JP2001243454A

JP2001243454A - アモルファス・シリコン撮像用検出器における画像残存を補償する方法及び装置

Info

Publication number: JP2001243454A
Application number: JP2000399851A
Authority: JP
Inventors: Sussan Pourjavid; スーザン・ポールジャビド; Paul Richard Granfors; ポール・リチャード・グランフォース
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2001-09-07
Also published as: EP1113293A2; EP1113293A3; US6353654B1

Abstract

(57)【要約】【課題】ディジタル・イメージング・システムにおけ
る画像残存を補償する手法を提供する。【解決手段】本手法は、第１の照射の終了に続いてデ
ィジタル検出器から画像データをサンプリングして残存
画像の減衰をモデル化することを含む。モデル化された
減衰に基づいて、残存画像の更なる減衰を予測する。予
測された減衰値を用いて、後続の照射において減衰する
残存画像を補正し又は補償する。この手法は、ディジタ
ルＸ線システムにおいてラジオグラフィ照射に続いて行
なわれるフルオロスコピー照射における残存画像の補償
に特に好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的には、ディジ
タルＸ線イメージング・システムに用いられるような撮
像用検出器における画像残存(image retention) を補償
する手法に関する。より具体的には、本発明は、一つの
系列における相対的に早期の画像によって形成されたゴ
ースト画像の減衰の予測を通じて、予測された減衰に基
づいて当該系列における相対的に後期の画像の品質を向
上させるために画像残存を補償することに関する。

【０００２】

【発明の背景】ディジタルＸ線イメージング・システム
は、有用なラジオグラフィ画像として再構成され得るデ
ィジタル・データを生成するために益々広く利用されつ
つある。現在のディジタルＸ線イメージング・システム
においては、線源からの放射線が、典型的には医療診断
応用における患者である被検体に向かって投射される。
放射線の一部が患者を通過して検出器に入射する。検出
器の表面は放射線を変換して光フォトンとし、これらの
光フォトンが検知される。検出器はマトリクスを成す離
散的画素又はピクセルに分割されており、各々のピクセ
ル領域に入射した放射線の量又は強度に基づいて出力信
号を符号化する。放射線強度は、放射線が患者を通過す
るのに伴って変化するので、出力信号に基づいて再構成
された画像は、従来の写真フィルム手法を通じて利用可
能になっているものと類似した患者の組織の投影を形成
する。

【０００３】ディジタルＸ線イメージング・システム
は、放射線技師及び診断を行なう医師が必要とする画像
として再構成され得る共に必要とされるまでディジタル
式で記憶されるか又は保管され得るようなディジタル・
データを収集する能力のため、特に有用である。従来の
フィルム方式のラジオグラフィ手法においては、実際の
フィルムを準備し、照射し、現像して、放射線技師によ
って用いられるように保存していた。フィルムは、特
に、重要な解剖学的特徴の詳細を捕獲する能力のため優
れた診断ツールを提供するが、撮像を行なう施設又は部
門から医師の様々な配置箇所まで等のように位置の間で
伝達することが本質的に困難である。一方、直接式ディ
ジタルＸ線システムによって生成されるディジタル・デ
ータは、処理され、強調され、記憶され、ネットワーク
を介して伝達されることができ、また、このデータを用
いて画像を再構成することができ、これらの画像を任意
の所望の箇所に位置するモニタ又はその他のソフト・コ
ピー表示器に表示することができる。従来のラジオグラ
フィ画像をフィルムからディジタル・データへ変換する
ディジタル化システムによっても同様の利点が提供され
る。

【０００４】画像データを取得し、記憶して伝達する際
には有用であるが、ディジタルＸ線システムは依然とし
て多くの問題点を克服している途上にある。例えば、Ｘ
線システムは、ラジオグラフィ撮像及びフルオロスコピ
ー撮像を含めた広範な異なる形式の検査に用いられる可
能性がある。これら２つの形式の撮像検査には幾つかの
相違があるが、中でも、画像データを生成するのに用い
られる放射線レベルがかなり異なることによって特徴付
けられる。明確に述べると、ラジオグラフィ撮像系列
は、フルオロスコピー撮像系列よりもかなり高い放射線
レベルを用いる。多くの応用においては、両方の形式の
撮像系列を続けて実行して、異なる形式のデータを得る
と共に、患者に対して相対的に低い全放射線レベルを照
射することが望ましい場合がある。しかしながら、現在
のディジタルＸ線システムは、ラジオグラフィ撮像系列
に続いてフルオロスコピー撮像系列を実行する際には問
題を生じ得る。

【０００５】詳しく述べると、現在のディジタルＸ線シ
ステムは、Ｘ線シンチレータの下方にフォトダイオード
及び薄膜トランジスタのアレイを備えたアモルファス・
シリコン検出器を採用している。入射したＸ線はシンチ
レータと相互作用して光フォトンを放出し、光フォトン
はフォトダイオードによって吸収されて、電子空孔対を
形成する。これにより、最初に数ボルトの逆バイアスで
充電されているダイオードが、Ｘ線発光の強度に比例し
て放電する。次いで、ダイオードに付設した薄膜トラン
ジスタ・スイッチが引き続き起動されて、ダイオードは
電荷感知性回路を介して再充電されて、この過程に必要
とされた電荷が測定される。

【０００６】検出器からの生の信号は、入射したＸ線の
強度の正確な測定値を得るために様々な補正を必要とす
る場合がある。これらの補正の一つはオフセットのため
のものであり、すなわちＸ線発光の非在時に存在する信
号のための補正である。このオフセットの一つの原因
は、ダイオードにおける漏れ電流である。現在のディジ
タルＸ線検出器におけるオフセットのもう一つの原因
は、ダイオードの発光の前歴に関係する。検出器パネル
のアモルファス・シリコンの性質のため、フォトダイオ
ードは、Ｘ線励起の後に充填され、その後、相対的に長
い時間定数を有する減衰過程で空隙になるトラップを含
んでいる。結果として、減衰する画像が検出器によって
残存保持される。

【０００７】Ｘ線検出器における画像残存の大きさは比
較的小さく、トラップが熱的に空隙になるのに伴って時
間と共に減衰する。シングル・ショット式ラジオグラフ
ィ応用においては、照射と照射との間に比較的長い時間
が存在しているので、画像残存は一般的には問題を生じ
ない。後続の照射の補正のためのオフセット画像は一般
的には、照射の前に時間的にかなり接近して取得可能で
ある。後者の動作モードにおいては、オフセット補正の
後の画像の誤差は、Ｘ線画像の時刻とオフセット画像の
時刻との間での残存画像の差に等しい。前回のＸ線照射
との間に十分な時間が経過していれば、この差は最小限
となる。

【０００８】一方、フルオロスコピー撮像においては、
オフセットの正確な表現は、Ｘ線の照射時間と照射時間
との間に間断なく検出器を読み取って、これらのオフセ
ット画像を平均することにより得ることができる。平均
したオフセット画像をＸ線起動の開始時に凍結して、こ
のオフセット画像を用いてＸ線画像を補正することがで
きる。Ｘ線照射の間隔が過度に長くない限りは、オフセ
ット画像の残存信号はＸ線画像の残存信号を正確に近似
し、補正後の画像においては残存信号による誤差は小さ
くなる。

【０００９】しかしながら、Ｘ線検出器における画像残
存は、ラジオグラフィ及びフルオロスコピーの混在した
動作を必要とする応用には実質的な問題を生ずる。この
場合にも、フルオロスコピー信号レベルは、ラジオグラ
フィ信号よりもかなり低いので（例えば、２乃至３のオ
ーダの大きさで小さい）、フルオロスコピー撮像系列が
ラジオグラフィ照射に続いて行なわれる場合には、残存
画像は、ラジオグラフィ信号の小部分であるが、フルオ
ロスコピー信号に匹敵するか又はフルオロスコピー信号
よりも大きくなる場合さえある。補正を行なわなけれ
ば、再構成されるフルオロスコピー画像にラジオグラフ
ィ画像のゴーストが現われる。

【００１０】従って、離散的ピクセル画像検出器におけ
る残存画像を補償する改良された手法が必要とされてい
る。具体的には、ディジタルＸ線システムに適用可能で
あって、ラジオグラフィ照射に続いてフルオロスコピー
照射が行なわれるといった連続的な撮像照射における画
像残存を補償する手法が必要とされている。

【００１１】

【発明の概要】本発明は、これらの要求に応えるように
設計されている手法を提供する。本発明は、ディジタル
Ｘ線システムにおいてラジオグラフィ照射の後の画像残
存を補償するという特定的な応用に特に好適である。但
し、本発明の手法を、医療診断撮像分野の範囲内及び範
囲外を含めた適切なその他の領域において用いると有利
な場合もある。更に、本発明の手法は、既存のシステ
ム、及び新規の又は将来のディジタル・イメージング・
システムの両方において用いることができ、具体的に
は、アモルファス・シリコン検出器を採用したディジタ
ル・イメージング・システムに用いることができる。こ
の手法は、コンピュータにより具現化されるルーチンに
従った検出器からのデータのサンプリング、及びサンプ
リングされたデータの処理に基づいているので、イメー
ジング・システムにおいては、イメージング・システム
の基本的な制御アルゴリズム、及び既存の制御又は信号
処理ソフトウェアに対するパッチ又は機能強化の両方に
おいて用いることが可能である。

【００１２】この手法は、第１の照射又は検査に続く時
間中での画像データのサンプリングに基づいている。サ
ンプリングされたデータは、画像マトリクスの個々のピ
クセル領域についての値を表わしている。好ましくは、
サンプリングされる複数のデータ集合が時間にわたって
取得される。データの取得の時間は一般的には、検出器
及び検出器に付設した制御回路に固定したサンプリング
間隔であってよい。サンプリングされたデータに基づい
て、残存画像の減衰が特性決定されて、予測モデルに基
づいて予測される。次いで、減衰する残存画像の予測値
を用いて、後続の撮像照射又は検査の全体又は一部を通
じて存在する可能性のあるあらゆる残存画像を補正し又
は補償する。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、離散的ピクセルの画像デ
ータを取得して処理するイメージング・システム１０を
線図で示している。図示の実施例では、システム１０
は、原画像データを取得すると共に本発明の手法に従っ
て表示のために画像データを処理するように設計されて
いるディジタルＸ線システムである。但し、以下の議論
を通じてディジタルＸ線システムについての基本的で且
つ背景を成す情報を記載するが、本発明の手法の諸側面
は、減衰する残存画像を補償するために他の形式のシス
テムにも適用し得ることに留意されたい。同様に、本発
明の手法の諸側面は、観察用ステーションとは別個に取
得されて記憶されている画像データを受け取り又はこの
ような画像データにアクセスするように設計されている
観察用ステーションにも適用することが可能である。

【００１４】図１に示す実施例において、イメージング
・システム１０は、コリメータ１４に隣接して配置され
ているＸ線放射線源１２を含んでいる。コリメータ１４
は、患者１８等の被検体が配置されている領域を放射線
のストリーム１６が通過することを可能にしている。放
射線の一部２０が被検体を貫通して又は被検体の周りを
通過して、参照番号２２で全体的に表わされているディ
ジタルＸ線検出器に入射する。後に詳述するように、検
出器２２は、検出器２２の表面で受け取ったＸ線フォト
ンを相対的に低いエネルギを有するフォトンへ変換した
後に電気信号へ変換し、これらの電気信号を取得すると
共に処理して被検体の体内の特徴の画像を再構成する。

【００１５】線源１２は、検査系列のための電力信号及
び制御信号の両方を供給する電力供給及び制御用回路２
４によって制御される。更に、検出器２２は、検出器に
おいて発生される信号の取得を指令する検出器制御器２
６に結合されている。検出器制御器２６はまた、ダイナ
ミック・レンジの初期調節、及びディジタル画像データ
のインタリーブ等の様々な信号処理機能及びフィルタ処
理機能を実行することもできる。電力供給及び制御用回
路２４並びに検出器制御器２６の両方が、システム制御
器２８からの信号に応答する。一般的には、システム制
御器２８は、イメージング・システムの動作を指令して
検査プロトコルを実行させると共に、取得された画像デ
ータを処理させる。本発明の状況では、システム制御器
２８はまた、典型的には汎用目的又は応用特定的なディ
ジタル・コンピュータを基本とする信号処理回路と、コ
ンピュータによって実行されるプログラム及びルーチ
ン、並びに構成設定パラメータ及び画像データを記憶す
るための付設されたメモリと、インタフェイス回路等と
を含んでいる。図１に示す実施例では、システム制御器
２８は、参照番号３０に示されているような表示器又は
プリンタ等の少なくとも１つの出力装置に結合されてい
る。出力装置には、標準的な又は特殊目的のコンピュー
タ・モニタ及び付設されている処理回路が含まれ得る。
システム・パラメータを出力する、検査を要求する、及
び画像を観察する等のために、システムに１つ又はこれ
よりも多い操作者ワークステーション３２が更に結合さ
れていてもよい。一般的には、システム内に供給されて
いる表示器、プリンタ、ワークステーション及び類似の
装置は、データ取得構成要素に対してローカルに位置し
ていてもよいし、又はインターネット及び仮想的私設ネ
ットワーク等のような１つ若しくはこれよりも多い構成
設定可能なネットワークを介して画像取得システムに結
合されている施設若しくは病院内の他の箇所、若しくは
完全に異なる位置等のように図示の構成要素に対してリ
モートに位置していてもよい。

【００１６】図２は、ディジタル検出器２２の機能的構
成要素の線図である。図２はまた、典型的には検出器制
御器２６内部で構成され得る撮像用検出器制御器又はＩ
ＤＣ３４も示している。ＩＤＣ３４は、ＣＰＵ又はディ
ジタル信号プロセッサと、検出器からの検知された信号
の取得を指令するメモリ回路とを含んでいる。ＩＤＣ３
４は、検出器２２内の検出器制御回路３６に双方向光フ
ァイバ導体を介して結合されている。これにより、ＩＤ
Ｃ３４は、動作時に検出器内の画像データについての命
令信号を交換する。

【００１７】検出器制御回路３６は、参照番号３８に全
体的に示されている電源からＤＣ電力を受け取る。検出
器制御回路３６は、システムの動作のデータ取得段階に
おいて信号を伝達するのに用いられる行ドライバ及び列
ドライバに向けてタイミング命令及び制御命令を発生す
るように構成されている。従って、回路３６は、基準及
び調節用回路４０に対して電力信号及び制御信号を送信
すると共に、回路４０からディジタル画像ピクセル・デ
ータを受け取る。

【００１８】現状で好ましい図示の実施例においては、
検出器２２は、検査時に検出器表面において受け取った
Ｘ線フォトンを相対的に低いエネルギを有する（光）フ
ォトンへ変換するシンチレータから成っている。次い
で、光検出器のアレイが、光フォトンを、検出器表面の
個々のピクセル領域に入射したフォトンの数又は放射線
の強度を表わす電気信号へ変換する。後述するように、
読み出し電子回路が得られたアナログ信号をディジタル
値へ変換すると、ディジタル値は、処理され、記憶さ
れ、画像の再構成に続いて表示器３０又はワークステー
ション３２等において表示されることができる。現状で
好ましい実施例では、光検出器のアレイは、アモルファ
ス・シリコンの単一の基板の上に形成されている。アレ
イの素子は行及び列を成して構成されており、各々の素
子がフォトダイオードと薄膜トランジスタとから成って
いる。各々のダイオードのカソードはトランジスタのソ
ースに接続されており、全てのダイオードのアノードは
負のバイアス電圧に接続されている。各々の行に位置す
るトランジスタのゲートは共に接続されており、行電極
は、後述する走査用電子回路に接続されている。列に位
置するトランジスタのドレインは共に接続されており、
各々の列の電極は読み出し電子回路に接続されている。

【００１９】例として図２に示す具体的な実施例におい
ては、行バス４２が複数の導体を含んでおり、検出器の
様々な列からの読み出しをイネーブル(enable)にし、ま
た所望に応じて、行をディスエーブル(disable) にした
り選択された行に電荷補償電圧を印加したりする。列バ
ス４４が追加の導体を含んでおり、行が順次イネーブル
にされている間に列からの読み出しを指令する。行バス
４２は一連の行ドライバ４６に結合されており、行ドラ
イバ４６の各々が検出器の一連の行をイネーブルにする
ことを指令する。同様に、読み出し電子回路４８が列バ
ス４４に結合されており、検出器の全ての列からの読み
出しを指令する。

【００２０】図示の実施例では、行ドライバ４６及び読
み出し電子回路４８は、複数のセクション５２に小分割
することのできる検出器パネル５０に結合されている。
各々のセクション５２が行ドライバ４６の１つに結合さ
れており、一定数の行を含んでいる。同様に、各々の列
ドライバ４８が一連の列に結合されている。これによ
り、上述のフォトダイオード及び薄膜トランジスタ構成
は、行５６と列５８とを成して配列されている一連のピ
クセル又は離散的画素５４を画定する。これらの行及び
列は、高さ６２及び幅６４を有する画像マトリクス６０
を画定している。

【００２１】また、図２に示されているように、各々の
ピクセル５４は全体的に行と列との交点において画定さ
れており、この交点において列電極６８が行電極７０に
交差している。前述のように、各々のピクセルについて
各々の交差位置に薄膜トランジスタ７２が設けられてお
り、同様にフォトダイオード７４も設けられている。各
々の行が行ドライバ４６によってイネーブルされるのと
同時に、各々のフォトダイオードからの信号が読み出し
電子回路４８を介してアクセスされて、後続の処理及び
画像再構成のためにディジタル信号へ変換されることが
できる。

【００２２】図３は全体的に、図２に線図で示す構成要
素の例示的な物理的構成を示している。図３に示すよう
に、検出器はガラス基材７６を含むことができ、ガラス
基材７６の上に後述する構成要素が配設される。列電極
６８及び行電極７０が基材上に設けられて、上述の薄膜
トランジスタとフォトダイオードとを含めてアモルファ
ス・シリコン・フラット・パネル型アレイ７８が画定さ
れている。アモルファス・シリコン・アレイの上方にシ
ンチレータ８０が設けられており、前述の検査系列時に
放射線を受け取る。接点フィンガ８２が、行電極及び列
電極へ、また行電極及び列電極から、信号を連絡するた
めに形成されており、接点リード８４が接点フィンガと
外部回路との間で信号を連絡するために設けられてい
る。

【００２３】以上に述べた構造を採用したシステムにお
いては、フォトダイオード７４は、Ｘ線励起の後に充填
され、その後、相対的に長い時間定数で空隙化するトラ
ップを含むことが判明している。結果として、照射量が
相対的に大きい撮像系列において、トラップが熱的に空
隙化するにつれて時間にわたって減衰する画像が検出器
によって残存保持される可能性がある。幾つかの撮像系
列においてはこの画像残存が問題を生じない場合もある
が、相対的に高い放射線レベルでの照射に続いて相対的
に低い強度の放射線が用いられる場合には特に問題とな
る可能性がある。このことは、ラジオグラフィ照射の後
に比較的短い遅延でフルオロスコピー照射が行なわれる
場合に特に生ずる。

【００２４】本発明の手法は、このような画像残存を解
析して補償する機構を提供する。図４は、検出器２２に
放射線を照射した後の残存画像の減衰関数８６をグラフ
で示している。図４においては、時間が横軸８８に沿っ
て示されており、残存画像のレベルが縦軸９０によって
全体的に示されている。当業者には理解されるように、
実際には、全体の残存画像が画像マトリクスによって画
定されているような画像のうち、各々のピクセル領域に
残存する特定の部分は検出器のダイナミック・レンジに
わたって異なっている可能性があり、各々のピクセル領
域において画定されている画像の部分は該部分の初期値
から減衰する。

【００２５】図４のグラフでは、ラジオグラフィ照射
（又はより一般的には、第１の撮像系列又は第１の検
査）は、参照番号９２に示す開始時刻ｔ₀において終了
する。中間時間９４の間に、残存画像の強度又はレベル
は、参照番号９６に示すように減衰する。中間時間９４
は一般的には、前回の照射の終了時と、後続の照射、す
なわち図４の例ではフルオロスコピー画像照射の開始時
との間の時間として画定される。後続の照射は参照番号
９８に示すような時刻ｔ₁に開始して、中間時間９４の
終了を画する。しかしながら、残存画像は未だヌル値に
まで減衰していないので、減衰は参照番号１００に示す
ように続行する。

【００２６】ラジオグラフィ照射に続いてフルオロスコ
ピー照射を行ない、且つ中間時間９４が比較的短い場合
には、残存画像のレベルは、減衰はするが後続の照射時
に発生されるフルオロスコピー・レベルに匹敵するか、
又はフルオロスコピー・レベルよりも大きくなる場合す
らある。この残存画像を補正するために、本発明の手法
は、中間時間９４の間に検出器からデータをサンプリン
グして、中間時間における減衰９６のモデルに基づいて
後続の照射時の減衰１００を予測する予測モデルを用い
る。

【００２７】本発明の手法のモデル化及び予測は次のよ
うに進められる。この手法においては、各々のピクセル
は好ましくは、線形の時間不変の系であって、系の応答
Ｈ（ｚ）が未知であるような系としてモデル化される。
この仮定は、比較的短い時間であれば有効である。より
詳しく述べると、

【００２８】

【外１】

【００２９】

【数１】

【００３０】ここで、ｔは転置操作を表わしており、ｄ
は連続したサンプリング間隔におけるピクセル値を表わ
しており、ｑは系の次数を表わしている。

【００３１】

【外２】

【００３２】モデルは次の応答を有する。

【００３３】

【数２】

【００３４】モデル化された系の出力は、有限の入力デ
ータ系列ｘ（ｎ），ｘ（ｎ−１），...，ｘ（ｎ−ｑ）
に依存しており、次の方程式によって与えられる。

【００３５】

【数３】

【００３６】系のアイデンティフィケーション問題は好
ましくは、本発明の手法においては最小自乗法によって
解かれる。この最小自乗法最適化解は行列形態で次のよ
うに表現することができる。

【００３７】

【数４】

【００３８】

【外３】

【００３９】

【数５】

【００４０】

【外４】

【００４１】次いで、観測される出力系列は次の関係に
よって表わされる。

【００４２】

【数６】

【００４３】また、式４によって与えられる最小自乗解
は、次のように表現することができる。

【００４４】

【数７】

【００４５】

【外５】

【００４６】図４に示すようにラジオグラフィ照射に続
いてフルオロスコピー照射が行なわれる場合のような混
在モード応用では、中間時間９４は好ましくは、数ミリ
秒を含んでいる。検出器２２の読み出し速度に応じて、
第１の照射の終了時と後続の照射の開始時との間に、放
射線を伴わないｒ個のフレームが存在する。これらのフ
レームのうち、本発明の手法においては、残存画像の減
衰を予測するために量ｑ＋２のフレームが好ましくは用
いられる。ここで、ｑはやはり系の次数である。

【００４７】

【外６】

【００４８】この応用においては、値Ｎは式５において
ｑ＋１に等しく設定されていることに留意されたい。

【００４９】

【外７】

【００５０】得る。次いで、系の第１の予測出力を前回
測定された入力データと共に用いて、系の第２の予測出
力を得る。

【００５１】出力は様々な態様で予測され得るが、うち
２つをこの実施例において考察する。第一の方法におい
ては、第１の予測出力を最後の入力値として用いる。す
なわち、

【００５２】

【数８】

【００５３】予測出力を求める第二の好ましい方法にお
いては、第１の予測出力と最後の入力値との線形結合を
用いる。この方法は、次のように表現することができ
る。

【００５４】

【数９】

【００５５】上述の第一の方法は、第二の方法の値αが
０に等しく設定された特殊な場合であることが認められ
よう。第二の方法は、出力値のフィルタリングを可能に
する。試行的に、０．３５に等しいαの値を用いると満
足の行く結果が得られた。

【００５６】次いで、以上の処理を繰り返して、残存画
像の減衰を指示する更なる出力値を予測する。以上の論
理ステップを図５にまとめる。

【００５７】図５に示すように、参照番号１０２で全体
的に示されている予測及び補正手法を実行する例示的な
制御ロジックは、参照番号１０４に示すように、前回の
照射又は検査、すなわち本例ではラジオグラフィ照射の
終了と共に開始する。次いで、ステップ１０６に示すよ
うに、イメージング・システムの通常のサンプリング間
隔で初期値がサンプリングされる。これらの初期値は、
ステップ１０８に示すように記憶されて、これらの初期
値を上に概略を述べたモデル化処理に用いる。ステップ
１１０に示すように、次いで、中間時間９４の全体を通
じて、減衰する値が通常のサンプリング間隔で間断なく
サンプリングされる。ステップ１１２に示すように、初
期値、及び後続で収集された減衰する値に基づいて、出
力が間断なく予測される。ステップ１１４において、制
御ロジックはモデル化が完了したか否かを決定する。モ
デル化が完了していなければ、ステップ１１０に戻るこ
とにより値を間断なくサンプリングして出力を予測す
る。一旦、モデル化処理が完了したら（すなわち所望の
次数のモデルが得られたら）、ステップ１１６に示すよ
うに、また前述のように、システムを特性決定する。

【００５８】この後に、図５のステップ１１８に示すよ
うに、後続の検査又は照射を開始することができる。後
続の照射が実行され、この照射についてのデータは、前
回の照射の終了に続いて既知のサンプリング間隔でサン
プリングされているので、ステップ１２０に示すよう
に、また前述のように、予測された残存画像値を連続し
たサンプリング間隔について算出することができる。ス
テップ１２０はまた、これらの値が、後続の照射におい
て取得されたデータの補正又はオフセットとして用いら
れることも示している。実際には、予測された値及び補
正は、後続の照射の前か、後続の照射中か、又はこの後
かのいずれにおいて算出してもよい。更に、第２の照射
の実際の取得された値を直ちに補正してもよいし、又は
これらの値と予測された減衰に基づく補正値との両方を
後続の処理のために記憶しておいてもよい。

【００５９】以上に述べた手法を用いて、ラジオグラフ
ィ照射の後のフルオロスコピー画像における残存信号を
補正した。秒当たり３０フレームのサンプリング速度を
用いて、増幅器ゲインは最大とした。フォトダイオード
を飽和させるのに必要なレベルの８０％及び２００％の
ラジオグラフィ用照射レベルを用いた。フルオロスコピ
ー画像の系列は、ラジオグラフィ照射からの減衰する信
号を含めて解析のために記憶された。次いで、これらの
測定データ集合をベンチマークとして用いて、このベン
チマークに対して、同じ条件から予測された値を測定デ
ータと比較することにより上述の手法を解析した。予測
の誤差は、許容限度内にあるものと判明した。例えば、
ダイオードに飽和の８０％の信号を発生したラジオグラ
フィ照射の後に得られたデータに対して６次の予測方式
を用いると、予測値の誤差は、２５５カウントの尺度を
基準として３０フレームの後に近似的に２５カウントと
観測された。１３次の予測方式及び同じデータを用いる
と、５カウント未満の誤差が観測された。ダイオード信
号が飽和の２００％に達している場合のデータに対して
１３次の予測方式を用いると、実際のデータからの予測
の偏差は２３フレームの後に約２５カウントであった。
予測方式の次数を更に高くすると（２５次）、過飽和条
件でのダイオードの場合でも５カウント未満という更に
小さい誤差が得られた。

【００６０】本発明に様々な改変及び代替的形態を与え
ることができるが、特定の実施例を例として図面に示す
と共にここに詳細に記載した。但し、本発明は、開示さ
れた特定の形態に限定されていないものと理解された
い。寧ろ、本発明は、特許請求の範囲によって画定され
る本発明の要旨及び範囲内に含まれる全ての改変、均等
構成及び代替構成を網羅しているものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の手法を組み入れているディジタルＸ線
イメージング・システムの全体的な線図である。

【図２】再構成用の画像データを生成するために図１の
システムの検出器において画像データを生成する機能的
な回路のうち幾つかのものの線図である。

【図３】画像データを生成する例示的な検出器構造を示
す部分断面図である。

【図４】画像検出器からデータをサンプリングして残存
画像の減衰を予測する本発明の手法を示す減衰する残存
画像の関数のグラフである。

【図５】本発明の画像残存補償手法を実行する例示的な
制御ロジックを示す流れ図である。

【符号の説明】

１０イメージング・システム１２Ｘ線放射線源１４コリメータ１６放射線のストリーム１８患者２０放射線の一部２２ディジタルＸ線検出器３８電源４２行バス４４列バス４６行ドライバ４８読み出し電子回路（列ドライバ）５０検出器パネル５２検出器パネルのセクション５４ピクセル５６ピクセルの行５８ピクセルの列６０画像マトリクス６２画像マトリクスの高さ６４画像マトリクスの幅６８列電極７０行電極７２薄膜トランジスタ７４フォトダイオード７６ガラス基材７８アモルファス・シリコン・フラット・パネル型ア
レイ８０シンチレータ８２接点フィンガ８４接点リード９６、１００残存画像の減衰１０２予測及び補正手法の制御ロジック

フロントページの続き (72)発明者ポール・リチャード・グランフォースアメリカ合衆国、カリフォルニア州、サンタ・クララ、アパートメント・3315、サラトガ・アベニュー、131番

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル・イメージング・システムに
おける画像残存を補償する方法であって、（ａ）第１の検査系列に続いて複数のピクセル領域に
ついてデータを取得する工程と、（ｂ）該取得されたデータに基づいて残存画像の減衰
についての予測モデルを算出する工程と、（ｃ）該予測モデルに基づいて第２の検査について画
像データを補正する工程と、を有する方法。
【請求項２】前記方法はディジタルＸ線システムにお
いて実行され、前記第１の検査はラジオグラフィ照射を
含んでおり、前記第２の検査はフルオロスコピー照射を
含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記データは、前記第１の検査と前記第
２の検査との間において通常のサンプリング間隔で取得
される請求項１に記載の方法。
【請求項４】前記予測モデルは、前記第２の検査中に
前記通常のサンプリング間隔と同じ間隔での各々のピク
セル領域についての残存画像の値を予測する請求項３に
記載の方法。
【請求項５】前記データはアモルファス・シリコン放
射線検出器から取得される請求項１に記載の方法。
【請求項６】前記予測モデルは線形の時間不変の系の
モデルである請求項１に記載の方法。
【請求項７】第１の取得されたデータ集合が、初期値
として前記予測モデルにおいて用いられ、後続で取得さ
れたデータ集合が、前記初期値からの前記残存画像の減
衰を予測するために用いられる請求項１に記載の方法。
【請求項８】前記方法は、各々のピクセルについて、
将来のサンプリング間隔について予測された減衰する画
像値を記憶する工程を更に含んでおり、前記工程（ｃ）
は、対応するサンプリング間隔で取得される前記第２の
検査のデータの補正のために前記減衰する画像値にアク
セスする工程を含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項９】ラジオグラフィ画像系列に続いて取得さ
れるフルオロスコピー画像データを補正する方法であっ
て、（ａ）ディジタル検出器の複数のピクセル領域につい
ての画像データがサンプリングされるラジオグラフィ撮
像系列を実行する工程と、（ｂ）該ラジオグラフィ撮像系列の終了に続いて前記
ピクセル領域について残存画像データを取得する工程
と、（ｃ）前記検出器における残存画像の減衰を予測する
ために前記残存画像データを予測モデルに適用する工程
と、（ｄ）フルオロスコピー撮像系列を実行する工程と、（ｅ）前記工程（ｃ）において予測された前記減衰に
基づいて前記工程（ｄ）において前記検出器からサンプ
リングされたフルオロスコピー画像データを補正する工
程と、を有する方法。
【請求項１０】前記データは前記工程（ａ）、（ｂ）
及び（ｄ）において等しいサンプリング間隔で収集され
る請求項９に記載の方法。
【請求項１１】前記残存画像の前記減衰は、前記工程
（ｄ）において実行される前記フルオロスコピー撮像系
列の前記サンプリング間隔の少なくとも一部について前
記工程（ｃ）において予測される請求項１０に記載の方
法。
【請求項１２】第１のデータ集合が、前記工程（ｂ）
において、前記ラジオグラフィ撮像系列の終了の直後の
第１のサンプリング間隔に続いて取得される請求項１０
に記載の方法。
【請求項１３】前記第１のデータ集合は、前記工程
（ｃ）における前記予測モデルについての初期データ集
合として用いられる請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】前記方法は、将来のサンプリング間隔
について予測された残存画像減衰値を記憶する工程を更
に含んでおり、前記将来のサンプリング間隔は、前記工
程（ｄ）の前記フルオロスコピー撮像系列についてのサ
ンプリング間隔に少なくとも部分的に対応している請求
項９に記載の方法。
【請求項１５】前記予測モデルは線形の時間不変の系
のモデルである請求項９に記載の方法。
【請求項１６】放射線源と、前記線源から放射線を受け取って、該受け取った放射線
に基づいて画像データを生成する放射線検出器と、前記検出器に結合されて、前記画像データを処理する信
号処理回路であって、第１の検査系列に続いて、前記線
源からの放射線が前記検出器に入射していない時間中に
前記検出器から残存画像データをサンプリングし、該残
存画像データに基づいて前記検出器における残存画像の
減衰を予測して、該予測された減衰に基づいて第２の検
査系列について画像データを補正するように構成されて
いる信号処理回路と、を備えたディジタルＸ線イメージ
ング・システム。
【請求項１７】前記第１の検査系列は、前記放射線源
が第１のレベルにある放射線を放出するラジオグラフィ
検査であり、前記第２の検査系列は、前記放射線源が前
記第１のレベルよりも低い第２のレベルにある放射線を
放出するフルオロスコピー検査である請求項１６に記載
のシステム。
【請求項１８】データが、前記検出器から固定したサ
ンプリング間隔でサンプリングされる請求項１６に記載
のシステム。
【請求項１９】前記システムは、予測された残存画像
減衰値を記憶するメモリ回路を更に含んでおり、前記信
号処理回路は、前記第２の検査系列についての画像デー
タの補正のために前記記憶された値にアクセスする請求
項１６に記載のシステム。
【請求項２０】前記信号処理回路は、予測モデルに基
づいて前記残存画像の減衰を予測する請求項１６に記載
のシステム。
【請求項２１】前記予測モデルは、線形の時間不変の
系のモデルである請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】ディジタルＸ線イメージング・システ
ムにおける画像データの補正のためのコンピュータ・プ
ログラムであって、プログラミング・コードを記憶する機械読み取り可能な
媒体と、前記機械読み取り可能な媒体に記憶されており、第１の
検査系列に続いて取得される撮像用検出器からサンプリ
ングされる残存画像データを解析する命令、該残存画像
データに基づいて残存画像の減衰を予測する命令、及び
第２の検査系列において取得されるデータにおける前記
残存画像を補償する補正値を生成する命令を、イメージ
ング・システムの信号処理回路へ供給するプログラミン
グ・コードと、を有するコンピュータ・プログラム。
【請求項２３】前記プログラミング・コードは、前記
残存画像データに基づいて将来の残存画像減衰値を予測
する予測モデルを含んでいる請求項２２に記載のコンピ
ュータ・プログラム。
【請求項２４】前記予測モデルは、線形の時間不変の
モデルである請求項２２に記載のコンピュータ・プログ
ラム。
【請求項２５】前記機械読み取り可能な媒体は、前記
イメージング・システムの常駐の構成要素である請求項
２２に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項２６】前記プログラミング・コードは、構成
変更が可能なネットワーク接続を介して前記機械読み取
り可能な媒体へ転送される請求項２２に記載のコンピュ
ータ・プログラム。