CN102160796B - 放射线摄影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种放射线摄影装置，其具备：放射线源，其照射放射线；放射线检测单元，其检测放射线；放射线格栅，其以覆盖所述放射线检测单元中的放射线的检测面的方式设置；图案存储单元，其存储照入到所述放射线检测单元中的所述放射线格栅的阴影的图案；图像生成单元，其根据从所述放射线检测单元输出的检测信号，生成照入了检测对象和所述放射线格栅的阴影的原图像；格栅阴影估计单元，其在将照入到所述原图像中的所述放射线格栅的阴影作为重叠格栅阴影时，根据存储于所述图案存储单元中的多个阴影的图案估计所述重叠格栅阴影的图案；和消除单元，其根据估计出的所述重叠格栅阴影，从所述原图像中消除所述放射线格栅的阴影。

Description

放射线摄影装置

技术领域

本发明涉及具备放射线源和放射线检测器的放射线摄影装置，特别涉及在放射线检测器上附设有放射线格栅，并且放射线源和放射线检测器能够移动的放射线摄影装置。

背景技术

在取得检测对象的放射线透视图像的放射线摄影装置中，存在如下结构的部件：从放射线源向检测对象照射圆锥状的放射线束，并且用平板探测器(flat panel detector)(以下，简写为FPD)来检测透过了检测对象的放射线。这种结构在引用文献1中进行了说明。在这种放射线透视图像中，在放射线透过检测对象时，在检测对象的内部散射后产生入射到FPD的散射放射线。这成为使放射线透视图像的对比度恶化的原因。以防止散射放射线入射到FPD为目，存在如图17所示那样以覆盖FPD的放射线检测面的方式附设放射线格栅71的情况。放射线格栅71是将细长方形的吸收箔72在规定方向上排列而构成的。

该吸收箔72严格来说也吸收直接放射线。因此，吸收箔72的阴影照入FPD74。并且，与照入了该阴影的检测元件相应的放射线透视图像的部分的明亮度，低于与没有照入阴影的检测元件相应的放射线透视图像的部分的明亮度。因此，在放射线透视图像上，出现了条状的虚像。

这种出现在放射线透视图像上的虚像，干扰关注部位的诊断。作为消除该虚像的方法，预先对放射线格栅71的阴影进行摄影，并在此基础上消除虚像的方法被熟知。这种方法为如下结构：在不将检测对象置于放射线源与FPD74之间的状态下，使放射线格栅71的阴影照入FPD74，形成放射线格栅阴影图案，在实际消除虚像时，通过使该放射线格栅阴影图案扩大/缩小、移动、旋转后，与照入了检测对象的透视图像的放射线透视图像重叠，来消除虚像(例如，参照日本国特开2002-336220公报)。

然而，在以往的放射线摄影装置中，存在如下问题点。即，在以往的放射线格栅71的阴影而产生的虚像的消除中，前提是放射线格栅71所具有的吸收箔72为完全的直线状。放射线格栅71所具有的吸收箔72，实际上如图18A所示那样弯曲曲折，或如图18B所示那样扭曲。虽然该弯曲、扭曲很微小，不会很大程度地阻碍直接放射线的通过，但在消除虚像的工序中是很重要的。

若吸收箔72弯曲、扭曲，则如果放射线对吸收箔72的照射方向发生变化，那么阴影的形状也与之相应地变化。也就是说，在放射线摄影装置中，若放射线源和放射线格栅71以及FPD的位置关系发生变化，则照入FPD的阴影的形状与之相应地变化。于是，虚像的图案也发生变化。根据以往的结构，无法预测由于吸收箔72的弯曲、扭曲而复杂化的虚像的图案的变化。因此，重叠于放射线透视图像上的虚像无法充分消除。

发明内容

本发明鉴于这种情况而作，其目的在于提供一种放射线摄影装置，其能够有效地去除由放射线格栅的阴影引起的重叠于放射线透视图像上的虚像，以此，取得适合诊断的放射线透视图像。

本发明为了解决上述课题，采取如下的结构。

即，本发明所涉及的放射线摄影装置，其特征在于，具备：放射线源，其照射放射线；放射线检测单元，其检测放射线；放射线格栅，其以覆盖放射线检测单元中的放射线的检测面的方式设置；图案存储单元，其存储照入到放射线检测单元中的放射线格栅的阴影的图案；图像生成单元，其根据从放射线检测单元输出的检测信号，生成照入了检测对象和放射线格栅的阴影的原图像；格栅阴影估计单元，其在将照入到原图像中的放射线格栅的阴影作为重叠格栅阴影时，根据存储于图案存储单元中的多个阴影的图案估计重叠格栅阴影的图案；和消除单元，其根据估计出的重叠格栅阴影，从原图像中消除放射线格栅的阴影，格栅阴影估计单元根据在原图像取得时的放射线源与放射线检测单元的位置关系，估计重叠格栅阴影。

上述放射线摄影装置能够将重叠格栅阴影从原图像中消除。照入到原图像中的重叠格栅阴影的形状难以预测。这是因为放射线格栅的机械上的结构与设定不一致。而且，重叠格栅阴影的形状根据放射线源与放射线检测单元的位置关系而变化，使重叠格栅阴影的预测更加困难。本发明具备：格栅阴影估计单元，其根据存储于图案存储单元中的多个阴影的图案估计重叠格栅阴影的图案；和消除单元，其根据估计出的重叠格栅阴影从原图像中消除放射线格栅的阴影，格栅阴影估计单元根据在原图像取得时的放射线源与放射线检测单元的位置关系估计重叠格栅阴影。因此，本发明能够将重叠格栅阴影从原图像中消除。

此外，更优选如下结构：上述放射线格栅是将在第1方向上延伸的细长方形的吸收箔在第2方向上排列而构成，格栅阴影估计单元根据作为在原图像取得时的放射线源与放射线检测单元的位置关系的(A)移动幅度，其为放射线源与放射线检测单元的距离的变动幅度，和(B)第2方向偏差量，其为放射线源与放射线检测单元的第2方向的偏差量，来估计重叠格栅阴影，图案存储单元所存储的放射线格栅的阴影的图案，是通过在放射线格栅覆盖着放射线检测单元的检测面的状态下，一边使放射线源相对于放射线检测单元在第2方向上移动规定的幅度，一边对放射线图像进行连拍而得到的。

根据上述结构，使用放射线源与放射线检测单元的距离(移动幅度Zf)，和吸收箔的排列方向(第2方向)上的放射线源与放射线检测单元的偏差量(第2方向偏差量：横向偏差量Xf)，来估计重叠格栅阴影。若放射线源相对于放射线检测单元远近移动，或在第2方向上偏离，则重叠格栅阴影的形状发生很大变化。上述结构鉴于这种情况，参考第2方向偏差量来估计重叠格栅阴影的形状。

此外，更优选如下结构：在对上述放射线格栅的阴影的图案进行摄影时的放射线源的移动幅度被规定为，包含：在原图像取得时放射线源与放射线检测单元为最接近的状态，并且，在放射线源向着第2方向的一端侧最大程度偏离时，从放射线源对向着放射线检测单元的第2方向的另一端侧的端部的方向照射的放射线；和在相同状态下，在放射线源向着第2方向的另一端侧最大程度偏离时，从放射线源对向着放射线检测单元的第2方向的一端侧的端部的方向照射的放射线。

根据上述结构，对放射线格栅的阴影的图案进行摄影时的放射线源的移动幅度，是以在照入检测对象的原图像取得时放射线源与放射线检测单元为最接近的状态时为基准来决定的。在此状态时，从放射线检测单元来看，放射线源的第2方向的看上去的移动幅度最大。根据上述结构，即使放射线源与放射线检测单元为最接近的状态，也能够可靠地取得放射线格栅的阴影的图案。由此，图案存储单元能够全面存储关于可能发生的重叠格栅阴影的形状的数据。

此外，更优选如下结构：上述图案存储单元所存储的放射线格栅的阴影的图案，是在第1方向上压缩后的图案。

若如上述那样构成，则能够压缩图案存储单元的存储容量。

此外，更优选如下结构：在上述放射线格栅上，附设有第2方向为长边方向，第1方向为短边方向，并且设有在第1方向上延伸的槽的遮蔽部件，还具备偏差量计算单元，其根据照入到所述原图像中的所述遮蔽部件的阴影，计算在原图像取得时的所述第2方向偏差量。

上述结构明确了计算第2方向偏差量的具体的结构。即，在放射线格栅上，附设有设置了在第1方向上延伸的槽的遮蔽部件，并且根据照入到原图像中的遮蔽部件的阴影，计算在原图像取得时的第2方向偏差量。由此，能够可靠地计算出第2方向偏差量。

此外，更优选如下结构：上述一对遮蔽部件设置于所述放射线格栅的第1方向的两端。

上述结构表示了遮蔽部件的具体的结构。若将一对遮蔽部件设置于放射线格栅的第1方向的两端，则在放射线格栅的两处能够计算第2方向偏差量，因此能够可靠地计算出第2方向偏差量。

此外，更优选如下结构：上述图案存储单元所存储的放射线格栅的阴影的图案为放射线图像，放射线图像与取得放射线图像时的放射线源相对于放射线检测单元的位置信息建立关联，格栅阴影估计单元参照与放射线图像关联起来的位置信息来估计重叠格栅阴影的图案。

上述结构是比放射线格栅的阴影的图案更加具体的结构。即，放射线格栅的阴影的图案为放射线图像，放射线图像与取得放射线图像时的放射线源相对于放射线检测单元的位置信息建立关联。并且，参照与放射线图像建立关联的位置信息来估计重叠格栅阴影的图案。

此外，更优选如下结构：上述格栅阴影估计单元通过对放射线图像进行线性插值来估计重叠格栅阴影的图案。

上述结构对重叠格栅阴影的图案的估计进行了具体的说明。若使用线性插值来估计重叠格栅阴影的图案，则能够更简单地估计出重叠格栅阴影。

此外，更优选如下结构：上述格栅阴影估计单元，在原图像摄影之前，一边虚拟性地改变放射线源与放射线检测单元的位置关系，一边离散性地估计并取得放射线格栅的阴影的图案，消除单元使用在原图像摄影时的放射线源和放射线检测单元的位置关系中最接近的位置关系下取得的放射线格栅的阴影的图案，从原图像中消除放射线格栅的阴影。

上述结构，适合运动图像摄影和断层摄影等那样，以高频度进行多次原图像摄影的结构。即，放射线格栅的阴影的图案通过格栅阴影估计单元预先取得，在取得原图像时，不需要估计放射线格栅的阴影的图案。消除单元使用在原图像摄影时的放射线源和放射线检测单元的位置关系中最接近的位置关系下取得的放射线格栅的阴影的图案，从原图像中消除放射线格栅的阴影，因此只要摄影结束则能够迅速地消除重叠格栅阴影的图案。

此外，更优选如下结构：上述格栅阴影估计单元，在原图像摄影之前，根据设定的移动幅度，一边虚拟性地改变放射线源与放射线检测单元的第2方向偏差量，一边离散性地估计并取得放射线格栅的阴影的图案，消除单元使用在原图像摄影时的放射线源和放射线检测单元的位置关系中最接近的位置关系下取得的放射线格栅的阴影的图案，从原图像中消除放射线格栅的阴影。

上述结构更加适合以高频度进行多次原图像摄影的结构。即，上述格栅阴影估计单元，在原图像摄影之前，根据设定的放射线源与放射线检测单元的距离，一边虚拟性地改变放射线源与放射线检测单元的第2方向偏差量，一边离散性地估计并取得放射线格栅的阴影的图案。由此，能够使格栅阴影估计单元的动作简单。

附图说明

图1是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的结构的功能模块图。

图2是说明实施例1所涉及的X射线格栅的阴影的示意图。

图3是说明实施例1所涉及的X射线格栅的结构的示意图。

图4A是说明实施例1所涉及的X射线格栅与FPD的位置关系的示意图。

图4B是说明实施例1所涉及的X射线格栅与FPD的位置关系的示意图。

图5是说明实施例1所涉及的梳型片的结构的平面图。

图6是说明实施例1所涉及的梳型片与FPD的位置关系的示意图。

图7是说明实施例1所涉及的梳型片与FPD的位置关系的示意图。

图8是说明实施例1所涉及的梳型片与FPD的位置关系的示意图。

图9是说明实施例1所涉及的图像处理的流程的示意图。

图10是说明实施例1所涉及的设备空载摄影图像的取得方法的示意图。

图11是说明实施例1所涉及的估计格栅阴影图像的取得、运算方法的示意图。

图12是说明实施例1所涉及的估计格栅阴影图像的取得、运算方法的示意图。

图13是说明实施例1所涉及的估计格栅阴影图像的取得、运算方法的示意图。

图14是说明实施例1所涉及的消除部的动作的示意图。

图15是说明本发明的1个变形例所涉及的结构的示意图。

图16是说明本发明的1个变形例所涉及的结构的示意图。

图17是说明以往结构的图。

图18A是说明以往结构的图。

图18B是说明以往结构的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的放射线摄影装置的实施例进行说明。另外，实施例1中的X射线是本发明所涉及的放射线的一个例子。

<X射线摄影装置的结构>

首先，对实施例1所涉及的X射线摄影装置1的结构进行说明。图1是说明实施例1所涉及的放射线摄影装置的结构的功能模块图。实施例1所涉及的X射线摄影装置1，如图1所示，具备：载置检测对象M的载板2；设置于载板2的下侧的X射线管3；设置于载板2的上侧的检测X射线的平板探测器FPD4；和以覆盖FPD4的使X射线入射的检测面的方式设置的X射线格栅5。在该FPD4的检测面上纵横地排列有检测X射线的检测元件，构成了检测元件的2维矩阵。X射线管3相当于本发明的放射线源，FPD4相当于本发明的放射线检测单元。此外，X射线格栅5相当于本发明的放射线格栅。

X射线管控制部6是控制X射线管3的管电流、管电压、X射线束的脉冲宽度的部件。

C型臂7是总体支撑X射线管3和FPD4的部件。C型臂7为圆弧状，在圆弧的一端设有X射线管3，在另一端设有FPD4。臂旋转机构9为了使C型臂7旋转而设。若以圆弧状的C型臂7的圆弧所存在的平面为基准平面，则C型臂7既能以与基准平面垂直地通过C型臂7的曲率中心的第1中心轴为中心旋转，也能以包含于基准平面的水平的第2中心轴为中心旋转。这样，C型臂7具有两个中心轴，且彼此的旋转独立。C型臂7的旋转通过臂旋转机构9进行。臂旋转控制部10是控制臂旋转机构9的部件。该C型臂7由配置于检查室的地面上的支柱8支撑。

在FPD4上，设有使FPD4相对于X射线管3进退移动的移动机构11。FDP4通过移动机构11既能靠近X射线管3，也能远离X射线管3。移动控制部12是控制移动机构11的部件。附设于支撑设置于C型臂7的一端的FPD4的FPD支撑体上的位置传感器38，测量使FPD4相对于X射线管3从某基准位置移动了多大程度。FPD4相对于X射线管3的移动幅度为Zf，若其为正值，则FPD4远离X射线管3，若为负值，则FPD4靠近X射线管3。位置传感器38所测量的移动幅度的方向是从X射线管3向FPD4的方向。移动幅度Zf是以标准SID距离(SID0)为基准的X射线管-检测系统的相对距离，例如，+140mm：FDP4与X射线管3位于最远位置时的移动幅度Zf为140mm，FDP4与X射线管3位于最近位置时的移动幅度Zf为-110mm。

图像生成部21生成以从FPD4输出的检测信号为基础，照入了检测对象的透视图像的原图像P。虽然在该原图像P中照入了X射线格栅5的阴影，但其在消除部22中被消除。照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影是本发明所说的重叠格栅阴影。消除部22相当于本发明的消除单元，图像生成部21相当于本发明的图像生成单元。

X射线格栅5为了消除X射线通过检测对象M时产生的散射线而设。X射线格栅5是能够覆盖矩形的FPD4的检测面的板状，将在纵向(相当于本发明的第1方向)上延伸的细长方形的吸收箔5a在横向(相当于本发明的第2方向)上排列而构成(参照图2)。各吸收箔5a以使从X射线管3直线性地朝着FPD4前进的直接X射线d通过的方式排列。具体来说，如图3所示，吸收箔5a以其短边方向沿着直接X射线d的前进方向的方式排列。X射线格栅5只使特定的前进方向的X射线透过。也就是说，前进方向发生偏离的散射线被X射线格栅5吸收从而不会到达FPD4。

吸收箔5a的横向的排列间距是根据FPD4的检测元件的排列间距决定的。因为吸收箔5a具有厚度，所以虽然轻微但还是遮住了直接X射线d。在FPD4中与吸收箔5a遮住了直接X射线d的部分相应地照入了吸收箔5a的阴影S。吸收箔5a的位置被对齐，使得该吸收箔5a的阴影S出现在检测元件的横向上的中央(参照图3)。吸收箔5a以检测元件的横向间距的大致4倍的间距在横向上排列。因为从X射线管3输出的是圆锥状的X射线束，所以X射线格栅5的阴影S在投影于FPD4时被扩大。因为吸收箔5a的阴影S的排列间距与检测元件的排列间距的4倍一致，所以吸收箔5a的横向的间距比检测元件的横向的排列间距的4倍稍窄。

而且，如上所述，吸收箔5a的阴影S的排列间距与检测元件的排列间距的4倍一致，是在FPD4与X射线管3的位置关系位于基准位置时。实际上，FPD4既相对于X射线管3进退移动，并且也存在FPD4与X射线管3在X射线格栅5的宽度方向上移动的情况。若FPD4与X射线管3的相对位置变化，则照入到FPD4的检测面中的吸收箔5a的阴影S的位置相应地发生变化，且阴影S的排列间距也发生变化。

随着X射线管3的移动，阴影S如何变化很难预测。可以认为，若知道了X射线管3相对于FPD4的移动幅度，就能够简单地从几何学上计算阴影S的移动。然而，这只限于吸收箔5a无变形地整齐地排列的情况。实际的吸收箔5a微微地弯曲、并扭曲。因此，随着X射线管3的移动的阴影S的变化复杂。

因为吸收箔5a弯曲，所以落入FPD4的阴影S不是直线，而是如图4A的左侧所示那样的曲线。此外，因为吸收箔5a扭曲，所以落入FPD4的阴影S的横向的宽度不固定。若在图4A左侧的状态下，FPD4检测放射线，并在此基础上生成了原图像P，则如图4A的右侧所示，出现条状的暗像素。在图4A的情况下，因为阴影S位于检测元件的横向上的中央，所以阴影S在原图像P上规则地排列。然而，因为阴影S的宽度一部分不同，所以变暗了的像素的像素值不固定。

将X射线管3的位置相对于FPD4从图4A的状态在横向上挪动后的情况在图4B表示。图4B的左侧表示了投影于FPD4的阴影S的状况，与图4A相比，向左侧移动。若在图4B左侧的状态下，FPD4检测放射线，并在此基础上生成了原图像P，则如图4B的右侧所示，出现条状的暗像素。在图4B的情况下，因为阴影S跨越横向相邻的检测元件而存在，所以阴影S在原图像P中被分配给横向相邻的两个像素，并在该方向上较宽地出现。而且，因为阴影S的形状为曲线，所以阴影S分配给检测元件的比例，根据阴影S的纵向的位置不同而不同。因此，若X射线管3相对于FPD4移动，则照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影复杂地变化。

X射线管3相对于FPD4的横向移动，是通过C型臂7由于X射线管3、FPD4的负重而变形所产生的。X射线管3是较重的部件，若使C型臂7旋转，则C型臂7发生变形。这样一来，FPD4与X射线管3在横向上的位置关系发生变化。作为具体例子，可以认为存在小于±3mm的横向偏差量。

对为了实时计算横向偏差量Xf(第2方向的偏差量)而设的梳型片5b进行说明。在X射线格栅5上，如图5所示附设有一对梳型片5b。梳型片5b由遮蔽X射线的材料构成，是将X射线格栅5的横向作为长边方向，纵向作为短边方向的细长方形的部件。梳型片的尺寸在达成目的的范围内足够小，不会成为检测对象图像诊断的障碍。该梳型片5b设置于X射线格栅5的纵向上的两个端部。并且，梳型片5b从FPD4来看附设于X射线格栅5的背侧的面(也可以为表侧)。该梳型片5b为了检测X射线管3与FPD4的横向的偏差而设。梳型片5b相当于本发明的遮蔽部件。另外，方向D是X射线格栅5的厚度方向。

在梳型片5b上设有在纵向延伸的多个槽5C。在面向附设了梳型片5b的X射线格栅5的安装有梳型片5b的面观察时，从槽5C露出了X射线格栅5的一条吸收箔5a。

图6是从X射线格栅5的侧边来看X射线格栅5时的图。若在附设了梳型片5b的状态下照射X射线，则因为梳型片5b吸收X射线，所以在FPD4中照入梳型片5b的阴影。在图6中，出现在FPD4的检测面上的区域R1和区域R2是梳型片5b的阴影。因为梳型片5b的槽5C使X射线通过，所以在FPD4的检测面上，出现在横向上具有槽5C的宽度的照射X射线的区域R3。槽5C的横向的宽度，是根据FPD4的检测元件的横向排列间距决定的。具体来说，槽5C的宽度是检测元件的横向排列间距的大致4倍。也就是说，槽5C的宽度与吸收箔5a的排列间距大致相同。另外，槽5C的宽度只要至少为吸收箔5a的排列间距的大致整数倍即可。

在图6中，附有符号5d、5e的部件代表使吸收箔5a一体化的薄片状的格栅盖。格栅盖具有容易透过X射线的特性。

另外，因为从X射线管3输出的是圆锥状的X射线束，所以梳型片5b的阴影在投影于FPD4时被扩大。因为区域R3的宽度与检测元件的排列间距的4倍一致，所以槽5C的宽度比检测元件的排列间距的4倍稍窄。

对X射线格栅5与梳型片5b的位置关系进行说明。梳型片5b呈区域R3的横向的一端与某检测元件的横向的中央位置一致的位置关系。此外，区域R3的横向的另一端也与另一检测元件的横向的中央位置一致。假设该区域R3的端部所在的检测元件为第1检测元件A、第2检测元件B(参照图6)。

第1检测元件A、第2检测元件B与区域R3的位置关系成为图6那样，是在FPD4与X射线管3的位置关系处于基准位置时。若FPD4与X射线管3的相对位置在横向发生变化，区域R3的位置与该变化相应地发生变化。

图7说明了FPD4与X射线管3的位置关系处于基准位置时的各检测元件A、B的状况。第1检测元件A的左半边照入了梳型片5b的阴影，在右半边入射了通过了槽5C的X射线。同样，第2检测元件B的右半边照入了梳型片5b的阴影，在左半边入射了通过了槽5C的X射线。若在此状态下取得原图像P，则与第1检测元件A对应的像素PA和与第2检测元件B对应的像素PB的像素值相同。

图8说明了FPD4与X射线管3的位置关系偏离了基准位置时的各检测元件A、B的状况。第1检测元件A的大部分照入了梳型片5b的阴影。同样，在第2检测元件B的大部分中入射了通过了槽5C的X射线。若在此状态下取得原图像P，则与第1检测元件A对应的像素PA比图7时暗，与第2检测元件B对应的像素PB的像素值比图7时亮。这样一来，通过了解原图像P的像素PA、PB的像素值能够检测图6中的区域R3的横向偏差。由此，能够检测X射线管3相对于FPD4的横向的偏差。另外，即使在原图像P中照入了检测对象的投影图像，因为第1检测元件A与第2检测元件B之间的距离只有0.6mm，所以检测对象的投影图像值大致相同并相抵，因此能够正确地检测出X射线管3相对于FPD4的横向的横向偏差量Xf(第2方向偏差量)。该横向偏差量Xf由横向偏差量计算部25进行计算。横向偏差量Xf相当于本发明的第2方向偏差量，横向偏差量计算部25相当于本发明的偏差量计算单元。

格栅阴影估计部26根据从横向偏差量计算部25输出的横向偏差量Xf，和从位置传感器38输出的移动幅度Zf，估计在照入了检测对象的原图像P上重叠的X射线格栅5的阴影的图案。由格栅阴影估计部26估计出的阴影的图案为估计格栅阴影图像F。消除部22使用估计阴影图案图像，来消除在原图像P上重叠的X射线格栅5的阴影的图案，并输出完成图像G。格栅阴影估计部26相当于本发明的格栅阴影估计单元。

实施例1所涉及的X射线摄影装置1具备总括性地控制各控制部6、10、12的主控制部41。该主控制部41由CPU构成，通过执行各种程序实现了各控制部6、10、12以及与图像生成相关的各部21、22、25、26。另外，各部也可以为被担当各自的控制装置分割的结构。显示部35是显示完成图像G的部件，操作台36是输入实施手术者的操作的部件。

存储部37存储各控制部6、10、12和与图像生成相关的各部21、22、25、26上的全部设定值、参照数据、输出。在存储部37中，例如存储有后述的设备空载摄影图像C。存储部37相当于本发明的图案存储单元。

对设备空载摄影图像C进行说明。设备空载摄影图像C是用X射线对设置于FPD4上的X射线格栅5进行摄影而得到的图像，设备空载摄影图像C在存储部37中存储了72枚。该设备空载摄影图像C，如图9所示，是估计格栅阴影图像F的基础。该设备空载摄影图像C以如下方式取得。

图10是说明设备空载摄影图像C的取得方法的图。该设备空载摄影图像C是在将FPD4从C型臂7上取下的状态下取得的。也就是说，设备空载摄影图像的取得是为了记录格栅5相对于FPD4的位置关系以及吸收箔5a的变形个性而进行的。因此设备空载摄影优选作为X射线管3、FPD4的制作最终阶段，在工厂的出厂检查台上进行。基本假定格栅5相对于FPD4的位置关系保持不变地安装于医院的C型臂7上。另外，前述梳型片5b也安装于格栅5上，在设备空载摄影时也同时取得横向偏差量Xf(第2方向偏差量)，并在安装于医院的C型臂7上的状态下的原图像收集时，与横向偏差量计算部25所输出的横向偏差量Xf比较。向着安装了X射线格栅5的FPD4照射X射线，来取得设备空载摄影图像C。设备空载摄影是指在FPD4与X射线照射源之间没有放置检测对象的状态下的摄影的意思。

照射X射线的X射线管3载置于在X射线格栅5的横向上滑动的载物台上，X射线管3能够相对于FPD4从基准位置在横向上滑动。

X射线管3横向滑动后停止，并照射X射线来取得设备空载摄影图像C。X射线管3的移动间距为0.5mm左右。反复拍摄设备空载摄影图像C。在各个设备空载摄影图像C上关联有摄影时的X射线管3的横向位置，并且随着X射线管3的移动，照入到设备空载摄影图像C中的X射线格栅5的阴影的图案一点一点地变得不同。在存储部37中存储该设备空载摄影图像C。

该移动距离是以如下方式决定的。图11表示了X射线管3、FPD4实际搭载于C型臂7上的状态。因为X射线管3的焦点p相对于FPD4进退移动，所以在图11中的纸面的左右方向上移动。并且，焦点p相对于FPD4在第2方向(纸面的上下方向)上偏离。因此，焦点p相对于搭载于C型臂上的摄影时FPD4，位于摄影焦点区域R的内部的任意位置。区域R的具体的尺寸，作为一个例子，左右方向与移动范围(Zf)相应地为250mm，上下方向的C臂扫描时的偏差范围为6mm。

考虑作为焦点p相对于FPD4最近，并且在第2方向上最偏离的位置的p1、p2。位置p1是4角形的区域R的右上的顶点，位置p2是4角形的区域R的右下的顶点。

在焦点p位于位置p1时，发出的X射线束扩大为圆锥状，并入射到FPD4上的作为第2方向的一端的e1和作为另一端的e2(在图11中用虚线表示)。此时，注意连结位于第2方向的一端侧的p1与位于另一端侧的e2的直线k1。该直线k1，不论焦点p向后侧移动，还是焦点p向位置p2侧移动，倾斜都变缓，更接近水平方向。

另一方面，在焦点p位于位置p2时，发出的X射线束扩大为圆锥状，并入射到FPD4上的作为第2方向的一端的e1和作为另一端的e2(在图11中用实线表示)。此时，注意连结位于第2方向的一端侧的p2与位于另一端侧的e2的直线k2。该直线k2，不论焦点p向后侧移动，还是焦点p向位置p1侧移动，倾斜都变缓，更接近水平方向。

在此，在X射线管3的焦点p位于区域R的内部任意位置时，在入射到FPD4的X射线中，最向纸面下方倾斜的X射线是沿着直线k1入射到FPD4的e2的位置的X射线，在入射到FPD4的X射线中，最向纸面上方倾斜的X射线是沿着直线k2入射到FPD4的e1的位置的X射线。在设备空载摄影图像C摄影时，该方向需要包含最极端的X射线进行摄影。

在X射线管3位于滑动载物台上时，若X射线管3相对于FPD4如下这样移动，则能够恰当地估计出现在原图像P中的格栅阴影。例如，在以X射线管3与FPD4最接近的状态进行设备空载摄影图像C的摄影的情况下，一边将X射线管3的位置从位置p1到位置p2在例如6mm的范围内改变，一边对设备空载摄影图像C进行摄影即可。此外，例如，在X射线管3的焦点p与FPD4相距SID0的情况下，从与FPD4平行且距离为SID0的直线L和直线k1的交点的位置开始，到直线L和直线k2的交点的位置为止，一边使焦点p在例如36mm的范围内每次移动0.5mm，一边进行72枚设备空载摄影图像C的摄影即可。

对使用了设备空载摄影图像C的图像处理的实际情况进行说明。格栅阴影估计部26如图9所示，根据存储于存储部37中的设备空载摄影图像C，生成估计格栅阴影图像F。此时参考的是横向偏差量Xf和移动幅度Zf。消除部22使用估计格栅阴影图像F从原图像P中消除X射线格栅的阴影。

对生成估计格栅阴影图像F的格栅阴影估计部26的动作进行说明。格栅阴影估计部26使用设备空载摄影图像C对FPD4的所有检测元件估计X射线格栅5的阴影的强度。对该估计方法进行说明。图12是说明格栅阴影估计部26的动作的示意图。图中的点c1表示拍摄了设备空载摄影图像C1时X射线管3的焦点的位置(设备空载摄影时的焦点的位置)。也就是说，因为设备空载摄影图像C存在72枚，且彼此的X射线管3的位置不同，所以设备空载摄影图像C的设备空载摄影时的焦点存在c1～c72为止的72个点。

假设X射线管3位于基准位置时的焦点位置为原点(0，0)。并且，假设格栅阴影估计部26估计在X射线管3的焦点位于与原点相距点(Xf，Zf)的点时的X射线格栅5的阴影。

假设格栅阴影估计部26对图12的检测元件k估计X射线格栅5的阴影。格栅阴影估计部26计算连结点(Xf，Zf)和检测元件k的线段Lk。靠近该线段Lk的两个设备空载摄影时的焦点为c35、c36。格栅阴影估计部26从存储部37中取得设备空载摄影图像C35、C36。

然后，如图13所示，读出设备空载摄影图像C35、C36中的与检测元件k相对应的像素的像素值，并通过使用这些进行插值来生成相当于估计格栅阴影图像F的检测元件k的部分。格栅阴影估计部26对所有的检测元件进行这种动作，并每次选择最适合插值的两个设备空载摄影图像C。

另外，关于图12中的检测元件m、n上的估计，参照的设备空载摄影图像C是相同的C36和C37。但是，检测元件m的线段Lm比检测元件n的线段Ln更接近点c36。因此，可以想象检测元件m的估计格栅阴影图像F上的插值值比检测元件n的估计格栅阴影图像F上的插值值更受到设备空载摄影图像C36的影响。鉴于这种情况，格栅阴影估计部26为如下结构：根据线段和与其靠近的两个设备空载摄影时的焦点的位置关系，一边对2枚设备空载摄影图像C进行线性加权一边计算插值值。通过这种线性插值来生成估计格栅阴影图像F。

<X射线摄影装置的动作>

接下来，对上述这种结构的X射线摄影装置1的动作进行说明。为了在X射线摄影装置1中进行X射线透视图像的摄影，首先在载板2上载置检测对象。实施手术者对操作台36进行操作，使FPD4相对于X射线管3进退移动。位置传感器38测量FPD4的移动距离，并将移动幅度Zf送到格栅阴影估计部26。

若实施手术者通过操作台36进行X射线摄影的指示，则从X射线管3向检测对象照射X射线，并且透过了检测对象和X射线格栅5的X射线到达FPD4。FPD4将X射线的检测信号送到图像生成部21。在图像生成部21中生成的原图像P，如图9那样在检测对象的投影图像上重叠地照入了X射线格栅5的阴影。原图像P被送到横向偏差量计算部25和消除部22。

照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影，根据C型臂7的倾斜而变化。这是因为C型臂7的弯曲方式与C型臂7的倾斜角度相应地变化，与此相应地，X射线管3相对于FPD4的横向偏差量Xf发生变化。该横向偏差量Xf在横向偏差量计算部25中取得，并将其送到格栅阴影估计部26。格栅阴影估计部26使用移动幅度Zf、横向偏差量Xf、设备空载摄影图像C来生成估计格栅阴影图像F。移动幅度Zf是从位置传感器38取得的。

在原图像P中，除了检测对象的投影图像和X射线格栅5的阴影之外，还包含X射线格栅5没有消除干净的散射X射线分量。消除部22使用估计格栅阴影图像F首先消除该散射X射线分量。散射X射线分量的消除原理如下。假设图14中的原图像P中的横向相邻的两个像素为p、q。在像素p中没有照入X射线格栅5的阴影，而在像素q中照入了。像素p的像素值比像素q的像素值高，其详细内容如图14的左下所示，是用斜线代表的直接X射线分量，和用无斜线代表的散射X射线分量的合计。因为散射X射线分量在原图像P的位置中不发生很大变化，所以在像素p、q之间看作相同的量。像素q的直接射线分量r1的量应该与像素p的直接射线分量大体相同，而实际上由于吸收箔5a的阴影的影响，变暗了图14的r2那么多。

另一方面，对于估计格栅阴影图像F也假设横向相邻的两个像素为g、h。假设原图像P中的像素p的位置对应于估计格栅阴影图像F的像素g的位置，原图像P中的像素q的位置对应于估计格栅阴影图像F的像素h的位置。

像素g的像素值比像素h的像素值高，其详细内容如图14的右下所示，是用斜线代表的直接X射线分量。因为设备空载摄影图像C是在不放置检测对象的状态下被摄影的图像，所以在估计格栅阴影图像F中不包含散射X射线分量。像素h的直接射线分量r4的量应该与像素g的直接射线分量大致相同，但实际上由于吸收箔5a的阴影的影响，变暗了图14的r3那么多。

在此，r2/(r1+r2)＝r4/(r3+r4)这种关系成立。因此，只要知道r2、r3、r4则能够明确r1。r1是像素q中的直接X射线分量。因为像素q的像素值是直接X射线分量与散射X射线分量的合计，所以只要从像素q的像素值中减去直接X射线分量，则能够求出像素q的散射X射线分量。像素p的散射X射线分量与像素q的散射X射线分量大致相同。消除部22根据这样的原理，使用r2、r3、r4来消除原图像P的散射X射线分量。

消除部22通过将散射X射线分量消除后的原图像P除以估计格栅阴影图像F，来消除照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影。将这样生成的完成图像G在显示部35上显示后X射线摄影装置1的动作结束。

如上所述，实施例1所涉及的X射线摄影装置1能够将照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影从原图像P中消除。照入原图像P的X射线格栅5的阴影的形状难以预测。这是因为X射线格栅5的机械上的结构与设定不一致。而且，照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影的形状根据X射线管3与FPD4的位置关系变化而变化，使照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影的预测更加困难。实施例1的结构中，具备：格栅阴影估计部26，其根据存储于存储部37中的多个阴影的图案，估计照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影的图案；和消除部22，其根据估计出的照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影，从原图像P中消除X射线格栅5的阴影，格栅阴影估计部26根据原图像P取得时的X射线管3与FPD4的位置关系来估计照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影。因此，根据实施例1的结构，能够将照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影从原图像P中消除。

根据实施例1的结构，使用吸收箔5a的排列方向(第2方向)上的X射线管3与FPD4的横向偏差量Xf估计照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影。若X射线管3相对于FPD4在横向偏离，则照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影的形状发生很大变化。鉴于这种情况，上述结构，参考横向偏差量Xf来估计照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影的形状。

根据上述结构，在对X射线格栅5的阴影的图案进行摄影时的X射线管3的移动幅度，是以在照入检测对象的原图像P取得时X射线管3与FPD4最接近的状态时为基准而决定的。在此状态时，从FPD4来看，X射线管3的第2方向的看上去的移动幅度最大。根据上述结构，即使在X射线管3与FPD4最接近的状态下，也能够可靠地取得X射线格栅5的阴影的图案。由此，存储部37能够全面地存储关于可能发生的重叠格栅阴影的形状的数据。

并且，实施例1的结构，具体以如下方式计算横向偏差量Xf。即，在X射线格栅5上，附设有设置了纵向延伸的槽5C的梳型片5b，根据照入到原图像P中的梳型片5b的阴影来计算原图像P取得时的横向偏差量Xf。由此，可靠地计算出横向偏差量Xf。

此外，若将一对梳型片5b设置于X射线格栅5的纵向的两端，则能够在X射线格栅5的两处计算横向偏差量Xf，因此能够可靠地计算出横向偏差量Xf。

此外，存储于存储部37中的设备空载摄影图像C是放射线图像，在放射线图像上关联有取得时的X射线管3相对于FPD4的位置信息。并且，参照与放射线图像关联起来的位置信息，来估计照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影的图案。

此外，使用线性插值来估计照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影的图案。通过这种方式，能够更简单地估计出照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影。

上述结构，具备使FPD4相对于X射线管3接近、背离的移动机构11。由此FPD4与X射线管3的距离发生变化。即使这样，因为实施例1的结构所涉及的X射线摄影装置1，与FPD4和X射线管3的位置关系相应来估计照入到原图像P中的X射线格栅5的阴影的图案，所以能够从原图像P中可靠地消除X射线格栅5的阴影。

本发明不限于上述结构，可以进行如下的变形实施。

(1)根据在哪个时点上进行估计格栅阴影图像F的计算的观点，可以存在以下这种变形例。上述存储部37，存储设备空载摄影图像C，格栅阴影估计部26使用设备空载摄影图像C来生成估计格栅阴影图像F，但也可以取代这种方式，使估计格栅阴影图像F预先存储于存储部37中。在存储部37中，与多个估计格栅阴影图像F所对应的横向偏差量Xf、移动幅度Zf关联起来存储。格栅阴影估计部26也可以为如下结构：从存储部37中找出与从横向偏差量计算部25、格栅阴影估计部26送出的横向偏差量Xf、移动幅度Zf相应的估计格栅阴影图像F，并将其送出到消除部22。由此，能够大幅缩减格栅阴影估计部26的运算负担。

在采用这种变形例的结构的情况下，可以考虑如下结构。即，格栅阴影估计部26，在原图像摄影之前，在预先设想的范围内一边虚拟性地改变X射线管3与FPD4的位置关系，一边离散性地估计并取得X射线格栅5的阴影的图案，并将此时的阴影的图案存储在存储部37中。然后，在实际的原图像P0被摄影的时点，消除部22参照逐次输出的移动幅度Zf、横向偏差量Xf，来了解X射线管3与FPD4的位置关系，并使用在最接近的位置关系下取得的X射线格栅5的阴影的图案来从原图像中消除X射线格栅5的阴影。

此外，作为将上述方法进一步简化的方法，存在如下方法：格栅阴影估计部26根据在原图像摄影之前设定的移动幅度Zf，一边虚拟性地改变X射线管3与FPD4的横向偏差量Xf，一边离散性地估计并取得X射线格栅5的阴影的图案，并将此时的阴影的图案存储在存储部37中。消除部22使用在与原图像摄影时的横向偏差量Xf最接近的位置关系下取得的X射线格栅5的阴影的图案，从原图像中消除X射线格栅5的阴影。这种结构在原图像P的摄影中，在移动幅度Zf如实地与设定一致的情况下有效。

上述结构，适合如同运动图像摄影和断层摄影等那样，以高频度进行多次原图像摄影的结构。即，由格栅阴影估计部26预先取得X射线格栅5的阴影的图案，在取得原图像时，不需要估计X射线格栅5的阴影的图案。消除部22使用在原图像摄影时的X射线管3和FPD4的位置关系最接近的位置关系下取得的X射线格栅5的阴影的图案，从原图像中消除X射线格栅5的阴影，因此只要摄影结束则能够迅速地消除重叠格栅阴影的图案。

此外，若为格栅阴影估计部26根据在原图像摄影之前设定的移动幅度Zf，一边虚拟性地改变X射线管3与FPD4的横向偏差量Xf，一边离散性地估计并取得X射线格栅5的阴影的图案的结构，则能够使格栅阴影估计部26的动作简单。

(2)此外，在本发明中也能够纵向压缩并存储设备空载摄影图像C。设备空载摄影图像C是在纵向基本不变化的图像。因此，如图15所示，也可以在纵向对设备空载摄影图像C进行间除并将压缩图像D存储在存储部37中。作为设备空载摄影图像C的压缩方法，可以考虑将设备空载摄影图像C所具有的在纵向具有一个像素的宽度的带状区域α接起来生成压缩图像D。在设备空载摄影图像C中，带状的区域α在纵向相距10像素。在重视图像的统计精度的情况下，也可以将在适当的宽度的行范围内加法平均(或者加权平均)后的数据作为压缩图像(例如，每32行进行一次32行的加法平均)。

格栅阴影估计部26展开压缩图像D来生成展开图像E。作为其具体的方法，可以考虑对压缩图像D中的带状区域α之间的区域进行线性插值来生成展开图像E的结构。

(3)实施例1的结构是具有C型臂的结构，但也可以取代此结构，如图16那样，应用于X射线管3被支柱支撑的类型的放射线摄影装置(通称：透视台)。

Claims (9)

1.一种放射线摄影装置，其取得检测对象的放射线透视图像，所述放射线摄影装置包含如下要素：

放射线源，其照射放射线；

放射线检测单元，其检测放射线；

放射线格栅，其以覆盖所述放射线检测单元中的放射线的检测面的方式设置；

图案存储单元，其存储照入到所述放射线检测单元中的所述放射线格栅的阴影的图案；

图像生成单元，其根据从所述放射线检测单元输出的检测信号，生成照入了检测对象和所述放射线格栅的阴影的原图像；

格栅阴影估计单元，其在将照入到所述原图像中的所述放射线格栅的阴影作为重叠格栅阴影时，根据存储于所述图案存储单元中的多个阴影的图案来估计所述重叠格栅阴影的图案；和

消除单元，其根据估计出的所述重叠格栅阴影，从所述原图像中消除所述放射线格栅的阴影，

所述格栅阴影估计单元根据在所述原图像取得时的所述放射线源与所述放射线检测单元的位置关系，来估计所述重叠格栅阴影，

在所述放射线格栅上，附设有：第2方向为长边方向，第1方向为短边方向，并且设有在第1方向上延伸的槽的遮蔽部件，

所述放射线摄影装置还具备偏差量计算单元，该偏差量计算单元根据照入到所述原图像中的所述遮蔽部件的阴影，计算在原图像取得时的第2方向偏差量。

2.根据权利要求1所述的放射线摄影装置，其特征在于，

所述放射线格栅是将在第1方向上延伸的细长方形的吸收箔在第2方向上排列而构成，

所述格栅阴影估计单元根据：作为在所述原图像取得时的所述放射线源与所述放射线检测单元的位置关系的(A)移动幅度，其中该移动幅度为所述放射线源与所述放射线检测单元的距离的变动幅度；和(B)第2方向偏差量，其中该第2方向偏差量为所述放射线源与所述放射线检测单元的第2方向的偏差量，来估计所述重叠格栅阴影，

所述图案存储单元所存储的所述放射线格栅的阴影的图案，是通过在所述放射线格栅覆盖着所述放射线检测单元的检测面的状态下，一边使所述放射线源相对于所述放射线检测单元在第2方向上移动规定的幅度，一边对放射线图像进行连拍而得到的。

3.根据权利要求2所述的放射线摄影装置，其特征在于，

在对所述放射线格栅的阴影的图案进行摄影时的所述放射线源的移动幅度被规定为包含：

在所述原图像取得时所述放射线源与所述放射线检测单元为最接近的状态，并且，在放射线源朝着第2方向的一端侧已最大程度偏离时，从放射线源向朝着放射线检测单元的第2方向的另一端侧的端部的方向照射的放射线；和

在相同状态下，在放射线源朝着第2方向的另一端侧已最大程度偏离时，从放射线源向朝着放射线检测单元的第2方向的一端侧的端部的方向照射的放射线。

4.根据权利要求2所述的放射线摄影装置，其特征在于，

所述图案存储单元所存储的所述放射线格栅的阴影的图案，是在第1方向上经压缩后的图案。

5.根据权利要求1所述的放射线摄影装置，其特征在于，

一对所述遮蔽部件设置于所述放射线格栅的第1方向的两端。

6.根据权利要求2所述的放射线摄影装置，其特征在于，

所述图案存储单元所存储的所述放射线格栅的阴影的图案为所述放射线图像，

所述放射线图像与取得所述放射线图像时的所述放射线源相对于所述放射线检测单元的位置信息建立关联，

所述格栅阴影估计单元参照与所述放射线图像建立关联的位置信息来估计所述重叠格栅阴影的图案。

7.根据权利要求6所述的放射线摄影装置，其特征在于，

所述格栅阴影估计单元通过对所述放射线图像进行所述第2方向的线性插值来估计所述重叠格栅阴影的图案。

8.根据权利要求2所述的放射线摄影装置，其特征在于，

所述格栅阴影估计单元，在原图像摄影之前，一边虚拟性地改变所述放射线源与所述放射线检测单元的位置关系，一边离散性地估计并取得所述放射线格栅的阴影的图案，

所述消除单元使用在原图像摄影时的所述放射线源与所述放射线检测单元的位置关系中最接近的位置关系下取得的所述放射线格栅的阴影的图案，从所述原图像中消除所述放射线格栅的阴影。

9.根据权利要求8所述的放射线摄影装置，其特征在于，

所述格栅阴影估计单元，根据在原图像摄影之前设定的移动幅度，一边虚拟性地改变所述放射线源与所述放射线检测单元的第2方向偏差量，一边离散性地估计并取得所述放射线格栅的阴影的图案，

所述消除单元使用在原图像摄影时的所述放射线源与所述放射线检测单元的位置关系中最接近的位置关系下取得的所述放射线格栅的阴影的图案，从所述原图像中消除所述放射线格栅的阴影。

Images