JP2009011526A

JP2009011526A - Ｘ線診断装置

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Publication number: JP2009011526A
Application number: JP2007175885A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sasaki; 隆佐々木
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2007-07-04
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2027-07-04
Also published as: JP4862767B2

Abstract

【課題】バックライトの電圧値と撮影条件との相関関係に着目することにより、残像除去率を向上する。
【解決手段】Ｘ線管２から照射されるＸ線をＸ線検出器４で検出し、検出された検出信号を画像処理部７で画像データとして取得処理する。Ｘ線管２から照射するＸ線撮影条件を設定する撮影条件設定手段６と、Ｘ線検出器４に残像除去のためのバックライトを照射する光照射部と、その光照射部から照射するバックライトの電圧値を設定する電圧値設定手段２３と、予め撮影条件設定手段６で設定される撮影条件それぞれに対応して求められた残像除去に最適なバックライト電圧値を格納した撮影条件―電圧値相関テーブル２５とを備え、撮影条件に応じて、撮影条件―電圧値相関テーブル２５から最適なバックライト電圧値を抽出し、電圧値設定手段２３におけるバックライト電圧値となるように置換し、バックライトを照射する。
【選択図】図４

Description

この発明は、被検体にＸ線を照射するＸ線管などのＸ線照射手段と、Ｘ線照射手段から照射されるＸ線を受けるＸ線検出器と、そのＸ線検出器で検出された検出信号を画像データとして取得処理する画像処理部と、Ｘ線照射手段から照射するＸ線撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、Ｘ線検出器に残像除去のためのバックライトを照射する光照射部とを備えたＸ線診断装置に関する。

この種のＸ線診断装置では、Ｘ線検出器において、それを構成する分割電極間に溜まった電荷がＸ線照射後に掃き出されたり、分割電極領域に電荷が溜まって分割電極近傍の電位が上昇するといった現象を生じ、それらに起因して残像を生じる問題があった。

このような残像を除去するためにバックライトを照射するようにしており、従来では、次のようなものが知られている。
Ａ．第１従来例
放射線（Ｘ線）の検出中に、波長が、使用する半導体の透過率半減波長よりも短く、かつ、バンドギャップエネルギーに対応する波長よりも長い光を照射するようにしている（特許文献１参照）。

Ｂ．第２従来例
基板層上に複数個の放射線感応センサが配列されるとともに、その周囲に光導電層が形成され、光導電層上に上部誘電体層が設けられるとともに、上部誘電体層上に最上部誘電体層が設けられている。
最上部誘電体層上に、第１の実質的に均一なパターンの光を光導電層に照射する第１の発光パネルが設けられている。また、基板層の下方に、第２のパターンの低エネルギー光線を光導電層に供給する第２の発光パネルが設けられている（特許文献２参照）。
特開２００４−１４６７６９号公報特開平９−９１５３号公報

しかしながら、上述第１および第２従来例のいずれの場合も、その光照射、すなわち、バックライトのエネルギーとして適切な値に設定するものでは無く、未だ改善の余地があった。

この発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであって、バックライトの電圧値と撮影条件との相関関係に着目することにより、残像除去率を向上できるようにすることを目的とする。

請求項１に係る発明は、上述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、被検体にＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記Ｘ線照射手段から照射されるＸ線を受けるＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器で検出された検出信号を画像データとして取得処理する画像処理部と、前記Ｘ線照射手段から照射するＸ線撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、前記Ｘ線検出器に残像除去のためのバックライトを照射する光照射部とを備えたＸ線診断装置において、
前記光照射部から照射するバックライトの電圧値を設定する電圧値設定手段と、予め前記撮影条件設定手段で設定される撮影条件それぞれに対応して求められた残像除去に最適なバックライト電圧値を格納した撮影条件―電圧値相関テーブルと、前記撮影条件設定手段で設定された撮影条件に対応した最適なバックライト電圧値を前記撮影条件―電圧値相関テーブルから抽出して前記電圧値設定手段におけるバックライト電圧値を最適なバックライト電圧値に置換する電圧値制御手段とを備えたことを特徴としている。

撮影条件とバックライト電圧値との相関関係について考察した結果、Ｘ線線量とバックライト電圧値との間に比例的あるいは反比例的といったような関係を見出すことができず、撮影条件それぞれで固有のバックライト電圧値に設定する必要があることを見出すに至った。
請求項１に係る発明のＸ線診断装置の構成によれば、上記知見に基づき、試行錯誤的に撮影条件ごとに最適なバックライト電圧値を求め、撮影条件と最適なバックライト電圧値との相関テーブルを作成し、撮影条件が変わるたびに、撮影条件―電圧値相関テーブルから最適なバックライト電圧値を抽出し、電圧値設定手段におけるバックライト電圧値となるように置換し、バックライトを照射する。
したがって、撮影条件が変わっても、最適なバックライト電圧値でバックライトを照射でき、残像除去率を向上できる。

次に、この発明の実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、この発明に係る実施例のＸ線診断装置を示す全体構成図であり、被検体Ｈを載置する撮影台１の上方に、被検体ＨにＸ線を照射するＸ線照射手段としてのＸ線管２がＸ線管保持装置３を介して設けられている。撮影台１の下面に、Ｘ線管２から照射されて被検体Ｈを透過したＸ線を受けるＸ線検出器としてのフラットパネル型Ｘ線検出器４が設けられている。

Ｘ線管２には、Ｘ線を発生するＸ線発生装置５が接続され、そのＸ線発生装置５には、Ｘ線強度を調整するために管電圧や管電流などのＸ線管２から照射するＸ線の条件を設定するＸ線条件設定手段６が接続されている。

フラットパネル型Ｘ線検出器４には、そこで受けて検出された検出信号を画像データとして取得処理する画像処理部７が接続されるとともに、その画像処理部７に、処理した画像を表示する画像表示部８が接続されている。

図２のフラットパネル型Ｘ線検出器の概略構成の横断面図、および、図３のフラットパネル型Ｘ線検出器の概略構成を示す平面図に示すように、フラットパネル型Ｘ線検出器４は、Ｘ線の入射側から順に、バイアス電圧を印加する印加電極９と、Ｘ線を電荷に変換する半導体層１０と、分割電極１１やスイッチング素子ｓ等を有するアクティブマトリクス基板１２とを積層して構成されている。分割電極１１は、半導体層１０で変換された電荷を検出信号として収集するようになっている。スイッチング素子ｓは、収集した検出信号をオン状態に移行して読み出すようになっている。半導体層１０としては、アモルファス・セレン等が例示される。

アクティブマトリクス基板１２の背面（半導体層１０が設けられた面とは反対の面）側には、半導体層１０の分割電極１１が設けられている方に向けて、残像除去のためのバックライトを照射する光照射部１３が設けられている。図２では、１点鎖線で光を模式的に示す。更に、各スイッチング素子ｓを駆動するゲートドライバ１４と、そのゲートドライバ１４を操作して検出信号の読み出しを制御する駆動制御回路１５と、その駆動制御回路１５と連携しつつ読み出された検出信号を処理する２つのアンプアレイ回路１６ａ，１６ｂと、駆動制御回路１５と連携して光照射部１３を制御する光制御部１７とが備えられている。

アクティブマトリクス基板１２は、電気絶縁性を有する透明なガラス基板１８上に、分極性電極１１とコンデンサＣａとスイッチング素子ｓと走査線１９と信号線２０等を形成して構成されている。分割電極１１は多数個であり、半導体層１０の下面側において交差する２軸方向である行と列に沿って互いに分離された状態で配列されている。各分割電極１１には、それぞれ収集された検出信号を蓄積するコンデンサＣａが接続されている。分割電極１１およびコンデンサＣａの各対には、それぞれスイッチング素子ｓが接続されている。スイッチング素子ｓとしては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が例示される。

これら１組の分割電極１１とコンデンサＣａとスイッチング素子ｓとは、これに応じた領域の半導体層１０および印加電極９と併せて、１個の検出素子ｄを構成する。したがって、フラットパネル型Ｘ線検出器４の検出面を平面視すると、図３に示すように、多数個の検出素子ｄが、行列状に配列されていると見ることができる。

更に、走査線１９は検出素子ｄの行ごとに形成され、各行のスイッチング素子ｓのゲートに共通に接続されている。信号線２０は、各列ごとに２本形成されており、それぞれ略中央から両側に延びている。そして、各列の略半数のスイッチング素子ｓがそれぞれ信号線２０に共通に接続されている。なお、行と列は、方向を区別するために便宜上用いているに過ぎず、列ごとに走査線１９を設け、行ごとに信号線２０を設けると考えてもよい。

ゲートドライバ１５は、各走査線１９の一端側と接続されている。そして、各走査線１９を介して各行のスイッチング素子ｓをオン／オフ駆動させるためのゲートパルスを出力するようになっている。アンプアレイ回路１６ａ，１６ｂは、それぞれ検出素子ｄ群の両側方に別個に設けられており、それぞれ検出素子ｄ群から引き出された信号線２０が接続されている。
これにより、全てのスイッチング素子ｓは、アンプアレイ回路１６ａ，１６ｂに応じた２つの素子グループＧ１，Ｇ２に分けられることになり、各アンプアレイ回路１６ａ，１６ｂは、それぞれ対応する素子グループＧ１，Ｇ２に含まれているスイッチング素子ｓから読み出される検出信号を処理するようになっている。駆動制御回路１５は、垂直同期信号および水平同期信号に基づいて、上述したゲートドライバ１４とアンプアレイ回路１６ａ，１６ｂとを総括的に制御するようになっている。

光照射部１３は、面状導光部２１と発光部２２とから構成されている。面状導光部２１は、光透過性を有するアクリルやガラス等の板状物によって形成され、アクティブマトリクス基板１２側を発光面とする板状物である。発光部２２は、面状導光部２１の端面に対して光を発光するようになっている。この発光部２２としては、発光ダイオードや冷陰極管等が例示される。

光制御部１７は、上述の駆動制御回路１５と連携をとりつつ、光照射部１３の点灯／消灯の切り換えを制御するようになっている。具体的には、発光部２２の種類に応じて、電流制限回路やスイッチング回路、または、インバータによる昇圧回路等で実現される。

駆動制御回路１５には、光照射部１３から照射するバックライトの電圧値を設定する電圧値設定手段２３が接続されている。
電圧値設定手段２３には、図４のブロック図に示すように、電圧値制御手段２４が接続され、その電圧値制御手段２４に撮影条件設定手段６と撮影条件―電圧値相関テーブル２５とが接続されている。

電圧値制御手段２４では、撮影条件設定手段６で設定された撮影条件に基づき、その撮影条件に対応した最適なバックライト電圧値を撮影条件―電圧値相関テーブル２５から抽出して電圧値設定手段２３におけるバックライト電圧値を最適なバックライト電圧値に置換するようになっている。
撮影条件―電圧値相関テーブル２５では、予め撮影条件設定手段６で設定される撮影条件それぞれに対応して求められた残像除去に最適なバックライト電圧値が格納されている。

次に、撮影条件―電圧値相関テーブル２５で格納する最適なバックライト電圧値について説明する。
下記の撮影条件（１）および（２）について残像率を測定した。
残像率は、次のようにして算出した。
ある線量を照射し、一定時間経過後の残線量を照射線量で割り、照射線量に対する残線量の割合をだしたものとなり、実際には最初の照射後の画素値Ａを算出し、一定時間経過後の画素値Ｂを算出し、Ａ／Ｂ×１００（％）と算出する。
画素値ＡはＸ線照射時の読み出し値、画素値Ｂは一定時間経過後に再度読み出した値となる。

撮影条件（１）
Ｘ線管の管電圧８０ｋＶ、管電流１６０ｍＡ、Ｘ線照射時間７１ｍｓｅｃ（付加フィルター無し）
予め定めた輝度になるように設定された電圧を通常時のバックライト電圧Ｖ_ＢＬとし、そのバックライト電圧Ｖ_ＢＬ、通常時のバックライト電圧Ｖ_ＢＬよりも一定電圧小さい電圧（Ｖ_ＢＬ−ΔＶ）、および、通常時のバックライト電圧Ｖ_ＢＬよりも一定電圧大きい電圧（Ｖ_ＢＬ＋ΔＶ）それぞれにバックライトの電圧値を設定してバックライトを照射した。

撮影条件（２）
Ｘ線管の管電圧８０ｋＶ、管電流２５０ｍＡ、Ｘ線照射時間２００ｍｓｅｃ（付加フィルター無し）
予め定めた輝度になるように設定された電圧を通常時のバックライト電圧Ｖ_ＢＬとし、そのバックライト電圧Ｖ_ＢＬ、通常時のバックライト電圧Ｖ_ＢＬよりも一定電圧小さい電圧（Ｖ_ＢＬ−ΔＶ）、および、通常時のバックライト電圧Ｖ_ＢＬよりも一定電圧大きい電圧（Ｖ_ＢＬ＋ΔＶ）それぞれにバックライトの電圧値を設定してバックライトを照射した。

上記条件で残像率を測定した結果、次のような結果が得られた。
撮影条件バックライトの電圧値残像率（％）
条件（１）：Ｖ_ＢＬ−ΔＶ：０．００７６
：Ｖ_ＢＬ：０．００５６
：Ｖ_ＢＬ＋ΔＶ：０．００８４
条件（２）：Ｖ_ＢＬ−ΔＶ：０．００９４
：Ｖ_ＢＬ：０．０１２６
：Ｖ_ＢＬ＋ΔＶ：０．０１６９

上記の結果から、撮影条件が（１）の場合は、通常時のバックライト電圧Ｖ_ＢＬでバックライトを照射したときが、最も残像除去率を高くできて残像を少なくできることがわかった。一方、撮影条件が（２）の場合は、通常時のバックライト電圧Ｖ_ＢＬよりも下げた電圧でバックライトを照射したときが、最も残像除去率を高くできて残像を少なくできることがわかった。
その他の撮影条件でも、各撮影条件それぞれで最適なバックライト電圧値が固有の値を示し、撮影条件それぞれに応じて試行錯誤的に最適なバックライト電圧値を求め、その電圧値に置換してバックライトを照射することが好適であることがわかった。このようにして求められた好適なバックライトの電圧値が、撮影条件―電圧値相関テーブル２５に撮影条件と対応づけて格納されることになる。
上述のようにして試行錯誤的に好適な電圧値を求めた結果、撮影条件（１）の場合のバックライトの電圧値は8.9Vであり、一方、撮影条件（２）の場合のバックライトの電圧値は8.0Vであった。

次に、フラットパネル型Ｘ線検出器４の動作例につき、図５のタイミングチャートを用いて説明する。
この図５においては、Ｘ線の検出動作と垂直同期信号と水平同期信号とスイッチング素子とバックライト照射のそれぞれについて模式的に示している。また、バックライト電圧値については、撮影条件の設定に合わせて、電圧制御手段２４により、撮影条件に対応した電圧値が撮影条件―電圧値相関テーブル２５から抽出され、撮影条件に対応した最適な電圧値が電圧値設定手段２３で設定されている。

検出動作が行われている検出期間（時刻ｔ１〜時刻ｔ６）において、半導体層１０は、印加電極９によってバイアス電圧が印加されており、入射するＸ線を電荷に変換する。変換された電荷はいずれかの分割電極１１に収集される。この検出期間中、駆動制御回路１５の制御によって、収集された電荷を読み出す読み出し動作（時刻ｔ２〜時刻ｔ３と、時刻ｔ４〜時刻ｔ５）と、電荷を蓄積する蓄積動作（時刻ｔ１〜時刻ｔ２と、時刻ｔ３〜時刻ｔ４と、時刻ｔ５〜時刻ｔ６）が交互に行われるようになっている。

＜読み出し動作＞
駆動制御回路１５は、垂直同期信号と水平同期信号とに基づいてゲートドライバ１４を操作する。これにより、ゲートドライバ１４は、水平同期信号に同期して順次各走査線１９にゲートパルスを出力し、スイッチング素子ｓを駆動する（時刻ｔ２〜時刻ｔ３と、時刻ｔ４〜時刻ｔ５）。したがって、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間、および、時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間は、いずれかのスイッチング素子ｓから検出信号が読み出されている「読み出し期間」に相当する。図５におけるスイッチング素子ｓのタイミングチャートでは、いずれかのスイッチング素子ｓが駆動されてオン状態に移行している期間を「ＯＮ」と表示している。垂直同期信号の周期としては、例えば、３３．３ｍｓｅｃである。

また、光制御部１７は、駆動制御回路１５と連携して、読み出し期間に光照射部１３を点灯させる。光照射部１３は、アクティブマトリクス基板１２を介して、半導体層１０の分割電極１１が形成されている方に向けてバックライトを照射する。これにより、分割電極１１間のスペースには、照射した光に応じた電荷が掃き出されることなく溜められる。

スイッチング素子ｓは、走査線１９に接続される１行単位で順次にオン状態に移行し、検出信号はオン状態のスイッチング素子ｓを経由して順次に読み出される。素子グループＧ１のスイッチング素子ｓから読み出された検出信号はアンプアレイ回路１６ａに送られ、素子グループＧ２のスイッチング素子ｓから読み出された検出信号はアンプアレイ回路１６ｂに送られる。アンプアレイ回路１６ａ，１６ｂは、それぞれ駆動制御回路１５と連携して検出信号を増幅する等の処理を行う。そして、各読み出し期間で得られた検出信号ごとに画像が生成される。

＜蓄積動作＞
駆動制御回路１５による操作により、ゲートドライバ１４はいずれのスイッチング素子ｓも駆動しない。したがって、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間、時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間、および、時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間は、いずれのスイッチング素子ｓからも検出信号が読み出されていない「蓄積期間」に相当する。図５では、いずれのスイッチング素子ｓもオフ状態である期間を「ＯＦＦ」と表示している。光制御部１７は、駆動制御回路１５と連携して、蓄積期間において光照射部１３を消灯させる。

このように、読み出し期間において、撮影条件に応じた最適なバックライトの電圧値で光照射部１３を点灯し、バックライトを照射するから、各スイッチング素子ｓから検出信号を読み出すときに残留出力が発生することを防止し、読み出された検出信号に基づいて得られる画像において、残像が発生することを抑制できる。

この発明に係る実施例のＸ線診断装置を示す全体構成図である。フラットパネル型Ｘ線検出器の概略構成を示す横断面図である。フラットパネル型Ｘ線検出器の概略構成を示す平面図である。実施例２の制御系を示すブロック図である。フラットパネル型Ｘ線検出器の動作例の説明に供するタイミングチャートである。

符号の説明

２…Ｘ線管（Ｘ線照射手段）
４…フラットパネル型Ｘ線検出器（Ｘ線検出器）
６…撮影条件設定手段
７…画像処理部
１３…光照射部
２３…電圧値設定手段
２４…電圧値制御手段
２５…撮影条件―電圧値相関テーブル
Ｈ…被検体

Claims

被検体にＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記Ｘ線照射手段から照射されるＸ線を受けるＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器で検出された検出信号を画像データとして取得処理する画像処理部と、前記Ｘ線照射手段から照射するＸ線撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、前記Ｘ線検出器に残像除去のためのバックライトを照射する光照射部とを備えたＸ線診断装置において、
前記光照射部から照射するバックライトの電圧値を設定する電圧値設定手段と、予め前記撮影条件設定手段で設定される撮影条件それぞれに対応して求められた残像除去に最適なバックライト電圧値を格納した撮影条件―電圧値相関テーブルと、前記撮影条件設定手段で設定された撮影条件に対応した最適なバックライト電圧値を前記撮影条件―電圧値相関テーブルから抽出して前記電圧値設定手段におけるバックライト電圧値を最適なバックライト電圧値に置換する電圧値制御手段とを備えたことを特徴とするＸ線診断装置。