JP4959223B2 - 断層撮影装置 - Google Patents
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Description
従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより、以下の作用を有する。
(1−1.構成)
図1は本発明の第1の実施形態に係る断層撮影装置10の構成を示す模式図である。
次に、本実施形態に係る断層撮影装置10の動作を図4のフローチャートを用いて説明する。
始めに、操作者により、被検体5がテーブル部材21に載置される(ステップS1)。この際、リアルタイムあるいはそれに準じたフレームレートの動画像の透過画像データがディスプレイ等の表示部に表示される。そこで、操作者は、ディスプレイに表示される透過画像を観察しながら、XY機構22・回転機構23・昇降機構24を手動操作する。そして、被検体5の所望の部位と撮影領域中心Cとが一致するようにする(ステップS2)。
回転振れの補正は、以下の手順により行なわれる。
ΔZ=h−h0 ……(1)
により求める。
Δξ=△X・cos(α)+△Z・sin(α) ……(2)
Δη=△Y ……(3)
Δζ=−△X・sin(α)+△Z・cos(α) ……(4)
により算出することができる。
mag'=FDD/(FCD−△ζ) ……(5)
Δξd=mag'・△ξ ……(6)
Δηd=mag'・△η ……(7)
により算出することができる。
△i=△ξd/検出面上での1画素サイズ ……(8)
△j=△ηd/検出面上での1画素サイズ ……(9)
に基づいて透過データが作る透過画像上における第3振れベクトルSg(△i,△j)を求めることができる。
fm=mag'/(△ζ=0のmag')=FCD/(FCD−△ζ) ……(10)
のように表わされる。
そして、断層撮影のスキャンが終了すると(S12−Yes)、補正された透過画像データが再構成部53により再構成処理されて、断層像データが作成される(ステップS13)。一方、スキャンが終了していなければ(S12−No)、回転機構23が予め設定された角度だけ回転し、次のデータ収集が実行される。
以上説明したように本実施形態に係る断層撮影装置10によれば、マークMcが形成されたマーク面21Bを備えたテーブル部材21と、マークMcの位置を検出するためのTVカメラ41および距離計42と、TVカメラ41および距離計42により得られたマークMcの位置データに基づいて、透過画像データを回転振れの無い透過画像データに補正する軸振れ補正部52とを備えた構成により、3次元的にマークMcの位置を検出して回転振れ量を3次元的に求めることができる。そして、この回転振れ量から、透過画像データの収集点毎に、第3振れベクトルSgと、拡大率変化ファクタfmとを求めることができる。それゆえ、透過画像データに対し正確な回転振れの補正をすることができる。
図7は本発明の第2の実施形態に係る断層撮影装置10Sの概念図である。なお、既に説明した部分と同一部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する。また、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
以下、本発明の実施形態の変形例について説明する。
第1及び第2の実施形態では、第1振れベクトルSをマーク画像の視野中心を基準に測定している。そして、データ収集の度に、マークMcをマーク画像の中心点Oに戻すようにして回転軸Rの振れの補正を行なう。すなわち、マークMcを基準点として、マークMcがあたかも回転中心であるかのように透過画像を補正している。これに対し、基準点をマークMc以外に設定することもできる。
第1及び第2の実施形態では、マーク位置検出部40は、TVカメラ41と距離計42とを用いたが、TVカメラ41のみとすることもできる。この場合、TVカメラ41として、オートフォーカス型のものを用いる。すなわち、自動的にマーク面21Bにピントを合わせてマーク画像を撮影するので、オートフォーカスの作動量からマーク高さhを求めることができる。オートフォーカスの原理の一例を図9に示す。TVカメラ41は、光学系91・撮像部92・制御部93・機構部94よりなる。撮像部92は画像を制御部93に出力し、制御部93はこの画像の高周波成分の大きさを求め、この大きさが大きくなる方向に機構部94を制御し、機構部94は光軸95に沿って光学系91、あるいは光学系91と撮像部92とを移動させる。これにより、ピントを合わせが自動で行われるとともに機構部94の移動量からマークMまでの高さhを算出することができる。なお、オートフォーカスの方式には、他にも色々な方式があるが、そのいずれであっても使用可能である。
第1及び第2の実施形態では、昇降機構24の上に回転機構23およびXY機構22を設けているが、昇降機構24を、テーブル部材21とXY機構22との間に設けてもよいし、XY機構22と回転機構23との間に設けてもよい。ただし、XY機構22と回転機構23との間に設ける場合、昇降によりTVカメラ41とマーク面との距離が大きく変化する場合に、ピントの合わせ直し(オートフォーカス)が必要となる。また、距離の変化が大きい場合には、マーク画像の拡大率が変化するので、これを補正する必要も生じる。すなわち、マーク画像の1画素がマーク面の何mmに相当するかの値を距離に応じて変更する必要がある。
第1及び第2の実施形態において、TVカメラ41と距離計42とは非回転側(回転しない構成)から支持すればよく、フロア側から支持してもよい。ただし、昇降によりTVカメラ41とマーク面との距離が大きく変化する場合には、ピントの合わせなおし(オートフォーカス)が必要である。また、距離の変化が大きい場合、マーク画像の拡大率が変化するので、これを補正する必要が生じる。
第1の実施形態では、被検体5を回転させているが、X線管31とX線検出器32とを備えるX線照射部30を回転させてもよい。この場合、マーク位置検出部40(TVカメラ41および距離計42)をX線照射部30に固定して一緒に回転させるようにする。
第1及び第2の実施形態では、X線焦点Fと検出面32Aの中心Dとの距離FDD,X線焦点Fと撮影領域中心Cとの距離FCD,撮影領域中心Cと検出面32Aの中心Dとの距離CDDは、それぞれ、連続的あるいはステップ的に可変にして調整することができる。これにより幾何拡大率が可変となる。これは、回転機構23・X線管31・X線検出器32のうちの任意の2つ、あるいはすべてを平行移動および/または傾斜をふくむ位置変動させる機構を設けることで可能である。
第1及び第2の実施形態は、断層像データを作成する断層撮影装置に係るものであるが、透視装置としても用いることができる。変形例6で説明したように、距離FDD・FCD・CDDのそれぞれを可変とする機能をつければ、幾何拡大率を可変にでき、交差角αを可変にする機能をつければ透視角度を変えることができる。交差角αが可変のときに、α=0°付近とした場合には、マーク位置検出部40(TVカメラ41および距離計42)とX線ビームB1とが干渉してしまう。そこで、透視装置として使用する時は、マーク位置検出部40を退避する機構を設ける。
第1及び第2の実施形熊と他の変形例とにおいて、回転軸Rと光軸Bcとの交差角αを90°とすると、一般的なコーンビームCT装置として使用できる。図11は変形例8における断層撮影装置10Dの模式図である。図11において、第1の実施形態に係る断層撮影装置10と同一の構成要素には同一の番号を付し、その説明は省略する。また、マーク位置検出部40は、第1の実施形態のTVカメラ41と距離計42とを合わせたものである。FL.はフロア側から支持されていることを示す。断層撮影装置10Dは第1の実施形態に係る断層撮影装置10を変形したものであるが、第2の実施形態に係る断層撮影装置10Sに対しても同じ変形をすることができる。
第1及び第2の実施形態では、点状のマークMをマーク面に形成しているが、マークの形成には色々な方法を用いることができる。例えば、印刷やレーザマーカやエッチングを用いることができる。また、吹き付け塗装で点状マークをランダムに形成することもできる。テーブル部材21またはマークプレート26の素材の模様をマークとして用いてもよい。また、マーク自体の形は円形でなくてもよい。
第1及び第2の実施形態では、軸振れ補正部52は、マーク位置検出部40が出力したマーク位置データより、回転振れ量を求め、この回転振れ量から透過画像データを補正している。これに対し、透過画像データを補正する代わりに、テーブル部材21とX線照射部30とを相対的に移動させることで回転軸の振れを補正してもよい。具体的には、軸振れ補正部52は、テーブル部材21とX線照射部30とを回転振れ量に相当する距離だけ相対的に移動することで回転軸Rの振れを補正できる。この場合、テーブル部材21とX線照射部30とを相対的に移動させる移動機構としては、既存の機構を流用することもできるし、新たな機構を追加することもできる。なお、軸振れ補正部52は、機構制御部25を介して、この移動機構を制御する。
第1及び第2の実施形態において、断層像データを求める際、いわゆる「横割り方式」であっても「縦割り方式」であってもよい。ここで、「横割り方式」とは、全ての透過画像データに対して回転振れ量を求めてから、その全ての透過画像データについてそれぞれ補正し、その後に再構成処理を実行して断層像データを作成する方式である。また、「縦割り方式」とは、1つのデータ収集点毎に、回転振れ量を求めて透過画像データの補正および再構成処理を実行する方式である。この縦割り方式では、再構成処理により作成される断層像データに、次のデータ収集点において再構成処理した断層像データを積算する。また、横割り方式と縦割り方式とを組み合わせた方法により断層像データを作成してもよい。
第1及び第2の実施形態では、X線検出器32により検出された透過画像データや、それを処理した断層像データおよび3次元画像データ、TVカメラ41で撮影されたマーク画像データは、表示部に表示される。この際、表示部に表示されたデータを、プリンタにより印刷したり、デジタルデータとして記録したり、回線を通じて送信したりすることも可能である。
第1及び第2の実施形態では、テーブル部材21の上方にX線管31を配置しているが、下方にX線管31を配置しても良い。この場合、X線検出器32を上方に配置して、上下を逆にした構成にする。また、装置はどの方向に向けて設置してもよい。例えば載置面21Bは水平面でも、垂直面でも、傾斜面でもよい。
第1及び第2の実施形態では、放射線としてX線を用いているが、透過性の放射線なら他の放射線を用いることもできる。たとえばγ線、中性子線、マイクロ波、透明物体に対する可視光線等を用いることもできる。
第1及び第2の実施形態に、変形例1〜変形例14の構成および処理方法を組み合わせて用いてもよい。
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよい。
20…被検体載置部、21…テーブル部材、21A…載置面、21B…マーク面、
22…XY機構、23…回転機構、24…昇降機構、25…機構制御部、
26…マークプレート、30…X線照射部、31…X線管、32…X線検出器、
40…マーク位置検出部、41…TVカメラ、42…距離計、43…支持フレーム、
44…回転フレーム、50…データ処理部、51…データ収集部、52…軸振れ補正部、
53…再構成部、91…光学系、92…撮像部、93…制御部、94…機構部、
B…X線ビーム、C・・・撮影領域中心点、O…マーク画像の中心点、
M…マーク、R…回転軸。
Claims (5)
- 被検体が載置される表面部と、前記表面部の反対側にマークが形成された裏面部とを備えたテーブル部材と、
前記テーブル部材に載置された前記被検体に放射線を照射する放射線源と、
前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、
前記放射線源および前記放射線検出手段と前記テーブル部材とを、該テーブル部材の表面部に垂直な回転軸に沿って相対的に回転させる回転機構と、
前記被検体が前記テーブル部材に載置された場合、前記回転の複数の回転位置で前記放射線検出手段により検出された放射線量から前記被検体の透過画像データを収集するためのデータ収集手段と、
前記マークの画像を裏面側から撮影するためのTVカメラと、
前記複数の回転位置における透過画像データの収集に対応させて前記TVカメラにより得られたマーク画像に基づいて、前記データ収集手段により収集された透過画像データを回転振れの無い透過画像データに補正する軸振れ補正手段と、
前記軸振れ補正手段により補正された複数の透過画像データを再構成処理して断層像データを作成するための再構成手段と
を備えたことを特徴とする断層撮影装置。 - 被検体が載置される表面部を有するテーブル部材と、
前記テーブル部材に載置された前記被検体に放射線を照射する放射線源と、
前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、
前記放射線源および前記放射線検出手段と前記テーブル部材とを、該テーブル部材の表面部に垂直な回転軸に沿って相対的に回転させる回転機構と、
前記テーブル部材を支持するとともに、前記表面部に沿って該テーブル部材を平行移動させる平行移動機構と、
前記テーブル部材の表面部の反対側に該表面部と平行になるように前記平行移動機構に固定され、マークが形成された表面部を有するマークプレートと、
前記テーブル部材の表面部に前記被検体が載置された場合、前記放射線検出手段により検出された放射線量から前記被検体の透過画像データを収集するためのデータ収集手段と、
前記マークの位置を検出するためのマーク位置検出手段と、
前記マーク位置検出手段により得られたマーク位置データに基づいて、前記データ収集手段により収集された透過画像データを回転振れの無い透過画像データに補正する軸振れ補正手段と、
前記軸振れ補正手段により補正された複数の透過画像データを再構成処理して断層像データを作成するための再構成手段と
を備えたことを特徴とする断層撮影装置。 - 請求項2に記載の断層撮影装置において、
前記軸振れ補正手段は、前記マーク位置データと、予め設定された基準位置とに基づいて回転振れ量を算出し、算出した回転振れ量に応じて、回転振れの無い透過画像データに補正する
ことを特徴とする断層撮影装置。 - 請求項1記載の断層撮影装置において、
前記軸振れ補正手段は、基準の回転位置での前記マーク画像と各回転位置での前記マーク画像との回転とずらしによるマッチングを取ることでマッチングが最もよくなるずらし量を求め、該ずらし量に基づき各回転位置での透過画像データを補正する
ことを特徴とする断層撮影装置。 - 請求項2に記載の断層撮影装置において、
前記軸振れ補正手段は、前記マーク位置検出手段により得られたマーク位置データと、予め設定された回転振れの無い基準マーク位置データとに基づいて回転振れ量を算出し、算出した回転振れ量に対応する距離を移動するように前記平行移動機構を制御する
ことを特徴とする断層撮影装置。
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