JP2015100711A - Ｘ線検出器、ｘ線映像装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】領域ごとにフレームレートを独立的に制御可能なＸ線検出器、これを含むＸ線映像装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】２次元に配列して入射されたＸ線に対応される電気的信号を出力する複数のピクセルを含むＸ線検出器１００は、前記複数のピクセルを行（ｒｏｗ）方向に接続する複数のゲートラインと、前記複数のピクセルを列（ｃｏｌｕｍｎ）方向に接続する複数のデータラインと、前記複数のデータラインを介して前記複数のピクセルから電気的信号を読み出す読み出し回路１３０と、前記複数のデータラインと前記読み出し回路１３０との接続をデータラインごとに独立的にオン／オフするスイッチング部１４０を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、対象体にＸ線を照射してその内部を映像化するのに用いられるＸ線検出器、これを含むＸ線映像装置及びその制御方法（Ｘ−ＲＡＹ ＤＥＴＥＣＴＯＲ、ＩＭＡＧＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＨＡＶＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＴＨＥ ＳＡＭＥ）等に関する。

Ｘ線映像装置は、対象体にＸ線を照射して対象体を透過したＸ線を利用して対象体の内部映像を獲得する装置である。対象体を構成する物質の特性によってＸ線の透過性が異なるので、対象体を透過したＸ線の強さまたは強度を利用して対象体の内部構造を映像化することができる。

最近は、対象体の内部で現れる動きを観察できるように、Ｘ線動映像技術が開発されて血管造影術（ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）のようなインターベンション（ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ）手術やＸ線透視法（ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ）などのＸ線映像分野に適用されている。

一方、対象体の内部映像は、使用者が実質的に観察しようとする領域である関心領域と関心領域以外の領域である背景領域とで区分されるが、関心領域と背景領域は映像獲得で要求される条件に差があるので、これらを独立的に制御する技術の開発が必要であった。

本発明の一態様は、領域ごとにフレームレートを独立的に制御可能なＸ線検出器、これを含むＸ線映像装置及びその制御方法等を提供することにある。

本発明の一態様による２次元に配列して入射されたＸ線に対応される電気的信号を出力する複数のピクセルを含むＸ線検出器は、前記複数のピクセルを行（ｒｏｗ）方向に接続する複数のゲートラインと、前記複数のピクセルを列（ｃｏｌｕｍｎ）方向に接続する複数のデータラインと、前記複数のデータラインを介して前記複数のピクセルから電気的信号を読み出す（ｒｅａｄ−ｏｕｔ）読み出し回路と、前記複数のデータラインと前記読み出し回路との接続をデータラインごとに独立的にオン／オフするスイッチング部とを含む。

前記Ｘ線検出器は、前記複数のゲートラインにオン（ｏｎ）信号を印加するゲートドライバと、前記スイッチング部にオン（ｏｎ）信号を印加するスイッチドライバとをさらに含むことができる。

前記スイッチング部は、前記複数のデータラインにそれぞれ接続される複数の第２スイッチング素子を含むことができる。

前記ゲートドライバは、関心領域に対するフレーム映像を獲得するために前記関心領域に対応されるゲートラインにオン信号を印加することができる。

前記スイッチドライバは、関心領域に対するフレーム映像を獲得するために前記関心領域に対応するデータラインが接続された第２スイッチング素子にオン信号を印加することができる。

前記ゲートラインに印加されるオン信号と前記第２スイッチング素子に印加されるオン信号は相互同期することができる。

前記Ｘ線検出器は、関心領域に関する情報に基づいて前記ゲートドライバ及び前記スイッチドライバから出力するオン信号のタイミングを制御する検出器制御部をさらに含むことができる。

前記検出器制御部は、関心領域に対するフレーム映像が背景領域に対するフレーム映像よりも高いフレームレートに獲得されるように前記ゲートドライバ及び前記スイッチドライバを制御することができる。

本発明の一態様によるＸ線映像装置は、対象体にＸ線を照射するＸ線ソース；前記Ｘ線検出器；及び前記Ｘ線検出器で獲得したフレーム映像から関心領域に関する情報を獲得して、前記関心領域に関する情報を前記Ｘ線検出器に伝達する映像処理部を含む。

前記映像処理部は、前記フレーム映像から関心客体を検出し、前記関心客体の位置、大きさまたは動作特性に基づいて前記関心領域を設定することができる。

前記関心領域に関する情報は、前記関心領域の位置、前記関心領域の大きさ及び前記関心領域の動作特性のうちの少なくとも１つとすることができる。

前記映像処理部は、前記関心客体の検出及び前記関心領域の設定をリアルタイムで実行することができる。

前記Ｘ線映像装置は、前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線検出器との間に配置されてＸ線をフィルタリングする関心領域フィルタと、前記関心領域フィルタを移動させるフィルタ駆動部と、前記関心領域フィルタを前記背景領域に対応する位置に移動させるように前記フィルタ駆動部を制御する制御部とをさらに含むことができる。

前記Ｘ線検出器は、前記複数のゲートラインにオン（ｏｎ）信号を印加するゲートドライバと、前記スイッチング部にオン（ｏｎ）信号を印加するスイッチドライバとをさらに含むことができる。

前記Ｘ線検出器は、前記関心領域に関する情報に基づいて前記ゲートドライバ及び前記スイッチドライバから出力するオン信号のタイミングを制御する検出器制御部をさらに含むことができる。

前記制御部は、前記関心領域に関する情報に基づいて前記関心領域に適用されるフレームレートを設定し、設定されたフレームレートに関する情報を前記検出器制御部に伝達することができる。

前記制御部は、前記背景領域に入射されたＸ線の線量に基づいて前記背景領域に適用されるフレームレートを設定し、設定されたフレームレートに関する情報を前記検出器制御部に伝達することができる。

本発明の一態様によるＸ線検出器の制御方法は、関心領域と背景領域に関する情報を受信する段階と、前記関心領域に対するフレーム映像を第１フレームレートによって獲得する段階と、前記背景領域に対するフレーム映像を第２フレームレートによって獲得する段階とを含む。

前記Ｘ線検出器は、前記複数のピクセルを行（ｒｏｗ）方向に接続する複数のゲートラインと、前記複数のピクセルを列（ｃｏｌｕｍｎ）方向に接続する複数のデータラインと、前記複数のデータラインを介して前記複数のピクセルから電気的信号を読み出す読み出し回路と、前記複数のデータラインにそれぞれ接続されて前記複数のデータラインと前記読み出し回路との接続を独立的にオン／オフする複数の第２スイッチング素子とを含むことができる。

前記関心領域に対するフレーム映像を獲得する段階は、前記第１フレームレートにより前記関心領域に対応されるゲートラインにオン信号を印加する段階と、前記関心領域に対応するデータラインが接続された第２スイッチング素子にオン信号を印加する段階とを含むことができる。

前記背景領域に対するフレーム映像を獲得する段階は、前記第２フレームレートにより前記背景領域に対応されるゲートラインにオン信号を印加する段階と、前記背景領域に対応されるデータラインが接続された第２スイッチング素子にオン信号を印加する段階とを含むことができる。

前記第１フレームレートは、前記第２フレームレートよりも大きい値を有することができる。

本発明の一態様によるＸ線映像装置の制御方法は、対象体にＸ線を照射する段階と、前記対象体を透過したＸ線を検出して前記対象体に対するフレーム映像を獲得する段階と、前記対象体に対するフレーム映像から関心領域に関する情報を獲得する段階と、前記関心領域に対するフレーム映像と背景領域に対するフレーム映像を互いに異なるフレームレートによって獲得する段階とを含む。

前記関心領域に関する情報に基づいて前記関心領域に適用されるフレームレートを設定する段階をさらに含むことができる。

前記背景領域に入射されるＸ線をフィルタリングする段階をさらに含むことができる。

前記背景領域に入射されたＸ線の線量に基づいて前記背景領域に適用されるフレームレートを設定する段階をさらに含むことができる。

前記関心領域に関する情報は、前記関心領域の動きの大きさを含み、前記関心領域に適用されるフレームレートを設定する段階は、前記関心領域の動きが大きいほど前記関心領域に適用されるフレームレートを大きく設定する段階を含むことができる。

前記背景領域に適用されるフレームレートを設定する段階は、前記背景領域に入射されたＸ線の線量が少ないほど前記背景領域に適用されるフレームレートを低く設定する段階を含むことができる。

本発明の一態様によれば、関心領域と非関心領域のフレームレートを独立的に制御することで、対象体のＸ線露出量の減少と高画質の映像獲得を同時に実現することができる。

本発明の一実施形態によるＸ線検出器が有するピクセル構造を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態によるＸ線検出器の構成を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態によるＸ線検出器のスイッチング部と読み出し回路の構成を概略的に示す図である。 すべてのピクセルに対して同一フレームレートで電気的信号を獲得する動作を示すタイミング図である。 領域ごとに異なるフレームレートを適用して電気的信号を獲得する動作を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態によるＸ線検出器が電気的信号を獲得する動作を示す他のタイミング図である。 時間によって変化する関心領域の位置と大きさを概略的に示す図である。 関心領域の位置及び大きさの変化によるＸ線検出器の素子のオン／オフ状態変化を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態によるＸ線映像装置の制御ブロック図である。 本発明の一実施形態によるＸ線映像装置に含まれるＸ線チューブの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるＸ線映像装置で設定可能な関心領域の例示を概略的に示す図である。 フィルタリング部をさらに含むＸ線映像装置の制御ブロック図である。 フィルタリング部に含まれる関心領域フィルタの側断面図である。 関心領域と背景領域に入射されたＸ線の線量を概略的に示す図である。 関心客体の動作による関心領域の移動を示す図である。 移動する関心領域を追跡する動作を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態によるＸ線映像装置の外観図である。 本発明の一実施形態によるＸ線検出器の制御方法に関するフローチャートである。 本発明の一実施形態によるＸ線映像装置の制御方法に関するフローチャートである。 背景領域に低線量のＸ線を入射させるＸ線映像装置の制御方法に関するフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の一態様によるＸ線検出器、これを含むＸ線映像装置及びその制御方法の実施形態を詳細に説明する。

Ｘ線映像は、対象体の内部領域のうちのＸ線の透過及び検出が行われる領域が映像化されたものであって、医師や放射線技師のような使用者がＸ線映像中の一部領域に対する情報だけを必要とするか、あるいは一部領域をさらに注意深く観察したいとする場合がある。以下の実施形態では前記一部領域を関心領域（ＲＯＩ）とし、関心領域を除く残りの領域を背景領域（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）とする。

図１は、本発明の一実施形態によるＸ線検出器が有するピクセル構造を概略的に示す図であって、図２は本発明の一実施形態によるＸ線検出器の構成を概略的に示す図である。

図１を参照すると、Ｘ線検出器が２次元に配列されたｎ×ｍ（ｍ、ｎは２以上の整数）個のピクセルを含む場合、これらのピクセルのうちの一部が関心領域として設定されることができる。図１の例示では、説明の便宜のために３×３個のピクセルが関心領域として設定されたものとした。個別ピクセルの位置はマトリックス座標で示すことができるので、関心領域ピクセルは、（２、２）、（２、３）、（２、４）、（３、２）、（３、３）、（３、４）、（４、２）、（４、３）、（４、４）の位置のピクセルであり、残りのピクセルが背景領域ピクセルである。

関心領域は、使用者が直接設定するか、またはあらかじめ保存された情報によってＸ線映像装置が自主的に設定することができる。関心領域の設定に関する内容ついては、Ｘ線映像装置に関する実施例で詳しく説明する。

血管造影術（ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）、Ｘ線透視法（ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ）などのＸ線診断または手術分野においてＸ線動映像を撮影する場合、関心領域に対する映像を高いフレームレート（ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ）で獲得することで関心領域内の動きをさらに細密に捕捉することができる。

しかし、背景領域の場合には、動きがほとんどないか、動きがあるとしても関心対象でないので高いフレームレートを適用する必要性が低い。また、背景領域に相対的に低いフレームレートを適用することで、１つのフレーム映像を獲得するのに使用されるＸ線の線量（ｄｏｓｅ）が増加されて映像の品質を向上させることができるという利点がある。

従来のＸ線検出器は、ピクセルごとにフレームレートを独立的に調節することができなかったので、関心領域と背景領域のフレームレートを異なるように調節することができなかったが、本発明の一実施形態によるＸ線検出器はピクセルごとにフレームレートを独立的に調節することができる構造を有する。以下、図２を参照して本発明の一実施形態によるＸ線検出器の構造を具体的に説明する。

図２を参照すると、本発明の一実施形態によるＸ線検出器１００は、Ｘ線を検出し、検出されたＸ線を電気的信号に変換する領域である検出領域１１０、検出領域１１０に信号読み出し（ｒｅａｄ−ｏｕｔ）に関するオン／オフ信号を伝送するゲートドライバ１２０、検出領域１１０からＸ線の強さに対応する電気的信号を読み出す読み出し回路１３０、検出領域１１０と読み出し回路１３０の接続をオン／オフするスイッチング部１４０、スイッチング部１４０にオン／オフ信号を伝送するスイッチドライバ１５０及びゲートドライバ１２０とスイッチドライバ１５０を制御する検出器制御部１６０を含む。

検出領域１１０で検出されたＸ線を電気的信号に変換する方式としては、直接変換（ｄｉｒｅｃｔ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）方式と間接変換（ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）方式とがある。

直接変換方式では、検出領域１１０にＸ線が入射されると検出領域１１０に備えられた受光素子内部に一時的に電子−正孔対が生成され、受光素子の両端に印加されている電場により電子は陽極に、正孔は陰極に移動するので、読み出し回路１３０で前記電子または正孔の流れを電気的信号として読み出す。直接変換方式では、ａ−Ｓｅ（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｅｌｅｎｉｕｍ）、ＣｄＺｎＴｅ、ＨｇＩ_２、ＰｂＩ_２などの光電導体（ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を受光素子として用いることができる。

間接変換方式では、検出領域１１０が閃光体（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）をさらに備え、入射されたＸ線が閃光体と反応して可視光線に変換されると変換された可視光線を受光素子が感知して電気的信号に変換する。間接変換方式では、ａ−Ｓｉ（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）などのフォトダイオードを受光素子として用いることができ、閃光体としては、薄膜状のＧＡＤＯＸ閃光体、マイクロ柱型または針構造型のＣＳＩ（Ｔ１）などが用いられる。

本発明の一実施形態では、直接変換方式と間接変換方式のうちのいずれを用いることができるが、以下の実施形態では、間接変換方式を適用して説明する。

検出領域１１０は、前記図１の例示のように２次元に配列されたｎ×ｍ個のピクセルを含み、それぞれのピクセルには入射されたＸ線の強さに対応する電荷が生成されるフォトダイオード１１１、生成された電荷を保存するキャパシタ１１２及びキャパシタ１１２に保存された電荷がデータラインＤＬを介して流れることをオン／オフする第１スイッチング素子１１３が含まれる。

Ｘ線検出器１００に入射されたＸ線が閃光体（図示せず）によって可視光線に変換され、変換された可視光線がフォトダイオード１１１に到達すると、フォトダイオード１１１は可視光線の強さに対応する量（ａｍｏｕｎｔ）の電荷を生成する。生成された電荷はキャパシタ１１２に保存される。

第１スイッチング素子１１３にオン信号が入力されると、すなわち、第１スイッチング素子１１３がオンされるとキャパシタ１１２に保存された電荷がデータラインＤＬを介して流れ、オン信号が入力されないと第１スイッチング素子１１３のオフ状態が維持されてキャパシタ１１２に電荷が蓄積される。

第１スイッチング素子１１３の一例としてトランジスタが用いられ、図２の実施形態では、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いるものとする。よって、第１スイッチング素子１１３のゲートに所定大きさ以上の電圧信号を印加するとキャパシタ１１２に保存された電荷が第１スイッチング素子１１３のソースからドレインに流れるようになる。第１スイッチング素子１１３にオンさせるためにゲートに印加される電圧信号をオン信号またはゲート信号とする。

第１スイッチング素子１１３は、行（ｒｏｗ）ごとにゲートラインＧＬにより接続され、列（ｃｏｌｕｍｎ）ごとにデータラインＤＬにより接続される。図２の例示では、同一行に配列されたｍ個の第１スイッチング素子１１３が１つのゲートラインＧＬにより接続され、同一列に配列されたｎ個の第１スイッチング素子１１３が１つのデータラインＤＬにより接続される。

ゲートドライバ１２０は、ｎ個のゲートラインＧＬ（１）、ＧＬ（２）、…、ＧＬ（ｎ）に順にゲート信号を印加する。ゲートドライバ１２０がゲートラインＧＬにゲート信号、すなわちオン信号を印加すると、該当のゲートラインに接続されたｍ個の第１スイッチング素子１１３がオンされ、該当のピクセルのキャパシタ１１２に保存された電荷が第１スイッチング素子１１３を介してデータラインＤＬに流れる。すなわち、Ｘ線検出器１１０はラインスキャン（ｌｉｎｅ ｓｃａｎ）を介してＸ線映像を獲得する。

ｍ個のデータラインＤＬ（１）、ＤＬ（２）、…、ＤＬ（ｍ）を介して伝達する電気的信号は読み出し回路１３０に入力されるが、データラインの一端、すなわち、検出領域１１０と読み出し回路１３０との間にはスイッチング部１４０が備えられてデータラインと読み出し回路１３０との接続を選択的にオン／オフする。

スイッチドライバ１５０がスイッチング部１４０にオン信号を印加してスイッチング部１４０がオンされると、検出領域１１０から伝達する電気的信号が読み出し回路１３０に入力され、スイッチング部１４０がオフ状態の場合には電気的信号が読み出し回路１３０に入力されない。

スイッチング部１４０は、ｍ個のデータラインごとに独立的に読み出し回路１３０との接続をオン／オフさせることができるので、以下の図３を参照してスイッチング部１４０と読み出し回路１３０の構成を説明する。

図３は、本発明の一実施形態によるＸ線検出器のスイッチング部と読み出し回路の構成を概略的に示す図である。

図３を参照すると、スイッチング部１４０は、ｍ個のデータラインにそれぞれ対応するｍ個の第２スイッチング素子１４０−１、１４０−２、…、１４０−ｍを含むことができる。第２スイッチング素子は、オン信号が入力されるとオフされ、オン信号が入力されないとオンするものとする。第２スイッチング素子の種類には制限がないので、例えばトランジスタやサイリスタ（ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）などの半導体素子が用いられる。

スイッチドライバ１５０は、ｍ個の第２スイッチング素子を個別的にオン／オフさせることができる。よって、ｍ個のデータラインごとに個別的に読み出し回路１３０との接続がオン／オフされるので、関心領域に対応するゲートラインにオン信号が入力され、関心領域に対応するデータラインが読み出し回路１３０と接続されると関心領域に該当するピクセルから電気的信号を読み出すことができる。

関心領域に対応するゲートラインは、関心領域に対応するピクセルが接続されたゲートラインであって、１つのゲートラインに接続されたｍ個のピクセルのうちの１つでも関心領域に対応するピクセルがあればそのゲートラインは関心領域に対応するゲートラインとなる。

同様に、関心領域に対応するデータラインは、関心領域に対応するピクセルが接続されたデータラインであって、１つのデータラインに接続されたｎ個のピクセルのうちの１つでも関心領域に対応するピクセルがあればそのデータラインは関心領域に対応するデータラインとなる。

具体的な例として、関心領域が図２に示されたように、すなわち、（２、２）、（２、３）、（２、４）、（３、２）、（３、３）、（３、４）、（４、２）、（４、３）、（４、４）の位置のピクセルが関心領域に対応する場合、ゲートドライバ１２０は、ＧＬ（２）にオン信号を印加し、スイッチドライバ１５０は、ＤＬ（２）、ＤＬ（３）、ＤＬ（４）に接続された第２スイッチング素子１４０−２、１４０−３、１４０−４にオン信号を印加する。

第１スイッチング素子１１３のゲートにオン信号が入力されても、データラインに接続された第２スイッチング素子がオンされていなければキャパシタ１１２に充電された電荷が放電しない。よって、ＧＬ（２）に接続されたピクセルのうちのＤＬ（２）、ＤＬ（３）、ＤＬ（４）に接続されたピクセル、すなわち、（２、２）、（２、３）、（２、４）位置のピクセルだけでキャパシタ１１２に充電された電荷がデータラインに沿って放電し、残りのピクセルでは電荷がキャパシタ１１２に蓄積される。

そして、順にＧＬ（３）とＧＬ（４）にオン信号を印加し、第２スイッチング素子１４０−２、１４０−３、１４０−４にオン信号を印加する。ゲートラインに印加されるオン信号と第２スイッチング素子に印加されるオン信号は互いに同期することができる。

上述のように、ピクセルごとに電気的信号を独立的に読み出すことができるので、領域ごとにフレームレートも独立的に制御することができる。フレームレートの制御については、以下の図４Ａ及び図４Ｂで具体的に説明する。

読み出し回路１３０は、ｍ個のデータラインにそれぞれ対応するｍ個の増幅器１３１ａと各増幅器１３１ａの入力端と出力端に接続されたキャパシタ１３１ｂを含む。

増幅器１３１ａは、スイッチング部１４０と接続された第１入力端、基準電圧Ｖｒｅｆが印加される第２入力端及び出力端を含むので、一例として、第１入力端は増幅器１３１ａのマイナス端子であり、第２入力端は増幅器１３１ａのプラス端子とすることができる。出力端はマルチプレクサ１３２と接続される。

キャパシタ１３１ｂの一端は増幅器１３１ａの第１入力端と接続され、他端は増幅器１３１ａの出力端と接続される。また、図示しないが、キャパシタ１３１ｂの両端をスイッチで接続してキャパシタ１３１ｂに充電された電圧を放電することができる。

増幅器１３１ａから出力された電気的信号はマルチプレクサ１３２に入力され、マルチプレクサ１３２は入力された電気的信号を順に外部の映像処理部に伝達する。そのために、マルチプレクサ１３２は各増幅器１３１ａに対応するスイッチを含むことができる。

図４Ａはすべてのピクセルに対して同一フレームレートで電気的信号を獲得する動作を示すタイミング図であり、図４Ｂは領域ごとに異なるフレームレートを適用して電気的信号を獲得する動作を示すタイミング図である。

フレームレートは、Ｘ線検出器でフレーム映像を獲得する速度を示す因子であって、秒当たり獲得するフレーム映像の数（ｆｐｓ）をその単位とすることができる。Ｘ線動映像分野では、５ｆｐｓ、１０ｆｐｓ、１５ｆｐｓ、２０ｆｐｓ、３０ｆｐｓなどの速度でフレーム映像を獲得することができるので、従来にはすべてのピクセルに対して同一フレームレートを適用した。

図４Ａを参照すると、ｎ×ｍ個のピクセル全体に同一フレームレートを適用して電気的信号を読み出す場合、一番目のゲートラインＧＬ（１）からｎ番目のゲートラインＧＬ（ｎ）まで順にゲート信号を印加する。よって、ピクセル全体に対して１つのフレーム映像を獲得するのにかかる時間のフレームタイム（ＦＴ）はライン当たりゲート信号印加時間のラインタイム（ＬＴ）とラインの個数（ｎ）によって決定される。ここで、ラインは行（ｒｏｗ）を意味する。

上述のように、本発明の一実施形態によるＸ線検出器１００は、ピクセルごとに電気的信号を独立的に読み出すことができる。関心領域に対してだけ電気的信号を読み出す場合には、図４Ｂに示すように、関心領域に対応するゲートラインにだけオン信号を印加すれば良いので、フレームタイムよりもさらに短い時間に関心領域に対するフレーム映像を得ることができる。

例えば、関心領域に対するフレーム映像を背景領域に対するフレーム映像より２倍早い速度で獲得しようとする場合には、図４Ｂに示すように、関心領域に対するラインスキャンを２回実行する間に、背景領域に対するラインスキャンは１回実行する。すなわち、関心領域に対するフレーム映像を２枚獲得する間に背景領域に対するフレーム映像は１枚獲得する。

背景領域に対するフレーム映像を関心領域に対するフレーム映像と同一フレームレートで獲得する場合と比較すると、フレーム映像を２枚獲得するのに用いるＸ線の線量が蓄積されて１枚を獲得することになるので、映像の品質が向上する。

関心領域が、上述の図２の例示のような場合、ＧＬ（２）、ＧＬ（３）、ＧＬ（４）だけにゲート信号を順に印加すれば良いので、関心領域に対する１つのフレーム映像を獲得するのにかかる時間（ＦＴ_Ｒ）は全体領域に対するフレーム映像を得るのにかかる時間（ＦＴ）の３／ｎで減る。

図５は、本発明の一実施形態によるＸ線検出器が電気的信号を獲得する動作を示す他のタイミング図である。図５のタイミング図は、フレーム映像が獲得される任意の時点を示すものである。

上述の図４Ｂでは、関心領域に対するフレーム映像を背景領域に対するフレーム映像よりも２倍早い速度で獲得する場合を例示したが、図５の例示では、関心領域に対するフレーム映像を３０ｆｐｓの速度で獲得し、背景領域に対するフレーム映像を５ｆｐｓの速度で獲得する場合を例に示した。

この場合、関心領域に対するフレーム映像は１秒に３０枚獲得し、背景領域に対するフレーム映像は１秒に５枚獲得する。よって、図５に示すように背景領域に対するフレーム映像が１枚獲得される０．２秒の間に関心領域に対するフレーム映像６枚を獲得することができる。

上述のように、Ｘ線検出器１００は、関心領域に対するフレーム映像を高いフレームレートで獲得して関心領域内で示される動きをさらに細密に捕捉することができ、動き捕捉の大切さが相対的に低い背景領域に対してはフレーム映像を低いフレームレートで獲得して優れる映像品質を確保することができる。ここで、フレームレートの高低は相対的なものである。

後述のように、Ｘ線映像装置は、対象体のＸ線露出量を減少させるために背景領域に低線量のＸ線を入射させることができる。低線量のＸ線が入射された背景領域は映像品質が低下されるおそれがあるが、Ｘ線検出器１００が背景領域に対するフレーム映像を低いフレームレートで獲得することで、映像品質を回復させることができる。

具体的に、Ｘ線検出器１００が背景領域に対するフレーム映像を低いフレームレートで獲得する場合、背景領域に該当するピクセルは関心領域に該当するピクセルより低い頻度数で第１スイッチング素子１１３または第２スイッチング素子１４０がオンされるので、信号の読み出し周期が長くなって、その分電荷蓄積量が増える。よって、背景領域に低線量のＸ線が入射されても映像品質の低下を減少させることができる。

図６は、時間によって変化する関心領域の位置と大きさを概略的に示す図であり、図７は、関心領域の位置及び大きさの変化によるＸ線検出器の素子のオン／オフ状態変化を概略的に示す図である。

Ｘ線動映像の撮影中には、図６に示すように、関心領域の位置と大きさが時間によって変化することができる。例えば、Ｘ線検出器１００が血管造影術に用いられ、関心領域が血管に挿入される手術道具を含む領域の場合、血管内で手術道具の動きによって関心領域の位置と大きさが変化することができる。

図６の例示によれば、３×３の大きさを有し、（２、２）、（２、３）、（２、４）、（３、２）、（３、３）、（３、４）、（４、２）、（４、３）、（４、４）に位置するピクセルに対応する関心領域が、△ｔほどの時間が経過した後には４×３の大きさを有し、（ｎ−４、ｍ−３）、（ｎ−４、ｍ−２）、（ｎ−４、ｍ−１）、（ｎ−３、ｍ−３）、（ｎ−３、ｍ−２）、（ｎ−３、ｍ−１）、（ｎ−２、ｍ−３）、（ｎ−２、ｍ−２）、（ｎ−２、ｍ−１）、（ｎ−１、ｍ−３）、（ｎ−１、ｍ−２）、（ｎ−１、ｍ−１）に位置するピクセルに対応している。

Ｘ線検出器１００は、時間による関心領域の位置及び大きさ変化を反映してフレーム映像を獲得することができる。図７を参照すると、関心領域が前記図６の左側に示すような場合には、ＧＬ（２）、ＧＬ（３）、ＧＬ（４）に順にオン信号を印加し、ＤＬ（２）、ＤＬ（３）、ＤＬ（４）にそれぞれ接続された第２スイッチング素子１４０−２、１４０−３、１４０−４をオフする。

そして、△ｔほどの時間が経過した後に関心領域が前記図６の右側に示すように移動した場合には、ＧＬ（ｎ−４）、ＧＬ（ｎ−３）、ＧＬ（ｎ−２）、ＧＬ（ｎ−１）に順にオン信号を印加し、ＤＬ（ｍ−３）、ＤＬ（ｍ−２）、ＤＬ（ｍ−１）にそれぞれ接続された第２スイッチング素子をオフする。

上述においては、検出器制御部１６０がゲートドライバ１２０とスイッチドライバ１５０を制御するものとした。検出器制御部１６０は、Ｘ線検出器１００外部の映像処理部から関心領域に関する情報を受信し、ゲートドライバ１２０とスイッチドライバ１５０が関心領域に対応するゲートラインと第２スイッチング素子にオン信号を印加するように制御してもよい。

具体的に、検出器制御部１６０は、関心領域に対応するゲートラインと第２スイッチング素子を選択し、選択されたゲートラインと第２スイッチング素子に印加されるオン信号のタイミングを制御する。このとき、検出器制御部１６０は、第２スイッチング素子に印加されるオン信号のタイミングを該当のゲートラインに印加されるオン信号のタイミングと同期させることができる。

オン信号のタイミングは、関心領域と背景領域に適用されるフレームレートによって変化するので、各領域に適用されるフレームレートは検出器制御部１６０で設定するか、Ｘ線映像装置に備えられた制御部で設定するか、または使用者が設定することができる。

検出器制御部１６０やＸ線映像装置に備えられた制御部でフレームレートを設定する場合には、関心領域内の動作特性を反映して関心領域に適用されるフレームレートを設定することができ、背景領域に入射されたＸ線の線量を反映して背景領域に適用されるフレームレートを設定することができる。

具体的な例として、関心領域内の動きが大きいほど関心領域に適用されるフレームレートを高く設定し、背景領域に入射されるＸ線の線量が少ないほど背景領域に適用されるフレームレートを低く設定することができる。

上記図３をさらに参照すると、検出器制御部１６０は、関心領域に関する情報を受信し、ＧＬ（２）、ＧＬ（３）、ＧＬ（４）を関心領域に対応するゲートラインとして選択し、ＤＬ（２）、ＤＬ（３）、ＤＬ（４）に接続される第２スイッチング素子１４０−２、１４０−３、１４０−４を関心領域に対応する第２スイッチング素子として選択する。

関心領域に対するフレーム映像を獲得するために、検出器制御部１６０は、先にＧＬ（２）にオン信号を印加し、ＤＬ（２）、ＤＬ（３）、ＤＬ（４）に接続された第２スイッチング素子１４０−２、１４０−３、１４０−４にオン信号を印加する。検出器制御部１６０は、第２スイッチング素子とＧＬ（２）にオン信号を同時に印加することができる。ここで、検出器制御部１６０が信号を印加するということは、信号が印加されるようにゲートドライバ１２０及びスイッチドライバ１５０を制御するということを意味する。

ＧＬ（２）にオン信号の印加が完了すると、ＧＬ（３）にオン信号を印加し、同時にＤＬ（２）、ＤＬ（３）、ＤＬ（４）に接続された第２スイッチング素子１４０−２、１４０−３、１４０−４にオン信号を印加することができる。

ＧＬ（３）にオン信号の印加が完了すると、ＧＬ（４）にオン信号を印加し、同時にＤＬ（２）、ＤＬ（３）、ＤＬ（４）に接続された第２スイッチング素子１４０−２、１４０−３、１４０−４にオン信号を印加することができる。

一方、第２スイッチング素子のそれぞれに印加されるオン信号も同時に印加することができるが、Ｘ線検出器１００を構成する素子の特性によって、ゲート信号が先に到達するピクセルに対応する第２スイッチング素子から順にオン信号が印加されることが可能である。

また、ゲート信号と第２スイッチング素子のオン信号においても検出器１００を構成する素子の特性によってゲート信号印加の後に、第２スイッチング素子にオン信号が印加されることが可能である。

以下、Ｘ線検出器を含むＸ線映像装置に関する実施形態を説明する。

図８は、本発明の一実施形態によるＸ線映像装置の制御ブロック図であり、図９は本発明の一実施形態によるＸ線映像装置に含まれるＸ線チューブの構成を示す断面図である。

図８を参照すると、本発明の一実施形態によるＸ線映像装置２００は、Ｘ線を発生させて照射するＸ線ソース２１０、照射されたＸ線を検出してフレーム映像を獲得するＸ線検出器１００、フレーム映像から関心領域に関する情報を獲得する映像処理部２３０、及びＸ線ソース２１０を制御する制御部２２０を含む。

図９を参照すると、Ｘ線ソース２１０は、Ｘ線を発生させるＸ線チューブ２１１を含むことができる。Ｘ線チューブ２１１のガラス管２１１ａ内部には陽極２１１ｃと陰極２１１ｅが用意され、ガラス管２１１ａ内部を高真空状態とさせ、陰極２１１ｅのフィラメント２１１ｈを加熱して熱電子を発生させる。フィラメントに接続された電気導線２１１ｆに電流を印加してフィラメント２１１ｈを加熱することができる。

陰極２１１ｅは、フィラメント２１１ｈと電子を収束させる収束電極２１１ｇを含み、収束電極２１１ｇをフォーカシングコップ（ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｃｕｐ）とも言う。

そして、陽極２１１ｃと陰極２１１ｅとの間に高電圧を印加すると熱電子が加速されて陽極のターゲット物質２１１ｄに衝突しながらＸ線を発生させる。陽極のターゲット物質２１１ｄとしては、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏなどの高抵抗材料が用いられる。発生したＸ線は、ウィンドウ２１１ｉを介して外部に照射され、ウィンドウの材料としてはベリリウム（Ｂｅ）薄膜が用いられる。

陽極２１１ｃと陰極２１１ｅとの間に加わる電圧を管電圧といい、その大きさは波高値（ｋｖｐ）で示すことができる。管電圧が増加すると熱電子の速度が増加され、結果的にターゲット物質に衝突して発生するＸ線のエネルギー（光子エネルギー）が増加される。また、Ｘ線の照射方向にフィルタを配置してＸ線のエネルギーを調節することができるので、ウィンドウ２１１ｉの前面または後面に特定波長帯域のＸ線をフィルタリングするフィルタを位置させて特定エネルギー帯域のＸ線をフィルタリングすることができる。例えば、アルミニウムや銅のようなフィルタを配置すると、低エネルギー帯域のＸ線がフィルタリングされて照射されるＸ線のエネルギーが増加される。

Ｘ線チューブ２１１に流れる電流を管電流といい、平均値ｍＡで表示することができ、管電流が増加するとＸ線の線量（Ｘ線光子の数）が増加される。よって、管電圧によってＸ線のエネルギーが制御されることができ、管電流及びＸ線露出時間によってＸ線の線量が制御されることができる。

本発明の一実施形態によるＸ線映像装置２００は、Ｘ線透視法（ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ）、血管造影術（ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）などのＸ線診断分野またはこれを利用する各種手術分野に適用されてＸ線動映像を生成することができる。Ｘ線動映像はリアルタイムに生成して表示されることができる。

Ｘ線映像装置２００は、Ｘ線動映像を生成するためにＸ線撮影を連続的に実行する。Ｘ線撮影を連続的に実行する方式には連続露出方式とパルス露出方式がある。

連続露出方式を適用する場合には、Ｘ線チューブ２１１に低い管電流を連続的に供給してＸ線を連続的に発生させ、パルス露出方式を適用する場合にはＸ線を短いパルスの連続によって発生させる。Ｘ線映像装置２００は前記２つの方式のうちいずれの方式を適用してもよい。

本発明の実施形態において、対象体はＸ線撮影対象、すなわち、その内部をＸ線映像に表示しようとする対象を意味し、対象体領域は、対象体を含む所定領域でありＸ線映像として映像化される領域を意味する。よって、対象体領域はＸ線映像装置２００の撮影領域（ＦＯＶ）と一致することができる。

対象体領域は、関心領域と背景領域のうちの少なくとも一方を含む。対象体領域のうちの関心領域でない領域は背景領域となるので、関心領域と背景領域に対する詳しい説明は後述する。

さらに図８を参照すると、Ｘ線検出器１００は、Ｘ線を検出して対象体領域に対する複数のフレーム映像を獲得するものであって、上記の図１ないし図７を参照して説明した実施形態によるＸ線検出器と等しい。

映像処理部２３０は、対象体領域に対するフレーム映像を分析して関心領域に関する情報を獲得する。フレーム映像の分析に関する具体的な説明は後述する。

制御部２２０は、Ｘ線ソース２１０を制御することができるので、そのために映像処理部２３０から関心領域に関する情報の提供を受けて関心領域に関する情報に基づいてＸ線ソース２１０を制御するためのパラメータを決定することができる。

また、上述の実施形態で説明した検出器制御部１６０の機能を制御部２２０が実行することができる。例えば、Ｘ線検出器１００に検出器制御部１６０を集積させることが困難である場合には、Ｘ線検出器１００が検出器制御部１６０を備えず、制御部２２０で同一機能を実行させることができる。

上述で言及したように、Ｘ線映像装置２００はＸ線撮影を連続的に実行して対象体領域に関するＸ線動映像を得ることができる。Ｘ線検出器１００が獲得したフレーム映像は映像処理部２３０に入力され、映像処理部２３０は入力されたフレーム映像を分析して関心領域に関する情報を獲得する。

まず、映像処理部２３０は、対象体領域に関するフレーム映像から関心客体（ｏｂｊｅｃｔ）を検出する。関心客体は客体、対象体、対象等と言及されてもよい。関心客体を検出するために、関心客体の特徴をあらかじめ保存し、対象体領域に関するフレーム映像からあらかじめ記憶している特徴に対応する客体を検出する。例えば、関心客体の形状（ｓｈａｐｅ）、Ｘ線吸収特性、動作特性など関心客体が有する特徴のうちのＸ線映像から検出可能な特徴をあらかじめ記憶しておくことができる。

関心客体は、使用者がＸ線撮影のうちの持続的に注視すべき客体であって、対象体に挿入される手術道具（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）や手術部位とすることができる。例えば、Ｘ線映像装置２００が血管造影術に用いられる場合、ガイドワイヤ（ｇｕｉｄｅ ｗｉｒｅ）、カテーテル（ｃａｔｈｅｔｅｒ）、針、風船、ステント（ｓｔｅｎｔ）などの手術道具が血管に挿入される場合にこれら手術道具に対する細密な観察が必要である。よって、手術道具を関心客体として設定してその特徴に関する情報をあらかじめ保存することができる。

また、手術部位が関心客体として設定される場合には、狭窄症（ｓｔｅｎｏｓｉｓ）、動脈瘤（ａｎｅｕｒｙｓｍ）、癌領域（ｃａｎｃｅｒｏｕｓ ｒｅｇｉｏｎ）などの部位が関心客体となることができる。

関心客体が検出されると、映像処理部２３０は検出された関心客体を含む所定領域を関心領域として設定する。関心領域の位置と大きくは、関心客体の位置、大きさ、または関心客体の動作特性を考慮して決定することができる。

図１０は、本発明の一実施形態によるＸ線映像装置で設定可能な関心領域の例示を概略的に示す図である。図１０では、血管造影術を用いて血管にステントを挿入する場合を例示したものである。ステント１３ａは血管の閉塞などを防止するために血管に注入されるもので、網のような形状を有する。ステント１３ａは折り畳んだ状態で長いチューブ形状のステント器具１３の端部分に装着されて血管内に注入され、必要な位置で網状に開くことになる。

図１０を参照すると、対象体領域の血管にステント器具１３を挿入するためにまずはガイドワイヤ１１を挿入する。ステント器具１３はガイドワイヤ１１に沿って血管に挿入され、ステント器具１３が挿入される間はステント器具１３、特に端部のステント１３ａが関心客体とされ、ステント１３ａを含む所定領域が関心領域となることができる。

ガイドワイヤ１１が挿入される間は、ガイドワイヤ１１またはガイドワイヤ１１の端部（ｔｉｐ）が関心客体とされ、血管に造影剤を注入するためにカテーテルを挿入する間はカテーテルまたはカテーテルの端部が関心客体とされる。

一方、映像処理部２３０は外部から入力された情報を関心客体の検出に用いられる。例えば、手術道具の種類、手術の種類、手術部位に関する情報、造影剤の注入可否などに関する情報が入力されると、入力された情報に基づいてフレーム映像から関心客体を検出することができる。

一例として、施術しようとする手術が大動脈のステント挿入手術である場合、挿入される手術道具がステント器具であるという情報が入力されると、映像処理部２３０はあらかじめ保存されたステントの特徴に関する情報を用いて対象体領域に対するフレーム映像から大動脈内のステントを検出する。

映像処理部２３０は、検出された関心客体を追跡しながら関心客体の動作特性を判断することができ、関心客体の検出、追跡及び関心領域に関する情報獲得は映像処理部２３０に入力されたフレーム映像のフレームレートによってリアルタイムで行うことができる。ここで、関心領域に関する情報の獲得は関心客体の検出、追跡及びこれに基づいた関心領域の設定を含む。

関心客体の動作特性は関心客体の動きの大きさ、動作方向などのような情報を含む。動きの大きさは速度を含むが、関心客体の動きは所定パターンを有しない場合もある。よって、動きの大きさは速度以外にも動きの程度を示す多様な情報を含むことができる。

関心領域は、関心客体を含む所定領域なので、関心客体によって定義されるので、関心客体の動作特性によって関心領域の動作特性が決定される。

そして、映像処理部２３０から獲得した関心領域に関する情報、具体的に関心領域の位置、大きさまたは動作特性のような情報は、Ｘ線検出器１００に伝送されてフレーム映像の獲得を制御するのに用いられる。

一方、映像処理部２３０は、関心領域に関する情報だけでなく、フレーム映像に示されるノイズ、コントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）などの映像特性に関する情報を獲得することができ、このような特性は制御部２２０に伝送されてＸ線撮影条件を制御するのに用いられる。

制御部２２０は、Ｘ線撮影に適用される多様な撮影パラメータを制御する。撮影パラメータは露出パラメータ（ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ）ともいい、Ｘ線映像装置２００で撮影パラメータを自動で制御することを自動露出制御（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）という。

撮影パラメータは、管電圧、管電流、露出時間、フィルタの種類、撮影領域（ＦＯＶ）、フレームレート、パルスレート、ターゲット物質の種類を含むグループから選択される少なくとも１つとすることができる。

撮影パラメータは対象体領域に対するフレーム映像に基づいて決定することができ、Ｘ線撮影を開始する前に入力した事前情報に基づいて決定することができる。以下、上記の場合に関する実施形態を具体的に説明する。

制御部２２０は、映像処理部２３０の分析結果に基づいて撮影パラメータを決定することができる。例えば、映像処理部２３０がフレーム映像を分析して対象体の厚さや密度のような特性が判断されると、制御部２２０はその判断結果に基づいて対象体の特性に適合する管電圧、管電流、露出時間、フィルタ種類、ターゲット物質種類などの撮影パラメータを決定することができる。

また、制御部２２０は、映像処理部２３０で獲得された関心領域に関する情報に基づいて撮影パラメータを決定することができる。一例として、制御部２２０は関心客体の動きの大きさや関心領域に示された映像の特性に従って関心領域に適用されるフレームレート、管電流、フレーム当たり線量などの撮影パラメータを決定して制御することができる。

例えば、制御部２２０は、関心客体の動きが大きいほど関心領域に適用されるフレームレートを高く設定して関心客体の動きをさらに細密に捕捉するようにさせる。設定されたフレームレートに関する情報はＸ線検出器１００に伝達される。

また、制御部２２０は、関心領域のノイズレベルによってフレーム当たり線量を制御することができる。すなわち、Ｘ線チューブ２１１に供給される管電流及び露出時間を制御することができる。例えば、関心領域のノイズレベルがあらかじめ設定された基準値より高ければ、フレーム当たり線量を増加させてノイズレベルを低くし、関心領域のノイズレベルがあらかじめ設定された基準値より低ければ、フレーム当たり線量を減少させて対象体の被爆を低減することができる。

制御部２２０は、また背景領域に適用されるフレームレートを設定することができるので、フレーム当たり線量と関心領域フィルタ２４１のフィルタリングとの比率を考慮して背景領域に入射されるＸ線の線量を推定し、背景領域に入射されるＸ線の線量に基づいて背景領域に適用されるフレームレートを設定することができる。具体的な例として、背景領域に入射されるＸ線の線量が少ないほどフレームレートを低く設定することができる。

図１１は、フィルタリング部をさらに含むＸ線映像装置の制御ブロック図であり、図１２はフィルタリング部に含まれる関心領域フィルタの側断面図である。図１１を参照すると、本発明の一実施形態によるＸ線映像装置２００は、Ｘ線ソース２１０から照射されるＸ線をフィルタリングするフィルタリング部２４０をさらに含むことができる。

フィルタリング部２４０は、Ｘ線ソース２１０から照射されるＸ線をフィルタリングして非関心領域に関心領域よりも少ない線量のＸ線が入射されるようにする。これは対象体の被爆を減少させるためのものであって、Ｘ線フィルタリングを介して対象体の内部に関する有用な情報を多く含む関心領域には非関心領域よりも相対的に多くの線量のＸ線を加え、情報量が少ない非関心領域には関心領域よりも少ない線量のＸ線を加える。

図１２を参照すると、フィルタリング部２４０は、関心領域フィルタ２４１と関心領域フィルタ２４１を移動させるフィルタ駆動部２４３を含む。フィルタ駆動部２４３はフィルタリング駆動部２４３等と言及されてもよい。フィルタ駆動部２４３は動力を発生させるモータと発生された動力を関心領域フィルタ２４１に伝達するギアなどの機構的構造物を含むことができる。

関心領域フィルタ２４１は、フィルタ駆動部２４３によりｘ、ｙ、ｚ軸に定義される３次元の空間上で移動することができる。具体的な例として、ｘｙ平面またはｚ軸上で移動することができるので、ｘｙ平面上での移動は関心領域フィルタ２４１と背景領域の位置を対応させるためのものであって、ｚ軸上での移動は関心領域フィルタ２４１と関心領域の大きさを対応させるためのものである。

Ｘ線チューブ２１１の前方、すなわちＸ線の照射方向にはコリメータ２１３が配置されることができる。コリメータ２３１は鉛やタングステンのようにＸ線を吸収するかまたは遮断する物質で構成されてＸ線ソース２１０のＸ線の照射領域、すなわち撮影領域（ＦＯＶ）の範囲を調節し、Ｘ線の散乱を減少させる。

関心領域フィルタ２４１は、コリメータ２１３とＸ線検出器１００との間に位置してＸ線ソース２１０から照射されるＸ線をフィルタリングすることができる。関心領域フィルタ２４１は、Ｘ線を減衰させる物質から形成されることが可能であるので、Ｘ線は関心領域フィルタ２４１を通過することにより減衰し、その線量が低減される。よって、関心領域フィルタ２４１を対象体領域のうちの背景領域に対応する位置に配置すれば、背景領域に関心領域よりも少ない線量のＸ線が入射されるようにすることができる。

一般的には、関心領域が背景領域で囲まれるので、関心領域フィルタ２４１は中空である、すなわち、中に開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）が形成されたリング状に形成される。

制御部２２０は、関心領域に関する情報に基づいて関心領域フィルタ２４１の移動のための制御信号を生成し、生成された制御信号をフィルタ駆動部２４３に伝送して関心領域フィルタ２４１を背景領域に対応する位置に移動させることができる。関心領域フィルタ２４１が背景領域に対応する位置に移動すると、背景領域に入射されるＸ線は関心領域フィルタ２４１によってフィルタリングされ、関心領域フィルタ２４１の開口部を通過したＸ線は関心領域に入射される。

具体的な例として、制御部２２０は、関心領域フィルタ２４１の開口部が関心領域と対応する位置に位置するように関心領域フィルタ２４１のｘｙ平面上での移動を制御し、関心領域フィルタ２４１の開口部が関心領域の大きさに対応するように関心領域フィルタ２４１のｚ軸上での移動を制御することができる。

Ｘ線チューブ１１１でファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）、円錐状ビームまたはコーンビーム（ｃｏｎｅ ｂｅａｍ）状のＸ線を照射する場合、関心領域フィルタ２４１がＸ線チューブ２１１またはコリメータ２１３と近くなるほど関心領域フィルタ２４１に入射されるＸ線の幅が細くなり、反対の場合は関心領域フィルタ２４１に入射されるＸ線の幅が広くなる。関心領域フィルタ２４１に入射されるＸ線は幅が広くなるほどフィルタリング領域も広くなる。

したがって、フィルタリング領域を減らし、関心領域を増やそうとする場合には、関心領域フィルタ２４１をｚ軸上でＸ線チューブ２１１またはコリメータ２１３の方に移動させ、フィルタリング領域を増やし、関心領域を減らそうとする場合には、関心領域フィルタ２４１をｚ軸上でＸ線チューブ２１１またはコリメータ２１３の反対の方に移動させる。

ただし、図１２に示す関心領域フィルタ２４１は、本発明の実施形態に適用される一例示に過ぎず、その外にも背景領域に入射されるＸ線の線量を減少させる多様なフィルタ構造を適用することができる。

図１３は、関心領域と背景領域に入射されたＸ線の線量を概略的に示す図である。

図１３は、関心領域と背景領域を通る任意の直線ＡＢ上に入射されるＸ線の線量を示す。制御部２２０が関心領域フィルタ２４１を背景領域に対応する位置に移動させれば図１３に示すように背景領域に関心領域よりも少ない線量のＸ線が入射される。背景領域に低線量のＸ線が入射されるので、対象体のＸ線露出を減少させることができる。

背景領域に低線量のＸ線が入射されると、そのフレーム映像の信号対雑音比が低下されるが、上述のように、Ｘ線検出器１００が背景領域に対するフレーム映像を低いフレームレートで獲得することで、背景領域に対するフレーム映像の画質低下を防止することができる。

制御部２２０は、背景領域に入射されたＸ線の線量を考慮して背景領域に対するフレーム映像のフレームレートを設定することができる。設定されたフレームレートに関する情報はＸ線検出器１００に伝達される。

図１４は、関心客体の動作による関心領域の移動を示す図であり、図１５は移動する関心領域を追跡する動作を概略的に示す図である。

Ｘ線動映像は対象体領域に存在する動きを示し、動きの主体が関心客体の場合には関心客体の動きによって関心領域が移動することができる。一例として、図１４に示すように、血管にステント器具１３を挿入するステント挿入術を実行する場合、関心客体であるステント１３ａは血管内の目標位置に移動し、ステント１３ａの動きによって関心領域も一緒に移動する。

映像処理部２３０は、関心客体の検出及び追跡をリアルタイムで実行することができるので、図１５に示すように、関心領域が移動する場合には映像処理部２３０がリアルタイムでこれを追跡し、制御部２２０は関心領域フィルタ２４１が関心領域の移動に同期されて一緒に移動するように制御する。

また、Ｘ線検出器１００は、関心領域に関する情報をリアルタイムに受信し、関心領域の移動を反映してピクセルごとにフレームレートを制御する。

図１６は、本発明の一実施形態によるＸ線映像装置の外観図である。

一例として、Ｘ線映像装置２００は、図１６に示すように、Ｃ−ａｒｍ構造を有することができる。Ｘ線ソースアセンブリ２０７とＸ線検出器１００は、Ｃ形状のアーム（Ｃ−ａｒｍ）２０１の両方端部にそれぞれ装着される。Ｃ−ａｒｍ２０１は連結軸２０５を介して本体２０３と連結され、軌道方向（ｏｒｂｉｔａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）で回転することができる。

Ｘ線ソースアセンブリ２０７の内部には、Ｘ線チューブ２１１、コリメータ２１３及びフィルタリング部２４０が備えられることができる。Ｘ線ソースアセンブリ２０７とＸ線検出器１００との間には患者テーブル２０９が位置して患者テーブル２０９上に対象体が位置するとＸ線ソース２１０が対象体にＸ線を照射し、Ｘ線検出器１００が対象体を透過したＸ線を検出して対象体に対するＸ線映像を獲得する。

上述のように、Ｘ線映像装置２００は、対象体に対するリアルタイム動映像を得ることができるので、使用者は複数画面を備えて手術または診断に必要な多くの映像を表示するディスプレイ部２７２を見ながら手術または診断を実行することができる。

上述に言及したように、映像処理部２３０が関心領域に関する情報を獲得するか、または制御部２２０が撮影パラメータを設定する場合において、使用者から入力された情報を利用することができる。使用者はＸ線映像装置２００に備えられた入力部２７１を介して必要な情報を入力することができる。

以下、本発明の一態様によるＸ線検出器の制御方法に関する実施形態を説明する。

図１７は、本発明の一実施形態によるＸ線検出器の制御方法に関するフローチャートである。本実施形態には、上述の実施形態によるＸ線検出器１００が適用されることができ、Ｘ線検出器１００は、ｎ×ｍの２次元配列を有するピクセルを含むものとする。また、本フローチャートには、フレーム映像獲得のうちの任意の時点において、電気的信号の読み出しに関する一周期だけを示すものとする。

図１７を参照すると、まずは関心領域に関する情報を受信する（４１０）。関心領域に関する情報はＸ線検出器が含まれたＸ線映像装置で獲得してＸ線検出器に伝達することができ、関心領域に関する情報はリアルタイムで受信することができるので、関心領域の位置と大きさは時間によって変化する。

関心領域と背景領域に適用されるフレームレートは、Ｘ線映像装置に設定することができ、Ｘ線検出器に設定することもできる。以下、上述の実施形態では、関心領域に適用されるフレームレートは、第１フレームレートとし、背景領域に適用されるフレームレートは第２フレームレートとする。本実施形態では、第１フレームレートが第２フレームレートよりも２倍早いものとして設定した場合を例示している。

関心領域に対応するｐ番目のゲートラインにオン信号を印加する（４１１）。Ｘ線検出器１００にｎ個のゲートラインが含まれた場合、ｐはｎ以下の正の整数とすることができる。関心領域に対応するゲートラインは、関心領域に対応するピクセルが接続されたゲートラインを意味するので、関心領域に対応するピクセルが１つでも接続されていれば、関心領域に対応するゲートラインとなる。

そして、関心領域に対応する第２スイッチング素子にオン信号を印加する（４１２）。関心領域に対応する第２スイッチング素子は、関心領域に対応するピクセルが接続されたデータラインと接続された第２スイッチング素子を意味する。ｐ番目のゲートラインＧＬ（ｐ）にオン信号を印加することと第２スイッチング素子１４０にオン信号を印加することは、同時に行われるか、または順に行われることができる。

関心領域に対するスキャンがすべて完了しないと（４１３のいいえの場合）、スキャン対象ゲートラインの順序を１つ増やし（４１４）、該当のゲートラインと第２スイッチング素子にオン信号を印加する。関心領域に対するスキャンが完了するまで前記動作を繰り返す。

関心領域に対するスキャンが完了したら（４１３の例）、背景領域と関心領域を含む全体領域に対するスキャンを実行する。具体的に、一番目のゲートラインにオン信号を印加し（４１５、４１６）、全体第２スイッチング素子、すなわち、ｍ個の第２スイッチング素子にオン信号を印加する（４１７）。ｎ番目のゲートラインまでスキャンが完了しなかったら（４１８の例）、スキャン対象ゲートラインの順序を１つずつ増やしながら４１８ゲートラインと第２スイッチング素子にオン信号を印加する。

フレーム映像獲得が完了したら（４２０の例）終了し、完了しなかったら（４２０のいいえの場合）再び４１０段階から実行する。

以下、本発明の一態様によるＸ線映像装置の制御方法に関する実施形態を説明する。

図１８は、本発明の一実施形態によるＸ線映像装置の制御方法に関するフローチャートである。本発明の一実施形態によるＸ線映像装置の制御方法には、上述のＸ線映像装置２００が用いられることができ、上記図１７に適用された過程は本実施形態でも適用される。図１８を参照すると、対象体にＸ線を照射し、対象体を透過したＸ線を検出して対象体領域に関するフレーム映像を獲得する（４３０）。対象体にＸ線を照射することは、連続露出方式、パルス方式のうちのいずれを適用してもよい。

対象体領域に関するフレーム映像から関心領域に関する情報を獲得する（４３１）。関心領域に関する情報の獲得は、関心客体の検出及び検出された関心客体に基づいた関心領域の設定を含む。関心領域に関する情報は関心領域の位置、大きさまたは動作特性を含み、関心領域の動作特性は関心客体の動作特性によって定義されることができる。関心領域に関する情報はリアルタイムに獲得することができる。

Ｘ線検出器が関心領域に関する情報を受信し（４３２）、関心領域に対応するｐ番目のゲートラインにオン信号を印加する（４３３）。Ｘ線検出器１００にｎ個のゲートラインが含まれた場合、ｐはｎ以下の正の整数となることができる。

そして、関心領域に対応する第２スイッチング素子にオン信号を印加する（４３４）。ｐ番目のゲートラインＧＬ（ｐ）にオン信号を印加することと第２スイッチング素子１４０にオン信号を印加することは、同時に行われるか、または順に行われることができる。

関心領域に対するスキャンがすべて完了しなかったら（４３５のいいえの場合）、スキャン対象ゲートラインの順序を１つ増やし（４３６）、該当のゲートラインと第２スイッチング素子にオン信号を印加する。関心領域に対するスキャンが完了するまで前記動作を繰り返す。

関心領域に対するスキャンが完了したら（４３５の例）、背景領域と関心領域を含む全体領域に対するスキャンを実行する。具体的に、一番目のゲートラインにオン信号を印加し（４３７、４３８）、全体第２スイッチング素子、すなわち、ｍ個の第２スイッチング素子にオン信号を印加する（４３９）。ｎ番目のゲートラインまでスキャンが完了しなかったら（４４０の例）、スキャン対象ゲートラインの順序を１つずつ増やしながら４４１ゲートラインと第２スイッチング素子にオン信号を印加する。

フレーム映像獲得が完了したら（４４２の例）終了し、完了しなかったら（４４２のいいえの場合）再び４３０段階から実行する。

図１９は、背景領域に低線量のＸ線を入射させるＸ線映像装置の制御方法に関するフローチャートである。本フローチャートには、フレーム映像獲得のうちの任意の時点において電気的信号読み出しに関する一周期だけを示すものとする。図１９を参照すると、対象体にＸ線を照射し、対象体を透過したＸ線を検出して対象体領域に関するフレーム映像を獲得する（４５０）。対象体にＸ線を照射することは、連続露出方式及びパルス方式のうちのいずれを適用してもよい。

対象体領域に関するフレーム映像から関心領域に関する情報を獲得する（４５１）。関心領域に関する情報は、関心領域の位置、大きさまたは動作特性を含み、リアルタイムに獲得することができる。

背景領域に関心領域よりも少ない線量のＸ線が入射されるように、関心領域フィルタを制御する（４５２）。関心領域フィルタ２４１は、前記図１２に示すように、Ｘ線を照射するＸ線ソース２１０とＸ線を検出するＸ線検出器１００との間に位置制御が可能であるように配置されている。よって、関心領域フィルタ２４１を背景領域に対応する位置に位置させて背景領域に関心領域よりも少ない線量のＸ線が入射されるようにすることができる。関心領域の設定はリアルタイムで実行されることができ、関心領域が移動すると、これを追跡して関心領域フィルタ１４０を背景領域に対応する位置に移動させる。

Ｘ線検出器が関心領域に関する情報を受信し（４５３）、関心領域に関する情報に基づいて関心領域に対するフレーム映像と背景領域に対するフレーム映像を獲得する。関心領域に対するフレーム映像は第１フレームレートによって、背景領域に対するフレーム映像は第２フレームレートによって獲得することができるので、第１フレームレートは関心領域に関する情報のうちの関心領域の動きの大きさに基づいて設定することができ、第２フレームレートは背景領域に入射されたＸ線の線量に基づいて設定することができる。本実施形態では、第１フレームレートが第２フレームレートよりも２倍早く設定されたものとする。

関心領域に対するフレーム映像と背景領域に対するフレーム映像を獲得するため、関心領域に対応するｐ番目のゲートラインにオン信号を印加する（４５４）。Ｘ線検出器１００にｎ個のゲートラインが含まれた場合、ｐはｎ以下の正の整数となることができる。

そして、関心領域に対応する第２スイッチング素子にオン信号を印加する（４５５）。ｐ番目のゲートラインＧＬ（ｐ）にオン信号を印加することと第２スイッチング素子１４０にオン信号を印加することは、同時におこなわれるか、または順に行われることができる。

関心領域に対するスキャンがすべて完了しなかったら（４５６のいいえの場合）、スキャン対象ゲートラインの順序を１つ増やし（４５７）、該当のゲートラインと第２スイッチング素子にオン信号を印加する。関心領域に対するスキャンが完了するまで前記動作を繰り返す。

関心領域に対するスキャンが完了したら（４５６の例）、背景領域と関心領域を含む全体領域に対するスキャンを実行する。具体的に、一番目のゲートラインにオン信号を印加し（４５８、４５９）、全体第２スイッチング素子、すなわち、ｍ個の第２スイッチング素子にオン信号を印加する（４６０）。ｎ番目のゲートラインまでスキャンが完了しなかったら（４６１の例）、スキャン対象ゲートラインの順序を１つずつ増やしながら４６２ゲートラインと第２スイッチング素子にオン信号を印加する。

フレーム映像の獲得が完了したら（４６３の例）終了し、完了しなかったら（４６３のいいえの場合）再び４５０段階から実行する。

今まで上述したＸ線検出器及びその制御方法によれば、ピクセルごとに電気的信号を独立的に読み出すことができるので、ピクセルごとにフレームレートを異なるように適用することが可能である。よって、関心領域と非関心領域に対して異なるフレームレートを適用することができたので、関心領域には高いフレームレートを適用して動きを細密に捕捉し、背景領域には低いフレームレートを適用して高品質の映像を獲得することができる。

また、今まで上述したＸ線映像装置及びその制御方法によれば、関心領域フィルタを用いて背景領域に低線量のＸ線が入射されることで、対象体のＸ線露出量を減少させることができ、背景領域に対するフレーム映像は低いフレームレートで獲得することで、線量減少による画質低下問題を防止することができる。

１００ Ｘ線検出器
１１０ 検出領域
１１１ フォトダイオード
１１３ 第１スイッチング素子
１２０ ゲートドライバ
１３０ 読み出し回路
１４０ 第２スイッチング素子を含むスイッチング部
１５０ スイッチドライバ
１６０ 検出器制御部

Claims (15)

1. 入射したＸ線に対応する電気的信号を出力する２次元に配列された複数のピクセルを含むＸ線検出器において、
   前記複数のピクセルを行方向に接続する複数のゲートラインと、
   前記複数のピクセルを列方向に接続する複数のデータラインと、
   前記複数のデータラインを介して前記複数のピクセルから電気的信号を読み出す読み出し回路と、
   前記複数のデータラインと前記読み出し回路との接続をデータラインごとに独立的にオン／オフするスイッチング部と、
   を含むことを特徴とするＸ線検出器。
2. 当該Ｘ線検出器は、
   前記複数のゲートラインにオン（ｏｎ）信号を印加するゲートドライバと、
   前記スイッチング部にオン（ｏｎ）信号を印加するスイッチドライバとをさら含み、
   前記スイッチング部は、
   前記複数のデータラインにそれぞれ接続される複数の第２スイッチング素子を含むことを特徴とする請求項1に記載のＸ線検出器。
3. 前記ゲートドライバは、
   関心領域に対するフレーム映像を獲得するために前記関心領域に対応するゲートラインにオン信号を印加し、
   前記スイッチドライバは、
   前記関心領域に対するフレーム映像を獲得するために前記関心領域に対応するデータラインが接続された第２スイッチング素子にオン信号を印加することを特徴とする請求項2に記載のＸ線検出器。
4. 前記ゲートラインに印加されるオン信号と前記第２スイッチング素子に印加されるオン信号は相互に同期し、
   前記関心領域に関する情報に基づいて前記ゲートドライバ及び前記スイッチドライバから出力するオン信号のタイミングを制御する検出器制御部をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載のＸ線検出器。
5. 前記検出器制御部は、
   前記関心領域に対するフレーム映像が背景領域に対するフレーム映像よりも高いフレームレートで獲得されるように前記ゲートドライバ及び前記スイッチドライバを制御することを特徴とする請求項4に記載のＸ線検出器。
6. 対象体にＸ線を照射するＸ線ソースと、
   前記請求項１のＸ線検出器と、
   前記Ｘ線検出器で獲得したフレーム映像から関心領域に関する情報を獲得し、前記関心領域に関する情報を前記Ｘ線検出器に伝達する映像処理部と、
   を含むことを特徴とするＸ線映像装置。
7. 前記映像処理部は、
   前記フレーム映像から対象体を検出し、前記対象体の位置、大きさまたは動作特性に基づいて前記関心領域を設定することを特徴とする請求項6に記載のＸ線映像装置。
8. 前記関心領域に関する情報は、
   前記関心領域の位置、前記関心領域の大きさ及び前記関心領域の動作特性のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項7に記載のＸ線映像装置。
9. 前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線検出器との間に配置され、Ｘ線をフィルタリングする関心領域フィルタと、
   前記関心領域フィルタを移動させるフィルタ駆動部と、
   前記関心領域フィルタが背景領域に対応する位置に移動するように前記フィルタ駆動部を制御する制御部と、
   をさらに含むことを特徴とする請求項7又は8に記載のＸ線映像装置。
10. 前記Ｘ線検出器は、
    前記複数のゲートラインにオン（ｏｎ）信号を印加するゲートドライバと、
    前記スイッチング部にオン（ｏｎ）信号を印加するスイッチドライバとさらに含み,
    前記Ｘ線検出器は、
    前記関心領域に関する情報及び前記関心領域と前記背景領域に適用されるフレームレートに基づいて前記ゲートドライバ及び前記スイッチドライバから出力するオン信号のタイミングを制御する検出器制御部をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載のＸ線映像装置。
11. 前記制御部は、
    前記関心領域に関する情報に基づいて前記関心領域に適用されるフレームレートを設定し、設定されたフレームレートに関する情報を前記検出器制御部に伝達し、
    前記制御部は、
    前記背景領域に入射されたＸ線の線量に基づいて前記背景領域に適用されるフレームレートを設定し、設定されたフレームレートに関する情報を前記検出器制御部に伝達することを特徴とする請求項１0に記載のＸ線映像装置。
12. 入射したＸ線に対応する電気的信号を出力する２次元に配列された複数のピクセルを含むＸ線検出器の制御方法において、
    関心領域に関する情報を受信する段階と、
    前記関心領域に対するフレーム映像を第１フレームレートによって獲得する段階と、
    背景領域に対するフレーム映像を前記第１フレームレートと異なる第２フレームレートによって獲得する段階と、
    を含むことを特徴とするＸ線検出器の制御方法。
13. 前記Ｘ線検出器は、
    前記複数のピクセルを行方向に接続する複数のゲートラインと、
    前記複数のピクセルを列方向に接続する複数のデータラインと、
    前記複数のデータラインを介して前記複数のピクセルから電気的信号を読み出す読み出し回路と、
    前記複数のデータラインにそれぞれ接続されて前記複数のデータラインと前記読み出し回路との接続を独立的にオン／オフする複数の第２スイッチング素子を含み、
    前記関心領域に対するフレーム映像を第１フレームレートによって獲得する段階は、
    前記第１フレームレートによって前記関心領域に対応されるゲートラインにオン信号を印加する段階と、
    前記関心領域に対応するデータラインが接続された第２スイッチング素子にオン信号を印加する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項12に記載のＸ線検出器の制御方法。
14. 前記第１フレームレートは、前記第２フレームレートよりも大きい値を有することを特徴とする請求項12又は1３に記載のＸ線検出器の制御方法。
15. 対象体にＸ線を照射する段階と、
    前記対象体を透過したＸ線を検出して前記対象体に対するフレーム映像を獲得する段階と、
    前記対象体に対するフレーム映像から関心領域に関する情報を獲得する段階と、
    前記関心領域に対するフレーム映像と背景領域に対するフレーム映像を互いに異なるフレームレートによって獲得する段階と、
    を含むことを特徴とするＸ線映像装置の制御方法。

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