專利名稱：放射線斷層攝影裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)涉及一種具備放射線源和FPD的放射線斷層攝影裝置，特別是涉及如下一種放射線斷層攝影裝置一邊使放射線源和FPD朝互相相反方向同步移動一邊拍攝一系列透視圖像，根據(jù)這些透視圖像來獲取被檢體的斷層圖像。
背景技術：
在醫(yī)療機構(gòu)中配備有獲取被檢體的斷層圖像的放射線攝影裝置51。在這種放射線攝影裝置51中存在一種具有如下結(jié)構(gòu)的裝置(參照圖16): —邊使照射放射線的放射線源53和檢測放射線的FPD 54同步地移動一邊連續(xù)拍攝一系列透視圖像，將一系列透視圖像相疊加來獲得斷層圖像。在這種放射線攝影裝置51中，在拍攝一系列透視圖像的過程中，放射線源53和FPD 54以在被檢體的體軸方向上互相靠近的方式進行移動，在放射線源53與FPD 54在體軸方向上的位置呈一致的狀態(tài)之后，放射線源53和FPD 54以在體軸方向上 互相遠離的方式進行移動。這種放射線攝影裝置例如被記載在對比文件I中(參照專利文獻I)。在放射線源53中附設有準直器53a，能夠通過調(diào)節(jié)準直器53a限制從放射線源53照射放射線的范圍。如果調(diào)節(jié)準直器53a使得放射線僅照到被檢體的關注部位，則能夠抑制被檢體的不必要的被照射(參照圖17)。對放射線攝影裝置51拍攝如上所述的斷層圖像時的動作進行說明。首先，放射線源53 —邊移動一邊間歇性地照射放射線。也就是說每當結(jié)束一次照射，放射線源53沿著被檢體的體軸方向移動，并再次進行放射線的照射。這樣，能夠獲得74張透視圖像，并將它們相疊加。完成后的圖像為將以某一裁切面裁切被檢體時的斷層影像拍進去的斷層圖像。專利文獻I :日本特開2002-263093號公報

發(fā)明內(nèi)容
_6] 發(fā)明要解決的問題然而，根據(jù)上述那樣的以往結(jié)構(gòu)，存在如下問題。S卩，在以往結(jié)構(gòu)的放射線攝影裝置51中，被拍進透視圖像中的準直器53a的影子對斷層圖像的獲取造成不良影響。如果調(diào)節(jié)準直器53a使向FPD 54射出的放射線束B的寬度變窄，則與此相應地FPD 54中的放射線入射的范圍縮小，如圖17所示，放射線不會入射到FPD 54的周緣部。獲取到的74張透視圖像為針對FPD 54的整個區(qū)域的圖像。因而，在將放射線束B變窄的狀態(tài)下，由于透視圖像是將FPD 54的整個區(qū)域拍進去而得到的圖像，因此透視圖像的周緣部也會顯示沒有檢測到放射線的FPD 54的周緣部。于是，在放射線束B變窄的狀態(tài)下獲得的透視圖像的周緣部顯現(xiàn)出邊框狀的暗部區(qū)域。該暗部區(qū)域是被拍進透視圖像中的準直器53a的影子。如果要以殘留著邊框狀的暗部區(qū)域疊加透視圖像的方式獲得斷層圖像，則準直器53a的影子也疊加到了斷層圖像中。放射線攝影裝置51—邊變更拍攝方向一邊拍攝多個透視圖像，根據(jù)一邊改變形狀一邊被拍進這些透視圖像中的被檢體的投影影像來生成斷層圖像。準直器53a的影子與被檢體的結(jié)構(gòu)無關地顯現(xiàn)。因而，如果要將透視圖像疊加來獲取斷層圖像，則在使與被檢體的結(jié)構(gòu)無關的影子相疊加的同時進行被檢體的圖像的重構(gòu)。于是，斷層圖像被準直器53a的影子所影響而發(fā)生紊亂。在準直器53a的影子與被檢體的圖像之間的邊界部，該圖像的紊亂變得尤為嚴重。更為具體地說，如圖18所示，在斷層圖像D中的FPD 54與放射線源53所移動的方向(斷層圖像D的縱向)的兩端圖像顯著紊亂。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斷層攝影裝置在根據(jù)多張透視圖像來獲取斷層圖像的放射線斷層攝影裝置中，即使在調(diào)節(jié)準直器來僅對FPD的一部分照射放射線的情況下，也能夠不受被拍進透視圖像中的準直·器的影子的影響地獲得可視性良好的斷層圖像。用于解決問題的方案本發(fā)明為了解決上述問題采用了如下的結(jié)構(gòu)。即，本發(fā)明所涉及的放射線斷層攝影裝置的特征在于，具備放射線源，其對被檢體照射放射線；準直器，其對從放射線源照射的放射線進行校準；放射線檢測單元，其檢測照射到被檢體的放射線；頂板，其被配置在位于放射線源與放射線檢測單元之間的位置處，且載置被檢體；移動單元，其使放射線源和放射線檢測單元在移動方向上同步地朝互相相反方向移動，該移動方向是沿著頂板的方向；移動控制單元，其控制移動單元；圖像生成單元，其根據(jù)由放射線檢測單元輸出的檢測信號來生成透視圖像；邊界確定單元，其從透視圖像確定透視圖像中的將準直器的影子拍進去的影區(qū)域與沒有將準直器的影子拍進去的非影區(qū)域之間的邊界的位置；圖像補償單元，其參照邊界的位置，利用非影區(qū)域或者補償值對透視圖像中的影區(qū)域進行補償來生成補償圖像，其中，該補償值表示與影區(qū)域的像素值相比更接近非影區(qū)域的像素值的像素值；以及疊加單元，其使根據(jù)一系列透視圖像生成的一系列補償圖像相疊加來生成斷層圖像，其中，該一系列透視圖像是一邊移動放射線源和放射線檢測單元一邊進行連拍而得到的。[作用·效果]本發(fā)明所涉及的放射線斷層攝影裝置具備對從放射線源照射的放射線進行校準的準直器。在透視圖像中生成將該準直器的影子拍進去的影區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，確定透視圖像中的影區(qū)域與非影區(qū)域之間的邊界，利用非影區(qū)域或者補償值對透視圖像中的影區(qū)域進行補償來生成補償圖像，其中，該補償值表示與影區(qū)域的像素值相比更接近非影區(qū)域的像素值的像素值。然后，利用該補償圖像生成斷層圖像。為了限制放射線照射的范圍而設置了準直器，因此不能使放射線透過該準直器。因而，與非影區(qū)域相比，透視圖像的影區(qū)域非常暗，阻礙斷層圖像的生成。根據(jù)本發(fā)明，在進行去除該非常暗的區(qū)域的處理之后生成斷層圖像，因此斷層圖像不被準直器的影子擾亂而成為可視性優(yōu)良的斷層圖像。另外，更為理想的是，在上述放射線斷層攝影裝置中，邊界確定單元確定透視圖像中的向與移動方向正交的正交方向延伸并且在透視圖像在移動方向上的端部顯現(xiàn)的邊界的位置，圖像補償單元獲取在正交方向上長的橫長矩形條狀區(qū)域，并在透視圖像的影區(qū)域沿著移動方向排列矩形條狀區(qū)域，由此生成補償圖像，該矩形條狀區(qū)域?qū)儆谕敢晥D像的非影區(qū)域。
[作用 效果]上述結(jié)構(gòu)示出與生成補償圖像有關的具體結(jié)構(gòu)。即，邊界確定單元確定向透視圖像中的正交方向延伸并且在透視圖像在移動方向上的端部顯現(xiàn)的邊界的位置。并且，圖像補償單元獲取屬于透視圖像的非影區(qū)域并且在正交方向上長的橫長矩形條狀區(qū)域，在影區(qū)域排列該矩形條狀區(qū)域，由此對影區(qū)域進行補償。通過這樣，能夠在斷層圖像中、特別是在圖像紊亂嚴重的移動方向上的端部提高圖像的可視性。另外，更為理想的是，在上述放射線斷層攝影裝置中，邊界確定單元使圖像濾波器一邊沿著透視圖像中的移動方向移動一邊依次發(fā)揮作用來確定邊界，該圖像濾波器作用于在透視圖像中的移動方向上長的豎長判斷用區(qū)域的一部分范圍。[作用·效果]上述結(jié)構(gòu)示出確定透視圖像中的影區(qū)域與非影區(qū)域之間的邊界的具體結(jié)構(gòu)。S卩，針對透視圖像的一部分(判斷用區(qū)域)確定邊界，因此動作變得高速。并且，通過使作用于判斷用區(qū)域的一部分的圖像濾波器反復發(fā)揮作用來對該區(qū)域的整個區(qū)域進行圖像處理。通過這樣，能夠以簡單的圖像處理方法容易地確定邊界。
另外，更為理想的是，在上述放射線斷層攝影裝置中，邊界確定單元使圖像濾波器從判斷用區(qū)域在移動方向上的一個端部起向判斷用區(qū)域的中央部側(cè)依次發(fā)揮作用。[作用 效果]上述結(jié)構(gòu)示出與圖像濾波器發(fā)揮作用的方式有關的具體結(jié)構(gòu)。SP，使圖像濾波器從判斷用區(qū)域在移動方向上的一個端部起向判斷用區(qū)域的中央部側(cè)發(fā)揮作用。準直器的影子顯現(xiàn)在透視圖像的周緣部，因此只要使圖像濾波器從透視圖像的端部起發(fā)揮作用就能夠更為迅速地確定邊界。另外，更為理想的是，在上述放射線斷層攝影裝置中，邊界確定單元當針對判斷用區(qū)域在移動方向上的一個端部確定完邊界時，這次使圖像濾波器從判斷用區(qū)域在移動方向上的另一個端部起向判斷用區(qū)域的中央部側(cè)依次發(fā)揮作用，來針對判斷用區(qū)域在移動方向上的另一個端部確定邊界，圖像補償單元參照所確定的兩個邊界的位置，對透視圖像中的兩處影區(qū)域分別進行補償。[作用·效果]上述結(jié)構(gòu)表示與圖像濾波器發(fā)揮作用的方式有關的更為具體的結(jié)構(gòu)。即，當圖像濾波器在判斷用區(qū)域的一個端部處確定完邊界時，這次使圖像濾波器從判斷用區(qū)域的另一個端部起發(fā)揮作用，來確定另一個邊界。從準直器的影子一般顯現(xiàn)在透視圖像的兩端部來說，通過設為這種結(jié)構(gòu)能夠迅速地確定兩處邊界。另外，更為理想的是，在上述放射線斷層攝影裝置中，邊界確定單元所使用的圖像濾波器是利用m行η列的陣列的微分濾波器。[作用·效果]上述結(jié)構(gòu)示出了圖像濾波器的具體結(jié)構(gòu)。如果圖像濾波器是微分濾波器，則不會看漏在影區(qū)域與非影區(qū)域之間的邊界處看到的像素值的急劇變化，能夠更為可靠地確定邊界。另外，更為理想的是，在上述放射線斷層攝影裝置中，微分濾波器的行的排列方向是透視圖像中的移動方向，圖像補償單元在透視圖像的非影區(qū)域中從距離邊界m個像素的位置起獲取矩形條狀區(qū)域。[作用·效果]上述結(jié)構(gòu)示出了與獲取用于對影區(qū)域的矩形條狀區(qū)域進行補償有關的具體結(jié)構(gòu)。即使使用微分濾波器也難以準確地辨別影區(qū)域與非影區(qū)域之間的邊界存在于何處。根據(jù)本發(fā)明，為了使矩形條狀區(qū)域可靠地存在于非影區(qū)域，在非影區(qū)域中從距離邊界某一程度的位置處起獲取矩形條狀區(qū)域。關于此時的矩形條狀區(qū)域與邊界之間的距離，只要相距微分濾波器的行數(shù)就足夠了。另外，更為理想的是，在上述放射線斷層攝影裝置中，邊界確定單元在正交方向上對在正交方向上具有寬度的判斷用區(qū)域進行平均，來生成正交方向的像素的寬度為一個像素的輪廓，圖像濾波器作用于該輪廓。[作用·效果]上述結(jié)構(gòu)示出了在邊界的確定中以更高速進行動作的結(jié)構(gòu)。如果對判斷用區(qū)域進行一次輪廓化后進行作用，則利用圖像濾波器的處理變得更為高速。


圖I是說明實施例I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I所涉及的準直器的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖3是說明實施例I所涉及的FPD的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4是對實施例I所涉及的斷層攝影的原理進行說明的示意圖。圖5是對實施例I所涉及的X射線透視圖像進行說明的示意圖。圖6是對由于實施例I所涉及的準直器的影子而導致斷層圖像紊亂的原理進行說明的不意圖。圖7是對由于實施例I所涉及的準直器的影子而導致斷層圖像紊亂的原理進行說明的不意圖。圖8是對由于實施例I所涉及的準直器的影子而導致斷層圖像紊亂的原理進行說明的不意圖。圖9是說明實施例I所涉及的邊界確定部的動作的流程圖。圖10是說明實施例I所涉及的邊界確定部的動作的示意圖。圖11是說明實施例I所涉及的邊界確定部的動作的示意圖。圖12是說明實施例I所涉及的邊界確定部的動作的示意圖。圖13是說明實施例I所涉及的邊界確定部的動作的示意圖。圖14是說明實施例I所涉及的圖像補償部的動作的示意圖。圖15是說明實施例I所涉及的圖像補償部的動作的示意圖。圖16是說明以往結(jié)構(gòu)的X射線攝影裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖17是說明以往結(jié)構(gòu)的X射線攝影裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖18是說明以往結(jié)構(gòu)的X射線攝影裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。附圖標記說明b :邊界；C :補償圖像；cp :輪廓；D :斷層圖像；F :微分濾波器(圖像濾波器)J 判斷用區(qū)域；P :x射線透視圖像(透視圖像)；R1 :影區(qū)域；R2 :非影區(qū)域；t :矩形條狀區(qū)域；3 =X射線管(放射線源)；3a :準直器；4 :FPD (放射線檢測單元)；7 :同步移動機構(gòu)(移動單元)；8:同步移動控制部(移動控制單元)；11:圖像生成部(圖像生成單元)；12:邊界確定部(邊界特定單元)；13:圖像補償部(圖像補償單元)；14:疊加部(疊加單元)。
具體實施例方式接著，參照附圖來說明本發(fā)明所涉及的放射線斷層攝影裝置的實施例。此外，實施例中的X射線相當于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的放射線。
實施例I圖I是說明實施例I所涉及的放射線斷層攝影裝置的結(jié)構(gòu)的功能框圖。如圖I所示，實施例I所涉及的X射線攝影裝置I具備頂板2，其載置作為X射線斷層攝影的對象的被檢體M ;X射線管3，其對被設置于頂板2的上部(頂板2的一面?zhèn)?的被檢體M照射錐狀的X射線束；板狀的平板型X射線檢測器(以下簡稱為FPD) 4，其被設置在頂板2的下部(頂板的另一面?zhèn)?，檢測被檢體M的透過X射線影像；同步移動機構(gòu)7，其在錐狀的X射線束的中心軸與FPD 4的中心點總是對準的狀態(tài)下，使X射線管3和FPD 4隔著被檢體M的關注部位分別朝互相相反方向同步移動；同步移動控制部8，其控制該同步移動機構(gòu)7 ;以及X射線柵格5，其以覆蓋FPD 4的檢測X射線的X射線檢測面的方式進行設置并吸收散射X射線。這樣，頂板2被配置在位于X射線管3與FPD 4之間的位置處。X射線管3相當于本發(fā)明的放射線源，F(xiàn)H) 4相當于本發(fā)明的放射線檢測單元。另外，同步移動控制部8相當于本發(fā)明的移動控制單元，同步移動機構(gòu)7相當于本發(fā)明的移動單元。
X射線管3為按照X射線管控制部6的控制對被檢體M反復照射錐狀、脈沖狀的X射線束的結(jié)構(gòu)。在該X射線管3上附加有將X射線束校準成角錐的錐狀的準直器3a。并且，該X射線管3和FPD 4生成拍攝X射線透視圖像的攝像系統(tǒng)3、4。并且，實施例I所涉及的X射線攝影裝置I還具備統(tǒng)一控制各控制部6、8的主控制部25和顯示斷層圖像的顯示部27。該主控制部25由CPU構(gòu)成，通過執(zhí)行各種程序來實現(xiàn)各控制部6、8、22以及后述的各部11、12、13、14。同步移動機構(gòu)7為使X射線管3和FPD 4同步地移動的結(jié)構(gòu)。該同步移動機構(gòu)7按照同步移動控制部8的控制，使X射線管3沿著與被檢體M的體軸方向A平行的直線軌道(頂板2的長度方向)直行移動。該X射線管3和FPD 4的移動方向與頂板2的長度方向一致。而且，在檢查中，X射線管3所照射的錐狀的X射線束總是朝被檢體M的關注部位照射，通過變更X射線管3的角度來使該X射線照射角例如從初始角-20°變更為最終角20°。由X射線管傾斜機構(gòu)9進行這種X射線照射角的變更。另外，同步移動機構(gòu)7使設置在頂板2的下部的FPD4沿著被檢體M的體軸方向A (頂板2的長度方向)與上述X射線管3的直行移動同步地進行直行移動。并且，其移動方向為與X射線管3的移動方向相反的方向。也就是說，構(gòu)成為因X射線管3的移動而照射源位置和照射方向發(fā)生變化的錐狀的X射線束總是被FPD 4的X射線檢測面整面接收。這樣，在一次檢查中，F(xiàn)PD 4 一邊與X射線管3朝互相相反方向同步地移動一邊獲得例如74張X射線透視圖像P。具體地說，攝像系統(tǒng)3、4以實線的位置為初始位置，經(jīng)由用虛線表示的位置一直相向地移動到圖I所示的用點劃線表示的位置為止。即，一邊改變X射線管3和FPD 4的位置一邊拍攝多個X射線透視圖像。另外，由于錐狀的X射線束總是被FPD 4的X射線檢測面整面接收，因此拍攝中錐狀的X射線束的中心軸總是對準FPD 4的中心點。另夕卜，在拍攝中FPD 4的中心進行直行移動，但該移動的方向與X射線管3的移動方向相反。也就是說，構(gòu)成為使X射線管3和FPD 4在體軸方向A上同步地朝互相相反方向移動。對被設置在X射線攝影裝置I中的準直器3a進行說明。準直器3a被裝設在X射線管3上，對從X射線管3照射的X射線進行校準，而設成四角錐狀(錐狀)的X射線束B。說明該準直器3a的詳細情況。如圖2所示，準直器3a具有以中心軸C為基準鏡像對稱地進行移動的一對葉片(leaf)3b，具備以同一中心軸C為基準鏡像對稱地進行移動的另一對葉片3b。如果該準直器3a還能夠通過移動葉片3b來對FPD 4所具有的檢測面整面照射錐狀的X射線束B，則例如也能夠僅對FPD 4的中心部分照射扇形的X射線束B。此夕卜，中心軸C也為表示X射線束B的中心的軸。此外，其中一對葉片3b用于調(diào)整四角錐狀的X射線束的被檢體軸向的寬度，另一對葉片3b用于調(diào)整X射線束的被檢體體側(cè)方向的寬度。準直器移動機構(gòu)21進行準直器3a的開度的變更。準直器控制部22用于控制準直器移動機構(gòu)21。說明FPD 4的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，在FPD 4的檢測X射線的檢測面上縱橫地排列檢測X射線的X射線檢測元件4a。在被檢體M的體軸方向A上排列有例如1024個X射線檢測元件4a，在被檢體M的體側(cè)方向S上排列有例如1024個X射線檢測元件4a。其排列間距在體軸方向A、體側(cè)方向S上均為300 μ m。由后述的圖像生成部11輸出的X射線透視圖像P是基于由各X射線檢測元件4a輸出的檢測信號生成的，與X射線檢測元件4a同樣地，像素二維地排列構(gòu)成。另外，在FPD 4的后級具備根據(jù)從FPD 4輸出的檢測信號來生成X射線透視圖像 P的圖像生成部11 (參照圖I)，在該圖像生成部11的更后級具備邊界確定部12，其利用X射線透視圖像P進行規(guī)定的圖像分析；圖像補償部13，其進行X射線透視圖像P的補償處理；以及疊加部14，其將多個圖像相疊加來生成斷層圖像D。疊加部14相當于本發(fā)明的疊加單元，邊界確定部12相當于本發(fā)明的邊界確定單元。另外，圖像補償部13相當于本發(fā)明的圖像補償單元，圖像生成部11相當于本發(fā)明的圖像生成單元。接著，對實施例I所涉及的X射線攝影裝置I的斷層圖像的獲取原理進行說明。圖4是說明實施例I所涉及的X射線攝影裝置的斷層圖像的獲取方法的圖。例如，如果針對與頂板2平行(相對于鉛垂方向水平)的基準裁切面MA進行說明，則如圖4所示，為了使位于基準裁切面MA的點P、Q總能各自被投影為FPD 4的X射線檢測面的不動點p、q，而使FPD 4以與由X射線管3產(chǎn)生的錐狀的X射線束B的照射方向一致的方式朝X射線管3的相反方向同步移動，同時利用圖像生成部11生成一系列X射線透視圖像P。被檢體M的投影影像在位置發(fā)生改變的同時被拍進一系列X射線透視圖像P中。然后，如果利用疊加部14將該一系列X射線透視圖像P(準確地說是實施了后述的補償處理的補償圖像C)相疊力口，則位于基準裁切面MA的影像(例如不動點P、q)被聚集，作為X射線斷層圖像而成像。另一方面，不位于基準裁切面MA的點I在FPD 4中的投影位置改變的同時作為點i被拍進一系列被檢體圖像中。這種點i與不動點P、q不同，在利用疊加部14疊加X射線透視圖像的階段無法成像而變得模糊。這樣，通過進行一系列X射線透視圖像P(補償圖像C)的疊加能夠獲得僅將位于被檢體M的基準裁切面MA的影像拍進去的X射線斷層圖像。這樣，當單純地疊加X射線透視圖像時，能夠獲得基準裁切面MA處的X射線斷層圖像。基準裁切面MA的鉛垂方向的位置是本發(fā)明的基準裁切位置。并且，能夠通過變更疊加部14的設定而在與基準裁切面MA水平的任意的裁切位置處也獲得同樣的斷層圖像。拍攝過程中，上述點i的投影位置在FPD 4上移動，但其移動速度隨著投影前的點I與基準裁切面MA之間的相隔距離變大而增加。利用該原理，如果將獲取到的一系列被檢體圖像一邊以規(guī)定的間距向體軸方向A偏移一邊進行疊加,則能夠獲得與基準裁切面MA平行的裁切位置處的X射線斷層圖像。由疊加部14進行這種一系列被檢體圖像的疊加。將這樣獲取斷層圖像的方法稱為濾波反向投影。
對由圖像生成部11生成的X射線透視圖像P的具體例進行說明。如圖5所示，在X射線透視圖像P中顯示邊框狀的暗區(qū)域以對X射線透視圖像P鑲邊，，在該暗區(qū)域的內(nèi)部顯示被檢體M的影像。暗區(qū)域是將準直器3a的葉片3b的影子拍進去而沒有將被檢體M的影像拍進去的影區(qū)域R1。影區(qū)域Rl的內(nèi)部的矩形的區(qū)域是沒有將葉片3b的影子拍進去的非影區(qū)域R2，拍進了被檢體M的影像。由于X射線無法穿過葉片3b，因此與非影區(qū)域R2的像素值相比，影區(qū)域Rl的像素值非常暗。當一邊使攝像系統(tǒng)3、4進行移動一邊比較拍攝到的X射線透視圖像P時，被檢體M的影像一邊向圖5的縱向(相當于攝像系統(tǒng)3、4的移動方向的方向)偏移一邊被拍進X射線透視圖像P中。這是由因攝像系統(tǒng)3、4的位置在移動方向上改變而投影到FPD4上的被檢體M的投影的形狀發(fā)生變化所引起。另一方面，被拍進一系列X射線透視圖像P中的葉片3b的影子不追隨被檢體M的影像的偏移，無論在哪一個X射線透視圖像P中都顯示為相同。 如果假設要直接利用X射線透視圖像P來獲取斷層圖像D，則與被檢體M的內(nèi)部結(jié)構(gòu)毫無關系的葉片3b的影子也被額外地疊加而生成斷層圖像D，特別是在斷層圖像D的縱向(相當于攝像系統(tǒng)3、4的移動方向的方向)的兩端部，被檢體M的斷層影像紊亂。對該斷層影像紊亂的原理進行說明。設為生成圖6所示的包含被檢體M的內(nèi)部的點P的裁切面MB處的被檢體M的斷層圖像。如果參照圖6，則可知通過移動攝像系統(tǒng)3、4使點P的被拍進FPD 4中的位置逐漸向FPD 4的端部移動。即，當攝像系統(tǒng)3、4位于實線的位置時，點P位于X射線束的中央部，當攝像系統(tǒng)3、4到達點劃線的位置時，點P位于X射線束的端部。如果示意性地表示點P如何被拍進74張X射線透視圖像P中，則成為圖7所示那樣。圖中的X射線透視圖像Pl表示第I個拍攝到的圖像，表現(xiàn)當圖6中的攝像系統(tǒng)3、4位于實線的位置時所獲得的圖像，圖中的X射線透視圖像P37表示第37個拍攝到的圖像，表現(xiàn)當圖6中的攝像系統(tǒng)3、4位于虛線的位置時所獲得的圖像。另外，圖中的X射線透視圖像P74表示第74個拍攝到的圖像，表現(xiàn)當圖6中的攝像系統(tǒng)3、4位于點劃線位置時所獲得的圖像。如果比較各圖像可知，當按照獲得X射線透視圖像P的順序進行比較時，點P朝向X射線透視圖像P的下端移動。點P —邊移動一邊被拍進所有的X射線透視圖像P中。在具有準直器3a的實施例I的結(jié)構(gòu)的情況下，實際上如圖8所示，在各X射線透視圖像P中顯現(xiàn)影區(qū)域R1。如圖8所示，X射線透視圖像P中均將準直器3a的葉片3b的影子拍進去了，本應被拍進各X射線透視圖像P的周緣部的被檢體M的影像被影區(qū)域Rl掩蓋。如果針對點P的情況進行說明，則隨著連續(xù)拍攝X射線透視圖像P，點P向X射線透視圖像P的下端側(cè)移動，導致最后被影區(qū)域Rl掩蓋。這樣，點P沒有被拍進所有的X射線透視圖像P中。當使用圖8所示那樣的X射線透視圖像P使點P在斷層圖像D中成像時，亮度非常暗的影區(qū)域Rl也一并被疊加，點P的像素值為非常暗的像素值。在將斷層圖像D中的相當于攝像系統(tǒng)3、4的移動方向的方向設為縱向時的上端部、下端部，這種斷層圖像D的紊亂尤為顯著。為了減輕該斷層圖像D的圖像紊亂而設置了實施例I的邊界確定部12、圖像補償部13。首先，說明邊界確定部12的動作。如圖9所示，邊界確定部12的動作是，從X射線透視圖像P獲取判斷用區(qū)域J (判斷用區(qū)域獲取步驟SI)，從該判斷用區(qū)域J獲取輪廓CP (輪廓獲取步驟S2)。接著，對輪廓cp進行濾波處理(濾波步驟S3)，根據(jù)該結(jié)果來確定圖5所說明的影區(qū)域Rl與非影區(qū)域R2之間的邊界b(邊界確定步驟S4)。之后，按順序依次說明這些步驟?！磁袛嘤脜^(qū)域獲取步驟SI〉首先，由圖像生成部11獲取X射線透視圖像P，邊界確定部12對用于進行用于發(fā)現(xiàn)邊界b的判斷的區(qū)域進行設定。圖10示出了由邊界確定部12設定的判斷用區(qū)域J。判斷用區(qū)域J是沿著X射線透視圖像P的縱向(移動方向)長的豎長區(qū)域，包括X射線透視圖像P的縱向的兩端。另外，判斷用區(qū)域J在X射線透視圖像P的橫向(與攝像系統(tǒng)3、4的移動方向正交的正交方向)上例如具有6Γ128個像素的寬 度，且位于X射線透視圖像P的橫向的中央。<輪廓獲取步驟S2>接著，邊界確定部12根據(jù)判斷用區(qū)域J來獲取輪廓cp。圖11示出了此時的邊界確定部12的動作。邊界確定部12對判斷用區(qū)域J的橫向(正交方向)上排列的像素的像素值進行平均，并算出平均值。邊界確定部12通過在判斷用區(qū)域J的縱向(移動方向)上依次算出這種平均值來生成平均值沿縱向排列的輪廓cp。該輪廓cp是平均值排成一列的
一維數(shù)據(jù)。<濾波步驟S3〉然后，邊界確定部12對輪廓cp進行濾波處理。具體地說，使由9行I列的陣列規(guī)定的微分濾波器F作用于輪廓cp的一部分范圍，通過反復進行該操作來針對輪廓cp的整個區(qū)域算出微分值。通過這樣，能夠使微分濾波器F簡單地作用于判斷用區(qū)域J的整個區(qū)域。其具體情況在圖12中示出，邊界確定部12首先使微分濾波器F作用于輪廓cp的一個端部處的具有9個像素的寬度的位置G [參照圖12的(a)]，然后，使微分濾波器F所作用的位置G在每次偏移輪廓cp的一個像素的同時向另一端側(cè)移動，并依次獲取輪廓cp的微分值[參照圖12的(b)]。這樣，如果依次求出微分值，則利用微分濾波器F進行的濾波處理不久便到達將準直器3a的葉片3b的影子拍進去的暗部分與將被檢體M拍進去的明亮部分的交界處[圖12的(c)]。于是，從濾波處理最初起不斷獲取接近O的值而得到的微分值在該部分取極值。微分濾波器F相當于本發(fā)明的圖像濾波器。當邊界確定部12針對X射線透視圖像P的一個端部確定完邊界b時，這次使微分濾波器F從輪廓cp的另一個端部(與圖12所示的輪廓cp的端部相反的一側(cè)的端部)起向輪廓cp的中央部側(cè)依次發(fā)揮作用，來針對輪廓cp的另一個端部確定邊界b。這樣，邊界確定部12針對X射線透視圖像P的兩處確定邊界b。<邊界確定步驟S4>圖13表示輪廓cp與微分值之間的相關性。在源自輪廓cp的影區(qū)域Rl的部分與源自非影區(qū)域R2的部分之間，微分值為非常高的值。邊界確定部12讀出存儲部23中存儲的閾值，在該微分值的峰值的絕對值為閾值以上的情況下，將該微分值的峰值確定為影區(qū)域Rl與非影區(qū)域R2之間的邊界b，將邊界b的位置數(shù)據(jù)發(fā)送到圖像補償部13。由此，邊界確定部12的動作結(jié)束。如上所述，邊界確定部12確定在X射線透視圖像P中的X射線透視圖像P在移動方向上的端部(上端部、下端部)分別顯現(xiàn)的邊界b的位置。
接著，說明圖像補償部13的動作。由圖像生成部11生成的X射線透視圖像P和上述邊界b的位置數(shù)據(jù)被發(fā)送到圖像補償部13。圖像補償部13參照邊界b的位置，利用非影區(qū)域R2對X射線透視圖像P中的影區(qū)域Rl進行補償來生成補償圖像C。具體地說，如下那樣生成補償圖像C。首先，圖像補償部13從X射線透視圖像P中設定用于補償?shù)木匦螚l狀區(qū)域t。作為該設定方法，如圖14所示，圖像補償部13首先獲取X射線透視圖像P中的邊界b的位置，在非照射區(qū)域側(cè)獲取縱向(相當于攝像系統(tǒng)3、4的移動方向的方向)上距離邊界b的位置9個像素的位置。然后，圖像補償部13設定在該位置的橫向(正交方向)上長的豎長矩形條狀區(qū)域t。該矩形條狀區(qū)域t在縱向上具有I個像素的寬度，且包括X射線透視圖像P的橫向的兩端。這樣，圖像補償部13在X射線透視圖像P的非影區(qū)域R2中從距離邊界b9個像素的位置起獲取矩形條狀區(qū)域t。對圖像補償部13將距離邊界b9個像素的位置設為矩形條狀區(qū)域t的意義進行說 明。使該間隔的寬度“9”與對上述濾波步驟S3中使用的微分濾波器F進行規(guī)定的陣列所具有的縱向的寬度一致。當微分濾波器F跨越輪廓cp中的源自輪廓cp的影區(qū)域Rl的部分與源自非影區(qū)域R2的部分并發(fā)揮作用時，輸出極端的微分值。但是，此時，難以準確地辨別影區(qū)域Rl與非影區(qū)域R2的分界存在于微分濾波器F所作用的9個像素中的何處。因此構(gòu)成為，為了即使影區(qū)域Rl與非影區(qū)域R2的分界處于微分濾波器F的端部也使矩形條狀區(qū)域t可靠地存在于非影區(qū)域R2，圖像補償部13將在朝向向X射線透視圖像P的中央部的方向上距離由邊界確定部12確定的邊界b的位置9個像素的位置設為矩形條狀區(qū)域t。如上所述，圖像補償部13獲取屬于X射線透視圖像P的非影區(qū)域R2的橫長矩形條狀區(qū)域t，通過在X射線透視圖像P的影區(qū)域Rl縱向地排列矩形條狀區(qū)域t來生成補償圖像C。如圖15所示，圖像補償部13從邊界b的位置起向X射線透視圖像P的下端側(cè)縱向地排列矩形條狀區(qū)域t，由此對X射線透視圖像P的影區(qū)域Rl進行補償。另外，為了更為可靠地去除X射線透視圖像P的影區(qū)域R1，也可以將在朝向X射線透視圖像P的中央部的方向上距離邊界b的位置9個像素的位置作為起點來進行補償?！碭射線攝影裝置的動作>接著，說明X射線攝影裝置I的動作。為了利用實施例I所涉及的X射線攝影裝置I獲取斷層圖像D，首先，將被檢體M載置于頂板2。然后，當手術操作者通過操作臺26指示獲取X射線透視圖像P時，同步移動控制部8使X射線管3和FPD 4移動到規(guī)定的初始位置。此時的攝像系統(tǒng)3、4為如圖I的實線所示那樣的配置。即，初始位置處的X射線管3位于體軸方向A(頂板2的長度方向)的前級，F(xiàn)PD 4位于體軸方向A的后級。此時，X射線管3傾斜至初始角-20度。X射線管控制部6控制X射線管3，X射線管3以規(guī)定的脈沖寬度、管電壓、管電流向FPD 4照射X射線束。X射線束透過頂板2之后入射到FPD 4。圖像生成部11將由FPD4輸出的檢測信號合成到X射線透視圖像P中。之后，同步移動控制部8使X射線管3和FPD 4同步地朝互相相反方向移動。X射線管控制部6在移動過程中間歇性地照射X射線束，每次照射X射線束，圖像生成部11都生成X射線透視圖像P。這樣，能夠生成一系列X射線透視圖像P。此時，同步移動控制部8使X射線管3向體軸方向A的后級側(cè)移動，使FPD 4向體軸方向A的前級側(cè)移動。
然后，同步移動控制部8使X射線管3和FPD 4移動到規(guī)定的最終位置。此時的攝像系統(tǒng)3、4為如圖I的點劃線所示那樣的配置。即，最終位置處的X射線管3位于體軸方向A(頂板2的長度方向)的后級，F(xiàn)PD 4位于體軸方向A的前級。此時，X射線管3傾斜至最終角20度。以該狀態(tài)獲取最終的X射線透視圖像P，一系列X射線透視圖像P的獲取結(jié)束。在實施例I中能夠獲取74張X射線透視圖像P。每當生成X射線透視圖像P，邊界確定部12都確定邊界b的位置。具體地說，邊界確定部12從X射線透視圖像P的一端側(cè)檢索邊界b并確定邊界b的位置，之后從X射線透視圖像P的另一端側(cè)檢索邊界b并再次確定邊界b的位置。由此，能夠確定分開地顯現(xiàn)在X射線透視圖像P的縱向的兩端的準直器3a的葉片3b的影子的位置。每當確定邊界b的位置，圖像補償部13都針對X射線透視圖像P的縱向的兩端進行影區(qū)域Rl的補償。這樣生成的補償圖像C被發(fā)送到疊加部14。一系列補償圖像C被發(fā)送到疊加部14。疊加部14使一系列補償圖像C 一邊在被檢體M的體軸方向上偏移一邊進行疊加，來生成將規(guī)定的裁切面處的被檢體M的斷層影像拍進去的斷層圖像D。該斷層圖像 D為不受影區(qū)域Rl的影響將適于診斷的被檢體M的斷層影像拍進去的圖像。在顯示部27中顯示斷層圖像D并結(jié)束動作。如上所述，實施例I所涉及的X射線斷層攝影裝置具備對從X射線管3照射的X射線進行校準的準直器3a。在X射線透視圖像P中生成將該準直器3a的影子拍進去的影區(qū)域R1。根據(jù)實施例1，確定X射線透視圖像P中的影區(qū)域Rl與非影區(qū)域R2之間的邊界，利用非影區(qū)域R2對X射線透視圖像P中的影區(qū)域Rl進行補償來生成補償圖像C。然后，利用該補償圖像C生成斷層圖像D。為了限制X射線的照射范圍而設置了準直器3a，因此X射線無法透過該準直器3a。因而，與非影區(qū)域R2相比，X射線透視圖像P的影區(qū)域Rl非常暗。根據(jù)實施例1，在進行去除該非常暗的區(qū)域的處理之后生成斷層圖像D，因此斷層圖像D不被準直器3a的影子擾亂而可視性優(yōu)良。另外，邊界確定部12確定向X射線透視圖像P中的正交方向延伸并且在X射線透視圖像P的移動方向上的端部顯現(xiàn)的邊界的位置。并且，圖像補償部13獲取屬于X射線透視圖像P的非影區(qū)域R2并且在正交方向上長的橫長矩形條狀區(qū)域t，在影區(qū)域Rl排列該矩形條狀區(qū)域t，由此對影區(qū)域Rl進行補償。通過這樣，能夠在斷層圖像D中、特別是在圖像紊亂嚴重的移動方向上的端部提高圖像的可視性。上述結(jié)構(gòu)中的微分濾波器F從輪廓cp在移動方向上的一個端部起向判斷用區(qū)域J的中央部側(cè)發(fā)揮作用。在X射線透視圖像P的周緣部顯現(xiàn)準直器3a的影子，因此如果使微分濾波器F從X射線透視圖像P的端部起發(fā)揮作用，則能夠更為迅速地確定邊界。另外，關于微分濾波器F，當在輪廓cp的一個端部確定完邊界時，這次使微分濾波器F從輪廓cp的另一個端部起發(fā)揮作用，來確定另一個邊界。從準直器3a的影子一般顯現(xiàn)在X射線透視圖像P的兩個端部來說，通過設為這種結(jié)構(gòu)能夠更為迅速地確定兩處邊界。另外，根據(jù)使用微分濾波器F的方法，難以準確地辨別影區(qū)域Rl與非影區(qū)域R2的交界存在于何處。因此，根據(jù)實施例1，為了使矩形條狀區(qū)域t可靠地存在于非影區(qū)域R2，在非影區(qū)域R2中從距離邊界某一程度的位置處起獲取矩形條狀區(qū)域t。關于此時的矩形條狀區(qū)域t與邊界之間的距離，只要相距微分濾波器的行數(shù)就足夠了。本發(fā)明并不限于上述實施例的結(jié)構(gòu)，能夠進行如下變形并實施。
(I)上述實施例是醫(yī)用的裝置，但本發(fā)明也能夠應用于工業(yè)用、原子能用的裝置。(2)上述實施例所述的X射線是本發(fā)明中的放射線的一例。因而，本發(fā)明也適合X射線以外的放射線。(3)在上述實施例中，使用非影區(qū)域R2的一部分矩形條狀區(qū)域t來對影區(qū)域Rl進行補償，但本發(fā)明并不限于該結(jié)構(gòu)。也可以代替利用矩形條狀區(qū)域t所進行的動作，而通過將影區(qū)域Rl的像素值替換為非影區(qū)域R2的像素值的平均值來對影區(qū)域Rl進行補償。該平均值所表示的像素值為與影區(qū)域Rl的像素值相比更接近非影區(qū)域R2的像素值的值。平均值是本發(fā)明的補償值的一例。(4)另外，也可以代替利用矩形條狀區(qū)域t所進行的動作，而通過將影區(qū)域R I的像素值替換為在X射線攝影前所決定的規(guī)定的替換值(灰度值)來對影區(qū)域Rl進行補償。替換值是在與X射線透視圖像P相同的條件下進行X射線透視攝影后決定的值，并被存儲到存儲部23中。而且，該替換值所表示的像素值為與影區(qū)域R I的像素值相比更接近非影區(qū)域R2的像素值的值。替換值是本發(fā)明的補償值的一例。 (5)另外，也可以代替利用矩形條狀區(qū)域t所進行的動作，而實施如去除圖13中的微分值的峰值那樣的圖像處理。具體地說，也可以構(gòu)成為在跨越邊界b的區(qū)域，沿X射線透視圖像P的縱向進行平滑處理。也就是說，根據(jù)本變形例，圖像補償部13不實施像素值的替換，而對影區(qū)域Rl的周邊實施規(guī)定的濾波處理。由此，能夠參照非影區(qū)域R2的像素值來對影區(qū)域R I的像素值進行補償。產(chǎn)業(yè)h的可利用件如上所述，本發(fā)明適用于醫(yī)用的放射線攝影裝置。
權(quán)利要求
1.一種放射線斷層攝影裝置，其特征在于，具備 放射線源，其對被檢體照射放射線； 準直器，其對從上述放射線源照射的放射線進行校準； 放射線檢測單元，其檢測照射到被檢體的放射線； 頂板，其被配置在位于上述放射線源與上述放射線檢測單元之間的位置處，且載置被檢體； 移動單元，其使上述放射線源和上述放射線檢測單元在移動方向上同步地朝互相相反方向移動，該移動方向是沿著上述頂板的方向； 移動控制單元，其控制上述移動單元； 圖像生成單元，其根據(jù)由上述放射線檢測單元輸出的檢測信號來生成透視圖像；邊界確定單元，其從透視圖像確定該透視圖像中的將上述準直器的影子拍進去的影區(qū)域與沒有將上述準直器的影子拍進去的非影區(qū)域之間的邊界的位置； 圖像補償單元，其參照上述邊界的位置利用上述非影區(qū)域或者補償值對透視圖像中的上述影區(qū)域進行補償，來生成補償圖像，其中，該補償值表示與上述影區(qū)域的像素值相比更接近上述非影區(qū)域的像素值的像素值；以及 疊加單元，其將根據(jù)一系列透視圖像生成的一系列的上述補償圖像相疊加來生成斷層圖像，其中，該一系列透視圖像是一邊移動上述放射線源和上述放射線檢測單元一邊進行連拍而得到的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放射線斷層攝影裝置，其特征在于， 上述邊界確定單元確定透視圖像中的向與移動方向正交的正交方向延伸并且在透視圖像在移動方向上的端部顯現(xiàn)的上述邊界的位置， 上述圖像補償單元獲取在正交方向上長的橫長矩形條狀區(qū)域，并在透視圖像的上述影區(qū)域沿移動方向排列上述矩形條狀區(qū)域，由此生成上述補償圖像，該矩形條狀區(qū)域?qū)儆谕敢晥D像的上述非影區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放射線斷層攝影裝置，其特征在于， 上述邊界確定單元使圖像濾波器一邊沿著透視圖像中的移動方向移動一邊依次發(fā)揮作用來確定上述邊界，該圖像濾波器作用于在透視圖像中的移動方向上長的豎長判斷用區(qū)域的一部分范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放射線斷層攝影裝置，其特征在于， 上述邊界確定單元使上述圖像濾波器從上述判斷用區(qū)域在上述移動方向上的一個端部起向上述判斷用區(qū)域的中央部側(cè)依次發(fā)揮作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的放射線斷層攝影裝置，其特征在于， 上述邊界確定單元當針對上述判斷用區(qū)域在上述移動方向上的一個端部確定完上述邊界時，這次使上述圖像濾波器從上述判斷用區(qū)域在上述移動方向上的另一個端部起向上述判斷用區(qū)域的中央部側(cè)依次發(fā)揮作用，來針對上述判斷用區(qū)域在上述移動方向上的另一個端部確定上述邊界， 上述圖像補償單元參照所確定的兩個上述邊界的位置，對透視圖像中的兩處上述影區(qū)域分別進行補償。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中的任一項所述的放射線斷層攝影裝置，其特征在于，上述邊界確定單元所使用的上述圖像濾波器是利用m行n列的陣列的微分濾波器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放射線斷層攝影裝置，其特征在于， 上述微分濾波器的行的排列方向是透視圖像中的移動方向， 上述圖像補償單元在透視圖像的上述非影區(qū)域中從距離上述邊界m個像素的位置處起獲取上述矩形條狀區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中的任一項所述的放射線斷層攝影裝置，其特征在于， 上述邊界確定單元在正交方向上對在上述正交方向上具有寬度的上述判斷用區(qū)域進行平均，來生成正交方向的像素的寬度為一個像素的輪廓，上述圖像濾波器作用于上述輪廓。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供如下一種放射線斷層攝影裝置在根據(jù)多張透視圖像來獲取斷層圖像的放射線斷層攝影裝置中，即使在調(diào)節(jié)準直器以僅對FPD的一部分照射放射線的情況下，也能夠不受被拍進透視圖像中的準直器的影子的影響而獲得可視性良好的斷層圖像。本發(fā)明確定X射線透視圖像(P)中的將準直器的影子拍進去的影區(qū)域與非影區(qū)域之間的邊界，利用非影區(qū)域等對X射線透視圖像(P)中的影區(qū)域進行補償來生成補償圖像(C)。然后，利用該補償圖像(C)生成斷層圖像(D)。根據(jù)本發(fā)明，在進行去除將準直器的影子拍進去的非常暗的區(qū)域的處理之后生成斷層圖像(D)，因此斷層圖像(D)不被準直器的影子擾亂而成為可視性優(yōu)良的斷層圖像。
文檔編號A61B6/03GK102711616SQ201080061598
公開日2012年10月3日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者能登原大介, 西野和義 申請人:株式會社島津制作所