JP2004020300A - 放射線診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】臨床の遂行を妨げることなくオフセットゴーストを補正すること。
【解決手段】放射線を検知する放射線検知部に半導体を利用したフラットパネル型放射線検出器（ＦＰＤ）を具備する放射線診断装置において、ＦＰＤ１００の出力に対して、このＦＰＤへの放射線の入射履歴に基づき、オフセットゴースト分を補正する補正手段を具備した。
これにより、ＦＰＤに入射するＸ線線量履歴に基づき発生するオフセットゴーストを、臨床検査や治療の遂行を妨げることなく精度良く補正することができる。よって、ゴーストが抑制された鮮明な診断画像を得ることができ、診断精度の向上に大きく寄与できる。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体アレイで構成されるフラットパネル型放射線検出器を備えた放射線診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検体の放射線透視画像を得るための放射線検出器として、従来からイメージインテンシファイア（Ｉｍａｇｅ　Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ：Ｉ．Ｉ．）と撮像管あるいは固体撮像素子（例えば、Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）とを組合せたものが用いられている。これは、被検体を透過した放射線情報を光学情報に変換し、この光学情報をテレビカメラに取り込んで、テレビモニタに画像として表示したり、フィルムに焼き込んだりするものである。
このような、Ｉ．Ｉ．と撮像管あるいはＣＣＤとを組合せた放射線検出器に対し、より繊細な欠陥や病変を検出したいという強いニーズに応える新しい放射線検出器として、近時、半導体技術を駆使したフラットパネル型放射線検出器（Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＦＰＤ）が開発されてきている。このＦＰＤは、例えばガラス基板上に形成されるスイッチング素子や容量を、放射線を電荷などに変換する光導電膜などで覆うように形成した半導体アレイであり、高解像度、軽量・コンパクトで、画像歪みも少ないという特徴を備えている。
そこで、このＦＰＤの概要について説明する。
なおＦＰＤには、放射線を一旦光に変換し、その光を電気信号に変換する間接変換型と、放射線を直接電気信号に変換する直接変換型とがあり、間接変換型ＦＰＤとしては、例えば米国特許第４６８９４８７号などが知られており、直接変換型ＦＰＤとしては、例えば米国特許第５３１９２０６号などが知られている。ただし、両者とも変換された電気信号を読み出してデジタル画像信号を得る手段はほぼ共通しているので、ここでは直接変換型のＦＰＤについて説明するものとする。
【０００３】
図５は、ＦＰＤの一例の概略構成を示した説明図である。ＦＰＤ１００は、表面が放射線を電荷に変換する変換膜で覆われた多数の画素１から成り、画素１がマトリックス状に配列されて１画面を形成している。ＦＰＤ１００を構成する画素１の断面構造の一例を、図６に模式的に示してあるので、次に、画素１について説明する。
ガラス基板１１の上に形成されるスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）１２や信号蓄積容量１３等により画素１が構成されている。ＴＦＴ１２は、ゲート電極Ｇと、ソース電極Ｓおよびドレイン電極Ｄとから成っている。そして、ゲート電極Ｇはゲート線ＧＬｊに接続され、ソース電極Ｓは信号線ＳＬｉに接続され、さらにドレイン電極Ｄは、画素電極１８に接続されている。
信号蓄積容量１３は、画素電極１８とバイアス用の高電圧電源１９の負端子との間に接続され、また、ソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄおよび画素電極１８を覆うように、電子阻止層２２が形成されている。さらに、ＴＦＴ１２および信号蓄積容量１３は、放射線を電荷に変換する変換膜２３で覆われている。なお、変換膜２３用の材料としては、放射線を吸収して電荷に変換する効率の高い半導体材料、例えば、真空蒸着法によって数１００〜１０００μｍの厚さに形成されるアモルファスセレニウム（ａ−Ｓｅ）膜が用いられる。この半導体材料で形成された膜は、光導電膜とも称される。
【０００４】
このように構成されているＦＰＤ１００の変換膜２３に放射線が入射すると、この放射線が変換膜２３中で吸収され、放射線量に応じた電荷に変換される。変換膜２３と信号蓄積容量１３とは、構造上電気的に直列に接続された容量を形成するので、これらに高電圧電源１９によってバイアス電圧を印加することにより、発生した電荷（電子、正孔）は、それぞれ極性の異なる電極側へ移動し、これによって信号蓄積容量１３には所定の電荷が蓄積される。よって、被検体を透過した放射線は電荷に変換されて、画素１毎の信号蓄積容量１３に蓄積されるので、この電荷を前述のように、所定のタイミングでゲート線ＧＬｊ毎に各画素１の信号線ＳＬｉから取り出し、電圧変換、増幅、Ａ／Ｄ変換などを行うことによって、デジタル画像信号が得られ、ゲート線ＧＬｊに対応する行毎の各画素１のデジタル画像信号を基に、放射線画像を形成することができる。
ところで、ＦＰＤ１００から得られる画像信号には、入射した放射線エネルギーから変換された純粋な信号成分に付加されたオフセット成分が含まれている。このオフセット成分は、ＦＰＤ１００に放射線が入射していないのに発生した電荷と、ＴＦＴ１２のスイッチング特性に起因した他の画素１からの漏れ電荷と、配線間の浮遊容量に蓄積されて、ＴＦＴ１２のオン／オフによって注入された電荷などによるものである。よって、入射した放射線エネルギーによる純粋な信号成分を取り出すためには、オフセット成分を取り除くことが必要となる。そのため、ＦＰＤ１００のオフセット特性を、放射線を入射させずに予め測定しておき、実際の画像データの収集時には、画素毎にこのオフセット分をデジタル的に差し引いて補正することが行われる。このことをオフセット補正と称している。
【０００５】
また、ＦＰＤ１００の変換膜２３に発生した電荷の一部が、或るトラップ準位にトラップされたり、トラップされた電荷が或る時間経過後にそのトラップ準位から解放されたりする現象を呈することが分かっており、これも二次元分布を持っていて、オフセット成分の一部として読み出される。そしてこの現象は、放射線の入射線量履歴に応じて顕著となる。すなわち、Ｘ線の場合は、Ｘ線管の管電流と曝射時間の積（＝Ｘ線量）が大きい程顕著に表れる。例えば、比較的弱いＸ線を連続的に照射する透視モードでは、曝射時間が長い場合に顕著となり、比較的強いＸ線を断続的に曝射する撮影モードでは、強Ｘ線を曝射した場合に顕著となる。そして、この現象は、透視モードまたは撮影モードによって取得された画像上に、ゴーストと呼ばれる幻影を発生させる原因となる。以下これをオフセットゴーストと称する。
【０００６】
図７は、従来のオフセット補正を説明するために示した図である。図７（ａ）は、ＦＰＤに入射するＸ線の状況を示し、ここでは説明を簡単にするために、Ｘ線量は毎回同じとし、Ｘ線の曝射タイミングが異なっているものとする。また、図７（ｂ）は、入射Ｘ線に伴うＦＰＤの出力信号レベルを、入射Ｘ線量とＸ線線量履歴によって変化するオフセットとの関係から示したものである。さらに、図７（ｃ）は、オフセット補正に伴い、ＦＰＤの出力として得られるＸ線信号レベルを示したものである。
図７（ａ）に示すように、時間経過とともにＸ線ｘ１、ｘ２、ｘ３、．．．ｘｎが順次ＦＰＤに入射する。最初のＸ線ｘ１が入射したとき、図７（ｂ）に示すように、ＦＰＤには既に或るレベルのオフセットが存在しており、このオフセットのレベルはＸ線の入射により増加する。図中ＯｆはＸ線線量履歴により変化するオフセットレベルである。従って、ＦＰＤの出力Ｏｕｔの値もオフセットレベルＯｆに応じて変化することになる。ここでＸｓは真のＸ線信号値であり、入射Ｘ線量を毎回同じとしたので、ＦＰＤの出力ＯｕｔはオフセットレベルＯｆと平行に変化する。
次に、図７（ｃ）に示すように、ｔ１、ｔ２、ｔ３、．．．ｔｍのタイミングでオフセット補正を実施する。すなわち、時間ｔ１でオフセット補正を実施してオフセットレベルをゼロにすると、このときＦＰＤの出力Ｏｕｔは真のＸ線信号値Ｘｓと同じになる。その後のＸ線入射と時間経過により徐々にオフセットゴーストが増加するが、時間ｔ２で次のオフセット補正を実施するまでの間は、各入射Ｘ線ｘ２、ｘ３については、時間ｔ１におけるオフセット分しか補正されない。すなわち、図７（ｂ）に示すようにこの間のオフセット補正量は一定である。よって、この間のＦＰＤの出力Ｏｕｔは、図７（ｃ）に示すように、オフセットゴースト分だけ徐々に増加したものとなる。
【０００７】
そして、時間ｔ２で再度オフセット補正を実施すると、それまでの間に増加したオフセットゴースト分を含めてオフセットレベルをゼロにするので、ＦＰＤの出力Ｏｕｔは真のＸ線信号値Ｘｓと同じになる。ところで、同様のオフセット補正を時間ｔ３で実施して、ＦＰＤの出力Ｏｕｔを真のＸ線信号値Ｘｓとした後、Ｘ線の入射間隔が広がってオフセットゴースト分の増加が微少なものとなったとする。そして、さらにＸ線の入射間隔が広がるとオフセットゴースト分は増加から減少に転じることになる。このような状況のもとでは、ＦＰＤの出力Ｏｕｔが真のＸ線信号値Ｘｓよりも低く表されることになり、時間ｔ５でオフセット補正を実施して、ＦＰＤの出力Ｏｕｔを真のＸ線信号値Ｘｓと同じにしても、その後Ｘ線の入射間隔が広ければオフセットゴースト分は減少し、やはりＦＰＤの出力Ｏｕｔが真のＸ線信号値Ｘｓよりも低く表されることになる。
このようなオフセットゴースト分を補償することをオフセットゴースト補正と称し、オフセットゴーストを正しく補償できなかった場合には、その後収集される画像上に幻影を生じ、診断上に大きな支障となるものである。そして、オフセットゴーストは放射線の入射線量履歴によって変化し、通常は増加するものなので、オフセット補正をできるだけ頻繁に施すことが望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、オフセット補正を頻繁に実施することによってオフセットゴースト補正を行うのには、次のような問題があった。
すなわち、病院など実際の臨床現場において、放射線（ここではＸ線とする）診断装置は、頻繁に患者の診断のために使用されており、或るまとまった時間にわたりＸ線を曝射していないことは稀な場合が多い。そのため、実際上、Ｘ線を曝射していない合間毎に、オフセット補正を実施することは困難である。また、Ｘ線診断画像を収集している間にもＸ線の入射線量履歴は変化しているので、これに伴いオフセットゴースト量も変化しており、換言すればＸ線診断画像の１フレーム毎にオフセットゴースト量が変化していることになる。しかし、Ｘ線診断画像の収集中は、オフセット補正を実施することができないので、精度の良いオフセットゴースト補正を行うことは困難である。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、その目的は、臨床の遂行を妨げることなく精度良くオフセットゴースト補正を行うことのできる放射線診断装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、放射線を検知する放射線検知部に半導体を利用した放射線検出手段と、この放射線検出手段の出力に対して、当該放射線検出手段への放射線の入射線量履歴に基づき、オフセットゴースト分を補正する第１の補正手段とを具備することを特徴とする放射線診断装置であり、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放射線診断装置において、前記第１の補正手段は、前記放射線検出手段の出力信号レベルから、発生した電荷量および放射線から電荷への変換過程においてトラップ準位にトラップされる電荷量を推定するとともに、放射線の曝射間隔時間に基づき、前記トラップされた電荷の解放量を推定する演算手段を有することを特徴とする。
これにより、精度良くオフセットゴーストの補正を行うことができる。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の放射線診断装置において、前記第１の補正手段により補正された前記放射線検出手段の出力信号に対して、感度ゴースト分を補正する第２の補正手段をさらに具備することを特徴とする。
これにより、オフセットゴーストの補正に加えて感度ゴーストをも補正することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る放射線診断装置の実施の形態について、図１ないし図４を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明が適用される放射線診断装置の一実施の形態を系統図で示したものである。この放射線診断装置において、フラットパネル型放射線検出器（ＦＰＤ）１００は、被検体Ｐを載置する寝台２００を間にしてＸ線管３００と対向するように配置されている。そして、ＦＰＤ１００は、駆動制御／画像処理ユニット４００の駆動制御部４００ａによってその駆動が制御されるとともに、ＦＰＤ１００で収集したＸ線診断画像の信号は、駆動制御／画像処理ユニット４００の画像処理部４００ｂによって補正処理が施される。また、Ｘ線管３００は、Ｘ線制御器５００によって例えば管電流、管電圧、曝射タイミングなどが制御される。なお詳細は後述するが、Ｘ線制御器５００における曝射間隔データは、駆動制御／画像処理ユニット４００の画像処理部４００ｂに供給され、補正処理のために使用される。そして、駆動制御／画像処理ユニット４００を介して得られる補正処理の施されたＸ線診断画像信号は、画像収集／保存プロセッサ６００へ供給され、ここで画像が形成されて適宜保存される。なお、形成された画像は、適宜読み出され、モニタ７００に動画像あるいは静止画像として表示される。
【００１１】
次に、駆動制御／画像処理ユニット４００における画像処理部４００ｂの詳細について説明する。
図２は、画像処理部４００ｂの、第１の実施の形態を示した系統図である。この実施の形態では、画像処理部４００ｂは３つのフレームメモリＦＭ１〜ＦＭ３、２つのルックアップテーブルＬＵＴ１、ＬＵＴ２、１つの発生電荷数計算器ＣＣおよびＡ／Ｄ変換器ＡＤ、それと７つの演算器ＯＰ１〜ＯＰ７とを有している。
先ず第１のフレームメモリＦＭ１には、事前に放射線診断装置において収集した、Ｘ線が入射していない状態におけるＦＰＤ１００の出力、すなわち、暗時画像信号を保存しておき、これをオフセット補正処理のためのオフセット補正データとして使用する。そして、Ｘ線管３００から曝射され、被検体Ｐを透過したＸ線によるＦＰＤ１００での検出信号（Ｘ線画像信号）を第１の演算器ＯＰ１へ供給し、ここで、この実際に取得されたＸ線画像信号から、第１のフレームメモリＦＭ１に保存されているオフセット補正データを減ずることにより、第１の演算器ＯＰ１の出力としてオフセット補正処理の施されたＸ線画像信号を得る。そして、第１の演算器ＯＰ１の出力は第２の演算器ＯＰ２へ供給されて、後述するオフセットゴースト分を減算することにより、オフセットゴースト分の補正されたＸ線画像信号が得られ、この信号が画像収集／保存プロセッサ６００へ供給されることになる。
【００１２】
この第２の演算器ＯＰ２の出力は、デジタル化された画素毎の値であり、これを発生電荷数計算器ＣＣへ供給して、ここで、ゴースト量を計算するのに都合の良い、１枚目の画像を得るために曝射されたＸ線が、ＦＰＤ１００の変換膜２３に入射したことにより発生する電荷量に換算する。また、第１のルックアップテーブルＬＵＴ１には、Ｘ線の入射により発生した電荷量と現フレームのＸ線画像を収集する直前までにトラップされていた電荷量との関数が記録されている。そこで、発生電荷数計算器ＣＣで換算された電荷量は、第１のルックアップテーブルＬＵＴ１に記録されている関数に基づき、１枚目のＸ線入射により生成されトラップされた電荷量として計算される。ここで求められたトラップされた電荷量は、第３の演算器ＯＰ３を経て第２のフレームメモリＦＭ２に格納され、次の信号が入るまで保存される。
さて、第２のルックアップテーブルＬＵＴ２には、トラップされた電荷が時間経過によって解放される係数を表す関数が記録されている。よって、この第２のルックアップテーブルＬＵＴ２に、現在収集中の画像に関して、フレーム間の画像の収集時間差すなわち、Ｘ線制御器５００によって制御しているＸ線の曝射間隔についてのデータを供給することによって、ここでトラップされていた電荷の解放係数が算出される。そこで、第２のフレームメモリＦＭ２に格納されている、ある収集されたＸ線画像の直前までの入射Ｘ線線量履歴によりトラップされた電荷量の値に、第２のルックアップテーブルＬＵＴ２で得られた係数値を第４の演算器ＯＰ４にて乗算することにより、既にトラップされていた電荷量の中からフレーム間収集時間差（Ｘ線の曝射間隔）内に解放された電荷量が算出される。この値はＡ／Ｄ変換器ＡＤによってデジタル値に変換される。
なお、第１のルックアップテーブルＬＵＴ１およびに第２のルックアップテーブルＬＵＴ２に記録されている関数は、夫々実験によって求めたものである。
【００１３】
また、第３のフレームメモリＦＭ３には、１枚目のＸ線画像に対して使用されたオフセット補正データのみが、初期オフセット補正データとして格納されている。よって、１枚目の画像を得たときには、第１のフレームメモリＦＭ１に保存されているオフセット補正データと、第３のフレームメモリＦＭ３に保存されているオフセット補正データとは同一であり、両データを第５の演算器ＯＰ５で減算すると、その値はゼロとなる。さらに、今１枚目の画像に着目しているので、第２のフレームメモリＦＭ２の内容はゼロであり、第４の演算器ＯＰ４の出力およびその出力値をＡ／Ｄ変換器ＡＤによって変換したデジタル値もゼロとなる。従って、第６の演算器ＯＰ６において、Ａ／Ｄ変換器ＡＤの出力から第５の演算器ＯＰ５の出力を減算してもその結果はゼロであり、第２の演算器ＯＰ２において、オフセット補正処理の施されたＸ線診断画像信号（第１の演算器ＯＰ１の出力）から差し引く値もゼロとなる。すなわち、差し引くオフセットゴースト分の値はゼロである。このことは、１枚目の画像に対しては、オフセットゴースト補正は適用されないということを意味しているが、第５の演算器ＯＰ５および第６の演算器ＯＰ６における演算の意味合いについては後述する。
【００１４】
次に、２枚目のＸ線画像が収集された場合について説明する。
１枚目の画像を得るためにＸ線管３００から曝射されたＸ線によるＦＰＤ１００の出力が、第１の演算器ＯＰ１に供給され、ここで第１のフレームメモリＦＭ１に保存されているオフセット補正データを減算して、２枚目のＸ線画像信号が生成される。同時に、１枚目と２枚目の画像収集の時間差（Ｘ線の曝射間隔）が第２のルックアップテーブルＬＵＴ２へ入力され、この時間差内にトラップされていた電荷の解放係数が算出される。この算出値は、第４の演算器ＯＰ４において、第２のフレームメモリＦＭ２に格納されている、１枚目のＸ線曝射によりトラップされた電荷量の値に掛け合わされて、２枚目のＸ線画像信号に載るであろうオフセットゴースト分の電荷量を算出する。そして、第４の演算器ＯＰ４での算出値は、Ａ／Ｄ変換器ＡＤによってデジタル値に変換される。
ここで、第１のフレームメモリＦＭ１と第３のフレームメモリＦＭ３に格納されているオフセット補正データが同一値であったとする。前述のように、第３のフレームメモリＦＭ３には、１枚目のＸ線画像に対して使用されたオフセット補正データのみが格納されているので、両フレームメモリＦＭ１、ＦＭ３が同一値であるということは、１枚目と２枚目の画像収集の間に、オフセット補正データが再収集されていないことを意味している。この場合は、第５の演算器ＯＰ５での演算結果は、１枚目の画像収集時と同じくゼロであり、従って、第６の演算器ＯＰ６の演算出力は、Ａ／Ｄ変換器ＡＤによって変換されたデジタル値と同じ値となるが、第６の演算器ＯＰ６の出力を第２の演算器ＯＰ２において第１の演算器ＯＰ１の出力から減ずることによって、１枚目の入射Ｘ線に基づくオフセットゴースト分の補正された２枚目のＸ線画像信号を得ることができる。
【００１５】
なお、第５の演算器ＯＰ５および第６の演算器ＯＰ６における、演算することの意味合いは次のとおりである。
すなわち、Ａ／Ｄ変換器ＡＤの出力値は、トラップされている電荷量が全くない１枚目のＸ線画像を収集した時点からの、入射Ｘ線線量履歴により算出されたトラップされた電荷量の値であり、第１の演算器ＯＰ１におけるオフセット補正処理のために、第１のフレームメモリＦＭ１から供給されるオフセット補正データは、同様に、トラップされている電荷量が全くない１枚目のオフセット補正データであるべきである。
そこで、１枚目の画像信号を収集した後にオフセット補正データを再収集した場合、新しく第１のフレームメモリＦＭ１に書き込まれるオフセット補正データは、それまでの入射Ｘ線線量履歴に基づくオフセットゴースト分を含んだものとなり、ここには、Ａ／Ｄ変換器ＡＤの出力値が既に含まれていることになる。よって、この含まれてしまっているそれまでの入射Ｘ線線量履歴に基づくオフセットゴーストの変動分を、第５の演算器ＯＰ５の処理によって算出し、第６の演算器ＯＰ６の処理により、それを除去しているのである。
さて、このオフセットゴースト分の補正された２枚目のＸ線画像信号、すなわち、１枚目のＸ線照射履歴の影響が除去されたＸ線画像信号は、１枚目と同様に、発生電荷数計算器ＣＣにおいて、２枚目の画像を得るために曝射されたＸ線により発生する電荷量に換算され、さらに、換算された電荷量は、第１のルックアップテーブルＬＵＴ１に記録されている関数に基づき、２枚目のＸ線入射により生成されトラップされた電荷量が計算される。
【００１６】
一方、第７の演算器ＯＰ７において、第２のフレームメモリＦＭ２に格納されていた１枚目のＸ線照射によってトラップされた電荷量から、第４の演算器ＯＰ４にて算出されたフレーム間収集時間差（Ｘ線の曝射間隔）内に解放された電荷量を減ずることによって、１枚目のＸ線照射によってトラップされ未だ解放されていない電荷量を算出する。そして、この算出値を、第３の演算器ＯＰ３において、第１のルックアップテーブルＬＵＴ１から得られた電荷量に加算することにより、２枚目のＸ線画像を得るために、Ｘ線が照射された直後のトラップ準位にトラップされている総電荷量を算出する。さらに、この第３の演算器ＯＰ３での算出値を第２のフレームメモリＦＭ２に次の信号が入るまで保存する。
以下この操作を、Ｘ線画像を収集する毎に繰り返すことによって、Ｘ線入射量およびＸ線入射間隔に応じたオフセットゴースト量を算出することができ、同時にこれを補正したＸ線画像信号を得ることができる。よって、このオフセットゴーストの補正された画像信号をもとに、画像収集・保存プロセッサ６００（図１参照）において、幻影のないＸ線画像を生成することができる。また、Ｘ線を曝射する毎にオフセットゴースト分を除去する補正が施されるので、臨床の遂行を妨げることはない。
【００１７】
そこで、図３に、図７に示した従来のオフセット補正についての説明図に対応させて、本発明によるオフセットゴーストを含むオフセット補正についての説明図を示してあるので、この図により本発明の作用を説明する。なお、図３（ａ）は、ＦＰＤ１００に入射するＸ線の状況を示し、図３（ｂ）は、入射Ｘ線に伴うＦＰＤ１００の出力信号レベルを、入射Ｘ線量とＸ線線量履歴によって変化するオフセットとの関係から示し、さらに、図３（ｃ）は、オフセットゴーストを含むオフセット補正に伴い、ＦＰＤ１００の出力として得られるＸ線信号レベルを示したものである。
すなわち、図３（ａ）に示すように、ＦＰＤ１００に入射するＸ線の状況は、図７（ａ）と同様に、説明を簡単にするために、Ｘ線量は毎回同じとし、Ｘ線の曝射タイミングが異なっているものとしている。従って、時間経過とともにＸ線ｘ１、ｘ２、ｘ３、．．．ｘｎが順次ＦＰＤ１００に入射すると、最初のＸ線ｘ１が入射したとき、図３（ｂ）に示すように、ＦＰＤ１００には既に或るレベルのオフセットが存在しており、このオフセットのレベルＯｆは入射するＸ線の線量履歴により変化する。よって、ＦＰＤ１００の出力Ｏｕｔの値もオフセットレベルＯｆに応じて変化することになる。ここでＸｓは真のＸ線信号値であり、入射Ｘ線量を毎回同じとしたので、ＦＰＤの出力ＯｕｔはオフセットレベルＯｆと平行に変化する。また、Ｘｇは、Ｘ線が曝射される毎に除去されるオフセットゴースト分を示している。このように、Ｘ線が曝射される毎にオフセットゴースト分が除去されるので、ｔ１、ｔ２、ｔ３、．．．ｔｍのタイミングでオフセット補正を実施すると、図３（ｃ）に示すように、ＦＰＤ１００の出力Ｏｕｔは、真のＸ線信号値Ｘｓと同じになる。
【００１８】
次に、本発明が適用される放射線診断装置における画像処理部４００ｂの、第２の実施の形態について、図４に示した系統図を参照して説明する。なお、本実施の形態は、ＦＰＤ１００の変換膜２３に発生した電荷の一部が、或るトラップ準位にトラップされることに伴ってＸ線に対する感度が変化し、それにより発生するゴースト現象（以下、この現象を感度ゴーストと称する）を、先の実施の形態において行ったオフセットゴースト補正とともに、補正するようにしたものである。従って、図４において、図２に示した実施の形態におけるオフセットゴースト補正部と同等の部位には符号４１０を付して示し、本実施の形態において追加した、感度ゴースト補正部には符号４２０を付して示してある。また、図４には、オフセットゴースト補正部４１０の各構成要素を含め、図２と同様の部分には同じ符号を付して示してある。
さて、図４に示すように、オフセットゴースト補正部４１０は、２つのフレームメモリＦＭ２、ＦＭ３、１つのルックアップテーブルＬＵＴ１、それと６つの演算器ＯＰ２〜ＯＰ７とを有している。また、本実施の形態として追加した感度ゴースト補正部４２０は、２つの感度低減率計算器ＲＥ１、ＲＥ２と４つの演算器ＯＰ８〜ＯＰ１１とを有している。そして、第１のフレームメモリＦＭ１、第２のルックアップテーブルＬＵＴ２、第１の演算器ＯＰ１、発生電荷数計算器ＣＣおよびＡ／Ｄ変換器ＡＤは、共通的な構成要素として備えられている。
なお、本実施の形態において、オフセットゴーストの補正の仕方は、図２で説明したものと同様であり、これに加えて、次の１式に示すアルゴリズムにより、トラップされた電荷による感度低減率Ｒを算出し、この値の逆数（１／Ｒ）をオフセットゴースト補正の施されたＸ線画像信号に乗算することにより感度ゴースト補正を施すものである。
感度低減率Ｒ　＝　（Ｎ−ｎ）／Ｎ　　　　　　　（１）
ここでＮは、トラップされることのできる最大電荷量であり、これは固定の定数ある。またｎは、Ｘ線線量履歴によりトラップされている電荷量である。
【００１９】
さて、第１のフレームメモリＦＭ１には、事前に放射線診断装置において収集した、オフセット補正データとしての暗時画像信号が保存されている。被検体Ｐを透過したＸ線によるＦＰＤ１００での検出信号（実際に取得された画像信号）は第１の演算器ＯＰ１に供給され、ここで、画像信号から、第１のフレームメモリＦＭ１に保存されているオフセット補正データを減ずることにより、第１の演算器ＯＰ１の出力としてオフセット補正処理の施されたＸ線画像信号を得る。この第１の演算器ＯＰ１の出力は、デジタル化された画素毎の値であり、これを発生電荷数計算器ＣＣへ供給して、ここで、ゴースト量を計算するのに都合の良い、１枚目の画像を得るために曝射されたＸ線が、ＦＰＤ１００の変換膜２３に入射したことにより発生する電荷量に換算する。
【００２０】
第２のルックアップテーブルＬＵＴ２には、実験データを元に作成された、トラップされた電荷が時間経過によって解放される係数を表す関数が記録されている。よって、この第２のルックアップテーブルＬＵＴ２に、現在収集中の画像に関して、フレーム間の画像の収集時間差すなわち、Ｘ線制御器５００によって制御しているＸ線の曝射間隔についてのデータを入力して、トラップされていた電荷の解放係数を算出する。この算出値を、第４の演算器ＯＰ４において、第２のフレームメモリＦＭ２に格納されている、ある収集されたＸ線画像の直前までの入射Ｘ線線量履歴によりトラップされた電荷量の値に乗算することにより、既にトラップされていた電荷量の中からフレーム間収集時間差（Ｘ線の曝射間隔）内に解放された電荷量が算出される。
ところで、第３のフレームメモリＦＭ３には、１枚目のＸ線画像に対して使用されたオフセット補正データのみが、初期オフセット補正データとして格納されている。よって、１枚目の画像を得たときには、第１のフレームメモリＦＭ１に保存されているオフセット補正データと、第３のフレームメモリＦＭ３に保存されているオフセット補正データとは同一であり、両データを第５の演算器ＯＰ５で減算すると、その値はゼロとなる。さらに、今１枚目の画像に着目しているので、第２のフレームメモリＦＭ２の内容はゼロであり、第４の演算器ＯＰ４の出力もゼロとなる。従って、第６の演算器ＯＰ６において、第４の演算器ＯＰ４の出力から第５の演算器ＯＰ５の出力を減算してもその結果はゼロであり、第２の演算器ＯＰ２において、オフセット補正処理の施されたＸ線診断画像信号（発生電荷数計算器ＣＣの出力）から差し引くオフセットゴースト分の値もゼロとなる。このことは、１枚目の画像信号に対してはオフセットゴースト補正が適用されないことを意味している。
【００２１】
オフセットゴースト補正部４１０においてオフセットゴースト補正のされた画像信号は、次に、感度ゴースト補正部４２０における最初の演算器（第８の演算器ＯＰ８）へ供給され、ここで１枚目の画像信号を収集する以前のＸ線線量履歴に基づき発生していた感度低下分が補正される。すなわち、第２の演算器ＯＰ２の出力は、感度ゴースト補正部４２０の第８の演算器ＯＰ８へ供給され、ここで第１の感度低減率計算器ＲＥ１の出力を逆数にして感度低減補正係数を求める第９の演算器ＯＰ９の出力と乗算される。
ただし、オフセットゴースト補正の場合と同様に、今１枚目の画像に着目しているので、第２のフレームメモリＦＭ２の内容はゼロであり、第４の演算器ＯＰ４の出力もゼロである。よって、第７の演算器ＯＰ７の出力もゼロとなって、これが第１の感度低減率計算器ＲＥ１へ供給されて（１）式に基づく感度低減率の計算がされることになるが、第１の感度低減率計算器ＲＥ１は、入力がゼロのときは１を出力すると設定されているので、ここでは１が出力され、第９の演算器ＯＰ９の出力も１となり、その出力１が第８の演算器ＯＰ８へ供給される。つまり、第８の演算器ＯＰ８で乗算される補正係数は１となる。
【００２２】
この第８の演算器ＯＰ８の出力は、オフセットゴースト補正部４１０のルックアップテーブルＬＵＴ１へ供給され、１枚目の画像に対しては、１枚目のＸ線画像信号のみから、トラップ準位にトラップされるであろう電荷量を計算することになり、この計算結果は第３の演算器ＯＰ３を経由して第２のフレームメモリＦＭ２に次の信号が入るまで保存される。なおこのとき、第７の演算器ＯＰ７の出力はゼロなので、第３の演算器ＯＰ３で加算されるものはない。そして、第３の演算器ＯＰ３の出力は第２の感度低減率計算器ＲＥ２へ供給されて、（１）式に基づく感度低減率の計算がされ、第１０の演算器ＯＰ１０においてその逆数を求めることによって、感度低減補正係数が演算される。よって、この係数を第１１の演算器ＯＰ１１において第８の演算器ＯＰ８の出力に乗じることにより、１枚目の画像に対する感度ゴーストの補正がなされ、Ａ／Ｄ変換器ＡＤによって最終的にデジタル信号値に変換することによって、オフセットゴーストと感度ゴーストの補正された１枚目のＸ線画像信号が得られ、この信号が画像収集・保存プロセッサ６００（図１参照）へ供給される。
【００２３】
次に、２枚目のＸ線診断画像が収集された場合について説明する。
１枚目の画像を得るために曝射されたＸ線によるＦＰＤ１００の出力が、第１の演算器ＯＰ１に供給され、ここで第１のフレームメモリＦＭ１に保存されているオフセット補正データを減算して、２枚目のＸ線画像信号が生成され、さらに発生電荷数計算器ＣＣにおいて、２枚目の画像を得るために曝射されたＸ線によりＦＰＤ１００の変換膜２３で発生した電荷量に換算される。同時に、１枚目と２枚目の画像収集の時間差（Ｘ線の曝射間隔）が第２のルックアップテーブルＬＵＴ２へ入力され、この時間差内にトラップされていた電荷の解放係数が算出される。この算出値は、第４の演算器ＯＰ４において、第２のフレームメモリＦＭ２に格納されている、１枚目のＸ線曝射によりトラップされた電荷量の値に掛け合わされて、２枚目のＸ線画像信号に載るであろうオフセットゴースト分の電荷量を算出する。よってこれを、電荷量の単位に変換された２枚目のＸ線画像信号から第２の演算器ＯＰ２において減じ、オフセットゴースト分の補正された２枚目のＸ線画像信号が得られる。
なお、第４の演算器ＯＰ４の出力を、第７の演算器ＯＰ７において第２のフレームメモリＦＭ２に格納されていた１枚目のＸ線曝射によりトラップされた電荷量から減ずることにより、解放されていない１枚目のＸ線曝射によりトラップされた電荷量が算出されるので、この電荷量を第１の感度低減率計算器ＲＥ１へ供給し、（１）式に基づく感度低減率を計算する。さらにこの逆数を第９の演算器ＯＰ９で算出して感度低減率補正係数を求め、この係数を第８の演算器ＯＰ８においてオフセットゴースト分の補正された２枚目のＸ線画像信号である第２の演算器ＯＰ２の出力に乗じて、２枚目に収集したＸ線画像信号に載っていた１枚目のＸ線画像信号を得るためのＸ線による感度ゴースト分を補正することができる。
【００２４】
このようなプロセスによって、１枚目のＸ線画像を得るために曝射されたＸ線の履歴によるオフセットゴーストおよび感度ゴーストの補正された２枚目のＸ線画像信号が算出されるので、これを利用して第１のルックアップテーブルＬＵＴ１において、２枚目の画像を得るためのＸ線のみによってトラップされるであろう電荷量を計算し、この電荷量を解放されていない１枚目のＸ線曝射によりトラップされた電荷量と第３の演算器ＯＰ３で加算し、２枚目のＸ線画像を得るためにＸ線が曝射された直後のトラップ準位にトラップされている総電荷量を算出する。この算出値は第２のフレームメモリＦＭ２に次の信号が入るまで保存される。
収集された２枚目のＸ線診断画像は、上記のトラップされている総電荷量による感度劣化の影響を受けるので、第３の演算器ＯＰ３の出力を第２の感度低減率計算器ＲＥ２へ供給して、（１）式に基づく感度低減率を計算する。そして、第１０の演算器ＯＰ１０においてその逆数を求めることによって感度低減補正係数を算出し、この係数を第１１の演算器ＯＰ１１において第８の演算器ＯＰ８の出力に乗じることにより、２枚目の画像に対してオフセット補正処理と感度ゴースト補正処理を施し、Ａ／Ｄ変換器ＡＤによってデジタル信号値に変換することによって、最終的なＸ線画像信号を得る。
以下この操作を、Ｘ線画像信号を収集する毎に繰り返すことによって、Ｘ線入射量およびＸ線入射間隔に応じたオフセットゴースト量および感度ゴースト量を算出することができ、同時にこれらを補正したＸ線画像を、画像収集／保存プロセッサ６００において得ることができる。
なお、１枚目の画像信号を収集した後にオフセット補正データを再収集した場合には、新しく第１のフレームメモリＦＭ１に書き込まれるオフセット補正データは、それまでの入射Ｘ線線量履歴に基づくオフセットゴースト分と感度ゴースト分を含んだものとなる。よって、この含まれてしまっているそれまでの入射Ｘ線線量履歴に基づくオフセットゴーストの変動分と感度ゴーストの変動分を、第５の演算器ＯＰ５の処理によって算出し、第６の演算器ＯＰ６の処理により、それを除去しているのは第１の実施の形態の場合と同様の考え方によるものである。また、感度補正データの再収集は頻繁に行われるものではないので、その影響は特に考慮していない。
【００２５】
本発明は、上述の実施の形態に限定されることなく、種々の形態で実施することが可能である。例えば、駆動制御／画像処理ユニット４００や画像処理／保存プロセッサ６００を、必ずしも独立した構成機器とすることなく、これらを一体化したユニットとして構成するようにしても良い。また、画像処理部４００ｂをＦＰＤ１００内に設けるようにしても良い。さらに、本明細書において、直接変換型のＦＰＤについてのみその概要を説明したが、本発明は、間接変換型のＦＰＤを備えた放射線診断装置にも適用されることは言うまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、フラットパネル型放射線検出器（ＦＰＤ）に入射するＸ線線量履歴に基づき発生するオフセットゴーストによるオフセットの変動を、臨床検査や治療の遂行を妨げることなく精度良く補正することを可能とした放射線診断装置が提供され、これにより、ゴーストが抑制された鮮明な診断画像を得ることができ、診断精度の向上に大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される放射線診断装置の一実施の形態を示した系統図である。
【図２】本発明における画像処理部の第１の実施の形態を示した系統図である。
【図３】本発明の作用を説明するために示した説明図である。
【図４】本発明における画像処理部の第２の実施の形態を示した系統図である。
【図５】フラットパネル型放射線検出器の一例の概略構成を示した説明図である。
【図６】フラットパネル型Ｘ線検出器を構成する画素の断面構造の一例を模式的に示した説明図である。
【図７】従来のオフセット補正について説明するために示した説明図である。
【符号の説明】
１００　フラットパネル型放射線検出器（ＦＰＤ）
２００　寝台
３００　Ｘ線管
４００　駆動制御／画像処理ユニット
４００ａ　駆動制御部
４００ｂ　画像処理部
４１０　オフセットゴースト補正部
４２０　感度ゴースト補正部
５００　Ｘ線制御器
６００　画像収集／保存プロセッサ
７００　モニタ
ＡＤ　Ａ／Ｄ変換器
ＣＣ　発生電荷数計算器
ＦＭ１〜ＦＭ３　フレームメモリ
ＬＵＴ１、ＬＵＴ２　ルックアップテーブル
ＯＰ１〜ＯＰ１１　演算器
ＲＥ１、ＲＥ２　感度低減率計算器

Claims (4)

1. 放射線を検知する放射線検知部に半導体を利用した放射線検出手段と、
   この放射線検出手段の出力に対して、当該放射線検出手段への放射線の入射線量履歴に基づき、オフセットゴースト分を補正する第１の補正手段と
   を具備することを特徴とする放射線診断装置。
2. 前記第１の補正手段は、前記放射線検出手段の出力信号レベルから、発生した電荷量および放射線から電荷への変換過程においてトラップ準位にトラップされる電荷量を推定するとともに、放射線の曝射間隔時間に基づき、前記トラップされた電荷の解放量を推定する演算手段を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線診断装置。
3. 前記第１の補正手段により補正された前記放射線検出手段の出力信号に対して、感度ゴースト分を補正する第２の補正手段をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の放射線診断装置。
4. 前記放射線検出手段のオフセット特性を補正するオフセット補正手段と、
   このオフセット補正手段により補正すべきオフセット補正データを再収集したときに、それまでの入射放射線線量履歴に基づくオフセットゴーストの変動分を除去するオフセットゴースト変動分除去手段と
   をさらに具備することを特徴とする請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の放射線診断装置。

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