JP2004160229A - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影時におけるダーク信号成分を著しく低減させ、周期的に続くすべての撮影に対してほぼ等しくする。
【解決手段】ＣＣＤカメラ８と、外部トリガパルス発生装置１２，１３と、システム制御装置１１とを備え、Ｘ線放射のないときには有効信号を持たないＣＣＤカメラ８の読取が規則的な時間間隔で行なわれるＸ線診断装置において、システム制御装置１１は、ＣＣＤカメラ８の読取が行なわれない時点に外部トリガパルス１６が発生したときには、先ず有効信号を持たない読取が開始され、その後ＣＣＤカメラ８の露出が行なわれ、ＣＣＤカメラ８の読取が行なわれる時点に外部トリガパルス１６が発生したときには、ＣＣＤカメラ８の露出前における有効信号を持たない読取が抑制されるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤカメラと、外部トリガパルス発生装置と、システム制御装置とを備え、Ｘ線放射のないときには有効信号を持たないＣＣＤカメラの読取が規則的な時間間隔で行なわれるように構成されているＸ線診断装置に関する。

ＣＣＤ画像変換器を備え、ＣＣＤ画像変換器の有効電荷が２回走査され、過制御時には一回目の走査の画像点信号が二回目の相応に合わせられた信号によって置き換えられるＸ線診断装置は公知である（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、この種のＸ線診断装置は、最後の走査と現在の走査との間の時間に依存してＣＣＤ画像変換器でダーク信号が加算されるという問題を有する。それによって、最初の撮影時には、多少の差はあれともかく規則的に固定間隔で後に続くその後の撮影時とは異なったダーク信号比率が生じる。

Ｘ線放射のないときに有効信号を持たないＣＣＤカメラを規則的な時間間隔で読取り、それによりダーク信号成分を低減させることは既に知られている。しかしながら、この場合にも、有効信号を持たない最後の読取と最初の露出との間には不規則な間隔が生じ、また有効信号を持つ読取の間にも不規則な間隔が生じる。
西独特許第４４２４９０５号明細書

本発明の課題は、撮影時におけるダーク信号成分が非常に低減され、周期的に続くすべての撮影に対してほぼ等しいように、冒頭で述べた種類のＸ線診断装置を構成することにある。

この課題は、本発明によれば、冒頭で述べた種類のＸ線診断装置において、システム制御装置は、ＣＣＤカメラの読取が行なわれない時点に外部トリガパルスが発生したときには、先ず有効信号を持たない読取が開始され、その後ＣＣＤカメラの露出が行なわれ、ＣＣＤカメラの読取が行なわれる時点に外部トリガパルスが発生したときには、ＣＣＤカメラの露出前における有効信号を持たない読取が抑制されるように構成されていることによって解決される。
本発明によれば、ＣＣＤカメラの最後の読取パルスに対する撮影パルスの間隔が大きい場合にほぼ一様な間隔が得られる。

ＣＣＤカメラの読取が行なわれる時点に外部トリガパルスが発生したときには、即座にＸ線診断装置がＸ線の送出のためにトリガされ、引続いて有効信号が読出されると好ましいことが判明している。

ＣＣＤカメラの読取が行なわれない時点に外部トリガパルスが発生したときには、先ず有効信号を持たない読取が行なわれ、その後Ｘ線診断装置がＸ線の送出のためにトリガされる。

本発明によれば、外部トリガパルス発生装置は、付属の制御装置を備えた心電図電極または角度発信器であるとよい。

以下において図面に示された実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
図１はＸ線検出器を備えた公知のＸ線診断装置を示す。
図２乃至図５は公知のＸ線診断装置のクロック信号および制御信号の波形図であり、そのうち
図２はＣＣＤカメラ８のトリガ、
図３はＣＣＤカメラ８の読取信号、
図４は外部トリガ、
図５はＸ線を示す。
図６乃至図１４は本発明によるＸ線診断装置のクロック信号および制御信号の波形図であり、そのうち
図６はＣＣＤカメラ８のリセットトリガ、
図７はＣＣＤカメラ８のダーク読取、
図８はＸ線診断装置の外部トリガ、
図９はＸ線診断装置のＸ線、
図１０はＣＣＤカメラ８の読取パルス、
図１１はＣＣＤカメラ８の読取信号、
図１２はＸ線診断装置の外部トリガ、
図１３はＣＣＤカメラ８のカメラトリガ、
図１４はＸ線の制御信号を示す。

図１には高電圧発生器１によって作動されるＸ線管２が示され、Ｘ線管２は患者４を透過するＸ線ビーム束３を送出する。Ｘ線管２はＣアーム５を介してＸ線画像増幅器６に機械的に結合されている。しかしながら、Ｃアーム５による強固な機械的結合の代わりに、Ｘ線管２およびＸ線画像増幅器６を例えば自由に位置決め可能な伸縮自在アームに配設するならば、電子的な結合も可能である。

Ｘ線画像増幅器６の出力発光面は光学系７を介してＣＣＤカメラ８に結合され、ＣＣＤカメラ８の出力信号は画像システム９に供給される。画像システム９は再生のためにモニタ１０に接続されている。各構成要素はシステム制御装置１１によりそれらの時間的経過を制御される。患者４には心電図電極１２が固定され、心電図電極１２の出力信号は高電圧発生器の制御のために接続されている（後で更に詳しく説明する）。例えば回転血管撮影法（ローテーションアンギオグラフィ）のための撮影をこのＸ線診断装置を用いて行う場合、角度発信器１３をＣアーム５に取付けるとよく、角度発信器１３は同様にシステム制御装置１１に接続されている。

図２乃至図５に基づいて従来技術によるＸ線診断装置のクロック信号および制御信号を詳しく説明する。

図２においてＣＣＤカメラ８のトリガ動作が再現されている。例えば２６４ｍｓ毎に１つのリセットパルス１４が発生し、リセットパルス１４は自動リセットを生じさせる。このリセットはＣＣＤ画像変換器に過大なダーク信号が達するのを防止しようとするものである。このリセットパルス１４は、図３にＣＣＤ画像変換器のダーク読取１５として示されている読取動作をもたらす。カメラのこの読取時間は例えば６６ｍｓの長さである。図４には、例えば心電図電極１２によって検出された被検者の心電図から生じさせられるか、または角度発信器１３によって制御される角度トリガ動作に基づいて生じさせられる外部トリガが再現されている。このトリガパルス１６に基づいて、図５に示されたＸ線放射パルス１７が生じさせられる。カメラをトリガする際、図示されていない露出調節手段によって制御されたＸ線放射パルス１７の終端において、読取パルス１８が発生され、それによってＣＣＤ画像変換器の読取が行なわれ、この動作が図３に読取信号１９〜２２にて再現されている。

図示の例では、自動リセットパルス１４に対する外部トリガパルス１６の間隔が２６４ｍｓよりも遥かに狭いので、最初の読取信号１９におけるダーク信号成分は非常に僅かである。

ここで、２６４ｍｓのリセット間隔内における遅れた時点で外部トリガパルスが発生したとすると、ダーク信号は上昇し、平均的にほぼ２６０ｍｓで発生し破線のパルス２３〜２６によって示されているケースでは非常に高く障害となる。パルス２３〜２６はパルス１６〜１９の代わりに発生する。

それ以外のトリガパルス１６は、よく知られているようにＸ線放射およびそれに続くＣＣＤ画像変換器の読取を制御する。これらの外部トリガパルス１６は時間的に不規則に発生する。なぜならば、外部トリガパルス１６は、第１の例では心電図によって制御され、第２の例では画像形成システムの移動の際に加速時または減速時の速度に依存するからである。それによって個々のカメラトリガパルスが同様に異なる時間ｔ₁〜ｔ₃で生じるので、ダーク信号も当該読取に応じて変化し得る。

ＣＣＤカメラ８の画像変換器はＩＴ画像変換器（ＩＴ＝ｉｎｔｅｒｌｉｎｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ、インターライン・トランスファ）であり、このＩＴ画像変換器においては、光感応領域内で収集された電荷がトリガパルス(１４，１８または２３)により最小の時間内（例えば、≦３００μｓ）に、光入射を遮蔽された蓄積領域に転送され、その後に直ちにＣＣＤ画像変換器の光感応領域の本来の露出が行なわれる。この蓄積領域からは直ちにその遮蔽された領域から、露出に応じた電荷の本来の読取が行なわれる。その電荷はビデオ信号として画像システム９に供給される。この読取経過は６６ｍｓの時間がかかる。

次に、図６乃至図１１に示されているクロック信号および制御信号に基づいて、本発明によるＸ線診断装置の動作様式を詳細に説明する。図６にはリセットパルス１４によるＣＣＤカメラ８のリセットトリガ動作が再現されている。２６４ｍｓ毎に繰り返されるこれらのリセットパルス１４に基づいて、図７に示されているダーク読取１５が行なわれる。ここで、図８における外部トリガにおいて、心電図電極１２および／または角度発信器１３によって生ぜしめられるトリガパルス１６が発生すると、これはリセットパルス２７を生じさせ、このリセットパルス２７がダーク読取２８をもたらす。３００μｓより小さい又は等しい時間だけずらされて、図９に示されたＸ線放射パルス１７が発生される。Ｘ線放射パルス１７の長さは被検体の厚みに依存する（それに応じて制御される）。ダーク読取２８の終了時またはＸ線放射パルス１７の終了時に図１０に示された読取パルス１８が発生し、読取パルス１８は画像読取を生じさせる。この画像読取は図１１に示された読取信号２９によって再現されている。

しかしながら、これは、読取信号２９の直前にダーク読取２８が行われるので、時間ｔ₁〜ｔ₃に関係なく、有効信号内に含まれるダーク信号成分は常に等しくしかも非常に僅かであることを意味する。

従って、ＣＣＤカメラ８のＩＴ画像変換器は、リセットパルス２７により、例えば３００μｓの時間内に光感応領域内で収集されたダーク電荷が光入射を遮蔽された蓄積領域に転送されるように制御される。その後、Ｘ線放射パルス１７の期間中にＣＣＤ画像変換器の光感応領域の露出が行われる。同時にダーク信号が蓄積領域から読取られる。このダーク読取２８の後に、読取パルス１８により、本来の露出時に生じた電荷画像が蓄積領域へ転送される。この蓄積領域からは直ちにその遮蔽された領域から、露出に応じた電荷の本来の読取が行なわれ、この読取られた電荷は読取信号２９として画像システム９に供給される。

図６および図１０に示されたパルスならびに図７および図１１に示されたパルスは、通常、図２および図３に示されているように、それぞれ同じ導線上にある。分かり易さのために、それらは分離されているにすぎない。

ここで、図１２乃至図１４に基づいて別のケースに関する本発明による制御を詳しく説明する。図１２には再び外部トリガ信号が、図１３にはカメラトリガが、図１４にＸ線の制御信号が示されている。ここで、外部トリガパルス１６に対するリセット１４の間隔は６６ｍｓよりも小さい（しかし、３００μｓよりも大きい）ので、外部トリガパルス１６によって直接にＸ線放射を開始させるＸ線トリガパルス３０が生じさせられる。その後、読取パルス１８によってＣＣＤ画像変換器の電荷の転送がトリガされる。

しかしながら、図６乃至図１１に示されているように、リセットパルス１４と外部トリガパルス１６との間の間隔が６６ｍｓよりも大きい場合、先ず他のリセットパルス２７がセットされ、これが新たなダーク読取２８を生じさせる。その後リセットパルス２７の終了後に初めてＸ線トリガパルス１７がセットされるので、Ｘ線放射は外部トリガパルス１６に対して若干の時間をずらされて開始させられる。その後、読取パルス１８によってＣＣＤ画像変換器の電荷の転送がトリガされる。

システム制御装置１１の簡単な構成は、外部トリガパルス１６の発生時にＸ線トリガパルス１７が、電荷をＣＣＤ画像変換器の光感応領域から蓄積領域へ転送するのに要する時間だけ遅延させられる場合にもたらされる。これは図示の実施例では３００μｓである。それによって、このシステム制御装置１１は、外部トリガパルス１６がリセットパルス１４から６６ｍｓよりも小さくまたは大きく離れているかどうかを検討する必要がない。読取パルス１８も外部トリガパルス１６の６６ｍｓ後にセットされる必要がない。図１２乃至図１４に基づいて説明した例の場合、読取パルスはこれらの図に示されていないＸ線放射の終了直後に発生させられ、そのＸ線放射よってトリガされるようにすることもできる。

公知のＸ線診断装置の場合、２６４ｍｓ毎に生じるいわゆるダークトリガのためのリセットパルスは、外部トリガが行なわれないときに、ＣＣＤ画像変換器における高すぎるダーク信号を防止するために用いられる。外部トリガが行なわれるならば、ダーク信号はトリガの時間に依存する。

これに対して、本発明によるＸ線診断装置の場合、外部トリガが存在しない間、同様に２６４ｍｓ毎にダークトリガのためのリセットパルス１４が発生する。しかしながら、その後常に外部トリガによって惹き起こされて、ダークトリガのためのリセットパルス２７が発生し、その後約３００μｓ遅れて本来の露出が行なわれる。それにより、すべての画像が同じダーク信号（零に向かう）を有する。

ダークトリガのための最後の周期的（２６４ｍｓ）なリセットパルス１４の後における６６ｍｓの窓の内部に最初の外部トリガパルス１６が現われるような特別な状態の場合にだけ、カメラは重複トリガされる。しかしながら、カメラはトリガ後に再び次のトリガに有効に反応するためには６６ｍｓを必要である。これはＣＣＤ画像変換器の読取メカニズムと関連している。さもなければ、ＣＣＤ画像変換器には既に読取られた範囲とまだ読取られていない範囲とが生じる。その場合に、それは本来の画像に異なるダーク信号分布をもたらす。従って、この場合にはカメラトリガ（ダーク）が抑制され、それによりシリーズのすべての画像が正確に同じ前提条件つまり同じダーク信号内容を持つ。

Ｘ線検出器を備えた公知のＸ線診断装置を示す概略図 従来のＸ線診断装置のＣＣＤカメラ８のトリガを示す波形図 従来のＸ線診断装置のＣＣＤカメラ８の読取信号を示す波形図 従来のＸ線診断装置のＣＣＤカメラ８の外部トリガを示す波形図 従来のＸ線診断装置のＸ線放射パルスを示す波形図 本発明のＸ線診断装置のＣＣＤカメラ８のリセットトリガを示す波形図 本発明のＸ線診断装置のＣＣＤカメラ８のダーク読取を示す波形図 本発明のＸ線診断装置のＣＣＤカメラ８の外部トリガを示す波形図 本発明のＸ線診断装置のＸ線診断装置のＸ線放射パルスを示す波形図 本発明のＸ線診断装置のＣＣＤカメラ８の読取パルスを示す波形図 本発明のＸ線診断装置のＣＣＤカメラ８の読取信号を示す波形図 本発明のＸ線診断装置のＸ線診断装置の外部トリガを示す波形図 本発明のＸ線診断装置のＣＣＤカメラ８のカメラトリガを示す波形図 本発明のＸ線診断装置のＸ線の制御信号を示す波形図

符号の説明

１ 高電圧発生器
２ Ｘ線管
３ Ｘ線ビーム束
４ 患者
５ Ｃアーム
６ Ｘ線画像増幅器
７ 光学系
８ ＣＣＤカメラ
９ 画像システム
１０ モニタ
１１ システム制御・通信装置
１２ 心電図電極
１３ 角度発信器
１４ リセットパルス
１５ ダーク読取
１６ トリガパルス
１７ Ｘ線放射パルス
１８ 読取パルス
１９〜２２ 読取信号
２３〜２６ パルス
２７ リセットパルス
２８ ダーク読取
２９ 読取信号
３０ Ｘ線トリガパルス

Claims (5)

1. ＣＣＤカメラ（８）と、外部トリガパルス発生装置（１２，１３）と、システム制御装置（１１）とを備え、Ｘ線放射のないときには有効信号を持たないＣＣＤカメラ（８）の読取が規則的な時間間隔で行なわれるＸ線診断装置において、システム制御装置（１１）は、ＣＣＤカメラ（８）の読取が行なわれない時点に外部トリガパルス（１６）が発生したときには、先ず有効信号を持たない読取が開始され、その後ＣＣＤカメラ（８）の露出が行なわれ、ＣＣＤカメラ（８）の読取が行なわれる時点に外部トリガパルス（１６）が発生したときには、ＣＣＤカメラ（８）の露出前における有効信号を持たない読取が抑制されるように構成されていることを特徴とするＸ線診断装置。
2. ＣＣＤカメラ（８）の読取が行なわれる時点に外部トリガパルス（１６）が発生したときには、即座にＸ線診断装置がＸ線の送出のためにトリガされ、引続いて有効信号が読取られることを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
3. ＣＣＤカメラ（８）の読取が行なわれない時点に外部トリガパルス（１６）が発生したときには、先ず有効信号を持たない読取が行なわれ、その後Ｘ線診断装置がＸ線の送出のためにトリガされることを特徴とする請求項１または２記載のＸ線診断装置。
4. 外部トリガパルス発生装置（１２，１３）は心電図電極（１２）であることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載のＸ線診断装置。
5. 外部トリガパルス発生装置（１２，１３）は角度発信器（１３）であることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載のＸ線診断装置。

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