JP3548306B2

JP3548306B2 - X-ray tomography equipment

Info

Publication number: JP3548306B2
Application number: JP33486595A
Authority: JP
Inventors: 浩之河合; 謙介関原; 正茂刀禰
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2015-12-22
Also published as: JPH09173330A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線源とこのＸ線源に対向して設置される２次元検出器とを同一回転中心の円軌道面上で回転移動させながら被検体のＸ線透視画像を撮影するＸ線断層撮影装置に関し、特に、２次元検出器で撮影されるＸ線透視画像を前述する同一回転中心に平行、かつ、前記円軌道面に垂直な画像に補正するための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコーンビームＸ線断層撮影装置は、図９に示すように、まず、Ｘ線源５とこのＸ線源５に対向して設置される２次元検出器９とを同一回転中心の円軌道面上で回転移動させながら、回転中心軸１０に位置する被検者８のＸ線透視画像を２次元検出器９で撮影する。
【０００３】
２次元検出器９で撮影されたＸ線透視画像は図示しないＡ／Ｄ変換器でデジタルの画像情報に変換され、画像処理手段２に転送される。
【０００４】
画像処理手段２に転送された画像情報は、まず、前処理手段１１で計測データに含まれる暗電流バイアス、感度むら等の補正が行われ、次に、この画像情報はＸ線の減衰率の分布に変換するための周知の対数変換が行われることにより、いわゆる投影データに変換され、画像歪み補正手段１２に出力される。
【０００５】
画像歪み補正手段１２では、後述するように、画像情報が２次元検出器９の図示しない検出面が回転中心軸１０と平行、かつ、Ｘ線源５と２次元検出器９との回転面である円軌道面とに垂直となるように、画像情報に補正を行う。
【０００６】
次の再構成演算手段１３は、前述する画像の補正が施された全画像情報に対して、たとえば、Ｆｅｌｄｋａｍｐの方法によるコーンビーム画像再構成演算（Ｌ．Ａ．Ｆｅｌｄｋａｍｐｅｔａｌ．Ｐｒａｃｔｉｃａｌｃｏｎｅｂｅａｍａｌｇｏｒｉｔｈｍ，Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ，Ｖｏｌ．１，Ｎｏ．６，ｐｐ６１２−６１９，１９８４）を行うことにより、被検体８の体軸と垂直となる方向から撮影された投影データを、被検体８のＸ線吸収係数の３次元的な分布データ（ＣＴ画像データ）に変換する。
【０００７】
なお、このとき得られるＸ線吸収係数の分布データは、一般の人間の目で識別できる濃淡レベルである６４階調に対して、±１０００程度の濃淡レベル（ＣＴ値）を有している。
【０００８】
画像化手段１４は、周知のボリュームレンダリング処理あるいは最大値投影処理等の画像化処理をＸ線吸収係数の分布データに対して行うことにより、Ｘ線吸収係数の分布データを人間の目で識別可能な濃淡レベルの画像に変換し、図示しない表示手段に表示する。
【０００９】
次に、図１０および図１１に画像歪み補正手段１２による投影データの歪み補正の手順を説明するための図を示し、以下、図１０および図１１に基づき歪み補正の手順を説明する。
【００１０】
まず、図１０に基づき、従来のコーンビームＸ線断層撮影装置における計測系の幾何学的な構成を説明する。
【００１１】
図１０において、２次元検出器９の代わりに、その位置に仮想的な２次元平面をおき、この平面を投影面１５と記すと共に、Ｘ線源５から円錐状に照射されるＸ線（コーンビーム）のＸ線焦点６と投影面１５とが、回転中心軸１０を中心に回転するときのＸ線焦点６の回転軌道面をミッドプレーン１６と記すものとする。
【００１２】
回転中心軸１０が投影面１５に投影されてつくる直線を回転中心軸投影１７、ミッドプレーン１６が投影面１５に投影されてつくる直線、すなわち、ミッドプレーン１６と投影面１５との交線をミッドプレーン投影１８と記す。
【００１３】
また、投影面１５において、回転中心軸１０と平行すなわち回転中心軸投影１７と平行に座標軸ｖ、ミッドプレーン１６と平行すなわちミッドプレーン投影１８と平行に座標軸ｕをとり、投影角ａを用いて、投影像をＰ（ａ，ｕ，ｖ）とする。
【００１４】
一方、２次元検出手段９としては、Ｘ線イメージインテンシファイア（Ｘ線Ｉ．Ｉ．）で被検体８を透過したＸ線を画像に変換し、この画像をテレビカメラで撮影して電気信号に変換するＸ線Ｉ．Ｉ．−ＴＶカメラ系が一般的に使用されている。
【００１５】
しかしながら、前述するＸ線Ｉ．Ｉ．−ＴＶカメラ系は、Ｘ線Ｉ．Ｉ．の入力面の形状が非平面であることに起因する画像の歪み、および、電子ビームが地磁気等により偏向されることに伴う画像の歪みが生じてしまうという問題があった。
【００１６】
このため、従来のコーンビームＸ線断層撮影装置では、２次元検出手段９で撮影した画像から断層画像を再構成するにあたり、画像の歪み補正を行った後に、３次元再構成を行い断層画像を得ていた。
【００１７】
次に、従来の画像の歪み補正の方法を図１１に基づき説明すると、まず、Ｘ線Ｉ．Ｉ．−ＴＶカメラ系による画像歪みを補正する画像歪み補正テーブルを作成するために、等間隔の格子点上に微小な穴（ピンホール）をあけた金属版２１（以下、ホールチャートと記す）を２次元検出手段９の前面に固定したまま、Ｘ線源５と２次元Ｘ線検出手段９を動作・回転させ、全投影角度分のホールチャートの画像（以下、ホールチャート歪投影像と記す）を撮影する。
【００１８】
各投影角度ａ毎に、ホールチャート歪投影像上のピンホールの位置（Ｕｐ，Ｖｐ）と、任意に設定した画像歪み補正後のピンホールの位置（ｕｐ，ｖｐ）とから、画像歪み補正テーブルＵ（ａ，ｕ，ｖ），Ｖ（Ａ，ｕ，ｖ）を作成していた。
【００１９】
一方、文献（１）の「Ａ．Ｒｏｕｇｅｅｅｔａｌ．Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｆｏｒ３ＤＸ−ｒａｙｉｍａｇｉｎｇ，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，ｖｏｌ．１８９７，Ｍｅｄ．Ｉｍａｇ．，ｐｐ．１６１−１６９（１９９３）」に示すように、回転中心軸１０に設置した補正用ファントムを撮影した画像情報から、回転中心軸投影１７とミッドプレーン投影１８とを決定していた。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、前記従来技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
【００２１】
従来、画像の再構成を行う場合の基準となる座標軸は、図１０に示す投影面１５上のｖ軸、および、ｕ軸である。
【００２２】
しかしながら、従来のＸ線断層撮影装置の画像歪み補正テーブルの作成方法では、ホールチャート２１を２次元Ｘ線検出手段９の前面に取り付けるに際して、ピンホールの並び方向（格子方向）を厳密に回転中心軸１０と平行に設定することが困難であった。
【００２３】
すなわち、従来のコーンビームＸ線断層撮影装置では、その構造から明らかなように、回転中心軸１０およびミッドプレーン１６の位置を直接示す基準点、あるいは、構成要素が存在しないので、回転中心軸１０およびミッドプレーン１６とホールチャート２１との位置関係を特定することができなかった。
【００２４】
同様に、補正用ファントムと回転中心軸１０とを平行に設置することができなかった。
【００２５】
このため、従来の方法で作成した画像歪み補正テーブルによって画像歪みを補正した画像のｖ軸およびｕ軸が、それぞれ回転中心軸１０およびミッドプレーン１６と平行な画像を得ることができない。
【００２６】
この画像上の座標軸と、回転中心軸１０とのなす角をねじれ角と呼ぶことにする。
【００２７】
このように、ねじれ角があるため、画像の再構成を行うための３次元再構成演算の過程において、再構成画像上にアーチファクトと言われる疑似画像が発生してしまうという問題があった。
【００２８】
本発明の目的は、２次元Ｘ線検出手段で撮影した画像を回転中心軸に平行かつ、ミッドプレーンに垂直な画像に補正することが可能なＸ線断層撮影装置を提供することにある。
【００２９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００３１】
（１）円錐状にＸ線を照射するＸ線源と、該Ｘ線源に対向して配置され、被検体を透過するＸ線を撮影する２次元Ｘ線撮影手段と、前記Ｘ線源と前記２次元Ｘ線撮影手段とを同一回転中心の円軌道上で回転移動させる回転手段と、前記２次元Ｘ線撮影手段に起因する前記画像の歪みを補正するための補正定数を格納する補正テーブルと、前記補正テーブルに格納される補正定数に基づき、前記２次元Ｘ線撮影手段が撮影した画像を前記２次元検出手段に予め定めた直交座標に変換する変換手段と、予め定められた手順に基づき前記補正テーブルを作成する補正テーブル作成手段とを具備するＸ線断層撮影装置であって、前記補正テーブル作成手段は、前記直交座標が前記回転中心軸と平行および垂直となる変換定数を作成する座標軸補正テーブル作成手段を具備する。
【００３２】
（２）前述する（１）のＸ線断層撮影装置において、前記座標軸補正テーブル作成手段は、画像歪みを補正した補正用ファントムを撮影した画像から、画像上の回転中心位置および回転角を算出し、前記変換定数を作成する変換定数算出手段を具備する。
【００３３】
（３）前述する（２）のＸ線断層撮影装置において、前記補正用ファントムは、Ｘ線を吸収しないあるいはＸ線吸収係数の小さい支持材と、Ｘ線吸収係数の大きい少なくとも２個以上の基準点とから構成される。
【００３４】
（４）前述する（３）のＸ線断層撮影装置において、前記支持材は棒状の形状であり、前記基準点は前記支持材の軸方向に沿って取り付けられる。
【００３５】
（５）前述する（３）もしくは（４）のＸ線断層撮影装置において、前記基準点は、タングステン、白金、あるいは、鉄−ニッケル−クロム合金等のＸ線吸収係数が大きい球体からなる。
【００３６】
（６）前述する（３）ないし（５）のいづれか一項のＸ線断層撮影装置において、前記補正用ファントムは、複数の異なる角度から撮影される場合、前記基準点が前記回転中心軸上に並ばないように、前記補正用ファントムを固定する固定手段を具備する。
【００３７】
（７）前述する（１）ないし（６）のいづれか一項のＸ線断層撮影装置において、前記変換定数算出手段は、前記補正用ファントムを撮影した複数枚の画像から基準点の描く楕円軌跡をそれぞれ計算する楕円軌跡計算手段と、該楕円軌跡計算手段が計算した楕円の長軸と短軸との中心位置を計算する中心位置計算手段と、前記中心位置が描く直線を計算する直線計算手段と、前記加算画像の直交座標との傾きを回転角度として計算する回転角計算手段と、前記楕円軌跡から楕円の短軸長が０となる前記楕円軌跡の中心位置を回転中心とする回転中心計算手段とを具備する。
【００３８】
（８）前述する（７）のＸ線断層撮影装置において、前記楕円軌跡計算手段は、補正用ファントムを撮影した複数枚の画像を加算して１枚の加算画像を作成する画像加算手段と、前記加算画像に撮影される前記基準点を通る複数個の楕円を抽出する楕円軌跡抽出手段とを具備する。
【００３９】
（９）前述する（７）もしくは（８）のＸ線断層撮影装置において、前記回転角計算手段は、それぞれの前記楕円軌跡の長軸と短軸との中心位置を計算する中心位置計算手段と、該中心位置計算手段により計算したそれぞれの前記中心位置を通る直線を最小二乗法により計算する直線計算手段と、該直線計算手段により計算した前記直線と前記加算画像の直交座標とのなす角度を計算する角度計算手段とを具備する。
【００４０】
（１０）前述する（７）ないし（９）のいづれか一項のＸ線断層撮影装置において、前記中心位置計算手段は、前記楕円軌跡の長軸の両端の座標位置を計算する長軸座標計算手段と、該長軸座標計算手段が計算した座標位置から前記長軸の中点を計算する中点計算手段とを具備し、前記中点計算手段により計算した座標位置を該当する前記楕円軌跡の中心とする。
【００４１】
（１１）前述する（１０）のＸ線断層撮影装置において、前記加算画像における前記回転中心軸方向をｖ軸、前記回転軸と垂直となる方向をｕ軸とするとき、前記長軸座標計算手段は、それぞれの前記楕円軌跡上でｕ軸方向の座標値が最大および最小となる位置の座標値を該当する前記楕円軌跡の長軸の両端の座標値とする。
【００４２】
（１２）前述する（７）ないし（１１）のいづれか一項のＸ線断層撮影装置において、前記回転中心計算手段は、前記直線推定手段が計算した前記楕円軌跡の中心を結ぶ直線と前記楕円との交点の座標値を計算し、該座標値の点を結ぶ線分をそれぞれの楕円の短軸とみなし、前記短軸長が０となる前記直線上の位置を計算する。
【００４３】
（１３）前述する（７）ないし（１１）のいづれか一項のＸ線断層撮影装置において、前記加算画像における前記回転中心軸方向をｖ軸、前記回転軸と垂直となる方向をｕ軸とするとき、前記回転中心計算手段は、それぞれの楕円のｖ軸方向の座標値が最大および最小となる点を該当する楕円の短軸の両端とし、それぞれの楕円の重心の位置と前記短軸の長さの変化とから、前記短軸の長さが０となる楕円の中心位置を計算する手段を具備する。
【００４４】
（１４）前述する（２）ないし（１３）のいづれか一項のＸ線断層撮影装置において、前記加算画像における前記回転中心軸方向をｖ軸、前記回転軸と垂直となる方向をｕ軸とするとき、投影角がａのときの画像歪み補正前の前記画像をＰ０（ａ，ｕ，ｖ）、前記第１の補正テーブルによる画像歪み補正後の画像をＰ１（ａ，ｕ，ｖ）、前記第２の補正テーブルによる画像歪み補正後の画像をＰ２（ａ，ｕ，ｖ）、としたとき、Ｐ２（ａ，ｕ，ｖ）＝Ｐ１（ａ，ｕ’，ｖ’）＝Ｐ０（ａ，Ｕ，Ｖ）とし、前記第１の補正テーブルをＵ＝Ｕ１（ａ，ｕ’，ｖ’），Ｖ＝Ｖ１（ａ，ｕ’，ｖ’）とし、前記回転中心位置を（ｕ_ｃｔ，ｖ_ｍｐ）、前記回転角をｂとすれば、前記第２の補正テーブルＵ２（ａ，ｕ，ｖ），Ｖ２（ａ，ｕ，ｖ）を数２によって求め、前記補正テーブルとする。
【００４５】
【数２】
Ｕ２（ａ，ｕ，ｖ）＝Ｕ１（ａ，（ｕ−ｕ_ｃｔ）ＣＯＳｂ−（ｖ−ｖ_ｍｐ）ＳＩＮｂ＋ｕ_ｃｔ，（ｕ−ｕ_ｃｔ）ＳＩＮｂ＋（ｖ−ｖ_ｍｐ）ＣＯＳｂ＋ｖ_ｍｐ））
Ｖ２（ａ，ｕ，ｖ）＝Ｖ１（ａ，（ｕ−ｕ_ｃｔ）ＣＯＳｂ−（ｖ−ｖ_ｍｐ）ＳＩＮｂ＋ｕ_ｃｔ，（ｕ−ｕ_ｃｔ）ＳＩＮｂ＋（ｖ−ｖ_ｍｐ）ＣＯＳｂ＋ｖ_ｍｐ））
前述した手段によれば、従来の歪み補正として、たとえば、ホールチャートを２次元Ｘ線検出手段の前面に設置して撮影した全周画像に基づいて計算した補正テーブルに対して、Ｘ線断層撮影装置の回転手段の回転中心付近に設置した補正用ファントムを全周にわたり撮影した画像を、前述する補正テーブルに基づき補正した後、１枚の画像に加算（合成）し、加算画像とすることにより、補正用ファントムに設けたＸ線吸収係数が大きい複数個の基準点が複数個の楕円軌跡を描く。
【００４６】
このとき、この各楕円軌跡は２次元Ｘ線検出手段が３６０°の全周にわたり順番に撮影したものであるため、各楕円軌跡は該当する基準点が回転手段の回転中心からどの程度離れているかを示すことになる。
【００４７】
したがって、各楕円軌跡の中心位置を計算し、各中心位置を通る直線を計算することにより、加算画像における回転中心軸と平行となる直線、すなわち、回転中心軸投影を計算できる。
【００４８】
この回転中心軸投影と加算画像の座標軸とのなす角度が、すなわち、ねじれ角に等しいので、全周にわたり撮影した各画像に対して、このねじれ角を補正する座標軸補正テーブルを座標軸補正手段を作成することにより、２次元Ｘ線検出手段が撮影した画像の歪み等を補正すると共に、従来のホールチャート等を用いる方法では補正することができなかった回転中心軸投影の画像上でのねじれを補正する補正テーブルを作成することができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、発明の実施の形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明する。
【００５０】
なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００５１】
図１は本発明の一実施の形態のＸ線断層撮影装置の概略構成を示すブロック図であり、１は計測手段、２はデータ処理手段（変換手段）、３は画像歪み補正テーブル作成手段（補正テーブル作成手段）、４は走査駆動手段（回転手段）、５はＸ線源、６はＸ線焦点、７はＸ線源から照射されるＸ線、８は被検体、９は２次元Ｘ線検出手段、１０は回転中心軸、１１は前処理手段、１２は画像歪み補正手段、１３は再構成演算手段、１４は画像化手段、１９は画像歪み補正テーブル発生手段（座標軸補正テーブル作成手段）、２０は画像歪み補正テーブル保管手段、２４は画像加算処理手段（画像加算手段）、２８は回転中心軸投影およびミッドプレーン投影推定手段（楕円軌跡抽出手段、中心位置計算手段、回転中心計算手段）、３０は座標ねじれ角推定手段（変換定数算出手段、角度計算手段）を示す。
【００５２】
図１において、計測手段１は、走査駆動手段４、Ｘ線源５、Ｘ線焦点６、被検体８、２次元Ｘ線検出手段９、および、後述する補正用ファントムを固定するための図示しない固定手段からなり、被検体８の体軸方向に垂直な方向からのＸ線透視画像を撮影する。
【００５３】
なお、前記各手段は公知のものを用いる。
【００５４】
データ処理手段２は、前処理手段１１、画像歪み補正手段１２、再構成演算手段１３、および、画像化手段１４からなり、２次元Ｘ線検出手段９で撮影した被検体８の体軸方向と垂直な方向から撮影した画像から、被検体８のＸ線吸収係数の３次元的な分布データを反映する画像に変換する。
【００５５】
画像歪み補正テーブル作成手段３は、画像歪み補正テーブル発生手段１９、画像歪み補正テーブル保管手段２０、画像加算処理手段２４、回転中心軸投影およびミッドプレーン投影推定手段２８、座標ねじれ角推定手段３０からなり、周知の手順で撮影したホールチャート歪投影像と、後述する補正用ファントムを撮影した画像とから補正テーブルを作成する。
【００５６】
走査駆動手段４は、Ｘ線源５とＸ線源５に対向する２次元Ｘ線検出手段９とを回転中心軸１０の周りに、回転させる周知の走査駆動手段である。
【００５７】
Ｘ線源５は、円錐状のＸ線（コーンビーム）を照射する周知のＸ線源であり、Ｘ線焦点６をコーンビームの頂点とするＸ線を発生して、照射する。
【００５８】
被検体８は図示しない周知の寝台天板に固定されている。
【００５９】
２次元Ｘ線検出手段９は、周知の２次元Ｘ線画像検出手段であり、たとえば、周知のＸ線Ｉ．Ｉ．と周知のテレビカメラとからなり、被検者８を透過したＸ線強度データを電気信号に変換する。
【００６０】
前処理手段１１は、図示しないＡ／Ｄ変換手段によりデジタル信号に変換された２次元Ｘ線検出手段９で撮影したＸ線画像の暗電流バイアス、感度むら等の補正を行った後、画像の再構成の前処理である、Ｘ線画像をＸ線の減衰率の分布に変換するための周知の対数変換を行うことにより、いわゆる投影データに変換する。
【００６１】
画像歪み補正手段１２は、周知の画像歪み補正手段であり、画像歪み補正テーブル保管手段２０に格納されている画像歪み補正テーブルに基づき、前処理手段１１の対数変換で得られた投影データの歪みを補正する。
【００６２】
再構成演算手段１３は、周知の再構成演算を行う手段であり、たとえば、文献（２）の（Ｌ．Ａ．Ｆｅｌｄｋａｍｐｅｔａｌ．Ｐｒａｃｔｉｃａｌｃｏｎｅｂｅａｍａｌｇｏｒｉｔｈｍ，Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ，Ｖｏｌ．１，Ｎｏ．６，ｐｐ６１２−６１９，１９８４）に記載されるフェルドカンプの方法により、歪み補正後の投影データの再構成演算を行う。
【００６３】
画像化手段１４は、周知の画像化手段であり、周知のボリュームレンダリング処理あるいは最大値投影処理等の画像化処理を、再構成演算手段１３により得られたＸ線吸収係数の分布データに対して行うことにより、Ｘ線吸収係数の分布データを人間の目で識別可能な濃淡レベルの画像に変換し、図示しない表示手段に表示する。
【００６４】
画像歪み補正テーブル発生手段１９は、前述するように、まず、２次元検出手段９の前面にホールチャート２１を固定して撮影したホールチャート歪投影像を、ピンホールが格子点上に並ぶように定めた補正後のホールチャート投影像へ変換するためのホールチャート歪補正関数を計算する。
【００６５】
次に、画像歪み補正テーブル発生手段１９は、回転中心軸投影およびミッドプレーン投影推定手段２８が計算した回転中心軸の位置、ミッドプレーンの位置、および、座標ねじれ角推定手段３０が計算したホールチャート投影像のねじれ角から、ねじれ角の補正を考慮したホールチャート歪およびねじれ角補正関数を計算する。
【００６６】
画像歪み補正テーブル保管手段２０は、画像歪み補正テーブル発生手段１９で計算した変換関数を図示しない記憶手段に格納すると共に、画像歪み補正手段１２の指示が投影データの歪みを補正する場合に、図示しない記憶手段から変換関数を読み出す周知の手段である。
【００６７】
画像加算処理手段２４は、後述する補正用ファントムを所定の角度毎に撮影した複数枚の投影データを１枚の合成投影データに合成するための周知の手段である。
【００６８】
回転中心軸投影およびミッドプレーン投影推定手段２８は、前述する合成投影データから、前述する回転中心軸投影１７およびミッドプレーン投影１８を計算する。
【００６９】
座標ねじれ角推定手段３０は、後述する手順により、ホールチャート歪補正関数で補正できない前述するねじれ角を計算するための手段である。
【００７０】
図２は、本発明の実施の形態の補正用ファントム２２の概略構成を説明するための図であり、２０１は支持部（支持材）、２３は基準点をしめす。
【００７１】
図２において、支持部２０１は、Ｘ線吸収係数の小さい、たとえば、アクリル樹脂、塩化ビニル、ポリカーボネート等のプラスチック材料・高分子樹脂、あるいは、木材に代表されるＸ線を透過すると共に、機械的破壊に対する強度が強い材料で棒状に構成される。
【００７２】
基準点２３は、支持部２０１の軸方向に複数個取り付けられており、さらには、タングステン、白金、あるいは、鉄−ニッケル−クロム合金等のＸ線吸収係数の大きな材料からなる。
【００７３】
また、補正用ファントムとしては、直径１ｃｍ程度の棒状の支持部２０１の軸方向に、基準点２３として、直径が１〜２ｍｍ程度の鉄球を２ｃｍ程度の間隔で埋め込んだものがよい。
【００７４】
基準点の大きさ、および、間隔は投影像上で明瞭に判別できることと、２次元Ｘ線検出手段９の視野角内に十分な数の基準点２３が入ればよいことは言うまでもない。
【００７５】
次に、図３〜図８に本発明の実施の形態における画像歪みおよびねじれ角補正関数を求める手順を説明するための図を示し、以下、図３〜図８に基づき、実施の形態のＸ線断層撮影装置の動作を説明する。
【００７６】
なお、図３〜８において、ｘｙ座標系は、ミッドプレーン１６上の任意の座標系であると共に、ミッドプレーン上に示す点線は、回転中心軸１０から所定の距離にある２次元Ｘ線検出手段９の代わりに導入した投影面１５が描く軌跡を示す。
【００７７】
まず、図３に基づき、座標のねじれ角を補正に使用する画像を得るための画像の撮影方法を説明すると、まず、Ｘ線断層撮影装置の回転中心軸１０にほぼ平行、かつ、回転中心軸１０から５ｃｍ程度離れた位置に補正用ファントム２２を固定し、次に、Ｘ線源５および２次元Ｘ線検出手段９を回転させ、全周からの歪投影像を撮影する。
【００７８】
このとき撮影される歪投影像には、補正用ファントム２２の基準点２３が図３に示すように、回転中心軸投影とほぼ平行なｖ軸方向に並んで撮影される。
【００７９】
なお、補正用ファントム２２の固定位置、および、回転中心軸１０に対する角度の設定は厳密でなくともよく、全ての投影角において十分な数の基準点２３の投影が２次元Ｘ線検出手段９の視野角に含まれていればよい。
【００８０】
このとき、２次元Ｘ線検出手段９の図示しないＸ線Ｉ．Ｉ．の入力面形状等が原因となる、歪投影像の画像歪を補正するための画像歪みテーブルは、前述する周知の手順により作成されているものとする。
【００８１】
次に、撮影した全周分の歪投影像を前処理手段１１および画像歪み補正手段１２により補正した後、画像加算処理手段２４で１枚の画像に合成することにより、図５に示す合成画像（加算画像）を作成する。
【００８２】
なお、このとき用いる画像歪み補正テーブルは、図９に示す従来のＸ線透視撮影装置と同様に、ホールチャート２１により得られた画像補正テーブルを用いる。
【００８３】
ここで、まず、回転中心軸１０と画像上の座標軸とのねじれを考慮しない場合の、回転中心軸投影１７とミッドプレーン投影１８との求め方を述べる。
【００８４】
図４に基づいて、回転中心軸投影１７およびミッドプレーン投影１８を計算するための回転中心軸投影およびミッドプレーン投影推定手段２８の動作を説明すると、まず、基準点２３が描く複数個の楕円軌跡２６の中心２７を計算し、ｕ軸方向の座標値の平均値（平均位置）ｕ_ｃｔを計算して、直線ｕ＝ｕ_ｃｔを回転中心軸投影１７とする。
【００８５】
一方、それぞれの楕円軌跡２６の短軸長は、ミッドプレーン１８からの距離に比例しているので、楕円軌跡２６の短軸長が０（ゼロ）となるｖ方向の座標位置ｖ_ｍｐを計算し、直線ｖ＝ｖ_ｍｐをミッドプレーン投影１８とする。
【００８６】
このとき、楕円軌跡２６から計算された回転中心軸投影１７とミッドプレーン投影１８は、前述するように、回転中心軸１０の近傍に設置した補正用ファントム２２を全周で撮影した画像を合成して得られた結果から計算しているので、直線ｕ＝ｕ_ｃｔは回転中心１０と平行であり、直線ｖ＝ｖ_ｍｐはミッドプレーン１６と投影面１５との交差する直線、すなわち、ミッドプレーン投影１８を示す。
【００８７】
以上で求めた回転中心軸投影１７およびミッドプレーン投影１８は、回転中心軸１０と画像上の座標軸とのねじれを考慮していないものであった。
【００８８】
ここで、あらためて前述するように決定された前述する画像上の座標をｕ’ｖ’座標と定義し、前述するねじれを補正した正しい座標系をｕｖ座標と、定義し直すことにする。
【００８９】
すなわち、ホールチャート２１による画像歪み補正から計算された回転中心軸投影およびミッドプレーン投影に基づく投影面を示すｕ’ｖ’座標系と、ねじれ角の補正により求めるべき投影面を示すｕｖ座標系とのずれ量を角度ｂで表すと、図５に示すようになる。
【００９０】
次に、図５に示すｕｖ座標系とｕ’ｖ’座標系とのねじれを示す図６に基づいて、正確なすなわち座標ねじれを反映した回転中心軸投影１７、および、ミッドプレーン投影１８を推定するために、まず、基準点２３の楕円軌跡２６の中心２７を求める。
【００９１】
これは周知の画像認識技術を用いて行なってもよいし、オペレータによる対話的な操作によって指定するようにしてもよい。
【００９２】
この中心２７の検出のためには、補正用ファントム加算投影像方法として、一般に座標ねじれ角２９は十分小さいので、楕円軌跡２６上でｕ’座標が最も小さくなる点と、最も大きくなる点とを長軸の両端の点として求め、次に、周知の処理によりその中点を楕円軌跡２６の中心２７とすればよい。
【００９３】
このようにして、各楕円軌跡２６に対する中心点列を求める。
【００９４】
次に、この中心点列に対し、周知の最小二乗法によって、直線をフィッティングする。
【００９５】
この直線を回転中心軸投影１７とする。
【００９６】
次に、各楕円軌跡２６の中心位置２７に対する短軸長の変化を調べる。
【００９７】
この方法としては、例えば図８に示すように、中心位置のｖ’方向の位置（ｖ’座標値）を横軸に、各楕円軌跡２６の短軸長を縦軸にとったグラフに、各楕円軌跡２６の短軸長をプロットする。
【００９８】
この短軸長は、前段階で得た回転中心軸投影１７と、楕円軌跡２６との交点の座標から求める。
【００９９】
あるいは、一般に座標ねじれ角２９は十分小さいので、単に楕円軌跡２６上でｖ’座標が最も小さくなる点と最も大きくなる点とを短軸の両端の点とすればよい。
【０１００】
ただし、ミッドプレーン１６に近い位置の楕円軌跡２６は、短軸が非常に潰れた形になり、補正用ファントム加算投影像２５上でこれを検出するのが困難なので、ミッドプレーン１６から離れた位置の楕円軌跡２６に関する短軸長のみを求めれば十分である。
【０１０１】
ここで、図８の丸印で示すように、補正用ファントム加算投影像２５上で下部（ｖ’が小さい領域）にある楕円に関しては、便宜上、その短軸長に−１を掛けた値をプロットする。
【０１０２】
このようにプロットした点列に対し、たとえば、最小二乗法によってフィットする直線を求める。
【０１０３】
この直線とグラフのｖ’軸との交点の座標をｖ_ｍｐとする。
【０１０４】
このとき、補正用ファントム２２の基準点２３がちょうどミッドプレーンに位置していれば、その基準点２３のつくる楕円軌跡２６の短軸長はゼロになる。
【０１０５】
よって、直線ｖ’＝ｖ_ｍｐと回転中心軸投影１７の交点を求め、これを回転中心軸投影１７とミッドプレーン投影１８との交点とする。
【０１０６】
この点を通り、回転中心軸投影１７に垂直な直線を、ミッドプレーン投影１８とする。
【０１０７】
次に、座標ねじれ角推定手段３０において、回転中心軸投影１７と前述する画像歪み補正後の投影像のｖ’軸との傾きをもとめ、これを回転中心軸１０とホールチャート２１のホール並び方向との座標ねじれ角とする。
【０１０８】
以上に示す手順により、回転中心軸投影１７、ミッドプレーン投影１６、および、座標ねじれ角２９を得る。
【０１０９】
次に、図７に基づき、画像歪み補正テーブル発生手段１９が、座標ねじれ角をも補正する画像歪み補正テーブルを作成する手順を説明する。
【０１１０】
まず、図７に示すように、回転中心軸投影１７とミッドプレーン投影１８との交点を（ｕ_ｃｔ，ｖ_ｍｐ）、座標ねじれ角をｂで表すことにする。
【０１１１】
座標ねじれ分を補正するために、画像歪み補正後の投影像を、（ｕ_ｃｔ，ｖ_ｍｐ）を中心に角度−ｂだけ回転させればよい。
【０１１２】
ただし、画像歪み補正後の投影をさらに回転させるのは、画像処理を２回繰り返すことになり、計算量（時間）の面でも画質の面でも無駄であるので、画像歪み補正時に座標ねじれ分をも補正するような画像歪み補正テーブルを作成する。
【０１１３】
画像歪み補正前の歪投影像をＰｏｒｇ（ａ，ｕ，ｖ）とし、画像歪み補正後の画像をＰｄｉｓｔ（ａ，ｕ，ｖ）であらわすことにする。
【０１１４】
Ｐｄｉｓｔ（ａ，ｕ，ｖ）＝Ｐｏｒｇ（ａ，Ｕ，Ｖ）とする。
【０１１５】
ｕ方向、ｖ方向の画像歪み補正テーブルを用いれば、Ｕ＝Ｕ（ａ，ｕ，ｖ），Ｖ＝Ｖ（ａ，ｕ，ｖ）である。
【０１１６】
座標ねじれを補正するには、図７に示すように、画像歪み補正後の投影像Ｐｄｉｓｔ（ａ，ｕ，ｖ）を（ｕ_ｃｔ，ｖ_ｍｐ）を中心に角度−ｂだけ回転させればよいわけであるから、座標ねじれ補正後の投影像Ｐｓｋｅｗ（ａ，ｕ，ｖ）とし、Ｐｓｋｅｗ（ａ，ｕ，ｖ）＝Ｐｄｉｓｔ（ａ，ｕ’，ｖ’）とすると、数３のように表すことができる。
【０１１７】
【数３】
ｕ’＝（ｕ−ｕ_ｃｔ）ＣＯＳｂ−（ｖ−ｖ_ｍｐ）ＳＩＮｂ＋ｕ_ｃｔ
ｖ’＝（ｕ−ｕ_ｃｔ）ＳＩＮｂ−（ｖ−ｖ_ｍｐ）ＣＯＳｂ＋ｖ_ｍｐ
以上より、数４が成立する。
【０１１８】
【数４】

よって、新たに座標ねじれ分をも補正する画像歪み補正テーブルＵｓｋｅｗ（ａ，ｕ，ｖ），Ｖｓｋｅｗ（ａ，ｕ，ｖ）を、数５に従って作成する。
【０１１９】
【数５】
Ｕｓｋｅｗ（ａ，ｕ，ｖ）＝Ｕ（ａ，（ｕ−ｕ_ｃｔ）ＣＯＳｂ−（ｖ−ｖ_ｍｐ）ＳＩＮｂ＋ｕ_ｃｔ，（ｕ−ｕ_ｃｔ）ＳＩＮｂ＋（ｖ−ｖ_ｍｐ）ＣＯＳｂ＋ｖ_ｍｐ）
Ｖｓｋｅｗ（ａ，ｕ，ｖ）＝Ｖ（ａ，（ｕ−ｕ_ｃｔ）ＣＯＳｂ−（ｖ−ｖ_ｍｐ）ＳＩＮｂ＋ｕ_ｃｔ，（ｕ−ｕ_ｃｔ）ＳＩＮｂ＋（ｖ−ｖ_ｍｐ）ＣＯＳｂ＋ｖ_ｍｐ）
座標ねじれ分をも補正する画像歪み補正は、画像歪み補正手段１２において、前述するようにして作成した画像歪み補正テーブルＵｓｋｅｗ（ａ，ｕ，ｖ），Ｖｓｋｅｗ（ａ，ｕ，ｖ）を用いて（テーブル参照）、Ｐｓｋｅｗ（ａ，ｕ，ｖ）＝Ｐｏｒｇ（ａ，Ｕｓｋｅｗ（ａ，ｕ，ｖ），Ｖｓｋｅｗ（ａ，ｕ，ｖ））に従って行なう。
【０１２０】
実際には、原画像Ｐｏｒｇ（ａ，ｕ，ｖ）はａ，ｕ，ｖに関して離散的な点においてしかデータが存在しないので、Ｕ’＝ｉｎｔ（Ｕ’（ａ，ｕ，ｖ）），Ｖ’＝ｉｎｔ（Ｖ’（ａ，ｕ，ｖ））（ただし、ｉｎｔ（ｘ）は、ｘの小数点以下を切り捨てる関数である）とし、数６に従って、座標ねじれ分をも補正する画像歪み補正を行なう。
【０１２１】
【数６】

以上のようにして、画像歪み補正手段１２において、計測されたデータの画像歪み補正を行ない、再構成演算手段１３において、画像歪み補正後の投影データを用いて再構成演算を行なう。
【０１２２】
この時は従来と全く同様の画像歪み補正処理および再構成演算処理を行なうだけで、座標ねじれも補正され、正確な再構成画像を得ることができる。
【０１２３】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【０１２４】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【０１２５】
２次元Ｘ線検出手段で撮影した画像を回転中心軸に平行かつ、ミッドプレーンに垂直な画像に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のＸ線断層撮影装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の補正用ファントムの概略構成を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるホールチャート歪およびねじれ角補正関数を求める手順を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるホールチャート歪およびねじれ角補正関数を求める手順を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるホールチャート歪およびねじれ角補正関数を求める手順を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるホールチャート歪およびねじれ角補正関数を求める手順を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるホールチャート歪およびねじれ角補正関数を求める手順を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態におけるホールチャート歪およびねじれ角補正関数を求める手順を説明するための図である。
【図９】従来のコーンビームＸ線断層撮影装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】従来のコーンビームＸ線断層撮影装置の画像歪み補正手段による投影データの歪み補正の手順を説明するための図である。
【図１１】従来のコーンビームＸ線断層撮影装置の画像歪み補正手段による投影データの歪み補正の手順を説明するための図である。
【符合の説明】
１…計測手段、２…データ処理手段、３…画像歪み補正テーブル作成手段、４…走査駆動手段、５…Ｘ線源、６…Ｘ線焦点、７…コーンビーム状Ｘ線、８…被検体、９…２次元Ｘ線検出手段、１０…回転中心軸、１１…前処理手段、１２…画像歪み補正手段、１３…再構成演算手段、１４…画像化手段、１５…投影面、１６…ミッドプレーン、１７…回転中心軸投影、１８…ミッドプレーン投影、１９…画像歪み補正テーブル発生手段、２０…画像歪み補正テーブル保管手段、２１…ホールチャート、２２…補正用ファントム、２３…基準点、２４…画像加算処理手段、２５…補正用ファントム加算画像、２６…補正用ファントム加算画像上の基準点の楕円軌道、２７…補正用ファントム加算画像上の基準点の楕円軌道の中心、２８…回転中心軸投影およびミッドプレーン投影推定手段、２９…座標ねじれ角、３０…座標ねじれ角推定手段、２０１…支持部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is directed to an X-ray imaging system that captures an X-ray fluoroscopic image of a subject while rotating an X-ray source and a two-dimensional detector installed to face the X-ray source on a circular orbit plane having the same rotation center. More particularly, the present invention relates to a technique for correcting an X-ray fluoroscopic image captured by a two-dimensional detector into an image parallel to the above-described center of rotation and perpendicular to the circular orbit plane.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 9, a conventional cone-beam X-ray tomography apparatus first includes an X-ray source 5 and a two-dimensional detector 9 installed facing the X-ray source 5 in a circular orbit around the same rotation center. An X-ray fluoroscopic image of the subject 8 positioned on the rotation center axis 10 is captured by the two-dimensional detector 9 while being rotationally moved on the plane.
[0003]
The X-ray fluoroscopic image captured by the two-dimensional detector 9 is converted into digital image information by an A / D converter (not shown) and transferred to the image processing means 2.
[0004]
The image information transferred to the image processing means 2 is first corrected by the preprocessing means 11 for dark current bias, sensitivity unevenness, etc., contained in the measurement data. By performing a well-known logarithmic conversion for converting to a distribution, the data is converted into so-called projection data and output to the image distortion correction unit 12.
[0005]
In the image distortion correcting means 12, as will be described later, the image information is detected when the detection plane (not shown) of the two-dimensional detector 9 is parallel to the rotation center axis 10 and the rotation plane between the X-ray source 5 and the two-dimensional detector 9 is used. The image information is corrected so as to be perpendicular to a certain circular orbit plane.
[0006]
The next reconstruction operation means 13 performs, for example, a cone beam image reconstruction operation (LA Feldkamp et al. Practical cone beam algorithm) on all the image information on which the above-described image correction has been performed by the method of Feldkamp. , J. Opt. Soc. Am. A, Vol. 1, No. 6, pp 612-619, 1984), the projection data captured from a direction perpendicular to the body axis of the subject 8 is obtained. The X-ray absorption coefficient of the sample 8 is converted into three-dimensional distribution data (CT image data).
[0007]
The distribution data of the X-ray absorption coefficient obtained at this time has a gray level (CT value) of about ± 1000 with respect to 64 gray levels, which are gray levels that can be identified by ordinary human eyes.
[0008]
The imaging unit 14 can identify the distribution data of the X-ray absorption coefficient by human eyes by performing an imaging process such as a well-known volume rendering process or a maximum value projection process on the distribution data of the X-ray absorption coefficient. The image is converted into an image having a high density level and displayed on display means (not shown).
[0009]
Next, FIGS. 10 and 11 show diagrams for explaining the procedure for correcting the distortion of the projection data by the image distortion correcting means 12. Hereinafter, the procedure for the distortion correction will be described with reference to FIGS.
[0010]
First, a geometric configuration of a measurement system in a conventional cone beam X-ray tomography apparatus will be described with reference to FIG.
[0011]
In FIG. 10, instead of the two-dimensional detector 9, a virtual two-dimensional plane is placed at that position, and this plane is referred to as a projection plane 15, and an X-ray (cone) irradiated from the X-ray source 5 in a conical shape. The mid-plane 16 is the rotation orbit plane of the X-ray focal point 6 when the X-ray focal point 6 and the projection plane 15 of the (beam) rotate around the rotation center axis 10.
[0012]
A straight line formed by projecting the rotation center axis 10 on the projection plane 15 is defined as a rotation center axis projection 17, and a straight line formed by projecting the midplane 16 on the projection plane 15, that is, an intersection line between the midplane 16 and the projection plane 15 is defined as a midline. This is referred to as a plane projection 18.
[0013]
Further, on the projection plane 15, a coordinate axis v is set parallel to the rotation center axis 10, that is, parallel to the rotation center axis projection 17, and a coordinate axis u is set parallel to the midplane 16, that is, parallel to the midplane projection 18. Using the projection angle a, Let the projected image be P (a, u, v).
[0014]
On the other hand, the two-dimensional detecting means 9 converts an X-ray transmitted through the subject 8 into an image with an X-ray image intensifier (X-ray II), captures this image with a television camera, and outputs an electric signal. X-rays to be converted into I. I. -TV camera systems are commonly used.
[0015]
However, the X-ray I.D. I. -TV camera system is an X-ray I.D. I. However, there is a problem that image distortion due to the non-planar shape of the input surface and image distortion due to the deflection of the electron beam due to geomagnetism or the like occur.
[0016]
For this reason, in the conventional cone-beam X-ray tomography apparatus, when reconstructing a tomographic image from an image captured by the two-dimensional detecting means 9, the image is subjected to distortion correction, and then three-dimensionally reconstructed to obtain a tomographic image. I was getting it.
[0017]
Next, a conventional method for correcting image distortion will be described with reference to FIG. I. In order to create an image distortion correction table for correcting image distortion caused by the TV camera system, two metal plates 21 (hereinafter, referred to as hole charts) having minute holes (pinholes) formed on grid points at equal intervals are formed. The X-ray source 5 and the two-dimensional X-ray detecting means 9 are operated and rotated while being fixed on the front surface of the dimension detecting means 9, and an image of a Hall chart for all projection angles (hereinafter referred to as a Hall chart distortion projected image) is formed. Shoot.
[0018]
For each projection angle a, an image distortion correction table is obtained from the pinhole position (Up, Vp) on the Hall chart distortion projected image and the arbitrarily set pinhole position (up, vp) after image distortion correction. U (a, u, v) and V (A, u, v) were created.
[0019]
On the other hand, as shown in “A. Rougee et al. Geometric calibration for 3D X-ray imaging, Proc. SPIE, vol. 1897, Med. The rotation center axis projection 17 and the midplane projection 18 are determined from image information obtained by photographing the correction phantom installed on the rotation center axis 10.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventor has found the following problems as a result of studying the above-mentioned conventional technology.
[0021]
Conventionally, coordinate axes serving as references when performing image reconstruction are the v axis and the u axis on the projection plane 15 shown in FIG.
[0022]
However, according to the conventional method of creating the image distortion correction table of the X-ray tomography apparatus, when the hole chart 21 is mounted on the front surface of the two-dimensional X-ray detecting means 9, the arrangement direction (grid direction) of the pinholes is strictly set at the rotation center. It was difficult to set it parallel to the axis 10.
[0023]
That is, in the conventional cone beam X-ray tomography apparatus, as is apparent from the structure, since there is no reference point directly indicating the position of the rotation center axis 10 and the position of the midplane 16, or no component exists, the rotation center axis 10 Also, the positional relationship between the midplane 16 and the hall chart 21 could not be specified.
[0024]
Similarly, the correction phantom and the rotation center axis 10 could not be set in parallel.
[0025]
For this reason, it is impossible to obtain an image in which the v-axis and u-axis of the image whose image distortion has been corrected by the image distortion correction table created by the conventional method are parallel to the rotation center axis 10 and the midplane 16, respectively.
[0026]
The angle between the coordinate axis on the image and the rotation center axis 10 is called a torsion angle.
[0027]
As described above, since there is a twist angle, there is a problem that a pseudo image called an artifact is generated on the reconstructed image in the process of the three-dimensional reconstruction operation for reconstructing the image.
[0028]
An object of the present invention is to provide an X-ray tomography apparatus capable of correcting an image captured by a two-dimensional X-ray detection unit into an image parallel to a rotation center axis and perpendicular to a midplane.
[0029]
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
[0031]
(1) An X-ray source for irradiating X-rays in a conical shape, a two-dimensional X-ray imaging unit arranged to face the X-ray source, and imaging X-rays transmitted through a subject, and the X-ray source. Rotation means for rotating the two-dimensional X-ray imaging means on a circular orbit having the same center of rotation, and a correction table for storing a correction constant for correcting distortion of the image caused by the two-dimensional X-ray imaging means Conversion means for converting an image captured by the two-dimensional X-ray imaging means into rectangular coordinates predetermined by the two-dimensional detection means based on a correction constant stored in the correction table; An X-ray tomography apparatus comprising: a correction table creating unit that creates the correction table based on the correction table. The correction table creating unit creates a conversion constant such that the orthogonal coordinates are parallel and perpendicular to the rotation center axis. Coordinate axis correction table Comprising Le creating means.
[0032]
(2) In the X-ray tomography apparatus described in (1) above, the coordinate axis correction table creating means calculates a rotation center position and a rotation angle on the image from an image of the correction phantom obtained by correcting the image distortion. , A conversion constant calculating means for generating the conversion constant.
[0033]
(3) In the X-ray tomography apparatus described in (2) above, the correction phantom does not absorb X-rays or has a small X-ray absorption coefficient and at least two reference materials having large X-ray absorption coefficients. Composed of points.
[0034]
(4) In the X-ray tomography apparatus according to (3), the support member has a rod-like shape, and the reference point is attached along the axial direction of the support member.
[0035]
(5) In the X-ray tomography apparatus according to (3) or (4), the reference point is a sphere having a large X-ray absorption coefficient, such as tungsten, platinum, or an iron-nickel-chromium alloy.
[0036]
(6) In the X-ray tomography apparatus according to any one of (3) to (5), when the correction phantom is photographed from a plurality of different angles, the reference point is located on the rotation center axis. Fixing means for fixing the correction phantom so as not to be lined up is provided.
[0037]
(7) In the X-ray tomography apparatus according to any one of the above (1) to (6), the conversion constant calculation means calculates an ellipse locus drawn by a reference point from a plurality of images of the correction phantom. Elliptical trajectory calculating means for calculating, a center position calculating means for calculating the center position of the major axis and the minor axis of the ellipse calculated by the elliptic trajectory calculating means, and a straight line calculating means for calculating a straight line drawn by the center position Rotation angle calculation means for calculating the inclination of the addition image with respect to the rectangular coordinates as a rotation angle, and rotation center calculation means for setting a center position of the elliptical locus whose elliptical minor axis length becomes 0 from the elliptical locus as a rotational center. And
[0038]
(8) In the X-ray tomography apparatus according to (7), the elliptic trajectory calculation means adds one or more images of the correction phantom to create one added image; An ellipse trajectory extracting means for extracting a plurality of ellipses passing through the reference point photographed in the added image.
[0039]
(9) In the X-ray tomography apparatus according to (7) or (8) above, the rotation angle calculation means calculates a center position between a major axis and a minor axis of each of the elliptical trajectories. A straight line calculating means for calculating a straight line passing through each of the center positions calculated by the center position calculating means by the least square method, and an angle between the straight line calculated by the straight line calculating means and the orthogonal coordinates of the added image. Angle calculation means for calculating.
[0040]
(10) In the X-ray tomography apparatus according to any one of the above (7) to (9), the center position calculating means calculates a coordinate position at both ends of a long axis of the elliptical locus. And a midpoint calculating means for calculating the midpoint of the long axis from the coordinate position calculated by the long axis coordinate calculating means, wherein the coordinate position calculated by the midpoint calculating means is the center of the corresponding elliptical locus. And
[0041]
(11) In the X-ray tomography apparatus according to (10), when the direction of the rotation center axis in the added image is a v axis and a direction perpendicular to the rotation axis is a u axis, the long axis coordinate calculating means is used. Let the coordinate value of the position where the coordinate value in the u-axis direction becomes the maximum and the minimum on each of the elliptical trajectories be the coordinate values of both ends of the long axis of the corresponding elliptical trajectory.
[0042]
(12) In the X-ray tomography apparatus according to any one of the above (7) to (11), the rotation center calculation means includes a straight line connecting the center of the ellipse trajectory calculated by the straight line estimation means and the ellipse. Are calculated, the line segment connecting the points of the coordinate values is regarded as the short axis of each ellipse, and the position on the straight line where the short axis length is 0 is calculated.
[0043]
(13) In the X-ray tomography apparatus according to any one of the above (7) to (11), the direction of the rotation center axis in the added image is a v axis, and a direction perpendicular to the rotation axis is a u axis. At this time, the rotation center calculating means sets the point at which the coordinate value of each ellipse in the v-axis direction becomes the maximum and the minimum as both ends of the minor axis of the corresponding ellipse, the position of the center of gravity of each ellipse and the length of the minor axis. Means for calculating the center position of the ellipse at which the length of the short axis becomes zero from the change in the length.
[0044]
(14) In the X-ray tomography apparatus according to any one of the above (2) to (13), the direction of the rotation center axis in the added image is a v axis, and a direction perpendicular to the rotation axis is a u axis. When the projection angle is a, the image before the image distortion correction is P0 (a, u, v), the image after the image distortion correction by the first correction table is P1 (a, u, v), Assuming that the image after image distortion correction by the second correction table is P2 (a, u, v), P2 (a, u, v) = P1 (a, u ', v') = P0 (a, u ', v') U, V), the first correction table is U = U1 (a, u ′, v ′), V = V1 (a, u ′, v ′), and the rotation center position is (u)._ct, V_mp), Assuming that the rotation angle is b, the second correction tables U2 (a, u, v) and V2 (a, u, v) are obtained by Equation 2 and used as the correction tables.
[0045]
(Equation 2)
U2 (a, u, v) = U1 (a, (u-u_ct) COSb- (v-v_mp) SINb + u_ct, (U-u_ct) SINb + (v−v_mp) COSb + v_mp))
V2 (a, u, v) = V1 (a, (u-u)_ct) COSb- (v-v_mp) SINb + u_ct, (U-u_ct) SINb + (v−v_mp) COSb + v_mp))
According to the above-mentioned means, as a conventional distortion correction, for example, an X-ray tomography is performed on a correction table calculated based on a full-circumference image photographed by installing a Hall chart in front of a two-dimensional X-ray detecting means. An image obtained by photographing the correction phantom installed around the rotation center of the rotating means of the apparatus over the entire circumference is corrected based on the correction table described above, and then added (combined) to one image to form an added image. A plurality of reference points provided on the correction phantom and having a large X-ray absorption coefficient draw a plurality of elliptical trajectories.
[0046]
At this time, since each of the elliptical trajectories is sequentially photographed by the two-dimensional X-ray detecting means over the entire circumference of 360 °, each elliptical trajectory indicates how far the corresponding reference point is from the rotation center of the rotating means. Will be shown.
[0047]
Therefore, by calculating the center position of each elliptical locus and calculating a straight line passing through each center position, a straight line parallel to the rotation center axis in the added image, that is, the rotation center axis projection can be calculated.
[0048]
Since the angle between the rotation center axis projection and the coordinate axis of the added image is equal to the torsion angle, a coordinate axis correction table for correcting the torsion angle is created for each image photographed over the entire circumference. This makes it possible to correct the distortion and the like of the image captured by the two-dimensional X-ray detecting means and to correct the twist on the image of the rotation center axis projection which could not be corrected by the method using the conventional Hall chart or the like. Correction table can be created.
[0049]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings together with embodiments (examples) of the present invention.
[0050]
In all the drawings for describing the embodiments of the present invention, components having the same functions are denoted by the same reference numerals, and their repeated description will be omitted.
[0051]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an X-ray tomography apparatus according to an embodiment of the present invention, wherein 1 is a measuring unit, 2 is a data processing unit (conversion unit), and 3 is an image distortion correction table creating unit ( Correction table creating means), 4 is a scan driving means (rotating means), 5 is an X-ray source, 6 is an X-ray focal point, 7 is an X-ray emitted from the X-ray source, 8 is an object, and 9 is a two-dimensional X-ray. Line detection means, 10 is a rotation center axis, 11 is preprocessing means, 12 is image distortion correction means, 13 is reconstruction operation means, 14 is imaging means, 19 is image distortion correction table generation means (coordinate axis correction table creation means ), 20 is an image distortion correction table storage unit, 24 is an image addition processing unit (image addition unit), 28 is a rotation center axis projection and midplane projection estimation unit (elliptical locus extraction unit, center position calculation unit, rotation center calculation unit) ), 30 are coordinates Gillet angle estimating means (conversion constant calculating means, an angle calculating means) shows a.
[0052]
In FIG. 1, a measuring unit 1 is not shown for fixing a scanning driving unit 4, an X-ray source 5, an X-ray focal point 6, an object 8, a two-dimensional X-ray detecting unit 9, and a correction phantom to be described later. An X-ray fluoroscopic image is taken from a direction perpendicular to the body axis direction of the subject 8.
[0053]
It is to be noted that known means are used for the respective means.
[0054]
The data processing unit 2 includes a pre-processing unit 11, an image distortion correcting unit 12, a reconstruction operation unit 13, and an imaging unit 14, and includes a body axis direction of the subject 8 photographed by the two-dimensional X-ray detection unit 9, The image taken from the vertical direction is converted into an image reflecting three-dimensional distribution data of the X-ray absorption coefficient of the subject 8.
[0055]
The image distortion correction table creating unit 3 includes an image distortion correction table generating unit 19, an image distortion correction table storage unit 20, an image addition processing unit 24, a rotation center axis projection / midplane projection estimation unit 28, and a coordinate twist angle estimation unit 30. In other words, a correction table is created from a distortion projection image of the Hall chart captured by a known procedure and an image of a correction phantom described later.
[0056]
The scanning driving unit 4 is a known scanning driving unit that rotates the X-ray source 5 and the two-dimensional X-ray detecting unit 9 facing the X-ray source 5 around the rotation center axis 10.
[0057]
The X-ray source 5 is a known X-ray source that irradiates a cone-shaped X-ray (cone beam), and generates and irradiates an X-ray having an X-ray focal point 6 as an apex of the cone beam.
[0058]
The subject 8 is fixed to a well-known bed top (not shown).
[0059]
The two-dimensional X-ray detecting means 9 is a well-known two-dimensional X-ray image detecting means. I. , And converts the X-ray intensity data transmitted through the subject 8 into an electric signal.
[0060]
The pre-processing unit 11 corrects dark current bias, sensitivity unevenness, and the like of the X-ray image captured by the two-dimensional X-ray detection unit 9 that has been converted into a digital signal by an A / D conversion unit (not shown). By performing well-known logarithmic conversion for converting an X-ray image into a distribution of X-ray attenuation factors, which is preprocessing for reconstruction, the data is converted into so-called projection data.
[0061]
The image distortion correcting unit 12 is a well-known image distortion correcting unit. Based on the image distortion correcting table stored in the image distortion correcting table storage unit 20, the distortion of the projection data obtained by the logarithmic conversion of the preprocessing unit 11. Is corrected.
[0062]
The reconstructing operation means 13 is a means for performing a well-known reconstructing operation. For example, (LA Feldkamp et al. Practical cone beam algorithm, J. Opt. Soc. Am. A, Vol. , No. 6, pp 612-619, 1984), a reconstruction operation of projection data after distortion correction is performed.
[0063]
The imaging unit 14 is a well-known imaging unit, and performs an imaging process such as a well-known volume rendering process or a maximum value projection process on the distribution data of the X-ray absorption coefficient obtained by the reconstruction calculation unit 13. By doing so, the distribution data of the X-ray absorption coefficient is converted into an image of a gray level that can be identified by the human eye, and displayed on display means (not shown).
[0064]
As described above, first, the image distortion correction table generating means 19 converts the projected image of the Hall chart distortion obtained by fixing the Hall chart 21 on the front surface of the two-dimensional detecting means 9 so that the pinholes are arranged on the lattice points. A Hall chart distortion correction function for converting into a predetermined corrected Hall chart projection image is calculated.
[0065]
Next, the image distortion correction table generation unit 19 calculates the position of the rotation center axis, the position of the midplane calculated by the rotation center axis projection and midplane projection estimation unit 28, and the Hall chart calculated by the coordinate torsion angle estimation unit 30. From the torsion angle of the projected image, a Hall chart distortion and a torsion angle correction function in consideration of the torsion angle correction are calculated.
[0066]
The image distortion correction table storage unit 20 stores the conversion function calculated by the image distortion correction table generation unit 19 in a storage unit (not shown), and stores the conversion function when the instruction of the image distortion correction unit 12 corrects the distortion of the projection data. This is a well-known means for reading a conversion function from a storage means that does not.
[0067]
The image addition processing means 24 is a well-known means for synthesizing a plurality of pieces of projection data obtained by photographing a correction phantom, which will be described later, at predetermined angles into one piece of synthetic projection data.
[0068]
The rotation center axis projection and midplane projection estimating means 28 calculates the rotation center axis projection 17 and the midplane projection 18 from the composite projection data described above.
[0069]
The coordinate torsion angle estimating means 30 is means for calculating the above-mentioned torsion angle that cannot be corrected by the Hall chart distortion correction function by a procedure described later.
[0070]
FIG. 2 is a diagram for explaining a schematic configuration of the correction phantom 22 according to the embodiment of the present invention. Reference numeral 201 denotes a supporting portion (supporting material), and reference numeral 23 denotes a reference point.
[0071]
In FIG. 2, a support portion 201 transmits an X-ray represented by a plastic material or a polymer resin such as an acrylic resin, vinyl chloride, or polycarbonate having a small X-ray absorption coefficient, or wood, and has a mechanical property. It is made of a material with high strength against destruction and has a rod shape.
[0072]
The plurality of reference points 23 are attached in the axial direction of the support portion 201, and are made of a material having a large X-ray absorption coefficient such as tungsten, platinum, or an iron-nickel-chromium alloy.
[0073]
Further, as the correction phantom, one in which iron balls having a diameter of about 1 to 2 mm are embedded at intervals of about 2 cm as reference points 23 in the axial direction of the rod-shaped support portion 201 having a diameter of about 1 cm is preferable.
[0074]
It goes without saying that the size and interval of the reference points can be clearly determined on the projected image, and that a sufficient number of reference points 23 should be included within the viewing angle of the two-dimensional X-ray detection means 9.
[0075]
Next, FIGS. 3 to 8 show diagrams for explaining a procedure for obtaining the image distortion and torsion angle correction functions according to the embodiment of the present invention. Hereinafter, based on FIGS. 3 to 8, X of the embodiment will be described. The operation of the line tomography apparatus will be described.
[0076]
3 to 8, the xy coordinate system is an arbitrary coordinate system on the midplane 16, and a dotted line shown on the midplane is a two-dimensional X-ray detection unit located at a predetermined distance from the rotation center axis 10. The trajectory drawn by the projection plane 15 introduced in place of 9 is shown.
[0077]
First, a method of capturing an image for obtaining an image used for correcting the torsion angle of coordinates will be described with reference to FIG. 3. First, the rotation center axis is substantially parallel to the rotation center axis 10 of the X-ray tomography apparatus. The correction phantom 22 is fixed at a position about 10 cm away from the camera 10, and then the X-ray source 5 and the two-dimensional X-ray detector 9 are rotated to capture a distortion projection image from the entire circumference.
[0078]
In the distortion projection image taken at this time, the reference point 23 of the correction phantom 22 is taken along the v-axis direction substantially parallel to the rotation center axis projection as shown in FIG.
[0079]
Note that the fixed position of the correction phantom 22 and the setting of the angle with respect to the rotation center axis 10 need not be strict, and projection of a sufficient number of reference points 23 by the two-dimensional X-ray detection It only has to be included in the viewing angle.
[0080]
At this time, the X-ray I.D. I. It is assumed that the image distortion table for correcting the image distortion of the distortion projection image due to the input surface shape or the like has been created by the above-described well-known procedure.
[0081]
Next, the pre-processing unit 11 and the image distortion correction unit 12 correct the distortion projection images taken for the entire circumference, and then combine them into one image by the image addition processing unit 24 to obtain a composite image shown in FIG. (Addition image) is created.
[0082]
As the image distortion correction table used at this time, an image correction table obtained from the Hall chart 21 is used as in the conventional X-ray fluoroscopic apparatus shown in FIG.
[0083]
Here, first, a method of obtaining the rotation center axis projection 17 and the midplane projection 18 in the case where the twist between the rotation center axis 10 and the coordinate axes on the image is not considered will be described.
[0084]
The operation of the rotation center axis projection and the mid plane projection estimating means 28 for calculating the rotation center axis projection 17 and the mid plane projection 18 will be described with reference to FIG. 26 is calculated, and the average value (average position) u of the coordinate values in the u-axis direction is calculated._ctAnd calculate the straight line u = u_ctIs the rotation center axis projection 17.
[0085]
On the other hand, since the minor axis length of each elliptical trajectory 26 is proportional to the distance from the midplane 18, the coordinate position v in the v direction at which the minor axis length of the elliptical trajectory 26 becomes 0 (zero)._mpAnd the straight line v = v_mpIs a mid-plane projection 18.
[0086]
At this time, the rotation center axis projection 17 and the mid plane projection 18 calculated from the elliptical trajectory 26 combine images obtained by photographing the correction phantom 22 installed near the rotation center axis 10 over the entire circumference, as described above. Is calculated from the result obtained by the calculation, the straight line u = u_ctIs parallel to the rotation center 10 and a straight line v = v_mpIndicates a straight line intersecting the midplane 16 and the projection plane 15, that is, a midplane projection 18.
[0087]
The rotation center axis projection 17 and the midplane projection 18 obtained above do not take into account the twist between the rotation center axis 10 and the coordinate axes on the image.
[0088]
Here, the coordinates on the above-mentioned image determined again as described above are defined as u'v 'coordinates, and the correct coordinate system in which the above-described torsion is corrected is defined as uv coordinates.
[0089]
That is, a u'v 'coordinate system indicating a projection plane based on the rotation center axis projection and the midplane projection calculated from the image distortion correction by the Hall chart 21, and a uv coordinate system indicating a projection plane to be obtained by correcting the torsion angle. If the amount of deviation is expressed by the angle b, it becomes as shown in FIG.
[0090]
Next, based on FIG. 6 showing the torsion between the uv coordinate system and the u′v ′ coordinate system shown in FIG. 5, the rotation center axis projection 17 and the midplane projection 18 that accurately reflect the coordinate torsion are estimated. First, the center 27 of the elliptical locus 26 of the reference point 23 is obtained.
[0091]
This may be performed using a known image recognition technique, or may be specified by an interactive operation by an operator.
[0092]
In order to detect the center 27, as the correction phantom addition projection image method, the coordinate torsion angle 29 is generally sufficiently small, so that the point where the u ′ coordinate becomes the smallest and the point where the u ′ coordinate becomes the largest on the elliptical locus 26 are determined. The points at both ends of the long axis may be obtained, and then the middle point may be set as the center 27 of the elliptical locus 26 by a known process.
[0093]
In this way, a center point sequence for each elliptical locus 26 is obtained.
[0094]
Next, a straight line is fitted to the center point sequence by the well-known least square method.
[0095]
This straight line is referred to as a rotation center axis projection 17.
[0096]
Next, a change in the minor axis length with respect to the center position 27 of each elliptical locus 26 is examined.
[0097]
For example, as shown in FIG. 8, as shown in FIG. 8, a graph in which the position of the center position in the v ′ direction (v ′ coordinate value) is set on the horizontal axis, and the short axis length of each elliptical locus 26 is set on the vertical axis, The minor axis length of the elliptical locus 26 is plotted.
[0098]
The short axis length is obtained from the coordinates of the intersection of the rotation center axis projection 17 obtained in the previous stage and the elliptical locus 26.
[0099]
Alternatively, since the coordinate torsion angle 29 is generally sufficiently small, the point at which the v ′ coordinate becomes the smallest and the point at which the v ′ coordinate becomes the largest on the elliptical locus 26 may be simply set as the both ends of the short axis.
[0100]
However, the elliptical trajectory 26 at a position close to the midplane 16 has a shape in which the short axis is extremely crushed, and it is difficult to detect this on the correction phantom added projection image 25. It is sufficient to determine only the minor axis length of the elliptical locus 26 of FIG.
[0101]
Here, as shown by a circle in FIG. 8, for the ellipse in the lower part (region where v ′ is small) on the correction phantom addition projected image 25, for convenience, a value obtained by multiplying the minor axis length by −1 is given. Plot.
[0102]
For the point sequence plotted in this way, a straight line that fits is determined by, for example, the least squares method.
[0103]
The coordinates of the intersection between this straight line and the v ′ axis of the graph are represented by v_mpAnd
[0104]
At this time, if the reference point 23 of the correction phantom 22 is located exactly on the midplane, the minor axis length of the elliptical locus 26 created by the reference point 23 becomes zero.
[0105]
Therefore, the straight line v '= v_mpAn intersection point between the rotation center axis projection 17 and the midplane projection 18 is determined.
[0106]
A straight line passing through this point and perpendicular to the rotation center axis projection 17 is referred to as a midplane projection 18.
[0107]
Next, in the coordinate torsion angle estimating means 30, the inclination between the rotation center axis projection 17 and the v 'axis of the projected image after the above-described image distortion correction is obtained, and this is determined by the rotation center axis 10 and the hole arrangement direction of the hole chart 21. Coordinate torsion angle.
[0108]
According to the procedure described above, the rotation center axis projection 17, the midplane projection 16, and the coordinate twist angle 29 are obtained.
[0109]
Next, a procedure in which the image distortion correction table generating means 19 creates an image distortion correction table for correcting a coordinate twist angle will be described with reference to FIG.
[0110]
First, as shown in FIG. 7, the intersection between the rotation center axis projection 17 and the midplane projection 18 is defined as (u_ct, V_mp), The coordinate twist angle is represented by b.
[0111]
In order to correct the coordinate torsion, the projected image after the image distortion correction is represented by (u_ct, V_mp) May be rotated by an angle −b.
[0112]
However, if the projection after the image distortion correction is further rotated, the image processing is repeated twice, which is wasteful in terms of calculation amount (time) and image quality. Create an image distortion correction table that also corrects the image distortion.
[0113]
The distortion projection image before the image distortion correction is represented by Porg (a, u, v), and the image after the image distortion correction is represented by Pdist (a, u, v).
[0114]
Let Pdist (a, u, v) = Porg (a, U, V).
[0115]
If the image distortion correction tables in the u and v directions are used, U = U (a, u, v) and V = V (a, u, v).
[0116]
To correct the coordinate torsion, as shown in FIG. 7, the projected image Pdist (a, u, v) after the image distortion correction is changed to (u_ct, V_mp), The projection image Pskew (a, u, v) after coordinate torsion correction is obtained, and Pskew (a, u, v) = Pdist (a, u ′). , V ′), it can be expressed as in Equation 3.
[0117]
(Equation 3)
u '= (u-u_ct) COSb- (v-v_mp) SINb + u_ct
v '= (u-u_ct) SINb- (vv_mp) COSb + v_mp
From the above, Equation 4 is established.
[0118]
(Equation 4)

Therefore, image distortion correction tables Uskew (a, u, v) and Vskew (a, u, v) for newly correcting the coordinate torsion are created in accordance with Equation 5.
[0119]
(Equation 5)
Uskew (a, u, v) = U (a, (u-u_ct) COSb- (v-v_mp) SINb + u_ct, (U-u_ct) SINb + (v−v_mp) COSb + v_mp)
Vskew (a, u, v) = V (a, (u-u_ct) COSb- (v-v_mp) SINb + u_ct, (U-u_ct) SINb + (v−v_mp) COSb + v_mp)
The image distortion correction for correcting the coordinate torsion is also performed by the image distortion correction means 12 using the image distortion correction tables Uskew (a, u, v) and Vskew (a, u, v) created as described above. (Refer to the table), and Pskew (a, u, v) = Porg (a, Uskew (a, u, v), Vskew (a, u, v)).
[0120]
Actually, since the original image Porg (a, u, v) has data only at discrete points with respect to a, u, v, U ′ = int (U ′ (a, u, v)), V ′ = Int (V ′ (a, u, v)) (where int (x) is a function that rounds down the decimal part of x), and performs image distortion correction that also corrects coordinate twist according to Equation 6. Do.
[0121]
(Equation 6)

As described above, the image distortion correction unit 12 performs image distortion correction of the measured data, and the reconstruction operation unit 13 performs a reconstruction operation using the projection data after the image distortion correction.
[0122]
At this time, by simply performing the image distortion correction processing and the reconstruction calculation processing which are exactly the same as those in the related art, the coordinate torsion is also corrected and an accurate reconstructed image can be obtained.
[0123]
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiment of the present invention, and does not depart from the gist of the invention. It goes without saying that various changes can be made in.
[0124]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative inventions among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0125]
An image captured by the two-dimensional X-ray detection means can be corrected to an image parallel to the rotation center axis and perpendicular to the midplane.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an X-ray tomography apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a schematic configuration of a correction phantom according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a procedure for obtaining a Hall chart distortion and a torsion angle correction function according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining a procedure for obtaining a Hall chart distortion and torsion angle correction function according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a procedure for obtaining a Hall chart distortion and a torsion angle correction function according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a procedure for obtaining a Hall chart distortion and torsion angle correction function according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a procedure for obtaining a Hall chart distortion and a torsion angle correction function according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining a procedure for obtaining a Hall chart distortion and torsion angle correction function according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional cone beam X-ray tomography apparatus.
FIG. 10 is a diagram for explaining a procedure of correcting distortion of projection data by an image distortion correcting unit of a conventional cone beam X-ray tomography apparatus.
FIG. 11 is a view for explaining a procedure for correcting distortion of projection data by an image distortion correcting means of a conventional cone beam X-ray tomography apparatus.
[Description of sign]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Measurement means, 2 ... Data processing means, 3 ... Image distortion correction table creation means, 4 ... Scan driving means, 5 ... X-ray source, 6 ... X-ray focus, 7 ... Cone beam X-ray, 8 ... Subject , 9: two-dimensional X-ray detection means, 10: rotation center axis, 11: preprocessing means, 12: image distortion correction means, 13: reconstruction operation means, 14: imaging means, 15: projection plane, 16: mid Plane: 17: rotation center axis projection, 18: mid plane projection, 19: image distortion correction table generation means, 20: image distortion correction table storage means, 21: hall chart, 22: correction phantom, 23: reference point, 24 ... Image addition processing means, 25... Correction phantom addition image, 26... Ellipse trajectory of reference point on correction phantom addition image, 27. Axial projection and mid-plane projection estimator, 29 ... coordinate twist angle, 30 ... coordinate twist angle estimator, 201 ... support.

Claims

An X-ray source for irradiating a subject with conical X-rays, and a two-dimensional X-ray detection unit arranged to face the X-ray source are arranged around a rotation center axis on a rotation orbit around the subject. A measuring unit for obtaining an image by X-rays transmitted through the subject while rotating the object; a correction table for storing a correction constant for correcting distortion of the image caused by the two-dimensional X-ray detection means; A conversion unit configured to convert the image into orthogonal coordinates predetermined by the two-dimensional X-ray detection unit based on a constant; and a correction table generation unit configured to generate the correction table based on a predetermined procedure.
The correction table creation means, coordinate correction table creation means for creating a conversion constant the orthogonal coordinate is parallel and orthogonal to the rotation center axis, and substantially parallel to the front Symbol rotation center axis, and, from the central axis of rotation Conversion constant calculation for fixing the correction phantom at a position about 5 cm away from the image and correcting the distortion of the photographed image to calculate the position of the rotation center axis and the inclination angle of the rotation center axis on the image as the conversion constant. possess the means,
The conversion constant calculation means includes: an ellipse trajectory calculation means for calculating an ellipse trajectory drawn by the reference point from a plurality of images obtained by photographing the correction phantom; A center position calculating unit that calculates a center position with respect to an axis, a straight line calculating unit that calculates a straight line drawn by the center position, an angle calculating unit that calculates a slope of the straight line from the rectangular coordinates as the tilt angle, Rotation center calculation means for setting the center position of the ellipse locus where the minor axis length of the ellipse is 0 from the ellipse locus to the position of the rotation center axis,
The elliptic trajectory calculating means includes an image adding means for adding a plurality of images obtained by shooting the correction phantom to create one added image, and a plurality of images passing through the reference point shot on the added image. Elliptical trajectory extraction means for extracting an ellipse,
The correction table including correction of the position of the rotation center axis and the inclination angle of the rotation center axis is created,
The correction phantom includes a support member having a rod-like shape, and a plurality of spheres made of a metal which is mounted in the axial direction of the support material possess,
An X-ray tomography apparatus characterized by using the sphere as a reference point.

2. The X-ray tomography apparatus according to claim 1, wherein a direction of the rotation center axis in the added image is a v axis, a direction perpendicular to the rotation center axis is a u axis, and a projection angle is a. The added image before image distortion correction is P0 (a, u, v), the image after image distortion correction by the correction table is P1 (a, u, v), and the image after image distortion correction by the tilt angle is P2. (A, u, v), P2 (a, u, v) = P1 (a, u ′, v ′) = P0 (a, U, V), and the correction table is U = U1 ( a, u ', v'), V = V1 (a, u ', v'), the position of the rotation center axis is (u _ct , v _mp ), and the inclination angle is b, U2 (a , U, v) and V2 (a, u, v) are obtained by Equation 1 and used as the correction table .