JP2006034509A - 放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 放射線検出手段から取り出された放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を十分に除去することができる放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法を提供する。
【解決手段】 再帰的演算処理部１５がＦＰＤ４の各検出素子から得られるＸ線検出信号から時間遅れ分を除去するとき、係数変更部１７がＸ線検出信号を出力した検出素子に対応してインパルス応答係数を変える。したがって、検出素子によってＸ線検出信号に含まれる時間遅れ分が異なっても、時間遅れ分を精度よくインパルス応答によって近似できる。よって、Ｘ線検出信号から十分に時間遅れ分を除去することができ、これから取得される放射線画像に偽像が発生することを防止することができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、放射線を検出して得られる放射線検出信号に基づいて放射線画像を取得する放射線撮像装置及び放射線検出信号処理方法に係り、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を十分に除去するための技術に関する。

放射線撮像装置の代表的な装置のひとつである医用Ｘ線透視撮影装置において、最近、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）を搭載するものが多い。

被検体からの透過Ｘ線像が投影されるＦＰＤの検出面には、Ｘ線感応型の半導体膜と、二次元マトリクス状に配列される複数個（たとえば、縦１５３６個×横１５３６個）の検出素子とを有する。

ＦＰＤにＸ線が入射すると、半導体膜においてＸ線から電荷に変換される。この電荷を各検出素子から電荷情報として読み出す。

読み出される各電荷情報は、Ａ／Ｄコンバータによりデジタル化される。本明細書では、デジタル化された電荷情報を、Ｘ線線検出信号と区別して呼ぶ。これら複数個の放射線検出信号を基にＸ線画像１枚分が生成される。なお、Ｘ線画像を構成する画素は、検出素子と対応関係にある。

しかしながら、検出素子から得られるＸ線検出信号には、検出素子が検出するＸ線に対して、いわゆる時間遅れ分が含まれる。したがって、検出素子からＸ線検出信号を所定時間（サンプリング時間間隔）内に十分に取り出すことができない。取り出し切れない信号は、そのまま検出素子に残り、次回以降のＸ線撮影におけるＸ線検出信号に重畳される。かかるＸ線検出信号に基づいてＸ線画像を取得すると、残像等の偽像が発生する等の不都合が生じる。

このＦＰＤの時間遅れ問題に対しコンピュータ断層画像（ＣＴ画像）の取得の場合において、ＦＰＤからサンプリング時間間隔Δｔで取り出される放射線検出信号から時間遅れ分を演算処理で除去する技術が提案されている（特許文献１と特許文献２を参照）。
米国特許第５２４９１２３号（明細書中の数式および図面） 米国特許第５５１７５４４号（明細書中のクレームおよび図面）

しかしながら、発明者らが上記米国特許明細書が提案する演算処理技術を適用実施してみたところでは、時間遅れに起因するアーティファクトが回避されず、かつ、まともなＸ線画像も得られないという結果しか得られず、ＦＰＤの時間遅れは解消されないことが確認された。

また、ＦＰＤの時間遅れ問題に対し、米国特許明細書第５５１７５４４号では、ＣＴ画像の取得の場合において、ＦＰＤの時間遅れ分を１個の指数関数で近似するものとしてＸ線検出信号から時間遅れ分を演算処理で除去する技術が提案されている。しかし、発明者らが上記米国特許明細書が提案する演算処理技術を鋭意検討した結果、ＦＰＤの時間遅れ分を１個の指数関数で近似することは無理があり、やはりＦＰＤの時間遅れ問題は解消されないことが確認された。

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、放射線検出手段から取り出された放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を十分に除去することができる放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、発明者らは特願２００３−０３３３８９号を出願している。この出願によれば、このＦＰＤの時間遅れに対して、次の再帰式Ａ〜Ｃにより、ＦＰＤのインパルス応答に起因する時間遅れを除去している。

Ｘ_k ＝Ｙ_k −Σ_n=1 ^N ［α_n ・〔１−exp(Ｔ_n ) 〕・exp(Ｔ_n )・Ｓ_nk］…Ａ
Ｔ_n ＝−Δｔ／τ_n …Ｂ
Ｓ_nk＝Ｘ_k-1 ＋exp(Ｔ_n ）・Ｓ_n(k-1)…Ｃ
但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｙ_k ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出された放射線検出信号
Ｘ_k ：Ｙ_k から時間遅れ分を除去した遅れ除去放射線検出信号
Ｘ_k-1 ：一時点前のＸ_k
Ｓ_n(k-1)：一時点前のＳ_n
exp ：指数関数
Ｎ：インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字
α_n ：指数関数ｎの強度
τ_n ：指数関数ｎの減衰時定数
インパルス応答係数である、Ｎとα_nとτ_nとは、任意の検出素子（たとえば、検出面の中央に位置する検出素子１個）を代表として、これから得られる放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を測定することにより事前に求めておく。このインパルス応答係数（Ｎ，α_n、τ_n）を用いて、その他の検出素子から得られる放射線検出信号Ｙ_k について、式Ａ〜Ｃによる再帰式的演算を行い、時間遅れ分を除去したＸ_kを算出する。

しかしながら、本発明者は、各検出素子から得られる放射線検出信号に含まれる時間遅れ分は互いに一様でない場合があることを知見した。検出素子によって時間遅れ分にむらが発生すると、適切に時間遅れ分を除去できなくなる。たとえば、上述する再帰式的演算により、放射線検出信号から時間遅れ分を引き足りない、または引き過ぎることになる。これにより、十分に偽像を消去できず、または新たな偽像を招き、不都合が生じる。

このような知見に基づくこの発明は、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、被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、複数個の検出素子を有し、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、を備えて、各検出素子から得られる放射線検出信号に基づいて放射線画像を取得する放射線撮像装置において、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分をインパルス応答係数に基づく指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして放射線検出信号について再帰的演算処理を行い、各放射線検出信号から時間遅れ分を除去する時間遅れ除去手段を備え、前記時間遅れ除去手段は、放射線検出信号から時間遅れ分を除去するとき、この放射線検出信号を出力した検出素子に対応してインパルス応答係数を変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、放射線検出信号から時間遅れ分を除去するとき、放射線検出信号を出力した検出素子に対応してインパルス応答係数を変える。したがって、検出素子によって各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分（の特性）が異なっても、各検出素子に応じて変えるインパルス応答係数を用いることで、時間遅れ分を精度よくインパルス応答によって近似できる。したがって、再起的演算処理を行うときに、各放射線検出信号について一律のインパルス応答係数を用いる場合に比べて、放射線検出信号から時間遅れ分を適切に除去することができる。したがって、取得される放射線画像に偽像が発生することを防止することができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放射線撮像装置において、各検出素子に対応付けられるインパルス応答係数は、各検出素子から得られる放射線検出信号に含まれる時間遅れ分の測定結果に基づいて求められることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項２に記載の発明によれば、各検出素子から得られる放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を実際に測定にし、この結果に基づいてインパルス応答係数を求めるので、時間遅れ分を確実にインパルス応答によって近似できる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の放射線撮像装置において、各検出素子に対応付けられるインパルス応答係数は、さらに照射される放射線の線量に応じて可変であることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項３に記載の発明によれば、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分（の特性）が、照射される放射線の線量に応じて変わる場合であっても、時間遅れ分を確実にインパルス応答によって近似するように対応することができる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線撮像装置において、複数のインパルス応答係数を各検出素子に対応付けて記憶している記憶手段を備え、前記時間遅れ除去手段は、放射線検出信号から時間遅れ分を除去するとき、この放射線検出信号を出力した検出素子に対応付けられるインパルス応答係数を記憶手段から読み出すことを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項４に記載の発明によれば、記憶手段を備えることで、より適切に検出素子に対応してインパルス応答係数を変えることができる。

また、請求項５に記載の発明は、被検体に向けて放射線を照射して、被検体を透過する放射線を複数個の検出素子により検出して得られた各放射線検出信号に基づいて放射線画像を取得する放射線検出信号処理方法において、放射線検出信号ごとに、これを出力した検出素子に応じたインパルス応答係数を設定する過程と、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を設定されたインパルス応答係数に基づく指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして各放射線検出信号について再帰的演算処理を行い、時間遅れ分を除去する過程とを有し、時間遅れ分が除去された放射線検出信号から放射線画像を生成することを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項５に記載の発明によれば、得られた放射線検出信号に基づいて、これを出力した検出素子に応じたインパルス応答係数を設定する。そして、この放射線検出信号信号について、設定されたインパルス応答係数を用いて再起的演算処理を行い時間遅れ分を除去する。検出素子によって各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分の特性が異なっても、検出素子に応じて設定されるインパルス応答係数を用いたインパルス応答は、この時間遅れ分に精度よく近似される。したがって、再起的演算処理を行うときに、各放射線検出信号について一律のインパルス応答係数を用いる場合に比べて、放射線検出信号から時間遅れ分を適切に除去することができる。したがって、取得される放射線画像に偽像が発生することを防止することができる。

なお、本明細書は、次のような放射線撮像装置に係る発明も開示している。

（１）被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、複数個の検出素子を有し、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段であって、検出素子の放射線の入射側に、検出素子を保護するモールド層が形成されているものとを備えて、各検出素子から得られる放射線検出信号に基づいて放射線画像を取得する放射線撮像装置において、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分をインパルス応答係数に基づく指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして放射線検出信号について再帰的演算処理を行い、各放射線検出信号から時間遅れ分を除去する時間遅れ除去手段を備え、前記時間遅れ除去手段は、放射線検出信号から時間遅れ分を除去するとき、この放射線検出信号を出力した検出素子の位置におけるモールド層の厚さに基づいてインパルス応答係数を変えることを特徴とする放射線撮像装置。

放射線検出信号に含まれる時間遅れ分と検出素子の位置におけるモールド層の厚さとは、所定の相関関係を有する場合がある。前記（１）に記載の発明によれば、モールド層の厚さに基づいてインパルス応答係数を求める。これにより、各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を実際に測定する場合に比べて、簡易に各検出素子に応じてインパルス応答係数を変えることができる。

（２）被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、複数個の検出素子を有し、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段とを備えて、各検出素子から得られる放射線検出信号に基づいて放射線画像を取得する放射線撮像装置において、放射線検出手段に光を照射する光照射手段と、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分をインパルス応答係数に基づく指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして放射線検出信号について再帰的演算処理を行い、各放射線検出信号から時間遅れ分を除去する時間遅れ除去手段を備え、前記時間遅れ除去手段は、各放射線検出信号から時間遅れ分を除去するとき、放射線検出信号が得られた検出素子の位置における照度に基づいてインパルス応答係数を変えることを特徴とする放射線撮像装置。

前記（２）に記載の発明によれば、光照射手段が光を照射することで、各検出素子は感度変動を起こすことなく放射線を検出することができる。ここで、全検出素子にわたり光の照射むらが生じる場合にあっては、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分と検出素子の位置における照度とは、所定の相関関係を有するときがある。前記（２）に記載の発明によれば、照度に基づいてインパルス応答係数を求める。これにより、各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を実際に測定する場合に比べて、簡易に各検出素子に応じてインパルス応答係数を変えることができる。

この発明に係る放射線撮像装置によれば、検出素子によって各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分の特性が異なっても、各検出素子に応じて変えるインパルス応答係数を用いることで、時間遅れ分を精度よくインパルス応答によって近似できる。したがって、再起的演算処理を行うときに、各放射線検出信号について一律のインパルス応答係数を用いる場合に比べて、放射線検出信号から時間遅れ分を適切に除去することができる。よって、取得される放射線画像に偽像が発生することを防止することができる。

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線透視撮像装置の全体構成を示すブロック図である。本実施例では、放射線撮像装置としてＸ線透視撮像装置を例に採って説明する。

Ｘ線透視撮影装置の撮像部１は、被検体Ｍを載置する天板２と、被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管３と、複数個の検出素子により、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」という）４とを備えている。Ｘ線管３とＦＰＤ４は、それぞれこの発明における放射線照射手段と放射線検出手段に相当する。

Ｘ線透視撮影装置は、他に、天板２やＸ線管３やＦＰＤ４を移動させる移動制御部５と、Ｘ線管３の管電圧や管電流を制御するＸ線管制御部６と、ＦＰＤ４の電荷情報を読み出し制御するＦＰＤ制御部７と、各検出素子から読み出された電荷情報をデジタル化してＸ線検出信号に変換するＡ／Ｄ変換器１１と、Ｘ線検出信号からこれに含まれる時間遅れ分を除去する時間遅れ除去部１３と、時間遅れ除去部１３に与える各種情報を記憶する記憶部２１と、時間遅れ分が除去されたＸ線検出信号からＸ線画像を生成する画像生成部２３とを備えている。さらに、時間遅れ除去部１３は、再帰的演算処理部１５と係数変更部１７とを備えている。

Ｘ線管３とＦＰＤ４とは、被検体Ｍを挟んで対向配置される。移動制御部５は、この状態が保たれるようにＸ線管３とＦＰＤ４とを水平移動させたり、回転移動させる。Ｘ線管３は、Ｘ線管制御部６の制御に基づいて被検体Ｍに所定線量のＸ線を照射する。

図２は、ＦＰＤ４の要部の垂直断面図である。図示するようにＸ線の入射側から順に、印加電極３１とＸ線感応型の半導体膜３３とキャリア収集電極３５とアクティブマトリクス基板３７とが積層されている。キャリア収集電極３５は、二次元マトリクス状に分離形成されている。

アクティブマトリクス基板３７には、キャリア収集電極３５ごとに電荷情報を蓄積するコンデンサＣａと、この電荷情報を取り出すスイッチ素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ（Thin Film Transistors））Ｔｒとが分離形成されている。また、各薄膜トランジスタＴｒのゲートに接続されるゲートバスライン４１と、各薄膜トランジスタＴｒのドレインに接続されるデータバスライン４３とが形成されている。

印加電極３１にバイアス電圧を印加した状態でＦＰＤ４にＸ線が入射すると、半導体膜３３において電荷が発生し、この電荷は各キャリア収集電極３５を介してコンデンサＣａに蓄積される。ゲートバスライン４１は、図示省略のゲートドライバからの走査信号を送信し、薄膜トランジスタＴｒのゲートに入力する。これによって、オン状態に移行した薄膜トランジスタＴｒを経由して、コンデンサＣａに蓄積された電荷情報がデータバスライン４３に読み出される。なお、ＦＰＤ制御部７はかかる電荷情報の読出し動作制御をＸ線の照射に対応して行う。

このように、１組のキャリア収集電極３５とコンデンサＣａと薄膜トランジスタＴｒとは、電荷情報を出力する１個の検出素子を構成する。

したがって、ＦＰＤ４の検出面には、図３に示すように、多数個の検出素子ｄが二次元マトリクス状に配列されている。たとえば、縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ程の広さの検出面に縦１５３６個×横１５３６個の検出素子ｄが配列されている。なお、各検出素子ｄは、生成されるＸ線画像を構成する各画素と対応関係にある。以下の説明では、ＦＰＤ４の検出面に検出素子ｄがｎ行×ｍ列で、（ｎ×ｍ）個配置されているものとし、また、検出素子ｄ_ijと表記したときは、ｉ（ｉは１からｎまでの整数）行目であってｊ（ｊは１からｍまでの整数）列目の１個の検出素子を指すものとする。

上述するデータバスライン４３には、図示省略の増幅器等を介してＡ／Ｄ変換器１１に接続される。Ａ／Ｄ変換器１１は、各検出素子ｄ_ijから出力された電荷情報をデジタル化して、Ｘ線検出信号として出力する。

時間遅れ除去部１３は、Ｘ線検出信号を収集して、これら各Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分を除去する。時間遅れ除去部１３は、この発明における時間遅れ除去手段に相当する。

再帰的演算処理部１５は、Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分を、インパルス応答係数に基づく指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして、Ｘ線検出信号について再帰的演算処理を行う。

より具体的に説明する。図４に示すように、サンプリング時間間隔Δｔごとにサンプリングした時系列内のｋ番目の各時点において、各検出素子ｄ_ijからＸ線検出信号Ｙ_kijが時間遅れ除去部１３に収集される。

各Ｘ線検出信号Ｙ_kijには、時間遅れ分が含まれている。図５を参照する。時間遅れ分は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間、Ｘ線を照射したときに得られるＸ線検出信号のうち、Ｘ線の入射に対して遅れて出力されるもの（図５（ｂ）、（ｃ）において、斜線で示す部分）である。

再帰的演算処理部１５は、各Ｘ線検出信号Ｙ_kijから時間遅れ分を除去するため、次式（１）〜（３）を利用して再帰的演算処理を行う。

Ｘ_kij ＝Ｙ_kij −Σ_n=1 ^N ［α_n ・〔１−exp(Ｔ_n ) 〕・exp(Ｔ_n )・Ｓ_nk］…（１）
Ｔ_n ＝−Δｔ／τ_n …（２）
Ｓ_nk＝Ｘ_(k-1)ij ＋exp(Ｔ_n )・Ｓ_n(k-1)…（３）
但し，Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｙ_kij ：ｋ番目のサンプリング時点で、検出素子ｄ_ijから得られたＸ線検出信号
Ｘ_kij ：Ｙ_kij から時間遅れ分を除去した補正信号
Ｘ_(k-1)ij ：一時点前のＸ_kij
Ｓ_n(k-1)：一時点前のＳ_n
exp ：指数関数
Ｎ：インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字
α_n ：指数関数ｎの強度
τ_n ：指数関数ｎの減衰時定数
特に、Ｎとα_n とτ_nとを併せた合計（２Ｎ＋１）個の係数の組を、「インパルス応答係数」という。

数式（１）の第２項の『Σ_n=1 ^N ［α_n ・〔１−exp(Ｔ_n ) 〕・exp(Ｔ_n )・Ｓ_nk］』（以下、適宜「インパルス応答」という）が時間遅れ分に該当し、この時間遅れ分を除去したＸ線検出信号（以下、「補正信号」という）Ｘ_kij が数式（１）〜数式（３）という簡潔な漸化式によって速やかに求められる。

また、この時間遅れ分は、各検出素子ｄ_ijに応じて異なる場合がある。すなわち、ＦＰＤ４の検出面に配列される各検出素子ｄ_ijすべてが一律の時間遅れ分とはならず、検出素子ｄ_ijごとにそれぞれ異なる時間遅れ分が含まれる場合がある。その様子を図５（ｂ）、（ｃ）に模式的に示す。

インパルス応答係数は、時間遅れ分を近似するインパルス応答を規定するものであるので、時間遅れ分が検出素子ｄ_ijに応じて異なるときはインパルス応答係数も検出素子ｄ_ijに応じて異なってくる。

そこで、係数変更部１７は、処理対象のＸ線検出信号Ｙ_kijに対して、これを出力する検出素子ｄ_ijに対応するインパルス応答係数に変更する。そして、変更したインパルス応答係数を再帰的演算処理部１５に設定するように構成される。

本実施例では、係数変更部１７は、処理対象のＸ線検出信号Ｙ_kijに基づいて、記憶部２１からインパルス応答係数を読み出すように構成される。

この記憶部２１には、予め、インパルス応答係数が各検出素子ｄ_ijに対応付けて記憶されている。記憶部２１は、この発明における記憶手段に相当する。

図６（ａ）、（ｂ）は、記憶部２１が記憶する情報の構成を例示する模式図である。図６（ａ）は、各検出素子ｄ_ijと、これに対応付けられたインパルス応答係数とを情報として表形式で有している。これにより、各検出素子ｄ_ijごとに種々をインパルス応答係数を読み出すことができる。

また、図６（ｂ）は、各検出素子ｄ_ijに二つの領域Ａと領域Ｂを対応付けたテーブルと、領域Ａ、Ｂにインパルス応答係数を対応付けたテーブルとを有する。双方のテーブルは、領域によって互いに関連付けられている。これにより、各検出素子ｄ_ijに応じて、それが含まれる領域に対応付けられるインパルス応答係数を選択して読み出すことができる。

次に、本実施例に係るＸ線透視撮像装置の各種動作を説明する。

先ず、図７を参照してＸ線撮影の手順を説明する。

＜ステップＳ１＞ Ｘ線未照射でのＸ線検出信号の収集
Ｘ線未照射の状態で、ＦＰＤ４の各検出素子ｄ_ijからサンプリング時間間隔Δｔ（例えば、Δｔ＝１／３０秒）で電荷情報を読み出す。読み出した各電荷情報を、Ａ／Ｄ変換器１１でデジタル化する。そして、Ｘ線画像１枚分のＸ線検出信号Ｙ_kijを時間遅れ除去部１３が収集する。

＜ステップＳ２＞ Ｘ線照射時のＸ線検出信号の収集
Ｘ線管制御部６の制御に基づき、Ｘ線管３は連続ないし断続的に被検体ＭにＸ線を照射する。Ｘ線の照射と並行して、ＦＰＤ４の各検出素子ｄ_ijからサンプリング時間間隔Δｔで電荷情報を読み出す。読み出した各電荷情報を、Ａ／Ｄ変換器１１がデジタル化し、Ｘ線検出信号Ｙ_kijを時間遅れ除去部１３に出力する。結果、サンプリング時間間隔Δｔごとに、Ｘ線画像１枚分に相当する（ｎ×ｍ）個のＸ線検出信号Ｙ_kij を時間遅れ除去部１３が収集する。

＜ステップＳ３＞ インパルス応答係数の変更・設定
係数変更部１７は、各Ｘ線検出信号Ｙ_kijに基づき、これを出力した検出素子ｄ_ijに対応付けられるインパルス応答係数（Ｎ，α_n，τ_n ）を記憶部２１から読み出す。そして、再帰的演算処理部１５に対して、読み出したインパルス応答係数に変更して設定する。

＜ステップＳ４＞ 時間遅れ分の除去
再帰的演算処理部１５は、設定されたインパルス応答係数（Ｎ，α_n，τ_n ）を用いた数式（１）〜数式（３）によって、Ｘ線検出信号Ｙ_kijについて再帰的演算処理を行う。これにより、Ｘ線検出信号Ｙ_kijから時間遅れ分を除去し、補正信号Ｘ_kijとして画像生成部２３に出力する。

＜ステップＳ５＞ 未処理のＸ線検出信号はないか？
未処理のＸ線検出信号Ｙ_kijがあればステップＳ２に戻り、未処理のＸ線検出信号が残ってなければ、ステップＳ６に進む。

＜ステップＳ６＞ Ｘ線画像の生成
画像生成部２３は、Ｘ線画像１枚分に相当する（ｎ×ｍ）個の補正信号Ｘ_kij に基づいて、１枚のＸ線画像を生成する。

＜ステップＳ７＞ Ｘ線照射は終了か？
Ｘ線の照射が終了であればＸ線撮影を終了し、Ｘ線照射が終了でなければステップＳ２に戻る。

なお、再帰的演算処理部１５は、サンプリング時間間隔Δｔ（例えばΔｔ＝１／３０秒）ごとに、Ｘ線画像１枚分に相当する（ｎ×ｍ）個のＸ線検出信号Ｙ_kij を処理し、補正信号Ｘ_kij を出力する。また、画像生成部２３は、サンプリング時間間隔Δｔごとに、１枚分のＸ線画像を生成する。したがって、１秒間にＸ線画像を３０枚程度のスピードで作成可能である。また作成されたＸ線画像を連続表示することで、Ｘ線画像の動画表示が行える。

次に、図７におけるステップＳ４の「時間遅れ分の除去」の処理操作を、図８のフローチャートを用いて説明する。図７は時間遅れ分を除去する再帰的演算処理プロセスを示すフローチャートである。

＜ステップＴ１＞ ｋ＝０とセットされて，数式（１）のＸ_{0 ,ij}＝０，数式（３）のＳ_n0＝０がＸ線照射前の初期値として全てセットされる。指数関数の数が３個（Ｎ＝３）の場合は、Ｓ₁₀，Ｓ₂₀，Ｓ₃₀が全て０にセットされることになる。

＜ステップＴ２＞ 数式（１）、数式（３）でｋ＝１とセットされる。数式（３）、つまりＳ_n1＝Ｘ_0,ij ＋exp(Ｔ_n )・Ｓ_n0にしたがってＳ₁₁，Ｓ₂₁，Ｓ₃₁が求められ、さらに求められたＳ₁₁，Ｓ₂₁，Ｓ₃₁とＸ線検出信号Ｙ_1,ij が数式（１）に代入されることで補正信号Ｘ_{1 ,ij}が算出される。

＜ステップＴ３＞ 数式（１）、数式（３）でｋを１だけ増加（ｋ＝ｋ＋１）した後、続いて数式（３）に１時点前のＸ_k-1,ij が代入されてＳ_1k，Ｓ_2k，Ｓ_3kが求められ、さらに求められたＳ_1k，Ｓ_2k，Ｓ_3kとＸ線検出信号Ｙ_kij が数式（１）に代入されることで補正信号Ｘ_kij が算出される。

＜ステップＴ４＞ 未処理のＸ線検出信号Ｙ_kij があれば、ステップＴ３に戻り、未処理のＸ線検出信号Ｙ_kij がなければ、次のステップＴ５に進む。

＜ステップＴ５＞ １回のサンプリング分（Ｘ線画像１枚分）の補正信号Ｘ_kij が算出され、１回の撮影分についての再帰的演算処理が終了となる。

次に、記憶部２１に予め記憶されている、インパルス応答係数と各検出素子ｄ_ijとの対応関係を求める動作を説明する。図９は、この動作のフロー図である。

＜ステップＵ１＞ 線量を設定し、Ｘ線を照射する
Ｘ線管制御部６は、Ｘ線管３の管電圧や管電流を制御し照射するＸ線の線量を設定する。Ｘ線管３は、設定された線量のＸ線を照射する。

＜ステップＵ２＞ Ｘ線検出信号を得る
ＦＰＤ４にＸ線が入射し、各検出素子ｄ_ijから電荷情報が読み出される。この電荷情報をＡ／Ｄ変換器１１によりデジタル化したＸ線検出信号Ｙ_ijを得る。

＜ステップＵ３＞ 時間遅れ分を測定する
Ｘ線検出信号Ｙ_ijに含まれる時間遅れ分をそれぞれ測定する。

＜ステップＵ４＞ インパルス応答係数を求める
インパルス応答が時間遅れ分に近似するように、インパルス応答係数を求める。

＜ステップＵ５＞ 記憶部２１に記憶する
求めたインパルス応答係数を、検出素子ｄ_ijに対応付けて記憶する。

＜ステップＵ６＞ 全ての検出素子についておこなったか？
すべての検出素子ｄ_ijについて行っていれば終了し、すべての検出素子ｄ_ijについて行っていなければステップＵ２に戻る。

なお、このようにして求めるインパルス応答係数は、各検出素子ｄ_ijに応じて２種類以上であればよい。また、検出素子ｄ_ijごとに、全て異なるインパルス応答係数としてもよい。

以上のように、本実施例にかかるＸ線透視撮影装置によれば、各検出素子ｄ_ijによって各Ｘ線検出信号Ｙ_kijに含まれる時間遅れ分（の特性）が異なっても、各検出素子ｄ_ijに応じてインパルス応答係数を変更・設定するので、時間遅れ分を精度よくインパルス応答によって近似できる。したがって、再起的演算処理を行うときに、各Ｘ線検出信号Ｙ_kijについて一律のインパルス応答係数を用いる場合に比べて、Ｘ線検出信号Ｙ_kijから時間遅れ分を適切に除去することができる。したがって、取得される放射線画像に偽像が発生することを防止することができる。

また、記憶部２１に予め記憶されているインパルス応答係数は、各検出素子ｄ_ijから得られるＸ線検出信号Ｙ_ijに含まれる時間遅れ分を実際に測定にし、この結果に基づいて求めているので、時間遅れ分を確実にインパルス応答によって近似できる。

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、各検出素子ｄ_ijに対応付けられるインパルス応答係数を所定の線量のＸ線を照射した状態で、時間遅れ分を実測することにより求めていた。しかし、時間遅れ分は、Ｘ線の線量に応じて変化する場合がある。そこで、各検出素子ｄ_ijについて、複数種類の線量のＸ線を照射して時間遅れ分を実測してもよい。そして、この結果に基づいて、各検出素子ｄ_ijについて、Ｘ線の線量に応じて複数種類のインパルス応答係数を対応付けるようにしてもよい。

（２）上述した実施例では、各検出素子ｄ_ijに対応付けられるインパルス応答係数を時間遅れ分の測定結果に基づいて求めていたが、これに限られない。

（２−１）本発明者は、各検出素子ｄ_ijを保護するために形成されるモールド層の厚さと、時間遅れ分との間に一定の相関関係を有することを知見した。

図１０を参照する。図１０（ａ）は、ＦＰＤ４の外観を模式的に示す斜視図であり、図１０（ｂ）は、ＦＰＤ４の全体の垂直断面図である。図示するように、ＦＰＤ４は、印加電極３１と半導体膜３３と検出素子ｄ_ijとアクティブマトリクス基板３７等を、筐体５５内に収容している。筐体５５は、その上面と下面とをそれぞれ構成する蓋材５５ａと底材５５ｃと、四周側面を構成するスペーサとしての枠材５５ｂとを有する。なお、検出素子ｄは、分離形成されている。

筐体５５内に生じる空間には、ゲル状の物質を充填したモールド層５１が形成されている。モールド層５１は、衝撃や振動を吸収し、上述した半導体膜３５や検出素子ｄ等を保護する機能を有する。なお、電気的絶縁性を有して、印加電極３１を封止する機能を備えるようにしてもよい。ゲル状の物質としては、エポキシ系樹脂組成物等の樹脂を主材としたものが例示される。

ゲル状の物質を充填しモールド層５１を形成する製造過程においては、ローラーによりゲル状の物質を貼る等の作業を行うため、いわゆる「貼りむら」が生じる。図１０においては、この貼りむらによってモールド層５１の厚さ（高さ）が不均一な状態を模式的に示している。ここで、符号「５１ａ」を付したモールド層５１の厚さをｈａとし、符号「５１ｂ」を付したモールド層５１の厚さをｈｂとする。

そして、本発明者は、Ｘ線検出信号Ｙ_kijに含まれる時間遅れ分も、このモールド層５１の厚さに影響を受けて、不均一になることを知見した。ここで、時間遅れ分とモールド層５１の厚さとの間に相関関係が存在する場合は、インパルス応答係数とモールド層５１の厚さとの間にも相関関係が存在する。

したがって、図１１に示すように記憶部２１を構成してもよい。すなわち、検出素子ｄ_ijの位置におけるモールド層５１の厚さを、その検出素子ｄ_ijに対応付けたテーブルと、インパルス応答係数を、そのモールド層５１に厚さに対応付けたテーブルとを備えて、双方のテーブルはモールド層５１の厚さによって関連付けられているように構成してもよい。

このような変形例によれば、各Ｘ線検出信号Ｙ_kijに含まれる時間遅れ分を実際に測定する場合に比べて、モールド層５１の厚さを測定するのみで簡易に各検出素子ｄ_ijに応じてインパルス応答係数を変えることができる。

（２−２）また、本発明者は、ＦＰＤ４が半導体膜３３に光を照射する光源部を備える構成の場合は、その照射むら（照度）と時間遅れ分とが一定の相関関係を有することを知見した。

図１２は、光源部を有するＦＰＤ４の要部の垂直断面図である。図示するように、アクティブマトリクス基板３７の背面側に光を照射する光源部６１を備えている。光源部６１としては、例えば、発光ダイオードを内部に面実装した透明プレート等が例示される。光源部６１は、この発明における光照射手段に相当する。

光源部６１は光を上方に照射し、照射された光はアクティブマトリクス基板３７を透過して半導体層３３に到達する。半導体層３３内においては、入射する光によって所定量の電荷が発生する。これにより、Ｘ線照射の開始時や終了時に感度変動を起こすことを防止することができる。

しかし、ＦＰＤ４の検出面が広くなるほど、半導体層３３を均一に照射することが困難となる。そして、本発明者は、Ｘ線検出信号Ｙ_kijに含まれる時間遅れ分も、この照射むらの影響を受けて不均一になることを知見した。ここで、時間遅れ分と照度との間に相関関係が存在する場合は、インパルス応答係数と照度との間にも相関関係が存在する。

したがって、図１３に示すように記憶部２１を構成してもよい。すなわち、光源部６１による光照射時において、検出素子ｄ_ijの位置における照度を、その検出素子ｄ_ijに対応付けたテーブルと、インパルス応答係数を、照度に対応付けたテーブルとを備えて、双方のテーブルは照度によって関連付けられているように構成してもよい。なお、図１３に例示する構成においては、検出素子ｄ_ijの位置における照度を便宜上Ｌａ、Ｌｂの２種類に分けている。

このような変形例によれば、各Ｘ線検出信号Ｙ_kijに含まれる時間遅れ分を実際に測定する場合に比べて、照度を測定するのみで簡易に各検出素子ｄ_ijに応じてインパルス応答係数を変えることができる。

（３）上述した実施例では、放射線検出手段がＦＰＤ４であったが、Ｘ線検出信号に時間遅れ分が含まれる放射線検出手段であればこの発明を用いることができる。

（４）上述した実施例では、Ｘ線透視撮影装置であったが、この発明はＸ線ＣＴ装置のようにＸ線透視撮影装置以外のものにも適用することができる。

（５）上述した実施例では、放射線としてＸ線を用いる装置であったが、この発明は、Ｘ線に限らず、Ｘ線以外の放射線を用いる装置にも適用することができる。

実施例に係るＸ線透視撮像装置の全体構成を示すブロック図である。 ＦＰＤ４の要部の垂直断面図である。 ＦＰＤ４の検出面の模式図である。 Ｘ線撮影の実行時のＸ線検出信号のサンプリング状況を示す模式図である。 Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れを模式的に示す図であり、（ａ）はＸ線の入射状況を示し、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ得られたＸ線検出信号を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ記憶部２１に記憶されている情報（各検出素子ｄ_ijと、これに対応付けられるインパルス応答係数）の構成を例示する模式図である。 Ｘ線撮影の手順を示すフローチャートである。 時間遅れ分を除去する再帰的演算処理プロセスを示すフローチャートである。 インパルス応答係数と各検出素子ｄ_ijとの対応関係を求めるフローチャートである。 （ａ）は、ＦＰＤ４の外観を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、ＦＰＤ４の全体の垂直断面図である。 変形例に係る記憶部２１に記憶されている情報（各検出素子ｄ_ijと、これに対応付けられるインパルス応答係数）の構成を例示する模式図である。 変形例に係るＦＰＤ４の要部の垂直断面図である。 変形例に係る記憶部２１に記憶されている情報（各検出素子ｄ_ijと、これに対応付けられるインパルス応答係数）の構成を例示する模式図である。

符号の説明

３ …Ｘ線管
４ …ＦＰＤ
１３ …時間遅れ除去部
２１ …記憶部
２３ …画像生成部
５１ …モールド層
６１ …光源部
Ｍ …被検体
ｄ_ij…検出素子

Claims (5)

1. 被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、複数個の検出素子を有し、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、を備えて、各検出素子から得られる放射線検出信号に基づいて放射線画像を取得する放射線撮像装置において、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分をインパルス応答係数に基づく指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして放射線検出信号について再帰的演算処理を行い、各放射線検出信号から時間遅れ分を除去する時間遅れ除去手段を備え、前記時間遅れ除去手段は、放射線検出信号から時間遅れ分を除去するとき、この放射線検出信号を出力した検出素子に対応してインパルス応答係数を変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、各検出素子に対応付けられるインパルス応答係数は、各検出素子から得られる放射線検出信号に含まれる時間遅れ分の測定結果に基づいて求められることを特徴とする放射線撮像装置。
3. 請求項２に記載の放射線撮像装置において、各検出素子に対応付けられるインパルス応答係数は、さらに照射される放射線の線量に応じて可変であることを特徴とする放射線撮像装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線撮像装置において、複数のインパルス応答係数を各検出素子に対応付けて記憶している記憶手段を備え、前記時間遅れ除去手段は、放射線検出信号から時間遅れ分を除去するとき、この放射線検出信号を出力した検出素子に対応付けられるインパルス応答係数を記憶手段から読み出すことを特徴とする放射線撮像装置。
5. 被検体に向けて放射線を照射して、被検体を透過する放射線を複数個の検出素子により検出して得られた各放射線検出信号に基づいて放射線画像を取得する放射線検出信号処理方法において、放射線検出信号ごとに、これを出力した検出素子に応じたインパルス応答係数を設定する過程と、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を設定されたインパルス応答係数に基づく指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして各放射線検出信号について再帰的演算処理を行い、時間遅れ分を除去する過程とを有し、時間遅れ分が除去された放射線検出信号から放射線画像を生成することを特徴とする放射線検出信号処理方法。
   
   

Images