JP5110005B2 - 補正用位置情報取得方法、位置ズレ補正方法、画像処理装置および放射線撮像装置 - Google Patents
補正用位置情報取得方法、位置ズレ補正方法、画像処理装置および放射線撮像装置 Download PDFInfo
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Description
すなわち、従来の装置では、これらの位置情報を得ても、実際の位置情報との間にズレが生じる。すなわち、C型アームのエンコーダやポテンショメータ等により得られる角度やSIDと、実際の角度やSIDとの間には、C型アームの機構やポテンショメータ等の誤差に起因したズレがある。したがって、両画像を重畳出力しても両画像間に位置ズレが生じる可能性があるので、精緻な重ね合わせが実現できない。特に、血管画像を診断するときに用いられる循環器診断装置などに適用する場合には、血管がずれると正確な診断を行うことができない。そこで、被検体にマーカを取り付けて、重畳出力された像にそれぞれ映り込んだ同一のマーカが重畳されるように重畳の対象となる被検体の2次元透過像および被検体の3次元再構成画像の少なくとも1つを画面上で移動させる手法が考えられる。しかし、この手法では、撮影姿勢によってマーカが映り込まない可能性がある。また、被検体の撮像ごとに被検体にマーカを取り付けて、重畳出力された像にそれぞれ映り込んだ同一のマーカが重畳されるように重畳の対象となる被検体の両画像を撮像毎に画面上で移動させなければ手間がかかる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、被検体の2次元透過像と前記被検体の3次元再構成画像とを重畳出力する際の位置ズレを補正するための補正用位置情報を取得する補正用位置情報取得方法であって、(a)放射線を照射する放射線照射手段およびその放射線を検出する放射線検出手段からなる映像系について、その映像系の移動で形成される面上に少なくとも2つ以上のマーカを設けた計測用ファントムを用いて、前記映像系を移動させて前記放射線照射手段から照射された放射線を前記放射線検出手段が検出して得られた前記計測用ファントムの2次元透過像と前記計測用ファントムの3次元再構成画像とを重畳出力する工程と、(b)前記重畳出力された像にそれぞれ映り込んだ同一の前記マーカが重畳されるように重畳の対象となる前記計測用ファントムの2次元透過像および前記計測用ファントムの3次元再構成画像の少なくとも1つを画面上で移動させる工程と、(c)前記(a)の工程および前記(b)の工程によって前記移動により前記計測用ファントムの少なくとも2つ以上の補正用位置情報を前記映像系の移動位置と対応させて取得する工程とを備えることを特徴とするものである。
図1は、実施例に係るC型アームを備えたX線検査装置の正面図であり、図2は、その装置における画像処理系のブロック図であり、図3は、計測用ファントムの態様の例を示した概略図である。本実施例では、放射線としてX線を例に採って説明するとともに、放射線撮像装置としてX線検査装置を例に採って説明する。
補正テーブル32の補正用位置情報(ここでは補正角度)の数をNとし、1≦K≦Nとする。上述のように、−90°,−60°,−30°,0°,30°,60°,90°と角度を30°毎に映像系2(図1、図2を参照)を体軸心周りに回転移動させる場合には、合計7つのデータとなるので、N=7と設定し、−45°,0°,45°と角度を45°毎に映像系を体軸に対して水平面で直交する軸心周りに回転移動させる場合には、合計3つのデータとなるので、N=3と設定する。最小限で2つのデータが必要であるので、最小限でN=2と設定することが可能である。1点目の映像系2の移動位置(ここでは回転角度)での補正角度を取得するためには、K=1と設定する。
ステップS1でK=1と設定されたとき、あるいは後述するステップS5でK=Nでない場合(K=N?でNoの場合)で、ステップS6でKの数を1つインクリメントした(K←K+1:K+1をKとした)ときに、K点目の回転角度θKになるように映像系2を体軸または体軸に対して水平面で直交する軸心周りに回転移動させて、X線管24(図1、図2を参照)から照射されたX線をFPD25(図1、図2を参照)が検出して、K点目の回転角度θKでのX線検出信号を得る。このX線検出信号に基づいてK点目の回転角度θKでの計測用ファントムPh(図3を参照)の2次元透過像を得て、画像生成部34(図2を参照)は2次元透過像に基づいて再構成処理を行って、K点目の回転角度θKでの計測用ファントムPhの3次元再構成画像を得る。
ステップS2でK点目の回転角度θKに回転移動させて、K点目の回転角度θKでの計測用ファントムPh(図3を参照)の2次元透過像と計測用ファントムPhの3次元再構成画像とを重ね合わせ画面36(図2を参照)で重畳出力して重ね合わせ表示する。C型アーム23に設けられたエンコーダやポテンショメータ等から角度やSIDといった映像系2(図1、図2を参照)の移動位置が得られるので、重畳の対象となる計測用ファントムPhの2次元透過像の投影角度や拡大率・縮小率に合わせて、それらに対応した計測用ファントムPhの3次元再構成画像を設定する。そして、計測用ファントムPhの2次元透過像と3次元再構成画像とを重畳出力する。このステップS3は、この発明における(a)の工程に相当する。
この位置ズレが体軸心周りの回転方向のズレの場合には、重畳出力された像にそれぞれ映り込んだ同一の鉄球が重畳されるように重畳の対象となる計測用ファントムPh(図3を参照)の2次元透過像P1および計測用ファントムPhの3次元再構成画像P2の少なくとも1つを画面上で体軸心周りに回転移動させる。具体的には、図5(b)に示すように、重畳出力された像P1,P2にそれぞれ映り込んだ同一の鉄球m1,M1が重畳され、同一の鉄球m2,M2が重畳されるまで、2次元透過像P1のみを画面上で、3次元差構成画像P2のみを画面上であるいは両画像P1,P2をともに画面上で体軸心周りに回転角度を±数度変化させる。画面上で体軸心周りに回転角度を±数度変化させるには、体軸心周りの回転移動方向に最も合う角度を見つける。この最も合う角度を体軸心周りの回転方向の補正角度dKとして、映像系2(図1、図2を参照)の移動位置であるK点目の回転角度θKと対応させて取得する。画面上で最も合う角度を見つけるためには、後述する重ね合わせ画面36に設けられた入力部37(図9を参照)であるタッチパネルに触れて、画面上を見ながら画像を体軸心周りに回転させる。したがって、入力部37は、この発明における画像移動手段にも相当する。
K=Nに達したか否かを判断する。K=Nでない場合(K=N?でNoの場合)には、N個の補正テーブル32(図2を参照)の補正用位置情報(ここでは補正角度)が取得されていないとして、引き続き図4のフローを行うべく、ステップS6に進む。逆に、K=Nの場合(K=N?でYesの場合)には、N個の補正テーブル32の補正用位置情報(ここでは補正角度)が取得されたとして、ステップS7の補正データの作成に進む。
Kの数を1つインクリメントして(K←K+1:K+1をKとして)、ステップS2に戻って、次なる(K+1)点目の回転角度θK+1になるように映像系2(図1、図2を参照)を体軸または体軸に対して水平面で直交する軸心周りに回転移動させて、ステップS2〜S6を繰り返す。
ステップS5でK=Nの場合(K=N?でYesの場合)には、N個の補正テーブル32(図2を参照)の補正用位置情報(ここでは補正角度)が取得されたとして、図6(a)に示すように、1点目の回転角度θ1と対応させて補正角度d1を補正テーブル32(図2を参照)に書き込んで記憶し、以下、同様に、K点目の回転角度θKと対応させて補正角度dKを補正テーブル32に書き込んで記憶し、最終的にN点目の回転角度θNと対応させて補正角度dNを補正テーブル32に書き込んで記憶することで、補正データを作成する。
上記(1)式からX点目の回転角度θXと対応した補正角度dXは下記(2)式のように表わされる。
dX=(dN−d1)*(θX−θN)/(θN−θ1)+dN …(2)
例えば、1点目の回転角度θ1を−90°とするとともに、1点目の回転角度θ1が−90°と対応した補正角度d1を−1°とし、N点目の回転角度θNを90°とするとともに、N点目の回転角度θNが90°と対応した補正角度dNを17°としたときに、上記(2)式にθ1=−90°,d1=−1°,θN=90°,dN=17°をそれぞれ代入することで、X点目の回転角度θXと対応した補正角度dXは、下記(3)式のように表わされる。
dX=(17+1)*(θX−90)/(90+90)+17 …(3)
例えば、X点目の回転角度θXが0°のときの補正角度dXを新たに補間する場合には、d=18*(−90)/180+17=8となり、回転角度θXが0°において、8°ずれているという計算になる。
図4のステップS1と同様に、補正用位置情報(ここでは補正移動量)の数をNとし、1≦K≦Nとする。1点目の映像系2の移動位置(ここでは回転角度)での補正移動量を取得するためには、K=1と設定する。
図4のステップS2と同様に、K点目の回転角度θKになるように映像系2を体軸または体軸に対して水平面で直交する軸心周りに回転移動させて、K点目の回転角度θKでの計測用ファントムPh(図3を参照)の2次元透過像を得て、K点目の回転角度θKでの計測用ファントムPhの3次元再構成画像を得る。
図4のステップS3と同様に、K点目の回転角度θKでの計測用ファントムPh(図3を参照)の2次元透過像と計測用ファントムPhの3次元再構成画像とを重ね合わせ画面36(図2を参照)で重畳出力して重ね合わせ表示する。この重畳出力の際に位置ズレが生じる。このステップS3は、この発明における(a)の工程に相当する。
この位置ズレが図1、図3中のx方向やy方向のズレの場合には、重畳出力された像にそれぞれ映り込んだ同一の鉄球が重畳されるように重畳の対象となる計測用ファントムPh(図3を参照)の2次元透過像および計測用ファントムPhの3次元再構成画像の少なくとも1つを画面上でx方向やy方向に平行移動させる。図5でも述べたように、重畳出力された像P1,P2にそれぞれ映り込んだ同一の鉄球m1,M1が重畳され、同一の鉄球m2,M2が重畳されるまで、2次元透過像P1のみを画面上で、3次元再構成画像P2のみを画面上であるいは両画像P1,P2をともに画面上でx方向やy方向に平行移動させる。画面上で平行移動させるには、同じく重ね合わせ画面36に設けられた入力部37(図9を参照)であるタッチパネルに触れて、画面上を見ながら画像を水平方向に平行移動させて最も合う移動量を見つける。この最も合う移動量を平行移動方向の移動量である補正移動量dKとして、映像系2の移動位置であるK点目の回転角度θKと対応させて取得する。
図4のステップS5と同様に、K=Nに達したか否かを判断する。K=Nでない場合には、N個の補正テーブル32(図2を参照)の補正用位置情報(ここでは補正移動量)が取得されていないとして、引き続き図8のフローを行うべく、ステップS6に進む。逆に、K=Nの場合には、N個の補正テーブル32の補正用位置情報(ここでは補正移動量)が取得されたとして、ステップS7の補正データの作成に進む。
図4のステップS6と同様に、Kの数を1つインクリメントして、ステップS2に戻って、次なる(K+1)点目の回転角度θK+1になるように映像系2(図1、図2を参照)を水平方向に平行移動させて、ステップS2,S3,T4,S5,S6を繰り返す。
図4のステップS7と同様に、ステップS5でK=Nの場合には、N個の補正テーブル32(図2を参照)の補正用位置情報(ここでは補正移動量)が取得されたとして、図6(a)に示すように、1点目の回転角度θ1と対応させて補正移動量d1を補正テーブル32(図2を参照)に書き込んで記憶し、以下、同様に、K点目の回転角度θKと対応させて補正移動量dKを補正テーブル32に書き込んで記憶し、最終的にN点目の回転角度θNと対応させて補正移動量dNを補正テーブル32に書き込んで記憶することで、補正データを作成する。
3 … 画像処理系
23 … C型アーム
24 … X線管
25 … フラットパネル型X線検出器(FPD)
27 … 第1映像系移動部
28 … 第2映像系移動部
29 … 第3映像系移動部
31 … 補正部
32 … 補正テーブル
33 … 補間部
36 … 重ね合わせ画面
37 … 入力部
Ph … 計測用ファントム
Ir … 鉄球
M … 被検体
Claims (28)
- 被検体の2次元透過像と前記被検体の3次元再構成画像とを重畳出力する際の位置ズレを補正するための補正用位置情報を取得する補正用位置情報取得方法であって、(a)放射線を照射する放射線照射手段およびその放射線を検出する放射線検出手段からなる映像系について、その映像系の移動で形成される面上に少なくとも2つ以上のマーカを設けた計測用ファントムを用いて、前記映像系を移動させて前記放射線照射手段から照射された放射線を前記放射線検出手段が検出して得られた前記計測用ファントムの2次元透過像と前記計測用ファントムの3次元再構成画像とを重畳出力する工程と、(b)前記重畳出力された像にそれぞれ映り込んだ同一の前記マーカが重畳されるように重畳の対象となる前記計測用ファントムの2次元透過像および前記計測用ファントムの3次元再構成画像の少なくとも1つを画面上で移動させる工程と、(c)前記(a)の工程および前記(b)の工程によって前記移動により前記計測用ファントムの少なくとも2つ以上の補正用位置情報を前記映像系の移動位置と対応させて取得する工程とを備えることを特徴とする補正用位置情報取得方法。
- 請求項1に記載の補正用位置情報取得方法において、(c1)前記(c)の工程で取得された前記映像系の移動位置と対応した前記計測用ファントムの前記少なくとも2つ以上の補正用位置情報に基づいて新たな補正用位置情報を補間する工程を備えることを特徴とする補正用位置情報取得方法。
- 請求項1に記載の補正用位置情報取得方法を用いた位置ズレ補正方法であって、(d)前記映像系の移動位置と対応した前記計測用ファントムの前記少なくとも2つ以上の補正用位置情報に基づいて、前記被検体の2次元透過像と前記被検体の3次元再構成画像とを重畳出力する際の位置ズレを画面上で補正する工程とを備えることを特徴とする位置ズレ補正方法。
- 請求項3に記載の位置ズレ補正方法において、(c1)前記(c)の工程で取得された前記映像系の移動位置と対応した前記計測用ファントムの前記少なくとも2つ以上の補正用位置情報に基づいて新たな補正用位置情報を補間する工程を備え、前記補間された補正用位置情報も用いて、前記(d)の工程では前記位置ズレを画面上で補正することを特徴とする位置ズレ補正方法。
- 請求項1に記載の補正用位置情報取得方法を用いて画像処理を行う画像処理装置であって、(A)2次元透過像と3次元再構成画像とを重畳出力する重畳出力手段と、(B)放射線を照射する放射線照射手段およびその放射線を検出する放射線検出手段からなる映像系について、その映像系の移動で形成される面上に少なくとも2つ以上のマーカを設けた計測用ファントムを用いて、前記映像系を移動させて前記放射線照射手段から照射された放射線を前記放射線検出手段が検出して得られた前記計測用ファントムの2次元透過像と前記計測用ファントムの3次元再構成画像とを前記重畳出力手段で重畳出力して、その重畳出力された像にそれぞれ映り込んだ同一の前記マーカが重畳されるように重畳の対象となる前記計測用ファントムの2次元透過像および前記計測用ファントムの3次元再構成画像の少なくとも1つを画面上で移動させる画像移動手段と、(C)その画像移動手段による前記移動により前記計測用ファントムの少なくとも2つ以上の補正用位置情報を前記映像系の移動位置と対応させて前記映像系の移動位置および前記補正用位置情報の相関関係を記憶する相関関係記憶手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
- 請求項5に記載の画像処理装置において、(C1)前記相関関係記憶手段で記憶された前記映像系の移動位置と対応した前記計測用ファントムの前記少なくとも2つ以上の補正用位置情報に基づいて新たな補正用位置情報を補間する補間手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
- 請求項5に記載の画像処理装置において、(D)前記相関関係記憶手段で記憶された前記相関関係に基づいて、被検体の2次元透過像と前記被検体の3次元再構成画像とを重畳出力する際の位置ズレを画面上で補正する補正手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
- 請求項7に記載の画像処理装置において、(C1)前記相関関係記憶手段で記憶された前記映像系の移動位置と対応した前記計測用ファントムの前記少なくとも2つ以上の補正用位置情報に基づいて新たな補正用位置情報を補間する補間手段を備え、前記補間された補正用位置情報も用いて、前記補正手段は前記位置ズレを画面上で補正することを特徴とする画像処理装置。
- 請求項6または請求項8に記載の画像処理装置において、前記補間手段で補間された補正用位置情報とそれに対応した前記映像系の移動位置との相関関係を、前記相関関係記憶手段に記憶させて補間結果を反映させることを特徴とする画像処理装置。
- 請求項7または請求項8に記載の画像処理装置において、(E)前記補正手段による前記位置ズレの補正後での前記被検体の2次元透過像および前記被検体の3次元再構成画像の少なくとも1つを画面上で移動させるための移動情報を入力する入力手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
- 請求項5から請求項10のいずれかに記載の画像処理装置において、前記補正用位置情報は、回転移動方向の角度である補正角度であることを特徴とする画像処理装置。
- 請求項5から請求項10のいずれかに記載の画像処理装置において、前記補正用位置情報は、平行移動方向の移動量である補正移動量であることを特徴とする画像処理装置。
- 請求項5から請求項10のいずれかに記載の画像処理装置において、前記補正用位置情報は、画像の拡大率あるいは縮小率であることを特徴とする画像処理装置。
- 請求項1に記載の補正用位置情報取得方法を用いて画像処理を行って撮像を行う放射線撮像装置であって、(1)放射線を照射する放射線照射手段と、(2)その放射線を検出する放射線検出手段と、(3)前記放射線照射手段および前記放射線検出手段からなる映像系を移動させる映像系移動手段と、(4)前記2次元透過像と前記3次元再構成画像とを重畳出力する重畳出力手段と、(5)前記映像系移動手段による前記映像系の移動で形成される面上に少なくとも2つ以上のマーカを設けた計測用ファントムを用いて、前記映像系を前記映像系移動手段により移動させて前記放射線照射手段から照射された放射線を前記放射線検出手段が検出して得られた前記計測用ファントムの2次元透過像と前記計測用ファントムの3次元再構成画像とを前記重畳出力手段で重畳出力して、その重畳出力された像にそれぞれ映り込んだ同一の前記マーカが重畳されるように重畳の対象となる前記計測用ファントムの2次元透過像および前記計測用ファントムの3次元再構成画像の少なくとも1つを画面上で移動させる画像移動手段と、(6)その画像移動手段による前記移動により前記計測用ファントムの少なくとも2つ以上の補正用位置情報を前記映像系の移動位置と対応させて前記映像系の移動位置および前記補正用位置情報の相関関係を記憶する相関関係記憶手段とを備えることを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項14に記載の放射線撮像装置において、(6´)前記相関関係記憶手段で記憶された前記映像系の移動位置と対応した前記計測用ファントムの前記少なくとも2つ以上の補正用位置情報に基づいて新たな補正用位置情報を補間する補間手段を備えることを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項14に記載の放射線撮像装置において、(7)前記相関関係記憶手段で記憶された前記相関関係に基づいて、被検体の2次元透過像と前記被検体の3次元再構成画像とを重畳出力する際の位置ズレを画面上で補正する補正手段とを備えることを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項16に記載の放射線撮像装置において、(6´)前記相関関係記憶手段で記憶された前記映像系の移動位置と対応した前記計測用ファントムの前記少なくとも2つ以上の補正用位置情報に基づいて新たな補正用位置情報を補間する補間手段を備え、前記補間された補正用位置情報も用いて、前記補正手段は前記位置ズレを画面上で補正することを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項15または請求項17に記載の放射線撮像装置において、前記補間手段で補間された補正用位置情報とそれに対応した前記映像系の移動位置との相関関係を、前記相関関係記憶手段に記憶させて補間結果を反映させることを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項16または請求項17に記載の放射線撮像装置において、(8)前記補正手段による前記位置ズレの補正後での前記被検体の2次元透過像および前記被検体の3次元再構成画像の少なくとも1つを画面上で移動させるための移動情報を入力する入力手段を備えることを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項14から請求項19のいずれかに記載の放射線撮像装置において、前記補正用位置情報は、回転移動方向の角度である補正角度であることを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項20に記載の放射線撮像装置において、前記映像系移動手段は前記映像系を回転移動させ、前記補正角度は、前記映像系移動手段による前記回転移動方向と同じ回転移動方向の角度であることを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項20に記載の放射線撮像装置において、前記映像系移動手段は前記映像系を回転移動させ、前記補正角度は、前記映像系移動手段による前記回転移動方向とは別方向の回転移動方向の角度であることを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項14から請求項19のいずれかに記載の放射線撮像装置において、前記補正用位置情報は、平行移動方向の移動量である補正移動量であることを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項14から請求項19のいずれかに記載の放射線撮像装置において、前記補正用位置情報は、画像の拡大率あるいは縮小率であることを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項14から請求項24のいずれかに記載の放射線撮像装置において、前記映像系移動手段は前記映像系を回転移動させることを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項25に記載の放射線撮像装置において、(9)前記放射線照射手段を支持し、前記放射線検出手段を支持する支持手段を備え、その支持手段は前記映像系移動手段による前記回転移動の方向に沿って湾曲されて形成されていることを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項26に記載の放射線撮像装置において、前記映像系移動手段は、前記支持手段を別の方向に回転移動させることで、前記映像系を前記別の方向にも回転移動させることを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項26または請求項27に記載の放射線撮像装置において、前記映像系移動手段は、前記放射線照射手段から前記放射線検出手段に垂線を下ろした距離を可変にして、前記映像系を前記垂線方向に沿って平行移動させることを特徴とする放射線撮像装置。
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