JP3950852B2 - 固体ｘ線検出器においてラインアーチファクトを識別し、修正する方法及び装置 - Google Patents
固体ｘ線検出器においてラインアーチファクトを識別し、修正する方法及び装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の一実施例は、一般に、画像を生成するために固体多重素子Ｘ線検出器を利用するＸ線システムに関し、特に、ラインアーチファクトを発生しやすいデータラインを識別し且つラインアーチファクトを集成する技法及び装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
各次元（ｘ,ｙ）に１，０００個から４，０００個設けられた検出器素子から成る２次元アレイを具備する固体Ｘ線検出器が提案されている。各検出器素子は、その検出器素子に入射する放射線の量を表す電荷を検出し、蓄積する光検出器を具備する。各検出器素子は、フォトダイオードに接続され、フォトダイオードに蓄積された電荷の読み出しをイネーブル、ディスエーブルするためのスイッチとして動作される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を更に含む。各検出器素子は、最終的には、検出器上へ投射されるＸ線画像における画素の輝度に対応する電気信号を発生する。各検出器素子からの信号は個別に読み出され、その後の画像処理、格納及び表示に備えてデジタル化される。
【０００３】
固体検出器の用途の１つは胸部の撮影であった。胸部撮影中、検出器の視野全体を利用してＸ線ビームを受け取るのが普通である。胸部撮影に適用される場合、検出器の視野は患者により完全に覆われている。Ｘ線ビームは検出器上のいずれかの場所に衝突する前に患者の身体を透過しているため、通常、検出器の中で高レベルの放射線を受け取る領域は存在しない。
【０００４】
更に最近になって、腕、膝、手、又は視野全体を利用しないであろうと考えられる身体の他の１つ以上の部分を撮影する場合などの一般的なＸ線撮影に適用するための固体Ｘ線検出器が提案されている。身体のより小さな部分を撮影することになるため、患者が検出器の視野全体を完全に覆うことはない。従って、検出器のいくつかの領域が他の領域より多くの量の放射線にさらされる可能性もある。例えば、足の画像を撮影する場合、足は検出器の一部のみを覆う。そのため、検出器のいくつかの領域は相対的に高レベルの放射線を受けるが、他の領域は相対的に低レベルの放射線を受けることになるであろう。この場合、検出器のある領域は、ＯＦＦ状態に維持されている間でもＴＦＴを導通させ始める、すなわち、「漏れ」を発生させるほどに信号レベルが十分に高くなるような高いレベルの放射線にさらされる可能性がある。この信号レベルをＴＦＴ漏れ閾値という。ＴＦＴ漏れ閾値は検出器素子のあらゆる構成に対して同じであるとは限らない。例えば、検出器素子がＴＦＴと、蓄積コンデンサとを含むが、光シールドを含まない場合、ダイオードが飽和状態の１／２に達しただけでＴＦＴは導通し始めるであろう。また、検出器素子がキャパシタンスの低いダイオードを含むのであれば、信号レベルが、例えば、ダイオードを飽和させるために必要なレベルの少なくとも５倍である場合に限り、ＴＦＴが導通し始めることも可能である。
【０００５】
ＴＦＴがＯＦＦ状態にある間に導通し始めると、データラインの電荷が発生する。通常、検出器素子は行ごと又は列ごとに読み出される。例えば、検出器素子の１つの列が読み出される場合、該当する列の中にある検出器素子に蓄積された電荷は行ごとに順次読み取られる。その時点で読み取られていない検出器素子は、ある特定のラインで読み出されている電荷が１つの検出器素子と相関されるように、ＯＦＦ状態に維持されている。
【０００６】
しかし、ＯＦＦ状態にある間にＴＦＴが電荷を漏らすと、ある列の出力ラインに電荷が追加されるため、増加した電荷が異なる検出器素子と相関されることになる。その後、高レベルの放射線（すなわち、ＴＦＴ漏れ閾値以上のレベルの放射線）を受け取った領域より前に、低レベルの放射線（すなわち、ＴＦＴ漏れ閾値未満のレベルの放射線）を受け取った領域が読み出されるような順序で検出器素子が読み取られると、高レベルの放射線を受け取った領域が読み取られていない間であっても、ＴＦＴは導通し始め、出力ラインへ電荷を漏らす。漏れ電荷は低レベルの放射線を受け取った領域における検出器素子の読み出しにバイアスを追加し、（修正されなければ）ラインアーチファクトとして現れる。従って、隣接するデータラインにおける漏れ信号の差によって、低レベルの放射線を受け取った領域でラインアーチファクトが発生するのである。
【０００７】
収集画像の中で不良画素として現れる欠陥検出器素子、又はＸ線検出器に存在するその他の異常によって引き起こされる画像アーチファクトを識別し、修正する方法が提案されている。不良画素は校正画像の評価中に識別される。それらの校正画像は、検出器を背景放射線又は検出器に沿って一様であるレベルの放射線にさらすことにより作成されても良い。このようにして不良画素が識別されたならば、それらを検出器の不良画素マップに追加し、その後、あらゆる用途及び手続きにおいて修正を実行する。データが収集される間に不良画素を識別し、修正する追加の方法が存在する。この方法は各画素を所定の閾値と比較し、基準に適合するそれぞれの画素を修正する。
【０００８】
しかし、これらの方法、すなわち、校正画像を評価することにより不良画素を識別する方法及び画素データが収集されている間に画素データを所定の値と比較する方法は、いずれも、検出器が一様でないレベルの放射線にさらされて、ＴＦＴの漏れが起こったときにラインアーチファクトを引き起こす画素を識別しない。従って、ある状況の下でのみアーチファクトが発生する場合には、従来の方法はアーチファクトを発生しやすい画素を識別できないであろう。そのため、ＴＦＴの漏れが起こったときにどの検出器素子がラインアーチファクトを発生するかを識別することが可能であるのが望ましい。更に、ラインアーチファクトが存在することが判定された後になって初めてそのラインアーチファクトを修正し、且つラインアーチファクトを示す画素のみを修正することが望ましい。
【０００９】
【発明の概要】
少なくとも１つの実施例によれば、固体Ｘ線検出器のラインを規定する複数の行及び複数の列として形成され、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の漏れに起因するラインアーチファクトを発生しやすい検出器素子を識別する方法が提供される。Ｘ線検出器の一部を放射線遮断物質で被覆し、検出器の露出部分にある検出器素子のＴＦＴを導通させるのに十分なレベルの放射線に検出器をさらす。検出された放射線の量を表現する画像を収集する。ラインアーチファクトが存在するか否かを判定するために、検出器素子を解析する。別の実施例によれば、解析過程の間に、ラインアーチファクトが存在するか否かを判定するために収集された画像を解析する。ラインアーチファクトを示すと判定された検出器のデータラインを画像プロセッサに格納する。別の実施例によれば、解析前に、低周波数陰影を除去するために得られた画像をフィルタリングし、更に別の実施例では、低周波数陰影を除去するために、検出器の被覆部分をフィルタリングする。
【００１０】
少なくとも１つの別の実施例によれば、解析過程の間に、Ｘ線検出器のラインごとに、ラインの被覆部分において検出器素子により検出された放射線を表す値を計算する。一実施例では、ラインは検出器の１つの列に対応するが、別の実施例においては、ラインは検出器の１つの行に対応する。ラインの被覆部分に沿ったラインごとの検出器素子の電荷を少なくとも表すデータ値を加算し、所定の閾値に関して解析する。少なくとも１つの実施例によれば、少なくとも１つのデータ値は被覆部分にある検出器素子からの電荷成分と、露出部分にある検出器素子からの漏れ成分とを含む。
【００１１】
少なくとも１つの実施例によれば、各検出器素子の１つの構成要素であるＴＦＴの電荷漏れによって発生する固体Ｘ線検出器のラインアーチファクトを修正する方法が提供される。Ｘ線検出器を放射線にさらし、検出器素子により検出された放射線の量を表現する画像を収集する。以前にラインアーチファクトを示すと判定されたデータラインを所定の閾値に関して解析する。次に、Ｘ線発生器からの放射線露光のレベルを所定の閾値に関して計算し、必要に応じて画素修正を実行する。
【００１２】
少なくとも１つの別の実施例によれば、解析過程の間に、ラインごとに独立して、データ値が所定の閾値を超えるか否かを判定する。一実施例では、ラインは検出器の１つの列に対応するが、別の実施例においては、ラインは検出器の１つの行に対応する。次に、検出器素子により最初に検出された１つ以上のデータ値が所定の閾値を超えなかったかを判定するために、データ値を解析する。
【００１３】
以上の概要、並びに以下の本発明の実施例の詳細な説明は、添付の図面と関連させて読むことにより更に良く理解されるであろう。しかし、本発明が添付の図面に示される配列及び手段に限定されないことを理解すべきである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、図１を参照すると、Ｘ線装置１４は、電源１６により励起されたときにＸ線ビーム１７を放出するＸ線管１５を含む。図示されているように、Ｘ線ビーム１７はＸ線透過テーブル２０上に仰臥している患者１８に向かって導かれる。ビーム１７のうち、テーブル２０及び患者１８を透過した部分は、図中符号２２により指示されるＸ線検出器に衝突する。Ｘ線検出器２２は、Ｘ線光子をエネルギーの低い可視スペクトルの光子に変換するシンチレータ２４を具備する。シンチレータ２４に続く光検出器アレイ２６は光光子を電気信号に変換する。検出器コントローラ２７は、画像を収集し且つ各光検出器素子から信号を読み出すために検出器アレイを動作させる電子回路を含む。
【００１５】
光検出器アレイ２６からの出力信号は、Ｘ線画像信号を処理し且つエンハンスする回路を含む画像プロセッサ２８に結合される。処理済の画像は、その後、ビデオモニタ３２に表示され、更に画像記憶装置３０にアーカイビングされても良い。画像プロセッサ２８は、電源１６を調整し、それにより、Ｘ線露光を調整するために露光制御回路３４に印加される輝度制御信号を更に発生する。Ｘ線装置１４全体の動作は、オペレータインタフェースパネル３８を介して放射線技師からの指令を受信するシステムコントローラ３６により制御される。
【００１６】
図２は、検出器素子４０の行列により形成される光検出器アレイ２６の回路を示す。検出器素子４０はアモルファスシリコンウェハ上に、ｍ列、ｎ行（ただし、ｍ及びｎは整数である）から成る従来通りの２次元アレイとして配列されている。例えば、典型的な高分解能Ｘ線検出器は１，０００から４，０００行、１，０００〜４，０００列の素子から成る正方形のアレイである。各検出器素子４０は１つのフォトダイオード４２と、１つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４４とを含む。フォトダイオード４２は、フォトダイオード４２がシンチレータ２４により発生される光の相当に大きな部分を遮断するように、広いウェハ面積から製造されている。各フォトダイオード４２は、光子励起の結果として発生する電荷を蓄積できるように相対的に大きなキャパシタンスを更に有する。
【００１７】
アレイ２６の各列にあるフォトダイオード４２の陰極は関連するＴＦＴ４４のソース−ドレイン導通経路によりその列の共通列信号線（４８-1から４８-m）に接続されている。例えば、列１のフォトダイオード４２は第１の信号線４８-1に結合されている。各行のフォトダイオードの陽極は共通して負バイアス電圧（−Ｖ）の供給源に接続されている。各行のＴＦＴ４４のゲート電極は、行１に対応する行選択線４６-1のような共通行選択線（４６-1から４６-n）に接続されている。行選択線と列信号線は検出器コントローラ２７に結合され、列信号線は画像プロセッサ２８にも接続されている。
【００１８】
図２に示される検出器２２を使用してＸ線画像を収集するために、Ｘ線装置１４は次のような動作のシーケンスを実行する。まず最初に、検出器コントローラ２７は全ての列信号線（４８-1から４８-m）を接地点に接続し、全ての行選択線（４６-1から４６-n）に正電圧（Ｖon）を印加する。行選択線に印加された正電圧は各素子のＴＦＴ４４をターンオンし、その結果、逆バイアスされるフォトダイオード４２に正電荷が蓄積される。フォトダイオード４２が十分に充電されたならば、検出器コントローラ２７は負の供給電圧（−Ｖ）より負である負電圧（−Ｖoff）を行選択線（４６-1から４６-n）に印加する。この行選択線の負バイアスによって、各検出器素子４０のＴＦＴ４４はターンオフされる。
【００１９】
次に、検出器２２は、Ｘ線光子のビーム１７を発生するために従来のようにシステムがＸ線管１５を励起することにより発生されたＸ線光子のパルスにさらされる。Ｘ線光子はシンチレータ２４によりよりエネルギーの低い光子に変換される。それらの低エネルギー光子が検出器アレイ２６のフォトダイオード４２に衝突すると、電子−正孔対が解放されて、フォトダイオードのキャパシタンスに蓄積される。所定のフォトダイオード４２に蓄積される電荷の量は、そのダイオード４２に衝突する低エネルギー光子の量によって決まり、低エネルギー光子の量自体は、フォトダイオードに隣接するシンチレータ２４の領域に衝突するＸ線エネルギーの強さによって決まる。従って、各検出器素子４０においてフォトダイオード４２に蓄積される電荷の量は、Ｘ線検出器２２の対応する領域に衝突するＸ線の強さの関数である。
【００２０】
Ｘ線露光の終了後、各フォトダイオード４２の残留電荷が感知される。これを実行するために、検出器アレイの列ごとに、列信号線（４８-1から４８-m）が画像プロセッサ２８の別個の感知回路に同時に接続される。いくつかの種類の感知回路のうちのいずれかを画像プロセッサ２８に組み込むことができる。例えば、感知回路はフォトダイオードの電圧、従って、フォトダイオードに蓄積されている電荷の量を測定することができる。あるいは、感知回路は関連する列信号線（４８-1から４８-m）をフォトダイオードの陰極より低い電位に接続し、フォトダイオードに向かって流れる、又はフォトダイオードから流れ出す電荷の量を測定することも可能である。
【００２１】
最大限の画像分解能を得るために、フォトダイオードの電荷は、検出器コントローラ２７が行選択線（４６-1から４６-n）の各々に正電圧（Ｖon）を順次印加することにより、一度に１行ずつ感知される。行選択線（４６-1から４６-n）が正バイアスされると、その行選択線（４６-1から４６-n）に接続されている検出器アレイＴＦＴ４４がターンオンされるため、選択された行にある関連するフォトダイオード４２はその列信号線（４８-1から４８-m）に結合される。
【００２２】
アレイの各検出器素子４０から信号を読み出すために必要とされる時間の量を減少させるために、検出器素子４０の行を２つのグループに分割し、各グループを同時に読み出すことが可能である。例えば、図３及び図４に示すように、アレイの上半分５１にある検出器素子４０をアレイの下半分５３にある検出器素子４０と同時に読み出しても良い。尚、このような光検出器アレイ２６の代替実施例では、必要とされる信号感知回路の数が２倍にあることに注意すべきである。
【００２３】
いくつかの撮影条件の下では、画像中にラインアーチファクト５６が発生することがある。図６は、ラインアーチファクト５６がどのようにして画像に現れるかの一例を示す。ＴＦＴ４４が導通し始めるように検出器２２の一部が高レベルの放射線（すなわち、ＴＦＴ４４の漏れ閾値以上のレベルの放射線）にさらされると、ＴＦＴ４４は共通列信号線（４８-1から４８-m）へ信号を漏らす。共通列信号線（４８-1から４８-m）の一部が高レベルの放射線にさらされた検出器２２の一部で読み取られる前に、共通列信号線（４８-1から４８-m）の一部が低レベルの放射線（すなわち、ＴＦＴ４４の漏れ閾値に満たないレベルの放射線）にさらされた検出器２２の一部で読み取られると、共通列信号線（４８-1から４８-m）から読み取られた信号は直接のＸ線信号に加えて、共通列信号線（４８-1から４８-m）におけるＴＦＴ４４の漏れに起因する成分も含むことになるであろう。
【００２４】
例えば、行１のＴＦＴ４４が共通列信号線（４８-1から４８-m）への電荷漏れを示していると仮定する。従って、検出器コントローラ２７が行３の検出器素子４０を読み出そうと試みると、共通列信号線（４８-1から４８-m）で読み出される電荷データ値は検出器素子４０の行３により感知された光子エネルギーを表す電荷成分を含む。しかし、この電荷成分に加えて、読み出されるデータ値はＴＦＴ４４の行１からの漏れ電荷を表す漏れ成分をも含む。読み出し値は関心行（行３）からの電荷のみに対応しているのではないため、読み出される電荷成分に追加された漏れ成分はアーチファクトを発生する。１つの行（又は列）において漏れを起こしている１つのＴＦＴ４４はその行（又は列）から読み取られる各データ値に漏れ電荷又はバイアスを導入すると思われるため、アーチファクトは行又は列に沿って（ラインとして）現れる。
【００２５】
ＴＦＴ４４の漏れ信号の大きさが十分に大きくなると、ラインアーチファクト５６の原因になる。図３、図４及び図５は、所定の条件の下でラインアーチファクト５６を生じる検出器２２を示す。各検出器２２の一部は高レベルの放射線にさらされていたが、検出器２２のその他の部分は被覆されていたか、又は低レベルの放射線にさらされていた。低レベルの放射線にさらされた検出器２２の部分が最初に読み出されると、低レベルの放射線にさらされていた領域にラインアーチファクト５６が現れる。図３及び図４は共に共通行選択線（４６-1から４６-n）が分割された例を示しており、検出器素子４０は２つのグループ、すなわち、上半分５１と下半分５３に分割され、光検出器アレイ２６の上半分５１は光検出器アレイ２６の下半分５３と同時に読み出される。
【００２６】
図３においては、検出器２２の中央領域５０は高レベルの放射線にさらされていたので、信号はＴＦＴ４４を導通させるのに十分であった。縁部領域５２は、患者の身体の一部又はその他の放射線遮断物質が介在していたなどの理由により、高レベルの放射線にさらされなかった。このような状況は、縁部領域５２の１つ以上で、中央領域５０をも覆い隠すほどには大きくない被写体を撮影した場合に起こりうるであろう。その後、共通行選択線（４６-1から４６-n）は外側縁部４７から読み取られ、縁部領域５２で読み取られ、検出器４９の中央に向かって読み取られ、中央領域５０で読み取られた。中央領域５０は高レベルの放射線にさらされていたため、検出器素子４０が読み取られた方向の関係で、縁部領域５２にラインアーチファクト５６が発生するのである。
【００２７】
図４は、分割された共通行選択線（４６-1から４６-n）を含む検出器２２でラインアーチファクト５６がどのように発生するかの別の例を示す。図４の検出器２２の縁部領域５５は、ＴＦＴ４４を導通させるのに十分な高レベルの放射線にさらされていた。中央領域５７は、検出器２２の中央領域５７で検出器２２の縁部領域５５を覆い隠すほどには広がっていない大きさの被写体を撮影した場合のように、低レベルの放射線にさらされていた。その後、共通行選択線（４６-1から４６-n）は検出器５８の中央から読み取られ、中央領域５７で読み取られ、検出器の外側縁部６０に向かって読み取られ、縁部領域５５で読み取られた。検出器２２の縁部領域５５は高レベルの放射線にさらされており且つ検出器素子４０の読み取り方向が内側から外側へ向かう方向であったため、中央領域５７でラインアーチファクト５６が発生する。
【００２８】
検出器２２の共通行選択線（４６-1から４６-n）が検出器２２の一端部から他端部へ連続して読み取られる場合にも、ラインアーチファクト５６は発生する。図５においては、検出器２２の下方縁部領域６２がＴＦＴ４４を導通させるのに十分な高レベルの放射線にさらされていた。検出器２２の上部領域６４はＴＦＴ４４の閾値に満たない低レベルの放射線を受け取っていた。このような状況は、検出器２２の一部を一端部では完全に覆い隠すが、他端部では覆い隠さない被写体を撮影した場合に起こりうるであろう。その後、共通行選択線（４６-1から４６-n）は検出器６６の上部から読み取られ、低レベルの放射線を受け取った領域から検出器６８の下方へ向かって読み取られ、高レベルの放射線を受け取った領域で読み取られた。上部領域６４は下方縁部領域６２より先に読み取られたため、上部領域６４にラインアーチファクト５６が発生する。
【００２９】
Ｘ線画像にどのようにしてラインアーチファクト５６が現れるかの一例を図６に示す。検出器２２の中央領域６３は高レベルの放射線にさらされていた。何らかの形態の放射線遮断物質が存在したため、縁部領域６５は低レベルの放射線にさらされていた。その後、共通行選択線（４６-1から４６-n）は検出器６９の外側縁部６７から中央に向かって読み取られた。図６の検出器２２は、列信号線（４８-1から４８-m）のうちの２つに沿って、低レベルの放射線にさらされた領域である縁部領域６５に２つのラインアーチファクト５６を示している。検出器２２は全くラインアーチファクト５６を示さない場合もあり、また、１つ以上のラインアーチファクト５６を有する場合もある。アーチファクトは、導通しているＴＦＴ４４の場所と、検出器２２からデータが読み出される順序に応じて、１つの列（又は行）の一部のみに沿って延出していると考えられる。
【００３０】
少なくとも１つの実施例によれば、どのデータラインがラインアーチファクト５６を示しやすいかを判定するための方法が提供される。図３の中央領域５０及び図５の下方縁部領域６２に示すように、検出器２２の１つ以上の部分がＴＦＴ４４の漏れ閾値以上のレベルの放射線にさらされ、且つ図３の縁部領域５２及び図５の上部領域６４に示すように検出器２２のその他の部分はＴＦＴ４４の漏れ閾値に満たないレベルの放射線にさらされたときに、アーチファクト５６は起こる。この方法は、図５に示すように、一度に１行ずつ一方向に順次読み出される検出器、並びに図３及び図４の上半分５１及び下半分５３により示すように、検出器素子４０の行が２つのグループに分割されている検出器２２に適用される。
【００３１】
図７は、ラインアーチファクト５６を発生しやすいデータラインを識別する方法のフローチャートを示す。ブロック７０２に示すように、どのデータラインがラインアーチファクト５６を示すであろうかということを判定するために、図３の縁部領域５２のように、まず最初に読み出されるべき検出器２２の１つ以上の部分をＸ線遮断物質（鉛など）で被覆して、Ｘ線露光の量を大幅に減少させる。一例として、Ｘ線を阻止するためにＸ線管コリメータから伸びる方形のブレードを使用しても良い。あるいは、Ｘ線を透過しない材料を検出器に近接させて配置しても良い。
【００３２】
図７のブロック７０４に示すように、次のステップでは、検出器２２の被覆されていない領域でＴＦＴ４４の漏れ閾値以上の十分に高いＸ線露光を実行する。一例として図３を続けて用いると、中央領域５０が被覆されていない検出器領域になるであろう。ブロック７０６では、検出器素子４０の行を順次読み取り、その情報を処理のためにコンピュータに格納することにより、Ｘ線画像を収集する。以下の説明においては、この画像をＸと呼ぶ。
【００３３】
ブロック７０８では、ラインアーチファクト５６を求めて画像Ｘの縁部領域５２を検索する。この画像に関しては、ラインアーチファクト５６に加えて、図６の縁部領域６５に示されているような低周波数の陰影が含まれているのが普通である。低周波数の陰影を除去するために、次のような画像を作成するようにデータラインに対して垂直な方向のメディアンフィルタを適用しても良い。
【００３４】
Y(r,c)＝X(r,c)−MedianFilter(X(r,c),N)
式中、Nはメディアンフィルタの幅であり、５の値を有していても良い。変数r及びcは行座標と、列座標を指示する。データラインが図６の例に指示されるような列方向にある場合、各画素X(r,c)におけるMedianFilterの出力は値[X(r,c‐N/２)X(r,c‐(N/２‐１)...X(r,c)...X(r,c+(N/２‐１)X(r,c+N/２]の中央値である。
【００３５】
次に、ブロック７１０で、ベクトルＳを作成するために、画像Ｙの被覆領域（図３の縁部領域５２）の値をデータラインの方向に加算する。被覆領域の全ての行の加算をSum_rで表すとき、データラインが列方向にあれば、Ｓは、
S(c)=Sum_r(Y(r,c))
により表される。式中、Sum_rは被覆領域における全ての行の和を計算する。ブロック７１２で、ラインアーチファクト５６は、Ｓが何らかの閾値Ｔを超えるようなデータラインに対して判定される。閾値Ｔの値は用途によって特定の値であって良い。この値を判定する方法としては、人間の目で観測して、画像にラインアーチファクトを追加し、その検出可能性の閾値コントラストレベルを判定する知覚研究がある。あるいは、所定の列について高レベルの放射線にさらされた行の数で和を除算しても良い。
【００３６】
尚、このメディアンフィルタ技法の使用はラインアーチファクト５６の抽出例の１つであるにすぎないということに注意すべきである。周波数解析、低域フィルタリングによる背景減算又はそれに類似する方法などの他の方法も適切な結果をもたらすことができるであろう。
【００３７】
図７の構成方法により判定された識別データライン（４８-1から４８-m）は、ブロック７１４で、臨床画像を修正できるようにＸ線画像プロセッサ２８に格納される。少なくとも１つの実施例によれば、ライン修正には２つの方法、すなわち、信号独立方法と信号依存方法のうちのいずれか一方を使用すれば良い。信号独立方法では、ＴＦＴ４４の漏れに起因するラインアーチファクト５６を生じやすいと識別された全てのデータライン（４８-1から４８-m）を修正する。アーチファクトの修正は、例えば、あるラインにある全ての画素を隣接する２つのラインの平均と置き換えることによってデジタル検出器２２の不良データライン（４８-1から４８-m）を修正することにより実現されても良い。例えば、列３がラインアーチファクトを含むと識別された場合には、列３を列２及び列４の平均と置き換えれば良い。信号独立方法においては、列３は、特定の適用用途とは関係なく、収集されたあらゆる画像で置き換えられる。用途によっては、列３が実際にはラインアーチファクトを示していない場合もある。ラインアーチファクトがないにも関わらず、列３は構成中に電荷漏れを生じやすいと識別されていたため、列３は必ず列２及び列４の平均と置き換えられる。
【００３８】
信号依存方法では、特定の適用用途においてＴＦＴ４４の漏れ閾値に実際に到達しており、電荷漏れが発生した場合に限り、ラインは修正される。この方法は、ライン識別手順により判定された各々のラインに適用される図８に示すステップを示す。
【００３９】
図８のブロック８０２では、方法及び装置は「薄膜トランジスタ漏れ閾値に到達するのに十分な信号レベルを受信した薄膜トランジスタはあるか？」と問い合わせる。ブロック８０２のステップは、検出器のいずれかの部分がＴＦＴ４４の漏れを発生させるのに十分な量の信号を受信したか否かを判定する。その応答が否定であれば、ＴＦＴ４４の漏れ状況は起こっていない。制御の流れは図８の方法及び装置のブロック８０４へ進み、データライン（４８-1から４８-m）の修正は不要である。応答が肯定である場合には、ＴＦＴ４４の漏れ状況が起こっているか否かを判定するために更に多くの情報が要求される。
【００４０】
次に、ブロック８０６では、方法及び装置は、「薄膜トランジスタ漏れ閾値に到達するのに十分な信号レベルを受信した薄膜トランジスタより以前に読み出された、薄膜トランジスタ漏れ閾値に到達するのに十分な信号レベルを受信しなかった薄膜トランジスタは存在するか？」を問い合わせる。図３に戻ると、低レベルの放射線を受けた縁部領域５２は、ＴＦＴ４４を導通させるのに十分なレベルの放射線を受けた中央領域５０より前に読み出されている。この例においては、ラインアーチファクト５６を発生させるために必要な撮影条件が存在していることになる。ブロック８０６に対する応答が否定であれば、制御は図８の方法及び装置のブロック８０８へ進み、データライン（４８-1から４８-m）の修正は不要である。応答が肯定である場合には、ブロック８１０へ進む。
【００４１】
ブロック８１０では、方法及び装置は、「Ｘ線発生器設定からの露光を計算し、薄膜トランジスタ漏れ閾値に到達することがわかっているレベルと比較する。Ｘ線信号は薄膜トランジスタ漏れアーチファクトを発生させるほど十分に高かったか？」を問い合わせる。ブロック８１０に対する応答が否定であれば、制御は図８の方法及び装置のブロック８１２へ進み、データライン（４８-1から４８-m）の修正は不要である。Ｘ線信号がＴＦＴ４４の漏れ閾値に到達し、ＴＦＴ４４を導通させるほど十分に大きなレベルであることが判定された場合には、方法及び装置のブロック８１４へ進む。
【００４２】
方法及び装置のブロック８１４では、ＴＦＴ４４の漏れを受けなかったラインの領域について画素修正が実行される。この修正は、ライン上の各画素をそれに隣接する画素の値の平均と置き換えることにより実現されても良い。他の画素修正方法によっても適切な結果が得られることに注意すべきである。
【００４３】
ブロック８０４、８０８、８１２又は８１４のいずれか１つでフローチャートが終了したならば、データラインにおいて起こりうるラインアーチファクトを修正するプロセスは完了する。ライン識別手続きにより判定されるデータラインごとに、ブロック８０２から８１４は繰り返される。
【００４４】
本発明を少なくとも１つの実施例を参照して説明したが、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変更を実施でき且つ等価の構成と置き換えても差し支えないことは当業者には理解されるであろう。更に、特定の状況又は材料を本発明の教示に適応させるために、本発明の範囲から逸脱せずに数多くの変形を実施できるであろう。従って、本発明は開示された特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲の範囲内に入るあらゆる実施例を含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に従って形成されたＸ線撮影システムのブロック線図。
【図２】 本発明の一実施例に従って形成された図１のシステムの画像検出器アレイの概略図。
【図３】 画像ラインアーチファクトを発生させると思われる、本発明の一実施例に従って形成された検出器構成を示す図。
【図４】 画像ラインアーチファクトを発生させると思われる、本発明の一実施例に従って形成された別の検出器構成を示す図。
【図５】 画像ラインアーチファクトを発生させると思われる、本発明の一実施例に従って形成された更に別の検出器構成を示す図。
【図６】 ラインアーチファクトを含む画像を示す図。
【図７】 本発明の一実施例に従って実行される、ラインアーチファクトを発生しやすいデータラインを識別するためのプロセスを示すフローチャート。
【図８】 本発明の一実施例に従って実行される、ラインアーチファクトを修正するためのプロセスを示すフローチャート。
【符号の説明】
２２…Ｘ線検出器、２６…光検出器アレイ、２７…検出器コントローラ、２８…画像プロセッサ、４０…検出器素子、４２…フォトダイオード、４４…薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、４６-1から４６-n…共通行選択線、４８-1から４８-m…共通列信号線、５６…ラインアーチファクト
【発明の属する技術分野】
本発明の一実施例は、一般に、画像を生成するために固体多重素子Ｘ線検出器を利用するＸ線システムに関し、特に、ラインアーチファクトを発生しやすいデータラインを識別し且つラインアーチファクトを集成する技法及び装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
各次元（ｘ,ｙ）に１，０００個から４，０００個設けられた検出器素子から成る２次元アレイを具備する固体Ｘ線検出器が提案されている。各検出器素子は、その検出器素子に入射する放射線の量を表す電荷を検出し、蓄積する光検出器を具備する。各検出器素子は、フォトダイオードに接続され、フォトダイオードに蓄積された電荷の読み出しをイネーブル、ディスエーブルするためのスイッチとして動作される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を更に含む。各検出器素子は、最終的には、検出器上へ投射されるＸ線画像における画素の輝度に対応する電気信号を発生する。各検出器素子からの信号は個別に読み出され、その後の画像処理、格納及び表示に備えてデジタル化される。
【０００３】
固体検出器の用途の１つは胸部の撮影であった。胸部撮影中、検出器の視野全体を利用してＸ線ビームを受け取るのが普通である。胸部撮影に適用される場合、検出器の視野は患者により完全に覆われている。Ｘ線ビームは検出器上のいずれかの場所に衝突する前に患者の身体を透過しているため、通常、検出器の中で高レベルの放射線を受け取る領域は存在しない。
【０００４】
更に最近になって、腕、膝、手、又は視野全体を利用しないであろうと考えられる身体の他の１つ以上の部分を撮影する場合などの一般的なＸ線撮影に適用するための固体Ｘ線検出器が提案されている。身体のより小さな部分を撮影することになるため、患者が検出器の視野全体を完全に覆うことはない。従って、検出器のいくつかの領域が他の領域より多くの量の放射線にさらされる可能性もある。例えば、足の画像を撮影する場合、足は検出器の一部のみを覆う。そのため、検出器のいくつかの領域は相対的に高レベルの放射線を受けるが、他の領域は相対的に低レベルの放射線を受けることになるであろう。この場合、検出器のある領域は、ＯＦＦ状態に維持されている間でもＴＦＴを導通させ始める、すなわち、「漏れ」を発生させるほどに信号レベルが十分に高くなるような高いレベルの放射線にさらされる可能性がある。この信号レベルをＴＦＴ漏れ閾値という。ＴＦＴ漏れ閾値は検出器素子のあらゆる構成に対して同じであるとは限らない。例えば、検出器素子がＴＦＴと、蓄積コンデンサとを含むが、光シールドを含まない場合、ダイオードが飽和状態の１／２に達しただけでＴＦＴは導通し始めるであろう。また、検出器素子がキャパシタンスの低いダイオードを含むのであれば、信号レベルが、例えば、ダイオードを飽和させるために必要なレベルの少なくとも５倍である場合に限り、ＴＦＴが導通し始めることも可能である。
【０００５】
ＴＦＴがＯＦＦ状態にある間に導通し始めると、データラインの電荷が発生する。通常、検出器素子は行ごと又は列ごとに読み出される。例えば、検出器素子の１つの列が読み出される場合、該当する列の中にある検出器素子に蓄積された電荷は行ごとに順次読み取られる。その時点で読み取られていない検出器素子は、ある特定のラインで読み出されている電荷が１つの検出器素子と相関されるように、ＯＦＦ状態に維持されている。
【０００６】
しかし、ＯＦＦ状態にある間にＴＦＴが電荷を漏らすと、ある列の出力ラインに電荷が追加されるため、増加した電荷が異なる検出器素子と相関されることになる。その後、高レベルの放射線（すなわち、ＴＦＴ漏れ閾値以上のレベルの放射線）を受け取った領域より前に、低レベルの放射線（すなわち、ＴＦＴ漏れ閾値未満のレベルの放射線）を受け取った領域が読み出されるような順序で検出器素子が読み取られると、高レベルの放射線を受け取った領域が読み取られていない間であっても、ＴＦＴは導通し始め、出力ラインへ電荷を漏らす。漏れ電荷は低レベルの放射線を受け取った領域における検出器素子の読み出しにバイアスを追加し、（修正されなければ）ラインアーチファクトとして現れる。従って、隣接するデータラインにおける漏れ信号の差によって、低レベルの放射線を受け取った領域でラインアーチファクトが発生するのである。
【０００７】
収集画像の中で不良画素として現れる欠陥検出器素子、又はＸ線検出器に存在するその他の異常によって引き起こされる画像アーチファクトを識別し、修正する方法が提案されている。不良画素は校正画像の評価中に識別される。それらの校正画像は、検出器を背景放射線又は検出器に沿って一様であるレベルの放射線にさらすことにより作成されても良い。このようにして不良画素が識別されたならば、それらを検出器の不良画素マップに追加し、その後、あらゆる用途及び手続きにおいて修正を実行する。データが収集される間に不良画素を識別し、修正する追加の方法が存在する。この方法は各画素を所定の閾値と比較し、基準に適合するそれぞれの画素を修正する。
【０００８】
しかし、これらの方法、すなわち、校正画像を評価することにより不良画素を識別する方法及び画素データが収集されている間に画素データを所定の値と比較する方法は、いずれも、検出器が一様でないレベルの放射線にさらされて、ＴＦＴの漏れが起こったときにラインアーチファクトを引き起こす画素を識別しない。従って、ある状況の下でのみアーチファクトが発生する場合には、従来の方法はアーチファクトを発生しやすい画素を識別できないであろう。そのため、ＴＦＴの漏れが起こったときにどの検出器素子がラインアーチファクトを発生するかを識別することが可能であるのが望ましい。更に、ラインアーチファクトが存在することが判定された後になって初めてそのラインアーチファクトを修正し、且つラインアーチファクトを示す画素のみを修正することが望ましい。
【０００９】
【発明の概要】
少なくとも１つの実施例によれば、固体Ｘ線検出器のラインを規定する複数の行及び複数の列として形成され、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の漏れに起因するラインアーチファクトを発生しやすい検出器素子を識別する方法が提供される。Ｘ線検出器の一部を放射線遮断物質で被覆し、検出器の露出部分にある検出器素子のＴＦＴを導通させるのに十分なレベルの放射線に検出器をさらす。検出された放射線の量を表現する画像を収集する。ラインアーチファクトが存在するか否かを判定するために、検出器素子を解析する。別の実施例によれば、解析過程の間に、ラインアーチファクトが存在するか否かを判定するために収集された画像を解析する。ラインアーチファクトを示すと判定された検出器のデータラインを画像プロセッサに格納する。別の実施例によれば、解析前に、低周波数陰影を除去するために得られた画像をフィルタリングし、更に別の実施例では、低周波数陰影を除去するために、検出器の被覆部分をフィルタリングする。
【００１０】
少なくとも１つの別の実施例によれば、解析過程の間に、Ｘ線検出器のラインごとに、ラインの被覆部分において検出器素子により検出された放射線を表す値を計算する。一実施例では、ラインは検出器の１つの列に対応するが、別の実施例においては、ラインは検出器の１つの行に対応する。ラインの被覆部分に沿ったラインごとの検出器素子の電荷を少なくとも表すデータ値を加算し、所定の閾値に関して解析する。少なくとも１つの実施例によれば、少なくとも１つのデータ値は被覆部分にある検出器素子からの電荷成分と、露出部分にある検出器素子からの漏れ成分とを含む。
【００１１】
少なくとも１つの実施例によれば、各検出器素子の１つの構成要素であるＴＦＴの電荷漏れによって発生する固体Ｘ線検出器のラインアーチファクトを修正する方法が提供される。Ｘ線検出器を放射線にさらし、検出器素子により検出された放射線の量を表現する画像を収集する。以前にラインアーチファクトを示すと判定されたデータラインを所定の閾値に関して解析する。次に、Ｘ線発生器からの放射線露光のレベルを所定の閾値に関して計算し、必要に応じて画素修正を実行する。
【００１２】
少なくとも１つの別の実施例によれば、解析過程の間に、ラインごとに独立して、データ値が所定の閾値を超えるか否かを判定する。一実施例では、ラインは検出器の１つの列に対応するが、別の実施例においては、ラインは検出器の１つの行に対応する。次に、検出器素子により最初に検出された１つ以上のデータ値が所定の閾値を超えなかったかを判定するために、データ値を解析する。
【００１３】
以上の概要、並びに以下の本発明の実施例の詳細な説明は、添付の図面と関連させて読むことにより更に良く理解されるであろう。しかし、本発明が添付の図面に示される配列及び手段に限定されないことを理解すべきである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、図１を参照すると、Ｘ線装置１４は、電源１６により励起されたときにＸ線ビーム１７を放出するＸ線管１５を含む。図示されているように、Ｘ線ビーム１７はＸ線透過テーブル２０上に仰臥している患者１８に向かって導かれる。ビーム１７のうち、テーブル２０及び患者１８を透過した部分は、図中符号２２により指示されるＸ線検出器に衝突する。Ｘ線検出器２２は、Ｘ線光子をエネルギーの低い可視スペクトルの光子に変換するシンチレータ２４を具備する。シンチレータ２４に続く光検出器アレイ２６は光光子を電気信号に変換する。検出器コントローラ２７は、画像を収集し且つ各光検出器素子から信号を読み出すために検出器アレイを動作させる電子回路を含む。
【００１５】
光検出器アレイ２６からの出力信号は、Ｘ線画像信号を処理し且つエンハンスする回路を含む画像プロセッサ２８に結合される。処理済の画像は、その後、ビデオモニタ３２に表示され、更に画像記憶装置３０にアーカイビングされても良い。画像プロセッサ２８は、電源１６を調整し、それにより、Ｘ線露光を調整するために露光制御回路３４に印加される輝度制御信号を更に発生する。Ｘ線装置１４全体の動作は、オペレータインタフェースパネル３８を介して放射線技師からの指令を受信するシステムコントローラ３６により制御される。
【００１６】
図２は、検出器素子４０の行列により形成される光検出器アレイ２６の回路を示す。検出器素子４０はアモルファスシリコンウェハ上に、ｍ列、ｎ行（ただし、ｍ及びｎは整数である）から成る従来通りの２次元アレイとして配列されている。例えば、典型的な高分解能Ｘ線検出器は１，０００から４，０００行、１，０００〜４，０００列の素子から成る正方形のアレイである。各検出器素子４０は１つのフォトダイオード４２と、１つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４４とを含む。フォトダイオード４２は、フォトダイオード４２がシンチレータ２４により発生される光の相当に大きな部分を遮断するように、広いウェハ面積から製造されている。各フォトダイオード４２は、光子励起の結果として発生する電荷を蓄積できるように相対的に大きなキャパシタンスを更に有する。
【００１７】
アレイ２６の各列にあるフォトダイオード４２の陰極は関連するＴＦＴ４４のソース−ドレイン導通経路によりその列の共通列信号線（４８-1から４８-m）に接続されている。例えば、列１のフォトダイオード４２は第１の信号線４８-1に結合されている。各行のフォトダイオードの陽極は共通して負バイアス電圧（−Ｖ）の供給源に接続されている。各行のＴＦＴ４４のゲート電極は、行１に対応する行選択線４６-1のような共通行選択線（４６-1から４６-n）に接続されている。行選択線と列信号線は検出器コントローラ２７に結合され、列信号線は画像プロセッサ２８にも接続されている。
【００１８】
図２に示される検出器２２を使用してＸ線画像を収集するために、Ｘ線装置１４は次のような動作のシーケンスを実行する。まず最初に、検出器コントローラ２７は全ての列信号線（４８-1から４８-m）を接地点に接続し、全ての行選択線（４６-1から４６-n）に正電圧（Ｖon）を印加する。行選択線に印加された正電圧は各素子のＴＦＴ４４をターンオンし、その結果、逆バイアスされるフォトダイオード４２に正電荷が蓄積される。フォトダイオード４２が十分に充電されたならば、検出器コントローラ２７は負の供給電圧（−Ｖ）より負である負電圧（−Ｖoff）を行選択線（４６-1から４６-n）に印加する。この行選択線の負バイアスによって、各検出器素子４０のＴＦＴ４４はターンオフされる。
【００１９】
次に、検出器２２は、Ｘ線光子のビーム１７を発生するために従来のようにシステムがＸ線管１５を励起することにより発生されたＸ線光子のパルスにさらされる。Ｘ線光子はシンチレータ２４によりよりエネルギーの低い光子に変換される。それらの低エネルギー光子が検出器アレイ２６のフォトダイオード４２に衝突すると、電子−正孔対が解放されて、フォトダイオードのキャパシタンスに蓄積される。所定のフォトダイオード４２に蓄積される電荷の量は、そのダイオード４２に衝突する低エネルギー光子の量によって決まり、低エネルギー光子の量自体は、フォトダイオードに隣接するシンチレータ２４の領域に衝突するＸ線エネルギーの強さによって決まる。従って、各検出器素子４０においてフォトダイオード４２に蓄積される電荷の量は、Ｘ線検出器２２の対応する領域に衝突するＸ線の強さの関数である。
【００２０】
Ｘ線露光の終了後、各フォトダイオード４２の残留電荷が感知される。これを実行するために、検出器アレイの列ごとに、列信号線（４８-1から４８-m）が画像プロセッサ２８の別個の感知回路に同時に接続される。いくつかの種類の感知回路のうちのいずれかを画像プロセッサ２８に組み込むことができる。例えば、感知回路はフォトダイオードの電圧、従って、フォトダイオードに蓄積されている電荷の量を測定することができる。あるいは、感知回路は関連する列信号線（４８-1から４８-m）をフォトダイオードの陰極より低い電位に接続し、フォトダイオードに向かって流れる、又はフォトダイオードから流れ出す電荷の量を測定することも可能である。
【００２１】
最大限の画像分解能を得るために、フォトダイオードの電荷は、検出器コントローラ２７が行選択線（４６-1から４６-n）の各々に正電圧（Ｖon）を順次印加することにより、一度に１行ずつ感知される。行選択線（４６-1から４６-n）が正バイアスされると、その行選択線（４６-1から４６-n）に接続されている検出器アレイＴＦＴ４４がターンオンされるため、選択された行にある関連するフォトダイオード４２はその列信号線（４８-1から４８-m）に結合される。
【００２２】
アレイの各検出器素子４０から信号を読み出すために必要とされる時間の量を減少させるために、検出器素子４０の行を２つのグループに分割し、各グループを同時に読み出すことが可能である。例えば、図３及び図４に示すように、アレイの上半分５１にある検出器素子４０をアレイの下半分５３にある検出器素子４０と同時に読み出しても良い。尚、このような光検出器アレイ２６の代替実施例では、必要とされる信号感知回路の数が２倍にあることに注意すべきである。
【００２３】
いくつかの撮影条件の下では、画像中にラインアーチファクト５６が発生することがある。図６は、ラインアーチファクト５６がどのようにして画像に現れるかの一例を示す。ＴＦＴ４４が導通し始めるように検出器２２の一部が高レベルの放射線（すなわち、ＴＦＴ４４の漏れ閾値以上のレベルの放射線）にさらされると、ＴＦＴ４４は共通列信号線（４８-1から４８-m）へ信号を漏らす。共通列信号線（４８-1から４８-m）の一部が高レベルの放射線にさらされた検出器２２の一部で読み取られる前に、共通列信号線（４８-1から４８-m）の一部が低レベルの放射線（すなわち、ＴＦＴ４４の漏れ閾値に満たないレベルの放射線）にさらされた検出器２２の一部で読み取られると、共通列信号線（４８-1から４８-m）から読み取られた信号は直接のＸ線信号に加えて、共通列信号線（４８-1から４８-m）におけるＴＦＴ４４の漏れに起因する成分も含むことになるであろう。
【００２４】
例えば、行１のＴＦＴ４４が共通列信号線（４８-1から４８-m）への電荷漏れを示していると仮定する。従って、検出器コントローラ２７が行３の検出器素子４０を読み出そうと試みると、共通列信号線（４８-1から４８-m）で読み出される電荷データ値は検出器素子４０の行３により感知された光子エネルギーを表す電荷成分を含む。しかし、この電荷成分に加えて、読み出されるデータ値はＴＦＴ４４の行１からの漏れ電荷を表す漏れ成分をも含む。読み出し値は関心行（行３）からの電荷のみに対応しているのではないため、読み出される電荷成分に追加された漏れ成分はアーチファクトを発生する。１つの行（又は列）において漏れを起こしている１つのＴＦＴ４４はその行（又は列）から読み取られる各データ値に漏れ電荷又はバイアスを導入すると思われるため、アーチファクトは行又は列に沿って（ラインとして）現れる。
【００２５】
ＴＦＴ４４の漏れ信号の大きさが十分に大きくなると、ラインアーチファクト５６の原因になる。図３、図４及び図５は、所定の条件の下でラインアーチファクト５６を生じる検出器２２を示す。各検出器２２の一部は高レベルの放射線にさらされていたが、検出器２２のその他の部分は被覆されていたか、又は低レベルの放射線にさらされていた。低レベルの放射線にさらされた検出器２２の部分が最初に読み出されると、低レベルの放射線にさらされていた領域にラインアーチファクト５６が現れる。図３及び図４は共に共通行選択線（４６-1から４６-n）が分割された例を示しており、検出器素子４０は２つのグループ、すなわち、上半分５１と下半分５３に分割され、光検出器アレイ２６の上半分５１は光検出器アレイ２６の下半分５３と同時に読み出される。
【００２６】
図３においては、検出器２２の中央領域５０は高レベルの放射線にさらされていたので、信号はＴＦＴ４４を導通させるのに十分であった。縁部領域５２は、患者の身体の一部又はその他の放射線遮断物質が介在していたなどの理由により、高レベルの放射線にさらされなかった。このような状況は、縁部領域５２の１つ以上で、中央領域５０をも覆い隠すほどには大きくない被写体を撮影した場合に起こりうるであろう。その後、共通行選択線（４６-1から４６-n）は外側縁部４７から読み取られ、縁部領域５２で読み取られ、検出器４９の中央に向かって読み取られ、中央領域５０で読み取られた。中央領域５０は高レベルの放射線にさらされていたため、検出器素子４０が読み取られた方向の関係で、縁部領域５２にラインアーチファクト５６が発生するのである。
【００２７】
図４は、分割された共通行選択線（４６-1から４６-n）を含む検出器２２でラインアーチファクト５６がどのように発生するかの別の例を示す。図４の検出器２２の縁部領域５５は、ＴＦＴ４４を導通させるのに十分な高レベルの放射線にさらされていた。中央領域５７は、検出器２２の中央領域５７で検出器２２の縁部領域５５を覆い隠すほどには広がっていない大きさの被写体を撮影した場合のように、低レベルの放射線にさらされていた。その後、共通行選択線（４６-1から４６-n）は検出器５８の中央から読み取られ、中央領域５７で読み取られ、検出器の外側縁部６０に向かって読み取られ、縁部領域５５で読み取られた。検出器２２の縁部領域５５は高レベルの放射線にさらされており且つ検出器素子４０の読み取り方向が内側から外側へ向かう方向であったため、中央領域５７でラインアーチファクト５６が発生する。
【００２８】
検出器２２の共通行選択線（４６-1から４６-n）が検出器２２の一端部から他端部へ連続して読み取られる場合にも、ラインアーチファクト５６は発生する。図５においては、検出器２２の下方縁部領域６２がＴＦＴ４４を導通させるのに十分な高レベルの放射線にさらされていた。検出器２２の上部領域６４はＴＦＴ４４の閾値に満たない低レベルの放射線を受け取っていた。このような状況は、検出器２２の一部を一端部では完全に覆い隠すが、他端部では覆い隠さない被写体を撮影した場合に起こりうるであろう。その後、共通行選択線（４６-1から４６-n）は検出器６６の上部から読み取られ、低レベルの放射線を受け取った領域から検出器６８の下方へ向かって読み取られ、高レベルの放射線を受け取った領域で読み取られた。上部領域６４は下方縁部領域６２より先に読み取られたため、上部領域６４にラインアーチファクト５６が発生する。
【００２９】
Ｘ線画像にどのようにしてラインアーチファクト５６が現れるかの一例を図６に示す。検出器２２の中央領域６３は高レベルの放射線にさらされていた。何らかの形態の放射線遮断物質が存在したため、縁部領域６５は低レベルの放射線にさらされていた。その後、共通行選択線（４６-1から４６-n）は検出器６９の外側縁部６７から中央に向かって読み取られた。図６の検出器２２は、列信号線（４８-1から４８-m）のうちの２つに沿って、低レベルの放射線にさらされた領域である縁部領域６５に２つのラインアーチファクト５６を示している。検出器２２は全くラインアーチファクト５６を示さない場合もあり、また、１つ以上のラインアーチファクト５６を有する場合もある。アーチファクトは、導通しているＴＦＴ４４の場所と、検出器２２からデータが読み出される順序に応じて、１つの列（又は行）の一部のみに沿って延出していると考えられる。
【００３０】
少なくとも１つの実施例によれば、どのデータラインがラインアーチファクト５６を示しやすいかを判定するための方法が提供される。図３の中央領域５０及び図５の下方縁部領域６２に示すように、検出器２２の１つ以上の部分がＴＦＴ４４の漏れ閾値以上のレベルの放射線にさらされ、且つ図３の縁部領域５２及び図５の上部領域６４に示すように検出器２２のその他の部分はＴＦＴ４４の漏れ閾値に満たないレベルの放射線にさらされたときに、アーチファクト５６は起こる。この方法は、図５に示すように、一度に１行ずつ一方向に順次読み出される検出器、並びに図３及び図４の上半分５１及び下半分５３により示すように、検出器素子４０の行が２つのグループに分割されている検出器２２に適用される。
【００３１】
図７は、ラインアーチファクト５６を発生しやすいデータラインを識別する方法のフローチャートを示す。ブロック７０２に示すように、どのデータラインがラインアーチファクト５６を示すであろうかということを判定するために、図３の縁部領域５２のように、まず最初に読み出されるべき検出器２２の１つ以上の部分をＸ線遮断物質（鉛など）で被覆して、Ｘ線露光の量を大幅に減少させる。一例として、Ｘ線を阻止するためにＸ線管コリメータから伸びる方形のブレードを使用しても良い。あるいは、Ｘ線を透過しない材料を検出器に近接させて配置しても良い。
【００３２】
図７のブロック７０４に示すように、次のステップでは、検出器２２の被覆されていない領域でＴＦＴ４４の漏れ閾値以上の十分に高いＸ線露光を実行する。一例として図３を続けて用いると、中央領域５０が被覆されていない検出器領域になるであろう。ブロック７０６では、検出器素子４０の行を順次読み取り、その情報を処理のためにコンピュータに格納することにより、Ｘ線画像を収集する。以下の説明においては、この画像をＸと呼ぶ。
【００３３】
ブロック７０８では、ラインアーチファクト５６を求めて画像Ｘの縁部領域５２を検索する。この画像に関しては、ラインアーチファクト５６に加えて、図６の縁部領域６５に示されているような低周波数の陰影が含まれているのが普通である。低周波数の陰影を除去するために、次のような画像を作成するようにデータラインに対して垂直な方向のメディアンフィルタを適用しても良い。
【００３４】
Y(r,c)＝X(r,c)−MedianFilter(X(r,c),N)
式中、Nはメディアンフィルタの幅であり、５の値を有していても良い。変数r及びcは行座標と、列座標を指示する。データラインが図６の例に指示されるような列方向にある場合、各画素X(r,c)におけるMedianFilterの出力は値[X(r,c‐N/２)X(r,c‐(N/２‐１)...X(r,c)...X(r,c+(N/２‐１)X(r,c+N/２]の中央値である。
【００３５】
次に、ブロック７１０で、ベクトルＳを作成するために、画像Ｙの被覆領域（図３の縁部領域５２）の値をデータラインの方向に加算する。被覆領域の全ての行の加算をSum_rで表すとき、データラインが列方向にあれば、Ｓは、
S(c)=Sum_r(Y(r,c))
により表される。式中、Sum_rは被覆領域における全ての行の和を計算する。ブロック７１２で、ラインアーチファクト５６は、Ｓが何らかの閾値Ｔを超えるようなデータラインに対して判定される。閾値Ｔの値は用途によって特定の値であって良い。この値を判定する方法としては、人間の目で観測して、画像にラインアーチファクトを追加し、その検出可能性の閾値コントラストレベルを判定する知覚研究がある。あるいは、所定の列について高レベルの放射線にさらされた行の数で和を除算しても良い。
【００３６】
尚、このメディアンフィルタ技法の使用はラインアーチファクト５６の抽出例の１つであるにすぎないということに注意すべきである。周波数解析、低域フィルタリングによる背景減算又はそれに類似する方法などの他の方法も適切な結果をもたらすことができるであろう。
【００３７】
図７の構成方法により判定された識別データライン（４８-1から４８-m）は、ブロック７１４で、臨床画像を修正できるようにＸ線画像プロセッサ２８に格納される。少なくとも１つの実施例によれば、ライン修正には２つの方法、すなわち、信号独立方法と信号依存方法のうちのいずれか一方を使用すれば良い。信号独立方法では、ＴＦＴ４４の漏れに起因するラインアーチファクト５６を生じやすいと識別された全てのデータライン（４８-1から４８-m）を修正する。アーチファクトの修正は、例えば、あるラインにある全ての画素を隣接する２つのラインの平均と置き換えることによってデジタル検出器２２の不良データライン（４８-1から４８-m）を修正することにより実現されても良い。例えば、列３がラインアーチファクトを含むと識別された場合には、列３を列２及び列４の平均と置き換えれば良い。信号独立方法においては、列３は、特定の適用用途とは関係なく、収集されたあらゆる画像で置き換えられる。用途によっては、列３が実際にはラインアーチファクトを示していない場合もある。ラインアーチファクトがないにも関わらず、列３は構成中に電荷漏れを生じやすいと識別されていたため、列３は必ず列２及び列４の平均と置き換えられる。
【００３８】
信号依存方法では、特定の適用用途においてＴＦＴ４４の漏れ閾値に実際に到達しており、電荷漏れが発生した場合に限り、ラインは修正される。この方法は、ライン識別手順により判定された各々のラインに適用される図８に示すステップを示す。
【００３９】
図８のブロック８０２では、方法及び装置は「薄膜トランジスタ漏れ閾値に到達するのに十分な信号レベルを受信した薄膜トランジスタはあるか？」と問い合わせる。ブロック８０２のステップは、検出器のいずれかの部分がＴＦＴ４４の漏れを発生させるのに十分な量の信号を受信したか否かを判定する。その応答が否定であれば、ＴＦＴ４４の漏れ状況は起こっていない。制御の流れは図８の方法及び装置のブロック８０４へ進み、データライン（４８-1から４８-m）の修正は不要である。応答が肯定である場合には、ＴＦＴ４４の漏れ状況が起こっているか否かを判定するために更に多くの情報が要求される。
【００４０】
次に、ブロック８０６では、方法及び装置は、「薄膜トランジスタ漏れ閾値に到達するのに十分な信号レベルを受信した薄膜トランジスタより以前に読み出された、薄膜トランジスタ漏れ閾値に到達するのに十分な信号レベルを受信しなかった薄膜トランジスタは存在するか？」を問い合わせる。図３に戻ると、低レベルの放射線を受けた縁部領域５２は、ＴＦＴ４４を導通させるのに十分なレベルの放射線を受けた中央領域５０より前に読み出されている。この例においては、ラインアーチファクト５６を発生させるために必要な撮影条件が存在していることになる。ブロック８０６に対する応答が否定であれば、制御は図８の方法及び装置のブロック８０８へ進み、データライン（４８-1から４８-m）の修正は不要である。応答が肯定である場合には、ブロック８１０へ進む。
【００４１】
ブロック８１０では、方法及び装置は、「Ｘ線発生器設定からの露光を計算し、薄膜トランジスタ漏れ閾値に到達することがわかっているレベルと比較する。Ｘ線信号は薄膜トランジスタ漏れアーチファクトを発生させるほど十分に高かったか？」を問い合わせる。ブロック８１０に対する応答が否定であれば、制御は図８の方法及び装置のブロック８１２へ進み、データライン（４８-1から４８-m）の修正は不要である。Ｘ線信号がＴＦＴ４４の漏れ閾値に到達し、ＴＦＴ４４を導通させるほど十分に大きなレベルであることが判定された場合には、方法及び装置のブロック８１４へ進む。
【００４２】
方法及び装置のブロック８１４では、ＴＦＴ４４の漏れを受けなかったラインの領域について画素修正が実行される。この修正は、ライン上の各画素をそれに隣接する画素の値の平均と置き換えることにより実現されても良い。他の画素修正方法によっても適切な結果が得られることに注意すべきである。
【００４３】
ブロック８０４、８０８、８１２又は８１４のいずれか１つでフローチャートが終了したならば、データラインにおいて起こりうるラインアーチファクトを修正するプロセスは完了する。ライン識別手続きにより判定されるデータラインごとに、ブロック８０２から８１４は繰り返される。
【００４４】
本発明を少なくとも１つの実施例を参照して説明したが、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変更を実施でき且つ等価の構成と置き換えても差し支えないことは当業者には理解されるであろう。更に、特定の状況又は材料を本発明の教示に適応させるために、本発明の範囲から逸脱せずに数多くの変形を実施できるであろう。従って、本発明は開示された特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲の範囲内に入るあらゆる実施例を含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に従って形成されたＸ線撮影システムのブロック線図。
【図２】 本発明の一実施例に従って形成された図１のシステムの画像検出器アレイの概略図。
【図３】 画像ラインアーチファクトを発生させると思われる、本発明の一実施例に従って形成された検出器構成を示す図。
【図４】 画像ラインアーチファクトを発生させると思われる、本発明の一実施例に従って形成された別の検出器構成を示す図。
【図５】 画像ラインアーチファクトを発生させると思われる、本発明の一実施例に従って形成された更に別の検出器構成を示す図。
【図６】 ラインアーチファクトを含む画像を示す図。
【図７】 本発明の一実施例に従って実行される、ラインアーチファクトを発生しやすいデータラインを識別するためのプロセスを示すフローチャート。
【図８】 本発明の一実施例に従って実行される、ラインアーチファクトを修正するためのプロセスを示すフローチャート。
【符号の説明】
２２…Ｘ線検出器、２６…光検出器アレイ、２７…検出器コントローラ、２８…画像プロセッサ、４０…検出器素子、４２…フォトダイオード、４４…薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、４６-1から４６-n…共通行選択線、４８-1から４８-m…共通列信号線、５６…ラインアーチファクト
Claims (7)
- 読み出されるべき検出器素子（４０）のラインを規定する複数の行及び複数の列として形成された検出器素子（４０）の行列を有するデジタルＸ線検出器（２２）におけるラインアーチファクト（５６）を検出する方法において、
Ｘ線検出器（２２）の一部を放射線遮断物質で被覆することと、
放射線遮断物質で被覆されていない前記Ｘ線検出器（２２）の露出部分でＴＦＴ漏れ閾値と少なくとも同じ大きさのレベルを有する放射線に前記Ｘ線検出器（２２）をさらすことと、
前記Ｘ線検出器（２２）の被覆部分及び露出部分で前記検出器素子（４０）により検出された放射線の量を表現する画像を収集し、収集された画像に対して解析する過程が実行されることと、
前記Ｘ線検出器（２２）の少なくとも被覆部分にある前記検出器素子（４０）を所定の閾値に関して解析し、電荷を漏らす露出部分にある欠陥検出器素子（４０）を含む検出器素子（４０）のラインを識別することから成る方法。 - 低周波数陰影を除去するために、前記Ｘ線検出器（２２）の被覆部分に対応する画像の部分をフィルタリングすることを更に含む請求項１記載の方法。
- 前記検出器素子（４０）に対応するデータ値を求めることを更に含み、前記データ値のうちの少なくとも１つは被覆部分にある前記検出器素子（４０）からの電荷成分と、露出部分にある前記検出器素子（４０）からの漏れ成分とを含む請求項１記載の方法。
- 読み出されるべき検出器素子（４０）のラインを規定する複数の行及び複数の列として形成された検出器素子（４０）の行列を有するデジタルＸ線検出器（２２）におけるラインアーチファクト（５６）を修正する方法において、
放射線遮断物質で被覆されていない前記Ｘ線検出器（２２）の露出部分でＴＦＴ漏れ閾値と少なくとも同じ大きさのレベルを有する放射線に前記Ｘ線検出器（２２）をさらすことと、
前記Ｘ線検出器（２２）の被覆部分及び露出部分で検出器素子（４０）により検出された放射線の量を表現し、欠陥検出器素子（４０）を含む画像を収集することと、
前記Ｘ線検出器（２２）の少なくとも被覆部分にある前記検出器素子（４０）を所定の閾値に関して解析し、電荷を漏らす露出部分にある欠陥検出器素子（４０）を含む検出器素子（４０）のラインを識別することと、
所定の閾値に関して前記Ｘ線源からの放射線露光のレベルを計算することと、
前記欠陥検出器素子（４０）の解析及び放射線露光レベルに基づいて画素修正を実行することから成る方法。 - 解析する過程は、
前記Ｘ線検出器（２２）の前記ラインごとに独立して、前記検出器素子（４０）により検出されたデータ値が所定の閾値を超えたか否かを判定することを更に含む請求項４記載の方法。 - 解析する過程は、
前記Ｘ線検出器（２２）の前記ラインごとに独立して、前記検出素子（４０）により検出されたどのデータ値が所定の閾値を超えていなかったかを判定することを更に含む請求項４記載の方法。 - 低周波数陰影を除去するために、前記Ｘ線検出器（２２）の被覆部分をフィルタリングすることを更に含む請求項４記載の方法。
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