CN103169487B - 立体x射线成像装置和立体x射线成像方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种立体X射线成像装置和立体X射线成像方法。该立体X射线成像装置从多个不同的聚焦位置产生X射线而且从X射线探测器获取多个X射线图像，该立体X射线成像装置包括X射线产生控制部件，用于控制X射线的照射区域，以使得在所述X射线探测器的探测区域中的、基于从第一聚焦位置施加的X射线的照射区域被包括在该探测区域中的、基于从第二聚焦位置施加的X射线的照射区域中。

Description

立体X射线成像装置和立体X射线成像方法

技术领域

本公开涉及立体X射线成像装置和立体X射线成像方法。更具体地，本发明涉及能够从多个方向向对象施加X射线以获取X射线图像从而立体地显示多个已获取的X射线图像的立体X射线成像装置和立体X射线成像方法。

背景技术

立体X射线成像装置具有能够识别多条血管之间的前后关系的优点。

然而，传统的X射线限制装置不能将两个X射线锥面的内部限制在对象的必要区域的立体成像中。因此，存在这样的问题：不必要的X射线被提供到对象。具体地，X射线的施加的左边缘和右边缘不匹配，而且存在这样的问题：对象的X射线的受照射剂量增加。因此，日本专利申请公开No.S60-127698公开了一配置，其利用一限制以使得X射线的施加的左边缘和右边缘一致，从而减小受照射剂量。

日本专利申请公开No.2010-115270公开了一种与多X射线装置相关的技术，在该多X射线装置中能够改变多个X射线的方向。具体地，日本专利申请公开No.2010-115270的X射线成像装置包括∶二维形成的多X射线源和多个限制孔，X射线穿过该多个限制孔；以及准直器，能够调整多个限制孔的尺寸和位置。在第一控制模式中，为了在改变X射线源时平移观察的区域，控制单元控制多个限制孔的尺寸和位置以使得在该改变之后及在该改变之前的观察方向平行。在第二控制模式中，为了在改变X射线源时旋转观察方向，控制单元控制多个限制孔的尺寸和位置以使得观察区域的中心在该改变之后及在该改变之前是相同的。

日本专利申请公开No.H06-319729公开了与用于从多个方向照射的X射线装置相关的技术。这样，在立体X射线成像中从两个方向施加X射线，因此病人的受照射比在从单个方向成像时大。

发明内容

根据本发明的一些实施例，提供了一种立体成像装置，其从多个不同的聚焦位置产生X射线并且从X射线探测器获得多个X射线图像，该立体成像装置包括X射线产生控制部件，用于控制X射线的照射区域，以使得X射线探测器的探测区域中的、基于从第一聚焦位置施加的X射线的照射区域被包括在该探测区域中的、基于从第二聚焦位置施加的X射线的照射区域中。

通过下文参考附图对示范实施例的描述，本发明的进一步特征将变得清楚。

附图说明

图1是示意地示出根据本发明的第一实施例的立体X射线成像装置的主要部件的配置的图。

图2A是示出根据本发明的从第一X射线焦点和第二X射线焦点施加的X射线、X射线限制器和对象的关注区域之间的关系的图。

图2B是示出根据本发明的到X射线探测器的X射线的照射区域的图。

图3A是示出根据传统配置的从第一X射线焦点和第二X射线焦点施加的X射线、X射线限制器和对象的关注区域之间的关系的图。

图3B是示出根据传统配置的到X射线探测器的X射线的照射区域的图。

图4A是示意地示出根据本发明的第一实施例的第一X射线照射区域和第二X射线照射区域的平面图。

图4B是示意地示出在不是本发明的实施例的示例中的第一X射线照射区域和第二X射线照射区域的平面图。

图4C是示意地示出在不是本发明的实施例的示例中的第一X射线照射区域和第二X射线照射区域的平面图。

图5A是示出当不应用用于减小观察者的眼疲劳的配置时的X射线图像的图。

图5B是示出当应用用于减小观察者的眼疲劳的配置时的X射线图像的图。

具体实施方式

现将根据附图详细描述本发明的优选实施例。

（第一实施例）

图1是示出根据本发明的第一实施例的立体X射线成像装置100的主要部件的配置的图。虽然在图1中立体X射线成像装置100是可移动的，但是立体X射线成像装置100可以是固定不动的。如图1所示，立体X射线成像装置100包括立体X射线产生单元1、X射线限制单元9（见图2A和2B）、X射线探测器3、立体显示单元6、操作单元4和控制单元5。立体X射线产生单元1包括第一X射线焦点7和第二X射线焦点8，作为施加X射线的多个X射线焦点。第一X射线焦点7和第二X射线焦点8交替地施加X射线。X射线限制单元9能够限制从第一X射线焦点7和第二X射线焦点8施加的X射线以设定基于第一X射线焦点7的X射线的照射区域和基于第二X射线焦点8的X射线的照射区域（见图2A和2B）。后面将描述通过X射线限制器对X射线的照射区域的详细设定。为了便于描述，基于第一X射线焦点7的X射线照射区域将称作“第一X射线照射区域11”，以及基于第二X射线焦点8的X射线照射区域将称作“第二X射线照射区域12”。通过立体X射线产生单元1施加的X射线透射通过对象P（例如，病人）并且到达X射线探测器3。X射线探测器3将透射通过对象P并到达X射线探测器3的X射线转换成电信号。控制单元5对于由X射线探测器3转换的电信号应用图像处理以产生X射线图像。X射线探测器3和控制单元5将从第一X射线焦点7施加并透射通过对象P的X射线以及从第二X射线焦点8施加并透射通过对象P的X射线转换成电信号以产生X射线图像。更具体地，控制单元5基于从第一X射线焦点7施加的X射线产生X射线图像（在下文，称作“第一X射线图像21”），并且基于从第二X射线焦点8施加的X射线产生X射线图像（在下文，称作“第二X射线图像22”）。立体显示单元6立体地显示产生的X射线图像。更具体地，立体显示单元6利用第一X射线图像21和第二X射线图像22以执行立体显示。唯一需要的是，立体显示单元6能够显示立体图像，并且能够应用各种传统已知的立体显示装置。观察者（用户）利用操作单元4来操作立体X射线成像装置100。更具体地，观察者通过操作单元4操作立体X射线产生单元1、X射线限制单元9、X射线探测器3和立体显示单元6。

图2A和2B是示意地示出通过立体X射线成像装置100的X射线的照射区域的图。图2A是示出从第一X射线焦点7和第二X射线焦点8施加的X射线、X射线限制单元9和对象P的关注区域A之间的关系的图。图2B是示出施加到X射线探测器3的X射线的图。关注区域A在这里表示作为测量目标并且经历立体X射线成像的区域。如图2A和2B所示，第二X射线焦点8将X射线施加到包括关注区域A的宽范围。“包括关注区域A的宽范围”表示能够确定关注区域A是在对象P的哪个位置的范围。同时，第一X射线焦点7将X射线施加到关注区域A（包括将关注区域A成像所必需的最小范围，以下相同）。这样，第一X射线照射区域11小于第二X射线照射区域12并且被包括在第二X射线照射区域12中。如图2A具体示出，X射线限制单元9设定第一X射线照射区域11和第二X射线照射区域12，如上所述。

X射线探测器3将从第一X射线焦点7施加的X射线和从第二X射线焦点8施加的X射线转换成电信号。控制单元5对于转换的电信号应用图像处理。控制单元5产生第一X射线图像21和第二X射线图像22。立体显示单元6使用第一X射线图像21和第二X射线图像22来执行立体显示。换句话说，立体显示单元6显示由第一X射线图像21和第二X射线图像22形成的立体X射线图像。

根据该配置，从第一X射线焦点7和第二X射线焦点8两者向关注区域A施加X射线。因此，对于关注区域A能够获得立体X射线图像。包括关注区域A的宽范围的X射线图像能够通过从第二X射线焦点8施加的X射线获得。因此，关注区域A能够被立体地显示，同时包括对象P的关注区域A的宽范围通过X射线被可视化。因此，观察者能够通过立体X射线图像观察关注区域A并且能够容易地确定关注区域A是在对象P的哪个区域。

将与传统示例相比较地描述本发明的第一实施例的效果。图3A和3B是示意地示出传统立体X射线成像装置900的配置的图。图3A是示出从立体X射线产生单元901的第一X射线焦点907和第二X射线焦点908施加的X射线、X射线限制单元909和对象P的关注区域A之间的关系的图。图3B是示出到X射线探测器3的X射线的照射区域的图。如图3A和3B所示，在传统立体X射线成像中，X射线限制单元909使得从第一X射线焦点907和第二X射线焦点908施加的X射线照射对象P的关注区域A。根据该配置，当关注区域A与整个对象P的尺寸相比小时，可能难于确定对象P的哪个区域被成像以获得立体X射线图像。为了解决该问题，存在这样的配置：将X射线施加到包括关注区域A的宽范围以获得X射线图像。然而，根据该配置，需要从第一X射线焦点907和第二X射线焦点908两者将X射线施加到不是关注区域A的区域。因此，对象P的X射线的受照射剂量增大。

另一方面，在本发明的第一实施例中，仅从第二X射线焦点8将X射线施加到除了关注区域A以外的区域，而不从第一X射线焦点7施加X射线。因此，能够减小对象P的总体受照射剂量。从第二X射线焦点8和第一X射线焦点7两者将X射线施加到关注区域A，因此，能够获得立体X射线图像。这使得观察者能够立体地观看关注区域A。对于关注区域A周围的区域，能够通过来自第二X射线焦点8的X射线获得X射线图像。因此，包括关注区域A的宽范围被可视化，而且能够容易地确定关注区域A的位置。

将参考图4A至4C描述第一X射线照射区域11和第二X射线照射区域12。图4A至4C是示意地示出第一X射线照射区域11和第二X射线照射区域12的平面图。图4A示出本发明的第一实施例，图4B和4C示出不是本发明的实施例的示例。图4B分开描述第一X射线照射区域11和第二X射线照射区域12，并且图4C描述在彼此之上的第一X射线照射区域11和第二X射线照射区域12。如图4A所示，X射线限制单元9设定第一X射线照射区域11以包括在第二X射线照射区域12中。更具体地，X射线限制单元9设定比第二X射线照射区域12小的第一X射线照射区域11。

与图4B和4C示出的配置不同，在本发明的第一实施例中，第一X射线照射区域11被设定为不从第二X射线照射区域12伸出，如图4A所示。能够利用获得的X射线图像立体地观看的区域是第一X射线照射区域11和911与第二X射线照射区域12和912重叠的区域。因此，在图4B和4C示出的配置中，能够立体地观看的区域是第一X射线照射区域911和第二X射线照射区域912的一部分（图4C中的阴影线区域）。因此，能够立体地观看的部分小于在第二X射线照射区域12包括第一X射线照射区域11的配置中的部分，并且无法改善对象P的诊断性能。另一方面，在本发明的第一实施例中，第一X射线照射区域11被设定为包括在第二X射线照射区域12中，如图4A所示。根据该配置，能够立体地观看整个第一X射线照射区域11。

将参考图5A和5B描述用于减小观察者的眼疲劳的配置。图5A和5B是示意地示出在立体显示单元6上显示的X射线图像的图并且是分开描述进入左眼和右眼的图像的图。图5A示出当没有应用用于减小观察者的眼疲劳的配置时的X射线图像。图5B示出当应用了用于减小观察者的眼疲劳的配置时的X射线图像。如果第一X射线图像21和第二X射线图像22用于立体显示，则观察者的眼睛会变得容易疲劳。原因是：如图5A所示，第一X射线图像21和第二X射线图像22的尺寸是不同的，并且进入观察者的左眼和右眼的光量是不同的。随着第一X射线图像21和第二X射线图像22的尺寸之间的差异增大，观察者的眼睛更容易变得疲劳。

因此，控制单元5通过在第一X射线图像21周围添加预定的补充图像23来产生图像，如图5B所示。被提供有补充图像23的图像将被称为有补（complemented）图像24。立体显示单元6利用有补图像24和第二X射线图像22来执行立体显示。具体如下。

控制单元5在第一X射线图像21（=具有关注区域A的图像）周围添加用作补充图像23的第二X射线图像22。被提供有第二X射线图像22的图像被设定为有补图像24。换句话说，控制单元5用第一X射线图像21代替在第二X射线图像22中包括关注区域A的部分。代替后的图像被设定为有补图像24。产生的有补图像24的尺寸和亮度基本与第二X射线图像22的尺寸和亮度相同。因此，在利用有补图像24和第二X射线图像22来立体显示的配置中，进入观察者的左眼和右眼的X射线图像的尺寸和亮度能够基本相同。这能够减小观察者的眼疲劳。根据该配置，能够容易地产生具有与第二X射线图像22的尺寸和亮度基本相同的尺寸和亮度的有补图像24。

以下的配置也是可以的。控制单元5计算第二X射线图像22的除了关注区域A以外的部分（=在关注区域A之外的部分）的平均亮度。控制单元5产生包括具有与计算的平均亮度相同的亮度的像素的补充图像23。控制单元5在第一X射线图像21周围添加补充图像23以产生有补图像24。补充图像23的外部尺度与第二X射线图像22的外部尺度基本相同。利用该配置也能够获得与上述相似的效果。

在利用第一X射线图像21和第二X射线图像22的组合生成有补图像24的过程中，控制单元5能对第一X射线图像21和第二X射线图像22的边界部分应用混合（blending）处理。这样，即使因视差上的差异导致在边界部分之间存在大的差异，也能够获得舒适的图像。

在另一实施例中，控制单元5通过向有补图像24中的第一X射线图像21和第二X射线图像22的边界部分以及向与第二X射线图像中的边界部分对应的部分提供框架线（frameline）来显示图像。这样，即使边界部分由于所述组合而不能容易地被识别，放射学家也能够容易地识别对应的部分并且能够容易地执行立体观察。

（第二实施例）

将描述本发明的第二实施例。第二实施例示出应用于运动图像的成像和显示的配置。与本发明的第一实施例相同的组件被指定相同的附图标记，并且将不重复描述。

在第二实施例中，通过观察者操作X射线限制单元9可以设定第一X射线照射区域11（=设定关注区域A），或可以通过控制单元5的处理自动地设定第一X射线照射区域11。

将描述自动地设定第一X射线照射区域11的配置。控制单元5包括执行图像处理的图像处理单元，并且图像处理单元执行图像处理以设定第一X射线照射区域11。具体地，第二X射线焦点8被用于获取包括关注区域A的宽范围的X射线图像。控制单元5的图像处理单元探测第二X射线焦点8的X射线图像的运动矢量并且执行细化（thinning）处理。控制单元5的图像处理单元将第二X射线焦点8的X射线图像中的线段区域设定为第一X射线照射区域11（=关注区域A），该线段区域包括等于或大于预定阈值的运动矢量并且被应用细化处理。通过从边缘分量中删除噪声分量获得的图像被定义为线段图像，包括线段图像的区域被定义为线段区域。能够应用诸如块匹配方法和梯度方法之类的各种已知方法作为探测运动矢量的方法。

探测运动矢量的目的是例如利用X射线图像探测导管在血管中的移动、造影剂在血管中的移动、以及治疗仪器的移动。因此，运动矢量的“预定阈值”被设定为能够探测该移动的值。这样，“预定阈值”根据需要被设定，并且没有特别限制。

诸如频率滤波和反锐化掩蔽之类的各种已知的细化处理被用于细化处理。细化处理被应用于锐化的X射线图像。

锐化处理的目的是提取包括在X射线图像中的边缘部分。细化处理能够应用于被应用了锐化处理的图像从而去除微小的噪声分量。被应用了细化处理的图像的线段区域能够被设定为关注区域A以探测导管的端部、造影剂流的端部、以及治疗仪器的端部。

在细化处理之后的线段区域和具有等于或大于预定阈值的运动矢量的区域由围绕该部分的矩形区域确定。确定的矩形区域显示在操作单元4上。操作者可以改变矩形区域。

被设定为关注区域A的第一X射线照射区域11可以是具有等于或大于50mm的边的矩形区域。如果关注区域A的边不等于或者大于50mm，则难以获得立体效果。

将描述本发明的第二实施例的整个流程。

立体X射线成像装置100利用第二X射线焦点8来获取包括关注区域A的宽范围的X射线图像（=第二X射线图像22）。由于在此不存在第一X射线图像21，因此立体显示单元6仅显示第二X射线图像22。因此，立体显示单元6在没有用于立体显示的左图像信号和右图像信号中的一个的情况下显示图像。立体显示单元6可以被配置为显示第二X射线图像22，以代替第一X射线图像21。更具体地，立体显示单元6在用于立体显示的左信号和右信号是同一图像的信号的状态下显示图像。根据该配置，图像没有被立体地显示，因为同一图像进入观察者的左眼和右眼。然而，可以减小观察者的眼疲劳。

控制单元5的图像处理单元执行如上所述的处理以确定关注区域A。控制单元5的图像处理单元设定更大的关注区域A。更具体地，由控制单元5的图像处理单元设定的关注区域A被设定为比预期观察的区域（=最初预期的关注区域A）更宽的范围。随后，第一X射线焦点7将X射线施加到设定的关注区域A，X射线探测器3探测从第一X射线焦点7施加并且透射通过对象P的X射线，并且控制单元5产生第一X射线图像21。立体显示单元6利用第一X射线图像21和第二X射线图像22来执行立体显示。根据该配置，立体显示单元6能够立体地显示关注区域A。

为了缩窄关注区域A，X射线限制单元9缩窄第一X射线照射区域11（=关注区域A）。即使改变第一X射线照射区域的位置、尺寸和范围以缩小关注区域A，也保持将第一X射线照射区域11包括在第二X射线照射区域12中的设定。保持第二X射线照射区域12的尺寸而不改变以便于识别关注区域A的位置和范围。

与在第一实施例中相同，可以将补充图像23添加到第一X射线图像21以产生有补图像24，并且有补图像24可以用于执行立体显示。根据该配置，可以减小观察者的眼疲劳。

虽然已经详细描述了本发明的实施例，但是这些实施例旨在示出用于实现本发明的示例。这些实施例不应理解为限制本发明的技术范围。本发明能够以各种形式实现而不脱离本发明的技术构思和主要特征。

例如，虽然在实施例中包括了第一X射线焦点7和第二X射线焦点8作为多个X射线焦点，并且第一X射线照射区域11被包括在第二X射线照射区域12中，但是本发明不限于该配置。仅为了便于描述而区别“第一X射线焦点7”和“第二X射线焦点8”。简言之，唯一必要的是，X射线焦点之一的X射线照射区域被包括在另一个X射线焦点的X射线照射区域中。

虽然在实施例中立体X射线成像装置100包括第一X射线焦点7和第二X射线焦点8作为多个X射线焦点，但是X射线焦点的数目没有限制。立体X射线成像装置100可以包括三个或更多个X射线焦点并且可以选择性使用其中的两个X射线焦点来执行立体X射线成像和立体显示。

本发明的实施例是对于立体X射线成像装置和立体X射线成像方法的领域有效的技术。本发明的实施例能用于人和动物的X射线诊断成像。

本发明的多个方面还可以通过系统或装置的计算机（或诸如CPU或MPU之类的设备）实现，该计算机读出并执行记录在存储设备上的程序以执行上述实施例的功能，并且本发明的多个方面可以通过一种方法来实现，该方法的步骤由系统或装置的计算机例如通过读出并执行记录在存储设备上的程序以执行上述实施例的功能来执行。为此，所述程序例如经由网络或者从用作存储设备的各种类型的记录介质（例如，计算机可读介质）被提供给计算机。

虽然已经参考示范实施例描述了本发明，但是应当理解的是，本发明不限于公开的示范实施例。以下的权利要求的范围将给予最宽的解释从而包含所有这样的修改和等效结构及功能。

Claims (8)

1.一种立体成像装置，包括X射线产生部件和X射线探测器，该X射线产生部件从包括第一聚焦位置和第二聚焦位置的多个不同的聚焦位置产生X射线，并且该X射线探测器获得多个X射线图像，其特征在于，该立体成像装置包括：

X射线限制部件，用于将来自第二聚焦位置的X射线的照射区域设定为第二照射区域；

X射线产生控制部件，用于控制X射线产生部件来照射第二照射区域；

第一获得部件，用于从X射线探测器获得与从第二聚焦位置施加的X射线对应的第二X射线图像；以及

显示控制部件，用于使显示单元显示基于第二X射线图像的第二图像，

其中，X射线限制部件将来自第一聚焦位置的X射线的照射区域设定为包括在第二照射区域中的第一照射区域，

其中，第一获得部件在X射线限制部件将来自第一聚焦位置的X射线的照射区域设定为第一照射区域情况下，从X射线探测器获得与从第一聚焦位置施加的X射线对应的第一X射线图像，

其中，立体成像装置还包括第二获得部件，用于通过在第二X射线图像的与第一照射区域对应的区域上组合第一X射线图像以使得第一X射线图像被第二X射线图像的区域围绕来获得组合X射线图像；并且

其中，显示控制部件使显示单元立体地显示所述第二图像和基于所述组合X射线图像的组合图像。

2.如权利要求1所述的立体成像装置，其中

显示控制部件使显示单元彼此邻近地显示所述第二图像和所述组合图像以供立体观看。

3.如权利要求1所述的立体成像装置，还包括：

确定部件，用于基于通过从所述第一聚焦位置施加的X射线获得的所述第一X射线图像来确定从所述第二聚焦位置施加的X射线的第二照射区域。

4.如权利要求1所述的立体成像装置，其中

显示控制部件使显示单元立体地显示所述第二图像和与所述第二图像尺寸基本相同的所述组合图像。

5.如权利要求1所述的立体成像装置，其中

与所述第一聚焦位置对应的第一照射区域是在与所述第二聚焦位置对应的第二照射区域的第二X射线图像中的线段区域，该线段区域包括等于或大于预定阈值的运动矢量并且通过对所述第二照射区域的第二X射线图像施加细化处理而获得。

6.如权利要求1所述的立体成像装置，其中

所述第一照射区域是具有等于或大于50mm的边的矩形区域。

7.如权利要求1所述的立体成像装置，

其中，X射线探测器获得与从多个聚焦位置施加并且透射通过对象的X射线对应的多个X射线图像，

其中，显示单元立体地显示基于由X射线探测器获得的多个X射线图像的多个图像，并且

其中，基于所述多个聚焦位置中的一个聚焦位置的照射区域被设定为被包括在基于所述多个聚焦位置中的另一个聚焦位置的另一个照射区域中。

8.一种由X射线产生部件从多个不同的聚焦位置产生X射线并且从X射线探测器获取多个X射线图像的立体成像方法，所述多个不同的聚焦位置包括第一聚焦位置和第二聚焦位置，其特征在于，该立体成像方法包括：

将来自第二聚焦位置的X射线的照射区域设定为第二照射区域；

控制X射线产生部件来照射第二照射区域；

从X射线探测器获得与从第二聚焦位置施加的X射线对应的第二X射线图像；

使显示单元显示基于第二X射线图像的第二图像；

将来自第一聚焦位置的X射线的照射区域设定为包括在第二照射区域中的第一照射区域；

在来自第一聚焦位置的X射线的照射区域被设定为第一照射区域情况下，从X射线探测器获得与从第一聚焦位置施加的X射线对应的第一X射线图像；

通过在第二X射线图像的与第一照射区域对应的区域上组合第一X射线图像以使得第一X射线图像被第二X射线图像的区域围绕来获得组合X射线图像；以及

使得显示单元立体地显示所述第二图像和基于所述组合X射线图像的组合图像。