JP2004041718A - アモルファスシリコンフラットパネル検出器の複数のオフセット修正を収集し且つ格納する方法及び装置 - Google Patents
アモルファスシリコンフラットパネル検出器の複数のオフセット修正を収集し且つ格納する方法及び装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】連続する画像(62)を収集するために使用されるX線システム(14)を提供する。
【解決手段】X線システム(14)は、検出器(22)により検出されるX線(17)を発生するX線源(15)を含む。画像プロセッサ(28)は、複数の行及び列を成して配列されている検出器素子(40)により蓄積された電荷のレベルを感知するために使用される。画像プロセッサ(28)には第1及び第2のオフセット画像メモリ(70、72)が含まれている。第1のオフセット画像メモリ(70)は第1の動作モードに関するオフセット画像データを格納し、第2のオフセット画像メモリ(72)は第2の動作モードに関するオフセット画像データを格納する。
【選択図】図1
【解決手段】X線システム(14)は、検出器(22)により検出されるX線(17)を発生するX線源(15)を含む。画像プロセッサ(28)は、複数の行及び列を成して配列されている検出器素子(40)により蓄積された電荷のレベルを感知するために使用される。画像プロセッサ(28)には第1及び第2のオフセット画像メモリ(70、72)が含まれている。第1のオフセット画像メモリ(70)は第1の動作モードに関するオフセット画像データを格納し、第2のオフセット画像メモリ(72)は第2の動作モードに関するオフセット画像データを格納する。
【選択図】図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明のいくつかの実施例は、一般に、固体多重素子X線検出器を利用して画像を生成するX線システムに関し、特に、2つ以上の動作モードに関してオフセット画像修正データを収集し且つ格納する技法及び装置に関する。
【0002】
【発明の背景】
複数の行と列を成して配列された検出器素子から成る2次元アレイを具備する固体X線検出器は当該技術において知られている。ヨウ化セシウム(CsI)などのシンチレータが検出器素子の上に蒸着されている。CsIはX線を吸収し、X線を光に変換する。各検出器素子はフォトダイオードと、電界効果トランジスタ(FET)とを具備する。フォトダイオードは光を検出し、その光を検出器素子に入射した放射線の量を表す電荷に変換し、電荷を蓄積する。FETはスイッチとして動作し、フォトダイオードに蓄積された電荷の読み出しをイネーブル、ディスエーブルする。各検出器素子は行選択線と、列信号線の双方に接続されている。行選択線及び列信号線は、FETを起動して、フォトダイオードに蓄積されている電荷のレベルを読み取るために使用される。検出器は、検出器の読み取りを2つの別個の動作として有効に分離するように、各信号線の中間点で分割を伴って設計されていても良い。露光後、検出器は行ごとに読み取られる。データ線が分割されている検出器の場合、2組の読み出し電子回路を利用して2つの行を同時に読み取れる。その後、更に画像処理、格納及び表示を実行するためにデータはデジタル化される。
【0003】
各検出器素子(又は画素)の信号はX線露光とは関係のないオフセットを含む場合がある。このオフセットには、フォトダイオードの漏れ電流や、FETスイッチにおける電荷保持などを含むいくつかの原因がある。X線透視撮影で使用される信号のように信号レベルが低いとき、オフセットの大きさがX線信号より大きくなってしまうこともある。更に、オフセットは一様ではなく、画素ごとに異なる。閲覧に先立って修正画像を生成するために、この画素従属オフセットはX線露光画像から減算される。
【0004】
暗画像、すなわち、検出器がX線にさらされていないときの画像を収集することにより、オフセットをX線誘起信号から分離できるであろう。暗画像中の信号をX線画像中のオフセット信号と整合させるために、X線画像を収集するために使用されるのと同じ動作モードを使用して暗画像を収集する。オフセット信号と関連する雑音が存在しているため、X線画像から1つの暗画像を減算したのでは、修正後の画像に更に雑音を導入してしまうおそれがある。雑音の量を減少させるために、いくつかの暗画像を平均化して、低雑音オフセット画像を獲得しても良い。更に、オフセット信号は時間、温度及びその他の外部要因に伴ってドリフトすることがある。従って、オフセット画像は周期的に更新されなければならない。現在使用中である動作モードのオフセット画像は、通常、X線信号が存在していないときにX線画像が収集される直前又は直後に更新される。
【0005】
X線透視の間、動作モードを切り替えると好都合である場合が多い。例えば、1つの動作モードでは、視野全体を必要としない身体部位に関心がある場合、システムは検出器の中心部などの一部分のみを利用する。別の動作モードにおいては、視野全体をより低い分解能(大きな画素サイズ)で撮影できる。しかし、現在のX線システムは1つの動作モードに対してのみ適用可能な1つのオフセット修正データしか格納しない。従って、動作モードが切り替えられるたびに、X線システムは、新たなオフセット修正画像を作成するために使用される暗画像を収集するためにX線画像の収集を停止しなければならない。この時間中、X線システムは患者データの収集及び表示を実行しなくなっており、そのため、放射線技師は、X線システムが修正データの収集を完了して、再び患者データを収集できる状態になるまで、手続きを停止させていなければならないであろう。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従って、当該業界においては、以上述べた問題及び以前に経験された問題に対処するために、患者データの収集を中断せずに複数の動作モードを切り替えるように設計されたX線システムが必要とされている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
少なくとも1つの実施例によれば、連続する画像を収集するためのX線システムが提供される。X線システムは、検出器により検出されるX線を発生するためのX線源を含む。検出器は、電荷のレベルを蓄積し且つ複数の行及び列を成して配列されている検出器素子を具備する。画像プロセッサは、検出器素子により蓄積された電荷のレベルを感知するために使用される。画像プロセッサには第1及び第2のオフセット画像メモリが含まれている。第1のオフセット画像メモリは第1の動作モードの電荷のレベルに基づくオフセット画像データを格納し、第2のオフセット画像メモリは第2の動作モードの電荷のレベルに基づくオフセット画像データを格納する。
【0008】
少なくとも1つの実施例によれば、複数の動作モードを使用して連続するX線画像を収集する方法が提供される。X線検出器の検出器素子を識別することから成る第1の動作モードが選択される。検出器素子は画像を作成するために使用される。複数の動作モードに対応する複数の格納オフセット画像から、第1の動作モードに対応する第1のオフセット画像が選択される。X線検出器は放射線源にさらされ、検出器素子は検出された放射線のレベルを表す電荷のレベルを蓄積する。検出器素子により蓄積された電荷のレベルを表す第1の画像が収集される。その後、第1のオフセット画像は第1の画像を処理するために利用される。
【0009】
少なくとも1つの実施例によれば、X線システムで複数のオフセット画像を収集し且つ格納する方法が提供される。X線検出器に含まれ、画像を作成するために使用される検出器素子を識別する第1の動作モードが定義される。X線検出器が放射線にさらされていないとき、検出器素子により蓄積される電荷のレベルを表す第1の暗画像が収集され、第1のメモリに格納される。第1の動作モードとは異なる第2の動作モードが定義される。X線検出器が放射線にさらされていないとき、検出器素子により蓄積される電荷のレベルを表す第2の暗画像が収集され、第2のメモリに格納される。
【0010】
以上の概要、並びに以下の本発明のいくつかの実施例の詳細な説明は、添付の図面と関連させて読んだときに更に良く理解されるであろう。しかし、本発明が添付の図面に示される配列及び方法に限定されないことを理解すべきである。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は、X線システム14のブロック線図を示す。X線システム14は、電源16により励起されたときにX線ビーム17を放出するX線管15を含む。図示されているように、X線ビーム17はX線透過性テーブル20の上に仰臥している患者18に向かって導かれる。テーブル20及び患者18の身体を透過したビーム17の部分はX線検出器22に入射する。X線検出器22は、X線光子を可視スペクトルの範囲内の、よりエネルギーの低い光子に変換するシンチレータ24を具備する。シンチレータ24に続いて、光光子を電気信号に変換する光検出器アレイ26が設けられている。検出器コントローラ27は、画像を収集し且つ各光検出器素子から信号を読み出すために検出器アレイ26を動作させる電子回路を含む。
【0012】
光検出器アレイ26からの出力信号は画像プロセッサ28に結合される。画像プロセッサ28はX線画像信号を処理し、エンハンスするための回路を含む。画像プロセッサ28は、オフセット修正データを格納する少なくとも2つのメモリ29及び31を含む。メモリ29及び31は少なくとも2つのオフセット画像を格納する。画像プロセッサ28は、図3及び図4に示され、それらの図に関連して以下に説明される1つ以上の再帰フィルタを更に含む。処理済画像はビデオモニタ32に表示されると共に、画像記憶装置30に保存されても良い。画像プロセッサ28は、電源16を調整し、それにより、X線露光を調整するために露光制御回路34に印加される輝度制御信号を更に発生しても良い。X線システム14全体の動作は、オペレータインタフェースパネル38を介して放射線技師からの指令を受信するシステムコントローラ36により管理される。
【0013】
図2は、検出器素子40の行列により形成される光検出器アレイ26の回路を示す。検出器素子40はアモルファスシリコンウェハの上に従来通りのm列、n行の2次元アレイとして配列されている。尚、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1,000から4,000の素子の行及び列から成る正方形のアレイである。各検出器素子40はフォトダイオード42と、薄膜トランジスタ(TFT)44とを含む。フォトダイオード42は、シンチレータ24により発生される光の相当な大きさの部分を遮断するために広いウェハ領域から製造されている。各々のフォトダイオード42は、それに関連して、光子励起の結果発生する電荷を格納できるキャパシタンスを更に有する。
【0014】
アレイ26の各列におけるフォトダイオード42の陰極は関連するTFT44のソース−ドレイン導通経路によりその列の共通列信号線(48−1から48−m)に接続されている。例えば、列1のフォトダイオード42は第1の信号線48−1に結合されている。各行のダイオードの陽極は共通して負バイアス電圧(−V)の供給源に接続されている。各行のTFT44のゲート電極は行1の場合の線46−1のような共通行選択線(46−1から46−n)に接続されている。行選択線(46−1から46−n)と列信号線(48−1から48−m)は検出器コントローラ27に結合され、列信号線(48−1から48−m)は画像プロセッサ28にも接続されている。
【0015】
図1に示す検出器22を使用してX線画像を収集するために、X線システム14は次のような動作のシーケンスを実行する。まず、検出器コントローラ27は全ての列信号線(48−1から48−m)を接地点に接続し、全ての行選択線(46−1から46−n)に正電圧(Von)を印加する。行選択線(46−1から46−n)に印加された正電圧は各検出器素子40のTFT44をオンし、逆バイアスされたフォトダイオード42に正電荷を導入する。フォトダイオード42が完全に充電されると、検出器コントローラ27は負の供給電圧(−V)より更に負である負電圧(−Voff)を行選択線(46−1から46−n)に印加する。この行選択線(46−1から46−n)の負バイアスによって、各検出器素子40のTFT44はオフされる。
【0016】
次に、システムのX線管15はX線ビーム17を発生し、検出器22をX線光子のパルスにさらす。X線光子はシンチレータ24により更にエネルギーの低い光子に変換される。それらの低エネルギー光子が検出器26のフォトダイオード42に当たると、電子−正孔対が解放され、フォトダイオードのキャパシタンスに蓄積される。所定のフォトダイオード42に蓄積される電荷の量は、そのフォトダイオードに当たる低エネルギー光子の量によって決まり、低エネルギー光子の量自体はシンチレータ24の、フォトダイオード42に隣接する領域に当たるX線エネルギーの強さによって決まる。従って、各検出器素子40においてフォトダイオード42に蓄積される電荷の量はX線検出器22の対応する領域に当たるX線の強さの関数である。
【0017】
X線露光の終了後、各フォトダイオード42の残留電荷が感知される。X線画像ではなく、暗画像を収集すべき場合、各フォトダイオード42の残留電荷を感知する前に検出器22はX線光子のパルスにはさらされない。電荷を感知するために、各検出器アレイ列の列信号線(48−1から48−m)は画像プロセッサ28の別個の感知回路に同時に接続される。画像プロセッサ28には、いくつかの種類の感知回路のうちのいずれかを組み込めば良い。例えば、感知回路はフォトダイオード42の両端の電圧、従って、フォトダイオード42に蓄積されている電荷の量を測定しても良い。あるいは、感知回路は関連する列信号線(48−1から48−m)をフォトダイオード42の陰極より低い電位に接続し、フォトダイオード42に向かって流れる電荷又はフォトダイオード42から流れ出る電荷の量を測定しても良い。
【0018】
フォトダイオードの電荷は、検出器コントローラ27が各々の行選択線(46−1から46−n)に正電圧(Von)を順次印加することにより一度に1行ずつ感知されても良い。行選択線(46−1から46−n)が正バイアスされると、その行選択線(46−1から46−n)に接続されている検出器アレイTFT44がオンされ、それにより、選択された行の関連するフォトダイオード42がそれらのフォトダイオードの列信号線(48−1から48−m)に結合される。
【0019】
光検出器アレイ26の各検出器素子40から信号を読み出すために必要とされる時間の長さを短縮するために、検出器素子40の行を2つのグループに分割し、各グループを別個の信号感知回路により同時に読み出すことが可能である。例えば、検出器22を2つの半体に分割した場合、光検出器アレイ26の上部半体にある検出器素子40を光検出器アレイ26の下部半体にある検出器素子40と同時に読み出すことができるであろう。
【0020】
図3は、2つのオフセット画像メモリ70及び72と、再帰フィルタ74及び76とを利用するオフセット修正システム60のブロック線図を示す。再帰フィルタ74及び76は異なる動作モードに対してオフセット画像修正データを処理する。1つの動作モードは関心領域からのデータ、すなわち、検出器22の分割線に関して対称に配列された1024×1024の大きさの画素の行列などの検出器の一部分からのデータを収集する。このモードでは、検出器22の選択された部分の中にある各行が個別に読み出される。別の動作モードはより低い分解能で画像データを収集し、複数の画素を組み合わせて1つの画素値を作成する「ビンニング」を利用する。ビンニングは、検出器22の全視野から又は関心領域からデータを収集するときに使用される。例えば、高分解能の画像が要求されていない場合、又は高分解能撮影中に利用可能であるフレーム速度より速いフレーム速度が希望される場合などが考えられる。従って、隣接する複数の行が同時に読み出され、4画素などの少数の隣接する画素を組み合わせて低分解能で行列を作成する。検出器22の中心部以外の関心領域を選択する、様々に異なる利得設定の使用を必要とする低線量又は高線量を使用する撮影、あるいは検出器素子40が読み取られるシーケンス又はタイミングを変化させるなどの、他の動作モードも利用できるであろう。動作モードが追加されるたびに、追加のオフセット画像メモリ70及び72が組み込まれることになるであろう。
【0021】
X線検出器22は所定のフレーム速度で入力画像62を生成する。単なる例であるが、X線透視の場合、典型的なフレーム速度は毎秒30画像である。システムコントローラ36は、検出器22がX線にさらされたか否かを判定する。検出器22がX線にさらされていなかった場合、スイッチ68は「検出器はX線にさらされない」を指示する位置に設定される。この構成においては、暗画像、すなわち、X線ビーム17にさらされなかった画像である入力画像62はオフセット画像メモリ70又は72に格納されているオフセット画像を作成又は更新するために使用される。
【0022】
システムコントローラ36は、オペレータインタフェース38を介してオペレータにより変更可能である動作モードを識別する。単なる例であるが、MODE1は検出器22の中心部の1024×1024画素行列のような縮小関心領域であり、MODE2はビンニングを利用し、検出器22の全視野を利用するモードであっても良い。システムコントローラ36は画像プロセッサ28に通信し、画像プロセッサ28は動作モードに従ってスイッチ64を設定する。スイッチ64がMODE1に設定され且つスイッチ68が「検出器はX線にさらされない」に設定されている場合、入力画像62は再帰フィルタ74により処理され、オフセット画像メモリ70に格納される。スイッチ64がMODE2に設定され且つスイッチ68が「検出器はX線にさらされない」に設定されている場合には、入力画像62は再帰フィルタ76により処理され、オフセット画像メモリ72に格納される。図示されているオフセット画像メモリ70及び72と、再帰フィルタ74及び76の動作は同じであるので、オフセット画像メモリ70及び再帰フィルタ74についてのみ説明する。オプションとして、再帰フィルタ74及び76は1つ以上のコンポーネントを共同して利用しても良い。
【0023】
始動時や、必要に応じた他の時点で、システムコントローラ36は各々の動作モードで検出器22を自動的に動作させる。MODE1が選択されたとき、スイッチ84は「第1の画像」位置に設定される。この構成では、入力暗画像がオフセット画像メモリ70のコンテンツと置き換えられる。第1の暗画像が格納されると、スイッチ84は図3に示すように元の位置に戻るように切り替えられる。その後、1つ以上の追加暗画像が収集される。画像が収集されるたびに、その画像は以下に説明するようにオフセット画像メモリ70のコンテンツと組み合わされる。オフセット画像を作成するために第1の暗画像を収集し、更に後続する暗画像を収集するプロセスは、動作モードごとに繰り返される。従って、新たなオフセット画像及び/又は更新オフセット画像の収集はオペレータには明白であろう。
【0024】
再帰フィルタ74は、オフセット画像メモリ70に格納されるオフセット画像を生成するために連続する入力画像62のシーケンスに対して時間フィルタとして作用する。入力画像62が収集されるたびに、その画像は再帰フィルタ74を使用してオフセット画像メモリ70のコンテンツと組み合わされる。このフィルタ74の作用を以下の式1により記述することができる。
ai = (1−1/n)(ai−1)+(1/n)p (式1)
式1において、pは入力画素値を表し、(ai−1)はオフセット画像メモリの現在画素値であり、aiはフィルタの出力である。フィルタは各画素に対して作用するか、又はビンニングが使用されている場合には組み合わされた画素に対して作用し、入力画像62の入力値をオフセット画像メモリ70の対応する値と組み合わせることを理解すべきである。画素位置ごとのフィルタの出力aiは新たな、雑音を低減されたオフセット画像を構成する。この画像はオフセット画像メモリ70の先のコンテンツ(ai−1)に重ね書きするために使用される。
【0025】
図3に示すように、再帰フィルタ74は乗算器78及び80と、加算器82とを具備する。乗算器78は入力画像62の画素値に1/nの乗数を乗算する。乗算器80はオフセット画像メモリ70に格納されている画素値に(1−1/n)の乗数を乗算する。2つの乗算器78及び80の結果は加算器82に入力され、オフセット画像メモリ70に格納されるオフセット画像が生成される。
【0026】
nの値は雑音低減の量及びオフセット画像メモリを更新する速度を制御する。nの値が小さければ、更新速度は速くなるが、雑音の平滑化は少なくなり、逆に、nの値が大きければ、更新は遅くなるが、より多くの平滑化が実行される。再帰フィルタ74はここに示した構成要素及び計算に限定されず、他の適切な回路及び/又はソフトウェアによって雑音低減及び自動交信を実現できるであろう。
【0027】
検出器22がX線にさらされると、スイッチ68は「検出器はX線にさらされる」を指示する位置に設定される。スイッチ68がこの位置にあるとき、再帰フィルタ74及び76の更新動作は停止される。システムコントローラはスイッチ66を設定し、それにより、MODE1に対応してオフセット画像メモリ70が利用されるのか、又はMODE2に対応してオフセット画像メモリ72が利用されるのかが判定される。オフセット画像メモリ70又は72に格納されているオフセット画像は減算器86を使用して入力画像62から減算される。この減算はX線画像62からオフセット信号を除去し、修正画像88を生成する。従って、オフセット画像メモリ70及び72に格納されているオフセット画像を利用することにより、動作モードを切り替えるときに患者データの収集を停止させる必要なく、連続する入力画像62を処理し、モニタ32に表示することができる。
【0028】
図4は、2つのオフセット画像メモリ70及び72と、単一の再帰フィルタ94とを利用するオフセット修正システム92のブロック線図を示す。再帰フィルタ94は、オフセット画像メモリ70及び72にそれぞれ格納されるべきMODE1及びMODE2のオフセット画像修正データを処理する。図3の場合と同様に、動作モードが追加されるたびに、追加のオフセット画像メモリ70及び72が組み込まれる。
【0029】
X線検出器22は所定のフレーム速度で入力画像62を生成する。検出器22がX線にさらされていなかった場合、スイッチ68は「検出器はX線にさらされない」を示す位置に設定される。システムコントローラ36は動作モードを識別し、スイッチ96及び98をそれに従って設定する。第1の暗画像が収集され、先に説明したように必要に応じてオフセット画像メモリ70及び72に格納される。オフセット修正システム92は、オフセット画像を生成するために単一の再帰フィルタ94が使用されるという点を除いて、オフセット修正システム60と同様に動作する。
【0030】
検出器22がX線にさらされると、スイッチ68は「検出器はX線にさらされる」を指示する位置に設定される。システムコントローラはスイッチ98を設定し、それにより、MODE1に対応してオフセット画像メモリ70が利用されるか、又はMODE2に対応してオフセット画像メモリ72が利用されるかが判定される。次に、修正画像88を生成するために、オフセット画像メモリ70又は72に格納されているオフセット画像が減算器86を使用して入力画像62から減算される。
【0031】
図5は、オフセット画像を収集、格納及び更新し、且つそのオフセット画像を使用して入力X線画像を修正するために使用されるステップのフローチャートを示す。ステップ100で、検出器コントローラ27は先に説明したように画像の収集を開始する。X線管15は検出器22をX線にさらしていても良いし、あるいはさらしていなくても良い。
【0032】
ステップ102で、システムコントローラ36はどの動作モードが使用されるか、すなわち、画像プロセッサのメモリ29及び31のどのオフセット画像メモリ70及び72が使用されるかを判定する。例えば、システムコントローラ36は検出器22の中心部分が撮影されているのか、あるいは検出器22全体を撮影するためにビンニングが利用されているのかを判定すれば良い。先に説明したように、診断手続きの前又は診断手続き中にオペレータインタフェース38を介してオペレータが動作モードを変更することは可能である。X線システム14は2つ以上のモードに対応してオフセット画像を格納するために2つ以上のオフセット画像メモリ70及び72を利用するので、患者診断手続きの間に、患者データの収集を停止させずに動作モードを変更できる。動作モードが判定されたならば、システムコントローラ36はスイッチ64(図3)又はスイッチ96及び98(図4)を適切な位置に設定する。以下の説明中、スイッチ64、96及び98は図3及び図4に示すようにMODE1に設定されたものとする。
【0033】
ステップ104で、システムコントローラ36は、画像収集中に検出器22がX線にさらされたか否かを判定する。さらされていなければ、入力画像62は暗画像である。スイッチ68は「検出器はX線にさらされない」に設定され、フローはステップ106へ進む。
【0034】
ステップ106で、画像プロセッサ28は初期暗画像を収集すべきか否かを判定する。初期暗画像は、X線システム14が始動されたとき、又はオフセット画像が更新されてから予め定義された長さの時間が経過したなどの事前定義済みパラメータに適合したときに収集されれば良い。初期画像を収集すべきである場合、フローはステップ108へ進み、スイッチ84は「第1の画像」に設定される。初期暗画像が収集された後、スイッチ84は図3及び図4に示す位置に戻される。次に、フローはステップ100に戻り、次の入力画像62を処理する。あるいは、システムコントローラ36は、その時点で選択されている動作モードに対して所定の数の暗画像が収集され、処理され終わるまで、後続する検出器22のX線露光を阻止しても良い。ステップ106で初期暗画像を収集すべきでない場合には、フローはステップ110へ進む。そこで、先に説明したように、暗画像は再帰フィルタ74、94により処理され、更新オフセット画像がオフセット画像メモリ70に格納される。この場合にも、システムコントローラ36は、その時点で選択されている動作モードに対して所定の数の暗画像が収集され、処理され終わるまで、後続する検出器22のX線露光を阻止しても良い。
【0035】
システムコントローラ36がステップ104で検出器22はX線にさらされていたと判定した場合には、スイッチ68は「検出器はX線にさらされる」に設定され、フローはステップ112へ進む。ステップ112で、システムコントローラ36はスイッチ66(図3)を適切な位置に設定する。先の例を続けて採用すると、スイッチ66はMODE1に設定されることになる。次に、画像プロセッサ28はオフセット画像メモリ70に格納されているオフセット画像を減算器86によって入力画像62から減算する。その結果は修正画像88であり、この画像はモニタ32に表示され且つ/又は画像記憶装置30に格納される。その後、フローはステップ100に戻り、次の入力画像62が収集される。
【0036】
以上説明したように、オフセット画像修正データを格納するために複数のオフセット画像メモリ70及び72を利用することにより、手続き中に動作モードを切り替えるときに患者データの収集を停止させる必要がない。複数の動作モードを利用することで、1回の手続き中に中断することなく連続するX線画像を収集できる。従って、動作モードを切り替えるときに追加のオフセット修正データを収集するために患者データの収集を停止させる必要がない。2つの動作モード及びそれに対応する2つのオフセット画像メモリについて説明したが、システム及び方法は3つ以上の動作モード及びそれに対応する3つ以上のオフセット画像メモリを利用しても良く、ここで説明した利点を実現できることを理解すべきである。
【0037】
いくつかの実施例を参照して本発明を説明したが、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変更を実施し且つ等価の構成を代用できることが当業者には理解されるであろう。更に、本発明の範囲を逸脱せずに特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために数多くの変形を実施できるであろう。従って、本発明はここで開示した特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲の範囲内に入るあらゆる実施例を含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に従ったX線システムを示すブロック線図。
【図2】本発明の一実施例に従って検出器素子の行列により形成されている光検出器アレイの一部の回路を示す図。
【図3】本発明の一実施例に従って2つのオフセット画像メモリ及び複数の再帰フィルタを利用するオフセット修正システムを示すブロック線図。
【図4】本発明の一実施例に従って2つのオフセット画像メモリ及び単一の再帰フィルタを利用するオフセット修正システムを示すブロック線図。
【図5】本発明の一実施例に従ってオフセット画像を収集し、格納し且つ更新すると共に、格納されているオフセット画像を使用して入力X線画像を修正するために使用されるステップを示すフローチャート。
【符号の説明】
14…X線システム、15…X線管、17…X線ビーム、22…X線検出器、26…検出器アレイ、27…検出器コントローラ、28…画像プロセッサ、36…システムコントローラ、38…オペレータインタフェースパネル、40…検出器素子、62…入力画像、60…オフセット修正システム、70…オフセット画像メモリ、72…オフセット画像メモリ、74…再帰フィルタ、76…再帰フィルタ、92…オフセット修正システム、94…再帰フィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明のいくつかの実施例は、一般に、固体多重素子X線検出器を利用して画像を生成するX線システムに関し、特に、2つ以上の動作モードに関してオフセット画像修正データを収集し且つ格納する技法及び装置に関する。
【0002】
【発明の背景】
複数の行と列を成して配列された検出器素子から成る2次元アレイを具備する固体X線検出器は当該技術において知られている。ヨウ化セシウム(CsI)などのシンチレータが検出器素子の上に蒸着されている。CsIはX線を吸収し、X線を光に変換する。各検出器素子はフォトダイオードと、電界効果トランジスタ(FET)とを具備する。フォトダイオードは光を検出し、その光を検出器素子に入射した放射線の量を表す電荷に変換し、電荷を蓄積する。FETはスイッチとして動作し、フォトダイオードに蓄積された電荷の読み出しをイネーブル、ディスエーブルする。各検出器素子は行選択線と、列信号線の双方に接続されている。行選択線及び列信号線は、FETを起動して、フォトダイオードに蓄積されている電荷のレベルを読み取るために使用される。検出器は、検出器の読み取りを2つの別個の動作として有効に分離するように、各信号線の中間点で分割を伴って設計されていても良い。露光後、検出器は行ごとに読み取られる。データ線が分割されている検出器の場合、2組の読み出し電子回路を利用して2つの行を同時に読み取れる。その後、更に画像処理、格納及び表示を実行するためにデータはデジタル化される。
【0003】
各検出器素子(又は画素)の信号はX線露光とは関係のないオフセットを含む場合がある。このオフセットには、フォトダイオードの漏れ電流や、FETスイッチにおける電荷保持などを含むいくつかの原因がある。X線透視撮影で使用される信号のように信号レベルが低いとき、オフセットの大きさがX線信号より大きくなってしまうこともある。更に、オフセットは一様ではなく、画素ごとに異なる。閲覧に先立って修正画像を生成するために、この画素従属オフセットはX線露光画像から減算される。
【0004】
暗画像、すなわち、検出器がX線にさらされていないときの画像を収集することにより、オフセットをX線誘起信号から分離できるであろう。暗画像中の信号をX線画像中のオフセット信号と整合させるために、X線画像を収集するために使用されるのと同じ動作モードを使用して暗画像を収集する。オフセット信号と関連する雑音が存在しているため、X線画像から1つの暗画像を減算したのでは、修正後の画像に更に雑音を導入してしまうおそれがある。雑音の量を減少させるために、いくつかの暗画像を平均化して、低雑音オフセット画像を獲得しても良い。更に、オフセット信号は時間、温度及びその他の外部要因に伴ってドリフトすることがある。従って、オフセット画像は周期的に更新されなければならない。現在使用中である動作モードのオフセット画像は、通常、X線信号が存在していないときにX線画像が収集される直前又は直後に更新される。
【0005】
X線透視の間、動作モードを切り替えると好都合である場合が多い。例えば、1つの動作モードでは、視野全体を必要としない身体部位に関心がある場合、システムは検出器の中心部などの一部分のみを利用する。別の動作モードにおいては、視野全体をより低い分解能(大きな画素サイズ)で撮影できる。しかし、現在のX線システムは1つの動作モードに対してのみ適用可能な1つのオフセット修正データしか格納しない。従って、動作モードが切り替えられるたびに、X線システムは、新たなオフセット修正画像を作成するために使用される暗画像を収集するためにX線画像の収集を停止しなければならない。この時間中、X線システムは患者データの収集及び表示を実行しなくなっており、そのため、放射線技師は、X線システムが修正データの収集を完了して、再び患者データを収集できる状態になるまで、手続きを停止させていなければならないであろう。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従って、当該業界においては、以上述べた問題及び以前に経験された問題に対処するために、患者データの収集を中断せずに複数の動作モードを切り替えるように設計されたX線システムが必要とされている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
少なくとも1つの実施例によれば、連続する画像を収集するためのX線システムが提供される。X線システムは、検出器により検出されるX線を発生するためのX線源を含む。検出器は、電荷のレベルを蓄積し且つ複数の行及び列を成して配列されている検出器素子を具備する。画像プロセッサは、検出器素子により蓄積された電荷のレベルを感知するために使用される。画像プロセッサには第1及び第2のオフセット画像メモリが含まれている。第1のオフセット画像メモリは第1の動作モードの電荷のレベルに基づくオフセット画像データを格納し、第2のオフセット画像メモリは第2の動作モードの電荷のレベルに基づくオフセット画像データを格納する。
【0008】
少なくとも1つの実施例によれば、複数の動作モードを使用して連続するX線画像を収集する方法が提供される。X線検出器の検出器素子を識別することから成る第1の動作モードが選択される。検出器素子は画像を作成するために使用される。複数の動作モードに対応する複数の格納オフセット画像から、第1の動作モードに対応する第1のオフセット画像が選択される。X線検出器は放射線源にさらされ、検出器素子は検出された放射線のレベルを表す電荷のレベルを蓄積する。検出器素子により蓄積された電荷のレベルを表す第1の画像が収集される。その後、第1のオフセット画像は第1の画像を処理するために利用される。
【0009】
少なくとも1つの実施例によれば、X線システムで複数のオフセット画像を収集し且つ格納する方法が提供される。X線検出器に含まれ、画像を作成するために使用される検出器素子を識別する第1の動作モードが定義される。X線検出器が放射線にさらされていないとき、検出器素子により蓄積される電荷のレベルを表す第1の暗画像が収集され、第1のメモリに格納される。第1の動作モードとは異なる第2の動作モードが定義される。X線検出器が放射線にさらされていないとき、検出器素子により蓄積される電荷のレベルを表す第2の暗画像が収集され、第2のメモリに格納される。
【0010】
以上の概要、並びに以下の本発明のいくつかの実施例の詳細な説明は、添付の図面と関連させて読んだときに更に良く理解されるであろう。しかし、本発明が添付の図面に示される配列及び方法に限定されないことを理解すべきである。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は、X線システム14のブロック線図を示す。X線システム14は、電源16により励起されたときにX線ビーム17を放出するX線管15を含む。図示されているように、X線ビーム17はX線透過性テーブル20の上に仰臥している患者18に向かって導かれる。テーブル20及び患者18の身体を透過したビーム17の部分はX線検出器22に入射する。X線検出器22は、X線光子を可視スペクトルの範囲内の、よりエネルギーの低い光子に変換するシンチレータ24を具備する。シンチレータ24に続いて、光光子を電気信号に変換する光検出器アレイ26が設けられている。検出器コントローラ27は、画像を収集し且つ各光検出器素子から信号を読み出すために検出器アレイ26を動作させる電子回路を含む。
【0012】
光検出器アレイ26からの出力信号は画像プロセッサ28に結合される。画像プロセッサ28はX線画像信号を処理し、エンハンスするための回路を含む。画像プロセッサ28は、オフセット修正データを格納する少なくとも2つのメモリ29及び31を含む。メモリ29及び31は少なくとも2つのオフセット画像を格納する。画像プロセッサ28は、図3及び図4に示され、それらの図に関連して以下に説明される1つ以上の再帰フィルタを更に含む。処理済画像はビデオモニタ32に表示されると共に、画像記憶装置30に保存されても良い。画像プロセッサ28は、電源16を調整し、それにより、X線露光を調整するために露光制御回路34に印加される輝度制御信号を更に発生しても良い。X線システム14全体の動作は、オペレータインタフェースパネル38を介して放射線技師からの指令を受信するシステムコントローラ36により管理される。
【0013】
図2は、検出器素子40の行列により形成される光検出器アレイ26の回路を示す。検出器素子40はアモルファスシリコンウェハの上に従来通りのm列、n行の2次元アレイとして配列されている。尚、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1,000から4,000の素子の行及び列から成る正方形のアレイである。各検出器素子40はフォトダイオード42と、薄膜トランジスタ(TFT)44とを含む。フォトダイオード42は、シンチレータ24により発生される光の相当な大きさの部分を遮断するために広いウェハ領域から製造されている。各々のフォトダイオード42は、それに関連して、光子励起の結果発生する電荷を格納できるキャパシタンスを更に有する。
【0014】
アレイ26の各列におけるフォトダイオード42の陰極は関連するTFT44のソース−ドレイン導通経路によりその列の共通列信号線(48−1から48−m)に接続されている。例えば、列1のフォトダイオード42は第1の信号線48−1に結合されている。各行のダイオードの陽極は共通して負バイアス電圧(−V)の供給源に接続されている。各行のTFT44のゲート電極は行1の場合の線46−1のような共通行選択線(46−1から46−n)に接続されている。行選択線(46−1から46−n)と列信号線(48−1から48−m)は検出器コントローラ27に結合され、列信号線(48−1から48−m)は画像プロセッサ28にも接続されている。
【0015】
図1に示す検出器22を使用してX線画像を収集するために、X線システム14は次のような動作のシーケンスを実行する。まず、検出器コントローラ27は全ての列信号線(48−1から48−m)を接地点に接続し、全ての行選択線(46−1から46−n)に正電圧(Von)を印加する。行選択線(46−1から46−n)に印加された正電圧は各検出器素子40のTFT44をオンし、逆バイアスされたフォトダイオード42に正電荷を導入する。フォトダイオード42が完全に充電されると、検出器コントローラ27は負の供給電圧(−V)より更に負である負電圧(−Voff)を行選択線(46−1から46−n)に印加する。この行選択線(46−1から46−n)の負バイアスによって、各検出器素子40のTFT44はオフされる。
【0016】
次に、システムのX線管15はX線ビーム17を発生し、検出器22をX線光子のパルスにさらす。X線光子はシンチレータ24により更にエネルギーの低い光子に変換される。それらの低エネルギー光子が検出器26のフォトダイオード42に当たると、電子−正孔対が解放され、フォトダイオードのキャパシタンスに蓄積される。所定のフォトダイオード42に蓄積される電荷の量は、そのフォトダイオードに当たる低エネルギー光子の量によって決まり、低エネルギー光子の量自体はシンチレータ24の、フォトダイオード42に隣接する領域に当たるX線エネルギーの強さによって決まる。従って、各検出器素子40においてフォトダイオード42に蓄積される電荷の量はX線検出器22の対応する領域に当たるX線の強さの関数である。
【0017】
X線露光の終了後、各フォトダイオード42の残留電荷が感知される。X線画像ではなく、暗画像を収集すべき場合、各フォトダイオード42の残留電荷を感知する前に検出器22はX線光子のパルスにはさらされない。電荷を感知するために、各検出器アレイ列の列信号線(48−1から48−m)は画像プロセッサ28の別個の感知回路に同時に接続される。画像プロセッサ28には、いくつかの種類の感知回路のうちのいずれかを組み込めば良い。例えば、感知回路はフォトダイオード42の両端の電圧、従って、フォトダイオード42に蓄積されている電荷の量を測定しても良い。あるいは、感知回路は関連する列信号線(48−1から48−m)をフォトダイオード42の陰極より低い電位に接続し、フォトダイオード42に向かって流れる電荷又はフォトダイオード42から流れ出る電荷の量を測定しても良い。
【0018】
フォトダイオードの電荷は、検出器コントローラ27が各々の行選択線(46−1から46−n)に正電圧(Von)を順次印加することにより一度に1行ずつ感知されても良い。行選択線(46−1から46−n)が正バイアスされると、その行選択線(46−1から46−n)に接続されている検出器アレイTFT44がオンされ、それにより、選択された行の関連するフォトダイオード42がそれらのフォトダイオードの列信号線(48−1から48−m)に結合される。
【0019】
光検出器アレイ26の各検出器素子40から信号を読み出すために必要とされる時間の長さを短縮するために、検出器素子40の行を2つのグループに分割し、各グループを別個の信号感知回路により同時に読み出すことが可能である。例えば、検出器22を2つの半体に分割した場合、光検出器アレイ26の上部半体にある検出器素子40を光検出器アレイ26の下部半体にある検出器素子40と同時に読み出すことができるであろう。
【0020】
図3は、2つのオフセット画像メモリ70及び72と、再帰フィルタ74及び76とを利用するオフセット修正システム60のブロック線図を示す。再帰フィルタ74及び76は異なる動作モードに対してオフセット画像修正データを処理する。1つの動作モードは関心領域からのデータ、すなわち、検出器22の分割線に関して対称に配列された1024×1024の大きさの画素の行列などの検出器の一部分からのデータを収集する。このモードでは、検出器22の選択された部分の中にある各行が個別に読み出される。別の動作モードはより低い分解能で画像データを収集し、複数の画素を組み合わせて1つの画素値を作成する「ビンニング」を利用する。ビンニングは、検出器22の全視野から又は関心領域からデータを収集するときに使用される。例えば、高分解能の画像が要求されていない場合、又は高分解能撮影中に利用可能であるフレーム速度より速いフレーム速度が希望される場合などが考えられる。従って、隣接する複数の行が同時に読み出され、4画素などの少数の隣接する画素を組み合わせて低分解能で行列を作成する。検出器22の中心部以外の関心領域を選択する、様々に異なる利得設定の使用を必要とする低線量又は高線量を使用する撮影、あるいは検出器素子40が読み取られるシーケンス又はタイミングを変化させるなどの、他の動作モードも利用できるであろう。動作モードが追加されるたびに、追加のオフセット画像メモリ70及び72が組み込まれることになるであろう。
【0021】
X線検出器22は所定のフレーム速度で入力画像62を生成する。単なる例であるが、X線透視の場合、典型的なフレーム速度は毎秒30画像である。システムコントローラ36は、検出器22がX線にさらされたか否かを判定する。検出器22がX線にさらされていなかった場合、スイッチ68は「検出器はX線にさらされない」を指示する位置に設定される。この構成においては、暗画像、すなわち、X線ビーム17にさらされなかった画像である入力画像62はオフセット画像メモリ70又は72に格納されているオフセット画像を作成又は更新するために使用される。
【0022】
システムコントローラ36は、オペレータインタフェース38を介してオペレータにより変更可能である動作モードを識別する。単なる例であるが、MODE1は検出器22の中心部の1024×1024画素行列のような縮小関心領域であり、MODE2はビンニングを利用し、検出器22の全視野を利用するモードであっても良い。システムコントローラ36は画像プロセッサ28に通信し、画像プロセッサ28は動作モードに従ってスイッチ64を設定する。スイッチ64がMODE1に設定され且つスイッチ68が「検出器はX線にさらされない」に設定されている場合、入力画像62は再帰フィルタ74により処理され、オフセット画像メモリ70に格納される。スイッチ64がMODE2に設定され且つスイッチ68が「検出器はX線にさらされない」に設定されている場合には、入力画像62は再帰フィルタ76により処理され、オフセット画像メモリ72に格納される。図示されているオフセット画像メモリ70及び72と、再帰フィルタ74及び76の動作は同じであるので、オフセット画像メモリ70及び再帰フィルタ74についてのみ説明する。オプションとして、再帰フィルタ74及び76は1つ以上のコンポーネントを共同して利用しても良い。
【0023】
始動時や、必要に応じた他の時点で、システムコントローラ36は各々の動作モードで検出器22を自動的に動作させる。MODE1が選択されたとき、スイッチ84は「第1の画像」位置に設定される。この構成では、入力暗画像がオフセット画像メモリ70のコンテンツと置き換えられる。第1の暗画像が格納されると、スイッチ84は図3に示すように元の位置に戻るように切り替えられる。その後、1つ以上の追加暗画像が収集される。画像が収集されるたびに、その画像は以下に説明するようにオフセット画像メモリ70のコンテンツと組み合わされる。オフセット画像を作成するために第1の暗画像を収集し、更に後続する暗画像を収集するプロセスは、動作モードごとに繰り返される。従って、新たなオフセット画像及び/又は更新オフセット画像の収集はオペレータには明白であろう。
【0024】
再帰フィルタ74は、オフセット画像メモリ70に格納されるオフセット画像を生成するために連続する入力画像62のシーケンスに対して時間フィルタとして作用する。入力画像62が収集されるたびに、その画像は再帰フィルタ74を使用してオフセット画像メモリ70のコンテンツと組み合わされる。このフィルタ74の作用を以下の式1により記述することができる。
ai = (1−1/n)(ai−1)+(1/n)p (式1)
式1において、pは入力画素値を表し、(ai−1)はオフセット画像メモリの現在画素値であり、aiはフィルタの出力である。フィルタは各画素に対して作用するか、又はビンニングが使用されている場合には組み合わされた画素に対して作用し、入力画像62の入力値をオフセット画像メモリ70の対応する値と組み合わせることを理解すべきである。画素位置ごとのフィルタの出力aiは新たな、雑音を低減されたオフセット画像を構成する。この画像はオフセット画像メモリ70の先のコンテンツ(ai−1)に重ね書きするために使用される。
【0025】
図3に示すように、再帰フィルタ74は乗算器78及び80と、加算器82とを具備する。乗算器78は入力画像62の画素値に1/nの乗数を乗算する。乗算器80はオフセット画像メモリ70に格納されている画素値に(1−1/n)の乗数を乗算する。2つの乗算器78及び80の結果は加算器82に入力され、オフセット画像メモリ70に格納されるオフセット画像が生成される。
【0026】
nの値は雑音低減の量及びオフセット画像メモリを更新する速度を制御する。nの値が小さければ、更新速度は速くなるが、雑音の平滑化は少なくなり、逆に、nの値が大きければ、更新は遅くなるが、より多くの平滑化が実行される。再帰フィルタ74はここに示した構成要素及び計算に限定されず、他の適切な回路及び/又はソフトウェアによって雑音低減及び自動交信を実現できるであろう。
【0027】
検出器22がX線にさらされると、スイッチ68は「検出器はX線にさらされる」を指示する位置に設定される。スイッチ68がこの位置にあるとき、再帰フィルタ74及び76の更新動作は停止される。システムコントローラはスイッチ66を設定し、それにより、MODE1に対応してオフセット画像メモリ70が利用されるのか、又はMODE2に対応してオフセット画像メモリ72が利用されるのかが判定される。オフセット画像メモリ70又は72に格納されているオフセット画像は減算器86を使用して入力画像62から減算される。この減算はX線画像62からオフセット信号を除去し、修正画像88を生成する。従って、オフセット画像メモリ70及び72に格納されているオフセット画像を利用することにより、動作モードを切り替えるときに患者データの収集を停止させる必要なく、連続する入力画像62を処理し、モニタ32に表示することができる。
【0028】
図4は、2つのオフセット画像メモリ70及び72と、単一の再帰フィルタ94とを利用するオフセット修正システム92のブロック線図を示す。再帰フィルタ94は、オフセット画像メモリ70及び72にそれぞれ格納されるべきMODE1及びMODE2のオフセット画像修正データを処理する。図3の場合と同様に、動作モードが追加されるたびに、追加のオフセット画像メモリ70及び72が組み込まれる。
【0029】
X線検出器22は所定のフレーム速度で入力画像62を生成する。検出器22がX線にさらされていなかった場合、スイッチ68は「検出器はX線にさらされない」を示す位置に設定される。システムコントローラ36は動作モードを識別し、スイッチ96及び98をそれに従って設定する。第1の暗画像が収集され、先に説明したように必要に応じてオフセット画像メモリ70及び72に格納される。オフセット修正システム92は、オフセット画像を生成するために単一の再帰フィルタ94が使用されるという点を除いて、オフセット修正システム60と同様に動作する。
【0030】
検出器22がX線にさらされると、スイッチ68は「検出器はX線にさらされる」を指示する位置に設定される。システムコントローラはスイッチ98を設定し、それにより、MODE1に対応してオフセット画像メモリ70が利用されるか、又はMODE2に対応してオフセット画像メモリ72が利用されるかが判定される。次に、修正画像88を生成するために、オフセット画像メモリ70又は72に格納されているオフセット画像が減算器86を使用して入力画像62から減算される。
【0031】
図5は、オフセット画像を収集、格納及び更新し、且つそのオフセット画像を使用して入力X線画像を修正するために使用されるステップのフローチャートを示す。ステップ100で、検出器コントローラ27は先に説明したように画像の収集を開始する。X線管15は検出器22をX線にさらしていても良いし、あるいはさらしていなくても良い。
【0032】
ステップ102で、システムコントローラ36はどの動作モードが使用されるか、すなわち、画像プロセッサのメモリ29及び31のどのオフセット画像メモリ70及び72が使用されるかを判定する。例えば、システムコントローラ36は検出器22の中心部分が撮影されているのか、あるいは検出器22全体を撮影するためにビンニングが利用されているのかを判定すれば良い。先に説明したように、診断手続きの前又は診断手続き中にオペレータインタフェース38を介してオペレータが動作モードを変更することは可能である。X線システム14は2つ以上のモードに対応してオフセット画像を格納するために2つ以上のオフセット画像メモリ70及び72を利用するので、患者診断手続きの間に、患者データの収集を停止させずに動作モードを変更できる。動作モードが判定されたならば、システムコントローラ36はスイッチ64(図3)又はスイッチ96及び98(図4)を適切な位置に設定する。以下の説明中、スイッチ64、96及び98は図3及び図4に示すようにMODE1に設定されたものとする。
【0033】
ステップ104で、システムコントローラ36は、画像収集中に検出器22がX線にさらされたか否かを判定する。さらされていなければ、入力画像62は暗画像である。スイッチ68は「検出器はX線にさらされない」に設定され、フローはステップ106へ進む。
【0034】
ステップ106で、画像プロセッサ28は初期暗画像を収集すべきか否かを判定する。初期暗画像は、X線システム14が始動されたとき、又はオフセット画像が更新されてから予め定義された長さの時間が経過したなどの事前定義済みパラメータに適合したときに収集されれば良い。初期画像を収集すべきである場合、フローはステップ108へ進み、スイッチ84は「第1の画像」に設定される。初期暗画像が収集された後、スイッチ84は図3及び図4に示す位置に戻される。次に、フローはステップ100に戻り、次の入力画像62を処理する。あるいは、システムコントローラ36は、その時点で選択されている動作モードに対して所定の数の暗画像が収集され、処理され終わるまで、後続する検出器22のX線露光を阻止しても良い。ステップ106で初期暗画像を収集すべきでない場合には、フローはステップ110へ進む。そこで、先に説明したように、暗画像は再帰フィルタ74、94により処理され、更新オフセット画像がオフセット画像メモリ70に格納される。この場合にも、システムコントローラ36は、その時点で選択されている動作モードに対して所定の数の暗画像が収集され、処理され終わるまで、後続する検出器22のX線露光を阻止しても良い。
【0035】
システムコントローラ36がステップ104で検出器22はX線にさらされていたと判定した場合には、スイッチ68は「検出器はX線にさらされる」に設定され、フローはステップ112へ進む。ステップ112で、システムコントローラ36はスイッチ66(図3)を適切な位置に設定する。先の例を続けて採用すると、スイッチ66はMODE1に設定されることになる。次に、画像プロセッサ28はオフセット画像メモリ70に格納されているオフセット画像を減算器86によって入力画像62から減算する。その結果は修正画像88であり、この画像はモニタ32に表示され且つ/又は画像記憶装置30に格納される。その後、フローはステップ100に戻り、次の入力画像62が収集される。
【0036】
以上説明したように、オフセット画像修正データを格納するために複数のオフセット画像メモリ70及び72を利用することにより、手続き中に動作モードを切り替えるときに患者データの収集を停止させる必要がない。複数の動作モードを利用することで、1回の手続き中に中断することなく連続するX線画像を収集できる。従って、動作モードを切り替えるときに追加のオフセット修正データを収集するために患者データの収集を停止させる必要がない。2つの動作モード及びそれに対応する2つのオフセット画像メモリについて説明したが、システム及び方法は3つ以上の動作モード及びそれに対応する3つ以上のオフセット画像メモリを利用しても良く、ここで説明した利点を実現できることを理解すべきである。
【0037】
いくつかの実施例を参照して本発明を説明したが、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変更を実施し且つ等価の構成を代用できることが当業者には理解されるであろう。更に、本発明の範囲を逸脱せずに特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために数多くの変形を実施できるであろう。従って、本発明はここで開示した特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲の範囲内に入るあらゆる実施例を含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に従ったX線システムを示すブロック線図。
【図2】本発明の一実施例に従って検出器素子の行列により形成されている光検出器アレイの一部の回路を示す図。
【図3】本発明の一実施例に従って2つのオフセット画像メモリ及び複数の再帰フィルタを利用するオフセット修正システムを示すブロック線図。
【図4】本発明の一実施例に従って2つのオフセット画像メモリ及び単一の再帰フィルタを利用するオフセット修正システムを示すブロック線図。
【図5】本発明の一実施例に従ってオフセット画像を収集し、格納し且つ更新すると共に、格納されているオフセット画像を使用して入力X線画像を修正するために使用されるステップを示すフローチャート。
【符号の説明】
14…X線システム、15…X線管、17…X線ビーム、22…X線検出器、26…検出器アレイ、27…検出器コントローラ、28…画像プロセッサ、36…システムコントローラ、38…オペレータインタフェースパネル、40…検出器素子、62…入力画像、60…オフセット修正システム、70…オフセット画像メモリ、72…オフセット画像メモリ、74…再帰フィルタ、76…再帰フィルタ、92…オフセット修正システム、94…再帰フィルタ
Claims (20)
- 連続する画像(62)を収集するために利用されるX線システム(14)において、
X線(17)を発生するX線源(15)と、
複数の行及び列を成して配列されており、電荷のレベルを蓄積する検出器素子(40)を具備する検出器(22)と、
第1の動作モード及び第2の動作モードをそれぞれ指示する前記電荷のレベルに基づいてオフセット画像データを格納する第1及び第2のオフセット画像メモリ(70、72)を含み、前記検出器素子(40)により蓄積された電荷のレベルを感知する画像プロセッサ(28)とを具備するX線システム(14)。 - 前記画像プロセッサ(28)は、前記検出器(22)が前記X線(17)にさらされないときに、前記第1の動作モードを表す第1のオフセット画像及び前記第2の動作モードを表す第2のオフセット画像を更新する再帰フィルタ(94)を更に具備する請求項1記載のX線システム(14)。
- 動作モードは前記検出器素子(40)の一部を使用することから成る請求項1記載のX線システム(14)。
- 動作モードを選択するためのオペレータインタフェース(38)と、
前記動作モードを識別し、前記動作モードに基づいて前記第1及び第2のオフセット画像メモリ(70、72)の一方を選択するシステムコントローラ(36)とを更に具備する請求項1記載のX線システム(14)。 - 動作モードに基づいてオフセット画像メモリ(70)を選択するシステムコントローラ(36)を更に具備し、前記オフセット画像メモリ(70)はオフセット画像を格納し、前記画像プロセッサ(28)は前記オフセット画像を入力画像から減算する請求項1記載のX線システム(14)。
- 前記画像プロセッサ(28)は、
前記検出器(22)が前記X線(17)にさらされないとき、前記第1の動作モードを表す第1のオフセット画像を少なくとも1つの連続暗画像によって更新する第1の再帰フィルタ(74)と、
前記検出器(22)が前記X線(17)にさらされないとき、前記第2の動作モードを表す第2のオフセット画像を少なくとも1つの連続暗画像によって更新する第2の再帰フィルタ(76)とを更に具備する請求項1記載のX線システム(14)。 - 前記第1及び第2の動作モードの一方は前記検出器素子(40)のうちの複数の検出器素子により蓄積された前記電荷のレベルを組み合わせる請求項1記載のX線システム(14)。
- オフセット画像を格納するオフセット画像メモリ(70)を動作モードに基づいて選択するシステムコントローラ(36)と、
前記検出器(22)が前記X線(17)にさらされないときに、前記オフセット画像を更新する再帰フィルタ(94)とを更に具備する請求項1記載のX線システム(14)。 - 前記検出器(22)が前記X線(17)にさらされる時点を識別し且つ動作モードに基づいてオフセット画像メモリ(70)を選択するシステムコントローラ(36)を更に具備し、前記オフセット画像メモリ(70)はオフセット画像を格納し、前記画像プロセッサ(28)は前記オフセット画像を使用して、入力X線画像(62)を処理する請求項1記載のX線システム(14)。
- 複数の動作モードを使用して連続するX線画像(62)を収集する方法において、
X線検出器(22)に含まれ、画像(62)を作成するために利用される検出器素子(40)を識別する第1の動作モードを選択することと、
複数の動作モードに対応する複数の格納オフセット画像から、前記第1の動作モードに対応する第1のオフセット画像を選択することと、
前記検出器素子(40)が前記検出器素子(40)により検出される放射線のレベルを表す電荷のレベルを蓄積するように、前記X線検出器(22)を放射線源にさらすことと、
前記検出器素子(40)により蓄積される前記電荷のレベルを表す第1の画像(62)を収集することと、
前記第1のオフセット画像を利用して前記第1の画像(62)を処理することとから成る方法。 - 前記第1の動作モードとは異なる第2の動作モードを選択することと、
前記複数の格納オフセット画像から、前記第2の動作モードに対応する第2のオフセット画像を選択することと、
前記第2のオフセット画像によって第2の画像(62)を処理することとを更に含み、前記第1の画像(62)と前記第2の画像(62)は連続する画像である請求項10記載の方法。 - 前記X線検出器(22)が前記放射線源にさらされていないとき、第1の暗画像及び少なくとも第2の暗画像を収集することと、
前記第1の動作モードが選択されたとき、前記第1の暗画像を第1のオフセット画像メモリ(70)にオフセット画像として格納することと、
前記オフセット画像を前記少なくとも第2の暗画像によって再帰フィルタリングして、更新オフセット画像を作成することとを更に含む請求項10記載の方法。 - 前記第1の動作モードは前記検出器要素(40)の各々を使用することから成り、第2の動作モードは前記検出器素子(40)の一部を使用することから成る請求項10記載の方法。
- 前記第1のオフセット画像は、各々が前記検出器素子(40)のうちの複数の検出器素子により蓄積される前記電荷のレベルを表す値の集合を含む請求項10記載の方法。
- 前記X線検出器(22)がX線(17)にさらされていないとき、前記第1のオフセット画像を再帰フィルタリングして、更新オフセット画像を作成することと、
前記更新オフセット画像を前記第1の動作モードに対応するオフセット画像メモリ(70)に格納することとを更に含む請求項10記載の方法。 - X線システム(14)で複数のオフセット画像を収集し且つ格納する方法において、
X線検出器(22)に含まれており、画像(62)を作成するために利用される検出器素子(40)を識別する第1の動作モードを定義することと、
前記X線検出器(22)が放射線にさらされないとき、前記検出器素子(40)により蓄積される電荷のレベルを表す第1の暗画像を収集することと、
前記第1の暗画像を前記第1の動作モードに対応する第1のオフセット画像メモリ(70)にオフセット画像として格納することと、
前記第1の動作モードとは異なる第2の動作モードを定義することと、
前記X線検出器(22)が放射線にさらされないとき、前記検出器素子(40)により蓄積される電荷のレベルを表す第2の暗画像を収集することと、
前記第2の暗画像を前記第2の動作モードに対応する第2のオフセット画像メモリ(72)に第2のオフセット画像として格納することとから成る方法。 - X線露光が終了した後、前記検出器素子(40)により蓄積された電荷のレベルを表す暗画像を収集することと、
前記暗画像を再帰フィルタリングして、前記X線露光の間に利用された動作モードに対応する更新オフセット画像を作成することとを更に含む請求項16記載の方法。 - 前記第1及び第2の動作モードの一方は前記検出器素子(40)のうちの複数の検出器素子により蓄積された前記電荷のレベルを組み合わせる請求項16記載の方法。
- 前記第1の動作モードを利用して連続する暗画像の第1のシリーズを収集することと、
前記第1のシリーズを再帰フィルタ(94)によって処理して、第1の更新オフセット画像を作成することと、
前記第2の動作モードを利用して連続する暗画像の第2のシリーズを収集することと、
前記第2のシリーズを前記再帰フィルタ(94)によって処理して、第2の更新オフセット画像を作成することとを更に含む請求項16記載の方法。 - 前記第1及び第2の動作モードの一方は前記検出器素子(40)の一部を使用することから成る請求項16記載の方法。
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