JPH04295339A

JPH04295339A - Ｘ線撮像装置

Info

Publication number: JPH04295339A
Application number: JP3059827A
Authority: JP
Inventors: Susumu Nishihara; 西原　進
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-03-25
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 1992-10-20
Anticipated expiration: 2012-11-05
Also published as: JP2672896B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像歪み補正方法及
びその方法を使用したＸ線撮像装置に関するものである
。特に、Ｘ線治療装置などに利用できる画像歪み補正方
法及びその方法を使用したＸ線撮像装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のＸ線撮像装置の構成を図６を参照
しながら説明する。図６は、従来のＸ線撮像装置を示す
ブロック図である。

【０００３】図６において、（２）はＸ線管、（１２）
はＸ線管（２）に接続されたＸ線管制御器、（９）はコ
リメータ、（３）は頭部からみた患者、（１３）はイメ
ージ・インテンシティファイア（以下、「Ｉ．Ｉ．」と
いう。）、（１４）は光学系、（１５）はオートアイリ
ス、（１６）はＴＶカメラ、（１７）はＴＶカメラ（１
６）に接続されたカメラ・コントロール・ユニット（以
下、「Ｃ．Ｃ．Ｕ」という。）、（１８）はＣ．Ｃ．Ｕ
（１７）に接続されたアナログ／デジタル変換器（以下
、「Ａ．Ｄ．Ｃ」という。）、（１９）はＡ．Ｄ．Ｃ（
１８）に接続された計算機である。

【０００４】つぎに、前述した従来例の動作を図７を参
照しながら説明する。図７（ａ）〜（ｄ）は、従来の画
像歪み補正方法を示す図である。図７（ａ）はメッシュ
画像、同図（ｂ）は（ａ）図に対応する真の座標をそれ
ぞれ示し、同図（ｃ）はエリアＳ内の画素Ｐの補間を示
し、同図（ｄ）はエリアＳ内の画素Ｐの真の座標を示す
。

【０００５】Ｘ線管（２）は、Ｘ線管制御器（１２）に
より制御されてＸ線を発生する。コリメータ（９）によ
り絞られたＸ線は、患者（３）を通過してＩ．Ｉ．（１
３）で検出され、光に変換される。この光は、光学系（
１４）及びオートアイリス（１５）を通過してＴＶカメ
ラ（１７）により撮像される。Ｃ．Ｃ．Ｕ（１７）によ
り得られたアナログ信号は、Ａ．Ｄ．Ｃ（１８）により
デジタル信号に変換されて計算機（１９）に取り込まれ
る。計算機（１９）において、取り込まれたデータはデ
ィスプレイ（図示しない）に写しだされ、患者（３）の
透視像が観察される。

【０００６】しかしながら、Ｉ．Ｉ．（１３）の表面は
凸面になっており、また、製作上の歪みなども存在する
。このため、計算機（１９）のディスプレイ上に写しだ
された画像は歪んでいる。これを一般に糸巻き歪みと呼
んでいる。

【０００７】例えば、図７（ｂ）に示すフィルム画像は
、Ｉ．Ｉ．（１３）を通すと同図（ａ）に示すように見
える。Ｉ．Ｉ．（１３）を使用した場合は、これをフィルムで
写したときの像と同じにするために、変換しなければな
らない。この変換の方法は、画像の中心を「Ｏ」とする
と、長さ（ｒ）方向にどのくらい歪んでいるかをまず調
べて、変換行列ｆを求め、Ｉ．Ｉ．（１３）で得られた
画像を変換していた。また、図７（ｄ）に示すエリアＳ
内の画素Ｐの真の座標は、同図（ｃ）に示すようになっ
ているので、これを補間して画素Ｐを求めていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
画像歪み補正方法及びその方法を使用したＸ線撮像装置
では、歪み補正が長さ（ｒ）方向のみであるので、精度
を向上することができないという問題点があった。この
発明は、前述した問題点を解決するためになされたもの
で、歪み補正の精度を向上することができる画像歪み補
正方法及びその方法を使用したＸ線撮像装置を得ること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る画像歪み
補正方法は、次に掲げる手段を備えたものである。〔１〕　　第１の画像に対する第２の画像の長さ方向の
歪みを調べるステップ。〔２〕　　前記第１の画像に対する前記第２の画像の回
転方向の歪みを調べるステップ。〔３〕　　前記長さ及び回転方向の歪みの値に基づいて
前記第２の画像の歪みを補正するステップ。

【００１０】この発明に係る画像歪み補正方法を使用し
たＸ線撮像装置は、次に掲げる手段を備えたものである
。〔１〕　　患者の患部の位置が明らかな前記患者の少な
くとも一部を撮像し第１の画像を出力する第１の撮像手
段。〔２〕　　ビーム軸の位置が明らかな前記患者の少なく
とも一部を撮像し第２の画像を出力する第２の撮像手段
。〔３〕　　前記第１の画像に対する前記第２の画像の長
さ及び回転方向の歪みの値に基づいて前記第２の画像の
歪みを補正する補正手段。〔４〕　　前記画像歪みを補正された第２の画像を表示
する表示手段。

【００１１】

【作用】この発明に係る画像歪み補正方法においては、
最初のステップによって、第１の画像に対する第２の画
像の長さ方向の歪みが調べられる。また、次のステップ
によって、前記第１の画像に対する前記第２の画像の回
転方向の歪みが調べられる。さらに、最後のステップに
よって、前記長さ及び回転方向の歪みの値に基づいて前
記第２の画像の歪みが補正される。

【００１２】この発明に係る画像歪み補正方法を使用し
たＸ線撮像装置においては、第１の撮像手段によって、
患者の患部の位置が明らかな前記患者の少なくとも一部
が撮像されて第１の画像が出力される。また、第２の撮
像手段によって、ビーム軸の位置が明らかな前記患者の
少なくとも一部が撮像されて第２の画像が出力される。さらに、補正手段によって、前記第１の画像に対する前
記第２の画像の長さ及び回転方向の歪みの値に基づいて
前記第２の画像の歪みが補正される。そして、表示手段
によって、前記画像歪みを補正された第２の画像が表示
される。

【００１３】

【実施例】この発明に係る画像歪み補正方法の一実施例
を図１を参照しながら説明する。図１（ａ）は被写体の
フィルム像の座標系であり、同図（ｂ）はテレビ画像の
座標系を示す図である。

【００１４】前述したように、画像歪みはＸ線フィルム
に写された被写体のＸ線フィルム像と、Ｘ線ＴＶの画像
間の写像と考えられる。図１（ａ）に示すフィルム像の
座標系において、Ｘ−Ｏ−Ｙはテストパターン上の座標
系であり、Ｘ’−Ｏ−Ｙ’は同図（ｂ）に示すテレビ画
像の座標系ｘ−ｏ−ｙに対応する座標系である。（Ｘ０
，Ｙ０）は歪みの中心である。また、テレビ画像の座標
系ｘ−ｏ−ｙは、走査線の方向により決まる。なお、そ
れぞれの座標系の単位は、それぞれｍｍとピクセルであ
る。

【００１５】（Ｘ，Ｙ）系と（Ｘ’，Ｙ’）系の間には
次の関係がある。

【数１】

【数２】

【００１６】また、（Ｘ０’，Ｙ０’）と（Ｘ０，Ｙ０
）との間には次の関係がある。

【数３】

【数４】

【００１７】図１（ａ）において、Ｒ、ψは次のように
表される。

【数５】

【数６】

【００１８】ここで、ｒとＲとの間には

【数７】の関係があると仮定する。（Ｘ，Ｙ）の写像される点の
推定値（ｘＥ，ｙＥ）は次のように表される。

【数８】

【数９】ここで、ｘ０＝ｋＸ０’、ｙ０＝ｋＹ０’（ｋ＝２．０
ピクセル／ｍｍとする。）である。

【００１９】さらに、テレビ画像のピクセルの縦横比（
アスペクト比）が１でないかも知れないので、それを考
慮すると以下のようになる。

【数１０】

【数１１】

【００２０】次にフィルム像（被写体）からテレビ画像
への変換行列ｆの性質について説明する。これまでの説
明で、Ｘ０、Ｙ０、θ、Ａｒ、ａ、ｂ、ｃの７つのパラ
メータが存在するが、これらを推定するためには、フィ
ルム像上の格子点（Ｘｉ，Ｙｉ）から推定値（ｘＥｉ，
ｙＥｉ）を求め、テレビ画像の格子点座標（ｘｉ，ｙｉ
）とから以下の式（１２）を最小とするようなパラメー
タを得ればよい。

【数１２】

【００２１】さらに、そのときの残差ベクトル（ｘＥｉ
−ｘｉ，ｙＥｉ−ｙｉ）をパターン上にプロットすれば
、変換行列ｆについての上記の仮定から外れてくる歪み
の分布を求めることができる。この歪み分布を用いて得
られたテレビ画像を補正すれば、フィルム画像と同様な
精度のテレビ画像を得ることができる。

【００２２】つづいて、この発明に係る画像歪み補正方
法を使用したＸ線撮像装置の一実施例の構成を図２を参
照しながら説明する。図２はＸ線撮像装置の一実施例を
示す構成図である。

【００２３】図２において、垂直照射装置（６）、レン
ジシフタ（７）、線量計（８）、及びコリメータ（９）
は、地表と垂直なビーム軸（１）上に、地表に向かって
前述の順に配置され、かつレンジシフタ（７）は垂直照
射装置（６）の内部に設けられている。Ｘ−ＣＴ（１１
）は通信装置（２９）、データバス（２８）、及び通信
装置（２７）を介して計算機（１９）に接続されている
。Ｘ線管（２）、Ｘ線管制御器（１２）、Ｉ．Ｉ．（１
３）、光学系（１４）、オートアイリス（１５）、ＴＶ
カメラ（１６）、及びＣ．Ｃ．Ｕ（１７）は、Ｘ線管（
２）に接続されたＸ線管制御器（１２）とＴＶカメラ（
１６）に接続されたＣ．Ｃ．Ｕ（１７）を除いて、ビー
ム軸（１）上に、地表に向かって前述の順に配置されて
いる。Ｘ線管（２）は線量計（８）とコリメータ（９）
との間に、かつコリメータ（９）はＸ線管（２）とＩ．
Ｉ．（１３）との間に配置されている。Ａ．Ｄ．Ｃ（１８）はＣ．Ｃ．Ｕ（１７）に接続されて
いる。

【００２４】また、計算機（１９）はＡ．Ｄ．Ｃ（１８
）に接続されている。参照画像ディスプレイ（２０）及
び画像ディスプレイ（２１）は計算機（１９）に接続さ
れている。キャラクタディスプレイ（２２）、キーボー
ド（２３）及び操作パネル（２４）は計算機（１９）に
接続されている。タブレット（２５）は計算機（１９）
に接続されている。画像データファイル（２６）、通信
装置（２７）は計算機（１９）に接続され、データバス
（２８）はこの通信装置（２７）に接続されている。な
お、位置決め時および実際の治療時においては、患者（
３）を仰むけに載せる治療台（４）はコリメータ（９）
とＩ．Ｉ．（１３）との間に配置されている。また、こ
の治療台（４）には駆動装置が内蔵されており、治療台
（４）は計算機（１９）に接続されている。

【００２５】ところで、この発明の第１の撮像手段は、
前述した一実施例では通信装置（２９）、データバス（
２８）、及び通信装置（２７）を介して計算機（１９）
に接続されたＸ−ＣＴ（１１）から構成され、この発明
の第２の撮像手段は、一実施例ではＸ線管（２）、Ｘ線
管制御器（１２）、Ｉ．Ｉ．（１３）、光学系（１４）
、オートアイリス（１５）、ＴＶカメラ（１６）、及び
Ｃ．Ｃ．Ｕ（１７）から構成され、この発明の補正手段
は、一実施例では計算機（１９）から構成され、この発
明の表示手段は、一実施例では画像ディスプレイ（２１
）から構成されている。

【００２６】次に、前述した一実施例の動作を図３を参
照しながら説明する。図３は前述した一実施例の動作の
流れを示す説明図である。あらかじめ、診断時において
、Ｘ−ＣＴ（１１）によって、患部Ｋの位置が明らかな
、撮像された患者のＸ−ＣＴ画像が通信装置（２９）、
データバス（２８）、通信装置（２７）、および計算機
（１９）を介して画像データファイル（２６）に蓄積さ
れる。

【００２７】治療計画時において、計算機（１９）によ
って、画像データファイル（２６）に蓄積された、図３
（Ａ）に示す前記Ｘ−ＣＴ画像が、図３（Ｃ）に示す仮
想したＸ線管とＩ．Ｉ．の位置における、図３（Ｄ）に
示す中心投影画像に図３（Ｂ）において画像変換される
。そして、この中心投影画像が参照画像ディスプレイ（
２０）に表示される（以下、「参照画像」という。）。この時、参照画像の識別可能な任意の位置例えば骨の位
置に、タブレット（２５）によって、図３（Ｄ）に示す
ような少なくとも３個以上のランドマークＭ１、Ｍ２、
およびＭ３が参照画像に付けられる。そして、計算機（
１９）によって、図３（Ｄ）に斜線部で示す患部Ｋとラ
ンドマークＭ１、Ｍ２、およびＭ３との位置関係が調べ
られる。

【００２８】位置決め時において、図３（ａ）に示すよ
うにＸ線管制御器（１２）によって電圧が制御されたＸ
線管（２）により、治療台（４）上の患者（３）がＸ線
照射される。Ｉ．Ｉ．（１３）によって、ビーム軸の位
置が明らかな、集められた患者（３）のＸ線画像が光学
画像に変換される。この光学画像が光学系（１４）によ
って導かれ、ＴＶカメラ（１６）の絞りを自動制御する
オートアイリス（１５）を介して、ＴＶカメラ（１６）
によって撮像されて、電気信号のアナログ信号に変換さ
れる。このアナログ信号がＣ．Ｃ．Ｕ（１７）を介して
Ａ．Ｄ．Ｃ（１８）によって、デジタル信号に変換され
て、計算機（１９）に供給される。この計算機（１９）
によって、図３（ｂ）に示すように前記デジタル信号が
周辺歪（糸巻き歪）の補正において長さ（ｒ）方向のみ
だけでなく、回転（θ）方向、つまり、一次元及び二次
元方向を考慮して信号処理を施されて、画像ディスプレ
イ（２１）に表示される（以下、「Ｘ−ＴＶ画像」とい
う。）。

【００２９】この時、前述した参照画像と同じ位置に、
タブレット（２５）によって、図３（ｃ）に示すような
ランドマークＮ１、Ｎ２、およびＮ３がＸ−ＴＶ画像に
付けられる。そして、計算機（１９）によって、ビーム
軸（１）の中心（０）とランドマークＮ１、Ｎ２、およ
びＮ３との位置関係が調べられて、前述した患部Ｋとビ
ーム軸の中心（０）との位置関係が調べられる。すなわ
ち、図３（ｄ）に示すように、ビーム軸（１）の中心（
０）が患部Ｋの中心に一致するように、治療台（４）の
移動量が計算される。また、照射される荷電粒子線のビ
ームの形状、線量、およびエネルギーが、前述した参照
画像とＸ−ＴＶ画像とから求められる。そして、前記移
動量を表わす制御信号が治療台（４）に出力されて、荷
電粒子線が患部Ｋに正確に照射されるように、治療台（
４）が移動される。

【００３０】実際の治療時において、患部Ｋの形状、深
さ、および荷電粒子線の吸収線量が、がん治療のパラメ
ータとなる。これらから、荷電粒子線がそれぞれ、コリ
メータ（９）、レンジシフタ（７）、および線量計（８
）によって制御され、患部Ｋに照射される。すなわち、
コリメータ（９）によって、患部Ｋの形状に合わせて、
荷電粒子線のビームが整形される。レンジシフタ（７）
によって、患部Ｋの深さに応じて、物質透過時のエネル
ギー吸収により照射される荷電粒子線のエネルギーが変
えられて、荷電粒子線の飛程が変化させられる。また、
線量計（８）によって、荷電粒子線のどれだけの線量を
照射させるかがモニターされる。なお、この時、Ｘ線管
（２）がビーム軸（１）から影響のない位置へ移動され
ている。こうして、簡単に、自動的に、正確に位置決め
がなされて、荷電粒子線によるがん治療が行なわれる。

【００３１】図４はこの発明に係るＸ線撮像装置の他の
実施例を示す構成図である。図２の実施例と異なるとこ
ろは、下記の箇所である。第２の撮像手段がＸ線管（２
）、Ｘ線管制御器（１２）、及び半導体検出器（１３Ａ
）から構成され、Ｘ線管（２）に接続されたＸ線管制御
器（１２）を除いて、ビーム軸（１）上に、地表に向か
って前述の順に配置されている。また、半導体検出器（
１３Ａ）によって、集められたＸ線画像が電気信号のア
ナログ信号に変換されて、Ａ．Ｄ．Ｃ（１８）に出力さ
れる。

【００３２】図５は荷電粒子線の照射方向を示す構成図
である。この図に示すように、上記実施例では荷電粒子
線の照射方向、すなわちビーム軸（１）は地平線に対し
て垂直方向であるが、ビーム軸（１ａ）は水平方向でも
よい。また、荷電粒子線のビーム軸（１）並びに（１ａ）上に
、Ｘ線管（２）及びＩ．Ｉ．（１３）並びにＸ線管（２
ａ）及びＩ．Ｉ．（１３ａ）が配置されているが、荷電
粒子線のビーム軸（１）並びに（１ａ）に直角な軸（１
ｂ）上に、Ｘ線管（２ｂ）およびＩ．Ｉ．（１３ｂ）が
配置されても所期の目的を達成し得ることはいうまでも
ない。こうすることにより、平面的な位置決めだけでな
く立体的な位置決めが可能になる。

【００３３】

【発明の効果】この発明に係る画像歪み補正方法は、以
上説明したとおり、第１の画像に対する第２の画像の長
さ方向の歪みを調べるステップと、前記第１の画像に対
する前記第２の画像の回転方向の歪みを調べるステップ
と、前記長さ及び回転方向の歪みの値に基づいて前記第
２の画像の歪みを補正するステップとを含むので、糸巻
き歪の補正において長さ（ｒ）方向のみだけでなく、回
転（θ）方向、つまり、一次元及び二次元方向を考慮で
き、歪み補正の精度を向上することができるという効果
を奏する。

【００３４】また、この発明に係る画像歪み補正方法を
使用したＸ線撮像装置は、以上説明したとおり、患者の
患部の位置が明らかな前記患者の少なくとも一部を撮像
し第１の画像を出力する第１の撮像手段と、ビーム軸の
位置が明らかな前記患者の少なくとも一部を撮像し第２
の画像を出力する第２の撮像手段と、前記第１の画像に
対する前記第２の画像の長さ及び回転方向の歪みの値に
基づいて前記第２の画像の歪みを補正する補正手段と、
前記画像歪みを補正された第２の画像を表示する表示手
段とを備えたので、糸巻き歪の補正において長さ（ｒ）
方向のみだけでなく、回転（θ）方向、つまり、一次元
及び二次元方向を考慮でき、歪み補正の精度を向上する
ことができ、ひいては、短時間で正確な位置決めができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の画像歪み補正方法の一実施例に係る
被写体のフィルム像の座標系及びテレビ画像の座標系を
示す図である。

【図２】この発明の画像歪み補正方法を使用したＸ線撮
像装置の一実施例を示す構成図である。

【図３】この発明の画像歪み補正方法を使用したＸ線撮
像装置の一実施例の動作の流れを示す説明図である。

【図４】この発明の画像歪み補正方法を使用したＸ線撮
像装置の他の実施例を示す構成図である。

【図５】この発明の画像歪み補正方法を使用したＸ線撮
像装置の荷電粒子線の照射方向を示す構成図である。

【図６】従来のＸ線撮像装置を示すブロック図である。

【図７】従来の画像歪み補正方法を示す図である。

【符号の説明】

（２）　　　　Ｘ線管（１２）　　　　Ｘ線管制御器（１３）　　　　イメージ・インテンシティファイア（
１６）　　　　ＴＶカメラ（１７）　　　　カメラ・コントロール・ユニット（１
９）　　　　計算機（２１）　　　　画像ディスプレイ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　第１の画像に対する第２の画像の長さ
方向の歪みを調べるステップ、前記第１の画像に対する
前記第２の画像の回転方向の歪みを調べるステップ、並
びに前記長さ及び回転方向の歪みの値に基づいて前記第
２の画像の歪みを補正するステップを含むことを特徴と
する画像歪み補正方法。
【請求項２】　　患者の患部の位置が明らかな前記患者
の少なくとも一部を撮像し第１の画像を出力する第１の
撮像手段、ビーム軸の位置が明らかな前記患者の少なく
とも一部を撮像し第２の画像を出力する第２の撮像手段
、前記第１の画像に対する前記第２の画像の長さ及び回
転方向の歪みの値に基づいて前記第２の画像の歪みを補
正する補正手段、並びに前記画像歪みを補正された第２
の画像を表示する表示手段を備えたことを特徴とするＸ
線撮像装置。