JP2010188112A - 回転中心位置同定方法、リングアーチファクト補正方法、回転中心位置同定装置、ｘ線診断装置、回転中心位置同定処理を実行するためのプログラム、リングアーチファクト補正を実行するためのプログラムが記録された記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】回転中心位置の同定及びリングアーチファクト補正を従来に比してより簡単かつ正確に実行することができる回転中心位置同定方法等を提供する。
【解決手段】人工的なアーチファクトを含む投影方向毎の投影画像に対して、回転撮像系の振動等の影響を補正すると共に、当該投影画像を用いた画像再構成によりリングアーチファクトのみを含むボリュームデータを生成する。このボリュームデータを用いてリング中心を決定し、当該リング中心を原点として、実際の撮像画像の極座標変換を実行し、角度軸と平行する信号（リングアーチファクト）を抽出する。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えばＸ線診断装置を用いて撮像された画像において発生する同心円状のアーチファクト（リングアーチファクト）を除去するための補正（リングアーチファクト補正）を行う場合において、リング中心をより正確に決定するための手法に関する。

リングアーチファクトは、Ｘ線コンピュータ断層撮像装置の分野では良く知られており、検出器素子の微小な感度誤差により発生すると言われている。このアーチファクトは非常に低濃度であるが、軟組織などを観察する際に特に問題となる。

近年、２次元検出器を有するＸ線診断装置を用いて、軟組織を三次元イメージングし観察したいというニーズが大きくなってきている。この様な三次元イメージングでは、Ｘ線コンピュータ断層撮像装置のような頑丈な回転ガントリでなく、略C形アームのような回転ガントリで構成されているシステムを用いるのが一般的である。この様なシステムでは、Ｘ線発生部及びＸ線検出部が設置された略C形アーム（回転撮像系）を平行移動、回転移動等させ、所望の位置に停止させてＸ線画像の撮像を実行する。そのため、略C形アームの支持部や駆動部等の機械系においては、移動や停止に伴う振動やたわみ、長年の使用によるガタ、ある角度以上回転した場合の重心移動等が発生する。この振動等は、略C形アームの回転中心のブレを発生させ、画質の低下の原因となる。

この問題を解決するため、従来のＸ線診断装置では、既知構造のファントムを撮像し、得られた投影像との相対的位置関係を導出し、これを用いて振動等による画像への影響を補正している。

ところで、リングアーチファクト補正を行う場合には、画像上のリングアーチファクトの中心（リング中心）の位置を同定する必要がある。このリング中心は、回転撮像系の回転中心に対応する。従来の略C形アームを有するＸ線診断装置では、振動等の影響を取り除くための補正データ収集に用いるファントム中心を基準として再構成座標系を定義しているため、リング中心位置はファントムの位置によって変わってしまう。

従来のＸ線診断装置では、回転中心の位置（すなわちリング中心の位置）は、再構成画像上で手作業で同定しているため、精度の点で問題がある。また、振動等の影響を取り除くための補正データを更新する度に、リング中心位置も再度同定しなければならない。これは大変手間であり、且つ非現実的である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、回転中心位置の同定及びリングアーチファクト補正を従来に比してより簡単かつ正確に実行することができる回転中心位置同定方法、リングアーチファクト補正方法、回転中心位置同定装置、Ｘ線診断装置、回転中心位置同定処理を実行するためのプログラムが記録された記録媒体を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。

請求項１に記載の発明は、回転しながら撮像を実行する回転撮像系を有する画像撮像装置の前記回転の中心位置を同定するための方法であって、人工的なアーチファクトを含む投影方向毎の投影画像を用いて、前記回転撮像系の機械的な要因によって発生する空間的な位置ずれの影響を取り除くための補正処理、及び前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータの再構成処理を実行し、前記ボリュームデータを用いて、前記リングアーチファクトのリング中心を、前記回転撮像系の回転中心の位置として同定すること、を具備する回転中心位置同定方法である。

請求項７に記載の発明は、人工的なアーチファクトを含む投影方向毎の投影画像を用いて、前記回転撮像系の機械的な要因によって発生する空間的な位置ずれの影響を取り除くための補正処理、及び前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータの再構成処理を実行し、前記ボリュームデータを用いて、前記リングアーチファクトのリング中心を同定し、前記リング中心を用いて、回転撮像系を用いて取得された投影方向毎の投影画像に発生するリングアーチファクトを補正すること、を具備するリングアーチファクト補正方法である。

請求項１４に記載の発明は、回転しながら撮像を実行する回転撮像系を有する画像撮像装置の前記回転の中心位置を同定するための中心位置同定装置であって、人工的なアーチファクトを含む投影方向毎の投影画像を用いて、前記回転撮像系の機械的な要因によって発生する空間的な位置ずれの影響を取り除くための補正処理、及び前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータの再構成処理を実行するデータ処理ユニットと、前記ボリュームデータを用いて、前記リングアーチファクトのリング中心を、前記回転撮像系の回転中心の位置として同定する同定ユニットと、を具備する回転中心位置同定装置である。

請求項２０に記載の発明は、人工的なアーチファクトを含む投影方向毎の投影画像を用いて、前記回転撮像系の機械的な要因によって発生する空間的な位置ずれの影響を取り除くための補正処理、及び前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータの再構成処理を実行するデータ処理ユニットと、前記ボリュームデータを用いて、前記リングアーチファクトのリング中心を同定するリング中心同定ユニットと、前記リング中心を用いて、回転撮像系を用いて取得された投影方向毎の投影画像に発生するリングアーチファクトを補正する補正ユニットと、を具備するＸ線診断装置である。

請求項２７に記載の発明は、回転しながら撮像を実行する回転撮像系を有する画像撮像装置の前記回転の中心位置を同定するための処理を実行するためのプログラムを記録する記録媒体であって、コンピュータに、人工的なアーチファクトを含む投影方向毎の投影画像を用いて、前記回転撮像系の機械的な要因によって発生する空間的な位置ずれの影響を取り除くための補正処理、及び前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータの再構成処理を実行させ、前記ボリュームデータを用いて、前記リングアーチファクトのリング中心を、前記回転撮像系の回転中心の位置として同定させること、を実現させる記録媒体である。

請求項２８に記載の発明は、リングアーチファクト補正方法を実行するためのプログラムを記録する記録媒体であって、コンピュータに、人工的なアーチファクトを含む投影方向毎の投影画像を用いて、前記回転撮像系の機械的な要因によって発生する空間的な位置ずれの影響を取り除くための補正処理、及び前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータの再構成処理を実行させ、前記ボリュームデータを用いて、前記リングアーチファクトのリング中心を同定させ、前記リング中心を用いて、回転撮像系を用いて取得された投影方向毎の投影画像に発生するリングアーチファクトを補正させること、を実現させる記録媒体である。

以上本発明によれば、回転中心位置の同定及びリングアーチファクト補正を従来に比してより簡単かつ正確に実行することができる回転中心位置同定方法、リングアーチファクト補正方法、回転中心位置同定装置、Ｘ線診断装置、回転中心位置同定処理を実行するためのプログラムが記録された記録媒体を実現することができる。

図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置の構成の一例を示している。 図２は、撮像架台６の外観の一例を示している。 図３は、リング中心同定処理のフローチャートを示している。 図４は、人工的なアーチファクトのみを含む投影画像（アーチファクト投影画像）の一例を示している。 図５は、図４に示した人工的なアーチファクトに起因する再構成画像上でのリングアーチファクトの一例を示している。 図６は、リングアーチファクト補正処理のフローチャートを示している。 図７は、変形例に係るリング中心同定処理の流れを示したフローチャートである。 図８Ａは、人工的なアーチファクトに起因する再構成画像上でのリングアーチファクトの例を示している。 図８Ｂは、人工的なアーチファクトに起因する再構成画像上でのリングアーチファクトの例を示している。 図９は、他の変形例に係るリング中心同定処理の流れを示したフローチャートである。 図１０は、人工的なアーチファクトに起因する再構成画像上でのリングアーチファクトの例を示している。 図１１は、変形例３に係るリング中心同定処理の流れを示したフローチャートである。 図１２は、変形例３に係るリング中心同定処理を説明するための図である。 図１３は、変形例３に係るリング中心同定処理を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。また、本発明の技術的思想は、ある回転軸を中心に撮像系を回転させながら画像を収集する画像診断装置であれば適用することができる。本実施形態においては、説明を具体的にするため、Ｘ線発生部及びＸ線検出部が設置された略C形アームを平行移動、回転移動等させ、所望の位置に停止させてＸ線画像を撮像するＸ線診断装置を例とする。

図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置１の構成を示している。本Ｘ線診断装置１は、撮像架台２、撮像制御ユニット４、記憶ユニット６、モニタ７、入力デバイス８、振動影響補正ユニット１０、再構成処理ユニット１２、画像処理ユニット１５、中心同定ユニット１６、リングアーチファクト補正ユニット１８を具備している。

図２は、撮像架台２の外観の一例を示している。同図に示すように、撮像架台２は、Ｘ線管２１、Ｘ線検出器２２、Ｃアーム２３、スタンド２４、高電圧発生部２５、寝台２６、Ｘ線絞り装置２７を有している。

高電圧発生部２５はＸ線管２１の電極間に印加するための高電圧を発生し、またＸ線管２１の陰極フィラメントに供給するフィラメント電流を発生する。Ｘ線管２１は高電圧の印加及びフィラメント電流の供給を受けてＸ線を発生する。Ｘ線絞り装置２７は、Ｘ線管２１が発生するＸ線を成形する。Ｘ線検出器２２は、典型的には、入射Ｘ線を直接的又は間接的に電荷に変換する複数の検出素子（画素）が２次元状に配列されてなる固体平面検出器である。Ｘ線管２１は例えば床置型のＣアーム２３の一端に取り付けられ、Ｘ線検出器２２はＣアーム２３の他端に取り付けられる。Ｘ線検出器２２は、寝台２６上に載置された被検体Ｐを挟んでＸ線管２１に対向する。Ｃアーム２３はスタンド２４に回転自在に支持される。Ｃアーム２３が回転しながら、寝台２６上の被検体Ｐに対して撮像を繰り返すことで、３次元画像再構成に必要な多方向のＸ線画像（投影画像）を取得することができる。

撮像制御ユニット４は、回転撮像を実行し、Ｘ線画像のデータを発生させるために、Ｃアーム２３の回転、高電圧発生部２５からＸ線管２１への高電圧の印加、及びＸ線検出器２２の信号読み出しを制御する。

記憶ユニット６は、後述するアーチファクト投影画像、回転撮像系を用いて収集された被検体に関する投影画像、後述するリングアーチファクトの中心（リング中心）の同定機能を用いて生成される断層位置毎のリング中心の位置データを記憶する。また、記憶ユニット６は、後述する振動影響補正を行うためのデータを、投影方向毎に記憶する。

モニタ７は、再構成処理ユニット１２や画像処理ユニット１５から受け取った信号により、Ｘ線診断画像等を所定の形態にて表示するＣＲＴ、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ等の表示装置である。

入力デバイス８は、キーボードや各種スイッチ、マウス等であり、撮像指示や画像選択指示等を入力する際に使用される。

振動影響補正ユニット１０は、撮像架台２の機械系の振動、たわみ、ガタ等による画像への影響（例えば、回転中心の位置ずれ等）を取り除くための補正（以下、「振動影響補正」と呼ぶ。）を実行する。

再構成処理ユニット１２は、複数の投影方向の投影画像からボリュームデータを再構成する。

画像処理ユニット１５は、必要に応じてボリュームレンダリング処理、画像差分処理等の所定の画像処理を実行する。

中心同定ユニット１６は、画像処理ユニット１５において再構成されたボリュームデータを用いて、リング中心の位置、及びＣアームを回転させながらの撮像における回転中心の位置を、断層位置毎に同定する。

リングアーチファクト補正ユニット１８は、中心同定ユニット１６によって同定されたリング中心と被検体に関する複数の投影方向の投影画像とを用いて、後述するリングアーチファクト補正を行う。

（リング中心の同定機能）
この機能は、人工的なアーチファクトを発生し、その投影画像からリングアーチファクトのみが再構成されたボリュームデータを生成する。このボリュームデータ用いてリングアーチファクトの中心（リング中心）の位置をアキシャル断面毎に求め、当該リング中心をＣアームを回転させた撮像における回転中心の位置として同定するものである。ここで、アキシャル断面は、回転軸に略垂直な再構成画像上の断面である。

なお、このリング中心の同定機能に従う処理（リング中心同定処理）は、例えば本Ｘ線診断装置１の据え付け時やメンテナンス時のキャリブレーションとして実行される。また、本実施形態においては、本リング中心同定処理はＸ線診断装置１において実行される。しかしながら、これに拘泥されず、例えばＸ線診断装置１とは別体の装置によって本リング中心同定処理を実行し、得られた結果を記憶ユニット６に記憶するようにしてもよい。

図３は、本リング中心同定処理の流れを示したフローチャートである。

まず、事前に、例えば図４に示すような人工的なアーチファクトＡのみを含む投影画像（アーチファクト投影画像）Ｉが、投影方向毎に例えば２１０度分生成される（ステップＳ１）。このアーチファクト投影画像は、例えば仮想的な投影画像である。生成されたアーチファクト投影画像は、記憶ユニット６に記憶される。

なお、図４に示した人工的なアーチファクトＡの例は、Ｃアーム２３の回転軸に実質的に平行な線分とした。これは、後述する画像再構成処理によって得られるボリュームデータの全体にリングアーチファクトを発生させるためであり、本発明の好ましい実施形態である。しかしながら、この例に拘泥されず、本発明の技術的思想は、人工的なアーチファクトの形状や大きさには拘泥されない。例えば、人工的なアーチファクトを所定の大きさを持つ領域、図４の例よりも短い線分、点等とする構成でもよい。

次に、振動影響補正ユニット１０は、記憶ユニット６から投影方向毎のアーチファクト投影画像及び振動影響補正データを読み出し、各アーチファクト投影画像に対して振動等の影響を取り除くための補正処理を行う（ステップＳ２）。再構成処理ユニット１２は、補正後の投影方向毎のアーチファクト投影画像を用いて、画像再構成処理を実行し、ボリュームデータを生成する（ステップＳ３）。

次に、中心同定ユニット１６は、生成されたボリュームデータを用いて、アキシャル断面毎のリング中心を同定する（ステップＳ４）。すなわち、中心同定ユニット１６は、生成されたボリュームデータを用いて、断面位置毎のアキシャル像を生成する。各アキシャル像には、例えば図５に示すようなリングアーチファクトＲが含まれている。中心同定ユニット１６は、アキシャル像に含まれるリングアーチファクトから、そのリング中心を所定の手法によりアキシャル断面毎に同定する。生成されたアキシャル断面毎のリング中心の位置データは、記憶ユニット６に記憶される。

なお、上記ステップＳ２、Ｓ３の代わりに、投影方向毎のアーチファクト投影画像を用いて、振動補正付き再構成処理を行うようにしてもよい。ここで、振動補正付き再構成処理とは、各投影方向上において、振動の影響によって発生した位置ずれ補正するための計算式に従って、振動補正を含めた再構成処理を行うものである。

（リングアーチファクト補正機能）
次に、本Ｘ線診断装置１が有するリングアーチファクト補正機能について説明する。この機能は、リング中心同定処理によって同定されたリング中心を利用してリングアーチファクト補正を行うものである。

図６は、本リングアーチファクト補正機能に従う処理（リングアーチファクト補正処理）の流れを示したフローチャートである。

まず、撮像制御ユニット４の制御のもとでＣアーム２３が体軸を回転軸として連続的に回転し、その間に被検体Ｐに関する撮像が繰り返し実行され、投影方向の異なる複数の投影画像が収集される（ステップＳ１１）。例えば、Ｃアーム２３は５０度／秒の速度で４秒間回転し、その間に２００フレーム程度のＸ線画像が収集される。収集された投影画像は、投影方向のデータと関連付けられて、記憶ユニット６に記憶される。

次に、振動影響補正ユニット１０は、記憶ユニット６から投影方向毎の投影画像及び振動影響補正データを読み出し、各投影画像に対して振動等の影響を取り除くための補正処理を行う（ステップＳ１２）。再構成処理ユニット１２は、補正後の投影方向毎の投影画像を用いてボリュームデータを再構成する（ステップＳ１３）。

次に、リングアーチファクト補正ユニット１８は、生成されたボリュームデータから断面位置毎のアキシャル像を生成し、各アキシャル像を、画像座標系（ここでは、直交座標系）を事前に同定されたリング中心を原点とする極座標系に変換する（ステップＳ１４）。ボリュームデータから生成された各アキシャル像は、直交座標系を有しており、この直交座標系では、リングアーチファクトは、その名の通り同心円状に存在する。この様なリングアーチファクトは、極座標系においては、角度軸に平行なデータとして存在することになる。

リングアーチファクト補正ユニット１８は、極座標系において角度軸と実質的に平行して存在するデータを抽出する（ステップＳ１５）。リングアーチファクト補正ユニット１８は、抽出されたリングアーチファクトを直交座標系に変換し、リングアーチファクト画像を生成する（ステップＳ１６）。リングアーチファクト補正ユニット１８は、アキシャル像からリングアーチファクト画像を差し引くことで、ボリュームデータからリングアーチファクトを取り除く（ステップＳ１７）。

（変形例１）
人工的なアーチファクトは、精度向上の観点から、投影画像内の中心からなるべく離れていることが好ましい。また、人工的なアーチファクトは、全ての投影方向で同一である必要はない。例えば、Ｃアーム２３の回転領域を所定の位置を基準として複数の小領域に分割し、小領域毎に位置や形状の異なる複数種の人工的なアーチファクトを発生させることで、より正確なリング中心同定を行うことも可能である。

なお、小領域は、例えば予め計測される回転撮像系の投影方向毎の重心位置、振動、たわみ、ガタの少なくとも一つに関するデータ等に基づいて決定される。本変形例は、説明を具体的にするため、回転原点を基準としてＣアーム２３の回転領域を右領域と左領域とに分割するものとする。

図７は、変形例に係るリング中心同定処理の流れを示したフローチャートである。同図に示すように、まず、中心同定ユニット９は、回転原点を基準としてＣアーム２３の回転領域を右領域と左領域とに分割し、右領域に属する投影方向については、画像中心位置から右側に人工的なアーチファクトを発生させたアーチファクト投影画像を生成する（ステップＳ３１Ｒ）。次に、中心同定ユニット９は、図２のステップＳ２〜ステップＳ４と同様の処理を実行し、右領域に属するアーチファクト再構成画像を用いたリング中心位置を同定する（ステップＳ３２Ｒ、Ｓ３３Ｒ、Ｓ３４Ｒ）。

一方、中心同定ユニット９は、左領域に属する投影方向については、画像中心位置から左側に人工的なアーチファクトを発生させたアーチファクト投影画像を生成し（ステップＳ３１Ｌ）、図２のステップＳ２〜ステップＳ４と同様の処理を実行することで、左領域に属するアーチファクト再構成画像を用いたリング中心位置を同定する（ステップＳ３２Ｌ、Ｓ３３Ｌ、Ｓ３４Ｌ）。すなわち、中心同定ユニット９は、生成された各ボリュームデータを用いて、断面位置毎のアキシャル像を生成する。右領域に対応するボリューム画像から生成されたアキシャル像には、例えば図８Ａに示すような円弧状のリングアーチファクトＲ１が、一方、左領域に対応するボリューム画像から生成されたアキシャル像には、例えば図８Ｂに示すような円弧状のリングアーチファクトＲ２が含まれる。

次に、中心同定ユニット９は、右領域に属するアーチファクト投影画像を用いて同定されたリング中心位置と、左領域に属するアーチファクト投影画像を用いて同定されたリング中心位置とを用いて（例えば平均化することで）、リング中心を同定する（ステップＳ３５）。

（変形例２）
図９は、他の変形例に係るリング中心同定処理の流れを示したフローチャートである。同図に、まず、中心同定ユニット９は、回転原点を基準としてＣアーム２３の回転領域を右領域と左領域とに分割し、右領域に属する投影方向については、画像中心位置から右側に人工的なアーチファクトを発生させたアーチファクト投影画像を生成する（ステップＳ４１Ｒ）。一方、中心同定ユニット９は、左領域に属する投影方向については、画像中心位置から左側に人工的なアーチファクトを発生させたアーチファクト投影画像を生成する（ステップＳ４１Ｌ）。このとき、再構成処理によって得られるボリュームデータ上のリングアーチファクトが右領域と左領域とで異なる半径で出現するように（右領域に対応するリングアーチファクトと左領域に対応するリングアーチファクトとが重ならないように）、例えば画像中心からの距離が右側領域の場合とは異なる位置に、人工的なアーチファクトを発生させる。

次に、中心同定ユニット９は、右領域と左領域とを含む全投影方向のアーチファクト投影画像を用いて図２のステップＳ２、ステップＳ３と同様の処理を実行することで、右領域に対応するリングアーチファクトと左領域に対応するリングアーチファクトとが異なる半径で出現するボリュームデータを生成する（ステップＳ４２、ステップＳ４３）。

次に、中心同定ユニット９は、生成されたボリュームデータを用いて、断面位置毎のリング中心を同定する（ステップＳ４４）。すなわち、中心同定ユニット９は、生成されたボリュームデータを用いて、断面位置毎のアキシャル像を生成する。各アキシャル像には、例えば図１０に示すような半径の異なるリングアーチファクトＲ１、Ｒ２が含まれている。中心同定ユニット９は、アキシャル像に含まれる各リングアーチファクトＲ１、Ｒ２から、所定の手法により（例えば、リングアーチファクトＲ１、Ｒ２をリング中心から半径を用いて分割し、分割したリングＡ−チファクトＲ１、Ｒ２の中心をＳ３４Ｒ、Ｓ３４Ｌと同様の方法で同定した上で、各リングアーチファクトＲ１、Ｒ２から同定される中心位置を平均化することで）、リング中心位置をアキシャル断面毎に同定する。

（変形例３）
図１１は、変形例３に係るリング中心同定処理の流れを示したフローチャートである。同図に示すように、まず、中心同定ユニット９は、図１２に示すように、回転原点を基準としてＣアーム２３の回転領域（例えば−１１０度から１１０度まで）を右領域（例えば−１１０度から０度まで）と左領域（例えば０度から１１０度まで）とに分割し、右領域に属する投影方向については、画像中心位置から右側に人工的なアーチファクトを発生させたアーチファクト投影画像を生成する（ステップＳ５１Ｒ）。次に、中心同定ユニット９は、図２のステップＳ２〜ステップＳ４と同様の処理を実行し、右領域に属するアーチファクト再構成画像を用いたリング中心位置（ｘ_１，ｙ_１）を同定する（ステップＳ５２Ｒ、Ｓ５３Ｒ、Ｓ５４Ｒ）。

一方、中心同定ユニット９は、左領域に属する投影方向については、画像中心位置から左側に人工的なアーチファクトを発生させたアーチファクト投影画像を生成し（ステップＳ５１Ｌ）、図２のステップＳ２〜ステップＳ４と同様の処理を実行することで、左領域に属するアーチファクト再構成画像を用いたリング中心位置（ｘ_２，ｙ_２）を同定する（ステップＳ５２Ｌ、Ｓ５３Ｌ、Ｓ５４Ｌ）。

すなわち、中心同定ユニット９は、生成された各ボリュームデータを用いて、断面位置毎のアキシャル像を生成する。右領域に対応するボリューム画像から生成されたアキシャル像には、例えば図１３に示すような円弧状のリングアーチファクトＲ１が、一方、左領域に対応するボリューム画像から生成されたアキシャル像には、例えば図１３に示すような円弧状のリングアーチファクトＲ２が含まれる。中心同定ユニット９は、リングアーチファクトＲ１、Ｒ２を用いて、所定の方法によりリング中心位置（ｘ_１，ｙ_１）、（ｘ_２，ｙ_２）をそれぞれ同定する
次に、リングアーチファクト補正ユニット１８は、例えばステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を経て取得されたボリュームデータから断面位置毎のアキシャル像を生成し、各アキシャル像を、画像座標系（ここでは、直交座標系）からリング中心位置（ｘ_１，ｙ_１）を原点とする極座標系に変換する（ステップＳ５５Ｒ）。ボリュームデータから生成された各アキシャル像は、直交座標系を有しており、この直交座標系では、リングアーチファクトは、その名の通り同心円状に存在する。右領域に関するリングアーチファクトは、極座標系の−１１０度から０度までの範囲（または、７０度から１８０度の範囲）において、角度軸に平行なデータとして存在することになる。

リングアーチファクト補正ユニット１８は、角度軸の−１１０度から０度までの範囲（または、７０度から１８０度の範囲）において、当該角度軸と実質的に平行して存在するデータを抽出する（ステップＳ５６Ｒ）。リングアーチファクト補正ユニット１８は、抽出されたリングアーチファクトを直交座標系に変換し、リングアーチファクト画像を生成する（ステップＳ５７Ｒ）。

また、リングアーチファクト補正ユニット１８は、同様に、例えばステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を経て取得されたボリュームデータから断面位置毎のアキシャル像を生成し、各アキシャル像を、画像座標系からリング中心位置（ｘ_２，ｙ_２）を原点とする極座標系に変換する（ステップＳ５５Ｌ）。左領域に関するリングアーチファクトは、極座標系の０度から１１０度までの範囲（または、１８０度から２９０度の範囲）において、角度軸に平行なデータとして存在することになる。

リングアーチファクト補正ユニット１８は、０度から１１０度までの範囲（または、１８０度から２９０度の範囲）において、当該角度軸と実質的に平行して存在するデータを抽出する（ステップＳ５６Ｌ）。リングアーチファクト補正ユニット１８は、抽出されたリングアーチファクトを直交座標系に変換し、リングアーチファクト画像を生成する（ステップＳ５７Ｌ）。

次に、リングアーチファクト補正ユニット１８は、各アキシャル像から、ステップＳ５７Ｒで取得されたリングアーチファクト画像及びステップＳ５７Ｌで取得されたリングアーチファクト画像を差し引くことで、ボリュームデータからリングアーチファクトを取り除く（ステップＳ５８）。

以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。

本Ｘ線診断装置では、人工的なアーチファクトを含む投影方向毎の投影画像に対して、回転撮像系の振動等の影響を補正すると共に、当該投影画像を用いた画像再構成によりリングアーチファクトのみを含むボリュームデータを生成する。このボリュームデータを用いてリング中心を決定し、当該リング中心を原点として実際の投影画像の極座標変換を実行し、角度軸と平行する信号（リングアーチファクト）を抽出する。従って、再構成画像から手作業でリング中心を同定する必要がなく、従来に比して簡単にリングアーチファクト補正に用いるリング中心の座標を同定することができる。また、従来の手作業のリング中心同定に比して、より少ない誤差でリング中心及び回転中心を同定することができる。その結果、精度の高いリングアーチファクト補正を従来に比して簡単に実現することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば本実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

以上本発明によれば、回転中心位置の同定及びリングアーチファクト補正を従来に比してより簡単かつ正確に実行することができる回転中心位置同定方法、リングアーチファクト補正方法、回転中心位置同定装置、Ｘ線診断装置、回転中心位置同定処理を実行するためのプログラムが記録された記録媒体を実現することができる。

２…撮像架台、４…撮像制御ユニット、６…記憶ユニット、７…モニタ、８…入力デバイス、１０…振動影響補正ユニット、１２…再構成処理ユニット、１５…画像処理ユニット、１６…中心同定ユニット、１８…リングアーチファクト補正ユニット

Claims (28)

1. 回転しながら撮像を実行する回転撮像系を有する画像撮像装置の前記回転の中心位置を同定するための方法であって、
   人工的なアーチファクトを含む投影方向毎の投影画像を用いて、前記回転撮像系の機械的な要因によって発生する空間的な位置ずれの影響を取り除くための補正処理、及び前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータの再構成処理を実行し、
   前記ボリュームデータを用いて、前記リングアーチファクトのリング中心を、前記回転撮像系の回転中心の位置として同定すること、
   を具備する回転中心位置同定方法。
2. 前記人工的なアーチファクトは、投影画像上において前記回転撮像系の回転軸に対し平行に描出されるものである請求項１記載の回転中心位置の同定方法。
3. 前記人工的なアーチファクトは、前記回転撮像系の回転領域を所定の位置を基準として分割された小領域毎に発生されたものであり、
   前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含み、前記複数の小領域に対応する複数のボリュームデータを再構成し、
   前記複数の小領域に対応する前記複数のボリュームデータを用いて前記回転中心を同定する請求項１記載の回転中心位置の同定方法。
4. 前記複数の回転領域は、前記回転撮像系の略中心位置、振動、たわみ、ガタの少なくとも一つに関するデータに基づいて決定される請求項３記載の回転中心位置の同定方法。
5. 前記人工的なアーチファクトは、前記回転撮像系の回転領域を所定の位置を基準として分割された小領域毎に発生されたものであり、
   前記各小領域に発生された前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含む一つのボリュームデータを再構成し、
   前記ボリュームデータを用いて前記回転中心を同定する請求項１記載の回転中心位置の同定方法。
6. 前記複数の回転領域は、前記回転撮像系の略中心位置、振動、たわみ、ガタの少なくとも一つに関するデータに基づいて決定される請求項５記載の回転中心位置の同定方法。
7. 人工的なアーチファクトを含む投影方向毎の投影画像を用いて、前記回転撮像系の機械的な要因によって発生する空間的な位置ずれの影響を取り除くための補正処理、及び前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータの再構成処理を実行し、
   前記ボリュームデータを用いて、前記リングアーチファクトのリング中心を同定し、
   前記リング中心を用いて、回転撮像系を用いて取得された投影方向毎の投影画像に発生するリングアーチファクトを補正すること、
   を具備するリングアーチファクト補正方法。
8. 前記人工的なアーチファクトは、投影画像上において前記回転撮像系の回転軸に対し平行に描出されるものである請求項７記載のリングアーチファクト補正方法。
9. 前記人工的なアーチファクトは、前記回転撮像系の回転領域を所定の位置を基準として分割された小領域毎に発生されたものであり、
   前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータを前記小領域毎に再構成し、
   前記各小領域に対応する前記ボリュームデータを用いて前記回転中心を同定する請求項７記載のリングアーチファクト補正方法。
10. 前記複数の回転領域は、前記回転撮像系の重心位置、振動、たわみ、ガタの少なくとも一つに関するデータに基づいて決定される請求項９記載のリングアーチファクト補正方法。
11. 前記人工的なアーチファクトは、前記回転撮像系の回転領域を所定の位置を基準として分割された小領域毎に発生されたものであり、
    前記小領域毎の前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータを再構成し、
    前記ボリュームデータを用いて前記回転中心を同定する請求項７記載のリングアーチファクト補正方法。
12. 前記複数の回転領域は、前記回転撮像系の重心位置、振動、たわみ、ガタの少なくとも一つに関するデータに基づいて決定される請求項１１記載のリングアーチファクト補正方法。
13. 前記リングアーチファクトのリング中心の同定においては、前記回転撮像系の回転領域を所定の位置を基準として分割された小領域毎にリング中心を同定し、
    前記リングアーチファクト補正においては、前記小領域毎のリング中心を用いて前記各小領域に対応する複数のリングアーチファクト画像を生成し、当該各リングアーチファクト画像を用いた差分処理を実行する請求項７記載のリングアーチファクト補正方法。
14. 回転しながら撮像を実行する回転撮像系を有する画像撮像装置の前記回転の中心位置を同定するための中心位置同定装置であって、
    人工的なアーチファクトを含む投影方向毎の投影画像を用いて、前記回転撮像系の機械的な要因によって発生する空間的な位置ずれの影響を取り除くための補正処理、及び前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータの再構成処理を実行するデータ処理ユニットと、
    前記ボリュームデータを用いて、前記リングアーチファクトのリング中心を、前記回転撮像系の回転中心の位置として同定する同定ユニットと、
    を具備する回転中心位置同定装置。
15. 前記人工的なアーチファクトは、投影画像上において前記回転撮像系の回転軸に対し平行に描出されるものである請求項１４記載の回転中心位置同定装置。
16. 前記人工的なアーチファクトは、前記回転撮像系の回転領域を所定の位置を基準として分割された小領域毎に発生されたものであり、
    前記データ処理ユニットは、前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータを前記小領域毎に再構成し、
    前記各小領域に対応する前記ボリュームデータを用いて前記回転中心を同定する請求項１４記載の回転中心位置同定装置。
17. 前記複数の回転領域は、前記回転撮像系の重心位置、振動、たわみ、ガタの少なくとも一つに関するデータに基づいて決定される請求項１６記載の回転中心位置同定装置。
18. 前記人工的なアーチファクトは、前記回転撮像系の回転領域を所定の位置を基準として分割された小領域毎に発生されたものであり、
    前記小領域毎の前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータを再構成し、
    前記ボリュームデータを用いて前記回転中心を同定する請求項１４記載の回転中心位置同定装置。
19. 前記複数の回転領域は、前記回転撮像系の重心位置、振動、たわみ、ガタの少なくとも一つに関するデータに基づいて決定される請求項１８記載の回転中心位置同定装置。
20. 人工的なアーチファクトを含む投影方向毎の投影画像を用いて、前記回転撮像系の機械的な要因によって発生する空間的な位置ずれの影響を取り除くための補正処理、及び前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータの再構成処理を実行するデータ処理ユニットと、
    前記ボリュームデータを用いて、前記リングアーチファクトのリング中心を同定するリング中心同定ユニットと、
    前記リング中心を用いて、回転撮像系を用いて取得された投影方向毎の投影画像に発生するリングアーチファクトを補正する補正ユニットと、
    を具備するＸ線診断装置。
21. 前記人工的なアーチファクトは、投影画像上において前記回転撮像系の回転軸に対し平行に描出されるものである請求項２０記載のＸ線診断装置。
22. 前記人工的なアーチファクトは、前記回転撮像系の回転領域を所定の位置を基準として分割された小領域毎に発生されたものであり、
    前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータを前記小領域毎に再構成し、
    前記各小領域に対応する前記ボリュームデータを用いて前記回転中心を同定する請求項２０記載のＸ線診断装置。
23. 前記複数の回転領域は、前記回転撮像系の重心位置、振動、たわみ、ガタの少なくとも一つに関するデータに基づいて決定される請求項２２記載のＸ線診断装置。
24. 前記人工的なアーチファクトは、前記回転撮像系の回転領域を所定の位置を基準として分割された小領域毎に発生されたものであり、
    前記小領域毎の前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータを再構成し、
    前記ボリュームデータを用いて前記回転中心を同定する請求項２０記載のＸ線診断装置。
25. 前記複数の回転領域は、前記回転撮像系の重心位置、振動、たわみ、ガタの少なくとも一つに関するデータに基づいて決定される請求項２４記載のＸ線診断装置。
26. 前記リング中心同定ユニットは、前記回転撮像系の回転領域を所定の位置を基準として分割された小領域毎にリング中心を同定することを有し、
    前記補正ユニットは、
    前記小領域毎のリング中心を用いて前記各小領域に対応する複数のリングアーチファクト画像を生成し、
    当該各リングアーチファクト画像を用いた差分処理を実行することを有する請求項２０記載のＸ線診断装置。
27. 回転しながら撮像を実行する回転撮像系を有する画像撮像装置の前記回転の中心位置を同定するための処理を実行するためのプログラムを記録する記録媒体であって、
    コンピュータに、
    人工的なアーチファクトを含む投影方向毎の投影画像を用いて、前記回転撮像系の機械的な要因によって発生する空間的な位置ずれの影響を取り除くための補正処理、及び前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータの再構成処理を実行させ、
    前記ボリュームデータを用いて、前記リングアーチファクトのリング中心を、前記回転撮像系の回転中心の位置として同定させること、を実現させる記録媒体。
28. リングアーチファクト補正方法を実行するためのプログラムを記録する記録媒体であって、
    コンピュータに、
    人工的なアーチファクトを含む投影方向毎の投影画像を用いて、前記回転撮像系の機械的な要因によって発生する空間的な位置ずれの影響を取り除くための補正処理、及び前記人工的なアーチファクトに起因するリングアーチファクトを含むボリュームデータの再構成処理を実行させ、
    前記ボリュームデータを用いて、前記リングアーチファクトのリング中心を同定させ、
    前記リング中心を用いて、回転撮像系を用いて取得された投影方向毎の投影画像に発生するリングアーチファクトを補正させること、を実現させる記録媒体。

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