JP2002209877A

JP2002209877A - 画像チェーンの自動幾何学定量

Info

Publication number: JP2002209877A
Application number: JP2001373577A
Authority: JP
Inventors: Vincent S Polkus; ビンセント・スタンレー・ポルクス
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2002-07-30
Also published as: US6398408B1; DE10159899A1

Abstract

(57)【要約】【課題】画像チェーンの主要な構成要素の幾何学的位
置関係を自動的に定量化すること。【解決手段】Ｘ線イメージング装置（１０）は、Ｘ線
管（２０）とＸ線検出器（３１０）の間にファントーム
（３０）を配置することによって較正する。本ファント
ームによって、第１の寸法Ｄ_1,d及び第２の寸法Ｄ_2,dを
検出器上に投影させる。ファントームの投影寸法及び物
理的寸法（ｔ）から、処理装置（３０２）により、イメ
ージング装置の焦点距離（ＦＤ）、イメージング装置の
線源・イメージ間距離（ＳＩＤ）、並びに被検体・検出
器間距離（ＯＤＤ）が算出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線システムの較正
に関し、さらに詳細にはＸ線イメージング装置の主要な
構成要素間の位置関係の較正に関する。

【０００２】

【発明の背景】診断用イメージング・システムに関する
Ｘ線送出の制御のためには、画像チェーンの主要な構成
要素間の幾何学配置、向き、及び位置関係に関する具体
的な知見が必要となる。Ｘ線ビームをコリメートするた
めには、線源・イメージ間距離（ＳＩＤ）、並びにその
ビームを投影させる対象となる受信体の実際のサイズを
知る必要がある。Ｘ線管と検出器の自動追従に関わる計
算のためには、被検体・検出器間距離（ＯＤＤ）などそ
の他のパラメータが必要となることが多い。システム向
けの制御アルゴリズム内へのこれらのパラメータの組み
込みは、幾何学配置が固定である状況では直接入力によ
る、幾何学配置が可変である場合や構成要素の製品誤差
がシステム性能のバラツキの要因となる可能性がある場
合などでは何らかの形態の較正による、といった様々な
方法で達成することができる。フィルムベースの撮影シ
ステムでは、この較正には位置決め装置の計測値を直接
採取してシステム・データベースに入力すること、ある
いはＸ線画像を使用して画像からの特定の寸法データを
システム・データベースに入力するような間接的手段が
必要となることがある。しかし、この２つの方式は共
に、結果の反復が不可能となるおそれがある手動プロセ
スが不可欠である。本発明により、この問題に対処して
その解決法を提示する。

【０００３】

【課題を解決するための手段】好ましい実施形態は焦点
からＸ線を発生させるＸ線管を含んだＸ線イメージング
装置で有用である。このＸ線照射野は中心軸または中心
線束を含んでおり、またこのイメージング装置は、Ｘ線
の検出器であって、焦点と検出器の間で中心軸と平行に
計測した線源・イメージ間距離を規定している検出器を
含んでいる。このイメージング装置はさらに、ブレード
面を規定していると共に焦点とこのブレード面の間で中
心軸と平行に計測した焦点距離を規定しているコリメー
タ・ブレードを含んでいる。こうした環境において、検
出器とＸ線管の間にファントームを配置することにより
イメージング装置を較正することができる。このファン
トームは、第１の投影寸法を規定している第１のＸ線画
像を検出器上に生成させるような第１の寸法を規定して
いる第１の部分を備えている。このファントームはさら
に、第２の投影寸法を規定している第２のＸ線画像を検
出器上に生成させるような第２の寸法を規定している第
２の部分を備えている。第１の部分と第２の部分は、中
心軸と平行に計測した所定の距離により離間させてい
る。処理装置は、第１の投影寸法または第２の投影寸法
に対応して、焦点距離と線源・イメージ間距離のうちの
少なくとも一方を計算している。

【０００４】上述の環境で同様に有用な別の実施形態
は、検出器とＸ線管の間にファントームを位置決めする
ことを含む方法を備える。このファントームは第１の寸
法を規定している第１の部分と、第２の寸法を規定して
いる第２の部分とを備えている。第１の部分と第２の部
分は、中心軸と平行に計測した所定の距離により離間さ
せている。前記第１の部分に対応して検出器上に第１の
Ｘ線画像が生成される。この第１のＸ線画像により第１
の投影寸法が規定される。前記第２の部分に対応して検
出器上に第２のＸ線画像が生成される。この第２のＸ線
画像により第２の投影寸法が規定される。第１の投影寸
法または第２の投影寸法に対応して前記焦点距離と前記
線源・イメージ間距離のうちの少なくとも一方が計算さ
れる。

【０００５】上記の技法を使用することによって、Ｘ線
装置は、利便性及び精度において従来では不可能であっ
たようなレベルで較正することができる。例えば、物理
的サイズを直接計測してこの値をシステム・データベー
スに入力することが不要となるため最終的なシステム較
正の一貫性（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）が向上する。こ
の方法では、システム性能とシステム間での性能の一貫
性の両方が向上する。さらに、物理的システム構成が対
応するソフトウェア・データベースを変更せずに変更さ
れた場合であってもＯＤＤの較正値はシステム固有の値
でありかつ誤差がないため、システムの長期的品質が向
上する。

【０００６】

【発明の実施の形態】好ましい実施形態は、システム・
パラメータの算出にあたり認められた幾何学的関係を使
用している。より具体的には、好ましい実施形態は算出
の基礎となるシステムからのディジタル・サイズ情報を
直接組み込んでいる。一態様では、収集した画像を熟練
のサービス・オペレータに提供する際に２つの投影形状
に対する計測アルゴリズムを較正機器から起動させるた
めの指示情報を付属させる場合や、あるいはシステムが
幾何学公式に必要な入力を自動的に算出するようにパタ
ーン認識システムを組み込む場合がある。

【０００７】一般に、好ましい実施形態は、線源・イメ
ージ間距離（ＳＩＤ）、被検体・検出器間距離（ＯＤ
Ｄ）、コリメータブレード・焦点間距離（ＦＤ）など撮
影システムの幾何学的ファクタをディジタル画像検出器
から収集した計測値に基づいて算出しているようなシス
テム較正プロセスを含んでいる。これらのパラメータを
取得するためには、ファントームなどの幾何学的機器に
関して固定のＳＩＤにおいて既知のビーム比の異なるコ
リメーション・レベルで２回の放射線撮影曝射を採取し
ている。図示のために、このデバイスを円錐形ファント
ームのように表しているが、このデバイスは、Ｘ線ビー
ムにより規定される中心線束に対して直角の向きにある
異なる面上に存在している２つの既知の幾何学形状及び
対応する寸法基準と使用することができる。図１は例示
的なＸ線撮影システムに関係する基本構成を表してい
る。この好ましい実施形態は、ディジタル検出器の画像
面上に投影される形状サイズと全体の照射野サイズ境界
とを利用して幾何学的パラメータを算出している。

【０００８】図１を参照すると、本発明に従って製作さ
れるＸ線イメージング装置１０の好ましい一形態は、焦
点２２から中心軸ＣＡと関連した方向にＸ線を発生させ
るＸ線管２０を備えている。このＸ線はよく知られる方
法によりディジタル画像検出器３１０により検出され
る。焦点２２と検出器３１０の間の軸ＣＡと平行な距離
は線源・イメージ間距離（ＳＩＤ）を規定している。コ
リメータ３２０は、図１では模式的に表しているコリメ
ータ・ブレード３２２〜３２８を含んでおり、これによ
りブレード面ＢＰが規定される。焦点距離（ＦＤ）は焦
点２２とブレード面ＢＰの間で軸ＣＡと平行に計測され
る。

【０００９】図１及び２を参照すると、円錐台様に成形
されているファントーム３０は、直径寸法Ｄ₁を規定し
かつ中心軸ＣＡと直角な面Ｐ１に位置している円形の最
上面を備える第１の部分３２を含んでいる。部分３２は
直径寸法Ｄ_1,dを規定するような画像３４を検出器３１
０上に投影させる。第２の部分３６は直径寸法Ｄ₂を規
定しかつ中心軸ＣＡと直角な面Ｐ２に位置している円形
の最底面を備えている。部分３６は、直径寸法Ｄ_2,dを
規定するような画像３８を検出器３１０上に投影させ
る。もちろん、直径以外の寸法や幾何学的性質を使用し
て本発明を実施することもできる。このファントームで
は、使用する寸法のタイプによらず、必要なのはその寸
法を投影させるように成形するということだけである。
軸ＣＡと平行に計測される距離ｔにより部分３２と部分
３６を離間させている。部分３６は軸ＣＡと平行に計測
される距離ＯＤＤだけ検出器３１０から離間している。

【００１０】図１を参照すると、較正処理装置３０２
は、通信インタフェース３０４と、キーボード３０５
と、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３０６と、メモリ３０
８と、コンピュータ・モニタ３０９などの表示ユニット
３０９と、を含んでおり、これらすべてをバス３０７で
結合させるように表している。投影寸法を示す信号は読
み出し用電子回路３１２により検出器３１０から読み取
られる。３００を超える数の構成要素の大多数に関する
設計及び動作は、ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃ
Ｃｏｍｐａｎｙに譲渡されたＫｅｎｎｅｔｈＳ．Ｋｕ
ｍｐらによる「ＡｐｐａｒａｔｕｓＡｎｄＭｅｔｈ
ｏｄＦｏｒｘ−ｒａｙＣｏｌｌｉｍａｔｏｒＳ
ｉｚｉｎｇＡｎｄＡｌｉｇｎｍｅｎｔ」という名称
の出願第０９／３４２，６８６号（１９９９年６月２９
日出願，日本公開特許２００１−５６３９６）に詳細に
記載されており、この出願の全体を参照により本明細書
に組み込むものとする。

【００１１】装置１０を較正するために、寸法ｔ、Ｄ₁
及びＤ₂をキーボード３０５を介して処理装置３０２に
入力する。処理装置３０２は寸法Ｄ_1,d及びＤ_2,dを規定
している画像に対応して次の計算を行う。

【００１２】

【数１】

【００１３】

【数２】

【００１４】

【数３】

【００１５】上式において、Ｄ_1,d及びＤ_2,dは較正機器
内に包含されている放射線に対し不透明な形状の投影寸
法である。これらの関係式を用いてＸ及びＯＤＤの関係
式を得ることができる。

【００１６】

【数４】

【００１７】

【数５】

【００１８】本発明の範囲内で、検出器面への形状投影
の値（Ｄ_1,d及びＤ_2,d）は、既成のパターン認識アルゴ
リズムを使用して取得することができる。次いで、この
パターン認識アルゴリズムによりオペレータがシステム
の一部であるディジタル・ワークステーション上で実行
する計測ルーチンやスケール計測が実行される。

【００１９】最初の照射に関してコリメータ・ブレード
の開口を求める解法により次式が得られる。

【００２０】

【数６】

【００２１】第２の照射に関して、本システムはコリメ
ータ・ブレードの位置を、

【００２２】

【数７】

【００２３】のように変化させ、さらに

【００２４】

【数８】

【００２５】であることから、

【００２６】

【数９】

【００２７】が得られる。

【００２８】コリメータ・ブレード開口の変更は、参照
により組み込んだ出願に記載された方式により達成でき
る。上述の式は、本システムによって異なるコリメーシ
ョン・レベルの２回の照射を利用して撮影システムの幾
何学配置に関連する幾何学的パラメータを算出すること
が可能となることを示している。

【００２９】算出した値はディスプレイ３０９上に表示
する。

【００３０】当業者であれば、添付の特許請求の範囲で
規定する本発明の真の精神及び範囲を逸脱することな
く、この好ましい実施形態を変更や修正することができ
ることを理解するであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の特定の機械的態様の好ましい一形態の
部分的な側面概要図、並びに本発明の特定の電気的態様
の好ましい一形態のブロック概要図である。

【図２】図１に示す機械的態様の一部分の上面図であ
る。

【符号の説明】

ＣＡ中心軸Ｄ₁ 第１の直径寸法Ｄ_1,d 第１の投影寸法Ｄ₂ 第２の直径寸法Ｄ_2,d 第２の投影寸法ＦＤコリメータブレード・焦点間距離ＳＩＤ線源・イメージ間距離ＯＤＤ被検体・検出器間距離ｔ第１の部分と第２の部分の離間距離１０Ｘ線イメージング装置２２焦点２０Ｘ線管３２第１の部分３４第１の画像３６第２の部分３８第２の画像３０２較正処理装置３０４通信インタフェース３０５キーボード３０６中央演算処理装置（ＣＰＵ）３０７バス３０８メモリ３０９コンピュータ・モニタ、表示ユニット３１０ディジタル画像検出器３１２読み出し用電子回路３２０コリメータ３２２〜３２８コリメータ・ブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ビンセント・スタンレー・ポルクスアメリカ合衆国、ウィスコンシン州、デラフィールド、クッシング・パーク・ロード、ダブリュー335・エヌ949番Ｆターム(参考） 4C093 AA01 AA07 CA35 CA36 EA02 EA14 FC11 FC12 FF21 FF22 GA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心軸（ＣＡ）を規定しているＸ線を焦
点（２２）から発生させるＸ線管（２０）と、前記Ｘ線
の検出器（３１０）であって前記焦点と該検出器の間で
前記中心軸と平行に計測した線源・イメージ間距離（Ｓ
ＩＤ）を規定している検出器（３１０）と、ブレード面
（ＢＰ）を規定しかつ前記焦点と前記ブレード面の間で
中心軸と平行に計測した焦点距離（ＦＤ）を規定してい
るコリメータ・ブレード（３２２〜３２８）と、を含む
Ｘ線イメージング装置（１０）において、前記装置を較
正するための機器であって、検出器上に第１の投影寸法を規定している第１のＸ線画
像（３４）を生成させるような第１の寸法を規定してい
る第１の部分（３２）と、検出器上に第２の投影寸法を
規定している第２のＸ線画像を生成させるような第２の
寸法を規定している第２の部分（３６）と、を含んでい
る、検出器とＸ線管の間に配置させるファントーム（３
０）であって、前記第１と第２の部分は前記中心軸と平
行に計測した所定の距離（ｔ）だけ離間している、ファ
ントーム（３０）と、第１の投影寸法または第２の投影寸法に対応して前記焦
点距離（ＦＤ）と前記線源・イメージ間距離（ＳＩＤ）
の少なくとも一方を計算するための処理装置（３０２）
と、を備える較正機器。
【請求項２】前記処理装置が前記焦点距離と前記線源
・イメージ間距離の両方を計算している、請求項１に記
載の機器。
【請求項３】前記処理装置がさらに、前記第１の部分
と検出器の間または前記第２の部分と検出器の間で中心
軸と平行に計測した被検体間距離（ＯＤＤ）を計算して
いる、請求項１に記載の機器。
【請求項４】前記被検体間距離が前記第２の部分と検
出器の間で計測されており、かつ前記第２の部分が第１
の部分と比べて検出器のより近くに位置している、請求
項３に記載の機器。
【請求項５】前記第１の寸法が前記第２の寸法より小
さく、かつ前記第１の投影寸法が前記第２の投影寸法よ
り小さい、請求項１に記載の機器。
【請求項６】前記第１の部分が第１の直径を規定して
おり、かつ前記第２の部分が前記第１の直径より大きい
第２の直径を規定している、請求項１に記載の機器。
【請求項７】前記第１の部分が中心軸と直角な第１の
面（Ｐ１）に位置しており、かつ前記第２の部分が中心
軸と直角な第２の面（Ｐ２）に位置している、請求項１
に記載の機器。
【請求項８】前記検出器がディジタル画像検出器を含
む、請求項１に記載の機器。
【請求項９】中心軸（ＣＡ）を規定しているＸ線を焦
点（２２）から発生させるＸ線管（２０）と、前記Ｘ線
の検出器（３１０）であって前記焦点と該検出器の間で
前記中心軸と平行に計測した線源・イメージ間距離（Ｓ
ＩＤ）を規定している検出器（３１０）と、ブレード面
（ＢＰ）を規定しかつ前記焦点と前記ブレード面の間で
中心軸と平行に計測した焦点距離（ＦＤ）を規定してい
るコリメータ・ブレード（３２２〜３２８）と、を含む
Ｘ線イメージング装置（１０）において、前記装置を較
正するための方法であって、前記中心軸と平行に計測して所定の距離だけ互いに離間
している、第１の寸法を規定している第１の部分と第２
の寸法を規定している第２の部分とを含むファントーム
（３０）を検出器とＸ線管の間に配置させるステップ
と、前記第１の部分に対応して、検出器上に第１の投影寸法
を規定している第１のＸ線画像を生成させるステップ
と、前記第２の部分に対応して、検出器上に第２の投影寸法
を規定している第２のＸ線画像を生成させるステップ
と、第１の投影寸法または第２の投影寸法に対応して前記焦
点距離と前記線源・イメージ間距離の少なくとも一方を
計算するステップと、を含む較正方法。
【請求項１０】前記計算のステップが、前記焦点距離
と前記線源・イメージ間距離の両方を計算することを含
む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】前記計算のステップが、前記第１の部
分と検出器の間または前記第２の部分と検出器の間で中
心軸と平行に計測した被検体間距離を計算することを含
む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】前記被検体間距離が前記第２の部分と
検出器の間で計測されており、かつ前記第２の部分が第
１の部分と比べて検出器のより近くに位置している、請
求項１１に記載の方法。
【請求項１３】前記第１の寸法が前記第２の寸法より
小さく、かつ前記第１の投影寸法が前記第２の投影寸法
より小さい、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】前記第１の部分が第１の直径を規定し
ており、かつ前記第２の部分が前記第１の直径より大き
い第２の直径を規定している、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】前記第１の部分が中心軸と直角な第１
の面に位置しており、かつ前記第２の部分が中心軸と直
角な第２の面に位置している、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】前記検出器がディジタル画像検出器を
含む、請求項９に記載の方法。