JP2002345798A - X線検出器のスクラビング又は部分的読み出しによるオーバヘッドの減少 - Google Patents
X線検出器のスクラビング又は部分的読み出しによるオーバヘッドの減少Info
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Abstract
1280)及び列(C1〜C1365)を成して配列さ
れている検出器素子(40)を備えた検出器アレイ(2
2)からデータを読み出す。第一群の行は不要のデータ
を含み(R1〜R127)、第二群の行は関心のあるデ
ータを含む(R128〜R1152)。所定の第一の時
間(E1)中に検出器にX線を照射する。第一群の行
(R1〜R127)は第一の時間の少なくとも部分的に
前に又は第一の時間中に起動される。第二群の行(R1
28〜R1152)は第一の時間の後に起動される。第
一の時間の後に第二群の行からデータが読み出される。
Description
テムに関し、さらに具体的には、関心のあるデータが検
出器の全素子に満たない素子を占有している上述のよう
なX線システムに関する。
ール式設計アプローチは、製品販売までの時間を短縮す
る助けになることが分かっている。このアプローチを用
いることにより、一つの共通のモジュール式電子回路セ
ットで三種の異なる検出器をサポートすることができ
る。三種の検出器とは、41cm方形の放射線撮影(ラ
ジオグラフィ)用検出器及び20cm方形の心臓撮影用
検出器であって両者とも方形の0.2mmピクセルから
成るもの、並びに方形の0.1mmピクセルから成る2
3cm×19.2cmの乳房撮影(マンモグラフィ)用
検出器である。検出器の電界効果トランジスタ(FE
T)スイッチを制御する駆動(ドライブ)モジュール
と、信号を読み出して変換する感知(センス)モジュー
ルとから成るサポート電子回路は、256チャネルのサ
ブシステムとすることができ、0.2mmのピクセル・
ピッチの検出器をサポートするように設計されている。
心臓撮影用検出器及び放射線撮影用検出器の両者には、
正確に整数の個数のモジュールが必要とされる。しかし
ながら、乳房撮影用検出器は幾つかの観点で異なってい
る。乳房撮影用検出器は矩形であり、ピクセル・ピッチ
は0.1mmである。ピッチを相対的に小さくするため
に、相対向する側から交互にチャネルを感知して、感知
電子回路の実効ピッチを0.2mmから0.1mmに減
少させている。駆動モジュールも同様に装着されている
が、検出器の一方のエッジに患者が接触できるようにす
るために、同じ側に位置する二組の(交互型)接点から
装着されている。一見すると、駆動モジュール及び感知
モジュールは両者とも非整数の個数が必要とされている
ように見える。しかしながら、19.2cmの寸法にわ
たって正確に256の倍数である感知チャネルが要求さ
れる。しかしながら、駆動モジュールは2560のチャ
ネルをサポートしていても、2304のチャネルしか必
要ではない。これらの要件は9個(10個ではなく)の
駆動モジュールによって問題を解決できることを示唆し
ているが、検出器とモジュールとの間のピッチの不一致
に対処する方式のため偶数の個数のモジュールが必要と
される。このことは、各々の端部で128の駆動チャネ
ルが検出器に関与しなくなることを意味する。
電圧出力の直列シフト・レジスタと同様に動作するよう
に設計されている顧客別特定用途集積回路(ASIC)
から成っている場合には、検出器の読み出し時には、少
なくとも最初の128の不関与ドライバ・チャネルにつ
いては考察が必要である。最後の128のチャネルは、
モジュール・リセット動作によってシフト・レジスタの
非同期リセットが可能になっているので無視することが
できる。現状のFFDM(全視野型ディジタル・マンモ
グラフィ)X線検出器の一つは、2432の走査線から
成っているかのように動作する。すなわち、最初の12
8の不関与駆動チャネルは、検出器走査線に装着されて
いる後続の2304の駆動チャネルと全く同じように動
作するが、但し、対応する「画像」データが検出器の外
部に転送されない点が異なる。これは、かかるデータが
X線照射情報を一切含んでいないからである。しかしな
がら、この態様で駆動電子回路を動作させると、5%を
上回る無用のオーバヘッド(時間)が掛かる。
視野しか必要でない場合には、視野内に位置しない走査
線にはスクラビング(scrubbing、すなわち検出器を読
み出して各々のピクセルの電荷を復元するが、データは
破棄される)が必要となる。FETがスクラビングされ
ないか、或いは長時間にわたって読み出しされないと、
閾電圧がシフトして(不可逆的に)、FETはオフにな
っても最早所要の絶縁を行なわないか、或いは逆に、オ
ンになってもピクセル電荷を迅速且つ完全に復元するこ
とを可能にするだけ十分な低いインピーダンスを与えな
くなる可能性があって、いずれの場合にも誤った信号変
換を招く。視野の外部の走査線が、FFDM検出器の不
関与駆動チャネルと同様の態様でスクラビングされる場
合には、相対的に大きい検出器に相対的に小さい視野を
画定しても読み出し時間に何らの利点も得られない。比
較的高速の取得速度をサポートするためには、相対的に
小さい検出器を置き換える必要があるが、異なる視野寸
法の間で容易に切り換えのできる現在のイメージ・イン
テンシファイア式システムに比べて不利である。逆に、
検出器とX線システムとの間で共有される極めて複雑な
読み出しアルゴリズムを定義することになって、誤りを
生じ易く、本過程における画像取得の質を低下させる可
能性がある。
部から外側へ読み出される分割画像型X線検出器を開示
している。この読み出し手法は当技術分野における進歩
であったが、後の研究から、少なくとも幾つかの用途で
は外側から中央部に向かって検出器を読み出す方が望ま
しいことが判明した。本発明は、米国特許第4,99
6,413号の教示に対する改良として検出器を読み出
す手法を提供する。
法を提供する。
列を成して配列されている検出器素子を備えた検出器ア
レイからデータを読み出すX線システムに有用である。
行は典型的には、不要のデータを含む第一の複数の行
と、関心のあるデータを含む第二の複数の行とを含んで
いる。かかる環境において、関心のあるデータを読み出
す効率を高めるべく患者へのX線の照射に関連して検出
器素子の起動を調整する装置が、好ましくは、X線を発
生するX線管を含んでいる。照射制御部が、X線管を起
動して所定の第一の時間中に検出器にX線を照射するよ
うに構成されている。検出器制御器が、第一の時間の少
なくとも部分的に前に又は第一の時間中に第一の複数の
行を起動すると共に、第一の時間の後に第二の複数の行
を起動するように構成されている。画像プロセッサが、
第一の時間の後に第二の複数の行のデータを読み出すよ
うに構成されている。
した方法を含んでいる。
検出器のスクラビング又は部分的読み出しに関わるオー
バヘッドを実質的に減少させることができる。
は、任意の検出器の読み出しはX線システムによって開
始されて、ドライバ・リセットを解放し、駆動ASIC
を初期化して、イネーブリング(「1」を記憶している
シフト・レジスタの出力をイネーブルにする)とクロッ
キング(シフト・レジスタにクロックを供給して、記憶
されている「1」を次のビットに進める)との間で交番
させることにより達成される。不関与のドライバ出力
は、検出器走査線に装着されているドライバ出力と異な
り全く動作しない。不関与のドライバ出力の動作は利益
のない時間を要し、様々な応用に要求され得る取得速度
の高速化を阻む可能性がある。視野の外部の走査線につ
いても同じことが言える。
り、異なる読み出し系列が検出器によって採用される。
明確に述べると、不関与の駆動出力又は視野の外部の走
査線の動作は照射時間中に行なわれて、システムの残部
に対して透明な態様で、このことを行なうのに必要な時
間を掩蔽(マスク)することができる。
って作製されたX線システム14が、電源16によって
励起されるとX線ビーム17を放出するX線管15を含
んでいる。図示のように、X線ビームは、X線透過性テ
ーブル20に横臥している患者18に向かって照射され
る。テーブル及び患者を透過したビームの部分は、参照
番号22で示すX線検出器に入射する。X線検出器22
はシンチレータ24を含んでおり、シンチレータ24は
X線フォトンを可視スペクトルにある相対的に低エネル
ギのフォトンへ変換する。シンチレータ24に接して光
検出器アレイ26が位置しており、光検出器アレイ26
は光フォトンを電気信号へ変換する。検出器制御器27
が、画像を取得して各々の光検出器素子からの信号を読
み出すように検出器アレイを動作させる電子回路を含ん
でいる。
線画像信号を処理して強調するサーキットリ(回路要
素)を含む画像プロセッサ28に結合される。次いで、
処理後の画像をビデオ・モニタ32に表示し、また画像
記憶装置30に保管することができる。画像プロセッサ
28は加えて、照射制御回路34に印加される輝度制御
信号を発生して、電源16を調節し、これによりX線照
射を調節する。
御器36によって制御されており、システム制御器36
はX線技術者から操作者インタフェイス・パネル38を
介して命令を受け取る。パネル38を介して、操作者は
周知の手段によって視野内にある検出器の部分を制御す
ることができる。
視野の外部の走査線の両方の動作を説明するために検出
器22を図示している。検出器22は、エッジE1〜E
4と、中央線Mとを画定する。検出器制御器27は駆動
モジュール61〜66を含んでいる。各々の駆動モジュ
ールは256の出力OPを有し、合計で1536の出力
が存在する。しかしながら、エッジE3に沿って見ると
検出器22は1280の素子しか有していない。結果と
して、出力OPのうち256は検出器に対して不関与と
なる。不関与の出力のうち128はエッジE1に隣接し
ており、不関与の出力のうち128はエッジE2に隣接
している。モジュール方式であるため、1280の走査
線から成る検出器を動作させるためには合計で1536
の走査線を駆動することの可能な6個の駆動モジュール
61〜66が必要とされる。検出器は中央で分割されて
おり、また駆動モジュールは一方向にしか動作し得ない
ので、所要の駆動モジュールの総数は偶数となり、その
二分の一が中央線Mの上方に、また二分の一が中央線M
の下方に位置する。駆動モジュールが分割部に跨がるこ
とはない。このように、各々の駆動モジュールが分割部
の一方の部分に排他的に結合されている。各々の駆動モ
ジュールはシフト・レジスタと同様に動作する。検出器
22は行R1〜R1280と、列C1〜C1365とを
含んでいる。
を含んでいる。各々の感知回路は256の入力又は感知
線IPを有し、合計で1536の入力が存在する。しか
しながら、エッジE1に沿って見ると検出器22は13
65の素子しか有していない。結果として、171の入
力が検出器22に対して不関与となる。検出器は中央線
Mに沿って感知線の中央で分割されている。感知線に分
割部が存在しているため、検出器の読み出しを行なうた
めにエッジE2に隣接して感知回路の追加バンク(簡単
化のため図示されていない)が配置されている。電荷保
持の効果のため、検出器22は外側から(すなわち矢印
D1及びD2の方向に)読み出される。走査の開始時に
は電荷保持オフセットは比較的大きくばらついている
(可変線量であり得る時間すなわちフレームの間の時間
中の電荷保持電流減衰の時間的因子のため)が、終了時
には比較的予測可能になる。中央部(すなわち線Mに隣
接した部分)を最後に読み出すのは、電荷保持のせいで
画像が損なわれる可能性が比較的小さいことを意味して
いる。
介して視野を入力する。図2の例では、視野は1024
×1024のピクセル又は検出器22の素子となってい
る。従って、視野の外部の不要のデータを有する256
行の検出器素子が存在する。エッジE1に隣接して視野
の外部に128行が存在し、エッジE2に隣接して視野
の外部に128行が存在する。
成されている光検出器アレイ26のサーキットリを示
す。検出器素子40は、m列及びn行を成す従来の2次
元アレイとしてアモルファス・シリコン・ウェーハ上に
配列されている。ここで、m及びnは整数である。例え
ば、典型的な高分解能X線検出器は、素子の行数及び列
数が1,000〜4,000の方形アレイである。図2
の例は、1280行及び1365列を有する。
42と薄膜トランジスタ44とを含んでいる。フォトダ
イオード42は大面積ウェーハから作製されており、シ
ンチレータ24によって発生される光の大部分をフォト
ダイオードが確実に受光するようにしている。各々のフ
ォトダイオード42はまた、フォトン励起の影響を受け
た電荷を蓄電し得るように比較的大きいキャパシタンス
を有する。
のカソードは、付設のトランジスタ44のソース−ドレ
イン導電経路によって列に共通の列信号線(47又は4
9)に接続されている。各々の行のダイオードのアノー
ドは、負のバイアス電圧(−v)源に共通で接続されて
いる。各々の行のトランジスタ44のゲート電極は、共
通の行選択線46に接続されている。行選択線は検出器
制御器27に結合されており、列信号線は画像プロセッ
サ28に接続されている。
40の各々の列は二分割されており、上部群の光素子は
上部感知線47に接続され、下部群の光素子は下部感知
線49に接続されている。上部群は行R1〜R640を
含んでおり、下部群は行R641〜R1280を含んで
いる。この光検出器アレイ構造によって、検出器素子を
個々に読み出すべき場合に、アレイの上半分の行と下半
分の行とが同時に読み出される。上部群は方向D1に読
み出され、下部群は方向D2に読み出される。
(すなわち信号E1、RD1、RS1及びI1を有する
線)は、残りの線とは異なる時間枠で表わされている。
検出器に電力が印加されてから短時間の後に、制御器3
6が主導して行リセット信号RS1を印加し、該信号を
解放し、駆動モジュールを初期化して、駆動モジュール
のシフト・レジスタの「1」のビットを進めて、恰も検
出器の読み出しが開始したかのように動作させる。図2
の例では、検出器22のエッジE1に隣接した128の
不関与の出力に対応する128の出力OPが起動され
る。128の不関与の出力が起動された後に、図3に示
す行選択線に送信されるパルスA1〜A128を発生す
ることにより、検出器22の最初の128の行R1〜R
128が起動される。行R1〜R128は視野の外部に
位置しているので不要のデータを含む。初期化信号I1
が、エッジE1に隣接する最初の不関与の駆動モジュー
ル出力の起動で初期化時間が開始し、行R1の起動から
行R128の起動を通じて継続することを指示する。視
野の外部にある最後の行(すなわち行R128)に到達
すると、検出器は一時休止して、システム制御器36か
らの「読み出し」命令RD1(図4では幾つかのさらに
細かい信号の合成として示す)を待機する。読み出し命
令RD1を受信すると、検出器はドライバ・モジュール
の駆動を前と同様に開始するが、但し、動作させられる
べき次のドライバ出力は所望の視野の一部となっている
(すなわちこの例では行129)。読み出しが完了する
と、制御器36は再び短時間だけ行リセット信号RS2
を印加し、駆動モジュールを初期化し、恰も読み出しが
開始したかのようにエッジE1に隣接する不関与の駆動
出力の動作を再開して、所望の視野内の最初の出力の前
に、制御器36からの「読み出し」命令RD2を受信す
るまで一時休止する。
信号RDによって指示されている時間は、不関与のドラ
イバ出力の数又はスクラビングを必要とする視野の外部
の走査線の数に拘わらず、関心のある画像データを含ん
でいる検出器の部分(すなわち行R129〜R115
2)を走査するのに必要な時間を表わしている。初期化
信号I1によって指示される初期化時間は、エッジE1
に隣接する不関与のドライバ・モジュール出力が起動さ
れる時間、及び視野の外部の不要のデータを含むエッジ
E1に隣接するドライバ・モジュール出力が起動される
時間である。
化時間I1は、照射時間E1の前又は照射時間E1中に
生じており、初期化時間I2は、照射時間E2中に、
「読み出し」時間(すなわちRD1)の後に生じてい
る。照射時間E2は、該照射時間E2が初期化時間I2
とどのように重なり合っているかを表わすために破線の
照射として図示されている。時間I2に続いて、第二の
破線の読み出し時間RD2が開始する。照射が読み出し
時間RD1の終結に直ちに続いていない場合には、シス
テム制御器36は、図示のようにリセット時間及び初期
化時間を実行して単純に一時休止し(やはり破線で示さ
れている)、次回の照射を待機する。
R640について上述した動作と同じであるが、但し、
行R641〜R1280は方向D2(図2)に起動され
る点が異なる。
る本発明の意図及び範囲から逸脱せずに好適実施形態に
変形及び改変を施し得ることを理解されよう。
X線システムの好ましい形態の概略的なブロック図であ
る。
と共に示す概略的な上面図である。
な断片図である。
ミング図である。
Claims (18)
- 【請求項1】 不要のデータを含む第一の複数の行(R
1〜R128)と、関心のあるデータを含む第二の複数
の行(R129〜R1152)とを含む行(R1〜R1
280)及び列(C1〜C1365)を成して配列され
ている所定数の検出器素子(40)を備えた検出器アレ
イ(22)からデータを読み出すX線システム(14)
において、前記関心のあるデータを読み出す効率を高め
るべく患者へのX線の照射に関連して前記検出器素子の
起動を調整する装置であって、 X線を発生するX線管(15)と、 該X線管を起動して所定の第一の時間(E1)中に前記
検出器にX線を照射するように構成されている照射制御
部(34)と、 前記第一の時間の少なくとも部分的に前に又は前記第一
の時間中に前記第一の複数の行を起動する(I1)と共
に、前記第一の時間の後に前記第二の複数の行を起動す
る(R1)ように構成されている検出器制御器(27)
と、 前記第一の時間の後に前記第二の複数の行のデータを読
み出すように構成されている画像プロセッサ(28)と
を備えた装置。 - 【請求項2】 前記システムは、前記検出器の視野を選
択するように構成されている操作者インタフェイス(3
8)を含んでおり、前記第一の複数の行は前記選択され
た視野の外部に位置する請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記検出器素子は、第一のエッジ(E
1)、第二のエッジ(E2)、及び前記第一のエッジと
前記第二のエッジとの間の中央線(M)を画定してお
り、前記第一の複数の行は前記第一のエッジに隣接する
第一の群(R1〜R128)及び前記第二のエッジに隣
接する第二の群(R1152〜R1280)を含んでお
り、前記第一の群は前記第一のエッジから前記中央線に
向かう方向に起動され、前記第二の群は前記第二のエッ
ジから前記中央線に向かう方向に起動される請求項1に
記載の装置。 - 【請求項4】 前記行は行選択線(46)を含んでお
り、前記列は列信号線(47、49)を含んでおり、前
記検出器素子(40)は各々、フォトダイオード(4
2)とトランジスタ(44)とを含んでおり、該トラン
ジスタは、行選択線と列信号線との間で前記フォトダイ
オードに接続しており、前記検出器制御器は、各々の行
の前記トランジスタを通電状態に切り換えることにより
当該各々の行を起動する請求項1に記載の装置。 - 【請求項5】 前記画像プロセッサは前記列信号線に結
合されている請求項4に記載の装置。 - 【請求項6】 前記検出器素子は、第一のエッジ、第二
のエッジ、及び前記第一のエッジと前記第二のエッジと
の間の中央線を画定しており、前記検出器素子は、前記
列信号線が前記第一のエッジに隣接して位置している第
一の区画(R1〜R640)と、前記列信号線が前記第
二のエッジに隣接して位置している第二の区画(R64
1〜R1280)とに分割されている請求項4に記載の
装置。 - 【請求項7】 前記第一の区画の検出器素子の前記行
は、前記第一のエッジから前記中央線に向かう方向(D
1)に起動され、前記第二の区画の前記行は、前記第二
のエッジから前記中央線に向かう方向(D2)に起動さ
れる請求項6に記載の装置。 - 【請求項8】 各々のフォトダイオード(42)が、蓄
電を可能にするキャパシタンスを含んでいる請求項7に
記載の装置。 - 【請求項9】 前記検出器制御器は複数の駆動モジュー
ル(61〜66)を含んでおり、各々の駆動モジュール
が前記第一の区画又は前記第二の区画に排他的に結合さ
れている請求項7に記載の装置。 - 【請求項10】 前記検出器制御器は、前記検出器素子
の起動に不必要な第一の複数の出力と、前記検出器素子
の起動に必要な第二の複数の出力とを有する複数の駆動
モジュールを含んでおり、前記検出器制御器は、前記第
一の時間の少なくとも部分的に前に又は前記第一の時間
中に前記第一の複数の出力を起動すると共に、前記第一
の時間の後に前記第二の複数の出力を起動する請求項1
に記載の装置。 - 【請求項11】 不要のデータを含む第一の複数の行
(R1〜R128)と、関心のあるデータを含む第二の
複数の行(R129〜R1152)とを含む行(R1〜
R1280)及び列(C1〜C1365)を成して配列
されている所定数の検出器素子(40)を備えた検出器
アレイ(22)からデータを読み出すX線システム(1
4)において、前記関心のあるデータを読み出す効率を
高めるべく患者へのX線の照射に関連して前記検出器素
子の起動を調整する方法であって、 X線を発生する工程と、 所定の第一の時間中に前記検出器にX線を照射する工程
と、 前記第一の時間の少なくとも部分的に前に又は前記第一
の時間中に前記第一の複数の行を起動すると共に、前記
第一の時間の後に前記第二の複数の行を起動する工程
と、 前記第一の時間の後に前記第二の複数の行のデータを読
み出す工程とを備えた方法。 - 【請求項12】 前記検出器の視野を選択する工程をさ
らに含んでおり、前記第一の複数の行は前記選択された
視野の外部に位置する請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 前記検出器素子は、第一のエッジ(E
1)、第二のエッジ(E2)、及び前記第一のエッジと
前記第二のエッジとの間の中央線(M)を画定してお
り、前記第一の複数の行は前記第一のエッジに隣接する
第一の群(R1〜R128)及び前記第二のエッジに隣
接する第二の群(R1152〜R1280)を含んでお
り、前記起動する工程は、前記第一の複数の行を前記第
一のエッジから前記中央線に向かう方向に起動し、前記
第二の群を前記第二のエッジから前記中央線に向かう方
向に起動する工程とを含んでいる請求項11に記載の方
法。 - 【請求項14】 前記行は行選択線(46)を含んでお
り、前記列は列信号線(47、49)を含んでおり、前
記検出器素子(40)は各々、フォトダイオード(4
2)とトランジスタ(44)とを含んでおり、該トラン
ジスタは、行選択線と列信号線との間で前記フォトダイ
オードに接続しており、前記起動する工程は、前記行の
前記トランジスタを通電状態に切り換える工程を含んで
いる請求項11に記載の方法。 - 【請求項15】 前記読み出す工程は、前記フォトダイ
オードを前記列信号線に結合する工程を含んでいる請求
項14に記載の方法。 - 【請求項16】 前記検出器素子は、第一のエッジ、第
二のエッジ、及び前記第一のエッジと前記第二のエッジ
との間の中央線を画定しており、前記検出器素子は、前
記列信号線が前記第一のエッジに隣接して位置している
第一の区画と、前記列信号線が前記第二のエッジに隣接
して位置している第二の区画とに分割されている請求項
14に記載の方法。 - 【請求項17】 前記起動する工程は、前記第一の区画
の検出器素子の前記行を前記第一のエッジから前記中央
線に向かう方向に起動し、前記第二の区画の前記行を前
記第二のエッジから前記中央線に向かう方向に起動する
工程を含んでいる請求項16に記載の方法。 - 【請求項18】 前記フォトダイオード(42)に蓄電
する工程をさらに含んでいる請求項17に記載の方法。
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