JP2011102702A - Calibration method for radiation image photographing device, the radiation image photographing device, and radiation image photographing system - Google Patents
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- Measurement Of Radiation (AREA)
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Abstract
Description
本発明は、放射線画像撮影装置のキャリブレーション方法、放射線画像撮影装置、および放射線画像撮影システムに係り、特に、A/D変換回路を備えた放射線画像撮影装置のキャリブレーション方法、およびそれを実現する放射線画像撮影装置や放射線画像撮影システムに関する。 The present invention relates to a calibration method for a radiographic image capturing apparatus, a radiographic image capturing apparatus, and a radiographic image capturing system, and in particular, a calibration method for a radiographic image capturing apparatus provided with an A / D conversion circuit, and the same. The present invention relates to a radiographic imaging apparatus and a radiographic imaging system.
照射されたX線等の放射線の線量に応じて検出素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる直接型の放射線画像撮影装置や、照射された放射線をシンチレータ等で可視光等の他の波長の電磁波に変換した後、変換され照射された電磁波のエネルギに応じてフォトダイオード等の光電変換素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる間接型の放射線画像撮影装置が種々開発されている。なお、本発明では、直接型の放射線画像撮影装置における検出素子や、間接型の放射線画像撮影装置における光電変換素子を、あわせて放射線検出素子という。 A so-called direct type radiographic imaging device that generates electric charges by a detection element in accordance with the dose of irradiated radiation such as X-rays and converts it into an electrical signal, or other radiation such as visible light with a scintillator or the like. Various so-called indirect radiographic imaging devices have been developed that convert charges to electromagnetic waves after being converted into electrical signals by generating electric charges with photoelectric conversion elements such as photodiodes in accordance with the energy of the converted and irradiated electromagnetic waves. Yes. In the present invention, the detection element in the direct type radiographic imaging apparatus and the photoelectric conversion element in the indirect type radiographic imaging apparatus are collectively referred to as a radiation detection element.
このタイプの放射線画像撮影装置はFPD(Flat Panel Detector)として知られており、従来は支持台(或いはブッキー装置)と一体的に形成されていたが(例えば特許文献1参照)、近年、放射線検出素子等をハウジングに収納した可搬型の放射線画像撮影装置が開発され、実用化されている(例えば特許文献2、3参照)。
This type of radiographic imaging apparatus is known as an FPD (Flat Panel Detector), and conventionally formed integrally with a support base (or a bucky apparatus) (see, for example, Patent Document 1). A portable radiographic imaging device in which an element or the like is housed in a housing has been developed and put into practical use (see, for example,
このような放射線画像撮影装置では、例えば後述する図7に示すように、通常、ガラス基板の検出部P上に複数の走査線5と複数の信号線6とが互いに交差するように配設されており、また、走査線5と信号線6とで区画された各領域にそれぞれ放射線検出素子7が二次元状(マトリクス状)に配列されている。そして、各放射線検出素子7には、スイッチ手段である薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor。以下、TFTという。)8が接続されており、各TFT8のドレイン電極8d(図7ではDと表現されている。)がそれぞれ信号線6に接続されている。
In such a radiographic imaging device, for example, as shown in FIG. 7 to be described later, usually, a plurality of
また、各信号線6は、読み出しIC16内に形成された増幅回路18等を備える各読み出し回路17に接続されており、各読み出し回路17の出力側は、マルチプレクサ21等を介してA/D変換回路20に接続されている。読み出しIC16では、例えば128個等の所定個数の読み出し回路17ごとに1個のA/D変換回路20が設けられるように構成されていることが多い。
Each
そして、放射線画像撮影が行われて各放射線検出素子7内に蓄積された電荷は、読み出し処理の際に、各放射線検出素子7から信号線6を介して各読み出し回路17に読み出され、増幅回路18で電荷電圧変換される等してアナログ値の画像データに変換された後、A/D変換回路20でデジタル値の画像データ(すなわちいわゆるrawデータ)に変換されて出力されて、記憶手段40に保存される。
The charge accumulated in each
また、このようにして読み出されたrawデータに対する画像処理においては、通常、各放射線検出素子7から得られた各rawデータに対してそれぞれオフセット補正やゲイン補正等の補正処理が施された後、補正処理された画像データに対して対数変換処理が施されることで、診断用等の最終的な画像データが作成される。
Further, in the image processing on the raw data read out in this way, usually, after each of the raw data obtained from each
なお、本明細書では、放射線検出素子7から読み出されA/D変換回路20でA/D変換されたrawデータに対してオフセット補正やゲイン補正等の補正処理が施された後の画像データを、A/D変換回路20から出力された画像データという意味で、一括してA/D変換回路20からの出力値Giという。すなわち、A/D変換回路20からの出力値Giという場合、その出力値(画像データ)Giに対しては、既に各放射線検出素子7ごとのオフセット補正やゲイン補正等の補正処理が施されているものとする。
In the present specification, image data after the correction processing such as offset correction and gain correction is performed on the raw data read from the
また、本明細書では、A/D変換回路20からの出力値Giに対して対数変換処理が施されて出力された値を、対数変換処理後の出力値Goという。
Further, in this specification, a value output by performing logarithmic conversion processing on the output value Gi from the A /
ところで、上記のように、所定個数の読み出し回路17ごとに1個ずつ設けられるA/D変換回路では、読み出しICの製造上の過程で、A/D変換回路を構成する各部品にばらつきが生じる。そのため、各A/D変換回路において、読み出し回路で読み出されA/D変換回路に入力されたアナログ値の画像データGaの値に対するA/D変換回路からの出力値Giの出力特性の線形性(リニアリティ)がばらつくという問題がある。
By the way, in the A / D conversion circuit provided for each predetermined number of
すなわち、例えば図18に例示するように、A/D変換回路に入力されるアナログ値の画像データGaを変化させた場合、各A/D変換回路20a〜20cごとに、入力される画像データGaに対するA/D変換回路からの出力値Giの線形性を表すグラフの傾きがばらつくといった問題がある。
That is, for example, as illustrated in FIG. 18, when the analog value image data Ga input to the A / D conversion circuit is changed, the input image data Ga for each of the A /
そこで、例えば特許文献4や特許文献5に記載されているように、通常、各A/D変換回路ごとにキャリブレーションが行われる。なお、特許文献4では、複数のA/D変換回路のうち、いずれか1つのA/D変換回路からの出力値Giの出力特性に、他のA/D変換回路からの出力値Giの出力特性を合わせるように補正する技術が記載されている。また、特許文献5では、複数のA/D変換回路からの出力値Giの出力特性を、それぞれ基準となる出力特性に合わせて補正する技術が記載されている。
Therefore, for example, as described in
しかしながら、本願発明者らの研究によると、放射線画像撮影装置に対して上記のような従来のキャリブレーションを行っても、対数変換処理後の出力値Goに基づいて診断用等の最終的な放射線画像を作成すると、特に対数変換処理後の出力値Goの値が小さい画素領域、すなわち対数変換される前の各A/D変換回路からの出力値Giの値がもともと小さい画素領域で、放射線画像上に図19に示すような縞状の模様が現れることが分かった。 However, according to the study by the inventors of the present application, even if the conventional calibration as described above is performed on the radiographic imaging apparatus, the final radiation for diagnosis or the like is based on the output value Go after the logarithmic conversion process. When an image is created, a radiation image is generated particularly in a pixel region where the output value Go after logarithmic conversion processing is small, that is, in a pixel region where the output value Gi from each A / D conversion circuit before logarithmic conversion is originally small. It was found that a striped pattern as shown in FIG.
すなわち、従来のキャリブレーションを行った放射線画像撮影装置の全面に対して一様に低線量の放射線を照射し、それにより各放射線検出素子内に蓄積された電荷を読み出して電荷電圧変換等の処理を行った後、A/D変換回路から出力された出力値Giを対数変換し、対数変換処理後の出力値Goを放射線画像上に表示する。 That is, the entire surface of a conventional radiographic imaging apparatus that has been calibrated is uniformly irradiated with a low dose of radiation, thereby reading out the charge accumulated in each radiation detection element and processing such as charge-voltage conversion Then, the output value Gi output from the A / D conversion circuit is logarithmically converted, and the output value Go after logarithmic conversion processing is displayed on the radiation image.
すると、図19に示したように、同一のA/D変換回路でA/D変換され対数変換された例えば128画素幅の画素領域Rn内では、各画素の対数変換処理後の出力値Goがほぼ同一の値となるのに対して、異なるA/D変換回路でA/D変換され対数変換されて各画素の対数変換処理後の出力値Goが算出された各画素領域Rm、Rn(m≠n)では、画素の対数変換処理後の出力値Goが互いに異なる値になる、すなわち出力値Goに有意な誤差が生じてしまうことが分かった。なお、図19では、各画素領域の出力値Goの誤差が強調されるように表現されている。 Then, as shown in FIG. 19, in the pixel region Rn having a width of, for example, 128 pixels that is A / D converted and logarithmically converted by the same A / D converter circuit, the output value Go after logarithmic conversion processing of each pixel is The pixel regions Rm and Rn (m) in which the output values Go after the logarithmic conversion processing of each pixel are calculated by A / D conversion and logarithmic conversion by different A / D conversion circuits while the values are almost the same. ≠ n), it has been found that the output values Go after the logarithmic conversion processing of the pixels are different from each other, that is, a significant error occurs in the output value Go. In FIG. 19, the error of the output value Go of each pixel region is expressed so as to be emphasized.
最終的な放射線画像を例えば患者の病変部の状態を診断する診断用として用いるような場合、病変部は、放射線が被写体である患者を透過する際に吸収、散乱される等して低くなった低線量の放射線が照射された画素領域に撮影されることが多い。そのため、このような低線量の放射線が照射された画素領域に上記のような縞状の模様が現れてしまうと、医師が病変部の状態を見誤るなどして、誤診につながりかねない。 When the final radiographic image is used, for example, as a diagnosis for diagnosing the condition of a lesioned part of a patient, the lesioned part is lowered due to absorption or scattering when the radiation passes through the patient as a subject. In many cases, the image is taken in a pixel region irradiated with a low dose of radiation. Therefore, if a stripe pattern as described above appears in the pixel region irradiated with such a low dose of radiation, the doctor may misunderstand the state of the lesion, leading to misdiagnosis.
また、出力する出力値Giのばらつきを出力値Giに依存せずに小さい値に抑えることができる高精度のA/D変換回路も存在するが、このような高精度のA/D変換回路は一般的に高価であり、放射線画像撮影装置にはA/D変換回路が多数用いられるため、放射線画像撮影装置の製造コストの増大を招く。そのため、精度がより低く安価なA/D変換回路を用いた場合でも、上記のような現象の発生を防止することができる放射線画像撮影装置のキャリブレーション方法の開発が求められる。 There is also a highly accurate A / D conversion circuit that can suppress variations in the output value Gi to be output to a small value without depending on the output value Gi. In general, it is expensive and a large number of A / D conversion circuits are used in the radiographic imaging apparatus, which increases the manufacturing cost of the radiographic imaging apparatus. Therefore, even when an A / D conversion circuit with lower accuracy and lower cost is used, development of a calibration method for a radiographic imaging apparatus that can prevent the above-described phenomenon from occurring is required.
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、放射線画像において各A/D変換回路の部品ばらつきに起因して発生する画像データ(対数変換処理後の出力値Go)のばらつきを低減することが可能な放射線画像撮影装置のキャリブレーション方法、放射線画像撮影装置、および放射線画像撮影システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the variation in image data (the output value Go after logarithmic conversion processing) generated due to the component variation in each A / D conversion circuit in a radiographic image is obtained. An object of the present invention is to provide a radiographic imaging apparatus calibration method, a radiographic imaging apparatus, and a radiographic imaging system that can be reduced.
前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置のキャリブレーション方法は、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
前記放射線検出素子から前記信号線を通じて電荷を読み出し、前記放射線検出素子ごとに前記電荷を画像データとして出力する複数の読み出し回路と、
を備え、
さらに、前記複数の読み出し回路から出力されたアナログ値の画像データをそれぞれデジタル値の画像データに変換するA/D変換回路を複数備えた放射線画像撮影装置のキャリブレーション方法において、
前記放射線画像撮影装置に対して、前記放射線検出素子が検出し得る放射線の最大線量の半分の線量より低線量側の所定の複数の線量の放射線をそれぞれ照射する放射線照射工程と、
前記複数の線量の放射線の照射により前記放射線検出素子内に蓄積された各電荷をそれぞれ複数の前記アナログ値の画像データとして読み出し、読み出した前記複数のアナログ値の画像データを前記A/D変換回路ごとに複数の前記デジタル値の画像データに変換する読み出し変換工程と、
前記A/D変換回路ごとに変換された前記複数のデジタル値の画像データに基づいて、前記A/D変換回路ごとの前記デジタル値の画像データに対する補正値を算出する補正値算出工程と、
を有することを特徴とする。
In order to solve the above problem, the calibration method of the radiographic image capturing apparatus of the present invention,
A plurality of scanning lines and a plurality of signal lines arranged so as to intersect with each other; a plurality of radiation detecting elements arranged in a two-dimensional manner in each region partitioned by the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines; A detector comprising:
A plurality of readout circuits for reading out charges from the radiation detection elements through the signal lines and outputting the charges as image data for each of the radiation detection elements;
With
Furthermore, in the calibration method of a radiographic imaging apparatus including a plurality of A / D conversion circuits that convert analog value image data output from the plurality of readout circuits into digital value image data, respectively,
A radiation irradiation step of irradiating the radiation imaging apparatus with a plurality of predetermined doses of radiation on a lower dose side than a half of the maximum dose of radiation that can be detected by the radiation detection element;
Each charge accumulated in the radiation detection element by irradiation with the plurality of doses of radiation is read as a plurality of analog value image data, and the read image data of the plurality of analog values is the A / D conversion circuit. A read conversion step of converting the image data into a plurality of digital values for each,
A correction value calculating step for calculating a correction value for the digital value image data for each of the A / D conversion circuits, based on the plurality of digital value image data converted for each of the A / D conversion circuits;
It is characterized by having.
また、本発明の放射線画像撮影装置は、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
前記放射線検出素子から前記信号線を通じて電荷を読み出し、前記放射線検出素子ごとに前記電荷を画像データとして出力する複数の読み出し回路と、
を備え、
前記複数の読み出し回路から出力されたアナログ値の画像データをそれぞれデジタル値の画像データに変換するA/D変換回路を複数備え、
さらに、前記A/D変換回路ごとに変換された前記デジタル値の画像データに基づいて、前記A/D変換回路ごとに前記デジタル値の画像データに対する補正値を算出する補正値算出手段を備え、
前記補正値算出手段は、キャリブレーション時に、前記放射線検出素子が検出し得る放射線の最大線量の半分の線量より低線量側の所定の複数の線量の放射線がそれぞれ照射されて前記放射線検出素子内に蓄積された各電荷がそれぞれ複数の前記アナログ値の画像データとして読み出され、前記A/D変換回路ごとに複数の前記デジタル値の画像データに変換されると、前記A/D変換回路ごとに変換された前記複数のデジタル値の画像データに基づいて前記A/D変換回路ごとの前記デジタル値の画像データに対する補正値を算出することを特徴とする。
Moreover, the radiographic imaging device of the present invention is
A plurality of scanning lines and a plurality of signal lines arranged so as to intersect with each other; a plurality of radiation detecting elements arranged in a two-dimensional manner in each region partitioned by the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines; A detector comprising:
A plurality of readout circuits for reading out charges from the radiation detection elements through the signal lines and outputting the charges as image data for each of the radiation detection elements;
With
A plurality of A / D conversion circuits that convert analog value image data output from the plurality of readout circuits into digital value image data, respectively,
Furthermore, based on the digital value image data converted for each A / D conversion circuit, a correction value calculation means for calculating a correction value for the digital value image data for each A / D conversion circuit,
The correction value calculating means is configured to irradiate a plurality of predetermined doses of radiation on the dose side lower than half of the maximum dose of radiation that can be detected by the radiation detection element during calibration. When the accumulated charges are read out as a plurality of analog value image data and converted into a plurality of digital value image data for each of the A / D conversion circuits, each of the A / D conversion circuits A correction value for the digital image data for each A / D conversion circuit is calculated based on the converted digital image data.
また、本発明の放射線画像撮影システムは、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
前記放射線検出素子から前記信号線を通じて電荷を読み出し、前記放射線検出素子ごとに前記電荷を画像データとして出力する複数の読み出し回路と、
前記画像データを転送する転送手段とを備え、
さらに、前記複数の読み出し回路から出力されたアナログ値の画像データをそれぞれデジタル値の画像データに変換するA/D変換回路を複数備える放射線画像撮影装置と、
前記放射線画像撮影装置から転送された前記画像データに対して対数変換処理を施して最終的な画像データを作成するコンソールと、
を備え、
前記放射線画像撮影装置は、キャリブレーション時に、前記放射線検出素子が検出し得る放射線の最大線量の半分の線量より低線量側の所定の複数の線量の放射線がそれぞれ照射されると、前記放射線検出素子内に蓄積された各電荷をそれぞれ複数の前記アナログ値の画像データとして読み出し、前記A/D変換回路ごとに複数の前記デジタル値の画像データに変換し、前記転送手段により前記A/D変換回路ごとの前記複数のデジタル値の画像データを前記コンソールに転送し、
前記コンソールは、前記放射線画像撮影装置から前記A/D変換回路ごとの前記複数のデジタル値の画像データを受信すると、当該画像データに基づいて前記A/D変換回路ごとの前記デジタル値の画像データに対する補正値を算出することを特徴とする。
Moreover, the radiographic imaging system of the present invention is
A plurality of scanning lines and a plurality of signal lines arranged so as to intersect with each other; a plurality of radiation detecting elements arranged in a two-dimensional manner in each region partitioned by the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines; A detector comprising:
A plurality of readout circuits for reading out charges from the radiation detection elements through the signal lines and outputting the charges as image data for each of the radiation detection elements;
Transfer means for transferring the image data,
Furthermore, a radiographic imaging apparatus comprising a plurality of A / D conversion circuits for converting analog value image data output from the plurality of readout circuits into digital value image data, and
A console that performs logarithmic conversion processing on the image data transferred from the radiation image capturing apparatus to create final image data;
With
When the radiation image capturing apparatus is irradiated with a plurality of predetermined doses of radiation on a dose side lower than half of the maximum radiation dose that can be detected by the radiation detection element during calibration, the radiation detection element Each of the charges stored therein is read out as a plurality of analog value image data, converted into a plurality of digital value image data for each A / D conversion circuit, and transferred to the A / D conversion circuit Transferring image data of the plurality of digital values for each to the console;
When the console receives the image data of the plurality of digital values for each of the A / D conversion circuits from the radiographic imaging device, the image data of the digital values for each of the A / D conversion circuits based on the image data A correction value for is calculated.
本発明のような方式の放射線画像撮影装置のキャリブレーション方法、放射線画像撮影装置、および放射線画像撮影システムによれば、放射線画像撮影装置のキャリブレーション時に、放射線検出素子が検出し得る放射線の最大線量の半分の線量より低線量側の所定の複数の線量の放射線がそれぞれ照射されて放射線検出素子内に蓄積された各電荷がそれぞれ複数のアナログ値の画像データとして読み出され、A/D変換回路ごとに複数のデジタル値の画像データに変換されると、これらのA/D変換回路ごとの複数のデジタル値の画像データに基づいてA/D変換回路ごとのデジタル値の画像データに対する補正値が算出される。 According to the method of calibrating a radiographic imaging apparatus, the radiographic imaging apparatus, and the radiographic imaging system according to the present invention, the maximum radiation dose that can be detected by the radiation detection element during calibration of the radiographic imaging apparatus. A plurality of predetermined doses of radiation on the dose side lower than half the dose of each of the charges and the respective charges accumulated in the radiation detection element are read out as a plurality of analog value image data, respectively, and an A / D conversion circuit When converted into image data having a plurality of digital values for each A / D conversion circuit, a correction value for the image data having a digital value for each A / D conversion circuit is obtained based on the image data having a plurality of digital values for each A / D conversion circuit. Calculated.
このように構成することで、低精度のA/D変換回路を用いる場合でも、A/D変換回路からの出力値Giの値が大きい範囲は勿論、出力値Giの値が小さい範囲においても、各A/D変換回路からの出力値Giの誤差のばらつき度合が許容される許容誤差以下になる。また、仮に誤差ΔGiのばらつき度合が許容誤差を上回るとしても、その上回り方が従来のキャリブレーション方法に比べて格段に低減されるように各A/D変換回路に対するキャリブレーションを行うことが可能となる。 With this configuration, even when a low-precision A / D conversion circuit is used, not only in a range where the output value Gi from the A / D conversion circuit is large, but also in a range where the output value Gi is small, The variation degree of the error of the output value Gi from each A / D conversion circuit is less than an allowable error. Further, even if the variation degree of the error ΔGi exceeds the allowable error, it is possible to perform calibration for each A / D conversion circuit so that the method of exceeding the tolerance ΔGi is significantly reduced as compared with the conventional calibration method. Become.
また、実際の放射線画像撮影では、各A/D変換回路からの出力値Giに対して対数変換処理が施されて、最終的な出力値Goが得られるが、それに基づいて生成される最終的な放射線画像において、各A/D変換回路の部品ばらつきに起因して発生する画像データ(対数変換処理後の出力値Go)のばらつきを低減することが可能となる。 In actual radiographic imaging, a logarithmic conversion process is performed on the output value Gi from each A / D conversion circuit to obtain a final output value Go. The final output value generated based on the logarithmic conversion process is obtained. In a radiological image, it is possible to reduce variations in image data (output value Go after logarithmic conversion processing) caused by component variations in each A / D conversion circuit.
また、放射線画像では、特にA/D変換回路からの出力値Giの値が小さい画素領域、すなわち、その出力値Giを対数変換して得られた対数変換処理後の出力値Goの値が小さい画素領域で、図19に示したような縞状の模様が放射線画像上に現れ易いが、本発明のような方式の放射線画像撮影装置のキャリブレーション方法、放射線画像撮影装置、および放射線画像撮影システムによれば、放射線画像上にそのような縞状の模様が生じることを的確に防止することが可能となる。 Further, in the radiographic image, a pixel region having a particularly small output value Gi from the A / D conversion circuit, that is, a value of the output value Go after logarithmic conversion processing obtained by logarithmically converting the output value Gi is small. In the pixel region, a striped pattern as shown in FIG. 19 is likely to appear on the radiographic image. However, the method of calibrating the radiographic image capturing device of the present invention, the radiographic image capturing device, and the radiographic image capturing system Accordingly, it is possible to accurately prevent the occurrence of such a striped pattern on the radiographic image.
そして、このように放射線画像上の患者の病変部等が撮影された出力値Goが小さい画素領域で縞状の模様が生じることが防止されるため、放射線画像を用いて医師が病変部の診断を行う際に、縞状の模様が発生することによる医師の誤診を的確に防止することが可能となる。 Then, since a striped pattern is prevented from being generated in a pixel region having a small output value Go in which a lesioned part of a patient on the radiographic image is captured in this way, the doctor can diagnose the lesioned part using the radiographic image. It is possible to accurately prevent a doctor's misdiagnosis due to the occurrence of a striped pattern.
以下、本発明に係る放射線画像撮影装置のキャリブレーション方法、放射線画像撮影装置、および放射線画像撮影システムの実施の形態について、図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の図示例のものに限定されるものではない。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a radiation image capturing apparatus calibration method, a radiation image capturing apparatus, and a radiation image capturing system according to the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following illustrated examples.
なお、以下の実施形態では、放射線画像撮影装置として、シンチレータ等を備え、放射された放射線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して放射線検出素子で電気信号を得るいわゆる間接型の放射線画像撮影装置について説明するが、本発明は、シンチレータ等を介さずに放射線を放射線検出素子で直接検出する、いわゆる直接型の放射線画像撮影装置に対しても適用することができる。 In the following embodiments, a so-called indirect radiation that includes a scintillator or the like as a radiographic imaging device, converts the emitted radiation into electromagnetic waves of other wavelengths such as visible light, and obtains an electrical signal with a radiation detection element. Although an image capturing apparatus will be described, the present invention can also be applied to a so-called direct type radiation image capturing apparatus that directly detects radiation with a radiation detection element without using a scintillator or the like.
また、以下の実施形態では、放射線画像撮影装置が、ブッキー装置に装填されたり或いは単独で用いることが可能な可搬型の放射線画像撮影装置である場合について説明するが、この他にも、例えば、支持台等と一体的に形成されている放射線画像撮影装置の場合についても本発明を適用することが可能である。 Further, in the following embodiment, the case where the radiographic image capturing apparatus is a portable radiographic image capturing apparatus that can be loaded into a bucky apparatus or used alone is described. The present invention can also be applied to the case of a radiographic imaging device formed integrally with a support base or the like.
[第1の実施の形態]
第1の実施形態では、本発明に係る放射線画像撮影装置のキャリブレーション方法を放射線画像撮影装置自体が実行する場合について説明する。以下、まず、放射線画像撮影装置の構成等について説明する。
[First Embodiment]
In the first embodiment, a case will be described in which the radiographic imaging apparatus itself executes the calibration method for the radiographic imaging apparatus according to the present invention. Hereinafter, first, the configuration of the radiation image capturing apparatus will be described.
[放射線画像撮影装置]
図1は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観斜視図であり、図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。本実施形態に係る放射線画像撮影装置1は、図1や図2に示すように、筐体2内にシンチレータ3や基板4等が収納されて構成されている。
[Radiation imaging equipment]
FIG. 1 is an external perspective view of the radiographic image capturing apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the radiation
筐体2は、少なくとも放射線入射面Rが放射線を透過するカーボン板やプラスチック等の材料で形成されている。なお、図1や図2では、筐体2がフレーム板2Aとバック板2Bとで形成された、いわゆる弁当箱型である場合が示されているが、筐体2を一体的に角筒状に形成した、いわゆるモノコック型とすることも可能である。
The
また、図1に示すように、筐体2の側面部分には、電源スイッチ36や、LED等で構成されたインジケータ37、図示しないバッテリ41(後述する図7参照)の交換等のために開閉可能とされた蓋部材38等が配置されている。また、本実施形態では、蓋部材38の側面部には、画像データ等を、外部装置に無線で転送するための転送手段であるアンテナ装置39が埋め込まれている。
As shown in FIG. 1, the side surface of the
なお、画像データ等を外部装置に有線方式で転送するように構成することも可能であり、その場合は、例えば、転送手段として、ケーブル等を差し込むなどして接続するための接続端子等が放射線画像撮影装置1の側面部等に設けられる。また、アンテナ装置39は必ずしも蓋部材38に埋め込まれた状態で設けられる必要はなく、筐体2の適宜の位置に必要な数だけ設けることが可能である。
It is also possible to transfer the image data or the like to an external device in a wired manner. In this case, for example, as a transfer means, a connection terminal or the like for connecting by inserting a cable or the like is used as radiation. It is provided on the side surface of the
また、図2に示すように、筐体2の内部には、基板4の下方側に図示しない鉛の薄板等を介して基台31が配置され、基台31には、電子部品32等が配設されたPCB基板33や緩衝部材34等が取り付けられている。なお、本実施形態では、基板4やシンチレータ3の放射線入射面Rには、それらを保護するためのガラス基板35が配設されている。
As shown in FIG. 2, a
シンチレータ3は、基板4の後述する検出部Pに貼り合わされるようになっている。シンチレータ3は、例えば、蛍光体を主成分とし、放射線の入射を受けると300〜800nmの波長の電磁波、すなわち可視光を中心とした電磁波に変換して出力するものが用いられる。
The
基板4は、本実施形態では、ガラス基板で構成されており、図3に示すように、基板4のシンチレータ3に対向する側の面4a上には、複数の走査線5と複数の信号線6とが互いに交差するように配設されている。基板4の面4a上の複数の走査線5と複数の信号線6により区画された各小領域rには、放射線検出素子7がそれぞれ設けられている。
In the present embodiment, the
このように、走査線5と信号線6で区画された各小領域rに二次元状に配列された複数の放射線検出素子7が設けられた領域r全体、すなわち図3に一点鎖線で示される領域が検出部Pとされている。
Thus, the entire region r in which a plurality of
本実施形態では、放射線検出素子7としてフォトダイオードが用いられているが、この他にも例えばフォトトランジスタ等を用いることも可能である。各放射線検出素子7は、図3や図4の拡大図に示すように、スイッチ手段であるTFT8のソース電極8sに接続されている。また、TFT8のドレイン電極8dは信号線6に接続されている。
In the present embodiment, a photodiode is used as the
そして、TFT8は、後述する走査駆動手段15により、接続された走査線5にオン電圧が印加され、ゲート電極8gにオン電圧が印加されるとオン状態となり、放射線検出素子7内で発生し蓄積されている電荷を信号線6に放出させるようになっている。また、TFT8は、接続された走査線5にオフ電圧が印加され、ゲート電極8gにオフ電圧が印加されるとオフ状態となり、放射線検出素子7から信号線6への電荷の放出を停止して、放射線検出素子7内で発生した電荷を放射線検出素子7内に保持して蓄積させるようになっている。
The
ここで、本実施形態における放射線検出素子7やTFT8の構造について、図5に示す断面図を用いて簡単に説明する。図5は、図4におけるX−X線に沿う断面図である。
Here, the structure of the
基板4の面4a上に、AlやCr等からなるTFT8のゲート電極8gが走査線5と一体的に積層されて形成されており、ゲート電極8g上および面4a上に積層された窒化シリコン(SiNx)等からなるゲート絶縁層81上のゲート電極8gの上方部分に、水素化アモルファスシリコン(a−Si)等からなる半導体層82を介して、放射線検出素子7の第1電極74と接続されたソース電極8sと、信号線6と一体的に形成されるドレイン電極8dとが積層されて形成されている。
A
ソース電極8sとドレイン電極8dとは、窒化シリコン(SiNx)等からなる第1パッシベーション層83によって分割されており、さらに第1パッシベーション層83は両電極8s、8dを上側から被覆している。また、半導体層82とソース電極8sやドレイン電極8dとの間には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてn型に形成されたオーミックコンタクト層84a、84bがそれぞれ積層されている。以上のようにしてTFT8が形成されている。
The
また、放射線検出素子7の部分では、基板4の面4a上に前記ゲート絶縁層81と一体的に形成される絶縁層71の上にAlやCr等が積層されて補助電極72が形成されており、補助電極72上に前記第1パッシベーション層83と一体的に形成される絶縁層73を挟んでAlやCr、Mo等からなる第1電極74が積層されている。第1電極74は、第1パッシベーション層83に形成されたホールHを介してTFT8のソース電極8sに接続されている。
In the
第1電極74の上には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてn型に形成されたn層75、水素化アモルファスシリコンで形成された変換層であるi層76、水素化アモルファスシリコンにIII族元素をドープしてp型に形成されたp層77が下方から順に積層されて形成されている。
On the
放射線画像撮影装置1の筐体2の放射線入射面Rから放射線が入射し、シンチレータ3で可視光等の電磁波に変換され、変換された電磁波が図中上方から照射されると、電磁波は放射線検出素子7のi層76に到達して、i層76内で電子正孔対が発生する。放射線検出素子7は、このようにして、シンチレータ3から照射された電磁波を電荷に変換するようになっている。
When radiation enters from the radiation incident surface R of the
また、p層77の上には、ITO等の透明電極とされた第2電極78が積層されて形成されており、照射された電磁波がi層76等に到達するように構成されている。本実施形態では、以上のようにして放射線検出素子7が形成されている。なお、p層77、i層76、n層75の積層の順番は上下逆であってもよい。また、本実施形態では、放射線検出素子7として、上記のようにp層77、i層76、n層75の順に積層されて形成されたいわゆるpin型の放射線検出素子を用いる場合が説明されているが、これに限定されない。
On the
放射線検出素子7の第2電極78の上面には、第2電極78を介して放射線検出素子7にバイアス電圧を印加するバイアス線9が接続されている。なお、放射線検出素子7の第2電極78やバイアス線9、TFT8側に延出された第1電極74、TFT8の第1パッシベーション層83等、すなわち放射線検出素子7とTFT8の上面部分は、その上方側から窒化シリコン(SiNx)等からなる第2パッシベーション層79で被覆されている。
A
図3や図4に示すように、本実施形態では、それぞれ列状に配置された複数の放射線検出素子7に1本のバイアス線9が接続されており、各バイアス線9はそれぞれ信号線6に平行に配設されている。また、各バイアス線9は、基板4の検出部Pの外側の位置で結線10に結束されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, in this embodiment, one
本実施形態では、図3に示すように、各走査線5や各信号線6、バイアス線9の結線10は、それぞれ基板4の端縁部付近に設けられた入出力端子(パッドともいう)11に接続されている。各入出力端子11には、図6に示すように、IC12a等のチップが組み込まれたCOF(Chip On Film)12が異方性導電接着フィルム(Anisotropic Conductive Film)や異方性導電ペースト(Anisotropic Conductive Paste)等の異方性導電性接着材料13を介して接続されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, each
また、COF12は、基板4の裏面4b側に引き回され、裏面4b側で前述したPCB基板33に接続されるようになっている。このようにして、放射線画像撮影装置1の基板4部分が形成されている。なお、図6では、電子部品32等の図示が省略されている。
The
ここで、放射線画像撮影装置1の回路構成について説明する。図7は本実施形態に係る放射線画像撮影装置1の等価回路を表すブロック図であり、図8は検出部Pを構成する1画素分についての等価回路を表すブロック図である。
Here, the circuit configuration of the radiation
前述したように、基板4の検出部Pの各放射線検出素子7は、その第2電極78にそれぞれバイアス線9が接続されており、各バイアス線9は結線10に結束されてバイアス電源14に接続されている。バイアス電源14は、結線10および各バイアス線9を介して各放射線検出素子7の第2電極78にそれぞれバイアス電圧を印加するようになっている。また、バイアス電源14は、後述する制御手段22に接続されており、制御手段22は、バイアス電源14から各放射線検出素子7に印加するバイアス電圧を制御するようになっている。
As described above, each
本実施形態では、バイアス線9の結線10に、結線10(バイアス線9)を流れる電流の電流量を検出する電流検出手段43が設けられている。そして、前述したように、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されると各放射線検出素子7のi層76(図5参照)内で電子正孔対が発生し、それがバイアス線9や結線10に流れ出して結線10等に電流が流れるが、電流検出手段43は、その結線10を流れる電流の増減を検出して放射線の照射の開始や終了を検出できるようになっている。なお、本発明においては、電流検出手段43は必ずしも設けられなくてもよい。
In the present embodiment, the current detection means 43 for detecting the amount of current flowing through the connection 10 (bias line 9) is provided in the
図7や図8に示すように、本実施形態では、放射線検出素子7のp層77側(図5参照)に第2電極78を介してバイアス線9が接続されていることからも分かるように、バイアス電源14からは、放射線検出素子7の第2電極78にバイアス線9を介してバイアス電圧として放射線検出素子7の第1電極74側にかかる電圧以下の電圧(すなわちいわゆる逆バイアス電圧)が印加されるようになっている。
As shown in FIGS. 7 and 8, in this embodiment, it can be seen that the
各放射線検出素子7の第1電極74はTFT8のソース電極8s(図7、図8中ではSと表記されている。)に接続されており、各TFT8のゲート電極8g(図7、図8中ではGと表記されている。)は、後述する走査駆動手段15のゲートドライバ15bから延びる走査線5の各ラインL1〜Lxにそれぞれ接続されている。また、各TFT8のドレイン電極8d(図7、図8中ではDと表記されている。)は各信号線6にそれぞれ接続されている。
The
走査駆動手段15は、本実施形態では、ゲートドライバ15bにオン電圧とオフ電圧を供給する電源回路15aと、走査線5の各ラインL1〜Lxに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧の間で切り替えて各TFT8のオン状態とオフ状態とを切り替えるゲートドライバ15bとを備えている。
In the present embodiment, the
各信号線6は、読み出しIC16内に形成された各読み出し回路17にそれぞれ接続されている。なお、読み出しIC16には1本の信号線6に1個ずつ読み出し回路17が設けられている。
Each
読み出し回路17は、増幅回路18や相関二重サンプリング(Correlated Double Sampling)回路19等で構成されている。また、読み出しIC16内には、各読み出し回路17のほか、アナログマルチプレクサ21やA/D変換回路20が設けられている。なお、図7や図8中では、相関二重サンプリング回路19はCDSと表記されている。また、図8中では、アナログマルチプレクサ21は省略されている。
The
本実施形態では、増幅回路18はチャージアンプ回路で構成されており、オペアンプ18aと、オペアンプ18aにそれぞれ並列にコンデンサ18bおよび電荷リセット用スイッチ18cが接続されて構成されている。また、増幅回路18には、増幅回路18に電力を供給するための電源供給部18dが接続されている。
In the present embodiment, the
また、増幅回路18のオペアンプ18aの入力側の反転入力端子には信号線6が接続されており、増幅回路18の入力側の非反転入力端子には基準電位V0が印加されるようになっている。なお、基準電位V0は適宜の値に設定され、本実施形態では、例えば0[V]が印加されるようになっている。
Further, the
また、増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cは、後述する制御手段22に接続されており、制御手段22によりオン/オフが制御されるようになっている。各放射線検出素子7からの画像データの読み出し処理時に、電荷リセット用スイッチ18cがオフの状態で放射線検出素子7のTFT8がオン状態とされると(すなわち、TFT8のゲート電極8gに走査線5を介して信号読み出し用のオン電圧が印加されると)、当該放射線検出素子7から放出された電荷がコンデンサ18bに流入して蓄積される。
The charge reset
そして、蓄積された電荷量に応じた電圧値がオペアンプ18aの出力側から出力されるようになっている。増幅回路18は、このようにして、各放射線検出素子7から出力された電荷量に応じて電圧値を出力して電荷電圧変換するようになっている。なお、増幅回路18を、放射線検出素子7から出力された電荷に応じて電流を出力するように構成することも可能である。
A voltage value corresponding to the accumulated charge amount is output from the output side of the
各放射線検出素子7からの画像データの読み出し処理時に、各放射線検出素子7から電荷が読み出され、増幅回路18で電荷電圧変換されて出力された電圧値は、相関二重サンプリング回路19で相関二重サンプリング処理されてアナログ値の画像データとして下流側に出力されるようになっている。
During the process of reading image data from each
そして、相関二重サンプリング回路19から出力された各放射線検出素子7ごとの画像データは、アナログマルチプレクサ21(図7参照)に送信され、アナログマルチプレクサ21から順次A/D変換回路20に送信される。そして、A/D変換回路20で順次デジタル値の画像データに変換されて記憶手段40に出力されて順次保存されるようになっている。
The image data for each
なお、本実施形態では、放射線検出素子7からの画像データの読み出し処理の際には、オン電圧が印加される走査線5の各ラインL1〜Lxが順次切り替えられながら、上記のようにして各放射線検出素子7からの画像データの読み出し処理が行われるようになっている。
In the present embodiment, in the process of reading the image data from the
また、本実施形態では、A/D変換回路20やアナログマルチプレクサ21は、読み出しIC16内に1つずつ設けられており、1つのA/D変換回路20(すなわち1つの読み出しIC16)には、128本の信号線6や、信号線6ごとに設けられた128個の読み出し回路17が接続されている。
In the present embodiment, one A /
制御手段22は、図示しないCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピュータや、FPGA(Field Programmable Gate Array)等により構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。 The control means 22 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output interface connected to the bus, an FPGA (Field Programmable Gate Array), or the like (not shown). It is configured. It may be configured by a dedicated control circuit.
そして、制御手段22は、放射線画像撮影装置1の各部材の動作等を制御するようになっている。また、図7等に示すように、制御手段22には、DRAM(Dynamic RAM)等で構成される記憶手段40が接続されている。
And the control means 22 controls operation | movement etc. of each member of the
また、本実施形態では、制御手段22には、前述したアンテナ装置39が接続されており、さらに、検出部Pや走査駆動手段15、読み出し回路17、記憶手段40、バイアス電源14等の各部材に電力を供給するためのバッテリ41が接続されている。また、バッテリ41には、クレードル等の図示しない充電装置からバッテリ41に電力を供給してバッテリ41を充電する際の接続端子42が取り付けられている。
In the present embodiment, the above-described
前述したように、制御手段22は、バイアス電源14を制御してバイアス電源14から各放射線検出素子7に印加するバイアス電圧を設定したり、読み出し回路17の増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cのオン/オフを制御したり、相関二重サンプリング回路19にパルス信号を送信して、そのサンプルホールド機能のオン/オフを制御する等の各種の処理を実行するようになっている。
As described above, the control means 22 controls the
また、制御手段22は、各放射線検出素子7のリセット処理時や放射線画像撮影後の各放射線検出素子7からの画像データの読み出し時に、走査駆動手段15に対して、走査駆動手段15から各走査線5を介して各TFT8のゲート電極8gに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧との間で切り替えさせるためのパルス信号を送信する等の処理を行うようになっている。
Further, the control means 22 performs scanning from the scanning driving means 15 to the scanning driving means 15 at the time of reset processing of each
一方、本実施形態では、制御手段22は、放射線画像撮影装置1のキャリブレーション時に、A/D変換回路20ごとに変換されて出力されたデジタル値の画像データに基づいて、A/D変換回路20ごとのデジタル値の画像データに対する補正値を算出する補正値算出手段として機能するように構成されている。
On the other hand, in the present embodiment, the control means 22 uses the A / D conversion circuit based on the digital value image data converted and output for each A /
以下、上記の構成を有する放射線画像撮影装置1のキャリブレーション方法、および補正値算出手段としての制御手段22における処理の構成について説明する。また、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1および放射線画像撮影装置1のキャリブレーション方法の作用についてもあわせて説明する。
Hereinafter, the calibration method of the
なお、本実施形態では、個々の放射線検出素子7に対するオフセット補正値およびゲイン補正値は既に決定されているものとするが、本キャリブレーション方法後にオフセット補正値およびゲイン補正値を求める従来のキャリブレーション補正を実施してもよく、本キャリブレーションと合わせて実施してもよい。本キャリブレーション前に従来のキャリブレーション補正によりオフセット補正値とゲイン補正値を求めて補正すると、より精度が向上して好ましい。
In this embodiment, it is assumed that the offset correction value and the gain correction value for each
[放射線画像撮影装置のキャリブレーション方法]
以下、まず、本発明に係る放射線画像撮影装置1のキャリブレーション方法、より正確には放射線画像撮影装置1における各A/D変換回路20のキャリブレーション方法の原理について説明する。
[Calibration method for radiation imaging equipment]
Hereinafter, first, the principle of the calibration method of the radiographic
前述したように、放射線画像撮影装置1では、放射線画像撮影後の画像データの読み出し処理において、読み出し回路17により各放射線検出素子7ごとに読み出され電荷電圧変換されたアナログ値の各画像データがそれぞれ所定のA/D変換回路20でデジタル値の各画像データ(すなわちいわゆるrawデータ)に変換されて出力される。
As described above, in the radiographic
また、A/D変換回路20から出力されたこれらのデジタル値の各画像データ(rawデータ)は、上記のように各放射線検出素子7ごとに決定されているオフセット補正値やゲイン補正値等を用いてオフセット補正やゲイン補正等の補正処理が施された後、補正処理が施された各画像データに対して対数変換処理が施される。そして、対数変換された画像データに基づいて診断用等の最終的な画像データが形成される。
Further, each digital image data (raw data) output from the A /
前述したように、A/D変換回路20には複数(例えば128本)の信号線6が接続されており、各信号線6には多数(例えば1000個)の放射線検出素子7がTFT8を介して接続されている。そのため、各A/D変換回路20のキャリブレーションを行う際には、オフセット補正やゲイン補正等の補正処理が施された各放射線検出素子7の画像データの平均値を算出し、その平均値を用いてキャリブレーションが行われる。
As described above, a plurality of (for example, 128)
同じ線量の放射線が照射されても、各放射線検出素子7から読み出される画像データにはゆらぎが生じるが、上記のようにそれらの画像データの平均値を採用することで、それらのゆらぎが相殺され、ゆらぎが低減された値を用いることが可能となるといった利点がある。
Even if the same dose of radiation is irradiated, fluctuations occur in the image data read from each
なお、例えば、個々のA/D変換回路20に接続されている128本の信号線6のうちの所定本数の信号線6に接続された放射線検出素子7や、所定本数の走査線5に接続された放射線検出素子7から読み出された画像データを用いるように構成することも可能である。
For example, among the 128
また、前述したように、rawデータに対してオフセット補正やゲイン補正等の補正処理が施された後の画像データの平均値を、当該A/D変換回路20から出力された画像データという意味で、一括して当該A/D変換回路20からの出力値Giという。また、A/D変換回路20からの出力値Giに対して対数変換処理が施されて出力された値を、対数変換処理後の出力値Goという。
Further, as described above, the average value of the image data after the correction processing such as offset correction and gain correction is performed on the raw data is meant as the image data output from the A /
以下、A/D変換回路20からの出力値Giが0〜65535(=216−1)[LSB]の範囲の値をとるように構成されている場合について説明する。この場合、対数変換処理前の出力値Giの画像分解能Riは65536ということになる。また、対数変換処理後の出力値Roの画像分解能をRo(例えば4096(=212))とし、ダイナミックレンジをD(例えば4桁)とした場合に、対数変換処理では下記(1)式で表される対数変換の式に従って対数変換処理が行われるものとする。
Go=Ro+(Ro/D)×log(Gi/Ri) …(1)
Hereinafter, a case where the output value Gi from the A /
Go = Ro + (Ro / D) × log (Gi / Ri) (1)
この場合、対数変換処理前のA/D変換回路20からの出力値Gi[LSB]と、対数変換処理後の出力値Go[LSB]との関係は、図9のグラフのような関係になる。
In this case, the relationship between the output value Gi [LSB] from the A /
そして、放射線画像撮影装置1には、対数変換処理後の出力値Goの誤差ΔGoが、図10に示すように、対数変換処理前のA/D変換回路20からの出力値Giによらず、出力値Goから一定の数値範囲内すなわちGo−δGo〜Go+δGoの範囲内の値になることが求められる。なお、δGoは、対数変換処理後の出力値Goに許容される誤差ΔGoの限界値を表す許容誤差である。
Then, in the
対数変換処理後の出力値Goに対して、上記のような所定値の許容誤差δGoが許容される場合に、対数変換処理前のA/D変換回路20からの出力値Giに対してどの程度の誤差ΔGi(すなわちいわゆるINL誤差。)が許容されるかを、上記(1)式に基づいて計算する。すなわち、対数変換処理前のA/D変換回路20からの出力値Giに許容される誤差ΔGiの限界値を許容誤差δGiと表す場合、許容誤差δGiがどのように表されるかを上記(1)式に基づいて算出する。
When the predetermined error tolerance δGo as described above is allowed for the output value Go after the logarithmic conversion processing, how much is the output value Gi from the A /
上記(1)式は、変形すると、
Gi=Ri×10^(Go×D/Ro−D) …(2)
に変形される。そこで、この(2)式のGiにGi±δGiを代入し、GoにGo±δGoを代入すると、
Gi±δGi=Ri×10^{(Go±δGo)×D/Ro−D}
となる。
When the above equation (1) is transformed,
Gi = Ri × 10 ^ (Go × D / Ro-D) (2)
Transformed into Therefore, when Gi ± δGi is substituted for Gi in the equation (2) and Go ± δGo is substituted for Go,
Gi ± δGi = Ri × 10 ^ {(Go ± δGo) × D / Ro-D}
It becomes.
そして、これを解くと、許容誤差δGiは、
±δGi=Ri×10^{(Go±δGo)×D/Ro−D}−Gi
=Ri×10^{(Go±δGo)×D/Ro−D}
−Ri×10^(Go×D/Ro−D) …(3)
と表される。
And solving this, the tolerance δGi is
± δGi = Ri × 10 ^ {(Go ± δGo) × D / Ro-D} -Gi
= Ri × 10 ^ {(Go ± δGo) × D / Ro-D}
−Ri × 10 ^ (Go × D / Ro-D) (3)
It is expressed.
対数変換処理後の出力値Goがデジタル値であることを考慮すると、通常、誤差ΔGoは量子化誤差の0.5[LSB]以下であれば許容されるため、誤差範囲の限界値である許容誤差δGoは0.5[LSB]であることが好ましいが、経験上、許容誤差δGoをより厳しい値である0.25[LSB]に設定すればより好ましいことが分かっている。 Considering that the output value Go after the logarithmic conversion process is a digital value, the error ΔGo is normally allowed if it is 0.5 [LSB] or less of the quantization error, so that it is the limit value of the error range. The error δGo is preferably 0.5 [LSB], but experience has shown that it is more preferable to set the allowable error δGo to a stricter value of 0.25 [LSB].
そこで、上記(3)式に、δGo=0.25、Gi=Ri=65536、Go=4096を代入して解くと、
δGi=36.8[LSB]
となる。同じ条件でδGo=0.5の場合にはδGi=73.6[LSB]となる。これを基にして、δGoが0.25[LSB]と0.5[LSB]の場合に許容される許容誤差δGiをグラフに表すと、許容誤差δGiは、図11のグラフのように表される。
Therefore, substituting δGo = 0.25, Gi = Ri = 65536, and Go = 4096 into the above equation (3),
δGi = 36.8 [LSB]
It becomes. When δGo = 0.5 under the same conditions, δGi = 73.6 [LSB]. Based on this, when the allowable error δGi allowed when δGo is 0.25 [LSB] and 0.5 [LSB] is represented in a graph, the allowable error δGi is expressed as in the graph of FIG. The
ところで、前述したように、出力する出力値Giのばらつき(誤差)を、出力値Giに依存せずに、例えば1[LSB]等の小さい値に抑えることができる高精度のA/D変換回路が存在するが、このような高精度のA/D変換回路は一般的に高価であり、放射線画像撮影装置1に用いることは現実的でない。
By the way, as described above, a highly accurate A / D conversion circuit capable of suppressing the variation (error) of the output value Gi to be output to a small value such as 1 [LSB] without depending on the output value Gi. However, such a high-precision A / D conversion circuit is generally expensive, and it is not practical to use it in the
そこで、本実施形態の放射線画像撮影装置1では、A/D変換回路20として、例えば、逐次変換型で、D/Aコンバータとコンパレータ等で構成された低精度のA/D変換回路が用いられる。このようなA/D変換回路では、例えば1[LSB]を構成する部品が直列に65536個接続されて構成されている。
Therefore, in the
従来のA/D変換回路20のキャリブレーション方法では、例えば、放射線検出素子7が検出し得る最大線量の放射線を照射した場合に放射線検出素子7から読み出される画像データ(Gi=65535に相当する。)に基づいて、上記のようなA/D変換回路20から出力される出力値Gi(65535)を記録し、また、放射線画像撮影装置1に放射線を照射しない場合に放射線検出素子7から読み出される画像データ(Gi=0に相当する。)に基づいて、A/D変換回路20から出力される出力値Gi(0)を記録する。
In the conventional calibration method of the A /
そして、各出力値Gi(65535)、Gi(0)に基づいてA/D変換回路20のキャリブレーションが行われ、0[LSB]と65535[LSB]においてA/D変換回路20の出力値Giのばらつきが抑えられるように調整(キャリブレート)される。なお、出力値Gi(65535)を用いる代わりに、放射線検出素子7が検出し得る最大線量の半分の放射線を照射した場合に放射線検出素子7から読み出される画像データ(Gi=32767に相当する。)に基づいてA/D変換回路20から出力される出力値Gi(32767)を用いる場合もある。
The A /
ここで、A/D変換回路20の1[LSB]を構成する部品(例えば抵抗)の相対精度ばらつきσが1.25%であるとし、各A/D変換回路20のこの部品ばらつきによる出力値Giの誤差ΔGi(INL誤差)のばらつきを評価するために、この低精度のA/D変換回路20の精度について考察する。その際、A/D変換回路20の精度を、3σにおけるバラツキ度ΔGi(3σ)で評価する。
Here, it is assumed that the relative accuracy variation σ of the components (for example, resistors) constituting 1 [LSB] of the A /
この3σにおけるバラツキ度ΔGi(3σ)は、下記(4)式に従って算出できる。
ΔGi(3σ)=3×σ×{(Ri−Gi)×Gi/Ri}1/2 …(4)
The variation degree ΔGi (3σ) at 3σ can be calculated according to the following equation (4).
ΔGi (3σ) = 3 × σ × {(Ri−Gi) × Gi / Ri} 1/2 (4)
ここで、上記の場合、σ=0.0125、Ri=65536であるから、上記(4)式は、
ΔGi(3σ)=3×0.0125×{(65536−Gi)×Gi/65536}1/2 …(5)
となる。
In this case, since σ = 0.0125 and Ri = 65536, the above equation (4) is
ΔGi (3σ) = 3 × 0.0125 × {(65536−Gi) × Gi / 65536} 1/2 (5)
It becomes.
この(5)式で表される関数ΔGi(3σ)を、図11に示したδGo=0.25の場合の許容誤差δGi(0.25)とともに図示すると、図12のグラフのように表される。また、図13は、図12におけるGi=0〜8191[LSB]の部分の拡大図である。 When the function ΔGi (3σ) expressed by the equation (5) is illustrated together with the allowable error δGi (0.25) in the case of δGo = 0.25 shown in FIG. 11, it is expressed as a graph of FIG. FIG. 13 is an enlarged view of a portion where Gi = 0 to 8191 [LSB] in FIG.
図12に示すように、この従来のA/D変換回路20のキャリブレーション方法によれば、A/D変換回路20からの出力値Giのほとんどの範囲で誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)が許容誤差δGi(0.25)以下になるが、図13に示すように、A/D変換回路20からの出力値Giが約4095[LSB]以下の範囲では、バラツキ度ΔGi(3σ)は許容誤差δGi(0.25)を上回る。
As shown in FIG. 12, according to the conventional calibration method of the A /
これは、A/D変換回路20からの出力値Giが約4095[LSB]以下の値が小さい範囲では、複数のA/D変換回路20のうち、出力値Giの誤差ΔGiが許容誤差δGi(0.25)を上回るA/D変換回路20が現れたり、出力値Giの誤差ΔGiが許容誤差δGi(0.25)を下回るA/D変換回路20が現れたりすることを意味する。
This is because the error ΔGi of the output value Gi out of the plurality of A /
そのため、放射線画像において、A/D変換回路20からの出力値Giの値が小さい画素領域、すなわち、その出力値Giを対数変換した得られた対数変換処理後の出力値Goの値が小さい画素領域では、図19に示したように、画像上に縞状の模様が現れる。
Therefore, in a radiographic image, a pixel region having a small output value Gi from the A /
そこで、本発明に係る放射線画像撮影装置1のキャリブレーション方法では、上記の考察に基づいて、A/D変換回路20からの出力値Giの値が小さい範囲においても、誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)が許容誤差δGi(0.25)以下になるように、或いは少なくとも誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)が許容誤差δGi(0.25)を上回るとしても上回り方がより低減されるように、各A/D変換回路20に対するキャリブレーションを行うようになっている。
Therefore, in the calibration method of the radiographic
そして、それを実現するために、本発明に係る放射線画像撮影装置1のキャリブレーション方法では、従来のキャリブレーション方法のように、放射線検出素子7が検出し得る最大線量の放射線(或いはその半分の線量の放射線)を放射線画像撮影装置1に照射した場合の画像データに基づく出力値Gi(65535)(或いは出力値Gi(32767))を用いる代わりに、それよりさらに低線量側の線量、すなわち放射線検出素子7が検出し得る最大線量の半分の線量より低線量側の線量の放射線を放射線画像撮影装置1に照射してキャリブレーションを行うようになっている。
And in order to implement | achieve it, in the calibration method of the
また、そのような放射線検出素子7が検出し得る最大線量の半分の線量より低線量側の所定の2通りの線量の放射線を放射線画像撮影装置1に照射して、各A/D変換回路20のキャリブレーションを行うようになっている。
In addition, the radiation
上記の2通りの線量の放射線を放射線画像撮影装置1に照射した場合に、各A/D変換回路20から出力される出力値を、それぞれ出力値Ch、Cl(hはhigh、lはlowを表す。)とすると、上記の(4)式から類推して分かるように、この場合の誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)は、下記(6)式のように表すことができる。
ΔGi(3σ)=3×σ×|{(Ch-Gi)×(Gi-Cl)/(Ch-Cl)}|1/2 …(6)
When the radiation
ΔGi (3σ) = 3 × σ × | {(Ch-Gi) × (Gi-Cl) / (Ch-Cl)} | 1/2 (6)
そして、A/D変換回路20からの出力値Ch、Clを種々変化させて、A/D変換回路20からの出力値Giの値が小さい範囲においても、誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)が許容誤差δGi(0.25)以下になるように、或いは少なくとも誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)が許容誤差δGi(0.25)を上回るとしても上回り方がより低減されるように、出力値Ch、Clを決定すればよい。
Then, by varying the output values Ch and Cl from the A /
図12や図13に示した誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)のグラフの形状からも類推できるように、A/D変換回路20からの出力値Ch、Clのうち、高出力側の出力値Chを65535[LSB]やその半分の32767[LSB]からさらに小さくするほど許容誤差δGi(0.25)に対するバラツキ度ΔGi(3σ)の上回り方が低減されていくことが理解される。これは、放射線画像撮影装置1に照射する放射線の2通りの線量をより低線量側に移行させることに相当する。
As can be inferred from the graph of the variation degree ΔGi (3σ) of the error ΔGi shown in FIG. 12 and FIG. 13, among the output values Ch and Cl from the A /
そこで、例えば、A/D変換回路20からの出力値Chを4800[LSB]とし、出力値Clを700[LSB]とした場合の上記(6)式で表される関数ΔGi(3σ)のグラフを図14およびそのGi=0〜8191[LSB]の部分の拡大図である図15に示す。なお、各図中の破線は、図12および図13に示した上記(5)式で表される誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)を表すグラフである。
Therefore, for example, a graph of the function ΔGi (3σ) represented by the above equation (6) when the output value Ch from the A /
なお、実際には、上記(6)式においてσ=0.0125とし、Gi=0[LSB]とΔGi(3σ)=1[LSB]とを上記(6)式に代入して変数Ch、Clの式を立て、さらに、Gi=65535[LSB]と、δGi(0.25)のGi=65535[LSB]における値である36.8[LSB]とを上記(6)式に代入して変数Ch、Clのもう1つの式を立てて、それらの連立方程式を解くと、Ch≒4800[LSB]、Cl≒700[LSB]が得られる。 Actually, in the above equation (6), σ = 0.0125, Gi = 0 [LSB] and ΔGi (3σ) = 1 [LSB] are substituted into the above equation (6), and the variables Ch, Cl Further, Gi = 65535 [LSB] and 36.8 [LSB] which is a value of Gi = 65535 [LSB] of δGi (0.25) are substituted into the above equation (6) to obtain the variable Ch, If another equation of Cl is established and those simultaneous equations are solved, Ch≈4800 [LSB] and Cl≈700 [LSB] are obtained.
図12や図13に示した従来のキャリブレーション方法の場合に比べて、あくまで一例ではあるが図14や図15に示す本発明のキャリブレーション方法の場合の方が、A/D変換回路20からの出力値Giの誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)が許容誤差δGi(0.25)を上回る度合が格段に小さくなり、出力値Giの僅かな範囲でごく僅かに上回る程度に低減することができる。 Compared to the conventional calibration method shown in FIGS. 12 and 13, the calibration method of the present invention shown in FIG. 14 and FIG. The degree of variation ΔGi (3σ) of the error ΔGi of the output value Gi is much smaller than the allowable error δGi (0.25), and can be reduced to a slight extent within a small range of the output value Gi.
なお、従来のキャリブレーション方法に比べ、本発明のキャリブレーション方法では、出力値Giが高い側(Gi=65535[LSB]に近い側)では誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)が許容誤差δGi(0.25)に近接するようになるが、図10に示したようにこの出力値Giを対数変換すれば、対数変換処理後の出力値Goの誤差ΔGoは限界値δGoで規定される一定の数値範囲内に収まるため、何ら問題を生じない。 Compared to the conventional calibration method, in the calibration method of the present invention, the variation degree ΔGi (3σ) of the error ΔGi on the side where the output value Gi is high (the side close to Gi = 65535 [LSB]) is the allowable error δGi ( However, if the output value Gi is logarithmically converted as shown in FIG. 10, the error ΔGo of the output value Go after logarithmic conversion processing is a certain numerical range defined by the limit value δGo. Because it fits in, there is no problem.
また、本発明のキャリブレーション方法では、出力値Giが0[LSB]近傍のごく小さな値である場合に、誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)が許容誤差δGi(0.25)を越え、1[LSB]程度の値になるが、このように出力値Giが0[LSB]近傍の値である場合には、各A/D変換回路20から出力される出力値GiはA/D変換回路20自体のノイズや増幅回路18や暗電荷によるショットノイズ等のノイズに埋もれてしまう。
Further, in the calibration method of the present invention, when the output value Gi is a very small value near 0 [LSB], the variation degree ΔGi (3σ) of the error ΔGi exceeds the allowable error δGi (0.25), and 1 [LSB However, when the output value Gi is in the vicinity of 0 [LSB], the output value Gi output from each A /
そのため、出力値Giが0[LSB]近傍の値である場合に誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)が許容誤差δGi(0.25)を越えて1[LSB]程度の値になっても、やはり何ら問題を生じることはない。 Therefore, even when the output value Gi is a value in the vicinity of 0 [LSB], even if the variation degree ΔGi (3σ) of the error ΔGi exceeds the allowable error δGi (0.25) and becomes a value of about 1 [LSB], no matter what. There is no problem.
以上のように、本発明に係る放射線画像撮影装置1のキャリブレーション方法では、放射線検出素子7が検出し得る最大線量の少なくとも半分の線量よりさらに低線量側の所定の2通りの線量(すなわち例えば上記のようなCh=4800[LSB]とCl=700[LSB]に相当する線量)の放射線をそれぞれ放射線画像撮影装置1に照射して放射線画像撮影装置1の各A/D変換回路20のキャリブレーションを行う。
As described above, in the calibration method of the radiographic
そして、このように構成することで、各A/D変換回路20からの出力値Giの誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)が許容誤差δGi(0.25)を上回る度合が格段に小さくなり、或いは、誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)を許容誤差δGi(0.25)以下とすることが可能となる。
With this configuration, the degree of variation ΔGi (3σ) of the error ΔGi of the output value Gi from each A /
そのため、放射線画像において、A/D変換回路20からの出力値Giの値が小さい画素領域、すなわち、その出力値Giを対数変換した得られた対数変換処理後の出力値Goの値が小さい画素領域においても、図19に示したような縞状の模様が放射線画像上に現れることを防止することが可能となる。
Therefore, in a radiographic image, a pixel region having a small output value Gi from the A /
なお、本願発明者らの研究では、上記の(6)式において、高出力の出力値Chを放射線検出素子7が検出し得る最大線量(65535[LSB]に相当する。)の約1/8以下の線量に相当する約8191[LSB]以下の値に設定し、低出力の出力値Clを微弱線量に相当する0〜1000[LSB]の値に設定すれば、上記(6)式で算出されるA/D変換回路20からの出力値Giの誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)が許容誤差δGi(0.25)以下になり、或いは、誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)が許容誤差δGi(0.25)を上回るとしても上回る度合を図15に示した程度の非常に小さい値に低減することができるという知見が得られている。
In the study by the present inventors, in the above formula (6), about 1/8 of the maximum dose (corresponding to 65535 [LSB]) that the
しかし、上記の出力値Ch、Clの値や、それらの出力値Ch、Clに相当するキャリブレーション時に放射線画像撮影装置1に照射すべき放射線の所定の2通りの線量を具体的にどのような値に設定すればよいかは、放射線画像撮影装置1に用いられるA/D変換回路20の種類や性能等によって変わり得る。従って、キャリブレーション時に放射線画像撮影装置1に照射すべき放射線の所定の2通りの線量は、放射線画像撮影装置1の仕様に合わせて予め適切な線量に設定される。
However, the output values Ch and Cl and the specific two doses of radiation to be irradiated to the
次に、以上の本発明に係る放射線画像撮影装置1のキャリブレーション方法の原理に基づき、それを実現するための実際のキャリブレーションにおけるフローに従って、本実施形態に係る補正値算出手段としての制御手段22における処理の構成等について説明する。図16は、放射線画像撮影装置1のキャリブレーション方法の手順を表すフローチャートである。
Next, based on the principle of the calibration method of the
放射線画像撮影装置1のキャリブレーション時には、まず、放射線照射工程(図16のステップS1)が実行され、放射線画像撮影装置1に対して、前述したように放射線検出素子7が検出し得る放射線の最大線量の半分の線量より低線量側の所定の2通りの線量の放射線、すなわち上記の出力値Ch、Clに相当する所定の2通りの線量の放射線がそれぞれ照射される。
At the time of calibration of the
続いて、読み出し変換工程(ステップS2)が実行され、上記の2通りの線量の放射線の照射により放射線検出素子7内にそれぞれ蓄積された各電荷が読み出し回路17でそれぞれ2通りのアナログ値の画像データとして読み出され、読み出された2通りのアナログ値の画像データがそれぞれA/D変換回路20ごとに2通りのデジタル値の画像データに変換される。
Subsequently, the readout conversion step (step S2) is executed, and the respective charges accumulated in the
その際、前述したように、制御手段22は、デジタル値に変換された2通りの画像データにそれぞれオフセット補正やゲイン補正等の補正処理を施し、A/D変換回路20に接続された全部または所定の放射線検出素子7からの画像データの平均値を算出して、当該A/D変換回路20からの各出力値Giを生成する。
At that time, as described above, the control means 22 performs correction processing such as offset correction and gain correction on the two types of image data converted into digital values, respectively, and all or all connected to the A /
前述したように、本実施形態では、低精度のA/D変換回路20が用いられているため、A/D変換回路20を構成する部品ばらつきに起因して各A/D変換回路20から各出力値Giにばらつきが生じる。そのため、放射線画像撮影装置1に対して、上記の出力値Ch、Clに相当する所定の2通りの線量の放射線が照射されても、実際の各A/D変換回路20からの高線量側の出力値Gi(high)や低線量側の出力値Gi(low)は必ずしも出力値Ch、Clに一致しない。
As described above, in the present embodiment, since the low-precision A /
そこで、補正値算出手段としての制御手段22は、A/D変換回路20ごとに変換された2通りのデジタル値の画像データ、すなわち上記の実際の各A/D変換回路20からの高線量側の出力値Gi(high)や低線量側の出力値Gi(low)に基づいて、A/D変換回路20ごとに、デジタル値の画像データに対する補正値qを算出するようになっている(ステップS3:補正値算出工程)。
Therefore, the control means 22 serving as the correction value calculating means has two digital value image data converted for each A /
本実施形態では、補正値算出工程(ステップS3)において、制御手段22は、上記の所定の2通りの線量の差に対する、A/D変換回路ごとの2通りのデジタル値の画像データすなわち高線量側の出力値Gi(high)と低線量側の出力値Gi(low)との差の変化率が、予め設定された基準の変化率、すなわち所定の2通りの線量の差に対する出力値Ch、Clの差の変化率に等しくなるようにA/D変換回路20ごとのデジタル値の画像データに対する補正値qを算出するようになっている。
In the present embodiment, in the correction value calculation step (step S3), the control means 22 performs image data of two digital values for each A / D conversion circuit, that is, a high dose with respect to the difference between the two predetermined doses. The change rate of the difference between the output value Gi (high) on the side and the output value Gi (low) on the low dose side is a preset reference change rate, that is, the output value Ch for two predetermined dose differences, The correction value q for the digital image data for each A /
すなわち、照射される放射線の所定の2通りの線量をそれぞれRhigh、Rlowとすると、
(Ch-Cl)/(Rhigh-Rlow)=q×(Gi(high)-Gi(low))/(Rhigh-Rlow)
の関係が成り立つため、補正値qは、結局、予め設定された出力値Ch、Clと、当該各A/D変換回路20から出力された実際の高線量側の出力値Gi(high)や低線量側の出力値Gi(low)に基づいて、
q=(Ch−Cl)/(Gi(high)−Gi(low)) …(7)
に従って算出することができる。
That is, assuming that two predetermined doses of irradiated radiation are Rhigh and Rlow respectively,
(Ch-Cl) / (Rhigh-Rlow) = q × (Gi (high) -Gi (low)) / (Rhigh-Rlow)
Therefore, the correction value q is eventually set to the preset output values Ch and Cl and the actual high-dose-side output value Gi (high) output from each A /
q = (Ch-Cl) / (Gi (high) -Gi (low)) (7)
Can be calculated according to
補正値算出手段としての制御手段22は、A/D変換回路20ごとに、当該各A/D変換回路20から出力された実際の高線量側の出力値Gi(high)や低線量側の出力値Gi(low)を上記(7)式に代入して、A/D変換回路20ごとのデジタル値の画像データに対する補正値qを算出する。
For each A /
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1および放射線画像撮影装置のキャリブレーション方法によれば、放射線画像撮影装置1のキャリブレーション時に、放射線画像撮影装置1に対して、放射線検出素子7が検出し得る放射線の最大線量の半分の線量より低線量側の所定の2通りの線量の放射線をそれぞれ照射する。
As described above, according to the radiographic
そして、放射線検出素子7内に蓄積された各電荷をそれぞれ2通りのアナログ値の画像データとして読み出し、A/D変換回路20ごとに2通りのデジタル値の画像データに変換すると、これらのA/D変換回路20ごとに変換した2通りのデジタル値の画像データ、すなわちA/D変換回路20からの各出力値Giに基づいてA/D変換回路20ごとのデジタル値の画像データに対する補正値qを算出する。
Then, each charge accumulated in the
このように構成することで、低精度のA/D変換回路20を用いる場合でも、A/D変換回路20からの出力値Giの値が大きい範囲は勿論、出力値Giの値が小さい範囲においても、各A/D変換回路20からの出力値Giの誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)が、出力値Giが対数変換された後の出力値Goが所定の誤差範囲δGoに収まるために対数変換処理前の出力値Giに許容される許容誤差δGi(0.25)以下になるように各A/D変換回路20に対するキャリブレーションを行うことが可能となる。
With this configuration, even when the low-precision A /
また、仮に誤差ΔGiのバラツキ度ΔGi(3σ)が許容誤差δGi(0.25)を上回るとしても、その上回り方が従来のキャリブレーション方法に比べて格段に低減されるように各A/D変換回路20に対するキャリブレーションを行うことが可能となる。
Further, even if the variation degree ΔGi (3σ) of the error ΔGi exceeds the allowable error δGi (0.25), each A /
そして、実際の放射線画像撮影では、各A/D変換回路20からの出力値Giに対して対数変換処理が施されて、最終的な出力値Goが得られるが、それに基づいて生成される最終的な放射線画像において、各A/D変換回路20の部品ばらつきに起因して発生する画像データ(対数変換処理後の出力値Go)のばらつきを低減することが可能となる。
In actual radiographic imaging, a logarithmic conversion process is performed on the output value Gi from each A /
また、前述したように、そのような放射線画像では、特にA/D変換回路20からの出力値Giの値が小さい画素領域、すなわち、その出力値Giを対数変換して得られた対数変換処理後の出力値Goの値が小さい画素領域で、図19に示したような縞状の模様が放射線画像上に現れ易いが、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1および放射線画像撮影装置のキャリブレーション方法によれば、放射線画像上にそのような縞状の模様が生じることを的確に防止することが可能となる。
Further, as described above, in such a radiographic image, in particular, a pixel region where the output value Gi from the A /
そして、このように放射線画像上の患者の病変部等が撮影された出力値Goが小さい画素領域で縞状の模様が生じることが防止されるため、放射線画像を用いて医師が病変部の診断を行う際に、縞状の模様が発生することによる医師の誤診を的確に防止することが可能となる。 Then, since a striped pattern is prevented from being generated in a pixel region having a small output value Go in which a lesioned part of a patient on the radiographic image is captured in this way, the doctor can diagnose the lesioned part using the radiographic image. It is possible to accurately prevent a doctor's misdiagnosis due to the occurrence of a striped pattern.
なお、本実施形態では、放射線画像撮影装置1に対して、放射線検出素子7が検出し得る最大線量の半分の線量より低線量側の所定の2通りの線量の放射線を照射して、各A/D変換回路20のキャリブレーションを行う場合について説明したが、放射線画像撮影装置1に、放射線検出素子7が検出し得る最大線量の半分の線量より低線量側の所定の3通り以上の線量の放射線を照射して、各A/D変換回路20のキャリブレーションを行うように構成することも可能である。
In the present embodiment, the radiation
例えば、放射線画像撮影装置1に対して、放射線検出素子7が検出し得る最大線量の半分の線量より低線量側の所定の3通りの線量の放射線を照射して各A/D変換回路20のキャリブレーションを行う場合、各A/D変換回路20からの出力値Giの基準値として予め出力値Ch、Cm、Cl(mはmiddleを表す。)が設定され、出力値Ch、Cm、Clにそれぞれ相当する線量Rhigh、Rmiddle、Rlowの放射線が放射線画像撮影装置1に照射されて各A/D変換回路20のキャリブレーションが行われる。
For example, the radiation
また、その際、補正値qは2通り設定され、A/D変換回路20からの出力値Giが0〜Cm[LSB]の範囲では、上記(7)式から類推されるように、
q0-m=(Cm−Cl)/(Gi(middle)−Gi(low)) …(8)
で算出される補正値q0-mが適用される。
At this time, the correction value q is set in two ways, and when the output value Gi from the A /
q0 -m = (Cm-Cl) / (Gi (middle) -Gi (low)) (8)
The correction value q 0-m calculated in ( 1) is applied.
また、A/D変換回路20からの出力値GiがCm〜65535[LSB]の範囲では、
qm-65535=(Ch−Cm)/(Gi(high)−Gi(middle)) …(9)
で算出される補正値qm-65535が適用される。
Further, when the output value Gi from the A /
q m−65535 = (Ch−Cm) / (Gi (high) −Gi (middle)) (9)
The correction value q m-65535 calculated in (1) is applied.
放射線画像撮影装置1に、放射線検出素子7が検出し得る最大線量の半分の線量より低線量側の所定の4通り以上の線量の放射線を照射して、各A/D変換回路20のキャリブレーションを行うように構成する場合には、各A/D変換回路20からの出力値Giの基準値として予め出力値C1、C2、C3、…(C1<C2<C3<…)を設定して、上記と同様に補正値q0-c2、qc2-c3、…を算出して各範囲の出力値Giに適用する。
Calibration of each A /
なお、本実施形態や上記の変形例において、基準となる低線量側の出力値Cl(または出力値C1)を0[LSB]に設定することも可能である。従って、放射線検出素子7が検出し得る最大線量の半分の線量より低線量側の所定の線量の放射線には、線量が0[ミリレントゲン]の場合、すなわち放射線画像撮影装置1に放射線を照射しない場合も含まれる。
Note that in the present embodiment and the above-described modification, the reference low-dose-side output value Cl (or output value C1) can be set to 0 [LSB]. Accordingly, when the radiation dose is 0 [millientgen], that is, the
また、オフセット補正値とゲイン補正値とA/D変換の補正値qから新たなオフセット補正値とゲイン補正値を算出し直して補正するように構成してもよい。さらに、オフセット補正値とゲイン補正値を求めておかずに、最初にA/D変換の補正値qを求めた後で、同一の画像または最大線量の画像を新たに取得して、画素ごとのオフセット補正値とゲイン補正値を求めるように構成することも可能である。 Further, a new offset correction value and gain correction value may be recalculated and corrected from the offset correction value, gain correction value, and A / D conversion correction value q. Furthermore, after obtaining the A / D conversion correction value q first without obtaining the offset correction value and the gain correction value, a new image of the same image or maximum dose is obtained, and the offset for each pixel is obtained. It is also possible to obtain a correction value and a gain correction value.
[第2の実施の形態]
上記の第1の実施の形態では、放射線画像撮影装置1自体で補正値qを算出する場合について説明した。この場合には、補正値qは例えば記憶手段40に記憶されて放射線画像撮影装置1自体に保持される。そして、放射線画像撮影が行われると、放射線画像撮影装置1内で、各A/D変換回路20から出力された出力値Giに対する補正値qによる補正処理までが自動的に行われる。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the case where the radiographic
しかし、このように構成すると、キャリブレーション時の補正値qの算出や、放射線画像撮影ごとの各A/D変換回路20からの出力値Giに対する補正値qによる補正処理をすべて放射線画像撮影装置1で行わなければならず、放射線画像撮影装置1がバッテリ内蔵型の可搬型の放射線画像撮影装置である場合には、バッテリ41の消耗が激しくなる虞れがある。
However, with this configuration, the radiographic
そこで、本発明の第2の実施形態では、キャリブレーション時の補正値qの算出や、放射線画像撮影ごとの補正処理を放射線画像撮影装置1で行わず、外部装置であるコンソールで行うように構成された放射線画像撮影システムにについて説明する。
Therefore, in the second embodiment of the present invention, the calculation of the correction value q at the time of calibration and the correction processing for each radiographic image capturing are not performed by the radiographic
[放射線画像撮影システム]
図17は、本実施形態に係る放射線画像撮影システムの全体構成を示す図である。放射線画像撮影システム50は、図17に示すように、例えば、放射線を照射して患者の一部である被写体(患者の撮影対象部位)の撮影を行う撮影室R1と、放射線技師等の操作者が被写体に照射する放射線の制御等の種々の操作を行う前室R2、およびそれらの外部に配置される。
[Radiation imaging system]
FIG. 17 is a diagram illustrating an overall configuration of the radiographic image capturing system according to the present embodiment. As shown in FIG. 17, the
撮影室R1には、前述した放射線画像撮影装置1を装填可能なブッキー装置51や、被写体に照射する放射線を発生させる図示しないX線管球を備える放射線発生装置52、放射線画像撮影装置1とコンソール58とが無線通信する際にこれらの通信を中継する無線アンテナ53を備えた基地局54等が設けられている。
In the radiographing room R1, a
なお、図17では、可搬型の放射線画像撮影装置1をブッキー装置51のカセッテ保持部51aに装填して用いる場合が示されているが、前述したように、放射線画像撮影装置1はブッキー装置51や支持台等と一体的に形成されたものであってもよい。また、図17に示したように、放射線画像撮影装置1と基地局54とをケーブルで接続し、ケーブルを介して有線通信でデータを送信することができるように構成することも可能である。
Note that FIG. 17 shows a case where the portable radiographic
本実施形態では、撮影室R1には、放射線画像撮影装置1が持ち込まれた際に挿入されると放射線画像撮影装置1からカセッテIDを読み取って基地局54を介してコンソール58に通知するクレードル55が備えられている。なお、クレードル55は必ずしも設けられなくてもよく、また、クレードル55で単に放射線画像撮影装置1の充電等だけを行うように構成することも可能である。
In the present embodiment, the
また、前室R2には、放射線発生装置52に対して放射線の照射開始等を指示するためのスイッチ手段56等を備えた放射線の照射を制御する操作卓57等が設けられている。
The anterior room R2 is provided with an
放射線画像撮影装置1の構成については前述した通りであるが、本実施形態では、放射線画像撮影装置1ではキャリブレーション時の補正値qの算出や放射線画像撮影ごとの各A/D変換回路20からの出力値Giに対する補正値qによる補正処理を行わない。放射線画像撮影装置1は、キャリブレーション時や放射線画像撮影時に、所定の放射線が照射されると、各放射線検出素子7から読み出した画像データを各A/D変換回路20でデジタル値の画像データに変換し、それらの画像データを、記憶手段40に記憶するとともに、転送手段であるアンテナ装置39を介し、基地局54を介してコンソール58に転送するようになっている。
Although the configuration of the radiographic
また、放射線画像撮影装置1は、上記のようにブッキー装置51に装填されて用いられる場合もあるが、ブッキー装置51には装填されず、いわば単独の状態で用いることもできるようになっている。
The radiographic
すなわち、放射線画像撮影装置1を単独の状態で例えば撮影室R1内に設けられたベッドや図17に示すように臥位撮影用のブッキー装置51B等に上面側に配置してその放射線入射面R(図1参照)上に被写体である患者の手等を載置したり、或いは、例えばベッドの上に横臥した患者の腰や足等とベッドとの間に差し込んだりして用いることもできるようになっている。この場合、例えばポータブルの放射線発生装置52B等から、被写体を介して放射線画像撮影装置1に放射線を照射して放射線画像撮影が行われる。
That is, the radiation
本実施形態では、放射線画像撮影システム50全体の制御を行うコンソール58が、撮影室R1や前室R2の外側に設けられているが、例えば、コンソール58を前室R2等に設けるように構成することも可能である。
In this embodiment, the
コンソール58は、図示しないCPUやROM、RAM、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピュータ等で構成されている。ROMには所定のプログラムが格納されており、コンソール58は、必要なプログラムを読み出してRAMの作業領域に展開してプログラムに従って各種処理を実行し、前述したように放射線画像撮影システム50全体の制御を行うようになっている。
The
コンソール58には、前述した基地局54や操作卓57、ハードディスク等で構成された記憶手段59等が接続されており、また、基地局54を介してクレードル55等が接続され、操作卓56を介して放射線発生装置52等が接続されている。また、コンソール58には、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)等からなる表示画面58aが設けられており、その他、キーボードやマウス等の図示しない入力手段が接続されている。
The
コンソール58は、上記のように基地局54を介して放射線画像撮影装置1の各A/D変換回路20でデジタル値に変換された画像データが転送されてくると、それらの画像データを記憶手段59に記憶させるようになっている。
When the
また、本実施形態では、放射線画像撮影装置1のキャリブレーション時に、上記のように放射線検出素子7が検出し得る最大線量の半分の線量より低線量側の予め設定された所定の2通り(或いは複数)の線量の放射線が照射された放射線画像撮影装置1から各放射線検出素子7ごとに2通り(或いは複数)のデジタル値の画像データが転送されてくると、コンソール58は、それらの画像データに基づいて当該放射線画像撮影装置1の各A/D変換回路20についてそれぞれ補正値qを算出するようになっている。
Further, in the present embodiment, at the time of calibration of the radiographic
従って、本実施形態では、図16に示した放射線画像撮影装置1のキャリブレーション方法の原理に従って行われる各工程のうち、放射線照射工程(ステップS1)は撮影室R1で行われ、読み出し変換工程(ステップS2)は放射線画像撮影装置1内で行われ、補正値算出工程(ステップS3)がコンソール58で行われるようになっている。
Therefore, in this embodiment, among the steps performed in accordance with the principle of the calibration method of the radiographic
以下、放射線画像撮影装置1のキャリブレーション時に、放射線画像撮影装置1に対して放射線検出素子7が検出し得る最大線量の半分の線量より低線量側の所定の2通りの線量の放射線が照射される場合について説明するが、前述したように、放射線画像撮影装置1に対して放射線検出素子7が検出し得る最大線量の半分の線量より低線量側の所定の3通り以上の線量の放射線を照射してキャリブレーションを行うように構成することも可能である。
Hereinafter, at the time of calibration of the radiation
コンソール58は、放射線画像撮影装置1のキャリブレーション時に、放射線画像撮影装置1から、放射線画像撮影装置1に照射された高線量側と低線量側にそれぞれ相当する各放射線検出素子7ごとの2通りの画像データが転送されてくると、それらの画像データに対してオフセット補正やゲイン補正等の補正処理を施した後、各A/D変換回路20ごとに高線量側、低線量側の各画像データの平均値をそれぞれ算出し、各A/D変換回路20からの高線量側および低線量側の各出力値Gi(high)、Gi(low)とする。
There are two
そして、上記(7)式に従って、当該放射線画像撮影装置1の各A/D変換回路20ごとの補正値qを算出して記憶手段59に記憶する。このようにして、コンソール58の記憶手段59には、放射線画像撮影装置1の識別情報(例えばカセッテID)と各A/D変換回路20ごとの補正値qとが対応付けられたテーブルが各放射線画像撮影装置1ごとに記憶されており、放射線画像撮影装置1のキャリブレーションが行われるごとにそれらの値が更新されるようになっている。
Then, the correction value q for each A /
なお、コンソール58は、通常の放射線画像撮影時においては、放射線画像撮影後、当該放射線画像撮影に用いられた放射線画像撮影装置1から各放射線検出素子7のデジタル値の画像データが転送されてくると、それらの画像データに対してオフセット補正やゲイン補正等の補正処理を施す。
Note that the
そして、当該放射線画像撮影装置1の識別情報とそれらの放射線検出素子7が属するA/D変換回路20の情報に基づいて記憶手段59に記憶されたテーブルを参照して当該放射線検出素子7に対応する補正値qを割り出し、当該放射線検出素子7からの画像データに補正値qを乗算するようにして各画像データを補正する。
And it corresponds to the said
そして、コンソール58は、補正した各画像データに対して図9に示したような対数変換処理を施すことによって最終的な画像データを生成するようになっている。
The
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影システム50および放射線画像撮影装置のキャリブレーション方法によれば、上記の第1の実施形態における効果とまったく同様の効果を得ることが可能となる。
As described above, according to the radiographic
そして、実際に放射線画像撮影では、各放射線検出素子7からの画像データに対して対数変換処理が施されて、最終的な画像データが得られるが、それに基づいて生成される最終的な放射線画像において、各A/D変換回路20の部品ばらつきに起因して発生する画像データのばらつきを低減することが可能となる。
In actual radiographic imaging, logarithmic conversion processing is performed on the image data from each
そのため、放射線画像上に図19に示したような縞状の模様が生じることを的確に防止することが可能となり、放射線画像を用いて医師が病変部の診断を行う際に、縞状の模様が発生することによる医師の誤診を的確に防止することが可能となる。 Therefore, it is possible to accurately prevent the occurrence of the striped pattern as shown in FIG. 19 on the radiographic image, and the striped pattern is used when the doctor diagnoses the lesion using the radiographic image. It is possible to accurately prevent a doctor's misdiagnosis due to the occurrence of this.
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されず、発明の本質を逸脱しない限り、種々の変形が可能であることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the essence of the invention.
1 放射線画像撮影装置
5 走査線
6 信号線
7 放射線検出素子
17 読み出し回路
20 A/D変換回路
22 制御手段(補正値算出手段)
39 アンテナ装置(転送手段)
50 放射線画像撮影システム
58 コンソール
Gi A/D変換回路からの出力値(デジタル値の画像データ)
P 検出部
q 補正値
r 領域
Rhigh、Rlow 所定の複数の線量
DESCRIPTION OF
39 Antenna device (transfer means)
50
P detector q correction value r area Rhigh, Rlow predetermined multiple doses
Claims (4)
前記放射線検出素子から前記信号線を通じて電荷を読み出し、前記放射線検出素子ごとに前記電荷を画像データとして出力する複数の読み出し回路と、
を備え、
さらに、前記複数の読み出し回路から出力されたアナログ値の画像データをそれぞれデジタル値の画像データに変換するA/D変換回路を複数備えた放射線画像撮影装置のキャリブレーション方法において、
前記放射線画像撮影装置に対して、前記放射線検出素子が検出し得る放射線の最大線量の半分の線量より低線量側の所定の複数の線量の放射線をそれぞれ照射する放射線照射工程と、
前記複数の線量の放射線の照射により前記放射線検出素子内に蓄積された各電荷をそれぞれ複数の前記アナログ値の画像データとして読み出し、読み出した前記複数のアナログ値の画像データを前記A/D変換回路ごとに複数の前記デジタル値の画像データに変換する読み出し変換工程と、
前記A/D変換回路ごとに変換された前記複数のデジタル値の画像データに基づいて、前記A/D変換回路ごとの前記デジタル値の画像データに対する補正値を算出する補正値算出工程と、
を有することを特徴とする放射線画像撮影装置のキャリブレーション方法。 A plurality of scanning lines and a plurality of signal lines arranged so as to intersect with each other; a plurality of radiation detecting elements arranged in a two-dimensional manner in each region partitioned by the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines; A detector comprising:
A plurality of readout circuits for reading out charges from the radiation detection elements through the signal lines and outputting the charges as image data for each of the radiation detection elements;
With
Furthermore, in the calibration method of a radiographic imaging apparatus including a plurality of A / D conversion circuits that convert analog value image data output from the plurality of readout circuits into digital value image data, respectively,
A radiation irradiation step of irradiating the radiation imaging apparatus with a plurality of predetermined doses of radiation on a lower dose side than a half of the maximum dose of radiation that can be detected by the radiation detection element;
Each charge accumulated in the radiation detection element by irradiation with the plurality of doses of radiation is read as a plurality of analog value image data, and the read image data of the plurality of analog values is the A / D conversion circuit. A read conversion step of converting the image data into a plurality of digital values for each,
A correction value calculating step for calculating a correction value for the digital value image data for each of the A / D conversion circuits, based on the plurality of digital value image data converted for each of the A / D conversion circuits;
A calibration method for a radiographic imaging apparatus, comprising:
前記放射線検出素子から前記信号線を通じて電荷を読み出し、前記放射線検出素子ごとに前記電荷を画像データとして出力する複数の読み出し回路と、
を備え、
前記複数の読み出し回路から出力されたアナログ値の画像データをそれぞれデジタル値の画像データに変換するA/D変換回路を複数備え、
さらに、前記A/D変換回路ごとに変換された前記デジタル値の画像データに基づいて、前記A/D変換回路ごとに前記デジタル値の画像データに対する補正値を算出する補正値算出手段を備え、
前記補正値算出手段は、キャリブレーション時に、前記放射線検出素子が検出し得る放射線の最大線量の半分の線量より低線量側の所定の複数の線量の放射線がそれぞれ照射されて前記放射線検出素子内に蓄積された各電荷がそれぞれ複数の前記アナログ値の画像データとして読み出され、前記A/D変換回路ごとに複数の前記デジタル値の画像データに変換されると、前記A/D変換回路ごとに変換された前記複数のデジタル値の画像データに基づいて前記A/D変換回路ごとの前記デジタル値の画像データに対する補正値を算出することを特徴とする放射線画像撮影装置。 A plurality of scanning lines and a plurality of signal lines arranged so as to intersect with each other; a plurality of radiation detecting elements arranged in a two-dimensional manner in each region partitioned by the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines; A detector comprising:
A plurality of readout circuits for reading out charges from the radiation detection elements through the signal lines and outputting the charges as image data for each of the radiation detection elements;
With
A plurality of A / D conversion circuits that convert analog value image data output from the plurality of readout circuits into digital value image data, respectively,
Furthermore, based on the digital value image data converted for each A / D conversion circuit, a correction value calculation means for calculating a correction value for the digital value image data for each A / D conversion circuit,
The correction value calculating means is configured to irradiate a plurality of predetermined doses of radiation on the dose side lower than half of the maximum dose of radiation that can be detected by the radiation detection element during calibration. When the accumulated charges are read out as a plurality of analog value image data and converted into a plurality of digital value image data for each of the A / D conversion circuits, each of the A / D conversion circuits A radiographic imaging apparatus, wherein a correction value for the digital image data for each of the A / D conversion circuits is calculated based on the converted digital image data.
前記放射線検出素子から前記信号線を通じて電荷を読み出し、前記放射線検出素子ごとに前記電荷を画像データとして出力する複数の読み出し回路と、
前記画像データを転送する転送手段とを備え、
さらに、前記複数の読み出し回路から出力されたアナログ値の画像データをそれぞれデジタル値の画像データに変換するA/D変換回路を複数備える放射線画像撮影装置と、
前記放射線画像撮影装置から転送された前記画像データに対して対数変換処理を施して最終的な画像データを作成するコンソールと、
を備え、
前記放射線画像撮影装置は、キャリブレーション時に、前記放射線検出素子が検出し得る放射線の最大線量の半分の線量より低線量側の所定の複数の線量の放射線がそれぞれ照射されると、前記放射線検出素子内に蓄積された各電荷をそれぞれ複数の前記アナログ値の画像データとして読み出し、前記A/D変換回路ごとに複数の前記デジタル値の画像データに変換し、前記転送手段により前記A/D変換回路ごとの前記複数のデジタル値の画像データを前記コンソールに転送し、
前記コンソールは、前記放射線画像撮影装置から前記A/D変換回路ごとの前記複数のデジタル値の画像データを受信すると、当該画像データに基づいて前記A/D変換回路ごとの前記デジタル値の画像データに対する補正値を算出することを特徴とする放射線画像撮影システム。 A plurality of scanning lines and a plurality of signal lines arranged so as to intersect with each other; a plurality of radiation detecting elements arranged in a two-dimensional manner in each region partitioned by the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines; A detector comprising:
A plurality of readout circuits for reading out charges from the radiation detection elements through the signal lines and outputting the charges as image data for each of the radiation detection elements;
Transfer means for transferring the image data,
Furthermore, a radiographic imaging apparatus comprising a plurality of A / D conversion circuits for converting analog value image data output from the plurality of readout circuits into digital value image data, and
A console that performs logarithmic conversion processing on the image data transferred from the radiation image capturing apparatus to create final image data;
With
When the radiation image capturing apparatus is irradiated with a plurality of predetermined doses of radiation on a dose side lower than half of the maximum radiation dose that can be detected by the radiation detection element during calibration, the radiation detection element Each of the charges stored therein is read out as a plurality of analog value image data, converted into a plurality of digital value image data for each A / D conversion circuit, and transferred to the A / D conversion circuit Transferring image data of the plurality of digital values for each to the console;
When the console receives the image data of the plurality of digital values for each of the A / D conversion circuits from the radiographic imaging device, the image data of the digital values for each of the A / D conversion circuits based on the image data A radiographic imaging system characterized by calculating a correction value for.
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