專利名稱:放射線攝影裝置、方法和程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及用于獲取多個(gè)放射源位置處的多個(gè)圖像來(lái)實(shí)現(xiàn)例如層析攝影 (tomosynthesis imaging)以生成層析圖像的放射線攝影裝置、方法和程序。
背景技術(shù):
近年來(lái),已經(jīng)提出了針對(duì)X射線攝影裝置的層析攝影以更加精密地觀察身體的患病部位。在層析攝影中,通過(guò)移動(dòng)X射線管從不同角度向被攝體施加X(jué)射線來(lái)執(zhí)行攝影操作,由此通過(guò)將所得到的圖像相加來(lái)提供強(qiáng)調(diào)了期望的斷層的圖像。在層析攝影中,取決于攝影裝置的特性以及需要的層析圖像,X射線管可以與X射線檢測(cè)器平行地移動(dòng)或者可以做圓形或橢圓形移動(dòng),以獲得從不同輻射角度拍攝的被攝體圖像,并且重建這些圖像以生成層析圖像。
在執(zhí)行這種層析攝影的情形下,有必要將通過(guò)攝影操作得到的圖像對(duì)準(zhǔn)以重建圖像。為此,已經(jīng)提出了下面這種技術(shù),該技術(shù)包括通過(guò)按照攝影操作的次數(shù)(攝影次數(shù))對(duì) X射線管的移動(dòng)范圍進(jìn)行等分來(lái)計(jì)算X射線管在攝影操作期間的位置(此后將其稱為“輻射源位置”)并且使用計(jì)算出的輻射源位置的信息來(lái)重建圖像。
但是,由于受到攝影期間的振動(dòng)、機(jī)械偏差等的影響,該技術(shù)難以將X射線管精確地移動(dòng)到計(jì)算出的輻射源位置,因此攝影期間的輻射源位置偏離了計(jì)算出的輻射源位置。 由于這種偏移,不能實(shí)現(xiàn)對(duì)象投影位置的精確對(duì)準(zhǔn),導(dǎo)致層析圖像的圖像質(zhì)量劣化。
因此,在實(shí)踐中,在層析攝影期間將標(biāo)記物放置在被攝體上或載置被攝體的攝影臺(tái)上,并且對(duì)標(biāo)記物以及被攝體一起進(jìn)行攝影以獲得包含標(biāo)記物圖像的圖像(參見(jiàn)日本特開(kāi)2005-021345,2005-021675和10 (1998)-295680,此后將它們稱為專利文獻(xiàn)1至3)。根據(jù)專利文獻(xiàn)1至3中公開(kāi)的技術(shù),通過(guò)利用包含標(biāo)記物的人體模型的位置信息來(lái)計(jì)算每一幅圖像的精確輻射源位置,并且利用計(jì)算出的輻射源位置來(lái)重建圖像以消除輻射源位置的偏移所帶來(lái)的影響。此外,已經(jīng)提出了一種在考慮到包含多個(gè)標(biāo)記物在內(nèi)的支撐物的位置偏移的同時(shí)估計(jì)支撐物位置和攝影位置的偏移參數(shù)的技術(shù)(參見(jiàn)日本特開(kāi)2003-0M321, 此后將其稱為專利文獻(xiàn)4)。
另一方面,已經(jīng)提出了這樣一種校正多個(gè)圖像之間的位置偏移的技術(shù)(參見(jiàn)美國(guó)專利No. 6960020,此后將其稱為專利文獻(xiàn)幻,該技術(shù)并不使用標(biāo)記物位置信息,而是利用圖像之間的標(biāo)記物圖像的位置移動(dòng)?,F(xiàn)在對(duì)專利文獻(xiàn)5中公開(kāi)的技術(shù)進(jìn)行描述。
圖9用于說(shuō)明在專利文獻(xiàn)5公開(kāi)的技術(shù)中如何實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)。在圖9中,將與X射線管的移動(dòng)路徑平行的方向表示為χ方向,將與X射線管移動(dòng)路徑垂直的方向表示為ζ方向,并且將與圖中平面垂直的方向表示為y方向。如圖9所示,當(dāng)X射線管被移動(dòng)了量Δ xs后從輻射源位置Sll移動(dòng)至輻射源位置S12時(shí),置于攝影臺(tái)上板104上的標(biāo)記物MO的標(biāo)記物圖像移動(dòng)了量Δχπι,并且被攝體102中的作為重建對(duì)象的對(duì)象TO的投影位置移動(dòng)了量Axt。 這里,假定在X射線管和檢測(cè)器114的檢測(cè)面之間的距離(即,輻射源距離)是sz,檢測(cè)器 114的檢測(cè)面和對(duì)象TO所在的平面之間的距離是tz,并且檢測(cè)器114的檢測(cè)面與攝影臺(tái)上板104的頂面之間的距離是mz,于是,通過(guò)使用標(biāo)記物圖像的移動(dòng)量Δχπι、輻射源距離sz 和距離mz,由下面的方程式(1)表示輻射源位置的移動(dòng)量Axs
Axs = AxmX (sz_mz)/mz (1)
此外,通過(guò)使用輻射源位置的移動(dòng)量Δ xs、輻射源距離sz和距離tz,由下面的方程式( 表示對(duì)象的投影位置的移動(dòng)量Axt
Axt= AxsXtz/(sz-tz) (2)
根據(jù)方程式(1)和O),通過(guò)使用標(biāo)記物圖像的移動(dòng)量Δχπι、輻射源距離sz、距離 mz和距離tz,由下面的方程式C3)表示對(duì)象的投影位置的移動(dòng)量Axt
Axt = AxmX (tz/mz) X (sz-mz)/(sz_tz) (3)
通過(guò)按照這種方式計(jì)算對(duì)象的每一個(gè)投影位置的移動(dòng)量Axt,可以實(shí)現(xiàn)圖像中的對(duì)象的投影位置的對(duì)準(zhǔn)以重建層析圖像。
但是,在專利文獻(xiàn)1至3中公開(kāi)的技術(shù)使用標(biāo)記物位置作為已知信息來(lái)計(jì)算輻射源位置。因此,為了發(fā)現(xiàn)精確的輻射源位置,需要精確制作包含有標(biāo)記物的人體模型,其中, 標(biāo)記物被精確地置于人體模型的預(yù)定位置處。盡管可以通過(guò)將標(biāo)記物固定在固定裝置上來(lái)獲取標(biāo)記物的精確位置信息,但是由于這種固定裝置在一定程度上很大,因此不適于拍攝不同的被攝體。此外,使用標(biāo)記物固定裝置限制了標(biāo)記物的位置,因此,如果在攝影期間使用輻射場(chǎng)孔徑的情形下,可能不能將標(biāo)記物設(shè)置在輻射場(chǎng)內(nèi)。另一方面,在專利文獻(xiàn)4中公開(kāi)的技術(shù)使用支撐物中的標(biāo)記物的相對(duì)位置作為已知信息,因此必須將標(biāo)記物精確地設(shè)置在支撐物中。
此外,在專利文獻(xiàn)5中公開(kāi)的技術(shù)假定X射線管的移動(dòng)路徑始終與檢測(cè)器的檢測(cè)面平行。因此,當(dāng)用于獲取圖像的輻射源位置并非位于與檢測(cè)器的檢測(cè)面平行的移動(dòng)路徑上時(shí),不能獲得精確的對(duì)準(zhǔn)。發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況,本發(fā)明的目的在于在多個(gè)輻射源位置處獲得多個(gè)圖像時(shí)(如在進(jìn)行層析攝影時(shí))提供精確的圖像對(duì)準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明的放射線攝影裝置的一個(gè)方面是一種放射線攝影裝置,該放射線攝影裝置包括輻射源,其用于向被攝體和至少一個(gè)標(biāo)記物施加放射線;檢測(cè)部,其用于檢測(cè)穿透所述被攝體的放射線;圖像獲取部,其用于相對(duì)于所述檢測(cè)裝置來(lái)移動(dòng)所述輻射源,從由于所述輻射源的移動(dòng)而提供的多個(gè)輻射源位置向所述被攝體施加放射線,并且獲取與所述輻射源位置分別對(duì)應(yīng)的多個(gè)圖像;以及輻射源位置獲取部,其用于基于在基準(zhǔn)輻射源位置處獲得的基準(zhǔn)圖像和在對(duì)象輻射源位置處獲得的對(duì)象圖像中的每一方中包含的至少一個(gè)標(biāo)記物圖像,獲取每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的相對(duì)于所述基準(zhǔn)輻射源位置的位置信息,所述對(duì)象輻射源位置是所述輻射源位置中除了所述基準(zhǔn)輻射源位置以外的一個(gè)輻射源位置。
這里所描述的“相對(duì)于檢測(cè)裝置來(lái)移動(dòng)輻射源”包括檢測(cè)部被固定且僅輻射源被移動(dòng)的情形和檢測(cè)部與輻射源被同步移動(dòng)的情形。
在根據(jù)本發(fā)明的放射線攝影裝置中,所述輻射源位置獲取部可以基于所述基準(zhǔn)圖像和所述對(duì)象圖像中的每一方中包含的所述至少一個(gè)標(biāo)記物圖像的位置、所述基準(zhǔn)輻射源位置和所述對(duì)象輻射源位置之間的三維位置關(guān)系,獲取每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的位置信息。
在根據(jù)本發(fā)明的放射線攝影裝置中,所述輻射源位置獲取部可以通過(guò)確定所述對(duì)象輻射源位置的位置信息的最佳解以使所述基準(zhǔn)圖像和所述對(duì)象圖像中的每一方中包含的所述至少一個(gè)標(biāo)記物圖像的位置與根據(jù)所述輻射源位置、所述對(duì)象輻射源位置及所述標(biāo)記物的位置之間的關(guān)系計(jì)算出的所述標(biāo)記物圖像的投影位置之間的誤差減到最小,獲取每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的位置信息。
在此情形下,所述輻射源位置獲取部通過(guò)反復(fù)地優(yōu)化所述對(duì)象輻射源位置的位置信息和所述標(biāo)記物的位置信息來(lái)確定每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的位置信息的最佳解。
根據(jù)本發(fā)明的放射線攝影裝置還包括圖像重建部,所述圖像重建部通過(guò)利用所述基準(zhǔn)輻射源位置和每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的位置信息來(lái)生成所述被攝體的層析圖像。
根據(jù)本發(fā)明的放射線攝影方法的一個(gè)方面是一種用于放射線攝影裝置的放射線攝影方法,所述放射線攝影裝置包括輻射源,其用于向被攝體和至少一個(gè)標(biāo)記物施加放射線;檢測(cè)部,其用于檢測(cè)穿透所述被攝體的放射線;以及圖像獲取部,其用于相對(duì)于所述檢測(cè)部來(lái)移動(dòng)所述輻射源,從由于所述輻射源的移動(dòng)而提供的多個(gè)輻射源位置向所述被攝體施加放射線,并且獲得與所述輻射源位置分別對(duì)應(yīng)的多個(gè)圖像,該方法包括以下步驟基于在基準(zhǔn)輻射源處獲得的基準(zhǔn)圖像和在對(duì)象輻射源位置處獲得的對(duì)象圖像中的每一方中包含的至少一個(gè)標(biāo)記物圖像,獲取每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的相對(duì)于所述基準(zhǔn)輻射源位置的位置信息,其中,所述對(duì)象輻射源位置是所述輻射源位置中除了所述基準(zhǔn)輻射源位置以外的一個(gè)輻射源位置。
根據(jù)本發(fā)明的放射線攝影方法可以通過(guò)使計(jì)算機(jī)執(zhí)行所述放射線攝影方法程序的形式來(lái)提供。
根據(jù)本發(fā)明,每一個(gè)對(duì)象輻射源的相對(duì)于輻射源位置中的基準(zhǔn)輻射源位置的位置信息是基于在基準(zhǔn)輻射源從獲得的基準(zhǔn)圖像和在對(duì)象輻射源位置從獲得的對(duì)象圖像中的每一方中包含的至少一個(gè)標(biāo)記物圖像而獲得的。因此,即使當(dāng)輻射源位置偏離了預(yù)定移動(dòng)路徑時(shí),也可以獲得每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的相對(duì)于基準(zhǔn)攝影位置的位置信息。此外,當(dāng)計(jì)算位置信息時(shí),不需要使用至少一個(gè)標(biāo)記物的位置信息。特別地,即使在使用兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記物的情形下,也不需要使用關(guān)于標(biāo)記物之間的關(guān)系的信息。因此,在攝影期間,可以自由地設(shè)置標(biāo)記物,從而提高了攝影自由度。
在基于基準(zhǔn)圖像和對(duì)象圖像中的每一方中包含的至少一個(gè)標(biāo)記物圖像的位置、基準(zhǔn)輻射源位置和對(duì)象輻射源位置之間的三維位置關(guān)系獲得每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的位置信息的情況下,可以通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的計(jì)算來(lái)獲取對(duì)象輻射源位置的相對(duì)于基準(zhǔn)輻射源位置的位置信息。
在如下情形中,即通過(guò)確定對(duì)象輻射源位置的位置信息的最佳解以使在基準(zhǔn)圖像和對(duì)象圖像中的每一方中包含的至少一個(gè)標(biāo)記物圖像的位置與根據(jù)基準(zhǔn)輻射源位置、對(duì)象輻射源位置及標(biāo)記物的位置之間的關(guān)系而計(jì)算出的投影位置之間的誤差減到最小來(lái)獲取每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的位置信息的情況下,不僅可以獲取對(duì)象輻射源位置,還可以獲取標(biāo)記物的位置信息。因此,即使不正確地檢測(cè)到一些標(biāo)記物被或者未能檢測(cè)到一些標(biāo)記物, 也能夠以相對(duì)穩(wěn)定的方式獲取標(biāo)記物的位置坐標(biāo)。而且,特別地,在使用兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記物以在基準(zhǔn)圖像和其它圖像之間進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的情形下,即使標(biāo)記物的位置高度不同,也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)。
在通過(guò)反復(fù)優(yōu)化對(duì)象輻射源位置的位置信息和標(biāo)記物的位置信息以確定每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的位置信息的最佳解的情況下,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的位置坐標(biāo)的有效計(jì)算。
在利用基準(zhǔn)輻射源位置和每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的位置信息來(lái)生成被攝體的層析圖像的情況下,可以消除攝影期間的機(jī)械偏差的影響,從而提供高質(zhì)量的層析圖像。
圖1是例示被應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的放射線攝影裝置的X射線攝影裝置的示意圖,
圖2是用于解釋層析攝影的圖,
圖3是用于解釋各種參數(shù)的圖,
圖4是用于解釋在本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的標(biāo)記物和標(biāo)記物的設(shè)置的攝影臺(tái)上板的平面圖,
圖5是用于解釋如何計(jì)算輻射源位置的圖,
圖6是用于解釋如何計(jì)算輻射源位置的圖,
圖7是例示在第一實(shí)施方式中執(zhí)行的處理的流程圖,
圖8是例示被應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的放射線攝影裝置的X射線攝影裝置的示意圖,以及
圖9是用于解釋如何以常規(guī)技術(shù)來(lái)完成對(duì)準(zhǔn)的圖。
具體實(shí)施方式
在下文中,將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是例示應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的放射線攝影裝置的X射線攝影裝置的示意圖。如圖1所示,根據(jù)第一實(shí)施方式的X射線攝影裝置10用于執(zhí)行層析攝影,并且包括X射線管12和平板型X射線檢測(cè)器(此后將其簡(jiǎn)單稱為“檢測(cè)器”)14。X射線管12通過(guò)移動(dòng)機(jī)構(gòu)16沿著直線或圓弧移動(dòng), 并且沿著移動(dòng)路徑從多個(gè)位置向位于攝影臺(tái)上板4上的被攝體2施加放射線。在該實(shí)施方式中,X射線管12沿著直線在箭頭A的方向上移動(dòng)。稍后將要描述的控制部將施加給被攝體2的X射線劑量控制至預(yù)定劑量。
此外,準(zhǔn)直儀(輻射場(chǎng)孔徑)6連接至X射線管12,使得操作者可以設(shè)置施加至被攝體2的放射線的范圍(曝光范圍)。應(yīng)該注意的是,當(dāng)使用準(zhǔn)直儀6來(lái)設(shè)置曝光范圍時(shí), 通過(guò)準(zhǔn)直儀6向被攝體2施加可見(jiàn)光而不是X射線。可見(jiàn)光從設(shè)置在準(zhǔn)直儀6處的輻射場(chǎng)燈(未示出)射出。因此,操作者可以通過(guò)調(diào)整利用準(zhǔn)直儀6施加給被攝體2的可見(jiàn)光的范圍來(lái)設(shè)置X射線的曝光范圍。此外,在該實(shí)施方式中,標(biāo)記物被設(shè)置在稍后將要描述的攝影臺(tái)上板4上,并且執(zhí)行攝影操作以獲取包含標(biāo)記物和被攝體2的多個(gè)圖像。
檢測(cè)器14被布置成經(jīng)由載置有被攝體2的攝影臺(tái)上板4面對(duì)X射線管1,以檢測(cè)透過(guò)被攝體2的放射線。必要時(shí),檢測(cè)器14通過(guò)移動(dòng)機(jī)構(gòu)18沿直線或圓弧移動(dòng),并且在沿移動(dòng)路徑在多個(gè)位置檢測(cè)穿透被攝體2的放射線。在該實(shí)施方式中,檢測(cè)器14沿直線在箭頭B的方向上移動(dòng)。
X射線攝影裝置10還包括圖像獲取部20和重建部22。圖像獲取部20使X射線管12沿直線移動(dòng),從由于X射線管12的移動(dòng)而提供的多個(gè)輻射源位置向被攝體2施加放射線,并且在X射線管12移動(dòng)時(shí)利用檢測(cè)器14檢測(cè)穿透被攝體2的放射線以在多個(gè)輻射源位置處獲取多個(gè)圖像。重建部22重建由圖像獲取部20獲取的圖像以生成顯示了被攝體 2的期望斷層的層析圖像?,F(xiàn)在對(duì)重建層析圖像的方法進(jìn)行描述。
如圖2所示,假定通過(guò)將X射線管12移動(dòng)到位置Si、S2、…和Sn而從不同輻射角度對(duì)被攝體2進(jìn)行攝影,獲得了圖像G1、G2、…和&1。例如,當(dāng)從輻射源位置Sl處對(duì)處于不同深度的對(duì)象(T1、D)進(jìn)行投影時(shí),對(duì)象(T1、T2)的投影圖像形成在圖像Gl上的位置 Pll和Ρ12處。當(dāng)從輻射源位置S2處對(duì)對(duì)象(T1、D)進(jìn)行投影時(shí),對(duì)象(T1、T2)的投影圖像形成在圖像G2上的位置Ρ21和Ρ22處。按照這種方式,通過(guò)反復(fù)地從不同的輻射源位置 S1、S2、…和Sn處進(jìn)行投影,對(duì)象Tl的投影圖像形成在位置P11、P21、…和Pnl處,并且對(duì)象T2的投影圖像形成在與輻射源位置相對(duì)應(yīng)的位置P12、P22、…和Pn2處。
如果需要強(qiáng)調(diào)對(duì)象Tl所處的斷層,則將圖像對(duì)準(zhǔn)為使得將圖像G2移動(dòng)從P21至 Pll的量,將圖像G3移動(dòng)從P31至Pll的量,…,并且將圖像&ι移動(dòng)從Pnl至Pll的量, 然后將這些圖像相加以提供強(qiáng)調(diào)了位于對(duì)象Tl的深度處的斷層中的結(jié)構(gòu)的層析圖像。如果需要強(qiáng)調(diào)對(duì)象T2所處的斷層,則將圖像對(duì)準(zhǔn)為將圖像G2移動(dòng)從P22至P12的量,將圖像 G3移動(dòng)從P32至P12的量,…,并且將圖像移動(dòng)從Pn2至P12的量,然后將這些圖像相加。通過(guò)以此方式根據(jù)需要的斷層的位置來(lái)對(duì)準(zhǔn)圖像以將圖像G1、G2、…和相加,可以獲得強(qiáng)調(diào)了需要的位置處的層析圖像的圖像。應(yīng)該注意的是,由于在此實(shí)施方式中將標(biāo)記物設(shè)置在攝影臺(tái)上板4上并且在獲得圖像時(shí)也拍攝了標(biāo)記物的圖像,因此圖像包含標(biāo)記物圖像。因此,利用標(biāo)記物圖像實(shí)現(xiàn)了圖像G1、G2、…和的對(duì)準(zhǔn)。
X射線攝影裝置10還包括操作部24、顯示部沈和存儲(chǔ)部28。操作部M包括鍵盤、鼠標(biāo)或觸摸板類型的輸入裝置,并且操作部M接收操作者對(duì)X射線攝影裝置10的操作。操作部M還接收各種信息的輸入,諸如執(zhí)行層析攝影所必要的攝影條件以及用于校正信息的指令。在此實(shí)施方式中,X射線攝影裝置10的各部根據(jù)操作者通過(guò)操作部M輸入的信息來(lái)操作。顯示部26是諸如液晶監(jiān)視器的顯示裝置,并且顯示由圖像獲取部20獲取的圖像和由重建部22重建的層析圖像以及操作者進(jìn)行操作所必需的消息。顯示部沈包括揚(yáng)聲器以輸出聲音。存儲(chǔ)部觀存儲(chǔ)用于設(shè)置攝影條件的各種參數(shù),這些參數(shù)對(duì)于操作X射線攝影裝置10來(lái)說(shuō)是必需的。針對(duì)這些參數(shù),要被拍攝的部位的標(biāo)準(zhǔn)值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部觀中。 如果需要,根據(jù)操作者通過(guò)操作部M輸入的指令來(lái)校正這些值。
用于設(shè)置攝影條件的參數(shù)例如可以包括基準(zhǔn)面、斷層角度、輻射源距離、攝影次數(shù)、攝影間隔、X射線管12的管電壓和管電流以及X射線曝光時(shí)間。應(yīng)該注意的是,在這些參數(shù)中,攝影次數(shù)、攝影間隔、X射線管12的管電壓和管電流以及X射線曝光時(shí)間的數(shù)值可以不做任何轉(zhuǎn)換地用作攝影條件。
圖3是用于解釋各種參數(shù)的圖?;鶞?zhǔn)面限定了獲得層析圖像的范圍,例如,基準(zhǔn)面可以是攝影臺(tái)上板4的頂面、檢測(cè)器14的檢測(cè)面或被攝體2的任意斷層。在圖3中,將被攝體2的厚度一分為二的平面(此后將其稱為“中心面”)用作基準(zhǔn)平面。斷層角度是在從位于基準(zhǔn)面上的基準(zhǔn)點(diǎn)BO朝向X射線管12的移動(dòng)范圍的兩端延伸的線之間形成的角度。 由于檢測(cè)器14的檢測(cè)面與X射線管12的移動(dòng)路徑平行,因此輻射源距離是X射線管12的移動(dòng)路徑與檢測(cè)器14的檢測(cè)面之間的最短距離。攝影次數(shù)是當(dāng)X射線管12在斷層角度的范圍內(nèi)從一端移動(dòng)至另一端時(shí)執(zhí)行的攝影操作的次數(shù)。攝影間隔是攝影之間的時(shí)間間隔。應(yīng)該注意的是,在下面的描述中,假定X射線管12的移動(dòng)范圍是sO,斷層角度是 θ,并且檢測(cè)器14的檢測(cè)面與基準(zhǔn)面(S卩,被攝體2的中心面)之間的距離是d0。而且,使用基準(zhǔn)面與穿過(guò)檢測(cè)器14的重心的垂直線之間的交點(diǎn)作為基準(zhǔn)面上的預(yù)定基準(zhǔn)點(diǎn)B0。X射線攝影裝置10還包括計(jì)算部30。計(jì)算部30根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部觀中的參數(shù)來(lái)計(jì)算諸如X射線管12的移動(dòng)范圍的攝影條件。參照?qǐng)D3所示的關(guān)系,可以根據(jù)輻射源距離sz、距離d0和斷層角度θ來(lái)計(jì)算X射線管12的移動(dòng)范圍。即,假定X射線管12的移動(dòng)路徑與穿過(guò)基準(zhǔn)點(diǎn)BO的垂直線之間的交點(diǎn)是原點(diǎn)01,基準(zhǔn)面與X射線管12之間的距離是sz-dO。因此,計(jì)算部30將X射線管12 的移動(dòng)范圍sO計(jì)算為-(sz-d0) · tan (θ /2)至(SZ-d0) · tan (θ /2)。這樣,就確定了計(jì)算出的移動(dòng)范圍sO的相對(duì)兩端的位置。此外,計(jì)算部30通過(guò)按照攝影次數(shù)對(duì)X射線管12的移動(dòng)范圍sO進(jìn)行等分來(lái)計(jì)算 X射線管12在每次攝影操作中的位置(此后將其稱為“輻射源位置”)。所以,如圖2所示, 計(jì)算出了 X射線管12的輻射源位置S1、S2、…和Sn。此外,計(jì)算部30計(jì)算作為攝影條件的攝影時(shí)間和輻射源行進(jìn)速度。攝影時(shí)間由下式計(jì)算攝影次數(shù)χ?jǐn)z影間隔。輻射源行進(jìn)速度由下式計(jì)算移動(dòng)范圍SO/攝影時(shí)間。X射線管12的移動(dòng)實(shí)際上具有機(jī)械誤差,并非沿著所計(jì)算出的與攝影臺(tái)上板4平行的移動(dòng)路徑精確地移動(dòng)。在此情形下,輻射源位置也偏離了由計(jì)算部30計(jì)算出的輻射源位置。用于計(jì)算被攝體2中的對(duì)象的投影位置的移動(dòng)量的上述等式C3)假定X射線管12 與攝影臺(tái)上板4平行地移動(dòng),并且利用由計(jì)算部30計(jì)算出的輻射源位置執(zhí)行攝影操作。因此,如果X射線管12沒(méi)有與攝影臺(tái)上板4平行地移動(dòng)并且利用偏離了由計(jì)算部30計(jì)算出的輻射源位置的輻射源位置執(zhí)行攝影操作,則不可能利用根據(jù)等式C3)計(jì)算出的對(duì)象的投影位置的移動(dòng)量Δ xt來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)象的投影位置的精確對(duì)準(zhǔn)。為了解決這個(gè)問(wèn)題,根據(jù)本實(shí)施方式的X射線攝影裝置10設(shè)置有輻射源位置計(jì)算部32,輻射源位置計(jì)算部32使用圖像中包含的標(biāo)記物圖像來(lái)計(jì)算X射線管12的實(shí)際輻射源位置的位置坐標(biāo)作為位置信息。輻射源位置計(jì)算部32將輻射源位置中的一個(gè)設(shè)置為基準(zhǔn)輻射源位置,并且將在該基準(zhǔn)輻射源位置處獲得的圖像設(shè)置為基準(zhǔn)圖像?;鶞?zhǔn)輻射源位置例如可以是執(zhí)行第一次攝影操作的輻射源位置。之后,輻射源位置計(jì)算部32從通過(guò)層析攝影而獲得的每一幅圖像中檢測(cè)標(biāo)記物Ml至Μ4的標(biāo)記物圖像,并且使用檢測(cè)到的標(biāo)記物圖像的位置信息(各個(gè)標(biāo)記物圖像的中心位置的坐標(biāo))來(lái)計(jì)算非基準(zhǔn)輻射源位置的各個(gè)輻射源位置的位置信息, 即,計(jì)算各個(gè)輻射源位置相對(duì)于基準(zhǔn)輻射源位置的相對(duì)位置坐標(biāo)。圖4是用于解釋在此實(shí)施方式中使用的標(biāo)記物以及標(biāo)記物的設(shè)置的攝影臺(tái)上板的平面圖。如圖4所示,在此實(shí)施方式中,使用了四個(gè)圓形標(biāo)記物Ml至Μ4,操作者將這四個(gè)標(biāo)記物Ml至Μ4設(shè)置在攝影臺(tái)上板4上,使得標(biāo)記物Ml至Μ4在施加X(jué)射線的方向上與被攝體2交疊。標(biāo)記物Ml至Μ4由諸如鉛的具有高X射線吸收率的材料制成。標(biāo)記物Ml至 Μ4的尺寸大約為1cm,每個(gè)標(biāo)記物均包括具有獨(dú)一無(wú)二的形狀的孔。這些孔的不同形狀使得能夠識(shí)別出圖像中包含的四個(gè)標(biāo)記物Ml至M4中的每一個(gè)。在圖4中,為了說(shuō)明的目的而放大了標(biāo)記物Ml至M4。標(biāo)記物的形狀并不局限于圓形,也可以使用其它任意已知形狀。 標(biāo)記物的數(shù)量也并不局限于四個(gè),可以是兩個(gè)或更多個(gè)。而且,標(biāo)記物并不需要具有不同類型,也可以使用相同類型的標(biāo)記物。輻射源位置計(jì)算部32通過(guò)對(duì)基準(zhǔn)圖像應(yīng)用已知的圖案識(shí)別處理來(lái)檢測(cè)標(biāo)記物圖像,以獲取標(biāo)記物圖像的位置信息(具體而言,標(biāo)記物圖像的位置坐標(biāo))。此外,通過(guò)利用從基準(zhǔn)圖像中檢測(cè)到的標(biāo)記物圖像作為模板,輻射源位置計(jì)算部32從各個(gè)對(duì)象圖像中檢測(cè)標(biāo)記物圖像,并且獲得標(biāo)記物圖像的位置坐標(biāo)。由于在此實(shí)施方式中使用的四個(gè)標(biāo)記物 Ml至M4中的每一個(gè)均具有獨(dú)一無(wú)二的孔,因此可以獨(dú)立地識(shí)別這四個(gè)標(biāo)記物Ml至M4中的每一個(gè)的標(biāo)記物圖像。在此情形下,通過(guò)在與基準(zhǔn)圖像中的標(biāo)記物圖像的檢測(cè)到的位置相對(duì)應(yīng)的位置附近檢測(cè)對(duì)象圖像中的標(biāo)記物圖像的位置,可以縮短檢測(cè)標(biāo)記物圖像的計(jì)算時(shí)間。之后,輻射源位置計(jì)算部32使用每一幅對(duì)象圖像中的標(biāo)記物圖像的位置坐標(biāo)來(lái)計(jì)算各個(gè)輻射源位置。圖5和圖6是用于解釋如何計(jì)算輻射源位置的圖。在圖5和圖6中,基準(zhǔn)輻射源位置被表示為“釙”,基準(zhǔn)輻射源位置釙的位置坐標(biāo)被表示為“(sxl,syl, szl) ”,作為位置計(jì)算的對(duì)象的對(duì)象輻射源位置被表示為“So”,并且對(duì)象輻射源位置的位置坐標(biāo)被表示為 “(SX2,Sy2,SZ2)”。在此解釋中,假定使用兩個(gè)標(biāo)記物Ml和M2來(lái)執(zhí)行攝影操作。此外,如圖5所示,當(dāng)X射線管12在基準(zhǔn)輻射源位置Sb處時(shí)獲得的圖像(基準(zhǔn)圖象)中位于標(biāo)記物Ml和M2的標(biāo)記物圖像之間的中間點(diǎn)Cl的位置坐標(biāo)表示為“(pxl,pyl) ”,并且標(biāo)記物Ml 和M2的標(biāo)記物圖像之間的距離表示為“dl”。此外,如圖6所示,當(dāng)X射線管12在對(duì)象輻射源位置So處時(shí)獲得的圖像(對(duì)象圖像)中位于標(biāo)記物Ml和M2的標(biāo)記物圖像之間的中間點(diǎn)C2的位置坐標(biāo)表示為“(px2,py2) ”,標(biāo)記物Ml和M2的標(biāo)記物圖像之間的距離表示為 “d2”。參考圖6,假定將中間點(diǎn)C2和對(duì)象輻射源位置So連接起來(lái)的線段與ζ = szl (即, 穿過(guò)基準(zhǔn)輻射源位置Sb并且與ζ軸垂直的平面)相交的交點(diǎn)為“A”,并且交點(diǎn)A的位置坐標(biāo)是(aX,ay,aZ),則通過(guò)利用中間點(diǎn)Cl和C2的位置坐標(biāo)(pxl,pyl)和(px2,py2)以及位于檢測(cè)器14的檢測(cè)面與攝影臺(tái)上板4的頂面之間的距離mz,由下面的等式(4)來(lái)表示交點(diǎn) A和基準(zhǔn)輻射源位置Sb之間的關(guān)系ax = sxl-(px2-pxl) X ((szl-mz)/mz)ay = syl-(py2-pyl)X ((szl-mz)/mz) (4)az = szl另一方面,通過(guò)利用中間點(diǎn)Cl和C2的位置坐標(biāo)(pxl,pyl)和(px2,py2)以及檢測(cè)器14的檢測(cè)面與攝影臺(tái)上板4的頂面之間的距離mz,由下面的等式( 來(lái)表示交點(diǎn)A和對(duì)象輻射源位置So之間的關(guān)系sx2 = px2+(ax-px2) Xsz2/azsy2 = py2+(ay-py2) Xsz2/az (5)sz2 = axX (l-(d2_dl) X (az_mz) / ((d2_dl) Xaz+dlXmz))因此,通過(guò)將等式G)中的坐標(biāo)(ax,ay, az)代入等式(5)中,可以利用基準(zhǔn)輻射源位置Sb的位置坐標(biāo)(sxl,syl, szl)來(lái)表示對(duì)象輻射源位置So的位置坐標(biāo)(sx2,sy2, sz2)。輻射源位置計(jì)算部32使用由計(jì)算部30計(jì)算出的輻射源位置Si、S2、…和Sn中的一個(gè)作為基準(zhǔn)輻射源位置Sb,根據(jù)上述等式(4)和( 來(lái)計(jì)算對(duì)象輻射源位置So相對(duì)于基準(zhǔn)輻射源位置釙的相對(duì)位置坐標(biāo)(sx2,sy2, sz2)。
應(yīng)該注意的是,即使在等式⑷和(5)中使用兩個(gè)標(biāo)記物圖像之間的距離dl和d2 以及兩個(gè)標(biāo)記物圖像之間的中間點(diǎn)Cl和C2的位置坐標(biāo)(pxl,pyl)和(px2,py2),也可以使用一個(gè)標(biāo)記物圖像的位置坐標(biāo)來(lái)代替兩個(gè)標(biāo)記物圖像之間的中間點(diǎn)的位置坐標(biāo)。此外, 可以使用一個(gè)標(biāo)記物圖像的中心點(diǎn)的位置坐標(biāo)和該標(biāo)記物圖像的尺寸來(lái)代替兩個(gè)標(biāo)記物之間的中間點(diǎn)的位置坐標(biāo)和兩個(gè)標(biāo)記物之間的距離。
重建部22通過(guò)利用由輻射源位置計(jì)算部32計(jì)算出的對(duì)象輻射源位置So的位置坐標(biāo)來(lái)發(fā)現(xiàn)被攝體2體內(nèi)的需要被重建的斷層上的各個(gè)點(diǎn)在各個(gè)圖像上的投影位置,并且將各個(gè)投影位置處的像素值相加以重建圖像從而生成層析圖像。具體而言,假定斷層上的各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)為(X,1,ζ),各個(gè)點(diǎn)在第i幅圖像(i = 1至η)上的投影位置的坐標(biāo)是(ti,si),并且各個(gè)投影位置(ti,si)處的像素值是Pi(ti,si),通過(guò)根據(jù)下面的等式(6)計(jì)算位于斷層上的各個(gè)點(diǎn)處的重建圖像的信號(hào)值Tz (X,y)來(lái)生成層析圖像
權(quán)利要求
1.一種放射線攝影裝置,該放射線攝影裝置包括輻射源,其用于向被攝體和至少一個(gè)標(biāo)記物施加放射線;檢測(cè)部,其用于檢測(cè)穿透所述被攝體的放射線;圖像獲取部,其用于相對(duì)于所述檢測(cè)部來(lái)移動(dòng)所述輻射源,從由于所述輻射源的移動(dòng)而提供的多個(gè)輻射源位置向所述被攝體施加放射線,并且獲取與所述輻射源位置分別對(duì)應(yīng)的多個(gè)圖像;以及輻射源位置獲取部,其用于基于在基準(zhǔn)輻射源位置處獲取的基準(zhǔn)圖像和在對(duì)象輻射源位置處獲取的對(duì)象圖像中的每一方中包含的至少一個(gè)標(biāo)記物圖像,獲取每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的相對(duì)于所述基準(zhǔn)輻射源位置的位置信息,所述對(duì)象輻射源位置是所述輻射源位置中不同于所述基準(zhǔn)輻射源位置的一個(gè)輻射源位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線攝影裝置,其中,所述輻射源位置獲取部基于所述基準(zhǔn)圖像和所述對(duì)象圖像中的每一方中包含的所述至少一個(gè)標(biāo)記物圖像的位置、所述基準(zhǔn)輻射源位置以及所述對(duì)象輻射源位置之間的三維位置關(guān)系,獲取每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的位直fe息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線攝影裝置,其中,所述輻射源位置獲取部通過(guò)確定所述對(duì)象輻射源位置的所述位置信息的最佳解,來(lái)使所述基準(zhǔn)圖像和所述對(duì)象圖像中的每一方中包含的所述至少一個(gè)標(biāo)記物圖像的位置,與根據(jù)所述基準(zhǔn)輻射源位置、所述對(duì)象輻射源位置和所述標(biāo)記物的位置間的關(guān)系而計(jì)算出的所述標(biāo)記物圖像的投影位置之間的誤差減到最小,以獲取每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的位置信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放射線攝影裝置,其中,所述輻射源位置獲取部通過(guò)對(duì)所述對(duì)象輻射源位置的位置信息和所述標(biāo)記物的位置信息進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化來(lái)確定每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的位置信息的最佳解。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線攝影裝置,該放射線攝影裝置還包括圖像重建部,所述圖像重建部通過(guò)使用所述基準(zhǔn)輻射源位置和每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的位置信息來(lái)生成所述被攝體的層析圖像。
6.一種用于放射線攝影裝置的放射線攝影方法,所述放射線攝影裝置包括輻射源, 其用于向被攝體和至少一個(gè)標(biāo)記物施加放射線;檢測(cè)部,其用于檢測(cè)穿透所述被攝體的放射線;以及圖像獲取部,其用于相對(duì)于所述檢測(cè)部來(lái)移動(dòng)所述輻射源,從由于所述輻射源的移動(dòng)而提供的多個(gè)輻射源位置向所述被攝體施加放射線,并且獲取與所述輻射源位置分別對(duì)應(yīng)的多個(gè)圖像,該方法包括以下步驟基于在基準(zhǔn)輻射源位置處獲取的基準(zhǔn)圖像和在對(duì)象輻射源位置處獲取的對(duì)象圖像中的每一方中包含的至少一個(gè)標(biāo)記物圖像,獲取每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的相對(duì)于所述基準(zhǔn)輻射源位置的位置信息,所述對(duì)象輻射源位置是所述輻射源位置中不同于所述基準(zhǔn)輻射源位置的一個(gè)輻射源位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及放射線攝影裝置、方法和程序。一種放射線攝影裝置包括輻射源,其用于向被攝體和至少一個(gè)標(biāo)記物施加放射線;檢測(cè)部,其用于檢測(cè)穿透被攝體的放射線;圖像獲取部,其用于相對(duì)于所述檢測(cè)部來(lái)移動(dòng)所述輻射源,從由于輻射源的移動(dòng)而提供的多個(gè)輻射源位置向被攝體施加放射線,并且獲取與輻射源位置分別相對(duì)應(yīng)的多個(gè)圖像。該裝置還包括輻射源位置獲取部,該輻射源位置獲取部用于基于在輻射源位置中的基準(zhǔn)輻射源處獲得的基準(zhǔn)圖像和在對(duì)象輻射源位置處獲得的對(duì)象圖像中的每一方中包含的至少一個(gè)標(biāo)記物圖像來(lái)獲取每一個(gè)對(duì)象輻射源位置的相對(duì)于基準(zhǔn)輻射源位置的位置信息。
文檔編號(hào)A61B6/02GK102512190SQ201110242050
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者赤堀貞登 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社