CN106793983B - X射线摄影装置 - Google Patents

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Abstract

在本发明所涉及的X射线摄影装置(1)中，基于由校正量计算部(29)计算出的校正量来校正预图像(P)的摄影位置。基于特征区域提取部(27)从预图像(P)中提取的椎体区域的中心(Ko)与预图像(P)的中心(Po)的距离来计算校正量。当生成预图像时，校正预图像，以使椎体区域的中心(Ko)与预图像(P)的中心(Po)一致。另外，按下预图像生成指示按钮(33a)，从X射线管(5)单次照射脉冲X射线来生成预图像(P)。与按下时间无关地，X射线照射时间始终为规定的短时间，因此能够以简单的操作可靠地将X射线照射时间设为规定的短时间。其结果是能够缩短在设定测定用X射线图像的摄影范围时照射X射线的时间来将被检体的被辐射量抑制得较低。还能够迅速地校正预图像(P)的摄影位置，因此能够缩短测定用X射线图像的摄影所需要的时间。

Description

X射线摄影装置
技术领域
本发明涉及一种使用X射线进行骨密度测定等的X射线摄影装置，特别是涉及一种对X射线图像的摄影位置和X射线照射场进行校正的技术。
背景技术
在医疗现场，作为用于进行骨质疏松症等的诊断的数据，有时进行骨密度的测定。作为骨密度的测定方法的一例，能够列举使用X射线摄影装置拍摄将腰椎的椎体等作为关注部位的X射线图像的方法。而且，作为拍摄这种骨密度测定用的X射线图像(测定用X射线图像)的方法，公开了一种双能量减影法。
双能量减影法是如下一种方法：进行从对被检体照射高能量的X射线得到的高电压X射线图像减去对被检体照射低能量的X射线得到的低电压X射线图像的图像处理来生成相减图像(减影图像)。在该情况下，能够分别获取X射线透过性低的骨组织和X射线透过性高的软组织的图像。
此外，在拍摄测定用X射线图像的情况下，为了避免发生X射线的散射、X射线像的失真等，公开了一种在将X射线照射场调整为狭缝状(窄条状)之后进行X射线照射的方法(例如，参照专利文献1)。即，一边使X射线管和用于将X射线照射场调整为窄条状的准直器沿被检体的体轴方向进行平行移动一边反复进行X射线照射，由此生成多张窄条状的减影图像。然后，通过将所生成的窄条状的减影图像各自沿被检体的体轴方向接合，来重构沿被检体的体轴方向延伸的测定用X射线图像。操作者使用重构得到的测定用X射线图像来进行骨密度的分析。
在此，对用于骨密度测定的X射线摄影装置进行说明。如图15的(a)所示，以往的X射线摄影装置100具备：顶板101，其用于载置被检体M；X射线管103，其对被检体M照射X射线；以及X射线检测器105，其检测X射线并将该X射线转换为作为电信号的X射线检测信号。从X射线管103照射的X射线的输出由未图示的X射线照射控制部控制。
在X射线管103的下方设置有准直器107。准直器107按照准直器控制机构109的控制将从X射线管103照射的X射线限制为棱锥状。X射线管103和X射线检测器105构成摄像***，隔着顶板101相向配置。作为X射线检测器105，使用平板型检测器(FPD)等。摄像***中的各构件构成为沿x方向(顶板101的长边方向以及被检体M的体轴方向)移动。摄像***中的各构件的移动由摄像***移动机构111控制。
在X射线检测器105的后级设置有图像生成部113。图像生成部113基于从X射线检测器105输出的X射线检测信号来生成高电压X射线图像和低电压X射线图像。减影处理部115进行从由图像生成部113生成的高电压X射线图像减去低电压X射线图像的减影处理来生成多张减影图像。重构部117将由减影处理部115生成的减影图像各自沿被检体M的体轴方向接合来重构用于骨密度测定的测定用X射线图像。
在进行用于骨密度测定的测定用X射线图像的摄影的情况下，预先设定测定用X射线图像的摄影位置。即，为了参照测定用X射线图像中拍进的预定的X射线像，在扩大了X射线照射场的状态下进行对被检体M照射低剂量的X射线的X射线透视。通过X射线透视来间歇性地获取显现被检体的腰椎的椎体K、骨盆L的X射线透视图像P(预图像P)。预图像P是用于设定测定用X射线图像的摄影范围的X射线图像。
操作者参照获取到的预图像P中拍进的X射线像，一边继续进行X射线透视一边适当控制X射线管103的位置，以使作为目标的椎体K位于预图像P的中心的方式调整预图像P的摄影位置(图15的(b))。在调整摄影位置后得到的预图像P中，被检体M的腰椎的椎体K各自显现在y方向的中心线H的线上(图15的(c))。然后，将调整摄影位置后得到的预图像P的摄影范围设定为测定用X射线图像的摄影范围。之后，基于预图像P的摄影范围将X射线照射场限制为在y方向上发散且在x方向上具有厚度T的窄条状，并使X射线管103向图16的(a)中用实线表示的位置移动。
然后，一边使X射线管103从图16的(a)中用实线表示的位置向用虚线表示的位置移动，一边进行X射线图像的摄影。此时，每当X射线管103沿x方向移动与厚度T相当的距离时，对X射线管103交替地施加高电压和低电压来照射X射线。图像生成部113根据各电压在各摄影位置处分别生成高电压X射线图像和低电压X射线图像。减影处理部115基于各X射线图像来生成减影图像。
这样，针对预图像P的摄影范围来生成将x方向的宽度设为T的窄条状的减影图像S1～S6(图16的(b)，上图)。最后，重构部117将减影图像S1～S6沿x方向接合来重构显现腰椎的椎体K、骨盆L等的测定用X射线图像Q(图16的(b)，下图)。
生成各减影图像S1～S6时照射的X射线在x方向上的发散小。因此，在各减影图像S1～S6中，X射线的散射的影响、X射线像的失真少。因而，重构这些图像而得到的测定用X射线图像Q是适于骨密度的分析的高质量的X射线图像。
专利文献1：日本特开2013-184017号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在具有这种结构的现有例的情况下，存在如下问题。
即，在以往的装置中调整预图像P的摄影位置的情况下，一边间歇性地生成X射线透视图像一边进行X射线管103的位置的微调整，直到预图像P的摄影位置成为恰当的位置为止。在该情况下，在X射线管103移动到恰当的摄影位置之前持续对被检体M照射X射线的结果是X射线透视时的被检体M的被辐射量增大。
另外，为了更加可靠地确认测定用X射线图像Q的准确的摄影范围，预图像P的摄影范围优选为较广范围。另一方面，在测定用X射线图像Q中，在骨密度测定中需要的区域限于腰椎的椎体K等骨组织的区域以及骨组织附近的区域。然而，由于减影图像S1～S6的X射线照射场在y方向上较宽，因此现有例中的测定用X射线图像Q包含了在骨密度的分析中不需要的区域(例如，用附图标记R表示的区域)。这样，由于连在骨密度测定中不需要的区域都被进行了X射线照射，因此还担忧X射线摄影时的被检体M的被辐射量增大这样的问题。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种在拍摄用于骨密度测定等的X射线图像时能够将被检体的被辐射量抑制得更低的X射线摄影装置。
用于解决问题的方案
本发明为了实现这种目的而采用如下结构。
即，本发明所涉及的X射线摄影装置的特征在于，具备：X射线源，其对被检体照射X射线；X射线检测单元，其检测透过所述被检体的X射线；摄像***移动单元，其使包括所述X射线源和所述X射线检测单元的摄像***相对于所述被检体相对地移动；窄条图像生成单元，其使用由所述X射线检测单元输出的检测信号，沿所述被检体的体轴生成多张窄条图像，该窄条图像是以所述被检体的体轴方向为短边方向的窄条状的X射线图像；重构单元，其将由所述窄条图像生成单元生成的多张所述窄条图像沿所述被检体的体轴方向接合来重构单个合成图像；预图像生成单元，其使用由所述X射线检测单元输出的检测信号，生成用于设定所述合成图像的摄影范围的X射线图像来作为预图像；预图像生成指示单元，其用于输入生成所述预图像的指示；照射控制单元，其基于被输入到所述预图像生成指示单元的所述指示来控制所述X射线源，使得从所述X射线源单次照射脉冲X射线；特征区域提取单元，其从所述预图像中拍进的X射线像中提取特征区域；校正量计算单元，其计算由所述特征区域提取单元提取的所述特征区域的中心与所述预图像的中心的距离来作为校正量；以及摄像***移动控制单元，其基于由所述校正量计算单元计算出的所述校正量来控制所述摄像***移动单元，以使所述特征区域的中心与所述合成图像的摄影范围的中心一致。
根据本发明所涉及的X射线摄影装置，特征区域提取单元从用于设定合成图像的摄影范围的预图像中提取特征区域。校正量计算单元基于从预图像的X射线像中提取的特征区域的中心与预图像的中心的距离来计算校正量。摄像***移动控制单元基于校正量来控制摄像***移动单元。即，当生成预图像时，自动地进行特征区域的提取以及校正量的计算。
而且，摄像***移动控制单元基于校正量，以使特征区域的中心与合成图像的摄影范围的中心一致的方式控制摄像***移动单元，来使摄像***中的各构件移动。校正量是基于从预图像的X射线像中提取的特征区域的中心与预图像的中心的距离而计算出的值。因此，通过生成一张预图像来自动地计算出恰当的摄像***的位置，以使特征区域的中心与合成图像的摄影范围的中心一致。
因而，不需要为了设定特征区域的中心与合成图像的中心一致那样的摄像***的位置而持续照射X射线并间歇性地生成预图像。另外，通过生成一张预图像，能够迅速地设定特征区域的中心与合成图像的中心一致那样的恰当的合成图像的摄影范围。其结果是，能够缩短X射线的照射时间来将被检体的被辐射量抑制得较低。还能够迅速地设定合成图像的摄影范围，因此能够缩短合成图像的摄影所需要的时间。
并且，通过向预图像生成指示单元输入指示来生成预图像。而且，照射控制单元基于被输入到预图像生成指示单元的指示来从X射线源单次照射脉冲X射线。在该情况下，与预图像生成指示单元的输入时间等的差异无关地，X射线照射时间始终为与脉冲X射线的单次照射相应的规定的短时间。因此，通过简单的操作使X射线照射时间可靠地成为规定的短时间。其结果是能够抑制被检体M的被辐射量，并且能够可靠地避免所生成的每张预图像的X射线照射时间不同。
另外，在本发明所涉及的X射线摄影装置中，优选的是，所述摄像***移动控制单元基于所述校正量来控制所述摄像***移动单元，以使所述特征区域的中心与所述预图像的摄影范围的中心一致，在所述摄像***移动控制单元控制所述摄像***移动单元以使所述特征区域的中心与所述预图像的摄影范围的中心一致之后，所述预图像生成单元再次生成所述预图像。
根据本发明所涉及的X射线摄影装置，在所述摄像***移动控制单元控制摄像***移动单元以使特征区域的中心与预图像的摄影范围的中心一致之后，预图像生成单元再次生成预图像。在该情况下，再次生成的预图像的中心与特征区域的中心一致，同时与合成图像的中心一致。因而，能够通过参照再次生成的预图像来预先确认合成图像的中心与特征区域的中心是否实际上一致。因此，能够将合成图像的摄影范围设定为更加恰当的位置。
另外，在本发明所涉及的X射线摄影装置中，优选的是，所述摄像***移动控制单元基于所述校正量，以使所述特征区域的中心与所述合成图像的摄影范围的中心一致的方式控制所述摄像***移动单元，来使所述摄像***从所述预图像的摄影位置移动到所述窄条图像的摄影位置。
根据本发明所涉及的X射线摄影装置，摄像***移动控制单元从预图像的摄影位置移动到所述窄条图像的摄影位置。在该情况下，在生成预图像之后，摄像***基于校正量从预图像的摄影位置直接移动到窄条图像的摄影位置并开始进行窄条图像的摄影。因而，能够缩短合成图像的摄影所需要的时间，因此能够进一步减轻操作者或被检体所承受的负担。另外，能够更加高效地拍摄合成图像。
另外，在本发明所涉及的X射线摄影装置中，优选的是，还具备：准直器，其设置有屏蔽X射线的屏蔽部，该准直器用于控制从所述X射线源照射的X射线的照射场；准直器控制单元，其控制所述屏蔽部的开闭移动；以及开闭量计算单元，其基于由所述特征区域提取单元提取的所述特征区域的宽度，计算生成各个所述窄条图像时的所述屏蔽部的打开量来作为开闭量，其中，所述准直器控制单元基于各个所述开闭量来控制所述屏蔽部的开闭移动，由此生成各个所述窄条图像。
根据本发明所涉及的X射线摄影装置，开闭量计算单元基于从预图像中拍进的X射线像提取的特征区域的宽度来计算开闭量。开闭量是生成各个窄条图像时的屏蔽部的打开量，针对各个窄条图像分别计算基于特征区域的宽度的恰当的开闭量。
而且，准直器控制单元通过基于各个开闭量控制屏蔽部的开闭移动来生成各个窄条图像。因此，通过对基于特征区域设定的恰当的X射线照射场照射X射线来生成各个窄条图像。因而，能够适当地限制在生成各窄条图像时照射X射线的范围，因此能够将被检体的被辐射量抑制得更低。
另外，在本发明所涉及的X射线摄影装置中，优选的是，还具备减影处理单元，该减影处理单元对于在对所述X射线源施加了高电压的情况下由所述窄条图像生成单元生成的所述窄条图像和在对所述X射线源施加了低电压的情况下由所述窄条图像生成单元生成的所述窄条图像进行减影处理。
根据本发明所涉及的X射线摄影装置，减影处理单元对于在对X射线源施加了高电压的情况下由窄条图像生成单元生成的窄条图像和在对X射线源施加了低电压的情况下由窄条图像生成单元生成的窄条图像进行减影处理。通过减影处理，能够分别获得X射线的透过率不同的区域的图像。然后，重构图像将进行了减影处理后的窄条图像相接合来重构合成图像。在该情况下，合成图像中拍进的图像均被进行减影处理。因此，通过使用合成图像，能够对广阔的关注区域进行高精度的诊断。
另外，在本发明所涉及的X射线摄影装置中，优选的是，还具备减影处理单元，该减影处理单元对于在对所述X射线源施加了高电压的情况下由所述重构单元重构的所述合成图像和在对所述X射线源施加了低电压的情况下由所述重构单元重构的所述合成图像进行减影处理。
根据本发明所涉及的X射线摄影装置，减影处理单元对于在对X射线源施加了高电压的情况下重构出的合成图像和对X射线源施加了低电压的情况下重构出的合成图像进行减影处理。在该情况下，通过减影处理，能够针对更广阔的范围获取能够分别获得X射线的透过率不同的区域的图像的图像。因而，通过使用进行了减影处理后的合成图像，能够对更广阔的关注区域进行高精度的诊断。
另外，在本发明所涉及的X射线摄影装置中，优选的是，所述特征区域提取单元提取的所述特征区域是所述被检体的椎体的区域。
根据本发明所涉及的X射线摄影装置，特征区域提取单元从预图像的X射线像中提取被检体的椎体的区域。然后，预图像校正单元校正预图像，以使椎体的区域的中心与预图像的中央一致。在该情况下，使用校正后的预图像得到的合成图像是适当地拍进椎体的区域的图像。椎体的区域是用于骨密度测定等的区域，因此能够使用合成图像更恰当地进行骨密度测定。
另外，在本发明所涉及的X射线摄影装置中，优选的是，所述开闭量计算单元针对各个所述窄条图像计算所述开闭量，使得距所述椎体的区域的距离为规定的值以下的在骨密度的测定中需要的区域和所述椎体的区域包含在所述X射线的照射场内。
根据本发明所涉及的X射线摄影装置，计算开闭量，使得距椎体的区域的距离为规定的值以下的在骨密度的测定中需要的区域和椎体的区域包含在X射线的照射场内。因此，一边基于开闭量来抑制被检体的被辐射量一边决定能够进行骨密度的测定的X射线照射场的范围。另外，针对各个窄条图像计算开闭量，因此一边在各窄条图像中抑制被检体的被辐射量，一边决定能够进行骨密度的测定的最佳的X射线照射场的范围。因而，能够一边将被检体的被辐射量抑制得更低，一边获取适于骨密度测定的合成图像。
另外，在本发明所涉及的X射线摄影装置中，优选的是，所述校正量计算单元参照过去针对同一所述被检体生成的所述预图像来计算校正量。
根据本发明所涉及的X射线摄影装置，参照过去针对同一被检体生成的预图像来计算校正量。在该情况下，参照从过去的预图像中提取出的特征区域的范围等来计算校正量。其结果是能够根据被检体的特征来计算更加准确的校正量，因此能够获取更适于诊断的合成图像。
另外，在本发明所涉及的X射线摄影装置中，优选的是，还具备：显示单元，其显示由所述预图像生成单元生成的所述预图像；以及修改单元，其对于所述显示单元显示的所述预图像，对提取出的所述特征区域的范围进行修改。
根据本发明所涉及的X射线摄影装置，具备修改单元，该修改单元对于显示单元显示的预图像，对提取出的特征区域的范围进行修改。在该情况下，操作者参照所显示的预图像来将特征区域提取单元从预图像中提取出的特征区域的范围适当修改为更加恰当的范围。由于根据特征区域的中心的位置来计算校正量，因此能够通过特征区域的范围的修改来计算更加准确的校正量。其结果是能够获取能够进行更高精度的诊断的合成图像。
本发明为了实现这种目的，也可以采用如下结构。
即，本发明所涉及的X射线摄影装置的特征在于，具备：X射线源，其对被检体照射X射线；X射线检测单元，其检测透过所述被检体的X射线；摄像***移动单元，其使包括所述X射线源和所述X射线检测单元的摄像***相对于所述被检体相对地移动；预图像生成单元，其使用由所述X射线检测单元输出的检测信号，生成用于设定所述被检体的关注区域所对应的摄影范围的X射线图像来作为预图像；预图像生成指示单元，其用于输入生成所述预图像的指示；照射控制单元，其基于被输入到所述预图像生成指示单元的所述指示来控制所述X射线源，使得从所述X射线源单次照射脉冲X射线；特征区域提取单元，其从所述预图像中拍进的X射线像中提取特征区域；校正量计算单元，其计算由所述特征区域提取单元提取的所述特征区域的中心与所述预图像的中心的距离来作为校正量；以及摄像***移动控制单元，其基于由所述校正量计算单元计算出的所述校正量来控制所述摄像***移动单元，以使所述特征区域的中心与所述被检体的关注区域所对应的摄影范围的中心一致。
根据本发明所涉及的X射线摄影装置，特征区域提取单元从用于设定被检体的关注区域所对应的摄影范围的预图像中提取特征区域。校正量计算单元基于从预图像的X射线像提取的特征区域的中心与预图像的中心的距离来计算校正量。摄像***移动控制单元基于校正量来控制摄像***移动单元。即，当生成预图像时，自动地进行特征区域的提取以及校正量的计算。
而且，摄像***移动控制单元基于校正量，以使特征区域的中心与被检体的关注区域所对应的摄影范围的中心一致的方式控制摄像***移动单元，来使摄像***中的各构件进行移动。校正量是基于从预图像的X射线像中提取的特征区域的中心与预图像的中心的距离而计算出的值。因此，通过生成一张预图像来自动地计算恰当的摄像***的位置，以使特征区域的中心与关注区域所对应的摄影范围的中心一致。
因而，不需要为了设定特征区域的中心与关注区域所对应的摄影范围的中心一致那样的摄像***的位置而持续照射X射线并间歇性地生成预图像。另外，通过生成一张预图像，能够迅速地设定特征区域的中心与关注区域所对应的摄影范围的中心一致那样的恰当的关注区域的摄影范围。其结果是能够缩短X射线的照射时间来将被检体的被辐射量抑制得较低。还能够迅速地设定关注区域的摄影范围，因此能够缩短关注区域的摄影所需要的时间。
并且，通过向预图像生成指示单元输入指示来生成预图像。而且，照射控制单元基于被输入到预图像生成指示单元的指示来使X射线源单次照射脉冲X射线。在该情况下，与预图像生成指示单元的输入时间等的差异无关地，X射线照射时间始终为与脉冲X射线的单次照射相应的规定的短时间。因此，通过简单的操作使X射线照射时间可靠地成为规定的短时间。其结果是能够抑制被检体M的被辐射量，并且能够可靠地避免所生成的每个预图像的X射线照射时间不同。
发明的效果
根据本发明所涉及的X射线摄影装置，特征区域提取单元从用于设定合成图像的摄影范围的预图像提取特征区域。校正量计算单元基于从预图像的X射线像中提取的特征区域的中心与预图像的中心的距离来计算校正量。摄像***移动控制单元基于校正量来控制摄像***移动单元。即，当生成预图像时，自动地进行特征区域的提取以及校正量的计算。
而且，摄像***移动控制单元基于校正量，以使特征区域的中心与合成图像的摄影范围的中心一致的方式控制摄像***移动单元，来使摄像***中的各构件移动。校正量是基于从预图像的X射线像中提取的特征区域的中心与预图像的中心的距离而计算出的值。因此，通过生成一张预图像来自动地计算出恰当的摄像***的位置，以使特征区域的中心与合成图像的摄影范围的中心一致。
因而，不需要为了设定特征区域的中心与合成图像的中心一致那样的摄像***的位置而持续照射X射线并间歇性地生成预图像。另外，通过生成一张预图像，能够迅速地设定特征区域的中心与合成图像的中心一致那样的恰当的合成图像的摄影范围。其结果是，能够缩短X射线的照射时间来将被检体的被辐射量抑制得较低。还能够迅速地设定合成图像的摄影范围，因此能够缩短合成图像的摄影所需要的时间。
并且，通过向预图像生成指示单元输入指示来生成预图像。而且，照射控制单元基于被输入到预图像生成指示单元的指示来从X射线源单次照射脉冲X射线。在该情况下，与预图像生成指示单元的输入时间等的差异无关地，X射线照射时间始终为与脉冲X射线的单次照射相应的规定的短时间。因此，通过简单的操作使X射线照射时间可靠地成为规定的短时间。其结果是能够抑制被检体M的被辐射量，并且能够可靠地避免每次生成预图像时X射线照射时间都不同。
附图说明
图1的(a)是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的结构的概要图，(b)是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的结构的功能框图。
图2是说明实施例1所涉及的准直器的结构的图。(a)是说明朝y方向看到实施例1所涉及的准直器时的结构的纵剖视图，(b)是说明朝x方向看到实施例1所涉及的准直器时的结构的纵剖视图，(c)是说明屏蔽板调整X射线的照射范围的结构的概要图。
图3是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的动作的工序的流程图。
图4是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的动作的图。(a)是表示在关注部位要拍摄窄条图像的被检体的区域的图，(b)是说明将窄条图像接合而重构得到的测定用X射线图像的图。
图5是说明步骤S1中的X射线摄影装置的结构的图。
图6是说明实施例1所涉及的步骤S1的工序的图。(a)是表示理想的预图像中拍进的X射线像的图，(b)是表示在步骤S1中实际生成的预图像中拍进的X射线像的图。
图7是说明实施例1所涉及的步骤S2的工序的图。(a)是说明提取椎体的侧面线的工序的图，(b)是表示提取出的侧面线的图，(c)是表示提取出的边界线和椎体区域的图，(d)是表示第三腰椎的椎体和椎体中心的图。
图8是说明实施例1所涉及的步骤S3和步骤S4的工序的图。(a)是说明基于椎体中心的位置的校正量的图，(b)是表示在步骤S4中基于校正量进行校正而得到的预图像的图。
图9是说明实施例1所涉及的步骤S5的工序的图。(a)是表示预图像中的窄条图像的摄影区域的图，(b)是说明预图像中的在骨密度测定中需要的区域的图，(c)是说明各区域中的开闭量的计算方法的图。
图10是说明实施例1所涉及的步骤S6的工序的图。(a)是表示移动前的屏蔽板在x方向上的打开量的图，(b)是表示移动后的屏蔽板在x方向上的打开量的图，(c)是表示移动前的屏蔽板在y方向上的打开量的图，(d)是表示移动后的屏蔽板在y方向上的打开量的图。
图11是说明实施例1所涉及的步骤S7中的X射线摄影装置的结构的图。
图12是说明实施例1所涉及的步骤S8和步骤S9的工序的图。(a)是说明步骤S8中的减影处理的图，(b)是说明步骤S9中的减影图像的重构处理的图。
图13是说明实施例2所涉及的X射线摄影装置的图。(a)是说明基于椎体中心的位置的校正量和穿过椎体中心的直线的图，(b)是说明各区域中的开闭量的计算方法的图。
图14是说明实施例2的变形例所涉及的虚拟地校正摄影位置后的预图像的图。
图15是说明现有例所涉及的X射线摄影装置的图。(a)是说明现有例所涉及的X射线摄影装置的结构的概要图，(b)是说明现有例所涉及的X射线摄影装置的动作的图，(c)是说明现有例所涉及的预图像的图。
图16是说明现有例所涉及的X射线摄影装置的动作的图。(a)是说明现有例所涉及的减影图像的图，(b)是说明在现有例中重构得到的测定用X射线图像的图。
具体实施方式
实施例1
下面，参照附图来说明本发明的实施例1。
<整体结构的说明>
如图1的(a)所示，实施例1所涉及的X射线摄影装置1具备：顶板3，其用于载置取水平姿势的被检体M；X射线管5，其对被检体M照射X射线；以及FPD 7，其检测对被检体M照射并透过该被检体M的X射线。X射线管5和FPD 7隔着顶板3相向配置。FPD 7具备检测X射线的检测面，在检测面上二维地排列有X射线检测元件。X射线管5相当于本发明的X射线源，FPD 7相当于本发明的X射线检测单元。
在X射线管5的下方设置有准直器9，准直器9具备四片板状的屏蔽板9a～9d。屏蔽板9a和屏蔽板9b如图2的(a)所示那样构成为以从X射线管5的焦点5a照射的X射线5b的中心轴5c为基准沿x方向(顶板3的长边方向以及被检体M的体轴方向)移动。而且，屏蔽板9c和屏蔽板9d如图2的(b)所示那样构成为沿y方向(顶板3的短边方向)移动。
屏蔽板9a～9d各自由屏蔽X射线的材料构成，作为该屏蔽板的一例能够列举铅。如图2的(c)所示，从X射线管5的焦点5a照射的X射线5b的发散被各屏蔽板9a～9d限制为棱锥状。而且，穿过由各屏蔽板9a～9d形成的开口部A的X射线5b被照射到被检体M。
即，通过使屏蔽板9a～9d进行开闭移动来调整开口部A，由此调整X射线5b的照射场B的位置和范围。另外，准直器9具备未图示的可见光灯，从可见光灯照射的可见光线的照射场被调整为与从焦点5a照射的X射线5b的照射场一致。屏蔽板9a～9d相当于本发明的屏蔽部。
如图1的(b)所示，X射线摄影装置1具备X射线照射控制部11、X射线管移动部13、FPD移动部15、准直器控制部17以及图像处理部19。X射线照射控制部11连接于X射线管5，通过控制X射线照射时间、对X射线管5施加的管电压等来控制从X射线管5照射的X射线的剂量和照射X射线的定时等。X射线照射控制部11相当于本发明的照射控制单元。
X射线管移动部13连接于X射线管5，使X射线管5沿x方向和y方向移动。FPD移动部15连接于FPD 7，使FPD 7沿x方向和y方向移动。即，通过X射线管移动部13和FPD移动部15使由X射线管5和FPD 7构成的摄像***沿x方向和y方向进行水平移动。
准直器控制部17通过控制设置于准直器9的各屏蔽板9a～9d的开闭移动来调节从X射线管5照射的X射线5b的照射场。X射线管移动部13和FPD移动部15相当于本发明的摄像***移动单元。准直器控制部17相当于本发明的准直器控制单元。
图像处理部19具备图像生成部21、减影处理部23、重构部25、椎体区域提取部27、校正量计算部29、摄影范围设定部30以及开闭量计算部31。图像生成部21设置在FPD 7的后级，基于从FPD 7输出的X射线检测信号来生成被检体M的X射线图像。
图像生成部21生成的X射线图像除了包括重构测定用X射线图像时使用的窄条状的各种X射线图像以外，还包括用于设定测定用X射线图像的摄影范围的X射线图像(预图像)。另外，各种X射线图像中包括在对X射线管5施加了高电压的情况下由图像生成部21生成的X射线图像(高电压X射线图像)以及在对X射线管5施加了低电压的情况下由图像生成部21生成的X射线图像(低电压X射线图像)。图像生成部21相当于本发明的窄条图像生成单元和预图像生成单元。
减影处理部23设置在图像生成部21的后级，用于进行从高电压X射线图像减去低电压X射线图像的图像处理(减影处理)。以下，将通过减影处理生成的X射线图像设为减影图像。减影处理部23相当于本发明的减影处理单元。
重构部25设置在减影处理部23的后级，用于将所生成的一系列窄条状的减影图像沿被检体M的体轴方向(x方向)接合来重构测定用X射线图像。重构部25相当于本发明的重构单元。另外，测定用X射线图像相当于本发明的合成图像。
椎体区域提取部27对预图像中拍进的X射线像进行分析，并提取拍进椎体的像的区域来作为椎体区域。另外，椎体区域提取部27提取椎体区域的中心点。校正量计算部29基于由椎体区域提取部27提取的椎体区域的中心点的位置来计算摄像***的校正量。摄影范围设定部30基于校正量来设定测定用X射线图像的摄影范围(关注部位)的位置和大小。另外，摄影范围设定部30设定要拍摄窄条图像的各个区域的位置和大小。
开闭量计算部31基于由椎体区域提取部27提取的椎体区域来计算拍摄各个窄条状的X射线图像时的开闭量。在此，开闭量是指控制X射线照射场的范围的各屏蔽部9a～9d的打开量。此外，后文叙述进行椎体区域的提取、校正量的计算以及开闭量的计算的方法。此外，椎体区域提取部27相当于本发明的特征区域提取单元。校正量计算部29相当于本发明的校正量计算单元。开闭量计算部31相当于本发明的开闭量计算单元。
X射线摄影装置1还具备输入部33、存储部35、监视器37以及主控制部39。输入部33用于输入操作者的指示，作为该输入部的例子，能够列举键盘输入式的面板、触摸输入式的面板等。另外，输入部33具备预图像生成指示按钮33a。
操作者按下预图像生成指示按钮33a，由此X射线管5使透视模式下的X射线照射进行规定的短时间，图像生成部21生成预图像。预图像生成指示按钮33a并不限于按钮式的结构，也可以使用开关式等的结构。输入部33相当于本发明的修改单元。预图像生成指示按钮33a相当于本发明的预图像生成指示单元。
存储部35对在X射线摄影装置1的控制中参照的各种参数、由图像生成部21生成的各种X射线图像等进行存储。作为在X射线摄影装置1的控制中参照的参数的例子，能够列举对X射线管5施加的管电压、管电流等。监视器37显示所生成的各种X射线图像、预图像等。主控制部39统一控制X射线照射控制部11、X射线管移动部13、FPD移动部15、准直器控制部17、图像处理部19以及监视器37各构件。监视器37相当于本发明的显示单元，主控制部39相当于实施例1中的摄像***移动控制单元。
<动作的说明>
接着，对用于使用实施例1所涉及的X射线摄影装置1拍摄在骨密度测定时使用的测定用X射线图像的动作进行说明。图3是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置1的动作的工序的流程图。
该动作说明对以下方式进行了说明：获取多张被检体M的体轴方向为短边方向的细长矩形状的X射线图像即窄条图像，将这些窄条图像沿被检体M的体轴方向接合来重构单个测定用X射线图像。即，如图4的(a)所示，被检体M的关注部位W由多个窄条状的区域R1～Rn构成。然后，通过X射线摄影装置1的摄影动作来对各区域R1～Rn拍摄显现椎体K和骨盆L的窄条图像J1～Jn。
然后，如图4的(b)所示，通过将窄条图像J1～Jn沿被检体M的体轴方向接合来重构在针对关注部位W的骨密度测定时使用的测定用X射线图像Q。此外，对于各窄条图像J1～Jn，将短边方向上的长度设为T。以下，详细地说明动作的工序的各步骤。
步骤S1(预图像的生成)
为了拍摄用于骨密度测定的测定用X射线图像，首先进行预图像的生成。预图像是指用于设定测定用X射线图像的摄影范围的X射线图像。首先，操作者以使被检体M的体轴方向与x方向一致的方式将被检体M载置于顶板3。
然后，确认从准直器9照射的可见光的照射场等并决定预图像的大致的摄影位置(摄像***的位置)，使X射线管5和FPD 7各自向图5所示的位置移动。此外，主要基于腰椎的椎体的X射线像来进行骨密度的测定，因此预图像的摄影位置相当于被检体M的腰部附近。
在使摄像***(X射线管5和FPD 7)中的各构件移动之后，操作者操作输入部33来指示生成预图像。通过按下设置于输入部33的预图像生成指示按钮33a来进行生成预图像的指示。此时，输入管电压、管电流的值，使得进行所照射的X射线量与X射线摄影相比低的X射线透视。
被输入到输入部33的管电压、管电流等信息被发送到主控制部39。另外，在按下了预图像生成指示部33a的情况下，从输入部33向主控制部39发送X射线照射时间为规定的短时间的意思的信息。主控制部39基于发送来的信息向X射线照射控制部11输出控制信号。
X射线照射控制部11按照控制信号使锥束状的X射线5b从X射线管5的焦点5a向被检体M照射规定的短时间。在实施例1中，照射X射线5b的规定的短时间设为与X射线束的一个脉冲相当的时间。而且，与X射线束的一个脉冲相当的时间作为一例为3毫秒～10毫秒左右。此外，与照射X射线5b的规定的短时间相当的时间并不限于X射线束的一个脉冲，也可以适当变更为X射线束的几个脉冲左右。
在该情况下，由于在生成预图像时照射X射线的时间非常短，因此能够抑制被检体M的被辐射量。另外，构成为通过按下预图像生成指示按钮33a来以规定的短时间照射X射线。即，与预图像生成指示按钮33a的按下时间等的差异无关，X射线照射时间始终为规定的短时间。因此，能够通过简单的操作可靠地将X射线照射时间设为规定的短时间。其结果是能够可靠地避免所生成的每个预图像的X射线照射时间不同。
所照射的X射线5b透过被检体M后被FPD 7检测。FPD 7基于检测到的X射线来输出X射线检测信号。图像生成部21基于X射线检测信号来生成显现腰椎的椎体K、骨盆L等的预图像P。所生成的预图像P被发送到椎体区域提取部27，并且被存储于存储部35。主控制部39使所存储的预图像P以静止图像的形式显示于监视器37。
步骤S2(预图像的分析处理)
本来，在所生成的预图像P中，在y方向的中心线H的线上显现腰椎的各个椎体K且五个椎体K整体的中心与预图像P的中心Po一致的情况是理想的(图6的(a))。但实际上由于摄影位置(摄像***的位置)的偏移等导致各个椎体K显现在偏离预图像P的中心线H的位置(图6的(b))。在该情况下，为了获取更适于骨密度测定的测定用X射线图像，需要将预图像P的摄影位置校正为恰当的位置。
因此，为了将摄影位置校正为恰当的位置，操作者进行预图像P的分析处理。在进行预图像的分析处理时，椎体区域提取部27从图6的(b)所示的预图像P提取各个椎体K的椎体区域。提取椎体区域的工序主要分为两个工序。一个工序是提取构成椎体K的轮廓的横轮廓(侧面线)的工序，另一个工序是通过检测彼此相邻的椎体的边界线来提取各个椎体的工序。
因此，首先椎体区域提取部27针对预图像P进行提取构成椎体K的轮廓的横轮廓(侧面线)的处理。通过针对预图像P的各x坐标处的y方向上的像素线搜索构成侧面线的像素，来进行侧面线的提取。
在此，如图7的(a)所示，以沿y方向延伸的像素线G为例来说明构成侧面线的像素的搜索方法。首先，在像素线G上，将从中心线H起向左右取固定的间隔的位置决定为搜索开始位置G1和G2。然后，从G1和G2朝向中心线H开始进行搜索。然后，通过参照像素线G上的各像素值的梯度、已经作为侧面线被提取出的其它x坐标的像素的位置等，来提取在像素线G上构成侧面线的像素GK的位置。
这样，针对各x坐标处的y方向上的像素线分别提取构成侧面线的像素的位置，并将所提取出的各个像素的位置进行接合。其结果是，提取出两条沿x方向延伸的椎体K的侧面线SL(图7的(b))。通过参照侧面线SL，能够确认实际的椎体K的横轮廓，并且也能够在骨盆L的内部等从椎体K上下偏移了的区域内确认相当于椎体部分的轮廓。
然后，椎体区域提取部27进行椎体的边界线的提取。在彼此相邻的椎体K之间存在椎间KJ。如图7的(c)所示，通过在椎间KJ的中心处划线来提取椎体K间的边界线BL。其结果是，在预图像P中提取五个椎体区域，来作为被侧面线SL和边界线BL包围的区域。此外，将包含第一腰椎的椎体区域设为椎体区域K1，以下将包含第二腰椎到第五腰椎各腰椎的椎体区域分别设为椎体区域K2～K5。椎体区域K1～K5相当于本发明的特征区域。
椎体区域提取部27对提取出的椎体区域K1～K5中的包含图7的(d)中附加网点来表示的第三腰椎的椎体区域K3进行检测。并且，椎体区域提取部27提取成为椎体区域K3的中心的点来作为椎体中心Ko。椎体中心Ko是成为由椎体区域K1～K5构成的整个椎体区域的大致中心的点。
各个椎体区域K1～K5以及椎体中心Ko被提取，由此预图像P的分析处理结束，进行分析处理后的预图像P的图像数据被发送到校正量计算部29。并且，分析处理后的预图像P被存储于存储部35并且被显示于监视器37。操作者能够参照监视器37中显现的预图像P来确认所提取出的椎体区域、椎体中心的位置。
步骤S3(校正量的计算)
在预图像的分析处理结束后，校正量计算部29基于分析处理后的预图像P来进行校正量的计算。校正量是指为了校正预图像而使摄影位置(摄像***的位置)移动的距离。
基于腰椎的X射线像来进行骨密度测定，因此优选以使预图像P中拍进的椎体中心Ko与预图像P的中心一致的方式校正摄影位置。即，如图8的(a)所示，校正量作为从椎体中心Ko到预图像P的中心Po的x方向上的距离Dx和y方向上的距离Dy而被计算出。
步骤S4(摄影范围的设定)
在计算出校正量之后，基于校正量来进行测定用X射线图像Q的摄影范围的设定。在实施例1中，在进行测定用X射线图像Q的摄影范围的设定之前进行预图像的摄影位置的校正。操作者操作输入部33来使摄像***的位置移动，以使预图像的中心与特征区域的中心一致。即，X射线管移动部13和FPD移动部15基于校正量使摄像***中的各构件沿x方向移动距离Dx、沿y方向移动距离Dy。
然后，操作者按下预图像生成指示部33a，以使透视模式下的X射线照射进行规定的短时间，再次生成预图像。将校正摄影位置后再次生成的预图像设为预图像P2。预图像P2被显示于监视器37。
然后，椎体区域提取部27对校正后的预图像P2进行分析处理，提取侧面线SL、椎体区域K1～K5以及椎体中心Ko。如图8的(b)所示，在预图像P2中，椎体中心Ko被校正为与中心Po一致。即，在预图像P2的摄影位置处，校正量为0。操作者参照监视器37中显示的预图像P2，对适当地校正各个椎体区域、椎体中心Ko的位置的情况进行确认。
此外，在参照预图像P2判断为在基于校正量的自动校正中摄影位置的校正不足等情况下，操作者还能够根据需要操作输入部33来手动地适当校正预图像P2的摄影位置。另外，操作者还能够通过操作输入部33来更适当修改由椎体区域提取部27提取的侧面线SL、边界线BL以及椎体中心Ko各自的位置。进行分析处理后的预图像P2的图像数据被发送到摄影范围设定部30。
在确认了预图像P2的摄影位置之后进行测定用X射线图像Q的摄影范围的设定。摄影范围设定部30基于校正量来设定测定用X射线图像Q的摄影范围(关注部位W)的中心的位置。具体地说，以使关注部位W的中心与预图像P2的中心Po一致的方式设定关注部位W的中心的位置。在该情况下，椎体中心Ko与测定用X射线图像Q的摄影范围的中心一致，因此测定用X射线图像Q成为适于观察各个椎体的X射线图像。这样，通过生成一张预图像P来计算校正量，再基于校正量来设定关注部位W的中心的位置。
操作者参照预图像P2来操作输入部33，输入窄条图像的x方向上的长度T的信息和关注部位W的x方向上的长度Px的信息。此外，作为一例，长度Px为9英寸左右(约23cm)，作为一例，长度T为2cm左右。由于基于校正量来设定关注部位W的中心，因此摄影范围设定部30能够基于关注部位W的x方向上的长度Px来设定测定用X射线图像Q的摄影范围。
在实施例1中，设为测定用X射线图像Q的摄影范围与预图像P2的摄影范围一致。即，测定用X射线图像Q的x方向上的长度Px与预图像P2的x方向上的长度一致。摄影范围设定部30基于测定用X射线图像Q的摄影范围、长度Px的值以及长度T的值来设定要拍摄各个窄条图像的窄条状的区域R1～Rn的位置和区域数(n的数值)(图9的(a))。进行分析处理后的预图像P2的图像、关注部位W的位置以及区域R1～Rn的位置、个数等各种信息从摄影范围设定部30被发送到开闭量计算部31。
步骤S5(开闭量的计算)
使摄影位置移动并再次生成预图像，在设定了测定用X射线图像的摄影范围之后进行开闭量的计算。在此，开闭量是指拍摄各个窄条图像时的屏蔽板9a～9d的打开量。
在以往的装置中，区域R1～Rn的y方向上的长度均与预图像P2的y方向上的长度一致。但在实际进行骨密度测定的情况下，使用拍进作为目标的腰椎的椎体的区域和亮度变化为固定值以下的椎体的附近区域来进行分析。即，实际需要用于骨密度测定的X射线图像的区域限于在图9的(b)中用斜线表示的椎体区域(被侧面线SL夹持的区域)以及附加网点来表示的椎体附近区域N。
因而，在现有例中，在获取测定用X射线图像Q时，连被检体M的侧腹等在骨密度测定中不需要的部位都被照射了X射线，因此被检体的被辐射量增大。另外，五个腰椎的各个椎体根据部位不同而y方向上的长度各不相同。因此，关于各区域R1～Rn，需要拍摄X射线图像的区域的y方向上的长度各不相同。
因此，在实施例1所涉及的X射线摄影装置1中，针对各区域R1～Rn检测窄条图像的摄影范围，并基于该摄影范围来计算开闭量。以下，以区域R2为例并使用图9的(c)来说明计算开闭量的机构。此外，关于椎体附近区域N，用附图标记NSL来表示左右的横轮廓。
图9的(c)是区域R2中的预图像P2的放大图。在区域R2中需要窄条图像的区域是指包含椎体区域K和椎体附近区域N的区域、即用图中的虚线表示的区域F。区域F的左端与在左侧的横轮廓NSL中距离中心线H最远的位置相接。而且，区域F的右端与在右侧的横轮廓NSL中距离中心线H最远的位置相接。将从中心线H到区域F的左端的距离设为NL，将从中心线H到区域F的右端的距离设为NR。在该情况下，区域F作为x方向上的长度是T、y方向上的长度是NL与NR之和的窄条状的区域而被计算出。
根据经验，在进行骨密度测定的情况下，将与用斜线表示的椎体区域K之间的距离为规定的距离Ny以下的区域用作椎体周边的区域N。规定的距离Ny是在骨密度测定中根据经验使用的数值，因此距离Ny的值能够作为常数α而计算出。在此，将从中心线H到左侧面线SL的最大距离设为KL，将从中心线H到右侧面线SL的最大距离设为KR。此外，也可以对各个侧面线SL进行平滑处理，在对侧面线SL进行平滑化后设定距离KL和距离KR。
在该情况下，能够使用距离KL和常数α，并通过以下(1)所示的式子来计算从中心线H到区域F的左端的距离NL。
N L＝K L+N y＝K L+α…(1)
同样地，能够使用距离KR和常数α，并通过以下(2)所示的式子来计算从中心线H到区域F的右端的距离NR。
N R＝K R+N y＝K R+α…(2)
这样，开闭量计算部31通过分别检测从中心线H到左右侧面线SL的最大距离，能够在区域R2中检测作为窄条图像的摄影范围的区域F的位置和范围。区域F相当于在区域R2中拍摄窄条图像时的X射线照射场。因此，开闭部计算部31能够基于区域F的位置和范围来计算区域R2时的开闭度。
开闭量计算部31基于从中心线H到左右侧面线SL的最大距离来针对各区域R1～Rn计算开闭度。此外，将针对区域R1计算出的开闭度设为V1，以下将与区域R2～Rn有关的开闭度分别设为V2、…Vn。另外，以下将针对各区域R1～Rn计算出的距离NL的值设为NL1、…NLn。而且，以下将针对各区域R1～Rn计算出的距离NR的值设为NR1、…NRn。另外，将针对各区域R1～Rn检测出的区域F分别设为区域F1～Fn。
这样，基于预图像P2中的椎体区域的宽度来针对各区域R1～Rn计算开闭量V1～Vn，所计算出的各开闭量的信息被存储于存储部35。计算各开闭量V1～Vn，由此步骤S5的工序结束。
步骤S6(X射线摄影的准备)
在开闭量的计算结束之后进行X射线摄影的准备。在实施例1中，首先在区域R1中进行X射线摄影，按R2、…Rn的顺序依次进行X射线摄影。在该情况下，操作者操作输入部33来使X射线管5向区域R1中的窄条图像的摄影位置移动，并且进行X射线照射场的调整。区域R1中的窄条图像的摄影位置相当于区域R1的中心Rc1(图8的(a))。即，X射线管5沿x方向从相当于预图像P2的中心Po的位置向相当于区域R1的中心Rc1的位置移动(Px-T)/2的距离。
然后，屏蔽板9a和屏蔽板9b按照准直器控制部17的控制，沿x方向从图10的(a)所示的位置向图10的(b)所示的位置移动。其结果是，从焦点5a照射的X射线5b从在x方向和y方向上发散的锥束状(图10的(a))被限制为在y方向上发散且在x方向上具有厚度T的扇束状(图10的(b))。
并且，屏蔽板9c和屏蔽板9d按照准直器控制部17的控制，沿y方向从图10的(c)所示的位置向图10的(d)所示的位置移动。其结果是，从焦点5a照射的X射线5b的y方向上的发散从预图像P的y方向上的长度Py(图10的(c))被限制为与开闭量V1相应的长度(图10的(d))。即，以X射线5b的中心轴5c为基准，分别进行限制，使得向y方向上的左侧的发散成为NL1，向y方向上的右侧的发散成为NR1。
这样，通过使各屏蔽板9a～9d移动，X射线照射场与区域F1的范围一致。通过X射线管5的移动和X射线照射场的调整来完成X射线摄影的准备。
步骤S7(窄条图像的摄影)
在X射线摄影的准备完成之后进行窄条图像的摄影。即，操作者操作输入部33来从X射线管5的焦点5a照射X射线5b。此时，输入管电压等X射线照射条件，以进行所照射的X射线量与X射线透视相比高的摄影模式下的X射线摄影。FPD 7检测透过被检体M的区域F的X射线5b并输出X射线检测信号。图像生成部21基于X射线检测信号来生成窄条图像。
此外，在相同或大致相同的摄影位置处进行两次摄影模式下的窄条图像的摄影。即，在第一次X射线摄影中，操作者输入指示使得对X射线管5施加较高的管电压。在该情况下，图像生成部21生成基于高管电压的窄条状的X射线图像(高电压窄条图像)。此外，将针对各区域R1～Rn生成的高电压窄条图像分别设为高电压窄条图像RH1～RHn。
然后，在第二次X射线摄影中，操作者输入指示使得对X射线管5施加较低的管电压。在该情况下，图像生成部21生成基于低管电压的窄条状的X射线图像(低电压窄条图像)。此外，将针对各区域R1～Rn生成的低电压窄条图像分别设为低电压窄条图像RL1～RLn。拍摄高电压窄条图像RH1和低电压窄条图像RL1，由此区域R1的X射线摄影结束。此外，对高电压窄条图像RH1和低电压窄条图像RL1进行拍摄的顺序也可以相反。
在区域R1的X射线摄影结束之后进行区域R2的X射线摄影。X射线管移动部13使X射线管5向区域R2中的窄条图像的摄影位置移动。然后，准直器控制部17使屏蔽板9c和屏蔽板9d向与开闭量V2相应的位置移动。即，屏蔽板9c和屏蔽板9d各自以X射线5b的中心轴5c为基准沿y方向移动，使得X射线5b的向y方向上的左侧的发散成为NL2，向y方向上的右侧的发散成为NR2。然后，在X射线管5的移动和准直器9的控制完成之后，X射线管5进行两次X射线照射。其结果是，图像生成部21生成高电压窄条图像RH2和低电压窄条图像RL2。
之后，针对各区域R1～Rn反复进行包括摄影位置的移动、基于开闭量的准直器9的控制、高电压窄条图像的摄影以及低电压窄条图像的摄影在内的一系列工序。即，如图11所示，一边使X射线管5从用实线表示的摄影位置向用虚线表示的摄影位置移动，一边针对各区域R1～Rn反复进行一系列工序。其结果是，生成n张高电压窄条图像RH1～RHn和n张低电压窄条图像RL1～RLn。各个窄条图像的数据被发送到减影处理部23。
步骤S8(窄条图像的减影处理)
减影处理部23使用发送来的各个窄条图像进行减影处理。即，减影处理部23进行从高电压窄条图像RH1的图像数据减去低电压窄条图像RL1的图像数据的处理，来生成窄条状的减影图像S1(图12的(a)上层)。如图12的(a)的右上方所示，减影图像S1是显现与区域F1有关的X射线像的图像。即，关于x方向上的宽度为T的区域R1，显现出从中心线H沿y方向向左相距NL1、向右相距NR1的范围。
减影处理部23同样地进行从各高电压窄条图像RH2～RHn减去各低电压窄条图像RL2～RLn的图像处理，来生成减影图像S2～Sn(图12的(a)，中层和下层)。所生成的减影图像S1～Sn各自被发送到重构部25。
步骤S9(测定用X射线图像的重构)
在减影图像S1～Sn的生成结束之后进行测定用X射线图像的重构。即，如图12的(b)所示，重构部25将减影图像S1～Sn沿被检体M的体轴方向依次接合来重构单个测定用X射线图像Q。在该情况下，以中心线M为基准进行y方向的对位并将各减影图像接合。
测定用X射线图像Q是显现在骨密度测定中需要的椎体K和椎体周边的区域处的X射线像且将摄影范围抑制为最低限度的X射线图像。重构出的测定用X射线图像Q显示于监视器37并被存储部35存储。通过测定用X射线图像Q的获取，结束与X射线摄影有关的所有工序。
<由实施例1的结构得到的效果>
通过具有这种实施例1所涉及的结构，能够在拍摄用于骨密度测定等的X射线图像时将被检体的被辐射量抑制得更低。在此对基于实施例1的结构而获得的效果进行说明。
在实施例1所涉及的X射线摄影装置中，椎体区域提取部27从预图像P的X射线像提取腰椎的椎体区域。校正量计算部29基于所提取到的椎体区域的位置来计算预图像P的摄影位置的校正量。具体地说，校正量作为从椎体区域的中心(第三腰椎的椎体K3的中心Ko)到预图像P的中心Po的距离而被计算出。
然后，基于校正量来校正预图像的摄影位置，在校正摄影位置之后生成预图像P2。在该情况下，在预图像P2中，椎体区域的中心与预图像的中心一致，各个椎体K位于预图像P2的中心线H的线上。然后，设定测定用X射线图像的摄影范围，使得测定用X射线图像的摄影范围的中心与预图像P2的中心一致。
因而，通过参照校正后生成的预图像P2，能够容易且准确地判定测定用X射线图像的摄影范围的位置是否恰当。另外，由于椎体区域的中心与测定用X射线图像的摄影范围的中心一致，因此测定用X射线图像为适于观察椎体的X射线图像。
在以往的X射线摄影装置中，一边间歇性地不断进行基于透视的X射线照射一边在监视器中显示预图像。然后，参照所显示的预图像(运动图像)，以手动输入的方式校正预图像的摄影位置。与此相对地，在实施例中能够在生成预图像之后自动地进行校正量的计算以及摄影位置的校正。即，通过在与脉冲X射线的单次照射相当的程度的短时间内照射X射线并生成预图像，能够使用以静止图像形式显示的预图像来自动地将摄影位置校正为恰当的位置。因而，能够在获取恰当的摄影位置处的预图像时将被检体的被辐射量抑制得更低。
另外，开闭量计算部31使用校正了摄影位置后的预图像来针对要拍摄窄条图像的各个区域计算开闭量。基于骨密度测定中需要的最低限度的区域来计算开闭量。因此，通过对基于开闭量设定的摄影区域照射X射线而生成的窄条图像进行重构，能够获取显现关注部位W中的、骨密度测定中需要的最低限度的区域所相关的X射线像的X射线图像。即，能够在拍摄用于骨密度测定的测定用X射线图像时将X射线的照射范围抑制为最低限度。其结果是，能够在拍摄测定用X射线图像时进一步抑制被检体的被辐射量。
并且，在测定用X射线图像的重构中使用的各个窄条图像是基于以高管电压得到的X射线图像与以低管电压得到的X射线图像之间的差量而生成的减影图像。在这种通过双能量减影而得到的减影图像中，能够分别获得X射线透过率各不相同的骨组织的图像和软组织的图像。因而，通过使用由减影图像构成的测定用X射线图像，能够更精确地进行骨密度的测定。
实施例2
接着，参照附图来说明本发明的实施例2。实施例2所涉及的X射线摄影装置1A的结构与实施例1相同。但是，实施例2所涉及的X射线摄影装置的动作的工序在省略步骤S4的工序这一点上与实施例1不同。
在实施例1中，在步骤S3中计算出校正量之后，基于校正量使摄像***中的各构件进行移动。然后，在校正了摄像位置之后，重新拍摄预图像P2(步骤S4)。然后，基于校正后的预图像P2中的y方向上的中心线H与侧面线SL的距离等来进行开闭量的计算(步骤S5)。在计算出开闭量之后，一边使摄像***向窄条图像R1的摄影位置移动，一边基于开闭量的值来控制屏蔽板9a～9d的位置(步骤S6)。即，在实施例1中，摄像***中的各构件从预图像P的摄影位置起经由预图像P2的摄影位置向区域R1中的窄条图像的摄影位置移动。
另一方面，在实施例2中，在步骤S3中计算出校正量之后，在步骤S4中不使摄像***移动就设定测定用X射线图像Q的摄影范围。即，省略使摄像***移动后拍摄预图像P2的工序。然后，基于预图像P中拍进的椎体区域的位置来进行步骤S5所涉及的开闭量的计算。在计算出开闭量之后，一边基于校正量使摄像***向窄条图像P1的摄影位置移动，一边基于开闭量的值控制屏蔽板9a～9d的位置。即，在实施例2中，摄像***中的各构件从预图像P的摄影位置直接移动到区域R1中的窄条图像的摄影位置。
在此，详细地说明实施例2所涉及的X射线摄影装置1A的动作的工序与实施例1不同的点。此外，步骤S1和步骤S2所涉及的工序与实施例1相同，因此省略说明。另外，与实施例1同样地，将测定用X射线图像Q的x方向上的长度和预图像P的x方向上的长度设为Px，对于各区域R1～Rn，将x方向上的长度设为T。而且，设为测定用X射线图像Q的x方向上的长度Px与预图像P的x方向上的长度一致。
步骤S3(校正量的计算)、步骤S4(摄影范围的设定)
在步骤S3中，与实施例1同样地，校正量计算部29使用预图像P来计算校正量Dx和Dy(图13的(a))。预图像P的图像数据和校正量的信息被发送到摄影范围设定部30。在步骤S4中，摄影范围设定部30基于预图像P和校正量来设定测定用X射线图像的摄影范围。即，设定关注部位W的中心的位置，以使椎体中心Ko与测定用X射线图像的摄影范围的中心一致。
并且，操作者操作输入部33来输入窄条图像的x方向上的长度T的信息和关注部位W的x方向上的长度Px的信息。摄影范围设定部30能够基于关注部位W的中心的位置和关注部位W的x方向上的长度Px来设定测定用X射线图像Q的摄影范围。摄影范围设定部30基于测定用X射线图像Q的摄影范围、长度Px的值以及长度T的值来设定在要拍摄各个窄条图像的窄条状的区域R1～Rn的位置和区域数(n的数值)。计算出的校正量、进行分析处理后的预图像P的图像以及区域R1～Rn的位置等信息从摄影范围设定部30被发送到开闭量计算部31。
步骤S5(开闭量的计算)
开闭量计算部31使用预图像P来进行步骤S5所涉及的开闭量的计算。在该情况下，开闭量计算部31对穿过从预图像P中提取出的椎体区域的中心Ko且沿x方向延伸的直线HD进行检测。然后，针对各区域R1～Rn分别计算从直线HD到左侧的侧面线SL的最大距离KL以及从直线HD到右侧的侧面线SL的最大距离KR。并且，开闭量计算部31基于KL、KR以及规定的常数α的值来分别计算开闭量V1～Vn。
步骤S6(X射线摄影的准备)
在计算出开闭量之后进行步骤S6所涉及的X射线摄影的准备。X射线管移动部13和FPD移动部15各自基于校正量Dx和Dy使摄像***中的各构件向区域R1中的窄条图像的摄影位置移动。具体地说，X射线管移动部13使X射线管5沿x方向移动(Px-T+2Dx)/2的距离且沿y方向移动Dy的距离。FPD移动部15使FPD 7沿y方向移动Dy的距离。
通过使摄像***中的各构件沿y方向移动Dy，在预图像P中偏离中心线H的位置处拍进的各个椎体K在各个窄条图像中位于中心线H的线上。而且，如在实施例1中已说明的那样，(Px-T)/2是在x方向上从预图像P2的摄影位置到区域R1中的窄条图像的摄影位置的距离，Dx是在x方向上从预图像P的摄影位置到预图像P2的摄影位置的距离。因而，通过一边使摄像***中的各构件沿y方向移动一边使X射线管5沿x方向移动(Px-T+2Dx)/2的距离，摄像***中的各构件从预图像P的摄影位置直接移动到区域R1中的窄条图像的摄影位置。
另外，准直器控制部17基于开闭量V1来控制屏蔽板9a～9d的开闭移动，使得X射线照射场与区域F1的范围一致。通过摄像***的移动和X射线照射场的调整来完成步骤S6所涉及的X射线摄影的准备。此外，步骤S7之后的工序与实施例1相同。
<由实施例2的结构得到的效果>
在实施例1中，基于校正量使摄像***中的各构件从预图像P的摄影位置起进行移动，在移动后照射X射线来生成预图像P2。然后，基于预图像P2中拍进的椎体区域来计算开闭量。之后，在使摄像***从预图像P2的摄影位置移动到区域R1的摄影位置之后进行窄条图像的摄影。
另一方面，在实施例2中，在校正前的预图像P的摄影位置处进行校正量的计算、预图像的校正以及开闭量的计算。而且，考虑校正量来使摄像***中的各构件向窄条图像的摄影位置移动。
因此，在实施例2中能够省略使摄像***向校正后的预图像的摄影位置移动的工序以及在校正后的摄影位置处照射X射线来新生成预图像的工序。因而，能够进一步缩短测定用X射线图像的摄影所需要的时间和工序，因此能够进一步提高X射线摄影的效率。
本发明并不限于上述实施方式，能够如下述那样变形并实施。
(1)在上述各实施例中，在各摄影位置处生成窄条状的高电压X射线图像和低电压X射线图像之后进行减影处理，将生成的窄条状的减影图像接合来重构测定用X射线图像。然而，获取测定用X射线图像的工序并不限于此。即，也可以更换重构处理和减影处理的工序的顺序。
在该情况下，重构部25设置在图像处理部21的后级，将窄条状的高电压窄条图像RH1～RHn沿x方向接合来重构单个高电压X射线图像RH。另外，将窄条状的低电压窄条图像RL1～RLn沿x方向接合来重构单个低电压X射线图像RL。减影处理部23设置在重构部25的后级，通过获取重构出的高电压X射线图像RH与低电压X射线图像RL的差量，能够生成进行减影处理后的测定用X射线图像Q。
(2)在上述各实施例中，通过在各摄影位置处对X射线管5交替地施加高电压和低电压，来依次获取高电压窄条图像和低电压窄条图像。但是，也可以替代这种结构，而设为在针对各区域R1～Rn获取高电压窄条图像RH1～RHn之后，针对各区域R1～Rn获取低电压窄条图像RL1～RLn。
(3)在上述各实施例中，设为测定用X射线图像Q的摄影范围的大小与预图像的摄影范围的大小一致，但也可以设为测定用X射线图像Q的上端(或下端)与预图像的上端(或下端)不一致。在该情况下，如图8的(b)所示，根据需要使表示测定用X射线图像Q的上端的光标C1和表示测定用X射线图像Q的下端的光标C2叠加显示于预图像，由此设定测定用X射线图像的摄影范围。
在该情况下，即使在充分地扩大预图像P的摄影范围的情况下，也能够将测定用X射线图像Q的摄影范围设定为足以进行骨密度测定的范围。因此，能够扩大预图像P来更加容易地确定关注部位W，并且能够将拍摄测定用X射线图像Q时的被辐射量抑制得更低。
(4)在上述各实施例中，在步骤S6中测定用X射线图像的整个摄影范围处于FPD 7的尺寸内，因此如图11所示那样将FPD 7固定并执行X射线摄影。但是，在拍摄更长的区域的测定用X射线图像的情况下，也可以设为一边使FPD7沿被检体M的体轴方向移动一边执行X射线摄影的结构。
(5)在上述各实施例中也可以具备在计算校正量的情况下参照过去获取到的同一被检体的预图像的结构。在该情况下，能够参照针对过去的预图像进行的分析处理的内容，来更加准确地计算出校正量。
(6)在上述实施例2中设为不进行步骤S4所涉及的摄影位置的校正而省略预图像P2的生成工序的结构，但也可以在计算出校正量之后，基于校正量在图像数据上校正预图像P中拍进的X射线像的位置。在该情况下，如图14所示，生成虚拟地校正摄影位置后的预图像P2A。然后，基于预图像P2A的摄影范围来设定测定用X射线图像Q的摄影范围和各区域R1～Rn的范围。操作者能够通过参照预图像P2A来确认测定用X射线图像中拍进的X射线像和测定用X射线图像的摄影范围。
(7)在上述各实施例中重构窄条图像来生成测定用X射线图像，但本发明的结构也能够应用于不进行窄条图像的生成和重构就获取测定用X射线图像的结构。即，生成用于将被检体的关注部位W的区域(关注区域)设定为摄影范围的X射线图像，来作为预图像。在该情况下，基于从预图像中提取的椎体区域来计算校正量。然后，基于校正量使摄像***进行移动，以使椎体区域的中心与关注区域所对应的摄影范围的中心一致。在移动后的摄像***的位置处拍摄将关注部位W设为摄影范围的X射线图像，通过摄影而由图像生成部21生成的X射线图像作为测定用X射线图像而用于骨密度的分析。
附图标记说明
1：X射线摄影装置；3：顶板；5：X射线管(X射线源)；7：FPD(X射线检测单元)；9：准直器；9a～9d：屏蔽板(屏蔽部)；11：X射线照射控制部(照射控制单元)；17：准直器控制部(准直器控制单元)；21：图像生成部(窄条图像生成单元、预图像生成单元)；23：减影处理部(减影处理单元)；25：重构部(重构单元)；27：椎体区域提取部(特征区域提取单元)；29：校正量计算部(校正量计算单元)；30：摄影范围设定部；31：开闭量计算部(开闭量计算单元)；33：输入部(修改单元)；33a：预图像生成指示按钮(预图像生成指示单元)；35：存储部(存储单元)；37：监视器(显示单元)；39：主控制部(摄像***移动控制单元)。

Claims (11)

1.一种X射线摄影装置，其特征在于，具备：
X射线源，其对被检体照射X射线；
X射线检测单元，其检测透过所述被检体的X射线；
摄像***移动单元，其使包括所述X射线源和所述X射线检测单元的摄像***相对于所述被检体相对地移动；
窄条图像生成单元，其使用由所述X射线检测单元输出的检测信号，沿所述被检体的体轴生成多张窄条图像，该窄条图像是以所述被检体的体轴方向为短边方向的窄条状的X射线图像；
重构单元，其将由所述窄条图像生成单元生成的多张所述窄条图像沿所述被检体的体轴方向接合来重构单个合成图像；
预图像生成单元，其使用由所述X射线检测单元输出的检测信号，生成用于设定所述合成图像的摄影范围的X射线图像来作为预图像；
预图像生成指示单元，其用于输入生成所述预图像的指示；
照射控制单元，其基于被输入到所述预图像生成指示单元的所述指示来控制所述X射线源，使得从所述X射线源单次照射脉冲X射线；
特征区域提取单元，其从所述预图像中拍进的X射线像中提取特征区域；
校正量计算单元，其计算由所述特征区域提取单元提取的所述特征区域的中心与所述预图像的中心的距离来作为校正量；以及
摄像***移动控制单元，其基于由所述校正量计算单元计算出的所述校正量来控制所述摄像***移动单元，以使所述特征区域的中心与所述合成图像的摄影范围的中心一致。
2.根据权利要求1所述的X射线摄影装置，其特征在于，
所述摄像***移动控制单元基于所述校正量来控制所述摄像***移动单元，以使所述特征区域的中心与所述预图像的摄影范围的中心一致，
在所述摄像***移动控制单元控制所述摄像***移动单元以使所述特征区域的中心与所述预图像的摄影范围的中心一致之后，所述预图像生成单元再次生成所述预图像。
3.根据权利要求1所述的X射线摄影装置，其特征在于，
所述摄像***移动控制单元基于所述校正量，以使所述特征区域的中心与所述合成图像的摄影范围的中心一致的方式控制所述摄像***移动单元，来使所述摄像***从所述预图像的摄影位置移动到所述窄条图像的摄影位置。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的X射线摄影装置，其特征在于，还具备：
准直器，其设置有屏蔽X射线的屏蔽部，该准直器用于控制从所述X射线源照射的X射线的照射场；
准直器控制单元，其控制所述屏蔽部的开闭移动；以及
开闭量计算单元，其基于由所述特征区域提取单元提取的所述特征区域的宽度，计算生成各个所述窄条图像时的所述屏蔽部的打开量来作为开闭量，
其中，所述准直器控制单元基于各个所述开闭量来控制所述屏蔽部的开闭移动，由此生成各个所述窄条图像。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的X射线摄影装置，其特征在于，
还具备减影处理单元，该减影处理单元对于在对所述X射线源施加了高电压的情况下由所述窄条图像生成单元生成的所述窄条图像和在对所述X射线源施加了低电压的情况下由所述窄条图像生成单元生成的所述窄条图像进行减影处理。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的X射线摄影装置，其特征在于，
还具备减影处理单元，该减影处理单元对于在对所述X射线源施加了高电压的情况下由所述重构单元重构的所述合成图像和在对所述X射线源施加了低电压的情况下由所述重构单元重构的所述合成图像进行减影处理。
7.根据权利要求4所述的X射线摄影装置，其特征在于，
所述特征区域提取单元提取的所述特征区域是所述被检体的椎体的区域。
8.根据权利要求7所述的X射线摄影装置，其特征在于，
所述开闭量计算单元针对各个所述窄条图像计算所述开闭量，使得距所述椎体的区域的距离为规定的值以下的在骨密度测定中需要的区域和所述椎体的区域包含在所述X射线的照射场内。
9.根据权利要求1至3中的任一项所述的X射线摄影装置，其特征在于，
所述校正量计算单元参照过去针对同一所述被检体生成的所述预图像来计算校正量。
10.根据权利要求1至3中的任一项所述的X射线摄影装置，其特征在于，还具备：
显示单元，其显示由所述预图像生成单元生成的所述预图像；以及
修改单元，其对于所述显示单元显示的所述预图像，对提取出的所述特征区域的范围进行修改。
11.一种X射线摄影装置，其特征在于，具备：
X射线源，其对被检体照射X射线；
X射线检测单元，其检测透过所述被检体的X射线；
摄像***移动单元，其使包括所述X射线源和所述X射线检测单元的摄像***相对于所述被检体相对地移动；
预图像生成单元，其使用由所述X射线检测单元输出的检测信号，生成用于设定所述被检体的关注区域所对应的摄影范围的X射线图像来作为预图像；
预图像生成指示单元，其用于输入生成所述预图像的指示；
照射控制单元，其基于被输入到所述预图像生成指示单元的所述指示来控制所述X射线源，使得从所述X射线源单次照射脉冲X射线；
特征区域提取单元，其从所述预图像中拍进的X射线像中提取特征区域；
校正量计算单元，其计算由所述特征区域提取单元提取的所述特征区域的中心与所述预图像的中心的距离来作为校正量；以及
摄像***移动控制单元，其基于由所述校正量计算单元计算出的所述校正量来控制所述摄像***移动单元，以使所述特征区域的中心与所述被检体的关注区域所对应的摄影范围的中心一致。
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