(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を挟んで対向配置させたＸ線発生器と２次元撮像手段とを、回転中心軸を中心に旋回させながら、Ｘ線発生器からコーンビームＸ線を被写体に照射するコーンビームＸ線ＣＴ撮影における回転中心軸の軸方向の位置ずれを補正するＸ線画像補正方法であって、
Ｘ線透過性の支持体内に、この支持体よりもＸ線吸収係数の高い２つの球体を収容して成り、
この支持体を上記回転中心軸より所定位置離れた位置に設置し、
上記Ｘ線発生器と上記２次元撮像手段とを上記回転中心軸を中心にして１８０度反転させ、それぞれの位置で上記２次元撮像手段上で得られた上記２つの球体のＸ線原画像に対して、所定の演算を行って上記２次元撮像手段上におけるＸ線原画像の基準位置を算出するようにしたことを特徴とするＸ線画像補正方法。
【請求項２】
請求項１において、
Ｘ線ＣＴ撮影の回転中心軸の軸方向の位置ずれを補正するための中心軸ずれ補正テーブルを作成し、この中心軸ずれ補正テーブルを用いてＸ線ＣＴ撮影の各旋回角度毎に画像補正テーブルを作成し、該画像補正テーブルを用いて、それぞれのＸ線原画像を補正することを特徴とするＸ線画像補正方法。
【請求項３】
請求項２において、
更に、Ｘ線の支持体内にこの支持体よりもＸ線吸収係数の高い２つの球体を収容して成り、この支持体を、上記球体がＸ線ＣＴ撮影におけるほぼ回転中心軸方向に上下になるよう被写体保持位置に設置し、上記２つの球体の画像上の座標方向の動きの平均値から補正に用いる角度とシフト量とを算出することで、前記画像補正テーブルを作成することを特徴とするＸ線画像補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コーンビームＸ線ＣＴ撮影、つまり、被写体を固定保持し、この被写体を中心としてＸ線発生器と二次元Ｘ線撮像手段とを対向配置し、前記Ｘ線発生器から前記被写体の一部である撮影すべき局所部位のみを包含するＸ線コーンビームを局所照射しながら、前記Ｘ線発生器と二次元Ｘ線撮像手段を撮影条件に応じた角度範囲で旋回させることによって、前記局所部位のＸ線画像を撮像し、このＸ線画像を演算処理して、前記局所部位の３次元的なＸ線吸収係数を算出するＸ線撮影において、被写体と前記被写体のＸ線原画像の位置的なずれを補正するＸ線画像補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）撮影においては、二次元Ｘ線撮像手段として、イメージインテンシファイア略してＸ線ＩＩ（Ｘ線蛍光増倍管）とＣＣＤカメラを組み合わせたもの（以後、「ＸＩＩ撮像管」という。）が用いられるが、このＸＩＩ撮像管の場合、Ｘ線受光面が曲面であるのに対し、ここで可視化された光を電気信号に変換するＣＣＤカメラの受光面は平面であるため、曲面を平面で検知することにより生じる管面歪みや、撮影中の地磁気による磁気歪みなどの歪み、つまり、被写体と前記被写体のＸ線原画像の位置的なずれが発生するが、これを補正するものとして種々の提案がなされていた。
【０００３】
図１０（ａ）はこの管面歪みの補正に用いる従来の画像補正ファントムの一例を示す図、（ｂ）は、これを用いたＸ線ＣＴ撮影装置の基本構成図であり、特開平８−２４２４８号公報に記載されたものである。
【０００４】
図１０（ａ）の画像補正ファントム１２１は、Ｘ線不透過性の金属平板１６１ａに正方格子状にＸ線透過性の孔１２１ｂを形成したものであり、管面歪みの補正に好適に用いることができたが、金属平板１２１ａへの孔１２１ｂの加工に多数の手間を要し、コストの高いものとなっていた。
【０００５】
図１０（ｂ）に示すＸ線ＣＴ撮影装置は、被写体Ｏを挟んで対向配置させたＸ線発生器１０１と二次元Ｘ線撮像手段１０２が回転板１０３上に設置され、これを回転することで、Ｘ線発生器１０１から被写体ＯにＸ線コーンビームを旋回照射して、二次元Ｘ線撮像手段１０２で被写体ＯのＸ線画像を得、画像収集処理装置１０６において、得られたＸ線画像を位置対応テーブルなどを用いて補正などを行い、補正後のＸ線画像を再構成して、被写体Ｏの３次元的なＸ線吸収係数（再構成データ）を得て、これを画像表示装置Ｅによって表示するものであったが、この際、画像補正ファントム１２１は、二次元Ｘ線撮像手段１０２の管面に装着されて画像補正に用いられていた。
【０００６】
また、被写体とこの被写体のＸ線原画像の位置的なずれの原因となるものとしては、対向配置されたＸ線発生器と二次元Ｘ線撮像手段とを被写体を中心として旋回させる回転中心軸の軸ぶれや、この回転中心軸と、Ｘ線発生器と二次元Ｘ線撮像手段の軸方向の位置ずれがあり、これを補正するための種々の提案もなされていた。
【０００７】
図１１（ａ）はこのような画像補正ファントムの他例を示す図、（ｂ）は、これを用いたＸ線ＣＴ撮影装置の基本構成図であり、特開平９−１７３３３０号公報に記載されたものである。
【０００８】
図１１（ａ）の画像補正ファントム２２１は、Ｘ線透過性の支持体２２１ａの内部にＸ線不透過性の複数の球体２２１ｂを上下に配列したものであり、回転中心軸の軸ぶれの補正に好適に用いることができたが、球体２２１ｂが多い分だけ、補正テーブルを作成するまでのデータ処理が煩雑なものであった。
【０００９】
図１１（ｂ）に示すＸ線ＣＴ撮影装置は、図１０（ｂ）と同様にＸ線ＣＴ撮影に必須の、被写体Ｏを挟んで対向配置させたＸ線発生器２０１と二次元Ｘ線撮像手段２０２、回転板２０３、画像処理手段２０６などを備えると共に、画像補正ファントム２２１を用いたＸ線原画像の補正をするために、画像歪み補正手段２０６ａ、画像歪み補正テーブル作成手段２６１などを備えていた。
【００１０】
図１２（ａ）も同様の画像補正ファントムの他例を示す図、（ｂ）は、これを用いたＸ線ＣＴ撮影装置の基本構成図であり、特開２０００−２０１９１８号公報に記載されたものである。
【００１１】
図１２（ａ）の画像補正ファントム３２１は、Ｘ線透過性の支持体３２１ａの内部にＸ線不透過性の棒体３２１ｂを上下方向に設置したものであり、回転中心軸と、Ｘ線発生器と二次元Ｘ線撮像手段の上下方向の位置ずれの補正に好適に用いることができたが、補正テーブルを作成するのに、このファントム３２１に全周照射したデータが必要であり、煩雑な処理となっていた。
【００１２】
図１２（ｂ）に示すＸ線ＣＴ撮影装置は、図１１（ｂ）と同様にＸ線ＣＴ撮影に必須の、被写体Ｏを挟んで対向配置させたＸ線発生器３０１と二次元Ｘ線撮像手段３０２、回転板３０３、画像処理手段に相当するデータ処理部３０６などを備えると共に、画像補正ファントム３６１を用いたＸ線原画像の補正をするために、画像歪み補正手段に相当するジオメトリ推定部３０６ａなどを備えていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の画像補正ファントムは、所期の目的を達成するものの、なお上述したような解決すべき問題を抱えていた。
【００１４】
本発明は、このような問題を解決しようとするもので、歪み補正の目的に対応して派生している種々の課題を解消する画像補正方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のＸ線画像補正方法は、被写体を挟んで対向配置させたＸ線発生器と２次元撮像手段とを、回転中心軸を中心に旋回させながら、Ｘ線発生器からコーンビームＸ線を被写体に照射するコーンビームＸ線ＣＴ撮影における回転中心軸の軸方向の位置ずれを補正するＸ線画像補正方法であって、Ｘ線透過性の支持体内に、この支持体よりもＸ線吸収係数の高い２つの球体を収容して成り、この支持体を上記回転中心軸より所定位置離れた位置に設置し、上記Ｘ線発生器と上記２次元撮像手段とを上記回転中心軸を中心にして１８０度反転させ、それぞれの位置で上記２次元撮像手段上で得られた上記２つの球体のＸ線原画像に対して、所定の演算を行って上記２次元撮像手段上におけるＸ線原画像の基準位置を算出するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載のＸ線画像補正方法は、請求項１において、Ｘ線ＣＴ撮影の回転中心軸の軸方向の位置ずれを補正するための中心軸ずれ補正テーブルを作成し、この中心軸ずれ補正テーブルを用いてＸ線ＣＴ撮影の各旋回角度毎に画像補正テーブルを作成し、該画像補正テーブルを用いて、それぞれのＸ線原画像を補正することを特徴とする。
【００１７】
この補正方法は、請求項１に記載の補正方法を有効利用して、その効果を発揮させながら、かつ、Ｘ線ＣＴ撮影時に発生が考えられ得る歪みを補正する中心軸ずれ補正テーブルを用いて作成した画像補正テーブルによって、Ｘ線原画像を補正している。
請求項３に記載のＸ線画像補正方法は、請求項２のＸ線画像補正方法において、更に、Ｘ線の支持体内にこの支持体よりもＸ線吸収係数の高い２つの球体を収容して成り、この支持体を、上記球体がＸ線ＣＴ撮影におけるほぼ回転中心軸方向に上下になるよう被写体保持位置に設置し、上記２つの球体の画像上の座標方向の動きの平均値から補正に用いる角度とシフト量とを算出することで、前記画像補正テーブルを作成することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら、説明する。
【００１９】
図１（ａ）は本発明で使用される画像補正ファントムの一例を示す正面図、（ｂ）はこれを二次元Ｘ線撮像手段に装着した状態を示す縦断面図、（ｃ）は（ｂ）で撮像されたＸ線原画像の一例を示す図である。
【００２０】
図１（ａ）に示す画像補正ファントム２１は、Ｘ線透過性のプリント基板２１ａとＸ線吸収係数の高い小円体２１ｂとから構成され、図示したように、プリント基板２１ａ上に碁盤状の格子を想定し、この格子の交差点となる位置に小円体２１ｂを配置したものである。
【００２１】
プリント基板２１ａは、合成樹脂、例えば、ガラスエポキシ樹脂やフェノール樹脂の他、アクリル樹脂、塩化ビニール、ポリカーボネート等のプラスチック材料などＸ線吸収係数の低い素材で形成された板状体ものであれば良く、具体的には、電子機器の配列設置用に流布されているプリント基板であれば安価に入手可能で、好適である。
【００２２】
小円体２１ｂのＸ線不透過性材料としては、銅、タングステン、鉄−ニッケル−クロム合金、ステンレスなどの金属が好適であり、小円体２１ｂの直径としては、１．５ミリ程度のものが好適であるが、これに限るものではなく、このファントムの全体寸法、つまり、ファントムを装着する二次元Ｘ線撮像手段の管面の大きさに対応して相対的に決定されるものである。
【００２３】
この補正ファントム２１は、補正の基準点となるＸ線吸収係数の高い小円体２１ｂを格子状に配列させる板状物として、汎用のＸ線透過性のプリント基板２１ａを用いたので、基板が非常に安価なものとなる。また、格子配列は、このプリント基板２１ａ上に、小円体２１ｂをエッチング処理で形成するだけでよく、コストダウンとなる。
【００２４】
二次元Ｘ線撮像手段２は、図１（ｂ）に示すようにＸＩＩ撮像管であり、公知のものであるが、簡単にその構成を説明すると、管面である入力窓２ａ、入力面基板２ｂ、入力蛍光面２ｃ、光電陰極２ｄ、フォーカス電極２ｅ、陽極２ｆ、出力蛍光面２ｇ、出力窓２ｈ、光学レンズ２ｉ、ＣＣＤカメラ２ｊ、フォーカス電源Ｅ１、陽極電源Ｅ２などを備えたもので、Ｘ線の入射を受けて、これを可視光線化し、この可視光線をＣＣＤカメラで撮像して、電気信号として出力する。
【００２５】
この二次元Ｘ線撮像手段２には、その入力窓２ａに画像補正ファントム２１を装着するための取付枠２５が設けられている。
【００２６】
画像補正ファントム２１は、図１（ｂ）に示すように、この取付枠２５によって二次元Ｘ線撮像手段２の管面に装着して用いられ、この状態で、Ｘ線照射を行い撮像したＸ線原画像ＩＯが図１（ｃ）に示したものである。
【００２７】
このＸ線原画像ＩＯを構成する小円体像ＩＯ（２１ｂ）と画像補正ファントム２１の小円体２１ｂの相対的な位置関係を示す補正テーブルによって、二次元Ｘ線撮像手段の管面歪みや、撮影中の地磁気による磁気歪みなどの歪み、つまり、被写体と前記被写体のＸ線原画像の位置的なずれを補正する。この補正テーブルを管面歪み補正テーブルという。
【００２８】
図２（ａ）から（ｃ）は、図１の画像補正ファントムを用いた補正方法の概念図であり、これらを用いて、この管面歪み補正テーブルの作成について説明する。
【００２９】
１）Ｘ線原画像ＩＯの２値化：これは、原画像ＩＯにおける小円体像ＩＯ（２１ｂ）の位置を求めるためのものである。図２（ａ）には、図１（ａ）の１個の小円体２１ｂとそれを囲む格子が示されている。ここで、格子の大きさが３ミリで、小円体２１ｂの直径が１．５ミリであるので、小円体像ＩＯ（２１ｂ）の面積率は、
π＊（１．５／２）＊（１．５／２）／３＊３≒０．１９６
となる。これがＸ線原画像ＩＯのスレッシュホールドとなる。なお、ここでは、「＊」は乗算、「／」は割り算を意味するものとする。
【００３０】
ついで、図２（ｂ）に示すように３２０画素＊２４０画素のＸ線原画像ＩＯを５１２画素＊５１２画素の領域に視野境界を中心に境界内の画像データを対象に鏡像処理して外挿し、その結果にＦＦＴ（フーリエ変換）を掛け、ついで、周波数領域で図２（ｃ）に示すようなバンドパスフィルタを掛け、更に、ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）を行い、この結果をスレッシュホールド（０．１９６）を用いて２値化する。
【００３１】
２）補正テーブルの作成：これは原画像ＩＯとファントム２１の小円体２１ｂの位置関係を示すものである。この問題は一般的には、図２（ｄ）に示すように、ｘｙ座標系上の４点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから、ｕｖ座標系上の４点Ａ′，Ｂ′，Ｃ′，Ｄ′への変換問題と把握でき、ここでは、単なる座標系の回転、拡大に加え、拡大率が変化するものであるので、以下の拡張アフィン変換を用いる。
u = a11*xy + a10*x
+ a01*y + a00
v = b11*xy + b10*x
+ b01*y + b00
この場合、係数がｕ，ｖの各式毎に４個となるため、この問題のように４点相互間の関係を求めるのに適当である。
【００３２】
３）小領域のアフィン変換の集合によって全体のアフィン変換を定義する。
【００３３】
これは、図２（ｅ）に示すように、左側部分の斜線部に対応する小領域のアフィン変換の集合として、全体のアフィン変換を定義するものである。
【００３４】
このような手順によって、管面歪み補正テーブルが得られるが、この状態では、撮像系の傾きと上下左右の傾き、つまり、Ｘ線ＣＴ撮影の回転中心軸ぶれとＸ線ＣＴ撮影の回転中心軸の軸方向の位置ずれは補正されておらず、このためには、更に、以下に説明する二種類の画像補正ファントムを用いて、中心軸ぶれ補正テーブルと中心軸ずれ補正テーブルとを作成する必要がある。
【００３５】
図３（ａ）、（ｂ）は、画像補正ファントムの参考例を示す外観図、図４は、図３の画像補正ファントムを用いた補正方法の概念図である。
【００３６】
この画像補正ファントム２２は、Ｘ線透過性の支持体２２ａとＸ線吸収係数の高い２つの中球体２２ｂ（Ａ），２２ｂ（Ｂ）とから構成され、支持体２２ａの内部に、２つの中球体２２ｂ（Ａ），２２ｂ（Ｂ）を、この支持体２２ａを被写体保持位置に設置した際に、これらの中球体２２ｂがＸ線ＣＴ撮影のほぼ回転中心軸３ａ方向に上下になるように配置した（図７参照）ものである。
【００３７】
ここで支持体２２ａの素材としては、Ｘ線透過性のよい、透明な、また、入手容易で加工性の良いアクリル樹脂等がよい。中球体２２ｂの素材は、Ｘ線吸収係数の高い鋼球などがよく、その直径は、３ミリから１５ミリとするのが好適であるが、これに限られない。
【００３８】
この補正ファントム２２は、構成が簡単で、安いコストで作ることができると共に、このファントムを用いて補正テーブルを作成するのが容易になる。
【００３９】
このファントム２２は、Ｘ線ＣＴ撮影の回転中心軸ぶれを補正する中心軸ぶれ補正テーブルを作成するために用いられるが、そのために、ファントム２２を図７に示すように、支持台２６の上に載せ、その位置が図７のほぼ回転中心軸３ａ付近、つまり被写体保持位置になるようにする。この状態で、Ｘ線撮影を行い、得られたＸ線原画像から回転中心軸ぶれを算出する方法を図４に示す。
【００４０】
また、補正ファントム２２は、図３（ａ）のように直方体でも、（ｂ）のように円柱体であってもよい。
【００４１】
図４では、２個の中球体２２ｂ（Ａ），２２ｂ（Ｂ）の画像を単にＡ、Ｂの符号で示している。
【００４２】
まず、この図のＡ、Ｂは、管面歪み補正テーブルによって補正したものである必要がある（これは、図６についても同様である。）。ここで、角度θとシフト量ＸＳを求めるのが目的である。
【００４３】
旋回アーム３の３６０度の回転により、Ａ，Ｂが図のように左右に動くので、簡単に、Ａ，Ｂのｘ座標の平均値を求めることによって、点Ａ′、Ｂ′を求めることができ、これによって、角度θとシフト量ＸＳを算出する。より正確には、Ａ，Ｂのｘ座標方向の動きをフーリエ変換し、それぞれの直流成分を点Ａ′、Ｂ′のｘ座標とすることができる。
【００４４】
角度θは小さいと仮定しているので、Ａ，Ｂのｙ座標は一定（平均値）であり、Ａ，Ｂは水平方向に動くだけと仮定しても問題ない。また、角度θとシフト量ＸＳは、旋回アーム３の３６０度回転に対して１組のみ算出される。
【００４５】
図５は画像補正ファントムの他例を示す外観図、図６は、図５の画像補正ファントムを用いた補正方法の概念図である。
【００４６】
この画像補正ファントム２３は、Ｘ線透過性の支持体２３ａとＸ線吸収係数の高い２つの小球体２３ｂ（Ａ）、２３ｂ（Ｂ）とから構成され、支持体２３ａの内部に、これら２つの小球体２３ｂ（Ａ）、２３ｂ（Ｂ）を、この支持体２３ａを被写体保持位置に設置した際にこれらの小球体２３ｂがＸ線ＣＴ撮影のほぼ回転中心軸方向に上下になるように配置した（図７参照）ものである。
【００４７】
ここで支持体２３ａの素材としては、上記支持体２２ａと同様のものでよい。小球体２３ｂの素材としては、上記中球体２２ｂと同様のものでよく、その直径は、１ミリから３ミリとするのが好適であるが、これに限られない。
【００４８】
この補正ファントム２３は、構成が簡単で、安いコストで作ることができると共に、このファントムを用いて補正テーブルを作成するのが容易になる。
【００４９】
このファントム２３は、Ｘ線ＣＴ撮影の回転中心軸の軸方向の位置ずれを補正するための中心軸ずれ補正テーブルを作成するために用いられるが、そのために、ファントム２３を図７に示すように、支持台２７の上に載せ、その位置が図７のほぼ回転中心軸３ａから離れた位置、つまり被写体保持位置から所定距離離れた位置となるようにする。この状態で、Ｘ線撮影を行い、得られたＸ線原画像から回転中心軸の軸方向の位置ずれを算出する方法を図６に示す。
【００５０】
図６では、２個の小球体２３ｂ（Ａ），２３ｂ（Ｂ）を単にＡ、Ｂの符号で示している。また、符号１はＸ線発生器、符号２は二次元Ｘ線撮像手段、符号３ａは旋回アーム３の回転中心軸３ａである（図７参照）。
【００５１】
符号ａ１，ｂ１は、小球体Ａ，Ｂに対してＸ線発生器１が最も離れた位置となる状態（一点鎖線で示す。）でこれらを照射した際の小球体Ａ，ＢのＸ線原画像上の上下位置、符号ａ２，ｂ２は、小球体Ａ，Ｂに対してＸ線発生器１が最も近づいた位置（つまり、先の位置から回転中心軸３ａを中心として１８０度回転させた位置）となる状態（実線で示す。）でこれらを照射した際の小球体Ａ，ＢのＸ線原画像上の上下位置を示している。符号ｃはＸ線原画像の基準位置が回転中心軸３ａに対して占める上下位置である。
【００５２】
こうして得られた４つの位置ａ１，ｂ１、ａ２，ｂ２と、回転中心軸３ａの上下位置ｃとの間には、
(a1 - c)/(a2 - c) =
(b1 - c)/(b2 - c)
の関係が成り立ち、これより、
c = (a2*b1 - b2*a1)/ ((a2 - b2) - (a1 - b1))
となる。
【００５３】
これにより上下位置ｃが得られ、この上下位置ｃが機械上の回転中心軸３ａに対するＸ線原画像の上下位置となるので、座標軸の上下移動式が生成でき、これが中心軸ずれ補正テーブルとなる。なお、この補正テーブルは、照射の全周について、一組用意すればよい。
【００５４】
こうして、Ｘ線ＣＴ撮影の各旋回角度毎に管面歪み補正テーブル、また、全周についてそれぞれ一組の中心軸ぶれ補正テーブル、中心軸ずれ補正テーブルが得られると、管面歪み補正テーブルに対して、中心軸ぶれ補正テーブルによる座標軸回転変換、中心軸ずれ補正テーブルによる座標軸移動変換を行って、Ｘ線ＣＴ撮影の各旋回角度毎に画像補正テーブルが作成される。
【００５５】
このような画像補正テーブルは、Ｘ線ＣＴ撮影時に発生が考え得る全ての歪みを補正する管面歪み補正テーブル、中心軸ぶれ補正テーブル、中心軸ずれ補正テーブルを併せ用いているので、すべての歪みを除去することができる。
【００５６】
なお、中心軸ぶれ補正テーブル用の補正ファントム２２の中球体２２ｂと、中心軸ずれ補正テーブル用の補正ファントム２３の小球体２３ｂのように補正基準点として異なる大きさのものを用いたのは、それぞれの補正目的に対応したものである。
【００５７】
つまり、中心軸ぶれ補正の場合は、補正ファントム２２をほぼ回転中心軸付近、つまり、被写体保持位置に設置するが、この位置は、Ｘ線発生器１と二次元Ｘ線撮像手段２の真ん中であり、旋回中に、この補正ファントムの中球体２２ｂのＸ線画像の大きさはあまり変化しない。そこで、二次元Ｘ線撮像手段２の撮像面にそれぞれの２個の中球体２２ｂの画像が写る範囲で大きくすると、上述したような大きさとなる。
【００５８】
一方、中心軸ずれ補正の場合は、補正ファントム２３を、回転中心軸から離れた位置、被写体保持位置から所定距離離れた位置に設置する必要があるが、この場合旋回中に、この補正ファントム２３の小球体２３ｂのＸ線画像の大きさは大小に変化する。そこで、Ｘ線発生器１に補正ファントム２３が最も近づく回転位置で、その小球体２３ｂのＸ線画像の大きさが最大となった場合でも、二次元Ｘ線撮像手段２の撮像面にそれぞれの２個の小球体２３ｂの画像が写るようにすると、この小球体２３ｂは、中心軸ぶれの補正ファントムに用いられる中球体２２ｂより小さくなるのである。
【００５９】
図７は、画像補正ファントムを用いたＸ線ＣＴ撮影装置の一例の基本構成図、図８は、図７の画像補正手段の詳細な構成図である。
【００６０】
このＸ線ＣＴ撮影装置２０は、Ｘ線撮影手段Ａ、Ｘ線ビーム調整手段Ｂ、旋回アーム駆動制御手段Ｃ、演算処理手段６、表示モニターＥ、被写体Ｏを固定保持する被写体保持手段４、被写体保持手段４を移動させる被写体位置移動手段５、主フレーム１０、操作部１１、操作パネル１０ｅなどを備えている。
【００６１】
Ｘ線撮影手段Ａは旋回アーム３を有しており、この旋回アーム３は、Ｘ線発生器１と２次元Ｘ線撮像手段２とを対向した状態で吊り下げ配置している。
【００６２】
Ｘ線発生器１に備えられたＸ線ビーム調整手段Ｂは、Ｘ線ビーム幅制限手段Ｂ１、Ｘ線ビームコントローラＢ２、出射制御スリットＢ３を有しており、Ｘ線管より発射するＸ線ビームをＸ線ビーム幅制限手段Ｂ１で調整して、所望のビーム幅のＸ線コーンビーム１ａが放射できるようになっている。
【００６３】
一方の２次元Ｘ線撮像手段２は、Ｘ線ＩＩの表面に設けたシンチレータ層に当たったＸ線が可視光に変換され、この可視光を光電変換器により電子に変換し電子増倍してこの電子を蛍光体により可視光に変換しレンズを通して２次元配列されたＣＣＤ(固体撮像素子)カメラで撮影する構成である。
【００６４】
撮像手段としては、これ以外にカドミウムテルル（ＣｄＴｅ）やＭＯＳセンサなどのＸ線２次元撮像手段、シンチレータとグラスファイバとＣＣＤとの組み合わせのＣＣＤ撮像手段などの公知の二次元Ｘ線撮像手段が使用できる。
【００６５】
旋回アーム３には、ＸＹテーブル３１と昇降制御モータ３２と回転制御モータ３３とが設けられており、Ｘ軸制御モータ３１ａ、Ｙ軸制御モータ３１ｂを制御することによって、その回転中心３ａをＸＹ方向に位置調整可能とし、昇降制御モータ３２を駆動することによって上下に昇降するとともに、撮影時には回転制御モータ３３を等速度で駆動させて旋回アーム３を被写体Ｏの周りに旋回できるようにしている。この昇降制御モータ３２は、旋回アーム３のアーム上下位置調整手段を構成している。
【００６６】
また、旋回アーム３の回転中心３ａ、つまり、旋回軸が鉛直に設けられ、旋回アーム３が水平に回転し、Ｘ線コーンビーム１ａが水平に局所照射されるので、装置を占有床面積の少ない縦型として構成することができる。
【００６７】
この回転制御モータ３３は、旋回アーム３の旋回駆動手段を構成しており、サーボモータなどのように、その回転速度、回転位置を自由に制御することができるモータを用い、また、旋回アーム３の回転中心３ａに軸直結で設置されている。
【００６８】
したがって、旋回アーム３を等速度又は可変速で回転をさせることができるとともに、その回転位置も時間軸に沿って知ることができるので、タイミングを合わせて、２次元Ｘ線撮像手段２でＸ線透過画像を取り出すのに都合がよく、また、芯振れがなくコーンビームＸ線ＣＴ撮影を有効に実施することができる。
【００６９】
旋回アーム３の回転中心３ａには、中空部３ｂが設けられている。このような中空部３ｂを設けるためには、回転中心３ａ上に有る関連部品に全て、中空孔を設ける必要があるが、例えば、回転制御モータ３３としては、そのために、中空軸を使用したサーボモータを使用することができる。
【００７０】
この中空部３ｂは、旋回アーム３に吊り下げ配置されたＸ線発生器１と２次元Ｘ線撮像手段２と、主フレーム１０側に設けた操作部１１との間の接続線を配置するためのものである。
【００７１】
回転部分に対して、電気配線を接続する場合、その接続線の配置方法が問題になるが、このように、旋回アーム３の回転中心３ａを通して接続線を配置すると、回転による捻じれなどの影響を最小限にすることができるとともに、配線の美観上も好ましい効果を得ることができる。
【００７２】
旋回アーム駆動制御手段Ｃは、この実施例ではＸＹテーブルからなる位置調整手段３１と、昇降制御後モータ３２と、回転制御モータ３３とを組み合わせて構成されるが、このような構成に限られない。最も簡易な構造では、旋回アーム３の中心３ａは、手回しハンドルを操作して、任意の位置に設定できるようにしてもよい。
【００７３】
被写体保持手段４は、被写体（患者）Ｏを座位で保持する椅子４ｂと、この椅子４ｂの背部に設けられた頭部固定手段４ａとを備えている。
【００７４】
被写体位置移動手段５は、被写体保持手段４を左右に移動させるＸ軸制御モータ５１、前後移動させるＹ軸制御モータ５２、上下移動手段のＺ軸制御モータ５３を備えている。
【００７５】
これらのモータ５１〜５４で駆動されるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸直線移動テーブル（不図示）は、それぞれ周知のクロスローラガイドや、通常のベアリングとガイドを組み合わせたものなどで構成され、正確に直線移動ができるものである。また、モータ５１〜５４による、これらのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸直線移動テーブルの移動は、ラックとピニオン方式や、ボールネジ方式や、通常のネジ軸を用いる方式などを適用できるが、正確に位置決めできるものが望ましい。
【００７６】
こうして、被写体Ｏを椅子４ｂに座らせ、頭部固定手段４ａで、被写体Ｏの頭部を固定保持し、被写体位置移動手段５を用いて、旋回アーム３の回転中心３ａに、被写体Ｏの内部の局所部位の中心に合わせることができる。一方、被写体保持手段４を被写体位置移動手段５で移動させる替わりに、ＸＹテーブル３１と昇降制御モータ３２を用いて、旋回アーム３側を移動させて、旋回アーム３の回転中心３ａを、被写体Ｏの内部の局所部位の中心に合わせることも可能である。
【００７７】
この装置２０では、この回転中心３ａの位置合わせ、つまり、Ｘ線撮影位置設置のために、被写体側を移動させる被写体位置移動手段５と、照射側である旋回アーム３を移動させるＸＹテーブル３１と昇降制御モータ３２の双方を備えているが、どちらか一方だけ設けてもよい。なお、コーンビームＸ線ＣＴ撮影の場合には、回転中心３ａのブレのないことが重要なので、旋回アーム３側は、旋回だけとし、旋回中心３ａは固定とするのが望ましい。
【００７８】
演算処理手段６は、画像処理解析に高速で作動する演算プロセッサを含んでおり、２次元Ｘ線撮像手段２上に生成されたＸ線透過画像を前処理した後、所定の演算処理を実行することによって、Ｘ線を透過させた物体内部の３次元Ｘ線吸収係数データを算出し、また、このデータの投影面への投影などの演算を行って、外付けの表示手段Ｅに投影画像や、Ｘ線パノラマ画像を表示させ、また必要な記憶媒体に画像情報として記憶させる。
【００７９】
この撮影装置では、この演算処理手段６に、上述した画像補正テーブルを作成し、この画像補正テーブルを用いて、Ｘ線原画像を補正するを行う画像補正手段６ａを備えている。
【００８０】
画像補正手段６ａは、この目的を達成するため、種々の補正処理や演算処理を行う補正処理手段６１、生成された画像補正テーブルをＸ線ＣＴ撮影の各旋回角度毎に記憶保存する画像補正テーブルメモリ６２、管面歪み補正テーブルメモリ６３、中心軸ぶれ補正テーブルメモリ６４、中心軸ずれ補正テーブルメモリ６５を備えている。
【００８１】
図９（ａ）はＸ線ＣＴ撮影装置の一例の外観正面図、（ｂ）は側面図（ｃ）は部分側面図である。
【００８２】
Ｘ線ＣＴ撮影装置２０は、門型の非常に剛性の高い構造体である主フレーム１０を全体の支持体として構成されている。
【００８３】
この主フレーム１０は、Ｘ線発生器１と２次元Ｘ線撮像手段２とを対向した状態で吊り下げ配置した旋回アーム３を回転可能に支持するアーム１０ａ、このアーム１０ａの基端部を固定保持している１対の横ビーム１０ｂ、この横ビーム１０ｂを支えている一対の縦ビーム１０ｃ、一対の縦ビーム１０ｃが固定載置され、この装置２０全体の基礎となっているベース１０ｄから構成されている。
【００８４】
この主フレーム１０を構成する部材は、それぞれ、剛性の高い鋼鉄材が用いられ、また、適宜、筋交いや、角補強部材が設けられて変形に強いものとなっており、回転時に、旋回アーム３の回転中心３ａが変動しないようになっている。
【００８５】
このように主フレーム１０は、旋回アーム３の旋回振れが生じないような構造体としているので、特に、旋回振れがないことが要求されるＸ線ＣＴ撮影装置として、ふさわしい。
【００８６】
操作パネル１０ｅは、主フレーム１０の一方の縦ビーム１０ｃの表面で、術者が、立位で操作がし易いような位置に設けられている。被写体保持手段４の椅子４ｂを載置しているのは、図７で説明した被写体位置移動手段５であり、椅子４ｂをＸ，Ｙ，Ｚ方向に、つまり、前後左右上下方向に移動させ、また、椅子４ｂの背板４ｂａを傾動させて、被写体Ｏの頭部を傾動保持させることができる。
【００８７】
本発明では、図９（ｂ），（ｃ）に示すように、この被写体保持手段４の頭部固定手段４ａに着脱交換可能にファントム支持台２６、２７が取り付けられるようになっており、この支持台２６、２７に上述した画像補正ファントム２２、２３を載置することができる。
【００８８】
ファントム支持台２６は、図９（ｂ）に示すように、画像補正ファントム２２を旋回アーム３の回転中心軸３ａ付近に位置させるものである。
【００８９】
この図９と図３から解るように、画像補正ファントム２２をファントム支持台２６に載せるだけで、このファントム２２がいわゆる被写体保持位置付近に設置され、かつ、このファントム２２に内蔵された中球体２２ｂ（Ａ）、２２ｂ（Ｂ）がほぼ回転中心軸３ａ方向に所定間隔で配置される。
【００９０】
ファントム支持台２７は、図９（ｃ）に示すように、支持台２６に比べ、画像補正ファントム２３を、より水平方向に旋回アーム３の回転中心軸３ａから離れた位置に位置させるものである。
【００９１】
この図９と図５から解るように、画像補正ファントム２３をファントム支持台２７に載せるだけで、このファントム２３がいわゆる被写体保持位置から所定距離離れた位置に設置され、かつ、このファントム２３に内蔵された小球体２３ｂ（Ａ）、２３ｂ（Ｂ）がほぼ回転中心軸３ａ方向に所定間隔で配置される。
【００９２】
【発明の効果】
請求項１に記載のＸ線画像補正方法によれば、Ｘ線発生器からコーンビームＸ線を被写体に照射するコーンビームＸ線ＣＴ撮影における回転中心軸の軸方向の位置ずれを補正するＸ線画像補正方法であって、Ｘ線透過性の支持体内に、この支持体よりもＸ線吸収係数の高い２つの球体を収容して成り、この支持体を回転中心軸より所定位置離れた位置に設置し、Ｘ線発生器と２次元撮像手段とを回転中心軸を中心にして１８０度反転させ、それぞれの位置で２次元撮像手段上で得られた２つの球体のＸ線原画像に対して、所定の演算を行って２次元撮像手段上におけるＸ線原画像の基準位置を算出するようにしているので、補正テーブルを作成することが容易になる。
【００９３】
請求項２に記載のＸ線画像補正方法によれば、請求項１に記載の補正方法を有効利用して、その効果を発揮させながら、かつ、Ｘ線ＣＴ撮影時に発生が考えられ得る歪みを補正する中心軸ずれ補正テーブルを用いて作成した画像補正テーブルによって、Ｘ線原画像を補正することができ、Ｘ線ＣＴ撮影時に発生が考えうる全ての歪みを除去することができる。
【００９４】
請求項３に記載のＸ線画像補正方法は、請求項２のＸ線画像補正方法において、更に、Ｘ線の支持体内にこの支持体よりもＸ線吸収係数の高い２つの球体を収容して成り、この支持体を、球体がＸ線ＣＴ撮影におけるほぼ回転中心軸方向に上下になるよう被写体保持位置に設置し、２つの球体の画像上の座標方向の動きの平均値から補正に用いる角度とシフト量とを算出することで、画像補正テーブルを作成するので、補正テーブルを作成することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本発明の画像補正ファントムの一例を示す正面図、（ｂ）はこれを二次元Ｘ線撮像手段に装着した状態を示す縦断面図、（ｃ）は（ｂ）で撮像されたＸ線原画像の一例を示す図
【図２】  （ａ）から（ｅ）は、図１の画像補正ファントムを用いた補正方法の概念図
【図３】  画像補正ファントムの参考例を示す外観図
【図４】  図３の画像補正ファントムを用いた補正方法の概念図
【図５】  本発明の画像補正ファントムの他例を示す外観図
【図６】  図５の画像補正ファントムを用いた補正方法の概念図
【図７】  本発明の画像補正ファントムを用いたＸ線ＣＴ撮影装置の一例の基本構成図
【図８】  図７の画像補正手段の詳細な構成図
【図９】  （ａ）は図７のＸ線ＣＴ撮影装置の外観正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は部分側面図
【図１０】  （ａ）は従来の画像補正ファントムの一例を示す図、（ｂ）は、これを用いたＸ線ＣＴ撮影装置の基本構成図
【図１１】  （ａ）は従来の画像補正ファントムの他例を示す図、（ｂ）は、これを用いたＸ線ＣＴ撮影装置の基本構成図
【図１２】  （ａ）は従来の画像補正ファントムの他例を示す図、（ｂ）は、これを用いたＸ線ＣＴ撮影装置の基本構成図
【符号の説明】
１          Ｘ線発生器
１ａ        Ｘ線コーンビーム
２          二次元Ｘ線撮像手段
２１        Ｘ線画像補正ファントム
２１ａ      プリント基板
２１ｂ      小円体
２２        Ｘ線画像補正ファントム
２２ａ      支持体
２２ｂ      中球体
２３        Ｘ線画像補正ファントム
２３ａ      支持体
２３ｂ      小球体
３          旋回アーム
３ａ        回転中心軸
４          被写体保持手段
４ａ        椅子
４ｂ        頭部固定手段
６          画像処理手段
６ａ        画像補正手段
２０          Ｘ線ＣＴ撮影装置
【図１】
0003964155.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003964155.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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