CN102481129A - 放射线摄影装置以及图像获取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供如下一种放射线摄影装置：即使是具有补偿滤波器(5)的结构也能够简便且准确地估计直接放射线，获得对比度良好的X射线透视图像(p)或断层图像。本发明具备直接射线衰减率获取部(12)，该直接射线衰减率获取部(12)根据入射到被检体(M)的直接放射线的剂量和从被检体(M)射出的直接放射线的剂量来求出直接放射线的衰减率。本发明将一次间接射线衰减率设为与直接射线衰减率相等来求出直接射线衰减率，该一次间接射线衰减率是由补偿滤波器(5)产生的一次间接放射线通过被检体(M)而减少的比例。通过这样，能够提供一种不用像以往那样进行复杂的运算就能够简便地获得X射线透视图像(p)或断层图像的X射线摄影装置(1)或X射线摄影装置(37)。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过照射放射线来获取被检体的透视图像的放射线摄影装置以及图像获取方法，特别是涉及一种具备补偿滤波器的放射线摄影装置以及图像获取方法，该补偿滤波器对照射被检体之前的放射线的强弱进行调节。
背景技术
在医疗机构中配备有获取被检体的透视图像的放射线摄影装置。对现有的放射线摄影装置的结构进行说明。如图12的(a)所示，现有的放射线摄影装置51具备载置被检体M的顶板52、照射放射线的放射线源53以及检测放射线的检测器54。
当从放射线源53照射放射线时，放射线束B透过被检体M入射到检测器54。检测器54所输出的检测信号被构建为放射线透视图像。
在整个放射线束B中，从放射线源53放射的放射线的剂量都相同。因而，如果在没有将被检体M载置于顶板52的状态下获取图像，则所获取到的图像的像素值在整个图像区域都大致相同。然而，如果想要在该状态下生成被检体M的透视图像，则所获取到的放射线透视图像P的中心部的放射线的剂量不足，如图12的(b)那样，将被检体M的中央部拍摄得较暗。这是由于，被检体M的厚度为体轴方向的中心部最厚，随着从中心部趋向周缘逐渐变薄，放射线束B透过被检体M的中心部比透过周缘部难。
以防止这种检测器54的局部曝光不均为目的，在放射线源53中设置补偿滤波器55。透过补偿滤波器55的放射线束B的体轴方向的中央部c的放射线的剂量比周缘部s强(参照专利文献1)。
专利文献1：美国专利说明书第5,666,391号
发明内容
发明要解决的问题
然而，根据现有的结构，存在如下问题。即，当放射线通过补偿滤波器55时，产生前进方向发生变更的散射放射线，该散射放射线导致放射线透视图像的可视性劣化。从放射线源53照射出的放射线透过补偿滤波器55朝向检测器54。此时，产生因与构成补偿滤波器55的电子碰撞而变更了前进方向的放射线。将该放射线称为散射放射线，该散射放射线成为放射线透视图像的对比度劣化的主要原因。在产生更多散射放射线的锥束摄像的情况下这种问题尤为显著。
当放射线束B透过被检体M时也产生该散射放射线。以往，存在以下结构：将检测器54检测到的放射线作为直接放射线(不发生散射而到达检测器54的放射线)与散射放射线的和，进行估计运算来算出直接放射线的强度，基于此获取放射线透视图像。如果仅利用直接放射线来获取放射线透视图像，则图像的对比度良好。
当进行这种直接放射线的强度的估计时，由补偿滤波器55产生的间接放射线成为干扰。即，上述估计方法以间接放射线由被检体M产生为前提来进行。因而，在仅将现有的估计方法应用在如下结构的情况下不能准确地估计直接放射线，该结构是间接放射线在补偿滤波器55和被检体M这两处产生。
因此，作为消除补偿滤波器55的间接放射线的影响的方法，存在一种预先求出透过补偿滤波器55后的直接放射线的方法。该方法是，在想要估计直接放射线的情况下，如图13那样使用光阑S，仅向构成检测器54的各检测元件e的其中一个照射直接放射线，预先求出该直接放射线的强度。根据该方法，一边移动光阑S一边针对所有的检测元件e依次求出直接放射线，不仅耗费大量劳力，还必须高精度地移动光阑S。而且，如果与摄影相应地更换补偿滤波器55、或变更放射线源53所照射的X射线的能量、或变更放射线源53与检测器54之间的距离，则补偿滤波器55的放射线的散射的方式不同。因而，每当变更摄影条件，都必须使用光阑S测量直接放射线，使用光阑S的方法不能称之为现实的解决方法。
另外，关于现有的直接放射线的估计方法，能够考虑以下方法：能够将利用检测器54检测到的放射线分离为因物体而发生散射的间接放射线和没有发生散射的直接放射线，因此，在未将被检体M载置于顶板52的状态下进行摄影(空置摄影)，预先估计直接放射线。利用空置摄影来预先估计透过补偿滤波器55的直接放射线，这次，如果将被检体M载置于顶板52再次进行摄影，则能够估计透过被检体M的直接放射线。但是，在该方法中，需要进行以下两个阶段的运算：求出已经透过补偿滤波器55的直接放射线以及求出其中有多少直接放射线因被检体M而发生了散射，并且直到运算结束为止需要时间。即，就空置摄影而言，在进行了散射放射线的估计运算之后，进行将被检体M载置于顶板52的状态下的散射放射线的估计运算，运算花费工夫。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供如下一种放射线摄影装置：即使是具有补偿滤波器的结构也能够简便且准确地估计直接放射线，获得对比度良好的放射线透视图像、断层图像。
用于解决问题的方案
本发明为了解决这种问题采用如下结构。
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；补偿滤波器，其配置于放射线源并且调节放射线的剂量；检测单元，其检测透过了补偿滤波器的放射线并输出检测数据；(A)空置数据存储单元，其存储空置数据，该空置数据是不使被检体介于放射线源与检测单元之间而获得的检测数据；(B)被检体数据存储单元，其存储被检体数据，该被检体数据是使被检体介于放射线源与检测单元之间而获得的检测数据；(C)二次间接射线估计单元，其根据被检体数据，对二次间接放射线入射到检测单元的剂量进行估计，该二次间接放射线是由被检体产生的间接放射线；(D)直接射线衰减率获取单元，其根据空置数据、被检体数据以及估计出的二次间接放射线的剂量来求出直接射线衰减率，该直接射线衰减率是从补偿滤波器射出的直接放射线通过被检体而减少的比例；以及(E)图像生成单元，其根据直接射线衰减率来生成拍摄到被检体的影像的图像，其中，直接射线衰减率获取单元将一次间接射线衰减率设为与直接射线衰减率相等，来获取直接射线衰减率，该一次间接射线衰减率表示一次间接放射线通过被检体而减少的比例，该一次间接放射线是由补偿滤波器产生的间接放射线。
[作用·效果]本发明具备直接射线衰减率获取单元，该直接射线衰减率获取单元根据入射到被检体的直接放射线的剂量和从被检体射出的直接放射线的剂量来求出直接放射线的衰减率。如果求出了直接射线衰减率，则能够获得不受间接放射线影响的对比度恰当的放射线透视图像、断层图像。然而，本发明的放射线摄影装置具备调节放射线的剂量的补偿滤波器，这使得难以获得直接射线衰减率。本发明如下那样解决该难题。
由补偿滤波器产生的一次间接放射线因被检体而衰减后入射到检测单元。当计算直接射线衰减率时，如何求出发生衰减的该一次间接放射线变得重要。本发明将一次间接放射线通过(透过)被检体而减少的比例、即一次间接射线衰减率设为与直接射线衰减率相等，来求出直接射线衰减率。一次间接放射线是因康普顿散射而前进方向和能量略微变更的放射线。也就是说，将该一次间接放射线因被检体而衰减的行为看作是与直接放射线衰减的行为相同。这样，设为一次间接射线衰减率与直接射线衰减率相等，由此不用像以往那样进行复杂的运算就能够获知直接放射线从被检体透过来多少，因此能够提供一种更为简便地获得放射线透视图像、断层图像的放射线摄影装置。
另外，更为理想的是，上述直接射线衰减率获取单元将被检体数据所表示的放射线强度减去估计出的二次间接放射线强度所得到的值除以空置数据所表示的放射线强度，由此求出直接射线衰减率。
[作用·效果]上述结构示出了直接射线衰减率获取单元所进行的具体的运算方式。能够通过上述那样的简单运算来求出直接射线衰减率。
另外，更为理想的是，补偿滤波器能够安装于上述放射线源并且能够从上述放射线源拆卸。
另外，代替上述结构，还能够构成为在补偿滤波器中具备能够变更彼此的相对位置的多个部分，在上述结构中还具备使多个部分移动的补偿滤波器移动单元以及控制补偿滤波器移动单元的补偿滤波器控制单元。
[作用·效果]根据上述结构，构成为补偿滤波器能够配合摄影的目的自由地变更。而且，即使更换补偿滤波器、或者变更补偿滤波器的形状，一旦进行了空置摄影就能够准确地获取直接射线衰减率。
另外，更为理想的是还具备：支承体，其支承上述放射线源和检测单元；旋转单元，其使支承体旋转；以及旋转控制单元，其控制旋转单元，其中，图像生成单元根据在旋转支承体的同时获取到的一系列直接射线衰减率来生成断层图像。
[作用·效果]上述结构示出了能够获得被检体的断层图像的结构。即，根据上述结构能够在旋转支承体的同时获取一系列的直接射线衰减率。并且，断层图像生成单元根据一系列的直接射线衰减率来生成断层图像。由此，能够提供一种可获得对比度良好的断层图像的放射线摄影装置。
另外，本发明所述的图像获取方法利用由放射线摄影装置获取到的检测数据来获取图像，该放射线摄影装置具备放射线源、补偿滤波器和检测单元，其中，该放射线源照射放射线，该补偿滤波器配置于放射线源并且调节放射线的剂量，该检测单元检测透过了补偿滤波器的放射线并输出检测数据，该图像获取方法的特征在于，包括以下步骤：(a)空置数据获取步骤，获取空置数据，该空置数据是不使被检体介于放射线源与检测单元之间而获得的检测数据；(b)被检体数据获取步骤，获取被检体数据，该被检体数据是使被检体介于放射线源与检测单元之间而获得的检测数据；(c)二次间接射线估计步骤，根据被检体数据，对由被检体产生的间接放射线即二次间接放射线入射到检测单元的剂量进行估计；(d)直接射线衰减率获取步骤，根据空置数据、被检体数据以及估计出的二次间接放射线的剂量来求出直接射线衰减率，该直接射线衰减率是从补偿滤波器射出的直接放射线通过被检体而减少的比例；以及(e)图像生成步骤，根据直接射线衰减率来获得拍摄到被检体的影像的图像，其中，在直接射线衰减率获取步骤中，将一次间接射线衰减率设为与直接射线衰减率相等，来获得直接射线衰减率，该一次间接射线衰减率表示由补偿滤波器产生的间接放射线即一次间接放射线通过被检体而减少的比例。
[作用·效果]本发明具备直接射线衰减率获取步骤，在该直接射线衰减率获取步骤中，根据入射到被检体的直接放射线的剂量和从被检体射出的直接放射线的剂量来求出直接放射线的衰减率。如果求出了直接射线衰减率就能够获得不受间接放射线影响的对比度恰当的放射线透视图像、断层图像。然而，本发明的图像获取方法由于调节放射线的剂量的补偿滤波器的影响而难以获得直接射线衰减率。因此，本发明将一次间接放射线通过被检体而减少的比例、即一次间接放射线因被检体而衰减的行为看作是与直接放射线衰减的行为相同，将一次间接射线衰减率设为与直接射线衰减率相等，来求出直接射线衰减率。通过这样，不用像以往那样进行复杂的运算就能够获知直接射线从被检体透过来多少，因此能够提供一种放射线透视图像、断层图像的获取更为简便的图像获取方法。
另外，更为理想的是，在上述直接射线衰减率获取步骤中，将被检体数据所表示的放射线强度减去估计出的二次间接放射线强度所得到的值除以空置数据所表示的放射线强度，由此求出直接射线衰减率。
[作用·效果]上述结构示出了在直接射线衰减率获取步骤中进行的具体的运算方式。能够通过上述那样的简单的运算求出直接射线衰减率。
发明的效果
本发明具备直接射线衰减率获取单元，该直接射线衰减率获取单元根据入射到被检体的直接放射线的剂量和从被检体射出的直接放射线的剂量来求出直接放射线的衰减率。如果求出了直接射线衰减率，则能够获得不受间接放射线影响的对比度恰当的放射线透视图像、断层图像。然而，本发明的放射线摄影装置具备调节放射线的剂量的补偿滤波器，这使得难以获得直接射线衰减率。因此，本发明将一次间接放射线通过被检体而减少的比例、即一次间接放射线因被检体而衰减的行为看作是与直接放射线衰减的行为相同，将一次间接射线衰减率设为与直接射线衰减率相等，来求出直接射线衰减率。通过这样，不用像以往那样进行复杂的运算就能够获知直接射线从被检体透过来多少，因此能够提供一种更为简便地获得放射线透视图像、断层图像的放射线摄影装置。
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所涉及的补偿滤波器的结构的立体图。
图3是说明实施例1所涉及的补偿滤波器的结构的示意图。
图4是说明获取实施例1所涉及的X射线透视图像的动作的流程图。
图5是说明实施例1所涉及的二次间接射线估计部的结构的示意图。
图6是说明实施例1所涉及的二次间接射线估计部的结构的示意图。
图7是说明实施例1所涉及的二次间接射线估计部的结构的示意图。
图8是说明实施例1所涉及的二次间接射线估计部的结构的示意图。
图9是说明实施例1所涉及的二次间接射线估计部的结构的示意图。
图10是说明实施例1所涉及的直接射线衰减率获取部的结构的示意图。
图11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12是说明现有结构所涉及的放射线摄影装置的结构的示意图。
图13是说明现有结构所涉及的放射线摄影装置的结构的示意图。
附图标记说明
A：直接放射线衰减率；D1：空置数据；D2：被检体数据；S1：一次间接放射线；S2：二次间接放射线；3：X射线管(放射线源)；4：FPD(检测单元)；5：补偿滤波器；11：二次间接射线估计部(二次间接射线估计单元)；12：直接射线衰减率获取部(直接射线衰减率获取单元)；13：透视图像生成部(图像生成单元)；41：CT图像生成部(图像生成单元)；21：空置数据存储部(空置数据存储单元)；22：被检体数据存储部(被检体数据存储单元)
具体实施方式
下面，对实施本发明的最佳的方式进行说明。此外，后文中的X射线相当于本发明的放射线。
实施例1
<装置的结构>
对实施例1中的X射线摄影装置1的结构进行说明。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，其载置被检体M；X射线管3，其设置在顶板2的上侧并向顶板2照射X射线束B；平板检测器(FPD)4，其设置在顶板2下方并检测X射线；以及X射线管控制部6，其控制X射线管3。X射线管相当于本发明的放射线源，FPD相当于本发明的检测单元。
在FPD4中，检测X射线的检测元件排列成二维矩阵状，构成入射X射线的入射面。检测元件例如以1,024×1,024纵横地排列。
在X射线管3中设置有补偿滤波器5，该补偿滤波器5使X射线束B的放射线强度具有规定的分布。X射线管3射出的放射线透过补偿滤波器5射向FPD 4。如图2所示，补偿滤波器5在X射线所透过的方向上具备厚的厚壁部。该厚壁部设置在与被检体M的体轴方向和从X射线管3向FPD 4的方向中的任一方向正交的S方向的两端。补偿滤波器5从一个厚壁部趋向另一个厚壁部逐渐变薄，位于两个厚壁部的中间的区域是最薄的薄壁部。入射到厚壁部的X射线与入射到薄壁部的X射线相比，被补偿滤波器5吸收得多。此外，在以下说明中，在没有特别预先通知的情况下，X射线束B称为已经透过补偿滤波器5的X射线。
从补偿滤波器5射出的X射线束B的剂量产生局部偏差。即，X射线束B随着趋向S方向的两端而剂量变少。当这种X射线束B要透过被检体M时，在被检体M中的S方向的中央部吸收更多量的X射线。这是由于就X射线的照射方向而言被检体M更厚。另一方面，在被检体M中的S方向的两端部，就X射线的照射方向而言被检体M更薄，因此吸收更少量的X射线。也就是说，X射线束B的剂量的偏差与被检体M中的X射线的吸收的偏差相抵消，从而X射线的强度的局部偏差消失，X射线一致地入射到FPD 4。
此外，配置在X射线管3的补偿滤波器5能够安装于X射线管3并能够从X射线管3拆卸。由此，能够选择适于摄影的补偿滤波器5，来安装到X射线管3。
另外，如图1所示，实施例1所涉及的X射线摄影装置1具备使构成补偿滤波器5的部分移动的补偿滤波器移动机构15和控制该补偿滤波器移动机构15的补偿滤波器移动控制部16。如图3的(a)所示，补偿滤波器5在薄壁部的中央被分为两个部分5a，且能够变更彼此的相对位置。即，补偿滤波器移动机构15能够使部分5a分别在S方向上移动，如图3的(b)所示，还能够使两部分5a在S方向上分离。另外，相反地，如图3的(c)所示，还能够使两部分5a在S方向上靠近，并互相叠合。另外，如图3的(d)所示，还能够使两部分5a倾斜以使薄壁部远离X射线管3。补偿滤波器移动机构15相当于本发明的补偿滤波器移动单元，补偿滤波器移动控制部16相当于本发明的补偿滤波器控制单元。
X射线摄影装置1具备存储各数据的数据存储部20。数据存储部20具备：空置数据存储部21，其存储空置数据D1；被检体数据存储部22，其存储被检体数据D2；分布样式存储部23，其存储表示间接X射线的宽度的分布样式F；以及查找表存储部24，其存储将分布样式F与放射线强度相关联的查找表T。被检体数据存储部相当于本发明的被检体数据存储单元，空置数据存储部相当于本发明的空置数据存储单元。
另外，X射线摄影装置1具有输入手术操作者的指示的控制台32和显示X射线透视图像p的显示部33。并且，X射线摄影装置1具备统一控制各部6、11、12、13、16的主控制部31。主控制部31由CPU构成，通过执行各种程序来实现各部。另外，也可以分解为负责它们的运算装置来执行上述各部。
<动作的说明>
对这种结构的X射线摄影装置1的动作进行说明。如图4所示，实施例1所涉及的X射线摄影装置1获取X射线透视图像的动作包括以下步骤：空置数据获取步骤T1，进行使被检体(被检体)不介于X射线管3与FPD 4之间的空置摄影并获取空置数据D1；被检体数据获取步骤T2，进行使被检体介于X射线管3与FPD 4之间的被检体摄影并获取被检体数据D2；二次间接射线估计步骤T3，根据被检体数据D2来估计二次间接X射线S2入射到FPD4的剂量；直接射线衰减率获取步骤T4，根据空置数据D1、被检体数据D2以及估计出的二次间接X射线S2来求出直接射线衰减率A；以及图像生成步骤T5，根据直接射线衰减率来获取拍摄到被检体M的透视像的X射线透视图像。下面，依次说明这些步骤。
<空置数据获取步骤T1>
首先，在未将被检体M载置于顶板2的状态下进行X射线照射，此时将FPD 4输出的检测数据存储到空置数据存储部21。被存储到空置数据存储部21的数据是将入射到FPD 4的直接放射线与间接放射线求和而得到的。此时的间接放射线由补偿滤波器5产生，称为一次间接X射线S1。如果将空置数据D1所表示的X射线强度设为Gair，则存在如下的关系。
Gair＝P1+S1......(1)
在此，P1是指在空置摄影中透过补偿滤波器5而入射到FPD4的直接放射线。此外，只要摄影条件不发生变更，在该空置摄影步骤T1中就能够使用上次的空置数据D1。在这种情况下跳过该步骤。
<被检体数据获取步骤T2>
接着，将被检体M载置于顶板2进行X射线照射，此时将FPD4输出的检测数据存储到被检体数据存储部22。该被检体数据D2所表示的X射线强度Gobj中包含入射到FPD 4的直接X射线P2和由被检体产生的间接X射线、即二次间接X射线S2，并且还包含一次间接X射线S1的一部分。为何是包含一次间接X射线S1的一部分呢，这是由于补偿滤波器5所产生的一次间接X射线S1入射到被检体而被吸收，因此剂量在到达FPD 4之前减少。因而，如下关系成立。
Gobj＝P2+S2+w(S1)......(2)
在此，w(S1)是指因透过被检体M而剂量减少的一次间接X射线S1。
<二次间接射线估计步骤T3>
被检体数据D2被输出到二次间接射线估计部11。在此，估计二次间接X射线S2。对二次间接射线估计部11的动作进行说明。如图5所示，在FPD 4中，设为以检测元件e0为起点，在图的右侧(后段侧)依次排列有奇数号的检测元件e1～e9，以检测元件e0为起点，在图的左侧(前段侧)依次排列有偶数号的检测元件e2～e8。当对该检测元件e0输入规定强度的直接X射线时，如图5所示，在检测元件e0～e9之间，间接放射线S显现为具有某种程度的宽度。二次间接射线估计部相当于本发明的二次间接射线估计单元。
分布样式存储部23中存储有如图6的右侧所示那样的多个间接放射线S的分布状况。每一个都是分布样式F。设为在分布样式存储部23中存储有例如三个分布样式F。
查找表存储部24中存储有查找表T。该查找表将检测元件e0检测到的直接X射线P的强度与分布样式Sa～Sc相关联。即，当直接X射线P为图6的左侧示出的Pa、Pb、Pc所示的强度时，间接X射线的分布样式F分别作为Sa、Sb、Sc被进行关联。当图5中的检测元件e0的直接X射线的强度为图6中的Pc时，此时的间接X射线分布样式F为Sc。
并且，如图7的上段所示，针对检测元件e0～e9明确了直接X射线P。这样，能够估计间接放射线的强度。即，针对各检测元件e0～e9具有宽度地存在间接X射线S。间接X射线的分布样式F如图7的中段那样一直扩展到邻接的检测元件，因此分布样式F为跨越检测元件互相叠加。因而，通过将检测元件e0～e9的间接X射线的分布样式F求和能够求出检测元件e0处的间接X射线的强度。这样，如图7的下段那样，能够求出各检测元件e0～e9相关的间接放射线的强度。
根据以上那样的说明，为了获取间接放射线的强度，需要求出各检测元件e0～e9相关的直接X射线P。但是，能够使用将直接X射线与间接X射线求和而得到的被检体数据D2来代替该直接X射线P。由于存在这种情况，因此二次间接射线估计部11进行如下的操作。即，二次间接射线估计部11参照被检体数据D2中的各检测元件相关的X射线强度，基于查找表来识别与此相对应的间接X射线的分布样式F。并且，二次间接射线估计部11从分布样式存储部23读出各检测元件相关的分布样式F，将它们求和，来求出二次间接X射线的估计值estS2。
这样，通过如下事实能够保证即使使用被检体数据D2也能够准确地估计二次间接X射线S2。图8和图9是通过蒙特卡洛仿真来求出间接X射线的估计值的图。各图中的横轴是指检测元件的排列。也就是说，在本仿真中，设为300个检测元件排列成一列来估计间接X射线。
图8是使用直接X射线来选择分布样式F，通过将其求和来获取二次间接X射线的估计值的仿真结果。并且，图9是使用各检测元件输出的X射线强度来选择分布样式F，通过将其求和来获取二次间接X射线的估计值的仿真结果。可知图8和图9的图表形状很相像。这样，只要知道各检测元件输出的X射线强度就能够估计间接X射线。各检测元件输出的X射线强度相当于被检体数据D2中的各检测元件相关的X射线强度，因此二次间接射线估计部11能够根据被检体数据D2来估计二次间接X射线S2，从而求出估计值estS2。
<直接射线衰减率获取步骤T4>
二次间接X射线的估计值estS2被发送到直接射线衰减率获取部12。直接射线衰减率获取部相当于本发明的直接射线衰减率获取单元。在对该直接射线衰减率获取部12的动作进行说明之前，说明X射线的衰减率。如图10所示，如果设为X射线g入射到物体Q并且从物体Q射出X射线h，则衰减率为h/g。也就是说，衰减率是物体的X射线的透过难易度的指标。在X射线摄影装置1中，将补偿滤波器5射出的直接X射线P1(参照式1)设为X射线g，将透过被检体而得到的直接X射线P2设为X射线h，来求出衰减率。该P2/P1的值成为直接射线的衰减率(直接射线衰减率A)。通过省略间接X射线而仅求出直接射线的衰减率能够获得对比度高的X射线透视图像p。根据式2，能够如下那样地求出直接射线衰减率A。
A＝(Gobj-S2-w(S1))/P1 ......(3)
在式3中，Gobj是被检体数据D2所表示的X射线强度，因此能够实际测量。S2使用上述估计值estS2。因而，只要知道w(S1))和P1就能够求出直接射线衰减率A。
在此，对本发明中的最具特征性的结构、即w(S1)的求法进行说明。w(S1)是由补偿滤波器5产生的一次间接X射线S1通过被检体而减弱所得到的值。能够利用w(S1)/S1来求出此时的一次间接X射线S1的衰减率(一次间接射线衰减率)。
一次间接X射线S1是因康普顿散射而前进方向和能量被略微弄乱的X射线。因而，能够通过蒙特卡洛仿真证实一次间接X射线S1的与衰减相关的行为基本上与直接X射线的衰减行为相同。因此，设为一次间接X射线S1的衰减率与直接射线衰减率A相等。如果用数学式表示则为如下那样。
w(S1)/S1＝A......(4)
当利用式4从式3去除w(S1)时，成为如下那样。
A＝(Gobj-S2-A·S1)/P1......(5)
如果针对A整理上述式(5)则成为如下那样。
A＝(Gobj-S2)/(P1+S1)......(6)
式6中的二次间接X射线S2能够用估计值estS2来代替。并且，根据式1，P1+S1只能是Gair。因而，式6能够用下式表示。
A＝(Gobj-estS2)/Gair......(7)
直接射线衰减率获取部12利用式7的关系，根据Gair(空置数据D1)、Gobj(被检体数据D2)以及估计值estS2来针对检测元件分别求出直接射线衰减率A。它们全部是能够实际测量、估计的数值。通过这样求出的直接射线衰减率A被发送到透视图像生成部13。透视图像生成部相当于本发明的图像生成单元。
<图像生成步骤T5>
透视图像生成部13利用恰当的值将针对各检测元件求出的直接射线衰减率A归一化并进行二维地排列，由此生成拍摄到被检体M的透视像的X射线透视图像p。这样，由实施例1所涉及的X射线摄影装置1进行的X射线透视图像的获取结束。
如上所述，实施例1具备直接射线衰减率获取部12，该直接射线衰减率获取部12根据入射到被检体M的直接X射线P1的剂量和从被检体M射出的直接X射线P2的剂量来求出直接X射线P的衰减率。如果求出了直接射线衰减率A，则能够获得不受间接放射线S影响的对比度恰当的X射线透视图像p。然而，实施例1的X射线摄影装置1具备调节放射线的剂量的补偿滤波器5，这使得难以获得直接射线衰减率A。实施例1的结构如下那样解决该难题。
由补偿滤波器5产生的一次间接放射线S1因被检体M而衰减后入射到FPD 4中。当计算直接射线衰减率A时，如何求出衰减了的该一次间接放射线w(S1)变得重要。也就是说，实施例1的结构将一次间接放射线S1通过(透过)被检体M而减少的比例、即一次间接射线衰减率设为与直接射线衰减率A相等，来求出直接射线衰减率A。一次间接放射线S1是因康普顿散射而前进方向和能量略微变更的X射线。也就是说，将该一次间接放射线S1因被检体M而衰减的行为看作是与直接X射线P衰减的行为相同。设为一次间接射线衰减率与直接射线衰减率A相等，由此不用像以往那样进行复杂的运算就能够获知直接X射线从被检体M透过来多少，因此能够提供一种更为简便地获得X射线透视图像p的X射线摄影装置1。即，能够通过如实施例1的式7那样的简单的运算来求出直接射线衰减率A。
另外，根据实施例1的结构，构成为补偿滤波器5能够配合摄影的目的自由地变更。而且，即使更换补偿滤波器5、或者变更补偿滤波器5的形状，一旦进行了空置摄影就能够准确地获取直接射线衰减率A。
实施例2
接着，对实施例2所涉及的X射线摄影装置进行说明。实施例2所涉及的X射线断层摄影装置37除了实施例1的图1所示的各部之外，还另外具备如图11所示那样的各部。
在X射线断层摄影装置37中具备向被检体照射X射线的X射线管3、检测透过被检体的X射线的FPD(平板检测器)4以及支承X射线管3和FPD 4的支承体47。支承体47呈C型，能够绕着被检体M的体轴A旋转。旋转机构39执行该支承体47的旋转，该旋转机构39由例如像马达那样的动力产生单元和例如像齿轮那样的动力传导单元构成。另外，旋转控制部40控制该旋转机构39。支承体相当于本发明的支承单元。旋转机构相当于本发明的旋转单元，旋转控制部相当于本发明的旋转控制单元。
CT图像生成部41根据从图1的直接射线衰减率获取部12输出的X射线检测数据来生成被检体M的X射线断层图像。CT图像生成部相当于本发明的图像生成单元。当然，即使在实施例2中，通过从直接射线衰减率获取部12向透视图像生成部13发送X射线检测数据，也能够生成实施例1所说明的被检体的图像。
主控制部31通过执行各种程序，除了实现实施例1所涉及的各部之外，还实现旋转控制部40和CT图像生成部41。此外，也可以分解为负责它们的控制装置来实现上述各部。
对X射线透视图像的获取方法进行说明。X射线管3和FPD 4以保持彼此的相对位置的状态绕A轴进行旋转，此时，X射线管3向被检体M间歇性地照射X射线，每当此时直接射线衰减率获取部12都计算直接射线衰减率A。从FPD 4向直接射线衰减率获取部12发送检测元件的位置信息。直接射线衰减率获取部12能够获知直接射线衰减率A来自FPD 4的哪个位置。另外，直接射线衰减率获取部12从旋转控制部40获取表示FPD 4旋转时的倾斜角度的倾斜信息。直接射线衰减率A被直接射线衰减率获取部12以与FPD 4的位置信息和倾斜信息相关联的方式发送给CT图像生成部41。CT图像生成部41利用现有的反投影法(backprojection)将直接射线衰减率A的数据群构建为单一的断层图像。
此外，当计算直接射线衰减率A时，要获取空置数据和被检体数据。此时，补偿滤波器移动控制部16对补偿滤波器5的部分5a(参照图3)的相对位置与X射线管3的旋转相应地进行变更。从X射线管3射出的X射线束通过被检体的厚度以及被检体遮挡X射线束的区域的形状与X射线管3的倾斜角度的变更相应地继续变化。与该变化相应地变更部分5a的相对位置。此外，当获取空置数据时，补偿滤波器移动控制部16以与获取被检体数据时相同的移动方式来变更部分5a的相对位置。
根据实施例2的结构，补偿滤波器5的形状因X射线管3的倾斜角度的变更而不同。因而，当要利用现有的结构来获取断层图像时，首先必须在未将被检体载置于顶板2的状态下估计直接放射线。由于X射线管3每次照射X射线时，补偿滤波器5的形状不同，因此必须针对所有的X射线照射进行直接X射线的估计。但是，根据实施例2的结构，无需这种运算，因此能够提供一种大幅改善了运算效率的X射线断层摄影装置37。
如上所述，根据实施例2的结构能够获得被检体M的断层图像。即，能够一边旋转支承体47一边获取直接射线衰减率A。并且，CT图像生成部41基于该直接射线衰减率A来生成断层图像。由此，能够提供一种可获得对比度良好的断层图像的X射线断层摄影装置37。
本发明的结构并不限于上述各实施例，也能够如下述那样变形实施。
(1)上述各实施例是医用的装置，但本发明也能够应用于工业用、原子能用的装置。
(2)上述各实施例言及的X射线是本发明中的放射线的一例。因而，本发明也能够应用X射线以外的放射线(例如γ射线)。
(3)在上述各实施例中，为在空置数据获取步骤T 1之后进行被检体数据获取步骤T2的结构，但也能够将其设为相反的结构。
产业上的可利用性
如上所述本发明适于医用领域。
Claims (7)
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；
补偿滤波器，其配置于上述放射线源并且调节放射线的剂量；
检测单元，其检测透过了上述补偿滤波器的放射线并输出检测数据；
(A)空置数据存储单元，其存储空置数据，该空置数据是不使被检体介于上述放射线源与上述检测单元之间而获得的检测数据；
(B)被检体数据存储单元，其存储被检体数据，该被检体数据是使上述被检体介于上述放射线源与上述检测单元之间而获得的检测数据；
(C)二次间接射线估计单元，其根据上述被检体数据，对二次间接放射线入射到上述检测单元的剂量进行估计，该二次间接放射线是由上述被检体产生的间接放射线；
(D)直接射线衰减率获取单元，其根据上述空置数据、上述被检体数据以及估计出的二次间接放射线的剂量来求出直接射线衰减率，该直接射线衰减率是从上述补偿滤波器射出的直接放射线通过上述被检体而减少的比例；以及
(E)图像生成单元，其根据上述直接射线衰减率来生成拍摄到被检体的影像的图像，
其中，上述直接射线衰减率获取单元将一次间接射线衰减率设为与上述直接射线衰减率相等，来获取上述直接射线衰减率，该一次间接射线衰减率表示一次间接放射线通过上述被检体而减少的比例，该一次间接放射线是由上述补偿滤波器产生的间接放射线。
2.根据权利要求1所述的放射线摄影装置，其特征在于，
上述直接射线衰减率获取单元将上述被检体数据所表示的放射线强度减去估计出的二次间接放射线强度所得到的值除以上述空置数据所表示的放射线强度，由此求出上述直接射线衰减率。
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，
上述补偿滤波器能够安装于上述放射线源并能够从上述放射线源拆卸。
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，
在上述补偿滤波器中具备能够变更彼此的相对位置的多个部分，
该放射线摄影装置还具备：
补偿滤波器移动单元，其使上述多个部分移动；以及
补偿滤波器控制单元，其控制上述补偿滤波器移动单元。
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，还具备：
支承体，其支承放射线源和检测单元；
旋转单元，其使上述支承体旋转；以及
旋转控制单元，其控制上述旋转单元，
上述图像生成单元根据在使上述支承体旋转的同时获取到的直接射线衰减率来生成一系列的断层图像。
6.一种图像获取方法，利用由放射线摄影装置获取到的检测数据来获取图像，该放射线摄影装置具备放射线源、补偿滤波器和检测单元，其中，该放射线源照射放射源，该补偿滤波器配置于上述放射线源并且调节放射线的剂量，该检测单元检测透过了上述补偿滤波器的放射线并输出上述检测数据，该图像获取方法的特征在于，包括以下步骤：
(a)空置数据获取步骤，获取空置数据，该空置数据是不使被检体介于上述放射线源与上述检测单元之间而获得的检测数据；
(b)被检体数据获取步骤，获取被检体数据，该被检体数据是使上述被检体介于上述放射线源与上述检测单元之间而获得的检测数据；
(c)二次间接射线估计步骤，根据上述被检体数据，对二次间接放射线入射到上述检测单元的剂量进行估计，该二次间接放射线是由上述被检体产生的间接放射线；
(d)直接射线衰减率获取步骤，根据上述空置数据、上述被检体数据以及估计出的二次间接放射线的剂量来求出直接射线衰减率，该直接射线衰减率是从上述补偿滤波器射出的直接放射线因通过上述被检体而减少的比例；以及
(e)图像生成步骤，根据上述直接射线衰减率来获取拍摄到被检体的影像的图像，
其中，在上述直接射线衰减率获取步骤中，将一次间接射线衰减率设为与上述直接射线衰减率相等，来获取上述直接射线衰减率，该一次间接射线衰减率表示一次间接放射线通过上述被检体而减少的比例，该一次间接放射线是由上述补偿滤波器产生的间接放射线。
7.根据权利要求6所述的图像获取方法，其特征在于，
在上述直接射线衰减率获取步骤中，将上述被检体数据所表示的放射线强度减去估计出的二次间接放射线强度所得到的值除以上述空置数据所表示的放射线强度，由此求出上述直接射线衰减率。
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Granted publication date: 20140618 Termination date: 20170902 |
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