CN1922475A - X射线断层摄影装置及立体透视图像构成装置 - Google Patents
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Abstract
一种X射线断层摄影装置,包括:具有使焦点位置移动的功能、并对被检物体发射X射线的X射线发生器;接受利用该X射线发生器发射的X射线所得到的多个透射图像的X射线受像元件;以及将X射线受像元件接受的被检物体的多个透射图像进行图像处理而得到断层图像的图像处理单元。另外,立体透视图像构成装置,包括:前述X射线断层摄影装置;以及将由此得到的多个断层图像进行图像处理、而得到立体透视图像的立体透视图像构成单元。根据该X射线断层摄影装置,能够不设置高精度的运动机构等,而得到断层图像,而且还能够确实得到软质被检物体的断层图像。
Description
技术领域
本发明涉及发射X射线并对接受的多个透射图像进行图像处理,从而得到断层图像的X射线断层摄影装置、以及具有该X射线断层摄影装置的立体透视图像构成装置。
背景技术
以往以来,为了无损检查例如被检物体的内部结构,采用X射线断层摄影装置。该X射线断层摄影装置,具有对被检物体发射X射线的X射线发生器、以及接受利用X射线发生器发射的X射线产生的透射图像的X射线受像元件。而且,X射线受像元件能够与X射线发生器的运动相对应,利用机械的运动机构进行旋转。再有,将利用该X射线受像元件接受的透射图像进行图像处理而得到断层图像的图像处理装置与X射线受像元件连接。(例如,参照专利文献1)
但是,在采用这样的X射线断层摄影装置的方法中,存在的问题是为了维持数微米的空间分辨率,必须使用使X射线发生器及X射线受像元件旋转的高精度的运动机构。
另外,虽然也考虑使被检物体旋转及平移,来代替分别使X射线发生器及X射线受像元件旋转,但在这样的方法中存在的问题是,不仅需要使被检物体旋转的高精度的运动机构,而且不能用于检查因旋转而变形的那样的软质被检物体。
专利文献1:特表平2-501411号公报(第12页,图1)
本发明正是为了解决这些问题而提出的,其目的在于提供一种不设置高精度的运动机构等而能够得到断层图像、而且还能够得到软质被检物体的断层图像的X射线断层摄影装置及具有该X射线断层摄影装置的立体透视图像构成装置。
发明内容
本发明的X射线断层摄影装置,包括:具有使焦点位置移动的功能、并对被检物体发射X射线的X射线发生器;分别接受利用一面使焦点位置移动、一面从所述X射线发生器发射的X射线所得到的前述被检物体的多个透射图像的X射线受像元件;以及将前述X射线受像元件接受的前述被检物体的多个透射图像进行图像处理而得到断层图像的图像处理单元。
另外,本发明的立体透视图像构成装置,包括:前述的本发明的X射线断层摄影装置;以及将该X射线断层摄影装置得到的多个断层图像进行图像处理、而得到立体透视图像的立体透视图像构成单元。
根据本发明,则一面使X射线发生器的焦点位置移动,一面对被检物体发射X射线,利用X射线受像元件接受由这些焦点位置不同的X射线产生的被检物体的多个透射图像,用图像处理单元将接受的这些透射图像进行图像处理,得到断层图像,通过这样能够不设置例如使X射线发生器、X射线受像元件、或被检物体移动的运动机构,而容易得到被检物体的断层图像。另外,即使对于例如软质被检物体等,也能够确实得到断层图像。
附图说明
图1所示为本发明一实施形态的立体透视图像构成装置的说明图。
图2所示为本发明一实施形态的立体透视图像构成装置中的X射线断层摄影装置的说明图。
图3所示为利用本发明的X射线断层摄影装置进行的透射图像累计处理的说明图。
图4所示为利用本发明的X射线断层摄影装置进行的其它的透射图像累计处理的说明图。
图5所示为使用本发明的X射线断层摄影装置检查的被检物体一个例子的立体图。
图6所示为利用本发明的X射线断层摄影装置进行的图像处理中的透射图像平面图。
图7所示为本发明的X射线断层摄影装置、以及利用该X射线断层摄影装置产生的被检物体透射图像的说明图。
图8A所示为焦点在开始位置时的被检物体透射图像的平面图。
图8B所示为焦点相对于开始位置旋转45°时的被检物体透射图像的平面图。
图8C所示为焦点相对于开始位置旋转90°时的被检物体透射图像的平面图。
图8D所示为焦点相对于开始位置旋转225°时的被检物体透射图像的平面图。
图9A所示为利用本发明的X射线断层摄影装置进行的图像处理中的累计图像平面图。
图9B所示为利用本发明的X射线断层摄影装置进行的图像处理中的图9A所示的累计图的a-a剖面的辉度分布图。
图9C所示为利用本发明的X射线断层摄影装置进行的图像处理中的断层图像平面图。
图10所示为利用本发明的立体透视图像构成装置进行的断层图像合成处理的说明图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的理想实施形态。另外,本发明不限定于以下的实施形态。
图1所示为本发明一实施形态的立体透视图像构成装置,该立体透视图像构成装置,包括作为X射线断层摄影装置的X射线CT(Computed Tomography:计算机层析成像)装置1、以及图像处理装置2。该立体透视图像构成装置用于被检物体3的无损检查等。
X射线CT装置1,具有X射线发生器、即X射线管4、以及X射线受像元件5。X射线管4与X射线受像元件5互相相对配置,X射线受像元件5与图像处理装置2连接。被检物体3配置在X射线管4与X射线受像元件5之间,利用X-Y-Z平台(省略图示)等的固定台固定。
X射线管4形成为实质上圆柱状,将其配置成使得中心轴与X射线受像元件5的中心实质上一致。另外,该X射线管4具有平行于X射线受像元件5的发射面4a。在发射面4a上设置作为面向被检物体3发生X射线的焦点的X射线发生源4b。将该X射线发生源4b设置成能够在发射面4a上以X射线管4的中心轴O为中心的规定半径r的圆周上旋转。即,X射线管4构成为具有使X射线发生源4b的位置移动的功能,X射线发生源4b相对于中心轴O例如以1°为刻度、能够绕整个圆周即360°旋转。
X射线受像元件5,是例如四边形平面状的影像增强器、或平面X射线检测器等,接受从X射线管4的X射线发生源4b发射并透过被检物体3的X射线像,变换为图像信号即透射图像G。然后,将该透射图像G向图像处理装置2发送。图像处理装置2具有处理运算单元即计算机6、以及与该计算机6连接的图像显示单元即监视器7。计算机6对X射线受像元件5发送的透射图像G进行图像处理,具有图像处理单元及立体透视图像构成单元。如图2至图4中分别所示,在计算机6的图像处理单元中,在与X射线管4的X射线发生源4b的各位置A0、A1、…、Ai、…、An相对应的各透射图像G0、G1、…、Gi、…、Gn中,将图像切割成四边形,对这些切割图像CG进行累计处理,得到累计图像SG。虚拟中心OB位于距离透射图像中心OG的半径R的圆周上,图像切割沿以虚拟中心OB为中心的四边形进行。另外,切断图像CG对应于和X射线管4的轴向相交的互相不同的任意断层面S。
计算这样得到的累计图像SG的各像素的辉度值B,提取该辉度值B处于规定的上限阈值TH与小于该上限阈值TH的规定的下限阈值TL之间的像素,通过这样构成与各断层面S相对应的被检物体3的层析图像、即断层图像T。
这里,如图2所示,半径r与半径R之比表示为距离fod与距离Δf之比。即,R=r×Δf/fod。这里,距离fod表示从X射线管4的发射面4a到被检物体3的断层面S的距离,距离Δf表示距离fod与从X射线管4的发射面4a到X射线受像元件5的距离fid之差。另外,上限阈值TH及下限阈值TL根据层叠图像SG的像素的辉度值B预先设定。
在计算机6的立体透视图像构成单元中,对于与X射线管4的轴向相交的互相不同的多个断层面S的每个断层面S,将图像处理单元中构成的断层图像T的几何放大倍数P分别进行校正,然后进行合成,构成三维图像即立体透视图像D。这里,几何放大倍数P表示为图2所示的距离fid(从X射线管4的发射面4a到X射线受像元件5的距离)与距离fod(从X射线管4的发射面4a到被检物体3的断层面S的距离)之比。即,P=fid/fod。
监视器7分别显示利用计算机6构成的被检物体3的断层图像T、以及立体透视图像D。
下面,根据图2至图4说明本发明实施形态的X射线断层摄影方法及立体透视图像构成方法。
首先,将被检物体3固定在固定台上,设定X射线管4的X射线发生源4b的旋转半径r,使得对该被检物体3的规定的断层面S1发射X射线。
接着,如图2所示,从位于A0的X射线发生源4b对被检物体3发射X射线。然后,使X射线发生源4b在发射面4a上沿半径r的圆周,相对于中心轴O例如每次移动1°,将与位置Ai相对应的被检物体3的X射线像分别变换为透射图像Gi。
这时,在X射线受像元件5中,被检物体3的X射线像的中心OB位于以透射图像G的中心OG为中心、与断层面S1的位置相对应的半径R1的虚拟圆周C1上,利用X射线管4的X射线发生源4b的移动,被检物体3的X射线像绕透射图像G的中心OG,沿圆周旋转。
然后,接收了这些透射图像G0、G1、…、Gi、…、Gn的图像处理装置2的计算机6,将图像切割成以中心OB为中心的四边形,该中心OB位于距离透射图像G0、G1、…、Gi、…、Gn的中心的半径R1的虚拟圆C1上,将这些切割图像CG10、CG11、…、CG1i、…、CG1n进行累计,生成累计图像SG1。
下面,以被检物体3是例如如图5所示的形状、即在球状物体内部有三个空孔H1、H2、H3那样的形状的情况为例,更具体说明累计图像的生成。
如图6所示,被检物体3的整个X射线像其中心位于以透射图像G的中心OG为中心的半径R的圆周C上那样进行移动。与此同时,位于通过被检物体3的中心的断层面S1以外的空孔H2分别如图7及图8A~图8D所示,其位置分别在透射图像G0、G1、…、Gi、…、Gn中的以切割图像CG的中心为中心的圆内变化。其结果,对于累计图像SG,在各透射图像G0、G1、…、Gi、…、Gn中,由于与空孔H2相对应位置的像素的辉度值B互相抵消,因此如图9A~图9C所示与空孔H2相对应位置的像素的辉度值B减小。
然后,计算机6从累计图像SG1的各像素中,提取辉度值B在上限阈值TH与下限阈值TL之间的像素,得到图3所示的断层图像T1。然后,将该断层图像T1向监视器7发送并显示。
同样,图像处理装置2的计算机6对于透射图像G0、G1、…、Gi、…、Gn,分别生成以位于半径Rm的虚拟圆Cm上的中心OB为中心的四边形的切割图像CGm0、CGm1、…、CGmi、…、CGmn,将这些切割图像CGm0、CGm1、…、CGmi、…、CGmn进行累计,构成各自的累计图像SGm。然后,从这些各累计图像SGm的各像素中,提取辉度值B在上限阈值TH与下限阈值TL之间的像素,得到与各断层面Sm相对应的断层图像Tm。
然后,如图10所示,利用计算机6,分别校正与各断层面S1、S2、…、Si、…、Sm相对应的各断层图像T1、T2、…、Ti、…、Tm的几何放大倍数P1、P2、…、Pi、…、Pm。即,用几何放大倍数P1、P2、…、Pi、…、Pm除各断层图像T1、T2、…、Ti、…、Tm,将校正了几何放大倍数P1、P2、…、Pi、…、Pm的各断层图像T1、T2、…、Ti、…、Tm用计算机6进行合成,得到立体透视图像D。
这样,在前述的实施形态中,构成为一面使X射线管4的X射线发生源4b的位置移动,一面对被检物体3发射X射线,利用X射线受像元件5接受由这些焦点位置不同的X射线产生的被检物体3的透射图像G0、G1、…、Gi、…、Gn。然后,将接受的这些透射图像G0、G1、…、Gi、…、Gn用计算机6的图像处理单元进行图像处理,得到断层图像T。
即,构成为使X射线管4的X射线发生源4b沿圆周移动,对与该X射线发生源4b的各位置相对应的被检物体3的透射图像G0、G1、…、Gi、…、Gn进行累计处理,构成累计图像SG,同时提取该累计图像SG的辉度值B在规定的上限阈值TH与规定的下限阈值TL之间的像素,得到断层图像T。
因而,对于以往以来的X射线透射检查装置即X射线CT装置1,仅附加使X射线管4的X射线发生源4b的位置沿圆周旋转的功能,就能够不设置使X射线管4等移动的运动机构,容易得到被检物体3的断层图像T。另外,即使对于例如软质被检物体3等,也能够确实得到断层图像。
而且,通过校正该断层图像T的几何放大倍数P进行合成,能够容易得到立体透视图像D,能够使立体透视图像装置实现小型化及低成本。
再有,由于仅使X射线发生源4b沿圆周旋转一圈,就能够得到与各断层面S相对应的断层图像T,因此与使X射线管或被检物体旋转及平移的方法相比,不管被检物体3的大小,都能够使断层图像T的拍摄高速化,缩短为了得到断层图像T所需要的时间。因此,在例如被检物体3是人时,能够减少拍摄时的被试者的负担。
另外,在前述的实施形态中,若能够确实得到被检物体4的断层图像T,则X射线发生源4b的移动可以沿着例如俯视图的8字形状等、圆周以外的其它各种各样的轨迹进行。
工业上的实用性
根据本发明,则能够不设置例如使X射线发生器、X射线受像元件、或被检物体等移动的运动机构,而容易得到被检物体的断层图像,即使对于软质被检物体等,也能够确实得到断层图像。
Claims (5)
1.一种X射线断层摄影装置,其特征在于,包括
具有使焦点位置移动的功能、并对被检物体发射X射线的X射线发生器;
分别接受利用一面使焦点位置移动、一面从所述X射线发生器发射的X射线所得到的所述被检物体的多个透射图像的X射线受像元件;以及
将所述X射线受像元件接受的所述被检物体的多个透射图像进行图像处理而得到断层图像的图像处理单元。
2.如权利要求1所述的X射线断层摄影装置,其特征在于,
焦点位置能够在圆周上移动地构成所述X射线发生器,
所述图像处理单元将与所述X射线发生器的各焦点位置相对应的所述被检物体的透射图像进行累计处理,形成累计图像,同时提取该累计图像的辉度值在上限阈值与下限阈值之间的像素,生成断层图像。
3.如权利要求1或2所述的X射线断层摄影装置,其特征在于,
构成为:对于与规定方向相交的互相不同的多个断层面的每个断层面,得到所述被检物体的断层图像。
4.一种立体透视图像构成装置,其特征在于,包括
权利要求1至3的任一项所述的X射线断层摄影装置;以及
将该X射线断层摄影装置得到的多个断层图像进行图像处理、而得到立体透视图像的立体透视图像构成单元。
5.如权利要求4所述的立体透视图像构成装置,其特征在于,
所述立体透视图像构成装置将所述X射线断层摄影装置得到的多个断层图像的几何放大倍数分别进行校正,并将校正的这些断层图像进行合成,得到立体透视图像。
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