(57)【要約】【課題】数十μｍ以下の高い精度で空間分解能を評価することが可能なＸ線ＣＴ分解能評価装置を提供すること。【解決手段】本発明にかかるＸ線ＣＴ分解能評価装置は、ベース１４と、ベース１４の上面に設けられた位置決めピン１３と、位置決めピン１３に接した状態でベース１４の上面に載置される第１矩形ブロック１１と、第１矩形ブロック１１との空間が、当該第１矩形ブロック１１の延在方向で連続的に変化するように位置決めピン１３と第１矩形ブロック１１とに接した状態でベース１４の上面に載置される第２矩形ブロック１２と、第１矩形ブロック１１と第２矩形ブロック１２とを、ベース１４の上面に対し平行で、且つ第１矩形ブロックの延在方向にＣＴスキャンする、Ｘ線ＣＴ装置と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
前記ベースの上面設けられた位置決めピンと、
前記位置決めピンに接した状態で前記ベースの上面に載置される第１矩形ブロックと、
前記第１矩形ブロックとの空間が、当該第１矩形ブロックの延在方向で連続的に変化するように前記位置決めピンと前記第１矩形ブロックとに接した状態で前記ベースの上面に載置される第２矩形ブロックと、
前記第１矩形ブロックと前記第２矩形ブロックとを、前記ベースの上面に対し平行で、且つ前記第１矩形ブロックの延在方向にＣＴスキャンする、Ｘ線ＣＴ装置と、
を備える、Ｘ線ＣＴ分解能評価装置。
【請求項２】
前記Ｘ線ＣＴ分解能評価装置は、演算処理手段を備え、
前記演算処理手段は、前記ＣＴスキャンによって得られたＣＴ画像に基づき、ＣＴ値プロファイルを得て、前記ＣＴ値プロファイルの結果及び以下の数１に基づき分解能評価指標を算出し、前記分解能評価指標に基づいて空間分解能を評価する、
請求項１に記載のＸ線ＣＴ分解能評価装置。
【数１】
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ただし、Ｒ１は第１矩形ブロックにおけるＣＴ値の頂部の変動領域を示しており、Ｒ2は第２矩形ブロックにおけるＣＴ値の頂部の変動領域を示している。ＣＴmax1は第１矩形ブロックの変動領域Ｒ１におけるＣＴ値の平均値であり、ＣＴmax2は第２矩形ブロックの変動領域Ｒ2におけるＣＴ値の平均値である。σ１は第１矩形ブロックの変動領域Ｒ１内におけるＣＴ値の標準偏差であり、σ2は第２矩形ブロックの変動領域Ｒ2内におけるＣＴ値の標準偏差である。ＣＴminは第１矩形ブロックと第２矩形ブロックとの間におけるＣＴ値の最小値であり、ＣＴairは空気層におけるＣＴ値である。ＣＴmin＝ＣＴairの時、当該Ｘ線ＣＴ分解能評価装置は空間分解能を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ分解能評価装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ分解能評価は、あらかじめサイズが決められた微小な空間を空けて配置された試料である矩形ブロックをＸ線装置で撮像し、その精度を評価することにより、Ｘ線装置ごとの分解能の性能を評価する。特許文献１には、矩形ブロックの相互の間隔を適宜調整して、Ｘ線装置の分解能を評価するＸ線分解能評価用ファントムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５１７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、Ｘ線装置の分解能を評価するためには、矩形ブロックの相互の間隔を適宜調整する必要があり、すなわち、数十μｍ以下の微小な空間の僅かな調整を行う必要があり、数十μｍ以下の高い精度で空間分解能を評価することが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、数十μｍ以下の高い精度で空間分解能を評価することが可能なＸ線ＣＴ分解能評価装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかるＸ線ＣＴ分解能評価装置は、ベースと、前記ベース上に設けられた位置決めピンと、前記位置決めピンに接した状態で前記ベース上に載置される第１矩形ブロックと、前記第１矩形ブロックとの空間が、当該第１矩形ブロックの延在方向で連続的に変化するように前記位置決めピンと前記第１矩形ブロックとに接した状態で前記ベース上に載置される第２矩形ブロックと、前記第１矩形ブロックと前記第２矩形ブロックとを前記ベースに対し平行で、且つ矩形ブロックの延在方向にＣＴスキャンする、Ｘ線ＣＴと、を備える。
【０００７】
本発明にかかるＸ線ＣＴ分解能評価装置は、位置決めピンに接した状態でベース上に載置される第１矩形ブロックと、第１矩形ブロックとの空間が、第１矩形ブロックの延在方向で連続的に変化するように位置決めピンと第１矩形ブロックとに接した状態でベース上に載置される第２矩形ブロックと、を備える。このような構成により、矩形ブロックの相互の間隔を適宜調整する必要が無く、一つのファントムで連続的に変化する数十μｍ以下の微小な空間を一度にスキャンし、空間分解能を評価することが可能となる。したがって、数十μｍ以下の高い精度で空間分解能を評価することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、数十μｍ以下の空間分解能を評価することが可能なＸ線ＣＴ分解能評価装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかるファントムの模式図である。
【図２】実施の形態１にかかる空間分解能の評価手順を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１にかかるＣＴ画像のイメージ図である。
【図４】実施の形態１にかかる第１矩形ブロック及び第２矩形ブロックのＣＴ値プロファイルのイメージを示すグラフである。
【図５】実施の形態１にかかる分解能評価指標のイメージを示すグラフである。
【図６】実施の形態２にかかるファントムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、図面は適宜、簡略化されている。
【００１１】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１にかかるファントムの模式図である。なお、以下の説明では、説明を明確にするために、ファントムの上下方向、前後方向及び左右方向を規定するが、使用形態によって適宜、変更可能である。
【００１２】
本実施の形態において、ファントム１０は、第１矩形ブロック１１と、第２矩形ブロック１２と、位置決めピン１３と、ベース１４と、ベース１４の上面に設けられた凸部１５と、Ｘ線ＣＴ装置１６とを備える。第１矩形ブロック１１及び第２矩形ブロック１２の材料は、それぞれ同一の材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。例えば、鉄、アルミ、樹脂などを用いてもよい。同一の材料または異なる材料を組み合わせることにより、各材料のＸ線透過能力に応じ、透過能力に余裕のある場合から、透過能力の限界近傍まで、様々な条件で分解能評価を行うことが可能となる。
【００１３】
図１（ａ）は、ファントム１０の上面図を示す。まず、第１矩形ブロック１１がベース１４の上面に載置される。ベース１４の上面に載置された第１矩形ブロック１１は、ベース１４の上面に設けられた凸部１５及び位置決めピン１３に押し当てられた後、動かないように固定される。例えば、ベース１４の上面左辺に沿って凸部１５が設けられており、第１矩形ブロック１１の左側面が凸部１５の右側面に面接触し、且つ第１矩形ブロック１１の前側面が位置決めピン１３に接するように配置され、その結果、第１矩形ブロック１１はファントムの左右方向に延在した状態で配置される。
【００１４】
次に、第２矩形ブロック１２がベース１４の上面に載置される。ベース１４上に載置された第２矩形ブロック１２は、第１矩形ブロック１１と位置決めピン１３とに押し当てられ、さらに、ベース１４の上面に設けられた凸部１５に押し当てられた後、動かないように固定される。例えば、第２矩形ブロック１２の左側後角部が第１矩形ブロック１１の前側面に接し、第２矩形ブロック１２の左側前角部が凸部１５の右側面に接し、第２矩形ブロック１２の後側面が位置決めピン１３に接するように配置され、その結果、第２矩形ブロック１２は、左斜め後方に向かって傾いた状態で配置される。
【００１５】
上述の通り載置された第１矩形ブロック１１及び第２矩形ブロック１２は、図１（ａ）に示すように斜めに対向し、第１矩形ブロック１１及び第２矩形ブロック１２の間に設けられた空間は、その幅が連続的に変化するものとなる。つまり、凸部１５側に向かうに従って空間が狭くなる。このような構成により、一つのファントムで連続的に変化する空間を一度にスキャンし、空間分解能を評価することが可能となる。
【００１６】
連続的に変化する空間のサイズは、任意に設定された各ブロックのサイズと位置決めピン１３の径より求めることができる。その際、より正確に空間のサイズを求めるために、各ブロックは高い精度で製造されることが求められる。ここで高い精度とは、第１矩形ブロック及び第２矩形ブロックの面が平面または平面の状態に近く、隣接する面が成す角度が直角または直角に近い状態であることを示す。各ブロックが最も高い精度となるのは、各ブロックの面が平面でありかつ隣接する面が成す角度が直角の状態である。より精度の高いブロックを用いることで、連続的に変化する空間もより精度が高いものとなる。それに伴い、空間分解能もより高いものとなる。
【００１７】
図１（ｂ）は、上記の通り設置されたファントム１０の正面図であり、図１（ｃ）は側面図である。図１（ｂ）及び図１（ｃ）には、ファントム１０のＣＴスキャンを行うスキャン位置が一点鎖線で示されている。Ｘ線ＣＴ装置１６は、第１矩形ブロック１１と第２矩形ブロック１２とを、ベース１４の上面に対し平行で、且つ第１矩形ブロック１１の延在方向にＣＴスキャンする。例えば、Ｘ線ＣＴ装置１６は、第２矩形ブロック１２の前方に配置されている。そして、Ｘ線ＣＴ装置１６は、Ｘ線をファントムの前側から後側に向かって照射しつつ、ファントムの右側から左側に向かって移動することで、第１矩形ブロック１１と第２矩形ブロック１２とをスキャンする。このとき、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、位置決めピン１３は、一点鎖線で示されるスキャン位置に被らないようにするため、第１矩形ブロック１１及び第２矩形ブロックの高さよりも低いものであることが好ましい。
【００１８】
図２は、実施の形態１にかかる空間分解能の判断手順を示すフローチャートである。
まず、図２に示すように、ファントムのＣＴスキャンを行う（ステップＳ１）。
次に、得られたＣＴ画像を出力する（ステップＳ２）。
次に、得られたＣＴ画像より画像演算によってＣＴ値プロファイルを得て、分解能評価指標を算出する（ステップＳ３）。
次に、空間分解能を判断する（ステップＳ４）。空間分解能の判断は、各ブロック及び位置決めピン１３の径より、あらかじめ求められた連続的に変化する空間のサイズを、どこまで細かく識別可能か判断することである。
次に、異なるＸ線ＣＴ装置または条件で、同一ファントムのＣＴスキャンを行う（ステップＳ５）。
次に、得られたＣＴスキャンデータをもとに、空間分解能を算出する（ステップＳ６）。
最後に、得られた空間分解能の結果を比較し、ＣＴスキャンの優劣を判定する（ステップＳ７）。
以下、各ステップの詳細を説明する。
【００１９】
＜ステップＳ１、ステップＳ２＞
まず、ファントム２０のＣＴスキャンを行う。
Ｘ線ＣＴ装置１６を用い、第１矩形ブロック１１と第２矩形ブロック１２とを、ベース１４の上面に対し平行で、且つ第１矩形ブロックの延在方向に、ＣＴスキャンを行う。ここで、位置決めピン１３の中心から、第１矩形ブロック１１と第２矩形ブロック１２との接点までの範囲が、Ｘ線ＣＴ装置１６による分解能評価範囲となる。
【００２０】
図３は、実施の形態１にかかるＣＴ画像のイメージ図であり、第１矩形ブロック２１は鉄を、第２矩形ブロック２２はアルミを用いることを想定し、Ｘ線ＣＴ画像を取得した際の、ＣＴ画像のイメージ図を示している。ここで、第１矩形ブロック２１と第２矩形ブロック２２とで撮像時のイメージ色が異なるのは、各素材でＸ線の吸収量が異なるためである。ここでは、第１矩形ブロック２１と第２矩形ブロック２２とが異なる材料であることを想定したが、各ブロックは同一の材料であってもよい。このように、同一または複数の材料からなるブロックを用いることにより、様々な材料に対応した分解能評価が可能となる。ここで得られたＣＴ画像を、演算処理手段に出力する。出力には、データ授受メディアやネットワークなどを用いてもよい。
【００２１】
＜ステップＳ３＞
次に、演算処理手段は、図３で得られたＣＴ画像に基づいて、画像演算によってＣＴ値プロファイルを得て、分解能評価指標を算出する。演算処理手段としては、コンピュータや画像処理装置などを用いてもよく、例えば評価プログラムを実行する。
図４は、実施の形態１にかかる第１矩形ブロック及び第２矩形ブロックのＣＴ値プロファイルのイメージを示すグラフである。
【００２２】
図４（ａ）は、図３の位置（ａ）において得たＣＴ画像に基づいて、画像演算によって得たＣＴ値プロファイルのグラフイメージである。縦軸はＣＴ値を、横軸は画素座標を示す。グラフピーク３１は、図３における第１矩形ブロック２１に対応し、グラフピーク３２は、図３における第２矩形ブロック２２に対応する。図３で得られた画像の明るさが明るいほどピークは高くなり（グラフピーク３１、第１矩形ブロック２１、鉄）、逆に暗いほどピークは低くなり（グラフピーク３２、第２矩形ブロック２２、アルミ）、最も暗い部分は空気層３３と判断される。図４（ａ）において、グラフピーク３１及びグラフピーク３２の間に空気層３３が存在しないということは、すなわち、第１矩形ブロック２１と第２矩形ブロック２２との間に空間が存在しないと判断されていることになる。したがって、図４（ａ）に示すようなＣＴ値プロファイルを得た場合は、このＣＴ装置は「分解能なし」と判断される。
【００２３】
図４（ｂ）は、図３の位置（ｂ）において得たＣＴ画像を画像演算することによって得たＣＴ値プロファイルのグラフイメージである。縦軸はＣＴ値を、横軸は画素座標を示す。ＣＴ値の頂部は一定の値ではなく、変動が生じる。グラフ中の横向きの両矢印で示すＲ１は第１矩形ブロック２１におけるＣＴ値の頂部の変動領域を示しており、Ｒ2は第２矩形ブロック２２におけるＣＴ値の頂部の変動領域を示している。ＣＴmax1は第１矩形ブロック２１の変動領域Ｒ１におけるＣＴ値の平均値であり、ＣＴmax2は第２矩形ブロック２２の変動領域Ｒ2におけるＣＴ値の平均値である。縦向きの両矢印で示すσ１は第１矩形ブロック２１の変動領域Ｒ１内におけるＣＴ値の標準偏差であり、σ2は第２矩形ブロック２２の変動領域Ｒ2内におけるＣＴ値の標準偏差である。ＣＴminは第１矩形ブロック２１と第２矩形ブロック２２との間におけるＣＴ値の最小値であり、ＣＴairは空気層におけるＣＴ値である。図４（ｂ）に示すように、ＣＴminにおけるＣＴ値とＣＴairにおけるＣＴ値とが一致するようなＣＴ値プロファイルを得た場合は、第１矩形ブロック２１と第２矩形ブロック２２との間に空間が検出されたことを意味し、このＣＴ装置は「分解能あり」と判断される。なお、測定に求める精度によって、ＣＴminとＣＴairとが必ずしも一致しなくてもよい。
【００２４】
発明者は、図４（ｂ）のＣＴ値プロファイルに基づいた分解能評価指標を算出する、以下の数式（数１）を考案した。
【数１】
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分母は、変動領域Ｒ１とＲ2におけるＣＴ値の平均値であるＣＴmax1とＣＴmax2から、空気層ＣＴairのＣＴ値をそれぞれ減算したものである。
分子は、変動領域Ｒ１とＲ2におけるＣＴ値の平均値であるＣＴmax1とＣＴmax2から、標準偏差σ１とσ２の半分の値であるσ１／２とσ２／２とをそれぞれ減算し、さらに、ＣＴminをそれぞれ減算したものである。分子においてσ１／２とσ２／２とをそれぞれ減算した理由は、より正確な分解能評価指標を算出するためである。変動領域Ｒ１とＲ2におけるＣＴ値の標準偏差が大きくなると、空間分解能が低下してしまう。そこで、ＣＴ値の変動を除外するために、ＣＴmax1とＣＴmax2から標準偏差σ１、σ２の半分の値であるσ１／２、σ２／２をそれぞれ減算している。
さらに、第１矩形ブロック２１と第２矩形ブロック２２における分解能評価指標の算出結果を掛け合わせることにより、複数の材料における分解能評価指標を求めることができる。このように、変動領域のＣＴ値と空気層のＣＴ値とを考慮した分解能評価指標を算出する新たな数式を考案したことによって、より正確な空間分解能評価を行うことが可能となった。
【００２５】
＜ステップＳ４＞
次に、演算処理手段は、得られた分解能評価指標をグラフ化する。図５は、実施の形態１にかかる分解能評価指標のイメージを示すグラフである。横軸は、連続的に変化する空間のサイズを示し、任意に設定された各ブロックのサイズと位置決めピン１３の径より事前に求められた値である。縦軸は、上述の式１によって求められた分解能評価指標を示す。
【００２６】
＜ステップＳ５、ステップＳ６＞
図５では、同一のファントムに対し異なる条件でＣＴスキャンを行い、データ４１（条件Ａ）及びデータ４２（条件Ｂ）を得た。本実施の形態では、データ４１とデータ４２とでＣＴスキャンの条件は異なるが（条件Ａ、条件Ｂ）、ＣＴスキャンを行うＸ線ＣＴ装置は同一のものとする。ここでは、データ４１の測定に用いたＣＴスキャンの条件の方が、データ４２の測定に用いたＣＴスキャンの条件より、高い分解能を有する。その理由として、データ４１の測定に用いた条件のＣＴスキャンは、データ４１が評価指標の判断基準４５に対し上に位置し、さらに、空間４４より狭い空間４３に対する分解能があるためである。
【００２７】
＜ステップＳ７＞
最後に、演算処理手段は、得られた空間分解能の結果を比較し、ＣＴスキャンの優劣を判定する。以下の表１は、得られた空間分解能の結果の比較例である。Ｘ線ＣＴ装置を２台用意し、ＣＴスキャンの条件はそれぞれ２種類用い（条件Ａ、条件Ｂ）、ファントムは３種類準備し、測定を行ったものとする。ファントム１〜３は、それぞれ材料が異なっている。
【表１】
2018130144.tif 000004
Ｘ線ＣＴ装置（１）及びＸ線ＣＴ装置（２）の両方で、条件Ａと条件Ｂとを比較すると、どのファントムに対しても条件Ａの方がより細かい分解能を有している。ここで、例えば、ファントム１をＸ線ＣＴ装置（１）及びＸ線ＣＴ装置（２）で測定を行った場合は、Ｘ線ＣＴ装置（１）の条件Ａが最も細かい分解能を有する。しかし、ファントム２をＸ線ＣＴ装置（１）及びＸ線ＣＴ装置（２）で測定を行った場合は、Ｘ線ＣＴ装置（２）の条件Ａが最も細かい分解能を有する。このように、ファントムの材料や測定条件によって、その測定対象に対する最も優位なＸ線ＣＴ装置を選択することが可能となる。
【００２８】
従来の技術では、Ｘ線装置の分解能を評価するために、矩形ブロックの相互の間隔を適宜調整する必要があった。すなわち、数十μｍ以下の微小な空間の僅かな調整を行うことになるため、調整の精度の高さが求められ、その僅かな調整を行うことが困難であるという問題があった。
【００２９】
そこで本実施の形態は、Ｘ線ＣＴ分解能装置に、位置決めピンに接した状態でベース上に載置される第１矩形ブロックと、第１矩形ブロックとの空間が、第１矩形ブロックの延在方向で連続的に変化するように位置決めピンと第１矩形ブロックとに接した状態でベース上に載置される第２矩形ブロックと、を備える。このような構成により、Ｘ線ＣＴ装置を、ベースの上面と平行に、且つ第１ブロックの延在方向に移動させるだけで、矩形ブロックの相互の間隔を適宜調整する必要が無く、一つのファントムで連続的に変化する数十μｍ以下の微小な空間を一度にスキャンし、簡単に空間分解能を評価することが可能となる。よって、本実施の形態にかかるＸ線ＣＴ分解能装置により、数十μｍ以下の高い精度で空間分解能を評価することが可能なＸ線ＣＴ分解能評価装置を提供することができる。
【００３０】
＜実施の形態２＞
図６は、実施の形態２にかかるファントムの模式図である。本実施の形態において、ファントム５０は、第１矩形ブロック５１と、第２矩形ブロック５２と、複数の位置決めピン５３と、ベース５４と、Ｘ線ＣＴ装置５６と、を備える。実施の形態１における凸部１５を位置決めピン５３で置き換えたものであり、他は実施の形態２と同様である。
【００３１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１０、２０、５０  ファントム
１１、２１、５１  第１矩形ブロック
１２、２２、５２  第２矩形ブロック
１３、５３  位置決めピン
１４、５４  ベース
１５  凸部
１６、５６  Ｘ線ＣＴ装置
【図１】
2018130144.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
2018130144.tif 000009
【図５】
2018130144.tif 000010
【図６】
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