JP2005058758A

JP2005058758A - Method and apparatus for correction of x-ray image

Info

Publication number: JP2005058758A
Application number: JP2004216547A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Arai; 嘉則新井; Masakazu Suzuki; 正和鈴木
Original assignee: J Morita Manufaturing Corp
Current assignee: J Morita Manufaturing Corp
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2024-07-23
Also published as: JP4573593B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To more accurately restructure an X-ray image in an X-ray CT apparatus using a rotary arm rotated around a non-vertical rotation axis. <P>SOLUTION: In this X-ray CT apparatus equipped with a rotary arm to which an X-ray generator to generate a cone beam X-ray and a two-dimensional X-ray detector are attached opposite to each other and a scanning mechanism which supports the rotary arm and rotates it around the non-vertical rotation axis of the rotary arm, an X-ray absorptive substance is set almost on the rotary axis, the rotary arm is rotated to generate a cone beam X-ray, and two-dimensional images of the X-ray absorptive substance in the rotation axis direction and the direction vertical thereto are collected. The locus of the center of the X-ray absorptive substance is obtained from the two-dimensional images, and blurring width in the direction vertical to the rotation axis of the locus, an average value of blurring in the rotation axis direction, and the rotation angle of the rotary arm are obtained. A position of an ideal locus of the X-ray absorptive substance in the rotation axis direction is calculated to obtain the difference between the calculation value of the ideal locus of the X-ray absorptive substance in the rotation axis direction and the measured value of the position in the rotation axis. The difference is used as a correction amount of deviation in a position in the rotation axis direction. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、Ｘ線コンピュータ断層撮影におけるＸ線画像の位置ずれ補正に関する。 The present invention relates to correction of misalignment of an X-ray image in X-ray computed tomography.

典型的なＸ線コンピュータ断層撮影装置（以下Ｘ線ＣＴ装置という）では、たとえばガントリーの回転部にＸ線源とＸ線検出器が対向して取り付けられている。上下動、水平動が可能な寝台の上で、被検者をＸ線源とＸ線検出器の間に位置させる。この状態で、ガントリーを寝台の上の被検者の周りで回転させて、円形軌道にそって移動するＸ線源から発生されたコーンビームＸ線を被験者に照射し、被験者を透過してきたＸ線を検出器により検出する。ヘリカルスキャンの場合、寝台上の被験者を移動しつつＸ線撮像を続ける。得られた検出データを基に演算処理して被験者のＸ線断層画像を再構成し、画像表示装置に表示する。 In a typical X-ray computed tomography apparatus (hereinafter referred to as X-ray CT apparatus), for example, an X-ray source and an X-ray detector are attached to a rotating part of a gantry so as to face each other. A subject is positioned between an X-ray source and an X-ray detector on a bed that can move vertically and horizontally. In this state, the gantry is rotated around the subject on the bed, the subject is irradiated with cone beam X-rays generated from an X-ray source moving along a circular trajectory, and the subject has transmitted X The line is detected by a detector. In the case of the helical scan, X-ray imaging is continued while moving the subject on the bed. An X-ray tomographic image of the subject is reconstructed by performing arithmetic processing based on the obtained detection data, and displayed on the image display device.

また、Ｘ線ＣＴ装置のガントリーには、Ｃ形アームでＸ線源とＸ線検出器を保持するものがある（たとえば特開２００１−２２４５８６号公報）。被験者は寝台の上に位置され、Ｘ線源とＸ線検出器がＣ形アームの一端部と他端部に搭載される。Ｃ形アームを被験者の周りで回転して、Ｘ線源とＸ線検出器を円形軌道にそって移動し、透過Ｘ線を検出する。そのような装置構成は、たとえば医療スタッフが様々な方向から被験者に近づくことが可能になるなどの長所がある。得られた検出データを基に演算処理して被験者のＸ線断層画像を再構成し、画像表示装置に表示する。 Some gantry of the X-ray CT apparatus holds an X-ray source and an X-ray detector with a C-shaped arm (for example, JP-A-2001-224586). The subject is positioned on the bed, and an X-ray source and an X-ray detector are mounted on one end and the other end of the C-arm. Rotate the C-arm around the subject, move the X-ray source and X-ray detector along a circular trajectory, and detect transmitted X-rays. Such a device configuration has an advantage that, for example, medical staff can approach the subject from various directions. An X-ray tomographic image of the subject is reconstructed by performing arithmetic processing based on the obtained detection data, and displayed on the image display device.

また、歯科用Ｘ線ＣＴ装置（たとえば特開２００２−３３６２３７号公報）では、被験者を局所的に照射して、被験者の一部である撮影すべき局所部位のＸ線断層写真を撮影する。そのようなＣＴ装置では、床に固定された門型の非常に剛性の高い構造体であるフレームが、旋回アームを水平面内で旋回可能に支持し、旋回アームは、Ｘ線発生器と２次元Ｘ線検出器を、被験者を挟んで対向する位置に保持する。従って、この装置は、垂直軸を中心として回転するＣアーム形ＣＴ撮影装置である。椅子に座っている被験者を上下、左右、前後の３軸の方向に移動して、旋回アームの回転中心を被験者の内部の局部中心の位置に合わせる。この状態で、Ｘ線発生器は、コーンビームＸ線を被験者の局所部位のみに照射する。旋回アームを回転すると、Ｘ線発生器と２次元Ｘ線検出器が撮影条件に応じた角度範囲で被写体の周りに旋回される。得られた撮像データを基に被験者のＸ線断層写真を再構成し、画像表示装置に表示する。
特開２００１−２２４５８６号公報特開２００２−２９１７２６号公報特開２００２−３３６２３７号公報 Further, in a dental X-ray CT apparatus (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-336237), a subject is locally irradiated and an X-ray tomographic photograph of a local site to be imaged that is a part of the subject is taken. In such a CT apparatus, a frame, which is a portal-type extremely rigid structure fixed to the floor, supports the swivel arm so as to be able to swivel in a horizontal plane. The X-ray detector is held at a position facing the subject with the subject interposed therebetween. Therefore, this apparatus is a C-arm type CT imaging apparatus that rotates about a vertical axis. The subject sitting on the chair is moved in the three axis directions of up and down, left and right, and front and back, and the rotation center of the swivel arm is adjusted to the position of the local center inside the subject. In this state, the X-ray generator irradiates only the local site of the subject with cone beam X-rays. When the turning arm is rotated, the X-ray generator and the two-dimensional X-ray detector are turned around the subject within an angle range corresponding to the imaging conditions. An X-ray tomogram of the subject is reconstructed based on the obtained imaging data and displayed on the image display device.
JP 2001-224586 A JP 2002-291726 A JP 2002-336237 A

上述のＸ線ＣＴ装置では、ガントリーおよび寝台、椅子は基部に固定されている。このように大規模の、基部に固定されているＸ線ＣＴ撮影装置が一般的に使用されている一方、ＣＴ装置を可搬型にすることが、医科用などで求められている。可搬型ＣＴ装置は、ＣＴ装置の利用を容易にし、その用途を拡大しようとするものであり、局所的なＸ線断層写真を撮影するためのＣＴ装置は小型であり可搬型にすることが可能である。可搬型ＣＴ装置は、たとえば回転軸を水平にしたＣ形アームガントリーを用いて実現される。しかし、可搬型ＣＴ装置を具体化するには、種々の問題が解決されねばならない。その１つの問題は、Ｘ線源とＸ線検出器の位置ずれによる撮像画像の補正である。したがって、これらを考慮して画像データを補正し画像再構成を行わねばならない。 In the above-described X-ray CT apparatus, the gantry, the bed, and the chair are fixed to the base. As described above, a large-scale X-ray CT imaging apparatus fixed to the base is generally used. On the other hand, it is required for medical use to make the CT apparatus portable. The portable CT apparatus is intended to facilitate the use of the CT apparatus and expand its applications, and the CT apparatus for taking a local X-ray tomography is small and can be made portable. It is. The portable CT apparatus is realized by using, for example, a C-shaped arm gantry having a horizontal rotation axis. However, various problems must be solved in order to realize a portable CT apparatus. One of the problems is correction of the captured image due to the positional deviation between the X-ray source and the X-ray detector. Therefore, it is necessary to correct the image data in consideration of these and perform image reconstruction.

なお、従来の固定型のＸ線ＣＴ装置においても種々の位置ずれ補正が提案されている。たとえば、特開２００２−２９１７２６号公報に記載されたＸ線回転撮影装置では、円形ガントリーを用いる。このＸ線ＣＴ装置では、２次元Ｘ線検出器のシフトぶれ、検出器面の角度ぶれ、検出器面の回転ぶれなどを補正する。このため、２次元Ｘ線検出器の検出面の振動を検出する位置計測センサと角速度検出センサを用いて２次元Ｘ線検出器の位置ずれを求め、それを基にＸ線検出器の位置を補正する。この補正方法は、Ｃアーム装置にも使用できる。 Various misalignment corrections have been proposed for conventional fixed X-ray CT apparatuses. For example, an X-ray rotation imaging apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-291726 uses a circular gantry. In this X-ray CT apparatus, shift blur of a two-dimensional X-ray detector, angle blur of the detector surface, rotational blur of the detector surface, and the like are corrected. For this reason, the position deviation of the two-dimensional X-ray detector is obtained using a position measurement sensor and an angular velocity detection sensor that detect vibration of the detection surface of the two-dimensional X-ray detector, and the position of the X-ray detector is determined based on the position deviation. to correct. This correction method can also be used for the C-arm device.

また、特開２００１−２２４５８６号公報に記載されたＸ線ＣＴ装置では、回転軸を水平とするＣ形アームガントリーを用いるが、回転による振動、重力によるたわみなどによる垂れ下がり、機械的振動その他の不規則性による回転中でのＣ形アームガントリーのぐらつきを補正する。このため、補正データ作成用のファントムとして、らせん状に配列された多数のビーズを使用する。ファントムの撮像画像から、ビーズの位置を特定し、円錐投影の方程式を解くことによって補正係数を導く。そして、データ収集時に補正係数を用いて撮像画像を補正する。 In addition, the X-ray CT apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-224586 uses a C-arm gantry having a horizontal rotation axis. However, vibration caused by rotation, sagging due to deflection due to gravity, mechanical vibration, and other problems Corrects the wobble of the C-arm gantry during rotation due to regularity. For this reason, a large number of beads arranged in a spiral are used as a phantom for creating correction data. From the captured image of the phantom, the position of the bead is specified, and the correction coefficient is derived by solving the cone projection equation. And a captured image is correct | amended using a correction coefficient at the time of data collection.

また、本出願人による特開２００２−３３６２３７号公報に記載されたＸ線ＣＴ装置では、垂直軸を中心として回転するＣアーム形ＣＴ装置において、回転中心に置いた２個のボールからなるファントムを撮影し、それらのボールの軌跡を検出して歪みを補正する。しかし、この補正方法のみでは、水平の回転軸で回転するＣアーム形ＣＴ装置への適用には十分ではない。 Further, in the X-ray CT apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-336237 by the present applicant, a phantom composed of two balls placed at the center of rotation in a C-arm CT apparatus that rotates about a vertical axis. Shoot and correct the distortion by detecting the trajectory of those balls. However, this correction method alone is not sufficient for application to a C-arm CT apparatus that rotates on a horizontal rotating shaft.

本発明の目的は、非垂直の回転軸で回転される旋回アームを用いたＸ線ＣＴ装置においてＸ線撮像画像をより正確に収集することである。 An object of the present invention is to collect X-ray captured images more accurately in an X-ray CT apparatus using a turning arm rotated by a non-vertical rotation axis.

本発明に係るＸ線画像撮像方法では、コーンビームＸ線を発生するＸ線発生器と２次元Ｘ線検出器が対向して取り付けられた旋回アームと、旋回アームの回転軸を非垂直（たとえば水平）として旋回アームを支持し回転するスキャン機構とを備え、スキャン機構により旋回アームが回転されている状態で、Ｘ線検出器からの撮像画像を収集し処理するＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線透過性物体の中に（好ましくは球状の）Ｘ線吸収性物体を埋め込んだ補正ファントムを、Ｘ線発生器と２次元Ｘ線検出器の間に、ほぼ回転軸上に置く。次に、旋回アームを回転させて、Ｘ線発生器によりコーンビームＸ線を発生し、２次元Ｘ線検出器により、Ｘ線吸収性物体の回転軸方向及びそれに垂直な方向の２次元撮像画像を収集する。次に、２次元撮像画像からＸ線吸収性物体の中心の軌跡を求め、２次元撮像画像上の軌跡を基に、Ｘ線吸収性物体の理想的な軌跡の回転軸方向の位置を求める。次に、このＸ線吸収性物体の理想的な軌跡の回転軸方向の位置の計算値と回転軸方向の位置の実測値との差を求め、回転軸方向の位置ずれの補正量とする。好ましくは、このＸ線画像撮像方法では、さらに、回転角と回転軸方向の位置ずれの補正量とのテーブルを作成する。 In the X-ray imaging method according to the present invention, a turning arm in which an X-ray generator for generating cone beam X-rays and a two-dimensional X-ray detector are mounted facing each other, and a rotation axis of the turning arm is non-vertical (for example, X-ray CT apparatus that collects and processes captured images from the X-ray detector in a state in which the swivel arm is rotated by the scan mechanism, and the swivel arm is rotated by the scan mechanism. A correction phantom in which a (preferably spherical) X-ray absorbing object is embedded in a transmissive object is placed between the X-ray generator and the two-dimensional X-ray detector, approximately on the axis of rotation. Next, the swivel arm is rotated, cone beam X-rays are generated by the X-ray generator, and the two-dimensional captured image in the direction of the rotation axis of the X-ray absorbing object and the direction perpendicular thereto is detected by the two-dimensional X-ray detector. To collect. Next, the locus of the center of the X-ray absorbing object is obtained from the two-dimensional captured image, and the position of the ideal locus of the X-ray absorbing object in the rotation axis direction is obtained based on the locus on the two-dimensional captured image. Next, the difference between the calculated value of the position in the rotation axis direction of the ideal locus of the X-ray absorbing object and the actually measured value of the position in the rotation axis direction is obtained and used as a correction amount for the positional deviation in the rotation axis direction. Preferably, in this X-ray image capturing method, a table of the rotation angle and the correction amount of the positional deviation in the rotation axis direction is further created.

また、好ましくは、このＸ線画像撮像方法では、２次元撮像画像上の軌跡を基に、Ｘ線吸収性物体の理想的な軌跡の回転軸方向の位置を求めるとき、２次元撮像画像上の軌跡の回転軸に垂直な方向のブレの幅２Ｒを求め、２次元撮影画像上のブレの幅２Ｒを基にＸ線吸収物体の回転軸からの距離ｒを求め、２次元撮像画像上の軌跡の回転軸方向の平均位置を求め、この平均位置に基づいてＸ線吸収性物体のｚ軸上の位置ｚ_Ｂを求め、２次元撮像画像上の軌跡を基に旋回アームの回転角度θを求め、Ｘ線吸収性物体の理想的な軌跡の回転軸方向の位置ｚ_Ｐを次の式

（ここに、ＦＳ：Ｘ線発生器の焦点からＸ線検出器の撮像面までの距離、ＯＦ：回転軸から焦点までの距離、θ：旋回アームの回転角度）で計算する。 Preferably, in this X-ray image capturing method, when the position of the ideal trajectory of the X-ray absorbing object in the rotation axis direction is obtained based on the trajectory on the two-dimensional captured image, The blur width 2R in the direction perpendicular to the rotation axis of the trajectory is obtained, and the distance r from the rotation axis of the X-ray absorbing object is obtained based on the blur width 2R on the two-dimensional photographed image. The average position in the direction of the rotation axis is obtained, the position z _B on the z-axis of the X-ray absorbing object is obtained based on the average position, and the rotation angle θ of the swivel arm is obtained based on the locus on the two-dimensional captured image. , The position z _P in the rotation axis direction of the ideal locus of the X-ray absorbing object is expressed by the following equation:

(Where FS is the distance from the focal point of the X-ray generator to the imaging surface of the X-ray detector, OF is the distance from the rotation axis to the focal point, and θ is the rotation angle of the turning arm).

本発明に係るコンピュータに実行されるプログラムは、コーンビームＸ線を発生するＸ線発生器と２次元Ｘ線検出器とが対向して取り付けられた旋回アームと、旋回アームの回転軸を非垂直として旋回アームを支持し回転するスキャン機構とを備え、スキャン機構により旋回アームが回転されている状態で、Ｘ線検出器からの撮像画像を収集し処理するＸ線ＣＴ装置において、旋回アームを回転させて、Ｘ線発生器によりコーンビームＸ線を発生し、２次元Ｘ線検出器により、Ｘ線吸収性物体の回転軸方向及びそれに垂直な方向の２次元撮像画像を収集するステップと、２次元撮像画像からＸ線吸収性物体の中心の軌跡を求めるステップと、２次元撮像画像上の軌跡を基にＸ線吸収性物体の理想的な軌跡を計算するステップと、このＸ線吸収性物体の理想的な軌跡の回転軸方向の位置の計算値と回転軸方向の位置の実測値との差を求め、前記差を位置ずれの補正量とするステップとからなる。好ましくは、このプログラムは、さらに、回転角と回転軸方向の位置ずれの前記補正量とのテーブルを作成するステップを備える。また、好ましくは、このプログラムにおいて、Ｘ線吸収性物体の理想的な軌跡を計算する前記ステップは、２次元撮像画像上の軌跡の回転軸に垂直な方向のブレの幅２Ｒを求め、２次元撮影画像上のブレの幅２Ｒを基にＸ線吸収物体の回転軸からの距離ｒを求め、２次元撮像画像上の軌跡の回転軸方向の平均位置を求め、この平均位置に基づいてＸ線吸収性物体のｚ軸上の位置を求め、２次元撮像画像上の軌跡を基に旋回アームの回転角度θを求めるステップと、Ｘ線吸収性物体の理想的な軌跡の回転軸方向の位置ｚ_Ｐを次の式

（ここに、ＦＳ：Ｘ線発生器の焦点からＸ線検出器の撮像面までの距離、ＯＦ：回転軸から焦点までの距離、θ：旋回アームの回転角度）で計算するステップとからなる。また、本発明に係るコンピュータ読み出し可能な記録媒体は、上述のプログラムを記録する。 A program to be executed by a computer according to the present invention includes a swing arm in which an X-ray generator that generates cone beam X-rays and a two-dimensional X-ray detector are mounted to face each other, and a rotation axis of the swing arm is non-vertical. A scanning mechanism that supports and rotates the swivel arm, and rotates the swivel arm in an X-ray CT apparatus that collects and processes captured images from the X-ray detector while the swivel arm is rotated by the scan mechanism. A cone beam X-ray is generated by the X-ray generator, and a two-dimensional X-ray detector is used to collect a two-dimensional captured image in the direction of the rotation axis of the X-ray absorbing object and a direction perpendicular thereto; Obtaining a trajectory of the center of the X-ray absorbing object from the two-dimensional captured image, calculating an ideal trajectory of the X-ray absorbing object based on the trajectory on the two-dimensional captured image, and the X-ray absorption Obtains the difference between the measured value of the calculated values and the position of the rotation axis direction of the position in the rotation axis direction of the ideal trajectory of the object, and a step of a correction amount of the positional deviation of the difference. Preferably, the program further includes a step of creating a table of the rotation angle and the correction amount of the positional deviation in the rotation axis direction. Preferably, in this program, the step of calculating an ideal trajectory of the X-ray absorbing object obtains a blur width 2R in a direction perpendicular to the rotation axis of the trajectory on the two-dimensional captured image. The distance r from the rotation axis of the X-ray absorbing object is obtained based on the blur width 2R on the photographed image, the average position in the direction of the rotation axis of the locus on the two-dimensional captured image is obtained, and the X-ray is based on this average position. The step of obtaining the position of the absorptive object on the z-axis, obtaining the rotation angle θ of the swivel arm based on the locus on the two-dimensional captured image, and the position z of the ideal locus of the X-ray absorptive object in the direction of the axis _P is the following formula

(Where FS is the distance from the focal point of the X-ray generator to the imaging surface of the X-ray detector, OF is the distance from the rotation axis to the focal point, and θ is the rotation angle of the turning arm). A computer-readable recording medium according to the present invention records the above-described program.

本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、コーンビームＸ線を発生するＸ線発生器と２次元Ｘ線検出器が対向して取り付けられた旋回アームと、旋回アームの回転軸を非垂直（たとえば水平）として旋回アームを支持し回転するスキャン機構と、旋回アームの回転角と回転軸方向の位置ずれの補正量との補正テーブルを記憶する記憶手段と、スキャン機構により旋回アームが回転されている状態で、Ｘ線検出器からの撮像画像を収集し、記憶手段に記憶された補正テーブルを用いて、回転軸方向の位置を補正する画像収集処理手段と、画像収集処理手段により撮像画像から再構成された画像を表示する表示装置とからなる。好ましくは、さらに、２次元撮像画像上の軌跡の回転軸に垂直な方向のブレの幅２Ｒを求め、２次元撮影画像上のブレの幅２Ｒを基にＸ線吸収物体の回転軸からの距離ｒを求め、２次元撮像画像上の軌跡の回転軸方向の平均位置を求め、この平均位置に基づいてＸ線吸収性物体のｚ軸上の位置ｚ_Ｂを求め、２次元撮像画像上の軌跡を基に旋回アームの回転角度θを求め、Ｘ線吸収性物体の理想的な軌跡の回転軸方向の位置ｚ_Ｐを次の式

（ここに、ＦＳ：Ｘ線発生器の焦点からＸ線検出器の撮像面までの距離、ＯＦ：回転軸から焦点までの距離、θ：旋回アームの回転角度）で計算して前記補正テーブルを作成する補正テーブル作成手段を備える。
An X-ray CT apparatus according to the present invention includes a swivel arm on which an X-ray generator that generates cone beam X-rays and a two-dimensional X-ray detector are mounted facing each other, and a rotation axis of the swivel arm that is non-vertical (for example, horizontal ), A scanning mechanism that supports and rotates the swivel arm, a storage unit that stores a correction table of a rotation angle of the swivel arm and a correction amount of a positional deviation in the rotation axis direction, and a state in which the swivel arm is rotated by the scan mechanism Then, the captured image from the X-ray detector is collected, and using the correction table stored in the storage unit, the image collection processing unit corrects the position in the rotation axis direction, and is reconstructed from the captured image by the image collection processing unit. And a display device for displaying the displayed image. Preferably, furthermore, a blur width 2R in a direction perpendicular to the rotation axis of the locus on the two-dimensional captured image is obtained, and the distance from the rotation axis of the X-ray absorbing object based on the blur width 2R on the two-dimensional photographed image. r is obtained, the average position in the rotation axis direction of the locus on the two-dimensional captured image is obtained, and the position z _B on the z-axis of the X-ray absorbing object is obtained based on the average position, and the locus on the two-dimensional captured image is obtained. The rotation angle θ of the swivel arm is obtained based on the following equation, and the position z _P in the rotation axis direction of the ideal locus of the X-ray absorbing object is expressed by the following equation:

(Where FS is the distance from the focal point of the X-ray generator to the imaging surface of the X-ray detector, OF is the distance from the rotation axis to the focal point, θ is the rotation angle of the swivel arm) and the correction table is calculated. Compensation table creation means for creating is provided.

非垂直の回転軸で回転される旋回アームを用いてＸ線画像を収集するＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線撮像画像をより正確に収集できる。特に、簡単な構成であり、計算が単純に行えるので、早く画像を補正できる。 In an X-ray CT apparatus that acquires an X-ray image using a turning arm rotated by a non-vertical rotation axis, an X-ray captured image can be acquired more accurately. In particular, since the configuration is simple and the calculation can be performed simply, the image can be corrected quickly.

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。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

可搬型のＸ線ＣＴ装置において、たとえば図１に示すように、回転軸を水平としたコの字形の旋回アーム１０を用いる。そのような装置では、旋回アーム１０の一端にはＸ線発生器１２が取り付けられ、他端には２次元Ｘ線検出器１４が取り付けられる。Ｘ線発生器１２は、コーンビームＸ線を発生する。２次元Ｘ線検出器１４は、たとえばＸ線蛍光増倍管であり、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。被験者を支持するヘッドレスト１６が、Ｘ線発生器１２とＸ線検出器１４の間の回転中心の近くに位置される。このＸ線ＣＴ装置は歯科用であり、ヘッドレスト１６に固定される被験者の頭部に局所的にＸ線が照射される。Ｘ線発生器１２がコーンビームＸ線を被験者に照射すると、透過Ｘ線が２次元Ｘ線検出器１４により検出される。旋回アーム１０は、スキャン機構１８により支持され、非垂直の、具体的には水平の前記回転軸のまわりに回転される。スキャン機構１８は位置の移動が可能であり、撮像時にヘッドレスト１６に合わせて設置される。制御装置２０は、スキャン機構１８を制御して、旋回アーム１０を所定の撮影範囲内で旋回させる。スキャン機構１８において旋回アーム１０の回転中心に軸直結で設置されているモータにより、旋回アーム１０を等速度又は可変速で回転でき、また、回転位置も時間軸にそって知ることができる。ここで、Ｘ線発生器１２からのＸ線コーンビームを被写体の一部である撮影すべき局所部位のみを局所的に照射しながら、Ｘ線発生器１２と２次元Ｘ線検出器１４を対向させた旋回アーム１０を被写体の周りで旋回させることによって、Ｘ線画像を撮像する。旋回アームの回転制御は、従来と同様なので詳細な説明を省略する。２次元Ｘ線検出器１４の検出信号は、スキャン機構１８を経て、画像収集処理装置２２に送られ、収集される。収集されたデータを基にＸ線画像を演算処理して、前記局所部位の３次元的なＸ線吸収係数を算出し、画像を再構成する。再構成された画像は表示装置２４に表示される。なお、旋回アーム１０の形状は、図１の例ではコの字型であるが、Ｃ形などでもよい。 In a portable X-ray CT apparatus, for example, as shown in FIG. 1, a U-shaped swivel arm 10 having a horizontal rotation axis is used. In such an apparatus, an X-ray generator 12 is attached to one end of the swivel arm 10 and a two-dimensional X-ray detector 14 is attached to the other end. The X-ray generator 12 generates cone beam X-rays. The two-dimensional X-ray detector 14 is, for example, an X-ray fluorescence intensifier, receives X-ray incidence, converts this into visible light, images the visible light with a CCD camera, and outputs it as an electrical signal. A headrest 16 that supports the subject is positioned near the center of rotation between the X-ray generator 12 and the X-ray detector 14. This X-ray CT apparatus is used for dentistry, and X-rays are locally irradiated on the head of a subject fixed to the headrest 16. When the X-ray generator 12 irradiates the subject with cone beam X-rays, transmitted X-rays are detected by the two-dimensional X-ray detector 14. The swivel arm 10 is supported by the scanning mechanism 18 and is rotated about the rotation axis that is non-vertical, specifically, horizontal. The scanning mechanism 18 can move its position and is installed in accordance with the headrest 16 at the time of imaging. The control device 20 controls the scan mechanism 18 to turn the turning arm 10 within a predetermined imaging range. With the motor that is directly connected to the rotation center of the swivel arm 10 in the scan mechanism 18, the swivel arm 10 can be rotated at a constant speed or a variable speed, and the rotation position can be known along the time axis. Here, the X-ray generator 12 and the two-dimensional X-ray detector 14 are opposed to each other while locally irradiating the X-ray cone beam from the X-ray generator 12 only on a local part to be imaged that is a part of the subject. An X-ray image is taken by turning the swivel arm 10 swung around the subject. Since the rotation control of the swivel arm is the same as the conventional one, the detailed description is omitted. The detection signal of the two-dimensional X-ray detector 14 is sent to the image collection processing device 22 via the scanning mechanism 18 and collected. An X-ray image is computed based on the collected data, a three-dimensional X-ray absorption coefficient of the local part is calculated, and the image is reconstructed. The reconstructed image is displayed on the display device 24. In addition, although the shape of the turning arm 10 is a U-shape in the example of FIG. 1, it may be a C shape.

図２は、画像収集処理装置２２の構成を示す。画像収集処理装置２２は、全体を制御するＣＰＵ１００と、それにバスを介して接続されるメモリ（ＲＯＭとＲＡＭ）１０２と演算プロセッサ１０４を備える。演算プロセッサ１０４は画像処理解析における演算に使用される。ＣＰＵ１００には、さらに、キーボード１０６、マウス１０８、表示装置２４、プログラムとファイルを記憶するハードディスクを備えるハードディスク装置（ＨＤＤ）１１０、コンパクトディスク１１２ａとアクセスするＣＤ装置１１２および外部との通信を行う通信装置１１４が接続される。ハードディスク、コンパクトディスクなどの記憶媒体に記憶されるプログラムには、ＣＴにおいて用いる画像データ収集プログラム、画像再構成プログラムなどのほか、後で説明する補正プログラムが含まれる。画像データ収集プログラムは、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する。画像再構成プログラムは、このデータの投影面への投影などの演算を行って画像を再構成する。画像収集及び再構成は、従来と同様なので詳細な説明を省略する。ＣＰＵ１００には、さらに、大量のデータを記憶するための外部記憶装置１１６が接続される。 FIG. 2 shows the configuration of the image collection processing device 22. The image collection processing device 22 includes a CPU 100 that controls the whole, a memory (ROM and RAM) 102 and an arithmetic processor 104 connected to the CPU 100 via a bus. The arithmetic processor 104 is used for arithmetic operations in image processing analysis. The CPU 100 further includes a keyboard 106, a mouse 108, a display device 24, a hard disk device (HDD) 110 having a hard disk for storing programs and files, a CD device 112 for accessing the compact disk 112a, and a communication device for communicating with the outside. 114 is connected. Programs stored in a storage medium such as a hard disk and a compact disk include an image data collection program and an image reconstruction program used in CT, and a correction program described later. The image data acquisition program calculates the three-dimensional X-ray absorption coefficient data inside the object through which the X-rays are transmitted by pre-processing the X-ray transmission image and then executing a predetermined calculation process. The image reconstruction program reconstructs the image by performing operations such as projection of this data onto the projection plane. Since image collection and reconstruction are the same as in the prior art, detailed description thereof is omitted. The CPU 100 is further connected to an external storage device 116 for storing a large amount of data.

なお、画像収集処理装置２２において、プログラムを記憶する記憶媒体としては、ハードディスクなどの他、フレキシブルディスクや各種光ディスクなどでもよく、周知のコンパクトディスク（ＣＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）など周知のものはすべて利用できる。これらはそれぞれ対応する装置（フレキシブルディスク装置、光ディスク装置など）で使用される。 In the image collection processing device 22, the storage medium for storing the program may be a hard disk or the like, a flexible disk or various optical disks, or a known compact disk (CD) or magneto-optical disk (MO). Are all available. These are used in corresponding devices (flexible disk devices, optical disk devices, etc.).

上述のＣＴ装置において、水平の回転軸を中心に旋回アーム１０を旋回させる場合に、実験によって、図３に図式的に示すように旋回アーム１０がおじぎ運動することが分かった。すなわち、旋回アーム１０は、水平方向にある旋回アーム部分の位置が重力により下方向にずれ、これに伴って旋回アーム１０の端部に設置されているＸ線発生器１２と２次元Ｘ線検出器１４は、いずれも、位置がずれてしまう。したがって、撮像は、回転軸方向の値（ｚの値）が揺らぐように移動してしまう。これに対して回転軸が垂直である場合は、おじぎ運動が起こらない。旋回アームがたわんで変形したとしても旋回中は垂直方向に一定量だけ変形しているので、撮像画像を補正する必要はなかったので、そのような問題はなかった。しかし、水平ＣＴでは、おじぎ運動によりｚ軸（回転軸）方向に原画像が移動してしまうのを補正する必要がある。なお、図３において、ｘ’軸とｙ’軸はｚ軸に垂直な２つの方向を表わす。 In the above-described CT apparatus, when the swivel arm 10 is swung around a horizontal rotation axis, it has been found through experiments that the swivel arm 10 performs a bowing motion as schematically shown in FIG. In other words, the swivel arm 10 is shifted downward by gravity due to the position of the swivel arm portion in the horizontal direction, and accordingly, the X-ray generator 12 installed at the end of the swivel arm 10 and two-dimensional X-ray detection. All of the containers 14 are out of position. Therefore, the imaging moves so that the value (z value) in the rotation axis direction fluctuates. On the other hand, if the rotation axis is vertical, no bowing motion occurs. Even if the swivel arm is bent and deformed, it does not need to correct the captured image because it is deformed by a certain amount in the vertical direction during the turn, so there was no such problem. However, in horizontal CT, it is necessary to correct the movement of the original image in the z-axis (rotation axis) direction due to bowing motion. In FIG. 3, the x ′ axis and the y ′ axis represent two directions perpendicular to the z axis.

なお、上述のｚ軸方向のぶれの補正を行う前に、好ましくは、回転軸（ｚ軸）に垂直な２方向のぶれについて、特開２００２−３３６２３７号公報に記載された公知の方法を用いて補正する。この補正では、２種の補正ファントムを用いて、２次元Ｘ線検出器の管面歪み、地磁気による磁気歪みなどを補正するための管面歪み補正テーブルと、Ｘ線ＣＴ撮影の回転軸ぶれを補正するための中心軸ぶれ補正テーブルと、Ｘ線ＣＴ撮影の回転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との３つの補正テーブルを作成し、次に、これらの３つの補正テーブルを併せ用いて、そして、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を作成する。この画像補正テーブルを用いて、２次元Ｘ線検出器で撮像されたそれぞれのＸ線原画像を補正し、この補正Ｘ線画像を演算処理して、被写体の３次元的なＸ線吸収係数を算出する。この画像補正テーブルは、ｘ、ｙ方向のすべての歪みを除去できる。 Before performing the above-described blur correction in the z-axis direction, it is preferable to use a known method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-336237 for a blur in two directions perpendicular to the rotation axis (z-axis). To correct. In this correction, two types of correction phantoms are used to correct the tube surface distortion correction table for correcting the tube surface distortion of the two-dimensional X-ray detector, the magnetic distortion due to geomagnetism, and the rotational axis shake of X-ray CT imaging. Three correction tables, a central axis shake correction table for correcting and a central axis shift correction table for correcting a positional deviation in the axial direction of the rotation axis of the X-ray CT imaging, are created. Using the two correction tables, and the tube surface distortion correction table, the coordinate axis rotation conversion by the center axis shake correction table and the coordinate axis movement conversion by the center axis deviation correction table are performed, and each turning angle of the X-ray CT imaging An image correction table is created for each time. Using this image correction table, each X-ray original image picked up by the two-dimensional X-ray detector is corrected, and the corrected X-ray image is processed to obtain the three-dimensional X-ray absorption coefficient of the subject. calculate. This image correction table can remove all distortions in the x and y directions.

次に、ｚ軸方向のぶれの補正について説明する。いわゆる「おじぎ」によるｚの値の揺らぎを、図４に示す補正ファントム３０を、ヘッドレスト１６の代わりに、回転中心の位置に置いて撮像を行って補正する。ここで用いる補正ファントム３０は、Ｘ線吸収係数の低い材料（たとえばアクリル樹脂）の角柱の中に、Ｘ線吸収性物体すなわちＸ線吸収係数の高い材料（たとえば銅）からなる２個の球状のボール３２を埋め込んだものである。２個のボール３２は、ほぼ回転軸上に置く。Ｘ線吸収体であるボール３２の形状は球状であるので、撮像データの画像処理によりその中心をボールの位置として容易に検出できる。この補正ファントム３０は、特開２００２−３３６２３７号公報に記載されたものと実質的に同じであり、設置位置が異なる。具体的には、ヘッドレスト１６は、Ｘ線ＣＴ装置に対して着脱可能となっており、ヘッドレスト１６の代わりに、ファントム支持台（図示しない）を設置し、その上に補正ファントム３０を、２つのボール３２が旋回アーム１０の回転軸付近に並んで位置するように載せる。つぎに、旋回アーム１０の旋回角度を変えつつ、ファントム３０のＸ線透過画像（２次元撮像）を得る。 Next, correction of shake in the z-axis direction will be described. The fluctuation of the value of z due to the so-called “bow” is corrected by imaging the correction phantom 30 shown in FIG. 4 at the position of the rotation center instead of the headrest 16. The correction phantom 30 used here has two spherical shapes made of an X-ray absorbing object, that is, a material having a high X-ray absorption coefficient (for example, copper) in a prism of a material having a low X-ray absorption coefficient (for example, acrylic resin). The ball 32 is embedded. The two balls 32 are placed almost on the rotation axis. Since the shape of the ball 32 which is an X-ray absorber is spherical, the center thereof can be easily detected as the position of the ball by image processing of the imaging data. The correction phantom 30 is substantially the same as that described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-336237, and the installation position is different. Specifically, the headrest 16 can be attached to and detached from the X-ray CT apparatus, and a phantom support base (not shown) is installed instead of the headrest 16, and two correction phantoms 30 are mounted on the phantom support base. The balls 32 are placed so as to be positioned side by side in the vicinity of the rotation axis of the swing arm 10. Next, an X-ray transmission image (two-dimensional imaging) of the phantom 30 is obtained while changing the turning angle of the turning arm 10.

次に、ボール３２の２次元撮像画像から回転軸方向の位置ずれの補正量を計算する。ここで、２次元撮像画像からボール３２の中心の軌跡を求め、次に、２次元撮像画像上の軌跡を基に、ボール３２の理想的な軌跡の回転軸方向の位置を求める。そして、ボール３２の理想的な軌跡の回転軸方向の位置の計算値と回転軸方向の位置の実測値との差を求め、回転軸方向の位置ずれの補正量とする。以下にその１例について説明する。 Next, the correction amount of the positional deviation in the rotation axis direction is calculated from the two-dimensional captured image of the ball 32. Here, the locus of the center of the ball 32 is obtained from the two-dimensional captured image, and then the position of the ideal locus of the ball 32 in the rotation axis direction is obtained based on the locus on the two-dimensional captured image. Then, the difference between the calculated value of the ideal locus of the ball 32 in the direction of the rotational axis and the actually measured value of the position in the direction of the rotational axis is obtained and used as a correction amount for the positional deviation in the direction of the rotational axis. One example will be described below.

図５は、補正ファントム３０のボール３２と２次元撮像との位置関係を示す。ここで、点ＦはＸ線発生器１２のコーンビームＸ線の発生位置（焦点）を示し、矩形は、２次元Ｘ線検出器１４の撮像面での２次元撮像画像を示す。ここで、ｚ軸（回転軸）は、２次元撮像画像上の横方向であり、ｘ軸は、２次元撮像画像上の縦方向であり、ｙ軸は、ｘ軸とｚ軸に垂直な方向である。焦点Ｆから発生されるコーンビームＸ線が、Ｘ線吸収係数の高いボール３２（Ｂ）を透過して２次元Ｘ線検出器１４の撮像面に入射する。ボールの位置はｚ軸方向の位置ｚ_Ｂとｒ、θで表わされ、ｚ_Ｂはボールのｚ軸上の位置であり、ｒはｚ軸からの距離であり、θはｘ軸からの回転角度である。点Ｏは、焦点ＦからのＸ線が回転軸（ｚ軸)を直角に通る点であり、点Ｓは、点Ｏを通ったＸ線が撮像面に入射する点である。点Ｐは、撮像面上のボールの軌跡をあらわす。 FIG. 5 shows the positional relationship between the ball 32 of the correction phantom 30 and two-dimensional imaging. Here, the point F indicates the generation position (focal point) of the cone beam X-ray of the X-ray generator 12, and the rectangle indicates a two-dimensional captured image on the imaging surface of the two-dimensional X-ray detector 14. Here, the z-axis (rotation axis) is a horizontal direction on the two-dimensional captured image, the x-axis is a vertical direction on the two-dimensional captured image, and the y-axis is a direction perpendicular to the x-axis and the z-axis. It is. The cone beam X-ray generated from the focal point F passes through the ball 32 (B) having a high X-ray absorption coefficient and enters the imaging surface of the two-dimensional X-ray detector 14. The position of the ball is represented by a position z _{B in the} z-axis direction, r, and θ, z _B is a position on the z-axis of the ball, r is a distance from the z-axis, and θ is a rotation from the x-axis. Is an angle. Point O is a point where the X-ray from the focal point F passes through the rotation axis (z-axis) at a right angle, and point S is a point where the X-ray passing through the point O is incident on the imaging surface. Point P represents the trajectory of the ball on the imaging surface.

理想的状態では、ボール（Ｂ）の中心位置は、回転中心Ｏ及び次式（１）で表される。

ここに、ｒは、ボールの軌跡のｚ軸（回転軸）に垂直な方向の半径（距離）であり、θはボールのｚ軸の回りの角度である。ｒは、たとえば、ボールの軌跡のｚ軸（回転軸）に垂直な方向のブレの半径として求められる。 In an ideal state, the center position of the ball (B) is expressed by the rotation center O and the following equation (1).

Here, r is a radius (distance) in a direction perpendicular to the z-axis (rotation axis) of the trajectory of the ball, and θ is an angle around the z-axis of the ball. For example, r is obtained as a blur radius in a direction perpendicular to the z-axis (rotation axis) of the ball trajectory.

図５を、ｘ＋方向から見ると、図６に示すようになる。ここにＺ_Ｐは、撮像面での理想的な軌跡における点Ｐのｚ座標である。したがって、焦点Ｆと撮像面上の点Ｓの距離ＦＳ、回転中心Ｏと焦点Ｆの距離ＯＦを用いて、次式（２）が成立する。

この計算値ｚ_Ｐと実際のボール（Ｂ）の撮像された位置（実測値）との差がｚ方向の位置ずれの補正量すなわち補正値となる。 FIG. 5 is shown in FIG. 6 when viewed from the x + direction. Here, Z _P is the z coordinate of the point P in the ideal locus on the imaging surface. Therefore, the following equation (2) is established using the distance FS between the focal point F and the point S on the imaging surface and the distance OF between the rotation center O and the focal point F.

The difference between the imaging position (actual value) of the calculated value z _P and the actual ball (B) is the correction amount i.e. correction value of the positional deviation in the z direction.

補正ファントム３０のボール（Ｂ）の撮像を、ｙ＋方向からみると、たとえば、図７に示すような軌跡Ｐが得られる。図７では、ｚ軸にそって異なる位置にある２つのボールの軌跡Ｐが示される。 When the image of the ball (B) of the correction phantom 30 is viewed from the y + direction, for example, a locus P as shown in FIG. 7 is obtained. FIG. 7 shows the trajectories P of two balls at different positions along the z-axis.

ボール（Ｂ）のｘ方向のブレの両端は、ＸＺ平面上にあると考えられる。図５におけるボールＢのｚ軸からの距離ｒ（半径ｒ）（これはボールＢのブレの幅ｒでもある）は、図７におけるボールＢの軌跡Ｐのｘ方向の変位量である、２次元画像上のブレの幅２Ｒを基に得られる。 Both ends of the blur in the x direction of the ball (B) are considered to be on the XZ plane. The distance r (radius r) from the z-axis of the ball B in FIG. 5 (which is also the blur width r of the ball B) is the amount of displacement in the x direction of the trajectory P of the ball B in FIG. It is obtained based on the blur width 2R on the image.

たとえば、距離ｒは、図５におけるボールＢの描く円の半径ｒであるので、図７において、旋回アーム１０が完全に１回転した場合の、ボールＢの軌跡Ｐの、ｘ方向における２次元撮像画像上のブレの幅２Ｒの最大幅の２分の１を基に距離ｒが得られる。たとえば、拡大率をもとにすれば、次式（３）のように距離ｒを求めることができる。

上記の例では、旋回アーム１０が完全に１回転した場合のブレの幅２Ｒの最大幅を測り、その２分の１を基に距離ｒを得たが、旋回アーム１０が完全に１回転する場合のみに限らず、１回転以上でも以下でもよい。たとえば、ブレの両端の一方から正確に半回転させて、完全に１回転した場合のブレの幅２Ｒの最大幅を測り、その２分の１を基に距離ｒを得ることなく、距離ｒを求めてもよい。 For example, since the distance r is the radius r of the circle drawn by the ball B in FIG. 5, the two-dimensional imaging in the x direction of the trajectory P of the ball B in the case where the swivel arm 10 makes a complete rotation in FIG. The distance r is obtained based on one half of the maximum width of the blur width 2R on the image. For example, based on the enlargement ratio, the distance r can be obtained as in the following equation (3).

In the above example, the maximum width of the blur width 2R when the revolving arm 10 makes one complete rotation is measured, and the distance r is obtained based on the half, but the revolving arm 10 makes one complete rotation. Not only the case but also one rotation or more may be sufficient. For example, the maximum width of the blur width 2R is measured by exactly half a turn from one of the ends of the blur and when it is completely rotated, and the distance r is obtained without obtaining the distance r based on the half. You may ask for it.

また、２次元撮像画像における軌跡のｚ軸上の平均位置はｘ軸方向の両端の点（図７参照）のｚ座標の平均値に基づいて概略の値が決まる。この平均位置はθ＝９０°でのｚ_Ｐに相当する。または、前記平均位置は軌道全体のｚ座標の平均値として求めてもよい。次に、この平均位置を基に、θ＝９０°での式（２）を用いてｚ軸上のボールの位置ｚ_Ｂが得られる。 In addition, the average position on the z-axis of the trajectory in the two-dimensional captured image is determined based on the average value of the z-coordinates at both ends in the x-axis direction (see FIG. 7). The average position corresponds to z _P at θ = 90 °. Alternatively, the average position may be obtained as an average value of z coordinates of the entire trajectory. Next, based on this average position, the position z _B of the ball on the z-axis is obtained using Equation (2) at θ = 90 °.

また、Ｒを最小自乗法で求めることもできる。たとえば、図７の上側の軌跡ＰからＲを求めるとき、次の式（４）を測定方程式とする。
ｘ＝（ｓｉｎθ）＊ａ＋（ｃｏｓθ）＊ｂ＋ｃ（４）
３６０°あたりの撮像数をＮとすると、旋回アームのＮ個の回転角度θ（＝θ_０，θ_１，．．．，θ_Ｎ−１）についてＮ個の方程式を得る。このＮ個の方程式についてａ，ｂ，ｃを最小自乗法で求める。Ｒは次式（５）で得られる。
Ｒ＝（ａ^２＋ｂ^２）^１／２（５） R can also be obtained by the method of least squares. For example, when R is obtained from the upper locus P in FIG. 7, the following equation (4) is used as a measurement equation.
x = (sin θ) * a + (cos θ) * b + c (4)
If the number of images taken per 360 ° is N, N equations are obtained for N rotation angles θ (= θ ₀ , θ ₁ ,..., Θ _N−1 ) of the swing arm. For these N equations, a, b, and c are obtained by the method of least squares. R is obtained by the following formula (5).
R = (a ² + b ² ) ^1/2 (5)

また、ボールの初期角度θについては、左端と右端の画像のコマ数がわかれば計算できる。右の点は、０度であり、左の点は１８０°である。各コマは、３６０°（２π）あたりの撮像数をＮとすると、２π／Ｎの角度だけ異なるので、０コマ目の角度は次の式（６）、（７）のようになる。
右の点を使用する場合、
０コマ目の角度＝−（右の点のコマ数）×２π／Ｎ（６）
左の点を使用する場合、
０コマ目の角度＝−（左の点のコマ数）×２π／Ｎ＋π（７）
式（６）、（７）で計算される値は、互いに２πだけずれている可能性があるので、これを考慮する必要がある。ｍコマ目の角度は次式（８）で表される。
ｍコマ目の角度＝０コマ目の角度＋ｍ・２π／Ｎ（８）
このように２次元撮像画面を基にボールの位置が求められる。 Also, the initial angle θ of the ball can be calculated if the number of frames in the left and right end images is known. The right point is 0 degrees and the left point is 180 °. Each frame differs by an angle of 2π / N, where N is the number of images taken per 360 ° (2π), and therefore the angle of the 0th frame is expressed by the following equations (6) and (7).
When using the right point,
Angle of frame 0 = − (number of frames at right point) × 2π / N (6)
When using the left point,
Angle of frame 0 = − (number of frames at left point) × 2π / N + π (7)
Since the values calculated by the equations (6) and (7) may be shifted from each other by 2π, it is necessary to consider this. The angle of the mth frame is expressed by the following equation (8).
mth frame angle = 0th frame angle + m · 2π / N (8)
Thus, the position of the ball is obtained based on the two-dimensional imaging screen.

次に、ｚ_Ｐと実際のボールＢの撮像された位置との差を求めて、ｚ方向の補正値とする。そして、回転角とｚ方向の位置ずれの補正量との補正テーブルを作成する。画像データ収集の際には、この補正テーブルを用いて、ｚ方向の位置を回転角に対応して補正する。 Next, a difference between _zP and the actual imaged position of the ball B is obtained and used as a correction value in the z direction. Then, a correction table of the rotation angle and the correction amount of the positional deviation in the z direction is created. When collecting image data, the correction table is used to correct the position in the z direction corresponding to the rotation angle.

図８は、ＣＰＵ１００により実行される補正処理のフローチャートを示す。なお、回転軸（ｚ軸）に垂直な２方向のぶれについては、特開２００２−３３６２３７号公報に記載された公知の補正方法を用いて補正されているものとする。まず、補正ファントム３０の２個のボール３２をほぼ回転軸上において、旋回アーム１０を回転させてＸ線画像を収集して（Ｓ１０）、２個のボール３２の中心の軌跡Ｐを得る（Ｓ１２）。 FIG. 8 shows a flowchart of the correction process executed by the CPU 100. Note that the blurring in two directions perpendicular to the rotation axis (z-axis) is corrected by using a known correction method described in JP-A-2002-336237. First, the swivel arm 10 is rotated about the two balls 32 of the correction phantom 30 approximately on the rotation axis to collect X-ray images (S10), and the locus P of the center of the two balls 32 is obtained (S12). ).

次に、得られた軌跡Ｐの２次元撮像画像より横方向（ｚ軸に垂直な方向）のブレの幅（半径ｒ_１、ｒ_２）を求める（Ｓ１４）。(添字の１，２は、２つのボールを表わす。） Next, the blur width (radius r ₁ , r ₂ ) in the lateral direction (direction perpendicular to the z-axis) is obtained from the obtained two-dimensional captured image of the trajectory P (S14). (Subscripts 1 and 2 represent two balls.)

次に、得られた軌跡の２次元撮像画像より縦方向（ｚ軸方向）のブレの平均値すなわち平均位置(ｚ_Ｂ１,ｚ_Ｂ２)を求める（Ｓ１６）。 Next, an average value of blur in the vertical direction (z-axis direction), that is, an average position (z _B1 , z _B2 ) is obtained from the obtained two-dimensional captured image of the trajectory (S16).

次に、ボール３２の理想的な軌跡を上述の式（２）を用いて計算する。

ここに、ｚ_Ｐ:ボール３２の理想的な軌跡のｚ座標
ＦＳ：焦点Ｆから撮像面までの距離
ｚ_Ｂ：ボール３２の位置のｚ軸方向のアーム回転３６０度に関する平均値
ＯＦ：回転中心（回転軸）から焦点までの距離
ｒ：実測されたボールの軌跡Ｐのｚ軸に垂直な方向のブレの半径
θ：旋回アームの回転角度
この式（２）の理想的なボールの軌跡のｚ座標値ｚ_ｐの実測値ｚとの差を求め、ｚ方向の補正量とする（Ｓ１８）。この式は、２個のボールそれぞれに対して計算できるため、それらの平均値を補正値とする（Ｓ２０）。そして、回転角θとｚ方向の位置ずれの補正量とのテーブルを作成する。実際の被写体のＣＴ撮像画像の収集の際には、このテーブルを用いてｚ方向の位置を補正する。 Next, an ideal trajectory of the ball 32 is calculated using the above formula (2).

Where z _P : z coordinate of the ideal trajectory of the ball 32 FS: distance from the focal point F to the imaging surface z _B : average value regarding the arm rotation 360 degrees in the z-axis direction of the position of the ball 32 OF: rotation center ( Distance from the rotation axis) to the focal point r: radius of blur of the measured ball trajectory P in the direction perpendicular to the z axis θ: rotation angle of the swing arm z coordinate of the ideal ball trajectory of this equation (2) obtains the difference between the actual measurement value z value _{z p,} and z-direction of the correction amount (S18). Since this equation can be calculated for each of the two balls, the average value thereof is used as the correction value (S20). Then, a table of the rotation angle θ and the correction amount of the positional deviation in the z direction is created. When collecting a CT image of an actual subject, the position in the z direction is corrected using this table.

なお、以上の説明では、回転軸を水平としたＣＴ装置について説明したが、図９に示すように、スキャン機構１８’が回転軸を斜めとして旋回アーム１０’を支持するＣＴ装置についても、同様に垂直方向の位置のブレの補正を行える。 In the above description, the CT apparatus having a horizontal rotation axis has been described. However, as shown in FIG. 9, the same applies to the CT apparatus in which the scanning mechanism 18 ′ supports the turning arm 10 ′ with the rotation axis inclined. It is possible to correct the blur in the vertical position.

具体例として、図１０と図１１に、垂直補正をしない従来の場合のＣＴ画像と、上述の垂直補正をした場合のＣＴ画像を示す。図１０と図１１とを比較すると明らかなように、回転軸方向のブレを補正した図１１は、図１０（比較例）に比べて、画期的な画像の改善が見られている。 As a specific example, FIGS. 10 and 11 show a conventional CT image without vertical correction and a CT image with vertical correction described above. As is apparent from a comparison between FIG. 10 and FIG. 11, FIG. 11 in which the blurring in the rotation axis direction is corrected shows an epoch-making improvement in the image as compared with FIG. 10 (comparative example).

可搬型Ｘ線ＣＴ装置のブロック図Block diagram of portable X-ray CT system Ｘ線ＣＴ装置の内部構成のブロック図Block diagram of internal configuration of X-ray CT apparatus Ｃアームのブレを説明するための図The figure for explaining the blur of the C arm 補正ファントムの斜視図Perspective view of correction phantom 補正ファントムのＸ線撮像を説明するための図The figure for demonstrating X-ray imaging of a correction | amendment phantom 補正ファントムのＸ線撮像を説明するための図The figure for demonstrating X-ray imaging of a correction | amendment phantom 補正ファントムのボールの軌跡を示す図Diagram showing the trajectory of the corrected phantom ball 回転軸方向の位置補正のフローチャートFlowchart of position correction in the rotation axis direction 可搬型Ｘ線ＣＴ装置の変形例のブロック図Block diagram of a variation of the portable X-ray CT apparatus 回転軸方向の位置の補正をしない場合のＣＴ画像の図Diagram of CT image when position in the direction of the rotation axis is not corrected 回転軸方向の位置の補正をした場合のＣＴ画像の図Diagram of CT image when correcting the position in the rotation axis direction

符号の説明Explanation of symbols

１０旋回アーム
１２Ｘ線発生器
１４２次元Ｘ線検出器
１６スキャン機構
２４表示手段
３０補正ファントム
３２ボール
１００ＣＰＵ
１１０ＨＤＤ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Turning arm 12 X-ray generator 14 Two-dimensional X-ray detector 16 Scan mechanism 24 Display means 30 Correction phantom 32 Ball 100 CPU
110 HDD

Claims

コーンビームＸ線を発生するＸ線発生器と２次元Ｘ線検出器が対向して取り付けられた旋回アームと、旋回アームの回転軸を非垂直として旋回アームを支持し回転するスキャン機構とを備え、スキャン機構により旋回アームが回転されている状態で、Ｘ線検出器からの撮像画像を収集し処理するＸ線ＣＴ装置において、
Ｘ線透過性物体の中にＸ線吸収性物体を埋め込んだ補正ファントムを、Ｘ線発生器と２次元Ｘ線検出器の間に、ほぼ回転軸上におき、
旋回アームを回転させて、Ｘ線発生器によりコーンビームＸ線を発生し、２次元Ｘ線検出器により、Ｘ線吸収性物体の回転軸方向及びそれに垂直な方向の２次元撮像画像を収集し、
２次元撮像画像からＸ線吸収性物体の中心の軌跡を求め、
２次元撮像画像上の軌跡を基に、Ｘ線吸収性物体の理想的な軌跡の回転軸方向の位置を求め、
このＸ線吸収性物体の理想的な軌跡の回転軸方向の位置の計算値と回転軸方向の位置の実測値との差を求め、回転軸方向の位置ずれの補正量とする
Ｘ線画像補正方法。 A swivel arm on which an X-ray generator for generating cone beam X-rays and a two-dimensional X-ray detector are mounted facing each other, and a scanning mechanism for supporting and rotating the swivel arm with the rotation axis of the swivel arm being non-vertical. In the X-ray CT apparatus that collects and processes captured images from the X-ray detector in a state where the swivel arm is rotated by the scanning mechanism,
A correction phantom in which an X-ray absorbing object is embedded in an X-ray transparent object is placed on the rotation axis between the X-ray generator and the two-dimensional X-ray detector.
The swivel arm is rotated, cone beam X-ray is generated by the X-ray generator, and the two-dimensional X-ray detector collects two-dimensional captured images in the direction of the axis of rotation of the X-ray absorbing object and the direction perpendicular thereto. ,
Finding the locus of the center of the X-ray absorbing object from the two-dimensional captured image,
Based on the trajectory on the two-dimensional captured image, the position of the ideal trajectory of the X-ray absorbing object in the rotational axis direction is obtained,
The difference between the calculated value of the position of the ideal trajectory of the X-ray absorbing object in the rotation axis direction and the actually measured value of the position in the rotation axis direction is obtained and used as a correction amount for the positional deviation in the rotation axis direction. X-ray image correction Method.

さらに、回転角と回転軸方向の位置ずれの補正量とのテーブルを作成することを特徴とする請求項１に記載されたＸ線画像補正方法。 The X-ray image correction method according to claim 1, further comprising: creating a table of rotation angles and correction amounts of positional deviations in the rotation axis direction.

２次元撮像画像上の軌跡を基に、Ｘ線吸収性物体の理想的な軌跡の回転軸方向の位置を求めるとき、
２次元撮像画像上の軌跡の回転軸に垂直な方向のブレの幅２Ｒを求め、
２次元撮影画像上のブレの幅２Ｒを基にＸ線吸収物体の回転軸からの距離ｒを求め、
２次元撮像画像上の軌跡の回転軸方向の平均位置を求め、
この平均位置に基づいてＸ線吸収性物体のｚ軸上の位置ｚ_Ｂを求め、
２次元撮像画像上の軌跡を基に旋回アームの回転角度θを求め、
Ｘ線吸収性物体の理想的な軌跡の回転軸方向の位置ｚ_Ｐを次の式

（ここに、ＦＳ：Ｘ線発生器の焦点からＸ線検出器の撮像面までの距離、ＯＦ：回転軸から焦点までの距離、θ：旋回アームの回転角度）で計算することを特徴とする請求項１または２に記載されたＸ線画像補正方法。 When obtaining the position of the ideal trajectory of the X-ray absorbing object in the rotational axis direction based on the trajectory on the two-dimensional captured image,
The blur width 2R in the direction perpendicular to the rotation axis of the locus on the two-dimensional captured image is obtained,
The distance r from the rotation axis of the X-ray absorbing object is obtained based on the blur width 2R on the two-dimensional image,
Obtain the average position of the trajectory on the two-dimensional captured image in the direction of the rotation axis,
Based on this average position, a position z _B on the z-axis of the X-ray absorbing object is obtained,
Obtain the rotation angle θ of the swivel arm based on the trajectory on the two-dimensional captured image,
The position z _P in the rotation axis direction of the ideal locus of the X-ray absorbing object is expressed by the following equation:

(Where FS is the distance from the focal point of the X-ray generator to the imaging surface of the X-ray detector, OF is the distance from the rotation axis to the focal point, and θ is the rotation angle of the swivel arm). The X-ray image correction method according to claim 1 or 2.

前記の回転軸は水平であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載されたＸ線画像補正方法。 The X-ray image correction method according to claim 1, wherein the rotation axis is horizontal.

コーンビームＸ線を発生するＸ線発生器と２次元Ｘ線検出器とが対向して取り付けられた旋回アームと、旋回アームの回転軸を非垂直として旋回アームを支持し回転するスキャン機構とを備え、スキャン機構により旋回アームが回転されている状態で、Ｘ線検出器からの撮像画像を収集し処理するＸ線ＣＴ装置において、旋回アームを回転させて、Ｘ線発生器によりコーンビームＸ線を発生し、２次元Ｘ線検出器により、Ｘ線吸収性物体の回転軸方向及びそれに垂直な方向の２次元撮像画像を収集するステップと、
２次元撮像画像からＸ線吸収性物体の中心の軌跡を求めるステップと、
２次元撮像画像上の軌跡を基にＸ線吸収性物体の理想的な軌跡を計算するステップと、
このＸ線吸収性物体の理想的な軌跡の回転軸方向の位置の計算値と回転軸方向の位置の実測値との差を求め、前記差を位置ずれの補正量とするステップとからなり、コンピュータに実行されるプログラム。 A swivel arm in which an X-ray generator for generating cone beam X-rays and a two-dimensional X-ray detector are mounted facing each other, and a scanning mechanism for supporting and rotating the swivel arm with the rotation axis of the swivel arm being non-vertical In an X-ray CT apparatus that collects and processes captured images from an X-ray detector in a state where the swivel arm is rotated by a scanning mechanism, the swivel arm is rotated and a cone beam X-ray is generated by an X-ray generator Generating a two-dimensional captured image in the direction of the rotational axis of the X-ray absorbing object and in a direction perpendicular thereto by a two-dimensional X-ray detector;
Obtaining a locus of the center of the X-ray absorbing object from the two-dimensional captured image;
Calculating an ideal trajectory of the X-ray absorbing object based on the trajectory on the two-dimensional captured image;
A step of calculating a difference between a calculated value of the position of the ideal trajectory of the X-ray absorbing object in the rotation axis direction and an actual measurement value of the position in the rotation axis direction, and using the difference as a correction amount of the positional deviation; A program that runs on a computer.

さらに、回転角と回転軸方向の位置ずれの前記補正量とのテーブルを作成するステップを備えることを特徴とする請求項５に記載されたプログラム。 6. The program according to claim 5, further comprising a step of creating a table of the rotation angle and the correction amount of the positional deviation in the rotation axis direction.

Ｘ線吸収性物体の理想的な軌跡を計算する前記ステップは、
２次元撮像画像上の軌跡の回転軸に垂直な方向のブレの幅２Ｒを求め、２次元撮影画像上のブレの幅２Ｒを基にＸ線吸収物体の回転軸からの距離ｒを求め、２次元撮像画像上の軌跡の回転軸方向の平均位置を求め、この平均位置に基づいてＸ線吸収性物体のｚ軸上の位置を求め、２次元撮像画像上の軌跡を基に旋回アームの回転角度θを求めるステップと、
Ｘ線吸収性物体の理想的な軌跡の回転軸方向の位置ｚ_Ｐを次の式

（ここに、ＦＳ：Ｘ線発生器の焦点からＸ線検出器の撮像面までの距離、ＯＦ：回転軸から焦点までの距離、θ：旋回アームの回転角度）で計算するステップとからなることを特徴とする請求項５または６に記載されたプログラム。 Said step of calculating an ideal trajectory of the X-ray absorbing object comprises:
A blur width 2R in a direction perpendicular to the rotation axis of the locus on the two-dimensional captured image is obtained, and a distance r from the rotation axis of the X-ray absorbing object is obtained based on the blur width 2R on the two-dimensional photographed image. The average position in the direction of the rotation axis of the trajectory on the two-dimensional captured image is obtained, the position on the z-axis of the X-ray absorbing object is obtained based on the average position, and the rotation arm is rotated based on the trajectory on the two-dimensional captured image. Obtaining an angle θ;
The position z _P in the rotation axis direction of the ideal locus of the X-ray absorbing object is expressed by the following equation:

(Where FS is the distance from the focal point of the X-ray generator to the imaging surface of the X-ray detector, OF is the distance from the rotation axis to the focal point, and θ is the rotational angle of the swivel arm). The program according to claim 5 or 6, characterized by the above-mentioned.

請求項５から７のいずれか１項に記載されたプログラムを記録した、コンピュータ読み出し可能な記録媒体。 The computer-readable recording medium which recorded the program as described in any one of Claim 5 to 7.

コーンビームＸ線を発生するＸ線発生器と２次元Ｘ線検出器が対向して取り付けられた旋回アームと、
旋回アームの回転軸を非垂直として旋回アームを支持し回転するスキャン機構と、
旋回アームの回転角と回転軸方向の位置ずれの補正量との補正テーブルを記憶する記憶手段と、
スキャン機構により旋回アームが回転されている状態で、Ｘ線検出器からの撮像画像を収集し、記憶手段に記憶された補正テーブルを用いて、回転軸方向の位置を補正する画像収集処理手段と、
画像収集処理手段により撮像画像から再構成された画像を表示する表示装置と
からなるＸ線ＣＴ装置。 A swivel arm on which an X-ray generator for generating cone beam X-rays and a two-dimensional X-ray detector are mounted facing each other;
A scan mechanism that supports and rotates the swivel arm with the rotation axis of the swivel arm being non-vertical;
Storage means for storing a correction table of the rotation angle of the swing arm and the correction amount of the positional deviation in the rotation axis direction;
Image collection processing means for collecting captured images from the X-ray detector in a state where the swivel arm is rotated by the scanning mechanism, and correcting the position in the rotation axis direction using a correction table stored in the storage means; ,
An X-ray CT apparatus comprising: a display device that displays an image reconstructed from a captured image by an image collection processing unit.

さらに、
２次元撮像画像上の軌跡の回転軸に垂直な方向のブレの幅２Ｒを求め、２次元撮影画像上のブレの幅２Ｒを基にＸ線吸収物体の回転軸からの距離ｒを求め、２次元撮像画像上の軌跡の回転軸方向の平均位置を求め、この平均位置に基づいてＸ線吸収性物体のｚ軸上の位置ｚ_Ｂを求め、２次元撮像画像上の軌跡を基に旋回アームの回転角度θを求め、Ｘ線吸収性物体の理想的な軌跡の回転軸方向の位置ｚ_Ｐを次の式

（ここに、ＦＳ：Ｘ線発生器の焦点からＸ線検出器の撮像面までの距離、ＯＦ：回転軸から焦点までの距離、θ：旋回アームの回転角度）で計算して前記補正テーブルを作成する補正テーブル作成手段を備えることを特徴とする請求項９に記載されたＸ線ＣＴ装置。 further,
A blur width 2R in a direction perpendicular to the rotation axis of the locus on the two-dimensional captured image is obtained, and a distance r from the rotation axis of the X-ray absorbing object is obtained based on the blur width 2R on the two-dimensional photographed image. calculating an average position of the rotation axis direction of the trajectory of the dimensions captured image, obtains a position z _B on the z-axis of the X-ray absorbing body on the basis of the average position, pivot arm based on the trajectory on the two-dimensional captured image And the position z _P of the ideal locus of the X-ray absorbing object in the rotation axis direction is

(Where FS is the distance from the focal point of the X-ray generator to the imaging surface of the X-ray detector, OF is the distance from the rotation axis to the focal point, θ is the rotation angle of the swivel arm) and the correction table is calculated. The X-ray CT apparatus according to claim 9, further comprising a correction table creation unit for creating the correction table.

前記の回転軸は水平であることを特徴とする請求項９または１０に記載されたＸ線ＣＴ装置。 The X-ray CT apparatus according to claim 9, wherein the rotation axis is horizontal.