JP2005204983A - 放射線撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 今回の校正が正しいか否かを確実に決定することができる放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 データ比較部１４は、今回のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータ・キャリブレーションメモリ部２２から読み出された前回または前回よりも過去のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータの両者を比較し、異常検出部１５は、キャリブレーションデータの比較結果に基づいて今回のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータが異常か否かを検出するので、過去に行われたキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータと比較して今回のキャリブレーションデータが異常でないか否かがわかり、比較結果および異常検出により今回のキャリブレーションが正しいか否かを確実に決定することができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、医療分野や、非破壊検査，ＲＩ（Radio isotope）検査，および光学検査などの工業分野や、原子力分野などに用いられる放射線撮像装置に係り、特に、画素について校正を行う技術に関する。

従来、放射線を遮蔽する遮蔽物として代表的なものに、散乱するＸ線を除去するＸ線グリッドや、撮像画像の画素に関するフィルタを行う補償フィルタや、被検体を載置する天板（ベッド）がある。Ｘ線グリッドは、鉛（Ｐｂ）とアルミニウム（Ａｌ）とを交互に並設して構成されており、散乱したＸ線は鉛によって遮られる。Ｘ線グリッドは、例えばフラットパネル型放射線検出器（ＦＰＤ）などに代表される放射線検出手段のＸ線照射側（検出側）に隣接して配設される。

ところで、上述したＦＰＤは、感応膜が基板上に積層されて構成されており、その感応膜に入射した放射線を検出して、検出された放射線を電荷に変換して、２次元アレイ状に配置されたキャパシタに電荷を蓄積する。蓄積された電荷はスイッチング素子をＯＮすることで読み出されて、電気信号として画像処理手段に送り込まれる。したがって、キャパシタやスイッチング素子を構成する検出素子ごとに蓄積される電荷の量にバラツキがあり、それによって検出素子ごとの電気信号に基づく画素についてもバラツキがある。かかるバラツキをなくすために、例えば検出素子ごとの増幅器（アンプ）のゲインをそれぞれ調節して出力側をそろえるキャリブレーション（校正）を行う（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２４５８７７号公報（第３頁、図２）

しかしながら、被検体の撮像部位や撮像の対象となる被検体に応じて撮像に用いる各々のＸ線グリッドは異なる。キャリブレーション時には、各々のＸ線グリッドに応じてキャリブレーションデータ（校正情報、すなわち補正係数）が異なるので、被検体の撮像部位や撮像の対象となる被検体に応じたＸ線グリッドに切り換えてキャリブレーションを行う。

Ｘ線グリッドを切り換えたにも関わらずキャリブレーションを行うのを忘れたり、逆にＸ線グリッドを切り換えていないにも関わらずキャリブレーションを行ったりする事態がある。また、Ｘ線グリッド以外にも天板や補償フィルタのような遮蔽物にも考慮して今回のキャリブレーション（校正）が正しいか否かを決定しなければならない。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、今回の校正が正しいか否かを確実に決定することができる放射線撮像装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。

すなわち、請求項1に記載の発明は、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、検出された放射線に基づく画素について放射線検出手段を構成する各々の検出素子ごとに校正を行う画素校正手段と、検出された放射線に基づいて画像処理を行う画像処理手段とを備え、画素校正手段で画素の校正を行い画像処理手段で画像処理を行うことで、被検体の撮像を行う放射線撮像装置であって、過去に求められた画素の校正のための校正情報を記憶する校正情報記憶手段と、今回の校正における校正情報・校正情報記憶手段から読み出された前回または前回よりも過去の校正における校正情報の両者を比較する校正情報比較手段と、校正情報の比較結果に基づいて今回の撮像における校正情報が異常か否かを検出する異常検出手段とを備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、校正情報比較手段は、今回の校正における校正情報・校正情報記憶手段から読み出された前回または前回よりも過去の校正における校正情報の両者を比較し、異常検出手段は、校正情報の比較結果に基づいて今回の校正における校正情報が異常か否かを検出する。したがって、過去に行われた校正における校正情報と比較して今回の校正情報が異常でないか否かがわかり、比較結果および異常検出により今回の校正が正しいか否かを確実に決定することができる。

上述した発明において、校正情報は、放射線検出手段の検出側より手前で放射線を遮蔽する遮蔽物（例えばＸ線グリッドや天板など）を挿入した状態で校正を行って得られた情報であり、校正情報記憶手段は、遮蔽物を挿入して得られた両校正情報を比較しもよいし、遮蔽物を除いた状態で校正を行って得られた情報であり、校正情報記憶手段は、遮蔽物を除いて得られた両校正情報を比較してもよい（請求項２に記載の発明）。

後者のように遮蔽物を除いた場合には、前回あるいは前回よりも過去の校正における校正情報と今回の校正における校正情報とは、ともに遮蔽物を除いた同じ条件で本来は得られるはずである。したがって、今回の校正で遮蔽物を除くことを仮に忘れたとしても、遮蔽物を除くことを忘れることで得られた今回の校正情報は比較結果および異常検出により異常であることが即座にわかる。よって、後者の方が好ましい。また、遮蔽物を除くことを忘れて校正を行う事態を防止することができる。また、遮蔽物を除くことで放射線に基づくデータの最大値を得て、最大値のデータを得ることで遮蔽物を挿入した場合と比較して分解能が向上して（すなわちダイナミックレンジが広くなって）、画素の校正の実行で、より正確な撮像を行うことができる。

また、異常検出手段から異常を検出したら報知する報知手段を備えること（請求項３に記載の発明）で、今回の校正における校正情報が異常であれば報知手段からの報知によりかかる異常が即座にわかる。

この発明に係る放射線撮像装置によれば、校正情報比較手段は、今回の校正における校正情報・校正情報記憶手段から読み出された前回または前回よりも過去の校正における校正情報の両者を比較し、異常検出手段は、校正情報の比較結果に基づいて今回の校正における校正情報が異常か否かを検出するので、過去に行われた校正における校正情報と比較して今回の校正情報が異常でないか否かがわかり、比較結果および異常検出により今回の校正が正しいか否かを確実に決定することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。

図１は、実施例に係るＸ線診断装置のブロック図であり、図２は、Ｘ線診断装置に用いられる側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路であり、図３は、平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。本実施例では、放射線検出手段としてフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」という）を例に採るとともに、放射線撮像装置としてＸ線診断装置を例に採って説明する。

本実施例に係るＸ線診断装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板１と、その被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管２と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＦＰＤ３や散乱するＸ線を除去するＸ線グリッド４やＸ線グリッド４を移動させるグリッド駆動機構５などを内部に有した検出ユニット６とを備えている。Ｘ線グリッド４は、ＦＰＤ３の検出側（Ｘ線照射側）に隣接して配設される。グリッド駆動機構５は、撮像位置と退避位置との間でＸ線グリッド４を移動させる機構である。ＦＰＤ３はこの発明における放射線検出手段に相当し、天板１やＸ線グリッド４はこの発明における遮蔽物に相当する。

Ｘ線診断装置は、他に、天板１の昇降および水平移動を制御する天板制御部７や、検出ユニット６の走査を制御するユニット制御部８や、Ｘ線管２の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部９を有するＸ線管制御部１０や、ＦＰＤ３から電荷信号であるＸ線検出信号についてキャリブレーションを行うキャリブレーション部１１や、キャリブレーションされたＸ線検出信号をディジタル化して取り出すＡ／Ｄ変換器１２や、Ａ／Ｄ変換器１２から出力されたＸ線検出信号に基づいて種々の処理を行う画像処理部１３や、キャリブレーションのためのキャリブレーションデータを比較するデータ比較部１４や、データ比較部１４での比較結果に基づいて今回のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータが異常か否かを検出する異常検出部１５や、これらの各構成部を統括するコントローラ１６や、処理された画像やキャリブレーションデータや異常検出の目安となる異常設定値などを記憶するメモリ部１７や、オペレータが入力設定を行う入力部１８や、異常検出部１５で異常を検出したらオペレータに報知するランプ１９・ブザー２０や、処理された画像などを表示するモニタ２１などを備えている。キャリブレーション部はこの発明における画素校正手段に相当し、Ａ／Ｄ変換器１２および画像処理部１３はこの発明における画像処理手段に相当し、データ比較部１４はこの発明における校正情報比較手段に相当し、異常検出部１５はこの発明における異常検出手段に相当し、ランプ１９やブザー２０はこの発明における報知手段に相当する。

天板制御部７は、天板１を水平移動させて被検体Ｍを撮像位置にまで収容したり、昇降よび水平移動させて被検体Ｍを所望の位置に設定したり、水平移動させながら撮像を行ったり、撮像終了後に水平移動させて撮像位置から退避させる制御などを行う。ユニット制御部８は、ＦＰＤ３を水平移動させたり、被検体Ｍの体軸の軸心周りに回転移動させることによる走査に関する制御などを行う。高電圧発生部９は、Ｘ線を照射させるための管電圧や管電流を発生してＸ線管２に与え、Ｘ線管制御部１０は、Ｘ線管２を水平移動させたり、被検体Ｍの体軸の軸心周りに回転移動させるによる走査に関する制御や、Ｘ線管３側のコリメータ（図示省略）の照視野の設定の制御などを行う。なお、Ｘ線管２やＦＰＤ３の走査の際には、Ｘ線管２から照射されたＸ線をＦＰＤ３が検出できるようにＸ線管２およびＦＰＤ３が互いに対向しながらそれぞれの移動を行う。

キャリブレーション部１１は、ＦＰＤ３から出力された電荷信号、すなわち画素について校正を行うものであって、本実施例では後述するスイッチング素子３２ごとの増幅器（アンプ）３８（図３参照）のゲインをそれぞれ調節して出力側をそろえる。Ａ／Ｄ変換器１２は、キャリブレーションされた電荷信号をアナログからディジタルに変換して、ディジタル化したＸ線検出信号を出力する。コントローラ１６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されており、メモリ部１７は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。また、入力部１８は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。Ｘ線診断装置では、被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出して、検出されたＸ線に基づいてキャリブレーション部１１でキャリブレーションを行い画像処理部１３で画像処理を行うことで被検体Ｍの撮像を行う。なお、上述した過去のキャリブレーションにおけるゲインはキャリブレーションを行うためのキャリブレーションデータとして後述するキャリブレーションメモリ部２２に予め記憶されている。

本実施例では、メモリ部１５は、過去に求められたキャリブレーションデータを記憶するキャリブレーションデータメモリ部２２と、上述した異常設定値を記憶する異常設定値メモリ部２３とをさらに備えている。したがって、キャリブレーションデータはこの発明における校正情報に相当し、キャリブレーションデータメモリ部２２はこの発明における校正情報記憶手段に相当する。

データ比較部１４および異常検出部１５は、比較器などで構成されている。データ比較部１４の場合には、今回のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータと、キャリブレーションデータメモリ部１５から読み出された前回または前回よりも過去のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータとを比較する。異常検出部１５は、データ比較部１４での比較結果と、異常設定値メモリ部２３から読み出された異常設定値とを比較して、さらにその比較結果とで今回のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータが異常か否かを検出する。例えば、今回のキャリブレーションを行うための増幅器３８のゲインの値がａであって、前回または前回よりも過去のキャリブレーションにおける増幅器３８のゲインの値がｂのときには、データ比較部１４で比較結果として『（ａ−ｂ）』を求める。異常設定値は過去に異常とみなされた所定値以上のゲイン差がキャリブレーションデータメモリ部１５に記憶されている。ゲイン差をｃとすると、（ａ−ｂ）の絶対値がその異常設定差でもあるゲイン差ｃ未満であれば、異常検出部１５は異常でないと判定し、（ａ−ｂ）の絶対値がゲイン差ｃ以上であれば、異常検出部１５は異常であると判定する。

ＦＰＤ３は、図２に示すように、ガラス基板３１と、ガラス基板３１上に形成された薄膜トランジスタＴＦＴとから構成されている。薄膜トランジスタＴＦＴについては、図２、図３に示すように、縦・横式２次元マトリクス状配列でスイッチング素子３２が多数個（例えば、1024個×1024個）形成されており、キャリア収集電極３３ごとにスイッチング素子３２が互いに分離形成されている。すなわち、ＦＰＤ３は、２次元アレイ放射線検出器でもある。

図２に示すようにキャリア収集電極３３の上にはＸ線感応型半導体３４が積層形成されており、図２、図３に示すようにキャリア収集電極３３は、スイッチング素子３２のソースＳに接続されている。ゲートドライバ３５からは複数本のゲートバスライン３６が接続されているとともに、各ゲートバスライン３６はスイッチング素子３２のゲートＧに接続されている。一方、図３に示すように、電荷信号を収集して１つに出力するマルチプレクサ３７には増幅器３８を介して複数本のデータバスライン３９が接続されているとともに、図２、図３に示すように各データバスライン３９はスイッチング素子３２のドレインＤに接続されている。

図示を省略する共通電極にバイアス電圧を印加した状態で、ゲートバスライン３６の電圧を印加（または０Ｖに）することでスイッチング素子３２のゲートがＯＮされて、キャリア収集電極３３は、検出面側で入射したＸ線からＸ線感応型半導体３４を介して変換された電荷信号（キャリア）を、スイッチング素子３２のソースＳとドレインＤとを介してデータバスライン３９に読み出す。なお、スイッチング素子がＯＮされるまでは、電荷信号はキャパシタ（図示省略）で暫定的に蓄積されて記憶される。各データバスライン３９に読み出された電荷信号を増幅器３８で増幅して、マルチプレクサ３７で１つの電荷信号にまとめて出力する。出力された電荷信号をＡ／Ｄ変換器１２でディジタル化してＸ線検出信号として出力する。

次に、本実施例装置における一連のキャリブレーションの制御シーケンスについて、図４のフローチャートを参照して説明する。なお、このシーケンスでは取り忘れを除いて、天板１やＸ線グリッド４などの遮蔽物は退避位置に既に移動しているとして説明する。

（ステップＳ１）キャリブレーションデータを求める
キャリブレーション部１１は、出力側となるスイッチング素子３２ごとの画素が同じになるように、各々の増幅器３８のゲインを求める。求められたゲインをキャリブレーションデータとして、キャリブレーション部１１を介してデータ比較部１４に送る。このとき、電荷信号の値に応じてゲインを実際に調節するキャリブレーションを行わない。

（ステップＳ２）データ比較
データ比較部１４に送られた今回のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータと、キャリブレーションデータメモリ部１５から読み出された前回または前回よりも過去のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータとをデータ比較部１４は比較する。この比較結果を異常検出部１５に送る。

（ステップＳ３）異常検出？
異常検出部１５に送られたデータ比較部１４での比較結果と、異常設定値メモリ部２３から読み出された異常設定値とを比較して、さらにその比較結果とで今回のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータが異常か否かを異常検出部１５は検出する。異常検出の場合には、今回のキャリブレーションにおけるキャリブレーションが間違っているとして、オペレータに報知するためにステップＳ４に移行する。異常検出でない場合には、今回のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータが正しいとして、キャリブレーションを実際に行うためにステップＳ６に跳ぶ。

（ステップＳ４）ランプ・ブザーで報知
オペレータに報知するために、ランプ１９を点灯させてブザー２０を鳴らす。

（ステップＳ５）遮蔽物退避
天板１やＸ線グリッド４などの遮蔽物を取り除くのを忘れたことで今回のキャリブレーションにおけるキャリブレーションが間違っているとして、オペレータは遮蔽物を退避位置に移動させることで取り除く。そして、ステップＳ１に戻る。

（ステップＳ６）キャリブレーション実行
今回のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータが正しいとして、そのキャリブレーションデータを用いてキャリブレーションを実行する。

（ステップＳ７）キャリブレーションデータ記憶
キャリブレーションを実行したら、次回のキャリブレーションに備えて今回のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータをキャリブレーションデータメモリ部２２に書き込んで記憶する。

以上のように構成された本実施例装置によれば、データ比較部１４は、今回のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータ・キャリブレーションメモリ部２２から読み出された前回または前回よりも過去のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータの両者を比較し、異常検出部１５は、キャリブレーションデータの比較結果に基づいて今回のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータが異常か否かを検出する。したがって、過去に行われたキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータと比較して今回のキャリブレーションデータが異常でないか否かがわかり、比較結果および異常検出により今回のキャリブレーションが正しいか否かを確実に決定することができる。

本実施例では、キャリブレーションデータは、天板１やＸ線グリッド４などの遮蔽物を除いた状態でキャリブレーションを行って得られたゲインであり、データ比較部１４は、遮蔽物を除いて得られた両キャリブレーションデータを比較している。このように遮蔽物を除いた場合には、前回あるいは前回よりも過去の校正におけるキャリブレーションデータと今回の校正におけるキャリブレーションデータとは、ともに遮蔽物を除いた同じ条件で本来は得られるはずである。したがって、今回の校正で遮蔽物を除くことを仮に忘れたとしても、遮蔽物を除くことを忘れることで得られた今回のキャリブレーションデータはステップＳ２での比較結果およびステップＳ３での異常検出により異常であることが即座にわかる。また、遮蔽物を除くことを忘れてキャリブレーションを行う事態を防止することができる。また、遮蔽物を除くことで放射線に基づく画素の最大値を得て、最大値のデータを得ることで遮蔽物を挿入した場合と比較して分解能が向上して（すなわちダイナミックレンジが広くなって）、キャリブレーションの実行で、より正確な撮像を行うことができる。

本実施例では、異常検出部１５から異常を検出したら報知するランプ１９・ブザー２０を備えることで、今回のキャリブレーションにおけるキャリブレーションデータが異常であればランプ１９・ブザー２０からの報知によりかかる異常が即座にわかる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、図１に示すようなＸ線診断装置を例に採って説明したが、この発明は、例えばＣ型アームに配設されたＸ線診断装置にも適用してもよい。また、この発明は、Ｘ線ＣＴ装置にも適用してもよい。

（２）上述した実施例では、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３を例に採って説明したが、各々の検出素子から構成されるＸ線検出器であれば、この発明は適用することができる。

（３）上述した実施例では、Ｘ線を検出するＸ線検出器を例に採って説明したが、この発明は、ＥＣＴ（Emission Computed Tomography）装置のように放射性同位元素（ＲＩ）を投与された被検体から放射されるγ線を検出するγ線検出器に例示されるように、放射線を検出する放射線検出器であれば特に限定されない。同様に、この発明は、上述したＥＣＴ装置に例示されるように、放射線を検出して撮像を行う装置であれば特に限定されない。

（４）上述した実施例では、ＦＰＤ３は、放射線（実施例ではＸ線）感応型の半導体を備え、入射した放射線を放射線感応型の半導体で直接的に電荷信号に変換する直接変換型の検出器であったが、放射線感応型の替わりに光感応型の半導体を備えるとともにシンチレータを備え、入射した放射線をシンチレータで光に変換し、変換された光を光感応型の半導体で電荷信号に変換する間接変換型の検出器であってもよい。

（５）遮蔽物は、上述した天板１やＸ線グリッド４に限定されない。撮像画像の画素に関するフィルタを行う補償フィルタなどに例示されるように、放射線検出手段（実施例ではＦＰＤ）の検出側より手前で放射線を遮蔽する遮蔽物であれば、この発明は適用することができる。

（６）上述した実施例では、ランプ１９やブザー２０をこの発明における報知手段としたが、オペレータの視覚や聴覚などの五感に訴えかけて報知するものであれば特に限定されない。

（７）上述した実施例では、ランプ１９やブザー２０に代表される報知手段を備えたが、報知手段は必ずしも必要でない。例えば、実施例のステップＳ３で異常を検出したら、オペレータに報知せずにコントローラ１６がグリッド駆動機構５や天板制御部７などを制御して、Ｘ線グリッド４や天板１などの遮蔽物を自動で退避させた後に、キャリブレーションを実行するようにコントローラ１６がキャリブレーション部１１を制御してもよい。また、かかる制御と報知とを両方組み合わせてもよい。

（８）上述した実施例では、増幅器のゲインをキャリブレーションデータとして比較したが、出力側となるスイッチング素子３２ごとの画素をキャリブレーションデータとして比較してもよい。

（９）上述した実施例では、遮蔽物を除いた状態でキャリブレーションデータを比較したが、遮蔽物を挿入した状態でのキャリブレーションデータを比較して異常を検出してもよい。この場合には、遮蔽物を考慮してキャリブレーションデータを比較する。ただ、遮蔽物を考慮してキャリブレーションデータを比較するので、異常であることを即座にわかる点を鑑みれば実施例の方が好ましい。

実施例に係るフラットパネル型Ｘ線検出器およびＸ線診断装置のブロック図である。 Ｘ線診断装置に用いられる側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。 平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。 一連のキャリブレーションの制御シーケンスを示すフローチャートである。

符号の説明

１ … 天板
３ … フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
４ … Ｘ線グリッド
１１ … キャリブレーション部
１２ … Ａ／Ｄ変換器
１３ … 画像処理部
１４ … データ比較部
１５ … 異常検出部
１９ … ランプ
２０ … ブザー
２２ … キャリブレーションデータメモリ部
Ｍ … 被検体

Claims (3)

1. 被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、検出された放射線に基づく画素について放射線検出手段を構成する各々の検出素子ごとに校正を行う画素校正手段と、検出された放射線に基づいて画像処理を行う画像処理手段とを備え、画素校正手段で画素の校正を行い画像処理手段で画像処理を行うことで、被検体の撮像を行う放射線撮像装置であって、過去に求められた画素の校正のための校正情報を記憶する校正情報記憶手段と、今回の校正における校正情報・校正情報記憶手段から読み出された前回または前回よりも過去の校正における校正情報の両者を比較する校正情報比較手段と、校正情報の比較結果に基づいて今回の撮像における校正情報が異常か否かを検出する異常検出手段とを備えることを特徴とする放射線撮像装置。
2. 請求項１に記載の放射線撮像装置において、前記校正情報は、前記放射線検出手段の検出側より手前で放射線を遮蔽する遮蔽物を除いた状態で校正を行って得られた情報であり、前記校正情報記憶手段は、遮蔽物を除いて得られた両校正情報を比較することを特徴とする放射線撮像装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の放射線撮像装置において、前記異常検出手段から異常を検出したら報知する報知手段を備えることを特徴とする放射線撮像装置。
   

Images