JP4033719B2 - 放射線画像を較正するための方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線画像、特にＸ線撮影装置による画像、を較正するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
Ｘ線撮影で得られる画像は、３次元体積の２次元面上（画像を収集するための手段の面上）への投影である。次元が１つ減っているため、較正手順が提供されないと、収集した画像上で直接計測を実施することはできない。図１は、Ｘ線源Ｓ及び投影面２を模式的に表した図である。この図では、同じ対象３が、Ｘ線源Ｓと投影面２の間での対象の位置に応じて面２上で大きさの異なる投影５と投影６に対応することになる。同様に、大きさの異なる２つの対象３及び４が、面２上で同じ投影５に対応することもある。較正手順により収集画像上に現れる要素の大きさを計算することが可能となる。一般に、こうした較正手順は、計測しようとする領域のごく近傍に位置するその寸法が既知である対象を特定することを含む。こうした対象は、カテーテルや球体としたり、あるいは格子（ｇｒｉｄ）とすることもあり得る。この対象の寸法は既知であるため、収集画像上に現れると共に標準の役割をする対象と実質的に同じ面内にあるような要素の寸法を決定することが可能である。しかし、この較正手順では、その都度、適当な面内にその寸法が既知である標準対象を配置すること、Ｘ線装置のところでこの標準対象の寸法を収集すること、並びに、必要に応じてこの対象に関してＸ線画像を取得すること、が必要となるためかなりの時間がかかる。
【０００３】
この周知の手順は、生産性を損なうと共に、さらに、患者は診断の確定に直接使用されないような何回かの較正用のＸ線照射を受けることになるため患者にとっても有害である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、これらの欠点を実質的に回避している較正のための方法及び装置である。本発明は、実施しなければならないステップを制限しており、かつ較正の間に患者が受ける放射線を厳格に最小まで減少させているような較正のための方法及び装置である。
【０００５】
詳細には、本発明は、放射線を提供するための手段と、配置された画像を収集するための手段と、線源と画像収集手段の間に配置されている、画像化する対象をその上で位置決めするための支持手段と、を備えるタイプの放射線撮影装置により収集した画像を較正するための方法及び装置であって、その内部において対象が見い出される可能性が高い領域である関心領域がこの支持手段と画像収集手段の間で決定されており、この領域の重心が決定されており、かつ１つまたは複数の画像の少なくとも１つの較正ファクタがこうして決定した位置の関数として決定されているような方法及び装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、以下の説明及び添付の図面からより十分に理解されよう。
【０００７】
図２〜５に示すＸ線撮影装置は、Ｘ線源Ｓなどの放射線源を提供するための手段と、画像を収集するための手段２０と、その一部（参照番号４５で表す）が画像化を受けている対象４０を受け止めることを目的とした支持手段３０と、を含んでいる。
【０００８】
線源Ｓは、コリメータ１２の開口部を通過させて画像収集手段２０の方向に向けたＸ線ビーム１０を放出することができる。支持手段３０は、線源Ｓと画像収集手段２０の間で、Ｘ線撮影する対象４５を線源Ｓからコリメータ１２を通過して放出されるＸ線ビームの域内に位置決めしている。対象４０は、例えば患者の身体であり、また対象４５は、１つまたは複数のＸ線画像を用いた診断の決定を希望する対象となる血管である。
【０００９】
画像収集手段２０はディジタル式であることが好ましい。さらに、この放射線撮影装置は、画像収集手段２０により収集した画像を受け取っている処理手段１００と、ユーザに対して処理手段との対話に入ること、また特に、その大きさを知りたいと希望する点や領域を画像上で選択することを可能にするインタフェース手段１０１（画面、キーボード、スタイラスペン（ｓｔｙｌｕｓ）など）と、を備えている。
【００１０】
図２及び３は本発明の実施の一形態を表している。Ｘ線画像２１を収集する際に、線源Ｓと、画像収集手段２０と、支持体３０との相対的位置はその装置の構造から既知である。オペレータは、インタフェース手段１０１の画面上に提示される画像２１の上で、対象４５の投影が見い出される領域または面積２２を規定する。この領域２２が規定された後、処理手段１００はこの領域２２を体積１５、１６に変換し、これらに関して重心の位置を決定している。この重心の位置により線源ＳとＸ線撮影している対象４５との間の距離ｚの推定値が与えられる。この推定値は、対象４５からなる画像を較正するため、詳細には、対象４５とその画像の間の拡大率ｆを計算するために処理手段１００により使用される。この拡大率は、比Ｚ／ｚ（ここで、Ｚは線源Ｓと画像を収集する手段２０の間の距離である）に等しい比率ｆである。
【００１１】
画像２１上で規定した領域は、特に指定がない場合は、画像の総面積に対応するものと見なすことができる。こう見なすことにより、操作の定義、並びに較正を目的とした第１の画像の収集さえも回避することができる。しかし、このためには、その対象４５がこの画像の中心に位置していることが前提となる。このようでない場合は、拡大率の計算値は信頼できない。さらに、図３に示すように、オペレータが画像上で規定する面積２２が小さいほど、拡大率ｆはそれだけ正確に決定されることになる。
【００１２】
面積２２を処理手段１００によって自動的に規定するために、ユーザはＸ線により撮影しようとする対象を指示（ｐｏｉｎｔ）するだけでよいことに留意されたい。このためには、処理手段は、対象の輪郭を得るためにそれ自体従来から知られている技法を実施している。さらに、幾つかの場合では、患者４０の臓器４５を単一のＸ線画像に基づいて完全に診断することはできない。このため、オペレータは、臓器４５に対する追加のＸ線画像２１０を撮影する必要がある。これら追加の画像２１０の各々は、Ｘ線源Ｓと、収集手段２０と、支持手段３０とに関して対応した異なる相対的位置を有している。
【００１３】
本方法は、取得した追加の画像２１０の各々に対して上述したタイプの較正を適用すること、すなわち、各画像ごとに収集手段２０の面と支持手段３０の間で関心体積の重心位置を決定すること、を含んでいる。
【００１４】
代替方法では、対象４５の位置についてすべての画像収集に対する単一の推定値を計算することを含む。例えば、第２の画像を収集する際に、図４に示すように、Ｘ線源をＳ’の位置に、また収集手段を２００の位置に配置する。画像２１０の面積により、Ｓ’の位置にあるＸ線源から到来し画像収集手段の位置において画像２１０の総面積と等価な断面をもつビーム１４が規定される。第１の画像に関して上で規定したビーム１４と関心体積１６との交差部分により、交差部分体積１７が規定され、この体積の重心位置にＸ線撮影した対象４５が配置されたものと想定される。処理手段１００は、この新たな体積１７の重心位置を決定し、かつ画像２１及び２１０における対象４５の投影のそれぞれの拡大率を計算する。交差部分体積１７が第１の像の関心体積と比べてより小さければ、較正の確度が高くなる。
【００１５】
幾つかの追加的な画像が利用可能であれば、その交差部分体積は、ビーム１４のすべてと第１の画像の関心体積１６を交差させた結果となる。しかし、ビーム１４のうちのあるビームがそれ以外のビーム及び／または関心体積１６と共通の交差部分をもたない場合、このビームは、関連する追加の画像２１０と共に、較正の計算の際に考慮に入れない。というのは、このビームがＸ線撮影を受ける対象４０の別の領域に関するものだからである。
【００１６】
図５及び６は、本発明の別の実施形態を表したものである。幾つかの場合（アンギオグラフィなど）では、画像２１上でその面積が点Ｂで近似できるほどに小さいため面積２２を決定することが困難である。点Ｂを基点として、処理手段は、もう一方の端をＸ線源Ｓとするような１つの線分（ＳＢと表す）５０を規定する。線分５０は、対象４５の１つの点Ｃを含む。点Ｂは収集手段上への点Ｃの投影である。線分５０は支持体３０と点Ａで交差するため、処理手段は点Ｃを含むような１つの関心対象線分５１（ＡＢと表す）を規定する。処理手段１００は対象４５の点Ｃの位置を関心対象線分５１の重心として決定する。重心の位置Ｃにより線源Ｓと対象４５の間の距離ＳＣの推定値が与えられる。処理手段は、撮影した画像を較正するためにこの推定値を用いると共に、この目的のために、拡大率：ｆ＝ＳＢ／ＳＣを距離ＳＣの全体にわたって±ＡＢ／２の確度で計算する。しかし、対象４５は支持手段３０と密着状態にすることはできない、すなわち、対象４５を点Ａに位置させることは不可能である。したがって、処理手段１００は点Ａを、Ａから線分ＳＢに沿って点Ｂの方向に距離ｄ₂の位置にある点Ａ’に移動させる。これにより、点Ｃは関心対象線分Ａ’Ｂの重心となる。これにより、ｆの計算値の確度は線分ＳＣの全体にわたって±Ａ’Ｂ／２となる。同様に、対象４５は収集手段２０と密着状態にすることはできない、すなわち、対象４５を点Ｂに位置させることは不可能である。したがって、処理手段は点Ｂを、Ｂから線分ＳＢに沿って点Ｓの方向に距離ｄ₁の位置にある点Ｂ’に移動させる。これにより、点Ｃは新たな関心対象線分Ａ’Ｂ’の重心となる。これにより、ｆの計算値の確度は線分ＳＣの全体にわたって±Ａ’Ｂ’／２となる。
【００１７】
上述したような追加の画像に対して、直ぐ上で説明したタイプの較正方法を使用することが可能である、すなわち、追加の画像ごとに、収集手段２０の面と支持手段３０の間で関心対象線分の重心位置を決定することが可能である。
【００１８】
代替的な実施形態では、対象４５の位置について追加の画像のすべてに対する単一の推定値を計算している。追加の画像の各々に対して、処理手段は、線分Ａ’Ｂ’と同様の方法により、その第１の端部がＳ’の位置にあるＸ線源でありかつその第２の端部が点Ｂ’と同様の点Ｅ’であるような１つの線分５５と重なる追加の関心対象線分Ｄ’Ｅ’を決定している。
【００１９】
支持手段３０と対象４５とは図６に示すように変位する可能性があるため、線分５０と５５は交点を有しないこともあり得ることに留意すべきである。この欠点を克服するために、処理手段１００は支持体３０’の中心Ｔ’を平行移動させて支持手段３０の中心Ｔと一致させるようにする。この効果により、軸５０と５５が点Ｃで交差しているような図５の構成が提供される。関心対象線分がそれ以外の線分と重なり合わない、すなわち交差しない場合は、その線分は較正計算の際に考慮に入れず、またこれに関連する画像も考慮に入れない。これらの線分は別の対象に対応するものと見なされる。
【００２０】
較正ファクタは拡大率やその他等価な任意のファクタに対応する。したがって、Ｘ線源を基準としたその対象の相対的位置が直接決定され、これにより、Ｘ線源と収集手段の相対的位置がその構成から既知であるため、対象の画像の拡大率、したがって較正値、が決定される。本方法のユーザは、画像の較正値を計算するための動作を全く起こす必要はなく、また患者は厳密に診断で必要な画像を作成するのに要するだけのＸ線放射のみを受けるだけでよい。
【００２１】
本方法及び装置の実施の一形態は、以下の追加的特徴のうちの少なくとも１つを有しいる。
【００２２】
（ａ）Ｘ線撮影対象の画像を収集すること、
（ｂ）この画像上で１つの点、１つの線分または１つの面積を選択すること、
（ｃ）その重心が決定される関心領域を含むような、対応する投影を受ける線分または面積または体積を決定すること、
（ｄ）その関心領域は、支持手段と画像収集手段の間にあり全体画像上に投影される点からなる組に対応するものとして規定されている。
【００２３】
さらに、本方法は、Ｘ線撮影対象が見い出される可能性が高いそれぞれ追加の関心領域を決定する対象画像であるような、同じ検査中に収集したＸ線撮影対象の追加画像を解析するステップを含む。
【００２４】
さらに、本方法は、
（ａ）様々な画像に関し、こうして規定した関心領域間の交差部分を決定するステップと、
（ｂ）この交差部分の重心を計算するステップと、
（ｃ）画像の較正ファクタをこうして決定した位置の関数として決定するステップと、を含んでおり、
（ｄ）その１つまたは複数の関心領域は支持手段と画像収集手段の間に位置する線分であり、
（ｅ）追加の画像を収集する際に、支持手段の中心位置を支持手段の中心位置まで平行移動させてこれらが一致するようにし、次いでこうして平行移動させた線分の交差部分を決定している。
【００２５】
本発明の実施の一形態では、Ｘ線源と、このＸ線源と対面して配置させた画像を収集するための手段と、これらＸ線源と画像収集手段の間に配置されている、Ｘ線撮影対象をその上で位置決めすることを目的とした支持手段と、を備えるタイプの放射線撮影装置であって、上述の特徴のうちの少なくとも１つを有する方法を実施することにより収集された少なくとも１つの画像を処理するための手段を備える放射線撮影装置も提供する。
【００２６】
当業者であれば、構造及び／または工程及び／または機能に関して、特許請求の範囲に記載した本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく様々な修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】放射線撮影構成の概略図である。
【図２】関心体積の一般的規定の概略図である。
【図３】図２の関心体積の改良型の規定の概略図である。
【図４】Ｘ線画像が幾つかある場合の関心体積の規定の概略図である。
【図５】関心体積が１つの関心対象線分まで小さくなっている場合の画像較正の決定に関する概略図である。
【図６】図５に従った関心体積が１つの関心対象線分まで小さくなっている場合の画像較正の決定において、本装置を追加の画像を収集するための構成とした場合の概略図である。
【符号の説明】
２ 投影面
３ 対象
４ 対象
５ 投影
６ 投影
１０ Ｘ線ビーム
１２ コリメータ
１４ ビーム
１５ 体積
１６ 体積
１７ 体積
２０ 画像収集手段
２１ Ｘ線画像
２２ 面積、領域
３０ 支持手段
４０ 患者
４５ 画像化しようとする部分、臓器
５０ 線分
５１ 線分
５５ 線分
１００ 処理手段
１０１ インタフェース手段
２００ 収集手段の位置
２１０ 追加のＸ線画像
Ｓ Ｘ線源
Ｔ 支持手段３０の中心
Ｔ’ 支持手段３０’の中心
ｚ 線源とＸ線撮影対象との間の距離
Ｚ 線源と画像収集手段の間の距離

Claims (8)

1. （ａ）放射線を提供するための手段（Ｓ）と、
   （ｂ）画像を収集するための手段（２０）と、
   （ｃ）前記線源（Ｓ）と前記画像収集手段（２０）の間に配置されている、画像化する対象（４５）をその上で位置決めするための支持手段（３０）と、を備える放射線撮影装置により収集した画像を較正する方法であって、
   （ｄ）その内部において画像化対象（４５）が見い出される可能性が高い関心領域（１５）を前記支持手段と画像収集手段の間で決定するステップと、
   （ｅ）前記領域の重心を決定するステップと、
   （ｆ）１つまたは複数の画像に関する少なくとも１つの較正ファクタを前記決定された位置の関数として決定するステップと、
   を含む方法。
2. （ａ）前記画像化対象（４５）の画像（２１；２１０）を収集する事前ステップと、
   （ｂ）前記画像上で１つの点、１つの線分または１つの面積（２１；２２）を選択する事前ステップと、
   （ｃ）対応する投影を受ける線分（５０）または面積または体積（１５；１６；１７）を決定する事前ステップであって、前記体積はその重心が決定される前記関心領域を含んでいる事前ステップと、
   を含む請求項１に記載の方法。
3. 前記関心領域が、前記支持手段と前記画像収集手段の間にあり前記全体画像（２１）上に投影される全体体積に対応するように規定されている、請求項１に記載の方法。
4. （ａ）その内部において前記画像化対象（４５）が見い出される可能性が高いそれぞれ追加の関心領域を決定する対象画像である前記画像化対象の追加の画像を解析するステップ、
   を含む請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. （ａ）様々な画像に対して前記規定された関心領域間の交差部分（１７）を決定するステップと、
   （ｂ）前記交差部分（１７）の重心を計算するステップと、
   （ｃ）画像の較正ファクタを前記決定した位置の関数として決定するステップと、
   を含む請求項４に記載の方法。
6. 前記１つまたは複数の関心領域が前記支持手段と前記画像収集手段の間に位置する線分（５１）である、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. （ａ）追加の画像を収集する際に支持手段（３０’）の中心（Ｔ’）の位置を支持手段（３０）の中心（Ｔ）の位置まで一致させるように平行移動させるステップと、
   （ｂ）前記平行移動させた関心対象線分（５１、５５）の交差部分（Ｃ）を決定するステップと、
   を含む請求項６に記載の方法。
8. （ａ）放射線源（Ｓ）を提供するための手段と、
   （ｂ）画像を収集するための手段（２０）と、
   （ｃ）前記線源（Ｓ）と前記画像収集手段（２０）の間に配置されている、画像化する対象（４５）をその上で位置決めすることを目的とした支持手段（３０）と、
   （ｄ）請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を実施することにより収集した少なくとも１つの画像を処理するための手段と、を備える放射線撮影装置であって、
   （ｅ）その内部において画像化対象（４５）が見い出される可能性が高い関心領域（１５）を前記支持手段と画像収集手段の間で決定するステップと、
   （ｆ）前記領域の重心を決定するステップと、
   （ｇ）１つまたは複数の画像の少なくとも１つの較正ファクタを前記決定した位置の関数として決定するステップと、
   を実施している放射線撮影装置。

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