JP4479503B2 - Tomography equipment - Google Patents
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Description
この発明は、医療分野や工業分野に用いられ、被検体に電磁波を照射して得られた投影像から断層像または/および3次元画像を再構成する断層撮影装置に関する。 The present invention relates to a tomographic apparatus that is used in the medical field or industrial field and reconstructs a tomographic image and / or a three-dimensional image from a projection image obtained by irradiating a subject with electromagnetic waves.
この種の断層撮影装置では、例えば、被検体の撮影時、定期点検または故障発生などの保守点検時などに、装置の保守・校正を行う必要がある。そのため、従来、特許文献1に開示されているものが知られている。
In this type of tomography apparatus, it is necessary to perform maintenance / calibration of the apparatus, for example, during imaging of a subject, during periodic inspections, or during maintenance inspections such as occurrence of failures. Therefore, what is conventionally disclosed in
この従来例によれば、被検体を載置する天板に校正ファントムを載置して照射手段と検出手段とを走査手段により一周走査し、得られる投影像から回転断層軸の投影線を求め、その求められた回転断層軸まわりの厳密な円軌道上に照射手段と検出手段が存在することが、断層像において偽像の発生を防止する要件であり、その回転断層軸の投影線に対して面検出器の所定の画素列が一致するように面検出器を移動調整するように構成している。 According to this conventional example, the calibration phantom is placed on the top plate on which the subject is placed, the irradiation means and the detection means are scanned once by the scanning means, and the projection line of the rotating tomographic axis is obtained from the obtained projection image. The existence of irradiation means and detection means on the exact circular orbit around the determined rotational tomographic axis is a requirement to prevent the generation of false images in the tomographic image, The surface detector is moved and adjusted so that predetermined pixel columns of the surface detector coincide with each other.
しかしながら、従来例の場合、照射手段と検出手段の軌道が、回転断層軸を中心として厳密な円軌道上から少しでもズレていた場合は、厳密な校正が不可能であった。また、回転断層軸の投影線を求めるために、少なくとも180°以上回転させる必要があり、例えば、40°のように走査範囲が狭いような場合でも、広範囲の走査を行わなければならず、校正に手間がかかる欠点があった。更に、最終的には面検出器の移動調整をも行わなければならず、必要な画像を得るまでに多大な手間を要する欠点があった。 However, in the case of the conventional example, if the orbits of the irradiation means and the detection means are slightly deviated from the exact circular orbit around the rotational tomographic axis, exact calibration is impossible. Further, in order to obtain the projection line of the rotating tomographic axis, it is necessary to rotate at least 180 ° or more. For example, even when the scanning range is narrow such as 40 °, a wide range of scanning must be performed, and calibration is performed. There was a drawback that it took time. Further, finally, the movement of the surface detector must be adjusted, and there is a drawback that a great deal of labor is required to obtain a necessary image.
このような問題を対して、先行特許出願(特願2004−163095)の明細書に記載の発明(以下、先行発明という)によって問題の解消が図られている。 To solve such a problem, the invention (hereinafter referred to as the prior invention) described in the specification of the prior patent application (Japanese Patent Application No. 2004-163095) solves the problem.
図7は、先行発明に係る断層撮影装置の全体構成図である。この断層撮影装置の校正ファントムとしては、同一平面上に無い4個以上のマーカを3次元的に配置したものを用いる。また、3次元位置情報検出部113は、この校正ファントムの投影像と、校正ファントム内のマーカの配置情報とに基づいて、X線管102及び平面検出器103の3次元位置情報を求める。なお、3次元位置情報検出部113によるこの処理は、被検体を撮影する前に予め行う。
FIG. 7 is an overall configuration diagram of the tomography apparatus according to the prior invention. As a calibration phantom of this tomographic apparatus, a tomographic array of four or more markers that are not on the same plane is used. Further, the three-dimensional position
図8は、先行発明に係る断層撮影装置の動作を説明するフローチャートである。 先ず、校正ファントムの投影像の撮影を行い(ステップT1)、その投影像と校正ファントム内部の各マーカの3次元配置情報からX線管102と平面検出器103の3次元位置情報を3次元位置情報検出部113により求める(ステップT2)。全ての投影像について3次元位置情報を求めて(ステップT3)から、それらの3次元位置情報を3次元位置情報記憶部114に記憶保存する(ステップT4)。次いで、校正ファントムを撮影した時と同じ軌道・同じタイミングで、再構成を行う被検体の投影像の撮影等を行う(ステップT5)。得られた被検体の投影像の撮影データと、3次元位置情報記憶部114に記憶されたX線管102および平面検出器103の3次元位置情報に基づいて、被検体に対する再構成演算処理を行い、断層像あるいは3次元ボリュームデータを作成する(ステップT6)。断層像等は断層像/3次元ボリュームデータ保存部116に記憶保存し、要求に応じて画像表示装置110に出力して表示する(ステップT7)。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the tomography apparatus according to the prior invention. First, the projection image of the calibration phantom is taken (step T1), and the three-dimensional position information of the
これによれば、円軌道以外の軌道上を走査する場合においても、X線管102及び平面検出器103の3次元位置情報を精度よく得られるので、厳密な校正が可能となる。
According to this, even when scanning on a trajectory other than a circular trajectory, the three-dimensional position information of the
しかし、先行発明に係る断層撮影装置では、校正ファントムの投影像の撮影時と、被検体の投影像の撮影時とは、同じ軌道上を回転することを前提にしており、偶発的な微小な走査のずれの発生や、メカ特性の経時的な変化を抑えるものではない。よって、画質が劣化する可能性が残っている。 However, in the tomography apparatus according to the prior invention, it is assumed that the projection image of the calibration phantom and the projection image of the subject are rotated on the same trajectory, and the accidental minute It does not suppress the occurrence of scanning deviations or changes in mechanical characteristics over time. Therefore, there is a possibility that the image quality deteriorates.
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、より厳密な校正を行い、断層画像の画質の劣化を防止することができる断層撮影装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a tomographic apparatus capable of performing more strict calibration and preventing deterioration of the image quality of a tomographic image.
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、電磁波を被検体に照射する照射手段と、前記被検体を透過する電磁波を検出する検出手段と、前記照射手段および前記検出手段を互いに連動して移動させる移動手段と、前記移動手段により移動される前記検出手段から得られた投影像の一群に基づいて再構成演算処理を行い、断層像または/および3次元画像を作成する画像作成手段とを備えた断層撮影装置において、前記照射手段との相対的な位置関係が一定となる位置に設けられ、投影像の一群を得る際、各投影像が得られる時点ごとに所定の位置に配置されるマーカの光学像を撮像する第1光学撮像手段と、前記検出手段との相対的な位置関係が一定となる位置に設けられ、投影像の一群を得る際、各投影像が得られる時点ごとに前記マーカの光学像を撮像する第2光学撮像手段と、前記第1光学撮像手段及び前記第2光学撮像手段の検知結果に基づいて、前記照射手段及び前記検出手段の3次元位置を算定する算定手段とを備え、前記算定手段は、前記マーカの3次元位置と、前記第1光学撮像手段から得られた画像と、前記第1光学撮像手段及び前記照射手段の間の相対的な位置関係とに基づいて、前記照射手段の3次元位置を算定し、かつ、前記マーカの3次元位置と、前記第2光学撮像手段から得られた画像と、前記第2光学撮像手段及び前記検出手段の間の相対的な位置関係とに基づいて、前記検出手段の3次元位置を算定し、前記画像作成手段は、前記算定手段により算定された前記照射手段及び前記検出手段の3次元位置を用いて前記再構成演算処理を行い、前記装置は、さらに、固定的に設置されて、前記マーカの光学像を撮像する第3光学撮像手段を備え、前記マーカは前記移動手段に配置され、前記算定手段は、さらに、前記第3光学撮像手段の3次元位置と、前記第3光学撮像手段から得られた画像とに基づいて、前記マーカの3次元位置を求めることを特徴とするものである。
In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration.
That is, according to the first aspect of the present invention, the irradiation means for irradiating the subject with electromagnetic waves, the detection means for detecting the electromagnetic waves transmitted through the subject, and the irradiation means and the detection means are moved in conjunction with each other. A moving unit; and an image creating unit configured to perform a reconstruction calculation process based on a group of projection images obtained from the detecting unit moved by the moving unit to create a tomographic image and / or a three-dimensional image. In the tomography apparatus, when a group of projection images is obtained at a position where the relative positional relationship with the irradiating means is constant, a marker placed at a predetermined position at each time point when each projection image is obtained . The marker is provided at a position where a relative positional relationship between the first optical imaging unit that captures an optical image and the detection unit is constant, and when obtaining a group of projection images, the marker is obtained at each time point when each projection image is obtained. Light of Comprising a second optical imaging means for capturing an image, based on the detection result of the first optical imaging means and the second optical imaging means, and calculating means for calculating the three-dimensional position of the irradiating means and the detecting means The calculation means is based on a three-dimensional position of the marker, an image obtained from the first optical imaging means, and a relative positional relationship between the first optical imaging means and the irradiation means. Calculating a three-dimensional position of the irradiating means; and a relative relationship between the three-dimensional position of the marker, an image obtained from the second optical imaging means, and the second optical imaging means and the detecting means. Based on the positional relationship, the three-dimensional position of the detecting means is calculated, and the image creating means uses the three-dimensional position of the irradiation means and the detecting means calculated by the calculating means to perform the reconstruction calculation process. the stomach line, said device Furthermore, the optical system includes a third optical imaging unit that is fixedly installed and captures an optical image of the marker, the marker is disposed on the moving unit, and the calculation unit further includes 3 of the third optical imaging unit. A three-dimensional position of the marker is obtained based on a three-dimensional position and an image obtained from the third optical imaging means .
[作用・効果]請求項1に記載の発明によれば、第1光学撮像手段と第2光学撮像手段とは、それぞれ照射手段または検出手段との相対的な位置関係が一定となる位置に設けられている。すなわち、移動手段等の外力を受けても、たわみ等が発生せず、両者の相対的な位置関係が変位することがないように第1光学撮像手段と第2光学撮像手段が設置されている。これら第1光学撮像手段と第2光学撮像手段とによって、マーカを検知する。そして、第1光学撮像手段及び照射手段の間の相対的な位置関係と、第2光学撮像手段及び検出手段の間の相対的な位置関係と、マーカの3次元位置とを考慮することで、算定手段は、第1光学撮像手段と第2光学撮像手段との検知結果に基づいて、照射手段と検出手段との3次元位置を正確に算定することができる。
[Operation / Effect] According to the invention described in
さらに、第1、第2光学撮像手段は、被検体の投影像の一群を得る際、各投影像が得られる時点ごとにマーカを検知する。マーカは所定の位置に配置されている。これにより、投影像を取得する各時点の照射手段及び検出手段の3次元位置を、推定することなく、直接算定しているので常に正確である。よって、照射手段または検出手段の軌道が偶発的にずれる場合や、軌道が経時的に変化してしまう場合であっても、照射手段および検出手段の正確な3次元位置を得ることができる。そして、得られた3次元位置を再構成演算処理に用いることで、画像作成手段はより厳密な校正を常に行うことができる。したがって、作成される断層画像や3次元画像の画質が劣化することがない。 Furthermore, when obtaining a group of projection images of the subject, the first and second optical imaging means detect a marker at each time point when each projection image is obtained. The marker is arranged at a predetermined position. As a result, the three-dimensional positions of the irradiation means and the detection means at each time point at which the projection image is acquired are directly calculated without being estimated, and thus are always accurate. Therefore, even when the trajectory of the irradiating means or the detecting means is accidentally shifted or the trajectory changes with time, it is possible to obtain accurate three-dimensional positions of the irradiating means and the detecting means. Then, by using the obtained three-dimensional position for the reconstruction calculation process, the image creating means can always perform more strict calibration. Therefore, the image quality of the created tomographic image or three-dimensional image does not deteriorate.
また、第1光学撮像手段と第2光学撮像手段とからマーカの画像が取得される。算定手段は、これらの画像から各光学撮像手段とマーカとの間の相対的な位置関係を求めることができる。そして、これらの位置関係について、マーカの3次元位置を考慮することで、各光学撮像手段の3次元位置が求められる。さらに、各光学撮像手段と照射手段、または検出手段との相対的な位置関係を考慮すると、照射手段及び検出手段の3次元位置を算定することができる。 In addition, a marker image is acquired from the first optical imaging unit and the second optical imaging unit. The calculation means can obtain the relative positional relationship between each optical imaging means and the marker from these images. And about these positional relationships, the three-dimensional position of each optical imaging means is calculated | required by considering the three-dimensional position of a marker. Furthermore, considering the relative positional relationship between each optical imaging means and the irradiation means or the detection means, the three-dimensional positions of the irradiation means and the detection means can be calculated.
また、固定的に設置される第3光学撮像手段を備えることで、マーカの3次元位置を求めることができる。よって、マーカが移動手段に設置されてその3次元位置が変位する場合であっても、マーカの3次元位置を常に正確に求めることができる。 In addition, by providing the third optical imaging means that is fixedly installed, the three-dimensional position of the marker can be obtained. Therefore, even when the marker is placed on the moving means and its three-dimensional position is displaced, the three-dimensional position of the marker can always be obtained accurately.
また、請求項2に記載の発明は、電磁波を被検体に照射する照射手段と、前記被検体を透過する電磁波を検出する検出手段と、前記照射手段および前記検出手段を互いに連動して移動させる移動手段と、前記移動手段により移動される前記検出手段から得られた投影像の一群に基づいて再構成演算処理を行い、断層像または/および3次元画像を作成する画像作成手段とを備えた断層撮影装置において、前記照射手段との相対的な位置関係が一定となる位置に設けられ、投影像の一群を得る際、各投影像が得られる時点ごとに所定の位置に配置されるマーカの光学像を撮像する第1光学撮像手段と、前記検出手段との相対的な位置関係が一定となる位置に設けられ、投影像の一群を得る際、各投影像が得られる時点ごとに前記マーカの光学像を撮像する第2光学撮像手段と、前記第1光学撮像手段及び前記第2光学撮像手段の検知結果に基づいて、前記照射手段及び前記検出手段の3次元位置を算定する算定手段とを備え、前記算定手段は、前記マーカの3次元位置と、前記第1光学撮像手段から得られた画像と、前記第1光学撮像手段及び前記照射手段の間の相対的な位置関係とに基づいて、前記照射手段の3次元位置を算定し、かつ、前記マーカの3次元位置と、前記第2光学撮像手段から得られた画像と、前記第2光学撮像手段及び前記検出手段の間の相対的な位置関係とに基づいて、前記検出手段の3次元位置を算定し、前記画像作成手段は、前記算定手段により算定された前記照射手段及び前記検出手段の3次元位置を用いて前記再構成演算処理を行い、前記マーカは3点以上であることを特徴とするものである。
In the invention according to
[作用・効果]請求項2に記載の発明によれば、第1光学撮像手段と第2光学撮像手段とは、それぞれ照射手段または検出手段との相対的な位置関係が一定となる位置に設けられている。すなわち、移動手段等の外力を受けても、たわみ等が発生せず、両者の相対的な位置関係が変位することがないように第1光学撮像手段と第2光学撮像手段が設置されている。これら第1光学撮像手段と第2光学撮像手段とによって、所定のマーカを検知する。そして、第1光学撮像手段及び照射手段の間の相対的な位置関係と、第2光学撮像手段及び検出手段の間の相対的な位置関係と、マーカの3次元位置とを考慮することで、算定手段は、第1光学撮像手段と第2光学撮像手段との検知結果に基づいて、照射手段と検出手段との3次元位置を正確に算定することができる。
[Operation / Effect] According to the invention described in
さらに、第1、第2光学撮像手段は、被検体の投影像の一群を得る際、各投影像が得られる時点ごとにマーカを検知する。マーカは所定の位置に配置されている。これにより、投影像を取得する各時点の照射手段及び検出手段の3次元位置を、推定することなく、直接算定しているので常に正確である。よって、照射手段または検出手段の軌道が偶発的にずれる場合や、軌道が経時的に変化してしまう場合であっても、照射手段および検出手段の正確な3次元位置を得ることができる。そして、得られた3次元位置を再構成演算処理に用いることで、画像作成手段はより厳密な校正を常に行うことができる。したがって、作成される断層画像や3次元画像の画質が劣化することがない。 Furthermore, when obtaining a group of projection images of the subject, the first and second optical imaging means detect a marker at each time point when each projection image is obtained. The marker is arranged at a predetermined position. As a result, the three-dimensional positions of the irradiation means and the detection means at each time point at which the projection image is acquired are directly calculated without being estimated, and thus are always accurate. Therefore, even when the trajectory of the irradiating means or the detecting means is accidentally shifted or the trajectory changes with time, it is possible to obtain accurate three-dimensional positions of the irradiating means and the detecting means. Then, by using the obtained three-dimensional position for the reconstruction calculation process, the image creating means can always perform more strict calibration. Therefore, the image quality of the created tomographic image or three-dimensional image does not deteriorate.
また、第1光学撮像手段と第2光学撮像手段とからマーカの画像が取得される。算定手段は、これらの画像から各光学撮像手段とマーカとの間の相対的な位置関係を求めることができる。そして、これらの位置関係について、マーカの3次元位置を考慮することで、各光学撮像手段の3次元位置が求められる。さらに、各光学撮像手段と照射手段、または検出手段との相対的な位置関係を考慮すると、照射手段及び検出手段の3次元位置を算定することができる。 In addition, a marker image is acquired from the first optical imaging unit and the second optical imaging unit. The calculation means can obtain the relative positional relationship between each optical imaging means and the marker from these images. And about these positional relationships, the three-dimensional position of each optical imaging means is calculated | required by considering the three-dimensional position of a marker. Furthermore, considering the relative positional relationship between each optical imaging means and the irradiation means or the detection means, the three-dimensional positions of the irradiation means and the detection means can be calculated.
また、マーカが3点以上であれば、照射手段及び検出手段の3次元位置を能率よく算定することができる。 Moreover, if there are three or more markers, the three-dimensional positions of the irradiation means and the detection means can be calculated efficiently.
上述した各発明において、前記各光学撮像手段は、それぞれ複数であることが好ましい。各光学撮像手段は、両眼視の手法を採用して、照射手段及び検出手段の3次元位置を容易に算定することができる。
In each of the above-described inventions, it is preferable that there are a plurality of optical imaging means. Each optical imaging means can easily calculate the three-dimensional positions of the irradiation means and the detection means by adopting a binocular vision method.
なお、本明細書は、次のような断層撮影装置に係る発明も開示している。 The present specification also discloses an invention relating to the following tomographic apparatus.
(1)電磁波を被検体に照射する照射手段と、前記被検体を透過する電磁波を検出する検出手段と、前記照射手段および前記検出手段を互いに連動して移動させる移動手段と、前記移動手段により移動される前記検出手段から得られた投影像の一群に基づいて再構成演算処理を行い、断層像または/および3次元画像を作成する画像作成手段とを備えた断層撮影装置において、固定的に設置されて、前記照射手段及び前記検出手段の光学像を撮像する第4光学撮像手段と、前記第4光学撮像手段の3次元位置と、前記第4光学撮像手段から得られた画像とに基づいて、前記照射手段及び前記検出手段の3次元位置を算定する算定手段とを備え、前記画像作成手段は、前記算定手段により算定された前記照射手段及び前記検出手段の3次元位置を用いて前記再構成演算処理を行うことを特徴とする断層撮影装置。 (1) Irradiation means for irradiating a subject with electromagnetic waves, detection means for detecting electromagnetic waves transmitted through the subject, movement means for moving the irradiation means and the detection means in conjunction with each other, and the movement means In a tomography apparatus comprising a tomographic image and / or an image creating means for creating a three-dimensional image based on a group of projection images obtained from the detection means being moved, Based on a fourth optical imaging unit that is installed and images optical images of the irradiation unit and the detection unit, a three-dimensional position of the fourth optical imaging unit, and an image obtained from the fourth optical imaging unit. Calculating means for calculating a three-dimensional position of the irradiating means and the detecting means, and the image creating means includes a three-dimensional position of the irradiating means and the detecting means calculated by the calculating means. Tomography apparatus characterized by performing said reconstruction operation process using.
前記(1)に記載の発明によれば、第4光学撮像手段のみから得られる画像に基づいて、直接、照射手段及び検出手段の3次元位置を算定することができる。よって、光学撮像手段の種類を減らすことができる。また、マーカを省くことができる。よって、断層撮影装置の構成を簡略化することができる。 According to the invention described in (1), the three-dimensional positions of the irradiation unit and the detection unit can be directly calculated based on an image obtained only from the fourth optical imaging unit. Therefore, the types of optical imaging means can be reduced. Also, the marker can be omitted. Therefore, the configuration of the tomography apparatus can be simplified.
(2)前記(1)に記載の断層撮影装置において、前記第4光学撮像手段は複数であることを特徴とする断層撮影装置。 (2) The tomographic apparatus according to (1), wherein a plurality of the fourth optical imaging units are provided.
前記(2)に記載の発明によれば、第4光学撮像手段は、両眼視の手法を採用して、照射手段及び検出手段の3次元位置を容易に算定することができる。 According to the invention as described in said (2), the 4th optical imaging means can calculate the three-dimensional position of an irradiation means and a detection means easily by employ | adopting the method of binocular vision.
この発明に係る断層撮影装置によれば、照射手段または検出手段が移動する軌道が偶発的にずれた場合や、軌道が経時的に変化してしまう場合であっても、照射手段及び検出手段の3次元位置を常に正確に取得することができる。そして、この3次元位置を再構成演算処理に用いるので、より厳密な校正を行うことができる。しがたって、照射手段または検出手段の軌道のずれや変化が生じても、作成される断層画像や3次元画像の画質の劣化を抑えることができる。 According to the tomographic apparatus according to the present invention, even if the trajectory along which the irradiation means or the detection means moves is accidentally shifted or the trajectory changes over time, the irradiation means and the detection means The three-dimensional position can always be obtained accurately. Since this three-dimensional position is used for the reconstruction calculation process, more rigorous calibration can be performed. Therefore, even if a deviation or change in the trajectory of the irradiation unit or the detection unit occurs, it is possible to suppress deterioration of the image quality of the created tomographic image or three-dimensional image.
以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。
図1は、実施例1に係る断層撮影装置を示す全体構成図である。この断層撮影装置は、被検体Mの投影像を得る撮影部1と、この撮影部1を制御する撮影制御部3と、得られた投影像を処理して断層像または/および3次元画像を作成する画像処理部5と、この断層像等を表示するモニタ7とに大きく分けられる。
FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating the tomography apparatus according to the first embodiment. The tomography apparatus includes an
撮影部1は、被検体Mを載置する天板11と、被検体MにX線を照射するX線管12と、被検体Mを挟んで、X線管12と対向するように配置されて、被検体Mを透過するX線を検出するフラットパネル型X線検出器(以下、「FPD」と略記する)13と、X線管12及びFPD13をその両端部に保持するC字状アーム14と、C字状アーム14を懸垂支持する支持部15とを備える。この支持部15は、天板11の長手方向を向いた水平方向の軸RAを中心にC字状アーム14を回転駆動する。これにより、X線管12及びFPD13も、C字状アーム14と連動して移動する。なお、C字状アーム14については、その形状は「C」字状に限らず、「U」字状等公知の形状を含む。また、X線管12とFPD13とは、それぞれこの発明における照射手段と検出手段とに相当する。さらに、C字状アーム14は、この発明における移動手段に相当する。
The
また、C字状アーム14の弧の略中央部であって内側には、監視板Pが設けられている。C字状アーム14が回転駆動されると、この監視板Pも連動して移動する。
A monitoring plate P is provided on the inner side of the arc of the C-shaped
図2は、監視板の正面図の一例である。図示するように、この監視板Pには、3個の円形状のマーカm1、m2、m3(特に区別する必要がないときは、「マーカm」と総称する)が描かれている。なお、マーカmは、後述するCCDカメラで撮像されるものであり、X線を照射するものでない。よって、マーカmは、視認できればよい。また、マーカmの形状は球等の立体形状であることを要しない。 FIG. 2 is an example of a front view of the monitoring board. As shown in the figure, on this monitoring plate P, three circular markers m1, m2, and m3 (generally referred to as “marker m” when there is no need to distinguish them) are drawn. The marker m is picked up by a CCD camera, which will be described later, and does not emit X-rays. Therefore, the marker m only needs to be visually recognized. Further, the shape of the marker m does not need to be a three-dimensional shape such as a sphere.
さらに、X線管12の両側端部には、それぞれ第1カメラ16a、16b(以下では、特に区別する必要がないときは「第1カメラ16」と総称する)が設置されている。同様に、FPD13の両側端部にもそれぞれ第2カメラ17a、17b(特に区別する必要がないときは「第2カメラ17」と総称する)が設置されている。また、C字状アーム14や天板11等とは別体に、固定的に第3カメラ18a、18b(特に区別する必要がないときは「第3カメラ18」と総称する)が設置されている。
Further,
このような配置とすることで、第1カメラ16及びX線管12の間の相対的な位置関係は常に一定である。すなわち、C字状アーム14の回転駆動のような外力が加わっても、第1カメラ16及びX線管12の間には機械的なたわみ等が生じることがない。言い換えれば、両者間の相対的な位置関係は変位することなく、常に一定である。同様に、第2カメラ17及びFPD13の間の相対的な位置関係も常に一定である。また、第3カメラ18の場合は、その3次元位置が、C字状アーム14等の可動部の動作とまったく関係なく、常に一定である。
With such an arrangement, the relative positional relationship between the first camera 16 and the
第1、第2、第3カメラ16、17、18は、それぞれCCDカメラであり、固体撮像素子であるCCD(Charge Coupled Device)と電子シャッターやレンズなどから構成されている。また、各カメラ16、17、18は、監視板Pを撮像視野に入れるように撮像方向を調節して配置されている。また、第3カメラ18は、C字状アーム14が回転しても被検体Mの影に隠れることなく、監視板Pのマーカmの光学像を撮像できるように、配置されている。なお、第1カメラ16と第2カメラ17と第3カメラ18とは、それぞれこの発明における第1光学撮像手段と第2光学撮像手段と第3光学撮像手段とに相当する。
The first, second, and third cameras 16, 17, and 18 are CCD cameras, respectively, and include a CCD (Charge Coupled Device) that is a solid-state imaging device, an electronic shutter, a lens, and the like. Further, the cameras 16, 17, and 18 are arranged by adjusting the imaging direction so that the monitoring plate P enters the imaging field of view. Further, the third camera 18 is arranged so as to capture an optical image of the marker m on the monitoring plate P without being hidden by the shadow of the subject M even when the C-shaped
撮影制御部3は、X線管12によるX線の照射や、FPD13によるX線の検出や、X線管12及びFPD13の移動を制御する。
The imaging control unit 3 controls X-ray irradiation by the
画像処理部5は、投影像収集部21と画像収集部23と3次元位置算定部25と再構成演算部27と保存部29とを備えている。なお、係る画像処理部5は、所定のプログラムを読み出して実行する中央演算処理装置(CPU)や、各種情報を記憶するRAM(Random-Access Memory)や固定ディスク等の記憶媒体等で実現される。
The image processing unit 5 includes a projection
投影像収集部21は、FPD13から投影像を収集する。画像収集部23は、各カメラ16、17、18から画像を収集する。なお、画像収集部23とは、投影像が得られる各時点において画像を取得するように、投影像収集部21と同期している。このため、本実施例では、投影像収集部21及びFPD13が、撮影制御部3と連携して動作するように構成されている。
The projection
3次元位置算定部25は、記憶媒体に第1カメラ16及びX線管12の間の相対的な位置関係と、第2カメラ17及びFPD13の間の相対的な位置関係と、第3カメラ18の3次元位置とを記憶している。この記憶媒体から読み出す位置関係及び3次元位置と、画像収集部23が収集した各画像とに基づいて、X線管12とFPD13との3次元位置を算定する。なお、3次元位置算定部25は、この発明における算定手段に相当する。
The three-dimensional
再構成演算部27は、これらX線管12及びFPD13の3次元位置と、投影像の一群とに基づいて、断層像、あるいは3次元画像を作成する。保存部29では、再構成演算部27から得られた断層像等を保存する。そして、適宜操作者の指示等に従い、モニタ7に断層像等を表示する。再構成演算部27は、この発明における画像作成手段に相当する。
The
次に、図3を参照して、実施例1に係る断層撮影装置の動作について説明する。 Next, the operation of the tomography apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
<ステップS1> 被検体を撮影する
撮影制御部3の制御に従い、X線管12が被検体MにX線を照射する。FPD13は、被検体Mを透過したX線を検出し、投影像を得る。
<Step S <b>1> Imaging the Subject The
被検体Mの投影像を得る際、第1、第2、第3カメラ16、17、18は、投影像が得られる各時点におけるマーカmの光学像をそれぞれ撮像し、画像を得る。 When obtaining a projection image of the subject M, the first, second, and third cameras 16, 17, and 18 respectively capture an optical image of the marker m at each time point when the projection image is obtained, and obtain an image.
<ステップS2> 投影像を収集する
投影像収集部21は、FPD13から投影像を受け取って収集する。
<Step S2> Collecting Projected Images The projected
<ステップS3> 画像を収集する
画像収集部23は、第1、第2、第3カメラ16、17、18から、それぞれ画像を受け取って収集する。
<Step S3> Collecting Images The
<ステップS4> X線管及びFPDの3次元位置を算定する
3次元位置算定部25は、画像収集部23から各画像を受け取る。また、3次元位置算定部25が有する記憶媒体から、第1カメラ16及びX線管12の間の相対的な位置関係と、第2カメラ17及びFPD13の間の相対的な位置関係と、および第3カメラ18の3次元位置とを読み出す。そして、第1カメラ16が得た各画像について、両眼視の手法により処理を行い、第1カメラ16及びマーカmの間の相対的な位置関係を求める。同様に、第2カメラ17が得た各画像に基づいて、第2カメラ17及びマーカmの間の相対的な位置関係を求める。
<Step S <b>4> The three-dimensional
また、第3カメラ18が得た各画像と第3カメラ18の3次元位置とに基づいて、マーカmの3次元位置を求める。 Further, the three-dimensional position of the marker m is obtained based on each image obtained by the third camera 18 and the three-dimensional position of the third camera 18.
第1カメラ16及びマーカmの間の相対的な位置関係に、マーカmの3次元位置を与えて、第1カメラ16の3次元位置を求める。さらに、求めた第1カメラ16の3次元位置を、第1カメラ16及びX線管12の間の相対的な位置関係に与えて、X線管12の3次元位置を求める。
The three-dimensional position of the marker m is obtained by giving the three-dimensional position of the marker m to the relative positional relationship between the first camera 16 and the marker m. Further, the obtained three-dimensional position of the first camera 16 is given to the relative positional relationship between the first camera 16 and the
同様に、第2カメラ17及びマーカmの間の相対的な位置関係と、マーカmの3次元位置とに基づいて、第2カメラ17の3次元位置を求める。そして、第2カメラ17の3次元位置と、第2カメラ17及びFPD13の間の相対的な位置関係とに基づいて、FPD13の3次元位置を求める。
Similarly, the three-dimensional position of the second camera 17 is obtained based on the relative positional relationship between the second camera 17 and the marker m and the three-dimensional position of the marker m. Then, the three-dimensional position of the
なお、3次元位置算定部25は、このX線管12とFPD13との3次元位置について、投影像が得られた時点ごとに、一連の算定処理を繰り返す。
The three-dimensional
<ステップS5> 投影像と3次元位置に基づき、再構成演算処理を行う
再構成演算部27は、投影像収集部21が収集した投影像の一群を受け取る。また、3次元位置算定部25からX線管12とFPD13との3次元位置を受け取る。そして、投影像と各3次元位置に基づいて、被検体Mに対する再構成演算処理を行い、被検体Mの任意の位置の断層像あるいは3次元ボリュームデータを作成する。
<Step S5> Based on the projection image and the three-dimensional position, the
この3次元ボリュームデータを作成する一連の手順について、図4を参照しながら概説する。まず、この一群の撮影データを単純逆投影(単純バックプロジェクション:単純BP)して単純BP中間像を生成する。次に、この単純BP中間像を3次元フーリエ変換して、実空間データからフーリエ空間データに変換した3次元フーリエ分布像(図4には、3次元フーリエ空間座標で表示しているものに対応する)を生成する。次に、この3次元フーリエ分布像に対してフィルタリング処理を施す(|ω|フィルタリング(絶対値オメガフィルタリング)やローパスフィルタリング)。次に、フィルタリング処理を施した3次元フーリエ分布像を3次元逆フーリエ変換して、フーリエ空間データから実空間データに戻し、3次元ボリュームデータ(図4には、右端側に表示され、周方向に幾本かの破線が図示されている円柱状のものに対応する)が生成される。このようにして、関心領域の3次元ボリュームデータを生成する再構成が行なわれる。なお、この3次元ボリュームデータから任意の断層面を選択することで、選択した断層像が見られる(図4には、最右端に表示された厚みの薄い円柱状のものを見ているものに対応する)。上述したように、一旦、単純BP中間像を生成し、この単純BP中間像をフーリエ空間で所定のフィルタリング処理を施すという手法を、F(フーリエ)空間フィルタ法と呼ぶ。 A series of procedures for creating the three-dimensional volume data will be outlined with reference to FIG. First, a simple back projection (simple back projection: simple BP) is performed on the group of photographing data to generate a simple BP intermediate image. Next, this simple BP intermediate image is subjected to three-dimensional Fourier transform, and converted from real space data to Fourier space data, a three-dimensional Fourier distribution image (corresponding to the one displayed in three-dimensional Fourier space coordinates in FIG. 4). Generate). Next, filtering processing is performed on the three-dimensional Fourier distribution image (| ω | filtering (absolute value omega filtering) or low-pass filtering). Next, the filtered three-dimensional Fourier distribution image is subjected to three-dimensional inverse Fourier transform to return from the Fourier space data to the real space data. The three-dimensional volume data (displayed on the right end side in FIG. (Corresponding to a cylindrical shape in which several broken lines are shown). In this way, reconstruction is performed to generate three-dimensional volume data of the region of interest. By selecting an arbitrary tomographic plane from the three-dimensional volume data, the selected tomographic image can be seen (FIG. 4 shows a thin cylindrical shape displayed at the rightmost end. Corresponding). As described above, a method of once generating a simple BP intermediate image and subjecting the simple BP intermediate image to a predetermined filtering process in Fourier space is called an F (Fourier) spatial filter method.
ここで、単純BP中間像を生成するとき、図5に示すように、撮影された被検体Mの関心領域に3次元格子群Kを仮想的に設定する。そして、3次元格子群K内の格子点Jを選択して、FPD13上の点DPにおける検出データを、X線管12と点DPとを結ぶ直線上にある格子点Jに逆投影する。
Here, when the simple BP intermediate image is generated, a three-dimensional lattice group K is virtually set in the region of interest of the subject M as shown in FIG. Then, by selecting the grid point J in 3-dimensional lattice K, the detection data at the point D P on FPD13, inversely projected onto the lattice point J in straight line connecting the
ここで、FPD13上の点DPの座標は、X線管12とFPD13との3次元位置に基づき、格子点Jの位置から正確に求められる。
Here, the coordinates of a point D P on FPD13, based on the three-dimensional position of the
また、点DPにおける検出データは、この点DPに最近接する例えば4点d1〜d4の検出データを加重平均して求める。そして、このような検出データをいろいろな角度から得て、格子点に累算することで、その格子点について逆投影を行うことができる。そして、3次元格子群Kの残りの格子点について、前記と同様にして逆投影を行い、さらに、各位置ごとにこれと同様の逆投影を行うことで、単純BP中間像が生成される。なお、予め、被検体Mの撮影像にボケ防止のフィルタ処理等を施してもよい。 The detection data at the point D P obtains the detection data of recent contact with for example four points d1~d4 this point D P weighted average of. Then, by obtaining such detection data from various angles and accumulating at the lattice points, back projection can be performed on the lattice points. Then, the remaining lattice points of the three-dimensional lattice group K are back-projected in the same manner as described above, and further, the same back-projection is performed at each position to generate a simple BP intermediate image. Note that a blur prevention filter process or the like may be applied to the captured image of the subject M in advance.
<ステップS6> 断層像等の保存、表示を行う
その後、作成した被検体Mの任意の位置の断層像あるいは3次元ボリュームデータを保存部29に記憶保存し、要求に応じて、適宜、モニタ7に出力して表示する(S7)。
<Step S6> Storage and display of tomographic image, etc. Thereafter, the generated tomographic image or three-dimensional volume data of an arbitrary position of the subject M is stored and stored in the
このように、実施例1に係る断層撮影装置によれば、第1、第2カメラ16、17は、マーカmの光学像を撮像する。3次元位置算定部25は、マーカmの3次元位置を考慮することで、第1、第2カメラ16、17から得られた画像に基づいて、第1、第2カメラ16、17の各3次元位置を算定することができる。さらに、第1カメラ16が、X線管12との間の相対的な位置関係が一定となる位置に設けられており、第2カメラ17が、FPD13との間の相対的な位置関係が一定となる位置に設けられている。よって、3次元位置算定部25は、これらの相対的な位置関係を考慮することで、X線管12とFPD13との各3次元位置を正確に算定することができる。
As described above, according to the tomography apparatus according to the first embodiment, the first and second cameras 16 and 17 capture an optical image of the marker m. The three-dimensional
また、本実施例に係るマーカの3次元位置は変位する。しかし、固定的に設置される第3カメラ18がマーカの光学像を撮像することにより、3次元位置算定部25は、マーカmの3次元位置を正確に求めることができる。
Further, the three-dimensional position of the marker according to the present embodiment is displaced. However, the third camera 18 fixedly picks up the optical image of the marker, so that the three-dimensional
また、第1、第2、第3カメラ16、17、18は、被検体Mの撮影において、各投影像の取得の時点におけるマーカmの光学像を撮像する。そして、3次元位置算定部25は、X線管12とFPD13との3次元位置を推定することなく、直接検知して算定する。したがって、X線管12とFPD13との3次元位置を常に正確に算定することができる。よって、C字状アーム14のたわみ等によってX線管12とFPD13の軌道が偶発的にずれた場合であっても、3次元位置算定部25は正確にX線管12及びFPD13の3次元位置を取得することができる。また、X線管12とFPD13の軌道が経時的に変化してしまっても、被検体Mの撮影の都度(撮影と同時に)、3次元位置算定部25が算定するので、X線管12及びFPD13の3次元位置は常に正確である。
In addition, the first, second, and third cameras 16, 17, and 18 capture an optical image of the marker m at the time of acquiring each projection image when the subject M is captured. The three-dimensional
また、このように構成することで、被検体Mの撮影の前に校正ファントムを撮影して、予めX線管12及びFPD13の3次元位置を取得することを要しない。
Further, with this configuration, it is not necessary to capture the calibration phantom before imaging the subject M and acquire the three-dimensional positions of the
また、第1、第2、第3カメラ16、17、18はそれぞれ2台あるので、マーカmとの相対的な位置関係やマーカmの3次元位置を、両眼視の手法により容易に求めることができる。 Further, since there are two first, second, and third cameras 16, 17, and 18, the relative positional relationship with the marker m and the three-dimensional position of the marker m can be easily obtained by a binocular vision method. be able to.
監視板P上に配されるマーカmは3点であるので、3次元位置算定部25は、X線管12及びFPD13の3次元位置を能率よく算定することができる。
Since the markers m arranged on the monitoring plate P are three points, the three-dimensional
また、支持部15による回転駆動により、C字状アーム13は、そのC字状の円弧の略中央部を貫く軸RAを中心に回転移動する。そして、マーカmを配する監視板Pは、C字状アーム14の回転軸RA近傍であって、X線管12及びFPD13に対向するように、C字状アーム14の円弧の内側に設置されている。よって、C字状アーム14が回転移動した場合であっても、マーカmの変位量は比較的少ない。よって、X線管12の両側端部に設けらる第1カメラ16、および、FPD13の両側端部に設けられる第2カメラ17は、常に、マーカmの光学像を撮像視野に容易に入れることができる。
Further, by the rotational drive by the
次に、この発明の実施例2を説明する。
図6は、この実施例2に係る断層撮影装置を示す全体構成図である。なお、実施例1と同じ構成については同符号を付すことで詳細な説明を省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is an overall configuration diagram showing the tomography apparatus according to the second embodiment. In addition, about the same structure as Example 1, detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
この断層撮影装置は、被検体Mの投影像を得る撮影部2と、この撮影部2を制御する撮影制御部3と、得られた投影像を処理して断層象等を作成する画像処理部6と、この断層像等を表示するモニタ7とに大きく分けられる。
The tomography apparatus includes an
撮影部2において、監視板Pは、C字状アーム14や天板11等とは別体に、固定的に設置されている。監視板P上に配される3点のマーカm1〜m3は、実施例1と同様である。よって、マーカmの3次元位置は、C字状アーム14等の可動部の動作とまったく関係なく、常に一定である。
In the
このため、第1カメラ16と第2カメラ17は、それぞれ撮像視野に監視板Pをいれるように、第1実施例とは異なる撮像方向に向けて、設置されている。なお、撮像部2は、第1実施例で説明した第3カメラ18を備えていない。
For this reason, the first camera 16 and the second camera 17 are installed in an imaging direction different from that of the first embodiment so that the monitoring plate P is placed in the imaging field of view. Note that the
画像処理部6は、投影像収集部21と画像収集部24と3次元位置算定部26と再構成演算部27と保存部29とを備えている。ここで、第1実施例の対応する構成と異なる画像収集部24と3次元位置算定部26とについて説明する。
The image processing unit 6 includes a projection
画像収集部24は、マーカmの光学像を撮像する各カメラ16、17から得られる画像を収集する。
The
3次元位置算定部26は、記憶媒体に第1カメラ16及びX線管12の間の相対的な位置関係と、第2カメラ17及びFPD13の間の相対的な位置関係と、マーカmの3次元位置とを記憶している。この記憶媒体から読み出す位置関係及び3次元位置と、画像収集部24が収集した各画像とに基づいて、X線管12とFPD13との3次元位置を算定する。なお、3次元位置算定部26は、この発明における算定手段に相当する。
The three-dimensional
具体的には、以下のような処理により算定する。 Specifically, it is calculated by the following process.
すなわち、3次元位置算定部26は、画像収集部24から各画像を受け取る。また、3次元位置算定部26が有する記憶媒体から、第1カメラ16及びX線管12の間の相対的な位置関係と、第2カメラ17及びFPD13の間の相対的な位置関係と、マーカmの3次元位置とを読み出す。そして、第1カメラ16から得られた各画像について、両眼視の手法により処理を行い、第1カメラ16及びマーカmの間の相対的な位置関係を求める。同様に、第2カメラ17から得られた各画像に基づいて、第2カメラ17及びマーカmの間の相対的な位置関係を求める。
That is, the three-dimensional
求めた第1カメラ16及びマーカmの間の相対的な位置関係に、マーカmの3次元位置を与えて、第1カメラ16の3次元位置を求める。さらに、求めた第1カメラ16の3次元位置を、第1カメラ16及びX線管12の間の相対的な位置関係に与えて、X線管12の3次元位置を算定する。
The three-dimensional position of the marker m is given to the relative positional relationship between the obtained first camera 16 and the marker m, and the three-dimensional position of the first camera 16 is obtained. Further, the obtained three-dimensional position of the first camera 16 is given to the relative positional relationship between the first camera 16 and the
同様に、第2カメラ17及びマーカmの間の相対的な位置関係と、マーカmの3次元位置とに基づいて、第2カメラ17の3次元位置を求める。そして、第2カメラ17の3次元位置と、第2カメラ17及びFPD13の間の相対的な位置関係とに基づいて、FPD13の3次元位置を算定する。
Similarly, the three-dimensional position of the second camera 17 is obtained based on the relative positional relationship between the second camera 17 and the marker m and the three-dimensional position of the marker m. Then, the three-dimensional position of the
なお、3次元位置算定部26は、このX線管12とFPD13との3次元位置について、投影像が得られた時点ごとに、一連の算定処理をする。
The three-dimensional
このように、実施例2に係る断層撮影装置によっても、実施例1と同様に、投影像が得られる各時点におけるX線管12とFPD13との3次元位置を常に正確に算定することができる。また、被検体Mの撮影前に、構成ファントムを撮影することを要しない。
As described above, the tomography apparatus according to the second embodiment can always accurately calculate the three-dimensional positions of the
さらに、実施例2にかかる断層撮影装置によれば、監視板Pを固定的に設置することで、マーカmの3次元位置は変位せず、常に一定である。よって、マーカmの3次元位置を求める処理や、そのための画像を取得するカメラ(例えば、実施例1で説明した第3カメラ18)の設置を省略することができる。 Furthermore, according to the tomographic apparatus according to the second embodiment, the three-dimensional position of the marker m is not displaced and is always constant by fixing the monitoring plate P. Therefore, it is possible to omit the process of obtaining the three-dimensional position of the marker m and the installation of a camera (for example, the third camera 18 described in the first embodiment) that acquires an image for that purpose.
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as follows.
(1)上述した各実施例では、マーカmの光学像を各カメラ16、17、18が撮像する構成であったが、X線管12とFPD13との3次元位置を算定できるかぎり、適宜に設計変更できる。
(1) In each of the above-described embodiments, each camera 16, 17, and 18 captures an optical image of the marker m. However, as long as the three-dimensional positions of the
たとえば、C字状アーム14や天板11等とは別体に、固定的に設置される第4カメラを備えて、X線管12及びFPD13の光学像を直接撮像するように構成してもよい。このとき、3次元位置算定部25(26)は、第4カメラが得た画像と、第4カメラの3次元位置とに基づいてX線管12及びFPD13の3次元位置を直接的に算定することができる。また、かかる構成により、マーカmを配する監視板Pやマーカmの光学像を撮像する第1、第2、第3カメラ16、17、18を省略することができる。また、マーカmの3次元位置を求める処理も不要となる。
For example, a fourth camera that is fixedly installed may be provided separately from the C-shaped
(2)上述した各実施例では、各カメラ16、17、18等は、それぞれ2台であった。しかし、各カメラの台数はこれに限らず、それぞれ3台以上であってもよいし、それぞれ1台でもよい。なお、1台の場合は、所定の撮像条件を満たすようにカメラを設置することで、3次元位置算定部25(26)は得られた画像から、X線管12とFPD13との3次元位置も算定することができる。
(2) In each of the above-described embodiments, there are two cameras 16, 17, 18, and the like. However, the number of each camera is not limited to this, and may be three or more, or one each. In the case of a single unit, the three-dimensional position calculation unit 25 (26) sets the three-dimensional positions of the
(3)上述した各実施例では、第1、第2カメラ16、17は、X線管12またはFPD13の両側端部に設置する構成であった。しかし、第1、第2カメラ16、17の3次元位置がわかれば、X線管12とFPD13との3次元位置が算定できる限り適宜に設計変更できる。たとえば、X線管12またはFPD13と、C字状アーム14との接合部に、第1、第2カメラ16、17を設置するようにしてもよい。
(3) In each of the above-described embodiments, the first and second cameras 16 and 17 are configured to be installed at both end portions of the
(4)上述した各実施例では、各カメラ16、17、18は、CCDカメラであった。しかし、例えばテレビカメラなど、マーカの光学像を撮像してその画像が得られる公知のカメラ、またはセンサに適宜に設計変更してもよい。さらには、マーカとの相対的な位置関係を検出することができれば、各カメラ16、17、18のように光学像を撮像するセンサに限られない。たとえば、マーカに対して、特定の光や電波等を照射して、マーカとの位置関係を検知するセンサであってもよい。 (4) In each embodiment described above, each of the cameras 16, 17, and 18 is a CCD camera. However, the design may be appropriately changed to a known camera or a sensor that captures an optical image of a marker such as a television camera and obtains the image. Furthermore, as long as the relative positional relationship with the marker can be detected, the present invention is not limited to a sensor that captures an optical image, such as the cameras 16, 17, and 18. For example, a sensor that irradiates a marker with specific light, radio waves, or the like and detects a positional relationship with the marker may be used.
(5)上述した各実施例では、マーカmが配される監視板Pは、C字状アーム14の円弧の略中心付近に設置されるものであった。しかし、各カメラ16、17、18がマーカmの光学像を撮像できればよく、監視板Pの位置は適宜に設計変更することができる。
(5) In each of the above-described embodiments, the monitoring plate P on which the marker m is disposed is installed near the approximate center of the arc of the C-shaped
(6)上述した第1実施例では、マーカmが配される監視板Pは、C字状アーム14とともに移動するものであった。しかし、例えば支持部15等が監視板Pを保持する等により、監視板Pを固定的に設置するように構成してもよい。これにより、マーカmの3次元位置を求める処理や、そのために必要な画像を取得するカメラの設置を省略することができる。
(6) In the first embodiment described above, the monitoring plate P on which the marker m is arranged moves with the C-shaped
(7)上述した各実施例では、軸RA周りに回転するようにC字状アーム14を駆動する構成である。しかしながら、X線管12及びFPD13の軌道は、かかる駆動に応じたもののみに限定されない。たとえば、全周360°分回転する、いわゆるCT装置のような軌道でも良い。また、軸RA以外の軸を中心にC字状アームを回転させてもよい。更に、投影位置によって回転軸からX線管12またはFPD13への距離が変化するような軌道、X線管12とFPD13とが一定の平面内に存在しないような軌道、あるいは、撮影毎にC字状アーム14等のメカのがたつき等が原因で不連続な軌道でX線管12とFPD13とを変位させるものでも良い。また、X線管12とFPD13の軌道は、平行な二直線あるいはそれに順ずる軌道でも良い。要するに、複数の異なる方向から被検体Mの投影像が得られさえすれば、どのような軌道でも良い。
(7) In each of the above-described embodiments, the C-shaped
(8)上記した各実施例では、X線を照射するX線管12を備えているが、この発明としては、可視光、プラズマX線源からのX線、放射性同位元素からのガンマ線、電子ライラックからのX線照射する構成のものや、シンクロトロン軌道放射光源(SOR)など、各種の電磁波を照射するものを用いることができる。
(8) In each of the above-described embodiments, the
(9)また、上記した各実施例では、検出手段として、FPD13を用いているが、この発明としては、イメージインテンシファイアや多列検出器などを用いるものでも良い。
(9) In each of the embodiments described above, the
(10)さらに、上記した各実施例では、撮影部1(2)は、C字状アーム14によって保持することにより、X線管12とFPD13とを機械的に結合して構成されている。しかし、X線管12とFPD13とを互いに連動して移動させることができれば、C字状アーム14を有する構成に限られない。たとえば、X線管12とFPD13とを個別に保持しつつ、共通の回転駆動軸に連結する等の構成により、X線管12とFPD13とを互いに連動して移動させても良い。また、X線管12とFPD13とを個別に保持しつつ、それぞれを個別に、かつ、相互に同期制御して回転駆動する構成としても良い。
(10) Further, in each of the above-described embodiments, the imaging unit 1 (2) is configured by mechanically coupling the
12 …X線管
13 …フラットパネル型X線検出器(FPD)
14 …C字状アーム
16a、16b …第1カメラ
17a、17b …第2カメラ
18a、18b …第3カメラ
25、26 …3次元位置算定部
27 …再構成演算部
M …被検体
m …マーカ
12 ...
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記照射手段との相対的な位置関係が一定となる位置に設けられ、投影像の一群を得る際、各投影像が得られる時点ごとに所定の位置に配置されるマーカの光学像を撮像する第1光学撮像手段と、
前記検出手段との相対的な位置関係が一定となる位置に設けられ、投影像の一群を得る際、各投影像が得られる時点ごとに前記マーカの光学像を撮像する第2光学撮像手段と、
前記第1光学撮像手段及び前記第2光学撮像手段の検知結果に基づいて、前記照射手段及び前記検出手段の3次元位置を算定する算定手段とを備え、
前記算定手段は、前記マーカの3次元位置と、前記第1光学撮像手段から得られた画像と、前記第1光学撮像手段及び前記照射手段の間の相対的な位置関係とに基づいて、前記照射手段の3次元位置を算定し、かつ、前記マーカの3次元位置と、前記第2光学撮像手段から得られた画像と、前記第2光学撮像手段及び前記検出手段の間の相対的な位置関係とに基づいて、前記検出手段の3次元位置を算定し、
前記画像作成手段は、前記算定手段により算定された前記照射手段及び前記検出手段の3次元位置を用いて前記再構成演算処理を行い、
前記装置は、さらに、固定的に設置されて、前記マーカの光学像を撮像する第3光学撮像手段を備え、
前記マーカは前記移動手段に配置され、
前記算定手段は、さらに、前記第3光学撮像手段の3次元位置と、前記第3光学撮像手段から得られた画像とに基づいて、前記マーカの3次元位置を求めることを特徴とする断層撮影装置。 Irradiation means for irradiating the subject with electromagnetic waves, detection means for detecting electromagnetic waves that pass through the subject, movement means for moving the irradiation means and the detection means in conjunction with each other, and movement by the movement means In a tomography apparatus comprising: an image creation means for performing a reconstruction calculation process based on a group of projection images obtained from the detection means and creating a tomogram or / and a three-dimensional image;
Provided at a position where the relative positional relationship with the irradiating means is constant, when obtaining a group of projection images, an optical image of a marker placed at a predetermined position is captured at each time point when each projection image is obtained. First optical imaging means ;
A second optical imaging unit which is provided at a position where the relative positional relationship with the detection unit is constant and obtains a group of projection images, and captures an optical image of the marker at each time point when each projection image is obtained; ,
A calculation unit that calculates a three-dimensional position of the irradiation unit and the detection unit based on detection results of the first optical imaging unit and the second optical imaging unit ;
The calculation means is based on a three-dimensional position of the marker, an image obtained from the first optical imaging means, and a relative positional relationship between the first optical imaging means and the irradiation means. The three-dimensional position of the irradiation means is calculated, and the three-dimensional position of the marker, the image obtained from the second optical imaging means, and the relative position between the second optical imaging means and the detection means Based on the relationship, the three-dimensional position of the detection means is calculated,
Said image forming means, have rows the reconstruction operation process using the three-dimensional position of the irradiating means and the detecting means which is calculated by said calculating means,
The apparatus further includes third optical imaging means that is fixedly installed and captures an optical image of the marker.
The marker is disposed on the moving means;
The calculation means further obtains a three-dimensional position of the marker based on a three-dimensional position of the third optical imaging means and an image obtained from the third optical imaging means. apparatus.
前記照射手段との相対的な位置関係が一定となる位置に設けられ、投影像の一群を得る際、各投影像が得られる時点ごとに所定の位置に配置されるマーカの光学像を撮像する第1光学撮像手段と、
前記検出手段との相対的な位置関係が一定となる位置に設けられ、投影像の一群を得る際、各投影像が得られる時点ごとに前記マーカの光学像を撮像する第2光学撮像手段と、
前記第1光学撮像手段及び前記第2光学撮像手段の検知結果に基づいて、前記照射手段及び前記検出手段の3次元位置を算定する算定手段とを備え、
前記算定手段は、前記マーカの3次元位置と、前記第1光学撮像手段から得られた画像と、前記第1光学撮像手段及び前記照射手段の間の相対的な位置関係とに基づいて、前記照射手段の3次元位置を算定し、かつ、前記マーカの3次元位置と、前記第2光学撮像手段から得られた画像と、前記第2光学撮像手段及び前記検出手段の間の相対的な位置関係とに基づいて、前記検出手段の3次元位置を算定し、
前記画像作成手段は、前記算定手段により算定された前記照射手段及び前記検出手段の3次元位置を用いて前記再構成演算処理を行い、
前記マーカは3点以上であることを特徴とする断層撮影装置。 Irradiation means for irradiating the subject with electromagnetic waves, detection means for detecting electromagnetic waves that pass through the subject, movement means for moving the irradiation means and the detection means in conjunction with each other, and movement by the movement means In a tomography apparatus comprising: an image creation means for performing a reconstruction calculation process based on a group of projection images obtained from the detection means and creating a tomogram or / and a three-dimensional image;
Provided at a position where the relative positional relationship with the irradiating means is constant, when obtaining a group of projection images, an optical image of a marker placed at a predetermined position is captured at each time point when each projection image is obtained. First optical imaging means ;
A second optical imaging unit which is provided at a position where the relative positional relationship with the detection unit is constant and obtains a group of projection images, and captures an optical image of the marker at each time point when each projection image is obtained; ,
A calculation unit that calculates a three-dimensional position of the irradiation unit and the detection unit based on detection results of the first optical imaging unit and the second optical imaging unit ;
The calculation means is based on a three-dimensional position of the marker, an image obtained from the first optical imaging means, and a relative positional relationship between the first optical imaging means and the irradiation means. The three-dimensional position of the irradiation means is calculated, and the three-dimensional position of the marker, the image obtained from the second optical imaging means, and the relative position between the second optical imaging means and the detection means Based on the relationship, the three-dimensional position of the detection means is calculated,
Said image forming means, have rows the reconstruction operation process using the three-dimensional position of the irradiating means and the detecting means which is calculated by said calculating means,
The tomography apparatus characterized in that the marker has three or more points .
前記各光学撮像手段は、それぞれ複数であることを特徴とする断層撮影装置。 The tomography apparatus according to claim 1 or 2 ,
A tomography apparatus characterized in that each of the optical imaging means is plural.
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