JP5702240B2 - X線撮影装置およびそのキャリブレーション方法 - Google Patents
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Description
トモシンセシス撮影では、例えば、X線源をX線検出器と平行に移動させたり、円、楕円等の弧を描くように移動させて、異なる照射角で被写体を撮影した複数の撮影画像を取得して、これらの撮影画像を再構成して断層画像を作成する。
従来、トモシンセシス撮影においては、既定のマーカーアッセンブリを用いてキャリブレーションデータを生成する方法が知られている。しかし、この方法では、マーカの精度管理を要する点、SID(X線管焦点・受像面間距離)、X線源の角度、ショット数等の撮影条件毎にキャリブレーションデータを生成する必要がある点等の難点がある。
さらには、既定のマーカーアッセンブリを用いてキャリブレーションデータを生成する方法では、事前に取得したキャリブレーションデータを用いるため、経時劣化(経時変化)に対応することができないという問題点もある。
特許文献2には、被検体の撮影部位にマーカを有するサポータを装着し、この撮影部位のマスク像とライブ像とを撮影し、マスク像のマーカの位置とライブ像のマーカの位置との誤差を計算してこれが一致するようにしてサブトラクションを行い、カテタリゼーションテーブルの位置ずれにより生じるサブトラクション画像のノイズ発生を防止するX線画像撮影装置が開示されている。
この場合においても、キャリブレーションデータを生成するために、マーカの精度管理を要する点、SID(X線管焦点・受像面間距離)、X線源の角度、ショット数等の撮影条件毎にキャリブレーションデータを生成する必要がある点等の難点がある。
このように特許文献3は、エアキャリブレーションデータを差し替えることが開示されているものの、X線CT装置に関するものであり、トモシンセシス撮影において、キャリブレーションの経時劣化に対応できるものがないのが現状である。
前記キャリブレーション部は、前記X線源を移動させて、少なくとも2つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させ、前記撮影された各画像についてマーカ像の大きさの変動を算出し、この変動を用いて前記X線源と前記X線検出器との距離を求めて、前記X線検出器の表面と直交する面内での前記X線源の第2の傾きを求め、前記第2の傾きに基づいて第2のキャリブレーションデータを作成するものであることが好ましい。
さらに、前記移動手段により前記X線源が所定の撮影位置に移動されトモシンセシス撮影されて得られた複数の画像を用いて断層画像を再構成する再構成部を有し、前記再構成部は、トモシンセシス撮影で撮影された複数の画像を用いて断層画像を再構成する際に、前記第1のキャリブレーションデータおよび前記第2のキャリブレーションデータのうち、少なくとも前記第1のキャリブレーションデータを用いることが好ましい。
さらに、前記判定部による前記キャリブレーションの更新の要否の判定結果を通知する通知部を有することが好ましい。
前記キャリブレーション工程は、前記X線源を移動させて、少なくとも2つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させ、前記撮影された各画像についてマーカ像の大きさの変動を算出し、この変動を用いて前記X線源と前記X線検出器との距離を求めて、前記X線検出器の表面と直交する面内での前記X線源の第2の傾きを求め、前記第2の傾きに基づいて第2のキャリブレーションデータを作成するものであることが好ましい。
また、前記X線源の撮影位置毎に、前記第1のキャリブレーションデータおよび前記第2のキャリブレーションデータのうち、少なくとも前記第1のキャリブレーションデータを求めることが好ましい。
図1は、本発明の実施形態に係るX線撮影装置を示す模式図である。
X線撮影装置10は、例えば、臥位、立位、マンモのトモシンセシス撮影に用いることができる。
X線撮影装置10は、X線検出器18は、ビルトインを用いることができる。また、X線撮影装置10は、カセッテの位置がキャリブレーション前後で変わらなければ、カセッテタイプのX線検出器18を用いることができる。
また、判定部23の判定結果に基づいて、制御部30を介して画像処理部22(後述する補正部22b)に後述する第1のキャリブレーションデータおよび第2のキャリブレーションデータのうち、少なくとも第1のキャリブレーションデータが作成させ、作成されたキャリブレーションデータが画像処理部22(後述する記憶部22a)に記憶される。
なお、レール13は、図2に示すように、X線源12の移動方向(y方向)とX線検出器18の長手方向(Y方向)とが一致するように、すなわち、X線源12の移動方向(y方向)とX線検出器18の長手方向(Y方向)とが平行に配置されている。
また、X線源12の移動経路は、直線に限定されるものではなく、円弧状であってもよく、この場合、レール13が円弧状に設けられる。
また、撮影台16の裏面16bにフラットタイプ(平板状)のX線検出器18(以下、FPD18という)が、レール13に対向して設けられている。本実施形態においては、上述のように、FPD18の長手方向(Y方向、図2参照)と、レール13の長手方向、すなわち、X線源12の移動方向(y方向)とが平行になるように設置される。
ここで、本発明において、“傾き”とは、複数の画素の並び(2次元マトリックスの配列方向)に対する傾きのことである。
FPD18としては、X線(放射線)を電荷に直接変換する直接方式、X線(放射線)を一旦光に変換し、変換された光をさらに電気信号に変換する間接方式等、各種方式のものが利用可能である。また、X線源12の移動方向に対してFPD18を移動可能に構成してもよい。
マーカ20は、被写体Mのトモシンセシス撮影を行う前、例えば、装置起動時に撮影され、撮影された複数枚の投影データ(X線画像)のキャリブレーションのために用いられるものである。
また、マーカ20は、撮影台16に対して着脱自在であってもよい。この場合、キャリブレーションのときにだけ、例えば、装置起動時等に、マーカ20を撮影台16上に適当に設置して撮影すれば、キャリブレーションすることができる。このように、マーカ20を着脱自在にすることにより、キャリブレーションの更新を容易にすることができる。
記憶部22a、補正部22bおよび制御部30により、本発明のキャリブレーション部が構成される。
記憶部22aは、FPD18で取得されたX線画像の複数枚の投影データが入力されて、これらのX線画像の投影データを記憶するものである。
また、記憶部22aには、投影データにおけるマーカ20の設計上の大きさ、ならびに後述するマーカ20の像の位置、マーカ20の像の大きさの一致度に関する閾値等も記憶される。
さらには、記憶部22aには、後述する第1のキャリブレーションデータ、第2のキャリブレーションデータが記憶されるものでもある。この第1のキャリブレーションデータ、第2のキャリブレーションデータは、上述のように判定部23の判定結果に応じて適宜更新される。
補正部22bは、撮影画像におけるマーカ20の像位置を検出する位置検出機能を有しており、互いに異なるX線管球位置から撮影された第1の画像および第2の画像から、それぞれマーカ像の位置を自動検出し、第1のキャリブレーションデータの生成に用いるとともに、判定部23における第1のキャリブレーションデータ更新要否の判定に供する。
この場合、X線源12の移動方向(y方向)と、FPD18の長さ方向(Y方向)とが平行であれば、マーカ20の位置は、FPD18の長さ方向(Y方向)と直交するX方向における位置が第1の画像40と第2の画像42とで同じである。すなわち、シフト量がゼロである。
一方、X線源12の移動方向(y方向)がFPD18の長さ方向に対して、例えば、図2に示すようにyθ方向にX線源12がずれて移動するものであれば、X方向における位置が第1の画像40と第2の画像42とでマーカ20の像の位置が、例えば、δだけずれる。すなわち、シフト量δである。
補正部22bは、ずれ角θ(第1の傾き)に基づいて、第1のキャリブレーションデータを作成し、記憶部22aに記憶させる。
第1のキャリブレーションデータは、例えば、ずれ角θに応じた分だけ、設計値(複数の画像をそれぞれどの位置で撮るかの目標値)をベースにしてX線源12の移動軸が傾いている分を補正することによって、真のX線源12の位置に近い情報に補正するためのX線源12の位置情報(X線管球位置情報)である。この第1のキャリブレーションデータにより、図2に示すyθ方向のずれを補正することができる。
ここで、ずれ角θ(第1の傾き)とは、上述の傾きのことから、複数の画素の並び(2次元マトリックスの配列方向)に対するものである。
この場合、判定部23は、第1の画像40のマーカ20の像の大きさおよび第2の画像42のマーカ20の像の大きさを求める。第2のキャリブレーションデータから第2の画像40のマーカ像のあるべき対応マーカ像の大きさを求め、第2の画像42のマーカ20の大きさと比較し、ずれ量を求める。このずれ量を予め設定された閾値と比較することにより、キャリブレーションの要否が判定される。なお、ずれ量は、マーカ20の像の直径の差、マーカ20の像の拡大率または縮小率等を用いることができる。
例えば、2つの撮影位置で撮影した結果、図5(a)に示すマーカ20が図5(b)に示すマーカ21のように大きさが変動した場合、補正部22bにおいては、各撮影位置でのX線源−FPD間の距離Lを得ることができる。更には、補正部22bでは、各撮影位置の距離Lと撮影位置間の距離dとにより、図1に示すX線源12のFPD18の表面に対して直交する面におけるずれ角(第2の傾き)を求めることができる。このように、マーカ20の撮影画像の位置の相対関係を用いてX線源12のz方向におけるずれ角(第2の傾き)を求めることができる。
第2のキャリブレーションデータとしては、例えば、拡大率または縮小率に応じた分だけ、マーカ20の大きさが設計上の大きさとなるように投影データ全体を拡大または縮小する拡大率データまたは縮小率データ等である。この第2のキャリブレーションデータにより、図1に示すz方向におけるずれを補正することができる。
本実施形態においては、第1のキャリブレーションデータおよび第2のキャリブレーションデータについて、X線源12の位置毎に求めておき、記憶部22aに、例えば、テーブルの形式で記憶しておいて、トモシンセシス撮影の際に利用してもよい。
また、表示部24は、判定部23によるキャリブレーションの更新の要否の判定結果を通知する通知部として機能するものである。判定部23によるキャリブレーションの更新の要否の判定結果が、制御部30により、例えば、文字等の形態で表示部24に表示される。
しかしながら、本実施形態においては、図6に示すようにしてキャリブレーションの要否を判定し、キャリブレーションデータの経時劣化(経時変化)の影響を抑制している。
なお、X線撮影装置10のキャリブレーションは、撮影台16の表面16a上に被写体M(患者)がいない状態で行うことが好ましいが、被写体M(患者)の撮影状態で行ってもよい。
次に、補正部22bにおいて、例えば、第1の画像40のマーカ20の像の位置および第2の画像42のマーカ20の像の位置を求める。さらに、判定部23において現在保存している第1のキャリブレーションデータを用いて、第2の画像42におけるマーカ20の像に対応する対応マーカの像の位置が求められる。そして、補正部22bにおいて、第2の画像42のマーカ20の位置と、第1のキャリブレーションデータを用いて得られた対応マーカの像の位置とのずれ量が求められる(ステップS12)。
次に、判定部23において、記憶部22aに記憶されたマーカ20の像の位置におけるずれ量の閾値に基づいて、キャリブレーション(第1のキャリブレーションデータの作成)の要否が判定される(ステップS14)。なお、第1のキャリブレーションデータに関するキャリブレーションの要否の判定結果は、例えば、表示部24に文字等の形態で表示されて、使用者等に通知される。
この場合、次に、マーカ20の像の大きさのずれ量が、判定部23に出力される。判定部23において、記憶部22aに記憶されたマーカ20の像の大きさのずれ量の閾値に基づいて、キャリブレーション(第2のキャリブレーションデータの作成)の要否が判定される(ステップS14)。なお、第2のキャリブレーションデータに関するキャリブレーションの要否の判定結果は、例えば、表示部24に文字等の形態で表示されて、使用者等に通知される。
一方、ステップS14において、マーカ20の像の大きさのずれ量が閾値を越えた場合、再度、第2のキャリブレーションデータを作成する(ステップS18)。
本実施形態においては、例えば、X線源12の移動軸が真直ではない場合、すなわち、レール13がFPD18の長手方向(Y方向)と平行ではない場合(X線源12の移動方向(y方向)とFPD18の画素配列方向とが平行ではない場合)等、X線源12の移動軸がずれていても、そのずれを補正できるとともに、X線源12の移動軸のずれの経時変化の影響を抑制しつつ、常に適正なキャリブレーションデータを用いて、トモシンセシスの再構成を、常に高い精度で行うことができ、被写体の所定の位置の断面について、高精度な合成画像(トモシンセシス画像)を常に得ることができる。
まず、被写体Mが撮影台16の表面16aに位置決めされた後、入力部28から撮影開始の指示が与えられると、制御部30の制御によりトモシンセシス撮影が開始される。
次に、再構成部22cにおいて、投影データおよび補正された撮影位置(X線源12の位置情報(X線管球位置情報))を用いて、被写体Mの任意高さの断面におけるX線断層画像が再構成される。このようにして、撮影位置の位置ずれを補正しているため、被写体Mの所定の位置の断面について、高精度な合成画像(トモシンセシス画像)を得ることができる。
図7(a)および(b)は、トモシンセシス撮影によるX線断層画像の再構成時の様子を示す概念図である。
トモシンセシス撮影時に、図7(a)に示すようにX線源12が位置S1からスタートしてS3まで移動し、S1、S2、S3の各線源位置において被写体Mに放射線が照射され、それぞれ、被写体MのX線画像P1、P2、P3が得られるものとする。
12 X線源
13 レール
14 移動部
15 X線源制御部
16 撮影台
18 X線検出器(FPD)
20 マーカ
22 画像処理部
24 表示部
26 出力部
28 入力部
29 判定部
30 制御部
M 被写体
Claims (12)
- 所定の移動経路で移動可能なX線源と、
前記X線源を所定の移動経路で移動させる移動手段と、
X線源に対向して設けられた撮影台と、
前記撮影台に設けられた平板状のX線検出器と、
前記撮影台に設けられるマーカと、
前記X線検出器に対して配置された前記X線源の移動方向のずれに関するキャリブレーションを行うキャリブレーション部と、
前記キャリブレーション部によるキャリブレーションの更新の要否を判定し、判定結果に基づいて前記キャリブレーション部にキャリブレーションを行わせる判定部とを有し、
前記X線源により前記マーカを含む画像が撮影され、前記キャリブレーション部により前記撮影された画像のマーカ像の位置が求められ、前記判定部は、このマーカ像の位置に基づいて前記キャリブレーションの更新の要否を判定することを特徴とするX線撮影装置。 - 前記キャリブレーション部により、前記X線源を移動させて、少なくとも2つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させ、前記撮影された第1の画像、第2の画像についてマーカ像の位置が求められ、
前記判定部は、既存のキャリブレーションデータを用いて前記第1の画像のマーカ像の位置から前記第2の画像のマーカ像に対応する対応マーカ像の位置を求め、前記第2の画像のマーカ像の位置と、前記第2の画像のマーカ像に対応する対応マーカ像の位置とのずれに基づいて前記キャリブレーションの更新の要否を判定する請求項1に記載のX線撮影装置。 - 前記キャリブレーション部は、前記X線源を移動させて、少なくとも2つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させ、前記撮影された各画像についてマーカ像の位置を求め、このマーカ像の位置の相対関係に基づいて、前記X線源の移動軸の、前記X線検出器の表面と平行な面内での第1の傾きを求め、前記第1の傾きに基づいて第1のキャリブレーションデータを作成するものである請求項1に記載のX線撮影装置。
- 前記キャリブレーション部は、前記X線源を移動させて、少なくとも2つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させ、前記撮影された各画像についてマーカ像の大きさの変動を算出し、この変動を用いて前記X線源と前記X線検出器との距離を求めて、前記X線検出器の表面と直交する面内での前記X線源の第2の傾きを求め、前記第2の傾きに基づいて第2のキャリブレーションデータを作成するものである請求項2または3に記載のX線撮影装置。
- 前記キャリブレーション部は、前記X線源の撮影位置毎に、前記第1のキャリブレーションデータおよび前記第2のキャリブレーションデータのうち、少なくとも前記第1のキャリブレーションデータを求める請求項4に記載のX線撮影装置。
- さらに、前記移動手段により前記X線源が所定の撮影位置に移動されトモシンセシス撮影されて得られた複数の画像を用いて断層画像を再構成する再構成部を有し、
前記再構成部は、トモシンセシス撮影で撮影された複数の画像を用いて断層画像を再構成する際に、前記第1のキャリブレーションデータおよび前記第2のキャリブレーションデータのうち、少なくとも前記第1のキャリブレーションデータを用いる請求項4または5に記載のX線撮影装置。 - さらに、前記判定部による前記キャリブレーションの更新の要否の判定結果を通知する通知部を有する請求項1〜6のいずれか1項に記載のX線撮影装置。
- X線撮影装置のキャリブレーション方法であって、
前記X線撮影装置は、所定の移動経路で移動可能なX線源に対向して設けられた撮影台と、前記撮影台に設けられた平板状のX線検出器と、マーカとを備えており、
前記X線源により前記マーカを含む画像を撮影させる工程と、
前記撮影された画像のマーカ像の位置を求め、このマーカ像の位置に基づいて、キャリブレーションの更新の要否を判定し、判定結果に基づいてキャリブレーションを行う工程とを有することを特徴とするキャリブレーション方法。 - 前記キャリブレーション工程は、前記X線源を移動させて、少なくとも2つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させ、前記撮影された第1の画像、第2の画像についてそれぞれマーカ像の位置を求める工程と、
既存のキャリブレーションデータを用いて前記第1の画像のマーカ像の位置から前記第2の画像のマーカ像に対応する対応マーカ像の位置を求める工程と、
前記第2の画像のマーカ像の位置と、前記第2の画像のマーカ像に対応する対応マーカ像の位置とのずれに基づいて前記キャリブレーションの更新の要否を判定する工程とを有する請求項8に記載のキャリブレーション方法。 - 前記キャリブレーション工程は、前記X線源を移動させて、少なくとも2つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させ、前記撮影された各画像についてマーカ像の位置を求め、このマーカ像の位置の相対関係に基づいて、前記X線源の移動軸の、前記X線検出器の表面と平行な面内での第1の傾きを求め、前記第1の傾きに基づいて第1のキャリブレーションデータを作成する工程を有する請求項8に記載のキャリブレーション方法。
- 前記キャリブレーション工程は、前記X線源を移動させて、少なくとも2つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させ、前記撮影された各画像についてマーカ像の大きさの変動を算出し、この変動を用いて前記X線源と前記X線検出器との距離を求めて、前記X線検出器の表面と直交する面内での前記X線源の第2の傾きを求め、前記第2の傾きに基づいて第2のキャリブレーションデータを作成するものである請求項8または10に記載のキャリブレーション方法。
- 前記X線源の撮影位置毎に、前記第1のキャリブレーションデータおよび前記第2のキャリブレーションデータのうち、少なくとも前記第1のキャリブレーションデータを求める請求項11に記載のキャリブレーション方法。
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