JP6735667B2 - コンピュータ断層撮影の較正装置および方法 - Google Patents
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Description
献(1)〜(6)に記載されている。
て、CTシステムなどのシステムにおける倍率を決定する方法に関する。その結果は限られた精度である。
)装置における回転軸を決定する方法に関する。
の撮像された軌跡に対して楕円を適合させることによって、前記画像を用いて複数のマーカの各々に対して楕円経路を導出するステップと、前記楕円経路を用いて前記システムの幾何学的パラメータを決定するステップとを有する。
効性は、非常に鮮明に結像しているマーカに依存している。
)。マーカは、各マーカの中心の二次元座標を非常に高精度に決定することができるように、高度に球形である。実施形態においては、マーカ18は、タングステンカーバイト製の精密なボールベアリングから形成されている。マーカ18は、接着剤を使用せずに支持材料20の中にとどめられる。マーカ18は、意図された放射線画像内での重なりが最小になるように相互に配置される。好ましくは、マーカ18は、意図された放射線画像内で重なることが無いように配置される。適切な配置の例を図2に示すが、例えば、参考文献(3)に開示されているような、他の配置も可能である。適切な配置は、例えばモデリングによって、または調査によって設計することができる。
好ましくは図2のように、少なくとも1つのマーカはファントムの中心軸に近接しており、少なくとも1つの別のマーカは、その中心軸から遠く離れて間隔を空けられている。換言すれば、マーカは、半径方向に間隔を空けられた複数のマーカを含み、好ましくは、少なくとも1つのマーカは中心軸に近接しており、少なくとも1つのマーカはファントムの外周に近接している。支持材料20は、各マーカの輪郭が可能な限り鮮明に撮像されるようにX線を弱く減衰する(放射線透過性、またはX線に対して相対的に半透明)。支持材料20は、好ましくは、主に小さな元素番号を有する材料から構成された低密度の発泡体である。好ましくは、支持材料20は、剛性があり、均一で、低い熱膨張係数を有する。カーボンまたはシリコンカーバイトの発泡体が従って理想的と考えられる。押出ポリスチレン・フォームなどのプラスチック発泡体は、あまり好ましくはないが、受容可能な結果を作り出すかもしれない。別の適切な材料は、固体プラスチックおよびセラミックスを含む。
セントラルスキャンではスラントは通常ゼロに等しく、オフセットスキャンではスラントはゼロではない。
にチルトに対する)精度を減少させて歪曲を引き起こす。別の技法においては、大きなスラントがチルトを決定することを可能にするように導くが、これは、その後、次のCT取得が同じスラントで行われることを必要とし、更に複雑になり、誤差に対してより影響を受けやすい再構成を作り出す。
およびハフ(Hough)円検出ルーチンが用いられる(ステップ601)。これは、マーカ
18の画像に相当するだろう画像の部分を識別するためである。円検出ルーチンはその画像内で、それぞれが「スコア」に関連付けられている複数の円形形状を識別し、強力な応答またはスコアは、対応する形状が円であることをより大きな可能性として示唆する。ファントム16が全部でN個のマーカを含んでいる場合には、典型的には円検出ルーチンへの最大のN応答が選択される。単一画像において識別されたマーカを有していれば、シーケンス中の近接する画像におけるマーカ18の近似座標を予測することができる。マーカが一度2以上の画像で識別されていれば、その予測の精度を向上することができる。
対応する円の中心38、40の画像を得るために参考文献(10)に述べられた方法を用いることが可能である。これらは、それら楕円の中心とは同じではないことを注記する。このことは図12から明らかである。図12および図13の破線42、43、44、45、46、48は、それらの関連する楕円の2つの直交方向における接線および垂線である。それらの方向のうちの1つに対する消失点36は、図13に特定されているものと同一である。他の方向に対する消失点は、回転軸50の画像がセントラルスライス32の画像に交差する点である。回転軸50それ自身の画像の方程式は、2つの円の中心の画像を結合することによって得ることができ、図12に特定されている。この例においては、この線50は方程式(u=−2.09E−02v−76.58)を有する。
つかの試験的な値、および全ての当初推定に対して訂正されて、その後、非線形最小二乗解が再計算される。測定された二次元画像座標とモデルから導かれる二次元画像座標との間の二乗差の最終的な合計は、aの試験的な値の正確さの尺度であり、最小値を探すことができる。換言すれば、ステップ604〜608は、歪曲補正の異なる大きさ、選択された最良の値を有して繰り返し行われる。ノン・ラジアルまたは三次式モデルなどの、画像歪曲に対する他のモデルも用いることができる。
るマイクロプロセッサ、または各機能を実行するための専用のハードウエアモジュール、またはソフトウエアおよびハードウエアの組み合わせにより、適切にプログラムされたコンピュータを用いて実行することができる。
を導出するステップを有する。
(1)欧州特許公報第1760457号
(2)ドイツ特許公報第1020100509491号(DE102010050949A1)
(3)米国特許出願公開第2005/0094771号
(4)米国特許公報5,442,674号
(5)米国特許公報7,147、373号
(6)“Estimation of CT cone - beam geometry using a novel method insensitive
to phantom fabrication inaccuracy: Implications for isocenter localization
accuracy”, J. Chetley Ford, Dandan Zheng, and Jeffrey F. Williamson, Med. Phys. 38, 2829 - 2840 (2011).
(7)“Camera Calibration from the Quasi - affine Invariance of Two Parallel
Circles”, Yihong Wu, Haijiang Zhu, Zhanyi Hu, Fuchao Wu, ECCV 2004, LNCS 3021,
pp. 190 - 202 (2004)
(8)“Euclidean Structure from N > 2 Parallel Circles: Theory and Algorithms”, Pierre Gurdjos, Peter Sturm, and Yihong Wu, ECCV 2006, Part I, LNCS 3951, pp. 238 - 252
(2006)
(9)“Recovering the Geometry of Single Axis Motions by Conic Fitting”, Guang
Jiang, Hung - tat Tsui, Long Quan, and Shang - qian Liu, CVPR 2001, ISBN 0 -
7695 - 1272 - 0/01 (2001)
(10)“Single Axis Geometry by Fitting Conics”, Guang Jiang, Hung - tat Tsui, Long Quan, Andrew Zisserman, ECCV 2002, LNCS 2350, pp. 537 - 550 (2002)
(11)“Epipolar Geometry from Profiles under Circular Motion”, Paulo R. S.
Mendonca, Kwan - Yee K. Wong, Roberto Cipolla (2001)
(12)ドイツ特許公報第102008044437号(DE102008044437A1)
(13)“A note on the least squares fitting of ellipses”, Paul L. Rosin (1992)
(14)“Perspectives on Projective Geometry”, Jurgen Richter - Gebert (2011)
(15)“Numerical Recipes in C”, William H. Press et al. (1992)
(16)“Camera Calibration from Surfaces of Revolution”, Kwan - Yee K. Wong
et al. (2002)
(17)日本特許公報第4537090号
Claims (12)
- ソースと検出器とを備える放射線撮影システムを較正する方法であって、
前記方法は、複数のマーカを備える較正物体を提供するステップと、前記ソースおよび/または前記検出器に対して前記較正物体をその回転軸を中心として回転させるステップと、前記較正物体の回転に応じた複数の放射線画像を取得するステップとを有し、
前記方法は、前記放射線画像内の前記複数のマーカの位置を識別するステップと、
前記複数の放射線画像を用いて前記複数のマーカの経路を導出するステップと、
前記ソースと前記回転軸との間の距離の公称値を指定し、前記放射線画像および前記距離を用いて前記公称値から離れた前記システムの幾何学パラメータを決定するステップと、を有し、
前記幾何学パラメータは、主点の位置を規定する2つの値、焦点距離を規定する1つの値、前記回転軸の方向を規定する2つの値、および前記回転軸の位置を規定する2つの値の7つの値からなり、
前記主点は、前記検出器の検出面に垂直な線上に位置し、且つ前記検出面を横切るとともに前記ソースを通る線の上に位置する点であり、前記焦点距離は前記ソースから前記検出面までの垂直距離である、ことを特徴とする方法。 - 前記方法は、前記マーカの各々の撮像された軌跡に対して楕円を適合させることによって、複数の放射線画像を用いて複数のマーカの各々に対して楕円経路を導出するステップを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記システムの幾何学的パラメータを決定するために、前記楕円を交差させるステップを有する、請求項2に記載の方法。
- 前記放射線画像内において前記マーカを用いて前記システムの当初の幾何学推定を導出するステップを有する、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 各画像内で前記較正物体内のマーカにより生じる複数の円形形状を識別するための円検出方法を用いるステップを有し、前記較正物体内のマーカの数をNとするときに、Nまたはそれより少ない数の前記円形形状を選択する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 回転軸の1以上の画像を導出し、セントラルスライスおよび主点の画像を導出し、前記ソースから、検出器、オフセット物体、および回転軸、への距離の1つ以上を導出するステップを有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ソースと前記回転軸との間の距離値を決定するステップを有し、前記距離値は、前記較正物体の測定値、または、前記較正物体の相対位置の測定値を用いて決定される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記較正物体の回転軸がビーム中心線とほぼ交差して複数の前記放射線画像が前記較正物体で得られる中央位置において、前記較正物体を提供するステップと、
前記較正物体の回転軸がビーム中心線からオフセットしており、複数の前記放射線画像が前記較正物体で得られるオフセット位置において、前記較正物体を提供するステップと、を有する、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。 - 前記較正物体の測定値を用いて、前記距離の公称値を導出するステップを有する、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 較正されていない較正物体を用いるステップを有する、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の方法を用いて較正された放射線撮影システム内で対象物を測定する方法。
- ソースおよび検出器を備え、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法を実行するための手段を備える装置。
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