JP2005296343A - Ｑｃファントムおよびこれを用いるｑｃ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マンモグラフィシステムのＱＣに好適に用い得るＱＣファントムおよびこれを用いるマンモグラフィシステムのＱＣ方法を提供すること。
【解決手段】検出器がＸ線の出射方向に対して略垂直に配置され、前記検出器の１辺が撮影の際当該撮影に係る被写体の胸壁に接するように配置され、かつＸ線の焦点から前記出射方向に延ばした直線が前記１辺と実質的に１点で交わるように配置されてなるマンモグラフィシステムにおいて、前記焦点と検出器との間に配置されてＱＣのために使用されるＱＣファントムであって、前記検出器の表面に水平で、かつ胸壁面に直交する方向の鮮鋭度を測定するための第１の鮮鋭度測定用パターンを、前記１点に近接した前記検出器上の位置に対応する位置に配置したことを特徴とするＱＣファントム、およびこのＱＣファントムを用いるマンモグラフィシステムのＱＣ方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＱＣファントムおよびこれを用いるＱＣ（品質管理）方法に関し、より具体的には、マンモグラフィシステムのＱＣに好適に用い得るＱＣファントムおよびこれを用いるマンモグラフィシステムのＱＣ方法に関する。

放射線（Ｘ線，α線，β線，γ線，電子線，紫外線等）の照射を受けると、この放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光等の励起光の照射を受けると、蓄積されたエネルギーに応じた輝尽発光を示す蛍光体が知られている。このような蛍光体は、蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）と呼ばれ、医療用途などの各種の用途に利用されている。

一例として、この蓄積性蛍光体の膜を有する蓄積性蛍光体シート（輝尽性蛍光体シート（パネル）とも呼ばれる）を利用する、放射線画像（情報）記録再生システムが知られており、例えば、富士写真フイルム（株）製のＦＣＲ（Fuji Computed Radiography ）等として実用化されている。

このシステムでは、通常、蓄積性蛍光体シートをカセッテと呼ばれる遮光性のケースに収納して、人体などの被写体を介してＸ線等を照射することにより、蓄積性蛍光体シートに被写体の放射線画像を撮影する。撮影後に、蓄積性蛍光体シートをレーザ光等の励起光で二次元的に走査して輝尽発光を生ぜしめ、この輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号に基づいて再生した画像を、各種の表示装置や、写真感光材料などの記録材料に、被写体の放射線画像として出力する。

このような放射線画像記録再生システムにおいて、再生された放射線画像の画質が悪いと、効率よく適正な診断を行うことができないばかりか、誤診にもつながる大きな問題となる。そのため、蓄積性蛍光体シートに撮影された放射線画像（情報）を読み取り、高画質な画像を再生することが要求される。このような要求を満たすために、病院等におけるオペレータやサービスマンによって、読取装置の各種の検査や調整、すなわち、読取装置（放射線画像記録再生システム）のＱＣ（品質管理）が行われる。

例えば、特許文献１には、ＣＴＦチャートや所定線量のベタ画像などの検査用画像を蓄積性蛍光体シートに撮影して、この放射線画像を検査対象となる読取装置で読み取り、得られた画像データから、読取装置の性能値（鮮鋭度，Ｓ／Ｎ比，感度等）を算出し、この性能値を基準的な条件における性能値に換算して、読取装置の性能評価を行う検査方法が開示されている。

また、読取装置の検査を行うために、基板上に、鮮鋭性，空間分解能，感度等の各種の検査を行うためのパターンを形成している、いわゆるＱＣファントム（試験ターゲット）も知られており、例えば、特許文献２や特許文献３には、読取装置の検査を複合的に行うことができるように、各種の検査用パターンを形成してなるＱＣファントムが開示されている。
ＱＣファントムを用いた読取装置の検査は、例えば、ＱＣファントムの放射線画像を撮影し、検査対象の読取装置でこの放射線画像を読み取り、得られた画像（画像データ）に画質評価用の演算（ＱＣ演算）を行うことで行われる。

特開２０００−２９２８７５号公報 特開平７−１９９３８４号公報 特開平１１−４８２２号公報

ところで、これらに開示されている従来の読取装置の検査方法では、マンモグラフィシステムのＱＣ方法については十分な配慮がなされていなかった。すなわち、マンモグラフィシステムにおいては、図３に示すような構成が用いられるため、線源１００とセンサ１１０（検出器、例えば、前述の蓄積性蛍光体シート等）間の間隔（距離）が通常の胸郭撮影等と比較して短いこと、これに関連して、Ｘ線の出射角度θが大きく、被写体１２０の位置（胸壁からの距離、図中の左右方向）により、照射される線量に大きな差があることというような特徴があるが、これらに対する配慮がなされていなかった。

マンモグラフィシステムにおいては、図３に示すように、焦点１００の真下に上述のセンサ１１０があって、この両者間の間隔（距離）は、一例を挙げると、５０ｃｍから６０ｃｍくらいで、一般の胸郭撮影の場合における１ｍ８０ｃｍ〜２ｍという距離と比較すると、極端に短い。このため、線源から被写体１２０までの距離が位置によって異なり、シェーディングが大きくなるという問題がある。また、被写体１２０に入射するＸ線の角度が、被写体１２０内の各位置によって異なり、シャープな画像が撮影しにくいという問題もある。なお、図２中、１３０は胸壁面を示している。

これらの問題は、高精度な画像再現を行う上では大きな制約となる。例えば、前者のシェーディングについては、公知の方法で補正を行ったとしても、後者の問題は、画像の鮮鋭度を評価する場合に、ファントム内のエッジやスリットと呼ばれるパターンに対してはＸ線が垂直に入射することが好ましいところ、相当の角度がついた形で入射するようになってしまい、エッジやスリット等のパターンの持つ厚みが画像の鮮鋭度に影響する（見かけ上、鮮鋭度が悪化する）ことになってしまうという問題になる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、前記従来技術に基づく問題点を解消した、マンモグラフィシステムのＱＣに好適に用い得るＱＣファントムおよびこれを用いるマンモグラフィシステムのＱＣ方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るＱＣファントムは、検出器がＸ線の出射方向に対して略垂直に配置され、前記検出器の１辺が撮影の際当該撮影に係る被写体の胸壁に接するように配置され、かつＸ線の焦点から前記出射方向に延ばした直線が前記１辺と実質的に１点で交わるように配置されてなるマンモグラフィシステムにおいて、前記焦点と検出器との間に配置されてＱＣのために使用されるＱＣファントムであって、前記検出器の表面に水平で、かつ胸壁面に直交する方向の鮮鋭度を測定するための第１の鮮鋭度測定用パターンを、前記１点に近接した前記検出器上の位置に対応する位置に配置したことを特徴とする。

ここで、「Ｘ線の焦点から前記出射方向に延ばした直線が前記１辺と実質的に１点で交わる」とは、上記直線が上記１辺と交わる場合のみならず、上記直線が上記１辺の近傍の領域で交わる場合をも含むものとする。

ここで、前記検出器の表面に水平で、かつ胸壁面に沿った方向の鮮鋭度を測定するための第２の鮮鋭度測定用のパターンを、前記１点から前記１辺と垂直な方向へ延ばした直線上であって前記第１の鮮鋭度測定用パターンよりも前記１点から遠い位置に配置することが好ましい。また、前記第１の鮮鋭度測定用パターン，第２の鮮鋭度測定用のパターンとしては、スリットまたはエッジパターンを用いることが好ましい。

また、本発明に係るマンモグラフィシステムのＱＣ方法は、検出器がＸ線の出射方向に対して略垂直に配置され、前記検出器の１辺が撮影の際当該撮影に係る被写体の胸壁に接するように配置され、かつＸ線の焦点から前記出射方向に延ばした直線が前記１辺と１点で交わるように配置されてなるマンモグラフィシステムのＱＣ方法であって、鮮鋭度測定用のＱＣファントムとして、第１の鮮鋭度測定用パターン，第２の鮮鋭度測定用のパターンの位置を上述のように規定したＱＣファントムを用いることを特徴とする。
ここで、前記ＱＣファントムを用いた撮影結果の評価を行うに際しては、前記ＱＣファントムを用いた撮影画像について、シェーディング補正を行ってから評価することが好ましい。

なお、本発明において、検出器には、蓄積性蛍光体シートの他、増感紙と写真フィルムの系，フラットパネル検出器等、種々のものを用いることができる。また、ＱＣファントム上の鮮鋭度測定用のパターンとしても、上述のスリットまたはエッジパターンの他、ＣＴＦチャート、バーパターンなども使用することが可能である。

本発明によれば、胸壁面に直交する方向の鮮鋭度を測定するための第１の鮮鋭度測定用パターンを、胸壁面に近い位置で焦点の直下に配置したことにより、鮮鋭度測定用パターンに対するＸ線の入射角が、垂直からは大きくずれた角度になってしまい、鮮鋭度測定用パターンの厚みが、画像の鮮鋭度に影響するという問題を解消して、測定誤差を小さくすることができるという効果が得られる。

さらに、前記検出器の表面に水平で、かつ胸壁面に沿った方向の鮮鋭度を測定するための第２の鮮鋭度測定用パターンを、前記１点から前記１辺と垂直な方向へ延ばした直線上であって、前記第１の鮮鋭度測定用パターンよりも前記１点から遠い位置に配置することとすれば、胸壁面に沿った方向の鮮鋭度についても、複数測定位置が前記直線に対して対称に並んでいるため測定誤差を極力少なくすることができるという効果が得られ、かつ胸壁面に垂直な方向および沿った方向の両方の鮮鋭度についての評価を、極力少ない誤差で同時にまた簡便に行うことができるという効果が得られる。

以下、図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るＱＣファントム１０の構成概略を示す図である。なお、ここでは、鮮鋭度測定用パターンとして、エッジパターンを用いる例を示す。

ＱＣファントム自体は種々の形態のものが公知であり、その全体的な構成については、本発明の規定するところではない。本発明においては、少なくとも、鮮鋭度測定用のパターンの配置について、前述のような規定を行うことを特徴としている。

従って基本になるＱＣファントムとしては、例えば、アクリル板を基板として、２枚のアクリル板の間に封止するようにして、エッジパターンの他にも、バーガーファントム，メッシュパターン，ステップウエッジ，スケールパターン，マーカなどの各種のパターン（図示されていない）を有するものを挙げることができる。

本実施形態に係るＱＣファントム１０においては、鮮鋭度測定用のパターンとして、前記検出器（図３参照：１１０）の表面に水平で、かつ胸壁面（図３参照：１３０）に直交する方向の鮮鋭度を測定するための第１のエッジパターン１２、および前記検出器の表面に水平で、かつ胸壁面に沿った方向の鮮鋭度を測定するための第２のエッジパターン１４を、それぞれ、図１に示すように配置している。

図１の意味するところは、前述のように、焦点１００（図３参照）の真下にセンサ１１０（同）があって、この両者間の間隔（距離）が、一般のＸ線撮影の場合と比較して短いことに起因して、エッジパターンに対するＸ線の入射角が、胸壁面から離れるにつれ垂直からずれた角度になってしまい、エッジパターンの厚みが、画像の鮮鋭度に影響する（見かけ上、鮮鋭度が悪化する）という問題を解消するために、この方向（胸壁面に直交する方向）の鮮鋭度を測定するための第１のエッジパターン１２を、胸壁面に近い位置で焦点の直下に配置したという点にある。

一方、胸壁面に直交する方向の鮮鋭度を測定するための第２のエッジパターン１４については、これを、上記第１のエッジパターン１２に隣接し、それよりは胸壁面から遠い位置で、ＱＣファントム上の焦点の真下から胸壁面に垂直な方向へ延ばした線（以下、中央線という）上に配置している。

図１からも明らかなように、上述のエッジパターン１２およびエッジパターン１４は、いずれも、前述の胸壁面（図３参照：１３０）あるいはこれに直交する垂直面からは若干傾けた位置に設けられているが、これはデータ処理上、サンプリングを細かくしたと同じ効果が得られるということで、よく行われる方法である。

上述のような構成を有する、本実施形態に係るＱＣファントム１０を用いて行う、マンモグラフィシステムのＱＣ方法においては、図３に示したような構成を有するマンモグラフィシステムの撮影系（焦点１００−被写体１２０−センサ１１０）のうちの被写体１２０の位置に、上述のＱＣファントム１０をセットし、検出器としては例えば前述の蓄積性蛍光体シートを用いて撮影を行い、撮影結果の画像を解析する。

実際の解析を行う前には、シェーディング補正を行うことが好ましい。このシェーディング補正は、いわゆるベタ画像、すなわち、何も被写体を置かないで撮影した画像によって行えばよく、その結果に基づいて、各測定点の濃度（もしくは、読み取り光量）の最低値もしくは最高値等の所定の値に補正するものでよい。

上述のＱＣファントム１０をセットして行う撮影は、所定の線量で１回だけ撮影を行えばよく、また、解析時における画像の読み取りにおいては、前述の検出器の中央線上を中心として、両側に適度な距離だけ離れた複数の位置を選んで、この複数の位置におけるプロファイルを読み取る。

図２に、上で読み取ったプロファイルの例を模式的に示す。
ここで、１０Ａは前記ＱＣファントム１０を撮影した蓄積性蛍光体シート上の画像を模式的に示しており、また、１２Ａ，１４Ａは、それぞれ、ＱＣファントム１０上の２つのエッジパターン１２，１４の画像を模式的に示している。

また、図２（ａ）は前述の第１のエッジパターン１２、すなわち、前記検出器の表面に水平で、かつ胸壁面に直交する方向の鮮鋭度を測定するための第１のエッジパターンのプロファイル、図２（ｂ）は前述の第２のエッジパターン１４、すなわち、前記検出器の表面に水平で、かつ胸壁面に沿った方向の鮮鋭度を測定するための第２のエッジパターンのプロファイルを示しており、いずれも、前述の中央線位置を含む複数の測定位置での測定値をまとめて示している。

上述の図２（ａ），（ｂ）に示されているプロファイルは、各曲線ごとに読み取られた後、微分されてエッジの再現性が評価される。なお、この演算・解析手法については、通常行われる手法と同様であるので、これ以上詳細な説明は省略する。

上記実施形態によれば、胸壁面に直交する方向の鮮鋭度を測定するための第１のエッジパターン１２を、胸壁面に近い位置で焦点の直下に配置したことにより、エッジパターンに対するＸ線の入射角が、垂直からは大きくずれた角度になってしまい、エッジパターンの厚みが、画像の鮮鋭度に影響するという問題を解消して、測定誤差を小さくすることができるという効果が得られる。

さらに、前記検出器の表面に水平で、かつ胸壁面に沿った方向の鮮鋭度を測定するための第２のエッジパターン１４を、前記１点から前記１辺と垂直な方向へ延ばした直線上であって、前記第１のエッジパターン１２よりも前記１点から遠い位置に配置することとすれば、胸壁面に沿った方向の鮮鋭度についても、複数測定位置が中央線に対して対称に並んでいるため測定誤差を極力少なくすることができるという効果が得られ、かつ胸壁面に垂直な方向および沿った方向の両方の鮮鋭度についての評価を、極力少ない誤差で同時にまた簡便に行うことができるという効果が得られる。

なお、上記実施形態は、本発明の一例を示したものであり、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更や改良を行ってもよいことはいうまでもない。

本発明の一実施形態に係るＱＣファントムの構成概略を示す図である。 実施形態に係るＱＣファントムの画像を読み取ったプロファイルを示す模式図である。 マンモグラフィシステムにおける撮影系の説明図である。

符号の説明

１０ ＱＣファントム
１０Ａ ＱＣファントムの模式画像
１２ 第１のエッジパターン
１２Ａ 第１のエッジパターンの模式画像
１４ 第２のエッジパターン
１４Ａ 第２のエッジパターンの模式画像
１００ 焦点
１１０ センサ
１２０ 被写体
１３０ 胸壁面

Claims (4)

1. 検出器がＸ線の出射方向に対して略垂直に配置され、
   前記検出器の１辺が撮影の際当該撮影に係る被写体の胸壁に接するように配置され、かつＸ線の焦点から前記出射方向に延ばした直線が前記１辺と実質的に１点で交わるように配置されてなるマンモグラフィシステムにおいて、前記焦点と検出器との間に配置されてＱＣのために使用されるＱＣファントムであって、
   前記検出器の表面に水平で、かつ胸壁面に直交する方向の鮮鋭度を測定するための第１の鮮鋭度測定用パターンを、前記１点に近接した前記検出器上の位置に対応する位置に配置したことを特徴とするＱＣファントム。
2. 前記検出器の表面に水平で、かつ胸壁面に沿った方向の鮮鋭度を測定するための第２の鮮鋭度測定用のパターンを、前記１点から前記１辺と垂直な方向へ延ばした直線上であって前記第１の鮮鋭度測定用パターンよりも前記１点から遠い位置に配置することを特徴とするＱＣファントム。
3. 前記第１の鮮鋭度測定用パターン，第２の鮮鋭度測定用のパターンは、スリットまたはエッジパターンであることを特徴とする請求項１または２に記載のＱＣファントム。
4. 検出器がＸ線の出射方向に対して略垂直に配置され、
   前記検出器の１辺が撮影の際当該撮影に係る被写体の胸壁に接するように配置され、かつＸ線の焦点から前記出射方向に延ばした直線が前記１辺と１点で交わるように配置されてなるマンモグラフィシステムのＱＣ方法であって、鮮鋭度測定用のＱＣファントムとして、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のＱＣファントムを用いることを特徴とするマンモグラフィシステムのＱＣ方法。

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