医疗用x射线测量装置及边界判断方法_4

文档序号:8305429阅读:来源:国知局
的第二示例中,骨密度测量装置大致由计测单元188和运算控制单元190构成。计测单元188具有下部192和上部194。下部192具有发生器196。发生器196具有X射线发生管198。此外,在发生器196的上侧设置有滤光器单元200。优选为,与滤光器单元200 —同设置遮光器单元。在该第二示例中生成有笔形射束203。笔形射束203在X方向及Y方向上机械地进行扫描。用于所述扫描的机构为扫描机构22。
[0111]上部194具有被二维扫描的检测器202。其为接收笔形射束203的部件。扫描机构22对下部可动体和具备检测器202的上部可动体一同进行机械的扫描。
[0112]在二维数据存储器36内存储有下文中所说明的通过主扫描的执行而取得的二维检测值阵列。在该第二示例中,在主扫描之前先执行预扫描。作为其扫描结果的预扫描数据被发送到边界判断部204。该预扫描数据也构成二维检测值阵列。边界判断部204基于预扫描数据而对软组织和骨骼之间的边界进行判断。其判断结果被输出至控制部206。
[0113]控制部206具有对预扫描进行控制的功能以及对主扫描进行控制的功能,在图18中,这些功能作为预扫描控制部208以及主扫描控制部210而被图示。
[0114]在图18所示的结构例中,在执行预扫描时,使用低能量X射线,通过笔形射束而对对象物整体进行二维扫描。由此,二维检测值阵列作为预扫描数据而被取得。通过对该预扫描数据进行分析,从而事先判断出骨骼的轮廓即边界,基于其被判断出的位置来确定主扫描的执行条件。即,以使有效像素尽可能较多地属于骨骼区域内的方式来确定主扫描条件。对此在下文中进行详述。
[0115]当根据以上的方式被确定的主扫描条件来执行主扫描时,在二维数据存储器36内存储有由多个L检测值以及多个H检测值构成的二维检测值阵列。因此,骨密度运算部40针对构成已被设定的二维像素阵列的各个像素,具体而言针对骨骼区域内的每个像素,根据构成该像素的检测值对而对骨密度进行运算。
[0116]在图18所示的第二示例中,不同于第一示例,通过预扫描而对边界进行判断,并基于此适当地对主扫描条件即照射序列或二维像素阵列进行设定。对此在下文中进行具体说明。
[0117]在图19中,图示了预扫描的一个示例。符号212表示扫描区域,该区域为笔形射束能够进行扫描的最大区域。在进行预扫描时,根据对象骨骼214具有的轮廓214A的形状而适当地确定扫描路径216。如进行具体的说明,最初,如符号216-1所示,笔形射束向X方向正侧进行扫描,在该扫描过程中,利用边缘检测方法来特定边界(轮廓)214A的位置。在检测出边界214A的情况下,如符号216-2所示,笔形射束向X方向的负侧进行移动。在该情况下,仅移动被预先设定的距离。之后,如符号216-3所示,笔形射束向Y方向正侧仅移动预定距离。从该地点起如符号216-4所示,笔形射束再次向X方向正侧进行移动。在该扫描过程中,边缘检测以并列的方式被执行,从而对象骨骼214的边界214A的位置被特定。如上文所述,当反复进行一系列的部分的扫描时,作为结果,构成了图19所示的扫描路径 216。
[0118]如图4所示,当遍及扫描区域的整体而一概设定锯齿形扫描路径时,虽然在进行边界214A的特定时需要较长时间,但由于根据图19所示的方法,而能够根据边界214A的位置来缩小扫描范围,因此获得能够使预扫描时间缩短化的优点。理所当然,在对对象骨骼214中的两侧的轮廓进行特定的情况下、或对拥有复杂的形状的骨骼的轮廓进行特定的情况下,也可以通过图4所示的锯齿形扫描而对对象骨骼整体的边界进行特定。
[0119]当以如上所述的方式来特定边界时,在Y方向上的各个位置处,根据X方向上的边界的位置来确定像素列。在该情况下,以在骨骼区域内像素列被最佳化的方式对像素列整体进行调节。关于像素列的设定方法,以下利用具体示例而进行说明。
[0120]在图20中图不了第一设定例。符号218表不软组织,符号220表不骨骼。在所述软组织和骨骼之间存在有边界222。符号228表示上述的二维检测值阵列,符号230表示二维像素阵列。
[0121]如图20所示,在Y方向的各个位置处,以在沿X方向的像素列进行定义时,在边界222的内侧即骨骼区域内尽可能设定较多的有效像素的方式,来设定像素列。符号224表示主扫描中的向X方向正侧的扫描,符号226表不主扫描中的向X方向负侧的扫描。在任意一种的情况下,均以边界222作为标准来定义像素列。在图20中,纸面上侧的四个像素列均通过第一像素列模式而构成,纸面下侧的三个像素列均通过第二像素列模式而构成。在图20所示的第一示例中,在Y方向上排列的多个像素列之间,L区间及H区间的排列一致。根据该第一设定例,能够获得在本扫描中能够很好地简化Y方向的各个位置处的照射序列的优点。
[0122]在图21中,图示了第二设定例。另外,对与图20所示的结构相同的结构将标记相同的符号,并省略其说明。该情况在之后所进行说明的图22及图23中也相同。
[0123]在图21中,相对于二维检测值阵列232而设定有二维像素阵列234。二维像素阵列234由在Y方向上排列的多个像素列构成。在该第二设定例中,上侧的四个像素列均通过第一像素列模式而构成,下侧的三个像素列也均通过第一像素列模式而构成。即,在Y方向的各个位置处,基于边界222,而在骨骼区域内对L区间及H区间的排列进行设定时,以在边界222的右侧(X方向正侧)最先设定L区间的方式来确定照射序列。但是,在Y方向的各个位置处,至少在骨骼区域内使区间间距一致。在采用这种第二设定例的情况下,未必需要像素列模式的选择方法。在这一点上能够简化照射控制。
[0124]在图22中图示了第三设定例。相对于二维检测值阵列236而设定有二维像素阵列238。在该第三设定例中,在Y方向的各个位置处,根据边界222的位置而细致地调节了照射序列(Irradiat1n sequence),即在沿着Y方向而进行观察时多个像素列在X方向上不对齐。换言之,在Y方向的各个位置处以使有效像素列的最前头的像素接近于边界222的方式而事先设定有各个照射序列即各个像素列。通过基于预扫描的执行结果而事先检测出边界222,从而能够实现这种细致的控制。
[0125]在图23中,图示了第四设定例。相对于二维检测值阵列242而设定有二维像素列244。在该第四设定例中,基于两个边界222、240而设定有二维像素阵列244。具体而言,关于用224所示的X方向正侧的扫描,以边界222作为标准来设定像素列,关于与其相反侧的向X方向负侧的扫描226,以边界240作为标准来设定有像素列。
[0126]在以上的设定例中,特别是在图22及图23所示的设定例中,在X方向上进行扫描时,根据边界的位置而对照射序列进行动态的可变设定。特别是根据需要,对扫描速度及照射期间(区间长度)进行可变设定。关于此在下文中根据图26来进行说明。
[0127]在图24中,图示了被设置在滤光器单元上的滤光器板246。为了根据边界来调节照射序列,优选为使滤光器板以低速进行旋转。在图24所示的示例中,滤光器板246由九个低能量X射线用滤光器部件248和九个高能量X射线用滤光部件250而构成。这些两种的滤光器部件248、250沿着圆周方向而交替地被配置。如果以此方式设置多个滤光器板,则可能降低滤光器板的转速,使转速的调节变得容易。在图24中,虽然图示了圆形的滤光器板,但也可以设置鼓状的滤光器板。
[0128]在图25中,图示了主扫描中的扫描路径的一个示例。在扫描区域254内存在有对象骨骼255。也可以在对象骨骼255的两侧的轮廓通过预扫描而被特定的情况下,基于此而对主扫描的路径进行设定。其中一个不例由符号258来表不。符号256表不笔形射束。
[0129]扫描路径258具有相当于向X方向正侧的扫描的路径部分258-1。该路径部分258-1以从X方向负侧的边界起向X方向负侧后退了预定距离的位置设为起点,并以从X方向正侧的边界起向X方向正侧远离预定距离的位置设为终点。笔形射束以从路径部分258-1的终点起向Y方向正侧遍及预定距离的方式被扫描。其由路径部分258-2被表示。之后,笔形射束向X方向负侧被移动。即使在该情况下,根据对象骨骼255上的X方向的两侧的边界,来确定扫描的起点和终点。符号258-4表示接着路径部分258-3的、向Y方向正侧的扫描中的路径部分。如以上的一系列的程序以覆盖对象骨骼255的整体的方式而被反复执行。根据这种的主扫描路径的设定,能够缩短主扫描时间。理所当然,为了在对象骨骼内适当地对像素列进行设定,而在对象骨骼的近身侧需要固定的助跑期间的情况下,为了这种助跑期间而只要在对象骨骼的两侧设定空白即可。
[0130]在图26中,图示了主扫描中的照射序列。其对在Y方向的特定位置处被执行的X方向扫描进行规定。符号260表不对象骨骼的截面。其宽度由Wl来表不。W2表不在X方向上的主扫描范围。该范围W2能够在Y方向的各个位置处有所不同。顺便说一下,W3表示扫描区域的最大宽度。
[0131](A)表示遮光器单元的动作。遮光器单元为根据需要而被设置的单元。在遮光器处于关闭状态的情况下,X射线在被测体的近身侧被遮挡,从而降低被测体的曝光。在遮光器处于打开状态的情况下,X射线透过被测体。(B)表示向X方向正侧的扫描262。在该情况下的照射序列由符号264来表示。(C)表示向X方向负侧的扫描272。在该情况下的照射序列由符号274来表示。
[0132]如(B)所示,在该示例中,对象骨骼260中的一侧(在图中为左侧)的边界282成为标准,以相对于该边界282而有效像素列中的最前头的区间即标准区间Rl被适当地设定的方式、即标准区间Rl被设定在骨骼区域内且接近于边界282的位置处的方式,确定了照射序列264。具体而言,照射序列由助跑部分266、实效部分268以及超出部分270构成。助跑部分相当于近身侧的助跑区间,实效部分268相当于测量区间,超出部分270相当于纵深侧的超出区间。在助跑部件266中,通过对扫描机构或滤光器单元等进行控制,具体而言,通过实施作为驱动源的步进电机的脉冲数等的控制,从而能够在骨骼区域内实现稳定且适合的照射序列。
[0133]即使在(C)所示的向相反方向的扫描272中,以在实效部分278中形成稳定的照射序列的方式,在助跑部分276中,对扫描速度或滤光器转速等进行调节。在该示例中,也在实效部分278之后设置有超出部分280。在扫描272中,以使边界282作为标准,并适当地确定最接近于所述边界282的标准区间(最终区间)R2的方式,确定了实效部分278中的照射序列。顺便说一下,在图26所示的示例中,前进路径扫描262及返回路径272之间,在时间轴上L区间和H区间相一致。这与图20所示的设定例相对应。当然,在图26所示的状况下,也可以应用与图21至图23所示的设定例相对应的照射序列。
[0134]如上文所述,如果根据图18至图26所示的第二结构例,则能够获得如下优点,SP,在通过预扫描而特定了对象骨骼的边界的基础上,能够根据所述对象骨骼的边界而事先对主扫描条件(即骨密度运算用像素列)进行确定。虽然对于被测体的曝光仅增大了与预扫描对应的量,但只要能够削减主扫描区域,则能够实施主扫描下的曝光量的减少。此外,能够获得预先对边界进行了特定的基础上,能够细致地对主扫描条件进行设定。
[0135](4)骨密度测量装置的第三示例(关于边界判断及检测值置换的说明)
[0136]接下来,使用图27至图34,对骨密度测量装置的第三示例进行说明。另外,在图27所示的结构中,对与图1所示的结构相同的结构将标记相同的符号,并省略其说明。
[0137]在图27中,在数据存储器36中存储有二维检测值阵列。边界判断部286为基于二维检测值阵列而对对称骨骼的边界进行判断的模块。虽然其判断方法为基本上在图5至图
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