JP4373709B2

JP4373709B2 - エッジ・ファントム

Info

Publication number: JP4373709B2
Application number: JP2003147348A
Authority: JP
Inventors: マルク・クレセンス
Original assignee: アグフア−ゲヴエルト，ナームローゼ・フエンノートシヤツプ
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2023-05-26
Also published as: EP1369084B1; EP1369084A1; JP2004008795A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はデジタル放射線撮影システムの画像品質の性能測定に関する。より特定すれば、本発明はデジタル放射線撮影システムのエッジ・ステップ応答に基づく鮮鋭度（sharpness）を評価するためのファントムに関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
デジタル放射線画像の品質測定の分野では、テスト・ファントムの放射線画像の画像品質特性を測定又は評価することから成るツールが開発されている。
【０００３】
画像品質測定の特別な例は、放射線撮影の画像を一時的に輝尽性蛍光体(photostimulable phospher)のスクリーンに記憶させるシステムのようなデジタル放射線撮影システムの鮮鋭度を評価することである。そのようなシステムでは、スクリーン内に記憶した画像を、刺激用放射線を用いてスクリーンを走査により、かつ、刺激時に発した光を画像のデジタル表示に変換することにより読取る。
【０００４】
デジタル放射線撮影システムの鮮鋭度を評価する目的で、システムのエッジ応答を評価する。この場合、いわゆるエッジ・ファントム（「エッジ・デバイス」とも言う）が開発されている。
【０００５】
エッジ・ファントムは例えばＸ線ビームのような放射線ビームにより照射したとき、対応する画像にステップ応答を生じさせる物体である。
【０００６】
非特許文献１はデジタル放射線撮影システムの事前サンプリングを行った変調伝達関数(MTF)の測定について報告している。エッジ・ファントム・デバイスをＸ線ビーム内において、エッジ・デバイスにより変調されたＸ線を輝尽性蛍光体のスクリーン上に記録する。エッジはそれに沿ってＭＴＦを測定する方向により水平又は垂直の向きとする。
【０００７】
さらに、非特許文献２には、デジタル放射線撮影システム、より特定すれば、輝尽性蛍光体に基づくデジタル放射線撮影システムの画像品質を試験するための方法が記載されている。
記載によれば、テスト・ファントムは一連の四角形の穴を切取った厚さ１．０ｍｍの銅板から成っている。四角形の穴の一つを、高速走査（レーザー走査）と低速走査（スクリーンの移動方向）の両方で事前サンプリングを行った変調伝達関数（ＭＴＦ）の測定に用いている。
ファントムの画像は良好な制御の照射条件に基づいて取得された。ＭＴＦは、ファントムの四角形の切り抜き穴の一つのエッジから得たエッジ応答関数から低速走査及び高速走査の方向について計算されている。
【０００８】
現状でのファントムの設計と使用法には以下の欠点がある。
ファントムはＸ線源が発する一定量の放射線に照射される。Ｘ線源が実質的に点状の挙動をするので、この線源が発して、ファントムに達した直接の放射線ビームは発散状態である。
エッジ・ファントムがそのＸ線源の光軸に垂直な平面内に中心がある場合、ファントムのエッジ即ちＸ線源の光軸からゼロで無い距離にあってＭＴＦ又はＤＱＥの測定に用いるファントムの部分に半影を生じる。これらの影は放射線の発散、吸収材料の試験片の厚みを無視できないこと、その端面が吸収体の上面及び下面に垂直であるという事実の結果である。
ファントムの側面が直線的で垂直であるという事実はその側面のすぐ近くの周辺部で解析した画像信号の勾配に影響を与える。
それゆえ、ＭＴＦの計算値は画像処理システムの実際の鮮鋭度測定で常に誤差を生じる。
【０００９】
本発明の目的は、デジタルＸ線システムの鮮鋭度解析に適当な測定用ファントムを提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、吸収材が放射線源に対して公称位置に配置されたとき、ファントムのエッジが解析された鮮鋭度に与える影響が実質的に無害化するようなファントムを提供することである。
【００１１】
【非特許文献１】
Medical Physics, Vol. 25, No. 1, Jan. 1998 Samei et al.., "Comprehensive and automated image quality performance measurement of computed radiography systems."
【００１２】
【非特許文献２】
Proceedings of SPIE vol. 4320 (2001), p.308-315.
【００１３】
【特許文献１】
ＵＳ４，３５２，０２０
【００１４】
【特許文献２】
ＥＰ０６５９３８６
【００１５】
【特許文献３】
ＵＳ４，９８０，９０４
【００１６】
【特許文献４】
ＥＰ１０６２９１２
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は請求項１で示したエッジ・ファントムにより実現される。
【００１８】
本発明の他の側面は下記の特徴及び態様３．に示す放射線画像記録検出システムの鮮鋭度を評価する方法に関する。
【００１９】
特定の実施例を下記実施態様に示す。下記に説明するように、本発明の利点はファントムにより、一回のみの放射線照射を用いて空間的分布の画像領域からのステップ応答情報に基づく多数の空間的方向でシステムの鮮鋭度を同時に評価できることである。
【００２０】
さらに、ファントムは円錐形の放射線に対するファントムのエッジの公称位置と無関係に最適ナイフ・エッジを用いた放射線入力をシステムに対して行える。検出器へ入射した放射線は吸収材の厚み全体を移動する間に減衰するか、減衰しないで通過する。吸収材材料の短い軌跡を通過する間の減衰が減少することによる吸収材の端面での半影の影響が設計により完全にキャンセルされる。
【００２１】
本発明に基づくと、エッジ・ファントムは放射線画像記録検出システムの鮮鋭度を評価するのに適当なファントムになる。ある空間的方向に沿ってファントムが生じる照射レベルの突然の変化から生じたシステムのエッジ状の空間的ステップ応答を使用して、その解析方向の変調伝達関数（ＭＴＦ）を計算できる。
【００２２】
評価手順は通常以下の通りである：エッジ・ファントムを放射線源が発するある量の放射線により照射する。そして、エッジ・ファントムが変調した放射線をシステムが記録し、検出する。ファントムの放射線画像を代表するデジタル・データ・セットを発生する。そして、放射線画像記録検出システムのステップ応答をデジタル画像表示を評価することにより評価できる。
【００２３】
本発明に基づくと放射線はＸ線による通常の放射線である。しかしながら、他の形の透過性放射線が可能である。
【００２４】
「放射線源の焦点」の用語は発射されたすべての放射線の起源になっている放射線源内の一点を意味している。
【００２５】
「上面」の用語はＸ線が入射するファントムの面（即ち、真空管側）を意味している。
【００２６】
放射線画像記録検出システムの例は、記憶蛍光体技術(storage phosphor technology)に基づくデジタル放射線撮影システムである。そのようなシステムでは、物体の放射線画像を輝尽性蛍光体のスクリーンに記録する。画像の検出には、その蛍光体の刺激波長域に波長を有する光により放射線画像を記憶している露光スクリーンを走査すること、及び、その刺激で蛍光体が発する画像状変調光を検出することから成っている。さらに、検出には、その画像状変調光を、その放射線画像を代表するデジタル信号に変換するステップが含まれている。
【００２７】
放射線画像記録検出システムの他の例は直接放射線撮影システムで、放射線で放射線画像が信号変換器に記録され、画像状変調放射線をその放射線画像を代表するデジタル信号に直接変換する。
【００２８】
別の代替システムも想定しうる。
【００２９】
発生したデジタル画像からエッジ応答を測定でき、ＭＴＦ又はＤＱＥのようないくつかの数値を、例えば、Proceedings of SPIE, Vol. 4320 (2001), P. 308-315に示されている現状の方法を用いて計算できる。
【００３０】
本発明に基づくファントムは一般的に放射線吸収性材料の三次元試験片から成り、例えば、Ｘ線の場合、試験片は銅で構成しうる。材料の試験片は傾斜した端面（端面とは放射線吸収材料の試験片の側面を言う）を有し、又は、傾斜させた端面に切り抜いている。
【００３１】
一般的に、曲面になっている側面（側壁とも言う）を有するエッジ・ファントムの場合、放射線源の焦点は曲がった側壁の表面内にある直線の一部分になっていなければならない。言い換えれば曲面になっている面は焦点を向かう方向では直線になるべきである。
【００３２】
特定の実施例では、エッジ・ファントムは少なくとも一個の平坦な側面を持ち、そのファントムの側面の少なくとも一個の傾斜方向が、上記傾斜した側面を含む平面が放射線源の焦点を含むようになっている。
【００３３】
例えば、エッジ・ファントムが３種類の空間的方向でのシステムの鮮鋭度解析に用いる３面の側面（端面）を含む場合、放射線源の焦点はそのピラミッドの各面がファントムの側面を含んでいるピラミッドの頂点になる。
【００３４】
本発明に基づくと、少なくとも一個の側面が傾斜している。しかしながら、１面を超えた端面が傾斜していて良い。
【００３５】
全体として、ファントムの全ての横で曲面又は平坦面になっている端面の方向を、それらのそれぞれが、その側面上の任意の点を通って放射線源の焦点を含む直線で構成され、それにより上記Ｘ線源の焦点が、その三次元形状の包絡面がファントムの全ての端面を含んでいる三次元形状の頂点になる。
【００３６】
これらの形態条件に基づき、放射線源が発した直接の光線が公称位置にあるエッジ・ファントムの端面に対して接線方向にあり、そして、鮮鋭度が、もはや、吸収材の端部での好ましくない半影効果により妨げられなくなる。
【００３７】
少なくとも２面の平坦な端面を含むエッジ・ファントムを用いることにより、エッジ・ファントムの放射線画像を発生して、それにより、放射線画像記録検出システムの鮮鋭度を２方向の空間的方向を評価するのに、１回の照射が必要なだけになる。
ファントムが４面のエッジを持つ場合、オン・オフ・エッジ鮮鋭度解析をサポートできる。
【００３８】
上記の輝尽性蛍光体技術に基づく放射線画像記録検出システムの場合、低速走査方向（移動方向）だけでなく、高速走査方向（ライン走査方向）でもシステムの鮮鋭度を１回のファントム照射により測定できる。
【００３９】
本発明は単一及び複合の平面又は曲面のエッジの特徴及びパターンに適当であり、かつ、任意のタイプの吸収材の媒質及び形状に適用できる。
エッジ・ファントムは他のタイプの測定目的に合わせた機能を含む大型のファントムの一部でも良い。
エッジ・ファントムは多角形（三角形、長方形、正方形・・・）又は円形、楕円、任意の自由形状等のような種々の形状でよい。
【００４０】
【実施例】
本発明の方法だけでなく、本発明に基づくエッジ・ファントムの特定実施例は以下の図面を参照して以下に示されている。
【００４１】
図１は上記の種類の放射線記録検出システムのステップ応答に基づく鮮鋭度を評価する方法の略図を示している。
【００４２】
図２−５は本発明に基づくエッジ・ファントムの実施例である。
【００４３】
図１は本発明の方法の略図を示している。
【００４４】
エッジ・ファントム（２）は放射線源（１）が発する放射線に照射される。その照射は一般的にＸ線スペクトル、照射レベル及び線源から検出器表面までの距離等のような事前に設定した照射条件に基づいて行われる。
【００４５】
ファントムの放射線画像は放射線画像記録検出システム（３）により記録される。例えば、そのようなシステムは上記のように輝尽性蛍光体（４）に一時的に記録した放射線画像に基づくデジタル放射線撮影システムである。
放射線画像記録検出システム（３）はファントムの放射線画像を代表するデジタル信号表示（５）を発生する。そして、そのデジタル画像を評価できる。
【００４６】
一実施例で、放射線画像は輝尽性蛍光体のスクリーン上に記録され、かつ、記録された放射線画像は画像状変調光を発生するために上記スクリーンを刺激用放射線で二次元的に走査することにより検出される。
その二次元走査は例えばレーザー・ビームで蛍光体スクリーンを線状に走査することにより、又は、線状の照射源（高速走査方向）により、及び、スクリーンを高速走査方向と垂直な方向（即ち低速走査方向）に移動させることにより得られる。
そして、画像状変調光は、例えば、光電子増倍管又は固体検出器アセンブリーにより検出され、デジタル信号表示に変換される。
【００４７】
そのようなシステムで、上記放射線源（１）の焦点（８）を含む平面内にそれぞれが入っている２面の側面を含むエッジ・ファントムを用いることには利点がある。上記側面のそれぞれが二次元走査の走査方向の一つとほぼ平行に位置していれば、両方の走査方向でのシステムのステップ応答と鮮鋭度を１回の照射に対するデジタル信号表示から計算できる。
【００４８】
特定の実施例では、長方形ファントムが放射線源の光軸に垂直に位置していて、その中心を線源の光軸に合わせている。
放射線源の焦点と記録用材料の間の距離は１．５ｍである。光軸に対して傾斜したエッジの勾配は約１度である。
【００４９】
図２は本発明に基づくエッジ・ファントム（２）の例を示す。
エッジ・ファントムは放射線減衰材料で構成され、任意の三次元形状を持つ。エッジ・ファントムは側面（７）を有する。曲がった側面（７）には、それぞれが放射線源（１）の焦点（８）を含んでいる直線が含まれている。
【００５０】
図３は本発明に基づくエッジ・ファントム（２）の別の実施例を示している。エッジ・ファントムは一片の放射線減衰材料から成り、任意の形状の切り抜き（９）を有している。
【００５１】
その切り抜きの側面は、曲がった側面に、放射線源（１）の焦点（８）をそれぞれが含んでいる各直線が含まれるような方向に傾斜している。
【００５２】
図４は三角形を有するエッジ・ファントムの実施例を示す。横の平坦な端面が放射線源の焦点を含むそれぞれの各平面の一部になっている。
【００５３】
図５はエッジ・ファントムの別の実施例を示す。エッジ・ファントムは三角形の切り抜きを有している。横の平坦な端面が放射線源の焦点を含むそれぞれの各平面の一部になる。
【００５４】
本発明の特徴及び態様を示せば以下の通りである。
１．放射線画像記録検出システム（３）の鮮鋭度を評価するためのエッジ・ファントムで、上記エッジ・ファントムが上記ファントムの放射線画像（５）を生じるために放射線源（１）が発する放射線を受け、かつ、上記放射線画像に対応するデジタル画像表示を発生し、評価するためのもので、そのエッジ・ファントムの上面に垂直な平面の外側で、上記放射線源の焦点（８）を、上記ファントムの鮮鋭度解析に用いる曲面又は平面になっている側面（７）上の点と結んでいる任意の直線が上記の点を含む側面の直線部と一致していることを特徴とするエッジ・ファントム。
２．上記エッジ・ファントムの少なくとも一面の側面（７）が上記放射線源の焦点を含む平面内に入っていることを特徴とする上記１に基づくエッジ・ファントム。
３．上記エッジ・ファントムには上記放射線源（１）の焦点（８）を含む平面内にそれぞれの側面が入っている２面の側面が含まれることを特徴とする上記１に基づくエッジ・ファントム。
４．上記エッジ・ファントムには、上記放射線源（１）の焦点（８）を含む平面内にそれぞれの側面が入っている４面の側面が含まれていることを特徴とする上記１に基づくエッジ・ファントム。
５．放射線画像記録検出システム（３）の鮮鋭度を評価する方法で、
−事前設定の照射条件に基づき放射線源（１）が発したある量の放射線でエッジ・ファントム（２）を照射し、それにより、上記エッジ・ファントムの放射線画像を発生すること、
−上記放射線画像を記録すること、
−記録した放射線画像を検出すること、及び、検出した放射線画像に一致するデジタル画像表示（５）を発生すること、
−上記のデジタル画像表示（５）を評価すること、
のステップから成る方法で、
そのエッジ・ファントムの上面に垂直な平面の外側で、上記放射線源の焦点（８）を、上記ファントムの鮮鋭度解析に用いる曲面又は平面になっている側面（７）上の点と結んでいる任意の直線が上記の点を含む上記側面の直線部と対応していることを特徴とする方法。
６．上記エッジ・ファントムの少なくとも一面の側面が上記放射線源の焦点（８）を含む平面内に入っていることを特徴とする上記５に基づく方法。
７．上記エッジ・ファントムには上記放射線源（１）の焦点（８）を含む平面内にそれぞれの側面が入っている２面の側面が含まれていることを特徴とする上記５に基づく方法。
８．上記エッジ・ファントムには上記放射線源（１）の焦点（８）を含む平面内にそれぞれの側面が入っている４面の側面が含まれていることを特徴とする上記５に基づく方法。
９．上記放射線画像を輝尽性蛍光体のスクリーン（４）に記録すること、及び、画像状変調光を発生するために、上記スクリーンを二次元的に刺激用放射線で走査することによりその記録された放射線画像を検出すること、及び、上記画像状変調光を検出し、デジタル信号表示に変換すること、を特徴とする上記４−８のどれかに基づく方法。
１０．上記側面のそれぞれが二次元走査の走査方向の一つと実質的に平行に配置されていることを特徴とする上記９に基づく方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】放射線記録検出システムのステップ応答に基づく鮮鋭度を評価する方法の略図である。
【図２】本発明に基づくエッジ・ファントムの実施例である。
【図３】本発明に基づくエッジ・ファントムの実施例である。
【図４】本発明に基づくエッジ・ファントムの実施例である。
【図５】本発明に基づくエッジ・ファントムの実施例である。
【符号の説明】
１放射線源
２エッジ・ファントム
３記録検出システム
４輝尽性蛍光体
５デジタル信号表示
７エッジ・ファントムの側面
８放射線源の焦点
９切り抜き

Claims

放射線画像記録検出システム（３）の鮮鋭度を評価するためのエッジ・ファントムであって、該エッジ・ファントムがエッジ・ファントムの放射線画像（５）を生じるために放射線源（１）が発する放射線を受け、且つ上記放射線画像に対応するデジタル画像表示を発生して評価するためのエッジ・ファントムにおいて、
上記放射線源の焦点（８）を、上記エッジ・ファントムの鮮鋭度解析に用いる曲面又は平面になっている側面（７）上の点と結んでいる任意の直線が上記の点を含む側面の直線部と一致していることを特徴とするエッジ・ファントム。
事前設定の照射条件に基づき放射線源（１）が発したある量の放射線でエッジ・ファントム（２）を照射し、それにより、上記エッジ・ファントムの放射線画像を発生するステップと、上記放射線画像を記録するステップと、記録した放射線画像を検出して、検出した放射線画像に対応するデジタル画像表示（５）を発生するステップと、上記のデジタル画像表示（５）を評価するステップとから成る、放射線画像記録検出システム（３）の鮮鋭度を評価する方法において、
上記放射線源の焦点（８）を、上記ファントムの鮮鋭度解析に用いる曲面又は平面になっている側面（７）上の点と結んでいる任意の直線が上記の点を含む上記側面の直線部と一致していることを特徴とする方法。