JP3335350B2 - Ｘ線イメージセンサをトリガするための方法および装置 - Google Patents

Ｘ線イメージセンサをトリガするための方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、Ｘ線イメージを電子的に生成するための、
イメージセンサにおけるＸ線の検出をトリガするための
改良された方法および改良された構成に関し、さらに具
体的には、イメージセンサの正確にトリガすることの他
に、ある種類のCCDX線イメージングセルを使用したとき
のＸ線の線量を制限し、かつＸ線装置の簡単で直接的な
制御を可能にする方法と構成に関する。
発明の背景 Ｘ線による検査は通常これまではＸ線感光フィルムと
Ｘ線源との間に検査される器官を置き、Ｘ線を放射する
ことによって行なわれてきた。このように露光されて通
常の方法で現像されるフィルムは、Ｘ線源とそのフィル
ムの間の組織の種類と量に左右されて、異なる黒化を示
す。
この方法は、とりわけ、簡単に同じものが得られず、
同じ条件であるように見える間に作られたイメージが検
査される器官の興味のある領域の非常に異なる黒化と解
像度を示すことがあるという欠点がある。さらにこの方
法は、フィルムを現像して後はじめて結果が得られるの
で、手間と時間がかかる。
歯科Ｘ線の分野では、現在、例えば普通のビデオカメ
ラに使用されているのと同様のCCDセルを使用する努力
も行われている。このCCDセルは、Ｘ線感光フィルムの
代りに、患者の口腔の中の検査されるべき一つまたは複
数の歯の背後に、適宜な方法で置かれ、それによってCC
Dセルからの直接の像が、電子的なインターフェイスと
普通のパーソナルコンピュータを使うことにより、この
技術分野の既知の技術によって画面上に得られるであろ
う。これには、結果がすぐに得られること、そしてこの
像が満足すべきものでない場合はすぐに新しい撮影を行
うことができる利点がある。
この技術は、一般的に、電子インターフェイスがＸ線
の放射がいつ開始されたかという情報を受け取るため
に、CCDセル自体の制御電子回路をＸ線装置に電気的に
接続することに頼っている。このことは、この方式の同
期を行うためには、使用可能な各方式のＸ線装置にたい
して、このような構成を特に採用しなければならないこ
とを意味する。
その場所すなわち口腔中の温度においてCCDセルの形
のイメージ検出部によってＸ線イメージ検出部が生成さ
れるときは、CCDセル内の電荷に絶えず加わる暗電流が
ある。これらの電荷は大変に速く増加するので、イメー
ジ検出部は通常１または数秒後には飽和する。この理由
のために、CCDセルはＸ線による露光が開始される前に
電荷を除去しなければならない。Ｘ線のイメージが十分
に露光されたときは、暗電流の付加のためにイメージ情
報をぼやけさせないために、その全体を直ちに読み出さ
なければならない。
このような同期は、例えばCCDセルの走査を開始する
少し前にＸ線管を動作させるか、またはＸ線装置からそ
の時放射がフルパワーになっているようなある遅れを持
たせて走査を開始させることにより可能であろう。どち
らの場合にも、これを実現するためには、かなりのイン
ターフェイス装置が必要とされる。そうしなければ、確
実に良好な結果が得られるようにするためには、Ｘ線源
の露光時間を不必要に長く選ばなければならない。
最先端の技術にしたがって、Ｘ線検査の満足すべき結
果が確実に得られるようにするために喜んで少し過露光
にすることは、異常なことではない。この場合にさらに
解決されなければならない１つの問題は、この方法で患
者の放射線量を最小にすることができるように、患者の
累積被曝線量を最適化しなければならないということで
ある。このことは放射線に対する保護の一般的な観点か
らも非常に重要である。歯科のＸ線検査のための放射線
センサは、ドイツ実用新案C 89 09 398.4（EP−A1−0 4
51 075）から知られる。このイメージ生成デバイスは、
イメージ生成デバイスの前、横または背後に置かれる単
一の放射線検出器を持つ。このような単一の放射線検出
器は、シンチレーション層を持つ１つまたは複数のフォ
トトランジスタを含んでもよい。このような構成の１つ
の欠点は、この単一の放射線検出器がイメージ生成デバ
イスが患者の口腔内に置かれたとき、骨や歯は歯科の検
査のために使用される種類のＸ線放射に対してもまだ非
常に不透明なので、例えば骨や歯によって遮蔽されて、
非常に僅かの放射線しか検出できないであろうというこ
とである。さらにこのデバイスは、得られた信号を処理
するために、放射線センサのシンチレーション層におい
て発生された小さな電流を利用するためには効率の悪い
離れたところにある電子装置しか使用できない。
発明の説明 この発明は、放射線源が動作を開始した後その動作を
停止させるための簡単な制御装置、CCDデバイスまたはC
CDデバイスの内部の多数の充電画素コンデンサの背後に
置かれた複数個のセンサダイオードを使用することによ
り放射線を検出する方法、放射源が動作させられたとき
にトリガがかけられること、および所望のイメージの生
成を生じさせるのに十分な放射が得られたことを測定す
ることによる技術的な実現可能性に基づいている。
本発明のさらに他の目的は、この構成が、全線量を検
出し、十分な露光が得られたときにイメージ検出部から
のイメージデータの走査読み出しを開始するようにする
ことにより、露光を最適化することである。
この発明の第１の目的は、したがって、例えば歯科用
などの個々のＸ線装置にたいして、複雑なインターフェ
イスを必要としない方法、好ましくはCCDセルを使用す
る技術、そしてイメージ生成デアイスとＸ線装置の間の
直接の接続が通常は必要とされない方法を教示すること
である。
この発明の第２の目的は、十分な露光が確実に検出さ
れたときに直ちにイメージの走査が始まるか、またはＸ
線の放射が止ったとき直ちに走査が始まる、イメージ検
出部におけるＸ線イメージの露光を調節する改良された
方法を教示することである。
この発明の第３の目的は、Ｘ線装置の動作を停止させ
ることができる構成からの信号を用いることにより、イ
メージを満足に露光するのに必要とされる線量と正確に
同じ線量にまで放射線量を最小にすることができる方
法、同じ総正常線量でより多くのイメージが得られる方
法を教示することである。
本発明のもう１つの目的は、この改良された方法によ
るＸ線イメージセンサの構成、すなわち複数の検出点を
用いそれによって全体の線量を測定することでＸ線の放
射を検出することによってＸ線の放射が開始および停止
されるときにこの構成によってＸ線のイメージセンサを
トリガする構成を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、本発明の方法による構
成、この構成はＸ線装置を停止する制御に使用すること
もできる外部信号を発生することができ、それによりＸ
線検査に伴う患者に対する放射線量を最小にすることが
できる、を提供することである。
図面の説明 この発明は次の添付の図によって一つの好ましい実施
例について説明される。すなわち 図１は一つの好ましい実施例のイメージセンシング検
出装置をカプセルに包んだ部分の中に横断面をしめして
いる。
図2aは上記図１からカプセルに包んだ装置のイメージ
センシング検出装置を示している。
図2bは図2aのイメージセンシング検出装置の後側を示
している。
図2cは図2aのイメージセンシング検出装置の前側を示
している、そして 図３はこの発明にしたがうインターフェーシング装置
の電子回路図を示している。
好ましい実施例 図１は、本発明の良好な実施例にかかる歯科用Ｘ線イ
メージセンサ１を示す。このＸ線イメージセンサ１は患
者の口内に挿入されて用いられる。Ｘ線イメージセンサ
１はCCDセルを含み、CCDセルは図2aに示される線束６に
よって電源の供給および制御を受ける。イメージセンサ
１の前面に位置するイメージ検出部５（図2c）は、図示
しないＸ線放射源と対向して配置され、Ｘ線放射源とイ
メージ検出部５との間に、検査対象である１以上の歯が
位置することになる。CCDセルは、Ｘ線放射に対する歯
の不透明度に応じて露光され、CCDセル中に対応する歯
のＸ線イメージが公知の方法で得られる。
図2cはイメージセンサの前面、すなわちイメージ検出
部５のある側を示す。イメージ検出部５は、たとえば、
基層あるいはプリント回路基板によって形成されたベー
ス上に位置するCCDセルである。イメージ検出部５は、
Ｘ線撮影の間、検査対象である歯に対向するように置か
れる。
図2bは、イメージセンサ１の基層またはプリント回路
基板の裏面側に配置される３つのセンサ素子２、３、４
を示す。各センサ素子は、シンチレーション部を有する
検出ダイオードであり、本実施例では、たとえばテレフ
ケン社製のBPW34を用いる。本発明の重要な特徴とし
て、これらの検出ダイオードは最大ドーズ（放射線量）
エリア内にあると同時に、Ｘ線イメージのどの部分も隠
さないように配置されねばならない。この要件を満たす
ために、検出ダイオードはイメージセンサ１の裏面側に
配置される。このため、少なくともひとつのダイオード
がそれほど弱くないＸ線放射を受ける位置に確実に位置
するように、検出ダイオードの数は２以上でなければな
らない。本実施例では、並列に接続された少なくとも３
つの検出ダイオード２、３、４を用いる。あるいは、CC
Dセル自体をＸ線検出センサとして用いてもよい、この
場合は、CCDセルは半導体基板上に形成された多数のキ
ャパシタで構成され、これらの個別キャパシタの各々
に、Ｘ線放射による入射フォトンによって電荷が蓄積さ
れる。キャパシタが充電されると、一定量の電流がCCD
デバイスから、あるいはCCDデバイスへ流れ、電流の総
和が一定のしきい値を超えたときに、検出基準として用
いられる。
図３は、本実施例に係る検出ダイオードとインターフ
ェイス装置との接続を示す電子回路図である。良好な実
施例では、インターフェイス装置は２つの部分10および
20から成る。このうち、一方のユニット10は、検出ダイ
オード２、３、４と一体化されてイメージ検出部５の裏
側に設けられており、他方のユニット20は、図示しない
外部の電子機器に接続されている。２つのユニット10と
20とは、接続線束６によって接続されている。CCDセル
自体を検出センサとして用いた場合は、検出ダイオード
２、３、４からの信号に代えて、CCDデバイスからの充
電電流信号が電子ユニット10に入力される。
検出ダイオード2,3と４またはCCD装置それ自身の他に
インターフェイス装置の部分10は、二つの演算増幅器12
と15、抵抗13、14と16、コンデンサー17から成ってい
る。さらに検出ダイオードの陰極側は接点18を経由して
シグナルグラウンドに接続されている。好まし実施例の
演算増幅器はテキサスインスツルメント社製のTL072型
である。
インターフェイス装置の部分20はまた、二つの演算増
幅器23、28と抵抗22,24,27,29,30,32と56そしてコンデ
ンサー21,25と36から成っている。さらに、抵抗30は接
点31で−12Vに接続されている。インターフェイス装置2
0はさらに三つの半導体ダイオード26,33と34から成って
いる。さらにインターフェイス装置の部分20は信号出力
Ａを持っている。好ましい実施例の演算増幅器23と28は
テキサスインスツルメント社製のTL027型であり、一方
ダイオード26、33と34はフィリップ社製のBAS16型であ
る。
インターフェイス装置の部分20からの信号は、一般に
40で表示され小さな部分だけが示されている論理装置の
形をとる追加の電子装置に行っている。論理装置40はカ
リフォルニアのサンジェゴにあるXILINK社製のXC3030−
44型である。論理装置はまた、その様なものはこの発明
の一部をなしてはいないがこの技術の専門家には知られ
ている、例えば、特に、画像データを読み出す時にCCD
セルをクロッキンングするような他の機能のために、ど
んなユーザープログラムもこの回路によって得られる異
なった論理機能を定義するためにロードされることが出
来る、RAMの形をとる読み書きできるメモリーより成っ
ている。論理装置40の表示された部分は、一つの入力Ａ
と二つの出力ＢとＣを持っている。図３に示されている
論理装置40の部分は、バッファー41,42,43と45より成っ
ておりその内のバッファー42と45は反転出力を持ってい
る。その上に、バッファー43は３値出力のバッファーで
あり、ハイとロウそれにフローティングの状態を持つ。
ハイとロウの状態はそれぞれ通常は論理値１と論理値０
にそれぞれ対応する。さらに二つの入力を持つANDゲー
ト44,49と52があり、その中でANDゲート44と52はそれぞ
れ反転入力がありそしてANDゲート44はさらにまた反転
出力を持っている。さらに示されている論理装置40の部
分はORゲート50とＤタイプフリップフロップ回路51より
成っている。Ｄタイプフリップフロップ回路はまたクロ
ック入力55がある。バッファー41,42,43,45とゲート44,
49,50は一緒になって、入力Ａからトリガを受けるモノ
ステーブル（単安定）回路を形成している。モノステー
ブル回路の時定数は抵抗46とコンデンサー48によって示
されている。
図３の好ましい実施例の回路図に示されている抵抗と
コンデンサーの値は以下の表で与えられる。
手短に言えば回路の機能は以下の通りである。センサ
素子2,3と４のどれかがＸ線放射にさらされると、素子
は最初の演算増幅器12の入力に供給される電流を生じ
る。同様にCCD装置がＸ線放射にさらされると、個々の
画素素子を構成している個々のコンデンサー充電による
電流を生じその電流が最初の演算増幅器の入力に供給さ
れる。抵抗13を通して増幅器12は電流電圧変換としての
用途を持つ。演算増幅器12の出力からの電圧信号は抵抗
14を経由して増幅器15の入力に運ばれ、その演算増幅器
15は高圧パルスのようなもので供給されているＸ線管に
よる線周波数たとえば50Hzをもち常態ではパルスである
センサ素子からの信号を増幅する。抵抗16と一緒のコン
デンサー17は、例えば望まないスパイクを除くが増幅器
12からの増幅された電圧パルスをまだ保つフィルターと
して作用する。好ましい実施例にある増幅器13と15は基
層にまたは、三つのセンサ素子2,3および４と一緒に、
画像センシング検出装置の後側の回路基板の上に置か
れ、そしてこの様にインターフェイス装置の部分10を構
成している。
インターフェイス装置の部分10構成している電子装置
からの出力信号は演算器15からインターフェイス装置の
部分20の入力へ運ばれ、その部分20では、信号が、レベ
ル合せと演算の動作点の設定を演算器23の入力信号に与
えるコンデンサー21と抵抗22を通る。演算器による帰還
回路の中で、抵抗24以外に、好ましい実施例の中での50
Hzのパルスに対応している20msよりやや大きい時定数を
供給するためのコンデンサー25がある。さらに、演算器
23の入力での負のパルスが−0.7Vを越えないことを保証
するために半導体ダイオード26がある。
演算器23からの信号はRCリンク（抵抗とコンデンサー
の接続）36,27を経由して高い利得があり別の言葉でシ
ュミットトリガと言われているあるヒステリシスを持つ
コンパレーター（比較器）として作用するアンプ28へ運
ばれる。ダイオード33と34は出力Ａでパルスが0Vと＋5V
の間に調整されたTTLレベルを生み出す様に出力のレベ
ルを示す。
インターフェイス装置の部分20の出力Ａからの信号は
論理デバイス40の入力Ａに運ばれる。記述を簡単にする
ために論理デバイス40の一つの部分のみが図解の中に詳
しく説明されている。この信号はバッファー41を経由し
て、特別の電気回路XC303−44のもっと大きい論理装置4
0の部分である論理回路42,43,44,45,49と50によって作
られているモノステーブル回路に供給される。放射がセ
ンサ素子2,3と４のうちのどれかを打つ期間、論理１で
有あるところの、モノステーブル回路によって得られる
信号ハイは内部の入力Ｃからである。その放射が終り、
論理デバイス40の中のモノステーブル回路をトリガする
パルスがもう無く、ORゲート50の出力がロウになり、す
なわちネガティブエッジで、点55を経由してＤ型フリッ
プフロップ回路51に入る次のクロックパルスで、これは
ANDゲート52を経由して内部の出力Ｂへ放射線の検出は
終ったことの表示として信号ハイを生ずる。
その時信号ＢとＣは、慣例的な方法として、たとえ
ば、信号Ｃがハイに成る時一時的にCCDセルのクロック
を止め、そのCCDセルがたとえば歯のＸ線像を生ずるた
めにその画像素子の総和を出す事を始める様に、CCDセ
ルの電子回路の残りを制御するために使用される。信号
ＢがＸ線装置が放射線を失っているということの表示と
してその後ハイに成る時、既知の技術に従って論理装置
40を経由してこの信号ＢはCCDセルのクロック信号で同
期を開始する。そしてその生じた像は順次１画像要素ず
つ読み出され、技術の水準に従って標準的なパーソナル
コンピュータ内の普通のグラフィックインターフェイス
カードに供給される。
第２の実施例では、センサ素子からの信号は、モノテ
ーブル回路をトリガするためだけではなく、積算され
て、センサ素子２、３、４あるいはCCDデバイス自体に
よって検出されたＸ線のドーズ量を測定するために用い
られる。この場合、積算された信号は、論理演算を経て
端子Ｂから出力される信号出力Ｂを制御して、適切な露
光量に対応する所定のＸ線ドーズ量が受光されたときに
イメージ検出部５で生成されたイメージが読み出される
ように制御する。さらに、Ｘ線照射源の作動時間が、少
なくともイメージ検出部５上に十分露光されたＸ線イメ
ージを得るのに必要な最短時間に対応するようにＸ線照
射源を調節することによって、画像形成部とＸ線照射源
とを接続することなく、完全な露光の自動化がなされ
る。
三番目の好ましい実施例では信号Ｂは外部に取り出さ
れＸ線装置を制御するために使用される、そして総和が
露光ための十分な線量が受取られていることを示す時Ｘ
線装置は直ちに放射線を失う。この場合また、信号Ｂに
鋭敏で外部のＸ線装置をしたがって制御できるＸ線装置
への余分のインターフェイスする装置が必要である。こ
のインターフェイス装置はしかし専門家には知られてい
る技術にしたがって設計されているがその構成はこの発
明の範囲には含まれていない。
この発明による構成は、ハードウェアではもちろん、
添付の請求範囲によって定義されている発明の精神、目
的および範囲から逸脱することなく、ここに示されてい
るものと異なる構成要素を用いて、多数の異なるやり方
で構成することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 6/00 - 6/14

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｘ線照射源と、 前記Ｘ線照射源に対向して配置され、前記Ｘ線照射源に
    面する第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面と
    を有し、前記第２の面に、前記第１の面で受光したＸ線
    の照射に応じた電気信号を生成する２以上のセンサ素子
    が所定の間隔で配置されたイメージ検出部と、 前記イメージ検出部に接続されて前記電気信号を受信
    し、前記イメージ検出部がＸ線の照射を検出した場合
    に、Ｘ線イメージの生成をトリガするための第１のイン
    ターフェイス信号（Ｃ）を生成し、前記イメージ検出部
    がＸ線の照射を検出しない場合に、生成されたＸ線イメ
    ージの読み取り走査を開始するための第２のインターフ
    ェイス信号（Ｂ）を生成するインターフェイス手段と、 前記インターフェイス手段に接続されて画像を表示する
    表示手段と を備えるＸ線画像形成装置。
  2. 【請求項２】前記２以上のセンサ素子は、検出ダイオー
    ドであり、 前記インターフェイス手段は、前記イメージ検出部の第
    ２の面に位置し、前記検出ダイオードからの電気信号を
    受信して出力信号を生成する第１回路と、前記第１回路
    に接続され、前記出力信号を受信して前記第１および第
    ２のインターフェイス信号を生成する第２回路とを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像形成装置。
  3. 【請求項３】Ｘ線照射源と、 前記Ｘ線照射源に対向して配置され、前記Ｘ線照射源に
    面する第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を
    有し、Ｘ線の照射に応じた電気信号を生成するCCDデバ
    イスを備えるイメージ検出部と、 前記イメージ検出部に接続されて前記電気信号を受信
    し、前記イメージ検出部がＸ線の照射を検出した場合
    に、Ｘ線イメージの生成をトリガするための第１のイン
    ターフェイス信号（Ｃ）を生成し、前記イメージ検出部
    がＸ線の照射を検出しない場合に、生成されたＸ線イメ
    ージの読み取り走査を開始するための第２のインターフ
    ェイス信号（Ｂ）を生成するインターフェイス手段と、 前記インターフェイス手段に接続されて画像を表示する
    表示手段と を備えるＸ線画像形成装置。
  4. 【請求項４】前記インターフェイス手段は、前記イメー
    ジ検出部の第２の面に位置し、前記CCDデバイスからの
    電気信号を受信して出力信号を生成する第１回路と、前
    記第１回路に接続され、前記出力信号を受信して前記第
    １および第２のインターフェイス信号を生成する第２回
    路とを含むことを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像
    形成装置。
  5. 【請求項５】前記イメージ検出部は、前記第１の面と前
    記Ｘ線照射源との間に被験物である歯が位置するように
    口腔内に挿入され、 前記インターフェイス装置の第２回路は口腔外に位置す
    ることを特徴とする請求項２または４に記載のＸ線画像
    形成装置。
JP51082292A 1991-06-03 1992-06-01 Ｘ線イメージセンサをトリガするための方法および装置 Expired - Fee Related JP3335350B2 (ja)

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