專利名稱：X射線斷層攝影裝置及立體透視圖像構(gòu)成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)射X射線并對(duì)接受的多個(gè)透射圖像進(jìn)行圖像處理，從而得到斷層圖像的X射線斷層攝影裝置、以及具有該X射線斷層攝影裝置的立體透視圖像構(gòu)成裝置。
背景技術(shù)：
以往以來(lái)，為了無(wú)損檢查例如被檢物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用X射線斷層攝影裝置。該X射線斷層攝影裝置，具有對(duì)被檢物體發(fā)射X射線的X射線發(fā)生器、以及接受利用X射線發(fā)生器發(fā)射的X射線產(chǎn)生的透射圖像的X射線受像元件。而且，X射線受像元件能夠與X射線發(fā)生器的運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，利用機(jī)械的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。再有，將利用該X射線受像元件接受的透射圖像進(jìn)行圖像處理而得到斷層圖像的圖像處理裝置與X射線受像元件連接。(例如，參照專利文獻(xiàn)1)但是，在采用這樣的X射線斷層攝影裝置的方法中，存在的問(wèn)題是為了維持?jǐn)?shù)微米的空間分辨率，必須使用使X射線發(fā)生器及X射線受像元件旋轉(zhuǎn)的高精度的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
另外，雖然也考慮使被檢物體旋轉(zhuǎn)及平移，來(lái)代替分別使X射線發(fā)生器及X射線受像元件旋轉(zhuǎn)，但在這樣的方法中存在的問(wèn)題是，不僅需要使被檢物體旋轉(zhuǎn)的高精度的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且不能用于檢查因旋轉(zhuǎn)而變形的那樣的軟質(zhì)被檢物體。
專利文獻(xiàn)1特表平2-501411號(hào)公報(bào)(第12頁(yè)，圖1)本發(fā)明正是為了解決這些問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種不設(shè)置高精度的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等而能夠得到斷層圖像、而且還能夠得到軟質(zhì)被檢物體的斷層圖像的X射線斷層攝影裝置及具有該X射線斷層攝影裝置的立體透視圖像構(gòu)成裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的X射線斷層攝影裝置，包括具有使焦點(diǎn)位置移動(dòng)的功能、并對(duì)被檢物體發(fā)射X射線的X射線發(fā)生器；分別接受利用一面使焦點(diǎn)位置移動(dòng)、一面從所述X射線發(fā)生器發(fā)射的X射線所得到的前述被檢物體的多個(gè)透射圖像的X射線受像元件；以及將前述X射線受像元件接受的前述被檢物體的多個(gè)透射圖像進(jìn)行圖像處理而得到斷層圖像的圖像處理單元。
另外，本發(fā)明的立體透視圖像構(gòu)成裝置，包括前述的本發(fā)明的X射線斷層攝影裝置；以及將該X射線斷層攝影裝置得到的多個(gè)斷層圖像進(jìn)行圖像處理、而得到立體透視圖像的立體透視圖像構(gòu)成單元。
根據(jù)本發(fā)明，則一面使X射線發(fā)生器的焦點(diǎn)位置移動(dòng)，一面對(duì)被檢物體發(fā)射X射線，利用X射線受像元件接受由這些焦點(diǎn)位置不同的X射線產(chǎn)生的被檢物體的多個(gè)透射圖像，用圖像處理單元將接受的這些透射圖像進(jìn)行圖像處理，得到斷層圖像，通過(guò)這樣能夠不設(shè)置例如使X射線發(fā)生器、X射線受像元件、或被檢物體移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而容易得到被檢物體的斷層圖像。另外，即使對(duì)于例如軟質(zhì)被檢物體等，也能夠確實(shí)得到斷層圖像。


圖1所示為本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的立體透視圖像構(gòu)成裝置的說(shuō)明圖。
圖2所示為本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的立體透視圖像構(gòu)成裝置中的X射線斷層攝影裝置的說(shuō)明圖。
圖3所示為利用本發(fā)明的X射線斷層攝影裝置進(jìn)行的透射圖像累計(jì)處理的說(shuō)明圖。
圖4所示為利用本發(fā)明的X射線斷層攝影裝置進(jìn)行的其它的透射圖像累計(jì)處理的說(shuō)明圖。
圖5所示為使用本發(fā)明的X射線斷層攝影裝置檢查的被檢物體一個(gè)例子的立體圖。
圖6所示為利用本發(fā)明的X射線斷層攝影裝置進(jìn)行的圖像處理中的透射圖像平面圖。
圖7所示為本發(fā)明的X射線斷層攝影裝置、以及利用該X射線斷層攝影裝置產(chǎn)生的被檢物體透射圖像的說(shuō)明圖。
圖8A所示為焦點(diǎn)在開(kāi)始位置時(shí)的被檢物體透射圖像的平面圖。
圖8B所示為焦點(diǎn)相對(duì)于開(kāi)始位置旋轉(zhuǎn)45°時(shí)的被檢物體透射圖像的平面圖。
圖8C所示為焦點(diǎn)相對(duì)于開(kāi)始位置旋轉(zhuǎn)90°時(shí)的被檢物體透射圖像的平面圖。
圖8D所示為焦點(diǎn)相對(duì)于開(kāi)始位置旋轉(zhuǎn)225°時(shí)的被檢物體透射圖像的平面圖。
圖9A所示為利用本發(fā)明的X射線斷層攝影裝置進(jìn)行的圖像處理中的累計(jì)圖像平面圖。
圖9B所示為利用本發(fā)明的X射線斷層攝影裝置進(jìn)行的圖像處理中的圖9A所示的累計(jì)圖的a-a剖面的輝度分布圖。
圖9C所示為利用本發(fā)明的X射線斷層攝影裝置進(jìn)行的圖像處理中的斷層圖像平面圖。
圖10所示為利用本發(fā)明的立體透視圖像構(gòu)成裝置進(jìn)行的斷層圖像合成處理的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的理想實(shí)施形態(tài)。另外，本發(fā)明不限定于以下的實(shí)施形態(tài)。
圖1所示為本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的立體透視圖像構(gòu)成裝置，該立體透視圖像構(gòu)成裝置，包括作為X射線斷層攝影裝置的X射線CT(Computed Tomography計(jì)算機(jī)層析成像)裝置1、以及圖像處理裝置2。該立體透視圖像構(gòu)成裝置用于被檢物體3的無(wú)損檢查等。
X射線CT裝置1，具有X射線發(fā)生器、即X射線管4、以及X射線受像元件5。X射線管4與X射線受像元件5互相相對(duì)配置，X射線受像元件5與圖像處理裝置2連接。被檢物體3配置在X射線管4與X射線受像元件5之間，利用X-Y-Z平臺(tái)(省略圖示)等的固定臺(tái)固定。
X射線管4形成為實(shí)質(zhì)上圓柱狀，將其配置成使得中心軸與X射線受像元件5的中心實(shí)質(zhì)上一致。另外，該X射線管4具有平行于X射線受像元件5的發(fā)射面4a。在發(fā)射面4a上設(shè)置作為面向被檢物體3發(fā)生X射線的焦點(diǎn)的X射線發(fā)生源4b。將該X射線發(fā)生源4b設(shè)置成能夠在發(fā)射面4a上以X射線管4的中心軸O為中心的規(guī)定半徑r的圓周上旋轉(zhuǎn)。即，X射線管4構(gòu)成為具有使X射線發(fā)生源4b的位置移動(dòng)的功能，X射線發(fā)生源4b相對(duì)于中心軸O例如以1°為刻度、能夠繞整個(gè)圓周即360°旋轉(zhuǎn)。
X射線受像元件5，是例如四邊形平面狀的影像增強(qiáng)器、或平面X射線檢測(cè)器等，接受從X射線管4的X射線發(fā)生源4b發(fā)射并透過(guò)被檢物體3的X射線像，變換為圖像信號(hào)即透射圖像G。然后，將該透射圖像G向圖像處理裝置2發(fā)送。圖像處理裝置2具有處理運(yùn)算單元即計(jì)算機(jī)6、以及與該計(jì)算機(jī)6連接的圖像顯示單元即監(jiān)視器7。計(jì)算機(jī)6對(duì)X射線受像元件5發(fā)送的透射圖像G進(jìn)行圖像處理，具有圖像處理單元及立體透視圖像構(gòu)成單元。如圖2至圖4中分別所示，在計(jì)算機(jī)6的圖像處理單元中，在與X射線管4的X射線發(fā)生源4b的各位置A0、A1、…、Ai、…、An相對(duì)應(yīng)的各透射圖像G0、G1、…、Gi、…、Gn中，將圖像切割成四邊形，對(duì)這些切割圖像CG進(jìn)行累計(jì)處理，得到累計(jì)圖像SG。虛擬中心OB位于距離透射圖像中心OG的半徑R的圓周上，圖像切割沿以虛擬中心OB為中心的四邊形進(jìn)行。另外，切斷圖像CG對(duì)應(yīng)于和X射線管4的軸向相交的互相不同的任意斷層面S。
計(jì)算這樣得到的累計(jì)圖像SG的各像素的輝度值B，提取該輝度值B處于規(guī)定的上限閾值TH與小于該上限閾值TH的規(guī)定的下限閾值TL之間的像素，通過(guò)這樣構(gòu)成與各斷層面S相對(duì)應(yīng)的被檢物體3的層析圖像、即斷層圖像T。
這里，如圖2所示，半徑r與半徑R之比表示為距離fod與距離Δf之比。即，R＝r×Δf/fod。這里，距離fod表示從X射線管4的發(fā)射面4a到被檢物體3的斷層面S的距離，距離Δf表示距離fod與從X射線管4的發(fā)射面4a到X射線受像元件5的距離fid之差。另外，上限閾值TH及下限閾值TL根據(jù)層疊圖像SG的像素的輝度值B預(yù)先設(shè)定。
在計(jì)算機(jī)6的立體透視圖像構(gòu)成單元中，對(duì)于與X射線管4的軸向相交的互相不同的多個(gè)斷層面S的每個(gè)斷層面S，將圖像處理單元中構(gòu)成的斷層圖像T的幾何放大倍數(shù)P分別進(jìn)行校正，然后進(jìn)行合成，構(gòu)成三維圖像即立體透視圖像D。這里，幾何放大倍數(shù)P表示為圖2所示的距離fid(從X射線管4的發(fā)射面4a到X射線受像元件5的距離)與距離fod(從X射線管4的發(fā)射面4a到被檢物體3的斷層面S的距離)之比。即，P＝fid/fod。
監(jiān)視器7分別顯示利用計(jì)算機(jī)6構(gòu)成的被檢物體3的斷層圖像T、以及立體透視圖像D。
下面，根據(jù)圖2至圖4說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的X射線斷層攝影方法及立體透視圖像構(gòu)成方法。
首先，將被檢物體3固定在固定臺(tái)上，設(shè)定X射線管4的X射線發(fā)生源4b的旋轉(zhuǎn)半徑r，使得對(duì)該被檢物體3的規(guī)定的斷層面S1發(fā)射X射線。
接著，如圖2所示，從位于A0的X射線發(fā)生源4b對(duì)被檢物體3發(fā)射X射線。然后，使X射線發(fā)生源4b在發(fā)射面4a上沿半徑r的圓周，相對(duì)于中心軸O例如每次移動(dòng)1°，將與位置Ai相對(duì)應(yīng)的被檢物體3的X射線像分別變換為透射圖像Gi。
這時(shí)，在X射線受像元件5中，被檢物體3的X射線像的中心OB位于以透射圖像G的中心OG為中心、與斷層面S1的位置相對(duì)應(yīng)的半徑R1的虛擬圓周C1上，利用X射線管4的X射線發(fā)生源4b的移動(dòng)，被檢物體3的X射線像繞透射圖像G的中心OG，沿圓周旋轉(zhuǎn)。
然后，接收了這些透射圖像G0、G1、…、Gi、…、Gn的圖像處理裝置2的計(jì)算機(jī)6，將圖像切割成以中心OB為中心的四邊形，該中心OB位于距離透射圖像G0、G1、…、Gi、…、Gn的中心的半徑R1的虛擬圓C1上，將這些切割圖像CG10、CG11、…、CG1i、…、CG1n進(jìn)行累計(jì)，生成累計(jì)圖像SG1。
下面，以被檢物體3是例如如圖5所示的形狀、即在球狀物體內(nèi)部有三個(gè)空孔H1、H2、H3那樣的形狀的情況為例，更具體說(shuō)明累計(jì)圖像的生成。
如圖6所示，被檢物體3的整個(gè)X射線像其中心位于以透射圖像G的中心OG為中心的半徑R的圓周C上那樣進(jìn)行移動(dòng)。與此同時(shí)，位于通過(guò)被檢物體3的中心的斷層面S1以外的空孔H2分別如圖7及圖8A～圖8D所示，其位置分別在透射圖像G0、G1、…、Gi、…、Gn中的以切割圖像CG的中心為中心的圓內(nèi)變化。其結(jié)果，對(duì)于累計(jì)圖像SG，在各透射圖像G0、G1、…、Gi、…、Gn中，由于與空孔H2相對(duì)應(yīng)位置的像素的輝度值B互相抵消，因此如圖9A～圖9C所示與空孔H2相對(duì)應(yīng)位置的像素的輝度值B減小。
然后，計(jì)算機(jī)6從累計(jì)圖像SG1的各像素中，提取輝度值B在上限閾值TH與下限閾值TL之間的像素，得到圖3所示的斷層圖像T1。然后，將該斷層圖像T1向監(jiān)視器7發(fā)送并顯示。
同樣，圖像處理裝置2的計(jì)算機(jī)6對(duì)于透射圖像G0、G1、…、Gi、…、Gn，分別生成以位于半徑Rm的虛擬圓Cm上的中心OB為中心的四邊形的切割圖像CGm0、CGm1、…、CGmi、…、CGmn，將這些切割圖像CGm0、CGm1、…、CGmi、…、CGmn進(jìn)行累計(jì)，構(gòu)成各自的累計(jì)圖像SGm。然后，從這些各累計(jì)圖像SGm的各像素中，提取輝度值B在上限閾值TH與下限閾值TL之間的像素，得到與各斷層面Sm相對(duì)應(yīng)的斷層圖像Tm。
然后，如圖10所示，利用計(jì)算機(jī)6，分別校正與各斷層面S1、S2、…、Si、…、Sm相對(duì)應(yīng)的各斷層圖像T1、T2、…、Ti、…、Tm的幾何放大倍數(shù)P1、P2、…、Pi、…、Pm。即，用幾何放大倍數(shù)P1、P2、…、Pi、…、Pm除各斷層圖像T1、T2、…、Ti、…、Tm，將校正了幾何放大倍數(shù)P1、P2、…、Pi、…、Pm的各斷層圖像T1、T2、…、Ti、…、Tm用計(jì)算機(jī)6進(jìn)行合成，得到立體透視圖像D。
這樣，在前述的實(shí)施形態(tài)中，構(gòu)成為一面使X射線管4的X射線發(fā)生源4b的位置移動(dòng)，一面對(duì)被檢物體3發(fā)射X射線，利用X射線受像元件5接受由這些焦點(diǎn)位置不同的X射線產(chǎn)生的被檢物體3的透射圖像G0、G1、…、Gi、…、Gn。然后，將接受的這些透射圖像G0、G1、…、Gi、…、Gn用計(jì)算機(jī)6的圖像處理單元進(jìn)行圖像處理，得到斷層圖像T。
即，構(gòu)成為使X射線管4的X射線發(fā)生源4b沿圓周移動(dòng)，對(duì)與該X射線發(fā)生源4b的各位置相對(duì)應(yīng)的被檢物體3的透射圖像G0、G1、…、Gi、…、Gn進(jìn)行累計(jì)處理，構(gòu)成累計(jì)圖像SG，同時(shí)提取該累計(jì)圖像SG的輝度值B在規(guī)定的上限閾值TH與規(guī)定的下限閾值TL之間的像素，得到斷層圖像T。
因而，對(duì)于以往以來(lái)的X射線透射檢查裝置即X射線CT裝置1，僅附加使X射線管4的X射線發(fā)生源4b的位置沿圓周旋轉(zhuǎn)的功能，就能夠不設(shè)置使X射線管4等移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，容易得到被檢物體3的斷層圖像T。另外，即使對(duì)于例如軟質(zhì)被檢物體3等，也能夠確實(shí)得到斷層圖像。
而且，通過(guò)校正該斷層圖像T的幾何放大倍數(shù)P進(jìn)行合成，能夠容易得到立體透視圖像D，能夠使立體透視圖像裝置實(shí)現(xiàn)小型化及低成本。
再有，由于僅使X射線發(fā)生源4b沿圓周旋轉(zhuǎn)一圈，就能夠得到與各斷層面S相對(duì)應(yīng)的斷層圖像T，因此與使X射線管或被檢物體旋轉(zhuǎn)及平移的方法相比，不管被檢物體3的大小，都能夠使斷層圖像T的拍攝高速化，縮短為了得到斷層圖像T所需要的時(shí)間。因此，在例如被檢物體3是人時(shí)，能夠減少拍攝時(shí)的被試者的負(fù)擔(dān)。
另外，在前述的實(shí)施形態(tài)中，若能夠確實(shí)得到被檢物體4的斷層圖像T，則X射線發(fā)生源4b的移動(dòng)可以沿著例如俯視圖的8字形狀等、圓周以外的其它各種各樣的軌跡進(jìn)行。
工業(yè)上的實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，則能夠不設(shè)置例如使X射線發(fā)生器、X射線受像元件、或被檢物體等移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而容易得到被檢物體的斷層圖像，即使對(duì)于軟質(zhì)被檢物體等，也能夠確實(shí)得到斷層圖像。
權(quán)利要求
1.一種X射線斷層攝影裝置，其特征在于，包括具有使焦點(diǎn)位置移動(dòng)的功能、并對(duì)被檢物體發(fā)射X射線的X射線發(fā)生器；分別接受利用一面使焦點(diǎn)位置移動(dòng)、一面從所述X射線發(fā)生器發(fā)射的X射線所得到的所述被檢物體的多個(gè)透射圖像的X射線受像元件；以及將所述X射線受像元件接受的所述被檢物體的多個(gè)透射圖像進(jìn)行圖像處理而得到斷層圖像的圖像處理單元。
2.如權(quán)利要求1所述的X射線斷層攝影裝置，其特征在于，焦點(diǎn)位置能夠在圓周上移動(dòng)地構(gòu)成所述X射線發(fā)生器，所述圖像處理單元將與所述X射線發(fā)生器的各焦點(diǎn)位置相對(duì)應(yīng)的所述被檢物體的透射圖像進(jìn)行累計(jì)處理，形成累計(jì)圖像，同時(shí)提取該累計(jì)圖像的輝度值在上限閾值與下限閾值之間的像素，生成斷層圖像。
3.如權(quán)利要求1或2所述的X射線斷層攝影裝置，其特征在于，構(gòu)成為對(duì)于與規(guī)定方向相交的互相不同的多個(gè)斷層面的每個(gè)斷層面，得到所述被檢物體的斷層圖像。
4.一種立體透視圖像構(gòu)成裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的X射線斷層攝影裝置；以及將該X射線斷層攝影裝置得到的多個(gè)斷層圖像進(jìn)行圖像處理、而得到立體透視圖像的立體透視圖像構(gòu)成單元。
5.如權(quán)利要求4所述的立體透視圖像構(gòu)成裝置，其特征在于，所述立體透視圖像構(gòu)成裝置將所述X射線斷層攝影裝置得到的多個(gè)斷層圖像的幾何放大倍數(shù)分別進(jìn)行校正，并將校正的這些斷層圖像進(jìn)行合成，得到立體透視圖像。
全文摘要
一種X射線斷層攝影裝置，包括具有使焦點(diǎn)位置移動(dòng)的功能、并對(duì)被檢物體發(fā)射X射線的X射線發(fā)生器；接受利用該X射線發(fā)生器發(fā)射的X射線所得到的多個(gè)透射圖像的X射線受像元件；以及將X射線受像元件接受的被檢物體的多個(gè)透射圖像進(jìn)行圖像處理而得到斷層圖像的圖像處理單元。另外，立體透視圖像構(gòu)成裝置，包括前述X射線斷層攝影裝置；以及將由此得到的多個(gè)斷層圖像進(jìn)行圖像處理、而得到立體透視圖像的立體透視圖像構(gòu)成單元。根據(jù)該X射線斷層攝影裝置，能夠不設(shè)置高精度的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等，而得到斷層圖像，而且還能夠確實(shí)得到軟質(zhì)被檢物體的斷層圖像。
文檔編號(hào)G01N23/04GK1922475SQ200580005950
公開(kāi)日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月27日
發(fā)明者下野隆 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 東芝電子管器件株式會(huì)社