JP2010500146A - 放射線検出器の回転を伴う画像スティッチングのための画像収集 - Google Patents

Abstract

幾つかの画像（２１１，２１２）を一体的にスティッチングすることによって画像化装置（１００）の画像化地域を拡張するための方法が記載されている。本方法は、１つ且つ同一の対象（１０７，２０７）の異なる部分を示す２つの画像（２１１，２１２）を獲得するステップを含む。それによって、両方の画像獲得の間、放射線源（１０４，２０４）と対象（１０７，２０７）との間の空間的関係は一定に維持される。さらに、２つの画像獲得の間に、放射線検出器（１０５，２０５）は、放射線源（１０４，２０４）の周りで回転される。本方法は、画像獲得幾何の新規な構成を使用することによってスティッチング変形を最小限化する。カスタマイズされたスティッチングアルゴリズムが、小さな残留歪みを矯正し、且つ、全体の完全な遠近法的投射をもたらす。

Description

本発明は、デジタル画像処理の分野に関し、具体的には、本発明は、拡大画像が１つ且つ同一の対象の異なる視野を表す２つ又はそれよりも多くの画像で遂行されるスティッチング処置を用いて生成される、医療目的のためのデジタル画像処理に関する。

具体的には、本発明は、拡大された画像視野をもたらすために関心対象の画像を収集するための方法に関する。

さらに、本発明は、データ処理装置に関し、拡大された画像視野をもたらすために画像スティッチングの目的で関心対象の画像を収集するための医療システムに関する。

その上、本発明は、コンピュータ読取り可能な媒体に関し、画像スティッチングの目的で関心対象の画像を収集するための上述された方法を実行するための命令を有するプログラム素子に関する。

多くのＸ線画像化システムにおいて、Ｘ線源が、患者のような画像化される関心対象を通過するよう平行化される地域ビームを投射する。Ｘ線ビームは、対象によって減衰された後、放射線検出器の配列に衝突する。検出器配列で受信される放射線ビームの強度は、対象によるＸ線ビームの減衰に依存する。デジタル検出器では、配列の各検出器素子又は画素は、検出器のその場所でビーム減衰の測定値である別個の電気信号を生成する。全ての検出器画素からの減衰測定値は、二次元画像を表す透過プロファイルを生成するために別個に獲得される。

Ｘ線画像化には、放射線源、関心対象、放射線検出器の位置のような、Ｘ線画像化システムの幾何によって、特に、放射線検出器の二次元寸法によって定められる視野よりも大きい視野を有するＸ線画像が生成される用途がある。Ｘ線画像化システムの視野を拡大するために、既知の画像スティッチング法がある。画像スティッチング、又は、複合画像の創成は、普通、１つ且つ同一の物体の異なる画像を取得して、これらの画像を一体に貼り合わせて達成される。それによって、２つの画像の間には、２つの画像の正しい相対的な位置決めを可能にするために、オーバーラップ（重ね合わせ）が使用される。

ＵＳ６，８９８，２６９Ｂ２号は、Ｘ線画像化システムにおいて画像を生成する方法を開示している。Ｘ線画像化システムは、関心対象を通過し、画像を生成するためにＸ線受信器上に衝突するよう、平行化組立体によって平行化されるＸ線ビームを投射するＸ線源を含む。本方法は、Ｘ線源が実質的に固定位置に維持される間に平行化組立体を焦点について回転するステップを含む。本方法は、さらに、Ｘ線ビームを受信するために平行化組立体の回転中にＸ線受信器の位置を調節するステップを含む。

ＥＰ１４８４０１６Ａ１号は、Ｘ線検出器の視野よりも大きい患者の視域を得るためのＸ線システムの制御を開示している。患者の地域の部分の個々の画像が得られ、それは、組み合わせられると、対象の拡大された視域を得るために使用され得る。個々の画像の位置が決定される。これらの位置は、好ましくは、移動する傾向がある或いは線量感応的である構造を個々の画像のオーバーラップの地域内に配置することを回避するために計算される。また、位置は、好ましくは、特に不必要な二重照射を減少することによって、対象への全照射線量を減少するよう計算される。さらに、画像が収集されている間に患者とＸ線源との間の相対的な場所を一定に保持するために、個々の画像を取得するのに必要なＸ線検出器の位置が計算される。Ｘ線検出器の位置は、計算された位置に基づいて画像を収集する制御信号で制御される。

ＵＳ２００４／０１０１１０３Ａ１号は、Ｘ線源と視野を使用する平面パネルＸ線検出器とを有する装置を使用する画像貼合わせのためにＸ線画像を収集するための方法を開示している。本方法におけるステップは、平面パネルＸ線検出器によって検出される関心画像を通じて透過されるＸ線を使用して第一位置で関心対象の第一画像を取得するステップと、移動の方向において検出器の視野の長さ以下の距離だけ検出器を移動するステップと、平面パネルＸ線検出器によって検出される関心対象を通じて透過されるＸ線を使用して第二位置で関心対象の第二画像を取得するステップと、検出器の視野よりも大きい画像視野を有する画像を有する貼合わせ画像を形成するためにオーバーラップ線で第一画像及び第二画像を結合するステップとを含む。

ＵＳ５，７１２，８９０号は、胸前部を画像化し得るデジタルＸ線乳房撮像法を開示している。可動Ｘ線画像検出器と結合された可動孔は、Ｘ線画像データが人間の胸を通過するＸ線源からの部分的にオーバーラップするＸ線ビーム経路に関して得られることを許容する。スティッチングアルゴリズムでプログラムされたデジタルコンピュータが、各経路に関して取得された画像データから胸の複合画像を生成する。

全てのこれらの現在知られている画像スティッチング法及び対応する方法に関する問題は、それらが、普通、高品質画像をもたらさず、スティッチング画像を原画像よりもずっと精度を低くすることである。

高品質スティッチング画像を提供する改良された画像スティッチングの必要があり得る。

この必要は、独立請求項に従った主題によって満足され得る。本発明の有利な実施態様は縦続請求項によって記載される。

本発明の第一の特徴によれば、拡張された画像視野をもたらすためにスティッチングの目的で関心対象の画像を収集するための方法が提供される。提供される方法は、（ａ）放射線源から放射され、対象を通じて透過され、且つ、放射線検出器によって検出される第一放射線を使用して、対象の第一画像を獲得するステップを含み、対象は、第一空間位置内で放射線源に対して位置付けられ、（ｂ）放射線源の周りで放射線検出器を回転するステップを含み、（ｃ）放射線源から放射され、対象を通じて透過され、且つ、放射線検出器によって検出される第二放射線を使用して、対象の第二画像を獲得するステップを含み、対象は、第二空間位置内で放射線源に対して位置付けられ、第二空間位置は、第一空間位置と同じである。

本発明のこの特徴は、画像スティッチング変形が、Ｘ線獲得幾何の知識を使用することによって最小限化され得るという着想に基づいている。これは、放射線源、互いに対する対象、及び、放射線検出器の空間位置が、各画像獲得の間に正確に知られることを意味する。

両方の画像獲得のために提供される方法によれば、放射線源は、対象に対する同一の相対的な位置を有する。２つの画像獲得の間に、放射線検出器は、放射線源の周りで回転される。これは、第一画像の獲得の間、放射線検出器は、第一空間位置内の放射線源に対して位置付けられるのに対し、第二画像の獲得の間、放射線検出器は、第二空間位置内の放射線源に対して位置付けられることを意味する。

提供される方法は、放射線検出器の寸法よりもずっと大きい組み合わせ画像を形成するために一体にスティッチされ得る画像を収集することを可能にする。好ましくは、検出器は、関心対象の有意な部分を既にカバーする視野を可能にする長さ及び幅を有する検出器配列である。

しかしながら、記載される方法は、線の長さが対象の少なくとも１つよりも短い線センサでも遂行され得ることが指摘されなければならない。放射線源に対する対象の広範な異なる横方向変位のために、記載される方法を反復することによって、二次元画像が獲得され得る。

本発明の実施態様によれば、放射線検出器を回転するステップは、円形に遂行され得る。これは、記載される方法を遂行するために、幾分簡単な機械的運動が十分であるという利点を有する。好ましくは、機械的運動は、回転可能なガントレで遂行され、その場合には、放射線検出器は、ガントレに固定される。

本発明のさらなる実施態様によれば、放射線検出器を回転するステップは、放射線源に対する対象の空間位置を維持するステップを含む。これは、放射線源が獲得第一画像と獲得第二画像との間に移動される場合にも、放射線源の運動を補償するために、放射線源運動が、対象の相互運動によって同時に補償され得るという利点を提供する。従って、順次的運動が達成される必要はないので、第二画像のデータ獲得は放射線源がその最終位置に達した直後に開始され得る。

本発明のさらなる実施態様によれば、放射線検出器を回転するステップは、（ａ）放射線検出器及び放射線源の両方を回転軸の周りで回転するステップと、（ｂ）放射線源の第二空間位置が、放射線源の第一空間位置と同じであるよう、対象を回転軸に対して並進するステップとを含む。これは、記載される方法が、Ｃアーム又はコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムのような標準的なＸ線システムで遂行可能であり、放射線検出器及び放射線源は、共通の仮想の回転軸の周りで回転可能であるという利点を有する。この点において、仮想は、回転軸内に物理的に配置されるシャフトがなく、回転軸の周りに形成される回転組立体があることを意味する。

回転軸に対する対象の並進は、対象、例えば、患者が位置付けられるテーブルを移動するよう構成される位置決め装置を用いて遂行され得る。しかしながら、回転軸に対する対象の並進は、Ｘ線システムを移動することによって並びに／或いは対象及びＸ線システムの両方を移動することによっても遂行され得る。いずれにしても、放射線源の周りの放射線検出器の唯一の回転が模倣され或いは擬態されなければならない。

放射線源の回転は、たとえビーム展開の角度が限定的であるとしても、放射される放射線が放射線検出器上に常に直線的に方向付けられ得るという利点をさらに有する。換言すれば、放射線源から放射される放射線の殆どは、第一画像を獲得するため並びに第二画像を獲得するための両方のために利用され得る。

本発明のさらなる実施態様によれば、記載される方法は、第一画像又は第二画像の個々の視野よりも大きい画像視野を有するスティッ済み画像を形成するよう、第一画像及び第二画像をオーバーラップの領域で結合するステップをさらに含む。

記載される放射線検出器の回転は、対象内の深さの差が、スティッ済み画像のアーチファクトをもたらさないという利点を提供し得る。従って、２つの画像を確実に一体にスティッチするのに必要なオーバーラップは、結果として得られるそれぞれのスティッチ結合画像の視野が第一画像及び第二画像のそれぞれの視野と比較して二倍にされるよう最小限化され得る。

Ｘ線獲得の幾何が既知であるとき、画像スティッチアルゴリズムが完全な遠近法的投射を擬態することを可能にし、得られる単一の画像品質と類似する品質を備える画像再構築を可能にする。

この点で、記載される方法は、３つの画像又はそれよりも多くの画像さえも結合することも可能にすることが指摘されなければならない。これは結果として得られる視野がより一層有意に拡張され得るという利点を有する。３つ又はそれよりも多くさえある画像が空間的順序で結合される場合、このましくは、放射線源と放射線検出器との間の距離は、結合画像内の尺度差及び／又は空学的歪みが許容限度内に維持されるのに十分な大きさである。

本発明のさらなる実施態様によれば、第一画像及び第二画像を結合するステップは、第一画像と第二画像の両方において識別可能な共通の幾何を使用することによって、第一画像と第二画像との間の相対的な位置を決定するステップを含む。これは２つの画像の結合又はスティッチングが既知の画像処理アルゴリズムを用いて自動的に遂行され得るという利点をもたらし得る。

本発明のさらなる実施態様によれば、記載される方法は、第一サンプリング画像を獲得するために並びに第二サンプリング画像を獲得するために平面的な共通の仮想の検出器平面をシミュレーションするために、第一画像を表すデータを再サンプリングし且つ／或いは第二画像を表すデータを再サンプリングするステップをさらに含む。

異なるディスプレイ窓を結合するためのスティッチ方法は、それぞれのスティッチ結合画像内の尺度差が有意に削減されるという利点をもたらし得る。そのような尺度差は、典型的には、放射線源と対象との間の並びに対象と放射線検出器との間のそれぞれの非均一な距離によって引き起こされる。

この点において、再サンプリングは、再サンプリング済み画像内の各画素が、全体的な画像獲得の間に、放射線源、対象、及び、放射線検出器の既知の幾何学的構成を考慮することによって再構築されることを意味する。それによって、再サンプリングされる画像の各画素のために、（ａ）放射線源から起源し且つこの画素の上に衝突する対応する放射線と（ｂ）放射線検出器によって表される元々の源画像との交差点が計算される。周囲の源画素の内挿によって、この画素の対応する値（例えば、グレースケール）が見い出され得る。

好ましくは、この仮想の検出器平面は、対象と平行に方向付けられる。これは、再サンプリング済み画像のスティッチングがスティッチ済み画像の拡張された視野の完全な遠近法的な投射をもたらすという利点を有する。

本発明のさらなる実施態様によれば、第一放射線及び／又は第二放射線はＸ線である。これは、記載される方法がＸ線画像化のために利用可能であり、対象の部分はＸ線画像化され、その部分は具体的には検出器サイズによって限定される視野よりも大きいという利点を有する。従って、記載される方法は、多くのＸ線画像化システムの簡単で効率的な拡張された視野をもたらす。

記載された方法は、特に、入手可能な放射線検出器のサイズに延在する本体部分の医療用Ｘ線画像化のために使用され得る。好ましくは、記載される方法は、骨盤のＸ線画像化又は両肩の画像化のために使用され得る。しかしながら、回転されたＸ線検出器を用いた獲得は、人が背骨又は両足の少なくとも一部を画像化し得るよう、患者の長手方向においても行われ得る。

本発明のさらなる特徴によれば、拡張された画像視野をもたらすためにスティッチングの目的で関心対象の画像を収集するためのデータ処理装置が提供される。データ処理装置は、（ａ）上述された方法の例示的な実施態様を遂行するために適合されるデータプロセッサと、（ｂ）第一放射線及び／又は前記第二画像を表すデータを記憶するためのメモリとを含む。

本発明のさらなる特徴によれば、拡張された画像視野をもたらすためにスティッチングの目的で関心対象の画像を収集するための医療システム、具体的には、Ｃアームシステムが提供される。医療システムは、上述されたデータ処理装置を含む。

放射線源及び放射線検出器に加えて、医療システムは、Ｘ線増強器を含み得ることが指摘されなければならない。この点で、この場合には、放射線検出器の位置決めに関する上述された全ての制約が、Ｘ線増強器の位置決めに適用されなければならないことは明らかである。

本発明のさらなる実施態様によれば、拡張された画像視野をもたらすためにスティッチングの目的で関心対象の画像を収集するためのコンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ読取り可能媒体が提供される。コンピュータプログラムは、データプロセッサによって実行されるとき、上述された方法の例示的な実施態様を遂行するために適合される。

本発明のさらなる実施態様によれば、拡張された画像視野をもたらすためにスティッチングの目的で関心対象の画像を収集するためのプログラム素子が提供される。プログラム素子は、データプロセッサによって実行されるとき、上述された方法の例示的な実施態様を遂行するために適合される

コンピュータプログラム素子は、例えば、ＪＡＶＡ、Ｃ＋＋のような任意の適切なプログラミング言語のコンピュータ読取り可能な命令コードとして実施され得るし、コンピュータ読取り可能な媒体（取り外し可能なハードディスク、揮発性又は非揮発性メモリ、埋設メモリ／プロセッサ等）上に記憶され得る。命令コードは、意図される機能を遂行する他のそのようなプログラム可能な装置のコンピュータをプログラムするよう動作可能である。コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなネットワークから入手可能であり、それはワールドワイドウェブからダウンロード可能である。

本発明の実施態様は異なる主題事項を参照して記載されたことが付記されなければならない。具体的には、一部の実施態様は、方法の種類の請求項を参照して記載されたのに対し、他の実施態様は、装置の種類の請求項を参照して記載された。しかしながら、当業者は、上記及び以下の記載から、特段の断りのない限り、１つの種類の主題に属する機能の如何なる組み合わせにも加えて、異なる主題事項に関する機能の間の、具体的には、方法の種類の請求項の機能と装置の種類の請求項の機能との間の如何なる組み合わせも、この明細書で開示されていると考えられることを推察するであろう。

本発明の上記に定められる特徴及びさらなる特徴は、以下に記載されるべき実施態様の実施例から明らかであり、実施態様の実施例を参照して説明される。本発明は、実施態様の実施例を参照して以下により詳細に記載されるが、本発明はそれらに限定されない。

医療Ｃアームシステムを概略的に示す側面図である。 図１ａに示されるＸ線揺動アームを示す斜視図である。 放射線源と放射線検出器とを含む画像化システムに対する関心対象の並進によって取得される２つの画像の既知のスティッチング手順を示す説明図である。 放射線源の周りの放射線検出器の回転を用いて２つの画像が取得される本発明の実施態様に従ったスティッチング手順を示す説明図である。 傾斜平面に向かう投射を用いて画像を再サンプリングする手順を示す説明図である。 ２つの再サンプリングされた画像のスティッチングを示す説明図である。

図面中の例証は概略的である。異なる図面では、類似の或いは同一の素子は、同一の参照符号を備え、或いは、対応する参照符号と上１桁の数字内でのみ異なる参照符号を備える。

図面の図１ａ及び１ｂを参照すると、本発明の実施態様に従った医療Ｘ線画像化システム１００は、ロボットアーム１０３によって患者テーブル１０２に隣接して支持される揺動アーム走査システム（Ｃアーム）１０１を含む。揺動アーム１０１内に収容されて、Ｘ線管１０４とＸ線検出器１０５が設けられ、Ｘ線検出器１０５は、患者１０７を通過するＸ線を受信するよう配置され且つ構成されている。さらに、Ｘ線検出器１０５は、その強度分布を表す電気信号を発生するよう構成される。揺動アーム１０１を移動することによって、Ｘ線管１０４及び検出器１０５は、患者１０７に介する如何なる所望の場所及び向きにも配置され得る。

Ｃアームシステム１００は、さらに、制御ユニット１５５と、データ処理装置１６０とを含み、それらは両方ともワークステーション又はパソコン１５０内に収容される。制御ユニット１５５は、Ｃアームシステム１００の動作を制御するよう構成される。データ処理装置１６０は、患者１０７の拡大された画像視野を提供するために、画像スティッチングの目的で対象１０７の画像を収集するために適用される。

以下には、拡大された視野を有する組み合わせ画像が生成されるよう、２つの画像を互いに貼り合わせるためのスティッチング方法が記載される。本発明の実施態様を表すスティッチング方法は、図１ｂを参照して記載されている。記載されるスティッチング方法の理解を促進するために、既知のスティッチング方法が図１ａを参照して先ず記載される。

図１ａから見られ得るように、放射線源２０４は、関心対象２０７、例えば、患者の左部分を貫通する放射線ビーム２０６を放射する。透過放射線ビーム２０６の空間強度分布は、複数の検出器素子（検出器画素）を含む二次元検出器配列である放射線検出器２０５を用いて検出される。対象２０７の左部分の二次元第一画像２１１が取得される。この左部分内には、三次元対象２０７内に空間的に配置される４つの例示的なボクセルａ，ｂ，ｃ，ｄが描写されている。それによって、ボクセルａ及びｃは、水平方向に対象２０７を横断する上方線の上に配置されている。ボクセルｂ及びｄは、同様に水平方向に対象２０７を横断する下方線の上に配置されている。さらに、ボクセルａ及びｂは、垂直方向に対象２０７を横断する左方線の上に配置されている。ボクセルｃ及びｄは、同様に垂直方向に対象２０７を横断する中央線の上に配置されている。

放射線ビーム２０６のビーム展開の角度の故に、ボクセルａ及びｂは、互いに対する横方向オフセットを伴って画像２１１の上に現れる。同じことがボクセルｃ及びｄにも当て嵌まる。もちろん、横方向オフセットの大きさは、ボクセルａ及びｂ及びｃ及びｄの間のそれぞれの垂直距離に依存する。さらに、オフセットは、放射線ビーム２０６の図示されていない光軸に対するボクセルの位置に依存し、その光軸は放射線源２０４と検出器２０５の中心との間に延びる。

第一画像２１１が獲得された後、対象２０７は検出器２０５及び放射線源２０４の両方に対して直線的にシフトされる。これはこの並進的シフトを示す矢印２１０ａによって示されている。

図２ａの右部分から見られ得るように、シフト位置において、対象２０７の右部分は、放射線ビーム２０６を用いて照明される。対象の右部分は、ボクセルｃ及びｄ並びにさらなる例示的ボクセルｅ及びｆを含む。それによって、ボクセルｃ及びｅは、水平方向に対象２０７を横断する上方線の上に配置されている。ボクセルｄ及びｆは、同様に水平方向に対象２０７を横断する下方線の上に配置されている。さらに、既に上述されたように、ボクセルｃ及びｄは、垂直方向に対象２０７を横断する中心線の上に配置され、ボクセルｅ及びｆは、垂直方向に対象２０７を横断する右方線の上に配置されている。

既に上述された放射線ビーム２０６のビーム拡散の角度の故に、ボクセルｃ及びｄは、互いに対する横方向オフセットを伴って画像２１２の上に現れる。同じことがボクセルｅ及びｆに当て嵌まる。再び、横方向オフセットの大きさは、各２つのボクセルの間の垂直距離に依存し、描写されていない光軸に対する対応するボクセルの位置に依存する。

画像２１１及び２１２が取得された後、具体的には、これらの画像を組み合わせるための３つの異なる卓越した方法がある。それによって、オフセット領域２３５内で、異なるボクセルが重ね合わせられる。もし人が画像２１１及び２１２の両方のボクセルｃを重ね合わせるならば、人は組み合わせ画像２２０ａを取得する。そこには、ボクセルｄが二度含められている。これはオフセット領域内の結合画像２２０ａの画像品質が極めて劣等であることを意味する。

もし人が画像２１１のボクセルｃを画像２１２のボクセルｄと重ね合わせるならば、人はスティッ済み画像２２０ｂを取得し、逆もまた同様である。ここでも、画像品質は、特にオフセット領域２３５において極めて劣等である。何故ならば、両方のボクセルｃ及びｄがそれぞれ２つの位置の上に現れるからである。もし人が組み合わせ画像２２０ｃを取得するために画像２１１及び２１２の両方のボクセルｄを重ね合わせるならば、同じことが当て嵌まる。そこには、ボクセルｃは二度含められるので、組み合わせ画像２２０ｃも劣等な画像品質を示す。

対象２０７の並進的移動と対称的に、図２ｂを参照してここに記載される本発明の実施態様によれば、第一画像２１１及び第二画像２１２が獲得され、それによって、各画像獲得の間、対象２０７は同一の空間位置に置いて放射線源２０４に対して位置付けられる。ボクセルａ，ｂ，ｃ，ｄを含む対象２０７の左部分が画像化された後、放射線検出器２０５は、円形に放射線源２０４の周りで回転される。この回転は矢印２１０ｂによって示されている。

両方の画像２１１及び２１２内には、２つのボクセルｃ及びｄが重ね合わせられるので、２つの画像のスティッチングは、オーバーラップ２３５内でこれらのボクセルも重ね合わせられ、結合画像２２０をもたらす。所定のオーバーラップ領域２３５から集められ得るように、結合画像２２０の品質は、スティッ済み画像２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃの品質よりもずっと良好である。

もちろん、放射線源２０４及び／又は非描写のコリメータ組立体も、好ましくは、放射線検出器２０５の回転に続いて回転されることが述べられなければならない。しかしながら、放射線源の焦点の空間位置、即ち、全ての放射線２０６の源を表す地点は、対象２０７に対して固定位置に維持されなければならない。

放射線検出器２０７の記載された回転運動は、好ましくは、Ｃアームシステムを用いて実現される。それによって、放射線検出器２０５及び放射線源２０４の両方は、回転軸の周りで回転可能なＣアームに取り付けられる。放射線源２０４の運動を補償するために、対象２０７、例えば、患者は、放射線源２０４と対象２０７との間の相対的な空間的位置付けが維持されるよう、並進的に移動されなければならない。

回転軸に対する対象２０７の並進は、対象２０７が位置付けられるテーブルを移動するよう構成される位置決め装置を用いて実施され得る。しかしながら、回転軸に対する対象２０７の並進は、Ｘ線システムを移動することによって並びに／或いは対象２０７及びＸ線システムを移動することによっても遂行され得る。いずれにしても、放射線源２０４の周りの放射線検出器２０５の回転だけが模倣されなければならない。

回転される放射線検出器２０５を用いて獲得される画像２１１及び２１２の両方が一体にスティッチされるときには、放射線源と対象の間の並びに対象と放射線検出器２０５との間のそれぞれの非均一な距離の故に、全体画像２２０内に小さい尺度差(scaling difference)が残る。

これは、１５０ｃｍの源―画像距離、３０ｃｍの検出器サイズ、並びに、５ｃｍの両方の画像２１１及び２１２の間のオーバーラップの典型的な幾何を仮定すれば、全体画像の中心とその縁との間の尺度差は約１．５％であると推論され得るという効果を有する。これは、スティッ済み画像２２０内で、患者と平行に方向付けられ且つ１０ｃｍの実長を有するロッドの長さは、組み合わせ画像２２０内のその位置に依存して、約１．５ｍｍ変動することを意味する。

並進画像（図２ａを参照）のスティッチングと対称的に、同一の獲得幾及び患者に対して垂直な垂直向きに配置される１０ｃｍのロッドを用いるならば、オーバーラップ領域２３５内に、約１０ｍｍの二重輪郭アーチファクトが生成される。従って、回転画像がスティッチされるときに生成される典型的な誤差は、回転画像が一体的にスティッチされるときに生成される誤差よりの小さい大きさのオーダにある。

しかしながら、スティッ済み画像２２０に伴う上述された残留尺度差は、患者平面に向かって画像２１１及び２１２を再サンプリングすることによって補償可能でさえある。以下に、この再サンプリングが図３ａ及び３ｂを参照して記載される。

再サンプリング手順のための好適実施態様を描写する図３ａから見られ得るように、再サンプリングは、放射線検出器３０５を用いて獲得される画像３１１及び３１２を再サンプリング済み画像３３１及び３３２をそれぞれ含む傾斜平面に投射することによって遂行される。それによって、第一画像３１１を獲得するための並びに第二画像３１２を獲得するための平面的な共通の仮想の検出器平面がシュミレーションされる。

この点において、再サンプリングは、再サンプリング済み画像内の各画素が、画像獲得中の放射線源、対象、及び、放射線検出器の既知の幾何学的構成を考慮することによって再構築されることを意味する。それによって、再サンプリング済み画像３３１，３３２の各画素のために、（ａ）放射線源３０４に起源し且つこの画素の上に衝突する対応する放射線３０６と（ｂ）放射線検出器３０５によって表される元々の源画像３１１，３１２との交差点が計算される。この画素の対応する値（例えば、グレースケール値）は、周囲の源画素の内挿によって見い出され得る。

図３ａから見られ得るように、この仮想の検出器平面は、対象（図３ａ中に描写されていない）と平行に方向付けられる。これは、再サンプリング済み画像３３１，３３２のスティッチングが、スティッ済み画像の拡張された視野の完全な遠近法的投射をもたらすという利点を有する。

図３ｂは、２つの再サンプリング済み画像３３１及び３３２の概略的な描写を示している。対応する源画像が、長方形の形状を有する検出器配列を用いて獲得された。傾斜平面への再サンプリングの故に、再サンプリング済み画像３３１及び３３２は、台形の形状をそれぞれ有する。再サンプリング済み画像３３１及び３３２は、オーバーラップ３３５で一体にスティッチされている。

図４は、本発明に従った方法の例示的な実施態様を実行するための本発明に従ったデータ処理装置４６０の例示的な実施態様を描写している。データ処理装置４６０は、中央処理装置（ＣＰＵ）又は画像プロセッサ４６１を含む。画像プロセッサ４６１は、獲得された或いは処理されたデータセットを一時的に記憶するためのメモリ４６２に接続される。バスシステム４６５を介して、画像プロセッサ４６１は、複数の入力／出力ネットワーク、又は、ＣＴスキャナ、好ましくは、二次元Ｘ線画像化のために使用されるＣアームのような、診断装置に接続される。さらに、画像プロセッサ４６１は、スティッ済み画像を表示するためのコンピュータモニタのようなディスプレイ装置４６３に接続される。操作者又は使用者は、キーボード４６４を用いて並びに／或いは図４に描写されていない任意の他の出力装置を用いて、画像プロセッサ４６１と相互作用し得る。

「含む」という用語は他の素子又はステップを排除せず、不定冠詞は複数を排除しないことが付記されなければならない。また、異なる実施態様との関連で記載された素子は組み合わせられ得る。請求項中の参照符号は請求項の範囲を制限するものとして解釈されてはならないことも付記されなければならない。

本発明の上述された実施態様を要約するために、人は以下のことを述べ得る。

幾つかの画像２１１，２１２を一体的にスティッチングすることによって画像化装置１００の画像化地域を拡張するための方法が記載されている。本方法は、１つ且つ同一の対象１０７，２０７の異なる部分を示す２つの画像２１１，２１２を獲得するステップを含む。それによって、両方の画像獲得の間、放射線源１０４，２０４と対象１０７，２０７との間の空間的関係は一定に維持される。さらに、２つの画像獲得の間に、放射線検出器１０５，２０５は、放射線源１０４，２０４の周りで回転される。本方法は、画像獲得幾何の新規な構成を使用することによってスティッチング変形を最小限化する。カスタマイズされたスティッチングアルゴリズムが、小さな残留歪みを矯正し、且つ、全体の完全な遠近法的投射をもたらす。

１００ 医療Ｘ線画像化システム／Ｃアームシステム
１０１ 揺動アーム走査システム／Ｃアーム
１０２ 患者テーブル
１０３ ロボットアーム
１０４ Ｘ線管
１０５ Ｘ線検出器
１０６ Ｘ線
１０７ 関心対象／患者
１５０ ワークステーション／パソコン
１５５ 制御ユニット
１６０ データ処理装置
２０４ 放射線源
２０５ 放射線検出器
２０６ 放射線ビーム
２０７ 関心対象／患者
２１０ａ 並進方向
２１０ｂ 回転方向
２１１ 第一画像
２１２ 第二画像
２２０ スティッ済み画像／組み合わせ画像
２２０ａ スティッ済み画像／組み合わせ画像（第一選択）
２２０ｂ スティッ済み画像／組み合わせ画像（第二選択）
２２０ｃ スティッ済み画像／組み合わせ画像（第三選択）
２３５ オーバーラップ
２３５ａ 患者のボクセル
２３５ｂ 患者のボクセル
２３５ｃ 患者のボクセル
２３５ｄ 患者のボクセル
２３５ｅ 患者のボクセル
２３５ｆ 患者のボクセル
３０４ 放射線源
３０５ 放射線検出器
３０６ 放射線ビーム
３１１ 第一画像
３１２ 第二画像
３３１ 再サンプリング画像
３３２ 再サンプリング画像
３３５ オーバーラップ
４６０ データ処理装置
４６１ 中央処理装置／画像プロセッサ
４６２ メモリ
４６３ ディスプレイ装置
４６４ キーボード
４６５ バスシステム

Claims (12)

1. 拡張された画像視野をもたらすために画像スティッチングの目的で関心対象の画像を収集するための方法であって、
   放射線源から放射され、前記対象を通じて透過され、且つ、放射線検出器によって検出される第一放射線を使用して、前記対象の第一画像を獲得するステップを含み、前記対象は、第一空間位置内で前記放射線源に対して位置付けられ、
   前記放射線源の周りで前記放射線検出器を回転するステップを含み、
   前記放射線源から放射され、前記対象を通じて透過され、且つ、前記放射線検出器によって検出される第二放射線を使用して、前記対象の第二画像を獲得するステップを含み、前記対象は、第二空間位置内で前記放射線源に対して位置付けられ、前記第二空間位置は、前記第一空間位置と同じである、
   方法。
2. 前記放射線検出器を回転するステップは、円形に遂行される、請求項１に記載の方法。
3. 前記放射線検出器を回転するステップは、前記放射線源に対する前記対象の前記空間位置を維持するステップを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記放射線検出器を回転するステップは、
   前記放射線検出器及び前記放射線源の両方を回転軸の周りで回転するステップと、
   前記放射線源の前記第二空間位置が、前記放射線源の前記第一空間位置と同じであるよう、前記対象を前記回転軸に対して並進するステップとを含む、
   請求項１に記載の方法。
5. 前記第一画像又は前記第二画像の個々の視野よりも大きい画像視野を有するスティッ済み画像を形成するよう、前記第一画像及び前記第二画像をオーバーラップの領域で結合するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記第一画像及び前記第二画像を結合するステップは、前記第一画像と前記第二画像の両方において識別可能な共通の幾何を使用することによって、前記第一画像と前記第二画像との間の相対的な位置を決定するステップを含む、請求項５に記載の方法。
7. 第一サンプリング済み画像を獲得するために並びに第二サンプリング済み画像を獲得するために平面的な共通の仮想の検出器平面をシミュレーションするために、前記第一画像を表すデータを再サンプリングし且つ／或いは前記第二画像を表すデータを再サンプリングするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記第一放射線及び／又は前記第二放射線は、Ｘ線である、請求項１に記載の方法。
9. 拡張された画像視野をもたらすためにスティッチングの目的で関心対象の画像を収集するためのデータ処理装置であって、
   請求項１に記載の方法を遂行するために適合されるデータプロセッサと、
   前記第一放射線及び／又は前記第二画像を表すデータを記憶するためのメモリとを含む、
   データ処理装置。
10. 拡張された画像視野をもたらすためにスティッチングの目的で関心対象の画像を収集するための医療システム、具体的には、Ｃアームシステムであって、請求項９に記載のデータ処理装置を含む、医療システム。
11. 拡張された画像視野をもたらすためにスティッチングの目的で関心対象の画像を収集するためのコンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ読取り可能媒体であって、前記コンピュータプログラムは、データプロセッサによって実行されるとき、請求項１に記載の方法を遂行するために適合される、コンピュータ読取り可能媒体。
12. 拡張された画像視野をもたらすためにスティッチングの目的で関心対象の画像を収集するためのプログラム素子であって、データプロセッサによって実行されるとき、請求項１に記載の方法を遂行するために適合される、プログラム素子。
    

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