JP2002531209A - X線検査装置及び歪みのないx線画像を形成する方法 - Google Patents
X線検査装置及び歪みのないx線画像を形成する方法Info
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- A61B6/54—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
- A61B6/547—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis involving tracking of position of the device or parts of the device
Abstract
(57)【要約】
本発明は、X線検査装置及び歪みのないX線画像を形成する方法に係る。本発明は、画像の特性を計算し、歪みを補正する手段を提供することを目的とする。このために、基準パターンを形成するために少なくとも一つの較正部材が設けられ、補正装置は、患者にX線が照射されるときに上記較正部材によって実際に形成されたパターンと計算された基準パターンを使用してX線画像内の歪みを補正する。
Description
【0001】 本発明は、歪みのないX線画像のためのX線検査装置及びその形成方法に係る
。
。
【0002】 例えばC型アームX線システムのような可動式X線検査システムは、例えば整
形外科手術のような所与の外科処置に用いられる。このようなX線検査システム
は可動式の構成素子からなり、照射状態が連続的に変化するので、X線画像の歪
みを定期的に確認しなければならない。このような方法及び装置は、コンピュー
タ外科においても使用される。
形外科手術のような所与の外科処置に用いられる。このようなX線検査システム
は可動式の構成素子からなり、照射状態が連続的に変化するので、X線画像の歪
みを定期的に確認しなければならない。このような方法及び装置は、コンピュー
タ外科においても使用される。
【0003】 米国特許第5772594号では、複数の基準センサが光増倍器に設けられ、
上記基準センサは位置測定システムによって位置が決められるC型アームX線シ
ステムが開示される。処置が施される骨に、上記位置測定システムによって位置
が決められるマーカーが設けられる。このX線システムでは、形成される画像は
画像処理装置よって表示され、更にセンサが設けられる外科医の手術用器具は上
記位置測定システムによって位置が決められ、当該の骨を表示するX線画像内に
再現される。手術の際と画像が形成された後に起こる骨の位置変化は再現されな
い。
上記基準センサは位置測定システムによって位置が決められるC型アームX線シ
ステムが開示される。処置が施される骨に、上記位置測定システムによって位置
が決められるマーカーが設けられる。このX線システムでは、形成される画像は
画像処理装置よって表示され、更にセンサが設けられる外科医の手術用器具は上
記位置測定システムによって位置が決められ、当該の骨を表示するX線画像内に
再現される。手術の際と画像が形成された後に起こる骨の位置変化は再現されな
い。
【0004】 C型アームX線検査システムによって形成される画像は、しばしば歪んでいる
。このような歪みは、一方で光増倍器の湾曲した面、他方で例えば地磁界のよう
な外部磁界に変化によって引き起こされる。更に、C型アームは光増倍器及びX
線源の重みによる湾曲の影響を受けるが、上記湾曲は一定ではない。上記湾曲及
び歪みは、映像特性に変化をもたらし、従ってX線画像に欠点をもたらす。可動
式C型アームは、映像特性が連続的に変化するように、外科医によって異なる位
置又は異なる向きに何時でも動かすことができる。
。このような歪みは、一方で光増倍器の湾曲した面、他方で例えば地磁界のよう
な外部磁界に変化によって引き起こされる。更に、C型アームは光増倍器及びX
線源の重みによる湾曲の影響を受けるが、上記湾曲は一定ではない。上記湾曲及
び歪みは、映像特性に変化をもたらし、従ってX線画像に欠点をもたらす。可動
式C型アームは、映像特性が連続的に変化するように、外科医によって異なる位
置又は異なる向きに何時でも動かすことができる。
【0005】 CAS(コンピュータ外科)のような新しい手術技術において、C型アームX
線システムのための映像特性を完全に知ることが必要である。
線システムのための映像特性を完全に知ることが必要である。
【0006】 トモシンセシス(Tomosynthesis)及びコンピュータX線断層撮影の分野にお
ける適用のために、X線画像の再構成のための当該X線装置の正確な映像特性を
知ることが必要である。
ける適用のために、X線画像の再構成のための当該X線装置の正確な映像特性を
知ることが必要である。
【0007】 従って、本発明は患者画像内の歪みを補正可能にする方法及び装置を提供する
ことを目的とする。
ことを目的とする。
【0008】 本発明によれば、上記目的は、基準パターンを形成するための少なくとも一つ
の較正部材と、患者X線画像に実際に形成される較正部材のパターンと基準パタ
ーンに基づいてX線画像内の歪みを補正する補正装置を有するX線検査装置によ
って達成される。
の較正部材と、患者X線画像に実際に形成される較正部材のパターンと基準パタ
ーンに基づいてX線画像内の歪みを補正する補正装置を有するX線検査装置によ
って達成される。
【0009】 固定される空間座標系に関係する光増倍器及びX線源のハウジングの位置は、
位置測定装置によって決められる。このために、基準センサが光増倍器及びX線
源のハウジングに設けられ、各センサは光増倍器座標系及びX線源座標系をそれ
ぞれ決め、上記座標系は当該ハウジングに関係して固定される。更に好適な較正
部材が光増倍器又はX線源、若しくはその両方に設けられる。これらの較正部材
の位置は、光増倍器又はX線源のそれぞれのハウジングに関係して固定され、当
該座標系に関係する較正部材本体に関連する基準パターンを決定可能にする。こ
のために、較正部材の位置は、位置測定装置によって形成される座標系において
計算される。
位置測定装置によって決められる。このために、基準センサが光増倍器及びX線
源のハウジングに設けられ、各センサは光増倍器座標系及びX線源座標系をそれ
ぞれ決め、上記座標系は当該ハウジングに関係して固定される。更に好適な較正
部材が光増倍器又はX線源、若しくはその両方に設けられる。これらの較正部材
の位置は、光増倍器又はX線源のそれぞれのハウジングに関係して固定され、当
該座標系に関係する較正部材本体に関連する基準パターンを決定可能にする。こ
のために、較正部材の位置は、位置測定装置によって形成される座標系において
計算される。
【0010】 較正部材は、固定された既知の形状と外観を有する。それらは、患者と共に患
者X線画像において、実際のパターンとして再現及び認識される。X線検査装置
の映像特性は、既知の形状及び外観、更に計算された基準パターン内の光増倍器
及びX線源のハウジングに関係する較正部材の既知の位置及び患者X線画像内の
較正部材の位置に基づいて決定される。映像特性を決定することによって、例え
ば光増倍器の湾曲した面、地磁界の変化又はC型アームの湾曲によってもたらさ
れる歪みが補正可能になる。
者X線画像において、実際のパターンとして再現及び認識される。X線検査装置
の映像特性は、既知の形状及び外観、更に計算された基準パターン内の光増倍器
及びX線源のハウジングに関係する較正部材の既知の位置及び患者X線画像内の
較正部材の位置に基づいて決定される。映像特性を決定することによって、例え
ば光増倍器の湾曲した面、地磁界の変化又はC型アームの湾曲によってもたらさ
れる歪みが補正可能になる。
【0011】 更に、位置測定装置によって較正部材の位置を直接測定することが有利である
ことが分かっている。この位置は基準センサが設けられる好適な指示手段によっ
て直接検出され、基準センサによって位置測定装置に送られる。次に、X線装置
の映像特性は較正部材の既知の位置データから算出され、較正部材の位置は患者
X線画像のエッジにおいて明白に再現される。
ことが分かっている。この位置は基準センサが設けられる好適な指示手段によっ
て直接検出され、基準センサによって位置測定装置に送られる。次に、X線装置
の映像特性は較正部材の既知の位置データから算出され、較正部材の位置は患者
X線画像のエッジにおいて明白に再現される。
【0012】 従って、歪みが取り除かれた患者X線画像は、数回の較正照射又は患者X線照
射を用いることなく、単一の患者X線照射によって形成可能となる。歪みの補正
は内部動作的に行なわれ、歪みのないX線画像が観察者に提示される。
射を用いることなく、単一の患者X線照射によって形成可能となる。歪みの補正
は内部動作的に行なわれ、歪みのないX線画像が観察者に提示される。
【0013】 本発明の実施例において、較正部材は、例えばX線を透過するディスクに円状
で設けられることが有利であることが分かっている。上記較正部材はX線を吸収
する球体又はワイヤを含む。例えばプレキシガラスから形成されるX線透過ディ
スクはX線を吸収せず、従ってそこでは患者画像に更に歪みが生じない。しかし
、球体又はワイヤの吸収率が高いので、患者画像内でそれらは非常に良好に確認
される。
で設けられることが有利であることが分かっている。上記較正部材はX線を吸収
する球体又はワイヤを含む。例えばプレキシガラスから形成されるX線透過ディ
スクはX線を吸収せず、従ってそこでは患者画像に更に歪みが生じない。しかし
、球体又はワイヤの吸収率が高いので、患者画像内でそれらは非常に良好に確認
される。
【0014】 金属球体又は交差された金属ワイヤが円状に配置されるこれらのプレキシガラ
スディスクは、光増倍器及び/又はX線源の前方に、光増倍器及び/又はX線源
から決められたそれぞれの距離に配置される。X線検査装置の映像特性は、計算
された基準パターンと患者X線画像内に実際に形成される較正部材のパターンに
おける較正部材の位置間のシフト又は差に基づいて決定され、従って患者X線画
像内における歪みを補正可能となる。
スディスクは、光増倍器及び/又はX線源の前方に、光増倍器及び/又はX線源
から決められたそれぞれの距離に配置される。X線検査装置の映像特性は、計算
された基準パターンと患者X線画像内に実際に形成される較正部材のパターンに
おける較正部材の位置間のシフト又は差に基づいて決定され、従って患者X線画
像内における歪みを補正可能となる。
【0015】 コンピュータX線断層撮影(CT)の場合、複数の切片画像によって三次元の
X線画像が再構成される。外部磁界がここでもCT装置に作用し、X線源と検出
器間のシフトが患者X線画像に悪影響を与えるので、CT装置の映像特性の知識
は、歪みのないX線画像を再構成するために必要である。この場合、較正部材は
、各切片画像において可視であるように配置され、CT装置の映像特性は較正部
材の計算された基準パターン及び患者X線画像に実際に形成される較正部材のパ
ターンによって決められる。
X線画像が再構成される。外部磁界がここでもCT装置に作用し、X線源と検出
器間のシフトが患者X線画像に悪影響を与えるので、CT装置の映像特性の知識
は、歪みのないX線画像を再構成するために必要である。この場合、較正部材は
、各切片画像において可視であるように配置され、CT装置の映像特性は較正部
材の計算された基準パターン及び患者X線画像に実際に形成される較正部材のパ
ターンによって決められる。
【0016】 トモシンセシスの場合、これも切片画像を得ることが含まれるが、本発明に従
って、較正部材と用いて映像特性を決めることによって歪みが補正可能となる。
って、較正部材と用いて映像特性を決めることによって歪みが補正可能となる。
【0017】 本発明の実施例は以下の図を参照し、詳細に説明する。
【0018】 図1は、C型アームが設けられるハウジング1を含み、ハウジング1には光増
倍器2とX線源3が配置されるC型アームX線システムを示す。基準センサ5は
、光増倍器2に接続され、これらの基準センサは、例えば光学位置測定装置4の
場合にLEDによって実現される。基準センサ5は、光増倍器2のハウジングの
座標系を位置測定装置4に送る。基準センサ6がX線源3に設けられ、これらの
基準センサ6はX線源3の座標系を位置測定装置4に送る。基準センサ5及び6
は、それぞれのハウジングに関係して固定されるそれぞれの座標系(光増倍器の
座標系KBVとX線源の座標系KS)を決める。位置測定装置4は、基準センサ
5及び6によって位置を転送した結果として座標系KBV及びKSの位置が知ら
れる空間座標系KWを形成する。較正部材8は、X線源3から放射されたX線の
入口となる光増倍器2の開口部の前に、開口部から決められた距離dBVに配置
される。
倍器2とX線源3が配置されるC型アームX線システムを示す。基準センサ5は
、光増倍器2に接続され、これらの基準センサは、例えば光学位置測定装置4の
場合にLEDによって実現される。基準センサ5は、光増倍器2のハウジングの
座標系を位置測定装置4に送る。基準センサ6がX線源3に設けられ、これらの
基準センサ6はX線源3の座標系を位置測定装置4に送る。基準センサ5及び6
は、それぞれのハウジングに関係して固定されるそれぞれの座標系(光増倍器の
座標系KBVとX線源の座標系KS)を決める。位置測定装置4は、基準センサ
5及び6によって位置を転送した結果として座標系KBV及びKSの位置が知ら
れる空間座標系KWを形成する。較正部材8は、X線源3から放射されたX線の
入口となる光増倍器2の開口部の前に、開口部から決められた距離dBVに配置
される。
【0019】 図2に較正部材8を示す。較正部材8は、例えば透過性プレキシグラスディス
ク9の縁に小さな金属球体が円状に設けられて形成される。図3に示されるよう
な較正部材7としてX線の影を形成する交差された金属ワイヤを有する透過性プ
レキシガラスディスク11がX線源3から決められた距離dSに更に設けられる
。既知の距離dS及びdBVと、光増倍器2及びX線源3のそれぞれの前にある
プレキシガラスディスクにそれぞれ設けられる較正部材7及び8の幾何学的形状
を用いて、光増倍器2又はX線源3に関係して較正部材の正確な位置、従って当
該座標系KBV及びKSの位置も決められる。光増倍器2及びX線源3はそれら
の関連座標系KBV及びKSと、位置測定装置4によって空間座標系KW内に明
確に位置が決められる。位置測定装置4は、光増倍器2及びX線源3の較正部材
7及び8の位置を、画像処理装置16に含まれる計算装置12に送る。基準パタ
ーンがそこで計算される。光増倍器2は、可視放射線に変換されたX線を捕捉す
るCCDカメラ14を含む。次に、較正部材7及び8が再現された患者のX線画
像は、計算装置12に送られる。C型アームX線システムの映像特性は、基準パ
ターンにおける較正部材7及び8の位置と、患者X線画像内の較正部材7及び8
の位置に基づいて決定される。二つの位置の差は位置を比較することによって決
められる。位置間の差は、計算された映像特性を考慮し補正装置13内で取り除
かれた歪みを示す。図4は、歪んだ患者X線画像を示す。歪みのない患者画像(
図5参照)は、ディスプレイ装置15に表示される。
ク9の縁に小さな金属球体が円状に設けられて形成される。図3に示されるよう
な較正部材7としてX線の影を形成する交差された金属ワイヤを有する透過性プ
レキシガラスディスク11がX線源3から決められた距離dSに更に設けられる
。既知の距離dS及びdBVと、光増倍器2及びX線源3のそれぞれの前にある
プレキシガラスディスクにそれぞれ設けられる較正部材7及び8の幾何学的形状
を用いて、光増倍器2又はX線源3に関係して較正部材の正確な位置、従って当
該座標系KBV及びKSの位置も決められる。光増倍器2及びX線源3はそれら
の関連座標系KBV及びKSと、位置測定装置4によって空間座標系KW内に明
確に位置が決められる。位置測定装置4は、光増倍器2及びX線源3の較正部材
7及び8の位置を、画像処理装置16に含まれる計算装置12に送る。基準パタ
ーンがそこで計算される。光増倍器2は、可視放射線に変換されたX線を捕捉す
るCCDカメラ14を含む。次に、較正部材7及び8が再現された患者のX線画
像は、計算装置12に送られる。C型アームX線システムの映像特性は、基準パ
ターンにおける較正部材7及び8の位置と、患者X線画像内の較正部材7及び8
の位置に基づいて決定される。二つの位置の差は位置を比較することによって決
められる。位置間の差は、計算された映像特性を考慮し補正装置13内で取り除
かれた歪みを示す。図4は、歪んだ患者X線画像を示す。歪みのない患者画像(
図5参照)は、ディスプレイ装置15に表示される。
【0020】 較正部材の位置は、接続された基準センサを介して位置測定装置4によって位
置が決められる、ここでは図示しない指示器具によって直接検出する場合もある
。
置が決められる、ここでは図示しない指示器具によって直接検出する場合もある
。
【0021】 本発明の更なる実施例においては、光増倍器2のみが位置測定装置4によって
測定される。従って、外部座標系KWに関係する光増倍器の座標系KBVの位置
が既知となる。X線源の座標系KSにおける較正部材7の形状及び位置の知識と
組合されて、光増倍器の座標系KBV又は外部座標系KWにおけるX線源3の焦
点の位置は、患者X線画像内のX線源3の較正部材7の位置から算出される。従
って、C型アームX線システムの湾曲によって引き起こされる患者X線画像にお
ける歪みは補正される。
測定される。従って、外部座標系KWに関係する光増倍器の座標系KBVの位置
が既知となる。X線源の座標系KSにおける較正部材7の形状及び位置の知識と
組合されて、光増倍器の座標系KBV又は外部座標系KWにおけるX線源3の焦
点の位置は、患者X線画像内のX線源3の較正部材7の位置から算出される。従
って、C型アームX線システムの湾曲によって引き起こされる患者X線画像にお
ける歪みは補正される。
【0022】 本発明の第3の実施例においては、X線源3のみが位置測定装置4によって測
定される。従って、外部座標系KWに関係するX線源の座標系KSの位置が既知
となる。光増倍器の座標系KBVにおける較正部材8の形状及び位置の知識と組
合されて、X線源の座標系KS又は外部座標系KWにおける光増倍器2の位置は
、患者X線画像内の光増倍器2の較正部材8の位置から算出される。従って、患
者X線画像における歪みは再び補正される。
定される。従って、外部座標系KWに関係するX線源の座標系KSの位置が既知
となる。光増倍器の座標系KBVにおける較正部材8の形状及び位置の知識と組
合されて、X線源の座標系KS又は外部座標系KWにおける光増倍器2の位置は
、患者X線画像内の光増倍器2の較正部材8の位置から算出される。従って、患
者X線画像における歪みは再び補正される。
【0023】 X線源3及び光増倍器2に較正部材7及び8、更に基準センサ5及び6が、両
方を測定可能なようにそれぞれ設けられるX線源3及び光増倍器2を提供するこ
とが有利であることが分かっている。X線源3又は光増倍器2の位置が決められ
ない場合、基準センサが設けられるX線源3又は光増倍器2の可視である方のハ
ウジングがC型アームX線検査システムの映像特性を決めるために使用される。
この状況は光学位置測定装置が使用される場合にしばしば起こる。
方を測定可能なようにそれぞれ設けられるX線源3及び光増倍器2を提供するこ
とが有利であることが分かっている。X線源3又は光増倍器2の位置が決められ
ない場合、基準センサが設けられるX線源3又は光増倍器2の可視である方のハ
ウジングがC型アームX線検査システムの映像特性を決めるために使用される。
この状況は光学位置測定装置が使用される場合にしばしば起こる。
【0024】 本発明の更なる実施例において、患者X線画像に再生される較正部材7及び8
を視野を狭めて患者X線画像から取り除くために画像処理方法が用いられる。こ
れによって、外科医に患者の歪みのない画像が提示される。
を視野を狭めて患者X線画像から取り除くために画像処理方法が用いられる。こ
れによって、外科医に患者の歪みのない画像が提示される。
【0025】 基準センサも純粋に幾何学的に識別可能な形状によって実現される場合もある
。その場合、位置測定装置はその形状を認識し、それらの位置を決定する。
。その場合、位置測定装置はその形状を認識し、それらの位置を決定する。
【0026】 較正部材は、患者X線画像に再現されるように、患者又は手術台に付加的に又
は排他的に設けられる。較正部材に設けられる基準センサによって、それらの位
置は映像特性の計算のために既知となる。
は排他的に設けられる。較正部材に設けられる基準センサによって、それらの位
置は映像特性の計算のために既知となる。
【図1】 C型アームX線システムを示す図である。
【図2】 光増倍器の較正部材を示す図である。
【図3】 X線源の較正部材を示す図である。
【図4】 歪んだ患者X線画像を示す図である。
【図5】 歪みが取り除かれた患者X線画像を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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) G06T 1/00 290 G06T 3/00 200 3/00 200 350A (71)出願人 Groenewoudseweg 1, 5621 BA Eindhoven, Th e Netherlands (72)発明者 ヴェーセ,ユルゲン オランダ国,5656 アーアー アインドー フェン,プロフ・ホルストラーン 6 Fターム(参考) 2F067 AA51 AA67 CC19 FF00 HH04 JJ03 KK06 PP03 2G088 EE01 FF02 GG20 JJ05 JJ24 JJ27 KK32 KK35 LL12 LL13 LL28 4C093 AA01 CA05 DA10 EA02 EB02 EC04 EC16 FC13 FC30 FF02 5B057 AA08 BA03 CA02 CA08 CA12 CA16 CB02 CB08 CB12 CB16 CD12 DA07 DA17 DB02 DB05 DB09 DC33
Claims (7)
- 【請求項1】 基準パターンを形成する少なくとも一つの較正部材と、 患者X線画像に実際に形成される上記較正部材のパターンと上記基準パターン
とに基づいてX線画像内の歪みを補正する補正装置とを含むX線検査装置。 - 【請求項2】 上記X線源及び/又は光増倍器に配置された基準センサによ
って、上記X線源及び/又は光増倍器に設けられた上記較正部材の位置を測定す
る位置測定装置と、 上記X線検査装置の寸法と上記較正部材の測定された位置から上記基準パター
ンを計算する計算装置と、 歪みのないX線画像を表示するディスプレイ装置とが設けられることを特徴と
する請求項1記載のX線検査装置。 - 【請求項3】 基準センサが設けられた指示装置によって較正部材本体の位
置が検出されることを特徴とする請求項1及び2記載のX線検査装置。 - 【請求項4】 X線ビーム路内にあって、X線を透過するディスクに少なく
とも一つの上記較正部材が設けられることを特徴とする請求項1乃至3のうちい
ずれか一項記載のX線検査装置。 - 【請求項5】 上記較正部材は、X線吸収部材であることを特徴とする請求
項1乃至4のうちいずれか一項記載のX線検査装置。 - 【請求項6】 上記X線ビーム路内の更なる較正部材は患者に関連付けられ
、又は手術台に設けられることを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか一項
記載のX線検査装置。 - 【請求項7】 較正部材に関連する基準パターンが計算され、 上記較正部材が再現される患者X線画像が形成され、 患者X線画像に実際に形成される上記較正部材のパターンと上記基準パターン
とに基づいてX線画像内の歪みが補正されることを特徴とする歪みのないX線画
像を形成する方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19856537.2 | 1998-12-08 | ||
DE19856537A DE19856537A1 (de) | 1998-12-08 | 1998-12-08 | Verfahren zur intraoperativen Kalibration von C-Bogen Röntgenanordnungen |
PCT/EP1999/009225 WO2000033739A1 (de) | 1998-12-08 | 1999-11-26 | Röntgenuntersuchungseinrichtung und verfahren zur erzeugung von verzerrungsfreien röntgenbildern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002531209A true JP2002531209A (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=7890348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000586236A Pending JP2002531209A (ja) | 1998-12-08 | 1999-11-26 | X線検査装置及び歪みのないx線画像を形成する方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6471399B1 (ja) |
EP (1) | EP1052936B1 (ja) |
JP (1) | JP2002531209A (ja) |
DE (2) | DE19856537A1 (ja) |
WO (1) | WO2000033739A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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