画像２００Ｂを中心Ｏ（Ｏ’）の回りに徐々に回転さ
せ、一致数が最大となる角度θで回転を停止する。この
とき両画像２００Ａ，２００Ｂは高い精度で重なり合っ
ている。次に２値画像２００Ｂの既知の各辺ｈ（幅Ｗに
相当），ｖ（径φに相当）の長さｈ，ｖを使用してファ
ントム２００の傾き角度θを求める。長さｈ，ｖは所要
精度を有しているから、角度θも略所要精度で求まる。
【００２９】図３に戻り、ステップＳ１６ではファント
ム２００の傾き調整指示に関する情報を表示部1３に出
力する。この情報にはファントム２００のスカウト像，
２値化された２次元画像，求めた傾き角度θ等が含まれ
る。いずれにしても、ユーザはファントム２００が当該
Ｘ線撮像系における正しい位置及び姿勢で保持されてい
るか否かを容易に把握可能となり、必要なら調整ネジ２
２を使用してファントム２００の垂直方向からの傾きを
修正する。
【００３０】なお、上記本発明に好適なる実施の形態を
述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構
成、制御、処理及びこれらの組合せの様々な変更が行え
ることは言うまでも無い。
【００３１】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、ファン
トムがＸ線撮像系における正しい位置及び姿勢で保持さ
れているか否かを容易に検出（確認）可能となり、Ｘ線
ＣＴ装置における機能の検査／校正作業の信頼性向上に
寄与するところが極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要部構成を示
す図である。
【図３】実施の形態によるファントム傾き検出処理のフ
ローチャートである。
【図４】実施の形態によるファントム傾き検出処理のイ
メージ図（１）である。
【図５】実施の形態によるファントム傾き検出処理のイ
メージ図（２）である。
【図６】従来技術を説明する図（１）である。
【図７】従来技術を説明する図（２）である。
【符号の説明】
１０ 操作コンソール部 ２０ 撮影テーブル ３０ 走査ガントリ ４０ Ｘ線管 ５０ コリメータ ７０ Ｘ線検出器アレイ ２５ａ〜２５ｅ ポジショニングライト ２１ ホルダ ２００ ファントム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 靖 東京都日野市旭が丘４丁目７番地の127 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 内 (72)発明者 福永 文彦 東京都日野市旭が丘４丁目７番地の127 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 内 Ｆターム(参考） 4C093 AA22 BA03 CA36 CA50 FC14 FC30 FD09 FF28 GA03

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被検体を挟んで相対向するＸ線管及びＸ
    線検出器を含むＸ線撮像系を備え、Ｘ線検出器から収集
    した被検体の投影データに基づき該被検体のＣＴ断層像
    を再構成するＸ線ＣＴ装置におけるファントム取付姿勢
    の検出方法において、 Ｘ線撮像系の回転中心軸上に取り付けたファントムを水
    平方向のビュー角で体軸方向にスキャンすると共に、得
    られた各投影データと所定閾値とを比較することにより
    ２次元投影画像領域における前記ファントムの輪郭形状
    を抽出し、該抽出した輪郭形状に基づき前記ファントム
    の垂直方向からの傾きを検出することを特徴とするファ
    ントム取付姿勢の検出方法。
  2. 【請求項２】 被検体を挟んで相対向するＸ線管及びＸ
    線検出器を含むＸ線撮像系を備え、Ｘ線検出器から収集
    した被検体の投影データに基づき該被検体のＣＴ断層像
    を再構成するＸ線ＣＴ装置において、 Ｘ線撮像系の回転中心軸上に取り付けられたファントム
    を水平方向のビュー角で体軸方向にスキャンすると共
    に、得られた各投影データと所定閾値とを比較すること
    により２次元投影画像領域における前記ファントムの輪
    郭形状を抽出する抽出手段と、 前記抽出された輪郭形状に基づき前記ファントムの垂直
    方向からの傾きを検出する傾き検出手段とを備えること
    を特徴とするＸ線ＣＴ装置。
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