專利名稱：射線照相設(shè)備和輻射檢測信號處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療和工業(yè)用的射線照相設(shè)備和輻射檢測信號處理方法，用于當(dāng)從輻射發(fā)射設(shè)備發(fā)出輻射時，根據(jù)由信號抽樣設(shè)備以預(yù)定抽樣時間間隔從輻射檢測設(shè)備所提取的輻射檢測信號，來獲得射線照相圖像。更具體地講，本發(fā)明涉及一種技術(shù)，用于改善由于輻射檢測設(shè)備所發(fā)生的時間滯后所造成的對DSA(減法處理)圖像的損壞較為敏感的圖像質(zhì)量。
背景技術(shù)：
通常，設(shè)計一種類型的射線照相設(shè)備用于數(shù)字減影血管造影術(shù)(DSA)，以觀察病人的血管狀況。該設(shè)備是可操作的，以便在注入造影劑之前，執(zhí)行病人的預(yù)定部位的X射線照相，然后在注入造影劑之后，對病人的相同部位進行射線照相。利用注入的造影劑，使病人的X射線圖像(即，活動物體圖像(live image))成為清楚地顯現(xiàn)了血管的圖像。從該X射線圖像中，減去在注入造影劑之前所獲得的、并且未明確地示出血管的X射線圖像(即，掩蔽圖像(mask image))，以便獲得僅增強了血管的減影圖像(subtraction image)。盡管減法處理是扣除操作，但是，可以確定通過多個射線照相操作所獲得的掩蔽圖像的算術(shù)平均，或者可以確定連續(xù)獲得的活動物體圖像的加權(quán)的算術(shù)平均，以便改善信號噪聲比，如在日本待審專利公開No.2000-41973中所公開的那樣。
然而，在使用具有在X射線檢測表面上縱向和橫向排列的大量X射線檢測元件的平板型X射線檢測器(下文中稱之為“FPD”)作為用于檢測這樣的圖像的輻射檢測器(輻射檢測設(shè)備)的情況下，F(xiàn)PD的時延可能會引起余留圖像。因此，除非完全消除滯后部分，否則還出現(xiàn)余留圖像的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的狀況，已經(jīng)提出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提出一種射線照相設(shè)備和射線檢測信號處理方法，用于完全消除由于輻射檢測設(shè)備所造成的從輻射檢測設(shè)備中所獲取的輻射檢測信號中的時間滯后，從而獲得高精度的減影圖像。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明人注意到，由于FPD的時延所造成的余留圖像等與在抽樣時間間隔處所獲取的輻射檢測信號中所包括的滯后部分相對應(yīng)。可設(shè)想以下技術(shù)來去除這樣的滯后部分。在處理FPD的時間滯后時，該技術(shù)根據(jù)以下的遞歸等式A-C來去除由于沖激響應(yīng)所造成的滯后部分Xk=Yk-Σn=1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}···A]]>Tn＝-Δt/τn…BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)…C其中，Δt抽樣時間間隔；k表示在抽樣時間序列中的第k個時間點的下標(biāo)；Yk在第k個抽樣時間所獲取的X射線檢測信號；Xk從信號Yk中去除了滯后部分的校正后的X射線檢測信號；Xk-1在前一個時間點所獲取的信號Xk；Sn(k-1)在前一個時間點處的Snk；exp指數(shù)函數(shù)；N形成沖激響應(yīng)的具有不同時間常數(shù)的指數(shù)函數(shù)的數(shù)量；n表示形成沖激響應(yīng)的指數(shù)函數(shù)之一的下標(biāo)；αn指數(shù)函數(shù)n的強度；以及τn指數(shù)函數(shù)n的衰減時間常數(shù)。
在上述遞歸計算中，預(yù)先確定FPD的沖激響應(yīng)的系數(shù)N、αn和τn。由于系數(shù)是固定的，將X射線檢測信號Yk施加到等式A-C上，從而獲得無滯后的X射線檢測信號Xk。
將參考圖6和7來描述上述技術(shù)的特定實例。圖6是表示輻射入射的狀態(tài)的示意圖。圖7是表示時延的示意圖。在這些圖中，垂直軸表示入射輻射強度，而時間t0-t1表示掩蔽圖像的射線照相，而時間t2-t3表示活動物體圖像的射線照相。如圖6所示，當(dāng)輻射入射發(fā)生在時間t0-t1和時間t2-t3期間時，將圖7中的陰影中所示的滯后部分添加到與入射量相對應(yīng)的常規(guī)信號中。這導(dǎo)致了在圖7中以粗線表示的輻射檢測信號Yk。
如圖7所示，在掩蔽圖像的射線照相之后和在活動物體圖像的射線照相之前，實際上，保留了在衰減的同時與掩蔽圖像相對應(yīng)的沖激響應(yīng)，即輻射檢測信號的成分，盡管在量上較小。結(jié)果，在掩蔽圖像的射線照相之后，當(dāng)間歇地和不連續(xù)地執(zhí)行活動物體圖像的射線照相時，即，當(dāng)通過斷開掩蔽圖像和活動物體圖像之間時間上的連續(xù)性來進行射線照相時，即使針對每一個圖像去除了時延，但是，針對掩蔽圖像的時延與針對活動物體圖像的時延的去除相重疊。因此，可以看到，無法完全消除時間滯后，導(dǎo)致了余留圖像。然后，有利的是，執(zhí)行DSA處理，以便從實際獲得的輻射檢測信號中去除所有有影響的滯后部分，以便生成諸如活動物體圖像和掩蔽圖像之類的圖像。
根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提出一種射線照相設(shè)備，具有輻射發(fā)射裝置，用于向待檢查的對象發(fā)射輻射；輻射檢測裝置，用于檢測通過待檢查對象傳送來的輻射；以及信號抽樣裝置，用于以預(yù)定的抽樣時間間隔獲取來自輻射檢測裝置的輻射檢測信號，以便當(dāng)將輻射發(fā)射到待檢查的對象時，根據(jù)以預(yù)定抽樣時間間隔從輻射檢測裝置中輸出的輻射檢測信號，來獲得活動物體圖像和掩蔽圖像，所述活動物體圖像和掩蔽圖像經(jīng)過了減法處理，以獲得減影圖像，所述設(shè)備包括時間滯后去除裝置，用于在假定在預(yù)定抽樣時間間隔所獲取的每一個所述的輻射檢測信號中所包含的滯后部分是由于由一個指數(shù)函數(shù)或具有不同衰減時間常數(shù)的多個指數(shù)函數(shù)所形成的沖激響應(yīng)造成的情況下，通過遞歸計算從輻射檢測信號中去除滯后部分；其中，為了連續(xù)地拾取活動物體圖像和掩蔽圖像，在抽樣時間間隔處連續(xù)地檢測與活動物體圖像相關(guān)的輻射檢測信號和與掩蔽圖像相關(guān)的輻射檢測信號，由所述時間滯后去除裝置從輻射檢測信號中去除滯后部分以獲得校正后的輻射檢測信號，用于形成活動物體圖像和掩蔽圖像，并且獲得減影圖像。
利用根據(jù)本發(fā)明的射線照相設(shè)備，當(dāng)將輻射從輻射發(fā)射設(shè)備發(fā)射到待檢查的對象上時，以預(yù)定抽樣時間間隔從輻射檢測設(shè)備中輸出輻射檢測信號。從這些輻射檢測信號中獲得活動物體圖像和掩蔽圖像，并且經(jīng)過減法處理來獲得減影圖像。在抽樣時間間隔處所獲取的每一個輻射檢測信號中所包括的滯后部分被認為是由于由一個指數(shù)函數(shù)或多個具有不同衰減時間常數(shù)的指數(shù)函數(shù)所形成的沖激響應(yīng)所造成的。通過遞歸計算從輻射檢測信號中去除這樣的滯后部分，以便獲得校正后的輻射檢測信號。為了連續(xù)地拾取活動物體圖像和掩蔽圖像，在抽樣時間間隔處連續(xù)地檢測活動物體圖像的輻射檢測信號和掩蔽圖像的輻射檢測信號。因此，這些信號的滯后部分在時間上相關(guān)聯(lián)。當(dāng)拾取了伴隨有滯后部分的圖像并且之后拾取了不同圖像時，滯后部分還影響后一個圖像。使用這樣的彼此影響的滯后部分來完全地消除由于輻射檢測設(shè)備所造成的輻射檢測信號的時延。根據(jù)已經(jīng)去除了彼此影響的滯后部分的校正后的檢測信號來獲得活動物體圖像和掩蔽圖像。結(jié)果，從通過對活動物體圖像和掩蔽圖像進行減法處理獲得的減影圖像中完全地去除了滯后部分。
在上述射線照相設(shè)備中，優(yōu)選地，設(shè)置所述時間滯后去除裝置，以便根據(jù)以下等式A-C來執(zhí)行用于從每一個輻射檢測信號中去除滯后部分的遞歸計算Xk=Yk-Σn=1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}···A]]>Tn＝-Δt/τn…BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)…C其中，Δt抽樣時間間隔；k表示在抽樣時間序列中的第k個時間點的下標(biāo)；Yk在第k個抽樣時間所獲取的輻射檢測信號；Xk從信號Yk中去除了滯后部分的校正后的輻射檢測信號；Xk-1在前一個時間點所獲取的信號Xk；Sn(k-1)在前一個時間點處的Snk；
exp指數(shù)函數(shù)；N形成沖激響應(yīng)的具有不同時間常數(shù)的指數(shù)函數(shù)的數(shù)量；n表示形成沖激響應(yīng)的指數(shù)函數(shù)之一的下標(biāo)；αn指數(shù)函數(shù)n的強度；以及τn指數(shù)函數(shù)n的衰減時間常數(shù)。
在從每一個輻射檢測信號中去除滯后部分的遞歸計算基于等式A-C的情況下，可以迅速地從構(gòu)成緊湊遞歸公式的等式A-C中獲得的經(jīng)校正的，無滯后的輻射檢測信號Xk。
可以如下所示，利用從遞歸公式中所獲得的經(jīng)校正的，無滯后的輻射檢測信號Xk，來獲得掩蔽圖像和活動物體圖像。
可以通過根據(jù)下面的等式D來獲得所述校正后的輻射檢測信號Xk的算術(shù)平均，來生成所述掩蔽圖像M=(1/J)·(X1...+Xk-1+Xk+...+XJ)]]>=1/J·Σk=1J[Xk]···D]]>其中，M掩蔽圖像；以及J用于生成掩蔽圖像的信號Xk的數(shù)量。
可以根據(jù)下面表示所述校正后的輻射檢測信號Xk的加權(quán)平均的等式E，通過遞歸處理來創(chuàng)建所述活動物體圖像Rk＝(1/K)·Xk+(1-1/K)·Rk-1…E其中，Rk在第k個遞歸處理之后的活動物體圖像；Rk-1在前一個時間點處的Rk；以及K針對遞歸處理的加權(quán)因子。
在射線照相設(shè)備中，輻射檢測裝置的一個實例是具有在X射線檢測表面上縱向和橫向排列的大量X射線檢測元件的平板型X射線檢測器。
根據(jù)本發(fā)明的射線照相可以是醫(yī)療設(shè)備、以及工業(yè)用設(shè)備。醫(yī)療設(shè)備的一個實例是熒光鏡設(shè)備。醫(yī)療設(shè)備的另一實例是X射線CT設(shè)備。工業(yè)用設(shè)備是無損檢查設(shè)備。
在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種輻射檢查信號處理方法，用于以預(yù)定抽樣時間間隔獲取通過照射待檢查對象所產(chǎn)生的輻射檢測信號，根據(jù)以預(yù)定抽樣時間間隔輸出的輻射檢測信號來創(chuàng)建活動物體圖像和掩蔽圖像，并且進行信號處理，以便通過減法處理來獲得減影圖像，所述方法包括步驟(a)在抽樣時間間隔處連續(xù)地檢測與活動物體圖像相關(guān)的輻射檢測信號和與掩蔽圖像相關(guān)的輻射檢測信號，以便連續(xù)地拾取活動物體圖像和掩蔽圖像；(b)在假定在預(yù)定抽樣時間間隔所獲取的每一個所述的輻射檢測信號中所包含的滯后部分是由于由具有不同衰減時間常數(shù)的多個指數(shù)函數(shù)所形成的沖激響應(yīng)造成的情況下，通過遞歸計算從輻射檢測信號中去除滯后部分；(c)根據(jù)通過從輻射檢測信號中去除滯后部分所確定的校正后的輻射檢測信號，來獲得活動物體圖像和掩蔽圖像，并且獲得減影圖像。
該輻射檢測信號處理方法使得根據(jù)本發(fā)明的射線照相設(shè)備能夠以有利的方式來得以實現(xiàn)。
在上述輻射檢測信號處理方法中，優(yōu)選地，根據(jù)下面的等式A-C來執(zhí)行用于從每一個輻射檢測信號中去除滯后部分的遞歸計算Xk=Yk-Σn=1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}···A]]>Tn＝-Δt/τn…BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)…C其中，Δt抽樣時間間隔；k表示在抽樣時間序列中的第k個時間點的下標(biāo)；Yk在第k個抽樣時間所獲取的輻射檢測信號；Xk從信號Yk中去除了滯后部分的校正后的輻射檢測信號；Xk-1在前一個時間點所獲取的信號Xk；Sn(k-1)在前一個時間點處的Snk；exp指數(shù)函數(shù)；N形成沖激響應(yīng)的具有不同時間常數(shù)的指數(shù)函數(shù)的數(shù)量；n表示形成沖激響應(yīng)的指數(shù)函數(shù)之一的下標(biāo)；αn指數(shù)函數(shù)n的強度；以及
τn指數(shù)函數(shù)n的衰減時間常數(shù)。
在從每一個輻射檢測信號中去除滯后部分的遞歸計算基于等式A-C的情況下，可以有利地實現(xiàn)進行基于等式A-C的遞歸計算的射線照相設(shè)備。
可以按照以下方式來拾取掩蔽圖像和活動物體圖像。在一個實例中，在拾取所述掩蔽圖像之后，將造影劑提供給待檢查的對象，并且拾取所述活動物體圖像。在另一實例中，通過在要施加到用于向待檢查對象發(fā)射輻射的輻射發(fā)射裝置上的聚焦電壓和散焦電壓之間進行切換，來拾取所述掩蔽圖像和所述活動物體圖像。此外，通過在聚焦電壓和散焦電壓之間進行切換來拾取掩蔽圖像和活動物體圖像的實例包括以下方式。在一種模式中，在將造影劑提供給待檢查對象時，將所述散焦電壓施加到所述輻射發(fā)射裝置上以拾取所述掩蔽圖像，并且此后，將所述聚焦電壓施加到所述輻射發(fā)射裝置以拾取所述活動物體圖像。在另一種模式中，在將造影劑提供給待檢查對象時，將所述聚焦電壓施加到所述輻射發(fā)射裝置上以拾取所述活動物體圖像，并且此后，將所述散焦電壓施加到所述輻射發(fā)射裝置以拾取所述掩蔽圖像。


為了說明本發(fā)明，在附圖中示出了當(dāng)前所優(yōu)選的多種形式，然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不局限于所示出的確定的結(jié)構(gòu)和手段。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的熒光鏡設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2是該熒光鏡檢查設(shè)備中所使用的FPD的平面圖；圖3是表示在由熒光鏡設(shè)備進行X射線照相期間對X射線檢測信號進行抽樣的狀態(tài)的示意圖；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的X射線檢測信號的處理方法的流程圖；圖5是表示在根據(jù)本發(fā)明的X射線檢測信號處理方法中，針對時間滯后去除的遞歸計算的流程圖；圖6是表示輻射入射的狀態(tài)的示意圖；以及圖7是表示時間滯后的示意圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的熒光鏡設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)的方框圖。
如圖1所示，熒光鏡設(shè)備包括X射線管(輻射發(fā)射設(shè)備)1，用于向病人M發(fā)射X射線；FPD 2(輻射檢測設(shè)備)，用于檢測通過病人M傳送來的X射線；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器3(信號抽樣設(shè)備)，用于以預(yù)定抽樣時間間隔Δt對從FPD(平板型X射線檢測器)2中所獲取的X射線檢測信號(輻射檢測信號)進行數(shù)字化；檢測信號處理器4，用于根據(jù)從數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器3輸出的X射線檢測信號來創(chuàng)建X射線圖像；以及圖像監(jiān)視器5，用于顯示由檢測信號處理器4所創(chuàng)建的X射線圖像。即，構(gòu)造該設(shè)備，以便當(dāng)利用X射線來照射病人M時，由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器3根據(jù)從FPD 2中所獲取的X射線檢測信號來獲得X射線圖像，并且在圖像監(jiān)視器5的屏幕上顯示所獲得的X射線圖像。下面將具體描述該設(shè)備的每一個組件。
X射線管1和FPD 2越過病人M彼此相對。在X射線照相時，X射線管1由X射線輻射控制器6控制，以便按照錐形光束的形式向病人M發(fā)射X射線。同時，將由X射線發(fā)射所產(chǎn)生的病人M的穿透X射線圖像投影到FPD2的X射線檢測表面。
X射線管1和FPD 2可分別通過X射線管移動機構(gòu)7和X射線檢測器移動機構(gòu)8沿病人M向后和向前移動。在移動X射線管1和FPD 2的過程中，X射線管移動機構(gòu)7和X射線檢測器移動機構(gòu)8由照射和檢測系統(tǒng)移動控制器9來控制，以便彼此相對地將X射線管1和FPD 2一起移動，X射線發(fā)射的中心恒定地與FPD 2的X射線檢測表面的中心相一致。當(dāng)然，X射線管1和FPD 2的移動導(dǎo)致了由X射線照射的病人M的位置的變化，因此，導(dǎo)致了射線照相的部位的移動。
如圖2所示，在向其上投影了來自病人M的穿透X射線圖像的X射線檢測表面上，F(xiàn)PD 2具有沿著病人M的身體軸線的方向X和與身體軸線垂直的方向Y縱向和橫向排列的大量X射線檢測元件2a。例如，排列X射線檢測元件2a，以便在大約30cm長和30cm寬的X射線檢測表面上形成1536×1536的矩陣。FPD 2的每一個X射線檢測元件2a對應(yīng)于由檢測信號處理器4所創(chuàng)建的X射線圖像的一個像素。根據(jù)從FPD 2所獲取的X射線檢測信號，檢測信號處理器4創(chuàng)建與投影到X射線檢測表面上的穿透X射線圖像相對應(yīng)的X射線圖像。
模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器3以抽樣時間間隔Δt連續(xù)地獲取每一個X射線圖像的X射線檢測信號，并且將用于X射線圖像創(chuàng)建的X射線檢測信號存儲在設(shè)置在轉(zhuǎn)換器3的下游側(cè)的存儲器10中。在X射線照射之前，開始抽樣(提取)X射線檢測信號的操作。
就是說，如圖3所示，在抽樣間隔Δt之間的每一個周期處，收集穿透X射線圖像的所有X射線檢測信號，并且連續(xù)地存儲在存儲器10中?？梢杂刹僮鲉T手動地，或按照與X射線發(fā)射的命令互鎖而自動地來開始在發(fā)射X射線之前由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器3來抽樣X射線檢測信號。
設(shè)置存儲器10以便還存儲由稍后所描述的時間滯后去除器11所獲得的校正后的X射線檢測信號，并且將校正后的X射線檢測信號存儲為針對活動物體圖像和掩蔽圖像的檢測信號。作為替換，可以與存儲器10分離地設(shè)置針對活動物體圖像和掩蔽圖像的存儲器。
如圖1所示，在本實施例中的熒光鏡設(shè)備包括時間滯后去除器11，用于計算沒有時間滯后的校正后的輻射檢測信號。在假定在抽樣時間間隔處從FPD 2中所獲取的每一個X射線檢測信號中所包含的滯后部分是由于由具有不同衰減時間常數(shù)的多個指數(shù)函數(shù)所形成的沖激響應(yīng)所造成的情況下，由遞歸計算來從每一個X射線檢測信號中去除時間滯后。
利用FPD 2，如圖7所示，在每個時間點處所產(chǎn)生的X射線檢測信號包括與前面的X射線發(fā)射相對應(yīng)的、并且保留為滯后部分(陰影部分)的信號。時間滯后去除器11去除該滯后部分，以產(chǎn)生校正后的無滯后的X射線檢測信號。根據(jù)這樣的無滯后X射線檢測信號，檢測信號處理器4創(chuàng)建與要投影到X射線檢測表面上的穿透X射線圖像相對應(yīng)的X射線圖像。
具體地講，時間滯后去除器11進行遞歸計算，以便利用下面的等式A-C來從每一個X射線檢測信號中去除滯后部分
Xk=Yk-Σn=1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}···A]]>Tn＝-Δt/τn…BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)…C其中，Δt抽樣時間間隔；k表示在抽樣時間序列中的第k個時間點的下標(biāo)；Yk在第k個抽樣時間所獲取的X射線檢測信號；Xk從信號Yk中去除了滯后部分的校正后的X射線檢測信號；Xk-1在前一個時間點所獲取的信號Xk；Sn(k-1)在前一個時間點處的Snk；exp指數(shù)函數(shù)；N形成沖激響應(yīng)的具有不同時間常數(shù)的指數(shù)函數(shù)的數(shù)量；n表示形成沖激響應(yīng)的指數(shù)函數(shù)之一的下標(biāo)；αn指數(shù)函數(shù)n的強度；以及τn指數(shù)函數(shù)n的衰減時間常數(shù)。
在等式A中的第二項“Σn=1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}]]>”對應(yīng)于滯后部分。因此，在第一實施例中的設(shè)備從構(gòu)成了緊湊遞歸公式的等式A-C，迅速地獲得了校正后的無滯后的X射線檢測信號Xk。
在該實施例中，在X射線照相的進程中，此后所描述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器3、檢測信號處理器4、X射線發(fā)射控制器6、照射和檢測系統(tǒng)移動控制器9、時延去除器11和DSA(減影)處理器14可根據(jù)從操作單元12中輸入的指令和數(shù)據(jù)或從主控制器13中輸出的各種命令來進行操作。
如圖1所示，在該實施例中的熒光鏡設(shè)備包括DSA處理器14，用于從在存儲器10中所存儲的校正后的X射線檢測信號中獲得活動物體圖像和掩蔽圖像，并且通過對兩個圖像執(zhí)行減法處理來獲得減影圖像。
接下來，將參考附圖來具體描述利用本實施例中的設(shè)備來進行X射線照相的操作。
圖4是表示在本實施例中的X射線照相過程的流程圖。
模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器3在X射線發(fā)射之前，在抽樣時間間隔Δt(＝1/30秒)之間的每一個周期開始從FPD 2中獲取一個X射線圖像的X射線檢測信號Yk。將所獲取的X射線檢測信號存儲在存儲器10中。
與由操作員所開始的向病人M的連續(xù)或間歇的X射線發(fā)射并行地，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器3連續(xù)地在抽樣時間間隔Δt之間的每一個周期獲取一個X射線圖像的X射線檢測信號Yk，并且將信號存儲在存儲器10中。
在掩蔽圖像的圖像拾取和活動物體圖像的圖像拾取時，同時執(zhí)行X射線檢測信號Yk在存儲器10中的收集和存儲。當(dāng)操作從步驟S1移到步驟S2時，執(zhí)行步驟S2和后續(xù)步驟，以便不使用造影劑來進行掩蔽圖像的圖像拾取。當(dāng)操作從之后所描述的步驟S4[注入造影劑]移到步驟S2時，執(zhí)行步驟S2和后續(xù)步驟，以進行活動物體圖像的圖像拾取。同樣，在非X射線發(fā)射的狀態(tài)下，例如，在從掩蔽圖像的圖像拾取移到活動物體圖像的圖像拾取期間注入造影劑時，在由于圖7所示的滯后部分發(fā)生衰減的同時，保持圖像檢測信號Yk。因此，在注入造影劑時，還在抽樣時間間隔Δt處繼續(xù)X射線檢測信號Yk的收集和存儲。按照這種方式，連續(xù)地執(zhí)行掩蔽圖像的圖像拾取和活動物體圖像的圖像拾取。
當(dāng)完成了X射線發(fā)射時，操作進行到步驟S4。當(dāng)X射線發(fā)射未完成時，操作返回到步驟S2。
當(dāng)已經(jīng)完成了掩蔽圖像的X射線發(fā)射時，即，當(dāng)已經(jīng)完成了掩蔽圖像的圖像拾取時，將造影劑注入病人M，以便與步驟S5并行地執(zhí)行接下來的活動物體圖像的圖像拾取。然后，操作返回到步驟S2，并且如針對掩蔽圖像所做的那樣，執(zhí)行步驟S2和S3。
與步驟S4并行地，從存儲器10中讀取在一個抽樣序列中所收集的一個X射線圖像的X射線檢測信號Yk。
時間滯后去除器11根據(jù)等式A-C來進行遞歸計算，并且獲得校正后的X射線檢測信號Xk，即，像素值，其中從X射線檢測信號Yk中去除了滯后部分。
當(dāng)未處理的X射線檢測信號Yk保留在存儲器10中時，操作返回到步驟S5。當(dāng)沒有保留未處理的X射線檢測信號Yk時，操作進行到步驟S8。
當(dāng)校正后的X射線檢測信號Xk對應(yīng)于在造影劑注入之前所收集到的X射線檢測信號Yk，并且從中去除了滯后部分時，將這些校正后的信號Xk確定為針對掩蔽圖像的信號。從存儲器10中讀取校正后的X射線檢測信號Xk，并且由DSA處理器14來創(chuàng)建掩蔽圖像。根據(jù)下面的等式D中的算術(shù)平均來創(chuàng)建掩蔽圖像M=(1/J)·(X1...+Xk-1+Xk+...+XJ)]]>=1/J·Σk=1J[Xk]···D]]>其中，M掩蔽圖像；以及J用于創(chuàng)建掩蔽圖像的信號Xk的數(shù)量。
當(dāng)校正后的X射線檢測信號Xk對應(yīng)于在造影劑注入之后所收集到的X射線檢測信號Yk，并且從中去除了滯后部分時，將這些校正后的信號Xk確定為針對活動物體圖像的信號。從存儲器10中讀取校正后的X射線檢測信號Xk，并且由DSA處理器14來創(chuàng)建活動物體圖像。根據(jù)下面的等式E中的加權(quán)平均來創(chuàng)建活動物體圖像Rk＝(1/K)·Xk+(1-1/K)·Rk-1…E其中，Rk在第k個遞歸處理之后的活動物體圖像；Rk-1在前一個時間點處的Rk；以及K針對遞歸處理的加權(quán)因子。
將假定K＝4來具體描述本實施例中的遞歸處理。首先，將K設(shè)置為0，并且將等式E中的R0設(shè)置為0，作為在X射線發(fā)射之前的初始值。在等式E中，設(shè)置K＝1。從等式E中獲得在第一遞歸處理之后的活動物體圖像R1，即，R1＝(1/4)·X1+(3/4)·R0。
在等式1中以1來遞增k(k＝k+1)之后，將前一個時間點的Rk-1代入到等式E，并且計算在第k個遞歸處理之后的活動物體圖像Rk。
當(dāng)已經(jīng)創(chuàng)建了掩蔽圖像和活動物體圖像時，DSA處理器14對掩蔽圖像和活動物體圖像進行DSA處理，以獲得減影圖像。
在圖像監(jiān)視器5上顯示所創(chuàng)建的減影圖像。
在該實施例中，在抽樣時間間隔Δt(＝1/30秒)之間的每一個周期，時間滯后去除器11計算與一個X射線圖像的X射線檢測信號Yk相對應(yīng)的校正后的X射線檢測信號Xk，并且由檢測信號處理器4創(chuàng)建X射線圖像。即，構(gòu)造該設(shè)備，還用于以大約每秒30個圖像的速率來逐一地創(chuàng)建X射線圖像，并且連續(xù)地顯示所創(chuàng)建的X射線圖像。因此，能夠進行X射線圖像的動態(tài)顯示。
接下來，將參考圖5來描述由時間滯后去除器11在圖4中的步驟S6所執(zhí)行的遞歸計算的處理。
圖5是表示在本實施例中的輻射檢測信號處理方法中，針對時間滯后去除的遞歸計算處理的流程圖。
進行設(shè)置k＝0，并且設(shè)置等式A中的X0＝0和等式C中的Sn0＝0，作為在X射線發(fā)射之前的初始值。在指數(shù)函數(shù)的數(shù)量為三(N＝3)的情況下，將S10、S20和S30均設(shè)置為0。
在等式A和C中，設(shè)置K＝1。就是說，從等式C，即Sn1＝X0+exp(Tn)·Sn0獲得S11、S21和S31。此外，通過將所獲得的S11、S21和S31和X射線檢測信號Y1代入等式A中，獲得校正后的X射線檢測信號。
在等式A和C中以1來遞增k(k＝k+1)之后，將前一個時間的Xk-1代入等式C，從而獲得S1k、S2k和S3k。此外，通過將所獲得的S1k、S2k和S3k和X射線檢測信號Yk代入等式A，來獲得校正后的X射線檢測信號Xk。
當(dāng)保留有未處理的X射線檢測信號Yk時，操作返回到步驟Q3。當(dāng)沒有保留未處理的X射線檢測信號Yk時，操作進行到接下來的步驟Q5。
獲得針對一個抽樣序列(針對一個X射線圖像)的校正后的X射線檢測信號Xk，以便完成針對一個抽樣序列的遞歸計算。
如上所述，根據(jù)本實施例中的濾光鏡設(shè)備，當(dāng)利用從X射線管1中所發(fā)出的X射線來照射病人M時，根據(jù)在抽樣時間間隔Δt(＝1/30秒)處從FPD 2中所輸出的X射線檢測信號Yk，來獲得活動物體圖像和掩蔽圖像。通過對活動物體圖像和掩蔽圖像進行減法處理來獲得減影圖像。在抽樣時間間隔Δt處所獲取的每一個X射線檢測信號Yk中所包含的滯后部分被認為是由于由多個指數(shù)函數(shù)所形成的沖激響應(yīng)所造成的。時間滯后去除器11根據(jù)等式A-C來進行遞歸計算，以便從各個X射線檢測信號Yk中去除滯后部分，從而獲得校正后的X射線檢測信號Xk。為了連續(xù)地拾取活動物體圖像和掩蔽圖像，在抽樣時間間隔Δt處連續(xù)地收集活動物體圖像的X射線檢測信號Yk和掩蔽圖像的X射線檢測信號Yk。因此，這些信號的滯后部分在時間上相關(guān)聯(lián)。當(dāng)在具有滯后部分的掩蔽圖像之后拾取活動物體圖像時(圖7)，滯后部分影響了活動物體圖像。這樣彼此影響的滯后部分用于完全消除由于作為輻射檢測設(shè)備的FPD2所造成的X射線檢測信號的時延。從已經(jīng)去除了彼此影響的滯后部分的校正后的檢測部分Xk中獲得活動物體圖像和掩蔽圖像。結(jié)果，完全從通過對活動物體圖像和掩蔽圖像執(zhí)行減法處理所獲得的減影圖像中去除了滯后部分。
本發(fā)明并不局限于前述實施例，而可以做如下修改(1)上述實施例采用FPD作為輻射檢測設(shè)備。本發(fā)明還可適用于具有除了FPD之外的其它的引起了X射線檢測信號中的時間滯后的輻射檢測設(shè)備的設(shè)備。
(2)盡管在前述實施例中的設(shè)備是熒光鏡設(shè)備，但是，本發(fā)明還可適用于除了熒光鏡設(shè)備之外的其它設(shè)備，例如，X射線CT設(shè)備。
(3)在前述實施例中的設(shè)備設(shè)計用于醫(yī)療用途。但是，本發(fā)明不僅適用于這樣的醫(yī)療設(shè)備，而且適用于工業(yè)用的設(shè)備，例如，無損檢查設(shè)備。
(4)在前述實施例中的設(shè)備使用X射線作為輻射。但是，本發(fā)明還可適用于使用除了X射線之外的其它輻射的設(shè)備。
(5)在前述實施例中，通過確定校正后的X射線檢測信號Xk的所述平均值來創(chuàng)建掩蔽圖像，并且通過對校正后的X射線檢測信號Xk進行遞歸處理來創(chuàng)建活動物體圖像。但是，活動物體圖像和掩蔽圖像的創(chuàng)建并不局限于所述技術(shù)，而可以采用用于創(chuàng)建活動物體圖像和掩蔽圖像的通用技術(shù)。例如，可以分別從單獨校正后的X射線檢測信號Xk從獲得掩蔽圖像和活動物體圖像。
(6)在前述實施例中，將在注入造影劑之前所拾取的熒光鏡圖像用作掩蔽圖像，而將在注入造影劑之后所拾取的病人的熒光鏡圖像用作活動物體圖像。掩蔽圖像和活動物體圖像并不局限于上述的熒光鏡圖像。例如，可以在X射線管和用于驅(qū)動X射線管的高電壓發(fā)生器(未示出)之間設(shè)置切換設(shè)備，用于在聚焦電壓和散焦電壓之間進行切換。在將造影劑提供給病人之后，將散焦電壓施加到X射線管上，以便拾取沒有高頻成分的圖像。接下來，將聚焦電壓施加到X射線管，以拾取其中保留了高頻成分的圖像。從針對前面的沒有高頻成分的圖像的X射線檢測信號中去除之后部分，并且可以將得到的圖像用作掩蔽圖像。從針對后面的其中保留了高頻成分的圖像的X射線檢測信號中去除滯后部分，并且可以將得到的圖像用作活動物體圖像。
(7)在前述實施例中，在拾取掩蔽圖像之后，將造影劑提供給病人，并且拾取活動物體圖像。在如上所述的修改(6)，例如，通過在注入造影劑之后在聚焦電壓和散焦電壓之間進行切換，連續(xù)地拾取掩蔽圖像和活動物體圖像，可以通過施加聚焦電壓首先來拾取活動物體圖像，之后，可以通過施加散焦電壓來拾取掩蔽圖像。
在不脫離本發(fā)明的精神和必要特性的情況下，能夠以其他特定形式來具體實現(xiàn)本發(fā)明，因此，應(yīng)該對指明了本發(fā)明的范圍的所附權(quán)利要求進行參考，而不是前述的說明書。
權(quán)利要求
1.一種射線照相設(shè)備，具有輻射發(fā)射裝置，用于向待檢查的對象發(fā)射輻射；輻射檢測裝置，用于檢測通過待檢查對象傳送來的輻射；以及信號抽樣裝置，用于以預(yù)定的抽樣時間間隔從輻射檢測裝置獲取輻射檢測信號，以便當(dāng)將輻射發(fā)射到待檢查的對象時，根據(jù)以預(yù)定抽樣時間間隔從輻射檢測裝置輸出的輻射檢測信號，來獲得活動物體圖像和掩蔽圖像，所述活動物體圖像和掩蔽圖像經(jīng)過了減法處理，以獲得減影圖像，所述設(shè)備包括時間滯后去除裝置，用于在假定在預(yù)定抽樣時間間隔所獲取的每一個所述的輻射檢測信號中所包含的滯后部分是由于由一個指數(shù)函數(shù)或具有不同衰減時間常數(shù)的多個指數(shù)函數(shù)所形成的沖激響應(yīng)造成的情況下，通過遞歸計算從輻射檢測信號中去除滯后部分；其中，為了連續(xù)地拾取活動物體圖像和掩蔽圖像，在抽樣時間間隔處連續(xù)地檢測與活動物體圖像相關(guān)的輻射檢測信號和與掩蔽圖像相關(guān)的輻射檢測信號，由所述時間滯后去除裝置從輻射檢測信號中去除滯后部分以獲得校正后的輻射檢測信號，用于形成活動物體圖像和掩蔽圖像，并且獲得減影圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射線照相設(shè)備，其中設(shè)置所述時間滯后去除裝置，以便根據(jù)下面的等式A-C來執(zhí)行用于從每一個輻射檢測信號中去除滯后部分的遞歸計算Xk=Yk-Σn=1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}···A]]>Tn＝-Δt/τn…BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)…C其中，Δt抽樣時間間隔；k表示在抽樣時間序列中的第k個時間點的下標(biāo)；Yk在第k個抽樣時間所獲取的輻射檢測信號；Xk從信號Yk中去除了滯后部分的校正后的輻射檢測信號；Xk-1在前一個時間點所獲取的信號Xk；Sn(k-1)在前一個時間點處的Snk；exp指數(shù)函數(shù)；N形成沖激響應(yīng)的具有不同時間常數(shù)的指數(shù)函數(shù)的數(shù)量；n表示形成沖激響應(yīng)的指數(shù)函數(shù)之一的下標(biāo)；αn指數(shù)函數(shù)n的強度；以及τn指數(shù)函數(shù)n的衰減時間常數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射線照相設(shè)備，其中通過從下面的等式D獲得所述校正后的輻射檢測信號Xk的算術(shù)平均來創(chuàng)建所述掩蔽圖像M=(1/J)·(X1···+Xk-1+Xk+···+XJ)]]>=1/J·Σk=1J[Xk]···D]]>其中，M掩蔽圖像；以及J用于創(chuàng)建掩蔽圖像的信號Xk的數(shù)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射線照相設(shè)備，其中根據(jù)下面給出了所述校正后的輻射檢測信號Xk的加權(quán)平均的等式E，通過遞歸處理來創(chuàng)建所述活動物體圖像RK＝(1/K)·Xk+(1-1/K)·Rk-1…E其中，Rk在第k個遞歸處理之后的活動物體圖像；Rk-1在前一個時間點處的Rk；以及K針對遞歸處理的加權(quán)因子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射線照相設(shè)備，其中所述輻射檢測裝置是具有在X射線檢測表面上縱向和橫向排列的大量X射線檢測元件的平板型X射線檢測器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射線照相設(shè)備，其中所述設(shè)備是醫(yī)療設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的射線照相設(shè)備，其中所述醫(yī)療設(shè)備是熒光鏡設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的射線照相設(shè)備，其中所述醫(yī)療設(shè)備是X射線CT設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射線照相設(shè)備，其中所述設(shè)備用于工業(yè)用途。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的射線照相設(shè)備，其中所述工業(yè)用途的設(shè)備是無損檢查設(shè)備。
11.一種輻射檢查信號處理方法，用于以預(yù)定抽樣時間間隔獲取通過照射待檢查對象所產(chǎn)生的輻射檢測信號，根據(jù)以預(yù)定抽樣時間間隔輸出的輻射檢測信號來創(chuàng)建活動物體圖像和掩蔽圖像，并且進行信號處理，以便通過減法處理來獲得減影圖像，所述方法包括步驟(a)在抽樣時間間隔處連續(xù)地檢測與活動物體圖像相關(guān)的輻射檢測信號和與掩蔽圖像相關(guān)的輻射檢測信號，以便連續(xù)地拾取活動物體圖像和掩蔽圖像；(b)在假定在預(yù)定抽樣時間間隔所獲取的每一個所述的輻射檢測信號中所包含的滯后部分是由于由具有不同衰減時間常數(shù)的多個指數(shù)函數(shù)所形成的沖激響應(yīng)造成的情況下，通過遞歸計算從輻射檢測信號中去除滯后部分；(c)根據(jù)通過從輻射檢測信號中去除滯后部分所確定的校正后的輻射檢測信號，來獲得活動物體圖像和掩蔽圖像，并且獲得減影圖像。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的輻射檢測信號處理方法，其中根據(jù)下面的等式A-C來執(zhí)行用于從每一個輻射檢測信號中去除滯后部分的遞歸計算Xk=Yk-Σn=1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}···A]]>Tn＝-Δt/τn…BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)…C其中，Δt抽樣時間間隔；k表示在抽樣時間序列中的第k個時間點的下標(biāo)；Yk在第k個抽樣時間所獲取的輻射檢測信號；Xk從信號Yk中去除了滯后部分的校正后的輻射檢測信號；Xk-1在前一個時間點所獲取的信號Xk；Sn(k-1)在前一個時間點處的Snk；exp指數(shù)函數(shù)；N形成沖激響應(yīng)的具有不同時間常數(shù)的指數(shù)函數(shù)的數(shù)量；n表示形成沖激響應(yīng)的指數(shù)函數(shù)之一的下標(biāo)；αn指數(shù)函數(shù)n的強度；以及τn指數(shù)函數(shù)n的衰減時間常數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的輻射檢測信號處理方法，其中通過從下面的等式D獲得所述校正后的輻射檢測信號Xk的算術(shù)平均來創(chuàng)建所述掩蔽圖像M=(1/J)·(X1···+Xk-1+Xk+···+XJ)]]>=1/J·Σk=1J[Xk]···D]]>其中，M掩蔽圖像；以及J用于創(chuàng)建掩蔽圖像的信號Xk的數(shù)量。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的輻射檢測信號處理方法，其中根據(jù)下面給出了所述校正后的輻射檢測信號Xk的加權(quán)平均的等式E，通過遞歸處理來創(chuàng)建所述活動物體圖像RK＝(1/K)·Xk+(1-1/K)·Rk-1…E其中，Rk在第k個遞歸處理之后的活動物體圖像；Rk-1在前一個時間點處的Rk；以及K針對遞歸處理的加權(quán)因子。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的輻射檢測信號處理方法，其中在拾取所述掩蔽圖像之后，將造影劑提供給待檢查的對象，并且拾取所述活動物體圖像。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的輻射檢測信號處理方法，其中通過在要施加到用于向待檢查對象發(fā)射輻射的輻射發(fā)射裝置上的聚焦電壓和散焦電壓之間進行切換，來拾取所述掩蔽圖像和所述活動物體圖像。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的輻射檢測信號處理方法，其中在將造影劑提供給待檢查對象時，將所述散焦電壓施加到所述輻射發(fā)射裝置上以拾取所述掩蔽圖像，并且此后，將所述聚焦電壓施加到所述輻射發(fā)射裝置以拾取所述活動物體圖像。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的輻射檢測信號處理方法，其中在將造影劑提供給待檢查對象時，將所述聚焦電壓施加到所述輻射發(fā)射裝置上以拾取所述活動物體圖像，并且此后，將所述散焦電壓施加到所述輻射發(fā)射裝置以拾取所述掩蔽圖像。
全文摘要
通過減法處理(DSA處理)，從活動物體圖像和掩蔽圖像中獲得減影圖像。在每一個X射線檢測信號中所包括的滯后部分被認為是由于由指數(shù)函數(shù)所形成的沖激響應(yīng)所造成的。通過遞歸計算從每一個X射線檢測信號中去除滯后部分，以便獲得校正后的X射線檢測信號。從這樣的校正后的檢測信號中獲得活動物體圖像和掩蔽圖像。
文檔編號H04N5/325GK1579330SQ20041005635
公開日2005年2月16日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月8日
發(fā)明者岡村升一, 藤井圭一, 足立晉, 平澤伸也, 吉牟田利典, 田邊晃一, 淺井重哉, 西村曉弘 申請人:株式會社島津制作所