JP3658908B2

JP3658908B2 - Ｘ線撮像装置

Info

Publication number: JP3658908B2
Application number: JP01824597A
Authority: JP
Inventors: 歩馬場
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2017-01-31
Also published as: JPH10213667A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１次元または２次元のＸ線検出器アレイを用いたＸ線撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１次元または２次元のＸ線検出器アレイを用いたＸ線撮像装置においては、一般に、Ｘ線発生装置からのＸ線を被写体に照射したときに得られる透過Ｘ線をＸ線検出器アレイで受け、そのＸ線検出器アレイの各チャンネル出力を画素情報としてＸ線像を構築する。
【０００３】
Ｘ線検出器アレイは、例えばフォトダイオードアレイにシンチレータを貼りつけたもの等が用いられ、各チャンネルの感度は互いに異なるため、あらかじめ各チャンネルごとに感度情報を求めておき、撮像に際してはその感度情報を用いて各チャンネル出力を個別に補正する必要がある。
【０００４】
ところで、このようなＸ線検出器の感度情報を得るための作業、つまり感度較正作業は、原理的には多数の標準Ｘ線源を用意し、それぞれに強度が既知でしかも互いの強度が異なる多数のＸ線を検出器で受けて、その入力と出力の関係（感度曲線）を求める必要がある。実際には、標準Ｘ線源を用意することは困難であるため、以下のようにして感度曲線を求めている。
【０００５】
すなわち、ある厚さの鉛板を用意し、その鉛板に一定条件のＸ線を照射したときの透過Ｘ線を検出器で受け、そのときの出力信号を記録する。鉛板の厚さを複数にわたって異ならしめて同様な作業を行うことによって、ある波長のＸ線についての検出器の感度曲線を求める。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような複数の鉛板を用いた従来の感度較正方法によると、操作者に対して煩わしい操作および作業を強いるか、あるいは、感度較正のためのみに付加的な機械的構造を必要とするばかりでなく、感度較正のために正確な線量並びに強度のＸ線を爆射することのできるＸ線源を必要とする。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、感度較正のための付加的な機械的構造を必要とすることなく、また、正確なＸ線源を必要とすることなく、簡単な操作のもとに自動的に各チャンネルの感度較正を行うことのできるＸ線撮像装置の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための構成を、図１に示す基本概念図を参照しつつ説明すると、本発明のＸ線撮像装置は、Ｘ線発生装置ａと、そのＸ線発生装置ａに対向配置されて被写体ｂを透過したＸ線を検出する１次元または２次元のＸ線検出器アレイｃと、そのＸ線検出器アレイｃの各チャンネル出力Ｉ_iを感度情報記憶手段ｄに記憶されている各チャンネルごとの感度情報を用いて補正したうえで、画素情報として用いてＸ線像を構築する画像化手段ｅを備えたＸ線撮像装置において、被写体ｂの不存在下で上記各チャンネル出力Ｉ_iを平均化処理して当該Ｘ線検出器アレイｃの爆射Ｘ線強度Ｊを推定するＸ線強度推定手段ｆと、その推定されたＸ線強度Ｊと個々のチャンネル出力Ｉ_iとの関係を記憶する記憶手段ｇを備えるとともに、Ｘ線発生装置ａからの照射Ｘ線強度を変更することにより記憶手段ｇに格納される個々のチャンネルについての複数点にわたるＸ線強度−出力特性を用いて、感度情報記憶手段ｄの個々のチャンネルの感度情報を更新する感度情報更新手段ｈを備えていることによって特徴づけられる。
【０００９】
本発明は、Ｘ線発生装置ａからの任意強度のＸ線を被写体ｂ等を介在させずに直接的にＸ線検出器アレイｃに照射したとき、そのＸ線強度（Ｘ線検出器アレイｃの爆射Ｘ線強度）を各チャンネル出力の平均値から推定し、その推定されたＸ線強度と個々のチャンネル出力との関係を記憶する動作を、Ｘ線発生装置ａからの照射Ｘ線強度を種々に変更しつつ繰り返すことによって、個々のチャンネルについての複数点にわたるＸ線強度−出力特性を得て、それに基づいて各チャンネルごとの感度情報（感度曲線）を求め、感度情報記憶手段ｄの内容を自動的に更新しようとするものである。
【００１０】
すなわち、Ｘ線検出器アレイｃのチャンネル数が要求精度との関連において十分に多い場合、被写体ｂ等を介在させずにＸ線発生装置ａからのＸ線を直接的にＸ線検出器アレイｃに照射したときに得られる各チャンネル出力の平均値は、そのＸ線検出器アレイｃの各チャンネルの標準的な感度曲線上に乗ると見なすことができる。従って、このＸ線検出器アレイｃの各チャンネルの感度に関して、理論的な値ないしは経験値などの標準的な値が既知であれば、上記の平均値からＸ線検出器アレイｃの爆射Ｘ線強度を求めることがきる。また、そのときの個々のチャンネル出力は、各チャンネルの感度に応じたものであるから、Ｘ線発生装置ａから照射されるＸ線強度を何回かにわたって変更させつつ、各回における推定Ｘ線強度と個々のチャンネルの出力との関係を記憶していけば、個々のチャンネルについての爆射Ｘ線強度−出力特性が得られ、それに基づいて各チャンネルごとの感度曲線を算出することができる。
【００１１】
ここで、本発明においては、Ｘ線検出器アレイｃの各チャンネル出力の平均値の算出に当たっては、３σリジェクション等の統計的処理技法等を用いて、不良データ、つまり他との関連において特異な値を示すチャンネル出力を除外することが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の実施の形態の全体構成を示す模式図である。
Ｘ線発生装置１はＸ線管１１とこれを駆動するためのＸ線高圧発生装置１２によって構成されている。Ｘ線管１１に対向して１次元Ｘ線検出器アレイ２が配置されており、これらの間に被写体（図示せず）を置くことにより、その被写体を透過したＸ線が１次元Ｘ線検出器アレイ２によって検出される。
【００１３】
Ｘ線検出器アレイ２の各チャンネル出力は演算装置３に取り込まれ、個々に感度補正並びに空間的補正が加えられた後に、それぞれ画素データとして表示装置４に供給され、画像化に供される。
【００１４】
図３は、１次元Ｘ線検出器アレイ２から表示装置４までの構成を、機能別にブロック化して示すブロック図である。なお、演算装置３は実際にはコンピュータとその周辺機器を主体として構成され、プログラムに従って動作するものであるが、この図３では、そのプログラムに基づく機能ごとにブロック化して示している。
【００１５】
１次元Ｘ線検出器アレイ２は、例えばシンチレータとフォトダイオードアレイとを組み合わせた第１〜第ｎチャンネルの合計ｎチャンネルの検出器アレイであって、その各チャンネル出力はＡ−Ｄ変換器２１によってデジタル化された後、原画素データＩ_i（ｉ＝１，２，・・・・ｎ）として演算装置３の原画素データメモリ３１内に格納される。
【００１６】
通常の撮像時においては、その原画素データメモリ３１に記憶された各チャンネルごとの原画素データＩ_iは、各チャンネルごとの感度情報を記憶する感度補正テーブル３２の内容に従って個々に感度補正が加えられるとともに、各チャンネルのＸ線管１１に対する位置情報を記憶する空間的補正テーブル３３の内容に従って各チャンネルごとに空間的な補正が加えられた後、表示メモリ３４に画素データとして格納される。この表示メモリ３４内の各画素データは、表示装置４に対して、その表示画面における各画素の濃淡を決定するデータとして供給される。
【００１７】
さて、Ｘ線検出器アレイ２の各チャンネル感度の較正は、Ｘ線管１１とＸ線検出器アレイ２との間に被写体等の何らの物体を介在させない状態で、Ｘ線管１１からのＸ線を直接的にＸ線検出器アレイ２に照射してその各チャンネル出力を取り込む動作を、Ｘ線発生装置１により発生するＸ線強度を複数回にわたって適宜に変化させるごとに繰り返すことによって行われる。
【００１８】
この感度較正時においては、原画素データメモリ３１に格納された各チャンネルごとの原画素データＩ_iは統計処理部３５に取り込まれ、ここで３σリジェクション等の処理によって特異値を示すものが除外された後に、各データの平均値Ｉ_Aが算出される。この各チャンネル出力からの原画素データの平均値Ｉ_Aは、感度曲線理論値テーブル３６に供給されて、Ｘ線検出器アレイ２の爆射Ｘ線強度Ｊに換算される。
【００１９】
すなわち、感度曲線理論値テーブル３６には、Ｘ線検出器アレイ２のチャンネルの感度についての理論的な値または経験値に基づく標準的な感度曲線に係る情報があらかじめ格納されており、Ｘ線検出器アレイ２の各チャンネル出力を平均化した値Ｉ_Aは、個々のチャンネル感度がばらついていてもチャンネル数が十分に多い場合には標準的感度曲線に乗ると見なしてよいことから、その平均値Ｉ_Aと標準的な感度曲線とから、当該平均値Ｉ_Aが得られたときのＸ線検出器アレイ２の爆射Ｘ線強度Ｊを推定することができる。
【００２０】
このようにして推定されたＸ線強度Ｊの情報は、個々のチャンネルごとに設定された空間的補正テーブル３７−ｉ（ｉ＝１，２，・・・・ｎ）によって各チャンネルのＸ線入射面の空間的な位置関係に関する補正が加えられることにより、個々のチャンネルの爆射Ｘ線量Ｊ_iに補正された後、感度特性メモリ３８−ｉ（ｉ＝１，２，・・・・ｎ）に、該当チャンネルの原画素データＩ_iとともに記憶される。
【００２１】
このような動作を、Ｘ線発生装置１により発生するＸ線の強度のみをｍ回にわたって変化させるごとに繰り返すことによって、各感度特性メモリ３８−１，３８−２，・・・・３８−ｉ，・・・・３８−ｎには、該当チャンネルについて、ｍ種類の被射Ｘ線強度とそれに対応するチャンネル出力（原画素データ）との関係が格納されることになる。つまり、第ｉチャンネルの感度特性メモリ３８−ｉには、ｊ回目のＸ線照射時における全チャンネルの原画素データの平均値Ｉ_Ajから推定された当該第ｉチャンネルの爆射Ｘ線強度Ｊ_ijと、そのときの第ｉチャンネルの原画素データＩ_ijの関係が感度特性メモリ３８−ｉに格納される。ｍ回にわたりＸ線強度を変化させた後には、この感度特性メモリ３８−ｉには図４にグラフ化して例示するように、ｍ点のデータ対Ｊ_ij−Ｉ_ij（ｊ＝１，２，・・・・ｍ）が格納されることになる。
【００２２】
このようなｍ点のＸ線強度−出力に関する情報が格納された後、各感度特性メモリ３８−１，３８−２，・・・・３８−ｉ，・・・・３８−ｎの記憶内容は感度曲線演算部３９に送られる。感度曲線演算部３９では、個々のチャンネルについて、ｍ点にわたる爆射Ｘ線強度Ｊ−出力（原画素データ）Ｉ特性を用いて感度曲線を求める。この感度曲線の算出に当たっては、データのない部分について内挿および外挿を行って補完する。
【００２３】
このようにして求められた各チャンネルごとの感度曲線は、前記した感度補正テーブル３２に供給されて、その記憶内容の更新に供される。従って、上記のような感度較正動作を行った後には、感度補正テーブル３２の内容は現時点における各チャンネル感度を正しく表すものとなり、以後の撮像動作によって得られるＸ線画像は、各画素ごとに正確に感度補正が施された画像となる。
【００２４】
以上の本発明の実施の形態において特に注目すべき点は、感度較正時にＸ線発生装置１から照射されるＸ線強度が正確に調整されたものでなくとも、そのＸ線強度が各チャンネル出力の平均化処理によって自動的に推定される点であり、従って従来のように正確なＸ線源を用いることなく、かつ、複数厚さの鉛板等を用意してこれを逐次入れ替えるといった作業ないしはそのための機構を要することなく、容易に各チャンネルの感度較正を行うことができる。
【００２５】
なお、感度較正動作時におけるＸ線発生装置１からの照射Ｘ線強度の変更は、人手によってＸ線高圧発生装置１２を操作してもよいし、あるいは感度較正モードの選択により、演算装置３からＸ線高圧電源１２に対して自動的に動作変更指令を与えることによって行ってもよい。
【００２６】
また、以上の実施の形態における１次元Ｘ線検出器アレイ２は、これを固定してもよいし、あるいはＸ線の爆射中に移動させてもよく、この場合には２次元画像が得られる。また、本発明は２次元のＸ線検出器アレイを用いたＸ線撮像装置にも等しく適用し得ることは勿論である。
【００２７】
更に、以上の実施の形態では、Ｘ線検出器アレイをシンチレータとフォトダイオードアレイによって構成した例を述べたが、化合物半導体を用いたＸ線検出器アレイ等にも本発明を適用し得ることは言うまでもない。
【００２８】
また、本発明は、Ｘ線検出器アレイの各チャンネル出力に基づくＸ線強度情報を画素濃度としてＸ線画像を構築するシステムのほか、フォトンカウンティング方式によってＸ線線量情報を画素濃度としてＸ線画像を構築するシステムにも適用することができる。この場合、画像化に際しては各チャンネル出力を波高弁別することによってパルス化し、そのパルス数をカウントすることによって画素情報を得るのであるが、前記した実施の形態と同等の感度較正動作によって得られた各チャンネルの感度情報を、波高弁別前に各チャンネル出力を増幅する手段における増幅率の決定に供することにより、各チャンネルの感度補正を行った正確なＸ線画像が得られる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、Ｘ線発生装置からの出力されてＸ線検出器アレイに爆射されるＸ線強度を、そのアレイの各チャンネル出力の平均化処理によって推定し、その推定されたＸ線強度と各チャンネル出力との関係を、Ｘ線発生装置からのＸ線強度を適宜に変更しつつ取り込むことにより、各チャンネルごとの爆射Ｘ線強度−出力特性を得て、感度情報記憶手段の内容を自動的に更新するから、従来のこの種の装置のように正確なＸ線源を必要とすることなく、また、複数の厚さの鉛板等を用意して交換する作業や、あるいはその交換用のメカニズム等を要することなく、極めて簡単な操作のもとにＸ線検出器アレイの各チャンネル感度を較正することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す基本概念図
【図２】本発明の実施の形態の全体構成を示す模式図
【図３】その１次元Ｘ線検出器アレイ２から表示装置４までの構成を、機能別にブロック化して示すブロック図
【図４】その感度特性メモリ３８−ｉの記憶内容をグラフを用いて例示する説明図
【符号の説明】
１Ｘ線発生装置
１１Ｘ線管
１２Ｘ線高圧発生装置
２１次元Ｘ線検出器アレイ
２１Ａ−Ｄ変換器
３演算装置
３１原画素データメモリ
３２感度補正テーブル
３３空間的補正テーブル
３４表示メモリ
３５統計処理部
３６感度曲線理論値テーブル
３７−ｉ空間的補正テーブル
３８−ｉ感度特性メモリ
３９感度曲線演算部
４表示装置

Claims

Ｘ線発生装置と、そのＸ線発生装置に対向配置されて被写体を透過したＸ線を検出する１次元または２次元のＸ線検出器アレイと、そのＸ線検出器アレイの各チャンネル出力を感度情報記憶手段に記憶されている各チャンネルごとの感度情報を用いて補正したうえで、画素情報として用いてＸ線像を構築する画像化手段を備えたＸ線撮像装置において、被写体の不存在下で上記各チャンネル出力を平均化処理して当該Ｘ線検出器アレイの爆射Ｘ線強度を推定するＸ線強度推定手段と、その推定されたＸ線強度と個々のチャンネル出力との関係を記憶する記憶手段を備えるとともに、上記Ｘ線発生装置からの照射Ｘ線強度を変更することにより上記記憶手段に格納される個々のチャンネルについての複数点にわたるＸ線強度−出力特性を用いて、上記感度情報記憶手段の個々のチャンネルの感度情報を更新する感度情報更新手段を備えていることを特徴とするＸ線撮像装置。