JP2007029233A

JP2007029233A - Ｘ線平面検出器とそれを用いたｘ線画像診断装置

Info

Publication number: JP2007029233A
Application number: JP2005213874A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Ikeda; 重之池田
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2005-07-25
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】Ｘ線入射量における最大限の解像度のＸ線画像を得る。
【解決手段】本発明のＸ線平面検出器は、複数のＸ線検出素子を二次元配列し、それぞれのＸ線検出素子が入射Ｘ線をコンピュータで信号処理可能なデジタル信号へ変換するＸ線検出部２ｂ及び画像収集部２ｃと、前記Ｘ線検出素子毎に前記入射Ｘ線情報と前記Ｘ線検出素子の位置情報とを対応付け、当該Ｘ線検出素子の出力が少なくとも一部の入射Ｘ線情報に対応して欠損素子となる位置情報を予め測定し、その測定された欠損素子の位置情報を記憶する欠損閾値テーブル２ｆ、及び前記一部の入射Ｘ線情報に対応して欠損素子となると記憶されたＸ線検出素子が、その欠損素子とならない入射Ｘ線情報において計測されたときの出力信号と前記Ｘ線検出手段のＸ線検出素子の出力信号とからＸ線画像を構成する比較部２gとを含む欠損判定部２ｄとを備える。
【選択図】図２

Description

本発明はX線平面検出器(以下、フラット・パネル・ディテクタを略記した「FPD」という)を構成する二次元配列された複数の検出素子において、個々の検出素子の出力がX線入射量に対し適正に得られた出力信号を有効に用い、そのX線入射量で最も高い解像度のX線画像を得る技術に関する。

近年、FPDをX線検出器に採用したX線画像診断装置が普及しつつある。このFPDは、二次元配列された複数のX線検出素子によって構成される。複数のX線検出素子の特性を均一に揃えることはFPDの製造コストに影響するため、FPDにはディフェクトと呼ばれる画素欠損を発生するような検出素子が一定の許容できる割合で含まれている。

ディフェクトとは、FPDに所定のエネルギーのX線を入射し、その入射されたX線に対し、出力信号が殆ど出ないか、あるいは適正な入出力特性とならない状態をいう。適正な入出力特性とは、例えば、入力されるX線のエネルギーに比例した出力信号が得られるなど、X線入力―出力信号の特性が所定の関係となることを示す。

ところで、ディフェクトの主な原因はFPDの製造時のX線検出素子の特性バラツキと考えられていたが、最近では前記主原因に加えてFPDの経年劣化や入射X線量によって後発的にディフェクトの発生数や位置が変化することがわかってきた。

そこで、この種の後発的なディフェクトへ対応した技術が特許文献1である。その特許文献1には、FPDの経年劣化やX線入射量によってディフェクトの発生数や位置が後発的に変動するので、その変動されたディフェクトの位置を検出し、その検出されたディフェクトの位置により予め記憶されたディフェクトの位置情報記憶手段を更新することで、通常のディフェクト補正用ソフトウエアでディフェクト補正ができる技術が開示されている。
特開2005-124613号公報

しかし、特許文献1では、ディフェクトにならないX線入射量であっても、その検出素子がディフェクトを発生するとしてディフェクト位置情報記憶手段に記憶されてしまえば、再び有効な検出素子として利用されることがない。
このため、特許文献1に開示された技術では、ディフェクト位置情報記憶手段に記憶されたディフェクトにならないX線入射量におけるX線検出素子の出力信号を有効に利用するための配慮がなされていない。

そこで、本発明の目的は、ディフェクトにならないX線入射量におけるX線検出素子の出力信号を有効に利用し、そのX線入射量における最大限の解像度のX線画像を得るFPDとそれを用いたX線画像診断装置を提供することにある。

本発明のFPDは、複数のX線検出素子を二次元配列し、それぞれのX線検出素子が入射X線をコンピュータで信号処理可能なデジタル信号へ変換するX線検出手段と、前記X線検出素子毎に前記入射X線情報と前記X線検出素子の位置情報とを対応付け、当該X線検出素子の出力が少なくとも一部の入射X線情報に対応して欠損素子となる位置情報を予め測定し、その測定された欠損素子の位置情報を記憶する欠損素子情報記憶手段と、前記一部の入射X線情報に対応して欠損素子となると記憶されたX線検出素子が、その欠損素子とならない入射X線情報において計測されたときの出力信号と前記X線検出手段のX線検出素子の出力信号とからX線画像を構成する画像構成手段と、を備える。
また、本発明のFPDは、X線画像診断装置のX線検出器として採用される。

本発明によれば、所定のX線入射条件下でディフェクトとなるX線検出素子であってもそのX線入射条件と異なるX線入力条件下でディフェクトとならなければ、その異なるX線入力条件下でのX線画像の計測において有効な検出素子とすることができる。よって、その異なるX線入力条件下で最も高い解像度のX線画像を得ることができる。

本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1は本実施形態のFPDを採用するX線画像診断装置の概略構成を示す模式図である。

本実施形態のX線画像診断装置は、X線発生部1と、X線発生部1からのX線を検出し、所定の信号処理を行うFPD2と、X線発生部1、FPD2及び操作卓5と接続される画像処理部3と、画像処理部3と接続される表示部4とから構成される。ここで、本明細書でいう接続とは、特に明記しない限り、電気的あるいは光などのあらゆる手段により電力や信号伝達可能に接続することを示す。

X線発生部1は、被検体OにX線を照射するものであり、X線管1aと、X線管1aと接続されるX線制御部1bとから構成される。X線管1aはX線制御部1bからの電力の供給を受けてX線を発生する。X線制御部1bは画像処理部3を介して操作卓5と接続され、操作者(図示省略)がX線画像の所望の撮影部位などによって撮影条件を設定し、その設定条件によりX線発生部1、FPD2、画像処理部3、表示部4が制御される。

FPD2は被検体Oの透過X線を検出するものであり、制御部2aと、制御部2aと接続される検出部2bと、検出部2bと接続される画像収集部2cと、画像収集部2cと接続される欠損判定部2dと、欠損判定部2dと接続される欠損補正部2eとを有している。制御部2aは、画像処理部3を介して操作卓5と接続され、操作者がX線画像の所望の解像度に応じてFPDの検出部2bの読み出し検出素子数を設定し、その設定条件により検出部2bが制御される。検出部2bはX線管1aと対向配置され、制御部2aの条件に従ってX線画像を検出する。画像収集部2cは、検出されたX線画像に対し、公知の感度補正(検出素子ごとの感度のばらつきを補正)、オフセット補正(検出素子ごとの暗電流のばらつきを補正)の各補正処理を行う。欠損判定部2dは、欠損素子に対する補正を行うか否かを判定するものであり、詳細は後で説明する。欠損補正部2eは欠損素子の補正処理を行う。画像処理部3は、FPD2にて画像収集され、必要に応じて各種の補正処理が行われたX線画像に対し、画像の関心領域に合わせた表示階調特性に合わせるなど、診断に供するように画像処理を行う。また、画像処理部3は、X線制御部1bとFPD2の制御部2aに制御信号を送り、X線制御部1b及び制御部2aを制御するシステムコントローラの役割も果している。表示部4は、画像処理部3によって画像処理されたX線画像を表示する。操作卓5は、キーボード、マウス、ジョイスティック、トラックボールなどの各種入力機器を単独又は組み合わせで構成される操作者(図示省略)の入力装置で、操作者がX線発生部1、FPD2、画像処理部3などの動作条件を設定入力する。

上記欠損判定部2dの詳細な構成例は以下に説明する。
図2は図1の欠損判定部2dの概略構成を示す模式図である。

欠損判定部2dは、欠損閾値テーブル2fと、欠損閾値テーブル2f、画像収集部2cと接続される比較部2gとを有している。

欠損閾値テーブル2fは、FPD2を構成するX線検出素子の出力信号が欠損素子を出力するか否かを判定するための閾値を記憶する。この閾値の例は図3〜5を用いて後で説明する。比較部2gは、欠損閾値テーブル2fに記憶された閾値と画像収集部2cの出力(検出部2bの各検出素子出力)とを比較し、その検出素子が欠損か否かを判定する。

次に、欠損閾値テーブル2fの例について図3〜5を用いて説明する。
図3の例はX線の入射線量が変化しても素子出力が変化しない場合を示している。この入出力特性を示す検出素子はFPDの製造上で既にあった欠損素子となったものか、後発的に何らかの原因で破損した欠損素子になったものということができる。つまり、この素子出力は全てのX線入射線量に対して欠損として取り扱わなければならない。このような検出素子の位置は欠損として欠損閾値テーブル2fに登録される。

図4の例はX線の入射線量が所定値aを境にして、その所定値a以上に変化しても素子出力が変化しない場合を示している。この入出力特性を示す検出素子は所定値a以上の入射線量に対して欠損ということができる。つまり、この素子出力は所定値a以上の入射線量に対して欠損として取り扱わなければならない。このような検出素子の位置は所定値a以上の入射線量に対する欠損素子として欠損閾値テーブル2fに登録される。

図5の例はX線の入射線量が所定値ｂを境にして、その所定値b以上に変化すれば所定の入出力特性cから値が外れていく場合を示している。しかし、所定入出力特性cから外れてもこの場合の所定入出力特性cと同じ単調増加をするのであれば、この所定入出力特性を示す検出素子は所定値b以上の入射線量に対して所定入出力特性cに基づいて補正することが必要な欠損素子ということができる。つまり、この素子出力は所定値b以上の入射線量に対して補正処理を行わなければならない。このような検出素子の位置は所定値b以上の入射線量に対して補正処理を要する欠損素子として欠損閾値テーブル2fに登録される。

次に欠損閾値テーブル2fの作成方法の例について簡単に説明する。
(1)画像収集部2cは、検出部2bに均一なX線を照射し、ゲイン補正、オフセット補正を行った画像データを収集する。
(2)画像収集部2cは、画像データの平均値を計算し、入射線量における目標値ｇを算出する。
(3)画像収集部2cは、各検出素子のデータkと目標値gとの差分値dを算出し、予め決定した許容値tと比較し、d≧tの検出素子はその値を欠損閾値テーブル2fに記録する。

(1)〜(3)の処理は、X線の入射線量をゼロから増加させて予め設定した最大線量まで繰り返し、欠損閾値テーブル2fを完成させる。検出部2bにおいて全く出力が出ない、もしくは異常値で出力が固定されるような検出素子出力はゼロ、すなわちX線を入射しない状態であっても異常値となるので欠損閾値テーブル2fの値はゼロが書き込まれて、常に欠損補正処理が実行される。欠損と定義されなかった検出素子は最大入射線量でもd≧tとならないので欠損閾値テーブル2fには画像収集部3から入力されうる最大の値を書き込めばよい。

次に、FPD2の欠損素子の補正の手順の一例について図6を用いて説明する。
図6はFPD2の欠損素子の補正の手順を示すフローチャートである。

(ステップ６１)
画像収集部2cは、入射線量をゼロから最大線量まで変化させて検出素子出力を検出部2bに検出させ、その検出結果を画像収集部2ｃが保有するメモリに記憶する。

(ステップ６２)
比較部2ｇは、検出素子出力が全て一定値であるか否かを判定する。その判定の結果、“Yes”であればステップ63に進み、“No”であればステップ64に進む。

(ステップ６３)
この場合は該当する検出素子が全てのX線入射線量においてディフェクト補正を要するので、欠損判定部2dは部欠損補正部2eにディフェクト補正処理を行わせるため、欠損補正部2eを通過するように経路を設定し、ステップ69に進む。

(ステップ６４)
比較部2gは、検出素子出力が所定の閾値a以上のX線入射線量が一定値であるか否かを判定する。その判定の結果、“Yes”であればステップ65に進み、“No”であればステップ66に進む。

(ステップ６５)
この場合は所定の閾値a以上のX線入射線量においてディフェクト補正を要するので、欠損判定部2dは欠損補正部2eにディフェクト補正処理を行わせるため、欠損補正部2eを通過するように経路を設定し、ステップ69に進む。

(ステップ６６)
比較部2gは、検出素子出力が所定の閾値b以上のX線入射線量において入出力特性から外れる値であるか否かを判定する。その判定の結果、“Yes”であればステップ67に進み、“No”であればステップ68に進む。

(ステップ６７)
この場合は所定の閾値b以上のX線入射線量においてディフェクト補正を要するので、欠損判定部2dは欠損補正部2eにディフェクト補正処理を行わせるため、欠損補正部2eを通過するように経路を設定し、ステップ69に進む。
このディフェクト補正は、入出力特性から外れてもこの場合の入出力特性と同じ単調増加等をするのであれば、この入出力特性を示す検出素子は所定値b以上の入射線量に対して入出力特性cに基づいて補正する方法で行われる。

(ステップ６８)
比較部2gは、欠損素子でない有効検出素子として、X線画像を構成する検出素子として処理を終了する。この場合、比較部2gは欠損補正部2eを通らない経路を設けて、その経路を通過するように設定してもよい。

(ステップ６９)
欠損補正部2eはディフェクト補正処理を行い、処理を終了する。ディフェクト補正処理はその欠損素子となった検出素子に隣接する検出素子のデータを用いて補間処理をするなど公知の方法で行われる。

また、図3〜5の欠損素子又は補正を要する検出素子の例示は、欠損素子又は補正を要する検出素子を出力するX線検出素子の一例を説明しているものである。よって、その他の入出力特性であっても当然ながら本発明に含まれる。

上記実施形態によれば、複数のX線検出素子を二次元配列し、それぞれのX線検出素子が入射X線をコンピュータで信号処理可能なデジタル信号へ変換するX線検出部2b及び画像収集部2cと、前記X線検出素子毎に前記入射X線情報と前記X線検出素子の位置情報とを対応付け、当該X線検出素子の出力が少なくとも一部の入射X線情報に対応して欠損素子となる位置情報を予め測定し、その測定された欠損素子の位置情報を記憶する欠損閾値テーブル2f、及び前記一部の入射X線情報に対応して欠損素子となると記憶されたX線検出素子が、その欠損素子とならない入射X線情報において計測されたときの出力信号と前記X線検出手段のX線検出素子の出力信号とからX線画像を構成する比較部2gとを含む欠損判定部2dとを備えるので、所定のX線入射条件下でディフェクトとなるX線検出素子であってもそのX線入射条件と異なるX線入力条件下でディフェクトとならなければ、その異なるX線入力条件下でのX線画像の計測において有効な検出素子とすることができる。
よって、その異なるX線入力条件下で最も高い解像度のX線画像を得ることができる。

また、本実施形態では、欠損判定部、欠損補正部の各機能をFPDに組み込んで実施する例を説明したが、これらの各機能はFPDの外部、例えば画像処理部などでも実施する例も当然ながら本発明の実施に含まれる。

本実施形態のFPDを採用するX線画像診断装置の概略構成を示す模式図。図1の欠損判定部2dの概略構成を示す模式図。欠損閾値テーブル2fで全ての入力線量が欠損素子である入出力特性の例を示す図。欠損閾値テーブル2fで所定の入力線量以上が欠損素子である入出力特性の例を示す図。欠損閾値テーブル2fで所定の入力線量以上が入出力特性によらなくなった場合に補正を要する入出力特性の例を示す図。 FPD2の欠損素子の補正の手順を示すフローチャート。

符号の説明

２ｂ検出部、２ｃ画像収集部、２ｆ欠損閾値テーブル、２ｇ比較部

Claims

複数のＸ線検出素子を二次元配列し、それぞれのＸ線検出素子が入射Ｘ線をコンピュータで信号処理可能なデジタル信号へ変換するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線検出素子毎に前記入射Ｘ線情報と前記Ｘ線検出素子の位置情報とを対応付け、当該Ｘ線検出素子の出力が少なくとも一部の入射Ｘ線情報に対応して欠損素子となる位置情報を予め測定し、その測定された欠損素子の位置情報を記憶する欠損素子情報記憶手段と、
前記一部の入射Ｘ線情報に対応して欠損素子となると記憶されたＸ線検出素子が、その欠損素子とならない入射Ｘ線情報において計測されたときの出力信号と前記Ｘ線検出手段のＸ線検出素子の出力信号とからＸ線画像を構成する画像構成手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線平面検出器。
前記入射Ｘ線情報において欠損素子となるＸ線検出素子を補正する欠損素子補正手段をさらに備え、
前記画像構成手段は、前記欠損素子補正手段によって補正されたＸ線検出素子の出力信号と、前記欠損素子とならない入射Ｘ線情報において計測されたときの前記Ｘ線検出手段の出力信号との何れかを前記入射Ｘ線情報に基づき選択的に用いて前記Ｘ線画像を構成することを特徴とする請求項１に記載のＸ線平面検出器。
前記欠損素子情報記憶手段は、前記Ｘ線検出素子が欠損素子を示す閾値を予め記憶し、
前記画像構成手段は、前記入射Ｘ線情報に基づく出力信号が前記記憶された閾値との比較に基づいて選択することを特徴とする請求項２に記載のＸ線平面検出器。
前記画像構成手段は、前記閾値が所定の入射Ｘ線量であるとき、その所定の入射Ｘ線量以上の入射Ｘ線量において前記欠損素子補正手段に前記欠損素子を補正させることを特徴とする請求項３に記載のＸ線平面検出器。
前記画像構成手段は、前記閾値が所定の入射Ｘ線量であるとき、その所定入射Ｘ線量まで所定の入出力特性で推移する場合、その所定の入射Ｘ線量以上の入射Ｘ線量において前記所定入出力特性となるように前記欠損素子補正手段に前記欠損素子を補正させることを特徴とする請求項３に記載のＸ線平面検出器。
被検体にＸ線を照射するＸ線源と、
前記被検体を挟んで前記Ｘ線源と対向配置され前記被検体の透過Ｘ線をＸ線画像として検出するＸ線検出器と、
このＸ線検出器から検出されたＸ線画像を表示する画像表示手段と、
を備えたＸ線画像診断装置において、
前記Ｘ線検出器は、請求項１〜５の何れか一項に記載のＸ線平面検出器であることを特徴とするＸ線画像診断装置。
被検体にＸ線を照射するＸ線源と、
前記被検体を挟んで前記Ｘ線源と対向配置され前記被検体の透過Ｘ線をＸ線画像として検出するＸ線検出器と、
このＸ線検出器から検出されたＸ線画像を表示する画像表示手段と、
を備えたＸ線画像診断装置において、
前記Ｘ線検出器は、入射Ｘ線をコンピュータで信号処理可能なでデジタル信号へ変換するＸ線検出素子を複数二次元配列されたＸ線検出手段を有するものであって、
前記Ｘ線検出素子毎に前記入射Ｘ線情報と前記Ｘ線検出素子の位置情報とを対応付け、当該Ｘ線検出素子の出力が少なくとも一部の入射Ｘ線情報に対応して欠損素子となる位置情報を予め測定し、その測定された欠損素子の位置情報を記憶すると共に、
前記一部の入射Ｘ線情報に対応して欠損素子となると記憶されたＸ線検出素子が、その欠損素子とならない入射Ｘ線情報において計測されたときの出力信号と前記Ｘ線検出手段のＸ線検出素子の出力信号とからＸ線画像を構成する画像処理部を備えたことを特徴とするＸ線画像診断装置。