專利名稱：放射線照相設(shè)備和放射線檢測信號處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于發(fā)射錐形束的放射線發(fā)射裝置，能夠在跨過受檢對象彼此相對的兩個非圓形軌道之一上移動，以及一種用于檢測對象的透射X線圖像的平面放射線圖像檢測裝置，能夠在另一個軌道上與放射線發(fā)射裝置的移動同步地移動。本發(fā)明涉及一種非回轉(zhuǎn)(non-revolving)型放射線照相設(shè)備，用于根據(jù)由移動中的放射線圖像檢測裝置從不同放射線照相角度檢測到的對象的透射放射線圖像的放射線檢測信號，重構(gòu)對象的放射線截面圖。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于抑制由包括在放射線檢測信號中的滯后引起的放射線截面圖像質(zhì)量下降的技術(shù)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，在例如醫(yī)院的醫(yī)療機構(gòu)中安裝了回轉(zhuǎn)型X線照相設(shè)備或X線CT設(shè)備。該設(shè)備包括用于發(fā)射錐形X線束的X線管和用于檢測患者的透射X線圖像的X線檢測器。X線管和X線檢測器被設(shè)置成沿著圍繞患者的圓形軌道旋轉(zhuǎn)一個完整的圓形(或至少半個圓)。除了回轉(zhuǎn)型設(shè)備以外，還使用了非回轉(zhuǎn)型X線照相設(shè)備。
具體地，非回轉(zhuǎn)型X線照相設(shè)備具有用于發(fā)射錐形束的X線管，能夠在跨過患者彼此相對的兩個非圓形軌道(例如，兩個線性軌道)之一上移動，以及一種用于檢測患者的透射X線圖像的平面X線檢測器，能夠在另一個軌道上與X線管的移動同步地移動。利用X線管和X線檢測器的移動，X線檢測器能夠在不同的放射線照相角度處檢測X線。設(shè)備根據(jù)患者的多個透射放射線圖像的放射線檢測信號來重構(gòu)患者的X線截面圖像。
與回轉(zhuǎn)型設(shè)備相比，非回轉(zhuǎn)型X線照相設(shè)備能夠執(zhí)行X線照相而無需將X線管和X線檢測器移動經(jīng)過多于一個半圓(見日本待審專利公開No.2002-263093，第2頁和圖1到3)。
作為在用于檢測患者的透射X線圖像的非回轉(zhuǎn)型X線照相設(shè)備中使用的平面X線檢測器，近年來，代替以前類型的圖像增強器，越來越廣泛地使用了平板放射線檢測器(FPD)。
參考圖1，具體說明了在傳統(tǒng)非回轉(zhuǎn)型X線照相設(shè)備中重構(gòu)X線截面圖像的模式。
如圖1所示，最終以清楚的、提取的狀態(tài)顯示了患者M的放射線照相截面Ma。在X線照相中，從圖1中的右側(cè)位置P1到左側(cè)位置P2水平地移動X線管51，以改變從X線管51發(fā)射的X線的照射角度。利用X線管51的發(fā)射角度的變化，圖像增強器管52水平地從圖1的左側(cè)向右側(cè)移動，以獲取具有不同放射線照相角度的患者的多個透射X線圖像的X線檢測信號。利用所獲取的X線檢測信號來執(zhí)行積分處理(相加)以疊加并合成透射X線圖像。
即，根據(jù)X線管51的發(fā)射角度來移動圖像增強器管52，以便將位于放射線照相截面Ma中的點A和B恒定地投影到圖像增強器管52的X線檢測表面52a上的對應(yīng)點a和b。利用這種結(jié)構(gòu)，隨著X線的照射角度的變化，將放射線照相截面Ma以外的點C投影到X線檢測表面52a的不同位置。在當X線管51處于位置P1的放射線照相角度處，將點C投影到X線檢測表面52a上的點c1。在當X線管51移向不同位置P2時的放射線照相角度處，將點C投影到X線檢測表面52a上的點c2。
當積分所獲取的X線檢測信號時，例如，在整個X線截面圖像上分布來自點C的信號。結(jié)果，處于完全積分狀態(tài)的X線截面圖像中的點C成為模糊圖像。點C距離放射線照相截面Ma越遠，模糊出現(xiàn)的程度就越高。因此，通過積分從不同放射線照相角度獲取的多個透射X線圖像的X線檢測信號，只有放射線照相截面Ma清楚地出現(xiàn)在所合成的X線圖像中。即，當前所獲得的X線圖像看起來就像在放射線照相截面Ma處切割(incise)了患者M。
然而，傳統(tǒng)非回轉(zhuǎn)型X線照相設(shè)備具有由包括在X線檢測信號中的滯后部分引起的X線截面圖像的質(zhì)量下降的缺點。
即，作為滯后部分或噪聲(錯誤部分)，之前獲取的X線檢測信號的剩余未讀取部分疊加在之后的X線檢測信號上。該噪聲引起了損害X線截面圖像的質(zhì)量的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮到上述指出的現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)，且其目的是提供一種能夠抑制由包括在放射線檢測信號中的滯后部分引起的放射線截面圖像的質(zhì)量下降的非回轉(zhuǎn)型放射線照相設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，通過一種用于獲得放射線照相圖像的放射線照相設(shè)備實現(xiàn)了上述目的，所述設(shè)備包括放射線發(fā)射裝置，用于向設(shè)置在頂板(top board)上的受檢對象(subject)發(fā)射錐形放射線束；跨過對象與放射線發(fā)射裝置相對的平面放射線圖像檢測裝置，用于檢測對象的透射放射線圖像；成像系統(tǒng)掃描裝置，用于同步地移動跨過對象彼此相對的兩個非圓形軌道之一上的放射線發(fā)射裝置和另一個軌道上的放射線圖像檢測裝置；截面圖像重構(gòu)裝置，用于在成像系統(tǒng)掃描裝置移動放射線發(fā)射裝置和放射線圖像檢測裝置的同時，根據(jù)放射線圖像檢測裝置從不同放射線照相角度檢測到的目標的透射放射線圖像的放射線檢測信號，重構(gòu)目標的放射線截面圖像；以及時間滯后去除裝置，用于通過從放射線圖像檢測裝置輸出的放射線檢測信號中去除滯后部分來獲得無滯后放射線檢測信號；其中截面圖像重構(gòu)裝置通過利用由時間滯后去除裝置獲得的無滯后放射線檢測信號來重構(gòu)放射線截面圖像。
根據(jù)本發(fā)明，當放射線照相設(shè)備(以下稱為“層析成像設(shè)備”)執(zhí)行放射線照相操作時，成像系統(tǒng)掃描裝置同步地移動跨過對象彼此相對的兩個非圓形軌道之一上的放射線發(fā)射裝置，并移動(掃描)另一個軌道上的平面放射線圖像檢測裝置。在該掃描移動期間，放射線發(fā)射裝置從不同發(fā)射角度向?qū)ο蟀l(fā)射錐形放射線束，放射線圖像檢測裝置檢測對象的多個透射放射線照相圖像。截面圖像重構(gòu)裝置根據(jù)對象的透射放射線照相圖像的放射線檢測信號來重構(gòu)放射線截面圖像。
為了重構(gòu)放射線截面圖像，時間滯后去除裝置通過從放射線圖像檢測裝置輸出的放射線檢測信號中去除滯后部分來獲得無滯后放射線檢測信號。截面圖像重構(gòu)裝置通過利用由時間滯后去除裝置獲得的無滯后放射線檢測信號來重構(gòu)放射線截面圖像。
即，根據(jù)本發(fā)明的放射線照相設(shè)備能夠抑制由于包括在放射線檢測信號中的滯后部分引起的放射線截面圖像的質(zhì)量下降。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，截面圖像重構(gòu)裝置通過執(zhí)行積分處理來疊加并合成透射放射線圖像、使用時間滯后去除裝置從不同角度檢測到的目標的透射放射線圖像的放射線檢測信號中獲得的無滯后放射線檢測信號，重構(gòu)目標的放射線截面圖像。
利用該結(jié)構(gòu)，截面圖像重構(gòu)裝置能夠通過采樣數(shù)據(jù)處理，即，積分處理來疊加并合成透射放射線圖像，使用從不同放射線照相角度檢測的對象的透射放射線圖像的放射線檢測信號中獲得的無滯后放射線檢測信號，重構(gòu)放射線截面圖像。
根據(jù)本發(fā)明的放射線照相設(shè)備還包括無滯后放射線信號存儲裝置，用于連續(xù)地存儲時間滯后去除裝置從不同放射線照相角度檢測到的對象的透射放射線圖像的放射線檢測信號中獲得的無滯后放射線檢測信號；其中截面圖像重構(gòu)裝置通過執(zhí)行積分處理來疊加并合成透射放射線圖像、使用連續(xù)地存儲在無滯后放射線信號存儲裝置中的無滯后放射線檢測信號，重構(gòu)對象的放射線截面圖像。
該結(jié)構(gòu)能夠有效地抑制由于包括在放射線檢測信號中的滯后部分引起的放射線截面圖像的質(zhì)量下降。
放射線照相設(shè)備還包括信號采樣裝置，用于以預定的采樣時間間隔從放射線檢測裝置獲得放射線檢測信號；其中基于由具有不同衰減時間常數(shù)的多個指數(shù)函數(shù)形成的沖激響應(yīng)引起了包含在信號采樣裝置以預定采樣時間間隔獲得的每一個放射線檢測信號中的滯后部分的假設(shè)，通過遞歸計算，時間滯后去除裝置從放射線檢測信號中去除滯后部分。
利用該結(jié)構(gòu)，信號采樣裝置以預定的采樣時間間隔從放射線檢測裝置獲得放射線檢測信號，且通過遞歸計算，時間滯后去除裝置從放射線檢測信號中去除滯后部分來計算無滯后放射線檢測信號。該遞歸計算基于由具有不同衰減時間常數(shù)的多個指數(shù)函數(shù)形成的沖激響應(yīng)引起了包含在每一個放射線檢測信號中的滯后部分的假設(shè)。與假設(shè)單個指數(shù)函數(shù)形成沖激響應(yīng)的情況相比，能夠從每一個放射線檢測信號中完全地去除滯后部分，以產(chǎn)生無滯后X線檢測信號。
具體地，優(yōu)選地，時間滯后去除裝置根據(jù)以下方程A-C，執(zhí)行用于從每一個放射線檢測信號中去除滯后部分的遞歸計算Xk＝Y(jié)k-∑n＝1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk} ...ATn＝-Δt/τn...BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)...C其中Δt采樣時間間隔；k表示在采樣時間序列中第k個時間點的下標；Yk在第k個采樣時間得到的X線檢測信號；Xk具有從信號Yk去除了滯后部分的無滯后X線檢測信號；Xk-1在前一個時間點得到的信號Xk；Sn(k-1)在前一個時間點的Sn；exp指數(shù)函數(shù)；N形成了沖激響應(yīng)的具有不同時間常數(shù)的指數(shù)函數(shù)的數(shù)目；n表示形成了沖激響應(yīng)的指數(shù)函數(shù)之一的下標；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)。
截面圖像重構(gòu)裝置通過將來自卷積處理的投影數(shù)據(jù)投影回實質(zhì)上設(shè)置到截面受檢對象的網(wǎng)格點(lattice point)集合來重構(gòu)放射線截面圖像。
放射線照相設(shè)備可以是醫(yī)療設(shè)備或用于工業(yè)的設(shè)備。具體地，用于工業(yè)使用的設(shè)備可以是無損探傷設(shè)備。
平面放射線圖像檢測裝置可以包括具有沿縱向和橫向設(shè)置在放射線檢測表面上的、由半導體構(gòu)成的多個X線檢測單元的平板X線檢測器。
當使用平板X線檢測器時，時間滯后去除裝置消除了由平板X線檢測器提供的放射線檢測信號中的時間滯后，并去除了輸出圖像中的復雜檢測變形。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，通過一種放射線檢測信號處理方法實現(xiàn)了上述目的，所述方法用于在預定采樣時間間隔獲得放射線檢測信號，同時同步地移動在跨過對象彼此相對的兩個非圓形軌道之一上的放射線發(fā)射裝置并移動在另一個軌道上的放射線圖像檢測裝置，并根據(jù)在預定采樣時間間隔輸出的放射線檢測信號來執(zhí)行信號處理以獲得放射線照相圖像，所述方法包括步驟基于由一個指數(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)形成的沖激響應(yīng)引起了包含以預定采樣時間間隔獲得的每一個放射線檢測信號中的滯后部分的假設(shè)，通過遞歸計算，從放射線檢測信號中去除滯后部分。
具體地，優(yōu)選地，根據(jù)以下方程A-C，執(zhí)行用于從每一個放射線檢測信號中去除滯后部分的遞歸計算Xk＝Y(jié)k-∑n＝1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk} ...ATn＝-Δt/τn...BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)...C其中Δt采樣時間間隔；k表示在采樣時間序列中第k個時間點的下標；Yk在第k個采樣時間得到的X線檢測信號；Xk具有從信號Yk去除了滯后部分的無滯后X線檢測信號；Xk-1在前一個時間點得到的信號Xk；Sn(k-1)在前一個時間點的Sn；exp指數(shù)函數(shù)；N形成了沖激響應(yīng)的具有不同時間常數(shù)的指數(shù)函數(shù)的數(shù)目；n表示形成了沖激響應(yīng)的指數(shù)函數(shù)之一的下標；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)。


為了說明本發(fā)明的目的，其中以附圖的形式給出了本發(fā)明的幾種優(yōu)選實施例，然而，可以理解的是本發(fā)明并不限于所示的確切設(shè)計和裝置。
圖1是示出了在傳統(tǒng)設(shè)備中重構(gòu)X線截面圖像的模式的示意圖；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的X線照相設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)的方框圖；圖3是X線照相設(shè)備中使用的FPD的平面圖；圖4是示出了在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備進行X線照相期間對X線檢測信號進行采樣的狀態(tài)的示意圖；圖5是示出了在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中用于時間滯后去除的遞歸計算的流程圖；圖6是示出了在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中重構(gòu)X線截面圖像的模式的示意圖；圖7是示出了在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中X線照相的放射線照相過程的流程圖；以及圖8示出了在修改的X線照相設(shè)備中的掃描系統(tǒng)的概況的示意圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細說明。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的X線照相設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)的方框圖。
如圖2所示，X線照相設(shè)備包括頂板1，用于支撐要放射線照相的患者M；X線管2，用作用于向頂板1上的患者M發(fā)射錐形X線束的放射線發(fā)射裝置；用于檢測患者M的透射X線圖像的平板X線檢測器3(以下適當?shù)胤Q作FPD)，用作跨過患者M與X線管2相對的平面放射線檢測裝置；以及用作成像系統(tǒng)掃描裝置的成像系統(tǒng)掃描器4，用于在用作跨過患者M彼此相對的非圓形軌道的兩個線性軌道NA和NB之一的線性軌道NA上移動X線管2，并用于在另一個軌道NB上與X線管2的移動同步地移動FPD 3。
當本實施例中的設(shè)備執(zhí)行放射線照相時，成像系統(tǒng)掃描器4同步地移動在線性軌道NA上的X線管2和線性軌道NB上的FPD 3。因此，當執(zhí)行非回轉(zhuǎn)型成像系統(tǒng)掃描時，驅(qū)動X線管2，以便從連續(xù)變化的發(fā)射角度向患者M發(fā)射錐形X線束。FPD 3檢測具有不同放射線照相角度的患者M的透射X線圖像的X線檢測信號。
具體地，成像系統(tǒng)掃描器4具有線性地移動X線管2的功能、改變X線管2的X線發(fā)射角度(轉(zhuǎn)動角度)的功能以及線性地移動FPD3的功能。如圖2所示，在成像系統(tǒng)掃描控制器4A的控制下，成像系統(tǒng)掃描器4可操作用于將X線管2水平地依次移向位置F1、位置F2和位置F3，并同時調(diào)整X線管2的轉(zhuǎn)動角度以便改變X線發(fā)射角度。根據(jù)X線發(fā)射角度的變化，成像系統(tǒng)掃描器4將FPD 3依次移向位置f1、位置f2和位置f3，以進行成像系統(tǒng)掃描。
在X線發(fā)射控制器2A的控制下，X線管2可操作用于在適當?shù)臅r間向患者M發(fā)射錐形X線束。
如圖3所示，在向其投射病人M的透射X線圖像的X線檢測表面3A上，F(xiàn)PD 3具有沿著患者M身體軸的X方向和垂直于身體軸的Y方向而縱向以及橫向地設(shè)置的多個X線檢測單元3a。例如，在本實施例中使用的FPD 3中，設(shè)置X線檢測單元3a，以在X線檢測表面3A上形成大約30厘米長、30厘米寬的1024×1024的矩陣。由于FPD3形狀薄且重量輕，F(xiàn)PD 3周圍的結(jié)構(gòu)緊湊。其平面表面產(chǎn)生很少的圖像變形。結(jié)果，放射線檢測信號精確地與患者M的透射放射線照相圖像相對應(yīng)。
在本實施例的設(shè)備中，可以由頂板驅(qū)動機構(gòu)(未示出)來垂直以及縱向和橫向地移動頂板1。因此，通過頂板1的移動，X線管2和FPD 3相對于患者M的位置是可變的，由此進行受檢身體區(qū)域和放射線照相放大率的調(diào)整。
如圖2所示，本實施例中的X線照相設(shè)備還包括相連并設(shè)置在FPD 3的下游的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器5，用作信號采樣裝置，用于以預定的采樣時間間隔Δt，從FPD 3提取并數(shù)字化X線檢測信號(放射線檢測信號)；檢測信號存儲器6，用于臨時存儲從模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器5輸出的X線檢測信號；時間滯后去除器7，用于通過從FPD 3獲得的X線檢測信號中去除滯后部分來獲得無滯后X線檢測信號(無滯后放射線檢測信號)；以及無滯后信號存儲器8，用于臨時存儲具有從X線檢測信號中去除了滯后部分的無滯后X線檢測信號。無滯后信號存儲器8與本發(fā)明的無滯后放射線檢測信號存儲裝置相對應(yīng)。
模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器5連續(xù)地以采樣時間間隔Δt提取透射X線圖像的X線檢測信號，并將X線檢測信號存儲在設(shè)置在轉(zhuǎn)換器5的下游的X線檢測信號存儲器中。即，如圖4所示，在例如1/30秒的采樣間隔Δt之間的每一個周期，收集用于透射X線圖像的所有X線檢測信號，并連續(xù)地存儲到X線檢測信號存儲器6。
在X線照射之前開始用于采樣(提取)X線檢測信號的操作。在通過操作員手動地或作為X線發(fā)射命令互鎖自動地進行X線發(fā)射之前，開始由模數(shù)轉(zhuǎn)換器5執(zhí)行的X線檢測信號的采樣。
時間滯后去除器7從X線檢測信號存儲器6中讀取X線檢測信號，并從中獲得無滯后X線檢測信號。基于具有不同衰減時間常數(shù)的多個指數(shù)函數(shù)形成的脈沖響應(yīng)引起了包含在每一個X線檢測信號中的滯后部分的假設(shè)，通過遞歸計算，從每一個X線檢測信號中獲得無滯后X線檢測信號。將如上獲得的無滯后X線檢測信號發(fā)送到無滯后信號存儲器8，并且還發(fā)送到截面圖像重構(gòu)單元9。
FPD 3具有未被取走的一部分X線檢測信號，并且這部分殘留為下一個X線檢測信號中的滯后部分。時間滯后去除器7去除該滯后部分以產(chǎn)生無滯后X線檢測信號?；谟删哂胁煌p時間常數(shù)的多個指數(shù)函數(shù)形成的沖激響應(yīng)引起了包含在每一個放射線檢測信號中的滯后部分的假設(shè)，時間滯后去除器7執(zhí)行去除操作。與假設(shè)單個指數(shù)函數(shù)形成沖激響應(yīng)的情況相比，能夠從每一個放射線檢測信號中完全地去除滯后部分，以產(chǎn)生無滯后X線檢測信號。
具體地，時間滯后去除器7通過利用以下設(shè)置的方程A-C，執(zhí)行用于從每一個X線檢測信號中去除滯后部分的遞歸計算處理。
如圖2和方程A-C所示，在獲得當前的無滯后X線檢測信號時，時間滯后去除器7通過使用在前一個時間點獲得并臨時存儲在無滯后信號存儲器8中的無滯后X線檢測信號來執(zhí)行遞歸計算處理。
Xk＝Y(jié)k-∑n＝1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}...ATn＝-Δt/τn...BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)...C其中Δt采樣時間間隔；k表示在采樣時間序列中第k個時間點的下標；Yk在第k個采樣時間得到的X線檢測信號；Xk具有從信號Yk去除了滯后部分的無滯后X線檢測信號；Xk-1在前一個時間點得到的信號Xk；Sn(k-1)在前一個時間點的Sn；exp指數(shù)函數(shù)；N形成了沖激響應(yīng)的具有不同時間常數(shù)的指數(shù)函數(shù)的數(shù)目；n表示形成了沖激響應(yīng)的指數(shù)函數(shù)之一的下標；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)。
即，方程A中的第二項“∑n＝1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}”對應(yīng)于滯后部分。因此，本實施例中的設(shè)備迅速從構(gòu)成緊遞歸公式的方程A-C中得到無滯后X線檢測信號Xk。
接下來，將參考圖5，對時間滯后去除器7執(zhí)行的遞歸計算的處理進行具體說明。
圖5是示出了本實施例中用于時間滯后去除的遞歸計算處理的流程圖。
在X線發(fā)射之前，在方程A中設(shè)置k＝0、X0＝0，并在方程C中設(shè)置Sn0＝0作為初始值。當指數(shù)函數(shù)的數(shù)目為3(N＝3)時，將S10、S20和S30均設(shè)為0。
在方程A和C中，設(shè)置k＝1，從方程C中得到S11、S21和S31，即Sn1＝X0+exp(Tn)·Sn0。此外，通過將得到的S11、S21和S31和X線檢測信號Y1代入方程A得到無滯后X線檢測信號X1。
在將方程A和C中的k加1(k＝k+1)之后，通過將前一次得到的Xk-1代入方程C來得到S1k、S2k和S3k。此外，通過將S1k、S2k和S3k和X線檢測信號Yk代入方程A來得到無滯后X線檢測信號Xk。
當剩余有未處理X線檢測信號Yk時，操作返回步驟Q3。當沒有未處理X線檢測信號Yk剩余時，操作前進到步驟Q5。
得到用于一個采樣序列(一幅X線圖像)的無滯后X線檢測信號Xk，以完成用于一個采樣序列的遞歸計算。
在該實施例中，時間滯后去除器7通過利用在X線發(fā)射之前由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器5得到的X線檢測信號，獲得了無滯后X線檢測信號。結(jié)果，當X線發(fā)射時，通過去除包括在X線檢測信號中的滯后部分，當X線發(fā)射時能夠立即適當?shù)孬@得無滯后X線檢測信號。
如圖2所示，本實施例中的X線照相設(shè)備包括時間滯后去除器7下游的截面圖像重構(gòu)單元9。當成像掃描器4移動X線管2和FPD 3時，截面圖像重構(gòu)單元9根據(jù)FPD 3在不同放射線照相角度連續(xù)或間歇檢測到的患者M的多個透射X線圖像的X線檢測信號，重構(gòu)患者M的X線截面圖像。
具體地，利用信號積分器10，截面圖像重構(gòu)單元9重構(gòu)X線截面圖像，信號積分器10執(zhí)行積分處理，以便疊加并合成時間滯后去除器7從在不同放射線照相角度檢測到的患者M的透射X線圖像的X線檢測信號中獲得的無滯后X線檢測信號。
將由截面圖像重構(gòu)單元9重構(gòu)的X線截面圖像發(fā)送并存儲到截面圖像存儲器11中。將X線截面圖像顯示在圖像監(jiān)視器12上，或如果必要，由打印機(未示出)打印在紙上。
參考圖6，具體說明本實施例中非回轉(zhuǎn)型X線照相設(shè)備中重構(gòu)X線截面圖像的模式。
最終以清楚的、提取的狀態(tài)顯示了患者M的放射線照相截面Ma。在X線照相中，在不同放射線照相角度獲取患者M的多個透射X線圖像的X線檢測信號，同時改變X線管2的X線發(fā)射角度并改變與X線管2的X線發(fā)射角度的變化互鎖的FPD 3的位置的變化。積分(相加)X線檢測信號以疊加并合成透射X線圖像。
具體地，根據(jù)X線管2的發(fā)射角度來移動FPD 3，以便將位于放射線照相截面Ma中的點G和H恒定地投影到FPD 3的X線檢測表面3A上的對應(yīng)點g和h。然后，隨著X線的照射角度的變化，將放射線照相截面Ma以外的點I投影到X線檢測表面3A上的不同位置。在當X線管2處于位置K1的放射線照相角度處，將點I投影到位于位置k1的X線檢測表面3A上的點i1。在當X線管2移向不同位置K2時的放射線照相角度處，將點I投影到位于位置k2的X線檢測表面52a上的點i2。
當積分X線檢測信號時，在整個X線截面圖像上分布來自點I的信號。結(jié)果，處于完全積分狀態(tài)的X線截面圖像中的點I成為模糊圖像。點I距離放射線照相截面Ma越遠，模糊出現(xiàn)的程度就越高。因此，通過積分從不同放射線照相角度獲取的多個透射X線圖像的X線檢測信號，只有放射線照相截面Ma清楚的出現(xiàn)在所合成的X線圖像中。即，當前所獲得的X線圖像看起來就像在放射線照相截面Ma處切割了患者M。
因此，根據(jù)本實施例的設(shè)備，通過由截面圖像重構(gòu)單元9的信號積分器10執(zhí)行簡單數(shù)據(jù)處理以積分無滯后X線檢測信號，能夠重構(gòu)X線截面圖像。
本實施例中的設(shè)備還包括操作單元13，用于輸入執(zhí)行放射線照相所需的指令、數(shù)據(jù)等。該操作單元13是例如鍵盤和鼠標的輸入設(shè)備的形式。
在本實施例的設(shè)備中，響應(yīng)從操作單元13輸入的指令和數(shù)據(jù)或隨著放射線照相操作的進行，根據(jù)從主控制器14發(fā)送的各種命令，X線發(fā)射控制器2A、成像系統(tǒng)掃描控制器4A、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器5、時間滯后去除器7和截面圖像重構(gòu)單元9執(zhí)行控制和處理。
接下來，將參考附圖，具體說明利用本實施例中的設(shè)備執(zhí)行X線照相的操作。
圖7是示出了本實施例中的X線照相的過程的流程圖。
操作員通過利用操作單元13，輸入指令以開始放射線照相操作。
在X線照射之前，模數(shù)轉(zhuǎn)換器5開始在采樣時間間隔Δt(＝1/30秒)之間的每一個周期從FPD 3提取用于一幅X線圖像的X線檢測信號Yk。將提取的X線檢測信號存儲在X線檢測信號存儲器6中。
響應(yīng)操作員進行的設(shè)置，成像系統(tǒng)掃描器4開始非回轉(zhuǎn)成像系統(tǒng)掃描，以便同步地在線性軌道NA上移動X線管2和在線性軌道NB上移動FPD 3。
并行于操作員發(fā)起的到患者M的間歇或連續(xù)X線發(fā)送，模數(shù)轉(zhuǎn)換器5在采樣時間間隔Δt之間的每一個周期重復提取用于一幅X線圖像的X線檢測信號并將信號存儲在X線檢測信號存儲器6中。
從X線檢測信號存儲器6中逐個讀取用于一幅X線圖像的X線檢測信號Yk。時間滯后去除器7通過利用方程A-C的遞歸計算，獲得從X線檢測信號Yk中去除了滯后部分的無滯后X線信號Xk。
截面圖像重構(gòu)單元9的信號積分器10在每一個瞬間對存儲在無滯后信號存儲器8中的無滯后X線檢測信號Xk執(zhí)行積分(即，相加)處理，以合成透射X線圖像。
繼續(xù)步驟S4到S6，直到成像系統(tǒng)掃描器4進行的成像系統(tǒng)掃描和截面圖像重構(gòu)單元9的信號積分器10進行的積分處理完成。當成像系統(tǒng)掃描器4進行的成像系統(tǒng)掃描和截面圖像重構(gòu)單元9的信號積分器10進行的積分處理完成時，意味著對于放射線照相截面Ma，已經(jīng)完成了X線截面圖像。操作轉(zhuǎn)到步驟S8。
將放射線照相截面Ma的X線圖像存儲在截面圖像存儲器11中，并顯示在圖像監(jiān)視器12上，或如果必要，由打印機(未示出)打印在紙上。然后，放射線照相操作結(jié)束。
如上所述，根據(jù)本實施例的X線照相設(shè)備，當執(zhí)行成像系統(tǒng)掃描時，成像系統(tǒng)掃描器4在跨過患者M彼此相對的兩個線性軌道NA和NB的一個線性軌道NA上移動發(fā)射錐形X線束的X線管2，并在另一個軌道NB上與X線管2的移動同步地移動檢測患者M的透射X線圖像的FPD 3。因此，執(zhí)行了非回轉(zhuǎn)型成像系統(tǒng)掃描。當執(zhí)行X線截面圖像重構(gòu)時，截面圖像重構(gòu)單元9根據(jù)FPD 3從不同放射線照相角度連續(xù)或間歇檢測到的患者M的透射X線圖像的X線檢測信號，重構(gòu)X線截面圖像，時間滯后去除器7使用從X線檢測信號中去除了滯后部分的無滯后X線檢測信號。結(jié)果，在重構(gòu)X線截面圖像之前，去除了包括在X線檢測信號中的引起圖像質(zhì)量下降的滯后部分。
因此，根據(jù)本發(fā)明的非回轉(zhuǎn)型X線照相設(shè)備能夠抑制由于包括在X線檢測信號中的滯后部分引起的X線截面圖像的質(zhì)量下降。
本發(fā)明并不限于上述實施例，可以進行如下改進(1)在上述實施例中，跨過患者M彼此相對的兩個非圓形軌道是線性軌道NA和NB。相反，如圖8所示，非圓形軌道可以是弧形軌道Na和Nb形式。
(2)上述實施例使用FPD3作為平面放射線檢測裝置。代替FPD，還可以使用圖像增強器。
(3)在前述實施例中，截面圖像重構(gòu)單元9執(zhí)行的截面圖像重構(gòu)是信號積分器10的積分處理的形式。例如，截面圖像重構(gòu)單元9可以通過將從輸入到卷積處理的無滯后X線檢測信號Xk產(chǎn)生的投影數(shù)據(jù)投影回實質(zhì)上設(shè)置到患者M的截面受檢對象的網(wǎng)格點集合，來執(zhí)行截面圖像重構(gòu)。
(4)在前述實施例中，通過線性移動X線管2和FPD 3來執(zhí)行非回轉(zhuǎn)型成像系統(tǒng)掃描?？梢詫⒃撎卣餍薷臑椴捎美缁匦苿?、橢圓移動等的X線管2和FPD 3的其它移動模式。
(5)所述實施例中的設(shè)備設(shè)計用于醫(yī)療用途。本發(fā)明不僅可以應(yīng)用于這種醫(yī)療設(shè)備中，還可以用作諸如無損探傷設(shè)備之類的工業(yè)用設(shè)備。
(6)在所述實施例中使用X線作為放射線。本發(fā)明還可以應(yīng)用于使用除X線之外放射線的設(shè)備中。
在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)或本質(zhì)特點的前提下，可以將本發(fā)明包含于其他特定形式中，所以，應(yīng)當參考所附的權(quán)利要求書作為本發(fā)明的范圍，而不是前述說明書。
權(quán)利要求
1.一種用于獲得放射線照相圖像的放射線照相設(shè)備包括放射線發(fā)射裝置，用于向設(shè)置在頂板上的受檢對象發(fā)射錐形放射線束；跨過所述對象與所述放射線發(fā)射裝置相對的平面放射線圖像檢測裝置，用于檢測所述對象的透射放射線圖像；成像系統(tǒng)掃描裝置，用于同步地移動跨過對象彼此相對的兩個非圓形軌道之一上的所述放射線發(fā)射裝置和另一個軌道上的所述放射線圖像檢測裝置；截面圖像重構(gòu)裝置，用于在所述成像系統(tǒng)掃描裝置移動所述放射線發(fā)射裝置和所述放射線圖像檢測裝置的同時，根據(jù)所述放射線圖像檢測裝置從不同放射線照相角度檢測的對象的透射放射線圖像的放射線檢測信號，重構(gòu)對象的放射線截面圖像；以及時間滯后去除裝置，用于通過從所述放射線圖像檢測裝置輸出的放射線檢測信號中去除滯后部分來獲得無滯后放射線檢測信號；其中所述截面圖像重構(gòu)裝置通過利用由所述時間滯后去除裝置獲得的無滯后放射線檢測信號來重構(gòu)放射線截面圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線照相設(shè)備，其特征在于所述截面圖像重構(gòu)裝置通過執(zhí)行積分處理來疊加并合成透射放射線圖像、使用所述時間滯后去除裝置從不同角度檢測到的所述對象的透射放射線圖像的放射線檢測信號中獲得的無滯后放射線檢測信號，重構(gòu)所述對象的放射線截面圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線照相設(shè)備，其特征在于還包括無滯后放射線信號存儲裝置，用于連續(xù)地存儲所述時間滯后去除裝置從不同放射線照相角度檢測到的所述對象的透射放射線圖像的放射線檢測信號中獲得的無滯后放射線檢測信號；其中所述截面圖像重構(gòu)裝置通過執(zhí)行積分處理來疊加并合成透射放射線圖像、使用連續(xù)地存儲在所述無滯后放射線信號存儲裝置中的無滯后放射線檢測信號，重構(gòu)所述對象的放射線截面圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線照相設(shè)備，其特征在于還包括信號采樣裝置，用于以預定的采樣時間間隔從所述放射線檢測裝置獲得放射線檢測信號；其中基于由具有不同衰減時間常數(shù)的多個指數(shù)函數(shù)形成的沖激響應(yīng)引起了包含在信號采樣裝置以預定采樣時間間隔獲得的每一個放射線檢測信號中的滯后部分的假設(shè)，通過遞歸計算，所述時間滯后去除裝置從放射線檢測信號中去除滯后部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線照相設(shè)備，其特征在于所述時間滯后去除裝置根據(jù)以下方程A-C，執(zhí)行用于從每一個放射線檢測信號中去除滯后部分的遞歸計算Xk＝Y(jié)k-∑n＝1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}...ATn＝-Δt/τn...BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)...C其中Δt采樣時間間隔；k表示在采樣時間序列中第k個時間點的下標；Yk在第k個采樣時間得到的X線檢測信號；Xk具有從信號Yk去除了滯后部分的無滯后X線檢測信號；Xk-1在前一個時間點得到的信號Xk；Sn(k-1)在前一個時間點的Sn；exp指數(shù)函數(shù)；N形成了沖激響應(yīng)的具有不同時間常數(shù)的指數(shù)函數(shù)的數(shù)目；n表示形成了沖激響應(yīng)的指數(shù)函數(shù)之一的下標；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)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線照相設(shè)備，其特征在于所述截面圖像重構(gòu)裝置通過將來自卷積處理的投影數(shù)據(jù)投影回實質(zhì)上設(shè)置到截面所述受檢對象的網(wǎng)格點集合來重構(gòu)放射線截面圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線照相設(shè)備，其特征在于所述平面放射線圖像檢測裝置包括具有沿縱向和橫向設(shè)置在放射線檢測表面上的、由半導體構(gòu)成的多個X線檢測單元的平板X線檢測器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線照相設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備是醫(yī)療設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線照相設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備是用于工業(yè)使用的設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的放射線照相設(shè)備，其特征在于所述用于工業(yè)使用的設(shè)備包括無損探傷設(shè)備。
11.一種放射線檢測信號處理方法，所述方法用于在預定采樣時間間隔獲得放射線檢測信號，同時同步地移動在跨過對象彼此相對的兩個非圓形軌道之一上的放射線發(fā)射裝置并移動在另一個軌道上的放射線圖像檢測裝置，并根據(jù)在預定采樣時間間隔輸出的放射線檢測信號來執(zhí)行信號處理以獲得放射線照相圖像，所述方法包括步驟基于由一個指數(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)形成的沖激響應(yīng)引起了包含以預定采樣時間間隔獲得的每一個放射線檢測信號中的滯后部分的假設(shè)，通過遞歸計算，從放射線檢測信號中去除滯后部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的放射線檢測信號處理方法，其特征在于根據(jù)以下方程A-C，執(zhí)行用于從每一個放射線檢測信號中去除滯后部分的遞歸計算Xk＝Y(jié)k-∑n＝1N{αn·[1-exp(Tn)]·exp(Tn)·Snk}...ATn＝-Δt/τn...BSnk＝Xk-1+exp(Tn)·Sn(k-1)...C其中Δt采樣時間間隔；k表示在采樣時間序列中第k個時間點的下標；Yk在第k個采樣時間得到的X線檢測信號；Xk具有從信號Yk去除了滯后部分的無滯后X線檢測信號；Xk-1在前一個時間點得到的信號Xk；Sn(k-1)在前一個時間點的Sn；exp指數(shù)函數(shù)；N形成了沖激響應(yīng)的具有不同時間常數(shù)的指數(shù)函數(shù)的數(shù)目；n表示形成了沖激響應(yīng)的指數(shù)函數(shù)之一的下標；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)。
全文摘要
一種放射線照相設(shè)備和放射線檢測信號處理方法，在根據(jù)本發(fā)明的放射線照相設(shè)備中，當執(zhí)行成像系統(tǒng)掃描時，成像系統(tǒng)掃描器在線性軌道上移動發(fā)射錐形X線束的X線管，并在另一個線性軌道上與X線管的移動同步地移動檢測受檢對象的透射X線圖像的FPD。因此，執(zhí)行了非回轉(zhuǎn)型成像系統(tǒng)掃描。當執(zhí)行X線截面圖像重構(gòu)時，截面圖像重構(gòu)單元根據(jù)FPD從不同放射線照相角度檢測的對象的透射X線圖像的X線檢測信號，重構(gòu)X線截面圖像。同時，時間滯后去除器使用從X線檢測信號中去除了滯后部分的無滯后X線檢測信號。結(jié)果，在重構(gòu)X線截面圖像之前，去除了包括在X線檢測信號中的引起圖像質(zhì)量下降的滯后部分。
文檔編號G01T1/00GK1661468SQ20051005240
公開日2005年8月31日 申請日期2005年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月25日
發(fā)明者岡村升一 申請人:株式會社島津制作所