专利名称：放射线断层摄影装置的制作方法
技术领域：
本发明的结构涉及一种具备放射线源和FPD的放射线断层摄影装置，特别是涉及如下一种放射线断层摄影装置一边使放射线源和FPD朝互相相反方向同步移动一边拍摄一系列透视图像，根据这些透视图像来获取被检体的断层图像。
背景技术：
在医疗机构中配备有获取被检体的断层图像的放射线摄影装置51。在这种放射线摄影装置51中存在一种具有如下结构的装置(参照图16): —边使照射放射线的放射线源53和检测放射线的FPD 54同步地移动一边连续拍摄一系列透视图像，将一系列透视图像相叠加来获得断层图像。在这种放射线摄影装置51中，在拍摄一系列透视图像的过程中，放射线源53和FPD 54以在被检体的体轴方向上互相靠近的方式进行移动，在放射线源53与FPD 54在体轴方向上的位置呈一致的状态之后，放射线源53和FPD 54以在体轴方向上 互相远离的方式进行移动。这种放射线摄影装置例如被记载在对比文件I中(参照专利文献I)。在放射线源53中附设有准直器53a，能够通过调节准直器53a限制从放射线源53照射放射线的范围。如果调节准直器53a使得放射线仅照到被检体的关注部位，则能够抑制被检体的不必要的被照射(参照图17)。对放射线摄影装置51拍摄如上所述的断层图像时的动作进行说明。首先，放射线源53 —边移动一边间歇性地照射放射线。也就是说每当结束一次照射，放射线源53沿着被检体的体轴方向移动，并再次进行放射线的照射。这样，能够获得74张透视图像，并将它们相叠加。完成后的图像为将以某一裁切面裁切被检体时的断层影像拍进去的断层图像。专利文献I :日本特开2002-263093号公报
发明内容
_6] 发明要解决的问题然而，根据上述那样的以往结构，存在如下问题。S卩，在以往结构的放射线摄影装置51中，被拍进透视图像中的准直器53a的影子对断层图像的获取造成不良影响。如果调节准直器53a使向FPD 54射出的放射线束B的宽度变窄，则与此相应地FPD 54中的放射线入射的范围缩小，如图17所示，放射线不会入射到FPD 54的周缘部。获取到的74张透视图像为针对FPD 54的整个区域的图像。因而，在将放射线束B变窄的状态下，由于透视图像是将FPD 54的整个区域拍进去而得到的图像，因此透视图像的周缘部也会显示没有检测到放射线的FPD 54的周缘部。于是，在放射线束B变窄的状态下获得的透视图像的周缘部显现出边框状的暗部区域。该暗部区域是被拍进透视图像中的准直器53a的影子。如果要以残留着边框状的暗部区域叠加透视图像的方式获得断层图像，则准直器53a的影子也叠加到了断层图像中。放射线摄影装置51—边变更拍摄方向一边拍摄多个透视图像，根据一边改变形状一边被拍进这些透视图像中的被检体的投影影像来生成断层图像。准直器53a的影子与被检体的结构无关地显现。因而，如果要将透视图像叠加来获取断层图像，则在使与被检体的结构无关的影子相叠加的同时进行被检体的图像的重构。于是，断层图像被准直器53a的影子所影响而发生紊乱。在准直器53a的影子与被检体的图像之间的边界部，该图像的紊乱变得尤为严重。更为具体地说，如图18所示，在断层图像D中的FPD 54与放射线源53所移动的方向(断层图像D的纵向)的两端图像显著紊乱。本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供如下一种放射线断层摄影装置在根据多张透视图像来获取断层图像的放射线断层摄影装置中，即使在调节准直器来仅对FPD的一部分照射放射线的情况下，也能够不受被拍进透视图像中的准直·器的影子的影响地获得可视性良好的断层图像。用于解决问题的方案本发明为了解决上述问题采用了如下的结构。即，本发明所涉及的放射线断层摄影装置的特征在于，具备放射线源，其对被检体照射放射线；准直器，其对从放射线源照射的放射线进行校准；放射线检测单元，其检测照射到被检体的放射线；顶板，其被配置在位于放射线源与放射线检测单元之间的位置处，且载置被检体；移动单元，其使放射线源和放射线检测单元在移动方向上同步地朝互相相反方向移动，该移动方向是沿着顶板的方向；移动控制单元，其控制移动单元；图像生成单元，其根据由放射线检测单元输出的检测信号来生成透视图像；边界确定单元，其从透视图像确定透视图像中的将准直器的影子拍进去的影区域与没有将准直器的影子拍进去的非影区域之间的边界的位置；图像补偿单元，其参照边界的位置，利用非影区域或者补偿值对透视图像中的影区域进行补偿来生成补偿图像，其中，该补偿值表示与影区域的像素值相比更接近非影区域的像素值的像素值；以及叠加单元，其使根据一系列透视图像生成的一系列补偿图像相叠加来生成断层图像，其中，该一系列透视图像是一边移动放射线源和放射线检测单元一边进行连拍而得到的。[作用·效果]本发明所涉及的放射线断层摄影装置具备对从放射线源照射的放射线进行校准的准直器。在透视图像中生成将该准直器的影子拍进去的影区域。根据本发明，确定透视图像中的影区域与非影区域之间的边界，利用非影区域或者补偿值对透视图像中的影区域进行补偿来生成补偿图像，其中，该补偿值表示与影区域的像素值相比更接近非影区域的像素值的像素值。然后，利用该补偿图像生成断层图像。为了限制放射线照射的范围而设置了准直器，因此不能使放射线透过该准直器。因而，与非影区域相比，透视图像的影区域非常暗，阻碍断层图像的生成。根据本发明，在进行去除该非常暗的区域的处理之后生成断层图像，因此断层图像不被准直器的影子扰乱而成为可视性优良的断层图像。另外，更为理想的是，在上述放射线断层摄影装置中，边界确定单元确定透视图像中的向与移动方向正交的正交方向延伸并且在透视图像在移动方向上的端部显现的边界的位置，图像补偿单元获取在正交方向上长的横长矩形条状区域，并在透视图像的影区域沿着移动方向排列矩形条状区域，由此生成补偿图像，该矩形条状区域属于透视图像的非影区域。
[作用 效果]上述结构示出与生成补偿图像有关的具体结构。即，边界确定单元确定向透视图像中的正交方向延伸并且在透视图像在移动方向上的端部显现的边界的位置。并且，图像补偿单元获取属于透视图像的非影区域并且在正交方向上长的横长矩形条状区域，在影区域排列该矩形条状区域，由此对影区域进行补偿。通过这样，能够在断层图像中、特别是在图像紊乱严重的移动方向上的端部提高图像的可视性。另外，更为理想的是，在上述放射线断层摄影装置中，边界确定单元使图像滤波器一边沿着透视图像中的移动方向移动一边依次发挥作用来确定边界，该图像滤波器作用于在透视图像中的移动方向上长的竖长判断用区域的一部分范围。[作用·效果]上述结构示出确定透视图像中的影区域与非影区域之间的边界的具体结构。S卩，针对透视图像的一部分(判断用区域)确定边界，因此动作变得高速。并且，通过使作用于判断用区域的一部分的图像滤波器反复发挥作用来对该区域的整个区域进行图像处理。通过这样，能够以简单的图像处理方法容易地确定边界。
另外，更为理想的是，在上述放射线断层摄影装置中，边界确定单元使图像滤波器从判断用区域在移动方向上的一个端部起向判断用区域的中央部侧依次发挥作用。[作用 效果]上述结构示出与图像滤波器发挥作用的方式有关的具体结构。SP，使图像滤波器从判断用区域在移动方向上的一个端部起向判断用区域的中央部侧发挥作用。准直器的影子显现在透视图像的周缘部，因此只要使图像滤波器从透视图像的端部起发挥作用就能够更为迅速地确定边界。另外，更为理想的是，在上述放射线断层摄影装置中，边界确定单元当针对判断用区域在移动方向上的一个端部确定完边界时，这次使图像滤波器从判断用区域在移动方向上的另一个端部起向判断用区域的中央部侧依次发挥作用，来针对判断用区域在移动方向上的另一个端部确定边界，图像补偿单元参照所确定的两个边界的位置，对透视图像中的两处影区域分别进行补偿。[作用·效果]上述结构表示与图像滤波器发挥作用的方式有关的更为具体的结构。即，当图像滤波器在判断用区域的一个端部处确定完边界时，这次使图像滤波器从判断用区域的另一个端部起发挥作用，来确定另一个边界。从准直器的影子一般显现在透视图像的两端部来说，通过设为这种结构能够迅速地确定两处边界。另外，更为理想的是，在上述放射线断层摄影装置中，边界确定单元所使用的图像滤波器是利用m行η列的阵列的微分滤波器。[作用·效果]上述结构示出了图像滤波器的具体结构。如果图像滤波器是微分滤波器，则不会看漏在影区域与非影区域之间的边界处看到的像素值的急剧变化，能够更为可靠地确定边界。另外，更为理想的是，在上述放射线断层摄影装置中，微分滤波器的行的排列方向是透视图像中的移动方向，图像补偿单元在透视图像的非影区域中从距离边界m个像素的位置起获取矩形条状区域。[作用·效果]上述结构示出了与获取用于对影区域的矩形条状区域进行补偿有关的具体结构。即使使用微分滤波器也难以准确地辨别影区域与非影区域之间的边界存在于何处。根据本发明，为了使矩形条状区域可靠地存在于非影区域，在非影区域中从距离边界某一程度的位置处起获取矩形条状区域。关于此时的矩形条状区域与边界之间的距离，只要相距微分滤波器的行数就足够了。另外，更为理想的是，在上述放射线断层摄影装置中，边界确定单元在正交方向上对在正交方向上具有宽度的判断用区域进行平均，来生成正交方向的像素的宽度为一个像素的轮廓，图像滤波器作用于该轮廓。[作用·效果]上述结构示出了在边界的确定中以更高速进行动作的结构。如果对判断用区域进行一次轮廓化后进行作用，则利用图像滤波器的处理变得更为高速。
图I是说明实施例I所涉及的X射线摄影装置的结构的功能框图。图2是说明实施例I所涉及的准直器的结构的立体图。图3是说明实施例I所涉及的FPD的结构的示意图。图4是对实施例I所涉及的断层摄影的原理进行说明的示意图。图5是对实施例I所涉及的X射线透视图像进行说明的示意图。图6是对由于实施例I所涉及的准直器的影子而导致断层图像紊乱的原理进行说明的不意图。图7是对由于实施例I所涉及的准直器的影子而导致断层图像紊乱的原理进行说明的不意图。图8是对由于实施例I所涉及的准直器的影子而导致断层图像紊乱的原理进行说明的不意图。图9是说明实施例I所涉及的边界确定部的动作的流程图。图10是说明实施例I所涉及的边界确定部的动作的示意图。图11是说明实施例I所涉及的边界确定部的动作的示意图。图12是说明实施例I所涉及的边界确定部的动作的示意图。图13是说明实施例I所涉及的边界确定部的动作的示意图。图14是说明实施例I所涉及的图像补偿部的动作的示意图。图15是说明实施例I所涉及的图像补偿部的动作的示意图。图16是说明以往结构的X射线摄影装置的结构的示意图。图17是说明以往结构的X射线摄影装置的结构的示意图。
图18是说明以往结构的X射线摄影装置的结构的示意图。附图标记说明b :边界；C :补偿图像；cp :轮廓；D :断层图像；F :微分滤波器(图像滤波器)J 判断用区域；P :x射线透视图像(透视图像)；R1 :影区域；R2 :非影区域；t :矩形条状区域；3 =X射线管(放射线源)；3a :准直器；4 :FPD (放射线检测单元)；7 :同步移动机构(移动单元)；8:同步移动控制部(移动控制单元)；11:图像生成部(图像生成单元)；12:边界确定部(边界特定单元)；13:图像补偿部(图像补偿单元)；14:叠加部(叠加单元)。
具体实施例方式接着，参照附图来说明本发明所涉及的放射线断层摄影装置的实施例。此外，实施例中的X射线相当于本发明的结构的放射线。
实施例I图I是说明实施例I所涉及的放射线断层摄影装置的结构的功能框图。如图I所示，实施例I所涉及的X射线摄影装置I具备顶板2，其载置作为X射线断层摄影的对象的被检体M ;X射线管3，其对被设置于顶板2的上部(顶板2的一面侧)的被检体M照射锥状的X射线束；板状的平板型X射线检测器(以下简称为FPD) 4，其被设置在顶板2的下部(顶板的另一面侧)，检测被检体M的透过X射线影像；同步移动机构7，其在锥状的X射线束的中心轴与FPD 4的中心点总是对准的状态下，使X射线管3和FPD 4隔着被检体M的关注部位分别朝互相相反方向同步移动；同步移动控制部8，其控制该同步移动机构7 ;以及X射线栅格5，其以覆盖FPD 4的检测X射线的X射线检测面的方式进行设置并吸收散射X射线。这样，顶板2被配置在位于X射线管3与FPD 4之间的位置处。X射线管3相当于本发明的放射线源，FH) 4相当于本发明的放射线检测单元。另外，同步移动控制部8相当于本发明的移动控制单元，同步移动机构7相当于本发明的移动单元。
X射线管3为按照X射线管控制部6的控制对被检体M反复照射锥状、脉冲状的X射线束的结构。在该X射线管3上附加有将X射线束校准成角锥的锥状的准直器3a。并且，该X射线管3和FPD 4生成拍摄X射线透视图像的摄像系统3、4。并且，实施例I所涉及的X射线摄影装置I还具备统一控制各控制部6、8的主控制部25和显示断层图像的显示部27。该主控制部25由CPU构成，通过执行各种程序来实现各控制部6、8、22以及后述的各部11、12、13、14。同步移动机构7为使X射线管3和FPD 4同步地移动的结构。该同步移动机构7按照同步移动控制部8的控制，使X射线管3沿着与被检体M的体轴方向A平行的直线轨道(顶板2的长度方向)直行移动。该X射线管3和FPD 4的移动方向与顶板2的长度方向一致。而且，在检查中，X射线管3所照射的锥状的X射线束总是朝被检体M的关注部位照射，通过变更X射线管3的角度来使该X射线照射角例如从初始角-20°变更为最终角20°。由X射线管倾斜机构9进行这种X射线照射角的变更。另外，同步移动机构7使设置在顶板2的下部的FPD4沿着被检体M的体轴方向A (顶板2的长度方向)与上述X射线管3的直行移动同步地进行直行移动。并且，其移动方向为与X射线管3的移动方向相反的方向。也就是说，构成为因X射线管3的移动而照射源位置和照射方向发生变化的锥状的X射线束总是被FPD 4的X射线检测面整面接收。这样，在一次检查中，FPD 4 一边与X射线管3朝互相相反方向同步地移动一边获得例如74张X射线透视图像P。具体地说，摄像系统3、4以实线的位置为初始位置，经由用虚线表示的位置一直相向地移动到图I所示的用点划线表示的位置为止。即，一边改变X射线管3和FPD 4的位置一边拍摄多个X射线透视图像。另外，由于锥状的X射线束总是被FPD 4的X射线检测面整面接收，因此拍摄中锥状的X射线束的中心轴总是对准FPD 4的中心点。另夕卜，在拍摄中FPD 4的中心进行直行移动，但该移动的方向与X射线管3的移动方向相反。也就是说，构成为使X射线管3和FPD 4在体轴方向A上同步地朝互相相反方向移动。对被设置在X射线摄影装置I中的准直器3a进行说明。准直器3a被装设在X射线管3上，对从X射线管3照射的X射线进行校准，而设成四角锥状(锥状)的X射线束B。说明该准直器3a的详细情况。如图2所示，准直器3a具有以中心轴C为基准镜像对称地进行移动的一对叶片(leaf)3b，具备以同一中心轴C为基准镜像对称地进行移动的另一对叶片3b。如果该准直器3a还能够通过移动叶片3b来对FPD 4所具有的检测面整面照射锥状的X射线束B，则例如也能够仅对FPD 4的中心部分照射扇形的X射线束B。此夕卜，中心轴C也为表示X射线束B的中心的轴。此外，其中一对叶片3b用于调整四角锥状的X射线束的被检体轴向的宽度，另一对叶片3b用于调整X射线束的被检体体侧方向的宽度。准直器移动机构21进行准直器3a的开度的变更。准直器控制部22用于控制准直器移动机构21。说明FPD 4的结构。如图3所示，在FPD 4的检测X射线的检测面上纵横地排列检测X射线的X射线检测元件4a。在被检体M的体轴方向A上排列有例如1024个X射线检测元件4a，在被检体M的体侧方向S上排列有例如1024个X射线检测元件4a。其排列间距在体轴方向A、体侧方向S上均为300 μ m。由后述的图像生成部11输出的X射线透视图像P是基于由各X射线检测元件4a输出的检测信号生成的，与X射线检测元件4a同样地，像素二维地排列构成。另外，在FPD 4的后级具备根据从FPD 4输出的检测信号来生成X射线透视图像 P的图像生成部11 (参照图I)，在该图像生成部11的更后级具备边界确定部12，其利用X射线透视图像P进行规定的图像分析；图像补偿部13，其进行X射线透视图像P的补偿处理；以及叠加部14，其将多个图像相叠加来生成断层图像D。叠加部14相当于本发明的叠加单元，边界确定部12相当于本发明的边界确定单元。另外，图像补偿部13相当于本发明的图像补偿单元，图像生成部11相当于本发明的图像生成单元。接着，对实施例I所涉及的X射线摄影装置I的断层图像的获取原理进行说明。图4是说明实施例I所涉及的X射线摄影装置的断层图像的获取方法的图。例如，如果针对与顶板2平行(相对于铅垂方向水平)的基准裁切面MA进行说明，则如图4所示，为了使位于基准裁切面MA的点P、Q总能各自被投影为FPD 4的X射线检测面的不动点p、q，而使FPD 4以与由X射线管3产生的锥状的X射线束B的照射方向一致的方式朝X射线管3的相反方向同步移动，同时利用图像生成部11生成一系列X射线透视图像P。被检体M的投影影像在位置发生改变的同时被拍进一系列X射线透视图像P中。然后，如果利用叠加部14将该一系列X射线透视图像P(准确地说是实施了后述的补偿处理的补偿图像C)相叠力口，则位于基准裁切面MA的影像(例如不动点P、q)被聚集，作为X射线断层图像而成像。另一方面，不位于基准裁切面MA的点I在FPD 4中的投影位置改变的同时作为点i被拍进一系列被检体图像中。这种点i与不动点P、q不同，在利用叠加部14叠加X射线透视图像的阶段无法成像而变得模糊。这样，通过进行一系列X射线透视图像P(补偿图像C)的叠加能够获得仅将位于被检体M的基准裁切面MA的影像拍进去的X射线断层图像。这样，当单纯地叠加X射线透视图像时，能够获得基准裁切面MA处的X射线断层图像。基准裁切面MA的铅垂方向的位置是本发明的基准裁切位置。并且，能够通过变更叠加部14的设定而在与基准裁切面MA水平的任意的裁切位置处也获得同样的断层图像。拍摄过程中，上述点i的投影位置在FPD 4上移动，但其移动速度随着投影前的点I与基准裁切面MA之间的相隔距离变大而增加。利用该原理，如果将获取到的一系列被检体图像一边以规定的间距向体轴方向A偏移一边进行叠加,则能够获得与基准裁切面MA平行的裁切位置处的X射线断层图像。由叠加部14进行这种一系列被检体图像的叠加。将这样获取断层图像的方法称为滤波反向投影。
对由图像生成部11生成的X射线透视图像P的具体例进行说明。如图5所示，在X射线透视图像P中显示边框状的暗区域以对X射线透视图像P镶边，，在该暗区域的内部显示被检体M的影像。暗区域是将准直器3a的叶片3b的影子拍进去而没有将被检体M的影像拍进去的影区域R1。影区域Rl的内部的矩形的区域是没有将叶片3b的影子拍进去的非影区域R2，拍进了被检体M的影像。由于X射线无法穿过叶片3b，因此与非影区域R2的像素值相比，影区域Rl的像素值非常暗。当一边使摄像系统3、4进行移动一边比较拍摄到的X射线透视图像P时，被检体M的影像一边向图5的纵向(相当于摄像系统3、4的移动方向的方向)偏移一边被拍进X射线透视图像P中。这是由因摄像系统3、4的位置在移动方向上改变而投影到FPD4上的被检体M的投影的形状发生变化所引起。另一方面，被拍进一系列X射线透视图像P中的叶片3b的影子不追随被检体M的影像的偏移，无论在哪一个X射线透视图像P中都显示为相同。 如果假设要直接利用X射线透视图像P来获取断层图像D，则与被检体M的内部结构毫无关系的叶片3b的影子也被额外地叠加而生成断层图像D，特别是在断层图像D的纵向(相当于摄像系统3、4的移动方向的方向)的两端部，被检体M的断层影像紊乱。对该断层影像紊乱的原理进行说明。设为生成图6所示的包含被检体M的内部的点P的裁切面MB处的被检体M的断层图像。如果参照图6，则可知通过移动摄像系统3、4使点P的被拍进FPD 4中的位置逐渐向FPD 4的端部移动。即，当摄像系统3、4位于实线的位置时，点P位于X射线束的中央部，当摄像系统3、4到达点划线的位置时，点P位于X射线束的端部。如果示意性地表示点P如何被拍进74张X射线透视图像P中，则成为图7所示那样。图中的X射线透视图像Pl表示第I个拍摄到的图像，表现当图6中的摄像系统3、4位于实线的位置时所获得的图像，图中的X射线透视图像P37表示第37个拍摄到的图像，表现当图6中的摄像系统3、4位于虚线的位置时所获得的图像。另外，图中的X射线透视图像P74表示第74个拍摄到的图像，表现当图6中的摄像系统3、4位于点划线位置时所获得的图像。如果比较各图像可知，当按照获得X射线透视图像P的顺序进行比较时，点P朝向X射线透视图像P的下端移动。点P —边移动一边被拍进所有的X射线透视图像P中。在具有准直器3a的实施例I的结构的情况下，实际上如图8所示，在各X射线透视图像P中显现影区域R1。如图8所示，X射线透视图像P中均将准直器3a的叶片3b的影子拍进去了，本应被拍进各X射线透视图像P的周缘部的被检体M的影像被影区域Rl掩盖。如果针对点P的情况进行说明，则随着连续拍摄X射线透视图像P，点P向X射线透视图像P的下端侧移动，导致最后被影区域Rl掩盖。这样，点P没有被拍进所有的X射线透视图像P中。当使用图8所示那样的X射线透视图像P使点P在断层图像D中成像时，亮度非常暗的影区域Rl也一并被叠加，点P的像素值为非常暗的像素值。在将断层图像D中的相当于摄像系统3、4的移动方向的方向设为纵向时的上端部、下端部，这种断层图像D的紊乱尤为显著。为了减轻该断层图像D的图像紊乱而设置了实施例I的边界确定部12、图像补偿部13。首先，说明边界确定部12的动作。如图9所示，边界确定部12的动作是，从X射线透视图像P获取判断用区域J (判断用区域获取步骤SI)，从该判断用区域J获取轮廓CP (轮廓获取步骤S2)。接着，对轮廓cp进行滤波处理(滤波步骤S3)，根据该结果来确定图5所说明的影区域Rl与非影区域R2之间的边界b(边界确定步骤S4)。之后，按顺序依次说明这些步骤。〈判断用区域获取步骤SI〉首先，由图像生成部11获取X射线透视图像P，边界确定部12对用于进行用于发现边界b的判断的区域进行设定。图10示出了由边界确定部12设定的判断用区域J。判断用区域J是沿着X射线透视图像P的纵向(移动方向)长的竖长区域，包括X射线透视图像P的纵向的两端。另外，判断用区域J在X射线透视图像P的横向(与摄像系统3、4的移动方向正交的正交方向)上例如具有6Γ128个像素的宽 度，且位于X射线透视图像P的横向的中央。<轮廓获取步骤S2>接着，边界确定部12根据判断用区域J来获取轮廓cp。图11示出了此时的边界确定部12的动作。边界确定部12对判断用区域J的横向(正交方向)上排列的像素的像素值进行平均，并算出平均值。边界确定部12通过在判断用区域J的纵向(移动方向)上依次算出这种平均值来生成平均值沿纵向排列的轮廓cp。该轮廓cp是平均值排成一列的
一维数据。<滤波步骤S3〉然后，边界确定部12对轮廓cp进行滤波处理。具体地说，使由9行I列的阵列规定的微分滤波器F作用于轮廓cp的一部分范围，通过反复进行该操作来针对轮廓cp的整个区域算出微分值。通过这样，能够使微分滤波器F简单地作用于判断用区域J的整个区域。其具体情况在图12中示出，边界确定部12首先使微分滤波器F作用于轮廓cp的一个端部处的具有9个像素的宽度的位置G [参照图12的(a)]，然后，使微分滤波器F所作用的位置G在每次偏移轮廓cp的一个像素的同时向另一端侧移动，并依次获取轮廓cp的微分值[参照图12的(b)]。这样，如果依次求出微分值，则利用微分滤波器F进行的滤波处理不久便到达将准直器3a的叶片3b的影子拍进去的暗部分与将被检体M拍进去的明亮部分的交界处[图12的(c)]。于是，从滤波处理最初起不断获取接近O的值而得到的微分值在该部分取极值。微分滤波器F相当于本发明的图像滤波器。当边界确定部12针对X射线透视图像P的一个端部确定完边界b时，这次使微分滤波器F从轮廓cp的另一个端部(与图12所示的轮廓cp的端部相反的一侧的端部)起向轮廓cp的中央部侧依次发挥作用，来针对轮廓cp的另一个端部确定边界b。这样，边界确定部12针对X射线透视图像P的两处确定边界b。<边界确定步骤S4>图13表示轮廓cp与微分值之间的相关性。在源自轮廓cp的影区域Rl的部分与源自非影区域R2的部分之间，微分值为非常高的值。边界确定部12读出存储部23中存储的阈值，在该微分值的峰值的绝对值为阈值以上的情况下，将该微分值的峰值确定为影区域Rl与非影区域R2之间的边界b，将边界b的位置数据发送到图像补偿部13。由此，边界确定部12的动作结束。如上所述，边界确定部12确定在X射线透视图像P中的X射线透视图像P在移动方向上的端部(上端部、下端部)分别显现的边界b的位置。
接着，说明图像补偿部13的动作。由图像生成部11生成的X射线透视图像P和上述边界b的位置数据被发送到图像补偿部13。图像补偿部13参照边界b的位置，利用非影区域R2对X射线透视图像P中的影区域Rl进行补偿来生成补偿图像C。具体地说，如下那样生成补偿图像C。首先，图像补偿部13从X射线透视图像P中设定用于补偿的矩形条状区域t。作为该设定方法，如图14所示，图像补偿部13首先获取X射线透视图像P中的边界b的位置，在非照射区域侧获取纵向(相当于摄像系统3、4的移动方向的方向)上距离边界b的位置9个像素的位置。然后，图像补偿部13设定在该位置的横向(正交方向)上长的竖长矩形条状区域t。该矩形条状区域t在纵向上具有I个像素的宽度，且包括X射线透视图像P的横向的两端。这样，图像补偿部13在X射线透视图像P的非影区域R2中从距离边界b9个像素的位置起获取矩形条状区域t。对图像补偿部13将距离边界b9个像素的位置设为矩形条状区域t的意义进行说 明。使该间隔的宽度“9”与对上述滤波步骤S3中使用的微分滤波器F进行规定的阵列所具有的纵向的宽度一致。当微分滤波器F跨越轮廓cp中的源自轮廓cp的影区域Rl的部分与源自非影区域R2的部分并发挥作用时，输出极端的微分值。但是，此时，难以准确地辨别影区域Rl与非影区域R2的分界存在于微分滤波器F所作用的9个像素中的何处。因此构成为，为了即使影区域Rl与非影区域R2的分界处于微分滤波器F的端部也使矩形条状区域t可靠地存在于非影区域R2，图像补偿部13将在朝向向X射线透视图像P的中央部的方向上距离由边界确定部12确定的边界b的位置9个像素的位置设为矩形条状区域t。如上所述，图像补偿部13获取属于X射线透视图像P的非影区域R2的横长矩形条状区域t，通过在X射线透视图像P的影区域Rl纵向地排列矩形条状区域t来生成补偿图像C。如图15所示，图像补偿部13从边界b的位置起向X射线透视图像P的下端侧纵向地排列矩形条状区域t，由此对X射线透视图像P的影区域Rl进行补偿。另外，为了更为可靠地去除X射线透视图像P的影区域R1，也可以将在朝向X射线透视图像P的中央部的方向上距离边界b的位置9个像素的位置作为起点来进行补偿。〈X射线摄影装置的动作>接着，说明X射线摄影装置I的动作。为了利用实施例I所涉及的X射线摄影装置I获取断层图像D，首先，将被检体M载置于顶板2。然后，当手术操作者通过操作台26指示获取X射线透视图像P时，同步移动控制部8使X射线管3和FPD 4移动到规定的初始位置。此时的摄像系统3、4为如图I的实线所示那样的配置。即，初始位置处的X射线管3位于体轴方向A(顶板2的长度方向)的前级，FPD 4位于体轴方向A的后级。此时，X射线管3倾斜至初始角-20度。X射线管控制部6控制X射线管3，X射线管3以规定的脉冲宽度、管电压、管电流向FPD 4照射X射线束。X射线束透过顶板2之后入射到FPD 4。图像生成部11将由FPD4输出的检测信号合成到X射线透视图像P中。之后，同步移动控制部8使X射线管3和FPD 4同步地朝互相相反方向移动。X射线管控制部6在移动过程中间歇性地照射X射线束，每次照射X射线束，图像生成部11都生成X射线透视图像P。这样，能够生成一系列X射线透视图像P。此时，同步移动控制部8使X射线管3向体轴方向A的后级侧移动，使FPD 4向体轴方向A的前级侧移动。
然后，同步移动控制部8使X射线管3和FPD 4移动到规定的最终位置。此时的摄像系统3、4为如图I的点划线所示那样的配置。即，最终位置处的X射线管3位于体轴方向A(顶板2的长度方向)的后级，FPD 4位于体轴方向A的前级。此时，X射线管3倾斜至最终角20度。以该状态获取最终的X射线透视图像P，一系列X射线透视图像P的获取结束。在实施例I中能够获取74张X射线透视图像P。每当生成X射线透视图像P，边界确定部12都确定边界b的位置。具体地说，边界确定部12从X射线透视图像P的一端侧检索边界b并确定边界b的位置，之后从X射线透视图像P的另一端侧检索边界b并再次确定边界b的位置。由此，能够确定分开地显现在X射线透视图像P的纵向的两端的准直器3a的叶片3b的影子的位置。每当确定边界b的位置，图像补偿部13都针对X射线透视图像P的纵向的两端进行影区域Rl的补偿。这样生成的补偿图像C被发送到叠加部14。一系列补偿图像C被发送到叠加部14。叠加部14使一系列补偿图像C 一边在被检体M的体轴方向上偏移一边进行叠加，来生成将规定的裁切面处的被检体M的断层影像拍进去的断层图像D。该断层图像 D为不受影区域Rl的影响将适于诊断的被检体M的断层影像拍进去的图像。在显示部27中显示断层图像D并结束动作。如上所述，实施例I所涉及的X射线断层摄影装置具备对从X射线管3照射的X射线进行校准的准直器3a。在X射线透视图像P中生成将该准直器3a的影子拍进去的影区域R1。根据实施例1，确定X射线透视图像P中的影区域Rl与非影区域R2之间的边界，利用非影区域R2对X射线透视图像P中的影区域Rl进行补偿来生成补偿图像C。然后，利用该补偿图像C生成断层图像D。为了限制X射线的照射范围而设置了准直器3a，因此X射线无法透过该准直器3a。因而，与非影区域R2相比，X射线透视图像P的影区域Rl非常暗。根据实施例1，在进行去除该非常暗的区域的处理之后生成断层图像D，因此断层图像D不被准直器3a的影子扰乱而可视性优良。另外，边界确定部12确定向X射线透视图像P中的正交方向延伸并且在X射线透视图像P的移动方向上的端部显现的边界的位置。并且，图像补偿部13获取属于X射线透视图像P的非影区域R2并且在正交方向上长的横长矩形条状区域t，在影区域Rl排列该矩形条状区域t，由此对影区域Rl进行补偿。通过这样，能够在断层图像D中、特别是在图像紊乱严重的移动方向上的端部提高图像的可视性。上述结构中的微分滤波器F从轮廓cp在移动方向上的一个端部起向判断用区域J的中央部侧发挥作用。在X射线透视图像P的周缘部显现准直器3a的影子，因此如果使微分滤波器F从X射线透视图像P的端部起发挥作用，则能够更为迅速地确定边界。另外，关于微分滤波器F，当在轮廓cp的一个端部确定完边界时，这次使微分滤波器F从轮廓cp的另一个端部起发挥作用，来确定另一个边界。从准直器3a的影子一般显现在X射线透视图像P的两个端部来说，通过设为这种结构能够更为迅速地确定两处边界。另外，根据使用微分滤波器F的方法，难以准确地辨别影区域Rl与非影区域R2的交界存在于何处。因此，根据实施例1，为了使矩形条状区域t可靠地存在于非影区域R2，在非影区域R2中从距离边界某一程度的位置处起获取矩形条状区域t。关于此时的矩形条状区域t与边界之间的距离，只要相距微分滤波器的行数就足够了。本发明并不限于上述实施例的结构，能够进行如下变形并实施。
(I)上述实施例是医用的装置，但本发明也能够应用于工业用、原子能用的装置。(2)上述实施例所述的X射线是本发明中的放射线的一例。因而，本发明也适合X射线以外的放射线。(3)在上述实施例中，使用非影区域R2的一部分矩形条状区域t来对影区域Rl进行补偿，但本发明并不限于该结构。也可以代替利用矩形条状区域t所进行的动作，而通过将影区域Rl的像素值替换为非影区域R2的像素值的平均值来对影区域Rl进行补偿。该平均值所表示的像素值为与影区域Rl的像素值相比更接近非影区域R2的像素值的值。平均值是本发明的补偿值的一例。(4)另外，也可以代替利用矩形条状区域t所进行的动作，而通过将影区域R I的像素值替换为在X射线摄影前所决定的规定的替换值(灰度值)来对影区域Rl进行补偿。替换值是在与X射线透视图像P相同的条件下进行X射线透视摄影后决定的值，并被存储到存储部23中。而且，该替换值所表示的像素值为与影区域R I的像素值相比更接近非影区域R2的像素值的值。替换值是本发明的补偿值的一例。 (5)另外，也可以代替利用矩形条状区域t所进行的动作，而实施如去除图13中的微分值的峰值那样的图像处理。具体地说，也可以构成为在跨越边界b的区域，沿X射线透视图像P的纵向进行平滑处理。也就是说，根据本变形例，图像补偿部13不实施像素值的替换，而对影区域Rl的周边实施规定的滤波处理。由此，能够参照非影区域R2的像素值来对影区域R I的像素值进行补偿。产业h的可利用件如上所述，本发明适用于医用的放射线摄影装置。
权利要求
1.一种放射线断层摄影装置，其特征在于，具备 放射线源，其对被检体照射放射线； 准直器，其对从上述放射线源照射的放射线进行校准； 放射线检测单元，其检测照射到被检体的放射线； 顶板，其被配置在位于上述放射线源与上述放射线检测单元之间的位置处，且载置被检体； 移动单元，其使上述放射线源和上述放射线检测单元在移动方向上同步地朝互相相反方向移动，该移动方向是沿着上述顶板的方向； 移动控制单元，其控制上述移动单元； 图像生成单元，其根据由上述放射线检测单元输出的检测信号来生成透视图像；边界确定单元，其从透视图像确定该透视图像中的将上述准直器的影子拍进去的影区域与没有将上述准直器的影子拍进去的非影区域之间的边界的位置； 图像补偿单元，其参照上述边界的位置利用上述非影区域或者补偿值对透视图像中的上述影区域进行补偿，来生成补偿图像，其中，该补偿值表示与上述影区域的像素值相比更接近上述非影区域的像素值的像素值；以及 叠加单元，其将根据一系列透视图像生成的一系列的上述补偿图像相叠加来生成断层图像，其中，该一系列透视图像是一边移动上述放射线源和上述放射线检测单元一边进行连拍而得到的。
2.根据权利要求I所述的放射线断层摄影装置，其特征在于， 上述边界确定单元确定透视图像中的向与移动方向正交的正交方向延伸并且在透视图像在移动方向上的端部显现的上述边界的位置， 上述图像补偿单元获取在正交方向上长的横长矩形条状区域，并在透视图像的上述影区域沿移动方向排列上述矩形条状区域，由此生成上述补偿图像，该矩形条状区域属于透视图像的上述非影区域。
3.根据权利要求2所述的放射线断层摄影装置，其特征在于， 上述边界确定单元使图像滤波器一边沿着透视图像中的移动方向移动一边依次发挥作用来确定上述边界，该图像滤波器作用于在透视图像中的移动方向上长的竖长判断用区域的一部分范围。
4.根据权利要求3所述的放射线断层摄影装置，其特征在于， 上述边界确定单元使上述图像滤波器从上述判断用区域在上述移动方向上的一个端部起向上述判断用区域的中央部侧依次发挥作用。
5.根据权利要求4所述的放射线断层摄影装置，其特征在于， 上述边界确定单元当针对上述判断用区域在上述移动方向上的一个端部确定完上述边界时，这次使上述图像滤波器从上述判断用区域在上述移动方向上的另一个端部起向上述判断用区域的中央部侧依次发挥作用，来针对上述判断用区域在上述移动方向上的另一个端部确定上述边界， 上述图像补偿单元参照所确定的两个上述边界的位置，对透视图像中的两处上述影区域分别进行补偿。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的放射线断层摄影装置，其特征在于，上述边界确定单元所使用的上述图像滤波器是利用m行n列的阵列的微分滤波器。
7.根据权利要求6所述的放射线断层摄影装置，其特征在于， 上述微分滤波器的行的排列方向是透视图像中的移动方向， 上述图像补偿单元在透视图像的上述非影区域中从距离上述边界m个像素的位置处起获取上述矩形条状区域。
8.根据权利要求3至7中的任一项所述的放射线断层摄影装置，其特征在于， 上述边界确定单元在正交方向上对在上述正交方向上具有宽度的上述判断用区域进行平均，来生成正交方向的像素的宽度为一个像素的轮廓，上述图像滤波器作用于上述轮廓。
全文摘要
本发明的目的在于提供如下一种放射线断层摄影装置在根据多张透视图像来获取断层图像的放射线断层摄影装置中，即使在调节准直器以仅对FPD的一部分照射放射线的情况下，也能够不受被拍进透视图像中的准直器的影子的影响而获得可视性良好的断层图像。本发明确定X射线透视图像(P)中的将准直器的影子拍进去的影区域与非影区域之间的边界，利用非影区域等对X射线透视图像(P)中的影区域进行补偿来生成补偿图像(C)。然后，利用该补偿图像(C)生成断层图像(D)。根据本发明，在进行去除将准直器的影子拍进去的非常暗的区域的处理之后生成断层图像(D)，因此断层图像(D)不被准直器的影子扰乱而成为可视性优良的断层图像。
文档编号A61B6/03GK102711616SQ201080061598
公开日2012年10月3日 申请日期2010年1月15日 优先权日2010年1月15日
发明者能登原大介, 西野和义 申请人:株式会社岛津制作所