CN1610481A - X射线透视摄影装置及方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种X射线透视摄影装置及方法，通过简单的操作，能拍摄分别对应于透视摄影或关心区域的动态图像摄影或定点摄影的所希望的X射线像，降低被检查体的被照射线量。摄影前预先输入相关表(S1)并存储(S2)。摄影者一旦将照射场R设定为R1(S3)，X射线光圈便打开规定量(S4)。开度值被发送给控制部(S5)，根据基于相关表的X射线的管电压(V)、管电流(A)的照射条件，X射线被照射在被检查体P上(S6)。所照射的X射线透过被检查体，入射到X射线平面检测器中后，被读出并被变换成图像信号。另外，读出电路的图像信号的读出方法也能与相关表关联，例如进行加法运算控制，以便将互相相邻的4×4(＝16)个像素的图像信号作为1个像素大小的图像信号相加后读出(S7)。
Description
技术领域
本发明涉及利用X射线等放射线进行图像摄影的X射线透视摄影装置及方法。
背景技术
在使用X射线摄影装置的图像诊断领域、特别是透视摄影装置中，广泛地使用I.I.(图像增强器)电视系统。即，如图6所示，使来自X射线管球1的X射线通过X射线光圈2，照射在被检查体P上，用检测器单元3检测透过了被检查体P内的透过X射线，变换成图像信号，使变换成的图像信号经过图像处理单元4后，作为图像显示在监视器5上。
由于照射被检查体P的X射线通过X射线光圈2，所以设定成只照射摄影必需的规定的范围。检测器单元3利用I.I.3a，将被检查体P的透过X射线变换成可见光的光学像，利用光学系统3b将变换后的光学像引导到电视摄像机3c中，在电视摄像机3c中将该光学像变换成图像信号。
图像处理单元4将输入的图像信号变换成数字图像信号，进行图像放大和缩小、图像位置的移动、图像信号的加减运算等各种运算、图像处理。另外，记录装置6是进行图像处理前或图像处理后的数字图像信号的记录和保管的装置，可保管将X射线连续地或脉冲式地照射在被检查体P上拍摄的动态图像，还可一边观察动态图像，一边保管在任意时刻拍摄的静止图像。
将输入到这样的透视摄影装置的I.I.3a的输入面3a’上的被检查体P的透过X射线能摄影的区域称为视场尺寸。通常的I.I.3a的最大视场尺寸由其口径决定，能设定的视场尺寸分步切换。在被检查体P的摄影中，通过设定该视场尺寸，决定摄影区域的大小。
另外，通过缩小该视场尺寸，也能获得放大了的分辨率高的光学像。如果是12英寸的I.I.3a，则能切换成例如12、9、7.5、6英寸的4种尺寸，如果将视场尺寸设定为6英寸，则用12英寸的4倍放大率(分辨率)也能摄影。
另外，在专利第2786849号公报中，公开了根据摄影部位、透视模式、以及摄影模式，能进行X射线像的适当的可视化的X射线诊断装置。
可是，上述现有的装置存在以下所述的问题。在被检查体P的摄影中，在进行目的部位的摄影定位时的透视摄影中，希望区域大而且灵敏度高、X射线量低，且在进行透视摄影的动态图像摄影或进行静止图像摄影的定点摄影中，最好S/N高而且分辨率高。另外，不管在哪一种摄影中，希望被检查体P的摄影区域能自由地设定。
例如，透视摄影时根据大范围的摄影图像，确定目的部位的透视摄影或定点摄影所必要的区域(关心区域)时，为了获得更鲜明的S/N高的图像，在增加照射的X射线量进行摄影、或提高分辨率进行摄影、或一边将摄影区域慢慢地变窄一边追入关心区域的情况下，上述的希望高。
可是，在这样的摄影情况下，必须独立地进行X射线的照射条件和X射线光圈的设定、以及I.I.3a的视场尺寸的设定，操作性有难点。
另外，在透视摄影中将I.I.3a的视场尺寸切换成较小的尺寸的情况下，虽然已知与所选择的视场尺寸相适应地控制X射线光圈2的开度，使X射线照射区域与视场尺寸一致的技术，但在X射线光圈2的移动中，变成照射不能可视化的无用的X射线。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能通过简单的操作进行摄影，能降低射线量的X射线透视摄影装置及方法。
为了实现上述目的，例如，本发明提供一种X射线透视摄影装置，包括：使X射线向被检查体照射的X射线发生单元；通过改变开度，限制X射线的照射范围的光圈单元；以及将从上述X射线发生单元照射并透过被检查体的X射线作为图像信号进行摄像的X射线像检测单元，其特征在于：具有与上述光圈单元的开度信息或照射场信息连动，控制上述X射线发生单元的照射条件的控制单元。
为了实现上述目的，本发明还提供一种X射线透视摄影装置，包括：使X射线向被检查体照射的X射线发生单元；通过改变开度，限制X射线的照射范围的光圈单元；将从上述X射线发生单元照射并透过被检查体的X射线作为图像信号进行摄像的X射线像检测单元；以及从该X射线像检测单元对每一像素读出图像信号，将至少一个以上像素的图像信号相加后输出的读出运算单元，其特征在于：具有与上述光圈单元的开度信息或照射场信息连动，控制上述X射线发生单元的照射条件及上述读出运算单元的加法运算方法的控制单元。
本发明的其它特征和优点，在下面的结合附图的详述中更加明显。在附图中相同的标号表示相同或相似的部件。
附图说明
附图构成说明书的一部分，用来与详述实施例的说明部分一起解释本发明的原理。
图1是实施例1的X射线透视摄影装置的结构框图。
图2是X射线平面检测器和读出电路的结构和工作的示意图。
图3是摄影部位和照射场的说明图。
图4是实施例1的流程图。
图5是实施例2～4的工作流程图。
图6是现有的X射线透视摄影装置的结构框图。
具体实施方式
下面，结合附图描述本发明的优选实施方式。
根据图示的实施方式详细说明本发明。
在本发明的X射线透视摄影装置中，具有预先设定与上述光圈单元的开度信息或照射场信息连动进行控制的上述X射线发生单元的照射条件和上述加法运算方法的相关表的设定单元，特征在于上述控制单元根据上述相关表，控制上述照射条件及上述加法运算方法。
在本发明的X射线透视摄影装置中，特征在于上述X射线发生单元的照射条件是加在上述X射线发生单元上的管电压、管电流。
在本发明的X射线透视摄影装置中，特征在于上述加法运算方法是由应相加的上述像素的个数决定的方法。
[实施例1]
图1是表示X射线透视摄影装置的实施例1的结构框图。在该摄影装置中，在将X射线照射在被检查体P上的X射线管球11的前方，依次排列着：决定X射线照射场的X射线光圈12、承载被检查体P的悬板13、检测透过了被检查体P的X射线的X射线平面检测器14。
X射线平面检测器14的输出依次连接在：从X射线平面检测器14读出图像信号的读出电路15、对读出的图像信号进行图像处理的图像处理部16、使图像信号可视化的电视监视器等的显示部17上，在图像处理部16内设有保管图像信号的存储部18、运算部19。
在X射线光圈12附近，设有检测X射线光圈12的开度的开度检测单元20，其输出连接在控制部21上。另外，指定其开度量的照射场设定单元22的输出连接在X射线光圈12上，而且照射场设定单元22的输出连接在控制部21上。
进行关于摄影的各控制参数的输入或指定的操作的输入单元23连接在控制部21上，同时在控制部21内设有存储部24。另外，控制部21的输出连接在X射线管球11、读出电路15、运算部19上。而且，沿X射线照射方向上的X射线管球11、被检查体P、悬板13、以及X射线平面检测器14相互之间的距离在摄影过程中是固定的。
图2是表示X射线平面检测器14、读出电路15的结构和工作的示意图。透过了被检查体P的X射线一旦输入X射线平面检测器14中，X射线利用图中未示出的荧光屏而被变换成光，在排列成二维形状的光电变换元件14a中，发生对应于X射线强度的电荷。该电荷被蓄积在变换元件14a内部的蓄积部中，被检查体P的X射线图像变换成二维形状的电荷分布。
接着，传输脉冲P被送给最上列的各变换元件14a中具有的传输部14b的TFT(薄膜晶体管)，开关信号被输入传输部14b中。这时，蓄积在变换元件14a中的电荷通过传输部14b，被传输给读出电路15的多路转换器15a的开关15b，通过开关15b逐个地依次连接15b1、15b2、...，最后被依次传输给信号输出端子15c，最上一列一行部分的图像信号的读出结束。
被读出的图像信号通过图中未示出的放大器和A/D变换器等，被变换成数字图像数据。这样处理后，将传输脉冲P从最上一列依次传输给最下一列，多路转换器15a的开关15b与其同步地从左至右依次连接，进行X射线平面检测器14的全面图像信号的读出，X射线图像作为数字图像信号被存储保管在图像处理部16的存储部18中。
通常，在通过被检查体P的特定部位的摄影进行的诊断中，越是在摄影区域狭窄的情况下，多半要求想观察更详细的图像。例如，摄影部位在心脏附近的情况下，往往想从胸部总体的图像开始一边收窄摄影区域，一边确定肿瘤等关心的区域，或者想更详细地观察关心的区域。
在该实施例中，对应于诊断上必需的摄影部位和摄影区域的大小、分辨率、以及图像质量，在摄影前预先输入并存储照射X射线的照射场的大小和X射线的照射条件等的相关表。作为X射线的照射条件，例如可以考虑管电压、管电流、脉冲照射的脉宽和脉冲速率等。
图3是摄影部位和照射场的大小之间的关系例的说明图。如果为了拍摄胸部总体B、心脏附近H、心脏附近H的关心区域C，所必需的充分的照射场的大小分别为R1、R2、R3，胸部总体B拍摄低分辨率的图像，心脏附近H拍摄中分辨率的图像，心脏附近H的关心区域C拍摄高分辨率的图像，则在摄影前设定、存储表1所示的相关表。表中的管电流(A)存在A1＜A2＜A3的关系。
表1
照射场R 管电压(V) 管电流(A) 读出方法/计算方法
R≤R3 V1 A3 像素不相加
R3＜R≤R2 V1 A2 4个像素相加
R2＜R≤R1 V1 A1 16个像素相加
在该相关表的例子中，由于摄影部位被限定在胸部总体B，所以虽然管电压(V)一定，但越是要求分辨率高、S/N高的图像的摄影区域，管电流(A)越大。
图4是工作流程图，首先，摄影前从输入单元23预先输入相关表(步骤S1)，存储到存储部24中(步骤S2)。其次，如果摄影者用照射场设定单元22将照射场设定为R1(步骤S3)，则X射线光圈12利用图中未示出的驱动机构自动地打开规定量(步骤S4)。由于X射线管11、被检查体P、以及X射线平面检测器14之间的相对距离一定，所以X射线光圈12的打开量与照射场R被设定的大小连动地单值地决定。在该照射场R的设定中，即使手动操作X射线光圈12也没有障碍。
与设定照射场R的同时，由照射场设定单元22设定的设定值或由开度检测单元20检测的开度值如何，被发送给控制部21(步骤S5)，根据基于表1所示的相关表的照射条件，X射线被照射在被检查体P的胸部总体B上(步骤S6)。在该例中，摄影部位是胸部总体B，所以照射场的大小为R1，适用相关表中的第三行的条件，照射的X射线的管电压(V)是一定的值V1，与照射场R1的大小无关，而管电流(A)为小电流A1。
被照射的X射线透过被检查体P的胸部，入射到X射线平面检测器14中后，由读出电路15读出，变换成图像信号。另外根据需要，由读出电路15读出图像信号的方法也能在相关表中附加关联关系。在该例中，控制成将互相相邻的4×4(＝16)个像素的图像信号作为一个像素大小的图像信号相加后读出(步骤S7)。
即，用图2说明的排列成二维状的变换元件14a中，传输脉冲P被同时传输给互相相邻的最上4列变换元件14a的传输部14b，开关信号被输入作为传输部的TFT中。于是，纵向相邻的4个像素的图像信号被同时传输给多路转换器15a的开关15b。然后，如果同时连接相邻的4个开关15b，则能将相邻的16个像素的图像信号同时相加后读出。
通过从左至右依次反复进行该相邻的多路转换器15a的4个开关15b的同时连接，对每16个像素完成最上4列大小的图像信号的读出。从最上列至最下列依次反复进行该工作，能将16个像素的图像信号作为1个像素大小读出。这样读出的图像信号作为胸部总体B的X射线图像被显示在显示部17上(步骤S8)。
被显示的图像是将互相相邻的16个像素的图像信号作为1个像素大小显示的分辨率低的图像。另一方面，由于X射线照射时流过X射线管的管电流A1小，所以被检查体P的每单位面积的被照射的射线量也小，但由于照射在相邻的16个像素上的X射线量相加作为1个像素大小的图像信号处理，所以被显示的1个像素大小表观上的X射线量大约为16倍。
作为另一例，为了拍摄心脏附近H，如果摄影者用照射场设定单元22将照射场R设定为R2(步骤S3)，则X射线光圈12关闭规定量(步骤S4)。同时，由照射场设定单元22设定的设定值或由开度检测单元20检测的开度值如何，被发送给控制部21(步骤S5)，根据基于表1所示的相关表的照射条件，X射线只被照射在被检查体P的心脏附近H上(步骤S6)。即，虽然X射线的管电压(V)为一定值V1，但管电流(A)变成中等电流A2。所照射的X射线透过被检查体P的心脏附近H，入射到X射线平面检测器14中后，由读出电路15读出，变换成图像信号。
由读出电路15读出图像信号的方法也根据表1所示的相关表中的第二行的条件进行，控制成将互相相邻的4×4(＝16)个像素的图像信号作为一个像素大小的图像信号读出(步骤S7)。即，变换元件14a中，传输脉冲P被同时传输给互相相邻的最上两列的各变换元件的传输部14b，开关信号被输入作为传输部的TFT中。另外，同时连接相邻的多路转换器15a的两个开关15b，相邻的4个像素的图像信号同时相加后被读出。
通过从左至右依次反复进行该相邻的多路转换器15a的两个开关15b的同时连接，对每4个像素完成最上两列大小的图像信号的读出，通过从最上列至最下列依次反复进行该工作，能将4个像素的图像信号作为1个像素大小读出。
如上作为图像信号读出，被显示在显示部17上(步骤S8)。被显示的心脏附近H的X射线图像是将互相相邻的4个像素的图像信号作为1个像素大小显示的中等分辨率的图像。另一方面，由于照射在相邻的4个像素上的X射线量相加作为1个像素大小的图像信号处理，所以被显示的1个像素大小表观上的X射线量大约为4倍。
作为另一例，为了拍摄所关心的区域C，如果摄影者用照射场设定单元22将照射场R设定为R3(步骤S3)，则X射线光圈12关闭规定量(步骤S4)，X射线只被照射在被检查体P的所关心的区域C上。这时，由照射场设定单元22设定的设定值或由开度检测单元20检测的开度值如何，被发送给控制部21(步骤S5)，根据基于表1所示的相关表的第一行的照射条件，照射X射线(步骤S6)。即，虽然X射线的管电压(V)仍为一定值V1，但管电流(A)变成大电流A3。
所照射的X射线透过被检查体P的所关心的区域C，入射到X射线平面检测器14中后，由读出电路15读出，变换成图像信号。由读出电路15读出图像信号的方法也根据表1所示的相关表进行，控制得将1个像素的图像信号作为1个像素大小的图像信号读出(步骤S7)，被显示在显示部17上(步骤S8)。
如上作为图像信号读出，被显示在显示部17上的所关心的区域C的X射线图像是将1个像素的图像信号作为1个像素大小进行显示的分辨率高的图像，被显示的1个像素大小的表观上的X射线量是从X射线管照射的X射线量本身。
[实施例2]
在实施例1中，虽然在读出阶段进行存储在相邻的变换元件14a中的图像信号的加法运算，但也可以对每个变换元件14a个别地读出图像信号，变换成数字图像信号后，在运算部19中进行相邻的图像信号的加法处理，显示该X射线图像。另外，如果在各照射场R的摄影中没有必要改变分辨率，那么也可以设定相关表，以便只使管电流(A)对应于照射场R的切换而连动。
图5是实施例2的流程图。表2表示与实施例2的照射场的大小和读出方法或运算方法连动的X射线的照射条件的相关表。
表2
照射场R 管电压(V) 管电流(A) 读出方法/计算方法
R≤R3 V1 A3 像素不相加
R3＜R≤R2 V1 A2 4个像素相加
R2＜R≤R1 V1 A3 像素不相加
A2 4个像素相加
A1 16个像素相加
另外，在图1所示的结构框图中，能从输入单元23变更被检查体P的透视摄影中的读出电路15的读出方法或运算部19的运算方法。
作为使用这样构成的摄影装置的摄影顺序，例如与实施例1同样地设定为照射场R1，作为缺省(default)条件，在X射线的管电压(V)为V1、管电流(A)为A1的照射条件下开始摄影，观察了将相邻的16个像素作为1个像素大小显示的胸部总体B的X射线图像后(步骤S10)，在欲用较高的分辨率、例如观察该胸部总体B的图像的情况下，在实施例1中如果使照射场R狭窄到R2，则不能提高分辨率。
可是在本实施例2中，如果通过输入单元23的操作，将读出方法或运算方法设定为“4个像素相加”(步骤S11)，则通过控制部21根据表2所示的相关表，控制X射线管11及读出电路15或运算部19，照射场R1保持不变，管电流(A)从A1切换到A2(步骤S12)，相邻的4个像素的图像信号作为1个像素大小来显示(步骤S13)。
同样，在欲用更高的分辨率进行观察的情况下，如果将读出方法或运算方法设定为“像素不相加”(步骤S14)，则管电流(A)从A2切换到A3(步骤S12)，1个像素的图像信号作为1个像素大小来显示(步骤S13)。因此，不改变照射场R的大小，能观察分辨率更高的图像，能随机应变地进行所希望的拍摄。
[实施例3]
表3表示实施例3的与照射场R的大小和X射线的照射条件连动的读出方法或运算方法的相关表。
表3
照射场R 管电压(V) 管电流(A) 读出方法/计算方法
R≤R3 V1 A3 像素不相加
R3＜R≤R2 V1 A2 4个像素相加
R2＜R≤R1 V1 A2＜A≤A3 像素不相加
A1＜A≤A2 4个像素相加
A1 16个像素相加
另外，在图1所示的结构框图中，能从输入单元23变更被检查体P的透视摄影中的X射线管11的管电流(A)。
作为使用这样构成的摄影装置的摄影顺序，在图5所示的流程图中，例如与实施例1同样地设定为照射场R1，作为缺省条件，在X射线的管电压(V)为V1、管电流(A)为A1的照射条件下开始摄影，观察了将相邻的16个像素作为1个像素大小显示的胸部总体B的X射线图像后(步骤S10)，在欲用较高的S/N、用鲜明的图像观察该胸部总体B的图像的情况下，在实施例1中如果不使照射场R狭窄到R2，则不能增大管电流(A)。
但是，在本实施例4中，如果通过输入单元23的操作，将X射线管11的管电流(A)设定为A1＜A≤A2范围内的值(步骤S11)，则照射场R1保持不变，切换读出方法或运算方法(步骤S12)，相邻的4个像素的图像信号作为1个像素大小来显示(步骤S13)。
同样，在欲更鲜明地进行观察的情况下，如果将管电流(A)设定为A2＜A≤A3范围内的值(步骤S11)，则再切换读出方法或运算方法(步骤S12)，1个像素的图像信号直接作为1个像素大小来显示(步骤S13)。因此，不改变照射场R的大小，能观察分辨率更高、高S/N的鲜明的图像，能随机应变地进行所希望的拍摄。
产业上利用的可能性
在实施例中，作为X射线平面检测器14，虽然是将X射线强度直接变换成电荷这样构成的，但也不妨使用例如在检测器的全部表面上层叠荧光体，将X射线强度变换成可见光，再将该光强度变换成电荷等的其它检测器。
另外，将与光圈单元12的开度信息连动的X射线管球11的照射条件、从X射线平面检测器14读出图像信息的方法、从相邻的像素读出的图像信息的加法运算方法联系起来的相关表中的各控制参数及其值不限定于上述的实施例，可以根据摄影和诊断的目的所要求的所希望的X射线图像自由地设定。如果采用本发明的X射线透视摄影装置及其方法，则通过简单的操作，就能拍摄分别对应于透视摄影或关心区域的动态图像摄影或定点摄影的所希望的X射线像。
另外，利用X射线光圈的开度变化，能任意地设定照射场的大小，所以能防止X射线光圈的移动缓慢引起的可见化的摄影区域以外的无用的X射线照射。
另外，由于摄影中的操作简单，所以能缩短摄影时间，能降低被检查体的被照射的射线量。
如上所述，如果采用本发明，则能提供一种通过简单的操作就能摄影，能降低被照射的射线量的X射线透视摄影装置及方法。
不用说，即使将记录了实现上述实施方式的功能用的软件的程序码的记录媒体(存储媒体)供给系统或装置，该系统或装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在记录媒体中的程序码，也能达到本发明的目的。在此情况下，从记录媒体读出的程序码本身就会实现上述的实施方式的功能，记录了该程序码的记录媒体就构成本发明。
另外，不言而喻，还包括这样的情况：通过计算机执行读出的程序码，不仅能实现上述的实施方式的功能，而且根据程序码的指示，在计算机上工作的操作系统(OS)等进行实际的处理的一部分或全部，通过该处理来实现上述的实施方式的功能。
另外，不言而喻，还包括这样的情况：从记录媒体读出的程序码被写入被插入计算机的功能扩展卡或连接在计算机上的功能扩展装置中具有的存储器中后，根据该程序码的指示，该功能扩展卡或功能扩展装置中具有的CPU等执行实际的处理的一部分或全部，通过该处理来实现上述的实施方式的功能。
在将本发明应用于上述记录媒体的情况下，对应于前面说明的流程的程序码就会被存储在该记录媒体中。
显然，在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以有许多明显的变更，可以理解，本发明并不限于此处举出的具体实施方式，而应由所附权利要求书限定其范围。
Claims (6)
1、一种X射线透视摄影装置，具有：
使X射线向被检查体照射的X射线发生单元；
通过改变开度，限制X射线的照射范围的光圈单元；以及
将从上述X射线发生单元照射并透过被检查体的X射线作为图像信号进行摄像的X射线像检测单元，
其特征在于：控制单元与上述光圈单元的开度信息或照射场信息连动，控制上述X射线发生单元的照射条件。
2、一种X射线透视摄影装置，具有：
使X射线向被检查体照射的X射线发生单元；
通过改变开度，限制X射线的照射范围的光圈单元；
将从上述X射线发生单元照射并透过被检查体的X射线作为图像信号进行摄像的X射线像检测单元；以及
从该X射线像检测单元对每一像素读出图像信号，将至少一个像素的图像信号相加后输出的读出运算单元，
其特征在于：控制单元与上述光圈单元的开度信息或照射场信息连动，控制上述X射线发生单元的照射条件及上述读出运算单元的加法运算方法。
3、如权利要求1或2所述的X射线透视摄影装置，其特征在于：具有预先设定与上述光圈单元的开度信息或照射场信息连动地被控制的上述X射线发生单元的照射条件和上述加法运算方法的相关表的设定单元，上述控制单元根据上述相关表，控制上述照射条件及上述加法运算方法。
4、如权利要求1或2所述的X射线透视摄影装置，其特征在于：上述X射线发生单元的照射条件为加在上述X射线发生单元上的管电压、管电流。
5、如权利要求1或2所述的X射线透视摄影装置，其特征在于：上述加法运算方法由应相加的上述像素的个数决定。
6、一种X射线透视摄影方法，是具有使X射线向被检查体照射的X射线发生单元；通过改变开度，限制X射线的照射范围的光圈单元；以及将从上述X射线发生单元照射并透过被检查体的X射线作为图像信号进行摄像的X射线像检测单元的X射线透视摄影装置的X射线透视摄影方法，其特征在于包括下列步骤：
对每一像素从上述X射线像检测单元读出图像信号，将从相邻的至少一个像素读出的图像信号相加并输出的步骤；以及
与上述光圈单元的开度信息或照射场信息连动，控制上述X射线发生单元的照射条件和上述加法运算方法的步骤。
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