CN102469973A - 放射线摄影装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种能够在断层图像摄影模式中抑制被检体的被照射量的放射线透视摄影装置。本发明的X射线摄影装置(1)中所具备的FPD(4)在将X射线转换为电信号之后，将该电信号放大并输出到图像生成部(11)。根据本发明，断层图像摄影模式的放大率比点片摄影模式的放大率大。通过叠加多个透视图像(P)能够获得断层图像(C)。当将透视图像彼此进行比较时，伪像的表现方式不同，因此如果将它们相叠加则能够抵消伪像。这样，在最终获得的断层图像(C)中不会显现出伪像。

Description

放射线摄影装置
技术领域
本发明涉及一种具备放射线源和FPD的放射线摄影装置，特别是涉及一种能够选择断层图像摄影模式和点片摄影模式中的某一个模式的放射线摄影装置，其中，该断层图像摄影模式能够一边使放射线源和FPD朝互相相反方向同步移动一边拍摄一系列透视图像，将该一系列透视图像相叠加来获取被检体的断层图像，该点片摄影模式通过照射单次的放射线来拍摄单幅透视图像。
背景技术
在医疗机构中配备有获取被检体M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中存在如下的一种结构(参照图13)：使照射放射线的放射线源53和检测放射线的FPD 54一边同步地移动一边连续拍摄一系列透视图像，通过叠加一系列透视图像来获取断层图像。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以沿着被检体M的体轴方向A互相靠近的方式进行移动，在变成放射线源53与FPD 54在体轴方向A上的位置一致的状态之后，放射线源53和FPD 54以沿着体轴方向A互相远离的方式进行移动。例如专利文献1中记载了这种放射线摄影装置。
针对放射线摄影装置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53一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M的体轴方向移动，再次进行放射线的照射。这样，获取到74张透视图像并将它们叠加。完成后的图像成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。
放射线摄影装置51还能够通过变更设定来拍摄仅透视被检体M的放射线透视图像。在获取这种放射线透视图像的过程中，使放射线源53和FPD 54移动到规定位置，在此期间在载置了被检体M的状态下仅拍摄一次透视图像。为了区别于断层摄影而将这种摄影称为点片摄影。
对FPD 54如何检测从放射线源53照射的放射线进行说明。入射到FPD 54的放射线一旦被转变为电信号且以规定的倍率被放大之后就被转换为数字信号。该放大率是模拟增益。为了获取适于诊断的放射线透视图像，需要对被检体照射一定剂量的放射线。如果要以抑制被检体被放射线照射为目的，则要极力减少放射线的剂量。此时，当将模拟增益提高所减少的剂量的量时，电信号中所包含的噪声成分也被放大，因此在所获得的放射线透视图像中产生粒状的伪像。而当不提高模拟增益时，电信号不会被充分放大，因此放射线透视图像的对比度劣化。这样，以防止放射线透视图像的视觉识别性劣化为目的来对现有结构进行设定，使得模拟增益不超过某个值、放射线的剂量不低于某个值。
专利文献1：日本特开2006-271513号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，根据现有结构，存在如下问题点。
根据现有结构，存在以下问题点：在断层图像摄影模式下，被检体的被照射量大。在点片摄影的情况下，放射线的照射仅为一次。但是，由于在断层摄影的情况下拍摄多个透视图像，因此导致被检体的被照射量高。如果要在断层摄影时获得74张透视图像，则断层摄影时的放射线的被照射量为点片摄影时的74倍。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种在断层图像摄影模式下能够抑制被检体的被照射量的放射线透视摄影装置。
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摄影装置的特征在于，具备：放射线源，其照射放射线；放射线源控制单元，其控制放射线源的输出；放射线检测单元，其检测放射线；移动单元，其使放射线源和放射线检测单元同步地移动；图像生成单元，其根据放射线检测单元输出的检测信号生成透视图像；以及叠加单元，其使一系列透视图像或一系列透视图像中的将被检体的相同部分拍进去的部分透视图像相互叠加来生成断层图像，该一系列透视图像是将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，其中，放射线检测单元具备：(A)放射线转换单元，其将入射到放射线检测单元的放射线转换为电信号；以及(B)放大单元，其以规定的放大率来放大电信号，在将放射线源对放射线检测单元照射单次的放射线来获取单个透视图像的摄影方式作为点片摄影模式，并将获取断层图像的摄影方式作为断层图像摄影模式时，断层图像摄影模式时的放大率比点片摄影模式时的放大率大，断层图像摄影模式时的放射线源的单次的放射线输出比点片摄影模式时的放射线源的单次的放射线输出小。
[作用·效果]本发明的放射线摄影装置为能够选择点片摄影模式和断层图像摄影模式的结构。并且，本发明的放射线摄影装置所具备的放射线检测单元在将放射线转换为电信号之后，将该电信号进行放大并输出到图像生成单元。在现有结构中，与摄影模式无关地以规定的放大率来放大电信号。根据本发明，断层图像摄影模式的放大率比点片摄影模式时的放大率大。由此，即使抑制了断层图像摄影模式的放射线强度，断层图像摄影模式下获得的透视图像的对比度也高。
一般情况下，当提高放大率时，叠加到电信号中的噪声成分也被放大。在本发明的放射线摄影装置中，当获取透视图像时，确实容易出现由噪声成分引起的伪像。但是，断层图像是通过将一系列透视图像或一系列透视图像中的将被检体的相同部分拍进去的部分透视图像相互叠加而获得的。当将透视图像彼此进行比较时，由于伪像的显现方式不同，因此如果将它们叠加则能够抵消伪像。这样，在最终得到的断层图像中不会显现出伪像。透视图像之间的伪像的显现方式之所以不同，是由于叠加到电信号中的噪声成分随时间波动，分别在不同时刻获得多个透视图像。
而且，按照以往那样的低放大率进行点片摄影，因此在点片摄影时的透视图像中不会显现伪像而是清晰的。
另外，本发明所涉及的放射线摄影装置的特征在于，具备：放射线源，其照射放射线；放射线源控制单元，其控制放射线源的输出；放射线检测单元，其检测放射线；移动单元，其使放射线源和放射线检测单元同步地移动；图像生成单元，其根据放射线检测单元输出的检测信号来生成透视图像；以及叠加单元，其使一系列透视图像或一系列透视图像中的将被检体的相同部分拍进去的部分透视图像相互叠加来生成断层图像，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，其中，放射线检测单元具备：(A)放射线转换单元，其将入射到放射线检测单元的放射线转换为电信号；(B)放大单元，其以规定的放大率来放大电信号；以及(C)放大率设定单元，在将放射线源对放射线检测单元照射单次的放射线来获取单个透视图像的摄影方式作为点片摄影模式，并将获取断层图像的摄影方式作为断层图像摄影模式时，该放大率设定单元根据摄影时所选择的摄影模式设定放大单元的放大率，其中，放大率设定单元将断层图像摄影模式时的放大率设定为比点片摄影模式时的放大率大，放射线源控制单元进行设定，使得断层图像摄影模式时的放射线源的单次的放射线输出比点片摄影模式时的放射线源的单次的放射线输出小、并且将断层图像摄影模式时的放射线源的单次的放射线输出设为放大单元的增益不饱和的程度的强度。
[作用·效果]本发明的放射线摄影装置更为详细地说明了具备放射线转换单元和放大单元的上述放射线摄影装置。即，除了上述两个构成要素之外，还具备放大率设定单元，该放大率设定单元根据摄影模式设定放大单元的放大率。并且，放射线源控制单元是设定放射线源的输出的结构。由此，手术操作者能够根据所设定的摄影模式可靠地变更放大单元和放射线源。另外，通过放射线源控制单元将断层图像摄影模式下的放射线源的单次的放射线输出强度设定为放大单元的增益不饱和的程度的强度。该结构明确了断层图像摄影模式下的放射线输出的下限。如果放射线源的放射线输出低，则使放大单元的放大率增加相应的量。此时如果放射线输出过低，则放大单元的增益达到饱和，图像的明暗变得不分明。根据上述结构，以不会发生这种饱和现象的足够强的放射线来进行断层图像摄影，因此能够获得适于诊断的断层图像。
另外，上述结构更为具体地示出了本发明的放射线摄影装置。如果断层图像摄影模式下的放射线源的单次的放射线输出比点片摄影模式下的放射线源的单次的放射线输出小，则能够将断层图像摄影模式下的被检体的放射线照射抑制为最小限度。断层图像是叠加多个透视图像而生成的，因此即使在每个透视图像中拍进去一些伪像也没有问题。
另外，更为理想的是，上述移动单元使放射线源和放射线检测单元朝互相相反方向同步地移动，叠加单元将一系列透视图像相叠加来生成断层图像。
[作用·效果]关于上述结构，本发明适合通过使放射线源和放射线检测单元朝互相相反方向同步地移动来生成断层图像的结构。当生成断层图像时透视图像被叠加，因此能够抵消并去除透视图像中显现出的伪像。
另外，更为理想的是，上述移动单元使放射线源和放射线检测单元朝相同方向同步地移动，还具备同角度图像生成单元，该同角度图像生成单元将一系列透视图像分割为矩形条状来生成矩形条状图像，在选择对放射线检测单元照射的放射线的角度互相相同的矩形条状图像的同时将所选择的上述矩形条状图像接合而生成多张同角度图像，叠加单元将一系列同角度图像相叠加来生成断层图像。
[作用·效果]关于上述结构，本发明适合通过使放射线源和放射线检测单元朝相同方向同步地移动来生成断层图像的结构。在这种结构中，当生成断层图像时透视图像被叠加，因此能够抵消并去除透视图像中显现出的伪像。
另外，更为理想的是，上述放大单元由模拟式的放大器构成，还具备A/D转换单元，该A/D转换单元将放大单元的输出从模拟数据转换为数字数据。
[作用·效果]根据上述结构，在进行数字转换之前进行电信号的放大。放大前的电信号为模拟数据，因此如果将数据直接以模拟形式进行放大，则能够更为可靠地进行电信号的放大。
另外，更为理想的是，还具备输入单元，该输入单元用于输入手术操作者的指示，能够根据手术操作者的指示变更摄影方式。
[作用·效果]根据上述结构，能够根据手术操作者的指示来选择断层图像摄影模式和点片摄影模式。如果手术操作者选择了某一种模式，则能够与该模式相应地进行放大率的变更。手术操作者能够不必在意放大率地进行拍摄。
发明的效果
本发明的放射线摄影装置为能够选择点片摄影模式和断层图像摄影模式的结构。并且，本发明的放射线摄影装置中具备的放射线检测单元在将放射线转换为电信号之后，将该电信号进行放大并输出到图像生成单元。根据本发明，断层图像摄影模式的放大率比点片摄影模式下的放大率大。通过将多个透视图像相叠加能够获得断层图像。当将透视图像彼此进行比较时，伪像的表现方式不同，因此如果将它们相叠加，则能够抵消伪像。这样在最终获得的断层图像中不会显现伪像。而且，以如以往那样的低放大率进行点片摄影，因此点片摄影时的透视图像中不会显现伪像而是清晰的。
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框图。
图2是说明实施例1所涉及的FPD的结构的截面图。
图3是说明实施例1所涉及的FPD的结构的示意图。
图4是说明实施例1所涉及的表格的示意图。
图5是说明实施例1所涉及的断层图像摄影模式的动作的示意图。
图6是说明实施例1所涉及的断层图像摄影模式的动作的示意图。
图7是说明实施例1所涉及的断层图像摄影模式的动作的示意图。
图8是说明实施例2所涉及的X射线摄影装置的结构的功能框图。
图9是说明实施例2所涉及的断层图像摄影模式的动作的示意图。
图10是说明实施例2所涉及的断层图像摄影模式的动作的示意图。
图11是说明实施例2所涉及的断层图像摄影模式的动作的示意图。
图12是说明实施例2所涉及的断层图像摄影模式的动作的示意图。
图13是说明现有结构的放射线摄影装置的结构的功能框图。
附图标记说明
3：X射线管(放射线源)；4：FPD(放射线检测单元)；6：X射线管控制部(放射线源控制单元)；7：同步移动机构(移动单元)；11：图像生成部(图像生成单元)；12：叠加部(叠加单元)；21：操作台(输入单元)；40：转换层(放射线转换单元)；44：放大器阵列(放大单元)；45：放大器阵列控制部(放大率设定单元)
具体实施方式
下面，对多个实施例中的用于实施发明的最佳方式进行说明。
实施例1
接着，参照附图来说明实施例1所涉及的放射线摄影装置的各实施例。此外，各实施例中的X射线相当于实施例1的结构的放射线。
<X射线摄影装置的结构>
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框图。如图1所示，实施例1所涉及的X射线摄影装置1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，其对被置于顶板2的上部的被检体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，其设置在顶板2的下部，检测被检体M的透过X射线图像；同步移动机构7，其在锥状的X射线束的中心轴与FPD 4的中心点总是一致的状态下，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，其以覆盖检测FPD 4的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，X射线管3、顶板2、FPD4以该顺序在铅垂方向上排列。X射线摄影装置1相当于本发明的放射线摄影装置，X射线管3相当于本发明的放射线源。另外，FPD 4相当于本发明的放射线检测单元。另外，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。该X射线管3中附有准直器，该准直器将X射线束校准成棱锥的锥状。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。X射线管控制部6相当于本发明的放射线源控制单元。
并且，实施例1所涉及的X射线摄影装置1还具备统一控制各控制部6、8的主控制部25和显示X射线断层图像的显示部22。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以及后述的图像生成部11、叠加部12。叠加部12相当于本发明的叠加单元，图像生成部11相当于本发明的图像生成单元。
操作台21用于输入手术操作者的指示。由此，手术操作者能够选择进行点片摄影还是进行断层摄影，并且能够指示开始摄影。操作台21相当于本发明的输入单元。
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平行的直线轨道进行直行移动。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，该X射线照射角例如被从初始角-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。同步移动控制部8同步地控制同步移动机构7和X射线管倾斜机构9。体轴方向A相当于本发明的移动方向。
另外，同步移动机构7使设置在顶板2的下部的FPD 4与上述X射线管3的直行移动同步地沿着被检体M的体轴方向A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，构成为总是由FPD 4的整个X射线检测面来接收因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。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1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，由于总是由FPD 4的整个X射线检测面接收锥状的X射线束，因此拍摄中锥状的X射线束的中心轴总是通过FPD 4的中心点。另外，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沿着体轴方向A同步且朝互相相反方向移动。
说明FPD 4的结构。如图2所示，FPD 4具备：转换层40，其由非晶硒构成；有源矩阵基板41，其被该转换层40层压；以及平面电极42，其用于将转换层40置于规定的电场。将用于收集载流子的收集电极41a以与转换层40相连接的方式设置在有源矩阵基板41中。该收集电极41a沿着有源矩阵基板41的扩展平面被排列成矩阵状。在各收集电极41a上设置有蓄积电荷的电容41c。在各电容41c上设置有控制电荷的提取的晶体管41t。因而，电容41c、晶体管41t如图3所示那样被二维地排列。此外，平面电极42被绝缘层39覆盖。转换层40相当于本发明的放射线转换单元。一个电容41c和与该电容相连接的一个晶体管41t构成单个的X射线检测元件。
二维排列的晶体管41t与纵横延伸成网格状的布线相连接。即，图3中的纵向排列的晶体管41t的读出电极全部与共用的放大器电极Q1～Q4中的某一个相连接，图2中的横向排列的晶体管41t的栅极G全部与共用的栅极控制电极H1～H4中的某一个相连接。栅极控制电极H1～H4与栅极驱动器43相连接，放大器电极Q1～Q4与放大器阵列44相连接。放大器阵列44是由模拟式的放大器排列成阵列状而构成的，相当于本发明的放大单元。
对从各电容41c中读出电荷的结构进行说明。设为图3中的各电容41c中蓄积有电荷。栅极驱动器43通过栅极控制电极H1将晶体管41t一起导通。被导通的横向排列的四个晶体管41t通过放大器电极Q1～Q4将电荷(原始信号)传递到放大器阵列44。原始信号是模拟数据，相当于本发明的电信号。
接着，栅极驱动器43通过栅极控制电极H2将晶体管41t一起导通。这样，栅极驱动器43将栅极控制电极H1～H4依次导通。每次将不同行的晶体管41t导通。这样，FPD 4成为按每行读出蓄积在各电容41c中的电荷的结构。
在放大器阵列44中，针对放大器电极Q1～Q4分别设置用于放大信号的放大器。从放大器电极Q1～Q4输入到放大器阵列44的原始信号在此以规定的放大率被放大。从放大器阵列44输出的成为模拟数据的放大信号被A/D转换器46进行数字转换后，被输出到图像生成部11。各放大信号被转换为像素值，通过将其进行二维排列来生成图像。A/D转换器46相当于本发明的A/D转换单元。针对每个放大器设置A/D转换器46。
放大器阵列44根据由放大器阵列控制部45输出的模拟增益(放大率)来放大原始信号。当放大器阵列控制部45输出3的值来作为模拟增益时，放大器阵列44将从晶体管41t输出的原始信号放大三倍并输出放大信号。放大器阵列控制部45相当于本发明的放大率设定单元。
在存储部23中存储有将模拟增益与X射线管3的控制相关的参数相关联的表格T(参照图4)。点片摄影用的X射线管3的控制相关的各参数与点片摄影用的模拟增益相关联。断层摄影用的X射线管3的控制相关的各参数与断层摄影用的模拟增益相关联。断层摄影用的模拟增益的值是比点片摄影用的模拟增益的值高的值。另外，规定X射线管3的控制相关的各参数使得断层摄影输出比点片摄影的输出低的X射线。具体地说，参数是指X射线管3的管电流、管电压、脉冲宽度(X射线束的相当于1个脉冲的照射时间)。通过将参数设为上述结构，断层摄影时的单次的X射线脉冲照射到被检体时的被照射量被抑制成比点片摄影时的被照射量低。此外，在断层摄影的情况下，X射线脉冲对被检体照射74次。
断层摄影时的放射线束的平均单次的放射线强度比点片摄影时的放射线强度小。这种放射线束的输出的调整既可以通过调节放射线束的脉冲宽度来实现，也可以通过调节放射线束的管电流、管电压来实现。另外，也可以同时调节脉冲宽度、管电流、管电压。
接着，对实施例1所涉及的X射线摄影装置1的断层图像的获取原理进行说明。图5是说明实施例1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5所示，为了使位于基准裁切面MA的点P、Q总能分别被投影为FPD 4的X射线检测面的不动点p、q，而使FPD 4与由X射线管3产生的锥状的X射线束19的照射方向一致地朝X射线管3的相反方向同步移动，同时利用图像生成部11生成一系列被检体图像。被检体的投影图像在改变位置的同时被拍进一系列被检体图像Pm中。然后，如果利用叠加部12将该一系列被检体图像Pm相叠加，则位于基准裁切面MA的图像(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上的点I在改变FPD 4中的投影位置的同时作为点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12叠加X射线透视图像的阶段不成像而变得模糊。这样，通过进行一系列被检体图像Pm的叠加能够获得仅将位于被检体M的基准裁切面MA的图像拍进去的X射线断层图像。这样，当单纯叠加X射线透视图像时，能够获得基准裁切面MA中的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，通过变更叠加部12的设定，处于与基准裁切面MA水平的任意的裁切位置都能够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中移动，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以规定的间距向体轴方向A偏移并叠加，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12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。
<X射线摄影装置的动作>
接着，说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的动作。以有效表示实施例1的结构特征为目的，设为首先进行被检体的点片摄影，之后进行断层摄影。首先，将被检体载置于顶板2。当手术操作者通过操作台21指示X射线管3、FPD 4移动时，X射线管3、FPD 4移动到被检体M的体轴方向的同一位置。夹在X射线管3与FPD 4之间的被检体M的部分是在点片摄影时所透视的被检体M的关注部位。
当手术操作者通过操作台21指示开始点片摄影时，X射线摄影装置1成为点片摄影模式。然后，X射线管控制部6从存储部23获取点片摄影用的参数，放大器阵列控制部45从存储部23获取点片摄影用的模拟增益。于是，在图像生成部11中生成使用了较强的放射线的对比度高的透视图像P，并通过显示部22来显示该透视图像P。这样X射线管控制部6根据拍摄时所选择的摄影模式来设定X射线管3的输出，控制X射线管3。另外，放大器阵列控制部45根据拍摄时所选择的摄影模式来设定放大器阵列44的放大率。也就是说，当变更摄影模式时，X射线摄影装置1变更为使X射线管3的输出和放大器阵列44的放大率适于所选择的摄影模式。
接着，当手术操作者通过操作台21指示开始被检体的断层摄影时，X射线摄影装置1切换为断层图像摄影模式。然后，X射线管控制部6从存储部23获取断层摄影用的参数，放大器阵列控制部45从存储部23获取断层摄影用的模拟增益。由于原来使用较弱的放射线，因此理应获得对比度低的透视图像。但是，放大器阵列控制部45所获取到的模拟增益比点片摄影时获取到的模拟增益高，因此从晶体管41t输出的原始信号以高放大率被放大，在图像生成部11中生成对比度高的透视图像。如图4的表格T所示那样，断层图像摄影模式的模拟增益为10倍。X射线管3和FPD 4在沿着被检体的体轴方向A朝相反方向移动的同时获得74张透视图像P1～P74。
叠加到原始信号中的噪声成分(伪像)被拍进以高放大率放大得到的透视图像P中。具体地说，如图6所示，粒状的伪像被拍进各个透视图像P中。如果在点片摄影的情况下，无法去除该粒状的伪像。但是，在断层摄影的情况下，能够在叠加透视图像P的过程中去除伪像。叠加到原始信号的伪像随时间波动，因此在所获得的透视图像P之间，粒状的伪像的图案各不相同。在叠加部12叠加透视图像P时这种粒状的伪像被抵消，如图7所示，断层图像C中不会显现噪声的影响。在显示部22中显示这种视觉识别性优良的断层图像C。此外，图6中用剖面线表示的区域是被拍进了透视图像P中的被检体的透视图像。
另外，X射线管控制部6将断层摄影模式时的X射线管3的单次X射线输出设定为放大器阵列44的增益不饱和的程度的强度。当X射线输出弱时，相应地从X射线检测元件输出了的原始信号小。为了将该微弱的原始信号用于生成断层图像，需要以更高的放大率来放大原始信号。但是，放大器阵列44的放大率是有限度的。即，当要使放大器阵列44以高放大率进行放大时，放大器阵列44的增益达到饱和。于是，与从检测元件输出的原始信号的强弱无关地，放大器阵列44都将相同的输出数据输出到A/D转换器46。也就是说，用X射线检测元件输出的原始信号的强弱来表示的被检体M的透视图像被放大器阵列44消除。如果发生这种放大器阵列44饱和现象，则不能生成断层图像C。
由于存在这种情况，因此根据实施例1的结构，在断层图像摄影模式下，以足够强的X射线输出来进行摄影。由此，不会发生放大器阵列44饱和现象。因而，用检测元件输出的原始信号的强弱来表示的被检体M的透视图像不会被放大器阵列44消除而能够可靠地被发送到图像生成部11。
实施例2
接着，说明实施例2所涉及的X射线摄影装置30。图8是实施例2所涉及的X射线断层摄影装置的功能框图。如图8所示，实施例2所涉及的X射线摄影装置与实施例1所说明的结构相似。因而，适当省略针对结构相同的各部的说明。此外，关于实施例2的结构，X射线管3和FPD 4的移动方式和X射线透视图像的图像处理方式与实施例1不同。FPD 4的结构与实施例1相同，因此省略说明。
同步移动机构7使设置在顶板2的下部的FPD 4与上述X射线管3的直行移动同步地沿着被检体M的体轴方向A进行直行移动。并且，该移动方向与X射线管3的移动方向为同一方向。也就是说，构成为总是由FPD 4的整个X射线检测面来接收因X射线管3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。这样，在一次检查中，FPD 4一边与X射线管3朝相同方向同步地移动，一边获得例如74张X射线透视图像。具体地说，X射线管3和FPD 4经由用虚线表示的位置一直同向地移动到用点划线表示的位置处。
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的关注部位进行照射，在一系列X射线透视图像的拍摄中，该X射线照射角始终固定为0°。
在X射线摄影装置30中，在介于图像生成部11和叠加部12之间的位置处还具备同角度图像生成部19，该同角度图像生成部19生成后述的同角度图像。
接着，对实施例2所涉及的X射线摄影装置30的断层图像的获取原理进行说明。在通过一系列拍摄而得到的74张X射线透视图像在图像生成部11中形成之后被发送到同角度图像生成部19，于是例如形成50张同角度图像。如果利用叠加部12将该50张同角度图像相叠加，则能够获得期望的X射线断层图像。
说明同角度图像生成部19中的动作。在同角度图像生成部19中，首先将得到的X射线透视图像沿着与X射线管3和FPD 4的同步移动方向正交的方向进行分割，例如获得50个矩形条状图像。然后，在从一系列X射线透视图像获得的(74×50＝3700)个矩形条状图像中，选择与所照射的X射线的角度互相相同的矩形条状图像，同时将它们接合而获得同角度图像。如果将各个X射线透视图像分割成50份，则能够获得50张同角度图像。本发明所涉及的X射线束为锥状，但通过这种过程能够适用于使用了公知的长X射线束的X射线断层摄影装置的重构法。
对同角度图像生成部19所进行的图像处理进行更为详细的说明。图9、图10以及图11是说明实施例2所涉及的X射线断层图像的同角度图像生成部的图像处理的示意图。在说明之前，如图9的(a)～图9的(d)所示，若X射线管3每次移动间距d，则如图9的(e)～图9的(h)所示，将在FPD 4的检测面上拍摄到的X射线透视图像分别设为O1、O2、...OI、...、OM(1≤I≤M)。如果X射线管3每次移动间距d则X射线管3间歇性地照射X射线。即，每当移动间距d时进行X射线的脉冲照射。并且，追随该X射线管3，FPD 4也同步地进行移动。
具体地说，最初X射线管3在图9的(a)所示的位置处照射X射线，接着在移动了间距d后的图9的(b)所示的位置处照射X射线。在图9的(a)中，通过FPD 4检测X射线能够获得X射线透视图像O1(参照图9的(e))，在图9的(b)中，通过FPD 4检测X射线能够获得X射线透视图像O2(参照图9的(f))。下面，同样地，当X射线管3每次移动间距d时，在第(I-1)次，在图9的(c)所示的位置处照射X射线，在图9的(c)中FPD 4检测X射线，由此能够获得X射线透视图像OI(参照图9的(g))。最终，在第(M-1)次，在图9的(d)所示的位置处照射X射线，在图9的(d)中FPD 4检测X射线，由此能够获得X射线透视图像OM(参照图9的(h))。在实施例2中，将图9的(a)的摄像开始位置设为被检体M的脚侧，将图9的(d)的摄像结束位置设为被检体M的头侧，图9的(a)～图9的(d)随着X射线管3和FPD 4的移动而沿着被检体M的体轴方向A依次进行移动。
通过使X射线管3每次移动间距d，能够每隔间距d分解各X射线透视图像O1、O2、...OI、...、OM。具体地说，如图9的(i)的放大图所示，每隔间距d将连结X射线管3和FPD 4的照射轴与被检体M的体轴所成的角即投影角设为θ1、θ2、...、θJ、...、θN-1、θN(1≤J≤N)。于是，每隔间距d分解得到的图像分别与被分成相同投影角θ1、θ2、...、θJ、...、θN-1、θN后得到的矩形条状图像一致。
如图9的(e)所示，X射线透视图像O1每隔间距d被分解为O11、O12、...O1J、...、O1(N-1)、O1N，分解后得到的矩形条状图像O11成为以投影角θ1进行照射而得到的图像，分解后得到的矩形条状图像O12成为以投影角θ2进行照射而得到的图像，以下同样地，分解后得到的矩形条状图像O1J成为以投影角θJ进行照射而得到的图像，最后分解得到的矩形条状图像O1N成为以投影角θN进行照射而得到的图像。
同样地，如图9的(f)所示，X射线透视图像O2每隔间距d被分解为O21、O22、...O2J、...、O2(N-1)、O2N，分解后得到的矩形条状图像O21成为以投影角θ1进行照射而得到的图像，分解后得到的矩形条状图像O22成为以投影角θ2进行照射而得到的图像，以下同样地，分解后得到的矩形条状图像O2J成为以投影角θJ进行照射而得到的图像，最后分解得到的矩形条状图像O2N成为以投影角θN进行照射而得到的图像。
如图9的(g)所示，在第(I-1)次，X射线透视图像OI每隔间距d被分解为OI1、OI2、...OIJ、...、OI(N-1)、OIN，分解后得到的矩形条状图像OI1成为以投影角θ1进行照射而得到的图像，分解后得到的矩形条状图像OI2成为以投影角θ2进行照射而得到的图像，以下同样地，分解后得到的矩形条状图像OIJ成为以投影角θJ进行照射而得到的图像，最后分解得到的矩形条状图像OIN成为以投影角θN进行照射而得到的图像。
最后，如图9的(h)所示，在第(M-1)次，X射线透视图像OM每隔间距d被分解为OM1、OM2、...OMJ、...、OM(N-1)、OMN，分解后得到的矩形条状图像OM1成为以投影角θ1进行照射而得到的图像，分解后得到的矩形条状图像OM2成为以投影角θ2进行照射而得到的图像，以下同样地，分解后得到的矩形条状图像OMJ成为以投影角θJ进行照射而得到的图像，最后分解得到的矩形条状图像OMN成为以投影角θN进行照射而得到的图像。
如图10、图11所示，将这样分解得到的各图像分别按相同的投影角θ1、θ2、...、θJ、...、θN-1、θN进行合成。如图10的(a)～图10的(d)、图10的(f)～图10的(i)、图11的(a)～图11的(d)以及图11的(f)～图11的(i)所示，如上所述的各X射线透视图像O1、O2、...OI、...、OM具有按间距d分解得到(即按照各投影角θ1、θ2、...、θJ、...、θN-1、θN划分)的图像。
例如，在投影角为θ1的情况下，将图10的(a)所示的X射线透视图像O1中的矩形条状图像O11、图10的(b)所示的X射线透视图像O2中的矩形条状图像O21、...、图10的(c)所示的X射线透视图像OI中的矩形条状图像OI1、...、图10的(d)所示的X射线透视图像OM中的矩形条状图像OM1进行合成，由此如图10的(e)所示，获得投影角为θ1的同角度图像R1。
同样地，在投影角为θ2的情况下，将图10的(f)所示的X射线透视图像O1中的矩形条状图像O12、图10的(g)所示的X射线透视图像O2中的矩形条状图像O22、...、图10的(h)所示的X射线透视图像OI中的矩形条状图像OI2、...、图10的(i)所示的X射线透视图像OM中的矩形条状图像OM2进行合成，由此如图10的(j)所示，获得投影角为θ2的同角度图像R2。
在第(J-1)次，在投影角为θJ的情况下，将图11的(a)所示的X射线透视图像O1中的矩形条状图像O1J、图11的(b)所示的X射线透视图像O2中的矩形条状图像O2J、...、图11的(c)所示的X射线透视图像OI中的矩形条状图像OIJ、...、图11的(d)所示的X射线透视图像OM中的矩形条状图像OMJ进行合成，由此如图11的(e)所示，获得投影角为θJ的同角度图像RJ。
最后，在第(N-1)次，在投影角为θN的情况下，将图11的(f)所示的X射线透视图像O1中的矩形条状图像O1N、图11的(g)所示的X射线透视图像O2中的矩形条状图像O2N、...、图11的(h)所示的X射线透视图像OI中的矩形条状图像OIN、...、图11的(i)所示的X射线透视图像OM中的矩形条状图像OMN进行合成，由此如图11的(j)所示，获得投影角为θN的同角度图像RN。
汇总以上内容，同角度图像生成部19按照相同的投影角θ1、θ2、...、θJ、...、θN-1、θN来对分解后得到的各图像进行合成，如图10的(e)、图10的(j)、图11的(e)以及图11的(j)所示，获得每个投影角θ1、θ2、...、θJ、...、θN-1、θN的同角度图像R1、R2、...、RJ、...、RN。
叠加部12根据合成后的该同角度图像R1、R2、...、RJ、...、RN进行重构处理来获得断层图像。在重构处理中，可以使用公知的滤波反向投影(FBP：Filtered Back Projection)(也称为“滤波校正反向投影法”)来进行。
<X射线摄影装置的动作>
接着，说明实施例2所涉及的X射线摄影装置的动作。以有效表示实施例2的结构特征为目的，设为首先进行被检体的点片摄影，之后进行断层摄影。首先，将被检体载置于顶板2。当手术操作者通过操作台21指示X射线管3、FPD 4移动时，X射线管3、FPD 4移动到被检体M的体轴方向的同一位置。夹在X射线管3与FPD 4之间的被检体M的部分是在点片摄影时被透视的被检体M的关注部位。
当手术操作者通过操作台21指示开始点片摄影时，X射线摄影装置30成为点片摄影模式。然后，X射线管控制部6从存储部23获取点片摄影用的参数，放大器阵列控制部45从存储部23获取点片摄影用的模拟增益。于是，在图像生成部11中生成使用了较强的放射线的对比度高的透视图像P，通过显示部22来显示该透视图像P。
接着，当手术操作者通过操作台21指示开始被检体的断层摄影时，X射线摄影装置30切换为断层图像摄影模式。然后，X射线管控制部6从存储部23获取断层摄影用的参数，放大器阵列控制部45从存储部23获取断层摄影用的模拟增益。由于原来使用较弱的放射线，因此理应获取对比度低的透视图像。但是，放大器阵列控制部45获取到的模拟增益比点片摄影时获取到的模拟增益高，因此从晶体管41t输出的原始信号被以高放大率放大，在图像生成部11中生成对比度高的透视图像。如图4的表格T所示那样，断层图像摄影模式的模拟增益为10倍。X射线管3和FPD 4在沿着被检体的体轴方向A朝相同方向以相同速度移动的同时能够获取多张同角度图像。
叠加到原始信号的噪声成分(伪像)被拍进以高放大率放大后得到的同角度图像R中。具体地说，如图12所示，粒状的伪像被拍进各个同角度图像R中。如果在点片摄影的情况下，不能去除该粒状的伪像。但是，在断层摄影的情况下，能够在叠加透视图像P的过程中去除伪像。叠加到原始信号的伪像随时间波动，因此在所获得的同角度图像R之间粒状的伪像的图案各不相同。在叠加部12叠加同角度图像R时这种粒状的伪像被抵消，断层图像C中不会显现噪声的影响。这样视觉识别性优良的断层图像C在显示部22中进行显示。此外，图12中用剖面线表示的区域是被拍进了同角度图像R中的被检体的透视图像。
与实施例1的结构同样地，将实施例2的断层摄影模式时的X射线管3的单次X射线输出设定为放大器阵列44的增益不饱和的程度的强度。
如上所述，实施例1的X射线摄影装置1是能够选择点片摄影模式和断层图像摄影模式的结构。并且，实施例1的X射线摄影装置1中具备的FPD 4在将X射线转换为原始信号之后，将原始信号放大并输出到图像生成部11。在现有结构中，与摄影模式无关地以规定的模拟增益来放大原始信号。另一方面，根据实施例1，断层图像摄影模式的模拟增益比点片摄影模式时的模拟增益大。由此，即使抑制了断层图像摄影模式的放射线的剂量，在断层图像摄影模式下获得的透视图像P的对比度也会很高。
一般情况下，当提高模拟增益时，叠加到原始信号的噪声成分也被放大。在实施例1的X射线摄影装置1中，当获取透视图像P时，如图6所说明那样容易出现由噪声成分引起的伪像。但是，断层图像C是通过将多个透视图像P、同角度图像R相叠加而获得的。当将透视图像P与同角度图像R相比较时，由于伪像的表现方式不同，因此如果将它们相叠加则能够抵消伪像。这样，在最终得到的断层图像C中不会显现出伪像。透视图像之间伪像的表现方式之所以不同，是由于叠加到原始信号的噪声成分随时间波动，且多个透视图像P分别在不同时刻获得。构成同角度图像R的矩形条状图像也分别在不同时刻获得，因此矩形条状图像中显现出的伪像也不同。
而且，以如以往那样的低模拟增益进行点片摄影，放射线的强度也非常强，因此点片摄影时的透视图像P中不会显现伪像而是清晰的。
另外，断层图像摄影模式时的X射线管3的单次的放射线输出比点片摄影模式时的X射线管3的单次的放射线输出小。由此，能够将断层图像摄影模式时的被检体M的放射线照射抑制为最小限度。断层图像C是将多个透视图像P相叠加而生成的，因此即使在各个透视图像P中拍进去多少伪像也没有问题。
另外，根据上述结构，在进行数字转换之前进行电信号的放大。放大前的电信号是模拟数据，因此如果数据直接以模拟的形式进行放大，则能够更为可靠地进行原始信号的放大。而且，如果一旦进行数字处理，则图像生成部11之后的数据处理会变得简单，并且能够极力防止伴随数据的输送的劣化。
另外，根据上述结构，能够根据手术操作者的指示来选择断层图像摄影模式和点片摄影模式。手术操作者如果选择了某一种模式，则能够与该模式相对应地进行模拟增益的变更。手术操作者能够不必在意模拟增益地进行拍摄。
另外，通过X射线管控制部6将断层图像摄影模式时的X射线管3的单次的X射线输出设定为放大器阵列44的增益不饱和的程度的强度。该结构明确了断层图像摄影模式时的X射线输出的下限。当X射线管3的X射线输出低时，使放大器阵列44的放大率增加那么些。此时如果X射线输出过于低，则放大器阵列44的增益达到饱和，图像的明暗变得不分明。根据上述结构，以不会发生这种饱和现象的足够强的X射线来进行断层图像摄影，因此能够获得适于诊断的断层图像C。
本发明并不限于上述各实施例的结构，还能够进行如下变形来实施。
(1)上述各实施例是医用的装置，但本发明还能够应用于工业用、原子能用的装置。
(2)上述各实施例所述的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。
产业上的可利用性
如上所述，本发明适用于医用的放射线摄影装置。

Claims (6)

1.一种放射线摄影装置，其特征在于，具备：
放射线源，其照射放射线；
放射线源控制单元，其控制上述放射线源的输出；
放射线检测单元，其检测放射线；
移动单元，其使上述放射线源和上述放射线检测单元同步地移动；
图像生成单元，其根据上述放射线检测单元输出的检测信号生成透视图像；以及
叠加单元，其使一系列透视图像或一系列透视图像中的将被检体的相同部分拍进去的部分透视图像相互叠加来生成断层图像，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，
其中，上述放射线检测单元具备：
(A)放射线转换单元，其将入射到上述放射线检测单元的放射线转换为电信号；以及
(B)放大单元，其以规定的放大率来放大上述电信号，
当将上述放射线源对上述放射线检测单元照射单次的放射线来获取单个透视图像的摄影方式作为点片摄影模式，并将获取上述断层图像的摄影方式作为断层图像摄影模式时，
上述断层图像摄影模式时的放大率比上述点片摄影模式时的放大率大，
上述断层图像摄影模式时的上述放射线源的单次的放射线输出比上述点片摄影模式时的上述放射线源的单次的放射线输出小。
2.一种放射线摄影装置，其特征在于，具备：
放射线源，其照射放射线；
放射线源控制单元，其控制上述放射线源的输出；
放射线检测单元，其检测放射线；
移动单元，其使上述放射线源和上述放射线检测单元同步地移动；
图像生成单元，其根据上述放射线检测单元输出的检测信号来生成透视图像；以及
叠加单元，其使一系列透视图像或一系列透视图像中的将被检体的相同部分拍进去的部分透视图像相互叠加来生成断层图像，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，
其中，上述放射线检测单元具备：
(A)放射线转换单元，其将入射到上述放射线检测单元的放射线转换为电信号；
(B)放大单元，其以规定的放大率来放大上述电信号；以及
(C)放大率设定单元，在将上述放射线源对上述放射线检测单元照射单次的放射线来获取单个透视图像的摄影方式作为点片摄影模式，并将获取上述断层图像的摄影方式作为断层图像摄影模式时，该放大率设定单元根据摄影时所选择的摄影模式设定放大单元的放大率，
其中，上述放大率设定单元将上述断层图像摄影模式时的放大率设定为比上述点片摄影模式时的放大率大，
上述放射线源控制单元进行设定，使得上述断层图像摄影模式时的上述放射线源的单次的放射线输出比上述点片摄影模式时的上述放射线源的单次的放射线输出小，并且将上述断层图像摄影模式时的上述放射线源的单次的放射线输出设为放大单元的增益不饱和的程度的强度。
3.根据权利要求1或2所述的放射线摄影装置，其特征在于，
上述移动单元使上述放射线源和上述放射线检测单元朝互相相反方向同步地移动，
上述叠加单元将一系列透视图像相叠加来生成断层图像。
4.根据权利要求1或2所述的放射线摄影装置，其特征在于，
上述移动单元使上述放射线源和上述放射线检测单元朝相同方向同步地移动，
还具备同角度图像生成单元，该同角度图像生成单元将一系列透视图像分割为矩形条状来生成矩形条状图像，在选择对放射线检测单元照射的放射线的角度互相相同的矩形条状图像的同时，将所选择的上述矩形条状图像接合，来生成多张同角度图像，
上述叠加单元将一系列同角度图像相叠加来生成断层图像。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的放射线摄影装置，其特征在于，
上述放大单元由模拟式的放大器构成，
还具备A/D转换单元，该A/D转换单元将上述放大单元的输出从模拟数据转换为数字数据。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的放射线摄影装置，其特征在于，
还具备输入单元，该输入单元用于输入手术操作者的指示，
能够根据手术操作者的指示变更摄影方式。
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