JP2002505437A - 断層合成コンピュータトモグラフィを使用する３次元画像生成の方法と装置 - Google Patents
断層合成コンピュータトモグラフィを使用する３次元画像生成の方法と装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 断層合成コンピュータトモグラフィを使用する３次元画像生成の方法と装置を提供する。
【解決手段】 選択した目的物体を通過する画像スライスを構成する装置であり、選択した目的物体に対して固定された位置に識別できる基準参照を備え、基準参照が少なくとも２つの識別できる参照マーカ（２３）（１２３）を備える。放射線源を備えて、選択した目的物体と選択した目的物体の投影画像を生成する基準参照を照射し、その基準参照を記録媒体によって記録する。
Description
【０００１】
本発明は、多数の２次元投影像から３次元表示または画像を作成する方法と装
置に関するものであり、具体的には、放射源と対象目的物体の間の相対位置の幾
何学的配置がランダムであるコンピュータトモグラフィシステムに使用する方法
と装置に関するものであり、その記録手段を放射選択透過画像を記録するのに使
用して断層合成できるものである。
置に関するものであり、具体的には、放射源と対象目的物体の間の相対位置の幾
何学的配置がランダムであるコンピュータトモグラフィシステムに使用する方法
と装置に関するものであり、その記録手段を放射選択透過画像を記録するのに使
用して断層合成できるものである。
【０００２】
広範な断層合成画像技術は、放射線による３次元目的物体の検査に有効である
ことは、以前より実証されてきた。これらの画像技術は実行画像開口の寸法と構
成の面で異なる。１つの極端な例では、画像開口がゼロに近く（つまりピンホー
ル）、得られる表示は単一透過放射線写真から作成される画像の特徴を持つ。こ
れは、無限に広い被写界深度をもたらし、その画像からは深さ情報を抽出できな
い。
ことは、以前より実証されてきた。これらの画像技術は実行画像開口の寸法と構
成の面で異なる。１つの極端な例では、画像開口がゼロに近く（つまりピンホー
ル）、得られる表示は単一透過放射線写真から作成される画像の特徴を持つ。こ
れは、無限に広い被写界深度をもたらし、その画像からは深さ情報を抽出できな
い。
【０００３】 他の極端な例は、開口が無限大の大きさの開口の範囲を定める周辺リングに近
く、その結果、照射角が照射される目的物体の長軸に直交する。これは、無限に
狭い被写界深度をもたらし、目的物体を通過するスライスに関する情報を確認で
きない。したがって、特定のタスクに対して抽出開口を適合させる性能を備える
「中間状態」方法が、特に利点がある。
く、その結果、照射角が照射される目的物体の長軸に直交する。これは、無限に
狭い被写界深度をもたらし、目的物体を通過するスライスに関する情報を確認で
きない。したがって、特定のタスクに対して抽出開口を適合させる性能を備える
「中間状態」方法が、特に利点がある。
【０００４】 診断上の柔軟性をフルに発揮する基本は、知覚的に意味のある３次元再生が、
任意の数の異なる開口機能を持つ光学システムから作成できるという事実にある
。この事実は、任意の開口が有限数の適正に分布する点開口の総和で近似される
。キーは、すべての増加的に得られた投影データを単一３次元マトリクスにマッ
ピングすることである。この目的を達成するために、１つは、対象目的物体、放
射源および検出器間に存在するすべての位置の自由度を確認する必要がある。
任意の数の異なる開口機能を持つ光学システムから作成できるという事実にある
。この事実は、任意の開口が有限数の適正に分布する点開口の総和で近似される
。キーは、すべての増加的に得られた投影データを単一３次元マトリクスにマッ
ピングすることである。この目的を達成するために、１つは、対象目的物体、放
射源および検出器間に存在するすべての位置の自由度を確認する必要がある。
【０００５】 以前は、目的物体、放射線源およびの検出器の相対位置を、検出器に対して目
的物体の位置を固定して決定し、一方で放射線源を前もって決めた経路、つまり
既知または固定した幾何学的経路に沿って移動していた。この時、放射線源の既
知の位置において、目的物体の投影画像を記録していた。この方法では、放射線
源の相対位置、対象目的物体、および検出器は各々の記録される画像に対して決
定できた。
的物体の位置を固定して決定し、一方で放射線源を前もって決めた経路、つまり
既知または固定した幾何学的経路に沿って移動していた。この時、放射線源の既
知の位置において、目的物体の投影画像を記録していた。この方法では、放射線
源の相対位置、対象目的物体、および検出器は各々の記録される画像に対して決
定できた。
【０００６】 以前から、放射線源を対象目的物体および検出器から分離している方法と装置
が述べられてきた。これは、検出器に対する対象目的物体の位置を固定して達成
され、結合された検出器と目的物体に対して固定位置にある基準参照を備える。
この時、記録された画像中の基準参照の画像位置を使用して、放射線源の位置を
決定できる。
が述べられてきた。これは、検出器に対する対象目的物体の位置を固定して達成
され、結合された検出器と目的物体に対して固定位置にある基準参照を備える。
この時、記録された画像中の基準参照の画像位置を使用して、放射線源の位置を
決定できる。
【０００７】 しかし、既存技術は、放射線源、対象目的物体、および検出器が別々に各投影
に対して配置されるような、最も一般的な応用分野で使用できない。このような
装置では、９つの可能な自由度がある、つまり、選択した目的物体に対する放射
選択源の２つの移動と１つの変位自由度、ならびに選択した目的物体に対する記
録媒体の２つの移動と１つの変位自由度および２つの傾斜と１つの回転自由度で
ある。２次元投影データから３次元の放射線撮影表示を構成する装置と方法を持
つことは非常に望ましいことであり、その装置と方法は放射線源、対象目的物体
、および検出器がすべて別々に、かつ任意に相互に対する位置を変化できること
望ましい。
に対して配置されるような、最も一般的な応用分野で使用できない。このような
装置では、９つの可能な自由度がある、つまり、選択した目的物体に対する放射
選択源の２つの移動と１つの変位自由度、ならびに選択した目的物体に対する記
録媒体の２つの移動と１つの変位自由度および２つの傾斜と１つの回転自由度で
ある。２次元投影データから３次元の放射線撮影表示を構成する装置と方法を持
つことは非常に望ましいことであり、その装置と方法は放射線源、対象目的物体
、および検出器がすべて別々に、かつ任意に相互に対する位置を変化できること
望ましい。
【０００８】
本発明は、断層合成の拡張に関するものであり、任意の数の任意の角度から作
成された任意の数の任意の平面投影からの目的物体の３次元再生を容易にするも
のである。３次元再生を作成するのに必要な情報は、投影自体の基準分析または
既知の基準制約を通して確立される機能関係の分析から得られる。
成された任意の数の任意の平面投影からの目的物体の３次元再生を容易にするも
のである。３次元再生を作成するのに必要な情報は、投影自体の基準分析または
既知の基準制約を通して確立される機能関係の分析から得られる。
【０００９】 本発明によれば、装置と方法は、断層合成コンピュータトモグラフィを使用し
て３次元画像を生成する機能を備え、目的物体を通過する選択したスライス位置
にある画像スライスの構成を非常に簡単にする。一連の投影画像の一括変換に続
き、投影変動が無視できる容積領域のその後の各種の再生に対する本発明の選択
した実施形態においては、簡単なオフセットと平均演算だけが必要になる。
て３次元画像を生成する機能を備え、目的物体を通過する選択したスライス位置
にある画像スライスの構成を非常に簡単にする。一連の投影画像の一括変換に続
き、投影変動が無視できる容積領域のその後の各種の再生に対する本発明の選択
した実施形態においては、簡単なオフセットと平均演算だけが必要になる。
【００１０】 本装置は、目的物体に対して固定位置に置かれた識別できる基準参照を備えて
いる。基準参照は、相互に対して幾何学的に固定されている少なくとも２つの参
照マーカを備える。参照マーカの１つは、目的物体を透過する断層合成スライス
の構成中の位置合わせマーカとして使用できる。他の参照マーカ、または複数の
マーカは、投影画像を実際の投影平面から垂直投影平面に投影的にワーピングま
たは変換するのに使用できる。
いる。基準参照は、相互に対して幾何学的に固定されている少なくとも２つの参
照マーカを備える。参照マーカの１つは、目的物体を透過する断層合成スライス
の構成中の位置合わせマーカとして使用できる。他の参照マーカ、または複数の
マーカは、投影画像を実際の投影平面から垂直投影平面に投影的にワーピングま
たは変換するのに使用できる。
【００１１】 各参照マーカは、点と考えてもよいサイズにでき、また限定したサイズにする
こともできる。しかし、適当な直径を持つ幾何学的に認識される球形マーカを使
用するのが都合がよい。１つの実施形態では、基準参照は５つの点サイズまたは
限定したサイズの参照マーカを備え、それらの参照マーカの４つが同一線上にあ
るように配置される。
こともできる。しかし、適当な直径を持つ幾何学的に認識される球形マーカを使
用するのが都合がよい。１つの実施形態では、基準参照は５つの点サイズまたは
限定したサイズの参照マーカを備え、それらの参照マーカの４つが同一線上にあ
るように配置される。
【００１２】 放射線源は、目的物体に対して固定された位置に基準参照を持つ目的物体を照
射するために備えられる。好ましい放射源は特定の用途に依存する。たとえば、
本発明はＸ線、電子顕微鏡、超音波、可視光、赤外光、紫外光、マイクロ波、ま
たは磁界操作によりシミュレートされた仮想放射（磁気共鳴映像法（ＭＲＩ））
を使用して実現できる。
射するために備えられる。好ましい放射源は特定の用途に依存する。たとえば、
本発明はＸ線、電子顕微鏡、超音波、可視光、赤外光、紫外光、マイクロ波、ま
たは磁界操作によりシミュレートされた仮想放射（磁気共鳴映像法（ＭＲＩ））
を使用して実現できる。
【００１３】 記録媒体または検出器を使用して、一連の投影画像を記録する。各投影画像は
目的物体の目的画像および参照マーカの各々に対する参照マーカ画像を含むこと
ができる。記録媒体は写真乾板または放射線検出の形体、ＣＣＤ（電荷結合素子
）のようなソリッドステート画像検出器、もしくは２次元源投影またはディジタ
ル化やその他の分析に適する画像を作成可能なその他の任意のシステムの形体で
あってもよい。
目的物体の目的画像および参照マーカの各々に対する参照マーカ画像を含むこと
ができる。記録媒体は写真乾板または放射線検出の形体、ＣＣＤ（電荷結合素子
）のようなソリッドステート画像検出器、もしくは２次元源投影またはディジタ
ル化やその他の分析に適する画像を作成可能なその他の任意のシステムの形体で
あってもよい。
【００１４】 動作は、目的物体の３次元再生を合成するために本発明の装置を使用して、た
とえば目的物体を透過する選択したスライス位置において、記録媒体で検出され
た複数の投影画像から、目的物体を通過する画像スライスを得る。構成方法を簡
単化するには、一連の投影画像を仮想投影平面上にワーピング、つまり変換また
はマッピングして、作成される画像に一致する変更された画像を生成して達成さ
れる。
とえば目的物体を透過する選択したスライス位置において、記録媒体で検出され
た複数の投影画像から、目的物体を通過する画像スライスを得る。構成方法を簡
単化するには、一連の投影画像を仮想投影平面上にワーピング、つまり変換また
はマッピングして、作成される画像に一致する変更された画像を生成して達成さ
れる。
【００１５】 検出器はその目的物体に対して固定された位置にある。投影画像を仮想投影平
面上にワーピングすることにより、各画像スライス構成に必要な計算は著しく減
少する。さらに、投影変換のソリューションは、効率的で計算法の確立している
直接法によって実行できる。さらに、拡大率の差は画像の適正なスケーリングに
より補正できる。
面上にワーピングすることにより、各画像スライス構成に必要な計算は著しく減
少する。さらに、投影変換のソリューションは、効率的で計算法の確立している
直接法によって実行できる。さらに、拡大率の差は画像の適正なスケーリングに
より補正できる。
【００１６】 関連基準参照を持つ目的物体の一連の２次元投影画像が記録される。基準参照
マーカは目的物体に対して固定された位置に結合される。投影画像は、各種また
は任意の投影の幾何学的配置で、目的物体に組合わされた（i）放射線源、（ii ）記録媒体、および（iii）基準参照マーカと共に記録される。さらに投影の幾 何学的配置は、投影画像に応じてに変化するのが望ましい。変形形態によっては
、限定された被写体深度を形成することが必要になる。
マーカは目的物体に対して固定された位置に結合される。投影画像は、各種また
は任意の投影の幾何学的配置で、目的物体に組合わされた（i）放射線源、（ii ）記録媒体、および（iii）基準参照マーカと共に記録される。さらに投影の幾 何学的配置は、投影画像に応じてに変化するのが望ましい。変形形態によっては
、限定された被写体深度を形成することが必要になる。
【００１７】 仮想投影平面は、実空間内の少なくとも１つの参照マーカを通過する平面の位
置、または既存の投影画像の１つにより定義される平面に対応できるのが望まし
い。投影幾何学的配置を使用する画像装置（光学式および放射線透過装置を含む
）は、投影変換マトリクスを使用して、適正にワーピングできる。投影変換マト
リクスは、仮想投影平面に対して各投影画像を解くことにより作成される。
置、または既存の投影画像の１つにより定義される平面に対応できるのが望まし
い。投影幾何学的配置を使用する画像装置（光学式および放射線透過装置を含む
）は、投影変換マトリクスを使用して、適正にワーピングできる。投影変換マト
リクスは、仮想投影平面に対して各投影画像を解くことにより作成される。
【００１８】 その結果の変換は、各種画像間の拡大率および／または投影の差を補正する。
このような差は、放射線源が目的物体に十分近いとき、および／または放射線源
が投影平面に平行でない方向に移動するときに発生する。
このような差は、放射線源が目的物体に十分近いとき、および／または放射線源
が投影平面に平行でない方向に移動するときに発生する。
【００１９】 投影アーチファクトを補正するために投影画像をワーピングおよびスケーリン
グすると、選択したスライス位置における目的物体の画像スライスの構成は、単
一参照マーカ応用で使用される技術を基本にして実行される。この技術の例は、
米国特許第５，３５９，６３７号で述べられており、本明細書に引用している。
グすると、選択したスライス位置における目的物体の画像スライスの構成は、単
一参照マーカ応用で使用される技術を基本にして実行される。この技術の例は、
米国特許第５，３５９，６３７号で述べられており、本明細書に引用している。
【００２０】 したがって、この技術で必要とされる単一参照点投影は、投影される目的物体
に関連付けされている既知の特性から抽出できるか、もしくは照射される目的物
体に付帯するか、そうでない場合は機能的に関係する１つまたは複数の基準参照
マーカから抽出できる。
に関連付けされている既知の特性から抽出できるか、もしくは照射される目的物
体に付帯するか、そうでない場合は機能的に関係する１つまたは複数の基準参照
マーカから抽出できる。
【００２１】
本発明は、図１に概略的に示す装置２０に関するものであり、選択した目的物
体２１の複数の放射線透過投影画像３８から目的物体２１を通過する選択したス
ライス位置において、目的物体２１の画像を合成する。基準参照２２は選択した
目的物体に対して固定位置に保持される（たとえば、基準参照２２を目的物体２
１に直接取付けて保持される）。
体２１の複数の放射線透過投影画像３８から目的物体２１を通過する選択したス
ライス位置において、目的物体２１の画像を合成する。基準参照２２は選択した
目的物体に対して固定位置に保持される（たとえば、基準参照２２を目的物体２
１に直接取付けて保持される）。
【００２２】 基準参照は２つの限定されたサイズの、識別できる参照マーカ２３と１２３を
備えており、放射線透過性バー２４により相互に対して固定された幾何学的配置
に組合わされて維持される。しかし、基準参照２２は参照マーカ２３の各種の数
と配列から構成される。放射線源２７は、基準参照２２と共に目的物体２１を照
射するために備えられる。目的物体２１の照射は投影画像３８を記録媒体３１上
にキャストする。投影画像３８は目的物体２１の目的物体画像４０、および参照
マーカ２３と１２３それぞれの参照画像３９と１３９を備える。
備えており、放射線透過性バー２４により相互に対して固定された幾何学的配置
に組合わされて維持される。しかし、基準参照２２は参照マーカ２３の各種の数
と配列から構成される。放射線源２７は、基準参照２２と共に目的物体２１を照
射するために備えられる。目的物体２１の照射は投影画像３８を記録媒体３１上
にキャストする。投影画像３８は目的物体２１の目的物体画像４０、および参照
マーカ２３と１２３それぞれの参照画像３９と１３９を備える。
【００２３】 一般に、放射線源２７位置のパターンは、固定した幾何学的配置または位置に
ある必要は一切ない。実際、放射線源２７の位置は目的物体２１に対する移動と
変位において完全に任意である。同様に、記録媒体３１は移動、変位、傾斜また
は回転により目的物体２１に対して任意に移動できる。ただ１つの必要条件は、
目的物体２１に対する放射線源２７または記録媒体３１の移動に起因する装置の
すべての自由度に対し、基準参照２２がサイズ、形状、または参照マーカ２３の
数などの十分確認できるまたは定義された特性を備えて、各自由度を明確にする
必要があることである。
ある必要は一切ない。実際、放射線源２７の位置は目的物体２１に対する移動と
変位において完全に任意である。同様に、記録媒体３１は移動、変位、傾斜また
は回転により目的物体２１に対して任意に移動できる。ただ１つの必要条件は、
目的物体２１に対する放射線源２７または記録媒体３１の移動に起因する装置の
すべての自由度に対し、基準参照２２がサイズ、形状、または参照マーカ２３の
数などの十分確認できるまたは定義された特性を備えて、各自由度を明確にする
必要があることである。
【００２４】 装置を完全に決定するのに必要な参照マーカの最小数は、あるとすれば、（１
）放射線源、（２）目的物体と基準参照、および（３）記録媒体の相対位置に付
帯する制約条件に依存する。装置は全部で９つの可能な相対運動を持つことがで
きる（希望する投影平面に対する放射線源については２移動と１変位、希望する
投影平面に対する記録媒体については２移動、１変位、２傾斜、および１回転）
。
）放射線源、（２）目的物体と基準参照、および（３）記録媒体の相対位置に付
帯する制約条件に依存する。装置は全部で９つの可能な相対運動を持つことがで
きる（希望する投影平面に対する放射線源については２移動と１変位、希望する
投影平面に対する記録媒体については２移動、１変位、２傾斜、および１回転）
。
【００２５】 これらの可能な相対運動の各々は、装置を制約して数量を直接測定するか、数
量を決定できる十分は数の参照マーカを備えるかのどちらか、または数量値を推
定することにより分析できる必要がある。各制約されない相対運動は装置に対す
る自由度を表す。装置を完全に決定するには、装置の自由度の総数が基準参照に
関連する自由度の総数に等しいか、またはそれより少ないことが必要である。
量を決定できる十分は数の参照マーカを備えるかのどちらか、または数量値を推
定することにより分析できる必要がある。各制約されない相対運動は装置に対す
る自由度を表す。装置を完全に決定するには、装置の自由度の総数が基準参照に
関連する自由度の総数に等しいか、またはそれより少ないことが必要である。
【００２６】 参照マーカの最小数より大きい値を使用できる。この場合は、装置は重複決定
され、最小二乗法を使用して、得られる画像スライスの精度を改良できる。しか
し、参照マーカの最小数より小さい値を使用する場合は、装置は不足決定となり
、未知の自由度を推定するかまたは直接測定することのどちらかが必要である。
され、最小二乗法を使用して、得られる画像スライスの精度を改良できる。しか
し、参照マーカの最小数より小さい値を使用する場合は、装置は不足決定となり
、未知の自由度を推定するかまたは直接測定することのどちらかが必要である。
【００２７】 参照マーカは本質的には任意のサイズと形状にできるが、既知の直径の球形参
照マーカを使用してもよい。限定したサイズの球形参照マーカを使用する場合は
、単一参照マーカは最大５つの自由度を持つことができる。球形参照マーカが記
録媒体上で斜めに投影される場合は、球形参照マーカによる参照画像キャストは
楕円形になり、参照マーカの回転とは無関係になる。
照マーカを使用してもよい。限定したサイズの球形参照マーカを使用する場合は
、単一参照マーカは最大５つの自由度を持つことができる。球形参照マーカが記
録媒体上で斜めに投影される場合は、球形参照マーカによる参照画像キャストは
楕円形になり、参照マーカの回転とは無関係になる。
【００２８】 投影平面（ＸとＹ座標）内の参照画像の位置、および楕円画像の最小と最大径
を決定することは、４つの自由度を持つことになる。さらに、放射線源と参照マ
ーカ間の距離が十分短いときは、参照画像は参照マーカの実際寸法に比べて拡大
され、その結果追加の自由度を持つことになる。反対に、２つだけの自由度（Ｘ
とＹ座標）は、一般に点サイズの参照マーカの参照画像に関連付けされている。
を決定することは、４つの自由度を持つことになる。さらに、放射線源と参照マ
ーカ間の距離が十分短いときは、参照画像は参照マーカの実際寸法に比べて拡大
され、その結果追加の自由度を持つことになる。反対に、２つだけの自由度（Ｘ
とＹ座標）は、一般に点サイズの参照マーカの参照画像に関連付けされている。
【００２９】 最も複雑であるが、最も一般的適用範囲の広い配置を図４に示す。図では、放
射線源２７と記録媒体３１は完全に制約されておらず、選択した目的物体２１に
は結合されていない。この配置では、９つの自由度、つまり、初期または希望す
る投影平面３７に対する放射線源については２移動（ΔＸとΔＹ）と１変位（Δ
Ｚ）、初期または希望する投影平面に対する記録媒体３１については２移動（Δ
Ｘ’とΔＹ’）、１変位（ΔＺ’）、２傾斜（ΔＹとΔΦ）、および１回転（Δ
Ψ）を持つ。したがって、９つの自由度を持つ投影装置を解明するのに十分な基
準参照装置が、完全に装置を決定するのに必要とされる。
射線源２７と記録媒体３１は完全に制約されておらず、選択した目的物体２１に
は結合されていない。この配置では、９つの自由度、つまり、初期または希望す
る投影平面３７に対する放射線源については２移動（ΔＸとΔＹ）と１変位（Δ
Ｚ）、初期または希望する投影平面に対する記録媒体３１については２移動（Δ
Ｘ’とΔＹ’）、１変位（ΔＺ’）、２傾斜（ΔＹとΔΦ）、および１回転（Δ
Ψ）を持つ。したがって、９つの自由度を持つ投影装置を解明するのに十分な基
準参照装置が、完全に装置を決定するのに必要とされる。
【００３０】 本発明の１つの実施形態では、この一般的配置を実現しており、５つの点サイ
ズまたは限定された参照マーカを持つ基準参照から構成される装置からの２次元
投影画像を含んでいる。この方法は、正確に４つの参照マーカが同一平面上にあ
り、３つまたはそれ以上の参照マーカが同一線上にないときには、３次元再生を
容易にする。
ズまたは限定された参照マーカを持つ基準参照から構成される装置からの２次元
投影画像を含んでいる。この方法は、正確に４つの参照マーカが同一平面上にあ
り、３つまたはそれ以上の参照マーカが同一線上にないときには、３次元再生を
容易にする。
【００３１】 この条件では、同一平面上にないマーカからの投影だけがその他の４つと区別
される、この理由は後者からの投影は常に、相互に対して固定された一連の角度
配置を持ち、すべての投影内の一致する点の識別を簡単化する。たとえば、参照
マーカを、図５のように平行六面体の５つの隣接する頂点に置くこともできる。
される、この理由は後者からの投影は常に、相互に対して固定された一連の角度
配置を持ち、すべての投影内の一致する点の識別を簡単化する。たとえば、参照
マーカを、図５のように平行六面体の５つの隣接する頂点に置くこともできる。
【００３２】 基準参照１２２は、平行六面体の５つの頂点に隣接して配置された５つの参照
マーカ２３、１２３、２２３、３２３、４２３を備える。好ましくは、目的物体
１２１は平行六面体内部に配置される。この時、４つの同一平面上の参照マーカ
２３、１２３、２２３、３２３を使用して、投影画像を希望する投影平面上にワ
ーピングまたは変換でき、一方で残りの参照マーカ４２３が、米国特許第５，３
５９，６３７号に記載された正規化投影角を決定する配列マーカとして役立つ。
マーカ２３、１２３、２２３、３２３、４２３を備える。好ましくは、目的物体
１２１は平行六面体内部に配置される。この時、４つの同一平面上の参照マーカ
２３、１２３、２２３、３２３を使用して、投影画像を希望する投影平面上にワ
ーピングまたは変換でき、一方で残りの参照マーカ４２３が、米国特許第５，３
５９，６３７号に記載された正規化投影角を決定する配列マーカとして役立つ。
【００３３】 ９つすべての自由度を決定するための情報を必要とする最も一般的な再生タス
クは、各々およびすべてのスライス中の各投影画像に対して別々の投影変換の計
算を必要とする。しかし、スライス全体とそのスライス間の拡大率が一定と考え
られるように制限されたサブボリュームに対して、対象領域を限定することによ
り、そのボリューム内に真の３次元画像をさらに効率的に作成できる。これらの
条件における効率向上の原因は、この領域内のすべての投影が単一固定変形によ
ってマッピングでき、関連スライスの作成が、米国特許第５，３５９，６３７号
に記載されるような横方向に移動する投影の簡単な断層合成平均化によって達成
されるからである。
クは、各々およびすべてのスライス中の各投影画像に対して別々の投影変換の計
算を必要とする。しかし、スライス全体とそのスライス間の拡大率が一定と考え
られるように制限されたサブボリュームに対して、対象領域を限定することによ
り、そのボリューム内に真の３次元画像をさらに効率的に作成できる。これらの
条件における効率向上の原因は、この領域内のすべての投影が単一固定変形によ
ってマッピングでき、関連スライスの作成が、米国特許第５，３５９，６３７号
に記載されるような横方向に移動する投影の簡単な断層合成平均化によって達成
されるからである。
【００３４】 図１１には、５つの参照マーカを備える基準参照の別の有効な配置を示す。図
では、参照マーカ３２３の角錐分布を採用する基準２２２を使用する。基準参照
２２２は５つの参照マーカ２３、１２３、２２３、３２３、４２３を備えており
、それらのマーカは相互に、また目的物体２２１に対して固定関係を維持してい
る。図５の場合と同様に、参照マーカ２３、１２３、２２３、３２３の４つが１
平面内にあり、その平面を希望する投影平面を確立するのに使用できる。ここで
、これらは角錐の底面の４つのコーナーを定義する。
では、参照マーカ３２３の角錐分布を採用する基準２２２を使用する。基準参照
２２２は５つの参照マーカ２３、１２３、２２３、３２３、４２３を備えており
、それらのマーカは相互に、また目的物体２２１に対して固定関係を維持してい
る。図５の場合と同様に、参照マーカ２３、１２３、２２３、３２３の４つが１
平面内にあり、その平面を希望する投影平面を確立するのに使用できる。ここで
、これらは角錐の底面の４つのコーナーを定義する。
【００３５】 第５の参照マーカ４２３は、角錐の頂点を定義するために配置され、米国特許
第５，３５９，６３７号に記載されるような希望する投影平面に対する投影角を
決定する手段として役立つ。使用に当っては、基準参照２２２を目的物体２２１
に対して取付けまたは固定して、角錐の底面が記録媒体に近接し、角錐の頂点が
放射源に近接するようにする。
第５，３５９，６３７号に記載されるような希望する投影平面に対する投影角を
決定する手段として役立つ。使用に当っては、基準参照２２２を目的物体２２１
に対して取付けまたは固定して、角錐の底面が記録媒体に近接し、角錐の頂点が
放射源に近接するようにする。
【００３６】 図１５では、参照マーカの別の配置を有する基準参照３２２を示す。この配置
では、基準参照３２２は、放射線透過性中心窓を持つ放射線不透過性フレーム２
５を備える。放射線不透過性フレーム２５の４つの内側コーナーは、角錐の底面
に、参照マーカ２３、１２３、２２３、３２３を定義する。第５の参照マーカ４
２３は角錐の頂点に配置される。好ましくは、目的物体３２１はフレーム２５と
参照マーカ４２３間に配置される。
では、基準参照３２２は、放射線透過性中心窓を持つ放射線不透過性フレーム２
５を備える。放射線不透過性フレーム２５の４つの内側コーナーは、角錐の底面
に、参照マーカ２３、１２３、２２３、３２３を定義する。第５の参照マーカ４
２３は角錐の頂点に配置される。好ましくは、目的物体３２１はフレーム２５と
参照マーカ４２３間に配置される。
【００３７】 図１４では、９つの自由度を持つ装置の解法に有効な基準参照４２２を示す。
基準参照４２２は放射線不透過性参照マーカ２３、１２３、２２３、４２３、５
２３を持つ平行六面体３３を備え、平行六面体３３の６面上の中心に位置決めさ
れている。参照マーカ２３、１２３、２２３、３２３、４２３、５２３は、Ｘ、
Ｙ、Ｚ、Ｘ（丸付き）、Ｙ（丸付き）、およびＺ（丸付き）のように区別できる
印で表示され、それによってマーカ２３、１２３、２２３、３２３、４２３、お
よび５２３で示される参照画像を容易に識別でき、相互に区別できる。別の方法
または追加的に、平行六面体３３の２つまたはそれ以上のエッジを放射線不透過
性バー２６で定義でき、その結果バー２６の交差点が、図１４でラベル付けされ
た３つのバー２６の交差点にある参照マーカ６２３のような追加の参照マーカを
提供する。
基準参照４２２は放射線不透過性参照マーカ２３、１２３、２２３、４２３、５
２３を持つ平行六面体３３を備え、平行六面体３３の６面上の中心に位置決めさ
れている。参照マーカ２３、１２３、２２３、３２３、４２３、５２３は、Ｘ、
Ｙ、Ｚ、Ｘ（丸付き）、Ｙ（丸付き）、およびＺ（丸付き）のように区別できる
印で表示され、それによってマーカ２３、１２３、２２３、３２３、４２３、お
よび５２３で示される参照画像を容易に識別でき、相互に区別できる。別の方法
または追加的に、平行六面体３３の２つまたはそれ以上のエッジを放射線不透過
性バー２６で定義でき、その結果バー２６の交差点が、図１４でラベル付けされ
た３つのバー２６の交差点にある参照マーカ６２３のような追加の参照マーカを
提供する。
【００３８】 １つまたは複数の自由度の制限による投影の幾何学的配置の不確定性を減少す
ると、得られる再生の複雑性を減少させる。図１２と１３は何らかの制約のある
本発明の装置の配置を示しており、ハンドレルドＸ線源を備えて、放射線源１２
７と記録媒体１３１間の垂直距離が十分短い距離でＣアーム１２９により固定さ
れていて、基準参照１２２による画像キャストが実際の基準参照１２２のサイズ
に比べて拡大されている。好ましくはＣアーム１２９は、同軸スイベルカラー１
４９によって記録媒体１３１に接続され、Ｃアーム１２９を記録媒体１３１に対
して回転できるようにする。
ると、得られる再生の複雑性を減少させる。図１２と１３は何らかの制約のある
本発明の装置の配置を示しており、ハンドレルドＸ線源を備えて、放射線源１２
７と記録媒体１３１間の垂直距離が十分短い距離でＣアーム１２９により固定さ
れていて、基準参照１２２による画像キャストが実際の基準参照１２２のサイズ
に比べて拡大されている。好ましくはＣアーム１２９は、同軸スイベルカラー１
４９によって記録媒体１３１に接続され、Ｃアーム１２９を記録媒体１３１に対
して回転できるようにする。
【００３９】 使い捨てで破砕できるフォームクッション１３０を記録媒体１３１に取付けて
、目的物体１２１に対して検出器１３１を便利で安定にカスタマイズして適合で
きる。Ｃアーム１２９の他端を密封Ｘ線源１４５に取付け、密封Ｘ線源１４５か
ら放射する放射線が記録媒体１３１に当るようにする。トリガー１４６を備えて
放射線源１２７を操作する。放射線源１２７は任意選択で円形ビームコリメータ
１４７を備えて放射線源１２７からの放射を平行にする。コリメータ１４７は比
較的長い焦点−目的物体距離を有して、近似のアフィン投影幾何配置を提供する
。好ましくは、ハンドル１４８も備えて、オペレータがさらに容易に放射線源１
２７を操作できるようにする。
、目的物体１２１に対して検出器１３１を便利で安定にカスタマイズして適合で
きる。Ｃアーム１２９の他端を密封Ｘ線源１４５に取付け、密封Ｘ線源１４５か
ら放射する放射線が記録媒体１３１に当るようにする。トリガー１４６を備えて
放射線源１２７を操作する。放射線源１２７は任意選択で円形ビームコリメータ
１４７を備えて放射線源１２７からの放射を平行にする。コリメータ１４７は比
較的長い焦点−目的物体距離を有して、近似のアフィン投影幾何配置を提供する
。好ましくは、ハンドル１４８も備えて、オペレータがさらに容易に放射線源１
２７を操作できるようにする。
【００４０】 ハンドヘルドＸ線源１２７はコンピュータ／高電圧源１２８に接続されて、装
置の動作を制御する。さらに、使い捨てプラスティックバッグ１３２を検出器１
３１周囲に配置して、細菌の隔離を行う。放射線源１２７は任意選択で回転でき
る透明放射線不透過プラスティック円筒１１９および透明放射線不透過シールド
１５２を備えて、散乱放射線からオペレータを保護することができる。この配置
では、３つの自由度（放射線源１２７に対する２つの移動と１つの変位）がある
。
置の動作を制御する。さらに、使い捨てプラスティックバッグ１３２を検出器１
３１周囲に配置して、細菌の隔離を行う。放射線源１２７は任意選択で回転でき
る透明放射線不透過プラスティック円筒１１９および透明放射線不透過シールド
１５２を備えて、散乱放射線からオペレータを保護することができる。この配置
では、３つの自由度（放射線源１２７に対する２つの移動と１つの変位）がある
。
【００４１】 したがって、完全に装置を記述して分析するには、少なくとも３つの自由度に
対して補正する基準参照が必要である。図１２と１３に示した装置を解明する１
つの適当な実施形態は、限定された直径の単一放射線不透過球基準参照１２２を
使用する。この条件では、楕円の影の短軸長さプラス２つの移動寸法が、投影幾
何学的に完全に定義する寸法より十分長い。
対して補正する基準参照が必要である。図１２と１３に示した装置を解明する１
つの適当な実施形態は、限定された直径の単一放射線不透過球基準参照１２２を
使用する。この条件では、楕円の影の短軸長さプラス２つの移動寸法が、投影幾
何学的に完全に定義する寸法より十分長い。
【００４２】 放射線源と記録媒体間の垂直距離が十分短く固定され、その結果参照マーカの
画像キャストが実際の参照マーカのサイズに比べて拡大される（つまり、図１２
と１３で示すように８つの自由度を持つ装置）装置内の３つの球の非直線参照マ
ーカを使用する３次元画像合成に含まれる計算ステップは、図１７と１９によっ
て導き出すことができる。
画像キャストが実際の参照マーカのサイズに比べて拡大される（つまり、図１２
と１３で示すように８つの自由度を持つ装置）装置内の３つの球の非直線参照マ
ーカを使用する３次元画像合成に含まれる計算ステップは、図１７と１９によっ
て導き出すことができる。
【００４３】 図では、ｃは放射線源と投影平面間の固定距離、Ｐ０は投影平面上への放射線
源の垂直投影、Ｂ、Ｍ、およびＴは参照マーカ、ｒは参照マーカの半径、ａｐは
参照マーカ中心から放射線源までの距離、θは放射線源を通る投影平面に垂直な
直線に対して参照マーカ中心により限定された角、φは長さｒの底辺と長さａｐ を有する二等辺三角形の頂点の角、Ｔｓは参照マーカに関連する参照画像、であ
る。
源の垂直投影、Ｂ、Ｍ、およびＴは参照マーカ、ｒは参照マーカの半径、ａｐは
参照マーカ中心から放射線源までの距離、θは放射線源を通る投影平面に垂直な
直線に対して参照マーカ中心により限定された角、φは長さｒの底辺と長さａｐ を有する二等辺三角形の頂点の角、Ｔｓは参照マーカに関連する参照画像、であ
る。
【００４４】 ａ（または、代わりに、ｄｐ）は参照画像の大径、ｂは参照画像の短径、ｘは
Ｐｓに向かう方向の長径ｂに沿って投影平面上の対応する参照マーカの中心の投
影から測定した参照画像に関連する円弧部分の長さ、ｙは投影平面上の対応する
参照マーカの中心の投影を通る参照画像に関連付けられた円弧の長さで、参照画
像の短径に平行であり、ｄｓは仮想投影平面内の参照画像の長径である。図１７
と１８に示す装置に対する解を導き出す方法は、チャートＡとして添付する。
Ｐｓに向かう方向の長径ｂに沿って投影平面上の対応する参照マーカの中心の投
影から測定した参照画像に関連する円弧部分の長さ、ｙは投影平面上の対応する
参照マーカの中心の投影を通る参照画像に関連付けられた円弧の長さで、参照画
像の短径に平行であり、ｄｓは仮想投影平面内の参照画像の長径である。図１７
と１８に示す装置に対する解を導き出す方法は、チャートＡとして添付する。
【００４５】
【チャートＡ】
【００４６】 次に、投影角「ｔｈｅｔａ」（ｑ）を解くと、＃１６の第１解を使用して、観
察または既知の値．．によってオフセット補正距離「ｄｅｌｔａ」に対して解く
ことができる。
察または既知の値．．によってオフセット補正距離「ｄｅｌｔａ」に対して解く
ことができる。
【００４７】 図６には、本発明の装置の別の配置を示しており、放射線源２７は選択した目
的物体２１から固定された距離に、拡大率が大きくならないように十分離れて配
置される。しかし、記録媒体３１は選択した目的物体２１、ならびに初期および
希望する投射平面３７対して移動、位置変更、および傾斜できる。
的物体２１から固定された距離に、拡大率が大きくならないように十分離れて配
置される。しかし、記録媒体３１は選択した目的物体２１、ならびに初期および
希望する投射平面３７対して移動、位置変更、および傾斜できる。
【００４８】 この配置では、７つの自由度（放射線源２７については２移動自由度、および
記録媒体３１については２移動、１変位、および２傾斜の自由度）を有する。し
たがって、少なくとも７つの自由度を持つ基準参照が、装置を解くのに必要とさ
れる。これより、少なくとも４つの点サイズ参照マーカから構成される基準参照
を使用して、選択した目的物体２１と記録媒体３１に対する放射線源の位置を決
定できる。
記録媒体３１については２移動、１変位、および２傾斜の自由度）を有する。し
たがって、少なくとも７つの自由度を持つ基準参照が、装置を解くのに必要とさ
れる。これより、少なくとも４つの点サイズ参照マーカから構成される基準参照
を使用して、選択した目的物体２１と記録媒体３１に対する放射線源の位置を決
定できる。
【００４９】 図７では、本発明の装置の別の配置を示し、目的物体２１と放射線源２７間の
距離が十分大きく、拡大率が無視でき、さらに記録媒体３１が、目的物体２１と
希望または初期投影平面３７に対して自由に横方向に移動する。この配置では、
４つの自由度（放射線源２７に対する２つの移動自由度、および記録媒体３１に
対する２つの移動自由度）がある。したがって、少なくとも４つの自由度を持つ
基準参照が、完全に装置を決定するために必要である。
距離が十分大きく、拡大率が無視でき、さらに記録媒体３１が、目的物体２１と
希望または初期投影平面３７に対して自由に横方向に移動する。この配置では、
４つの自由度（放射線源２７に対する２つの移動自由度、および記録媒体３１に
対する２つの移動自由度）がある。したがって、少なくとも４つの自由度を持つ
基準参照が、完全に装置を決定するために必要である。
【００５０】 これより、少なくとも２つの点サイズ参照マーカを備える基準参照を使用して
、選択した目的物体２１と記録媒体３１に対する放射線源の位置を決定できる。
この相対的に制約された装置は、装置の電子レンズに関連する固有の不安定性の
ために、種々の試料傾斜度合いを限定し、種々の量の任意および予測できない横
移動を示すビデオ投影から作成される透過電子顕微鏡の３次元再生に有効である
。
、選択した目的物体２１と記録媒体３１に対する放射線源の位置を決定できる。
この相対的に制約された装置は、装置の電子レンズに関連する固有の不安定性の
ために、種々の試料傾斜度合いを限定し、種々の量の任意および予測できない横
移動を示すビデオ投影から作成される透過電子顕微鏡の３次元再生に有効である
。
【００５１】 図１によれば、放射線源２７は、ポータブルまたは設置型Ｘ線源のどちらでも
よい。しかし、放射線源２７はＸ線源に限定されない。利用する放射線源２７の
特定のタイプは、特定の用途に依存する。たとえば、本発明は磁気共鳴映像法（
ＭＲＩ）、超音波、可視光、赤外線、紫外線、またはマイクロ波を使用して実現
することも可能である。
よい。しかし、放射線源２７はＸ線源に限定されない。利用する放射線源２７の
特定のタイプは、特定の用途に依存する。たとえば、本発明は磁気共鳴映像法（
ＭＲＩ）、超音波、可視光、赤外線、紫外線、またはマイクロ波を使用して実現
することも可能である。
【００５２】 図１０の実施形態では、放射線源２２７はハンドヘルドＸ線源であり、放射線
源１２７について上に述べたのものと同様である、ただし低出力レーザ照準デバ
イス２５０と配列インジケータ２５１を備えて、放射線源２２７と記録媒体２３
１を適正に配列している点で異なっている。さらに放射線透過性バイトブロック
２１８を備えて、目的物体２２１に対して検出器２３１を制約しており、それに
より装置を３つの自由度（目的物体２２１と検出器２３１に対する放射線源２２
７ついて２移動と１変位）に制約している。したがって、基準参照２２２はバイ
トブロック２１８に直接固定できる。
源１２７について上に述べたのものと同様である、ただし低出力レーザ照準デバ
イス２５０と配列インジケータ２５１を備えて、放射線源２２７と記録媒体２３
１を適正に配列している点で異なっている。さらに放射線透過性バイトブロック
２１８を備えて、目的物体２２１に対して検出器２３１を制約しており、それに
より装置を３つの自由度（目的物体２２１と検出器２３１に対する放射線源２２
７ついて２移動と１変位）に制約している。したがって、基準参照２２２はバイ
トブロック２１８に直接固定できる。
【００５３】 放射線源２２７を記録媒体２３１に適正に並べると、照準デバイス２５０から
放射する放射線は記録媒体２３１を照射する。記録媒体２３１に入射した放射線
の測定量に応じて、信号が送られ、好ましくは可視および／または可聴信号を発
生する配列インジケータ２５１を励起する。励起された配列インジケータ２５１
により、Ｘ線源２４５は全出力で作動して、投影画像を記録する。
放射する放射線は記録媒体２３１を照射する。記録媒体２３１に入射した放射線
の測定量に応じて、信号が送られ、好ましくは可視および／または可聴信号を発
生する配列インジケータ２５１を励起する。励起された配列インジケータ２５１
により、Ｘ線源２４５は全出力で作動して、投影画像を記録する。
【００５４】 さらに、放射線源２２７は任意選択でコリメータ２４７を備えて、Ｘ線源およ
び／または透明散乱シールド２５２からの放射を平行にして、散乱放射からオペ
レータを保護する。散乱シールド２５２の代わりに、放射線源２２７からの放射
線を患者に照射するときに、オペレータが放射線不透過性安全スクリーンの背後
に立つこともできる。ハンドル２４８とトリガ２４６を備えて、放射線源２２７
の操作を容易にすることも可能である。放射線源２２７をコンピュータ／高電圧
源２２８と増幅器２６０に接続して、デバイスの操作を制御する。
び／または透明散乱シールド２５２からの放射を平行にして、散乱放射からオペ
レータを保護する。散乱シールド２５２の代わりに、放射線源２２７からの放射
線を患者に照射するときに、オペレータが放射線不透過性安全スクリーンの背後
に立つこともできる。ハンドル２４８とトリガ２４６を備えて、放射線源２２７
の操作を容易にすることも可能である。放射線源２２７をコンピュータ／高電圧
源２２８と増幅器２６０に接続して、デバイスの操作を制御する。
【００５５】 １つの実施形態では、照準デバイス２５０が超低照射モードで作動するＸ線源
を備え、全照射モードで作動したのと同一投影画像を得ている。代替方法として
は、リアルタイム超低線量Ｘ線透視ビデオディスプレイを、ＣＣＤに接続された
マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）によって放射線源２２７のハンドル２４８
内に取付けできる。ビデオディスプレイは、配列が最適と考えられ、トリガー２
４６がさらに密に絞られているときに、低利得（高い信号対雑音比）フレーム取
込みモードに切換わる。
を備え、全照射モードで作動したのと同一投影画像を得ている。代替方法として
は、リアルタイム超低線量Ｘ線透視ビデオディスプレイを、ＣＣＤに接続された
マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）によって放射線源２２７のハンドル２４８
内に取付けできる。ビデオディスプレイは、配列が最適と考えられ、トリガー２
４６がさらに密に絞られているときに、低利得（高い信号対雑音比）フレーム取
込みモードに切換わる。
【００５６】 図２２は、本発明による照準デバイスの別の実施形態を示す。照準デバイス８
５０はレーザ発光源８５７と放射線透過性角度ミラー８５８を備えてレーザビー
ムを発生し、破線８５９のように照射し、放射線源８２７からの放射線と同軸に
なる。配列インジケータ８５１は、バイトブロック８１８に接続されているＣア
ーム８２９により、検出器８３１に対して固定して位置付けされる放射線透過性
の球形表面８６１を備えている。
５０はレーザ発光源８５７と放射線透過性角度ミラー８５８を備えてレーザビー
ムを発生し、破線８５９のように照射し、放射線源８２７からの放射線と同軸に
なる。配列インジケータ８５１は、バイトブロック８１８に接続されているＣア
ーム８２９により、検出器８３１に対して固定して位置付けされる放射線透過性
の球形表面８６１を備えている。
【００５７】 レーザビーム８５９が球形表面８６１を照射するように照準デバイス８５０の
照準を定めると、レーザビーム８５９の反射成分が球面表面８６１で反射される
。したがって、レーザビーム８５９の反射部分が、照準デバイス８５０の位置で
決定される小さい立体各内にあるときは、放射線源８２７、試験対８２１、およ
び検出器８３１の適正な配列が得られる。検出器または観測器８６２によるレー
ザビーム８５９の反射部分の直接観測を使用して、配列を確認できる。
照準を定めると、レーザビーム８５９の反射成分が球面表面８６１で反射される
。したがって、レーザビーム８５９の反射部分が、照準デバイス８５０の位置で
決定される小さい立体各内にあるときは、放射線源８２７、試験対８２１、およ
び検出器８３１の適正な配列が得られる。検出器または観測器８６２によるレー
ザビーム８５９の反射部分の直接観測を使用して、配列を確認できる。
【００５８】 図に示すように、基準参照８２２は、検出器８３１に取付けられている基準パ
ターンを含む放射線透過性スペーサを備える。さらに、中心リング状領域８６３
を球形表面８６１の中心に指定でき、それによって中心リング状領域８６３でレ
ーザビーム８５９を照準することが放射線源８２７と検出器８３１の直交配置を
保証する。さらに、希望する距離を決定したときに、２本のレーザビームが制約
されて、球形表面８６１に集束するならば、同軸レーザ発光源８５７を、放射線
源８２７からの放射線に対して角度を持つ２本のレーザビームを発生するレーザ
発光源に置き替えることにより、放射線源８２７と検出器８３１間の距離を希望
の距離に設定できる。
ターンを含む放射線透過性スペーサを備える。さらに、中心リング状領域８６３
を球形表面８６１の中心に指定でき、それによって中心リング状領域８６３でレ
ーザビーム８５９を照準することが放射線源８２７と検出器８３１の直交配置を
保証する。さらに、希望する距離を決定したときに、２本のレーザビームが制約
されて、球形表面８６１に集束するならば、同軸レーザ発光源８５７を、放射線
源８２７からの放射線に対して角度を持つ２本のレーザビームを発生するレーザ
発光源に置き替えることにより、放射線源８２７と検出器８３１間の距離を希望
の距離に設定できる。
【００５９】 図１によれば、記録媒体３１を備えて選択した目的物体２１と、参照マーカ２
３と１２３の投影参照画像３９と１３９の投影目的物体画像４０を記録する。記
録媒体３１は写真乾板または放射線検出器、放射線透過性電荷結合素子（ＣＣＤ
）のようなソリッドステート画像検出器の形体であってもよい。
３と１２３の投影参照画像３９と１３９の投影目的物体画像４０を記録する。記
録媒体３１は写真乾板または放射線検出器、放射線透過性電荷結合素子（ＣＣＤ
）のようなソリッドステート画像検出器の形体であってもよい。
【００６０】 図８に示す１つの特定の実施形態では、記録媒体３３１は、上部スクリーン２
００、上部スクリーン２００の下に配置された底部スクリーン２０６、および底
部スクリーン２０６の下に配置された検出器２１０を持つＣＣＤを備える。上部
スクリーン２００は単色であり、そのため上部スクリーン２００上に投影される
投影画像が、上部スクリーン２００に蛍光または燐光を発生させる。
００、上部スクリーン２００の下に配置された底部スクリーン２０６、および底
部スクリーン２０６の下に配置された検出器２１０を持つＣＣＤを備える。上部
スクリーン２００は単色であり、そのため上部スクリーン２００上に投影される
投影画像が、上部スクリーン２００に蛍光または燐光を発生させる。
【００６１】 逆に、底部スクリーン２０６は二色性であり、そのため底部スクリーン２０６
が底部スクリーン２０６上に直接投影される投影画像に反応して第１カラーの蛍
光または燐光を発生し、上部スクリーン２００からの蛍光または燐光に反応して
第２カラーの蛍光または燐光を発生する。
が底部スクリーン２０６上に直接投影される投影画像に反応して第１カラーの蛍
光または燐光を発生し、上部スクリーン２００からの蛍光または燐光に反応して
第２カラーの蛍光または燐光を発生する。
【００６２】 また検出器２１０も二色性であり、そのため第１と第２カラーの検出と弁別が
できる。記録媒体３３１は、上部スクリーン２００からの蛍光または燐光のテク
スチャとコントラストを調整する放射線透過性光マスク２０２、既知の投影不均
衡を確立する放射線透過性光ファイバスペーサ２０４、および放射線源から直接
放射する放射線から検出器２１０を保護する放射線透過性光ファイバフェースプ
レート２０８を備える。
できる。記録媒体３３１は、上部スクリーン２００からの蛍光または燐光のテク
スチャとコントラストを調整する放射線透過性光マスク２０２、既知の投影不均
衡を確立する放射線透過性光ファイバスペーサ２０４、および放射線源から直接
放射する放射線から検出器２１０を保護する放射線透過性光ファイバフェースプ
レート２０８を備える。
【００６３】 図２０と２３はさらに別の実施形態を示しており、検出器７３１は蛍光体コー
ティングしたＣＣＤを備え、基準参照７２２は放射線不透過性矩形フレーム７２
５を備えている。検出器７３１と基準参照７２２は両方共、遮光パッケージ７５
６内に置かれている。好ましくは、検出器７３１と基準参照７２２を、パッケー
ジ７５６の上部の内側表面と同一高さに配置する。
ティングしたＣＣＤを備え、基準参照７２２は放射線不透過性矩形フレーム７２
５を備えている。検出器７３１と基準参照７２２は両方共、遮光パッケージ７５
６内に置かれている。好ましくは、検出器７３１と基準参照７２２を、パッケー
ジ７５６の上部の内側表面と同一高さに配置する。
【００６４】 フレーム７２５の寸法は、フレーム７２５が検出器７３１の周辺を越えて延び
るように選択する。蛍光体コーティングストリップＣＣＤ７５４はまた、パッケ
ージ７５６内に包含される。蛍光体コーティングストリップＣＣＤ７５４はフレ
ーム７２５の下に配置さているため、フレーム７２５に入射する放射線は、スト
リップＣＣＤ７５４の１つの上にフレームの各エッジの画像を形成する。ストリ
ップＣＣＤ７５４上のフレーム投影の位置を利用して、投影幾何学的配置を決定
する。
るように選択する。蛍光体コーティングストリップＣＣＤ７５４はまた、パッケ
ージ７５６内に包含される。蛍光体コーティングストリップＣＣＤ７５４はフレ
ーム７２５の下に配置さているため、フレーム７２５に入射する放射線は、スト
リップＣＣＤ７５４の１つの上にフレームの各エッジの画像を形成する。ストリ
ップＣＣＤ７５４上のフレーム投影の位置を利用して、投影幾何学的配置を決定
する。
【００６５】 図９に示す実施形態では、記録媒体４３１は目的物体５２１の投影画像より小
さい。参照マーカ２３と１２３に対応する参照画像３９と１３９がすべての投影
画像上で識別できるとすると、すべての投影画像の集合を横切って延びる画像ス
ライスを得ることができる。これは、図９に概略を示している。
さい。参照マーカ２３と１２３に対応する参照画像３９と１３９がすべての投影
画像上で識別できるとすると、すべての投影画像の集合を横切って延びる画像ス
ライスを得ることができる。これは、図９に概略を示している。
【００６６】 図９では、参照画像３９と１３９を放射線源２７と実践で示す画像位置内の記
録媒体４３１と共に示す。同様に、破線画像３９’と１３９’を放射線源２７’
と破線で示す画像位置内の記録媒体４３１’と共に示す。
録媒体４３１と共に示す。同様に、破線画像３９’と１３９’を放射線源２７’
と破線で示す画像位置内の記録媒体４３１’と共に示す。
【００６７】 したがって、記録媒体４３１より大きい目的物体画像を形成する目的物体の画
像スライスを合成できる。さらに、対象目的物体に関連付けされている既知のパ
ターンで間隔を空けた複数の基準参照を使用して、共通の追加領域を複数のオー
バーラップした投影幾何学的配置間を識別でき、任意のサイズの領域を単一、均
一な再生に伝達できる。これにより、個々に投影画像を記録するのに使用される
記録媒体より大きい目的物体に対応することが可能になる。
像スライスを合成できる。さらに、対象目的物体に関連付けされている既知のパ
ターンで間隔を空けた複数の基準参照を使用して、共通の追加領域を複数のオー
バーラップした投影幾何学的配置間を識別でき、任意のサイズの領域を単一、均
一な再生に伝達できる。これにより、個々に投影画像を記録するのに使用される
記録媒体より大きい目的物体に対応することが可能になる。
【００６８】 また本発明は、図２に示すように、目的物体２１の一連の２次元投影画像から
図１の目的物体２１を通過するスライス画像を生成する方法に関する。画像スラ
イスを合成する方法は、ステップ４５からスタートする。この方法の各ステップ
は、コンピュータ実行プロセスの一部分として実行できる。
図１の目的物体２１を通過するスライス画像を生成する方法に関する。画像スラ
イスを合成する方法は、ステップ４５からスタートする。この方法の各ステップ
は、コンピュータ実行プロセスの一部分として実行できる。
【００６９】 ステップ４７では、少なくとも２つの参照マーカ２３と１２３を備える基準参
照２２は、選択した目的物体２１と固定した関係を持つように選択される。した
がって、基準参照２２は選択した目的物体２１に直接取付けできる。上記のよう
に、参照マーカ２３の最小必要数は装置の自由度数で決定される。基準参照２２
は限定されたサイズの参照マーカ２３を備え、その参照マーカ２３のサイズと形
状は通常記録される。
照２２は、選択した目的物体２１と固定した関係を持つように選択される。した
がって、基準参照２２は選択した目的物体２１に直接取付けできる。上記のよう
に、参照マーカ２３の最小必要数は装置の自由度数で決定される。基準参照２２
は限定されたサイズの参照マーカ２３を備え、その参照マーカ２３のサイズと形
状は通常記録される。
【００７０】 選択した目的物体２１と基準参照２２は、ステップ４９で任意の希望する投影
幾何学的配置からの放射で照射され、２次元投影画像３８がステップ５１で記録
される。図１によれば、投影画像３８は、選択した目的物体２１、および基準参
照２２の参照マーカ２３と１２３の各々に対する参照画像３９と１３９のそれぞ
れの目的物体画像を含む。
幾何学的配置からの放射で照射され、２次元投影画像３８がステップ５１で記録
される。図１によれば、投影画像３８は、選択した目的物体２１、および基準参
照２２の参照マーカ２３と１２３の各々に対する参照画像３９と１３９のそれぞ
れの目的物体画像を含む。
【００７１】 ステップ５３では、追加投影画像３８を希望するかどうかを決定する。希望す
る数の投影画像３８は、実行するタスクにより決定される。少数の画像が再生の
信号対雑音比を減少し、「不鮮明」なアーチファクト成分の強度を増加する。追
加画像は前の画像に含まれる情報を補足する情報を提供して、３次元放射線透過
表示の精度を改良する。追加投影画像３８を希望しない場合は、プロセスはステ
ップ６０に続く。
る数の投影画像３８は、実行するタスクにより決定される。少数の画像が再生の
信号対雑音比を減少し、「不鮮明」なアーチファクト成分の強度を増加する。追
加画像は前の画像に含まれる情報を補足する情報を提供して、３次元放射線透過
表示の精度を改良する。追加投影画像３８を希望しない場合は、プロセスはステ
ップ６０に続く。
【００７２】 追加投影画像３８を希望する場合は、（１）放射線源２７、（２）選択した目
的物体２１と基準参照２２、および（３）記録媒体３１を変化させて、装置の幾
何学的配置をステップ５５で変更する。装置の幾何学的配置は、放射線源２７お
よび／または記録媒体３１を移動して変更できる。
的物体２１と基準参照２２、および（３）記録媒体３１を変化させて、装置の幾
何学的配置をステップ５５で変更する。装置の幾何学的配置は、放射線源２７お
よび／または記録媒体３１を移動して変更できる。
【００７３】 代替方法としては、放射線源２７と記録媒体３１、選択した目的物体２１と基
準参照２２を移動する。可視光（たとえばビデオカメラ）を使用して、放射線源
と記録媒体が画像を形成するときは、装置の幾何学的配置を変更して目的物体の
各種側面から画像を形成して、目的物体全体についての情報を得る必要がある。
装置の幾何学的配置を変更後、プロセスはステップ４９に戻る。
準参照２２を移動する。可視光（たとえばビデオカメラ）を使用して、放射線源
と記録媒体が画像を形成するときは、装置の幾何学的配置を変更して目的物体の
各種側面から画像を形成して、目的物体全体についての情報を得る必要がある。
装置の幾何学的配置を変更後、プロセスはステップ４９に戻る。
【００７４】 希望する画像すべてを記録後、スライス位置をステップ６０で選択する。スラ
イス位置は、画像スライスを目的物体を通過して形成する位置に対応する。
イス位置は、画像スライスを目的物体を通過して形成する位置に対応する。
【００７５】 スライス位置を選択後、ステップ６５で、各投影画像３８は投影的に仮想平面
３７上にワーピングされる。ワーピング処置により、実際の投影画像の各々に対
応する仮想画像を形成する。各仮想画像は、作成される画像に対して識別され、
投影平面は、放射線源２７、選択した目的物体２１、および実際の投影画像に対
応する基準参照２２に対する投影幾何学的配置で仮想投影平面に配置されている
。図３は、投影平面３７のワーピングに含まれるステップの詳細を示す。プロセ
スはステップ７０でスタートする。
３７上にワーピングされる。ワーピング処置により、実際の投影画像の各々に対
応する仮想画像を形成する。各仮想画像は、作成される画像に対して識別され、
投影平面は、放射線源２７、選択した目的物体２１、および実際の投影画像に対
応する基準参照２２に対する投影幾何学的配置で仮想投影平面に配置されている
。図３は、投影平面３７のワーピングに含まれるステップの詳細を示す。プロセ
スはステップ７０でスタートする。
【００７６】 ステップ７２で、仮想投影平面３７を選択する。ほとんどの場合、投影画像の
１つを、仮想投影平面位置に非常に近く並べることが可能である。この時、この
画像をその他の画像３８のすべての変換のベースとして使用できる。代替方法と
しては、図４の例に示すように、基準参照が２つより多い同一平面上の参照マー
カ２３を備える場合は、同一平面上の参照マーカ２３を含む平面に平行な平面を
、仮想投影平面３７として選択できる。
１つを、仮想投影平面位置に非常に近く並べることが可能である。この時、この
画像をその他の画像３８のすべての変換のベースとして使用できる。代替方法と
しては、図４の例に示すように、基準参照が２つより多い同一平面上の参照マー
カ２３を備える場合は、同一平面上の参照マーカ２３を含む平面に平行な平面を
、仮想投影平面３７として選択できる。
【００７７】 仮想投影平面３７が、同一平面上の参照マーカ２３を含む平面に平行でない場
合は、スライス再生の有効性が維持されていても、その再生は拡大率の変化によ
り歪を受ける可能性のある変形スライス画像を生成する。拡大率が再生を実行す
る範囲に渡り大きく変化するときは、この歪はさらに顕著になる。このような場
合は、異なる拡大率を補正する追加幾何学的変換を各投影画像３８上で個々に実
行して、画像歪を補正する。
合は、スライス再生の有効性が維持されていても、その再生は拡大率の変化によ
り歪を受ける可能性のある変形スライス画像を生成する。拡大率が再生を実行す
る範囲に渡り大きく変化するときは、この歪はさらに顕著になる。このような場
合は、異なる拡大率を補正する追加幾何学的変換を各投影画像３８上で個々に実
行して、画像歪を補正する。
【００７８】 ステップ７４で記録した投影画像３８の１つを選択し、ステップ７６で各参照
マーカ２３によって参照画像３９キャストの識別が決定される。図１に示すよう
な特定の事例では、同一半径の球形参照マーカ２３が使用され、画像３８が記録
された時点で、放射線源２７に対する各参照マ０カ２３の相対的に最も近い距離
が求められ、対応する参照マーカ２３に対する各楕円画像３９の割当てが検査に
より簡単に達成される。
マーカ２３によって参照画像３９キャストの識別が決定される。図１に示すよう
な特定の事例では、同一半径の球形参照マーカ２３が使用され、画像３８が記録
された時点で、放射線源２７に対する各参照マ０カ２３の相対的に最も近い距離
が求められ、対応する参照マーカ２３に対する各楕円画像３９の割当てが検査に
より簡単に達成される。
【００７９】 このような条件では、楕円画像３９の短径は、参照マーカ２３が放射線源２７
の位置にある近接より常に大きい。これは図１７に最も明確に表れており、参照
マーカＢに対応する参照画像Ｂｓの短径は、参照マーカＴに対応する参照画像Ｔ ｓ の短径より小さい。代替方法としては、基準参照２２（つまり、Ｘ線）、異な
る壁厚さを有する中空の球形参照マーカ２３を貫通できる放射線を供給すると、
異なる減衰を使用できる。したがって、各球形参照マーカ２３による参照画像３
９キャストを、参照画像３９のパターンにより容易に識別できる。同様に、異な
るカラーの球形参照マーカ２３を可視光媒体装置に使用できる。
の位置にある近接より常に大きい。これは図１７に最も明確に表れており、参照
マーカＢに対応する参照画像Ｂｓの短径は、参照マーカＴに対応する参照画像Ｔ ｓ の短径より小さい。代替方法としては、基準参照２２（つまり、Ｘ線）、異な
る壁厚さを有する中空の球形参照マーカ２３を貫通できる放射線を供給すると、
異なる減衰を使用できる。したがって、各球形参照マーカ２３による参照画像３
９キャストを、参照画像３９のパターンにより容易に識別できる。同様に、異な
るカラーの球形参照マーカ２３を可視光媒体装置に使用できる。
【００８０】 ステップ７８では、各球形参照マーカ２３による各参照画像３９のキャストを
測定する。球形参照マーカ２３を放射線源２７で照射すると、参照マーカ２３の
投影中心４１は、その参照マーカ２３による各参照画像３９のキャストの中心に
必ずしも対応しない。したがって、参照マーカ２３の投影中心４１を決定する必
要がある。参照マーカ２３の投影中心４１を決定する１つの方法を図１６に示す
。参照画像３９の長径長さに沿う参照マーカ２３に関連する参照画像３９の強度
変動は、輝度プロファイル４３で表される。
測定する。球形参照マーカ２３を放射線源２７で照射すると、参照マーカ２３の
投影中心４１は、その参照マーカ２３による各参照画像３９のキャストの中心に
必ずしも対応しない。したがって、参照マーカ２３の投影中心４１を決定する必
要がある。参照マーカ２３の投影中心４１を決定する１つの方法を図１６に示す
。参照画像３９の長径長さに沿う参照マーカ２３に関連する参照画像３９の強度
変動は、輝度プロファイル４３で表される。
【００８１】 図１６に示す方法は、投影中心４１が参照画像３９の輝度プロファイル４３に
、輝度プロファイル４３の最大４４の位置で、または非常に近くで常に交差する
事実に依る。したがって、放射線を照射して作成される球形参照マーカ２３の投
影中心４１は、まだら量または参照マーカ２３により発生する減衰と相関関係の
無いその他の輝度変動原因を平均し、参照画像３９を平滑化して近似できる。こ
の時、参照画像３９内にある任意の点を選択する。
、輝度プロファイル４３の最大４４の位置で、または非常に近くで常に交差する
事実に依る。したがって、放射線を照射して作成される球形参照マーカ２３の投
影中心４１は、まだら量または参照マーカ２３により発生する減衰と相関関係の
無いその他の輝度変動原因を平均し、参照画像３９を平滑化して近似できる。こ
の時、参照画像３９内にある任意の点を選択する。
【００８２】 投影中心４１に対するディジタル近似は、局所最大を得るまで、近傍ピクセル
の隣接探査法を実行し、インデックス位置をグループ内の最高輝度（最も減衰し
ている）ピクセルに反復的に伝達して分離される。この時、局所最大は参照マー
カ２３の中心４１を表す。
の隣接探査法を実行し、インデックス位置をグループ内の最高輝度（最も減衰し
ている）ピクセルに反復的に伝達して分離される。この時、局所最大は参照マー
カ２３の中心４１を表す。
【００８３】 図３のステップ７８に戻って、基準参照２２が限定されたサイズの参照マーカ
２３を備える場合は、各参照マーカ２３による各画像３９のキャストのサイズも
記録される。たとえば、球形参照マーカ２３による楕円参照画像キャストの長径
と短径の長さを測定できる。コンピュータ一致方法を使用して、球形参照マーカ
２３による楕円参照画像３９キャストの測定を支援できる。当技術分野では既知
のこの方法を使用して、投影画像３８から楕円参照画像３９を分離し、参照画像
３９の長径と短径の長さを決定できる。
２３を備える場合は、各参照マーカ２３による各画像３９のキャストのサイズも
記録される。たとえば、球形参照マーカ２３による楕円参照画像キャストの長径
と短径の長さを測定できる。コンピュータ一致方法を使用して、球形参照マーカ
２３による楕円参照画像３９キャストの測定を支援できる。当技術分野では既知
のこの方法を使用して、投影画像３８から楕円参照画像３９を分離し、参照画像
３９の長径と短径の長さを決定できる。
【００８４】 Ｘ線に対する球形参照マーカ２３の減衰は、接線の極値でゼロに近付き、得ら
れる楕円参照画像３９の投影短径は、参照画像の実際の直径の投影で幾何学的に
決定したものより僅かに小さい。結果の誤差量は、Ｘ線ビームのエネルギーと記
録媒体３１のスペクトル感度の関数である。この誤差を無くするには、実際の直
径に代わって、Ｘ線ビームエネルギーと記録媒体感度により決定される、参照マ
ーカ２３の実効放射線透過直径を計算する。
れる楕円参照画像３９の投影短径は、参照画像の実際の直径の投影で幾何学的に
決定したものより僅かに小さい。結果の誤差量は、Ｘ線ビームのエネルギーと記
録媒体３１のスペクトル感度の関数である。この誤差を無くするには、実際の直
径に代わって、Ｘ線ビームエネルギーと記録媒体感度により決定される、参照マ
ーカ２３の実効放射線透過直径を計算する。
【００８５】 実効放射線透過直径を求める方法の１つは、実際値から対称的に減少し、短径
に沿う参照画像３９の傾斜が最大の時を表す参照マーカ直径の値の範囲を使用し
て、参照マーカ２３の中心を通過する一連の断層合成スライスを作成することで
ある。最大傾斜を示す参照マーカ直径の値が、希望する実効放射線透過直径であ
り、拡大率を計算するのに使用される。
に沿う参照画像３９の傾斜が最大の時を表す参照マーカ直径の値の範囲を使用し
て、参照マーカ２３の中心を通過する一連の断層合成スライスを作成することで
ある。最大傾斜を示す参照マーカ直径の値が、希望する実効放射線透過直径であ
り、拡大率を計算するのに使用される。
【００８６】 さらに、各投影画像を適正な拡大率でスケーリングできる。球形参照マーカ２
３を備える基準参照２２では、参照画像３９の短径を使用して拡大率を決定する
のが望ましい、その理由は、短径は放射線源２７と記録媒体３１間の角度に依存
しないためである。したがって、球形参照マーカ２３の拡大率は、測定される参
照マーカ２３の半径、記録媒体３１上の参照画像３９の短径、参照マーカ２３の
中心と記録媒体３１間の垂直距離、および記録媒体３１と仮想投影平面３７間の
垂直距離から決定できる。
３を備える基準参照２２では、参照画像３９の短径を使用して拡大率を決定する
のが望ましい、その理由は、短径は放射線源２７と記録媒体３１間の角度に依存
しないためである。したがって、球形参照マーカ２３の拡大率は、測定される参
照マーカ２３の半径、記録媒体３１上の参照画像３９の短径、参照マーカ２３の
中心と記録媒体３１間の垂直距離、および記録媒体３１と仮想投影平面３７間の
垂直距離から決定できる。
【００８７】 図３に戻り、図１を参照して、選択した投影画像３８を仮想投影平面３７上に
マッピングするのに必要な一連の変換操作を表す投影変換マトリクスは、ステッ
プ８０で作成される。投影変換マトリクスは、仮想投影平面３７に対して各投影
された画像３８を解くことにより作成される。
マッピングするのに必要な一連の変換操作を表す投影変換マトリクスは、ステッ
プ８０で作成される。投影変換マトリクスは、仮想投影平面３７に対して各投影
された画像３８を解くことにより作成される。
【００８８】 １つの実施形態では、同一平面上の参照マーカ２３の位置を使用して、投影画
像内の各同一平面上の参照マーカ２３による参照画像３９キャストの位置を、仮
想投影平面内の対応する位置にマッピングすることにより、変換マトリクスを決
定する。たとえば、基準参照が放射線不透過性フレーム２５を備えているときは
、フレーム２５のコーナーに形成される参照マーカ２３による参照画像３９キャ
ストの位置は、フレーム２５と同一寸法で同一尺度を有する標準矩形にマッピン
グされる。この方法は投影データを正規化するのにも役立つ。
像内の各同一平面上の参照マーカ２３による参照画像３９キャストの位置を、仮
想投影平面内の対応する位置にマッピングすることにより、変換マトリクスを決
定する。たとえば、基準参照が放射線不透過性フレーム２５を備えているときは
、フレーム２５のコーナーに形成される参照マーカ２３による参照画像３９キャ
ストの位置は、フレーム２５と同一寸法で同一尺度を有する標準矩形にマッピン
グされる。この方法は投影データを正規化するのにも役立つ。
【００８９】 自由度の数により、変換操作は複素３次元変換から簡単な回転または移動まで
の範囲を持つ。投影変換マトリクスを作成すると、ステップ８２で、そのマトリ
クスを使用して投影画像３８を仮想投影平面３７上にマッピングする。
の範囲を持つ。投影変換マトリクスを作成すると、ステップ８２で、そのマトリ
クスを使用して投影画像３８を仮想投影平面３７上にマッピングする。
【００９０】 ステップ８４では、投影画像３８のすべてを分析し終わったかどうか判定する
。すべての投影画像３８を分析し終わっていない場合は、プロセスはステップ７
４に戻り、分析された画像３８を選択する。追加の投影画像３８を分析しない場
合は、プロセスは図３のステップ８５を通り図２のステップ９０に進む。
。すべての投影画像３８を分析し終わっていない場合は、プロセスはステップ７
４に戻り、分析された画像３８を選択する。追加の投影画像３８を分析しない場
合は、プロセスは図３のステップ８５を通り図２のステップ９０に進む。
【００９１】 各画像を仮想投影平面上にワーッピングした後、ステップ９０で、選択したス
ライス位置で目的物体２１を通過する画像スライスを作成する。ここに参照して
組み込まれる米国特許第５，３５９，６３７号のようなアルゴリズムを使用して
、この目的を達成できる。各投影画像３８内の配列マーカまたはマーカ２３によ
る参照画像キャストの位置を、アルゴリズム適用のベースとして使用して、画像
スライスを作成できる。
ライス位置で目的物体２１を通過する画像スライスを作成する。ここに参照して
組み込まれる米国特許第５，３５９，６３７号のようなアルゴリズムを使用して
、この目的を達成できる。各投影画像３８内の配列マーカまたはマーカ２３によ
る参照画像キャストの位置を、アルゴリズム適用のベースとして使用して、画像
スライスを作成できる。
【００９２】 １つのスライス位置より多くの位置で画像スライスを作成することにより、真
の３次元表示を合成できる。したがって、ステップ９２で、追加スライス位置を
選択するかどうか決定する。追加スライス位置を望まない場合は、プロセスはス
テップ９４に進む。新しいスライス位置が選択されると、プロセスはステップ６
０に戻る。
の３次元表示を合成できる。したがって、ステップ９２で、追加スライス位置を
選択するかどうか決定する。追加スライス位置を望まない場合は、プロセスはス
テップ９４に進む。新しいスライス位置が選択されると、プロセスはステップ６
０に戻る。
【００９３】 複数のスライス位置において画像スライスが形成されると、ステップ９４で、
画像スライスの全体セットが単一３次元表示に統合される。３次元データを双方
向に分析して表示する別の方法は、多くの確立された３次元記録と表示方法を採
用できる。
画像スライスの全体セットが単一３次元表示に統合される。３次元データを双方
向に分析して表示する別の方法は、多くの確立された３次元記録と表示方法を採
用できる。
【００９４】 図１９に示す実施形態では、放射線源６２７は点放射線源に制約されず、検出
器６３１は完全に目的物体６２１に対して制約されている。したがって、装置は
３つの自由度を持つ（目的物体６２１と検出器６３１に対して、放射線源６２７
の２移動と１変位）。ビームコリメータ６４７は放射線源６２７と目的物体６２
１の間に配置され、放射線源６２７からの放射線を平行化する。検出器６３１は
第１撮像器６３２と、第１撮像器６３２の下の既知の距離に配置された第２撮像
器６３４を備える。
器６３１は完全に目的物体６２１に対して制約されている。したがって、装置は
３つの自由度を持つ（目的物体６２１と検出器６３１に対して、放射線源６２７
の２移動と１変位）。ビームコリメータ６４７は放射線源６２７と目的物体６２
１の間に配置され、放射線源６２７からの放射線を平行化する。検出器６３１は
第１撮像器６３２と、第１撮像器６３２の下の既知の距離に配置された第２撮像
器６３４を備える。
【００９５】 １つの実施形態では、第１と第２の両撮像器、６３２と６３４は、ＣＣＤ検出
器である。基準参照６２２は、第１撮像器６３２と第２撮像器６３４間の配置さ
れた既知のサーズのリング状の開口６３６を持つ放射線不透過性シールド６３３
を備える。
器である。基準参照６２２は、第１撮像器６３２と第２撮像器６３４間の配置さ
れた既知のサーズのリング状の開口６３６を持つ放射線不透過性シールド６３３
を備える。
【００９６】 放射線源６２７からの放射線はコリメータ６４７と照射目的物体６２１を通過
し、第１撮像器６３２上に目的物体画像を形成する。さらに、放射線不透過性シ
ールド６３３に入射する放射線源６２７からの放射線は、開口６３６を通過して
、第２撮像器６３４上に開口６３６の円形または楕円形の参照画像を形成する。
第２撮像器６３４は目的物体画像の記録には使用されないため、第２撮像器６３
４は低解像度ＣＣＤのような低品質撮像器であってもよい。
し、第１撮像器６３２上に目的物体画像を形成する。さらに、放射線不透過性シ
ールド６３３に入射する放射線源６２７からの放射線は、開口６３６を通過して
、第２撮像器６３４上に開口６３６の円形または楕円形の参照画像を形成する。
第２撮像器６３４は目的物体画像の記録には使用されないため、第２撮像器６３
４は低解像度ＣＣＤのような低品質撮像器であってもよい。
【００９７】 代替方法としては、第１撮像器６３２の下側表面を燐光物質６３５でコーティ
ングして、第１撮像器６３２に入射する放射線により燐光物質６３５に燐光を発
生させることができる。燐光は開口６３６を通過し、第２撮像器６３４上に参照
画像を形成する。
ングして、第１撮像器６３２に入射する放射線により燐光物質６３５に燐光を発
生させることができる。燐光は開口６３６を通過し、第２撮像器６３４上に参照
画像を形成する。
【００９８】 図１９に示す装置を使用して形成された参照画像を使用して、目的物体６２１
と検出器６３１に対する放射線源６２７の位置を決定できる。円形または楕円形
が投影参照画像に適合する。投影参照画像円形または楕円形を適合して、平均に
よって第２撮像器６３４の無効領域および／または低解像度の影響を除外できる
。開口６３６の既知の中心に対する適合した円形または楕円形の中心位置が決定
される。
と検出器６３１に対する放射線源６２７の位置を決定できる。円形または楕円形
が投影参照画像に適合する。投影参照画像円形または楕円形を適合して、平均に
よって第２撮像器６３４の無効領域および／または低解像度の影響を除外できる
。開口６３６の既知の中心に対する適合した円形または楕円形の中心位置が決定
される。
【００９９】 この時、目的物体６２１と検出器６３１に対する放射線源６２７から放射する
中心放射線６３７の角度αを決定できる。さらに投影参照画像の短径の長さが決
定され、開口６３６の既知の直径と比較されて、相対拡大率を提供する。この後
、相対拡大率を使用して目的物体６２１からの放射線源６２７の距離を決定する
。
中心放射線６３７の角度αを決定できる。さらに投影参照画像の短径の長さが決
定され、開口６３６の既知の直径と比較されて、相対拡大率を提供する。この後
、相対拡大率を使用して目的物体６２１からの放射線源６２７の距離を決定する
。
【０１００】 適合円形の中心は次のように決定できる。適合円形内の第２撮像器６３４上の
ピクセルまたは点をシード点として選択する。便宜上、第２撮像器６３４の中心
ピクセルを選択する。理由は中心点が一般に適合円内にあるためである。点Ｒを
シード点から右方向に、適合円に交差するまで移動して決定する。同様に点Ｌを
シード点から左方向に、適合円に交差するまで移動して決定する。
ピクセルまたは点をシード点として選択する。便宜上、第２撮像器６３４の中心
ピクセルを選択する。理由は中心点が一般に適合円内にあるためである。点Ｒを
シード点から右方向に、適合円に交差するまで移動して決定する。同様に点Ｌを
シード点から左方向に、適合円に交差するまで移動して決定する。
【０１０１】 円弧Ｌ−Ｒに沿う各ピクセルについては、そのピクセルから上方向に適合円に
交差するまで移動することにより横切ったピクセル数と、そのピクセルから下方
向に適合円に交差するまで移動することにより横切ったピクセル数の平均を決定
する。平均からの統計的異常値はすべて廃棄され、残りの値の平均が計算できる
。平均は適合円の列アドレスを表す。行アドレスを得るには、全体の参照画像を
９０°回転し、このプロセスを繰り返す。列アドレスと行アドレスは共に適合円
の中心位置を表す。
交差するまで移動することにより横切ったピクセル数と、そのピクセルから下方
向に適合円に交差するまで移動することにより横切ったピクセル数の平均を決定
する。平均からの統計的異常値はすべて廃棄され、残りの値の平均が計算できる
。平均は適合円の列アドレスを表す。行アドレスを得るには、全体の参照画像を
９０°回転し、このプロセスを繰り返す。列アドレスと行アドレスは共に適合円
の中心位置を表す。
【０１０２】 上記の実施形態は、Ｘ線を使用して作成される目的物体の投影画像に関して説
明してきたが、本発明は同等に、可視光、超音波、または電子顕微鏡画像などの
各種の技術を使用して作成できる。特に、中間電圧電子顕微鏡（ＩＶＥＭ）画像
を使用して、定量的３次元超微細構造情報を提供できる。さらに、本発明を使用
して、放射線を放射または散乱する目的物体の３次元画像を再生できる。
明してきたが、本発明は同等に、可視光、超音波、または電子顕微鏡画像などの
各種の技術を使用して作成できる。特に、中間電圧電子顕微鏡（ＩＶＥＭ）画像
を使用して、定量的３次元超微細構造情報を提供できる。さらに、本発明を使用
して、放射線を放射または散乱する目的物体の３次元画像を再生できる。
【０１０３】 ＩＶＥＭ画像を使用する場合は、本発明はセル変化を検出でき、効率的かつ低
コストで定量化できる。３次元構造の定量化は生物学的分析のようなその他の定
量化技術との比較が容易である。たとえば、コレステロールの異常量を堆積する
細胞内のゴルジ装置の増加を測定でき、細胞コレステロールの生物学的に測定さ
れた増加値と相関関係を算定できる。
コストで定量化できる。３次元構造の定量化は生物学的分析のようなその他の定
量化技術との比較が容易である。たとえば、コレステロールの異常量を堆積する
細胞内のゴルジ装置の増加を測定でき、細胞コレステロールの生物学的に測定さ
れた増加値と相関関係を算定できる。
【０１０４】 放射線透過画像を使用する場合は、多数のカメラ位置と角度からの散乱照射さ
れた固定シーンの真の３次元モデルを生成できる。得られた３次元画像は構造的
サイズと形状の逆処理ができ、一連の断層スライス、または双方向に処理できる
投影モデルとして表すことができる。この機能は、既存の構造への後付け、また
は非浸襲的方法を使用する３次元属性の定量化に特に有効である。さらに本発明
を適用して、地質構造の位相画像を構成し、太陽で生成される地質構造の画像を
記録できる。
れた固定シーンの真の３次元モデルを生成できる。得られた３次元画像は構造的
サイズと形状の逆処理ができ、一連の断層スライス、または双方向に処理できる
投影モデルとして表すことができる。この機能は、既存の構造への後付け、また
は非浸襲的方法を使用する３次元属性の定量化に特に有効である。さらに本発明
を適用して、地質構造の位相画像を構成し、太陽で生成される地質構造の画像を
記録できる。
【０１０５】 本発明の広範な発明概念から逸脱することなく、上に説明した実施形態に対す
る変更ならびに修正が可能なことは、当業者には認識できるであろう。したがっ
て、本発明は、本明細書に述べる特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲
に記述する本発明の範囲と精神内にあるすべての変更ならびに修正を包含するも
のとする。
る変更ならびに修正が可能なことは、当業者には認識できるであろう。したがっ
て、本発明は、本明細書に述べる特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲
に記述する本発明の範囲と精神内にあるすべての変更ならびに修正を包含するも
のとする。
【０１０６】 上記の要約および本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明は、添付図面
と合わせて解読することにより、さらに理解できるであろう。
と合わせて解読することにより、さらに理解できるであろう。
【図１】 本発明によるコンピュータトモグラフィを使用して３次元Ｘ線撮影表示を生成
する装置の概略図である。
する装置の概略図である。
【図２】 本発明によるコンピュータトモグラフィを使用して３次元Ｘ線撮影表示を生成
するのに含まれるステップを示すフローチャートである。
するのに含まれるステップを示すフローチャートである。
【図３】 投影された画像を投影の実際の平面から仮想投影平面上に投影的にワーピング
または変形する方法を示すフローチャートである。
または変形する方法を示すフローチャートである。
【図４】 ９つの自由度を持つ装置の概略図であり、放射線源が初期の投影平面に対して
移動および変位し、記録媒体の投影平面が初期の投射平面に対して移動、回転、
変位、および傾斜する。
移動および変位し、記録媒体の投影平面が初期の投射平面に対して移動、回転、
変位、および傾斜する。
【図５】 本発明の実施形態による参照マーカの配列を示す概略図であり、平行六面体の
８つの頂点の５つに配置された球形参照マーカがある。
８つの頂点の５つに配置された球形参照マーカがある。
【図６】 ７つの自由度を持つ装置の概略図であり、無限大点放射線源が初期の投影平面
に対して移動し、記録媒体の投影平面が初期の投射平面に対して移動、変位、お
よび傾斜する。
に対して移動し、記録媒体の投影平面が初期の投射平面に対して移動、変位、お
よび傾斜する。
【図７】 ４つの自由度を持つ装置の概略図であり、無限大点放射線源が初期の投影平面
に対して移動し、記録媒体の投影平面が初期の投射平面に対して移動する。
に対して移動し、記録媒体の投影平面が初期の投射平面に対して移動する。
【図８】 記録媒体として使用するＣＣＤ（電荷結合素子）の分解組立ての概略図である
。
。
【図９】 本発明の実施形態の概略図であり、記録媒体が目的物体の投影画像より小さい
ものである。
ものである。
【図１０】 本発明の実施形態の概略図であり、放射線源がレーザ照準デバイスを持つハン
ドヘルドＸ線源である。
ドヘルドＸ線源である。
【図１１】 本発明の実施形態の概略図であり、基準参照の参照マーカが正角錐の頂点に配
置されている。
置されている。
【図１２】 本発明の実施形態の概略図であり、放射線源がＣアームにより記録媒体に対し
て制約されているハンドヘルドＸ線源である。
て制約されているハンドヘルドＸ線源である。
【図１３】 図１４に示された対象目的物体および記録媒体の拡大概略図である。
【図１４】 本発明の実施形態の概略図であり、基準参照の参照マーカが平行六面体の面の
中心に配置されている。
中心に配置されている。
【図１５】 本発明の実施形態の概略図であり、フレームのコーナーが４つの参照マーカを
規定している。
規定している。
【図１６】 球形参照マーカによる参照画像キャストの概略図であり、得られた輝度プロフ
ァイルを示す。
ァイルを示す。
【図１７】 ３つの球形の同一線上に無い参照マーカ備える装置に関連するパラメータの概
略図であり、放射線源と記録媒体間の垂直距離が十分短い距離に固定され、球形
参照マーカによる画像キャストが実際の参照マーカのサイズに比べて拡大してい
る。
略図であり、放射線源と記録媒体間の垂直距離が十分短い距離に固定され、球形
参照マーカによる画像キャストが実際の参照マーカのサイズに比べて拡大してい
る。
【図１８】 球形参照マーカに関連する参照画像に対応付けされている関連パラメータの概
略図である。
略図である。
【図１９】 本発明の実施形態の概略図であり、基準参照がリング状の開口を有する放射線
不透過シールドを備えている
不透過シールドを備えている
【図２０】 本発明の実施形態の概略透視図であり、検出器がＣＣＤデバイス（電荷結合素
子）を備え、基準参照がフレームを備えており、前面と上部を取外した一部分を
示している。
子）を備え、基準参照がフレームを備えており、前面と上部を取外した一部分を
示している。
【図２１】 ２３−２３の線で切断した、図２２に示す実施形態の断面図である。
【図２２】 本発明によるレーザ照準デバイスの別の実施形態である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 21/17 ６２０ Ｇ０６Ｔ 1/00 ２９０Ｂ ４Ｃ３０１ Ｇ０１Ｒ 33/32 Ｇ０１Ｎ 29/06 ５Ｂ０５７ Ｇ０６Ｔ 1/00 ２９０ Ａ６１Ｂ 5/05 ３８０ // Ｇ０１Ｎ 29/06 Ｇ０１Ｎ 24/02 ５２０Ｙ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ホートン，ロジャー，エイ． アメリカ合衆国，ノースキャロライナ州 27103，ウィンストン−セーラム，ローズ ウッド ストリート 2338 Ｆターム(参考） 2G001 AA01 AA03 AA07 BA11 CA01 CA03 CA07 DA09 FA01 HA01 HA07 HA12 HA14 JA11 2G047 AD11 BA01 GG09 GG21 GG33 GH07 GH09 2G059 AA05 BB08 EE01 FF02 GG01 HH01 HH02 HH03 KK04 KK06 MM01 4C093 AA01 AA22 BA07 EA01 EB01 FC01 FD01 FF35 4C096 AA01 DA02 DB07 DB08 DB09 DD01 DE07 4C301 AA06 CC01 JB03 JB21 JC13 LL02 LL15 5B057 AA09 BA03 BA11 CA12 CB13 CC02 CD02 CE08 DA07 DB03 DC03 DC08 DC33
Claims (26)
- 【請求項１】 ａ．選択した目的物体に対して固定された位置に、少なくと
も２つの識別できるマーカを有する識別できる基準参照と、 ｂ．前記選択した目的物体と前記基準参照を照射する放射線源と、 ｃ．前記選択した目的物体と前記基準参照の投影画像を記録する記録媒体と を備えている、選択した目的物体を通過する画像スライスを構成する装置。 - 【請求項２】 前記記録媒体がＣＣＤデバイスを有する、請求項１に記載の
装置。 - 【請求項３】 前記基準参照が、相互に対して固定された幾何学的配置で少
なくとも５つの識別できる参照マーカを備えている、請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】 少なくとも４つの前記参照マーカが同一平面上にある、請求
項３に記載の装置。 - 【請求項５】 前記４つの同一平面上の参照マーカの最大の任意の２つが、
同一線上にある、請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】 第５の参照マーカが前記４つの同一平面上の参照マーカに対
して同一平面上に無い、請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】 前記放射線源が、前記選択した目的物体と前記基準参照を電
子で照射する電子発生源を備えている、請求項１に記載の装置。 - 【請求項８】 前記放射線源が前記選択した目的物体と前記基準参照を電子
で照射する可視光源を備え、前記記録媒体が前記選択した目的物体と前記基準参
照の写真画像を記録する写真記録媒体を備えている、請求項１に記載の装置。 - 【請求項９】 前記放射線源と前記記録媒体がビデオカメラを備えている、
請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】 ａ．前記選択した目的物体に対して異なる相対位置にあっ
て複数の投影目的物体画像を検出する電子顕微鏡画像検出器と、 ｂ．前記選択した目的物体に対して固定された参照位置に置かれて、前記画像
検出器上に複数投影参照画像を作成する基準参照と、 ｃ．前記画像検出器上で検出された前記参照画像の位置とサイズに関係するパ
ラメータを分析して、画像移動データを作成し、さらに前記目的物体画像と移動
データから断層撮影スライスを再生する画像合成装置と を備えている選択した目的物体の複数の投影目的物体画像を断層合成する装置
。 - 【請求項１１】 ａ．前記複数目的物体画像を検出する画像検出器と、 ｂ．前記選択した目的物体に対して固定された位置に配置され、前記画像検出
器上に複数参照画像を作成し、前記画像検出器上で検出された前記参照と目的物
体画像の合成画像を生成する基準参照と、 ｃ．前記画像検出器上で検出された前記合成画像の参照画像の位置とサイズに
関するパラメータを分析して画像移動データを作成し、さらに前記合成画像と前
記画像移動データから断層撮影スライスを再生する画像合成装置と を備えている、選択した目的物体の複数目的物体画像を断層合成する装置。 - 【請求項１２】 前記基準参照が金属ビーズを有する、請求項１１に記載の
装置。 - 【請求項１３】 前記画像検出器が、前記複数目的物体画像を記録する第１
画像検出媒体と、前記第１画像検出媒体に対して選択した方向角で固定された位
置に保持されて、前記合成画像を記録する第２画像検出媒体を備えている、請求
項１１に記載の装置。 - 【請求項１４】 前記画像検出器が、電子顕微鏡画像を検出する画像検出体
を備えている、請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１５】 ａ．前記複数投影目的物体画像を検出する画像検出器であ
って、前記画像検出器が複数投影目的物体画像を記録する第１画像検出媒体と、
前記第１画像検出媒体に対して選択した方向角で固定された位置に保持される第
２画像検出媒体とを備えている画像検出器と、 ｂ．前記選択した目的物体に対して固定された位置に配置できて、前記画像検
出器上に複数投影参照画像を作成し、前記画像検出器上で検出された前記参照と
目的物体画像の合成画像を生成する基準参照であって、前記第２画像検出媒体が
前記合成画像を記録する基準参照と、 ｃ．前記画像検出器上で検出された前記合成画像の参照画像の位置とサイズに
関するパラメータを比較して、画像移動データを作成し、前記合成画像と前記画
像移動データから断層撮影スライスを再生する画像合成装置と を備えている、選択した目的物体の複数投影目的物体画像を断層合成する装置
。 - 【請求項１６】 前記画像検出器が、電子顕微鏡画像を検出する画像検出体
を備えている、請求項１５に記載の装置。 - 【請求項１７】 前記画像検出器が、可視光画像を検出する画像検出体を備
えている、請求項１５に記載の装置。 - 【請求項１８】 前記基準参照を、前記第１と前記第２の画像検出媒体間に
配置している、請求項１５に記載の装置。 - 【請求項１９】 ａ．前記選択した目的物体の投影画像、ならびに（１）放
射線源、（２）選択した目的物体と基準参照、および（３）記録媒体の間の異な
る任意の相対位置における記録手段上の基準参照の投影画像を記録し、前記基準
参照が、相互に対して固定された幾何学的配置で少なくとも２つの識別できる参
照マーカを備えており、 ｂ．前記投影画像から目的物体を通過する選択したスライス位置において選択
した目的物体の画像スライスを合成する ステップを備えている、目的物体の複数の投影画像から目的物体を通過する選
択したスライス位置において選択した目的物体を通過する画像スライスを合成す
る方法。 - 【請求項２０】 投影画像を記録するステップが、前記放射線源と前記記録
媒体に対して、前記目的物体と前記基準参照を移動するステップを備えている、
請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２１】 前記放射線源と前記記録手段に対して、前記目的物体と前
記基準参照を移動するステップが、 ａ．固定された位置に前記放射線源と前記記録手段を保持し、 ｂ．コンベア上に前記目的物体と前記基準参照を置いて、前記放射線源と前記
記録手段に対して、前記目的物体と前記基準参照を移動する ステップを備えている、請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２２】 投影放射線撮影画像を記録するステップが、前記目的物体
と基準参照および前記記録手段に対して、前記放射線源を移動するステップを有
する、請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２３】 前記目的物体を通過する前記選択したスライス位置におい
て選択した目的物体の画像を合成するステップが、 ａ．各投影画像を仮想投影平面上に投影的にワーピングし、 ｂ．選択したスライス位置で前記目的物体を通過する画像スライスを作成する ステップを有する、請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２４】 一定の拡大率で各投影画像をスケーリングするステップを
さらに有する、請求項２３に記載の方法。 - 【請求項２５】 前記選択した目的物体と前記基準参照の投影画像を記録す
るステップが、前記選択した目的物体と前記基準参照の電子顕微鏡画像を記録す
るステップを有している、請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２６】 前記選択した目的物体と前記基準参照の投影画像を記録す
るステップが、前記選択した目的物体と前記基準参照の可視光画像を記録するス
テップを有している、請求項１９に記載の方法。
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