JP4408664B2

JP4408664B2 - Cone beam X-ray CT apparatus and phantom used therefor

Info

Publication number: JP4408664B2
Application number: JP2003289681A
Authority: JP
Inventors: 正和岡部; 健植田
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2023-08-08
Also published as: JP2005058309A

Description

本発明は、X線CT装置に関し、特に、アーチファクトの原因となる機械的製作誤差等を好適に補正する技術に関する。 The present invention relates to an X-ray CT apparatus, and more particularly to a technique for suitably correcting a mechanical manufacturing error that causes an artifact.

コーンビームX線CT装置は、X線源とこのX線源に対向して配置される2次元X線検出器（X線イメージインテンシファイアとテレビカメラを組み合わせたものを含む。）とを同一回転中心の円軌道面上で回転移動させながら、回転中心軸上に位置する被検体のX線透視像を2次元検出器で撮影し、更に前記X線透視像を基に画像再構成演算を行うことによって、3次元的X線CT像を得るものである。
このような2次元X線検出器を用いたコーンビームX線CT装置の画像再構成演算アルゴリズムとして、フェルドカンプの方法が代表的である（例えば、非特許文献1参照。）。 The cone-beam X-ray CT system is the same as the X-ray source and a two-dimensional X-ray detector (including a combination of an X-ray image intensifier and a TV camera) placed opposite to the X-ray source. An X-ray fluoroscopic image of the subject located on the rotation center axis is photographed with a two-dimensional detector while rotating on the circular orbital plane of the rotation center, and image reconstruction calculation is further performed based on the X-ray fluoroscopic image. By doing so, a three-dimensional X-ray CT image is obtained.
A typical example of an image reconstruction calculation algorithm for a cone beam X-ray CT apparatus using such a two-dimensional X-ray detector is the Feldkamp method (see Non-Patent Document 1, for example).

「Practical Cone-Beam Algorithm; L.A.Feldkamp, et al.; J.Optical Society of America, A/Vol. 1(6), (1984), pp.612-619」。"Practical Cone-Beam Algorithm; L.A.Feldkamp, et al .; J.Optical Society of America, A / Vol. 1 (6), (1984), pp.612-619".

また、コーンビームX線CT装置では機械的製作誤差に伴うアーチファクトのない3次元的X線CT像を得るために、2次元X線検出器の画像上での座標軸と実際の回転中心軸との角度の差（以下、座標ねじれ角と称す。）や回転中心軸の設計位置とのずれ等をパラメータ（以下、幾何学パラメータと称す。）として求め、画像再構成演算において補正しながら演算することがあるが、幾何学パラメータを求める方法として、特許文献1および特許文献2記載の従来技術がある。 In addition, in the cone beam X-ray CT apparatus, in order to obtain a 3D X-ray CT image free from artifacts due to mechanical manufacturing errors, the coordinate axis on the image of the 2D X-ray detector and the actual rotation center axis Finding the difference in angle (hereinafter referred to as coordinate torsion angle), the deviation of the rotation center axis from the design position, etc. as parameters (hereinafter referred to as geometric parameters), and performing the calculation while correcting in the image reconstruction calculation However, there are conventional techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2 as methods for obtaining geometric parameters.

特開平9-173330号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-17330 特開2000-201918号公報JP 2000-201918

特許文献1の従来技術は、棒状の支持体にX線吸収係数の大きい小金属球を複数個入れたファントムを回転中心軸に平行に配置して、360度回転撮影し、その金属球が2次元X線投影像上に描く楕円軌道を利用して、座標ねじれ角等を決定する方法である。一方特許文献2記載の従来技術は、棒状の支持体にX線吸収係数の大きい1本の細い金属線を張ったファントムを回転中心軸に平行に配置して、360度回転撮影し、その再構成画像における金属線の鮮明度を評価関数として、その評価関数が最適となるようにすることによって、精度良く回転中心軸の位置を求める方法である。 In the prior art of Patent Document 1, a phantom in which a plurality of small metal spheres having a large X-ray absorption coefficient are placed on a rod-shaped support is arranged in parallel to the rotation center axis, and 360-degree rotation photography is performed. This is a method for determining a coordinate torsion angle or the like using an elliptical orbit drawn on a dimensional X-ray projection image. On the other hand, in the prior art described in Patent Document 2, a phantom with a thin metal wire with a large X-ray absorption coefficient stretched on a rod-like support is placed in parallel to the rotation center axis, and rotated 360 degrees. This is a method for obtaining the position of the rotation center axis with high accuracy by using the sharpness of the metal line in the configuration image as an evaluation function so that the evaluation function is optimized.

本発明者は、上記従来技術を検討した結果、以下の問題点を見い出した。すなわち、コーンビームX線CT装置ではX線源や2次元X線検出器を支えるためにCアームを利用する場合があるが、Cアームを利用したコーンビームX線CT装置では、一方にX線源を、他方に2次元X線検出器を備えた構造を持つ。その場合、Cアームの両端の重量に偏りがあるため、重量の重い2次元検出器を一番低い位置からCアームの回転をして持ち上げて真上に来るまでと、真上に来てから反対側に降ろすまででは、Cアームのたわみ等の原因で幾何学パラメータに違いが生じる問題がある。360度回転させる前半と後半で全く同じ幾何学パラメータだとして再構成演算をしてしまうと位置ずれが生じ、そのことによる画像のアーチファクトが生じる問題がある。 The present inventor has found the following problems as a result of studying the above prior art. In other words, a C-arm is sometimes used to support an X-ray source or a two-dimensional X-ray detector in a cone-beam X-ray CT apparatus, but a cone-beam X-ray CT apparatus using a C-arm has an X-ray on one side. It has a structure with a source and a two-dimensional X-ray detector on the other side. In that case, because the weight of both ends of the C-arm is uneven, rotate the C-arm from the lowest position to lift the heavy two-dimensional detector until it comes to the top. Until it is lowered to the opposite side, there is a problem that the geometric parameter is different due to the deflection of the C-arm. If the reconstruction calculation is performed assuming that the geometric parameters are exactly the same in the first half and the second half rotated 360 degrees, there is a problem in that a positional shift occurs, resulting in image artifacts.

本発明の目的は、回転する角度範囲によって幾何学パラメータに偏りがある場合において、アーチファクトの原因となる機械的製作誤差等を好適に求め補正することが可能なCアーム方式コーンビームX線CT装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a C-arm type cone beam X-ray CT apparatus capable of suitably obtaining and correcting a mechanical manufacturing error or the like that causes an artifact when a geometric parameter is biased depending on a rotation angle range. Is to provide.

本発明によれば、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、そのＸ線源に対向して配置され被検体のＸ線透視像を得る２次元Ｘ線検出器と、これらの２次元Ｘ線検出器とＸ線源を同一回転中心の円軌道面上で回転移動させながら、回転中心軸上に配置された被検体のＸ線透視像を前記２次元Ｘ線検出器により得、得られたＸ線透視像を基に３次元的Ｘ線ＣＴ像を画像再構成する画像再構成手段と、画像再構成された３次元的Ｘ線ＣＴ像を表示する表示手段を備えたコーンビームＸ線ＣＴ装置において、前記回転移動の回転中心軸、前記回転移動の回転開始角度及び回転角度ピッチに含まれる誤差を、前記回転中心軸に略平行に配置した複数本のワイヤーを含むファントムの再構成画像を用いて計算する誤差計算手段とを備え、前記画像再構成手段は、該計算された誤差を用いて、前記Ｘ線透視像を逆投影し、３次元的Ｘ線ＣＴ像を画像再構成することを特徴とするコーンビームＸ線ＣＴ装置が提供される。
According to the present invention, an X-ray source that irradiates a subject with X-rays, a two-dimensional X-ray detector that is disposed opposite to the X-ray source and obtains an X-ray fluoroscopic image of the subject, and these two-dimensional While the X-ray detector and the X-ray source are rotated on the circular orbital plane having the same rotation center, an X-ray fluoroscopic image of the subject placed on the rotation center axis is obtained and obtained by the two-dimensional X-ray detector. Cone beam X provided with image reconstruction means for reconstructing a three-dimensional X-ray CT image based on the obtained X-ray fluoroscopic image, and display means for displaying the image-reconstructed three-dimensional X-ray CT image In a line CT apparatus, a reconstruction of a phantom including a plurality of wires in which errors included in the rotation center axis of the rotation movement, the rotation start angle and rotation angle pitch of the rotation movement are arranged substantially parallel to the rotation center axis and a error calculation means for calculating using an image, the image reconstruction means By using the calculated error, the X-ray fluoroscopic image by back projection, the cone beam X-ray CT apparatus characterized by image reconstruction is provided a three-dimensional X-ray CT images.

また本発明によれば、前記２次元Ｘ線検出器の前面に予めホールチャートファントムを設定し、設置されたホールチャートファントムについてＸ線透視像を、前記２次元Ｘ線検出器により撮影し、その撮影されたホールチャートの前記被検体の対軸方向に沿った軸と、前記回転中心軸の前記２次元Ｘ線検出器の投影像の座標ねじれ角を計算する座標ねじれ角計算手段を備え、前記画像再構成手段は、該計算された座標ねじれ角を用い、前記Ｘ線透視像を補正することを特徴とするコーンビームＸ線ＣＴ装置が提供される。
According to the present invention, a Hall chart phantom is set in front of the two-dimensional X-ray detector in advance, and an X-ray fluoroscopic image of the installed Hall chart phantom is taken by the two-dimensional X-ray detector, comprising a shaft along the pair axis direction of the photographed the subject of the hole chart, the coordinates twist angle calculating means for calculating the coordinates twist angle of the projected image of the two-dimensional X-ray detector of the rotation center axis, wherein A cone beam X-ray CT apparatus is provided in which the image reconstruction means corrects the X-ray fluoroscopic image using the calculated coordinate twist angle.

また本発明によれば、前記複数本のワイヤーを含むファントムの再構成画像に基づいて、前記回転中心軸の方向と、前記２次元Ｘ線検出器により撮影された前記Ｘ線透視像との座標ねじれ角を計算する座標ねじれ角計算手段を備え、前記画像再構成手段は、該計算された座標ねじれ角を用い、前記Ｘ線透視像を回転補正する座標ねじれ角補正手段を備えることを特徴とするコーンビームＸ線ＣＴ装置が提供される。 According to the invention, based on the reconstructed image of the phantom including the plurality of wires, the coordinates of the direction of the rotation center axis and the X-ray fluoroscopic image photographed by the two-dimensional X-ray detector Coordinate torsion angle calculation means for calculating a torsion angle is provided, and the image reconstruction means includes coordinate torsion angle correction means for rotationally correcting the fluoroscopic image using the calculated coordinate torsion angle. A cone beam X-ray CT apparatus is provided.

本発明によれば、回転する角度範囲によって幾何学パラメータに偏りがある場合において、アーチファクトの原因となる機械的製作誤差等を好適に求め補正することが可能なCアーム方式コーンビームX線CT装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, a C-arm type cone beam X-ray CT apparatus capable of suitably obtaining and correcting a mechanical manufacturing error or the like causing an artifact when the geometric parameter is biased depending on a rotating angle range. Can be provided.

以下、本発明について、本発明の実施の形態（実施例）とともに図面を参照して説明する。
なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, the present invention will be described together with embodiments (examples) of the present invention with reference to the drawings.
Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment of the invention, and the repetitive description thereof is omitted.

図1は本発明の一実施の形態に係わるCアーム方式コーンビームX線CT装置の概略構成を示すブロック図である。Cアーム方式コーンビームX線CT装置は主に、計測部50と、計測部50を制御する計測部制御手段100と、計測部50で得られた計測データを基に3次元再構成を行う3次元再構成手段200と、計測部50の機械的製作上の誤差を数値的に表わし、3次元再構成手段200における3次元再構成の際の補正として用いる幾何学パラメータを求めるための幾何学パラメータ計算手段300より構成されている。またその他に、計測部50で得られたX線透過像を収集して記録する画像収集手段110と、3次元再構成手段200で得られた再構成画像を表示する画像表示手段210を備えている。 FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a C-arm cone beam X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention. C-arm type cone-beam X-ray CT system mainly performs 3D reconstruction based on measurement unit 50, measurement unit control means 100 that controls measurement unit 50, and measurement data obtained by measurement unit 50 3 The geometric parameters for calculating the geometric parameters used for correction in the three-dimensional reconstruction in the three-dimensional reconstruction means 200, numerically representing the error in mechanical fabrication of the dimension reconstruction means 200 and the measuring unit 50 The calculation means 300 is configured. In addition, an image collecting unit 110 that collects and records the X-ray transmission image obtained by the measurement unit 50 and an image display unit 210 that displays the reconstructed image obtained by the three-dimensional reconstruction unit 200 are provided. Yes.

先ず計測部50は、被検体3を載せる寝台4と、寝台4の上に載せられた被検体3にX線を照射するX線管1と、X線管1に設置されX線管1によるX線の照射の方向を制御するコリメータ2と、X線管1に対して被検体3と反対側の対向する位置に配置され、X線管1から照射され被検体3を透過してくるX線透過像を撮像し、これを可視光像に変換するX線イメージインテンシファイア5と、X線イメージインテンシファイア5で変換された可視光像を取り込むテレビカメラ6と、X線照射側（X線管1及びコリメータ2）とX線撮像側（X線イメージインテンシファイア5及びテレビカメラ6）を機械的に接続するCアーム10と、Cアーム10を保持するCアーム保持体11と、Cアーム保持体11を天井に取り付ける天井支持体12と、天井支持体12をレール上に動かせることにより、Cアーム全体を移動させる天井レール13を備えている。ただし、図1において8は回転中心軸、7はX線源の焦点の軌道を含む平面である回転軌道面（ミッドプレーン）、9は回転中心軸8と回転軌道面7の交点（以下、回転中心と呼ぶ。）を示す。 First, the measurement unit 50 includes a bed 4 on which the subject 3 is placed, an X-ray tube 1 that irradiates the subject 3 placed on the bed 4 with X-rays, and an X-ray tube 1 installed on the X-ray tube 1. A collimator 2 that controls the direction of X-ray irradiation, and an X-ray tube 1 that is disposed opposite to the subject 3 on the opposite side of the X-ray tube 1 and is irradiated from the X-ray tube 1 and passes through the subject 3 An X-ray image intensifier 5 that captures a line transmission image and converts it into a visible light image, a TV camera 6 that captures a visible light image converted by the X-ray image intensifier 5, and an X-ray irradiation side ( A C-arm 10 that mechanically connects the X-ray tube 1 and collimator 2) and the X-ray imaging side (X-ray image intensifier 5 and TV camera 6), and a C-arm holder 11 that holds the C-arm 10; The C-arm holder 11 is attached to the ceiling, and the entire C-arm can be moved by moving the ceiling support 12 on the rail. A ceiling rail 13 is provided. However, in FIG. 1, 8 is a rotation center axis, 7 is a rotation orbit plane (midplane) which is a plane including the focal path of the X-ray source, and 9 is an intersection of the rotation center axis 8 and the rotation orbit plane 7 (hereinafter referred to as rotation). Called the center).

また計測部制御手段100は、Cアーム10の回転中心軸8を中心に回す回転（回転中心軸8の周りを回す回転をプロペラ回転と呼ぶ。）を制御するCアーム回転制御手段101と、天井支持体12の天井レール13上での位置を制御しCアーム全体の位置を2次元的に制御する撮影系位置制御手段102と、X線管1に流す管電流のON、OFF等を制御するX線照射制御手段103と、寝台4の位置を制御して被検体の位置を制御する被検***置制御手段104と、X線イメージインテンシファイア5とテレビカメラ6によるX線透過像の撮像を制御する撮像系制御手段105等を備えている。 The measurement unit control means 100 includes a C-arm rotation control means 101 that controls rotation of the C-arm 10 around the rotation center axis 8 (rotation around the rotation center axis 8 is referred to as propeller rotation), and ceiling An imaging system position control means 102 that controls the position of the support 12 on the ceiling rail 13 and two-dimensionally controls the position of the entire C arm, and ON / OFF of the tube current flowing through the X-ray tube 1 is controlled. X-ray irradiation control means 103, subject position control means 104 for controlling the position of the subject by controlling the position of the bed 4, and imaging of X-ray transmission images by the X-ray image intensifier 5 and the TV camera 6 An imaging system control means 105 and the like for controlling are provided.

また3次元再構成手段200は、計測部50及び計測部制御手段100によって計測され、画像収集手段110に記録されたX線透視像を基に画像再構成演算を行い3次元的X線CT像を得るものであり、前処理手段201と、画像歪み補正手段202と、座標ねじれ角補正手段203と、フィルタリング手段204と、逆投影手段205と、3次元画像重ね合わせ手段206を備えている。それらを以下順に詳細に説明する。 The three-dimensional reconstruction means 200 is a three-dimensional X-ray CT image obtained by performing image reconstruction calculation based on the X-ray fluoroscopic image measured by the measurement unit 50 and the measurement unit control unit 100 and recorded in the image acquisition unit 110. The image processing apparatus includes a preprocessing unit 201, an image distortion correction unit 202, a coordinate torsion angle correction unit 203, a filtering unit 204, a back projection unit 205, and a three-dimensional image overlay unit 206. They will be described in detail below in order.

前処理手段201は、画像収集手段110で収集して記録されたX線透過像をX線吸収係数の分布像に変換する公知の手段である。本実施の形態では先ず、被検体3及び寝台4を撮影視野内に配置しない状態で予め撮影された空気のX線透過像の各画素データに対して自然対数変換演算を施す。次に被検体3を寝台4を載せた状態でX線透過像を撮影した各画素データに対して自然対数変換演算を施す。上記2つの画像の差分を取ることにより、被検体3及び寝台4のX線吸収係数の分布像を得る。 The pre-processing means 201 is a known means for converting the X-ray transmission image collected and recorded by the image collecting means 110 into a distribution image of X-ray absorption coefficients. In the present embodiment, first, natural logarithmic transformation calculation is performed on each pixel data of an X-ray transmission image of air that has been imaged in advance without the subject 3 and the bed 4 being placed in the field of view. Next, a natural logarithmic conversion operation is performed on each pixel data obtained by capturing an X-ray transmission image with the subject 3 placed on the bed 4. By taking the difference between the two images, an X-ray absorption coefficient distribution image of the subject 3 and the bed 4 is obtained.

画像歪み補正手段202は、特開平8-24248号公報に記載の公知の手段であり、X線吸収係数の分布像の画像歪みを補正する。この画像歪みは、X線イメージインテンシファイア5によってX線透過像を可視光像に変換する際に生じる画像歪みであり、後述する画像歪み補正テーブル保管手段302に格納されている画像歪み補正テーブルに基づき、前処理手段201で得られたX線吸収係数の分布像の画像歪みを補正する。
座標ねじれ角補正手段203は、2次元X線検出器の画像上での座標軸と実際の回転中心軸との角度の差（座標ねじれ角）の補正を行う画像回転手段である。 The image distortion correction means 202 is a known means described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-24248, and corrects image distortion in the distribution image of the X-ray absorption coefficient. This image distortion is an image distortion generated when an X-ray transmission image is converted into a visible light image by the X-ray image intensifier 5, and an image distortion correction table stored in an image distortion correction table storage unit 302 described later. Based on the above, the image distortion of the distribution image of the X-ray absorption coefficient obtained by the preprocessing means 201 is corrected.
The coordinate torsion angle correcting unit 203 is an image rotating unit that corrects an angle difference (coordinate torsion angle) between the coordinate axis on the image of the two-dimensional X-ray detector and the actual rotation center axis.

ここで、図2を用い座標ねじれ角を説明する。20はホールチャート、21は回転中心軸8の投影、7は回転軌道面、22はホールチャート上の縦軸、23はホールチャート上の横軸、24は座標ねじれ角bである。ホールチャート20は、後述する画像歪み補正テーブル生成手段301においてキャリブレーションデータを取得するために用いるファントムで、等間隔の格子点上に微小な点（ピンホール）を空けた金属板である。ホールチャート20をX線イメージインテンシファイア5の前面に固定してホールチャート歪み投影像を収集するが、ホールチャート上の縦軸22と回転中心軸8の投影21、またはホールチャート上の横軸23と回転軌道面7が座標ねじれ角bだけずれていると、画像歪み補正手段202で画像歪み補正後の画像はねじれ角bだけずれる。この座標ねじれ角ｂを、後述する座標ねじれ角計算手段306で求め、X線画像を座標ねじれ角bとは逆方向に回転してこれを補正する。ただし、本実施の形態ではX線撮像系としてX線イメージインテンシファイア5およびテレビカメラ6を用いたが、TFT素子等を用いた2次元X線検出器に置き換える場合には、X線検出器の取り付け角度のずれが座標ねじれ角ｂになる。 Here, the coordinate twist angle will be described with reference to FIG. 20 is a Hall chart, 21 is a projection of the rotation center axis 8, 7 is a rotation orbit plane, 22 is a vertical axis on the Hall chart, 23 is a horizontal axis on the Hall chart, and 24 is a coordinate twist angle b. The hole chart 20 is a phantom used for acquiring calibration data in an image distortion correction table generation unit 301 to be described later, and is a metal plate in which minute points (pinholes) are spaced on equidistant lattice points. The Hall chart 20 is fixed to the front of the X-ray image intensifier 5 to collect the Hall chart distortion projection image, but the vertical axis 22 on the Hall chart and the projection 21 of the rotation center axis 8 or the horizontal axis on the Hall chart When 23 and the rotational track surface 7 are shifted by the coordinate twist angle b, the image after the image distortion correction by the image distortion correction means 202 is shifted by the twist angle b. This coordinate twist angle b is obtained by coordinate twist angle calculation means 306 described later, and the X-ray image is corrected in the direction opposite to the coordinate twist angle b. However, in the present embodiment, the X-ray image intensifier 5 and the TV camera 6 are used as the X-ray imaging system. However, when replacing with a two-dimensional X-ray detector using a TFT element or the like, the X-ray detector The deviation of the mounting angle becomes the coordinate twist angle b.

フィルタリング手段204は、X線CT画像再構成におけるフィルタリング処理を行う公知の手段である。
逆投影手段205は、フィルタリングの後の画像データに対して、文献1に記載のフェルトカンプの方法を用いて逆投影処理を行う公知の手段である。ただし本実施の形態では、[0007]で述べたように、回転前半と回転後半で幾何学パラメータが異なると考え、それぞれの幾何学パラメータを用いて、それぞれのX線透過像を用いて逆投影処理を行う。 The filtering unit 204 is a known unit that performs a filtering process in X-ray CT image reconstruction.
The back projection means 205 is a known means for performing back projection processing on the image data after filtering using the felt-kamp method described in Document 1. However, in this embodiment, as described in [0007], it is considered that the geometric parameters are different between the first half of rotation and the second half of the rotation, and back projection is performed using each X-ray transmission image using each geometric parameter. Process.

3次元画像重ね合わせ手段206は、逆投影手段205により回転前半と回転後半のそれぞれの幾何学パラメータでそれぞれに逆投影処理された3次元的X線CT像を加算する手段である。加算により本実施の形態では前半と後半合わせて200度の方向からの2次元X線投影データを用いた3次元的X線CT像が生成される。生成された3次元的X線CT像は画像表示手段210により表示される。
The three-dimensional image superimposing means 206 is a means for adding the three-dimensional X-ray CT images back-projected by the back projection means 205 with the geometric parameters of the first half of rotation and the second half of the rotation, respectively. In the present embodiment, the addition generates a three-dimensional X-ray CT image using two-dimensional X-ray projection data from the direction of 200 degrees in the first half and the second half. The generated three-dimensional X-ray CT image is displayed by the image display means 210.

次に幾何学パラメータ計算手段300は、3次元再構成手段200で画像再構成を行う際に補正として取り入れるコーンビームX線CT装置の機械的製作誤差を幾何学パラメータとして用意するものであり、画像歪み補正テーブル生成手段301と、画像歪み補正テーブル保管手段302と、回転軌道面（ミッドプレーン）再構成手段303と、回転中心軸位置及び回転角度ピッチ計算手段304と、回転開始角度及び重ね合わせ基準位置計算手段305と、座標ねじれ角計算手段306を備えている。それらを以下順に詳細に説明する。 Next, the geometric parameter calculation unit 300 prepares a mechanical manufacturing error of the cone beam X-ray CT apparatus to be incorporated as a correction when performing image reconstruction by the three-dimensional reconstruction unit 200 as a geometric parameter. Distortion correction table generation means 301, image distortion correction table storage means 302, rotation trajectory plane (midplane) reconstruction means 303, rotation center axis position and rotation angle pitch calculation means 304, rotation start angle and overlay reference Position calculation means 305 and coordinate torsion angle calculation means 306 are provided. They will be described in detail below in order.

画像歪み補正テーブル生成手段301は、特開平8-24248号公報に記載の公知の手段であり、画像歪み補正手段202で使用する画像歪み補正テーブルを生成する。まず、X線イメージインテンシファイア5の前面にホールチャート20を固定してホールチャート歪み投影像を撮影する。ホールチャート歪み投影像に前処理手段201を施し、ピンホール状のホールの投影位置を検知し、補正後のホールチャート投影像のピンホールが格子点上に配列するようなホールチャート画像歪み補正テーブルを計算する。 The image distortion correction table generation unit 301 is a known unit described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-24248, and generates an image distortion correction table used by the image distortion correction unit 202. First, the Hall chart 20 is fixed to the front surface of the X-ray image intensifier 5, and a Hall chart distortion projection image is taken. Hall chart image distortion correction table in which pre-processing means 201 is applied to the hole chart distortion projection image, the projection position of the pinhole-shaped hole is detected, and the pinholes of the corrected hole chart projection image are arranged on the lattice points Calculate

画像歪み補正テーブル保管手段302は、画像歪み補正テーブル生成手段301で計算した画像歪み補正テーブルを磁気ディスク等に格納すると共に、画像歪み補正手段202が投影画像データの歪みを補正するときに、磁気ディスクから画像歪み補正テーブルを読み出しすることを可能とした公知の手段である。 The image distortion correction table storage unit 302 stores the image distortion correction table calculated by the image distortion correction table generation unit 301 on a magnetic disk or the like, and when the image distortion correction unit 202 corrects the distortion of the projection image data, This is a well-known means that makes it possible to read an image distortion correction table from a disk.

回転軌道面再構成手段303は、逆投影手段205において、回転軌道面（ミッドプレーン）7内の平面に限定した再構成画像を生成する手段である。
ここで、回転軌道面（ミッドプレーン）7とは、[0016]ではX線源の焦点の軌道を含む平面であると定義したが、次の定義でも特徴づけられる平面である。被検体上の点（x，y，z）に着目する。回転によりX線源と点（x，y，z）との距離は変化するため、2次元検出器面への投影点は遠近法の原理から分かるように一般に上下方向にも移動する。しかしながら、X線源を含み回転中心軸に垂直な面では、回転によりＸ線源と点（x，y，z）との距離が変化しても2次元検出器面への投影点は上下方向には移動しない。このような面と定義しても回転軌道面（ミッドプレーン）7は特徴づけられる。 The rotational trajectory plane reconstruction means 303 is means for generating a reconstructed image limited to a plane within the rotational trajectory plane (midplane) 7 in the back projection means 205.
Here, the rotational orbit plane (midplane) 7 is defined as a plane including the focal path of the X-ray source in [0016], but is also a plane characterized by the following definition. Focus on the point (x, y, z) on the subject. Since the distance between the X-ray source and the point (x, y, z) changes due to the rotation, the projection point on the two-dimensional detector surface generally moves in the vertical direction as can be seen from the perspective principle. However, on the plane that includes the X-ray source and is perpendicular to the center axis of rotation, the projection point on the two-dimensional detector plane is in the vertical direction even if the distance between the X-ray source and the point (x, y, z) changes due to rotation. Don't move on. Even if it is defined as such a surface, the rotating raceway surface (midplane) 7 is characterized.

回転中心軸位置及び回転角度ピッチ計算手段304は、回転軌道面再構成手段303で生成される画像を基に、逆投影手段205で使用する回転中心軸の実際の位置と回転角度ピッチの実際の値を算出する手段である。これにより、回転中心軸及び回転角度ピッチが設計値通りでない場合、補正を行うための幾何学パラメータが求められ、逆投影手段205での逆投影処理に用いることができる。 The rotation center axis position and rotation angle pitch calculation means 304 is based on the image generated by the rotation track plane reconstruction means 303 and the actual position and rotation angle pitch of the rotation center axis used by the back projection means 205. It is a means for calculating a value. Thus, when the rotation center axis and the rotation angle pitch are not as designed values, geometric parameters for correction are obtained and can be used for the back projection process in the back projection unit 205.

回転開始角度及び重ね合わせ基準位置計算手段305は、ミッドプレーン再構成手段303で生成される画像を元に、3次元画像重ね合わせ手段206で使用する回転開始角度と重ね合わせ基準位置の実際の値を算出する手段である。これにより、回転開始角度および重ね合わせ基準位置が設計値通りでない場合、補正を行うための幾何学パラメータを求め、3次元画像重ね合わせ手段206での、例えば回転前半と回転後半の100度ずつでの3次元的X線CT像を重ね合せる際に用いることができる。座標ねじれ角計算手段306は、座標ねじれ角補正手段203で用いる座標ねじれ角bの大きさを算出する手段である。
The rotation start angle and overlay reference position calculation unit 305 is based on the image generated by the midplane reconstruction unit 303, and the actual value of the rotation start angle and overlay reference position used by the 3D image overlay unit 206. Is a means for calculating. As a result, when the rotation start angle and the overlay reference position are not as designed values, geometric parameters for correction are obtained, and the 3D image superimposing means 206, for example, in the first half of rotation and the second half of rotation, respectively. It can be used when superimposing 3D X-ray CT images. The coordinate twist angle calculation means 306 is a means for calculating the magnitude of the coordinate twist angle b used in the coordinate twist angle correction means 203.

以上構成のCアームを利用したコーンビームX線CT装置において、実際の寸法は、例えばＸ線管1の焦点と回転中心9との距離は800mm、回転中心9とX線イメージインテンシファイア5のX線入力面との距離は400mmである。また、Cアーム10はCアーム回転制御手段101によって、被検体3（回転中心軸8）の周りをいわゆるプロペラ回転される。本実施の形態では、Cアームの回転全角度は完全に360度ではなく、X線イメージインテンシファイア5及びテレビカメラ6は、始め被検体3の左手の方向（−100°）にあり、天井方向（0°）を通過し、被検体3の右手方向（＋100°）に移動する。Cアーム10の回転速度の代表例は1秒当たり40度で、スキャン時間は5秒である。また本実施の形態では、200度の回転撮影は連続して行われるが、天井方向を境に前半100度と後半100度の機械的製作誤差の傾向が異なり、よって幾何学パラメータも前半と後半で異なるものと想定する。 In the cone beam X-ray CT apparatus using the C-arm configured as described above, the actual dimensions are, for example, the distance between the focal point of the X-ray tube 1 and the rotation center 9 is 800 mm, and the rotation center 9 and the X-ray image intensifier 5 The distance from the X-ray input surface is 400 mm. The C arm 10 is so-called propeller rotated around the subject 3 (rotation center axis 8) by the C arm rotation control means 101. In this embodiment, the total rotation angle of the C-arm is not completely 360 degrees, and the X-ray image intensifier 5 and the TV camera 6 are initially in the direction of the left hand (−100 °) of the subject 3 and the ceiling Moves in the right direction (+ 100 °) of the subject 3 through the direction (0 °). A typical example of the rotational speed of the C-arm 10 is 40 degrees per second, and the scan time is 5 seconds. In this embodiment, 200 degree rotation shooting is performed continuously, but the tendency of mechanical manufacturing errors between the first half 100 degrees and the second half 100 degrees differs from the ceiling direction. It is assumed that they are different.

次に撮影時における動作の説明を以下に行う。撮影に入ると、先ずCアーム回転制御手段101はCアーム10の回転を開始する。回転加速期間を経ると、X線照射制御手段103はX線管1よりX線を発生させ、撮像系制御手段105はテレビカメラ6による可視光像の撮像を開始する。X線管1から照射されたX線は被検体3を透過した後、X線イメージインテンシファイア5へ入射する。X線透過像はX線イメージインテンシファイア5で可視光像に変換され、テレビカメラ6に取り込まれる。テレビカメラ6はＸ線透過像をビデオ信号に変換した後、A／D変換を行い、得られたデジタル画像は画像収集手段110に記録される。テレビカメラ6の標準走査モードは、例えば毎秒30フレーム、走査線数512本である。また、回転角度ピッチの公称値は1.33度で、5秒間に150枚のX線画像を取得する。200度の回転撮影が完了すると、X線照射制御手段103はX線管1からのX線の発生を終了させ、Cアーム回転制御手段101は回転を停止する。一方、3次元再構成手段200は撮影に併行して、あるいは撮影終了後に画像収集手段110からデジタル画像を読み出し、後述する3次元再構成処理によって被検体3の3次元的X線CT像の再構成演算を行い、画像表示手段210に表示する。ただし、画像表示手段210は、画像収集手段110に記録されたX線画像を直接表示することも可能である。
Next, the operation during photographing will be described below. When shooting is started, first, the C-arm rotation control means 101 starts rotating the C-arm 10. After the rotation acceleration period, the X-ray irradiation control means 103 generates X-rays from the X-ray tube 1, and the imaging system control means 105 starts capturing a visible light image by the television camera 6. X-rays irradiated from the X-ray tube 1 pass through the subject 3 and then enter the X-ray image intensifier 5. The X-ray transmission image is converted into a visible light image by the X-ray image intensifier 5 and taken into the television camera 6. The TV camera 6 converts the X-ray transmission image into a video signal, performs A / D conversion, and the obtained digital image is recorded in the image collecting means 110. The standard scanning mode of the television camera 6 is, for example, 30 frames per second and 512 scanning lines. The nominal rotation angle pitch is 1.33 degrees, and 150 X-ray images are acquired in 5 seconds. When the 200-degree rotation imaging is completed, the X-ray irradiation control means 103 ends the generation of X-rays from the X-ray tube 1, and the C-arm rotation control means 101 stops rotating. On the other hand, the 3D reconstruction unit 200 reads a digital image from the image acquisition unit 110 in parallel with or after the imaging, and reconstructs a 3D X-ray CT image of the subject 3 by a 3D reconstruction process described later. The composition calculation is performed and displayed on the image display means 210. However, the image display means 210 can also directly display the X-ray image recorded in the image collection means 110.

次に、3次元再構成手段200および幾何学パラメータ計算手段300における各手段の動作説明を行う。ただし、上述したように前処理手段201、画像歪み補正手段202、フィルタリング手段204、逆投影手段205、画像歪み補正テーブル生成手段301、画像歪み補正テーブル保管手段302は公知の手段であり、それ以外の手段、すなわち座標ねじれ角補正手段203、3次元画像重ね合わせ手段206、ミッドプレーン再構成手段303、回転中心軸位置及び回転角度ピッチ計算手段304、回転開始角度及び重ね合わせ基準位置計算手段305、座標ねじれ角計算手段306には本発明の特徴が含まれる。従って、以下の説明では本発明の特徴が含まれる手段に重点を置いて、3次元再構成手段200および幾何学パラメータ計算手段300の説明を行う。 Next, the operation of each unit in the three-dimensional reconstruction unit 200 and the geometric parameter calculation unit 300 will be described. However, as described above, the preprocessing unit 201, the image distortion correction unit 202, the filtering unit 204, the back projection unit 205, the image distortion correction table generation unit 301, and the image distortion correction table storage unit 302 are well-known units. A coordinate torsion angle correcting means 203, a three-dimensional image superimposing means 206, a midplane reconstruction means 303, a rotation center axis position and rotation angle pitch calculating means 304, a rotation start angle and overlapping reference position calculating means 305, The coordinate twist angle calculation means 306 includes the features of the present invention. Therefore, in the following description, the three-dimensional reconstruction unit 200 and the geometric parameter calculation unit 300 will be described with emphasis on the unit including the features of the present invention.

幾何学パラメータ計算手段300において幾何学パラメータを計算するためには、図3に示すファントムを用いる。図3は被検体3を足方向からみた図であり、30はワイヤー状ファントムである。簡単のため、X線管1とコリメータ2と、寝台4、X線イメージインテンシファイア5とテレビカメラ6のみを示し、他は省略した。本実施の形態においてワイヤー状ファントム30は、複数のワイヤーを回転中心軸に平行に張り、3次元的X線CT像の回転軌道面（ミッドプレーン）7に平行な断面像を生成するとその中のワイヤーの位置が縦横に並ぶように配置したものである。ただし、図3では5×5でワイヤーを配置したものとして例を図示している。このワイヤー状ファントム30と、図2で説明したホールチャート20を用い収集されるキャリブレーションデータに基いて、幾何学パラメータ計算手段300では幾何学パラメータの計算処理を行う。
In order to calculate the geometric parameter in the geometric parameter calculation means 300, a phantom shown in FIG. 3 is used. FIG. 3 is a view of the subject 3 seen from the foot direction, and 30 is a wire phantom. For simplicity, only the X-ray tube 1, the collimator 2, the bed 4, the X-ray image intensifier 5 and the TV camera 6 are shown, and the others are omitted. In the present embodiment, the wire phantom 30 stretches a plurality of wires in parallel to the rotation center axis, and generates a cross-sectional image parallel to the rotation orbit plane (midplane) 7 of the three-dimensional X-ray CT image. The wires are arranged so that the positions of the wires are arranged vertically and horizontally. However, in FIG. 3, an example is shown on the assumption that wires are arranged in 5 × 5. Based on the calibration data collected using the wire phantom 30 and the hole chart 20 described in FIG. 2, the geometric parameter calculation means 300 performs a geometric parameter calculation process.

次に図4に、幾何学パラメータ計算手段300における幾何学パラメータ計算処理のフローチャートを示す。各ステップを順に説明する。ただし以下、本実施形態においてステップNoを示すのに、図中ではS20，S301等と表記するものとする。
（ステップ20）先ず、ホールチャート20をX線イメージインテンシファイア5の前面に固定して回転撮影を行い、各角度におけるホールチャート歪み投影像、例えば150枚の収集を行う。
（ステップ301）次に画像歪み補正テーブル生成手段301により、（ステップ20）で得られた150枚のホールチャート画像歪み投影像を基にホールチャート画像歪み補正テーブルの計算を行う。
（ステップ302）次に画像歪み補正テーブル保管手段302に、（ステップ301）で計算されたホールチャート画像歪み補正テーブルを保管する。ここで保管されたホールチャート画像歪み補正テーブルは、画像歪み補正手段202でX線透視像の画像歪みを補正する際に用いられる。 Next, FIG. 4 shows a flowchart of the geometric parameter calculation processing in the geometric parameter calculation means 300. Each step will be described in turn. However, in the following, in the present embodiment, the step numbers are indicated as S20, S301, etc. in the figure.
(Step 20) First, the Hall chart 20 is fixed to the front surface of the X-ray image intensifier 5 and rotational imaging is performed, and Hall chart distortion projection images at each angle, for example, 150 images are collected.
(Step 301) Next, the image distortion correction table generating means 301 calculates a hole chart image distortion correction table based on the 150 hole chart image distortion projection images obtained in (step 20).
(Step 302) Next, the hole chart image distortion correction table calculated in (Step 301) is stored in the image distortion correction table storage means 302. The Hall chart image distortion correction table stored here is used when the image distortion correction unit 202 corrects the image distortion of the fluoroscopic image.

（ステップ30）図3で示したワイヤー状ファントムを、ワイヤーの方向が回転中心軸の方向と同じになるようにして、更に奇数個×奇数個配列されたワイヤーの最も中央のもの（3×3のワイヤー状ファントムの場合には、縦2列目、横2列目のもの、5×5のワイヤー状ファントムの場合には、縦3列目、横3列目のもの）が概ね回転中心軸上に載るように配置して、Cアーム方式コーンビームX線CT装置の回転撮影を行い、X線透視像を得る。
（ステップ304）回転中心軸位置及び回転角度ピッチ計算手段304により、回転中心軸位置及び回転角度ピッチの実際の値（設計値との差）を計算する。計算の具体的な処理の詳細は、図6を用い後述する。ここで求められた実際の回転中心軸位置及び回転角度ピッチは、逆投影手段205で実際のX線透視像を逆投影処理をする際に用いられる。 (Step 30) The wire-shaped phantom shown in FIG. 3 is arranged so that the direction of the wire is the same as the direction of the central axis of rotation, and the odd-numbered × odd-numbered wire in the center (3 × 3 In the case of a wire-shaped phantom, the one in the second row and the second row, and in the case of a 5 × 5 wire-shaped phantom, in the third row and the third row) Arrange it so that it is placed on the top, and rotate the C-arm type cone-beam X-ray CT device to obtain an X-ray fluoroscopic image.
(Step 304) The rotation center axis position and rotation angle pitch calculation means 304 calculates actual values (differences from design values) of the rotation center axis position and rotation angle pitch. Details of the specific processing of the calculation will be described later with reference to FIG. The actual rotation center axis position and rotation angle pitch obtained here are used when the back projection unit 205 performs back projection processing of the actual X-ray fluoroscopic image.

（ステップ305）回転開始角度及び重ね合わせ基準位置計算手段305により、回転開始角度及び重ね合わせ基準位置の実際の値（設計値との差）を計算する。計算の具体的な処理の詳細は、図14を用い後述する。ここで求められた回転開始角度及び重ね合わせ基準位置は、3次元画像重ね合わせ手段206で前半と後半の100度ずつでの再構成画像を重ね合せる際に用いられる。
（ステップ306）座標ねじれ角計算手段306により、[0021]で説明した座標ねじれ角を計算する。計算の具体的な処理の詳細は、図15を用い後述する。ここで求められた座標ねじれ角は、座標ねじれ角補正手段203で座標ねじれ角を補正する際に用いられる。 (Step 305) The rotation start angle and overlay reference position calculation means 305 calculates the actual value (difference from the design value) of the rotation start angle and overlay reference position. Details of the specific processing of the calculation will be described later with reference to FIG. The rotation start angle and superposition reference position obtained here are used when the three-dimensional image superimposing means 206 superimposes the reconstructed images at 100 degrees each in the first half and the second half.
(Step 306) The coordinate twist angle calculation means 306 calculates the coordinate twist angle described in [0021]. Details of the specific processing of the calculation will be described later with reference to FIG. The coordinate twist angle obtained here is used when the coordinate twist angle is corrected by the coordinate twist angle correcting means 203.

上記図4の幾何学パラメータ計算処理のフローチャートの内（ステップ304）および（ステップ305）では、計算の計算時間短縮のために回転軌道面（ミッドプレーン）7上の投影データに限定した再構成演算処理を行い、その結果を用いる。次に回転軌道面（ミッドプレーン）7上に限定した再構成演算処理（回転軌道面再構成演算処理）の手順を図5のフローチャートを用い説明する。
（ステップ201）回転軌道面（ミッドプレーン）7に限定した投影データを用いて、前処理手段201で前処理を行う。 In step 304 and step 305 of the geometric parameter calculation process shown in FIG. 4 above, reconstruction operations are limited to projection data on the rotating orbital plane (midplane) 7 in order to shorten the calculation time. Process and use the result. Next, the procedure of reconstruction calculation processing (rotation track plane reconstruction calculation processing) limited to the rotation track surface (midplane) 7 will be described with reference to the flowchart of FIG.
(Step 201) Pre-processing is performed by the pre-processing means 201 using projection data limited to the rotation orbit plane (midplane) 7.

（ステップ202）（ステップ201）で回転軌道面（ミッドプレーン）7に限定して前処理を行ったデータについて、画像歪み補正手段202で画像歪み補正処理を行う。
（ステップ204）（ステップ202）で回転軌道面（ミッドプレーン）7に限定して画像歪み補正処理を行ったデータについて、フィルタリング手段204でフィルタリング処理を行う。
（ステップ205）（ステップ204）で回転軌道面（ミッドプレーン）7に限定してフィルタリング処理を行ったデータについて、逆投影手段205で逆投影処理を行う。 (Step 202) The image distortion correction unit 202 performs image distortion correction processing on the data that has been pre-processed in the step 201 and limited to the rotational orbit plane (midplane) 7.
(Step 204) The filtering means 204 performs filtering processing on the data that has been subjected to the image distortion correction processing limited to the rotation orbit plane (midplane) 7 in (Step 202).
(Step 205) The backprojection means 205 performs backprojection processing on the data subjected to the filtering processing limited to the rotational orbital plane (midplane) 7 in (Step 204).

以上（ステップ201）から（ステップ205）までの各手順により回転軌道面（ミッドプレーン）7における再構成画像が得られる。ただし、本実施の形態ではCアームのプロペラ回転の前半100度と後半100度で機械的製作誤差の傾向が異なると仮定しているので、（ステップ304）および（ステップ305）では回転前半と回転後半のそれぞれの投影データより上記回転軌道面再構成画像を求め、それぞれによって幾何学パラメータを求める。 A reconstructed image on the rotating orbital plane (midplane) 7 is obtained by the above steps (step 201) to (step 205). However, in this embodiment, it is assumed that the tendency of the mechanical manufacturing error is different between the first half 100 degrees and the second half 100 degrees of the C-arm propeller rotation. Therefore, (Step 304) and (Step 305) The rotational trajectory plane reconstruction image is obtained from each projection data in the latter half, and the geometric parameter is obtained by each.

次に図6に、回転中心軸位置及び回転角度ピッチ計算手段304における回転中心軸位置計算及び回転角度ピッチ計算処理のフローチャートを示す。各ステップを順に説明する。ただし、回転前半と回転後半でそれぞれ同様の手順によって回転中心軸位置及び回転角度ピッチを計算するので、回転前半のみについて説明し、回転後半については省略する。 Next, FIG. 6 shows a flowchart of rotation center axis position calculation and rotation angle pitch calculation processing in the rotation center axis position and rotation angle pitch calculation means 304. Each step will be described in turn. However, since the rotation center axis position and the rotation angle pitch are calculated in the same procedure in the first half of the rotation and the second half of the rotation, only the first half of the rotation will be described, and the second half of the rotation will be omitted.

（ステップ401）まず、図4の（ステップ30）で収集したワイヤー状ファントム投影像から、回転前半の投影データを選択する。
（ステップ402）撮影系ジオメトリパラメータの1つである回転角度ピッチの初期値を、例えば1.33°（＝200°/150枚）に設定する。
（ステップ403）回転中心軸位置（以下、centerと称す）を初期位置（設計位置）に設定する。
（ステップ303）ワイヤー状ファントムの回転前半の投影データによる回転軌道面画像再構成を行う。 (Step 401) First, projection data for the first half of the rotation is selected from the wire-like phantom projection images collected in (Step 30) of FIG.
(Step 402) The initial value of the rotation angle pitch, which is one of the imaging system geometry parameters, is set to 1.33 ° (= 200 ° / 150 sheets), for example.
(Step 403) A rotation center axis position (hereinafter referred to as center) is set to an initial position (design position).
(Step 303) Rotational orbit plane image reconstruction is performed based on projection data of the first half of the rotation of the wire phantom.

ここで、回転中心軸の初期位値が機械的製作誤差を持つ場合にどのような再構成画像が得られるかの模式図を図7および図8に示す。ただし、図7および図8はワイヤー状ファントム30のワイヤー数が3×3の場合である。また、図7および図8は被検体3の足方向からみたもので、簡単のためX線イメージインテンシファイア5及びテレビカメラ6のみを示し、他は省略した。今説明しているのは回転前半部であるので、X線イメージインテンシファイア5及びテレビカメラ6は被検体の左手の方向から、天井の方向まで移動する。図7は、検出器上での回転中心軸の投影が実際より＋u方向に誤差を持つ（32の実線の位置）として画像再構成処理をした場合の再構成画像である。この場合、再構成画像のワイヤー像は点にはならず、右から下方向に包絡線からなる弧を描き、その半径は（ステップ402）で設定したcenterの正しい位置からのずれに概ね等しくなる。一方、図8は、検出器上での回転中心軸の投影が実際より−u方向に誤差を持つ（32の実線の位置）として画像再構成処理をした場合の再構成画像である。この場合、再構成画像のワイヤー像は点にはならず、左から上方向に包絡線からなる弧を描き、その半径は（ステップ402）で設定したcenterの正しい位置からのずれに概ね等しくなる。 Here, FIG. 7 and FIG. 8 are schematic diagrams showing what kind of reconstructed image is obtained when the initial position value of the rotation center axis has a mechanical manufacturing error. However, FIG. 7 and FIG. 8 are cases where the number of wires of the wire phantom 30 is 3 × 3. 7 and 8 are viewed from the direction of the foot of the subject 3. For simplicity, only the X-ray image intensifier 5 and the TV camera 6 are shown, and the others are omitted. Since what is now being described is the first half of the rotation, the X-ray image intensifier 5 and the TV camera 6 move from the direction of the left hand of the subject to the direction of the ceiling. FIG. 7 is a reconstructed image when the image reconstruction processing is performed on the assumption that the projection of the rotation center axis on the detector has an error in the + u direction from the actual position (32 solid line positions). In this case, the wire image of the reconstructed image is not a point, but an arc consisting of an envelope is drawn from the right to the bottom, and its radius is approximately equal to the deviation from the correct center position set in (Step 402). . On the other hand, FIG. 8 shows a reconstructed image when the image reconstruction process is performed on the assumption that the projection of the rotation center axis on the detector has an error in the −u direction from the actual position (32 solid line positions). In this case, the wire image of the reconstructed image does not become a point, but draws an arc of an envelope from the left to the top, and its radius is approximately equal to the deviation from the correct center position set in (Step 402). .

（ステップ404）（ステップ303）で得られた再構成画像について、閾値処理を行いワイヤー領域を抽出する。
（ステップ410）再構成画像には複数のワイヤー断面が縦横に配置されているが、回転中心軸位置計算処理においては、最も画像***付近に配置されているワイヤーに注目する。そして、この中心ワイヤーの半径を算出する。
（ステップ411）（ステップ410）で算出した弧の半径がゼロと見なせるかを判定する。見なせれば（ステップ420）へ、見なせなければ（ステップ412）へ移行する。
（ステップ412）（ステップ411）で弧の半径がゼロと見なせなかった場合、図7の場合か図8の場合かを判断し、それに応じてcenterが正しくなるよう加減算して補正する。そして、（ステップ303）からの過程を再度行う。（ステップ411）で弧の半径がゼロと見なせた場合、回転角度ピッチの計算に移行する。 (Step 404) Threshold processing is performed on the reconstructed image obtained in (Step 303) to extract a wire region.
(Step 410) In the reconstructed image, a plurality of wire cross sections are arranged vertically and horizontally, but in the rotation center axis position calculation process, attention is paid to the wire arranged most near the center on the image. And the radius of this center wire is calculated.
(Step 411) It is determined whether or not the arc radius calculated in (Step 410) can be regarded as zero. If it can be regarded, it moves to (step 420), and if it cannot be regarded, it moves to (step 412).
(Step 412) When the radius of the arc cannot be regarded as zero in (Step 411), it is determined whether it is the case of FIG. 7 or FIG. 8, and correction is performed by adding / subtracting so that the center becomes correct accordingly. Then, the process from (Step 303) is performed again. If the arc radius can be regarded as zero in (Step 411), the process proceeds to calculation of the rotation angle pitch.

図9と図10に、実際と異なる回転角度ピッチでミッドプレーン再構成を行った場合の、ワイヤー状ファントムの再構成画像を示す。ただし、図9および図10はワイヤー状ファントム30のワイヤー数が3×3の場合である。また、図9および図10は被検体3の足方向からみたもので、簡単のためX線イメージインテンシファイア5及びテレビカメラ6のみを示し、他は省略した。図9は、回転中心軸の位置（center）は正しいが、回転角度ピッチは実際より小さい値でミッドプレーン再構成を行った場合の、再構成画像である。この場合、回転中心を通りスキャン角度範囲のちょうど真ん中の方向を通る線上、図では、右上、中心、左下のワイヤー断面は結像するが、その線上から離れるつれ、ワイヤー断面は外側に広がるような弧を描く。一方、図10は回転中心軸の位置（center）は正しいが、回転角度ピッチは実際より小さい値でミッドプレーン再構成を行った場合の、ワイヤー再構成画像である。この場合も、回転中心を通りスキャン角度範囲のちょうど真ん中の方向を通る線上ではワイヤー断面は結像するものの、その外側では図9とは反対に、回転中心を囲むような弧を描く。 9 and 10 show reconstructed images of the wire phantom when the midplane reconstruction is performed at a rotation angle pitch different from the actual one. However, FIG. 9 and FIG. 10 show the case where the number of wires of the wire phantom 30 is 3 × 3. FIGS. 9 and 10 are viewed from the foot direction of the subject 3. For simplicity, only the X-ray image intensifier 5 and the TV camera 6 are shown, and the others are omitted. FIG. 9 is a reconstructed image when the midplane reconstruction is performed with the rotation center pitch being correct but the rotation angle pitch being smaller than the actual value. In this case, on the line passing through the center of rotation and passing through the middle direction of the scan angle range, in the figure, the upper right, center, and lower left wire cross-sections are imaged, but as they move away from the line, the wire cross-section spreads outward. Draw an arc. On the other hand, FIG. 10 is a wire reconstructed image when the midplane reconstruction is performed with the rotation center pitch being correct but the rotation angle pitch being smaller than the actual value. In this case as well, although the wire cross section is imaged on a line passing through the center of rotation and passing through the middle direction of the scan angle range, an arc surrounding the center of rotation is drawn outside the wire cross section, contrary to FIG.

(ステップ420)周辺ワイヤー、すなわち回転中心を通りスキャン角度範囲のちょうど真ん中の方向を通る線上から最も離れたワイヤー、図では左上または右下のワイヤーの再構成画像の弧の半径を算出する。
(ステップ421)(ステップ420)で算出した周辺ワイヤーの弧の半径がゼロと見なせるかを判定する。見なせれば再構成画像は図11のようになり、回転前半の回転中心軸位置および回転角度ピッチの計算を終了し、見なせなければ(ステップ422)へ移行する。(ただし、図11において、ワイヤーの再構成画像の断面が斜めの棒状で、点状に結像しないのは、左上から右下方向への投影データが欠落しているためである。)
(ステップ422)(ステップ421)で弧の半径がゼロと見なせなかった場合、図9の場合か図10の場合かを判断し、それに応じて回転角度ピッチが正しくなるよう加減算して補正する。そして、(ステップ303)からの過程を再度行う。
(Step 420) The radius of the arc of the reconstructed image of the peripheral wire, that is, the wire farthest from the line passing through the center of rotation and passing through the middle direction of the scan angle range, in the figure, the upper left or lower right wire is calculated.
(Step 421) It is determined whether the radius of the arc of the peripheral wire calculated in (Step 420) can be regarded as zero. If it can be considered, the reconstructed image becomes as shown in FIG. 11, and the calculation of the rotation center axis position and the rotation angle pitch in the first half of the rotation ends, and if it cannot be considered, the process proceeds to (Step 422). (However, in FIG. 11, the cross-section of the reconstructed wire wire is a slanted bar and does not form a dot because the projection data from the upper left to the lower right is missing.)
(Step 422) If the radius of the arc cannot be regarded as zero in (Step 421 ), determine whether it is the case of Fig. 9 or Fig. 10, and correct by adding / subtracting the rotation angle pitch accordingly. . Then, the process from (Step 303) is performed again.

同様のフローチャートによって回転後半についても、回転中心軸位置及び回転角度ピッチを計算する。すると、図12のようなワイヤー再構成画像が得られる。回転前半と回転後半の幾何学パラメータが同一ならば、図11と図12の再構成画像の加算により図13のように点状に結像したワイヤー像が得られるが、本実施の形態では回転前半と回転後半の幾何学パラメータが異なるため、再構成画像を加算する際に回転、平行移動等の重ね合わせ処理が必要であり、これは3次元画像重ね合わせ手段206において、回転開始角度及び重ね合わせ基準位置計算手段305で求めた幾何学パラメータを基に行われる。 The rotation center axis position and the rotation angle pitch are calculated for the second half of rotation by the same flowchart. Then, a wire reconstruction image as shown in FIG. 12 is obtained. If the geometric parameters of the first half of rotation and the second half of rotation are the same, the addition of the reconstructed images in FIG. 11 and FIG. Since the geometric parameters of the first half and the second half of the rotation are different, overlay processing such as rotation and translation is necessary when adding the reconstructed images. This is performed based on the geometric parameters obtained by the matching reference position calculation means 305.

次に図14に、回転開始角度及び重ね合わせ基準位置計算手段305において、回転前半と回転後半の再構成画像を重ねる際に必要な幾何学パラメータを求める処理のフローチャートを示す。各ステップを順に説明する。初めに、回転前半のワイヤー画像再構成において、ワイヤー断面が水平に配置されるように、調整する。具体的には、再構成演算における回転開始角度方向を実際に合わせるように調整することによって、ワイヤー断面が水平になるようにする。
（ステップ501）先ず、再構成演算における回転開始角度方向を設計値−100°とする。
（ステップ502）回転前半の投影データから図11に示すような回転軌道面再構成画像を生成する。 Next, FIG. 14 shows a flowchart of a process for obtaining a geometric parameter necessary for superimposing the reconstructed images of the first half of the rotation and the second half of the rotation in the rotation start angle and superimposition reference position calculation unit 305. Each step will be described in turn. First, in the wire image reconstruction in the first half of the rotation, adjustment is performed so that the wire cross section is horizontally arranged. Specifically, the wire cross section is made horizontal by adjusting so that the rotation start angle direction in the reconstruction calculation is actually matched.
(Step 501) First, the rotation start angle direction in the reconstruction calculation is set to the design value −100 °.
(Step 502) A rotational trajectory plane reconstructed image as shown in FIG. 11 is generated from the projection data in the first half of the rotation.

（ステップ503）閾値処理により再構成画像からワイヤー領域を抽出する。
（ステップ504）（ステップ503）で抽出されたワイヤー領域より各々のワイヤー断面の重心座標を算出する。
（ステップ505）ワイヤーの再構成断面が正確に水平に配置されているか、すなわち横方向に並ぶワイヤー断面の重心の上下座標が等しいかを判定し、等しければ（ステップ510）へ、等しくなければ（ステップ506）へ移行する。
（ステップ506）（ステップ505）で横方向に並ぶワイヤー断面の重心の上下座標が等しくないと判定された場合、再構成演算における前半回転開始角度方向をその等しくない程度に応じて加減算し、（ステップ502）からの過程を再度行う。 (Step 503) A wire region is extracted from the reconstructed image by threshold processing.
(Step 504) The barycentric coordinates of each wire cross section are calculated from the wire region extracted in (Step 503).
(Step 505) It is determined whether or not the reconstructed cross section of the wire is correctly placed horizontally, that is, the vertical coordinates of the center of gravity of the wire cross section aligned in the lateral direction are equal. Go to step 506).
(Step 506) When it is determined in (Step 505) that the vertical coordinates of the centroids of the wire cross sections arranged in the horizontal direction are not equal, the first half rotation start angle direction in the reconstruction calculation is added or subtracted according to the unequal degree, The process from step 502) is performed again.

（ステップ505）で横方向に並ぶワイヤー断面の重心の上下座標が等しいと判定された場合、回転後半のワイヤー再構成画像において、ワイヤー断面が水平に配置され、かつその重心が回転前半のワイヤー再構成画像と一致するように、後半の回転開始の角度方向と重ね合わせ基準位置の計算に移る。 If it is determined in step 505 that the vertical coordinates of the center of gravity of the wire sections arranged in the horizontal direction are equal, the wire section is horizontally arranged in the wire reconstruction image in the latter half of the rotation, and the center of gravity is The process proceeds to the calculation of the angular direction of the latter half of the rotation and the overlapping reference position so as to coincide with the constituent images.

（ステップ510）先ず回転後半の重ね合わせ基準位置を設計値通り（回転前半と回転後半でずれがない）とする。
（ステップ511）更に、回転後半の開始角度を天井方向0°に設定する。
（ステップ512）回転後半の投影データから図12に示すようなミッドプレーン再構成画像を生成する。
（ステップ513）閾値処理により再構成画像からワイヤー領域を抽出する。 (Step 510) First, the superposition reference position in the second half of the rotation is set as designed (no deviation between the first half and the second half of the rotation).
(Step 511) Furthermore, the start angle of the latter half of the rotation is set to 0 ° in the ceiling direction.
(Step 512) A midplane reconstructed image as shown in FIG. 12 is generated from the projection data in the latter half of the rotation.
(Step 513) A wire region is extracted from the reconstructed image by threshold processing.

（ステップ514）（ステップ513）で抽出されたワイヤー領域より各々のワイヤー断面の重心座標を算出する。
（ステップ515）ワイヤーの再構成断面が正確に水平に配置されているか、すなわち横方向に並ぶワイヤー断面の重心の上下座標が等しいかを判定し、等しければ（ステップ520）へ、等しくなければ（ステップ516）へ移行する。
（ステップ516）（ステップ515）で横方向に並ぶワイヤー断面の重心の上下座標が等しくないと判定された場合、再構成演算における後半回転開始角度方向を加減算し、（ステップ512）からの過程を再度行う。
（ステップ520）（ステップ515）で回転後半のワイヤーの再構成断面が正確に水平に配置されていると判断された場合、回転前半のワイヤーの再構成断面と回転後半のワイヤーの再構成断面を重ね合わせる。 (Step 514) The barycentric coordinates of each wire cross section are calculated from the wire region extracted in (Step 513).
(Step 515) It is determined whether or not the reconstructed cross section of the wire is correctly arranged horizontally, that is, the vertical coordinates of the center of gravity of the wire cross section aligned in the lateral direction are equal. Move to step 516).
(Step 516) If it is determined in (Step 515) that the vertical coordinates of the centroids of the wire sections aligned in the horizontal direction are not equal, the second half rotation start angle direction in the reconstruction calculation is added and subtracted, and the process from (Step 512) is performed. Try again.
(Step 520) If it is determined in Step 515 that the reconstructed cross section of the wire in the latter half of the rotation is accurately placed horizontally, the reconstructed cross section of the wire in the first half of the rotation and the reconstructed cross section of the wire in the second half of the rotation Overlapping.

（ステップ521）回転前半の再構成断面のワイヤー重心座標と回転後半の再構成断面のワイヤー重心座標が一致しているかを判定し、一致していると見なせれば、投影開始角度及び基準位置計算を終了し、見なせなければ（ステップ522）へ移行する。
（ステップ522）（ステップ521）で回転前半の再構成断面のワイヤー重心座標と回転後半の再構成断面のワイヤー重心座標が一致していないと判定された場合、重心座標のずれの分だけ重ね合わせ基準位置を補正して、（ステップ512）からの過程を再度行う。 (Step 521) It is determined whether the wire centroid coordinates of the reconstructed cross section in the first half of rotation and the wire centroid coordinates of the reconstructed cross section in the second half of the rotation are coincident with each other. If the calculation is terminated and cannot be regarded, the process proceeds to (Step 522).
(Step 522) If it is determined in (Step 521) that the wire centroid coordinates of the reconstructed cross section in the first half of rotation and the wire centroid coordinates of the reconstructed cross section in the second half of the rotation do not match, superimposition is performed by the deviation of the centroid coordinates. The process from (Step 512) is performed again after correcting the reference position.

次に図15に、座標ねじれ角計算手段306において、座標ねじれ角を計算する処理のフローチャートを示す。各ステップを順に説明する。
（ステップ601）初めに、座標ねじれ角の初期値を0°に設定する。
（ステップ602）上記各手段で求めた幾何学パラメータを使用して、回転軌道面7に限らず、全ワイヤー投影データより3次元画像再構成処理を行う。 Next, FIG. 15 shows a flowchart of processing for calculating the coordinate twist angle in the coordinate twist angle calculation means 306. Each step will be described in turn.
(Step 601) First, the initial value of the coordinate twist angle is set to 0 °.
(Step 602) Using the geometric parameters obtained by each of the above means, a three-dimensional image reconstruction process is performed not only from the rotating orbital plane 7 but also from all wire projection data.

（ステップ603）回転軌道面7に平行で、回転軌道面7から回転中心軸方向に離れた再構成断面を選択する。図2から分かるように、座標ねじれ角bがゼロでないと、回転軌道面7のu平面上では再構成像が結像しても、そこから再構成断面が離れるにつれ、歪み補正後画像の縦軸22が回転中心軸の投影21からずれるため、再構成画像のワイヤー断面は図7または図8に示したような軌跡を描く。
（ステップ604）閾値処理により再構成画像からワイヤー領域を抽出する。
（ステップ605）ワイヤーの弧の半径を算出する。 (Step 603) A reconstructed cross section that is parallel to the rotating track surface 7 and is separated from the rotating track surface 7 in the direction of the rotation center axis is selected. As can be seen from FIG. 2, if the coordinate torsion angle b is not zero, even if a reconstructed image is formed on the u-plane of the rotating orbital plane 7, as the reconstructed cross-section moves away from it, Since the axis 22 deviates from the projection 21 of the rotation center axis, the wire cross section of the reconstructed image draws a locus as shown in FIG. 7 or FIG.
(Step 604) A wire region is extracted from the reconstructed image by threshold processing.
(Step 605) The radius of the arc of the wire is calculated.

（ステップ606）ワイヤーの弧の半径をゼロと見なせるかを判定する。ワイヤーの弧の半径がゼロと見なせれば、座標ねじれ角計算処理を終了し、見なせなけば、（ステップ607）へ移行する。
（ステップ607）（ステップ606）でワイヤーの弧の半径をゼロと見なせない場合、弧の向きに応じて座標ねじれ角の値を増減し、（ステップ602）からの過程を再度行う。 (Step 606) It is determined whether the radius of the arc of the wire can be regarded as zero. If the radius of the arc of the wire can be regarded as zero, the coordinate torsion angle calculation process is terminated, and if not, the process proceeds to (Step 607).
(Step 607) When the radius of the arc of the wire cannot be regarded as zero in (Step 606), the value of the coordinate twist angle is increased or decreased according to the direction of the arc, and the process from (Step 602) is performed again.

以上実施形態によれば、Cアーム方式コーンビームX線CT装置において、回転する角度範囲によって機械的製作誤差等を表す幾何学パラメータに偏りがある場合において、ワイヤー状ファントムを用いて各角度範囲における幾何学パラメータを各手段で求め、更に各手段で求めた幾何学パラメータを用いて3次元的X線CT像を画像再構成し、各角度範囲で得られた3次元的X線CT像を好適に重ね合わせることができるので、アーチファクトの原因となる上記誤差等を好適に求め補正することが可能となる。 According to the embodiment described above, in the C-arm type cone beam X-ray CT apparatus, when there is a bias in the geometric parameter representing a mechanical manufacturing error or the like due to the rotating angle range, the wire phantom is used in each angle range. The geometric parameters are determined by each means, and the 3D X-ray CT image is reconstructed using the geometric parameters determined by each means, and the 3D X-ray CT images obtained in each angle range are suitable. Therefore, it is possible to suitably obtain and correct the above-mentioned error that causes artifacts.

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形できる。例えば、上記実施の形態では回転前半と回転後半で幾何学パラメータが異なる場合を示したが、3つ以上の幾何学パラメータの異なる角度範囲を持つCアーム方式コーンビームX線CT装置にも、必要なステップを追加する等のことにより、本発明は適用可能である。また、2次元X線検出器としてX線イメージインテンシファイア5及びテレビカメラ6からなる系を用いたが、例えばこのX線検出器をTFT素子を用いた2次元X線検出器等に置き換えた場合にも、本発明は適用可能である。また、本発明はCアーム方式でないコーンビームX線CT装置にも適用可能である。また、上記実施形態では回転撮影全角度が200度である場合であったが、その他の角度、例えば全角度が360度の場合にも、本発明を適用可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention. For example, in the above embodiment, the case where the geometric parameters are different between the first half of the rotation and the second half of the rotation is shown, but it is also necessary for a C-arm type cone beam X-ray CT apparatus having three or more geometric parameters with different angle ranges. The present invention can be applied by adding various steps. In addition, a system composed of an X-ray image intensifier 5 and a TV camera 6 was used as a two-dimensional X-ray detector. For example, this X-ray detector was replaced with a two-dimensional X-ray detector using a TFT element. Even in this case, the present invention is applicable. The present invention can also be applied to a cone beam X-ray CT apparatus that is not a C-arm system. In the above-described embodiment, the rotation angle is 200 degrees. However, the present invention can be applied to other angles, for example, when the entire angle is 360 degrees.

本発明の実施の形態におけるCアーム方式コーンビームX線CT装置の概略構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a C-arm type cone beam X-ray CT apparatus in an embodiment of the present invention. 座標ねじれ角を説明するための図。The figure for demonstrating a coordinate twist angle. 幾何学パラメータ計算手段300において幾何学パラメータを計算するために用いるファントムを説明するための図（縦5×横5でワイヤーを配置する場合）。The figure for demonstrating the phantom used in order to calculate a geometric parameter in the geometric parameter calculation means 300 (when arrange | positioning a wire 5 * 5 in length). 本発明の実施の形態における幾何学パラメータ計算処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the geometric parameter calculation process in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における回転軌道面再構成演算処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the rotation track surface reconstruction calculation process in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における回転中心軸位置計算及び回転角度ピッチ計算処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the rotation center axis position calculation and rotation angle pitch calculation process in embodiment of this invention. 回転中心軸の初期位値が機械的製作誤差を持つ場合にどのような再構成画像が得られるかの模式図（検出器上での回転中心軸の投影が実際より＋u方向に誤差を持つとして画像再構成処理をした場合）。Schematic diagram of what kind of reconstructed image is obtained when the initial value of the rotation center axis has a mechanical manufacturing error (assuming that the projection of the rotation center axis on the detector has an error in the + u direction from the actual value) When image reconstruction processing is performed). 回転中心軸の初期位値が機械的製作誤差を持つ場合にどのような再構成画像が得られるかの模式図（検出器上での回転中心軸の投影が実際より−u方向に誤差を持つとして画像再構成処理をした場合）Schematic diagram of what kind of reconstructed image is obtained when the initial value of the rotation center axis has a mechanical manufacturing error (the projection of the rotation center axis on the detector has an error in the -u direction from the actual As an image reconstruction process) 実際と異なる回転角度ピッチで回転軌道面再構成を行った場合の、ワイヤー状ファントムの再構成画像（回転角度ピッチが実際より小さい値で回転軌道面再構成を行った場合）。Reconstructed image of the wire phantom when reconstructing the rotating track surface at a different rotation angle pitch (when the rotating track surface is reconstructed with a smaller rotation angle pitch). 実際と異なる回転角度ピッチで回転軌道面再構成を行った場合の、ワイヤー状ファントムの再構成画像（回転角度ピッチが実際より小さい値で回転軌道面再構成を行った場合）。Reconstructed image of the wire phantom when reconstructing the rotating track surface at a different rotation angle pitch (when the rotating track surface is reconstructed with a smaller rotation angle pitch). 本実施の形態において、回転前半の投影データから、回転中心軸の位置および回転角度ピッチが幾何学的に正しい値で回転軌道面再構成を行った場合の再構成像を示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram showing a reconstructed image when the rotational orbital plane is reconstructed from the projection data of the first half of rotation in the present embodiment, with the position of the rotation center axis and the rotation angle pitch being geometrically correct. 本実施の形態において、回転後半の投影データから、回転中心軸の位置および回転角度ピッチが幾何学的に正しい値で回転軌道面再構成を行った場合の再構成像を示す模式図。In the present embodiment, a schematic diagram showing a reconstructed image when the rotational orbital plane reconstruction is performed from the projection data in the latter half of the rotation with the rotational center axis position and the rotational angle pitch being geometrically correct. 本実施の形態において、全投影データから、回転中心軸の位置および回転角度ピッチが幾何学的に正しい値で再構成を行った場合の再構成像を示す模式図である。In this Embodiment, it is a schematic diagram which shows the reconstruction image when the position of a rotation center axis | shaft and the rotation angle pitch are reconfigure | reconstructed with a geometrically correct value from all projection data. 回転前半と回転後半の再構成画像を重ねる際に必要な幾何学パラメータを求める処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the process which calculates | requires a geometric parameter required when the reconstructed image of the rotation first half and the rotation latter half are overlapped. 座標ねじれ角を計算する処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the process which calculates a coordinate twist angle.

符号の説明Explanation of symbols

304…回転中心軸位置及び回転角度ピッチ計算手段
305…回転開始角度及び重ね合わせ基準位置計算手段
306…座標ねじれ角計算手段 304 ... Rotation center axis position and rotation angle pitch calculation means
305 ... Rotation start angle and overlay reference position calculation means
306 ... Coordinate torsion angle calculation means

Claims

被検体にＸ線を照射するＸ線源と、そのＸ線源に対向して配置され被検体のＸ線透視像を得る２次元Ｘ線検出器と、これらの２次元Ｘ線検出器とＸ線源を同一回転中心の円軌道面上で回転移動させながら、回転中心軸上に配置された被検体のＸ線透視像を前記２次元Ｘ線検出器により得、得られたＸ線透視像を基に３次元的Ｘ線ＣＴ像を画像再構成する画像再構成手段と、画像再構成された３次元的Ｘ線ＣＴ像を表示する表示手段を備えたコーンビームＸ線ＣＴ装置において、
前記回転移動の回転中心軸、前記回転移動の回転開始角度及び回転角度ピッチに含まれる誤差を、前記回転中心軸に略平行に配置した複数本のワイヤーを含むファントムの再構成画像を用いて計算する誤差計算手段とを備え、前記画像再構成手段は、該計算された誤差を用いて、前記Ｘ線透視像を逆投影し、３次元的Ｘ線ＣＴ像を画像再構成することを特徴とするコーンビームＸ線ＣＴ装置。 An X-ray source that irradiates the subject with X-rays, a two-dimensional X-ray detector that is disposed opposite to the X-ray source and obtains an X-ray fluoroscopic image of the subject, and these two-dimensional X-ray detectors and X An X-ray fluoroscopic image of the subject placed on the rotation center axis is obtained by the two-dimensional X-ray detector while the radiation source is rotated on the circular orbital plane having the same rotation center, and the obtained X-ray fluoroscopic image is obtained. In a cone beam X-ray CT apparatus comprising image reconstruction means for reconstructing a three-dimensional X-ray CT image based on the image and display means for displaying the reconstructed three-dimensional X-ray CT image,
The error included in the rotation center axis of the rotation movement, the rotation start angle and rotation angle pitch of the rotation movement is calculated using a reconstructed image of a phantom including a plurality of wires arranged substantially parallel to the rotation center axis. Error calculation means, and the image reconstruction means back-projects the X-ray fluoroscopic image using the calculated error to reconstruct a three-dimensional X-ray CT image. Cone beam X-ray CT system.

前記２次元Ｘ線検出器の前面に予めホールチャートファントムを設定し、設置されたホールチャートファントムについてＸ線透視像を、前記２次元Ｘ線検出器により撮影し、その撮影されたホールチャートの前記被検体の体軸方向に沿った軸と、前記回転中心軸の前記２次元Ｘ線検出器の投影像の座標ねじれ角を計算する座標ねじれ角計算手段を備え、A hole chart phantom is set in advance on the front surface of the two-dimensional X-ray detector, and an X-ray fluoroscopic image of the hole chart phantom installed is photographed by the two-dimensional X-ray detector. A coordinate torsion angle calculating means for calculating a coordinate torsion angle of the projection image of the axis of the subject along the body axis direction and the rotation center axis of the two-dimensional X-ray detector;
前記画像再構成手段は、該計算された座標ねじれ角を用い、前記Ｘ線透視像を補正することを特徴とする請求項１に記載のコーンビームＸ線ＣＴ装置。The cone beam X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the image reconstruction unit corrects the X-ray fluoroscopic image using the calculated coordinate twist angle.

前記複数本のワイヤーを含むファントムの再構成画像に基づいて、前記回転中心軸の方向と、前記２次元Ｘ線検出器により撮影された前記Ｘ線透視像との座標ねじれ角を計算する座標ねじれ角計算手段を備え、
前記画像再構成手段は、該計算された座標ねじれ角を用い、前記Ｘ線透視像を回転補正する座標ねじれ角補正手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のコーンビームＸ線ＣＴ装置。 Coordinate twist for calculating the coordinate twist angle between the direction of the rotation center axis and the X-ray fluoroscopic image photographed by the two-dimensional X-ray detector based on the reconstructed image of the phantom including the plurality of wires. With angle calculation means,
2. The cone beam X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the image reconstruction unit includes a coordinate torsion angle correction unit that rotationally corrects the X-ray fluoroscopic image using the calculated coordinate torsion angle. 3. .