CN1871999A - 射线照相设备和辐射检测信号处理方法 - Google Patents

射线照相设备和辐射检测信号处理方法 Download PDF

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CN1871999A CNA2006100845003A CN200610084500A CN1871999A CN 1871999 A CN1871999 A CN 1871999A CN A2006100845003 A CNA2006100845003 A CN A2006100845003A CN 200610084500 A CN200610084500 A CN 200610084500A CN 1871999 A CN1871999 A CN 1871999A
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Abstract

当通过从获得的X射线检测信号中消除滞后部分来执行滞后部分的滞后校正时，在成像事件中X射线照射之前的非照射时间内获取多个X射线检测信号，并根据X射线检测信号获取滞后图像。通过从X射线检测信号中减去获取的滞后图像来执行滞后校正。因此，以简单的方式从X射线检测信号中消除了滞后部分。

Description

射线照相设备和辐射检测信号处理方法
技术领域
本发明涉及一种射线照相设备和一种辐射检测信号处理方法，用于根据由向处于检查的对象发射且穿过该对象的辐射所产生的辐射检测信号，获得射线照相图像。更具体地，本发明涉及一种用于从辐射检测信号中消除滞后部分的技术。
背景技术
射线照相设备的一种示例是通过检测X射线来获得X射线图像的成像设备。过去，这种设置使用图像增强器作为X射线检测装置。近年来，开始改为使用平板X射线检测器(下文中简称为“FPD”)。
FPD具有层压在衬底上的感光膜，检测入射到感光膜上的辐射，将检测到的辐射转换为电荷，并将电荷存储在按照二维阵列排列的电容器中。通过接通开关元件来读取电荷，并且将其作为辐射检测信号发送到图像处理器。图像处理器根据辐射检测信号，获得具有象素的图像。
与以前使用的图像增强器相比，FPD重量较轻，并且没有复杂的检测失真。因此，在设备构成和图像处理方面，FPD具有优势。
然而，在使用FPD时，X射线检测信号包括滞后部分。滞后部分导致前一成像事件中X射线照射的后象(afterimage)，作为假象出现在下一个X射线图像上。具体地，在短时间间隔(例如1/30秒)连续地执行X射线照射的荧光检查中，滞后部分的滞后时间具有足以阻碍诊断的严重影响。
日本未审专利公开No.H9-9153公开了一种通过使用背光来减少滞后部分的较长时间常数分量的技术。日本未审专利公开No.2004-242741公开了一种技术，通过将滞后部分看作具有多个时间常数的指数函数的总和，来减少由于滞后部分引起的假象，并且通过使用这些指数函数的递归计算来执行滞后校正。
然而，在使用如上述在日本未审专利公开No.H9-9153中公开的背光的情况下，由于背光所需的构造，结构变得复杂。尤其是在具有质量较轻结构的FPD中使用背光的情况下，结构必定变得较重，并且更复杂。在日本未审专利公开No.2004-242741的情况下，必须通过执行与采样X射线检测信号相同次数的递归计算，来执行滞后校正。这使得滞后校正复杂且麻烦。
发明内容
关于上述现有技术的陈述，做出本发明，并且本发明的目的是提供一种射线照相设备和一种辐射检测信号处理方法，用于以简单的方式从辐射检测信号中消除滞后部分。
根据本发明，由一种根据辐射检测信号来获得射线照相图像的射线照相设备实现以上目的，该设备包括：辐射发射装置，用于向处于检查的对象发射辐射；辐射检测装置，用于检测穿过对象的辐射；滞后校正装置，用于通过从辐射检测信号中消除滞后部分，执行滞后部分的滞后校正；非照射信号获取装置，用于在成像事件中辐射照射之前的非照射时间中，获取多个辐射检测信号；以及滞后图像获取装置，用于根据非照射信号获取装置所获取的辐射检测信号，获取滞后图像；其中，滞后校正装置被设置成通过从用于预定目的的射线照相图像中减去滞后图像获取装置所获取的滞后图像，来执行滞后校正。
利用根据本发明的射线照相设备，滞后校正装置通过从辐射检测信号中减去滞后部分，执行滞后部分的滞后校正，并且非照射信号获取装置在成像时间中辐射照射之前的非照射时间内，获取多个辐射检测信号。滞后图像获取装置根据非照射信号获取装置所获取的辐射检测信号，获取滞后图像。滞后校正装置通过从用于预定目的的射线照相图像中减去滞后图像获取装置所获取的滞后图像，来执行滞后校正。因此，不需要通过执行与采样辐射检测信号相同次数的递归计算来执行滞后校正，如在上述日本未审专利公开No.2004-242741中所述。可以以简单的方式从辐射检测信号中消除滞后部分。此外，不需要使用如在上述日本未审专利公开No.H9-9153中使用的背光。这避免了设备结构的复杂性。
在本发明的另一个方面中，提供一种辐射检测信号处理方法，用于根据由向处于检查的对象发射并穿过该对象的辐射所产生的辐射检测信号，获得射线照相图像，所述辐射检测信号处理方法包括步骤：在成像事件中辐射照射之前的非照射时间中，获取多个辐射检测信号，以便通过从获得的辐射检测信号中消除滞后部分，执行滞后部分的滞后校正；根据获取的辐射检测信号，获取滞后图像；以及通过从用于预定目的的射线照相图像中减去获取的滞后图像，执行滞后校正。
利用根据本发明的辐射检测信号处理方法，通过从获得的辐射检测信号中消除滞后部分，执行滞后部分的滞后校正，在成像事件中辐射照射之前的非照射时间中，获取多个辐射检测信号，以及根据获取的辐射检测信号，获取滞后图像。通过从用于预定目的的射线照相图像中减去滞后图像，执行滞后校正。因此，不需要通过执行与采样辐射检测信号相同次数的递归计算来执行滞后校正，如在上述日本未审专利公开No.2004-242741中所述。可以以简单的方式从辐射检测信号中消除滞后部分。
在上述本发明中，优选地，在从前一成像事件中辐射照射之后经过的预定时间后的非照射时间内获取多个辐射检测信号，导致在当前成像事件中辐射照射之前的非照射时间中，获得多个辐射检测信号。
当完成前一成像事件中的照射、并且转移到非照射状态中时，滞后部分的较短时间常数分量或中等时间常数分量在短时间内衰减。在它们衰减之后，较长时间常数分量成为主导，并且保持实质上相同的强度。因此，当在完成前一成像事件中照射之后立即获取辐射检测信号时，在获取的信号中包括较短和中等的时间常数分量。不能够精确地从信号中消除具有较短和中等时间常数分量的滞后部分。
因此，在从前一成像事件中照射之后经过预定时间后的非照射时间内，获取多个辐射检测信号。因此，在当前成像事件中照射之前的非照射时间内，获取多个辐射检测信号。可以在仅包括在经过预定时间之后保留的较长时间常数分量的状态中，获取信号。该信号没有较短和中等的时间常数分量，并且可以精确地消除具有较长时间常数分量的滞后部分。
在根据本发明的一个示例中，通过重复在非照射时间内获取辐射检测信号的处理，可以获取紧接在成像事件中辐射照射开始之前的至少一个辐射检测信号；并且获取紧接在照射开始之前的辐射检测信号，作为滞后图像。
在以上示例中，可以通过重复在非照射时间内新获取辐射检测信号、并且保留在前一时间点处获取的辐射检测信号的处理，来获取紧接在成像事件中辐射照射开始之前的辐射检测信号；并且可以获取紧接在照射开始之前的辐射检测信号，作为滞后图像。
可选地，可以通过重复在非照射时间内新获取辐射检测信号、并随后丢弃在前一时间点处获取的辐射检测信号的处理，来获取紧接在成像事件中辐射照射开始之前的辐射检测信号；并且可以获取紧接在照射开始之前的辐射检测信号，作为滞后图像。
在丢弃在前一时间点处获取的辐射检测信号的情况下，在下面的特定示例中，可以获取紧接在成像事件中辐射照射开始之前的辐射检测信号。通过采样获取每一个辐射检测信号，并且通过重复以下处理，获取紧接在成像事件中照射开始之前的辐射检测信号：(1)在非照射事时间内获取辐射检测信号，(2)检查是否已经达到成像事件；(3)使K值增加1，以及(4)在每一个采样时间间隔处，丢弃在前一时间点处获取的辐射检测信号，其中采样时间点K是0，1，2等，并且在采样时间点K＝0处获取第一个辐射检测信号，直到在处理(2)中发现达到成像事件。
在根据本发明的另一个示例中，在非照射时间内连续获取辐射检测信号，而不丢弃辐射检测信号，直到获取预定数目的辐射检测信号；在达到预定数目之后，重复处理，以便当在非照射时间内获取新的辐射检测信号时，仅丢弃辐射检测信号中最老的一个，从而获取预定数目的辐射检测信号，所述辐射检测信号包括紧接在成像事件中辐射照射开始之前的辐射检测信号；并且根据包括紧接在照射开始之前获取的辐射检测信号的预定数目辐射检测信号，来获取滞后图像。
在非照射时间内不丢弃辐射检测信号直到获取预定数目的辐射检测信号为止的情况下，在下面的特定示例中，可以获取预定数目的辐射检测信号。通过采样获取每一个辐射检测信号，并且通过重复以下处理，获取预定数目的辐射检测信号：(1)在非照射时间内获取辐射检测信号，(2)检查是否达到预定数目；以及(3)在每一个采样时间间隔处，使K值增加1其中采样时间点K是0，1，2等，并且在采样时间点K＝0处获取第一个辐射检测信号，直到在处理(2)中发现达到预定数目；并且在达到预定数目之后，根据包括紧接在照射开始之前的辐射检测信号的预定数目辐射检测信号，通过重复以下处理，获取滞后图像：(4)在非照射时间内获取辐射检测信号，(5)检查是否达到成像事件；(6)使K值增加1，以及(7)在每一个采样事件间隔处，丢弃辐射检测信号中最老的一个，直到在处理(5)中发现达到成像事件为止。
在非照射时间内不丢弃辐射检测信号直到获取预定数目的辐射检测信号为止的情况下，可以获取包括紧接在照射开始之前获取的辐射检测信号的、预定数目的辐射检测信号的平均，作为滞后图像。
在根据本发明的另一个示例中，通过连续地获取辐射检测信号，在非照射时间内获取多个辐射检测信号；并且在包括给定时间点的非照射时间内，通过根据在给定时间点处获取的辐射检测信号、以及从直到给定时间点之前的时间点处连续获取的多个辐射检测信号中推导出的滞后图像，重复递归计算，根据迄今为止连续获取的多个辐射检测信号来获取滞后图像。
在该示例中，在非照射时间内获取辐射检测信号时，根据获取的最新辐射检测信号、以及由过去连续获取的多个辐射检测信号产生的滞后图像，重复递归计算。最终获得的滞后图像是用作滞后校正基础的目标图像。可以仅保留通过递归计算获得的最新的滞后图像以及在最新滞后图像之前的滞后图像(即用作递归计算基础的滞后图像)，而丢弃其他的滞后图像(即在以上两个滞后图像之前的滞后图像)。因此，可以仅保留两个图像，这提供了简化结构的优点。
递归计算的一个示例是递归加权平均。利用根据加权平均获得的滞后图像，可以更加可靠地执行滞后校正。
对于递归加权平均，在下面的特定示例中，可以获取滞后图像。从以下表达式所表达的递归加权平均中推导出滞后图像LN：
LN＝(1-P)×LN-1+P×IN(在滞后图像L0的初始值是在非照射时间内首先获取的辐射检测信号I0的条件下)，其中，IN是在给定时间点处获取的辐射检测信号，LN-1是从直到给定时间点之前的时间点处连续获取的多个辐射检测信号中推导出的滞后图像，以及P是载荷比。
在以上示例中用于获取滞后图像的递归计算不局限于递归加权平均，而可以是非加权递归计算。因此，可以由滞后图像LN来表达由X射线检测信号IN和滞后图像LN-1所表达的函数f(IN，LN-1)，以服务于目的。
附图说明
为了演示本发明，在附图中示出了多个优选形式，然而，可以理解，本发明不局限于所示的精确设置和方式。
图1是根据本发明的荧光检查设备的方框图；
图2是在荧光检测设备中使用的平板X射线检测器的等效电路的侧视图；
图3是平板X射线检测器的等效电路的平面图；
图4是示出了第一实施例中滞后校正单元、非照射信号获取单元和滞后图像获取单元的信号处理序列的流程图；
图5是示出了X射线发射和X射线检测信号的获取的时序图；
图6是示出了在第一和第二实施例中进出图像处理器和存储器的数据流的示意图；
图7是示出了第二实施例中滞后校正单元、非照射信号获取单元和滞后图像获取单元的信号处理序列的流程图；
图8是示出了在第三实施例中进出图像处理器和存储器的数据流的示意图；
图9是示出了第三实施例中滞后校正单元、非照射信号获取单元和滞后图像获取单元的信号处理序列的流程图；以及
图10是示出了在第三实施例中当载荷比改变时随递归计算的频率出现的随机噪声变化的示意图。
具体实施方式
下面，参考附图，详细描述本发明的优选实施例。
第一实施例
图1是第一实施例中荧光检查设备的方框图。图2是在荧光检查设备中使用的平板X射线检测器的等效电路的侧视图。图3是平板X射线检测器的等效电路的平面图。以平板X射线检测器作为辐射检测装置的示例以及荧光检查设备作为射线照相设备的示例，来描述第一实施例以及下面的第二和第三实施例。
如图1所示，第一实施例中的荧光检查设备包括：顶板1，用于支撑患者M；X射线管2，用于向患者M发射X射线；以及FPD3，用于检测穿过患者M的X射线。X射线管2对应于本发明的辐射发射装置。FPD3对应于本发明的辐射检测装置。
荧光检查设备还包括：顶板控制器4，用于控制顶板1的垂直和水平移动；FPD控制器5，用于控制FPD3的扫描动作；X射线管控制器7，具有高压产生器6，用于针对X射线管2产生电子管电压和电子管电流；模拟-数字转换器8，用于从FPD3获得电荷信号，并且将电荷信号数字化为X射线检测信号；以及图像处理器9，用于根据从模拟-数字转换器8输出的X射线检测信号，执行各种处理；控制器10，用于执行这些组件的整体控制；存储器11，用于存储已处理的图像；输入单元12，用于操作者输入各种设置；以及监视器13，用于显示已处理的图像和其他信息。
顶板控制器4控制顶板1的移动，例如水平地移动顶板1以使患者M处于成像位置，垂直地移动和/或旋转顶板1，以将患者M设置在希望的位置，在成像操作期间水平地移动顶板1，以及在成像操作之后，水平地移动顶板1，以使患者M撤出成像位置。FPD控制器5通过水平地移动FPD3或者关于患者M的身体轴旋转FPD3，来控制扫描动作。高压产生器6针对X射线管2产生电子管电压和电子管电流，以发射X射线。X射线光控制器7通过水平地移动X射线管2或者关于患者M的身体轴旋转X射线管2，来控制扫描动作，并且控制与X射线管2相邻设置的准直仪(未示出)的覆盖范围。在进行扫描动作时，X射线管2和FPD3在保持互相相对的关系的同时进行移动，因此FPD3可以检测从X射线管2发射的X射线。
控制器10具有中央处理单元(CPU)和其他单元。存储器11具有存储介质，典型地为ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器)。输入单元12具有定点装置，典型地为鼠标、键盘、操纵杆和/或触摸板。利用FPD3检测穿过患者M的X射线、以及图像处理器9根据所检测的X射线来执行图像处理，荧光检查设备产生患者M的图像。
图像处理器9包括：滞后校正单元9a，用于通过从X射线检测信号中消除任何滞后部分来执行滞后校正；非照射信号获取单元9b，用于在成像事件中X射线照射之前的非照射时间内获取多个X射线检测信号；滞后图像获取单元9c，用于根据由非照射信号获取单元9b所获取的这些X射线检测信号，获取滞后图像。以上滞后校正单元9a通过从用于预定目的的X射线图像中减去滞后图像获取单元9c所获取的滞后图像，来执行滞后校正。滞后校正单元9a对应于本发明的滞后校正装置。非照射信号获取单元9b对应于本发明的非照射信号获取装置。滞后图像获取单元9c对应于本发明的滞后图像获取装置。
存储器11包括：非照射信号存储单元11a，用于存储非照射信号获取单元9c在非照射时间内所获取的X射线检测信号；以及滞后图像存储单元11b，用于存储滞后图像获取单元9c所获取的滞后图像。在第一实施例以及在下面描述的第二实施例中，滞后图像获取单元9c根据从非照射信号存储单元11a中读取的非照射时间的X检测信号，来获取滞后图像(参见图6)。在下面的第三实施例中，如下所述，通过递归加权平均(递归处理)获得滞后图像(参见图8)。在第一实施例以及第二和第三实施例中，滞后校正单元9a从X射线图像中减去从滞后图像存储单元11b中读取的滞后图像。
如图2所示，FPD3包括玻璃衬底31以及形成在玻璃衬底31之上的薄膜晶体管TFT。如图2和3所示，薄膜晶体管TFT包括按照行和列的二维矩阵设置的多个(例如1024×1024)开关元件32。开关元件32与各个带电体收集电极33彼此独立。因此，FPD 3还是二维阵列辐射检测器。
如图2所示，将X射线敏感半导体34层压到带电体收集电极33上。如图2和3所示，带电体收集电极33与开关元件32的源极S相连，多个栅极总线36从栅极驱动器35延伸出来，并且与开关元件32的栅极G相连。另一方面，如图3所示，多个数据总线39通过放大器38与复用器37相连，复用器37，用于收集电荷信号且作为一个信号来输出该信号。如图2和3所示，每一个数据总线39与开关元件32的漏极D相连。
将偏置电压施加到未示出的公共电极上，通过施加栅极总线36的电压(或者减少到0V)，导通开关元件32的栅极。带电体收集电极33将通过X射线敏感半导体34从入射到检测表面上的X射线转换的电荷信号(带电体)，通过开关元件32的源极S和漏极D，输出到数据总线39。暂时将电荷信号存储在电容器(未示出)中，直到接通开关元件为止。放大器38放大从数据总线39读取的电荷信号，并且复用器37收集电荷信号，并将其作为一个电荷信号输出。模拟-数字转换器8数字化输出的电荷信号，并将其作为X射线检测信号输出。
接下来，参考图4所示的流程图和图5所示的时序图，描述第一实施例中滞后校正单元9a、非照射信号获取单元9b和滞后图像获取单元9c的信号处理序列。通过以从前一成像事件中X射线照射结束到当前成像事件中X射线照射所发生的为例，来描述该处理。
(步骤S1)经过了等待时间？
如图5所示，检查从前一成像事件中X射线照射结束是否已经经过了预定等待时间Tw。紧接在照射结束之后，滞后部分包括多个较短时间常数分量或中等时间常数分量。这些较短或中等时间常数分量在较短时间内衰减。在其衰减之后，较长时间常数分量成为主导，并且保持实质上相同的强度。因此，设置等待时间Tw，以便在前一成像事件中X射线照射之后的预定时间后的非照射时间内获取X射线检测信号。当经过了等待时间Tw时，操作前进到下一步骤S2。利用定时器(未示出)来确定是否过去了等待时间Tw。即，与前一成像事件中X射线照射终止同时地将定时器复位到“0”，以开始计数。当达到与等待时间Tw相对应的计数时，可以确定过去了等待时间Tw。等待时间Tw对应于本发明的预定时间。
优选地，尽管其取决于各个FPD3的滞后特性，等待时间Tw是大约15秒，并且大约30秒的等待时间Tw应该足够。更长的等待时间Tw(例如至少30秒)更好。然而，过长的时间表示成像事件之间的延长间隔。对于实际应用，实际中将等待时间Tw设置为大约3秒。
(步骤S2)在非照射时间内获取X射线检测信号
非照射信号获取单元9b在经过等待时间Tw之后的非照射时间内，以采样时间间隔(例如1/30秒)连续地获取X射线检测信号。将当前成像操作的X射线照射开始之前的采样次数设置为(N+1)(然而，K＝0，1，2，…，N-1和N)，K＝0表示在经过等待时间Tw之后立即获取的第一个信号。将第(K+1)个X射线检测信号作为IK，则在经过等待时间Tw之后立即获取的第一个X射线检测信号是I0，以及紧接在当前成像事件中X射线照射开始之前的X射线检测信号是IN。此处假定对于每一个采样时间间隔(周期T对应于图5中的每一帧)连续地执行步骤S2-S5。
(步骤S3)达到当前成像？
检查步骤S2中用于获取X射线检测信号的时间(即采样时间)是否达到当前成像事件中X射线照射的开始(是否有K＝N+1)。当达到时，操作跳转到步骤S6。否则，执行下一步骤S4。
(步骤S4)使K值增加1
对于下一个采样，使下标K增加1。
(步骤S5)丢弃前一X射线检测信号
将非照射信号获取单元9b在步骤S2中获取的X射线检测信号IK写入并存储在非照射信号存储单元11a中。此时，因为不再需要，丢弃在X射线检测信号IK之前获取的X射线检测信号IK-1。因此，仅将最新的X射线检测信号保持存储在非照射信号存储单元11a中。当在步骤S4中将K＝0增加到K＝1之后操作前进到步骤S5时，不存在信号I0之前的X射线检测信号，并因此没有要丢弃的信号。然后，操作返回到步骤S2，用于下一个采样，并且针对每一个采样时间间隔重复步骤S2-S5。在第一实施例中，尽管丢弃了之前的X射线检测信号并且仅保留了最新的X射线检测信号，当然丢弃早期的信号不是绝对必需的。
(步骤S6)获取滞后图像
当在步骤S3中采样时间达到当前成像事件中X射线照射的开始时，采用在步骤S2中获取的第(N+1)个X射线检测信号IN作为滞后图像。即，滞后图像获取单元9c从非照射信号存储单元11a中读取紧接在当前成像事件中X射线照射的开始之前获取的X射线检测信号IN，并获取X射线检测信号IN作为滞后图像。因此，滞后图像L＝IN。由滞后图像获取单元9c所获取的滞后图像L被写入并存储在滞后图像存储单元11b中。
(步骤S7)获取当前成像的X射线图像
完成当前成像事件中X射线照射之后，图像处理器9根据从照射产生的X射线检测信号，执行各种处理，以获取X射线图像。该X射线图像被标注为X。X射线图像对应于本发明用于预定目的的射线照相图像。
(步骤S8)滞后校正
滞后校正单元9a从滞后图像存储单元11b中读取在步骤S6中获取的滞后图像L，并且从在步骤S7中获取的X射线图像中减去滞后图像L。滞后校正之后的X射线图像Y由Y＝X-L表达。
在实际情况中，不需要预先确定当前成像事件中X射线照射的定时。因此，不需要预先知道达到K＝N+1的时间。因此，在实际情况下，对于每一个采样时间间隔重复上述步骤S2-S5，并且将在步骤S3中达到当前成像事件中X射线照射开始的采样时间作为达到K＝N+1的时间。当然，在预先确定当前成像事件中X射线照射的时序的情况下，也预先知道了达到K＝N+1的时间。在这种情况下，可以预先设置N值，以便采样时间可以根据达到K＝N+1的时序，达到当前成像事件中X射线照射的开始。
根据具有上述结构的第一实施例，滞后校正单元9a通过从X射线检测信号中消除滞后部分，来执行滞后部分的滞后校正。非照射信号获取单元9b在成像事件中X射线照射之前的非照射时间内获取多个X射线检测信号(第一实施例中的I0、I1、I2…IN-1和IN)。滞后图像获取单元9c根据非照射信号获取单元9b所获取的X射线检测信号，获取滞后图像L。由上述滞后校正单元9a通过从X射线图像中减去上述滞后图像获取单元9c所获取的滞后图像L，执行滞后校正。
因此，不需要通过执行与采样辐射检测信号(例如第一实施例中的X射线检测信号)相同次数的递归计算来执行滞后校正，如在上述日本未审专利公开No.2004-242741所述。可以以简单的方式从辐射检测信号(X射线检测信号)中消除滞后部分。此外，不需要使用如在上述日本未审专利公开No.H9-9153中使用的背光。这避免了设备组成的复杂性。
在第一实施例中以及下面的第二和第三实施例中，在从前一成像事件中X射线照射之后经过预定时间(即第一实施例的等待时间Tw)后的非照射时间内，获取多个X射线检测信号。因此，在当前成像事件中X射线照射之前的非照射时间内获取多个X射线检测信号。
当完成前一成像事件中X射线照射并且转移到非照射状态时，滞后部分的较短时间常数分量或中等时间常数分量在较短时间内衰减。在其衰减之后，较长时间常数分量变为主导，并且保持实质上相同的强度。因此，当在前一成像事件中X射线照射完成之后立即获取X射线检测信号时，在获取的信号中包含较短和中等时间常数分量。不能够精确地从信号中消除具有较短和中等时间常数程度的滞后部分。
因此，在第一实施例中，在前一成像事件中X射线照射之后经过预定时间后的非照射时间内获取多个X射线检测信号。因此，在当前成像事件中X射线照射之前的非照射时间内获取多个X射线检测信号。可以在仅包括经过预定时间之后保留的较长时间常数分量的状态中获取信号。信号没有较短和中等时间常数分量，并且可以精确地消除具有较长时间常数分量的滞后部分。
第二实施例
接下来，参考附图来描述本发明的第二实施例。
使用类似的参考符号来识别与第一实施例相同的类似部分，并且不再进行描述。第二实施例中的荧光检查设备与第一实施例的类似，并且仅滞后校正单元9a、非照射信号获取单元9b和滞后图像获取单元9c的信号处理序列与第一实施例不同。
参考图7所示的流程图，来描述第二实施例中的滞后校正单元9a、非照射信号获取单元9b和滞后图像获取单元9c的信号处理序列。将类似的数字赋予与第一实施例类似的步骤，并且不再进行描述。
(步骤S1)经过了等待时间？
与第一实施例相同，检查从前一成像事件中X射线照射结束之后是否已经经过了等待时间Tw。当经过了等待时间Tw时，操作前进到下一步骤S12。
(步骤S12)在非照射时间内获取X射线检测信号
与第一实施例相同，以采样时间间隔(例如1/30秒)在经过等待时间Tw之后的非照射时间内连续地获取X射线检测信号。在第二实施例中，从以下的描述中显而易见，代替丢弃，将从等待时间Tw之后立即获取的X射线检测信号I0至第七个X射线检测信号I6的信号保留存储在非照射信号存储单元11a中，直到获取第八个X射线检测信号I7为止(即K＝7)。注意，在每一个采样时间间隔处重复步骤S12-S15。
(步骤S13)K＝7？
检查下标K是否达到7，即采样时间是否达到第八个(即K＝7)。当K＝7时，操作跳转到步骤S2。否则，执行下一步骤S14。
(步骤S14)使K值增加1
与第一实施例相同，对于下一个采样，使下标K值增加1。连续地将非照射信号获取单元9b在步骤S12中获取的X射线检测信号IK写入并存储在非照射信号存储单元11a中，直到获取第八个X射线检测信号I7为止(即K＝7)。此时，不丢弃在X射线检测信号IK之前获取的X射线检测信号IK-1，而是保留存储在非照射信号存储单元11a中，直到在非照射信号存储单元11a中积累了八个X射线检测信号为止。然后，针对下一个采样，操作返回到步骤S12，并且对于每一个采样时间间隔重复步骤S12-S14。
(步骤S2)-(步骤S8)
当在步骤S13中采样时间达到当前成像事件中X射线照射开始时，执行与第一实施例类似的步骤S2-S8。然而，恒定地将八个X射线检测信号存储在非照射信号存储单元11a中，并且当在步骤S5中新近将最新的X射线检测信号存储在非照射信号存储单元11a中时，仅丢弃最老的X射线检测信号。当在步骤S13中采样时间达到当前成像事件中X射线照射开始时，根据在步骤S2中获取的从第(N-6)个X射线检测信号IN-7至第(N+1)个X射线检测信号IN的八个信号，产生滞后图像L。具体地，从这些信号的平均中推导出滞后图像(L＝∑Ii/8，其中∑是i＝N-7至N的总和)。从滞后图像L的获取至滞后校正的处理与第一实施例相同，因此省略其描述。
根据具有上述结构的第二实施例，与第一实施例相同，通过从获取的X射线检测信号中消除滞后部分，执行滞后部分的滞后校正。此时，在成像事件中X射线照射之前的非照射时间内获取多个X射线检测信号(第二实施例中的I0、I1、I2…IN-1和IN)，并且根据这些X射线检测信号，产生滞后图像L。通过从X射线图像中减去滞后图像，执行滞后校正。因此，可以容易地从X射线检测信号中消除滞后部分。
在第一实施例中，滞后校正之后X射线图像Y的随机噪声分量变为图像X的21/2倍，从而使信噪比降低41％(＝(21/2-1))。为了抑制这种劣化，与第一实施例不同，第二实施例通过直接使用多个X射线检测信号(第二实施例中的I0、I1、I2…IN-1和IN)来推导出滞后图像L。在这种情况下，滞后校正之后的X射线图像Y的随机噪声分量引起不高于校正之前X射线图像6％的劣化。因此，可以实现滞后校正，而不降低S/N比。
在第二实施例中，通过直接使用八个X射线检测信号，获得滞后图像L。然而，本发明不局限于要使用的特定数目的X射线检测信号。此外，尽管从信号的平均中推导出滞后图像，可以从中值中推导出滞后图像L。可以形成表示信号强度的柱状图，以便从柱状图中推导出一种模式作为滞后图像L。因此，本发明不局限于推导出滞后图像L的特定方式。使用的X射线检测信号的数目对应于本发明的预定数目。
第三实施例
接下来，参考附图，描述本发明的第三实施例。
图8是示出了在第三实施例中进出图像处理器和存储器的数据流的示意图。将类似的参考符号用于识别与第一和第二实施例相同的类似部分，并不再进行描述。第三实施例中的荧光检查设备与第一和第二实施例中的设备相同，除了图8所示的进出图像处理器9和存储器11的数据流之外。滞后校正单元9a、非照射信号获取单元9b和滞后图像获取单元9c的信号处理序列也与第一和第二实施例不同。
在第三实施例中，如图8所示，滞后图像获取单元9c根据从非照射信号存储单元11a中读取的非照射时间内的X射线检测信号以及从滞后图像存储单元11b中读取的前一个滞后图像，通过递归计算，获取滞后图像。参考图9所示的流程图来描述通过递归计算的滞后图像获取。滞后校正单元9c按照与上述第一和第二实施例相同的方式，从在当前成像事件中获得的X射线图像中减去从滞后图像存储单元11b中读取的滞后图像。
接下来，参考图9所示的流程图，来描述第三实施例中滞后校正单元9a、非照射信号获取单元9b和滞后图像获取单元9c的信号处理序列。将类似的数字赋予与第一和第二实施例类似的步骤，并且不再进行描述。
(步骤S1)经过了等待时间？
与第一和第二实施例相同，检查从前一成像事件中X射线照射结束之后是否已经经过了等待时间Tw。当经过了等待时间Tw时，操作前进到下一步骤S22。
(步骤S22)在等待时间Tw之后立即获取X射线检测信号
与第一和第二实施例相同，以采样时间间隔(例如1/30秒)在经过等待时间Tw之后的非照射时间内连续地获取X射线检测信号。在等待时间Tw之后立即获取第一X射线检测信号I0，将其写入并存储在非照射信号存储单元11a中。
(步骤S23)获取滞后图像的初始值
滞后图像获取单元9c从非照射信号存储单元11a中读取该X射线检测信号I0，并且从X射线检测信号I0中获取滞后图像L0作为滞后图像L的初始值。将由滞后图像获取单元9c所获取的初始值滞后图像L0写入并存储在滞后图像存储单元11b中。
(步骤S2)-(步骤S8)
在步骤S23中获取初始值滞后图像L0之后，执行与第一实施例类似的步骤S2-S8。然而，在步骤S2中在非照射时间内获取的X射线检测信号是第二X射线检测信号I1以及其以下的检测信号。当在步骤S6中获取滞后图像L时，通过递归计算，从非照射信号存储单元11a中读取的非照射时间内的X射线检测信号IN和从滞后图像存储单元11b中读取的前一滞后图像LN-1中，推导出第(N+1)个滞后图像LN。在第三实施例中，通过递归加权平均(下文中根据需要称为“递归处理”)，从下面方程式(1)中推导出滞后图像LN：
LN＝(1-P)×LN-1+P×IN    …(1)
在该处理中，如上所述，I0＝L0。P是具有数值0至1的载荷比。
当在步骤S6中获取最新的滞后图像LN作为滞后图像L时，仅需要在滞后图像LN之前的滞后图像LN-1，即仅需要用作以上方程式(1)所表达的递归处理基础的滞后图像LN-1。不需要其他的滞后图像L，即上一个之前滞后图像LN-2和早期获取的滞后图像LN-3、…、L1和L0。因此，一旦将最新的滞后图像LN存储在滞后图像存储单元11b，仅保留紧接的前一个滞后图像LN-1，并丢弃其他的滞后图像L。当然，不是绝对需要丢弃上一个之前的滞后图像LN-2和早期的滞后图像LN-3等等。
根据具有上述结构的第三实施例，与第一和第二实施例相同，通过从X射线图像中减去获取的滞后图像L，执行上述滞后校正。因此，可以容易地从X射线检测信号中消除滞后部分。
在第三实施例中，以采样时间间隔(例如1/30秒)在非照射时间内连续地获取多个X射线检测信号。假定在非照射时间内的特定点是第(N+1)个，根据迄今为止连续获取的包括第(N+1)个信号的多个X射线检测信号，获得滞后图像L。即，获得第(N+1)个滞后图像LN。为此，根据在第(N+1)个时间点处获取的X射线检测信号IN，以及以直到第(N+1)个时间点之前的第N个时间点处连续获取的多个X射线检测信号为基础的滞后图像L(即滞后图像LN之前的滞后图像LN-1)，重复递归计算。
当在非照射时间内获取X射线检测信号时，根据获取的最新X射线检测信号IN，以及由过去连续获取的多个X射线检测信号所产生的滞后图像(即前一滞后图像)LN-1，重复递归计算。最终获得的滞后图像LN是用作滞后校正基础的目标图像。可以仅保留由递归计算获得的最新的滞后图像LN和滞后图像LN之前的滞后图像LN-1(即用作递归计算基础的滞后图像)，而丢弃其他的滞后图像(即早于以上两个滞后图像的滞后图像)。因此，例如，滞后图像存储单元11b可以具有仅用于两个帧的存储区域，即足够存储两个图像的区域。这提供了简化结构的优点。
在第三实施例中，通过以递归加权平均作为递归计算的递归过程(参见方程式(1))，获得滞后图像，更加可靠地实现了滞后校正。关于S/N比，如图10所示，当方程式(1)中的载荷比P高于0.25(参见图10中的实线)时，通过重复递归计算八次或更多次，将随机噪声分量减少到0.29。滞后校正之后的X射线图像Y的随机噪声分量引起不超出7％的劣化，这与上述通过直接使用八个X射线检测信号而获得滞后图像的第二实施例中的6％几乎相同。因此，可以实现滞后校正，而不降低S/N比。
本发明不局限于上述实施例，而可以如下修改：
(1)在上述每一个实施例中，作为示例描述了荧光检查设备。例如，本发明还可以应用于安装在C形臂上的透射检查设备。本发明还可以应用于X射线CT设备。
(2)在上述每一个实施例中，作为示例描述了平板X射线检测器(FPD)3。本发明还适用于广泛使用的任意X射线检测器。
(3)在上述每一个实施例中，作为示例描述了用于检测X射线的X射线检测器。本发明不局限于特定类型的辐射检测器，例如，辐射检测器可以是伽马射线检测器，用于检测从服用了放射性同位素(RI)的患者发射出的伽马射线。类似地，本发明适用于任意检测辐射的成像设备，以上述ECT设备为例。
(4)在上述每一个实施例中，FPD 3是直接转换类型的检测器，具有用于将入射的辐射直接转换为电荷信号的辐射(在每一个实施例中是X射线)敏感半导体。代替辐射敏感类型，检测器可以是具有光敏半导体和闪烁器的间接转换类型，其中，由闪烁器将入射辐射转换为光，并且由光敏半导体将光转换为电荷信号。
(5)在上述每一个实施例中，在从前一成像事件中X射线照射之后经过预定时间(即每一个实施例中的等待时间Tw)后的非照射时间内，操作开始获取X射线信号。在较短和中等时间常数分量处于可忽略水平的情况下，可以与从前一成像事件中X射线照射转移到非照射状态的同时，开始X射线检测信号的获取。这同样适用于除X射线之外的其他辐射。
(6)在上述每一个实施例中，用作滞后校正基础的滞后图像包括紧接在当前成像事件中X射线照射开始之前获取的X射线检测信号IN数据。其不绝对需要包括X射线检测信号IN数据。然而，因为最新的数据是最可靠的，对于每一个实施例，最好是获得包括X射线检测信号IN数据的滞后图像，并通过减去滞后图像，执行滞后校正。这同样适用于除X射线之外的其他辐射。
(7)上述第三实施例采用如以上方程式(1)所示的递归加权平均(递归过程)。递归计算不局限于递归加权平均，而可以是非加权递归计算。因此，可以由滞后图像LN来表达由X射线检测信号IN和滞后图像LN-1所表达的函数f(IN，LN-1)，以服务于目的。
在不脱离本发明的精神或本质属性的情况下，可以以其他具体形式实现本发明，因此，参考所附权利要求，而不是参考上述说明书，来揭示本发明的范围。

Claims (18)

1.一种根据辐射检测信号来获得射线照相图像的射线照相设备，包括：
辐射发射装置，用于向处于检查的对象发射辐射；
辐射检测装置，用于检测穿过所述对象的辐射；
滞后校正装置，用于通过从辐射检测信号中消除滞后部分，执行滞后部分的滞后校正；
非照射信号获取装置，用于在成像事件中射线照射之前的非照射时间中，获取多个辐射检测信号；以及
滞后图像获取装置，用于根据非照射信号获取装置所获取的辐射检测信号，获取滞后图像；
其中，滞后校正装置被设置成通过从用于预定目的的射线照相图像中减去所述滞后图像获取装置所获取的滞后图像，来执行滞后校正。
2.根据权利要求1所述的射线照相设备，其中，所述非照射信号获取装置被设置成在前一成像事件中辐射照射之后经过预定时间后的非照射时间内，获取多个辐射检测信号，这导致在当前成像事件中辐射照射之前的非照射时间内，获取多个辐射检测信号。
3.根据权利要求1所述的射线照相设备，其中：
所述非照射信号获取装置被设置成重复在所述非照射时间内新获取辐射检测信号、并随后丢弃在前一时间点处获取的辐射检测信号的处理，这导致获取紧接在成像事件中辐射照射开始之前的辐射检测信号；以及
所述滞后图像获取装置被设置成获取紧接在照射开始之前的所述辐射检测信号，作为滞后图像。
4.根据权利要求1所述的射线照相设备，其中：
所述非照射信号获取装置被设置成重复以下处理：(A)在非照射时间内获取辐射检测信号，而不丢弃辐射检测信号，直到获取了预定数目的辐射检测信号为止，以及(b)在达到预定数目之后，当在非照射时间内获取新的辐射检测信号时，仅丢弃最老的一个辐射检测信号，这导致获取了包括紧接在成像事件中辐射照射开始之前的辐射检测信号的、预定数目的辐射检测信号；以及
所述滞后图像获取装置被设置成根据包括紧接在照射开始之前的所述辐射检测信号的、预定数目的辐射检测信号，获取滞后图像。
5.根据权利要求1所述的射线照相设备，其中：
所述非照射信号获取装置被设置成通过连续地获取辐射检测信号，获取在所述非照射时间内的多个辐射检测信号；以及
所述滞后图像获取装置被设置成在包括给定时间点的非照射时间内，根据在所述给定时间点处获取的辐射检测信号、以及从在所述给定时间点之前的时间点处连续获取的多个辐射检测信号中推导出的滞后图像，通过重复递归计算，根据迄今为止连续获取的多个辐射检测信号，获取所述滞后图像。
6.一种辐射检测信号处理方法，用于根据由向处于检查的对象发射并穿过该对象的辐射所产生的辐射检测信号，获得射线照相图像，所述辐射检测信号处理方法包括步骤：
在成像事件中辐射照射之前的非照射时间中，获取多个辐射检测信号，用于通过从获得的辐射检测信号中消除滞后部分，执行滞后部分的滞后校正；
根据获取的辐射检测信号，获取滞后图像；以及
通过从用于预定目的的射线照相图像中减去获取的滞后图像，执行滞后校正。
7.根据权利要求6所述的辐射检测信号处理方法，其中，在从前一成像事件中辐射照射之后经过预定时间后的非照射时间内，获取多个辐射检测信号，这导致在当前成像事件中辐射照射之前的非照射时间内，获取多个辐射检测信号。
8.根据权利要求6所述的辐射检测信号处理方法，其中：
通过重复在所述非照射时间内获取辐射检测信号的处理，获取紧接在成像事件中辐射照射开始之前的至少一个辐射检测信号；以及
获取紧接在照射开始之前的所述辐射检测信号，作为滞后图像。
9.根据权利要求8所述的辐射检测信号处理方法，其中：
通过重复在所述非照射时间内新获取辐射检测信号、并保留在前一时间点处获取的辐射检测信号的处理，获取紧接在成像事件中辐射照射开始之前的辐射检测信号；以及
获取紧接在照射开始之前的所述辐射检测信号，作为滞后图像。
10.根据权利要求8所述的辐射检测信号处理方法，其中：
通过重复在所述非照射时间内新获取辐射检测信号、并随后丢弃在前一时间点处获取的辐射检测信号的处理，获取紧接在成像事件中辐射照射开始之前的辐射检测信号；以及
获取紧接在照射开始之前的所述辐射检测信号，作为滞后图像。
11.根据权利要求10所述的辐射检测信号处理方法，其中，通过采样获取每一个辐射检测信号，并且通过重复以下处理，获取紧接在成像事件中照射开始之前的所述辐射检测信号：(1)在非照射时间内获取辐射检测信号，(2)检查是否已经达到成像事件；(3)使K值增加1，以及(4)在每一个采样时间间隔处，丢弃在前一个时间点处获取的辐射检测信号，其中采样时间点K是0，1，2等，并且在采样时间点K＝0处获取第一个辐射检测信号，直到在处理(2)中发现达到成像事件。
12.根据权利要求6所述的辐射检测信号处理器方法，其中：
在非照射时间内连续地获取辐射检测信号，而不丢弃辐射检测信号，直到获取预定数目的辐射检测信号；
在达到预定数目之后，重复处理，所述处理用于当在非照射时间内获取新的辐射检测信号时，仅丢弃辐射检测信号中最老的一个，从而获取预定数目的辐射检测信号，所述辐射检测信号包括紧接在成像事件中辐射照射开始之前的辐射检测信号；以及
根据包括紧接在照射开始之前获取的所述辐射检测信号的预定数目辐射检测信号，来获取滞后图像。
13.根据权利要求12所述的辐射检测信号处理方法，其中，
通过采样获取每一个辐射检测信号，并且通过重复以下处理，获取预定数目的辐射检测信号：(1)在非照射时间内获取辐射检测信号，(2)检查是否达到所述预定数目；以及(3)在每一个采样时间间隔处，使K值增加1，其中采样时间点K是0，1，2等，并且在采样时间点K＝0处获取第一个辐射检测信号，直到在处理(2)中发现达到预定数目；以及
在达到预定数目之后，根据包括紧接在照射开始之前的所述辐射检测信号的预定数目辐射检测信号，通过重复以下处理来获取滞后图像：(4)在非照射时间内获取辐射检测信号，(5)检查是否达到成像事件；(6)使K值增加1，以及(7)在每一个采样时间间隔处，丢弃辐射检测信号中最老的一个，直到在处理(5)中发现达到成像事件为止。
14.根据权利要求12所述的辐射检测信号处理方法，其中，获取包括紧接在照射开始之前获取的所述辐射检测信号的预定数目辐射检测信号的平均，作为滞后图像。
15.根据权利要求6所述的辐射检测信号处理方法，其中：
通过连续地获取辐射检测信号，在所述非照射时间内获取多个辐射检测信号；以及
在包括给定时间点的非照射时间内，根据在所述给定时间点处获取的辐射检测信号、以及从直到所述给定时间点之前的时间点处连续获取的多个辐射检测信号中推导出的滞后图像，通过递归计算，根据迄今为止连续获取的多个辐射检测信号，来获取所述滞后图像。
16.根据权利要求15所述的辐射检测信号处理方法，其中，所述递归计算是递归加权平均。
17.根据权利要求16所述的辐射检测信号处理方法，其中，从以下表达式所表达的递归加权平均中推导出所述滞后图像LN：
LN＝(1-P)×LN-1+P×IN(在滞后图像L0的初始值是在非照射时间内首先获取的辐射检测信号I0的条件下)，
其中，IN是在给定时间点处获取的辐射检测信号，LN-1是从直到给定时间点之前的时间点处连续获取的多个辐射检测信号中推导出的滞后图像，以及P是载荷比。
18.根据权利要求15所述的辐射检测信号处理方法，其中，所述滞后图像LN是从由辐射检测信号IN和滞后图像LN-1所表达的函数f(IN，LN-1)＝LN的递归计算中推导出的(在滞后图像L0的初始值是在非照射时间内首先获取的辐射检测信号I0的条件下)，其中，IN是在给定时间点出获取的辐射检测信号，而LN-1是从直到所述给定时间点之前的时间点处连续获取的多个辐射检测信号中推导出的滞后图像。
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