專利名稱：放射線攝像裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過根據檢測出的放射線得到放射線圖像，來迸行 放射線攝像的放射線攝像裝置，特別涉及一種進行再構成處理來得到斷 層圖像的技術。
背景技術：
作為進行再構成處理來獲得斷層圖像的放射線攝像裝置，有x射
線CT (computed tomography)裝置以及X射線斷層攝像裝置等。在X 射線CT裝置中，X射線管(放射線照射機構)與X射線檢測器(放射 線檢測機構)繞著作為被檢體的長邊方向的體軸的軸心進行旋轉移動， 來獲得斷層圖像。在X射線斷層攝影裝置中，例如圖20所示，沿著被 檢體M的體軸z方向，X射線管101及X射線檢測器102在彼此相反 的方向上進行平行移動來獲得斷層圖像。與X射線CT裝置相比，X射 線斷層攝影裝置中，雖然得到的斷層圖像的分辨率差，但具有只進行平 行移動就能得到斷層圖像的優(yōu)點。用該X射線CT裝置以及X射線斷 層攝影裝置進行的攝像方式，是在胸部、關節(jié)、消化器官等很多的部位 有效的攝像方法。
另一方面，近年來，有使X射線管及X射線檢測器沿著被檢體的 體軸方向，在彼此相同的方向進行平行移動，獲得沿著被檢體的體軸的 X射線圖像的X射線攝影裝置(例如，參照專利文獻l)。用該裝置得 到的X射線圖像，為X射線投影的投影數據(投影圖像)，因為在沿 著體軸方向彼此相同的方向，X射線管及X射線檢測器進行平行移動， 因此能將投影角度保持大致相同的角度。因此，在作為體軸方向的長邊 方向能得到長邊區(qū)域的X射線圖像(長邊X射線圖像)。
專利文獻l:日本國特開2004—236929號公報(第l一8頁，圖1、 6、 10)
3但是，在上述X射線斷層攝影裝置的情況下，視野會受到限制。 作為X射線檢測器，雖然以往使用圖像增強器(I.I)等，但近年來，越
來越多地使用如圖20所示的平板(flat panel)型X射線檢測器(以下， 略記為「FPD」)。使用FPD時，因為檢測面為平面，因此比圖像增強 器視野變寬，但在X射線斷層攝影裝置中，離關注區(qū)域越遠上述分辨 率會越差。因為X射線管101及X射線檢測器102，在彼此相反的方 向進行平行移動，因此，隨著從X射線管101連結X射線檢測器102 的照射軸與被檢體的體軸z所成的角度(以下稱為「投影角度」)從垂 直變成銳角或者鈍角，分辨率降低。其結果，將FPD作為X射線檢測 器使用時，其視野也受到限制。因此，希望在體軸方向上實現長的視野 下的斷層攝影。

發(fā)明內容
本發(fā)明鑒于如上所述的問題，以提供能得到長的視野的斷層圖像的 放射線攝像裝置作為目的。
發(fā)明者為了解決上述的問題，專心研究的結果得到了下述的見解。 艮口，著眼于如上述專利文獻1那樣在長邊方向上得到長的X射線
圖像的x射線攝影裝置。這樣發(fā)現，只要像這種x射線攝影裝置這樣，
讓X射線管所代表的放射線照射機構及X射線檢測器所代表的放射線
檢測機構，沿著作為被檢體的體軸方向的長邊方向彼此在相同的方向上
進行平行移動，就能得到在長邊方向上長的x射線圖像。另一方面， 因為在專利文獻1所得到的長的x射線圖像為投影圖像，因此就需要
得到進一步的攝像方式及斷層圖像的構成。
這里，作為前者的另一個攝像方式，在放射線照射機構及放射線檢 測機構以每移動給定距離時，從放射線照射機構間歇性地照射放射線， 放射線檢測機構檢測間歇性地照射的透過被檢體的放射線。作為為了得 到后者的斷層圖像的構成，將放射線圖像以每個上述的給定距離進行分 解，將該分解得到的圖像以每個相同的投影角度進行合成，來得到每個 投影角度的投影圖像。這樣，通過根據合成的投影圖像進行再構成處理， 就能得到長邊方向的長視野的斷層圖像。
4根據這樣見解的本發(fā)明，采用下述構成。
艮口，放射線攝像裝置，具有朝被檢體照射放射線的放射線照射機構; 和檢測透過上述被檢體的放射線的放射線檢測機構，該放射線攝像裝 置，通過根據檢測出的放射線來得到放射線圖像，從而進行放射線攝像， 其中，上述放射線照射機構及放射線檢測機構，沿著被檢體的長邊方向， 彼此在相同的方向上相對進行平行移動，并且，每當放射線照射機構及 放射線檢測機構相對于被檢體相對移動給定距離時，從放射線照射機構 間歇性地照射放射線，并由放射線檢測機構檢測間歇性地照射的透過被 檢體的放射線，上述裝置具有圖像分解機構，將上述放射線圖像以上 述給定距離為單位進行分解；圖像合成機構，將該分解得到的圖像以同 一投影角度為單位進行合成，來得到每個投影角度的投影圖像；以及，
再構成處理機構，通過根據該合成的投影圖像進行再構成處理，來得到 斷層圖像。
根據本發(fā)明的放射線攝像裝置，通過讓放射線照射機構及放射線檢 測機構沿著被檢體的長邊方向，彼此在相同的方向上相對進行平行移 動，就能從放射線檢測機構得到長邊方向的長視野的數據。另一方面， 在放射線照射機構及放射線檢測機構相對于被檢體每相對移動給定距 離時，從放射線照射機構間歇性地照射放射線，由放射線檢測機構檢測 間歇性地照射的透過被檢體的放射線。然后，圖像分解機構將放射線圖 像以每個上述給定距離進行分解，圖像合成機構將該分解得到的圖像以 每個相同的投影角度進行合成，來得到每個投影角度的投影圖像。因此， 通過再構成處理機構根據該合成的投影圖像進行再構成處理，就能得到 長邊方向的長視野的斷層圖像。
上述發(fā)明中，優(yōu)選放射線照射機構及放射線檢測機構，相對于被檢 體彼此以相同的速度相對進行平行移動。通過放射線照射機構及放射線 檢測機構相對于被檢體彼此用相同的速度進行相對平行移動，就能將投 影角度保持為相同的角度，能使放射線照射機構及放射線檢測機構進行 更長的相對移動。其結果，就能得到更長視野的斷層圖像。
另外，上述這些發(fā)明的一個例子，為具有輸出由再構成處理機構得 到的斷層圖像的輸出機構。通過具有輸出機構就能提供輸出的閱覽。另外，作為輸出機構，也可以為顯示輸出的監(jiān)視器代表的顯示機構，也可 以為打印輸出的打印機代表的打印機構。
根據本發(fā)明的放射線攝像裝置，使放射線照射機構及放射線檢測機 構沿著被檢體的長邊方向彼此在相同的方向上進行相對的平行移動，并 且在放射線照射機構及放射線檢測機構相對于被檢體每相對移動給定 距離時，從放射線照射機構間歇性地照射放射線，放射線檢測機構檢測 間歇性地照射的透過被檢體的放射線，圖像分解機構將放射線圖像以每 個上述給定距離進行分解，圖像合成機構將該分解得到的圖像以每個相 同的投影角度進行合成，來得到每個投影角度的投影圖像。因此，通過 由再構成處理機構根據該合成的投影圖像進行再構成處理，就能得到長 邊方向的長視野的斷層圖像。


圖l是實施例的x射線斷層攝影裝置的方框圖。
圖2是表示涉及平板型X射線檢測器(FPD)的驅動的FPD驅動 結構的概略構成的示意圖。
圖3是表示涉及X射線管的驅動的X射線管驅動部的概略構成的 示意圖。
圖4是側視的平面型X射線檢測器(FPD)的等價電路。 圖5是平視的平面型X射線檢測器(FPD)的等價電路。 圖6 (a) (i)是將基于X射線管及平板型X射線檢測器(FPD)
的攝像原理，以間隔(給定距離)為單位表示的示意圖。
圖7 (a) (j)是表示圖像的分離及往投影圖像的合成的示意圖。 圖8 (a) (j)是表示圖像的分離及往投影圖像的合成的示意圖。 圖9 (a)是圓弧軌道斷層攝影的示意圖，(b)是直線軌道斷層
攝影的示意圖。
圖IO是用以說明實施例的費爾德坎普(Fddkamp)算法的示意圖。 圖11是實施例的濾波器函數的特性圖。
圖12是表示實施例的再構成處理部的各構成圖的方框圖及數據的 流動的概略圖。
6圖13 (a) 、 (b)是用以說明費爾德坎普(Feldkamp)往直線軌 道斷層攝影的應用方法的示意圖。
圖14是表示用以說明費爾德坎普(Feldkamp)往長邊X射線圖像 的應用方法的各X射線照射的公共投影角度的圖像與投影圖像之間關 系的示意圖。
圖15是表示用以說明費爾德坎普(Fddkamp)往長邊X射線圖像 的應用方法的各X射線照射的公共投影角度的圖像與投影圖像之間關 系的示意圖。
圖16是表示用以說明費爾德坎普(Feldkamp)往長邊X射線圖像 的應用方法的各X射線照射的公共投影角度的圖像與投影圖像之間關 系的示意圖。
圖17是表示用以說明費爾德坎普(Feldkamp)往長邊X射線圖像 的應用方法的N=8時的各裁斷面與投影圖像之間關系的示意圖。
圖18是表示用以說明費爾德坎普(Feldkamp)往長邊X射線圖像 的應用方法的裁斷面與投影圖像之間關系的示意圖。
圖19 (a) 、 (b)是表示用以說明費爾德坎普(Feldkamp)往長 邊X射線圖像的應用方法的裁斷面與投影圖像之間關系的示意圖。
圖20是表示以往的X射線斷層攝影裝置的概略構成的側面圖。
圖中2—X射線管，3 —平板型X射線檢測器(FPD)， 13 —監(jiān)視器， 9b—圖像分解部，9c一圖像合成部，9d—再構成處理部，d—間距(pitch)， z—體軸，M—被檢體。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實施例。
圖l是實施例中的X射線斷層攝影裝置的方框圖，圖2是表示涉 及平板型X射線檢測器的驅動的FPD驅動結構的概略構成的示意圖， 圖3是表示涉及X射線管的驅動的X射線管驅動部的概略構成的示意 圖。在本實施例中，作為放射線檢測機構采用平板型X射線檢測器(以 下，略記為「FPD」)作為例子，并且作為放射線攝像裝置采用X射線 斷層攝影裝置作例子來進行說明。
7X射線斷層攝影裝置，如圖1所示，具有放置被檢體M的桌面1; 朝該被檢體M照射X射線的X射線管2;檢測透過被檢體M的X射線
的FPD3。 X射線管2，相當于本發(fā)明中的放射線照射機構，FPD3相當 于本發(fā)明中的放射線檢測機構。
X射線斷層攝影裝置，此外還具有控制桌面l的升降及水平移動 的桌面控制部4;控制FPD3的掃描的FPD控制部5;具有產生X射線 管2的管電壓以及管電流的高電壓產生部6的X射線管控制部7;從 FPD3將作為電荷信號的X射線檢測信號數字化后取出的A/D轉換器8; 根據從A/D轉換器8輸出的X射線檢測信號，進行各種處理的圖像處
理部9;協調這些各構成部的控制裝置10;將處理的圖像等進行存儲的 存儲部ll;操作者進行輸入設定的輸入部12;將處理的圖像等進行顯
示的監(jiān)視器13等。監(jiān)視器13，相當于本發(fā)明中的輸出機構。
桌面控制部4進行以下控制使桌面1水平移動，使被檢體M置
于攝像位置，或進行升降、旋轉及水平移動，將被檢體M放置到所希
望的位置上，或者進行水平移動的同時進行攝像，以及攝像結束后進行 水平移動，而從攝像位置退出等。這些控制，通過控制由電動機以及編 碼器(省略圖示)等形成的桌面驅動結構(省略圖示)來進行。
FPD控制部5，進行以下控制使FPD3沿著作為被檢體M的長邊 方向的體軸z方向進行平行移動。該控制，如圖2所示，通過控制由齒 軌14a、小齒輪14b、電動機14c、編碼器14d等形成的FPD驅動結構 14來進行。具體來說，齒軌14a沿著被檢體M的體軸z方向延伸。小 齒輪14b支撐FPD3，其一部分與齒軌14a咬合在一起，由電動機14c 的旋轉進行旋轉。例如，使電動機14c正轉的話，如圖2中的單點虛線 所示，沿著齒軌14a， FPD3向被檢體M的腳邊一側進行平行移動，使 電動機14c逆轉的話，如圖2中的雙點虛線所示，沿著齒軌14a， FPD3 向被檢體M的頭部側進行平行移動。編碼器14d，檢測FPD3的移動方 向與移動量(移動距離)所對應的電動機14c的旋轉方向及旋轉量。將 基于編碼器14d的檢測結果傳送給FPD控制部5。
高電壓產生部6，產生用于照射X射線的管電壓以及管電流，提供 給X射線管2。 X射線管控制部7進行以下控制使X射線管2沿著被檢體M的體軸Z方向進行平行移動。該控制，如圖3所示，通過控制
由支柱15a、螺桿15b、電動機15c、編碼器15d等構成的X射線管驅 動部15來進行。具體來說，支柱15a在上端側安裝支持X射線管2， 在下端側與螺桿15b螺紋結合。螺桿15b沿著被檢體M的體軸z方向 延伸，由電動機15c的旋轉進行旋轉。例如，使電動機15c正轉的話， 如圖3中的交替單點虛線所示，X射線管2與支柱15a—并向被檢體M 的腳邊一側平行移動，使電動機15c逆轉的話，如圖3中的雙點虛線 所示，X射線管2與支柱15a—并向被檢體M的頭部側進行平行移動。 編碼器15d檢測X射線管2的移動方向與移動量(移動距離)所對應 的電動機15c的旋轉方向及旋轉量。將由編碼器15d得到的檢測結果傳 送給X射線管控制部7。
另外，如圖l所示，為了構成為X射線管2及FPD3沿著被檢體M 的體軸z方向在彼此相同的方向進行平行移動，FPD控制部5及X射 線管控制部7，控制為圖2的電動機14c的旋轉方向、及圖3的電動機 15c的旋轉方向相同。另外，在本實施例中，優(yōu)選X射線管2及FPD3 用彼此相同的速度進行平行移動。即，FPD控制部5控制電動機14c的 旋轉量，并且X射線管控制部7控制電動機15c的旋轉量，使得X射 線管2的移動量與FPD3的移動量相同的方式。
另外，X射線管控制部7，進行X射線管2側的準直儀(省略圖示) 的照射視野的設定的控制。在本實施例中，控制準直儀來設定照射視野， 使得照射在被檢體M的長邊方向(體軸z方向)及短邊方向(與體軸z 水平面內垂直的方向)上具有寬度的扇束狀的X射線。另外，X射線管 控制部7進行控制，使得X射線管2及FPD3在每次移動后述的間隔(給 定距離)時，從X射線管2間歇性地照射(扇束狀的)X射線。另外， FPD控制部5，以FPD3檢測出間歇性地照射的透過被檢體M的X射 線的方式進行控制。
控制裝置10是由中央計算處理裝置(CPU)等構成的，存儲部ll 是由ROM (Read-only Memory)以及RAM (Random-Access Memory) 等為代表的存儲介質等構成的。另外，輸入部12是由鼠標、鍵盤、操 縱桿、跟蹤球、觸摸屏等為代表的定點設備而構成。
9圖像處理部9，具有修正部9a，對X射線檢測信號進行遲滯修正
以及增益修正等后，將投影在FPD3的檢測面上的X射線圖像進行輸出；
圖像分解部9b，將修正后的X射線圖像對每個間隔進行分解；圖像合
成部9c，將該分解得到的圖像在每個相同的投影角度進行合成，得到 每個投影角度的投影圖像；再構成處理部9d，根據該合成的投影圖像 進行再構成處理來獲得斷層圖像。圖像分解部9b，相當于本發(fā)明中的 圖像分解機構，圖像合成部9c相當于本發(fā)明中的圖像合成機構，再構 成處理部9d相當于本發(fā)明中的再構成處理機構。對于圖像分解部9b、 圖像合成部9c、再構成處理部9d的具體的功能，在圖6 圖8進行后 述。
存儲部11，將圖像處理部9處理的各個圖像用寫入并進行存儲。 FPD控制部5以及X射線管控制部7，也與控制裝置10同樣，由CPU 等構成。
接著，對平板型X射線檢測器(FPD) 3的構成，參照圖4及圖5 進行說明。圖4是側視的平面型X射線檢測器(FPD)的等價電路， 圖5是平視的平面型X射線檢測器(FPD)的等價電路。
FPD3，如圖4所示，由玻璃基板31、在玻璃基板31上形成的薄膜 晶體管TFT構成。對于薄膜晶體管TFT，如圖4、圖5所示，以縱、橫 方式2維矩陣狀排列形成有多個開關元件32(例如，1024個xl024個)， 對每個載流子收集電極33，開關元件32彼此分離形成。g卩，FPD3也 為2維陣列放射線檢測器。
如圖4所示，在載流子收集電極33上，疊層形成有X射線感應型 半導體34，如圖4、圖5所示，載流子收集電極33與開關元件32的源 極相連接。從柵極驅動器35起，連接有多個柵極總線36，并且各柵極 總線36與開關元件32的柵極G相連接。另一方面，如圖5所示，在 將電荷信號進行收集并輸出為1個的多路轉換器37上，通過放大器38 連接有多個數據總線39，并且如圖4、圖5所示，各數據總線39與開 關元件32的漏極D相連接。
在省略圖示的公共電極上施加偏置電壓的狀態(tài)下，通過施加柵極總 線36的電壓(或者OV)使開關元件32的柵極導通(ON)，載流子收
10集電極33，將根據檢測面?zhèn)热肷涞腦射線通過X射線感應型半導體34 轉換得到的電荷信號(載流子)，通過開關元件32的源極S和柵極D 讀出到數據總線39。另外，到開關元件被導通為止，電荷信號被電容 器(省略圖示)暫時積蓄而存儲。將讀出到各數據總線39的電荷信號 用放大器38進行放大，用多路轉換器37集中成1各電荷信號進行輸出。 將輸出的電荷信號用A/D轉換器8進行數字化后，作為X射線檢測信 號進行輸出。
接著，對于圖像分解部9b、圖像合成部9c、再構成處理部9d的具 體功能，參照圖6 圖8進行說明。圖6是表示將X射線管及平板型X 射線檢測器(FPD)中的攝像原理以每個間隔(給定距離)為單位表示 的示意圖，圖7、圖8是表示圖像的分離及往投影圖像的合成的示意圖。 另外，投影到FPD3的檢測面上的X射線圖像，以通過修正部9a進行 過遲滯修正以及增益修正等的處理為例進行說明。
如圖6 (a) 圖6 (d)所示，X射線管2及FPD3每移動間隔d 時，如圖6 (e) 圖6 (h)所示，將投影到FPD3的檢測面上的X射 線圖像，設為O,、 02、…、Ch、…、0M (1芻I^M) 。 X射線管2及 FPD3每移動間隔d時，X射線管2間歇性地照射X射線。即，每移動 間隔d時，脈沖照射X射線。
具體來說，最初X射線管2及FPD3，在如圖6 (a)所示的位置上 照射X射線的情況下，接著，在移動了間隔d如圖6 (b)所示的位置 上照射X射線。通過在圖6 (a) FPD3檢測X射線，得到X射線圖像 0,(參照圖6 (e))，通過在圖6 (b) FPD3檢測X射線，得到X射 線圖像02 (參照圖6 (f))。以下同樣，X射線管2及FPD3每移動間 隔d后，在第(I一l)，在如圖6 (c)所示的位置上照射X射線，通 過在圖6(c)FPD3檢測X射線，得到X射線圖像Oj參照圖6(g))。 最終，在第(M—l)，在如圖6 (d)所示的位置上照射X射線，通過 在圖6(d)FPD3檢測X射線，得到X射線圖像OM (參照圖6 (h))。 在本實施例中，將圖6 (a)的攝像開始位置設為被檢體M的頭部，將 圖6 (d)的攝像終了位置設為被檢體M的腳部，如圖6 (a)到圖6 (d)， 伴隨X射線管2及FPD3移動，從頭部到腳部的順序進行移動。通過X射線管2及FPD3以間隔d為單位進行移動，圖像分解部 9b，能將各X射線圖像O,、 02、 ..，、 Oi、…、OM以間隔d為單位進行 分解。具體來說，如圖6 (i)的放大圖所示，將作為從X射線管2連 結FPD3的照射軸與被檢體的體軸z所成的構成角度的投影角度，以間
隔d為單位，設為e,、 e2.....e、…、eN.,、 eN (i當j^n)。這樣，
以間隔d為單位分解得到的圖像，與分到同 一投影角度e, 、 e2 、... 、 ej、...、 eN.,、 ew的圖像分別一致。
如圖6 (e)所示，x射線圖像o,，以間隔d為單位，分解為On、 Oi2、 …、Oij、 …、Oi闊， 01N，分解得到的圖像On為在投影角度e,
照射得到的圖像，分解得到的圖像012為在投影角度02照射得到的圖像，
以下，同樣分解得到的圖像Ou為在投影角度e;照射得到的圖像，最終 分解得到的圖像o^為在投影角度^照射得到的圖像。
同樣，如圖6 (f)所示，X射線圖像02，以間隔d為單位，分解 為021、 022、…、02J、…、02(N-"， 02N，分解得到的圖像021為在投
影角度e,照射得到的圖像，分解得到的圖像022成為在投影角度92照射 得到的圖像，以下，同樣分解得到的圖像02;為在投影角度ej照射得到 的圖像，最終分解得到的圖像o^為在投影角度e^照射得到的圖像。
在第(I一l)，如圖6 (g)所示，X射線圖像O:，以間隔d為單 位分解為0 、 012、…、0 .....(Wd、 Oin，分解得到的圖像0
為在投影角度e,照射得到的圖像，分解得到的圖像012為在投影角度e2
照射得到的圖像，以下，同樣分解得到的圖像Ou為在投影角度0j照射 得到的圖像，最終分解得到的圖像OjN為在投影角度6w照射得到的圖像。
最終，在第(M—l)，如圖6 (h)所示，X射線圖像OM，以間隔 d為單位，分解為Ovn、 0M2、…、0Mj、…、Om(n-,)、 Omn，分解得到
的圖像Ow為在投影角度e,照射得到的圖像，分解得到的圖像Ow為
在投影角度62照射得到的圖像，以下，同樣分解得到的圖像omj為在投 影角度0J照射得到的圖像，最終的分解得到的圖像omn為在投影角度ew
照射得到的圖像。
圖像合成部9c，將如上所述分解的各圖像，如圖7、圖8所示，以每個相同的投影角度e" e2、 ...、 e;..... eN-,、 0w分別進行合成。如
上所述，各X射線圖像Oh 02.....O" ...、 0M，如圖7 (a) 圖7
(d)、圖7 (f) 圖7 (i)、圖8 (a) 圖8 (d)、圖8 (f) 圖8
(i)所示，具有以間隔d為單位分解得到的(即分到各投影角度e,、 e2、…、.....eN—,、 0n的)圖像。
例如，投影角度e,的情況下，通過將圖7 (a)所示的X射線圖像 0,中的圖像0 、圖7 (b)所示的乂射線圖像02中的圖像021、…、
圖7 (c)所示的X射線圖像O,中的圖像On.....圖7 (d)所示的X
射線圖像OM中的圖像OM,進行合成，如圖7 (e)所示得到投影角度e， 下的投影圖像P,。
同樣，投影角度92的情況下，通過將圖7 (f)所示的X射線圖像
0,中的圖像012、圖7 (g)所示的乂射線圖像02中的圖像022.....
圖7 (h)所示的X射線圖像Ch中的圖像Ou、...、圖7 (i)所示的X 射線圖像OM中的圖像OM2進行合成，如圖7 (j)所示得到投影角度02 下的投影圖像P2。
在第(J—1)，投影角度e;的情況下，通過將圖8 (a)所示的X 射線圖像O,中的圖像Ou、圖8 (b)所示的X射線圖像02中的圖像
02J、...、圖8 (c)所示的X射線圖像O!中的圖像Ou.....圖8 (d)
所示的X射線圖像OM中的圖像OMj進行合成，如圖8 (e)所示得到投 影角度e;下的投影圖像Pj。
最終，在第(N—l)，投影角度ew的情況下，通過將圖8 (f)所 示的X射線圖像O,中的圖像Ow、圖8 (g)所示的X射線圖像02中 的圖像Ow、...、圖8 (h)所示的X射線圖像C^中的圖像OjN、...、 圖8 (i)所示的X射線圖像OM中的圖像O麗進行合成，如圖8 (j)所
示得到投影角度ew下的投影圖像Pw。
對以上進行匯總，圖像合成部9c，將分解的各圖像，以同一投影
角度e,、 e2、 ...、 "、 ...、 e^、 ew為單位進行合成，如圖7 (e)、圖 7 (j)、圖8 (e)、圖8 (j)所示，得到每個投影角度e,、 e2、 ...、 e;、…、
9n-,、 0N的投影圖像P,、 P2、…、Pj.....PN。
再構成處理部9d，根據該合成的投影圖像P,、 P2.....Pj、 ...、 PN
13進行再構成處理來獲得斷層圖像。對于再構成處理，也可以進行使用公
知的濾波反投影(FBP: Filtered Back Projection)(也稱為「濾波器修正 逆投影法」)的費爾德坎普(Feldkamp)法。對于Feldkamp法，在圖 9 圖19后述。
投影圖像P,、 P2、…、Pj.....PN的幅數為N [Frame]，若將X
射線管2及FPD3的映像系統的移動速度設為v [mm/sec]，將FPD3 的視野大小設為V [mm]，將攝像周期(也稱為「脈沖時間寬」)設 為T [sec/Frame]的話，移動速度v [mm/sec]可用v [mm/sec] =V /N [Frame] xl/T [sec/Frame]來表示。另外，攝像周期的 倒數為攝像速度，若將攝像速度設為F [Frame/sec]的話，移動速度v還可用v [mm/sec] =V [mm] / N [Frame] xF [Frame/sec] 來表示。另外，間隔d [mm]可用d [mm] 二V [mm] /N [Frame] 來表示。
例如，若將在本實施例使用的視野大小V設為17英寸(二430 [mm])，將投影圖像P,、P2、…、Pj、…、PN的幅數N設為50[Frame]， 將攝像速度F設為15 [Frame/sec]的話，則移動速度v為v [mm/sec] =430 [mm] / 50 [Frame] xl5 [Frame/sec] =129 [mm/sec]，間隔 d為430 [mm] / 50 [Frame] =8.6 [mm/ Frame]。因此，通過將X 射線管2及FPD3以彼此相同的速度129 [mm/sec]進行平行移動、在 攝像速度15 [Frame/sec]的時序、間歇性地照射X射線，則X射線管 2及FPD3每移動間隔8.6 [mm/ Frame]時，從X射線管2間歇性地照
射X射線。然后，能得到50幅的投影圖像P,、 P2.....Pj.....P50。
另外，隨著X射線管2及FPD3移動的距離變長，如圖7、圖8所示，
各投影圖像P,、 P2.....P;.....Pw的區(qū)域也變成長邊形狀。
接著，對于將本實施例應用于Feldkamp法時的具體的手法，參照 圖9 圖19進行說明。圖9 (a)是圓弧軌道斷層攝影的示意圖，圖9 (b)是直線軌道斷層攝影的示意圖，圖IO是用于實施例中的費爾德坎 普(Feldkamp)算法的說明的示意圖，圖11是實施例中的濾波器函數 的特性圖，圖12是表示在實施例中的再構成處理部中的各構成圖的方 框圖及數據的流程的概略圖，圖13是用于說明針對費爾德坎普(Feldkamp)的直線軌道斷層攝影的應用方法的示意圖，圖14 圖16 是表示用于說明費爾德坎普(Feldkamp)往長邊X射線圖像的應用方 法的各X射線照射的公共投影角度的圖像與投影圖像之間關系的示意 圖，圖17是表示用于說明費爾德坎普(Feldkamp)往長邊X射線圖像 的應用方法的N二8時的各裁斷面與投影圖像之間關系的示意圖，圖18 是表示用于說明費爾德坎普(Feldkamp)往長邊X射線圖像的應用方 法的裁斷面與投影圖像之間關系的示意圖，圖19是表示用于說明費爾 德坎普(Feldkamp)往長邊X射線圖像的應用方法的裁斷面與投影圖 像之間關系的示意圖。另外，在圖20 、圖1 圖8中，雖然將體軸設 為z，但在圖9 圖19中，在Feldkamp法中的3維坐標的表述下，將 體軸設為y來進行說明。
在錐束CT中使用的斷層圖像再構成方法中，使用Feldkamp法。 雖然這被應用于圖9 (a)所示的圓弧軌道斷層攝影中，但也能擴大應 用于圖9 (b)所示的直線軌道斷層攝影中。首先，說明基于Fddkamp 法的圓弧軌道斷層的再構成方法，接著，說明其往直線軌道斷層的擴展。 (I)圓弧軌道斷層攝影
基于Feldkamp法的再構成算法，以下記式(1) 式(3)來表示。 圖IO表示坐標系的選取方法。坐標系x、 y、 z為在空間固定的坐標系。 由X射線管2及FPD3構成的攝像系統，繞該z軸的軸心進行旋轉。即， X射線管2以x、 y平面上的原點作為中心，進行半徑D的圓運動。
15這里，gy為使斷層圖像的再構成時在Y方向上產生的妨礙陰影(流 tL像)減低的濾波器，圖11表示其例。不過，雖然在圖1 圖8中，將
投影角度設為e，但在圖9 圖19中，在Feldkamp法中的算法的表述 下，將投影角度設為cp來進行說明。另外，在圖11中，投影角度為cp =卩。另外，上述式(1)、式(2)中的W, (二D/ (D2+Y'2+Z2) |/2) 項，是為了相應修正由錐束效果產生的象素值的變化。
f (r)的積分式，是在將3維坐標空間的點r進行固定時，將在各
個角度cp該點映射到投影圖像上的坐標的象素值相加。反過來說，就是 將投影圖像在3維坐標空間上進行逆投影，將其加到3維坐標空間上。 但是，為了實現錐束效果，需要相應上述式(1)、式(3)中的W2 (= D2/ (D+r' x') 2)項，對象素值進行修正。
圖12表示進行以上處理的再構成處理部9d (也參照圖1)的各構 成圖的方框圖及數據的流動。即，通過對投影數據通過第1加權處理部 9A用W,進行加權，對其通過巻積處理部9B進行基于濾波器函數gy 的巻積(巻積積分)，對其通過第2加權處理部9C用W2進行加權， 并對其通過逆投影處理部9D進行逆投影，來得到再構成圖像(即斷層 圖像)。
(II)往直線軌道斷層攝影的應用 在作為錐束CT的再構成手法的Feldkamp法中，從X射線管2旋 轉中下垂的垂線，如圖9 (a)所示，與FPD3的檢測面正交。但是，在 直線軌道斷層中，如圖9 (b)以及圖13 (b)所示，從X射線管2照 射的錐束狀X射線束的中心，通過特定斷層面的中心，始終沒有垂直 入射到FPD3的檢測面的中心。艮P，因為向FPD3的檢測平面的中心點 的入射角度，在每個視圖為不同的角度，所以無法像這樣直接地應用 Feldkamp法。
因此，如圖13 (b)所示，X射線束的中心與垂直入射到FPD3的 檢測平面的中心點的直線正交，并且與X射線管2及FPD3的移動方向 正交，將在被檢體M的關注區(qū)域的大致直線的斷層面內通過的軸，設 為虛擬旋轉直線軸VC。另外，將從X射線管2下垂到FPD3的檢測平 面的中心點的第1垂線長度設為SID，且，將沿著它從X射線管2到特
16定斷層面的中心C的距離設為SOD (=D)，將從各視圖中的FPD3的 中心點下垂到上述第1垂線的第2垂線的長度設為YA。這時，第2垂 線的長度YA，以下記式(4)的方式來表示。 YA二SID- tancp…(4)
因此，進行各視圖的逆投影時，每一次，相對應于該虛擬旋轉中心 軸VC，通過將Y(r)對應YA二SID' tarup(在圖13中，用「SID*tancp」 來標記)進行變化，進行再構成處理，從而即使不對作為原圖像的X 射線圖像進行處理，也能應用Feldkamp法。
對上述Y (r)的變更進行具體說明。在被檢體M的空間上，考慮 以虛擬旋轉中心軸VC作為基準的話，被檢體M的同一點，用圖13(b) 中在B'用vr (稱為「r矢量」)表示的點、和在C'用vrc (稱為「rc矢 量J )表示的點，設為同一點。若考慮以虛擬旋轉中心軸VC作為基準， 則上述2點的Y坐標的關系，以下記式(5)的方式來表示。
rcy=ry+SOD' ta陣..(5)
其中，rCy為從VC到vrc的長度，為r矢量的長度(在圖13中， 將SOD' tancp用「D*tancp」來標記)。
而且，將從X射線管2通過vrc的X射線投影在FPD3的檢測平面 上的點的(將VC作為基準)Y坐標設為Yc (r)。因為實際的FPD3 只是移位YA=SH> tancp來考慮，所以實際的FPD3的檢測平面上的坐 標，用下記式(6)來表示。
Y (r) =Yc (r) —SID' tan(p…(6) 其中，Yc (r)用Yc (r) =SID' rCy/SOD來表示。 如上所述，進行各視圖的逆投影時，只需將上述式(1)的參數Y (r)根據上述式(6)進行變化(即進行坐標修正)，對各象素進行再 構成處理即可，即使不對原圖像的數據進行處理，也能應用Fddkamp 法。這部分，參照「日本國專利第3926574號」進行說明。 (III)往長邊斷層合成(tomography synthesis)的應用 圖14 圖16表示，各X射線照射的固定的投影角度的圖像，在各
X射線圖像O,、 02、 ...、 0,.....0M (也參照圖6 圖8)上表現的位
置關系。將每次X射線照射的X射線管2" FPD3的移動距離設為L的
17話，則X射線管2" FPD3，每次X射線照射(X射線曝射)時只移動 移動距離L，而在中心裁斷面(與圖19中的與體軸y平行且在水平面 內平行的面)中，寬L的窄條狀的圖像，在FPD3的檢測平面上被幾何 放大，用Ls-Lx放大率的寬度進行投影(參照圖19中時Ls、 L)。圖 14 圖16中的OM的下標文字(下標)M，表示攝影幅數(即X射線 照射次數)。
圖17表示中心裁斷面的一部分與投影圖像之間的關系。在圖17中， 以N二8 (第8個)的裁斷面Ts為例，投影Ts的圖像，表示分解得到的
圖像081， 072， 063.....018。圖17中的N，為將FPD3的長度除以圖
像0 得到的(即FPD3的長度/圖像0 的)整數部分，表示在1幅的 檢測平面上能得到幾幅0 。圖18表示裁斷面與投影圖像0 之間的關 系。T,的投影像組，為圖中的箭頭表示的以下的像。將其在圖中進行表 示的話，就如圖19所示。在圖19中，表示第K個、第(K+l)個的裁 斷面Tk、 Tk+1。
若X射線管FPD3每次X射線照射時只移動移動距離L的話， 如上所述，在被檢體面(即被檢體M上的裁斷面)T上，寬L的窄條 狀的部分，如圖19所示成為Ls的寬度，被作為投影圖像。如圖6 圖 8所述，Ou為第I個投影像的第J個窄條圖像，即在間隔移動到第I得 到的投影角度ew (在圖9 圖19中為投影角度(p0時的分解圖像，寬 度L為上述間隔d (參照圖6)。
被檢體面tk的周圍的信息，如圖19 (a)所示，由Ok!、 0(k-P2、 0(K—2小…、0(k-(n—,"n來再構成。在該再構成中，應用上述的Feldkamp 法。然后，接下來的被檢體面tk+,上的周圍的信息，如圖19(b)所示，
用O (k-l)i、 Ok2、 0(k_1)3、 …0 (k+卜(n-l) ) n 來再構成，同樣地，在該
再構成中應用Feldkamp法。
從被檢體面上的最遠端(始點)的窄條部分T,起，到各窄條部分 Tj為止，只分開距離Lx (I—l)，因此，各圖像在y方向上只錯開Lx (I一l) xSID/SOD。要得到被檢體M的全體的再構成圖像(斷層圖 像)，只要對各窄條部分T,的周圍的再構成圖像進行求取，并進行使 其分別結合(合成)處理即可。若將T,周圍的再構成圖像設為fi (r)的話，用根據上述式(1)應用得到的下述式(7)來表示。 A" = X ，2 JV月,普D),^r卻…(T)
使fi (r)結合(合成)的全體的再構成圖像f (r)，用下述式(8) 來表示。
= Z ，2 J^A/，)) 'W…(紛
/二A/Z 4兀
在該表達式中，可改變按照cp的逆投影與圖像的結合之間的順序， 若將計算的順序進行改變的話，就變成了下述式(9)。
/("=>C2 …(9)
這里，上述式(9)中的so(卜(rn)(p (其中，i:為下標i二N、…、
M的0(卜(^))cp的總和)，為具有投影角度cp的角度的圖像的合成， 即為長邊狀的圖像(長的圖像)P^。因此，f (f)以下述式(10)的方
式來最終表示。
對此，在這種長邊斷層合成的情況下，長邊方向(即作為被檢體M 的長邊方向的體軸方向)的各斷片(部分)能用Fddkamp法再構成， 且，使該再構成結果進行合成(結合)，與將長邊圖像作為投影圖像的 Fddkamp法下的再構成等同。即，即使求出長邊圖像后進行再構成， 也會得到相同的效果。
根據本實施例的X射線斷層攝影裝置，通過構成為X射線管2及 平板型X射線檢測器(FPD) 3沿著作為被檢體M的長邊方向的體軸z 彼此同方向進行平行移動，能從FPD3得到作為長邊方向的體軸z的長 視野的數據。另一方面構成為，X射線管2及FPD3每移動間隔(給定 距離)時，從X射線管2間歇性地照射X射線，FPD3檢測出被間歇性 地照射的透過被檢體M的X射線。而且，圖像分解部9b，將X射線圖 像以每個上述間隔為單位進行分解，圖像合成部9c將該分解得到的圖像以同一投影角度為單位進行合成，來得到每個投影角度的投影圖像。 因此，通過根據該合成的投影圖像由再構成處理部9d進行再構成處理， 就能得到長邊方向的長視野的斷層圖像。
在本實施例中，X射線管2及FPD3用彼此相同的速度進行平行移 動。通過X射線管2及FPD3用彼此相同的速度進行平行移動，能將投 影角度保持相同的角度，能使X射線管2及FPD3移動得更長。其結果， 能得到更長視野的斷層圖像。
另外，如本實施例所述被檢體M為人體時，能進行寬范圍下的病 變的3維(3D)檢查、診斷，也能取得有助于診斷能力提高的效果。 另外，還能取得能夠進行脊柱側彎癥的3維(3D)檢查以及下肢團塊 跟蹤(bolus chasing)的3維(3D)檢查等的效果。這里，所謂下肢血 管檢查，就是對下肢以裁斷面為單位進行掃描的方法，只要將裁斷面上 的圖像應用作上述投影圖像(參照圖7、圖8)，就能簡單地進行下肢 血管檢查。
在本實施例中，具有將由再構成處理部9d得到地斷層圖像進行顯 示輸出的監(jiān)視器13。通過具有這樣地監(jiān)視器13，就能提供顯示的閱覽。 另外，并不限定于監(jiān)視器13方式的顯示機構，也可以具有以打印機為 代表的打印機構。這時，打印機構相當于本發(fā)明中的輸出機構，通過打 印機構將斷層圖像進行打印輸出，能提供打印的閱覽。另外，也可以具 有監(jiān)視器13及打印機雙方。
本發(fā)明，并不限于上述實施方式，也能進行下述的變化實施，
(1) 在上述實施例中，雖然以采用X射線斷層攝影裝置作為放射 線攝像裝置為例進行了說明，但也可以應用以PET (Positron Emission Tomography)裝置以及SPECT (Single Photon Emission CT)裝置等為 代表的ECT (Emission Computed Tomography)裝置那樣，對X射線以 外的放射線(PET裝置時為Y射線)進行檢測，通過根據檢測出的放射 線來獲得放射線圖像，來進行放射線攝像的放射線攝像裝置。
(2) 在上述實施例中，雖然以采用平板型X射線檢測器作為放射 線檢測機構為例進行了說明，但只要是圖像增強器(I. I)那樣， 一般 使用的X射線檢測機構即可，沒有特別的限定。另外，在上述變化例
20(1)那樣應用ECT裝置的情況下，只要是一般使用的放射線檢測機構 即可，沒有特別的限定。
(3) 在上述實施例中，雖然具有以監(jiān)視器13為代表的輸出機構，
但不必一定具有輸出機構。
(4) 在上述實施例中，雖然以X射線管2為代表的放射線照射機 構及FPD3為代表的放射線檢測機構用彼此相同的速度進行平行移動， 但只要放射線照射機構及放射線檢測機構沿著被檢體的長邊方向在彼 此相同方向上相對進行平行移動即可，可以使任何一方迅速移動，使另 一方緩慢移動。
(5) 在上述實施例中，雖然是只使以X射線管2為代表的放射線 照射機構及FPD3為代表的放射線檢測機構進行移動，使放置被檢體M 的桌面1固定，從而讓放射線照射機構及放射線檢測機構沿著被檢體的 長邊方向彼此在相同的方向上相對進行平行移動，但只要放射線照射機 構及放射線檢測機構沿著被檢體的長邊方向，彼此在相同的方向上進行 相對的平行移動即可，對于具體的移動并沒有限定。例如，也可以通過 將以X射線管2為代表的放射線照射機構及FPD3為代表的放射線檢測 機構固定，只使放置被檢體M的桌面1在長邊方向上進行移動，來使 放射線照射機構及放射線檢測機構沿著被檢體的長邊方向彼此在相同 的方向上進行相對的平行移動。另外，也可以使以X射線管2為代表 的放射線照射機構及FPD3為代表的放射線檢測機構進行移動，同時使 放置被檢體M的桌面1也在長邊方向上進行移動，來使放射線照射機 構及放射線檢測機構沿著被檢體的長邊方向彼此在相同的方向上進行 相對的平行移動。
2權利要求
1. 一種放射線攝像裝置，具有朝被檢體照射放射線的放射線照射機構；和檢測透過上述被檢體的放射線的放射線檢測機構，該放射線攝像裝置，通過根據檢測出的放射線來得到放射線圖像，從而進行放射線攝像，其中，上述放射線照射機構及放射線檢測機構，沿著被檢體的長邊方向，彼此在相同的方向上相對進行平行移動，并且，每當放射線照射機構及放射線檢測機構相對于被檢體相對移動給定距離時，從放射線照射機構間歇性地照射放射線，并由放射線檢測機構檢測間歇性地照射的透過被檢體的放射線，上述裝置具有圖像分解機構，將上述放射線圖像以上述給定距離為單位進行分解；圖像合成機構，將該分解得到的圖像以同一投影角度為單位進行合成，來得到每個投影角度的投影圖像；以及，再構成處理機構，通過根據該合成的投影圖像進行再構成處理，來得到斷層圖像。
2. 根據權利要求l所述的放射線攝像裝置，其特征在于， 上述放射線照射機構及放射線檢測機構，相對于上述被檢體彼此以相同的速度相對進行平行移動。
3. 根據權利要求1或2所述的放射線攝像裝置，其特征在于，具有輸出機構，輸出由上述再構成處理機構得到的斷層圖像。
全文摘要
本發(fā)明提供一種放射線攝像裝置。X射線管及平板型X射線檢測器(FPD)沿著作為被檢體的長邊方向的體軸，彼此在相同的方向上進行平行移動，同時，在X射線管及FPD每移動間隔時從X射線管間歇性地照射X射線，FPD檢測出間歇性地照射的透過被檢體的X射線，將X射線圖像O₁、O₂、…、O_I、…、O_M以上述的間隔為單位進行分解，將該分解得到的圖像以同一投影角度為單位進行合成，來得到每個投影角度的投影圖像P₁、P₂、…。因此，通過根據該合成的投影圖像進行再構成處理，能得到長邊方向的長視野的斷層圖像。
文檔編號A61B6/02GK101489485SQ200780025830
公開日2009年7月22日 申請日期2007年8月8日 優(yōu)先權日2006年8月8日
發(fā)明者三品幸男, 后藤敬一, 平澤伸也, 柴田幸一, 森一博, 能登原大介, 馬場新悟 申請人:株式會社島津制作所