专利名称：控制装置及控制方法
技术领域：
本发明涉及ー种用于控制X射线照射区域的控制装置及控制方法。
背景技术：
近年来，在医疗用的X射线摄像领域中，随着数字技术的发展，使用各种方法的数字X射线摄像装置得到普及。这种装置的示例有计算机放射摄影(CR，ComputedRadiography)装置，其在光激励荧光体上形成X射线强度分布的潜像，通过激光扫描该光激励荧光体激发该潜像，并由光电倍增管读取所生成的荧光光谱。此外，已开发出数字X射线摄像装置，其通过使用平板检测器(FPD，Flat PanelDetector)，不必经过光学系统而直接将X射线图像数字化。FPD是ー种X射线平面检测设备，在其中，荧光体被紧密附着在大表面积的非晶硅(a-Si)传感器上。此外，也已开发出这样的FPD，其通过使用非晶硒(a-Se)、神化镓(GaAs)、碲化镉(CdTe)、碘化铅(PbI2)及碘化汞(HgI2)进行的直接光电转换，将X射线转换为电子。然而，在使用这种FPD的数字X射线摄像装置中，由于各光电转换元件的敏感度的不均匀性以及读取电路中的増益的不均匀性，一般执行校准来校正传感器的特性(以下称为“增益校正”)。术语“校准”是指通过用均一的X射线大致照射整个传感器表面并执行摄像，来获取校正数据(以下将该校正数据称为“校准数据”)。此外，通过将实际所捕获的被摄者(对象)的图像(以下将该图像称为“捕获图像”)除以校准数据(或对数转换然后相減)，来执行增益校正。然而，在以上校准中，当未获取到合适的校准数据时，可能无法正确地执行增益校正。例如，当X射线照射区域在校准期间被限制到窄于整个传感器表面的区域时，在一部分校准数据区域处，无法获得用X射线大致均匀地照射的数据。因此，在相应捕获图像的一部分区域处，无法正确地执行増益校正。此外，当校准期间在X射线管与传感器之间存在某种异物时，在校准数据中包含异物的阴影。因此，在捕获图像的一部分区域处，同样无法正确地执行增益校正。已经提出各种建议作为解决这类问题的方法。例如，日本专利申请特开第2000-070261号公报论述了这样ー种方法，即从校准数据中检测X射线照射区域，并在未对整个传感器表面进行X射线照射时发出警告。在这种方法中，可以通过发出警告来明确地向操作者通知X射线照射区域不合适的事实，并提示操作者获取合适的校准数据。日本专利申请特开昭63-18172号公报论述了这样ー种方法，即在校准期间检测头部的位置，并在头部位于X射线管与传感器之间时自动避开头部。在这种方法中，可以避免校准数据中包含作为异物的头部的阴影，并且可以获取到合适的校准数据。
日本专利申请特开第2001-351091号公报论述了这样ー种方法，即在校准期间多次执行图像的捕获，从所获取的多个数据中检查剂量、照射区域以及是否包含了异物，并将这些结果通知给操作者。在这种方法中，可以明确地向操作者通知剂量、照射区域以及是否不包含有异物，并且可以提示操作者获取合适的校准数据。当执行以上校准时，存在因某些原因而无法用X射线对整个传感器表面进行照射的情況。例如，X射线管与传感器之间可能无法获得足够的距离，或者由于设计限制，X射线管与传感器之间存在的异物可能会遮蔽传感器的周边部分。在这类情况下，很难获取到合适的校准数据。因此，即使在有警告的情况下，操作者也可能照常开始摄像。因此，当在这种情况下对被摄者进行摄像时，存在对捕获图像的一部分区域不能正确地执行増益校正的无效区域。然而，在传统的方法当中，没有ー种方法能使操作者预先确认捕获图像中的这种无效区域。因此，可能在操作者没意识到用于诊断的关注区域包含在该无效区域中的情况下执行了摄像。此外，从保护被摄者免受暴露的观点来看，可能会有虽然存在无效区域、但仍用X射线照射整个传感器表面来对被摄者进行摄 像的问题。
发明内容
根据本发明的ー个方面，提供一种用于控制准直器的控制装置，所述准直器被构造为限制由X射线生成装置生成的X射线的区域，所述控制装置包括操作単元，被操作者用以输入所述准直器的光圈量；获取单元，被构造为获取与传感器的有效区域有关的信息；以及控制単元，被构造为在第一模式被选择的情况下，基于由所述获取单元获取的所述有效区域来控制所述准直器，而在第二模式被选择的情况下，根据所述操作単元的操作来控制所述准直器。通过以下參照附图对示例性实施例的详细描述，本发明的其他特征及方面将变得 清楚。
被并入说明书并构成说明书一部分的附图，例示了本发明的示例性实施例、特征及方面，并与文字描述一起用来说明本发明的原理。图I是根据本发明的示例性实施例的整个X射线摄像装置的结构图。图2是例示根据本发明的示例性实施例的校准操作的处理顺序的流程图。图3是例示根据本发明的示例性实施例的摄像操作的处理顺序的流程图。图4例示了根据本发明的示例性实施例的传感器的有效区域的设置方法。图5例示了根据本发明的示例性实施例的X射线照射区域的计算方法。图6A及图6B例示了根据本发明的示例性实施例的X射线照射区域的校正方法。
具体实施例方式下面将參照附图，来详细描述本发明的各种示例性实施例、特征及方面。图I例示了根据本发明的示例性实施例的整个X射线摄像装置。本发明例如适用于如图I所示的X射线摄像装置100。X射线摄像装置100具有用于把通过将被摄者暴露于X射线而获取的捕获图像输出到胶片或图像显示设备118上的功能。X射线生成装置101 (例如，X射线生成电路)包括X射线管102，该X射线管102在X射线控制电路104的控制下将X射线束107施加于ニ维X射线传感器109的受光面上。X射线生成装置101还包括用于控制X射线管102照射的X射线照射区域的准直器103。由控制电路105 (即，准直器控制电路)对准直器103的位置进行控制。X射线摄像装置100还包括用于将与准直器的位置有关的信息输入到控制电路105中的准直器操作単元106(例如，准直器设置电路)。准直器操作単元106具有诸如旋钮或操作手柄等的操作単元(未示出)。ニ维X射线传感器109通过基于从X射线生成装置101照射的X射线的ニ维强度分布执行光电转换，来获取模拟图像信号。数据收集电路110将由ニ维X射线传感器109获取的模拟图像信号转换为数字图像信号(也称为“图像数据”)，并且在中央处理器(CPU) 115的控制下、经由CPU总线121将该数字图像信号供给到各电路。获取电路111从与校准期间的X射线照射区域有关的信息中获取传感器的有效区域。确定电路113基于准直器103的位置以及有效区域，来确定准直器位置是否合适。当由确定电路113确定准直器位置不合适时，警告电路114发出警告。CPUl 15根据存储在主存储器116中的程序，基于操作面板117中的操作来控制X射线摄像装置100的整体操作。X射线摄像装置100还包括图像显示设备118、预处理电路119以及图像处理电路120。这些单元经由CPU总线121相互连接，从而使得它们能够传送数据。在这样的X射线摄像装置100中，主存储器116存储用于由CPUl 15处理的各种数据。此外，主存储器116用作CPU115的工作存储器。CPU115使用主存储器116，基于操作面板117中的操作来控制整个装置的操作。X射线控制电路104通过调整管电流、管电压及照射时间，来控制从X射线管102照射的X射线。控制电路105通过调整准直器103的光圈量，来控制X射线照射区域。控制电路105还具有CPU130(未示出)，并基于存储在存储器140 (未示出)中的程序来进行操作。存储器140存储用于由CPU130处理的各种数据。此外，存储器140用作CPU130的工作存储器。通过使用存储器140，CPU130基于准直器操作単元106的操作来控制准直器103、获取电路111、确定电路113及警告电路114的操作。CPUl 15还能够通过接收来自协同处理单元(SPU, Synergistic Processing Unit)的控制来对操作进行控制。ニ维X射线传感器109通过基于从X射线生成装置101照射的X射线的ニ维强度分布执行光电转换，来获取模拟图像信号。数据收集电路110将由ニ维X射线传感器109获取的模拟图像信号转换为数字图像信号，并且在CPU115的控制下、经由CPU总线121将该数字图像信号供给到各电路。图2是例示根据本发明的示例性实施例的校准流程的流程图。图3是例示根据本发明的示例性实施例的摄像操作流程的流程图。
下面将利用图2及图3的流程图，更详细地描述根据具有上述结构的本示例性实施例的校准及摄像中的操作。
下面将利用图2，来描述图I所示的X射线摄像装置100的校准中的操作。首先，在步骤S201中，操作者(X射线技师等)经由操作面板117，设置诸如摄像距离、管电压、管电流及照射时间等的摄像条件。接下来，在步骤S202中，操作者经由准直器操作単元106设置光圈量。此时，对于准直器操作単元106的操作可以在应用制动的第一模式与不应用制动的第二模式之间进行选择。当选择了第一模式时，基于从控制电路105输出的信号,对准直器操作单兀106的操作应用制动。另ー方面，当选择了第二模式时，不对准直器操作単元106的操作应用制动。由控制电路105确定选择第一模式还是第二模式。在校准期间，选择不应用制动的第二模式。将所设置的光圈量发送到控制电路105。控制电路105基于所设置的光圈量来操 作准直器103。准直器103具有矩形形状，其中由准直器操作単元106分别在垂直及水平方向上设置开闭量。可以使用来自灯等的可见光(未示出)，来确认在ニ维X射线传感器109上照射X射线的区域。在步骤S203中，操作者利用照射在ニ维X射线传感器109上的可见光，来确认X射线照射区域。如果X射线照射区域不合适(步骤S203中的“否”)，则处理返回到步骤S202,并重新调整光圈量。虽然在校准时对光圈量进行调整，以便将X射线照射在ニ维X射线传感器109的整个表面上，但如果因为某种原因使得无法将X射线照射在整个表面上，则调整光圈量使得X射线照射在尽可能大的区域上。接下来，在步骤S204中，通过按下曝光按钮(未示出)，在被摄者108不存在的状态下开始X射线摄像。在X射线摄像中，X射线控制电路104控制X射线管102利用X射线束107进行照射。进行照射的X射线束107到达ニ维X射线传感器109，在那里，X射线束107被数据收集电路110转换为数字图像信号。然后，该数字图像信号被供给到预处理电路119。当按下曝光按钮(未示出)时，控制电路105将准直器位置及照射区域发送到数据收集电路110。在步骤S205中，预处理电路119对从数据收集电路110供给的数字图像信号执行偏移校正(offset correction)及缺陷校正。将经历过由预处理电路119执行的预处理的数字图像信号存储在主存储器116中，作为用于校准的图像数据。此外，可以将缩小图像或未经历校正处理的图像数据存储在主存储器116中，作为用于校准的图像数据。虽然根据本示例性实施例，校准数据是在一次摄像中获取的，但是本示例性实施例不局限于此。例如，通过多次重复步骤S204及S205的操作，也可以获取多个校准数据。此外，可以通过对多个校准数据求平均，将ー个校准数据存储在主存储器116中。接下来，在步骤S206(设置有效区域)中，由获取电路111获取大致均匀地照射X射线的区域作为有效区域，有效区域信息被存储在主存储器116中。对设置有效区域的方法不做特别限定。例如，如图4所示，可以通过在图像显示设备118上显示校准数据，并使操作者利用触摸屏或鼠标从由实线所示的传感器摄像区域401中，设置由实线所示的ニ维X射线传感器上的有效区域402，来进行有效区域的设置。此外，在步骤S206中，如上所述，在曝光按钮(未示出)被按下时的准直器103的位置可以存储在主存储器116中，作为关于有效区域的信息。
也可以自动识别被照射的区域。自动识别被照射的区域的方法的示例是，通过图像处理提取ニ维X射线传感器的受光面上正被X射线直接照射的区域，作为照射区域。在这种情况下，可以将ニ维X射线传感器的受光面上正被X射线直接照射的区域设置为ニ维X射线传感器的有效区域。这种图像处理方法是本领域内公知的，因此在这里省略其详细描述。例如，可以通过基于所关注的像素的图案以及该像素的周围像素的像素值对区域边缘相似度进行评分，来自动识别照射区域。要使用的图像可以是存储在主存储器116中的缩小图像，或是未执行校正处理的图像数据。下面将利用图3，来描述图I所示的X射线摄像装置100的摄像操作。首先，在步骤S301中，操作者将被摄者108置于相对于ニ维X射线传感器109的合适的位置，并经由操作面板117设置诸如摄像距离、管电压、管电流及照射时间等的摄像条件。
在步骤S302中，如果选择了不应用制动的第二模式，则操作者基于被摄者的体型以及检查，经由准直器操作単元106设置光圈量。将所设置的光圈量发送到控制电路105。此外，控制电路105基于所设置的光圈量来操作准直器103，并将光圈量存储在主存储器116中。准直器103具有矩形形状，其中由准直器操作単元106分别在垂直及水平方向上设置开闭量。接下来，控制电路105从主存储器116中读取所设置的准直器操作単元106的光圈量以及关于在校准期间设置的有效区域的信息，并确定X射线照射区域是否大于有效区域。首先，在步骤S303(基于光圈量计算照射区域)中，由准直器操作単元106的光圈量来计算由ニ维X射线传感器109所获取的图像中的X射线照射区域。可以使用日本专利申请特开第2000-210273号公报中描述的方法，作为由光圈量计算照射区域的方法。例如，当计算向上方向的照射区域吋，如图5所示，如果从X射线管501到传感器505的距离504是d(cm)，向上方向的开放角503是a，则可以通过下面的公式(I)计算向上方向的照射区域，作为从传感器505的传感器中心506的偏移量(Au)(像素)。向下及左右方向的照射区域可以用类似的方式计算。Au = dX tan (a) /p (I)在这里，p是传感器的图像大小(cm)。显然，也可以由在校准期间存储的准直器103的位置来确定有效区域。接下来，在步骤S304中，比较照射区域和有效区域的大小。如果照射小于有效区域，则处理转到步骤S307。否则，处理进入到步骤S305。例如，当图6A中的由实线指示的照射区域602的至少ー个边被设置(设置照射区域602)为宽于由虚线指示的传感器有效区域601时(图6A中的向右方向)，在步骤S305中，类似于图6B，对光圈量进行调整以使得照射区域(调整后的照射区域603)不宽于传感器有效区域601。此外，在步骤S306(显示警告)中，由警告电路114向操作者发送照射区域被设置得比有效区域宽的警告。当选择了第一模式时，利用控制电路105的输出信号，对准直器操作単元106的操作应用制动。例如，当经由诸如利用旋钮或开关等执行的机械操作来执行准直器操作单元106的操作吋，以与有效区域有关的信息为基准来应用机械制动。通过控制电路105应用制动，以使得随着应从准直器输出的X射线接近有效区域，増加用于操作的力。此外，当不是经由机械操作进行、而是经由使用触摸屏等的输入操作进行准直器操作単元106的操作时，准直器移动量的范围以有效区域为基准、基于该输入操作的量而改变。通过控制电路105应用制动，以使得随着应从准直器输出的X射线接近有效区域，减小针对操作的移动量。当选择了第二模式时，在步骤S307中，操作者也可以利用照射在ニ维X射线传感器109上的可见光，来确认X射线照射区域。如果X射线照射区域不合适(步骤S307中的“否”)，则处理返回到步骤S302，并重新调整光圈量。在这种情况下，不经由准直器操作单元106应用来自控制电路105的制动。当光圈调整完成后，在步骤S308中，操作者按下曝光按 钮(未示出)来开始X射线摄像。在X射线摄像中，X射线控制电路104控制X射线管102利用X射线束107进行照射。进行照射的X射线束107透射过被摄者并发生衰减，然后到达ニ维X射线传感器109，在那里X射线束107被数据收集电路110转换为数字图像信号。然后，该数字图像信号被供给到预处理电路119。在步骤S309中，预处理电路119对从数据收集电路110供给的数字图像信号执行偏移校正及缺陷校正。此外，在步骤S309中，预处理电路119从主存储器116中读取校准数据，并执行増益校正。可以通过将所获取的数字图像信号除以校准数据(或进行对数变换后相減)，来执行增益校正。经历过由预处理电路119执行的预处理的该数字图像信号被作为捕获图像存储在主存储器116中，然后被供给到图像处理电路120。在步骤S310中，由图像处理电路120执行将捕获图像转换为适合于诊断的图像的处理。例如，执行诸如加强锐化、动态范围压缩、噪声降低以及灰度转换等处理。不对用于各处理项的方法做特别限定。例如，可以使用已知的方法，诸如使用反锐化遮蔽图像(unsharp mask image)的方法(日本专利申请特开第2002-374418号公报)，利用小波变换或Laplacian金字塔分解来生成具有多种频率分量的图像然后执行处理的方法(日本专利申请特开第2003-076992号公报)，以及利用S形曲线进行灰度转换的方法(日本专利申请特开平11-088688号公报)。并非所有这些处理项都必须执行。例如，可以选择性地仅执行通过操作面板117所设置的处理。在本示例性实施例中，由在针对传感器的无效区域设置准直器时显示的警告，操作者可以清楚地确认无效区域。在无效区域中，在摄像之前未正确地执行増益校正。此外，通过自动限制准直器以使得X射线不照射在这种无效区域上，能够全面保护被摄者免受暴露。如上所述，即使在校准期间不对传感器的整个受光面进行X射线照射的情况下，也能够对X射线照射区域进行控制。本发明也可以使用记录有用于实现以上示例性实施例的功能的软件程序代码的记录介质。更具体地说，通过将记录介质供给到系统或装置，并且令该系统或装置的计算机(或CPU或微处理単元(MPU))读取并执行存储在该记录介质中的程序代码，也实现了本发明。在这种情况下，从记录介质中读取的程序代码本身实现了以上示例性实施例的功能，所以，记录有程序代码的记录介质构成了本发明。能够用于供给程序代码的存储介质的示例包括软盘、硬盘、光盘、磁光盘、压缩光盘(CD-ROM)、CD-R、磁带、非易失性存储卡、ROM等。此外，本发明还包括这样的实施例，即基于来自程序代码的指令，运行于计算机上的操作系统(OS)等执行部分或全部实际处理，并通过所述处理实现上述示例性实施例的功能。此外，本发明还包括这样的情況，即向插置到计算机中的功能扩展板或连接到计算机的功能扩展单元上配备的存储器中，写入从记录介质中所读取的程序代码。在这种情况下，基于来自程序代码的指令，配备在功能扩展板或功能扩展单元上的CPU等执行部分或全部实际处理，并通过所述处理实现上述示例性实施例的功能。虽然參照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽泛的解释，以涵盖所有的变 形例、等同结构及功能。
权利要求
1.一种用于控制准直器的控制装置，所述准直器被构造为限制由X射线生成装置生成的X射线的区域，所述控制装置包括 操作単元，被操作者用以输入所述准直器的光圈量； 获取单元，被构造为获取与传感器的有效区域有关的信息；以及控制单元，被构造为在第一模式被选择的情况下，基于由所述获取单元获取的所述有效区域来控制所述准直器，而在第二模式被选择的情况下，根据所述操作単元的操作来控制所述准直器。
2.根据权利要求I所述的控制装置， 其中，所述操作単元通过机械操作来输入所述光圈量，并且 其中，所述控制单元控制所述准直器，使得随着要从所述准直器发射的X射线接近所述有效区域，所述机械操作的制动カ增加。
3.根据权利要求I所述的控制装置， 其中，所述操作单元是触摸屏，并且 其中，所述控制单元控制所述准直器，使得随着要从所述准直器发射的X射线接近所述有效区域，要利用所述触摸屏指示的所述准直器的移动量减小。
4.根据权利要求I所述的控制装置，其中，基于校准期间的X射线照射区域来获取所述有效区域。
5.根据权利要求I所述的控制装置，其中，基于从传感器获取的图像中的X射线照射区域与利用所述X射线照射所述传感器的X射线管之间的距离，来获取所述有效区域。
6.根据权利要求I所述的控制装置，其中，基于所述准直器的位置来获取所述有效区域。
7.根据权利要求4所述的控制装置，该控制装置还包括 确定单元，其被构造为基干与所述准直器的位置以及所述有效区域有关的信息，来确定所述准直器的所述位置是否合适；以及 警告単元，其被构造为在所述确定单元确定所述准直器的所述位置不合适时发出警生ロ ο
8.根据权利要求I所述的控制装置，该控制装置还包括 确定单元，其被构造为基干与所述准直器的位置以及所述有效区域有关的信息，来确定所述准直器的所述位置是否合适， 其中，所述控制単元基于所述确定单元的所述确定来限制所述准直器的移动范围。
9.一种用于控制准直器的控制方法，所述准直器被构造为限制由X射线生成装置生成的X射线的区域，所述控制方法包括以下步骤 由操作者输入所述准直器的光圈量； 获取与传感器的有效区域有关的信息；以及 在第一模式被选择的情况下，基于在所述获取步骤中获取的所述有效区域来控制所述准直器，而在第二模式被选择的情况下，根据操作単元的操作来控制所述准直器。
10.一种用于控制准直器的控制装置，所述准直器被构造为限制由X射线生成装置生成的X射线的区域，所述控制装置包括 操作単元，被操作者用以输入所述准直器的光圈量；获取单元，被构造为获取与传感器的有效区域有关的信息；以及控制单元，其被构造为基于由所述获取单元获取的所述有效区域，根据所述操作単元的操作向所述操作者通知所述有效区域。
11.一种用于控制准直器的控制装置，所述准直器被构造为限制由X射线生成装置生成的X射线的区域，所述控制装置包括 操作単元，被操作者用以输入所述准直器的光圈量； 获取单元，被构造为获取与传感器的有效区域有关的信息；以及控制单元，被构造为在第一模式被选择的情况下，基于由所述获取单元获取的所述有效区域对所述操作単元的操作应用制动，而在第二模式被选择的情况下，不对所述操作单元的操作应用制动。
全文摘要
本发明提供一种控制装置及控制方法。所述控制装置用于控制X射线照射区域，其中，获取电路获取与传感器的有效区域有关的信息，并且控制电路基于与所述有效区域有关的所述信息来控制所述X射线照射区域。
文档编号A61B6/06GK102727243SQ20121022277
公开日2012年10月17日 申请日期2009年10月16日 优先权日2008年10月17日
发明者高桥直人 申请人:佳能株式会社