專利名稱：放射線攝影裝置以及圖像獲取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過照射放射線來獲取被檢體的透視圖像的放射線攝影裝置以及圖像獲取方法，特別是涉及一種具備補償濾波器的放射線攝影裝置以及圖像獲取方法， 該補償濾波器對照射被檢體之前的放射線的強弱進(jìn)行調(diào)節(jié)。
背景技術(shù)：
在醫(yī)療機構(gòu)中配備有獲取被檢體的透視圖像的放射線攝影裝置。對現(xiàn)有的放射線攝影裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。如圖12的(a)所示，現(xiàn)有的放射線攝影裝置51具備載置被檢體M的頂板52、照射放射線的放射線源53以及檢測放射線的檢測器M。當(dāng)從放射線源53照射放射線時，放射線束B透過被檢體M入射到檢測器54。檢測器討所輸出的檢測信號被構(gòu)建為放射線透視圖像。在整個放射線束B中，從放射線源53放射的放射線的劑量都相同。因而，如果在沒有將被檢體M載置于頂板52的狀態(tài)下獲取圖像，則所獲取到的圖像的像素值在整個圖像區(qū)域都大致相同。然而，如果想要在該狀態(tài)下生成被檢體M的透視圖像，則所獲取到的放射線透視圖像P的中心部的放射線的劑量不足，如圖12的(b)那樣，將被檢體M的中央部拍攝得較暗。這是由于，被檢體M的厚度為體軸方向的中心部最厚，隨著從中心部趨向周緣逐漸變薄，放射線束B透過被檢體M的中心部比透過周緣部難。以防止這種檢測器M的局部曝光不均為目的，在放射線源53中設(shè)置補償濾波器 55。透過補償濾波器55的放射線束B的體軸方向的中央部c的放射線的劑量比周緣部s 強(參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 美國專利說明書第5，666，391號

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題然而，根據(jù)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，存在如下問題。即，當(dāng)放射線通過補償濾波器55時，產(chǎn)生前進(jìn)方向發(fā)生變更的散射放射線，該散射放射線導(dǎo)致放射線透視圖像的可視性劣化。從放射線源53照射出的放射線透過補償濾波器55朝向檢測器M。此時，產(chǎn)生因與構(gòu)成補償濾波器陽的電子碰撞而變更了前進(jìn)方向的放射線。將該放射線稱為散射放射線，該散射放射線成為放射線透視圖像的對比度劣化的主要原因。在產(chǎn)生更多散射放射線的錐束攝像的情況下這種問題尤為顯著。當(dāng)放射線束B透過被檢體M時也產(chǎn)生該散射放射線。以往，存在以下結(jié)構(gòu)將檢測器M檢測到的放射線作為直接放射線(不發(fā)生散射而到達(dá)檢測器M的放射線)與散射放射線的和，進(jìn)行估計運算來算出直接放射線的強度，基于此獲取放射線透視圖像。如果僅利用直接放射線來獲取放射線透視圖像，則圖像的對比度良好。當(dāng)進(jìn)行這種直接放射線的強度的估計時，由補償濾波器55產(chǎn)生的間接放射線成為干擾。即，上述估計方法以間接放射線由被檢體M產(chǎn)生為前提來進(jìn)行。因而，在僅將現(xiàn)有的估計方法應(yīng)用在如下結(jié)構(gòu)的情況下不能準(zhǔn)確地估計直接放射線，該結(jié)構(gòu)是間接放射線在補償濾波器陽和被檢體M這兩處產(chǎn)生。因此，作為消除補償濾波器55的間接放射線的影響的方法，存在一種預(yù)先求出透過補償濾波器陽后的直接放射線的方法。該方法是，在想要估計直接放射線的情況下，如圖13那樣使用光闌S，僅向構(gòu)成檢測器M的各檢測元件e的其中一個照射直接放射線，預(yù)先求出該直接放射線的強度。根據(jù)該方法，一邊移動光闌S —邊針對所有的檢測元件e依次求出直接放射線，不僅耗費大量勞力，還必須高精度地移動光闌S。而且，如果與攝影相應(yīng)地更換補償濾波器陽、或變更放射線源53所照射的X射線的能量、或變更放射線源53與檢測器M之間的距離，則補償濾波器陽的放射線的散射的方式不同。因而，每當(dāng)變更攝影條件，都必須使用光闌S測量直接放射線，使用光闌S的方法不能稱之為現(xiàn)實的解決方法。另外，關(guān)于現(xiàn)有的直接放射線的估計方法，能夠考慮以下方法能夠?qū)⒗脵z測器 54檢測到的放射線分離為因物體而發(fā)生散射的間接放射線和沒有發(fā)生散射的直接放射線， 因此，在未將被檢體M載置于頂板52的狀態(tài)下進(jìn)行攝影(空置攝影)，預(yù)先估計直接放射線。利用空置攝影來預(yù)先估計透過補償濾波器55的直接放射線，這次，如果將被檢體M載置于頂板52再次進(jìn)行攝影，則能夠估計透過被檢體M的直接放射線。但是，在該方法中，需要進(jìn)行以下兩個階段的運算求出已經(jīng)透過補償濾波器55的直接放射線以及求出其中有多少直接放射線因被檢體M而發(fā)生了散射，并且直到運算結(jié)束為止需要時間。S卩，就空置攝影而言，在進(jìn)行了散射放射線的估計運算之后，進(jìn)行將被檢體M載置于頂板52的狀態(tài)下的散射放射線的估計運算，運算花費工夫。本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供如下一種放射線攝影裝置即使是具有補償濾波器的結(jié)構(gòu)也能夠簡便且準(zhǔn)確地估計直接放射線，獲得對比度良好的放射線透視圖像、斷層圖像。用于解決問題的方案本發(fā)明為了解決這種問題采用如下結(jié)構(gòu)。S卩，本發(fā)明所涉及的放射線攝影裝置的特征在于，具備放射線源，其照射放射線； 補償濾波器，其配置于放射線源并且調(diào)節(jié)放射線的劑量；檢測單元，其檢測透過了補償濾波器的放射線并輸出檢測數(shù)據(jù)；(A)空置數(shù)據(jù)存儲單元，其存儲空置數(shù)據(jù)，該空置數(shù)據(jù)是不使被檢體介于放射線源與檢測單元之間而獲得的檢測數(shù)據(jù)；(B)被檢體數(shù)據(jù)存儲單元，其存儲被檢體數(shù)據(jù)，該被檢體數(shù)據(jù)是使被檢體介于放射線源與檢測單元之間而獲得的檢測數(shù)據(jù)；(C) 二次間接射線估計單元，其根據(jù)被檢體數(shù)據(jù)，對二次間接放射線入射到檢測單元的劑量進(jìn)行估計，該二次間接放射線是由被檢體產(chǎn)生的間接放射線；(D)直接射線衰減率獲取單元，其根據(jù)空置數(shù)據(jù)、被檢體數(shù)據(jù)以及估計出的二次間接放射線的劑量來求出直接射線衰減率，該直接射線衰減率是從補償濾波器射出的直接放射線通過被檢體而減少的比例；以及(E)圖像生成單元，其根據(jù)直接射線衰減率來生成拍攝到被檢體的影像的圖像，其中，直接射線衰減率獲取單元將一次間接射線衰減率設(shè)為與直接射線衰減率相等，來獲取直接射線衰減率，該一次間接射線衰減率表示一次間接放射線通過被檢體而減少的比例， 該一次間接放射線是由補償濾波器產(chǎn)生的間接放射線。[作用 效果]本發(fā)明具備直接射線衰減率獲取單元，該直接射線衰減率獲取單元根據(jù)入射到被檢體的直接放射線的劑量和從被檢體射出的直接放射線的劑量來求出直接放射線的衰減率。如果求出了直接射線衰減率，則能夠獲得不受間接放射線影響的對比度恰當(dāng)?shù)姆派渚€透視圖像、斷層圖像。然而，本發(fā)明的放射線攝影裝置具備調(diào)節(jié)放射線的劑量的補償濾波器，這使得難以獲得直接射線衰減率。本發(fā)明如下那樣解決該難題。由補償濾波器產(chǎn)生的一次間接放射線因被檢體而衰減后入射到檢測單元。當(dāng)計算直接射線衰減率時，如何求出發(fā)生衰減的該一次間接放射線變得重要。本發(fā)明將一次間接放射線通過(透過)被檢體而減少的比例、即一次間接射線衰減率設(shè)為與直接射線衰減率相等，來求出直接射線衰減率。一次間接放射線是因康普頓散射而前進(jìn)方向和能量略微變更的放射線。也就是說，將該一次間接放射線因被檢體而衰減的行為看作是與直接放射線衰減的行為相同。這樣，設(shè)為一次間接射線衰減率與直接射線衰減率相等，由此不用像以往那樣進(jìn)行復(fù)雜的運算就能夠獲知直接放射線從被檢體透過來多少，因此能夠提供一種更為簡便地獲得放射線透視圖像、斷層圖像的放射線攝影裝置。另外，更為理想的是，上述直接射線衰減率獲取單元將被檢體數(shù)據(jù)所表示的放射線強度減去估計出的二次間接放射線強度所得到的值除以空置數(shù)據(jù)所表示的放射線強度， 由此求出直接射線衰減率。[作用·效果]上述結(jié)構(gòu)示出了直接射線衰減率獲取單元所進(jìn)行的具體的運算方式。能夠通過上述那樣的簡單運算來求出直接射線衰減率。另外，更為理想的是，補償濾波器能夠安裝于上述放射線源并且能夠從上述放射線源拆卸。另外，代替上述結(jié)構(gòu)，還能夠構(gòu)成為在補償濾波器中具備能夠變更彼此的相對位置的多個部分，在上述結(jié)構(gòu)中還具備使多個部分移動的補償濾波器移動單元以及控制補償濾波器移動單元的補償濾波器控制單元。[作用·效果]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，構(gòu)成為補償濾波器能夠配合攝影的目的自由地變更。而且，即使更換補償濾波器、或者變更補償濾波器的形狀，一旦進(jìn)行了空置攝影就能夠準(zhǔn)確地獲取直接射線衰減率。另外，更為理想的是還具備支承體，其支承上述放射線源和檢測單元；旋轉(zhuǎn)單元，其使支承體旋轉(zhuǎn)；以及旋轉(zhuǎn)控制單元，其控制旋轉(zhuǎn)單元，其中，圖像生成單元根據(jù)在旋轉(zhuǎn)支承體的同時獲取到的一系列直接射線衰減率來生成斷層圖像。[作用 效果]上述結(jié)構(gòu)示出了能夠獲得被檢體的斷層圖像的結(jié)構(gòu)。即，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)能夠在旋轉(zhuǎn)支承體的同時獲取一系列的直接射線衰減率。并且，斷層圖像生成單元根據(jù)一系列的直接射線衰減率來生成斷層圖像。由此，能夠提供一種可獲得對比度良好的斷層圖像的放射線攝影裝置。另外，本發(fā)明所述的圖像獲取方法利用由放射線攝影裝置獲取到的檢測數(shù)據(jù)來獲取圖像，該放射線攝影裝置具備放射線源、補償濾波器和檢測單元，其中，該放射線源照射放射線，該補償濾波器配置于放射線源并且調(diào)節(jié)放射線的劑量，該檢測單元檢測透過了補償濾波器的放射線并輸出檢測數(shù)據(jù)，該圖像獲取方法的特征在于，包括以下步驟(a)空置數(shù)據(jù)獲取步驟，獲取空置數(shù)據(jù)，該空置數(shù)據(jù)是不使被檢體介于放射線源與檢測單元之間而獲得的檢測數(shù)據(jù)；(b)被檢體數(shù)據(jù)獲取步驟，獲取被檢體數(shù)據(jù)，該被檢體數(shù)據(jù)是使被檢體介于放射線源與檢測單元之間而獲得的檢測數(shù)據(jù)；(c) 二次間接射線估計步驟，根據(jù)被檢體數(shù)據(jù)，對由被檢體產(chǎn)生的間接放射線即二次間接放射線入射到檢測單元的劑量進(jìn)行估計；(d)直接射線衰減率獲取步驟，根據(jù)空置數(shù)據(jù)、被檢體數(shù)據(jù)以及估計出的二次間接放射線的劑量來求出直接射線衰減率，該直接射線衰減率是從補償濾波器射出的直接放射線通過被檢體而減少的比例；以及(e)圖像生成步驟，根據(jù)直接射線衰減率來獲得拍攝到被檢體的影像的圖像，其中，在直接射線衰減率獲取步驟中，將一次間接射線衰減率設(shè)為與直接射線衰減率相等，來獲得直接射線衰減率，該一次間接射線衰減率表示由補償濾波器產(chǎn)生的間接放射線即一次間接放射線通過被檢體而減少的比例。[作用 效果]本發(fā)明具備直接射線衰減率獲取步驟，在該直接射線衰減率獲取步驟中，根據(jù)入射到被檢體的直接放射線的劑量和從被檢體射出的直接放射線的劑量來求出直接放射線的衰減率。如果求出了直接射線衰減率就能夠獲得不受間接放射線影響的對比度恰當(dāng)?shù)姆派渚€透視圖像、斷層圖像。然而，本發(fā)明的圖像獲取方法由于調(diào)節(jié)放射線的劑量的補償濾波器的影響而難以獲得直接射線衰減率。因此，本發(fā)明將一次間接放射線通過被檢體而減少的比例、即一次間接放射線因被檢體而衰減的行為看作是與直接放射線衰減的行為相同，將一次間接射線衰減率設(shè)為與直接射線衰減率相等，來求出直接射線衰減率。通過這樣，不用像以往那樣進(jìn)行復(fù)雜的運算就能夠獲知直接射線從被檢體透過來多少，因此能夠提供一種放射線透視圖像、斷層圖像的獲取更為簡便的圖像獲取方法。另外，更為理想的是，在上述直接射線衰減率獲取步驟中，將被檢體數(shù)據(jù)所表示的放射線強度減去估計出的二次間接放射線強度所得到的值除以空置數(shù)據(jù)所表示的放射線強度，由此求出直接射線衰減率。[作用·效果]上述結(jié)構(gòu)示出了在直接射線衰減率獲取步驟中進(jìn)行的具體的運算方式。能夠通過上述那樣的簡單的運算求出直接射線衰減率。發(fā)明的效果本發(fā)明具備直接射線衰減率獲取單元，該直接射線衰減率獲取單元根據(jù)入射到被檢體的直接放射線的劑量和從被檢體射出的直接放射線的劑量來求出直接放射線的衰減率。如果求出了直接射線衰減率，則能夠獲得不受間接放射線影響的對比度恰當(dāng)?shù)姆派渚€透視圖像、斷層圖像。然而，本發(fā)明的放射線攝影裝置具備調(diào)節(jié)放射線的劑量的補償濾波器，這使得難以獲得直接射線衰減率。因此，本發(fā)明將一次間接放射線通過被檢體而減少的比例、即一次間接放射線因被檢體而衰減的行為看作是與直接放射線衰減的行為相同，將一次間接射線衰減率設(shè)為與直接射線衰減率相等，來求出直接射線衰減率。通過這樣，不用像以往那樣進(jìn)行復(fù)雜的運算就能夠獲知直接射線從被檢體透過來多少，因此能夠提供一種更為簡便地獲得放射線透視圖像、斷層圖像的放射線攝影裝置。


圖1是說明實施例1所涉及的X射線攝影裝置的結(jié)構(gòu)的功能框圖。圖2是說明實施例1所涉及的補償濾波器的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖3是說明實施例1所涉及的補償濾波器的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4是說明獲取實施例1所涉及的X射線透視圖像的動作的流程圖。圖5是說明實施例1所涉及的二次間接射線估計部的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6是說明實施例1所涉及的二次間接射線估計部的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7是說明實施例1所涉及的二次間接射線估計部的結(jié)構(gòu)的示意圖。
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圖8是說明實施例1所涉及的二次間接射線估計部的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖9是說明實施例1所涉及的二次間接射線估計部的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖10是說明實施例1所涉及的直接射線衰減率獲取部的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖11是說明實施例2所涉及的X射線攝影裝置的結(jié)構(gòu)的功能框圖。圖12是說明現(xiàn)有結(jié)構(gòu)所涉及的放射線攝影裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖13是說明現(xiàn)有結(jié)構(gòu)所涉及的放射線攝影裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。附圖標(biāo)記說明A 直接放射線衰減率；Dl 空置數(shù)據(jù)；D2 被檢體數(shù)據(jù)；Sl —次間接放射線；S2 二次間接放射線；3 :X射線管(放射線源)；4 :FPD (檢測單元)；5 補償濾波器；11 二次間接射線估計部(二次間接射線估計單元)；12 直接射線衰減率獲取部(直接射線衰減率獲取單元)；13:透視圖像生成部(圖像生成單元)；41 :CT圖像生成部(圖像生成單元)；21: 空置數(shù)據(jù)存儲部(空置數(shù)據(jù)存儲單元)；22:被檢體數(shù)據(jù)存儲部(被檢體數(shù)據(jù)存儲單元)
具體實施例方式下面，對實施本發(fā)明的最佳的方式進(jìn)行說明。此外，后文中的X射線相當(dāng)于本發(fā)明的放射線。實施例1〈裝置的結(jié)構(gòu)〉對實施例1中的X射線攝影裝置1的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。如圖1所示，實施例1所涉及的X射線攝影裝置1具備頂板2，其載置被檢體M ；X射線管3，其設(shè)置在頂板2的上側(cè)并向頂板2照射X射線束B ；平板檢測器(FPD) 4，其設(shè)置在頂板2下方并檢測X射線；以及 X射線管控制部6，其控制X射線管3。X射線管相當(dāng)于本發(fā)明的放射線源，F(xiàn)PD相當(dāng)于本發(fā)明的檢測單元。在FPD4中，檢測X射線的檢測元件排列成二維矩陣狀，構(gòu)成入射X射線的入射面。 檢測元件例如以1，024X1, 024縱橫地排列。在X射線管3中設(shè)置有補償濾波器5，該補償濾波器5使X射線束B的放射線強度具有規(guī)定的分布。X射線管3射出的放射線透過補償濾波器5射向FPD 4。如圖2所示，補償濾波器5在X射線所透過的方向上具備厚的厚壁部。該厚壁部設(shè)置在與被檢體M的體軸方向和從X射線管3向FPD 4的方向中的任一方向正交的S方向的兩端。補償濾波器5從一個厚壁部趨向另一個厚壁部逐漸變薄，位于兩個厚壁部的中間的區(qū)域是最薄的薄壁部。 入射到厚壁部的X射線與入射到薄壁部的X射線相比，被補償濾波器5吸收得多。此外，在以下說明中，在沒有特別預(yù)先通知的情況下，X射線束B稱為已經(jīng)透過補償濾波器5的X射線。從補償濾波器5射出的X射線束B的劑量產(chǎn)生局部偏差。即，X射線束B隨著趨向S方向的兩端而劑量變少。當(dāng)這種X射線束B要透過被檢體M時，在被檢體M中的S方向的中央部吸收更多量的X射線。這是由于就X射線的照射方向而言被檢體M更厚。另一方面，在被檢體M中的S方向的兩端部，就X射線的照射方向而言被檢體M更薄，因此吸收更少量的X射線。也就是說，X射線束B的劑量的偏差與被檢體M中的X射線的吸收的偏差相抵消，從而X射線的強度的局部偏差消失，X射線一致地入射到FPD 4。
此外，配置在X射線管3的補償濾波器5能夠安裝于X射線管3并能夠從X射線管3拆卸。由此，能夠選擇適于攝影的補償濾波器5，來安裝到X射線管3。另外，如圖1所示，實施例1所涉及的X射線攝影裝置1具備使構(gòu)成補償濾波器5 的部分移動的補償濾波器移動機構(gòu)15和控制該補償濾波器移動機構(gòu)15的補償濾波器移動控制部16。如圖3的(a)所示，補償濾波器5在薄壁部的中央被分為兩個部分fe，且能夠變更彼此的相對位置。即，補償濾波器移動機構(gòu)15能夠使部分fe分別在S方向上移動，如圖3的(b)所示，還能夠使兩部分如在S方向上分離。另外，相反地，如圖3的(c)所示， 還能夠使兩部分如在S方向上靠近，并互相疊合。另外，如圖3的(d)所示，還能夠使兩部分fe傾斜以使薄壁部遠(yuǎn)離X射線管3。補償濾波器移動機構(gòu)15相當(dāng)于本發(fā)明的補償濾波器移動單元，補償濾波器移動控制部16相當(dāng)于本發(fā)明的補償濾波器控制單元。X射線攝影裝置1具備存儲各數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲部20。數(shù)據(jù)存儲部20具備空置數(shù)據(jù)存儲部21，其存儲空置數(shù)據(jù)Dl ；被檢體數(shù)據(jù)存儲部22，其存儲被檢體數(shù)據(jù)D2 ；分布樣式存儲部23，其存儲表示間接X射線的寬度的分布樣式F;以及查找表存儲部M，其存儲將分布樣式F與放射線強度相關(guān)聯(lián)的查找表T。被檢體數(shù)據(jù)存儲部相當(dāng)于本發(fā)明的被檢體數(shù)據(jù)存儲單元，空置數(shù)據(jù)存儲部相當(dāng)于本發(fā)明的空置數(shù)據(jù)存儲單元。另外，X射線攝影裝置1具有輸入手術(shù)操作者的指示的控制臺32和顯示X射線透視圖像P的顯示部33。并且，X射線攝影裝置1具備統(tǒng)一控制各部6、11、12、13、16的主控制部31。主控制部31由CPU構(gòu)成，通過執(zhí)行各種程序來實現(xiàn)各部。另外，也可以分解為負(fù)責(zé)它們的運算裝置來執(zhí)行上述各部?！磩幼鞯恼f明〉對這種結(jié)構(gòu)的X射線攝影裝置1的動作進(jìn)行說明。如圖4所示，實施例1所涉及的X射線攝影裝置1獲取X射線透視圖像的動作包括以下步驟空置數(shù)據(jù)獲取步驟Tl，進(jìn)行使被檢體(被檢體)不介于X射線管3與FPD 4之間的空置攝影并獲取空置數(shù)據(jù)Dl ；被檢體數(shù)據(jù)獲取步驟T2，進(jìn)行使被檢體介于X射線管3與FPD 4之間的被檢體攝影并獲取被檢體數(shù)據(jù)D2 ；二次間接射線估計步驟T3，根據(jù)被檢體數(shù)據(jù)D2來估計二次間接X射線S2入射到FPD4的劑量；直接射線衰減率獲取步驟T4，根據(jù)空置數(shù)據(jù)D1、被檢體數(shù)據(jù)D2以及估計出的二次間接X射線S2來求出直接射線衰減率A ；以及圖像生成步驟T5，根據(jù)直接射線衰減率來獲取拍攝到被檢體M的透視像的X射線透視圖像。下面，依次說明這些步驟。<空置數(shù)據(jù)獲取步驟Tl〉首先，在未將被檢體M載置于頂板2的狀態(tài)下進(jìn)行X射線照射，此時將FPD 4輸出的檢測數(shù)據(jù)存儲到空置數(shù)據(jù)存儲部21。被存儲到空置數(shù)據(jù)存儲部21的數(shù)據(jù)是將入射到FPD 4的直接放射線與間接放射線求和而得到的。此時的間接放射線由補償濾波器5產(chǎn)生，稱為一次間接X射線Sl。如果將空置數(shù)據(jù)Dl所表示的X射線強度設(shè)為feir，則存在如下的關(guān)系。Gair = P1+S1......(1)在此，Pl是指在空置攝影中透過補償濾波器5而入射到FPD4的直接放射線。此夕卜，只要攝影條件不發(fā)生變更，在該空置攝影步驟Tl中就能夠使用上次的空置數(shù)據(jù)D1。在這種情況下跳過該步驟。<被檢體數(shù)據(jù)獲取步驟T2>
接著，將被檢體M載置于頂板2進(jìn)行X射線照射，此時將FPD4輸出的檢測數(shù)據(jù)存儲到被檢體數(shù)據(jù)存儲部22。該被檢體數(shù)據(jù)D2所表示的X射線強度Gobj中包含入射到FPD 4的直接X射線P2和由被檢體產(chǎn)生的間接X射線、即二次間接X射線S2，并且還包含一次間接X射線Sl的一部分。為何是包含一次間接X射線Sl的一部分呢，這是由于補償濾波器5所產(chǎn)生的一次間接X射線Sl入射到被檢體而被吸收，因此劑量在到達(dá)FPD 4之前減少。 因而，如下關(guān)系成立。Gobj = P2+S2+w(Sl)......(2)在此，W(Sl)是指因透過被檢體M而劑量減少的一次間接X射線Si。< 二次間接射線估計步驟T3>被檢體數(shù)據(jù)D2被輸出到二次間接射線估計部11。在此，估計二次間接X射線S2。 對二次間接射線估計部11的動作進(jìn)行說明。如圖5所示，在FPD 4中，設(shè)為以檢測元件eO 為起點，在圖的右側(cè)(后段側(cè))依次排列有奇數(shù)號的檢測元件el e9，以檢測元件eO為起點，在圖的左側(cè)(前段側(cè))依次排列有偶數(shù)號的檢測元件e2 e8。當(dāng)對該檢測元件eO輸入規(guī)定強度的直接X射線時，如圖5所示，在檢測元件eO e9之間，間接放射線S顯現(xiàn)為具有某種程度的寬度。二次間接射線估計部相當(dāng)于本發(fā)明的二次間接射線估計單元。分布樣式存儲部23中存儲有如圖6的右側(cè)所示那樣的多個間接放射線S的分布狀況。每一個都是分布樣式F。設(shè)為在分布樣式存儲部中存儲有例如三個分布樣式F。查找表存儲部M中存儲有查找表T。該查找表將檢測元件eO檢測到的直接X射線P的強度與分布樣式 Sc相關(guān)聯(lián)。即，當(dāng)直接X射線P為圖6的左側(cè)示出的I^、Pb、 Pc所示的強度時，間接X射線的分布樣式F分別作為Sa、Sb、Sc被進(jìn)行關(guān)聯(lián)。當(dāng)圖5中的檢測元件eO的直接X射線的強度為圖6中的Pc時，此時的間接X射線分布樣式F為&。并且，如圖7的上段所示，針對檢測元件eO e9明確了直接X射線P。這樣，能夠估計間接放射線的強度。即，針對各檢測元件eO e9具有寬度地存在間接X射線S。間接X射線的分布樣式F如圖7的中段那樣一直擴(kuò)展到鄰接的檢測元件，因此分布樣式F為跨越檢測元件互相疊加。因而，通過將檢測元件eO e9的間接X射線的分布樣式F求和能夠求出檢測元件eO處的間接X射線的強度。這樣，如圖7的下段那樣，能夠求出各檢測元件eO e9相關(guān)的間接放射線的強度。根據(jù)以上那樣的說明，為了獲取間接放射線的強度，需要求出各檢測元件eO e9 相關(guān)的直接X射線P。但是，能夠使用將直接X射線與間接X射線求和而得到的被檢體數(shù)據(jù) D2來代替該直接X射線P。由于存在這種情況，因此二次間接射線估計部11進(jìn)行如下的操作。即，二次間接射線估計部11參照被檢體數(shù)據(jù)D2中的各檢測元件相關(guān)的X射線強度，基于查找表來識別與此相對應(yīng)的間接X射線的分布樣式F。并且，二次間接射線估計部11從分布樣式存儲部23讀出各檢測元件相關(guān)的分布樣式F，將它們求和，來求出二次間接X射線的估計值estS2。這樣，通過如下事實能夠保證即使使用被檢體數(shù)據(jù)D2也能夠準(zhǔn)確地估計二次間接X射線S2。圖8和圖9是通過蒙特卡洛仿真來求出間接X射線的估計值的圖。各圖中的橫軸是指檢測元件的排列。也就是說，在本仿真中，設(shè)為300個檢測元件排列成一列來估計間接X射線。圖8是使用直接X射線來選擇分布樣式F，通過將其求和來獲取二次間接X射線的估計值的仿真結(jié)果。并且，圖9是使用各檢測元件輸出的X射線強度來選擇分布樣式F，通過將其求和來獲取二次間接X射線的估計值的仿真結(jié)果?？芍獔D8和圖9的圖表形狀很相像。這樣，只要知道各檢測元件輸出的X射線強度就能夠估計間接X射線。各檢測元件輸出的X射線強度相當(dāng)于被檢體數(shù)據(jù)D2中的各檢測元件相關(guān)的X射線強度，因此二次間接射線估計部11能夠根據(jù)被檢體數(shù)據(jù)D2來估計二次間接X射線S2，從而求出估計值estS2。<直接射線衰減率獲取步驟T4>二次間接X射線的估計值estS2被發(fā)送到直接射線衰減率獲取部12。直接射線衰減率獲取部相當(dāng)于本發(fā)明的直接射線衰減率獲取單元。在對該直接射線衰減率獲取部12 的動作進(jìn)行說明之前，說明X射線的衰減率。如圖10所示，如果設(shè)為X射線g入射到物體 Q并且從物體Q射出X射線h，則衰減率為h/g。也就是說，衰減率是物體的X射線的透過難易度的指標(biāo)。在X射線攝影裝置1中，將補償濾波器5射出的直接X射線Pl (參照式1) 設(shè)為X射線g，將透過被檢體而得到的直接X射線P2設(shè)為X射線h，來求出衰減率。該P2/ Pl的值成為直接射線的衰減率(直接射線衰減率A)。通過省略間接X射線而僅求出直接射線的衰減率能夠獲得對比度高的X射線透視圖像P。根據(jù)式2，能夠如下那樣地求出直接射線衰減率A。A= (Gobj-S2-w(Sl))/Pl ......(3)在式3中，Gobj是被檢體數(shù)據(jù)D2所表示的X射線強度，因此能夠?qū)嶋H測量。S2使用上述估計值estS2。因而，只要知道W(Sl))和Pl就能夠求出直接射線衰減率A。在此，對本發(fā)明中的最具特征性的結(jié)構(gòu)、即W(Sl)的求法進(jìn)行說明。W(Sl)是由補償濾波器5產(chǎn)生的一次間接X射線Sl通過被檢體而減弱所得到的值。能夠利用w(Sl)/Sl 來求出此時的一次間接X射線Sl的衰減率(一次間接射線衰減率)。一次間接X射線Sl是因康普頓散射而前進(jìn)方向和能量被略微弄亂的X射線。因而，能夠通過蒙特卡洛仿真證實一次間接X射線Sl的與衰減相關(guān)的行為基本上與直接X射線的衰減行為相同。因此，設(shè)為一次間接X射線Sl的衰減率與直接射線衰減率A相等。如果用數(shù)學(xué)式表示則為如下那樣。w(Sl)/Sl = A......(4)當(dāng)利用式4從式3去除W(Sl)時，成為如下那樣。A = (Gobj-S2-A · Si)/Pl......(5)如果針對A整理上述式(5)則成為如下那樣。A= (Gobj-S2)/(Pl+Sl)......(6)式6中的二次間接X射線S2能夠用估計值estS2來代替。并且，根據(jù)式1，P1+S1 只能是feiir。因而，式6能夠用下式表示。A= (Gob j-estS2)/Gair......(7)直接射線衰減率獲取部12利用式7的關(guān)系，根據(jù)(iair (空置數(shù)據(jù)Dl) ,Gobj (被檢體數(shù)據(jù)D2)以及估計值estS2來針對檢測元件分別求出直接射線衰減率A。它們?nèi)渴悄軌驅(qū)嶋H測量、估計的數(shù)值。通過這樣求出的直接射線衰減率A被發(fā)送到透視圖像生成部13。 透視圖像生成部相當(dāng)于本發(fā)明的圖像生成單元。<圖像生成步驟T5>透視圖像生成部13利用恰當(dāng)?shù)闹祵⑨槍Ω鳈z測元件求出的直接射線衰減率A歸
11一化并進(jìn)行二維地排列，由此生成拍攝到被檢體M的透視像的X射線透視圖像P。這樣，由實施例1所涉及的X射線攝影裝置1進(jìn)行的X射線透視圖像的獲取結(jié)束。如上所述，實施例1具備直接射線衰減率獲取部12，該直接射線衰減率獲取部12 根據(jù)入射到被檢體M的直接X射線Pl的劑量和從被檢體M射出的直接X射線P2的劑量來求出直接X射線P的衰減率。如果求出了直接射線衰減率A，則能夠獲得不受間接放射線S 影響的對比度恰當(dāng)?shù)腦射線透視圖像P。然而，實施例1的X射線攝影裝置1具備調(diào)節(jié)放射線的劑量的補償濾波器5，這使得難以獲得直接射線衰減率A。實施例1的結(jié)構(gòu)如下那樣解決該難題。由補償濾波器5產(chǎn)生的一次間接放射線Sl因被檢體M而衰減后入射到FPD 4中。 當(dāng)計算直接射線衰減率A時，如何求出衰減了的該一次間接放射線W(Sl)變得重要。也就是說，實施例1的結(jié)構(gòu)將一次間接放射線Sl通過(透過)被檢體M而減少的比例、即一次間接射線衰減率設(shè)為與直接射線衰減率A相等，來求出直接射線衰減率A。一次間接放射線 Sl是因康普頓散射而前進(jìn)方向和能量略微變更的X射線。也就是說，將該一次間接放射線 Sl因被檢體M而衰減的行為看作是與直接X射線P衰減的行為相同。設(shè)為一次間接射線衰減率與直接射線衰減率A相等，由此不用像以往那樣進(jìn)行復(fù)雜的運算就能夠獲知直接X射線從被檢體M透過來多少，因此能夠提供一種更為簡便地獲得X射線透視圖像ρ的X射線攝影裝置1。即，能夠通過如實施例1的式7那樣的簡單的運算來求出直接射線衰減率A。另外，根據(jù)實施例1的結(jié)構(gòu)，構(gòu)成為補償濾波器5能夠配合攝影的目的自由地變更。而且，即使更換補償濾波器5、或者變更補償濾波器5的形狀，一旦進(jìn)行了空置攝影就能夠準(zhǔn)確地獲取直接射線衰減率A。實施例2接著，對實施例2所涉及的X射線攝影裝置進(jìn)行說明。實施例2所涉及的X射線斷層攝影裝置37除了實施例1的圖1所示的各部之外，還另外具備如圖11所示那樣的各部。在X射線斷層攝影裝置37中具備向被檢體照射X射線的X射線管3、檢測透過被檢體的X射線的FPD (平板檢測器)4以及支承X射線管3和FPD 4的支承體47。支承體 47呈C型，能夠繞著被檢體M的體軸A旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)39執(zhí)行該支承體47的旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)機構(gòu)39由例如像馬達(dá)那樣的動力產(chǎn)生單元和例如像齒輪那樣的動力傳導(dǎo)單元構(gòu)成。另外， 旋轉(zhuǎn)控制部40控制該旋轉(zhuǎn)機構(gòu)39。支承體相當(dāng)于本發(fā)明的支承單元。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)相當(dāng)于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)單元，旋轉(zhuǎn)控制部相當(dāng)于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)控制單元。CT圖像生成部41根據(jù)從圖1的直接射線衰減率獲取部12輸出的X射線檢測數(shù)據(jù)來生成被檢體M的X射線斷層圖像。CT圖像生成部相當(dāng)于本發(fā)明的圖像生成單元。當(dāng)然， 即使在實施例2中，通過從直接射線衰減率獲取部12向透視圖像生成部13發(fā)送X射線檢測數(shù)據(jù)，也能夠生成實施例1所說明的被檢體的圖像。主控制部31通過執(zhí)行各種程序，除了實現(xiàn)實施例1所涉及的各部之外，還實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)控制部40和CT圖像生成部41。此外，也可以分解為負(fù)責(zé)它們的控制裝置來實現(xiàn)上述各部。對X射線透視圖像的獲取方法進(jìn)行說明。X射線管3和FPD 4以保持彼此的相對位置的狀態(tài)繞A軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，此時，X射線管3向被檢體M間歇性地照射X射線，每當(dāng)此時直接射線衰減率獲取部12都計算直接射線衰減率A。從FPD 4向直接射線衰減率獲取部 12發(fā)送檢測元件的位置信息。直接射線衰減率獲取部12能夠獲知直接射線衰減率A來自 FPD 4的哪個位置。另外，直接射線衰減率獲取部12從旋轉(zhuǎn)控制部40獲取表示FPD 4旋轉(zhuǎn)時的傾斜角度的傾斜信息。直接射線衰減率A被直接射線衰減率獲取部12以與FPD 4的位置信息和傾斜信息相關(guān)聯(lián)的方式發(fā)送給CT圖像生成部41。CT圖像生成部41利用現(xiàn)有的反投影法(back projection)將直接射線衰減率A的數(shù)據(jù)群構(gòu)建為單一的斷層圖像。此外，當(dāng)計算直接射線衰減率A時，要獲取空置數(shù)據(jù)和被檢體數(shù)據(jù)。此時，補償濾波器移動控制部16對補償濾波器5的部分5a (參照圖幻的相對位置與X射線管3的旋轉(zhuǎn)相應(yīng)地進(jìn)行變更。從X射線管3射出的X射線束通過被檢體的厚度以及被檢體遮擋X射線束的區(qū)域的形狀與X射線管3的傾斜角度的變更相應(yīng)地繼續(xù)變化。與該變化相應(yīng)地變更部分fe的相對位置。此外，當(dāng)獲取空置數(shù)據(jù)時，補償濾波器移動控制部16以與獲取被檢體數(shù)據(jù)時相同的移動方式來變更部分fe的相對位置。根據(jù)實施例2的結(jié)構(gòu)，補償濾波器5的形狀因X射線管3的傾斜角度的變更而不同。因而，當(dāng)要利用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)來獲取斷層圖像時，首先必須在未將被檢體載置于頂板2的狀態(tài)下估計直接放射線。由于X射線管3每次照射X射線時，補償濾波器5的形狀不同，因此必須針對所有的X射線照射進(jìn)行直接X射線的估計。但是，根據(jù)實施例2的結(jié)構(gòu)，無需這種運算，因此能夠提供一種大幅改善了運算效率的X射線斷層攝影裝置37。如上所述，根據(jù)實施例2的結(jié)構(gòu)能夠獲得被檢體M的斷層圖像。即，能夠一邊旋轉(zhuǎn)支承體47 —邊獲取直接射線衰減率A。并且，CT圖像生成部41基于該直接射線衰減率A 來生成斷層圖像。由此，能夠提供一種可獲得對比度良好的斷層圖像的X射線斷層攝影裝置37。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)并不限于上述各實施例，也能夠如下述那樣變形實施。(1)上述各實施例是醫(yī)用的裝置，但本發(fā)明也能夠應(yīng)用于工業(yè)用、原子能用的裝置。(2)上述各實施例言及的X射線是本發(fā)明中的放射線的一例。因而，本發(fā)明也能夠應(yīng)用X射線以外的放射線(例如γ射線)。C3)在上述各實施例中，為在空置數(shù)據(jù)獲取步驟T 1之后進(jìn)行被檢體數(shù)據(jù)獲取步驟T2的結(jié)構(gòu)，但也能夠?qū)⑵湓O(shè)為相反的結(jié)構(gòu)。產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述本發(fā)明適于醫(yī)用領(lǐng)域。
1權(quán)利要求
1.一種放射線攝影裝置，其特征在于，具備 放射線源，其照射放射線；補償濾波器，其配置于上述放射線源并且調(diào)節(jié)放射線的劑量； 檢測單元，其檢測透過了上述補償濾波器的放射線并輸出檢測數(shù)據(jù)；(A)空置數(shù)據(jù)存儲單元，其存儲空置數(shù)據(jù)，該空置數(shù)據(jù)是不使被檢體介于上述放射線源與上述檢測單元之間而獲得的檢測數(shù)據(jù)；(B)被檢體數(shù)據(jù)存儲單元，其存儲被檢體數(shù)據(jù)，該被檢體數(shù)據(jù)是使上述被檢體介于上述放射線源與上述檢測單元之間而獲得的檢測數(shù)據(jù)；(C)二次間接射線估計單元，其根據(jù)上述被檢體數(shù)據(jù)，對二次間接放射線入射到上述檢測單元的劑量進(jìn)行估計，該二次間接放射線是由上述被檢體產(chǎn)生的間接放射線；(D)直接射線衰減率獲取單元，其根據(jù)上述空置數(shù)據(jù)、上述被檢體數(shù)據(jù)以及估計出的二次間接放射線的劑量來求出直接射線衰減率，該直接射線衰減率是從上述補償濾波器射出的直接放射線通過上述被檢體而減少的比例；以及(E)圖像生成單元，其根據(jù)上述直接射線衰減率來生成拍攝到被檢體的影像的圖像， 其中，上述直接射線衰減率獲取單元將一次間接射線衰減率設(shè)為與上述直接射線衰減率相等，來獲取上述直接射線衰減率，該一次間接射線衰減率表示一次間接放射線通過上述被檢體而減少的比例，該一次間接放射線是由上述補償濾波器產(chǎn)生的間接放射線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線攝影裝置，其特征在于，上述直接射線衰減率獲取單元將上述被檢體數(shù)據(jù)所表示的放射線強度減去估計出的二次間接放射線強度所得到的值除以上述空置數(shù)據(jù)所表示的放射線強度，由此求出上述直接射線衰減率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放射線攝影裝置，其特征在于，上述補償濾波器能夠安裝于上述放射線源并能夠從上述放射線源拆卸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放射線攝影裝置，其特征在于， 在上述補償濾波器中具備能夠變更彼此的相對位置的多個部分， 該放射線攝影裝置還具備補償濾波器移動單元，其使上述多個部分移動；以及補償濾波器控制單元，其控制上述補償濾波器移動單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的放射線攝影裝置，其特征在于，還具備 支承體，其支承放射線源和檢測單元；旋轉(zhuǎn)單元，其使上述支承體旋轉(zhuǎn)；以及旋轉(zhuǎn)控制單元，其控制上述旋轉(zhuǎn)單元，上述圖像生成單元根據(jù)在使上述支承體旋轉(zhuǎn)的同時獲取到的直接射線衰減率來生成一系列的斷層圖像。
6.一種圖像獲取方法，利用由放射線攝影裝置獲取到的檢測數(shù)據(jù)來獲取圖像，該放射線攝影裝置具備放射線源、補償濾波器和檢測單元，其中，該放射線源照射放射源，該補償濾波器配置于上述放射線源并且調(diào)節(jié)放射線的劑量，該檢測單元檢測透過了上述補償濾波器的放射線并輸出上述檢測數(shù)據(jù)，該圖像獲取方法的特征在于，包括以下步驟(a)空置數(shù)據(jù)獲取步驟，獲取空置數(shù)據(jù)，該空置數(shù)據(jù)是不使被檢體介于上述放射線源與上述檢測單元之間而獲得的檢測數(shù)據(jù)；(b)被檢體數(shù)據(jù)獲取步驟，獲取被檢體數(shù)據(jù)，該被檢體數(shù)據(jù)是使上述被檢體介于上述放射線源與上述檢測單元之間而獲得的檢測數(shù)據(jù)；(C) 二次間接射線估計步驟，根據(jù)上述被檢體數(shù)據(jù)，對二次間接放射線入射到上述檢測單元的劑量進(jìn)行估計，該二次間接放射線是由上述被檢體產(chǎn)生的間接放射線；(d)直接射線衰減率獲取步驟，根據(jù)上述空置數(shù)據(jù)、上述被檢體數(shù)據(jù)以及估計出的二次間接放射線的劑量來求出直接射線衰減率，該直接射線衰減率是從上述補償濾波器射出的直接放射線因通過上述被檢體而減少的比例；以及(e)圖像生成步驟，根據(jù)上述直接射線衰減率來獲取拍攝到被檢體的影像的圖像，其中，在上述直接射線衰減率獲取步驟中，將一次間接射線衰減率設(shè)為與上述直接射線衰減率相等，來獲取上述直接射線衰減率，該一次間接射線衰減率表示一次間接放射線通過上述被檢體而減少的比例，該一次間接放射線是由上述補償濾波器產(chǎn)生的間接放射線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像獲取方法，其特征在于，在上述直接射線衰減率獲取步驟中，將上述被檢體數(shù)據(jù)所表示的放射線強度減去估計出的二次間接放射線強度所得到的值除以上述空置數(shù)據(jù)所表示的放射線強度，由此求出上述直接射線衰減率。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供如下一種放射線攝影裝置即使是具有補償濾波器(5)的結(jié)構(gòu)也能夠簡便且準(zhǔn)確地估計直接放射線，獲得對比度良好的X射線透視圖像(p)或斷層圖像。本發(fā)明具備直接射線衰減率獲取部(12)，該直接射線衰減率獲取部(12)根據(jù)入射到被檢體(M)的直接放射線的劑量和從被檢體(M)射出的直接放射線的劑量來求出直接放射線的衰減率。本發(fā)明將一次間接射線衰減率設(shè)為與直接射線衰減率相等來求出直接射線衰減率，該一次間接射線衰減率是由補償濾波器(5)產(chǎn)生的一次間接放射線通過被檢體(M)而減少的比例。通過這樣，能夠提供一種不用像以往那樣進(jìn)行復(fù)雜的運算就能夠簡便地獲得X射線透視圖像(p)或斷層圖像的X射線攝影裝置(1)或X射線攝影裝置(37)。
文檔編號A61B6/00GK102481129SQ20098016125
公開日2012年5月30日 申請日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者高橋涉 申請人:株式會社島津制作所