(57)【要約】【課題】予め取得しておいた補正情報に基づいて画像信号の補正を行う放射線ＣＴ装置において、ユーザーに対して適切な時期に補正情報の再取得を促すことができるようにする。【解決手段】撮影部２の回転軸角度が水平に近いほど重くなるように回転軸角度毎に異なる重み付けをした上で撮影部２の累積回転数を積算し、累積回転数が所定値を超えた段階で、撮影者に補正情報の再取得を促す処理を行なう。【選択図】図１
2011067337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を発する放射線源および前記放射線を検出する放射線検出手段が回転軸を間に挟んで対向配置された撮影部と、
該撮影部を前記回転軸を中心に回転させる駆動手段と、
前記放射線検出手段に記録された画像信号を読み出す読出手段と、
前記画像信号が表す画像上の被写体形状の変形を補正するための補正情報が格納された補正情報格納手段と、
撮影時に取得した前記画像信号を前記補正情報に基づいて補正する補正手段とを備え、
前記撮影部を回転させつつ、前記回転軸上に配された被写体の放射線像を撮影する放射線ＣＴ装置であって、
撮影部の回転軸角度が水平に近いほど重くなるように前記回転軸角度毎に異なる重み付けをした上で、撮影部の累積回転に関するパラメーターを積算する累積回転パラメーター積算手段と、
前記累積回転に関するパラメーターが所定値を超えた段階で、前記補正情報の再取得を促す処理を行なう制御手段とを備えたことを特徴とする放射線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記累積回転パラメーター積算手段が、前記累積回転に関するパラメーターが所定値を超えた段階で、前記回転軸角度毎の重み付けを、前記回転軸角度が水平に近いほどより重くなるように変更するものであることを特徴とする請求項１記載の放射線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記累積回転に関するパラメーターが、累積回転数であることを特徴とする請求項１または２記載の放射線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線源および放射線検出手段が回転軸を間に挟んで対向配置された撮影部を回転させつつ、回転軸上に配された被写体の放射線像の撮影を行ない、これにより取得された画像信号が表す画像上の被写体形状の変形の補正を行う放射線ＣＴ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、放射線撮影を行うための放射線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置が知られている。このような放射線ＣＴ装置としては、円錐状に放射線を発する放射線源および２次元検出パネルが回転軸を間に挟んで対向配置された撮影部を回転させつつ、回転軸上に被験者を配して放射線像を連続撮影し、さらに連続撮影により得られた画像信号を基に画像再構成演算を行うことによって、３次元放射線ＣＴ像を得るものが知られている（例えば特許文献１等）。
【０００３】
このような放射線ＣＴ装置は、特許文献１に記載の装置のように、ベッドの上に被験者を寝かせ、撮影部を鉛直方向に回転させながら撮影を行なう装置の他にも、撮影部が可動式のアームで保持されており、撮影部の位置や角度を自由に調整可能で、被験者を寝かせた状態で撮影部を鉛直方向に回転させながら撮影を行なう態様のみならず、被験者を直立させた状態で撮影部を水平方向に回転させながら撮影を行なう態様等、種々の撮影を行なうことが可能な装置も提案されている。
【０００４】
上記のような放射線ＣＴ装置の撮影部は、一般にＣアームの両端に各々放射線源および検出パネルが互いに対向するように取り付けられた構造であるが、このような撮影部を回転させながら撮影を行なう場合、回転軸から放射線源や検出パネルまでの距離が常に一定でないと正確な３次元放射線ＣＴ像を構築することができないが、放射線源や検出パネルといった重量物を回転させた場合には、Ｃアームの変形、装置の振動、駆動部の機械的ガタツキ等によって、回転軸から放射線源や検出パネルまでの距離を一定に保つことは非常に困難である。
【０００５】
このような問題を解消するためには、例えば、撮影部の静止時と回転時に予め既知の形状のファントムを撮影しておき、静止時での撮影により得られた画像上のファントムの形状と、回転時での撮影により得られた画像上のファントムの形状とを比較して両者の誤差を検出することにより被写体形状の補正情報を取得し、実際の撮影により得られた画像について補正情報に基づいて形状を補正する等、予め何らかの方法により補正情報を取得しておいて、この補正情報に基づいて実際の撮影により得られた画像信号を補正することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０５８３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、放射線ＣＴ装置は、長期間に渡って使用を続けているうちに駆動部の磨耗等により撮影部の振動の状態や、振動の振幅の大きさが変化するため、上記のように予め補正情報を取得しておいたとしても、放射線ＣＴ装置の経時変化により予め取得しておいた補正情報では正確に画像信号を補正することができなくなってくるという問題がある。
【０００８】
そのため、撮影部の回転数や回転時間等のパラメーターを累積し、誤差が許容できなくなる段階を超えた時点でユーザーに対して新たに補正情報を取得しなおすように促すことが考えられるが、撮影部が可動式のアームで保持されて撮影部の位置や角度を自由に調整可能な装置においては、撮影部の角度の違いにより装置にかかる機械的負荷が異なるため、単純に撮影部の回転数や回転時間等のパラメーターを累積しても、補正情報を再取得しなければならない時期を正確に判断することはできない。
【０００９】
この点について、さらに詳細に説明すると、一般にアームの撮影部を保持する部分には撮影部を回転可能に保持するためにベアリングが内蔵されているが、撮影部の回転軸角度を垂直にした状態で撮影する場合には、ベアリングに対してほとんど負荷が掛からないのに対して、撮影部の回転軸角度を水平にした状態で撮影する場合には、ベアリングの下方側に撮影部の重量が集中することになりためベアリングの偏磨耗を生じさせやすくなる。つまり、撮影部の回転軸角度を垂直にした状態で例えば１０００回転させた場合と、撮影部の回転軸角度を水平にした状態で例えば１０００回転させた場合とでは、撮影部の累積回転数が同じ１０００回転だったとしても、ベアリングの損傷状態に差異が生じることになる。なお、回転軸角度によって経時変化の状態が異なるのはベアリングに限った話ではなく、それ以外の部分でも多かれ少なかれ回転軸角度によって経時変化の状態が異なるものがある。
【００１０】
そして、上記のように累積回転パラメーターの累積値がある所定値を超えた段階で補正情報を再取得するように設定した場合、撮影部の回転軸角度を垂直にした状態でほとんど撮影を行なっていた場合には、実際にはほとんど誤差が生じていないのに補正情報を再取得しなければならなくなるためにユーザーに無駄な作業を強いることになり、逆に、撮影部の回転軸角度を水平にした状態でほとんど撮影を行なっていた場合には、実際にはもっと早く補正情報を再取得しなければならなかったのに補正情報の再取得をさせるのが遅れることになるために品質の低下した画像をユーザーに提供することになる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、予め取得しておいた補正情報に基づいて画像信号の補正を行う放射線ＣＴ装置において、ユーザーに対して適切な時期に補正情報の再取得を促すことが可能な放射線ＣＴ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の放射線ＣＴ装置は、放射線を発する放射線源および放射線を検出する放射線検出手段が回転軸を間に挟んで対向配置された撮影部と、撮影部を回転軸を中心に回転させる駆動手段と、放射線検出手段に記録された画像信号を読み出す読出手段と、画像信号が表す画像上の被写体形状の変形を補正するための補正情報が格納された補正情報格納手段と、撮影時に取得した画像信号を補正情報に基づいて補正する補正手段とを備え、撮影部を回転させつつ、回転軸上に配された被写体の放射線像を撮影する放射線ＣＴ装置であって、撮影部の回転軸角度が水平に近いほど重くなるように回転軸角度毎に異なる重み付けをした上で、撮影部の累積回転に関するパラメーターを積算する累積回転パラメーター積算手段と、累積回転に関するパラメーターが所定値を超えた段階で、補正情報の再取得を促す処理を行なう制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
ここで、補正情報とは、被写体形状の変形を補正するための情報であればどのようなものでもよく、例えば既知の形状のファントムを撮影することにより取得した画像信号に基づいて生成された情報等、種々の情報を用いることができる。
【００１４】
なお、「画像上の被写体形状の変形を補正する」とは、画像上の被写体の形状の歪を補正する処理に限らず、画像上の被写体を拡大・縮小する処理や、画像上の被写体の位置を移動させる処理等も含むものである。
【００１５】
また、累積回転に関するパラメーターとは、撮影部の累積回転数、累積回転時間、または回転軸の円周長に累積回転数を乗じて求められる累積回転距離等、経過時間を反映させることができるパラメーターであればどのようなものでもよいが、本発明においては累積回転数とすることが好ましい。
【００１６】
また、累積回転パラメーター積算手段は、累積回転に関するパラメーターが所定値を超えた段階で、回転軸角度毎の重み付けを、回転軸角度が水平に近いほどより重くなるように変更するものとすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の放射線ＣＴ装置によれば、撮影部の回転軸角度が水平に近いほど重くなるように回転軸角度毎に異なる重み付けをした上で、撮影部の累積回転に関するパラメーターを積算し、累積回転に関するパラメーターが所定値を超えた段階で、補正情報の再取得を促すようにしたことにより、実際の使用状態を反映させた正確な補正情報の取得時期を推定することができるため、ユーザーに対して適切な時期に補正情報の再取得を促すことが可能となる。
【００１８】
また、一般にベアリング等の機械部品は、ある程度損傷が大きくなると耐久性が急激に落ちるため、累積回転パラメーター積算手段は、累積回転に関するパラメーターが所定値を超えた段階で、回転軸角度毎の重み付けを、回転軸角度が水平に近いほどより重くなるように変更するものとすることにより、より正確な補正情報の取得時期を推定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態による放射線ＣＴ装置の概略構成図
【図２】上記放射線ＣＴ装置における撮影時の処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施の形態による放射線ＣＴ装置の概略構成図である。
【００２１】
図１に示すように、放射線ＣＴ装置１は、放射線画像の撮影を行なう撮影装置と、被験者Ｐを支持するための支持台であるベッド２２と、撮影装置に接続され、撮影装置の制御や撮影により得られた画像の処理を行うコンピューター３０と、このコンピューター３０に接続されたモニター３１とから構成される。
【００２２】
撮影装置は、円錐状の放射線（以後、円錐状放射線ともいう）を発する放射線源１０、放射線源１０から発せられた放射線を検出する検出パネル１１、放射線源１０および検出パネル１１を保持するＣアーム１２からなる撮影部２と、この撮影部２を回転させる駆動部１５と、駆動部１５を保持するアーム２０とを有するものである。
【００２３】
撮影部２は回転軸Ｃの周りに３６０°回転可能である。また、可動部２０ａを備えたアーム２０は、天井に対し移動可能に取り付けられた基部２１に保持されており、撮影室内において、広範の位置に移動可能であるとともに、撮影部２の回転方向（回転軸角度）も変更可能に構成されている。
【００２４】
放射線源１０と検出パネル１１とは回転軸Ｃを間に挟んで対向配置されており、放射線ＣＴ装置１により放射線ＣＴ撮影を行うときには、回転軸Ｃ、放射線源１０、検出パネル１１の互いの位置関係は固定される。なお、検出パネル１１を構成する検出画素が並べられた検出面は、平面であってもよいし湾曲をなすものであってもよい。
【００２５】
コンピューター３０は、制御手段としての不図示の中央処理装置（ＣＰＵ）、不図示のＨＤＤやＳＳＤ等のストレージデバイス、不図示のマウスやキーボード等の操作入力手段を備える。
【００２６】
ＣＰＵは、検出パネル１１から取得した画像信号に対して補正処理を行う補正手段としての機能や、撮影部の回転軸角度が水平に近いほど重くなるように回転軸角度毎に異なる重み付けをした上で、撮影部の累積回転数を積算する累積回転パラメーター積算手段としての機能や、累積回転数が所定値を超えた段階で補正情報の再取得を促す処理を行なう制御手段としての機能や、放射線源１０の動作制御、検出パネル１１の検出動作および画像信号読出動作の制御、駆動部１５による撮影部２の回転制御、アーム２０および基部２１の駆動制御を行なう駆動制御手段としての機能を備える。
【００２７】
また、ストレージデバイスは、画像信号が表す画像上の被写体形状の変形を補正するための複数の補正情報を格納するための補正情報格納手段としても用いられる。
【００２８】
ここで、補正情報について説明する。被写体を撮影する場合、撮影部が静止している場合には、画像上において被写体の形状に歪みは生じないが、撮影部が回転している場合には、遠心力等の影響により放射線源１０や検出パネル１１が外側に移動させられたり、また装置に発生する振動等の影響により、被写体の形状に歪みが生じてしまう。
【００２９】
このような問題を解消するためには、撮影部２の静止時と回転時に既知の形状のファントムを撮影しておき、静止時での撮影により得られた画像上のファントムの形状と、回転時での撮影により得られた画像上のファントムの形状とを比較して両者の誤差を検出することにより被写体形状の補正情報を取得し、実際の撮影により得られた画像についてこの補正情報に基づいて形状を補正すればよい。
【００３０】
この補正情報に基づいて、実際の撮影時に取得した画像信号を補正する方法は、例えば静止時での撮影により得られた画像上のファントム中の複数の特徴点に対して、回転時での撮影により得られた画像上のファントム中の複数の特徴点を各々一致させるとともに、特徴点の移動により周囲の幾何形状もなめらかに移動させるように変形させる処理と同等の処理を、実際の撮影時に取得した画像信号に対して施せばよい。このような特徴点に基づく画像の変形処理方法については、既存の種々の方法を適用することができる。
【００３１】
なお、補正情報格納手段に格納する補正情報としては、上記のようにファントムを撮影した画像信号そのものに限らず、例えば画像信号が表す画像上の各特徴点の誤差情報等、画像上の被写体形状の変形の補正を行なうことが可能な情報であれば、どのような情報でもよい。
【００３２】
また、予め撮影するファントムの形状についても特に制限はなく、画像上の被写体形状の変形の補正を行なうことが可能な形状であれば、どのような形状でもよい。
【００３３】
次に、累積回転パラメーター積算手段および補正情報の再取得を促す処理を行なう制御手段について詳細に説明する。
【００３４】
累積回転パラメーター積算手段は、撮影部２の回転軸角度が水平に近いほど重くなるように回転軸角度毎に異なる重み付けをした上で、撮影部２の回転数を積算する。なお、回転軸角度とは、図１中水平方向を基準とした回転軸Ｃの傾きのことである。
【００３５】
上述の通り、撮影部２の回転軸角度を垂直にした状態で回転させた場合と、撮影部２の回転軸角度を水平にした状態で回転させた場合とでは、撮影部の回転軸角度を水平にした状態で回転させた場合の方がより装置の損傷が大きくなる。この損傷の程度の差は実際の装置の構成により異なってくるため、重み付けの程度は実際の装置の特性を反映させることが好ましい。
【００３６】
例えば、撮影部２の回転軸角度を垂直にした状態で回転させた場合と、撮影部の回転軸角度を水平にした状態で回転させた場合とで、５倍程度損傷の程度に差がでる場合には、回転軸角度が垂直の場合（θ＝９０°）の重み係数α＝０．２、回転軸角度が水平の場合（θ＝０°）の重み係数α＝１．０、回転軸角度が中間の場合（θ＝４５°）の重み係数α＝０．５として、重み係数に最大５倍の差を設けることにより、実際の使用状態を反映させた正確な補正情報の取得時期を推定することができるようになる。
【００３７】
なお、上記は撮影部２の回転軸角度を垂直（θ＝９０°）、中間（θ＝４５°）、水平（θ＝０°）の３パターンのみ設定可能な場合の例であって、回転軸角度を自由に設定できる場合には、各角度毎に重み係数を設定する。このとき、重み係数は、１°毎に異なる値とする場合に限らず、ある範囲毎（例えば１０°毎等）に異なる値としてもよい。
【００３８】
また、一般にベアリング等の機械部品は、ある程度損傷が大きくなると耐久性が急激に落ちるため、本実施の形態では、累積回転数が所定値を超えた段階で、回転軸角度毎の重み付けを、回転軸角度が水平に近いほどより重くなるように変更する。
【００３９】
ここで、所定値は、耐久性の変化の度合いが著しく変わりだす辺りの数値を設定する。この数値は、実際の装置の構成等を考慮して適宜設定すればよい。本実施の形態では、１万、２万、３万・・・等、１万毎に閾値を設けており、１万毎の閾値を超える度に、垂直（θ＝９０°）の場合の重み係数を３０％増、中間（θ＝４５°）の場合の重み係数を４０％増、水平（θ＝０°）の場合の重み係数を５０％増とする。
【００４０】
具体例を挙げると、累積回転数が最初の１万を越えた段階で、垂直（θ＝９０°）の場合の重み係数α＝０．２×１．３＝０．２６、中間（θ＝４５°）の場合の重み係数α＝０．５×１．４＝０．７、水平（θ＝０°）の場合の重み係数α＝１．０×１．５＝１．５となる。
【００４１】
このような態様とすることにより、より正確な補正情報の取得時期を推定することができるようになる。
【００４２】
なお、回転軸角度毎の重み係数は、データベースとしてストレージデバイスに記憶していてもよいし、所定の数式に従って必要となる度に演算により求めるようにしてもよい。
【００４３】
累積回転パラメーター積算手段は、（１）式の通り回転軸角度毎に上記の重み係数を乗算した上で回転数を積算し、この累積回転数をストレージデバイスに記憶させる。
【数１】
2011067337.tif 000003
【００４４】
そして、制御手段は、上記の累積回転数が所定値を超えた段階で、ユーザーに補正情報の再取得を促す処理を行なう。
【００４５】
ここで、所定値は、撮影部２の回転時における誤差が許容できなく程度の数値を設定する。この数値は、実際の装置の構成、取得画像の解像度、許容誤差等を考慮して適宜設定すればよい。本実施の形態では、１万、２万、３万・・・等、１万毎に閾値を設けている。
【００４６】
また、ユーザーに補正情報の再取得を促す処理は、モニター３１上に「補正情報を再取得して下さい。」といったメッセージを表示させたり、補正情報再取得のインジケータを設けておいてこれを点灯させる等、どのような処理でもよい。
【００４７】
なお、本実施の形態では、重み係数を変化させるときの閾値と、ユーザーに補正情報の再取得を促すときの閾値とを同じに設定しているが、これらは異なるものとしても構わない。
【００４８】
また、閾値同士の間隔も、等間隔である必要はなく、装置が古くなると損傷が表れやすくなることを考慮して、閾値同士の間隔を徐々に狭くしていく等、どのような態様としてもよい。
【００４９】
以下、放射線ＣＴ装置１の作用について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５０】
まず、被験者Ｐをベッド２２上に横たわらせ、被験者Ｐの体の略中心を回転軸Ｃとして、この回転軸Ｃを挟んで放射線源１０と検出パネル１１とが対称位置に配されるように撮影部２の位置決めを行なう（ステップＳ１）。撮影部２の移動は、撮影者によるコンピューター３０の操作に基づいて行なわれる。このとき、ＣＰＵには、撮影者により入力された撮影部２の回転方向（回転軸角度）等の情報が入力される。
【００５１】
そして撮影者により撮影内容がコンピューター３０に入力されると（ステップＳ２）、コンピューター３０のＣＰＵ（制御手段）は、累積回転数が所定の閾値を超えていないか判定する（ステップＳ３）。
【００５２】
ここで、累積回転数が所定の閾値を超えていない場合には、このまま被験者Ｐの撮影を行ない（ステップＳ６）、累積回転数が所定の閾値を超えていた場合には、撮影者に補正情報の再取得を促す処理を行い（ステップＳ４）、補正用のファントムを撮影させて新たな補正情報を取得した後（ステップＳ５）、被験者Ｐの撮影を行なう（ステップＳ６）。
【００５３】
撮影時（ステップＳ６）には、ＣＰＵは撮影部２を回転させて被験者Ｐを通る回転軸Ｃの回りに放射線源１０と検出パネル１１とを一体的に回転させつつ撮影を行なわせる。撮影部２を回転させつつ所定角度毎に、放射線源１０から発せられ被験者Ｐを通った円錐状放射線の検出パネル１１への曝射および検出パネル１１に記録された画像信号の読出しを複数回繰り返して被験者Ｐを表す放射線画像を連続的に取得する。すなわち、連続撮影における各撮影毎に、検出パネル１１に記録された画像信号が読み出されてコンピューター３０に入力される。
【００５４】
次に、ＣＰＵでは、補正情報をストレージデバイス（補正情報格納手段）から取得し、この補正情報に基づいて、上述の通り実際の撮影時に取得した画像信号が表す画像上の被写体形状の変形の補正を行い、補正後の画像信号をストレージデバイスに蓄積させる（ステップＳ７）。
【００５５】
上記の処理が繰り返し実行されて、被験者Ｐを被写体とする連続撮影が終了する。
【００５６】
連続撮影の終了後、ＣＰＵはストレージデバイスに蓄積されている複数の画像信号を再構成して３次元状の放射線ＣＴ画像を生成し（ステップＳ８）、モニター３１上に表示させる（ステップＳ９）。
【００５７】
上記の処理と並行して、撮影（ステップＳ６）後、撮影時における撮影部２の回転軸角度を取得し（ステップＳ１０）、回転軸角度に応じた重み係数を取得して（ステップＳ１１）、撮影時の回転数にこの重み係数を乗算して回転数を積算し（ステップＳ１２）、累積回転数をストレージデバイスに記憶させる（ステップＳ１３）。
【００５８】
以上、本発明の放射線ＣＴ装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００５９】
例えば、上記実施の形態では、累積回転に関するパラメーターとして累積回転数を用いたが、これ以外にも、例えば累積回転時間や累積回転距離等、経過時間を反映させることができるパラメーターであればどのようなものでもよい。
【００６０】
また、上記実施の形態の装置構成は、被験者の胸部や四肢を撮影可能な比較的大型な装置であったが、このような態様に限らず、例えば乳房の周りを撮影部が回転しながら撮影を行なう比較的小型な装置とする等、どのような装置構成としてもよい。
【００６１】
また、補正手段による補正については、画像信号が表す画像上の被写体形状の変形の補正、すなわち座標変換処理のみを行うものに限らず、座標変換処理とともに画素値補正処理を行うようにしてもよい。
【００６２】
この画素値補正処理は、例えば、撮影部が静止時と回転時とで、検出パネルの各画素毎に放射線源からの距離の変動分を求め、撮影時において各画素毎に距離変動分に起因する放射線エネルギーの変動分を補うように逆二乗の法則に従って画素値を補正する等、どのような処理を行ってもよい。
【００６３】
また、上記以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行なってもよいのは勿論である。
【符号の説明】
【００６４】
１    放射線ＣＴ装置
２    撮影部
１０    放射線源
１１    検出パネル
１２    Ｃアーム
１５    駆動部
２０    アーム
２１    基部
２２    ベッド
３０    コンピューター
３１    モニター
Ｃ    回転軸
Ｐ    被験者
【図１】
2011067337.tif 000004
【図２】
2011067337.tif 000005