JP2005326260A - X-ray imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検体に向けてX線を照射して被検体の透過画像を取得するX線撮像装置に関する。 The present invention relates to an X-ray imaging apparatus that acquires a transmission image of a subject by irradiating the subject with X-rays.
従来のX線CT(Computerized Tomography)撮影装置では、高分解能な透視画像、断面画像を得るために拡大率をあげて透視画像を撮影している。拡大率を上げるためには、X線源とX線検出器との距離が一定の場合はX線源と被検体との距離を短くする必要がある。一方、X線源と被検体との距離が一定であるならば、X線源とX線検出器との距離を長くする必要がある(特許文献1、特許文献2参照)。
In a conventional X-ray CT (Computerized Tomography) imaging apparatus, in order to obtain a high-resolution fluoroscopic image and cross-sectional image, the fluoroscopic image is taken at an increased magnification. In order to increase the enlargement factor, it is necessary to shorten the distance between the X-ray source and the subject when the distance between the X-ray source and the X-ray detector is constant. On the other hand, if the distance between the X-ray source and the subject is constant, it is necessary to increase the distance between the X-ray source and the X-ray detector (see
しかしながら、上記のようにX線源と被検体との距離やX線源とX線検出器との距離を調整することで高分解能な透視画像を得る方法では、例えば被検体が大きいと被検体をX線源に近づけるには物理的な限界がある。さらに、X線源からX線検出器を遠ざけることは装置外形を大きくしなければならないとともに、X線源からX線検出器までの距離が長くなることで、同じ露光時間で同じ透過画像の画質を得るための線強度をその長くした比率の2乗倍にしなければならないという問題が生じる。もしくは、そのようなX線強度を得ることができない場合には、露光時間を増加しなければならない。 However, in the method for obtaining a high-resolution fluoroscopic image by adjusting the distance between the X-ray source and the subject and the distance between the X-ray source and the X-ray detector as described above, for example, if the subject is large, the subject There is a physical limit to approaching the X-ray source. Furthermore, moving the X-ray detector away from the X-ray source requires an increase in the outer shape of the apparatus and increases the distance from the X-ray source to the X-ray detector, so that the image quality of the same transmission image can be obtained with the same exposure time. There arises a problem that the line intensity for obtaining the value must be the square of the increased ratio. Alternatively, if such an X-ray intensity cannot be obtained, the exposure time must be increased.
例えば、基板上のはんだ状態を確認のため撮影するには、はんだの特性上X線強度は強くしなければならない。この際、分解能を高くするためにX線検出器とX線源との距離を長く取ることはX線強度不足を招き、所望の透過画像を得ることができない。よって露光時間を長くすることで対処するが、この場合ノイズの影響もそれだけ多くなることが考えられる。 For example, in order to photograph the solder state on the board for confirmation, the X-ray intensity must be increased due to the characteristics of the solder. At this time, taking a long distance between the X-ray detector and the X-ray source in order to increase the resolution leads to insufficient X-ray intensity, and a desired transmission image cannot be obtained. Therefore, this is dealt with by increasing the exposure time, but in this case, the influence of noise may be increased accordingly.
また、X線による断面画像を得るためには、複数枚の透視画像を取り込む必要があるため非常に時間がかかる。つまり、距離を2倍にした場合にX線強度が同じであるならば撮影には4倍の時間がかかる。例えば、多方向撮影枚数を360枚としたとき1枚当り1秒で撮影すると6分必要であり、前記のように距離を2倍にした場合は4倍の24分必要となる。このように多くの時間を要することから、限られた時間では所望の分解能で撮影することができないという問題が生ずる。 In addition, in order to obtain a cross-sectional image by X-rays, it is necessary to take in a plurality of fluoroscopic images, which is very time consuming. That is, if the X-ray intensity is the same when the distance is doubled, the imaging takes four times longer. For example, if the number of multi-directional shots is 360, it takes 6 minutes to shoot in 1 second per frame, and if the distance is doubled as described above, it takes 4 times 24 minutes. Since a lot of time is required in this way, there arises a problem that it is not possible to take a picture with a desired resolution in a limited time.
本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、被検体に向けてX線を照射するX線源と、X線源から照射されたX線による被検体での透視画像を取得するX線検出手段と、X線検出手段の1画素分より小さいピッチでずらして複数の透視画像を取得する制御を行う制御手段と、制御手段の制御によってX線検出手段で取り込んだ複数の透視画像の画素データを用いてX線検出手段の1画素分より小さいピッチで画素データを生成する画像処理手段とを備えるX線撮像装置である。 The present invention has been made to solve such problems. That is, the present invention relates to an X-ray source that irradiates an X-ray toward the subject, an X-ray detection unit that acquires a fluoroscopic image on the subject by the X-rays emitted from the X-ray source, and an X-ray detection unit Control means for performing control to acquire a plurality of fluoroscopic images by shifting at a pitch smaller than one pixel, and X-ray detection means using pixel data of a plurality of fluoroscopic images captured by the X-ray detection means under the control of the control means And an image processing means for generating pixel data at a pitch smaller than one pixel.
このような本発明では、X線検出手段の1画素分より小さいピッチでずらして複数の透視画像を取得し、この複数の画像データを用いてX線検出手段の1画素分より小さいピッチの画素データを生成することから、X線源と被検体との距離や、X線源とX線検出器との距離が一定でも高分解能な透視画像を得ることができるようになる。 In the present invention as described above, a plurality of fluoroscopic images are acquired by shifting at a pitch smaller than one pixel of the X-ray detection unit, and pixels having a pitch smaller than one pixel of the X-ray detection unit are obtained using the plurality of image data. Since data is generated, a high-resolution fluoroscopic image can be obtained even if the distance between the X-ray source and the subject or the distance between the X-ray source and the X-ray detector is constant.
したがって、本発明によれば、X線強度や、X線検出器、被検体の位置による制約があっても透視画像の分解能を高めることが可能となる。また、X線強度が一定でも理論上半分の時間で透視画像、断面画像を得ることが可能となる。また、同じ分解能であればX線源とX線検出器との距離を半分にすることができるため、同じ分解能の画質を撮影するのに装置外形を理論上は半分に小さくできる。また、倍率を上げるために被検体自身を小さくする必要もなくなる。また、ノイズの影響を抑制でき、効率よく、短時間で高画質、高分解能な透視画像、断面画像を得ることが可能となる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to increase the resolution of the fluoroscopic image even if there are restrictions due to the X-ray intensity, the X-ray detector, and the position of the subject. Further, even if the X-ray intensity is constant, a fluoroscopic image and a cross-sectional image can be obtained in half the theoretical time. In addition, since the distance between the X-ray source and the X-ray detector can be halved with the same resolution, the outer shape of the apparatus can theoretically be halved to capture an image with the same resolution. In addition, it is not necessary to reduce the size of the subject itself in order to increase the magnification. In addition, the influence of noise can be suppressed, and a high-quality, high-resolution fluoroscopic image and cross-sectional image can be obtained efficiently and in a short time.
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図1は、本実施形態に係るX線撮像装置を説明する模式図である。すなわち、本実施形態のX線撮像装置1は、被検体Sに向けてX線を照射するX線源21を備えるX線発生装置2と、X線源21から照射されたX線の被検体Sでの透視画像を取得するX線検出器3と、X線発生装置2や被検体S、X線検出器3の位置制御、画像処理の制御を行う制御部4と、X線検出器3で取得した透視画像の画像データを用いて所定の画像処理を行う画像処理部5と、画像処理の結果を出力するモニタ6とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an X-ray imaging apparatus according to the present embodiment. That is, the
X線発生装置2や被検体S、X線検出器3は各々スライドテーブルST1、ST2、ST3に載置されており、X線の出射方向に沿って移動可能となっている。これらの配置を制御部4による制御で変えることにより透視画像の倍率を変更することができる。また、被検体SはスライドテーブルST2上に設けられる回転テーブルRTを介して配置され、スライドテーブルST2での直線移動とともに、CT(Computerized Tomography)撮影を行う際に被検体Sを回転できるようになっている。被検体Sの回転は、制御部4が回転テーブルRTを制御して多分割ピッチで行うことができる。
The
さらに、X線検出器3は、スライドテーブルST3上に設けられるXY移動テーブル31を介して取り付けられている。これにより、X線検出器3はスライドテーブルST3によるX線照射方向に沿った移動と、XY移動テーブル31によるX線照射方向と直交する平面(XY平面)での移動とを行うことができる。X線検出器3のXY平面移動も制御部4がXY移動テーブル31を制御することで行う。
Further, the
図2は、X線撮像装置による透視画像の拡大率について説明する模式図である。ここで、X線源21と被検体Sとの距離をFOD、X線源21とX線検出器3との距離をFDDとすると、拡大率はFDD/FODによって決定される。したがって、FDDを一定にする場合、被検体SをX線源21に近づけてFODを小さくすれば拡大率を上げることができる。一方、FODを一定にする場合は、X線源21からX線検出器3を離してFDDを大きくすれば拡大率を上げることができる。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the enlargement ratio of the fluoroscopic image by the X-ray imaging apparatus. Here, when the distance between the
図3は、X線源からの距離とX線強度との関係を説明する模式図である。ここではX線源の位置Oを基準としてAの位置、Bの位置での各々のX線強度IA、IBを示している。この場合、X線強度はX線源からの距離の2乗に逆比例する。つまり、X線源の位置OからAの位置までの距離をOA、X線源の位置OからBの位置までの距離をOB、Aの位置でのX線強度をIA、Bの位置でのX線強度をIBとすると、IA/IB=(OB/OA)2が成り立つことになる。 FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the relationship between the distance from the X-ray source and the X-ray intensity. Here, the X-ray intensities IA and IB at the positions A and B with respect to the position O of the X-ray source are shown. In this case, the X-ray intensity is inversely proportional to the square of the distance from the X-ray source. That is, the distance from the X-ray source position O to the A position is OA, the distance from the X-ray source position O to the B position is OB, and the X-ray intensity at the A position is IA and B positions. When the X-ray intensity is IB, IA / IB = (OB / OA) 2 is established.
したがって、従来では、分解能を高くするためにX線源21とX線検出器3との距離を長く取るとX線強度不足になり、所望の透過画像を得ることができない。よって露光時間を長くして対処するが、その場合ノイズの影響もそれだけ多くなることが考えられる。本実施形態では、X線源21とX線検出器3との距離を長く取らなくても高分解能な透視画像を得る点に特徴がある。
Therefore, conventionally, if the distance between the
上記のように、X線源21とX線検出器3との距離を長くしないで高分解能の透視画像を得るには、被検体Sの透視画像としてX線検出器3の1画素分より小さいピッチでずらした複数の透視画像を取得し、この複数の透視画像から1画素分より小さいピッチの画像データを画像処理部5で合成するようにしている。
As described above, in order to obtain a high-resolution fluoroscopic image without increasing the distance between the
具体的には、X線発生装置2のX線源21から被検体Sに向けてX線を照射し、透視画像をX線検出器3で取得して画像処理部5へ送る。画像処理部5ではこの透視画像(ここでは透視画像(1)と言う。)を記憶しておく。次に、X線検出器3をXY移動テーブル31でXY各々の方向に1画素より小さいピッチ(例えば、1/2画素)だけ移動し、この状態で被検体Sの透視画像を取得して画像処理部5へ送る。画像処理部5ではこの透視画像(ここでは透視画像(2)と言う。)を記憶しておく。
Specifically, X-rays are irradiated from the
次に、画像処理部5は、透視画像(1)と透視画像(2)の各々対応する位置の画素が重なる部分の画素領域における画素のデータを、その重なる部分の画素領域を構成する複数の画素の画素データを用いて演算によって求める。 Next, the image processing unit 5 receives pixel data in a pixel area of a portion where pixels at corresponding positions of the perspective image (1) and the perspective image (2) overlap each other, and a plurality of pixels constituting the pixel region of the overlapping portion. It calculates | requires by calculation using the pixel data of a pixel.
図4は、画素データの演算を説明する模式図である。ここでは透視画像(1)および透視画像(2)として5×5の25画素を例とし、透視画像(1)に対して透視画像(2)がX方向、Y方向の各々に1画素の半分(1/2画素)ずれているとする。この場合、例えば、透視画像(1)の左上からX方向に沿って2番目、Y方向に沿って2番目の画素Aと、これと対応する透視画像(2)の画素Bとが重なって構成される画素領域Cの画素データI3は、画素Aの画素データI1と画素Bの画素データI2との補間演算によって求めることができる。例えば、線形補間を用いる場合には、I3=(I1+I2)/2より求める。このような演算を透視画像(1)、(2)で対応する2つの画素の画素データから求めるようにすれば、X線検出器の分解能に対してXY方向各々2倍の分解能の画素データを得ることが可能となる。 FIG. 4 is a schematic diagram for explaining calculation of pixel data. Here, 5 × 5 25 pixels are taken as an example for the perspective image (1) and the perspective image (2), and the perspective image (2) is half of one pixel in each of the X direction and the Y direction with respect to the perspective image (1). Assume that (1/2 pixel) is shifted. In this case, for example, the second pixel A along the X direction from the upper left of the perspective image (1) and the second pixel A along the Y direction overlap with the corresponding pixel B of the perspective image (2). The pixel data I3 of the pixel area C to be obtained can be obtained by interpolation between the pixel data I1 of the pixel A and the pixel data I2 of the pixel B. For example, when linear interpolation is used, it is obtained from I3 = (I1 + I2) / 2. If such an operation is obtained from the pixel data of the two corresponding pixels in the perspective images (1) and (2), pixel data having twice the resolution in each of the XY directions with respect to the resolution of the X-ray detector is obtained. Can be obtained.
次に、具体的に本実施形態と従来技術との撮影における違いを説明する。図2に示すFODを10mm、FDDを1000mmで拡大率100倍、被検体Sの大きさからFDDの距離をこれ以上小さくできない場合で、さらにX線強度も最大(Iとおく)で撮影し、そのときの露光時間をTとした条件から縦横(XY方向)2倍の分解能を得るための撮影方法は、以下のようになる。 Next, the difference in photographing between this embodiment and the prior art will be specifically described. When the FOD shown in FIG. 2 is 10 mm, the FDD is 1000 mm, the magnification is 100 times, and the distance of the FDD from the size of the subject S cannot be further reduced. An imaging method for obtaining double resolution in the vertical and horizontal directions (XY direction) from the condition where the exposure time is T is as follows.
(従来技術)
FDDを1000mmから2000mmに変更して撮影をする。この場合X線検出器に到達するX線の強度は逆2乗則からI/4となる。よって露光時間を4Tにして撮影する。撮影時間は4倍となる。
(Conventional technology)
Change the FDD from 1000mm to 2000mm and take a picture. In this case, the intensity of the X-ray reaching the X-ray detector is I / 4 from the inverse square law. Therefore, the exposure time is set to 4T. The shooting time is quadrupled.
(本実施形態)
FDD、FOD、X線強度I、露光時間Tといった条件は全て同じで、X線検出器のX、Y方向を半画素ずらしたものと、ずらさずに撮影したものと2枚撮影し画像を合成することにより得ることができるため、撮影時間は2倍となる。上記から、従来技術と比較し半分の時間で効率よく高分解能な断面画像を得ることができる。さらに、FDDは装置外形に大きく影響しこれ以上FDDを長くできない場合は被検体を小さくし、FODを短くする以外に分解能をあげることができないが、本実施形態ではそのようなことをする必要はない。
(This embodiment)
The conditions such as FDD, FOD, X-ray intensity I, and exposure time T are all the same. Two images are taken, one with the X and Y directions of the X-ray detector shifted by half a pixel, and the other with the image taken without shifting. Therefore, the shooting time is doubled. From the above, a high-resolution cross-sectional image can be obtained efficiently and in half the time compared to the prior art. Further, FDD greatly affects the external shape of the apparatus, and when the FDD cannot be increased any longer, the subject cannot be made smaller and the resolution cannot be increased except by shortening the FOD. Absent.
なお、上記の例では透視画像(1)と透視画像(2)とで半画素分ずらしたものを撮影しているが、X線検出器3の1画素分より小さいピッチ(例えば、1/3画素や1/4画素)でずらして複数枚撮影し、同様な演算を行えば、さらに高分解能の画素データを得ることが可能となる。
In the above example, the fluoroscopic image (1) and the fluoroscopic image (2) are photographed with a half pixel shift, but the pitch (for example, 1/3) smaller than the one pixel of the
また、本実施形態のX線撮像装置1でCT画像を取り込むには、被検体Sを搭載する回転テーブルRTを多分割でピッチ回転送りし、各々の角度で上記のような画素をずらした複数枚の画像を取り込んで演算を行うようにする。これにより、高分解能なCT画像を構成することが可能となる。
In addition, in order to capture a CT image with the
1…X線撮像装置、2…X線発生装置、3…X線検出器、4…制御部、5…画像処理部、6…モニタ、21…X線源、31…XY移動テーブル
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記X線源から照射されたX線による前記被検体での透視画像を取得するX線検出手段と、
前記X線検出手段の1画素分より小さいピッチでずらして複数の透視画像を取得する制御を行う制御手段と、
前記制御手段の制御によって前記X線検出手段で取り込んだ複数の透視画像の画素データを用いて前記X線検出手段の1画素分より小さいピッチで画素データを生成する画像処理手段と
を備えることを特徴とするX線撮像装置。 An X-ray source that irradiates the subject with X-rays;
X-ray detection means for acquiring a fluoroscopic image of the subject by X-rays emitted from the X-ray source;
Control means for performing control to obtain a plurality of fluoroscopic images by shifting at a pitch smaller than one pixel of the X-ray detection means;
Image processing means for generating pixel data at a pitch smaller than one pixel of the X-ray detection means using pixel data of a plurality of fluoroscopic images captured by the X-ray detection means under the control of the control means. A featured X-ray imaging apparatus.
ことを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 1, further comprising a moving unit that moves the X-ray detection unit on a plane orthogonal to the X-ray irradiation direction.
ことを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 1, further comprising a rotary table that rotates the subject.
ことを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。 The image processing means obtains the pixel data in a pixel area of a portion where pixels corresponding to the plurality of fluoroscopic images overlap with each other by an interpolation operation using pixel data of a plurality of pixels constituting the pixel area of the overlapping portion. The X-ray imaging apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項3記載のX線撮像装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 3, wherein the control unit performs control so that the rotary table is set for each predetermined angle and a fluoroscopic image of the subject is acquired from different angles.
前記画像処理手段は、前記制御手段による制御で異なる角度から取得した前記被検体の透視画像から前記被検体の断面画像を生成する処理を行う
ことを特徴とする請求項3記載のX線撮像装置。
The control means controls the acquisition of the fluoroscopic image of the subject from different angles by setting the rotary table for each predetermined angle,
The X-ray imaging apparatus according to claim 3, wherein the image processing unit performs a process of generating a cross-sectional image of the subject from a perspective image of the subject acquired from a different angle under the control of the control unit. .
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