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放射源位置處的多個圖像來實現(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，已經(jīng)提出了針對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，通過移動X射線管從不同角度向被攝體施加X射線來執(zhí)行攝影操作，由此通過將所得到的圖像相加來提供強(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射線檢測器平行地移動或者可以做圓形或橢圓形移動，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，有必要將通過攝影操作得到的圖像對準(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)包括通過按照攝影操作的次數(shù)(攝影次數(shù))對 X射線管的移動范圍進(jìn)行等分來計算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”)并且使用計算出的輻射源位置的信息來重建圖像。
但是，由于受到攝影期間的振動、機(jī)械偏差等的影響，該技術(shù)難以將X射線管精確地移動到計算出的輻射源位置，因此攝影期間的輻射源位置偏離了計算出的輻射源位置。 由于這種偏移，不能實現(xiàn)對象投影位置的精確對準(zhǔn)，導(dǎo)致層析圖像的圖像質(zhì)量劣化。
因此，在實踐中，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上，并且對標(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(參見日本特開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中公開的技術(shù)，通過利用包含標(biāo)記物的人體模型的位置信息來計算每一幅圖像的精確輻射源位置，并且利用計算出的輻射源位置來重建圖像以消除輻射源位置的偏移所帶來的影響。此外，已經(jīng)提出了一種在考慮到包含多個標(biāo)記物在內(nèi)的支撐物的位置偏移的同時估計支撐物位置和攝影位置的偏移參數(shù)的技術(shù)(參見日本特開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圖像之間的位置偏移的技術(shù)(參見美國專利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?，F(xiàn)在對專利文獻(xiàn)5中公開的技術(shù)進(jìn)行描述。
圖9用于說明在專利文獻(xiàn)5公開的技術(shù)中如何實現(xiàn)對準(zhǔn)。在圖9中，將與X射線管的移動路徑平行的方向表示為χ方向，將與X射線管移動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射線管被移動了量Δ xs后從輻射源位置Sll移動至輻射源位置S12時，置于攝影臺上板104上的標(biāo)記物MO的標(biāo)記物圖像移動了量Δχπι，并且被攝體102中的作為重建對象的對象TO的投影位置移動了量Axt。 這里，假定在X射線管和檢測器114的檢測面之間的距離(即，輻射源距離)是sz，檢測器 114的檢測面和對象TO所在的平面之間的距離是tz，并且檢測器114的檢測面與攝影臺上板104的頂面之間的距離是mz，于是，通過使用標(biāo)記物圖像的移動量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量Axs
Axs = AxmX (sz_mz)/mz (1)
此外，通過使用輻射源位置的移動量Δ xs、輻射源距離sz和距離tz，由下面的方程式( 表示對象的投影位置的移動量Axt
Axt= AxsXtz/(sz-tz) (2)
根據(jù)方程式(1)和O)，通過使用標(biāo)記物圖像的移動量Δχπι、輻射源距離sz、距離 mz和距離tz，由下面的方程式C3)表示對象的投影位置的移動量Axt
Axt = AxmX (tz/mz) X (sz-mz)/(sz_tz) (3)
通過按照這種方式計算對象的每一個投影位置的移動量Axt，可以實現(xiàn)圖像中的對象的投影位置的對準(zhǔn)以重建層析圖像。
但是，在專利文獻(xiàn)1至3中公開的技術(shù)使用標(biāo)記物位置作為已知信息來計算輻射源位置。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。盡管可以通過將標(biāo)記物固定在固定裝置上來獲取標(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孔徑的情形下，可能不能將標(biāo)記物設(shè)置在輻射場內(nèi)。另一方面，在專利文獻(xiàn)4中公開的技術(shù)使用支撐物中的標(biāo)記物的相對位置作為已知信息，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中公開的技術(shù)假定X射線管的移動路徑始終與檢測器的檢測面平行。因此，當(dāng)用于獲取圖像的輻射源位置并非位于與檢測器的檢測面平行的移動路徑上時，不能獲得精確的對準(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輻射源位置處獲得多個圖像時(如在進(jìn)行層析攝影時)提供精確的圖像對準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明的放射線攝影裝置的一個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標(biāo)記物施加放射線；檢測部，其用于檢測穿透所述被攝體的放射線；圖像獲取部，其用于相對于所述檢測裝置來移動所述輻射源，從由于所述輻射源的移動而提供的多個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應(yīng)的多個圖像；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)圖像和在對象輻射源位置處獲得的對象圖像中的每一方中包含的至少一個標(biāo)記物圖像，獲取每一個對象輻射源位置的相對于所述基準(zhǔn)輻射源位置的位置信息，所述對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輻射源位置。
這里所描述的“相對于檢測裝置來移動輻射源”包括檢測部被固定且僅輻射源被移動的情形和檢測部與輻射源被同步移動的情形。
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)圖像和所述對象圖像中的每一方中包含的所述至少一個標(biāo)記物圖像的位置、所述基準(zhǔn)輻射源位置和所述對象輻射源位置之間的三維位置關(guān)系，獲取每一個對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確定所述對象輻射源位置的位置信息的最佳解以使所述基準(zhǔn)圖像和所述對象圖像中的每一方中包含的所述至少一個標(biāo)記物圖像的位置與根據(jù)所述輻射源位置、所述對象輻射源位置及所述標(biāo)記物的位置之間的關(guān)系計算出的所述標(biāo)記物圖像的投影位置之間的誤差減到最小，獲取每一個對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反復(fù)地優(yōu)化所述對象輻射源位置的位置信息和所述標(biāo)記物的位置信息來確定每一個對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利用所述基準(zhǔn)輻射源位置和每一個對象輻射源位置的位置信息來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標(biāo)記物施加放射線；檢測部，其用于檢測穿透所述被攝體的放射線；以及圖像獲取部，其用于相對于所述檢測部來移動所述輻射源，從由于所述輻射源的移動而提供的多個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應(yīng)的多個圖像，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)圖像和在對象輻射源位置處獲得的對象圖像中的每一方中包含的至少一個標(biāo)記物圖像，獲取每一個對象輻射源位置的相對于所述基準(zhǔn)輻射源位置的位置信息，其中，所述對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輻射源位置。
根據(jù)本發(fā)明的放射線攝影方法可以通過使計算機(jī)執(zhí)行所述放射線攝影方法程序的形式來提供。
根據(jù)本發(fā)明，每一個對象輻射源的相對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)圖像和在對象輻射源位置從獲得的對象圖像中的每一方中包含的至少一個標(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)定移動路徑時，也可以獲得每一個對象輻射源位置的相對于基準(zhǔn)攝影位置的位置信息。此外，當(dāng)計算位置信息時，不需要使用至少一個標(biāo)記物的位置信息。特別地，即使在使用兩個或更多個標(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)圖像和對象圖像中的每一方中包含的至少一個標(biāo)記物圖像的位置、基準(zhǔn)輻射源位置和對象輻射源位置之間的三維位置關(guān)系獲得每一個對象輻射源位置的位置信息的情況下，可以通過相對簡單的計算來獲取對象輻射源位置的相對于基準(zhǔn)輻射源位置的位置信息。
在如下情形中，即通過確定對象輻射源位置的位置信息的最佳解以使在基準(zhǔn)圖像和對象圖像中的每一方中包含的至少一個標(biāo)記物圖像的位置與根據(jù)基準(zhǔn)輻射源位置、對象輻射源位置及標(biāo)記物的位置之間的關(guān)系而計算出的投影位置之間的誤差減到最小來獲取每一個對象輻射源位置的位置信息的情況下，不僅可以獲取對象輻射源位置，還可以獲取標(biāo)記物的位置信息。因此，即使不正確地檢測到一些標(biāo)記物被或者未能檢測到一些標(biāo)記物， 也能夠以相對穩(wěn)定的方式獲取標(biāo)記物的位置坐標(biāo)。而且，特別地，在使用兩個或更多個標(biāo)記物以在基準(zhǔn)圖像和其它圖像之間進(jìn)行對準(zhǔn)的情形下，即使標(biāo)記物的位置高度不同，也可以實現(xiàn)對準(zhǔn)。
在通過反復(fù)優(yōu)化對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對象輻射源位置的位置信息的最佳解的情況下，可以實現(xiàn)對每一個對象輻射源位置的位置坐標(biāo)的有效計算。
在利用基準(zhǔn)輻射源位置和每一個對象輻射源位置的位置信息來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)明的實施方式中使用的標(biāo)記物和標(biāo)記物的設(shè)置的攝影臺上板的平面圖，
圖5是用于解釋如何計算輻射源位置的圖，
圖6是用于解釋如何計算輻射源位置的圖，
圖7是例示在第一實施方式中執(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)來完成對準(zhǔn)的圖。
具體實施方式
在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的實施方式。圖1是例示應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的第一實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射線檢測器(此后將其簡單稱為“檢測器”)14。X射線管12通過移動機(jī)構(gòu)16沿著直線或圓弧移動， 并且沿著移動路徑從多個位置向位于攝影臺上板4上的被攝體2施加放射線。在該實施方式中，X射線管12沿著直線在箭頭A的方向上移動。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來設(shè)置曝光范圍時， 通過準(zhǔn)直儀6向被攝體2施加可見光而不是X射線?？梢姽鈴脑O(shè)置在準(zhǔn)直儀6處的輻射場燈(未示出)射出。因此，操作者可以通過調(diào)整利用準(zhǔn)直儀6施加給被攝體2的可見光的范圍來設(shè)置X射線的曝光范圍。此外，在該實施方式中，標(biāo)記物被設(shè)置在稍后將要描述的攝影臺上板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的多個圖像。
檢測器14被布置成經(jīng)由載置有被攝體2的攝影臺上板4面對X射線管1，以檢測透過被攝體2的放射線。必要時，檢測器14通過移動機(jī)構(gòu)18沿直線或圓弧移動，并且在沿移動路徑在多個位置檢測穿透被攝體2的放射線。在該實施方式中，檢測器14沿直線在箭頭B的方向上移動。
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，從由于X射線管12的移動而提供的多個輻射源位置向被攝體2施加放射線，并且在X射線管12移動時利用檢測器14檢測穿透被攝體2的放射線以在多個輻射源位置處獲取多個圖像。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)在對重建層析圖像的方法進(jìn)行描述。
如圖2所示，假定通過將X射線管12移動到位置Si、S2、…和Sn而從不同輻射角度對被攝體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處對處于不同深度的對象(T1、D)進(jìn)行投影時，對象(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處對對象(T1、D)進(jìn)行投影時，對象(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，通過反復(fù)地從不同的輻射源位置 S1、S2、…和Sn處進(jìn)行投影，對象Tl的投影圖像形成在位置P11、P21、…和Pnl處，并且對象T2的投影圖像形成在與輻射源位置相對應(yīng)的位置P12、P22、…和Pn2處。
如果需要強(qiáng)調(diào)對象Tl所處的斷層，則將圖像對準(zhǔn)為使得將圖像G2移動從P21至 Pll的量，將圖像G3移動從P31至Pll的量，…，并且將圖像&ι移動從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)對象T2所處的斷層，則將圖像對準(zhǔn)為將圖像G2移動從P22至P12的量，將圖像 G3移動從P32至P12的量，…，并且將圖像移動從Pn2至P12的量，然后將這些圖像相加。通過以此方式根據(jù)需要的斷層的位置來對準(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，由于在此實施方式中將標(biāo)記物設(shè)置在攝影臺上板4上并且在獲得圖像時也拍攝了標(biāo)記物的圖像，因此圖像包含標(biāo)記物圖像。因此，利用標(biāo)記物圖像實現(xiàn)了圖像G1、G2、…和的對準(zhǔn)。
X射線攝影裝置10還包括操作部24、顯示部沈和存儲部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。在此實施方式中，X射線攝影裝置10的各部根據(jù)操作者通過操作部M輸入的信息來操作。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。顯示部沈包括揚聲器以輸出聲音。存儲部觀存儲用于設(shè)置攝影條件的各種參數(shù)，這些參數(shù)對于操作X射線攝影裝置10來說是必需的。針對這些參數(shù)，要被拍攝的部位的標(biāo)準(zhǔn)值存儲在存儲部觀中。 如果需要，根據(jù)操作者通過操作部M輸入的指令來校正這些值。
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)面可以是攝影臺上板4的頂面、檢測器14的檢測面或被攝體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BO朝向X射線管12的移動范圍的兩端延伸的線之間形成的角度。 由于檢測器14的檢測面與X射線管12的移動路徑平行，因此輻射源距離是X射線管12的移動路徑與檢測器14的檢測面之間的最短距離。攝影次數(shù)是當(dāng)X射線管12在斷層角度的范圍內(nèi)從一端移動至另一端時執(zhí)行的攝影操作的次數(shù)。攝影間隔是攝影之間的時間間隔。應(yīng)該注意的是，在下面的描述中，假定X射線管12的移動范圍是sO，斷層角度是 θ，并且檢測器14的檢測面與基準(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)面與穿過檢測器14的重心的垂直線之間的交點作為基準(zhǔn)面上的預(yù)定基準(zhǔn)點B0。X射線攝影裝置10還包括計算部30。計算部30根據(jù)存儲在存儲部觀中的參數(shù)來計算諸如X射線管12的移動范圍的攝影條件。參照圖3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來計算X射線管12的移動范圍。即，假定X射線管12的移動路徑與穿過基準(zhǔn)點BO的垂直線之間的交點是原點01，基準(zhǔn)面與X射線管12之間的距離是sz-dO。因此，計算部30將X射線管12 的移動范圍sO計算為-(sz-d0) · tan (θ /2)至(SZ-d0) · tan (θ /2)。這樣，就確定了計算出的移動范圍sO的相對兩端的位置。此外，計算部30通過按照攝影次數(shù)對X射線管12的移動范圍sO進(jìn)行等分來計算 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， 計算出了 X射線管12的輻射源位置S1、S2、…和Sn。此外，計算部30計算作為攝影條件的攝影時間和輻射源行進(jìn)速度。攝影時間由下式計算攝影次數(shù)χ?jǐn)z影間隔。輻射源行進(jìn)速度由下式計算移動范圍SO/攝影時間。X射線管12的移動實際上具有機(jī)械誤差，并非沿著所計算出的與攝影臺上板4平行的移動路徑精確地移動。在此情形下，輻射源位置也偏離了由計算部30計算出的輻射源位置。用于計算被攝體2中的對象的投影位置的移動量的上述等式C3)假定X射線管12 與攝影臺上板4平行地移動，并且利用由計算部30計算出的輻射源位置執(zhí)行攝影操作。因此，如果X射線管12沒有與攝影臺上板4平行地移動并且利用偏離了由計算部30計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)計算出的對象的投影位置的移動量Δ xt來實現(xiàn)對象的投影位置的精確對準(zhǔn)。為了解決這個問題，根據(jù)本實施方式的X射線攝影裝置10設(shè)置有輻射源位置計算部32，輻射源位置計算部32使用圖像中包含的標(biāo)記物圖像來計算X射線管12的實際輻射源位置的位置坐標(biāo)作為位置信息。輻射源位置計算部32將輻射源位置中的一個設(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，輻射源位置計算部32從通過層析攝影而獲得的每一幅圖像中檢測標(biāo)記物Ml至Μ4的標(biāo)記物圖像，并且使用檢測到的標(biāo)記物圖像的位置信息(各個標(biāo)記物圖像的中心位置的坐標(biāo))來計算非基準(zhǔn)輻射源位置的各個輻射源位置的位置信息， 即，計算各個輻射源位置相對于基準(zhǔn)輻射源位置的相對位置坐標(biāo)。圖4是用于解釋在此實施方式中使用的標(biāo)記物以及標(biāo)記物的設(shè)置的攝影臺上板的平面圖。如圖4所示，在此實施方式中，使用了四個圓形標(biāo)記物Ml至Μ4，操作者將這四個標(biāo)記物Ml至Μ4設(shè)置在攝影臺上板4上，使得標(biāo)記物Ml至Μ4在施加X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，每個標(biāo)記物均包括具有獨一無二的形狀的孔。這些孔的不同形狀使得能夠識別出圖像中包含的四個標(biāo)記物Ml至M4中的每一個。在圖4中，為了說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，可以是兩個或更多個。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。輻射源位置計算部32通過對基準(zhǔn)圖像應(yīng)用已知的圖案識別處理來檢測標(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，通過利用從基準(zhǔn)圖像中檢測到的標(biāo)記物圖像作為模板，輻射源位置計算部32從各個對象圖像中檢測標(biāo)記物圖像，并且獲得標(biāo)記物圖像的位置坐標(biāo)。由于在此實施方式中使用的四個標(biāo)記物 Ml至M4中的每一個均具有獨一無二的孔，因此可以獨立地識別這四個標(biāo)記物Ml至M4中的每一個的標(biāo)記物圖像。在此情形下，通過在與基準(zhǔn)圖像中的標(biāo)記物圖像的檢測到的位置相對應(yīng)的位置附近檢測對象圖像中的標(biāo)記物圖像的位置，可以縮短檢測標(biāo)記物圖像的計算時間。之后，輻射源位置計算部32使用每一幅對象圖像中的標(biāo)記物圖像的位置坐標(biāo)來計算各個輻射源位置。圖5和圖6是用于解釋如何計算輻射源位置的圖。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) ”，作為位置計算的對象的對象輻射源位置被表示為“So”，并且對象輻射源位置的位置坐標(biāo)被表示為 “(SX2，Sy2，SZ2)”。在此解釋中，假定使用兩個標(biāo)記物Ml和M2來執(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在對象輻射源位置So處時獲得的圖像(對象圖像)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C2和對象輻射源位置So連接起來的線段與ζ = szl (即， 穿過基準(zhǔn)輻射源位置Sb并且與ζ軸垂直的平面)相交的交點為“A”，并且交點A的位置坐標(biāo)是(aX，ay，aZ)，則通過利用中間點Cl和C2的位置坐標(biāo)(pxl，pyl)和(px2，py2)以及位于檢測器14的檢測面與攝影臺上板4的頂面之間的距離mz，由下面的等式(4)來表示交點 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，通過利用中間點Cl和C2的位置坐標(biāo)(pxl，pyl)和(px2，py2)以及檢測器14的檢測面與攝影臺上板4的頂面之間的距離mz，由下面的等式( 來表示交點A和對象輻射源位置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)來表示對象輻射源位置So的位置坐標(biāo)(sx2，sy2, sz2)。輻射源位置計算部32使用由計算部30計算出的輻射源位置Si、S2、…和Sn中的一個作為基準(zhǔn)輻射源位置Sb，根據(jù)上述等式(4)和( 來計算對象輻射源位置So相對于基準(zhǔn)輻射源位置釙的相對位置坐標(biāo)(sx2，sy2, sz2)。
應(yīng)該注意的是，即使在等式⑷和(5)中使用兩個標(biāo)記物圖像之間的距離dl和d2 以及兩個標(biāo)記物圖像之間的中間點Cl和C2的位置坐標(biāo)(pxl，pyl)和(px2，py2)，也可以使用一個標(biāo)記物圖像的位置坐標(biāo)來代替兩個標(biāo)記物圖像之間的中間點的位置坐標(biāo)。此外， 可以使用一個標(biāo)記物圖像的中心點的位置坐標(biāo)和該標(biāo)記物圖像的尺寸來代替兩個標(biāo)記物之間的中間點的位置坐標(biāo)和兩個標(biāo)記物之間的距離。
重建部22通過利用由輻射源位置計算部32計算出的對象輻射源位置So的位置坐標(biāo)來發(fā)現(xiàn)被攝體2體內(nèi)的需要被重建的斷層上的各個點在各個圖像上的投影位置，并且將各個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，假定斷層上的各個點的坐標(biāo)為(X，1，ζ)，各個點在第i幅圖像(i = 1至η)上的投影位置的坐標(biāo)是(ti，si)，并且各個投影位置(ti，si)處的像素值是Pi(ti，si)，通過根據(jù)下面的等式(6)計算位于斷層上的各個點處的重建圖像的信號值Tz (X，y)來生成層析圖像
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標(biāo)記物施加放射線；檢測部，其用于檢測穿透所述被攝體的放射線；圖像獲取部，其用于相對于所述檢測部來移動所述輻射源，從由于所述輻射源的移動而提供的多個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應(yīng)的多個圖像；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)圖像和在對象輻射源位置處獲取的對象圖像中的每一方中包含的至少一個標(biāo)記物圖像，獲取每一個對象輻射源位置的相對于所述基準(zhǔn)輻射源位置的位置信息，所述對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)圖像和所述對象圖像中的每一方中包含的所述至少一個標(biāo)記物圖像的位置、所述基準(zhǔn)輻射源位置以及所述對象輻射源位置之間的三維位置關(guān)系，獲取每一個對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確定所述對象輻射源位置的所述位置信息的最佳解，來使所述基準(zhǔn)圖像和所述對象圖像中的每一方中包含的所述至少一個標(biāo)記物圖像的位置，與根據(jù)所述基準(zhǔn)輻射源位置、所述對象輻射源位置和所述標(biāo)記物的位置間的關(guān)系而計算出的所述標(biāo)記物圖像的投影位置之間的誤差減到最小，以獲取每一個對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對所述對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)化來確定每一個對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使用所述基準(zhǔn)輻射源位置和每一個對象輻射源位置的位置信息來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標(biāo)記物施加放射線；檢測部，其用于檢測穿透所述被攝體的放射線；以及圖像獲取部，其用于相對于所述檢測部來移動所述輻射源，從由于所述輻射源的移動而提供的多個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應(yīng)的多個圖像，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)圖像和在對象輻射源位置處獲取的對象圖像中的每一方中包含的至少一個標(biāo)記物圖像，獲取每一個對象輻射源位置的相對于所述基準(zhǔn)輻射源位置的位置信息，所述對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標(biāo)記物施加放射線；檢測部，其用于檢測穿透被攝體的放射線；圖像獲取部，其用于相對于所述檢測部來移動所述輻射源，從由于輻射源的移動而提供的多個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應(yīng)的多個圖像。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)圖像和在對象輻射源位置處獲得的對象圖像中的每一方中包含的至少一個標(biāo)記物圖像來獲取每一個對象輻射源位置的相對于基準(zhǔn)輻射源位置的位置信息。
文檔編號A61B6/02GK102512190SQ201110242050
公開日2012年6月27日 申請日期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 申請人:富士膠片株式會社