JP2006181252A - 断層撮影装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 より厳密な校正を行い、段像画像の画質の劣化を防止することができる断層撮影装置を提供する。
【解決手段】 X線管12から被検体MにX線を照射し、被検体Mを透過したX線をFPD13が検出して投影像を得る。この際、第1、第2、第3カメラ16、17、18は、監視板P上に配されるマーカmの光学像を撮像し、その画像を得る。そして、3次元位置算定部25が、得られた各画像に基づいて、X線管12とFPD13の3次元位置を算定する。再構成演算部27は、投影像の一群と計測された3次元位置とに基づいて、断層像等を作成する。このように、投影像の取得と並行してX線管12及びFPD13の3次元位置を計測するので、X線管12またはFPD13の軌道のずれや変化が生じても、厳密な校正を行うことができる。
【選択図】 図1

Description

この発明は、医療分野や工業分野に用いられ、被検体に電磁波を照射して得られた投影像から断層像または/および3次元画像を再構成する断層撮影装置に関する。
この種の断層撮影装置では、例えば、被検体の撮影時、定期点検または故障発生などの保守点検時などに、装置の保守・校正を行う必要がある。そのため、従来、特許文献1に開示されているものが知られている。
この従来例によれば、被検体を載置する天板に校正ファントムを載置して照射手段と検出手段とを走査手段により一周走査し、得られる投影像から回転断層軸の投影線を求め、その求められた回転断層軸まわりの厳密な円軌道上に照射手段と検出手段が存在することが、断層像において偽像の発生を防止する要件であり、その回転断層軸の投影線に対して面検出器の所定の画素列が一致するように面検出器を移動調整するように構成している。
特開2003−61944号公報
しかしながら、従来例の場合、照射手段と検出手段の軌道が、回転断層軸を中心として厳密な円軌道上から少しでもズレていた場合は、厳密な校正が不可能であった。また、回転断層軸の投影線を求めるために、少なくとも180°以上回転させる必要があり、例えば、40°のように走査範囲が狭いような場合でも、広範囲の走査を行わなければならず、校正に手間がかかる欠点があった。更に、最終的には面検出器の移動調整をも行わなければならず、必要な画像を得るまでに多大な手間を要する欠点があった。
このような問題を対して、先行特許出願(特願2004−163095)の明細書に記載の発明(以下、先行発明という)によって問題の解消が図られている。
図7は、先行発明に係る断層撮影装置の全体構成図である。この断層撮影装置の校正ファントムとしては、同一平面上に無い4個以上のマーカを3次元的に配置したものを用いる。また、3次元位置情報検出部113は、この校正ファントムの投影像と、校正ファントム内のマーカの配置情報とに基づいて、X線管102及び平面検出器103の3次元位置情報を求める。なお、3次元位置情報検出部113によるこの処理は、被検体を撮影する前に予め行う。
図8は、先行発明に係る断層撮影装置の動作を説明するフローチャートである。 先ず、校正ファントムの投影像の撮影を行い(ステップT1)、その投影像と校正ファントム内部の各マーカの3次元配置情報からX線管102と平面検出器103の3次元位置情報を3次元位置情報検出部113により求める(ステップT2)。全ての投影像について3次元位置情報を求めて(ステップT3)から、それらの3次元位置情報を3次元位置情報記憶部114に記憶保存する(ステップT4)。次いで、校正ファントムを撮影した時と同じ軌道・同じタイミングで、再構成を行う被検体の投影像の撮影等を行う(ステップT5)。得られた被検体の投影像の撮影データと、3次元位置情報記憶部114に記憶されたX線管102および平面検出器103の3次元位置情報に基づいて、被検体に対する再構成演算処理を行い、断層像あるいは3次元ボリュームデータを作成する(ステップT6)。断層像等は断層像/3次元ボリュームデータ保存部116に記憶保存し、要求に応じて画像表示装置110に出力して表示する(ステップT7)。
これによれば、円軌道以外の軌道上を走査する場合においても、X線管102及び平面検出器103の3次元位置情報を精度よく得られるので、厳密な校正が可能となる。
しかし、先行発明に係る断層撮影装置では、校正ファントムの投影像の撮影時と、被検体の投影像の撮影時とは、同じ軌道上を回転することを前提にしており、偶発的な微小な走査のずれの発生や、メカ特性の経時的な変化を抑えるものではない。よって、画質が劣化する可能性が残っている。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、より厳密な校正を行い、断層画像の画質の劣化を防止することができる断層撮影装置を提供することを目的とする。
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、電磁波を被検体に照射する照射手段と、前記被検体を透過する電磁波を検出する検出手段と、前記照射手段および前記検出手段を互いに連動して移動させる移動手段と、前記移動手段により移動される前記検出手段から得られた投影像の一群に基づいて再構成演算処理を行い、断層像または/および3次元画像を作成する画像作成手段とを備えた断層撮影装置において、前記照射手段との相対的な位置関係が一定となる位置に設けられ、投影像の一群を得る際、各投影像が得られる時点ごとに所定の基準点を検知する第1検知手段と、前記検出手段との相対的な位置関係が一定となる位置に設けられ、投影像の一群を得る際、各投影像が得られる時点ごとに前記基準点を検知する第2検知手段と、前記第1検知手段及び前記第2検知手段の検知結果に基づいて、前記照射手段及び前記検出手段の3次元位置を算定する算定手段とを備え、前記画像作成手段は、前記算定手段により算定された前記照射手段及び前記検出手段の3次元位置を用いて前記再構成演算処理を行うことを特徴とするものである。
[作用・効果]請求項1に記載の発明によれば、第1検知手段と第2検知手段とは、それぞれ照射手段または検出手段との相対的な位置関係が一定となる位置に設けられている。すなわち、移動手段等の外力を受けても、たわみ等が発生せず、両者の相対的な位置関係が変位することがないように第1検知手段と第2検知手段が設置されている。これら第1検知手段と第2検知手段とによって、所定の基準点を検知する。そして、第1検知手段及び照射手段の間の相対的な位置関係と、第2検知手段及び検出手段の間の相対的な位置関係と、基準点の3次元位置とを考慮することで、算定手段は、第1検知手段と第2検知手段との検知結果に基づいて、照射手段と検出手段との3次元位置を正確に算定することができる。
さらに、第1、第2検知手段は、被検体の投影像の一群を得る際、各投影像が得られる時点ごとに基準点を検知する。これにより、投影像を取得する各時点の照射手段及び検出手段の3次元位置を、推定することなく、直接算定しているので常に正確である。よって、照射手段または検出手段の軌道が偶発的にずれる場合や、軌道が経時的に変化してしまう場合であっても、照射手段および検出手段の正確な3次元位置を得ることができる。そして、得られた3次元位置を再構成演算処理に用いることで、画像作成手段はより厳密な校正を常に行うことができる。したがって、作成される断層画像や3次元画像の画質が劣化することがない。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の断層撮影装置において、前記基準点は、所定の位置に配置されるマーカであり、前記第1検知手段は、前記マーカの光学像を撮像する第1光学撮像手段であり、前記第2検知手段は、前記マーカの光学像を撮像する第2光学撮像手段であり、前記算定手段は、前記マーカの3次元位置と、前記第1光学撮像手段から得られた画像と、前記第1光学撮像手段及び前記照射手段の間の相対的な位置関係とに基づいて、前記照射手段の3次元位置を算定し、かつ、前記マーカの3次元位置と、前記第2光学撮像手段から得られた画像と、前記第2光学撮像手段及び前記検出手段の間の相対的な位置関係とに基づいて、前記検出手段の3次元位置を算定することを特徴とするものである。
[作用・効果]請求項2に記載の発明によれば、第1検知手段と第2検知手段とを、それぞれ基準点としてのマーカの光学像を撮像する第1光学撮像手段と第2光学像撮像手段で構成することで、第1光学撮像手段と第2光学撮像手段とからマーカの画像が取得される。算定手段は、これらの画像から各光学撮像手段とマーカとの間の相対的な位置関係を求めることができる。そして、これらの位置関係について、マーカの3次元位置を考慮することで、各光学撮像手段の3次元位置が求められる。さらに、各光学撮像手段と照射手段、または検出手段との相対的な位置関係を考慮すると、照射手段及び検出手段の3次元位置を算定することができる。
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の断層撮影装置において、さらに、固定的に設置されて、前記マーカの光学像を撮像する第3光学撮像手段を備え、前記マーカは前記移動手段に配置され、前記算定手段は、さらに、前記第3光学撮像手段の3次元位置と、前記第3光学撮像手段から得られた画像とに基づいて、前記マーカの3次元位置を求めることを特徴とするものである。
[作用・効果]請求項3に記載の発明によれば、固定的に設置される第3光学撮像手段を備えることで、マーカの3次元位置を求めることができる。よって、マーカが移動手段に設置されてその3次元位置が変位する場合であっても、マーカの3次元位置を常に正確に求めることができる。
また、請求項4に記載の発明は、請求項2または請求項3に記載の断層撮影装置において、前記マーカは3点以上であることを特徴とするものである。
[作用・効果]請求項4に記載の発明によれば、マーカが3点以上であれば、照射手段及び検出手段の3次元位置を能率よく算定することができる。
また、請求項5に記載の発明は、請求項2から請求項4のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記各光学撮像手段は、それぞれ複数であることを特徴とするものである。
[作用・効果]請求項5に記載の発明によれば、各光学撮像手段は、両眼視の手法を採用して、照射手段及び検出手段の3次元位置を容易に算定することができる。
なお、本明細書は、次のような断層撮影装置に係る発明も開示している。
(1)電磁波を被検体に照射する照射手段と、前記被検体を透過する電磁波を検出する検出手段と、前記照射手段および前記検出手段を互いに連動して移動させる移動手段と、前記移動手段により移動される前記検出手段から得られた投影像の一群に基づいて再構成演算処理を行い、断層像または/および3次元画像を作成する画像作成手段とを備えた断層撮影装置において、固定的に設置されて、前記照射手段及び前記検出手段の光学像を撮像する第4光学撮像手段と、前記第4光学撮像手段の3次元位置と、前記第4光学撮像手段から得られた画像とに基づいて、前記照射手段及び前記検出手段の3次元位置を算定する算定手段とを備え、前記画像作成手段は、前記算定手段により算定された前記照射手段及び前記検出手段の3次元位置を用いて前記再構成演算処理を行うことを特徴とする断層撮影装置。
前記(1)に記載の発明によれば、第4光学撮像手段のみから得られる画像に基づいて、直接、照射手段及び検出手段の3次元位置を算定することができる。よって、光学撮像手段の種類を減らすことができる。また、マーカを省くことができる。よって、断層撮影装置の構成を簡略化することができる。
(2)前記(1)に記載の断層撮影装置において、前記第4光学撮像手段は複数であることを特徴とする断層撮影装置。
前記(2)に記載の発明によれば、第4光学撮像手段は、両眼視の手法を採用して、照射手段及び検出手段の3次元位置を容易に算定することができる。
この発明に係る断層撮影装置によれば、照射手段または検出手段が移動する軌道が偶発的にずれた場合や、軌道が経時的に変化してしまう場合であっても、照射手段及び検出手段の3次元位置を常に正確に取得することができる。そして、この3次元位置を再構成演算処理に用いるので、より厳密な校正を行うことができる。しがたって、照射手段または検出手段の軌道のずれや変化が生じても、作成される断層画像や3次元画像の画質の劣化を抑えることができる。
以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。
図1は、実施例1に係る断層撮影装置を示す全体構成図である。この断層撮影装置は、被検体Mの投影像を得る撮影部1と、この撮影部1を制御する撮影制御部3と、得られた投影像を処理して断層像または/および3次元画像を作成する画像処理部5と、この断層像等を表示するモニタ7とに大きく分けられる。
撮影部1は、被検体Mを載置する天板11と、被検体MにX線を照射するX線管12と、被検体Mを挟んで、X線管12と対向するように配置されて、被検体Mを透過するX線を検出するフラットパネル型X線検出器(以下、「FPD」と略記する)13と、X線管12及びFPD13をその両端部に保持するC字状アーム14と、C字状アーム14を懸垂支持する支持部15とを備える。この支持部15は、天板11の長手方向を向いた水平方向の軸RAを中心にC字状アーム14を回転駆動する。これにより、X線管12及びFPD13も、C字状アーム14と連動して移動する。なお、C字状アーム14については、その形状は「C」字状に限らず、「U」字状等公知の形状を含む。また、X線管12とFPD13とは、それぞれこの発明における照射手段と検出手段とに相当する。さらに、C字状アーム14は、この発明における移動手段に相当する。
また、C字状アーム14の弧の略中央部であって内側には、監視板Pが設けられている。C字状アーム14が回転駆動されると、この監視板Pも連動して移動する。
図2は、監視板の正面図の一例である。図示するように、この監視板Pには、3個の円形状のマーカm1、m2、m3(特に区別する必要がないときは、「マーカm」と総称する)が描かれている。なお、マーカmは、後述するCCDカメラで撮像されるものであり、X線を照射するものでない。よって、マーカmは、視認できればよい。また、マーカmの形状は球等の立体形状であることを要しない。
さらに、X線管12の両側端部には、それぞれ第1カメラ16a、16b(以下では、特に区別する必要がないときは「第1カメラ16」と総称する)が設置されている。同様に、FPD13の両側端部にもそれぞれ第2カメラ17a、17b(特に区別する必要がないときは「第2カメラ17」と総称する)が設置されている。また、C字状アーム14や天板11等とは別体に、固定的に第3カメラ18a、18b(特に区別する必要がないときは「第3カメラ18」と総称する)が設置されている。
このような配置とすることで、第1カメラ16及びX線管12の間の相対的な位置関係は常に一定である。すなわち、C字状アーム14の回転駆動のような外力が加わっても、第1カメラ16及びX線管12の間には機械的なたわみ等が生じることがない。言い換えれば、両者間の相対的な位置関係は変位することなく、常に一定である。同様に、第2カメラ17及びFPD13の間の相対的な位置関係も常に一定である。また、第3カメラ18の場合は、その3次元位置が、C字状アーム14等の可動部の動作とまったく関係なく、常に一定である。
第1、第2、第3カメラ16、17、18は、それぞれCCDカメラであり、固体撮像素子であるCCD(Charge Coupled Device)と電子シャッターやレンズなどから構成されている。また、各カメラ16、17、18は、監視板Pを撮像視野に入れるように撮像方向を調節して配置されている。また、第3カメラ18は、C字状アーム14が回転しても被検体Mの影に隠れることなく、監視板Pのマーカmの光学像を撮像できるように、配置されている。なお、第1カメラ16と第2カメラ17と第3カメラ18とは、それぞれこの発明における第1光学撮像手段と第2光学撮像手段と第3光学撮像手段とに相当する。
撮影制御部3は、X線管12によるX線の照射や、FPD13によるX線の検出や、X線管12及びFPD13の移動を制御する。
画像処理部5は、投影像収集部21と画像収集部23と3次元位置算定部25と再構成演算部27と保存部29とを備えている。なお、係る画像処理部5は、所定のプログラムを読み出して実行する中央演算処理装置(CPU)や、各種情報を記憶するRAM(Random-Access Memory)や固定ディスク等の記憶媒体等で実現される。
投影像収集部21は、FPD13から投影像を収集する。画像収集部23は、各カメラ16、17、18から画像を収集する。なお、画像収集部23とは、投影像が得られる各時点において画像を取得するように、投影像収集部21と同期している。このため、本実施例では、投影像収集部21及びFPD13が、撮影制御部3と連携して動作するように構成されている。
3次元位置算定部25は、記憶媒体に第1カメラ16及びX線管12の間の相対的な位置関係と、第2カメラ17及びFPD13の間の相対的な位置関係と、第3カメラ18の3次元位置とを記憶している。この記憶媒体から読み出す位置関係及び3次元位置と、画像収集部23が収集した各画像とに基づいて、X線管12とFPD13との3次元位置を算定する。なお、3次元位置算定部25は、この発明における算定手段に相当する。
再構成演算部27は、これらX線管12及びFPD13の3次元位置と、投影像の一群とに基づいて、断層像、あるいは3次元画像を作成する。保存部29では、再構成演算部27から得られた断層像等を保存する。そして、適宜操作者の指示等に従い、モニタ7に断層像等を表示する。再構成演算部27は、この発明における画像作成手段に相当する。
次に、図3を参照して、実施例1に係る断層撮影装置の動作について説明する。
<ステップS1> 被検体を撮影する
撮影制御部3の制御に従い、X線管12が被検体MにX線を照射する。FPD13は、被検体Mを透過したX線を検出し、投影像を得る。
被検体Mの投影像を得る際、第1、第2、第3カメラ16、17、18は、投影像が得られる各時点におけるマーカmの光学像をそれぞれ撮像し、画像を得る。
<ステップS2> 投影像を収集する
投影像収集部21は、FPD13から投影像を受け取って収集する。
<ステップS3> 画像を収集する
画像収集部23は、第1、第2、第3カメラ16、17、18から、それぞれ画像を受け取って収集する。
<ステップS4> X線管及びFPDの3次元位置を算定する
3次元位置算定部25は、画像収集部23から各画像を受け取る。また、3次元位置算定部25が有する記憶媒体から、第1カメラ16及びX線管12の間の相対的な位置関係と、第2カメラ17及びFPD13の間の相対的な位置関係と、および第3カメラ18の3次元位置とを読み出す。そして、第1カメラ16が得た各画像について、両眼視の手法により処理を行い、第1カメラ16及びマーカmの間の相対的な位置関係を求める。同様に、第2カメラ17が得た各画像に基づいて、第2カメラ17及びマーカmの間の相対的な位置関係を求める。
また、第3カメラ18が得た各画像と第3カメラ18の3次元位置とに基づいて、マーカmの3次元位置を求める。
第1カメラ16及びマーカmの間の相対的な位置関係に、マーカmの3次元位置を与えて、第1カメラ16の3次元位置を求める。さらに、求めた第1カメラ16の3次元位置を、第1カメラ16及びX線管12の間の相対的な位置関係に与えて、X線管12の3次元位置を求める。
同様に、第2カメラ17及びマーカmの間の相対的な位置関係と、マーカmの3次元位置とに基づいて、第2カメラ17の3次元位置を求める。そして、第2カメラ17の3次元位置と、第2カメラ17及びFPD13の間の相対的な位置関係とに基づいて、FPD13の3次元位置を求める。
なお、3次元位置算定部25は、このX線管12とFPD13との3次元位置について、投影像が得られた時点ごとに、一連の算定処理を繰り返す。
<ステップS5> 投影像と3次元位置に基づき、再構成演算処理を行う
再構成演算部27は、投影像収集部21が収集した投影像の一群を受け取る。また、3次元位置算定部25からX線管12とFPD13との3次元位置を受け取る。そして、投影像と各3次元位置に基づいて、被検体Mに対する再構成演算処理を行い、被検体Mの任意の位置の断層像あるいは3次元ボリュームデータを作成する。
この3次元ボリュームデータを作成する一連の手順について、図4を参照しながら概説する。まず、この一群の撮影データを単純逆投影(単純バックプロジェクション:単純BP)して単純BP中間像を生成する。次に、この単純BP中間像を3次元フーリエ変換して、実空間データからフーリエ空間データに変換した3次元フーリエ分布像(図4には、3次元フーリエ空間座標で表示しているものに対応する)を生成する。次に、この3次元フーリエ分布像に対してフィルタリング処理を施す(|ω|フィルタリング(絶対値オメガフィルタリング)やローパスフィルタリング)。次に、フィルタリング処理を施した3次元フーリエ分布像を3次元逆フーリエ変換して、フーリエ空間データから実空間データに戻し、3次元ボリュームデータ(図4には、右端側に表示され、周方向に幾本かの破線が図示されている円柱状のものに対応する)が生成される。このようにして、関心領域の3次元ボリュームデータを生成する再構成が行なわれる。なお、この3次元ボリュームデータから任意の断層面を選択することで、選択した断層像が見られる(図4には、最右端に表示された厚みの薄い円柱状のものを見ているものに対応する)。上述したように、一旦、単純BP中間像を生成し、この単純BP中間像をフーリエ空間で所定のフィルタリング処理を施すという手法を、F(フーリエ)空間フィルタ法と呼ぶ。
ここで、単純BP中間像を生成するとき、図5に示すように、撮影された被検体Mの関心領域に3次元格子群Kを仮想的に設定する。そして、3次元格子群K内の格子点Jを選択して、FPD13上の点DPにおける検出データを、X線管12と点DPとを結ぶ直線上にある格子点Jに逆投影する。
ここで、FPD13上の点DPの座標は、X線管12とFPD13との3次元位置に基づき、格子点Jの位置から正確に求められる。
また、点DPにおける検出データは、この点DPに最近接する例えば4点d1〜d4の検出データを加重平均して求める。そして、このような検出データをいろいろな角度から得て、格子点に累算することで、その格子点について逆投影を行うことができる。そして、3次元格子群Kの残りの格子点について、前記と同様にして逆投影を行い、さらに、各位置ごとにこれと同様の逆投影を行うことで、単純BP中間像が生成される。なお、予め、被検体Mの撮影像にボケ防止のフィルタ処理等を施してもよい。
<ステップS6> 断層像等の保存、表示を行う
その後、作成した被検体Mの任意の位置の断層像あるいは3次元ボリュームデータを保存部29に記憶保存し、要求に応じて、適宜、モニタ7に出力して表示する(S7)。
このように、実施例1に係る断層撮影装置によれば、第1、第2カメラ16、17は、マーカmの光学像を撮像する。3次元位置算定部25は、マーカmの3次元位置を考慮することで、第1、第2カメラ16、17から得られた画像に基づいて、第1、第2カメラ16、17の各3次元位置を算定することができる。さらに、第1カメラ16が、X線管12との間の相対的な位置関係が一定となる位置に設けられており、第2カメラ17が、FPD13との間の相対的な位置関係が一定となる位置に設けられている。よって、3次元位置算定部25は、これらの相対的な位置関係を考慮することで、X線管12とFPD13との各3次元位置を正確に算定することができる。
また、本実施例に係るマーカの3次元位置は変位する。しかし、固定的に設置される第3カメラ18がマーカの光学像を撮像することにより、3次元位置算定部25は、マーカmの3次元位置を正確に求めることができる。
また、第1、第2、第3カメラ16、17、18は、被検体Mの撮影において、各投影像の取得の時点におけるマーカmの光学像を撮像する。そして、3次元位置算定部25は、X線管12とFPD13との3次元位置を推定することなく、直接検知して算定する。したがって、X線管12とFPD13との3次元位置を常に正確に算定することができる。よって、C字状アーム14のたわみ等によってX線管12とFPD13の軌道が偶発的にずれた場合であっても、3次元位置算定部25は正確にX線管12及びFPD13の3次元位置を取得することができる。また、X線管12とFPD13の軌道が経時的に変化してしまっても、被検体Mの撮影の都度(撮影と同時に)、3次元位置算定部25が算定するので、X線管12及びFPD13の3次元位置は常に正確である。
また、このように構成することで、被検体Mの撮影の前に校正ファントムを撮影して、予めX線管12及びFPD13の3次元位置を取得することを要しない。
また、第1、第2、第3カメラ16、17、18はそれぞれ2台あるので、マーカmとの相対的な位置関係やマーカmの3次元位置を、両眼視の手法により容易に求めることができる。
監視板P上に配されるマーカmは3点であるので、3次元位置算定部25は、X線管12及びFPD13の3次元位置を能率よく算定することができる。
また、支持部15による回転駆動により、C字状アーム13は、そのC字状の円弧の略中央部を貫く軸RAを中心に回転移動する。そして、マーカmを配する監視板Pは、C字状アーム14の回転軸RA近傍であって、X線管12及びFPD13に対向するように、C字状アーム14の円弧の内側に設置されている。よって、C字状アーム14が回転移動した場合であっても、マーカmの変位量は比較的少ない。よって、X線管12の両側端部に設けらる第1カメラ16、および、FPD13の両側端部に設けられる第2カメラ17は、常に、マーカmの光学像を撮像視野に容易に入れることができる。
次に、この発明の実施例2を説明する。
図6は、この実施例2に係る断層撮影装置を示す全体構成図である。なお、実施例1と同じ構成については同符号を付すことで詳細な説明を省略する。
この断層撮影装置は、被検体Mの投影像を得る撮影部2と、この撮影部2を制御する撮影制御部3と、得られた投影像を処理して断層象等を作成する画像処理部6と、この断層像等を表示するモニタ7とに大きく分けられる。
撮影部2において、監視板Pは、C字状アーム14や天板11等とは別体に、固定的に設置されている。監視板P上に配される3点のマーカm1〜m3は、実施例1と同様である。よって、マーカmの3次元位置は、C字状アーム14等の可動部の動作とまったく関係なく、常に一定である。
このため、第1カメラ16と第2カメラ17は、それぞれ撮像視野に監視板Pをいれるように、第1実施例とは異なる撮像方向に向けて、設置されている。なお、撮像部2は、第1実施例で説明した第3カメラ18を備えていない。
画像処理部6は、投影像収集部21と画像収集部24と3次元位置算定部26と再構成演算部27と保存部29とを備えている。ここで、第1実施例の対応する構成と異なる画像収集部24と3次元位置算定部26とについて説明する。
画像収集部24は、マーカmの光学像を撮像する各カメラ16、17から得られる画像を収集する。
3次元位置算定部26は、記憶媒体に第1カメラ16及びX線管12の間の相対的な位置関係と、第2カメラ17及びFPD13の間の相対的な位置関係と、マーカmの3次元位置とを記憶している。この記憶媒体から読み出す位置関係及び3次元位置と、画像収集部24が収集した各画像とに基づいて、X線管12とFPD13との3次元位置を算定する。なお、3次元位置算定部26は、この発明における算定手段に相当する。
具体的には、以下のような処理により算定する。
すなわち、3次元位置算定部26は、画像収集部24から各画像を受け取る。また、3次元位置算定部26が有する記憶媒体から、第1カメラ16及びX線管12の間の相対的な位置関係と、第2カメラ17及びFPD13の間の相対的な位置関係と、マーカmの3次元位置とを読み出す。そして、第1カメラ16から得られた各画像について、両眼視の手法により処理を行い、第1カメラ16及びマーカmの間の相対的な位置関係を求める。同様に、第2カメラ17から得られた各画像に基づいて、第2カメラ17及びマーカmの間の相対的な位置関係を求める。
求めた第1カメラ16及びマーカmの間の相対的な位置関係に、マーカmの3次元位置を与えて、第1カメラ16の3次元位置を求める。さらに、求めた第1カメラ16の3次元位置を、第1カメラ16及びX線管12の間の相対的な位置関係に与えて、X線管12の3次元位置を算定する。
同様に、第2カメラ17及びマーカmの間の相対的な位置関係と、マーカmの3次元位置とに基づいて、第2カメラ17の3次元位置を求める。そして、第2カメラ17の3次元位置と、第2カメラ17及びFPD13の間の相対的な位置関係とに基づいて、FPD13の3次元位置を算定する。
なお、3次元位置算定部26は、このX線管12とFPD13との3次元位置について、投影像が得られた時点ごとに、一連の算定処理をする。
このように、実施例2に係る断層撮影装置によっても、実施例1と同様に、投影像が得られる各時点におけるX線管12とFPD13との3次元位置を常に正確に算定することができる。また、被検体Mの撮影前に、構成ファントムを撮影することを要しない。
さらに、実施例2にかかる断層撮影装置によれば、監視板Pを固定的に設置することで、マーカmの3次元位置は変位せず、常に一定である。よって、マーカmの3次元位置を求める処理や、そのための画像を取得するカメラ(例えば、実施例1で説明した第3カメラ18)の設置を省略することができる。
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
(1)上述した各実施例では、マーカmの光学像を各カメラ16、17、18が撮像する構成であったが、X線管12とFPD13との3次元位置を算定できるかぎり、適宜に設計変更できる。
たとえば、C字状アーム14や天板11等とは別体に、固定的に設置される第4カメラを備えて、X線管12及びFPD13の光学像を直接撮像するように構成してもよい。このとき、3次元位置算定部25(26)は、第4カメラが得た画像と、第4カメラの3次元位置とに基づいてX線管12及びFPD13の3次元位置を直接的に算定することができる。また、かかる構成により、マーカmを配する監視板Pやマーカmの光学像を撮像する第1、第2、第3カメラ16、17、18を省略することができる。また、マーカmの3次元位置を求める処理も不要となる。
(2)上述した各実施例では、各カメラ16、17、18等は、それぞれ2台であった。しかし、各カメラの台数はこれに限らず、それぞれ3台以上であってもよいし、それぞれ1台でもよい。なお、1台の場合は、所定の撮像条件を満たすようにカメラを設置することで、3次元位置算定部25(26)は得られた画像から、X線管12とFPD13との3次元位置も算定することができる。
(3)上述した各実施例では、第1、第2カメラ16、17は、X線管12またはFPD13の両側端部に設置する構成であった。しかし、第1、第2カメラ16、17の3次元位置がわかれば、X線管12とFPD13との3次元位置が算定できる限り適宜に設計変更できる。たとえば、X線管12またはFPD13と、C字状アーム14との接合部に、第1、第2カメラ16、17を設置するようにしてもよい。
(4)上述した各実施例では、各カメラ16、17、18は、CCDカメラであった。しかし、例えばテレビカメラなど、マーカの光学像を撮像してその画像が得られる公知のカメラ、またはセンサに適宜に設計変更してもよい。さらには、マーカとの相対的な位置関係を検出することができれば、各カメラ16、17、18のように光学像を撮像するセンサに限られない。たとえば、マーカに対して、特定の光や電波等を照射して、マーカとの位置関係を検知するセンサであってもよい。
(5)上述した各実施例では、マーカmが配される監視板Pは、C字状アーム14の円弧の略中心付近に設置されるものであった。しかし、各カメラ16、17、18がマーカmの光学像を撮像できればよく、監視板Pの位置は適宜に設計変更することができる。
(6)上述した第1実施例では、マーカmが配される監視板Pは、C字状アーム14とともに移動するものであった。しかし、例えば支持部15等が監視板Pを保持する等により、監視板Pを固定的に設置するように構成してもよい。これにより、マーカmの3次元位置を求める処理や、そのために必要な画像を取得するカメラの設置を省略することができる。
(7)上述した各実施例では、軸RA周りに回転するようにC字状アーム14を駆動する構成である。しかしながら、X線管12及びFPD13の軌道は、かかる駆動に応じたもののみに限定されない。たとえば、全周360°分回転する、いわゆるCT装置のような軌道でも良い。また、軸RA以外の軸を中心にC字状アームを回転させてもよい。更に、投影位置によって回転軸からX線管12またはFPD13への距離が変化するような軌道、X線管12とFPD13とが一定の平面内に存在しないような軌道、あるいは、撮影毎にC字状アーム14等のメカのがたつき等が原因で不連続な軌道でX線管12とFPD13とを変位させるものでも良い。また、X線管12とFPD13の軌道は、平行な二直線あるいはそれに順ずる軌道でも良い。要するに、複数の異なる方向から被検体Mの投影像が得られさえすれば、どのような軌道でも良い。
(8)上記した各実施例では、X線を照射するX線管12を備えているが、この発明としては、可視光、プラズマX線源からのX線、放射性同位元素からのガンマ線、電子ライラックからのX線照射する構成のものや、シンクロトロン軌道放射光源(SOR)など、各種の電磁波を照射するものを用いることができる。
(9)また、上記した各実施例では、検出手段として、FPD13を用いているが、この発明としては、イメージインテンシファイアや多列検出器などを用いるものでも良い。
(10)さらに、上記した各実施例では、撮影部1(2)は、C字状アーム14によって保持することにより、X線管12とFPD13とを機械的に結合して構成されている。しかし、X線管12とFPD13とを互いに連動して移動させることができれば、C字状アーム14を有する構成に限られない。たとえば、X線管12とFPD13とを個別に保持しつつ、共通の回転駆動軸に連結する等の構成により、X線管12とFPD13とを互いに連動して移動させても良い。また、X線管12とFPD13とを個別に保持しつつ、それぞれを個別に、かつ、相互に同期制御して回転駆動する構成としても良い。
実施例1に係る断層撮影装置を示す全体構成図である。 監視板の正面図である。 実施例1に係る断層撮影装置の動作を説明するフローチャートである。 3次元ボリュームデータを作成する手順を説明ための模式図である。 逆投影法を説明するための模式図である。 実施例2に係る断層撮影装置を示す全体構成図である。 先行発明に係る断層撮影装置の全体構成図である。 先行発明に係る断層撮影装置の動作を説明するフローチャートである。
符号の説明
12 …X線管
13 …フラットパネル型X線検出器(FPD)
14 …C字状アーム
16a、16b …第1カメラ
17a、17b …第2カメラ
18a、18b …第3カメラ
25、26 …3次元位置算定部
27 …再構成演算部
M …被検体
m …マーカ

Claims (5)

  1. 電磁波を被検体に照射する照射手段と、前記被検体を透過する電磁波を検出する検出手段と、前記照射手段および前記検出手段を互いに連動して移動させる移動手段と、前記移動手段により移動される前記検出手段から得られた投影像の一群に基づいて再構成演算処理を行い、断層像または/および3次元画像を作成する画像作成手段とを備えた断層撮影装置において、前記照射手段との相対的な位置関係が一定となる位置に設けられ、投影像の一群を得る際、各投影像が得られる時点ごとに所定の基準点を検知する第1検知手段と、前記検出手段との相対的な位置関係が一定となる位置に設けられ、投影像の一群を得る際、各投影像が得られる時点ごとに前記基準点を検知する第2検知手段と、前記第1検知手段及び前記第2検知手段の検知結果に基づいて、前記照射手段及び前記検出手段の3次元位置を算定する算定手段とを備え、前記画像作成手段は、前記算定手段により算定された前記照射手段及び前記検出手段の3次元位置を用いて前記再構成演算処理を行うことを特徴とする断層撮影装置。
  2. 請求項1に記載の断層撮影装置において、前記基準点は、所定の位置に配置されるマーカであり、前記第1検知手段は、前記マーカの光学像を撮像する第1光学撮像手段であり、前記第2検知手段は、前記マーカの光学像を撮像する第2光学撮像手段であり、前記算定手段は、前記マーカの3次元位置と、前記第1光学撮像手段から得られた画像と、前記第1光学撮像手段及び前記照射手段の間の相対的な位置関係とに基づいて、前記照射手段の3次元位置を算定し、かつ、前記マーカの3次元位置と、前記第2光学撮像手段から得られた画像と、前記第2光学撮像手段及び前記検出手段の間の相対的な位置関係とに基づいて、前記検出手段の3次元位置を算定することを特徴とする断層撮影装置。
  3. 請求項2に記載の断層撮影装置において、さらに、固定的に設置されて、前記マーカの光学像を撮像する第3光学撮像手段を備え、前記マーカは前記移動手段に配置され、前記算定手段は、さらに、前記第3光学撮像手段の3次元位置と、前記第3光学撮像手段から得られた画像とに基づいて、前記マーカの3次元位置を求めることを特徴とする断層撮影装置。
  4. 請求項2または請求項3に記載の断層撮影装置において、前記マーカは3点以上であることを特徴とする断層撮影装置。
  5. 請求項2から請求項4のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記各光学撮像手段は、それぞれ複数であることを特徴とする断層撮影装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010018537A1 (en) * 2008-08-13 2010-02-18 Koninklijke Philips Electronics N. V. Calibration method for ring artifact correction in non-ideal isocentric 3d rotational x-ray scanner systems using a calibration phantom based rotation center finding algorithm
KR101787714B1 (ko) * 2015-11-24 2017-10-20 메디퓨처(주) 디지털 유방 단층영상합성기
KR101787713B1 (ko) * 2015-11-24 2017-10-20 메디퓨처(주) X-선 초점의 궤적 보정 및 위치각 측정이 가능한 디지털 유방 단층영상합성기
CN111093508A (zh) * 2017-09-26 2020-05-01 株式会社岛津制作所 医用x射线图像处理装置和x射线图像摄影装置
US11353606B2 (en) 2018-08-02 2022-06-07 Shimadzu Corporation Radiation image processing apparatus and radiation image processing method
JP7538812B2 (ja) 2019-03-25 2024-08-22 ファス モバイル インコーポレイテッド X線装置又は超音波装置環境において処置具を照準及び位置合わせするシステム及び方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010018537A1 (en) * 2008-08-13 2010-02-18 Koninklijke Philips Electronics N. V. Calibration method for ring artifact correction in non-ideal isocentric 3d rotational x-ray scanner systems using a calibration phantom based rotation center finding algorithm
CN102123664A (zh) * 2008-08-13 2011-07-13 皇家飞利浦电子股份有限公司 使用基于校准体模的旋转中心建立算法在不理想等中心3d旋转x射线扫描器系统中进行环形伪影校正的校准方法
JP2011530372A (ja) * 2008-08-13 2011-12-22 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 理想的なアイソセントリックではない三次元回転型のx線スキャナシステムにおける、較正用ファントムに基づく回転中心探索アルゴリズムを用いたリング・アーチファクトの較正方法
US8249213B2 (en) 2008-08-13 2012-08-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Calibration method for ring artifact correction in non-ideal isocentric 3D rotational X-ray scanner systems using a calibration phantom based rotation center finding algorithm
KR101787714B1 (ko) * 2015-11-24 2017-10-20 메디퓨처(주) 디지털 유방 단층영상합성기
KR101787713B1 (ko) * 2015-11-24 2017-10-20 메디퓨처(주) X-선 초점의 궤적 보정 및 위치각 측정이 가능한 디지털 유방 단층영상합성기
CN111093508A (zh) * 2017-09-26 2020-05-01 株式会社岛津制作所 医用x射线图像处理装置和x射线图像摄影装置
US10902594B2 (en) 2017-09-26 2021-01-26 Shimadzu Corporation Medical x-ray image processing apparatus and X-ray imaging apparatus
CN111093508B (zh) * 2017-09-26 2023-02-17 株式会社岛津制作所 医用x射线图像处理装置和x射线图像摄影装置
US11353606B2 (en) 2018-08-02 2022-06-07 Shimadzu Corporation Radiation image processing apparatus and radiation image processing method
JP7538812B2 (ja) 2019-03-25 2024-08-22 ファス モバイル インコーポレイテッド X線装置又は超音波装置環境において処置具を照準及び位置合わせするシステム及び方法

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