CN101810486B - 放射线成像设备及用于该设备的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种放射线成像设备及用于该设备的处理方法，该放射线成像设备包括：放射线发生器，其被构造成利用放射线来照射被摄体；放射线检测器，其被构造成检测透过被摄体的放射线；检测器，其被构造成检测放射线发生器和放射线检测器相对于被摄体的移动和转动中的至少一方；以及控制器，其被构造成基于检测结果由放射线发生器来改变施加到被摄体的放射线的照射区域的大小。
Description
技术领域
本发明涉及一种放射线成像设备及用于该设备的处理方法。
背景技术
已知一种放射线成像设备，其基于对透过被摄体的放射线(例如，X-射线)的检测获得放射线图像。例如，放射线成像设备利用放射线对如消化道的成像部位进行成像。放射线成像设备广泛用于常规健康检查等以及治疗时的检查。
放射线成像设备具有多种形态。例如，如日本特开2005-27806号公报所公开的那样，提供了可用于对被摄体进行透视(fluoroscopy)和成像的设备，被摄体被放置于布置在X-射线发生器和X-射线检测器之间的床台的顶板上，而X-射线发生器和X-射线检测器被安装于称为C-臂的支撑构件的两端。从X-射线发生器发出的X-射线透过被摄体并冲击X-射线检测器。X-射线检测器将透过该被摄体的X-射线转换为光信号。在预定的X-射线照射条件下进行该操作能够允许被摄体的透视图像实时地显示在监视器上。
在上述X-射线成像设备中，与由操作人员进行的透视和成像相关的操作步骤被粗略地分为如下几步：1)在进行透视的同时进行定位；2)在透视状态下进行诊断(检查成像部位)；及3)对已定位的部位进行成像。
在“1)在进行透视的同时进行定位”中，进行定位以在监视器的适当位置(例如，中央位置)处以所希望的大小显示成像部位。在定位时，操作人员移动X-射线发生器、X-射线检测器以及顶板。也就是说，由于操作人员在定位期间移动X-射线发生器、X-射线检测器以及顶板，使得显示在监视器上的透视图像(被观察图像)移动。
与步骤1相反，在“2)在透视状态下进行诊断(检查成像部位)，”中，操作人员不进行定位操作，因此，显示在监视器上的观察图像被固定。此后，当操作人员目视检查成像部位时，设备在预定X-射线照射条件下执行“3)对已定位部位进行成像”。如上所述，当进行X-射线成像时，重复操作步骤1)至步骤3)。
通常，在使用X-射线的医用情况中，重要的管理项目和研究项目包括：如何缩短透视和成像所需的时间及如何减少对被摄体的X-射线照射量。
例如，在“在进行透视的同时进行定位”中，如果显示在监视器上的图像区域适于定位操作，操作人员易于发现成像部位，则能够缩短定位所需的时间。另外，如果设备被配置成对无助于成像部位的定位操作的不必要区域不进行成像，则能够减少对被摄体的X-射线照射量。
发明内容
本发明提供一种通过改进定位操作时的操作性来缩短定位操作所需时间的技术。
根据本发明的第一方面，提供一种放射线成像设备，其包括：放射线发生器，其被配置成向被摄体照射放射线；放射线检测器，其被配置成检测透过所述被摄体的放射线；检测器，其被配置成检测所述放射线发生器和所述放射线检测器相对于所述被摄体的移动和转动中的至少一方；以及控制器，其被配置成基于所述检测器的输出来改变由所述放射线发生器施加到被摄体的放射线的照射区域的大小(size)。
根据本发明的第二方面，提供一种放射线成像设备获得放射线图像的处理方法，该方法包括：使放射线发生器向被摄体照射放射线；使放射线检测器检测透过所述被摄体的放射线；检测所述放射线发生器和所述放射线检测器相对于所述被摄体的移动和转动中的至少一方；基于检测结果来改变由所述放射线发生器施加到所述被摄体的放射线的照射区域的大小。
根据以下参照附图对典型实施方式的说明，本发明的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施方式的X-射线成像设备20的配置的示例的图。
图2是示出C-臂23与期望的成像部位31之间的位置关系的示例以及监视器的显示形式的示例的图。
图3是示出C-臂23和期望的成像部位31之间的位置关系的示例以及监视器的显示形式的示例的图。
图4是示出C-臂23和期望的成像部位31之间的位置关系的示例以及监视器的显示形式的示例的图。
图5是示出图1所示的X-射线检测器10的内部的截面配置的示例的图。
图6是示出图1所示的X-射线成像设备20的成像操作的示例的流程图。
图7是示出C-臂23和期望的成像部位31之间的位置关系的示例以及监视器的显示形式的示例的图。
图8是示出C-臂23和期望的成像部位31之间的位置关系的示例以及监视器的显示形式的示例的图。
图9是示出C-臂23和期望的成像部位31之间的位置关系的示例以及监视器的显示形式的示例的图。
具体实施方式
现在将参照附图详细说明本发明的典型实施方式。应当注意，除非另外具体说明，在这些实施方式中所提及的部件的相对配置、数值表达式以及数值并不限制本发明的范围。
应当注意，下面的实施方式将举例说明X-射线被用作放射线的情况。然而，所使用的放射线不限于X-射线，而是可以使用电磁波、α-射线、β-射线、γ-射线等等。
另外，将通过以配置有C-臂的X-射线成像设备作为放射线成像设备的示例来说明下面的实施方式。在移动或者旋转通过将X-射线发生器联接到X-射线检测器而形成的成像系统的同时，该X-射线设备进行成像。应当注意，本发明不限于该种类型的X-射线成像设备，本发明也能够应用于例如被称为RF成像设备的台式X-射线成像设备。
图1是示出根据本发明的一个实施方式的X-射线成像设备20的配置的示例的图。
X-射线成像设备20包括一台或者多台计算机。计算机例如包括：主控制器，比如CPU；和存储单元，比如ROM(只读存储器)和RAM(随机存储器)。计算机能包括：通信单元，比如网卡；和输入/输出单元，比如键盘、鼠标、显示器以及触摸面板等。应当注意，这些组成部件经由总线彼此连接，并且通过使主控制器执行存储在存储单元中的程序来控制这些组成部件。
在这种情况下，X-射线成像设备20包括主体单元21、水平轴22及C-臂23。水平轴22由主体单元21支撑并且上下移动。C-臂23被设置于水平轴22的末端，并且由C型的臂构件形成。水平轴22和C-臂23在图1中的箭头Rc、Rh和Rv所示的方向上转动并且在图1中的箭头Mh和Mv所示的方向上移动。
X-射线发生器24和X-射线检测器10以彼此面对的方式被设置于C-臂23的两端。C-臂23支撑X-射线发生器24和X-射线检测器10以使X-射线发生器24和X-射线检测器10之间的距离保持恒定。可动机构(未示出)将X-射线发生器24和X-射线检测器10定位在相对于被摄体25的任意位置和角度处。
X-射线发生器24起到放射线发生器的作用并且用放射线(X-射线)照射(曝光)被摄体(例如，人体)。X-射线检测器10起到放射线检测器的作用，并且检测透过被摄体的X-射线。被摄体25被支撑在用作被摄体支撑单元的顶板(top panel)26上。顶板26被设置在X-射线发生器24和X-射线检测器10之间。
X-射线检测器10的有效成像区域是与圆形不同的矩形。因此，有必要根据待成像部位来调整被摄体和X-射线检测器10之间的位置关系。X-射线成像设备20的可动机构通常进行这样的位置关系调整(定位)。然而，为了提高操作性，优选地允许X-射线检测器10在X-射线照射面内绕枢轴旋转。由于这个原因，本实施方式提供了一种具有使X-射线检测器10绕作为转动中心的轴线27(即X-射线照射轴)沿箭头Rx所示的方向转动的机构的X-射线成像设备20，轴线27连接有效成像区域的中央和X-射线发生器24。
X-射线发生器24包括光圈单元28。光圈单元28作为光圈机构起到调整X-射线的量(放射线量)的作用。该机构改变X-射线照射区域(特别地，照射区域的大小)。光圈单元28包括屏蔽件(例如，由具有高的X-射线屏蔽率的比如铅等重金属形成)以调整X-射线的量(放射线量)。这允许X-射线发生器24根据成像部位以最适当的形状用X-射线照射被摄体25。光圈单元28可以具有如下配置：通过使用两个屏蔽件来改变开口宽度的两个屏蔽机构被正交地配置(矩形配置)。可选地，光圈单元28能够具有圆形配置、多边形配置等等。
另外，主体单元21包括作为功能性配置的例如检测器29和光圈控制器30。检测器29检测与水平轴22的转动和移动相关的信息(例如，移动方向、移动量及移动速度)。也就是说，检测器29检测水平轴22沿Mh方向和Mv方向的移动以及水平轴22在Rv方向上的转动。对于检测器29，例如，可以使用线性编码器。光圈控制器30控制光圈单元28的操作(缩小光圈)。
在具有该配置的X-射线成像设备20中，操作人员在观察显示在监视器(未示出)上的所获得图像的同时进行定位操作以对被摄体25的期望的成像部位31进行成像。
下面将说明在根据本实施方式的定位操作时的成像控制处理。假设在被摄体25的期望成像部位31和X-射线成像设备20具有如图2所示的位置关系的状态下进行成像。在这种情况下，由于期望的成像部位31的仅右侧部分被X-射线照射，因此，监视器仅显示期望的成像部位31的右侧部分的图像，如图2所示。当对期望的成像部位31的左侧部分进行成像时，操作人员沿Mh方向(更具体地，远离被摄体25地移动的方向)移动C-臂23。利用该操作，X-射线发生器24和X-射线检测器10相对于被摄体移动。如图3所示，在C-臂23的移动过程中，左端的照射区域沿向左方向扩大，并且监视器显示在更宽的范围被成像的期望的成像部位31的图像。也就是说，本实施方式沿与C-臂23的移动方向对应地移动的照射区域的移动方向扩大移动方向侧的照射区域。
此后，操作人员移动C-臂23直到期望的成像部位31被定位在监视器的中央部，也就是说，被定位于X-射线照射轴27。当完成定位操作并且C-臂23停止时，照射区域恢复到如图4所示的初始状态，即，照射区域具有与图2所示大小相同的大小。因而，期望的成像部位31被显示在监视器的中央。
下面将参照图5说明如图1所示的X-射线检测器10的内部的截面配置的例子。
检测面板1是检测透过被摄体的X-射线的面板(panel)。检测面板1包括荧光屏1a、光电转换元件1b及基板1c。对于基板1c，例如，可以使用玻璃板。光电转换元件1b二维(或者一维)地排列于该玻璃板。用以读出光电转换出的电信号的读出电路(read circuit)和用于选择待读取元件的驱动电路等被连接到检测面板1的端部。检测面板1具有矩形形状，读出电路和驱动电路分别布置于检测面板1的正交侧。
对于荧光屏1a，例如，使用由金属化合物制成的荧光体涂覆的树脂板。荧光屏1a与基板1c形成为一体，并且作为检测面板被固定于由金属制成的基座2。电气基板3被配置于基座2的背侧。电气基板3基于从检测面板1获得的电信号产生X-射线图像(放射线图像)。注意，电气基板3经由柔性电路板4被连接到检测面板1。
基座2被固定于壳体5a。X-射线检测器10由壳体5a和具有高X-射线透过率的材料制成的壳体盖5b密封。X-射线检测器10经由电缆6和中继电路单元7连接到外部控制器(未示出)。利用该配置，X-射线检测器10例如供电并传送信号。
如上所述，X-射线检测器10基于透过被摄体的X-射线获得X-射线图像。当透过被摄体的X-射线冲击(strike)X-射线检测器10时，荧光体发光，并且二维地排列的光电转换元件1b将光转换成电信号。接着，该电信号作为电图像信息经由电缆6被传输。利用该操作，操作人员能够实时地在监视器上观察到所获得的图像。
接着将参照图6说明图1所示的X-射线成像设备20的成像操作的例子。
当开始成像处理时，X-射线成像设备20使光圈控制器30将光圈单元28的光圈设定在初始状态(初始形状)(S101)。光圈的初始形状依据期望的成像部位31的大小等预先被确定。
接着，X-射线成像设备20开始对被摄体25进行成像(S102)。更具体地，X-射线发生器24用X-射线照射X-射线被摄体(例如，人体)。X-射线检测器10基于透过被摄体的X-射线获得X-射线图像。利用该操作，如图2所示，在光圈单元28的光圈处于初始形状的状态下，监视器显示所获得的图像。
如果操作人员发出一个指令(或者自动发出一个指令)以结束成像(步骤103中的“是”)，则该成像处理结束。如果没有发出结束成像的指令(步骤103中的“否”)，X-射线成像设备20使检测器29检测与水平轴22的转动或者移动相关的信息，由此，在该成像操作期间间歇地监视C-臂的移动。
结果，如果检测结果没有变化(步骤104中的“否”)，X-射线成像设备20维持当前的成像状态。另一方面，如果检测到C-臂23移动(步骤104中的“是”)，X-射线成像设备20判断C-臂23的停止。X-射线成像设备20基于检测器29所获得的检测结果进行该判断。
如果C-臂23未停止，也就是说，正在移动(在步骤105中的“否”)，则X-射线成像设备20使光圈控制器30根据C-臂23的移动(即，检测器29获得的检测结果)来改变光圈单元28的形状(S106)。即，光圈控制器30根据C-臂23的移动控制光圈单元28的屏蔽件的移动，以将光圈的形状切换成初始形状之外的形状。例如，如果C-臂23正在Mh方向上沿远离被摄体的方向(即，向左侧)移动，则光圈控制器30将左端的照射区域沿向左方向扩大了宽度W1，如图3所示。利用该操作，期望的成像部位31的未被成像的左侧在更宽的范围被成像。接着，监视器将所获得的图像显示为图像区域33。在步骤S105中，每次C-臂23移动，光圈控制器30切换光圈单元28的形状。例如，如果C-臂23的移动方向改变到相反方向，则光圈控制器30将已经在向左方向上被扩大宽度W1的X-射线照射区域的形状恢复到初始形状，并将右端的照射区域在向右方向上扩大W1。
一旦在步骤S105中检测到C-臂23停止，X-射线成像设备20使光驱控制器30将光圈单元28的光圈设定(恢复)到初始状态(初始形状)(S107)。此后，X-射线成像设备20返回到步骤S103的处理并且重复上述处理直到完成成像操作。例如，当期望的成像部位31被定位在监视器的中央部时，操作人员停止C-臂23的移动。利用该操作，已经被扩大的照射区域返回到初始状态。此时，如图4所示，期望的成像部位31被显示在初始图像区域32的中央附近。
如上所述，根据本实施方式，照射区域依照操作人员的定位操作而被扩大。这提高了定位操作时的操作性并且使得易于找到期望的成像部位，由此缩短了定位操作所需的时间。
上面已经说明了本发明的优选实施方式。然而，显然地，本发明不限于本实施方式，可以在本发明的精神和范围之内进行各种修改和变型。
例如，上述实施方式已举例说明了如下情况：在定位操作时，移动方向侧的照射区域在照射区域的移动方向上被扩大。然而，在定位操作时改变照射区域的方式不限于此。例如，在C-臂23移动期间，能够减小与移动方向相反的方向侧的照射区域。更具体地，如图7所示，与正常操作相比，与C-臂23的移动方向相反的方向侧对应的右侧的照射区域在向左方向上被减少宽度W2。该操作的目的是通过将与期望的成像部位31离开的区域作为不必要的区域而阻止对该区域的成像。利用该配置，能够在对期望的成像部位的定位操作时减小对不必要的区域的X-射线照射。
另外，上述实施方式已举例说明了照射区域依照C-臂23的移动而被改变的情况。然而，能够在上述之外的定位操作时改变上述照射区域。例如，依照C-臂23的转动改变照射区域。更具体地，如图8所示，当从上绘图面观察时，C-臂23沿Rc方向顺时针转动，照射区域依照该转动而改变。在这种情况下，在C-臂23的转动期间，与正常操作中的情况相比，左端的照射区域根据照射区域的伴随该转动的移动沿向左方向被扩大宽度W3。在该配置中，能够不仅基于X-射线照射轴27相对于被摄体的位置而且基于X-射线照射轴27相对于被摄体的角度来改变照射区域。
虽然上述实施方式未提及C-臂23同时在多个方向上移动或者转动的情况，但是，即使当C-臂23同时在多个方向上移动或者转动时，也能够以上述方式改变照射方向。例如，可以依照C-臂23的移动或者转动改变照射区域。更具体地，如图9所示，当C-臂23沿Mh方向以远离被摄体的方向移动并且当C-臂23沿Rv方向从下绘图面侧向上绘图面侧转动时，进行上述照射区域的改变操作。在这种情况下，在C-臂23的移动和转动期间，依照照射区域的伴随C-臂23的移动而进行的移动，与正常操作相比，左端的照射区域在向左方向上被扩大宽度W4，并且依照照射区域的伴随C-臂23的转动而进行的移动，与正常操作相比，下端的照射区域沿向下方向被扩大宽度W5。此外，在这种情况下，与移动方向和转动方向相反的方向侧的照射区域被减小。更具体地，与正常操作相比，与C-臂23的移动方向相反的方向侧对应的右端的照射区域沿向左方向被减小宽度W4；与正常操作相比，与C-臂23的转动方向相反的方向侧对应的上端的照射区域沿向下方向被减小宽度W5。利用该配置，能够基于X-射线照射轴27相对于被摄体的位置和角度改变照射区域。
虽然上述实施方式未具体提及C-臂23的移动速度或者转动速度，但是能够设置速度检测器以检测这些速度并且根据所检测到的速度改变照射区域。假设C-臂23沿Mh方向以速度V2和V1移动，并且V2＞V1。假定在这种情况下，当C-臂23以速度V1移动时，照射区域被扩大宽度W5，当C-臂23以速度V2移动时，照射区域被扩大宽度W6。在这种情况下，W5和W6具有W6＞W5的关系。在这种配置下，能够与C-臂的移动速度或者转动速度成比例地改变成像范围的大小变化。这提高了操作性，即使当成像系统以高速度相对于被摄体移动以大大改变被摄体的成像范围时也不例外。
上述实施方式已经举例说明了如下类型X-射线成像设备20：在该设备20中，支撑被摄体的顶板26被固定，并且仅成像系统移动。然而，本发明所应用到的X-射线成像设备不限于该种类型的设备。本发明能够应用到任何X-射线成像设备，只要该X-成像设备包括用于检测成像系统和顶板之间的相对位置和角度变化的检测器。例如，本发明可以应用到仅顶板移动的这类设备或者成像系统和顶板两方均移动的这类设备。另外，成像系统或者顶板能够被手动移动或者电机驱动。此外，检测器29可以基于通过分析多个连续获得的图像之间的改变而获得的分析结果检测C-臂23的移动或者转动。在这种情况下，通过由分析获得的计算信息来检测成像系统和被摄体之间的相对位置的改变。
根据本发明，与没有该配置的情况相比，提高了定位操作时的操作性，由此缩短了定位操作所需的时间。
其他实施方式
也可以通过读出并且执行记录在存储装置上的程序以执行上述实施方式的功能的计算机系统或者设备(或如CPU或者MPU等装置)以及通过如下方法来实现本发明的方面，该方法的步骤是由计算机系统或者设备通过例如读出并且执行记录在存储装置上的程序以执行上述实施方式的功能来进行的。对于该目的，程序例如经由网络或者从作为存储装置(例如，计算机可读的存储介质)的各种类型的记录介质被提供到计算机。
虽然已经参照典型实施方式说明了本发明，应当理解，本发明不限于所公开的典型实施方式。以下权利要求的范围应给予最宽的解释以包含所有变型、等同结构和功能。
Claims (7)
1.一种放射线成像设备，其包括：
放射线发生器，其被配置成向被摄体照射放射线；
放射线检测器，其被配置成检测透过所述被摄体的放射线；
检测器，其被配置成检测所述放射线发生器和所述放射线检测器相对于所述被摄体的移动和转动中的至少一方；
以及控制器，其被配置成基于所述检测器的输出来改变由所述放射线发生器施加到被摄体的放射线的照射区域的大小，
其中，所述控制器被配置成：在所述检测器检测到所述移动和所述转动中的至少一方的状态下，所述控制器在被施加到所述被摄体的所述照射区域的与该照射区域的移动的方向相反的一侧减小该照射区域的大小；并且当所述检测器未能检测到所述移动和所述转动中的至少一方时，所述控制器将已改变的所述照射区域恢复到初始状态，所述照射区域的所述移动依据于所检测到的所述移动和所检测到的所述转动中的至少一方。
2.根据权利要求1所述的放射线成像设备，其特征在于，所述控制器被配置成：在所述检测器检测到所述移动和所述转动中的至少一方的状态下，所述控制器在被施加到所述被摄体的所述照射区域的与该照射区域的移动的方向对应的一侧扩大该照射区域的大小；并且当所述检测器未能检测到所述移动和所述转动中的至少一方时，所述控制器将已改变的所述照射区域恢复到初始状态，所述照射区域的所述移动依据于所检测到的所述移动和所检测到的所述转动中的至少一方。
3.根据权利要求1所述的放射线成像设备，其特征在于，该放射线成像设备还包括速度检测器，该速度检测器被配置成检测所述放射线发生器和所述放射线检测器相对于所述被摄体的移动速度和转动速度中的至少一方，
其中，所述控制器被配置成基于由所述速度检测器检测到的所述移动速度和所述转动速度中的至少一方来改变所述照射区域的大小的变化量。
4.根据权利要求1所述的放射线成像设备，其特征在于，所述检测器被配置成基于所述放射线检测器的检测来分析多个连续获得的图像之间的改变，并且基于分析结果来检测所述移动和所述转动中的至少一方。
5.根据权利要求1所述的放射线成像设备，其特征在于，
所述放射线发生器包括被配置成调整放射线量的光圈机构，并且
所述控制器被配置成通过控制所述光圈机构而改变由所述放射线发生器施加到所述被摄体的放射线的照射区域的大小。
6.根据权利要求1所述的放射线成像设备，其特征在于，所述放射线成像设备还包括：
支撑单元，其被配置成在保持所述放射线发生器和所述放射线检测器之间的距离一定的状态下支撑所述放射线发生器和所述放射线检测器；
被摄体支撑单元，其被布置在所述放射线发生器和所述放射线检测器之间，并且被配置成支撑所述被摄体；以及
移动单元，其被配置成使所述支撑单元相对于所述被摄体移动。
7.一种放射线成像设备中的处理方法，该放射线成像设备获得放射线图像，该方法包括：
使放射线发生器向被摄体照射放射线；
使放射线检测器检测透过所述被摄体的放射线；
检测所述放射线发生器和所述放射线检测器相对于所述被摄体的移动和转动中的至少一方；
基于检测结果来改变由所述放射线发生器施加到所述被摄体的放射线的照射区域的大小，
其中，在检测到所述移动和所述转动中的至少一方的状态下，在被施加到所述被摄体的所述照射区域的与该照射区域的移动的方向相反的一侧减小该照射区域的大小；并且当未能检测到所述移动和所述转动中的至少一方时，将已改变的所述照射区域恢复到初始状态，所述照射区域的所述移动依据于所检测到的所述移动和所检测到的所述转动中的至少一方。
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