JP2004229854A - コーンビームct装置により撮像したct画像の歪み修正方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】コーンビームCT装置において用いるFeldkamp法に基づく再構成演算で必然的に生じてしまうCT画像の形状歪みを修正して、被写体を正確に再現した3次元画像を得ることのできる方法を提供する。
【解決手段】形状既知のファントムのCT撮像を行い、得られたCT画像とファントムの実際の形状との差異を解析し、CT画像がファントムの実際の形状と一致するようにそのCT画像を構成する画素データを3次元座標変換し、その座標変換手法を用いて被写体のCT画像の画素データを3次元座標変換することにより、CT画像の形状歪みをなくする。
【選択図】 図1
【解決手段】形状既知のファントムのCT撮像を行い、得られたCT画像とファントムの実際の形状との差異を解析し、CT画像がファントムの実際の形状と一致するようにそのCT画像を構成する画素データを3次元座標変換し、その座標変換手法を用いて被写体のCT画像の画素データを3次元座標変換することにより、CT画像の形状歪みをなくする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コーン状の放射線ビームを用いたCT装置により撮像したCT画像の歪みを修正する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
コーン状の放射線ビームを用いた、いわゆるコーンビームCT装置においては、一般に、図4に産業用のコーンビームX線CT装置の構成例を示すように、コーン状のX線を出力するX線源41に対向して2次元X線検出器42を配置し、これらの間に被写体Wを載せるためのターンテーブル43を配置した構成が多用されている。また、被写体をターンテーブル上に載せて回転させるほか、被写体を固定し、互いに対向するX線源41とX線検出器42の対を被写体の回りに回転させる構成もある。
【0003】
以上のような構成において、ターンテーブル43もしくはX線源41とX線検出器42の対を回転させながら、被写体Wにコーン状のX線ビームを照射することにより、被写体Wの全周囲におけるX線透過データを得て、その透過データについて、画像歪み補正やX線検出器42の感度むら補正等の前処理を施すとともに、回転中心軸のX線検出器42への投影位置を検出して、再構成演算によって被写体Wの3次元再構成画像であるコーンビームCT像を得ている。この再構成演算には、現在市販されているコーンビームCT撮像において、そのほとんどが、Feldkamp法と呼ばれる近似再構成方法を用いている(例えば特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−201918号公報(第3頁)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したFeldkamp法に基づく近似再構成演算を用いて再構成したCT画像は、その原理上、図4を例にとると、X線源41の焦点を含む水平面(X線光軸Lを含む平面)から上下に遠ざかるほど、像の形状に歪みが生じることが知られている。この形状歪みは図4の構成においてそれほど大きくはないが、図5に示すように、ターンテーブル43の回転軸RがX線光軸Lと直交せずに傾斜している装置(傾斜コーンビーム撮像装置)では、CT画像の形状歪みが無視できない程度に大きくなることが知られている。
【0006】
本発明の目的は、Feldkamp法に基づく再構成演算において必然的に生じてしまう形状歪みを修正して、被写体の正確な3次元画像を得ることのできる方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のコーンビームCT装置により撮像したCT画像の歪み修正方法は、コーン状の放射線ビームを出力する放射線源に対向して2次元放射線検出器を配置し、これらの間に被写体を配置して放射線を照射しつつ、放射線源と2次元放射線検出器の対と被写体とを相対的に回転させて360°分の放射線透過データを採取し、その放射線透過データを用いた再構成演算により、上記回転の中心軸に直交する面に沿った被写体の断層像を得るコーンビームCT装置により撮像したCT画像の歪みを修正する方法であって、形状既知のファントムのCT撮像を行った後、そのCT画像とファントムの実際の形状との差異を解析し、その解析結果に基づき、CT画像がファントムの実際の形状と一致するように当該CT画像を構成する画素データを3次元座標変換し、その座標変換手法を用いて、当該コーンビームCT装置により得られる被写体のCT画像の画素データの3次元座標変換を行うことによって特徴づけられる(請求項1)。
【0008】
ここで、本発明においては、上記ファントムとして、1個または複数個の金属製球体を放射線吸収係数の小さい材料で保持した構造のものを用いることが、3次元座標変換のための演算が簡素化されて好ましい(請求項2)。
【0009】
本発明は、形状既知のファントムを用いて実際にCT撮像し、そのCT画像と実際のファントム形状との差異の解析結果に基づき、被写体のCT画像の3次元座標変換を行うことで、所期の目的を達成しようとするものである。
【0010】
すなわち、例えば請求項2に係る発明のように、金属球などをアクリルなどのX線吸収係数の小さい材料で支持したファントムを用いて、実際にCT画像を撮像すると、近似再構成演算で生じる形状歪みが存在すれば、そのCT画像は球形から逸脱した形状を呈する。このCT画像が球形となるように、再構成データを3次元変換する。その3次元座標変換の手法(座標変換のためのパラメータなど)と同じ手法のもとに、被写体のCT画像を3次元座標変換すると、被写体のCT画像は歪みのない正確なものとなる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について述べる。
図1は、本発明の実施の形態において用いるファントムの構成例を示す図である。この例は、X線吸収係数の小さいアクリル樹脂からなる支持部材1の略中心部に、金属球2を1つ埋め込んだ構造を有している。
【0012】
このようなファントムを図4または図5に示す装置におけるターンテーブル43の上に載せて回転を与えながら、X線源41からのコーンビーム状のX線を照射し、ファントムの全周囲におけるX線透過データを得る。
【0013】
次に、そのX線透過データを通常の前処理を施したうえで、Feldkamp法に基づく近似再構成演算を用いて再構成し、3次元CT画像を得る。得られたCT画像上の金属球2が、球形として再構成されていな場合には、金属球2が完全な球形となるように、再構成データを3次元座標変換し、その変換の仕方を記憶する。
【0014】
その後、被写体をターンテーブル43上に載せて回転させながら、X線源41からのコーンビーム状のX線を照射し、被写体の全周囲におけるX線透過データを得て、上記と同様にして前処理の後、Feldkamp法に基づく近似再構成演算を用いて再構成し、被写体の3次元CT画像を得る。そして、そのCT画像に対して、ファントムのCT画像の3次元座標変換と同じ変換を施すことにより、そのCT画像に現れる原理的な形状歪みが解消され、被写体の正確な3次元画像が得られる。
【0015】
ここで、ファントムとしては、図1に示す構造のもののほか、図2に示すように、アクリル樹脂等のX線吸収率の小さい材料からなる円柱状の支持体11の中心軸に沿って、複数の金属球12を一定間隔で埋め込まれた構造のものや、同じくアクリル樹脂等のX線吸収率の小さい材料からなる円柱状の支持体21の内部に、複数の金属球22を3次元状に互いに等間隔で埋め込まれた構造のものを用いることができる。
【0016】
これらのファントムでは、再構成されたCT像における各金属球12,22が完全な球形となるように、かつ、各金属球12,22どうしの間隔が一定となるように再構成データを3次元座標変換する。このような複数の金属球を一定間隔で並べたファントムを用いることにより、再構成データをより広い領域で正確に3次元座標変換することが可能となって好ましい。
【0017】
おな、以上の各実施の形態においては、ファントムに球形の金属を用いたが、形状が既知であれば任意の金属を用いることができる。ただし、任意方向、任意位置での断面形状が円形となる球形とすることが、3次元座標変換のための演算が、球体を用いることによって簡素化されて好ましい。
【0018】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、形状が既知であるファントムを用いて、そのCT画像を実際に撮像し、そのCT画像が、既知のファントム形状と一致するように再構成データを3次元座標変換し、それと同じ3次元座標変換を被写体のCT画像の再構成データに対して施すことによって、Feldkamp法に基づく近似再構成演算において原理上必然的に生じるCT画像の形状歪みを正確に修正することができる。その結果、被写体の位置情報を正しく表したCT画像を得ることが可能となり、各種解析・計測精度の向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態で用いるファントムの構成例の説明図である。
【図2】本発明で用いることのできるファントムの他の構成例の説明図である。
【図3】本発明で用いることのできるファントムの更に他の構成例の説明図である。
【図4】コーンビームCT装置の一般的な構成例の説明図である。
【図5】被写体の回転軸とX線光軸が直交しない傾斜コーンビーム装置の構成例の説明図である。
【符号の説明】
1,11,21 支持体
2,12,22 金属球
41 X線源
42 2次元X線検出器
43 ターンテーブル
W 被写体
【発明の属する技術分野】
本発明は、コーン状の放射線ビームを用いたCT装置により撮像したCT画像の歪みを修正する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
コーン状の放射線ビームを用いた、いわゆるコーンビームCT装置においては、一般に、図4に産業用のコーンビームX線CT装置の構成例を示すように、コーン状のX線を出力するX線源41に対向して2次元X線検出器42を配置し、これらの間に被写体Wを載せるためのターンテーブル43を配置した構成が多用されている。また、被写体をターンテーブル上に載せて回転させるほか、被写体を固定し、互いに対向するX線源41とX線検出器42の対を被写体の回りに回転させる構成もある。
【0003】
以上のような構成において、ターンテーブル43もしくはX線源41とX線検出器42の対を回転させながら、被写体Wにコーン状のX線ビームを照射することにより、被写体Wの全周囲におけるX線透過データを得て、その透過データについて、画像歪み補正やX線検出器42の感度むら補正等の前処理を施すとともに、回転中心軸のX線検出器42への投影位置を検出して、再構成演算によって被写体Wの3次元再構成画像であるコーンビームCT像を得ている。この再構成演算には、現在市販されているコーンビームCT撮像において、そのほとんどが、Feldkamp法と呼ばれる近似再構成方法を用いている(例えば特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−201918号公報(第3頁)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したFeldkamp法に基づく近似再構成演算を用いて再構成したCT画像は、その原理上、図4を例にとると、X線源41の焦点を含む水平面(X線光軸Lを含む平面)から上下に遠ざかるほど、像の形状に歪みが生じることが知られている。この形状歪みは図4の構成においてそれほど大きくはないが、図5に示すように、ターンテーブル43の回転軸RがX線光軸Lと直交せずに傾斜している装置(傾斜コーンビーム撮像装置)では、CT画像の形状歪みが無視できない程度に大きくなることが知られている。
【0006】
本発明の目的は、Feldkamp法に基づく再構成演算において必然的に生じてしまう形状歪みを修正して、被写体の正確な3次元画像を得ることのできる方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のコーンビームCT装置により撮像したCT画像の歪み修正方法は、コーン状の放射線ビームを出力する放射線源に対向して2次元放射線検出器を配置し、これらの間に被写体を配置して放射線を照射しつつ、放射線源と2次元放射線検出器の対と被写体とを相対的に回転させて360°分の放射線透過データを採取し、その放射線透過データを用いた再構成演算により、上記回転の中心軸に直交する面に沿った被写体の断層像を得るコーンビームCT装置により撮像したCT画像の歪みを修正する方法であって、形状既知のファントムのCT撮像を行った後、そのCT画像とファントムの実際の形状との差異を解析し、その解析結果に基づき、CT画像がファントムの実際の形状と一致するように当該CT画像を構成する画素データを3次元座標変換し、その座標変換手法を用いて、当該コーンビームCT装置により得られる被写体のCT画像の画素データの3次元座標変換を行うことによって特徴づけられる(請求項1)。
【0008】
ここで、本発明においては、上記ファントムとして、1個または複数個の金属製球体を放射線吸収係数の小さい材料で保持した構造のものを用いることが、3次元座標変換のための演算が簡素化されて好ましい(請求項2)。
【0009】
本発明は、形状既知のファントムを用いて実際にCT撮像し、そのCT画像と実際のファントム形状との差異の解析結果に基づき、被写体のCT画像の3次元座標変換を行うことで、所期の目的を達成しようとするものである。
【0010】
すなわち、例えば請求項2に係る発明のように、金属球などをアクリルなどのX線吸収係数の小さい材料で支持したファントムを用いて、実際にCT画像を撮像すると、近似再構成演算で生じる形状歪みが存在すれば、そのCT画像は球形から逸脱した形状を呈する。このCT画像が球形となるように、再構成データを3次元変換する。その3次元座標変換の手法(座標変換のためのパラメータなど)と同じ手法のもとに、被写体のCT画像を3次元座標変換すると、被写体のCT画像は歪みのない正確なものとなる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について述べる。
図1は、本発明の実施の形態において用いるファントムの構成例を示す図である。この例は、X線吸収係数の小さいアクリル樹脂からなる支持部材1の略中心部に、金属球2を1つ埋め込んだ構造を有している。
【0012】
このようなファントムを図4または図5に示す装置におけるターンテーブル43の上に載せて回転を与えながら、X線源41からのコーンビーム状のX線を照射し、ファントムの全周囲におけるX線透過データを得る。
【0013】
次に、そのX線透過データを通常の前処理を施したうえで、Feldkamp法に基づく近似再構成演算を用いて再構成し、3次元CT画像を得る。得られたCT画像上の金属球2が、球形として再構成されていな場合には、金属球2が完全な球形となるように、再構成データを3次元座標変換し、その変換の仕方を記憶する。
【0014】
その後、被写体をターンテーブル43上に載せて回転させながら、X線源41からのコーンビーム状のX線を照射し、被写体の全周囲におけるX線透過データを得て、上記と同様にして前処理の後、Feldkamp法に基づく近似再構成演算を用いて再構成し、被写体の3次元CT画像を得る。そして、そのCT画像に対して、ファントムのCT画像の3次元座標変換と同じ変換を施すことにより、そのCT画像に現れる原理的な形状歪みが解消され、被写体の正確な3次元画像が得られる。
【0015】
ここで、ファントムとしては、図1に示す構造のもののほか、図2に示すように、アクリル樹脂等のX線吸収率の小さい材料からなる円柱状の支持体11の中心軸に沿って、複数の金属球12を一定間隔で埋め込まれた構造のものや、同じくアクリル樹脂等のX線吸収率の小さい材料からなる円柱状の支持体21の内部に、複数の金属球22を3次元状に互いに等間隔で埋め込まれた構造のものを用いることができる。
【0016】
これらのファントムでは、再構成されたCT像における各金属球12,22が完全な球形となるように、かつ、各金属球12,22どうしの間隔が一定となるように再構成データを3次元座標変換する。このような複数の金属球を一定間隔で並べたファントムを用いることにより、再構成データをより広い領域で正確に3次元座標変換することが可能となって好ましい。
【0017】
おな、以上の各実施の形態においては、ファントムに球形の金属を用いたが、形状が既知であれば任意の金属を用いることができる。ただし、任意方向、任意位置での断面形状が円形となる球形とすることが、3次元座標変換のための演算が、球体を用いることによって簡素化されて好ましい。
【0018】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、形状が既知であるファントムを用いて、そのCT画像を実際に撮像し、そのCT画像が、既知のファントム形状と一致するように再構成データを3次元座標変換し、それと同じ3次元座標変換を被写体のCT画像の再構成データに対して施すことによって、Feldkamp法に基づく近似再構成演算において原理上必然的に生じるCT画像の形状歪みを正確に修正することができる。その結果、被写体の位置情報を正しく表したCT画像を得ることが可能となり、各種解析・計測精度の向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態で用いるファントムの構成例の説明図である。
【図2】本発明で用いることのできるファントムの他の構成例の説明図である。
【図3】本発明で用いることのできるファントムの更に他の構成例の説明図である。
【図4】コーンビームCT装置の一般的な構成例の説明図である。
【図5】被写体の回転軸とX線光軸が直交しない傾斜コーンビーム装置の構成例の説明図である。
【符号の説明】
1,11,21 支持体
2,12,22 金属球
41 X線源
42 2次元X線検出器
43 ターンテーブル
W 被写体
Claims (2)
- コーン状の放射線ビームを出力する放射線源に対向して2次元放射線検出器を配置し、これらの間に被写体を配置して放射線を照射しつつ、放射線源と2次元放射線検出器の対と被写体とを相対的に回転させて360°分の放射線透過データを採取し、その放射線透過データを用いた再構成演算により、上記回転の中心軸に直交する面に沿った被写体の断層像を得るコーンビームCT装置により撮像したCT画像の歪みを修正する方法であって、
形状既知のファントムのCT撮像を行った後、そのCT画像とファントムの実際の形状との差異を解析し、その解析結果に基づき、CT画像がファントムの実際の形状と一致するように当該CT画像を構成する画素データを3次元座標変換し、その座標変換手法を用いて、当該コーンビームCT装置により得られる被写体のCT画像の画素データの3次元座標変換を行うことを特徴とするコーンビームCT装置により撮像したCT画像の歪み修正方法。 - 上記ファントムとして、1個または複数個の金属製球体を放射線吸収係数の小さい材料で保持した構造のものを用いることを特徴とする請求項1に記載のコーンビームCT装置により撮像したCT画像の歪み修正方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003021305A JP2004229854A (ja) | 2003-01-30 | 2003-01-30 | コーンビームct装置により撮像したct画像の歪み修正方法 |
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JP2003021305A JP2004229854A (ja) | 2003-01-30 | 2003-01-30 | コーンビームct装置により撮像したct画像の歪み修正方法 |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009036684A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Chiba Univ | ファントム及びそれを用いた測定装置 |
JP2011239830A (ja) * | 2010-05-14 | 2011-12-01 | Gunma Univ | 多目的ファントム及びその使用方法 |
KR101211143B1 (ko) | 2011-08-31 | 2012-12-11 | 충남대학교산학협력단 | 엑스레이 씨티 촬영장치의 회전중심 이동 및 기울어짐 검출을 위한 피지컬 팬텀 |
JP2014190933A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Gunma Prefecture | X線ct装置の校正器 |
WO2018193800A1 (ja) * | 2017-04-21 | 2018-10-25 | 株式会社島津製作所 | 三次元形状測定用x線ct装置の長さ測定誤差評価用器物 |
-
2003
- 2003-01-30 JP JP2003021305A patent/JP2004229854A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009036684A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Chiba Univ | ファントム及びそれを用いた測定装置 |
JP2011239830A (ja) * | 2010-05-14 | 2011-12-01 | Gunma Univ | 多目的ファントム及びその使用方法 |
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CN110520689A (zh) * | 2017-04-21 | 2019-11-29 | 株式会社岛津制作所 | 三维形状测量用x射线ct装置的长度测量误差评价用器具 |
JPWO2018193800A1 (ja) * | 2017-04-21 | 2020-02-06 | 株式会社島津製作所 | 三次元形状測定用x線ct装置の長さ測定誤差評価用器物 |
JP2020020799A (ja) * | 2017-04-21 | 2020-02-06 | 株式会社島津製作所 | 三次元形状測定用x線ct装置の長さ測定誤差評価用器物 |
JP2021099363A (ja) * | 2017-04-21 | 2021-07-01 | 株式会社島津製作所 | 三次元形状測定用x線ct装置の長さ測定誤差評価用器物 |
CN110520689B (zh) * | 2017-04-21 | 2021-09-07 | 株式会社岛津制作所 | 三维形状测量用x射线ct装置的长度测量误差评价用器具 |
JP7164130B2 (ja) | 2017-04-21 | 2022-11-01 | 株式会社島津製作所 | 三次元形状測定用x線ct装置の長さ測定誤差評価用器物 |
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