JP2000505985A - Ｘ線画像センサマトリックス及び補正ユニットを有するｘ線検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 Ｘ線検査装置はＸ線画像から初期画像信号を得るＸ線画像センサマトリックス（１）を含む。Ｘ線センサマトリックスのセンサ素子は入射Ｘ線を電荷に変換する。これらの電荷は読み出され、初期画像信号に変換される。更に補正ユニット（２）が特にある場合にセンサ素子に保持された遅延転送電荷による妨害に対して初期画像信号を補正するために設けられる。補正ユニット（２）は補正値を記憶するメモリを設けられる。更なる補正はメモリ（３）から適切な補正値を選択するよう選択ユニット（５）に設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｘ線画像センサマトリックス及び補正ユニット を有するＸ線検査装置 本発明は、Ｘ線画像から初期画像信号を得るＸ線画像センサマトリックスと、 初期画像信号から補正された画像信号を得る補正ユニットとを有するＸ線検査装 置に関する。 そのようなＸ線検査装置は欧州特許出願ＥＰ０６４２２６４号から知られてい る。 知られているＸ線検査装置の補正ユニットはＸ線画像センサマトリックスから の電荷の遅延された励起により引き起こされる初期画像信号の妨害を対策する。 入射Ｘ線は特にＸ線画像センサマトリックスの光電子である電荷担体を放出し、 これらの電荷は検出される。初期画像信号の信号レベルは検出された電荷を表す 。電荷担体の一部はトラップ状態でトラップされ、そのようなトラップ状態に維 持され、後の段階でトラップ状態から逃れ、遅延を有する電荷として検出される 。妨害を有する初期画像信号が画像情報を表示するモニタに印加される場合には 瞬間的な画像の画像情報が再生されるのみならず、同時に前にピックアップされ た画像の画像情報もまた再生される。結果として残像が瞬間の画像と共に表示さ れる。 知られているＸ線検査装置の補正ユニットは遅延により出射された電荷担体に よる妨害を補正するために電荷担体のトラップ及びそれに続く放出に対する物理 学的考察に基づく複雑な数学的モデルを用いる。知られているＸ線検査装置の補 正ユニットの欠点は補正された画像信号を得るために必要な計算がかなり複雑で あり、それにより強力な計算ユニットが必要とされ、さもなければかなり長い計 算時間を必要とする。故にＸ線画像を形成するのと画像情報を表示することの間 の時間はかなり長くなり、それにより知られているＸ 線検査装置は要求される計算時間に匹敵する時間間隔で発生する変化の迅速なダ イナミックな過程を画像化することに適切ではない。更にまた計算ユニットの要 求されるプログラミングは複雑であり、それにより高度に熟練したスタッフが補 正ユニットを設定するために必要であった。 本発明の目的は知られているＸ線検査装置に比べて初期画像信号から補正され た画像信号を得る時間がより短いＸ線検査装置を提供することにある。 この目的は、補正ユニットは補正値を記憶するメモリと、初期画像信号の信号 レベルと該補正値の少なくとも幾つかから補正された画像信号の信号レベルを計 算する計算ユニットとを含むことを特徴とする本発明によるＸ線装置により達成 される。 補正値はＸ線検査装置の別の較正から得られる。この較正（キャリブレーショ ン）は所定の較正Ｘ線露出で画像センサマトリックスを照射することを含む。特 にこの所定の較正Ｘ線露出は予め選択されたパルス幅、パルスレート、パルス当 たりのＸ線線量を有する所定の数のＸ線パルスを印加することにより実施される 。較正Ｘ線露出の次にＸ線画像センサは較正画像信号を得るために読み出される 。即ち所定の較正Ｘ線露出後にＸ線センサマトリックスのそれぞれのセンサ素子 での電荷担体が検出される。較正されたＸ線露出と較正された画像信号の発生と の間の時間クラプシング（ｃｌａｐｓｉｎｇ）の間隔は制御又は記録される。較 正された画像信号は所定の較正Ｘ線露出からの該時間間隔の後の読み出し中に励 起された電荷を表す。 Ｘ線画像センサの電荷のトラップと放出の物理学的過程は少数のモデルパラメ ータを含む数学的モデルにより表される。より詳細なこの数学的モデルはＪｏｕ ｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｎ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｏｌｉｄｓ Ｖｏｌ．１ ６４−１６６（１９９３）７８１−７８４の論文、”Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｓ ｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｎ α−Ｓｉ：Ｈ ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｏｒｓ”に記載されている 。モデルパラメータに対する値は特に数学的なモデルに最も適合した較正画像信 号から得られる。モデルパラメータの値に基づいて別のＸ線露出環境と最も新し いＸ線露出からの時間経過の任意の間隔に対して遅延された電荷を表す計算され た補正値が存在する。補正された値のこの計算はＸ線検査装置とは別になされる が、Ｘ線検査装置の計算ユニットはそれ自体また用いられる。補正値の組は種々 のＸ線露出環境に関係して記憶される。特に補正値の組はそれより前のＸ線パル スの数、Ｘ線パルスレート、それより前のＸ線パルスのそれぞれの強度の別の値 に対して記憶される。それぞれの組は最新のＸ線パルスから経過した時間の幾つ かの値に対する補正値を含む。 数学的モデルにより最新のＸ線パルスから経過した時間の幾つかの値に対する 補正値を計算する代わりにそのような補正値は較正信号シーケンスから得られる 。較正信号シーケンスは最新のＸ線露出の後の幾つかの時点でのＸ線画像センサ マトリックスを読み出すことにより形成される。較正信号シーケンスの信号レベ ルは時間が進むにつれてトラップされた電荷の減衰を表す。故に最新のＸ線露出 から経過した時間の幾つかの値に対する補正値は数学的なモデルに基づく計算な しに較正信号シーケンスから得られる。 計算ユニットは初期信号の信号レベル及び補正値から補正された信号値の信号 レベルを計算する。初期画像信号の信号レベルから補正値を引くような比較的簡 単な計算が必要とされるのみである。電荷のトラップと放出の数学的なモデルを 含む計算が較正画像信号に対して一回のみなされることが必要とされる故に初期 信号を補正するために簡単な計算のみが必要なだけである。必要とされる計算の 簡単さは少数のモデルパラメータより実質的に大きな個数の補正値を記憶する代 わりに達成される。 メモリから補正値を取り出すことは非常に早くできる故に、また簡単な計算の みが求められるだけなので、初期画像信号が読み出された後に補正された画像信 号を得るために短時間しかかからない。更にまた大きな容量を有する電子メモリ は市販されており、比較的安価である。本発明によるＸ線検査装置は一秒間に２ ５から３０又は６０もの画像レートでの実時間Ｘ線画像化に特に適している。故 に本発明によるＸ線検査装置は介入過程のような実時間Ｘ線画像化に特に適して いる。特にフルオロスコピーが低Ｘ線線量での連続照射によりなされたときに画 像が抑制された後に、高線量での一以上の短いＸ線露出がなされた後に適してい る。 本発明によるＸ線検査装置の好ましい実施例は補正ユニットは露出パラメータ に基づきメモリから補正値を選択する選択ユニットを含むことを特徴とする。 選択ユニットはＸ線画像の形成の前のＸ線露出にかかわる補正値を選択する。 前のＸ線露出は初期画像信号で妨害を引き起こすトラップされた電荷を発生する 。メモリから適切な補正値を選択するために選択ユニットはＸ線検査装置から前 のＸ線露出情報を受ける。そのような情報は例えばＸ線検査装置の中央制御ユニ ットから容易に利用可能である。 本発明によるＸ線検査装置の好ましい実施例は補正ユニットはＸ線センサマト リックスから基準画像信号を発生するよう配置され、選択ユニットは基準画像信 号に基づき補正値を選択するよう配置されることを特徴とする。 基準画像信号はＸ線がＸ線センサマトリックス上に入射しないときに発生され る。前のＸ線露出以降それぞれのセンサ素子に残っている電荷の量は検出され、 基準画像信号の信号レベルはこれらの電荷を表す。実際に基準画像信号はそれが 発生された瞬間にＸ線センサマトリックスになお表れている残像（ａｆｔｅｒ ｉｍａｇｅ）を表す。基準画像信号はそれぞれのセンサ素子にトラップされてい る電荷の量が異なることを表す。そのような差は特にそれぞれのセンサ要素が前 のＸ線露出による異なるＸ線線量を受けることが可能であるという事実による。 正確な補正値は基準画像信号及び前のＸ線露出に関するＸ線パルスレート、Ｘ線 パルス数のような少数の露出パラメータから選択される。これらの選択された補 正値は初期画像信号の発生の瞬間にセンサ素子でなおトラップされた電荷に対応 する。前のＸ線露出と初期画像信号の発生との間の時間間隔はその時間間隔の間 にトラップされた電荷の減衰を考慮に入れた補正値を選択するために記録され、 又は制御される。その時間的減衰は数学的なモデル又は較正信号シーケンスに正 確に含まれ、それにより較正はトラップされた電荷の時間による減衰を正確に考 慮に入れた補正値を提供する。 本発明によるＸ線検査装置の好ましい実施例は計算ユニットは記憶された補正 値から正確な補正値を計算するよう配置されることを特徴とする。 露出パラメータに対して限定された数の値のみに対する補正値の組がメモリに 記憶される必要がある。別の組がそれぞれの露出パラメータの量及び前のＸ線パ ルスから経過した時間の幾つかの値に対する補正値を含む。１０より少ない異な るＸ線パルスレートと、Ｘ線パルスの数に対して１０より少ない異なる値と、パ ルス当たりのＸ線線量に対する数ダースの異なる値とに関係する補正値の別の組 を記憶することは利点であることがわかる。メモリに記憶される補正値の組のこ の量は数百にのぼる。 本発明によるＸ線検査装置の好ましい実施例は計算ユニットは記憶された補正 値の間の該計算された補正値を補間するよう配置されることを特徴とする。 補間は記憶された補正値から補正値を得るための簡単で迅速で正確な方法であ る。斯くしてモデルパラメータの比較的少数の値に対する補正値のみが記憶され る必要がある。補正値が記憶されていな いモデルパラメータの値に関する補正値は問題の値に近いモデルパラメータの値 に関する補正値から補間される。更に最新のＸ線露出から経過した任意の時間に 対する補正値は該経過時間に対する特定の値に対する記憶された補正値から計算 されうる。好ましくは二分（ｂｉｓｅｃｔｉｏｎ）法が補間に用いられる補正値 を迅速に見つけるために用いられる。 本発明のこれらの及び他の特徴は以下に図を参照して実施例により詳細に説明 される。 図は本発明によるＸ線検査装置の概略を示す。 図は本発明によるＸ線検査装置の概略を示す。Ｘ線源１０は特に放射線医学的 に検査される患者である対象１１を照射するよう配置される。患者のＸ線吸収の 局部変動によりＸ線画像はＸ線画像センサマトリックス１に形成される。Ｘ線画 像センサマトリックスはＸ線放射を電荷に変換する多数の、例えば５１２ｘ５１ ２、１ｋ²、２ｋ²又は３ｋ²センサ素子からなる。これらの電荷はマルチプレッ クス回路により検出され、これらの読み出し電荷から初期画像信号が得られる。 ピックアップされた画像情報を読み取るために画像センサマトリックスの電荷の 検出用の方法は例えば欧州特許出願ＥＰ０４４０２８２、ＥＰ０４４４７２０か ら知られている。特に初期画像信号はＸ線画像センサマトリックスの補正ユニッ ト２に結合するバス１３に供給される電子的ビデオ信号である。トラップされた 電荷により初期画像信号はそれがまた残像に表れるように妨害される。補正ユニ ット２は初期画像信号からそのような妨害を除去し、モニタ１４及び／又はバッ ファ１５に補正された画像信号を供給する。モニタ１４ではＸ線画像の画像情報 は残像なしに表示される。斯くして表示された画像はほとんどコントラストのな い詳細が良好に可視化されるような高診断品質を有する。バッファ１５に記 憶された画像は更に処理され及び／又は例えばハードコピーユニットが透明シー ト上に画像をプリントするように画像のハードコピーを形成するハードコピーユ ニットに供給される。 初期画像信号を補正するために適切な補正係数（ＣＶ）が選択ユニット５によ りメモリ３から選択される。選択された補正値（ＣＶ）は初期画像信号（ＩＳ） と共に計算ユニット４に供給される。計算ユニットは初期画像信号（ＩＳ）の信 号レベルと補正値（ＣＶ）から補正された画像信号（ＣＳ）の信号レベルを計算 する。メモリ３が露出パラメータの問題の値に対して補正値を含まない場合には 正確な補正値が記憶された補正値の間の補間により得られる。選択ユニット５は 問題の補正値を含むメモリ３の適切なアドレスを示すために選択信号（ＳＳ）を メモリ３に供給する。選択信号はセンサ素子にトラップされた電荷により引き起 こされた前のＸ線露出の露出パラメータ（ＥＰ）を表す。特に制御ユニット６は 前のＸ線パルスのピーク放射強度、前のパルスの持続時間、前のパルス数、及び ／又はパルスレート及び最新のＸ線パルスから経過した時間のような露出パラメ ータを供給する。制御ユニット６は露出パラメータの問題の値を受けるようにＸ 線源１０の高電圧発生器１６に結合される。 制御ユニットは更にＸ線がＸ線センサマトリックスに入射しないときに基準画 像（ＲＩ）を形成するよう配置される。基準画像を形成するために制御ユニット はＸ線画像センサマトリックス１内の残りの電荷を検出するよう制御信号（Ｃｔ Ｓ）を供給する。好ましくは初期画像信号と前の照射との間の遅延及び較正画像 信号の発生と較正Ｘ線露出との間の遅延は等しくなるように配置される。それで 基準画像の信号レベルはそれぞれのセンサ素子に受容されたＸ線線量で較正画像 信号の信号レベルに対応する。斯くしてそれぞれのセンサ素子に対して問題の補 正値の組は基準画像の信号レベルにより容易に選択される。選択された補正値の 組は問題のセンサ素子のト ラップされた電荷の時間に関する減衰を表す。 更に制御ユニット６はＸ線画像センサマトリックス１を補正ユニットの画像モ ードと較正モードとの間で切り換えるよう配置される。較正モードでは所定の一 連の較正Ｘ線露出がモデルパラメータの問題の値が計算ユニット４により得られ るよう実施される。計算ユニット４は実質的に数学モデルに基づき補正値を得る 。 計算ユニット４は好ましくは補正値により初期画像信号の実時間補正に特に適 している高速プロセッサを含む。加えて計算ユニット４は較正信号及び計算モデ ルパラメータを記録するよう制御する別の適切にプログラムされた汎用処理ユニ ットを有する。汎用処理ユニットは露出パラメータを受けるよう制御ユニット６ に結合される。汎用処理ユニットはまた較正信号を受けるようにバス１３と結合 される。汎用処理ユニットはメモリ３に補正値を供給する。特に汎用処理ユニッ トは数学的モデルによる計算をなすのに適切なプログラム可能なハードウエアを 含む。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シーベル，ウルリヒ オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ・ホルストラーン ６ (72)発明者 ヴィツォレク，ヘルフリート カルル オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ・ホルストラーン ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． − Ｘ線画像から初期画像信号を得るＸ線画像センサマトリックス（１）と、 − 初期画像信号から補正された画像信号を得る補正ユニット（２）と を有するＸ線検査装置であって、 − 補正ユニット（２）は − 補正値を記憶するメモリ（３）と、 − 初期画像信号の信号レベルと該補正値の少なくとも幾つかから補正された 画像信号の信号レベルを計算する計算ユニット（４）と を含むことを特徴とするＸ線装置。 ２． − 補正ユニット（２）は露出パラメータに基づきメモリ（３）から補正値を 選択する選択ユニット（５）を含む ことを特徴とする請求項１記載のＸ線検査装置。 ３． − 補正ユニット（２）は本質的にＸ線がＸ線センサマトリックスに入射しな いときにＸ線センサマトリックス（１）から基準画像信号を発生するよう配置さ れ、 − 選択ユニット（５）は基準画像信号に基づき補正値を選択するよう配置さ れる ことを特徴とする請求項２記載のＸ線検査装置。 ４． − 計算ユニット（４）は記憶された補正値から正確な補正値を計算するよう 配置され、 − 計算ユニット（４）は初期画像信号の信号レベルと該正確な補正値から補 正された画像信号の信号レベルを計算するよう配置される ことを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか一項記載のＸ線検査装置。 ５． − 計算ユニット（４）は記憶された補正値の間の該計算された補正値を補間 するよう配置される ことを特徴とする請求項４記載のＸ線検査装置。