CN116058857A - X射线透视摄影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种X射线透视摄影装置，能够适当地进行透视后的X射线摄影。X射线透视摄影装置具备：X射线照射部，其朝向被检体照射X射线；检测器，其检测透过了被检体的X射线；透视像生成部，其基于来自所述检测器的输出信号来生成透视像；参照值获取部，其获取表示所述透视像中拍进的像的亮度的参照值；以及X射线照射控制部，其基于所述参照值和作为所述亮度的基准的基准值来决定后续的X射线摄影的摄影条件。

Description

X射线透视摄影装置

技术领域

本发明涉及一种X射线透视摄影装置。

背景技术

在医疗现场配备有向被检体照射X射线并拍摄X射线图像的X射线透视摄影装置。这种X射线透视摄影装置构成为：首先，朝向被检体重复照射连续X射线或脉冲状的X射线，并以规定的帧频进行透视，在结束了透视之后，进行X射线摄影(例如点片摄影)。

为了进行X射线摄影，需要测定被检体的体厚。以往的X射线透视摄影装置在X射线摄影前的透视阶段测定该体厚。在以往的结构中，利用对于X射线透视的照射条件的自动控制来测量被检体的体厚。即，现有的X射线透视摄影装置自动地变更X射线的照射条件，以使在透视阶段拍摄到的帧中拍进的像的可视性成为最佳。例如，在被检体的体厚厚的情况下，变更X射线的照射条件，以使X射线的剂量增加至像的可视性成为最佳为止。因而，在透视阶段，如果X射线的照射条件稳定，则与体厚相应的X射线透视的剂量的调整结束。基于透视阶段的最终的X射线的照射条件来测量被检体的体厚。

然而，在体厚的厚度显著地厚或薄的情况下，有时即使变更X射线透视的照射条件，像的可视性也不会成为最佳。这是因为透视阶段的X射线的照射条件(例如管电压)存在上限和下限。在上述的体厚的测定方法中，需要像的可视性成为了最佳的时间点的X射线透视的照射条件，因此在这种情况下无法测定体厚。关于这一点，在下述的现有技术文献中记载有通过调整附属于图像增强器的可变光圈来解决上述问题的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6432602号说明书

发明内容

发明要解决的问题

然而，在现有技术中，存在如下的问题点。即，上述的解决方案无法用于不具有可变光圈的X射线透视摄影装置。

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够适当地进行透视后的X射线摄影的X射线透视摄影装置。

用于解决问题的方案

本发明为了实现这样的目的，采用如下的结构。

即，本发明的X射线透视摄影装置具备：X射线照射部，其朝向被检体照射X射线；检测器，其检测透过了被检体的X射线；透视像生成部，其基于来自所述检测器的输出信号来生成透视像；参照值获取部，其获取表示所述透视像中拍进的像的亮度的参照值；以及X射线照射控制部，其基于所述参照值和作为所述亮度的基准的基准值来决定后续的X射线摄影的摄影条件。

发明的效果

本发明的X射线透视摄影装置具备X射线照射控制部，该X射线照射控制部基于表示透视像中拍进的像的亮度的参照值和作为透视像的亮度的基准的目标值来决定后续的X射线摄影的摄影条件。本发明的X射线透视摄影装置通过具备上述的X射线照射控制部，即使在被检体的体厚极厚或极薄的情况下也能够适当地进行后续的X射线摄影。

附图说明

图1是说明实施例所涉及的X射线透视摄影装置的结构的功能框图。

图2是说明实施例所涉及的X射线透视摄影装置的动作的流程图。

图3是说明实施例所涉及的透视像的示意图。

图4是实施例所涉及的体厚计算部所参照的表。

图5是实施例所涉及的X射线照射控制部所参照的表。

图6是说明实施例所涉及的点片摄影的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图对实施方式所涉及的X射线透视摄影装置进行说明。此外，以下采用继X射线透视之后进行作为X射线摄影的一例的点片摄影的情况为例来进行说明。如图1所示，实施例所涉及的X射线透视摄影装置1具有：顶板2，其用于载置采取水平姿势的被检体；X射线管3，其配置在顶板2的下方，用于对被检体照射X射线；检测器4，其配置在顶板2的上方，用于检测透过了被检体的X射线；以及准直器5，其设置在被顶板2和X射线管3夹着的位置，用于限制针对被检体的X射线束的照射范围。检测器4是平板检测器。作为平板检测器，存在具有将X射线转换为荧光的闪烁体层的间接转换型和不具有闪烁体层且将X射线直接转换为电信号的直接转换型。在本例中，无论是哪种转换型的平板检测器都能够使用。

透视像生成部11基于来自检测器4的输出信号来生成透视像P。透视像P是在朝向被检体重复照射连续X射线或脉冲状的X射线并以规定的帧频(例如30f/s)进行了X射线透视时生成的运动图像。透视像生成部11基于从检测器4依次输出的输出信号，按时间序列生成构成透视像P的帧。

参照值获取部12获取表示透视像P中拍进的像的亮度的参照值。参照值是构成透视像P的像素的像素值的平均值。像素值能够取0至4,095的范围的值，因此参照值为该范围内的值。

体厚计算部13根据X射线透视的照射条件、参照值来估计被检体的体厚。体厚计算部13以两种模式中的任一模式估计被检体的体厚。第一模式是根据透视时的X射线照射条件来计算被检体的体厚的模式，第二模式是根据透视时的参照值来计算被检体的体厚的模式。在体厚极厚或极薄的情况下利用第二模式，在除此以外的情况下利用第一模式。

点片图像生成部14基于来自检测器4的输出信号来生成点片图像SP。点片图像SP是朝向被检体照射脉冲状的X射线而得到的一张静止图像。

X射线照射控制部21是X射线管3的控制装置，在可设定的范围内控制X射线透视的照射条件。X射线照射控制部21向X射线管3发送与X射线透视中的管电压、管电流以及照射时间有关的控制信号，X射线管3基于该控制信号进行X射线的照射动作。将X射线透视时的管电压、管电流特别地称为透视管电压、透视管电流。

输入部22是接受手术操作者的与X射线透视开始、点片摄影的开始、准直器5的控制等X射线透视摄影装置1的控制有关的操作的人机接口。本例中的人机接口例如是操作面板、操作台。

存储部23存储有后述的表T1、T2、T3等X射线透视摄影装置1的动作所需的信息。

主控制部24是统一控制各部11、12、13、14、21的控制装置。主控制部24由CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)构成，通过执行各种程序来实现各部11、12、13、14、21。各部也可以利用独立于主控制部24的处理器来实现。另外，主控制部24接受手术操作者通过输入部22对X射线透视摄影装置1进行的指示。

监视器31显示由透视像生成部11生成的透视像P、由点片图像生成部14生成的点片图像SP。

<X射线透视摄影装置的动作>

之后，按照图2所示的流程图来说明X射线透视摄影的动作。如步骤S1所示那样，X射线透视摄影的动作从针对载置于顶板2的被检体进行的X射线透视起开始。关于透视像P，虽然能够实时地观察被检体，但所拍进的像的对比度低。通过后述的点片摄影获取到的点片图像SP适于适当地诊断被检体的病变。

当X射线透视开始时，在监视器31中显示透视像P。手术操作者能够通过输入部22使顶板2相对于X射线管3移动来调节准直器5的开度。当与视野有关的调整结束时，手术操作者能够通过输入部22如图3所示那样在监视器31上的透视像P上叠加显示将透视像P分割为4行4列16份的网格。手术操作者能够通过输入部22来选择透视像P的片断P1～P16中的任一方。选择出的片断为获取表示X射线透视的亮度的参照值时的关注区域。当手术操作者通过输入部22来选择片断中的任一个片断时，处理进入步骤S2，开始获取参照值。在本例中，该参照值的获取持续到X射线透视结束为止。也就是说，参照值是针对构成透视像的每一帧计算出的动态参数。

例如，当手术操作者通过输入部22来选择片断P15时，参照值获取部12基于构成片断P15的各像素的像素值来获取参照值。作为参照值的获取方法的具体例，例如能够考虑将像素值的平均值设为参照值的方法、对片断P15进行直方图分析并将峰值位置处的像素值设为参照值的方法等。另外，手术操作者能够避开16个片断中的例如拍进空气的片断、拍进被埋入被检体中的金属构件的片断地进行片断的指定。拍进了X射线透视的目标以外的内容的片断有时不适于获取表示X射线透视的亮度的参照值。

当开始获取参照值时，处理进入步骤S3。在步骤S3中，执行参照值与存储部23中存储的目标值的比较。目标值相当于本发明的基准值。如果目标值与参照值相等，则处理进入后述的步骤S6，如果不相等，则处理进入步骤S4。目标值被设定为使透视像的可视性良好的亮度。因而，如果参照值与目标值相等，则此时的透视像的亮度合适且易于观察。一般来说，X射线透视开始时的参照值不等于目标值，处理进入步骤S4。

在步骤S4中，判断X射线透视的照射条件是否处于可设定的极限值。如果该判断为“是”，则处理进入后述的步骤S6，如果该判断为“否”，则处理进入步骤S5。针对X射线管3规定了透视管电压的上限、下限。在步骤S4中，判断透视管电压是否为上限110kV，在透视管电压为110kV的情况下，判断为“是”。另外，在步骤S4中，判断透视管电压是否为下限40kV，在透视管电压为40kV的情况下，判断为“是”。由于X射线透视开始时的透视管电压为中间值，因此该判断为“否”，处理进入步骤S5。

在步骤S5中，变更X射线透视的照射条件，以使参照值接近目标值。因而，在参照值超过目标值的情况下，X射线照射控制部21控制X射线管3以使透视管电压降低。另外，在参照值低于目标值的情况下，X射线照射控制部21控制X射线管3以使透视管电压上升。在步骤S5之后，处理返回到步骤S3。

如果重复进行步骤S3～步骤S5，则参照值逐渐接近目标值，与之相伴地，透视像P的可视性提高。即，在参照值超过目标值的情况下，通过将步骤S3～步骤S5重复进行几次，透视管电压逐渐降低，最终，参照值与目标值相等。在该时间点，步骤S3～步骤S5所涉及的反馈处理结束。另一方面，在参照值低于目标值的情况下，通过将步骤S3～步骤S5重复进行几次，透视管电压逐渐上升，最终，参照值与目标值相等。在该时间点，步骤S3～步骤S5所涉及的反馈处理结束。

<步骤S6：第一模式>

在透视管电压为100kV时参照值与目标值相等的情况下，以透视管电压既未达到上限也未达到下限的状态结束上述的反馈处理。因而，在该情况下，在步骤S3中判断为“是”，由此照值与目标值相等，因此处理跳出由步骤S3～步骤S5构成的循环。于是，处理进入步骤S6，基于最终的透视管电压来计算被检体的体厚。即，体厚计算部13基于上述第一模式来计算被检体的体厚。在第一模式下，体厚计算部13从存储部23读出图4中的上部所示的表T1，获取与最终的透视管电压对应的体厚。表T1示出了参照值与目标值相等时的透视管电压处于从下限到上限的范围内的条件下的、透视管电压与体厚的关联性。能够通过对当作被检体的亚克力板(体模)实际地进行透视来生成表T1。也就是说，为了制作表T1，准备多块厚度为70mm～270mm的亚克力板，对每块亚克力板进行X射线透视，并实际测量参照值与目标值相等时的透视管电压。在本例中，由于透视管电压稳定在100kV，因此估计为体厚是260mm。顺便说一下，图4中的透视管电流的值是在决定透视管电压时随之确定的因变量。

<步骤S6：第二模式>

上述的说明示出了在X射线透视中在参照值与目标值相等的时间点估计体厚的例子，但例如在体厚极厚的情况下，在上述的反馈处理中参照值不会达到目标值。这是由于针对透视管电压规定了上限。在本例中，即使在该情况下也能够适当地估计体厚。在即使透视管电压成为上限110kV、参照值依然低于目标值的情况下，以透视管电压达到了上限的状态结束上述的反馈处理。因而，在该情况下，在步骤S4中判断为“是”，由此处理跳出由步骤S3～步骤S5构成的循环。于是，处理进入步骤S6，基于参照值与目标值之比(在此为百分比)来计算被检体的体厚。即，体厚计算部13基于上述第二模式来计算被检体的体厚。在第二模式下，体厚计算部13从存储部23读出图4中的下部所示的表T2，来获取与百分比对应的体厚并估计被检体的体厚。表T2示出了在保持参照值低于目标值的状态下透视管电压成为了上限的条件下的、百分比与体厚的关联性。例如，在百分比为50％的情况下，体厚计算部13参照表T2将体厚估计为320mm。即，体厚计算部13利用在X射线透视的照射条件固定时、透视像的亮度与体厚变厚相应地降低的现象来进行体厚的估计。

同样地，表T2还示出了在保持参照值超过目标值的状态下透视管电压成为了下限的条件下的、百分比与体厚的关联性。例如，在百分比为110％的情况下，体厚计算部13参照表T2将体厚估计为40mm。即，体厚计算部13利用在X射线照射条件固定时、透视像的亮度与体厚变薄相应地增加的现象来进行体厚的估计。能够通过对当作被检体的亚克力板实际地进行透视来生成表T2。

这样，在将透视管电压设为最大以防备参照值低于目标值的状态下，通过进行厚的亚克力板的透视来实际测量上述的百分比，由此生成表T2。另外，在将透视管电压设为最小以防备参照值超过目标值的状态下，通过进行薄的亚克力板的透视来实际测量上述的百分比，由此生成表T2。

<估计体厚后的动作>

当基于第一模式或第二模式进行的体厚的估计结束时，处理进入步骤S7，接受手术操作者通过输入部22进行的指示来结束X射线透视。之后，处理进入步骤S8，在基于在步骤S6中求出的体厚决定出的X射线摄影的照射条件下，接受手术操作者通过输入部22进行的指示来执行点片摄影。在进行点片摄影时，X射线照射控制部21参照存储部23中存储的图5所示的表T3来获取与估计出的体厚对应的X射线摄影的照射条件，在该条件下执行点片摄影。图6示出了通过点片摄影获取到的点片图像SP。点片图像SP为对比度比透视像的对比度高的静止图像，适于进行各种诊断。由于获取到点片图像SP，本例的X射线透视摄影装置1的动作结束。能够通过对当作被检体的亚克力板实际进行X射线摄影来生成表T3。

<由实施方式的结构产生的效果>

下面，对本例的X射线透视摄影装置1的结构及其效果进行说明。

(1)本例的X射线透视摄影装置1具备：X射线管3，其朝向被检体照射X射线；检测器4，其检测透过了被检体的X射线；透视像生成部11，其基于来自检测器4的输出信号来生成透视像；参照值获取部12，其获取表示透视像中拍进的像的亮度的参照值；以及X射线照射控制部21，其基于参照值和作为亮度的基准的目标值来决定后续的X射线摄影的摄影条件。

根据上述的X射线透视摄影装置1，X射线照射控制部21基于参照值和作为亮度的基准的目标值来决定后续的X射线摄影的摄影条件。本例的X射线透视摄影装置1通过具备上述的X射线照射控制部21，即使在被检体的体厚极厚或极薄的情况下也能够计算体厚。

(2)在(1)所述的X射线透视摄影装置中，检测器4是平板检测器。

如上所述，如果检测器4是平板检测器，则与将图像增强器用作检测器的情况相比，能够实现装置的小型化。本例的参照值获取部12也能够应用于不具备可变光圈的X射线透视摄影装置。

(3)在(1)或(2)所述的X射线透视摄影装置中，X射线照射控制部12在可设定的范围内控制X射线透视的照射条件，以使参照值接近目标值。

如上所述，如果X射线照射控制部12在可设定的范围内控制X射线透视的照射条件以使参照值接近目标值，则透视像的亮度逐渐接近基准，因此透视像的可视性提高。

(4)在(3)所述的X射线透视摄影装置中，在即使照射条件达到可设定的极限值、参照值也未成为目标值的情况下，X射线照射控制部12基于目标值和照射条件处于极限值时的参照值来决定后续的X射线摄影的摄影条件。

如果如上述那样在即使照射条件达到可设定的极限值、参照值也未成为目标值的情况下基于目标值和照射条件处于极限值时的参照值来决定后续的X射线摄影即点片摄影的摄影条件，则即使在参照值未成为目标值的情况下也能够以适当的摄影条件进行后续的X射线摄影。

(5)在(3)所述的X射线透视摄影装置中，还具备体厚计算部13，该体厚计算部13根据参照值成为了目标值时的照射条件来计算被检体的体厚，在即使照射条件达到可设定的极限值、参照值也未成为目标值的情况下，体厚计算部13基于目标值和照射条件处于极限值时的参照值来计算所述体厚。

如果具备如上所述的体厚计算部13，则即使在参照值未成为目标值的情况下也能够计算进行各种X射线摄影时的重要参数即体厚，所述体厚计算部13在即使照射条件达到可设定的极限值、参照值也未成为目标值的情况下，基于目标值和照射条件处于极限值时的参照值来计算所述体厚。

(6)在(5)所述的X射线透视摄影装置中，X射线照射控制部21基于由体厚计算部13计算出的被检体的体厚来决定后续的X射线摄影的照射条件。

如上所述，X射线照射控制部21如果基于由体厚计算部13计算出的被检体的体厚来决定X射线摄影的照射条件，则即使在被检体的体厚极端的情况下也能够基于适当的照射条件进行X射线摄影。即，根据上述的结构，即使在照射条件达到可设定的极限值、参照值未成为目标值的情况下，也能够计算体厚，因此也能够基于所计算出的体厚进行各种X射线摄影。

(7)在(1)至(6)中的任一项所述的X射线透视摄影装置中，参照值获取部12基于透视像的规定区域内的各像素的亮度来获取参照值。

如上所述，如果参照值获取部12基于透视像的规定区域内的各像素的亮度来获取参照值，则能够避开透视像中拍进的被检体以外的像地获取参照值，能够更准确地计算被检体的体厚。

(8)在(3)至(7)中的任一项所述的X射线透视摄影装置中，X射线照射控制部21执行以下控制：改变X射线透视的管电压、管电流、脉冲宽度以及射束硬化滤波器中的至少一方，以使参照值接近目标值。

如上所述，如果X射线照射控制部21执行改变X射线透视的管电压以使参照值接近目标值的控制，则能够更可靠地使参照值接近作为亮度的基准的目标值。

(9)在(5)或(6)所述的X射线透视摄影装置中，在即使照射条件达到可设定的极限值、参照值也未成为目标值的情况下，体厚计算部13基于目标值与照射条件处于极限值时的参照值之比来计算体厚。

如上所述，如果体厚计算部13在即使照射条件达到可设定的极限值、参照值也未成为目标值的情况下，基于目标值与照射条件处于极限值时的参照值之比来计算体厚，则体厚计算部13能够利用计算简便的参数来容易地计算被检体的体厚。

<其它实施例>

此外，本次公开的实施例在所有方面均为例示，而非限制性的。本发明的范围包括权利要求书以及与权利要求书等同的含义及范围内的所有变更。作为例子，本发明能够如以下那样变形并实施。

(1)体厚计算部13、X射线照射控制部21也可以使用与各表对应的方程式取代T1、T2、T3来进行动作。

(2)在生成表T1、T2、T3时，不需要使用亚克力，也可以使用金属等其它材料。另外，也可以通过利用尺子进行实际测量等其它方法来测定被检体的体厚，并生成表T1、T2、T3。

(3)参照值获取部12根据将透视像分割为规定的大小(例如，分割为16份)而构成的片断中的一个片断所包含的像素的像素值来获取参照值，但也可以基于多个片断来获取参照值。另外，参照值获取部12也可以基于手术操作者通过输入部22对区域的中心及区域的大小进行的指定，来在透视像内设置矩形的关注区域，并基于关注区域来获取参照值。当然，参照值获取部12也可以从整个透视像获取参照值。

(4)估计出的体厚除了能够用于点片摄影以外，还能够用于减影血管造影等其它摄影。

(5)图4所示的表T1中的透视管电压的值、图4所示的表T2中的百分比、图5所示的表T3中的体厚的值实际是选取了存储部23中存储的数据的一部分的值，但各表的数据数量能够与装置的目的相应地增加/减少。

(6)在上述的实施例中，通过估计被检体的体厚来决定点片摄影中的X射线摄影的照射条件，但本发明不限于该结构。也可以基于透视条件与被检体的体厚关联而成的表T1以及被检体的体厚与点片摄影中的X射线摄影的照射条件关联而成的表T3，来制作透视条件与点片摄影中的X射线摄影的照射条件关联而成的表。同样地，也可以基于透视条件、百分比、被检体的体厚关联而成的表T2以及表T3，来制作透视条件、百分比、点片摄影中的X射线摄影的照射条件关联而成的表。在本例中，无需基于透视像的摄影条件和百分比来估计被检体的体厚，能够直接计算点片摄影中的X射线摄影的照射条件。本例所涉及的表也能够替换为对应的方程式。

(7)在上述的实施例中，在透视像的生成中执行了X射线剂量的调整以使参照值成为目标值，但本发明不限于该结构。即，也能够设为省略了在图2中进行了说明的流程图的步骤S3～步骤S5的结构。例如将管电压设为70kV来执行本例的透视。在此时的百分比为100的情况下，可知被检体的体厚为180mm(参照图4)。被检体的体厚与180mm相比越厚，则百分比相对于100越低，被检体的体厚与180mm相比越薄，则百分比相对于100越高。通过将管电压设为70kV来实际地对各种厚度的亚克力板(体模)进行透视并计算百分比，能够求出表示被检体的厚度与百分比的关联性的表。

(8)在上述的实施例中，进行了通过改变管电压来使参照值接近目标值那样的控制，但本发明不限于该结构。也可以构成为：不改变管电压，而是通过改变管电流、X射线脉冲的脉冲宽度、射束硬化滤波器中的任一方来使参照值接近目标值。无论在哪种情况下，都能够通过实际地对各种厚度的亚克力板(体模)进行透视来制作与图4的表T1、表T2相当的表。在本例中，基于该表来估计被检体的体厚。

附图标记说明

1：X射线透视摄影装置；3：X射线管；4：检测器；11：透视像生成部；12：参照值获取部；13：体厚计算部；21：X射线照射控制部。

Claims (9)

1.一种X射线透视摄影装置，具备：

X射线照射部，其朝向被检体照射X射线；

检测器，其检测透过了被检体的X射线；

透视像生成部，其基于来自所述检测器的输出信号来生成透视像；

参照值获取部，其获取表示所述透视像中拍进的像的亮度的参照值；以及

X射线照射控制部，其基于所述参照值和作为所述亮度的基准的基准值来决定后续的X射线摄影的摄影条件。

2.根据权利要求1所述的X射线透视摄影装置，其特征在于，

所述检测器是平板检测器。

3.根据权利要求1所述的X射线透视摄影装置，其特征在于，

所述X射线照射控制部在可设定的范围内控制X射线透视的照射条件，以使所述参照值接近所述基准值。

4.根据权利要求3所述的X射线透视摄影装置，其特征在于，

在即使所述照射条件达到可设定的极限值、所述参照值也未成为所述基准值的情况下，所述X射线照射控制部基于所述基准值和所述照射条件处于极限值时的所述参照值来决定后续的X射线摄影的摄影条件。

5.根据权利要求3所述的X射线透视摄影装置，其特征在于，

还具备体厚计算部，所述体厚计算部根据所述参照值成为了所述基准值时的所述照射条件来计算被检体的体厚，

在即使所述照射条件达到可设定的极限值、所述参照值也未成为所述基准值的情况下，所述体厚计算部基于所述基准值和所述照射条件处于极限值时的所述参照值来计算所述体厚。

6.根据权利要求5所述的X射线透视摄影装置，其特征在于，

所述X射线照射控制部基于由所述体厚计算部计算出的被检体的体厚来决定后续的X射线摄影的照射条件。

7.根据权利要求1所述的X射线透视摄影装置，其特征在于，

所述参照值获取部基于所述透视像的规定区域内的各像素的亮度来获取所述参照值。

8.根据权利要求3所述的X射线透视摄影装置，其特征在于，

所述X射线照射控制部执行以下控制：改变X射线透视的管电压、管电流、脉冲宽度以及射束硬化滤波器中的至少一方，以使所述参照值接近所述基准值。

9.根据权利要求5所述的X射线透视摄影装置，其特征在于，

在即使所述照射条件达到可设定的极限值、所述参照值也未成为所述基准值的情况下，所述体厚计算部基于所述基准值与所述照射条件处于极限值时的所述参照值之比来计算所述体厚。

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