JP4111559B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置、詳細には、放射線過敏検出素子を有したソリッドステート画像形成デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
患者の組織形状を検査するためにＸ線照射を使用する歯科および他の医療分野では、ＣＣＤや他のタイプのソリッドステート検出器を使用することが提案されている。ＣＣＤデバイスは、従来システムで使用されていたフィルムに置き代わるものであり、所定の露光をより制御されたより低いＸ線照射量で行うようにしてリアルタイムで画像形成を行うことを可能ならしめる。
よく知られた１つの構成では、ＣＣＤデバイスは口内的に使用され、Ｘ線源に電気的に接続される。Ｘ線源に電気が付与されると、開始信号が接続ワイヤに沿ってＣＣＤデバイスに、更にその制御回路に、伝送され、画像の取得と読出しを開始する。他の構成では、Ｘ線源とＣＣＤデバイスは物理的な接続を持たない。補足センサがＣＣＤの画像形成領域の近接に配置され、Ｘ線エネルギーの発生を検出する。入射Ｘ線エネルギーを検出すると、センサは、信号をＣＣＤ制御回路に送り、画像形成を開始させる。
他の構成では、Ｘ線による照射前にＣＣＤデバイスが連続的に読みだされる。ＣＣＤから引き出された信号が基準レベルと比較される。その信号が基準レベルを超過している場合は、ＣＣＤ動作の画像取得フェーズが開始される。
【０００３】
本発明は、歯科用のＸ線診断で使用されるのに特に有用な、改善された、画像形成装置を提供しようとするものである。画像形成デバイスは、この歯科用Ｘ線診断では口内に配置されるが、他の医療や診断分野で使用されるのにも適したものであり、また、医療分野ではない分野での使用も有益であることが理解される。
本発明によれば、放射線過敏検出素子を有したソリッドステート画像形成デバイスと、この検出素子からスレショルド試験で引き出された信号を使用する手段と、スレショルド試験が満足されたときに画像取得を開始する手段と、スレショルド条件を周囲条件における変化に伴って変更する手段と、を備える画像形成装置が提供される。
ＣＣＤのようなソリッドステートデバイスは、暗電流として知られる熱的な信号の発生を被る。待ち時間中、例えばＸ線を露光する以前のＸ線システムでは、画像形成デバイスが暗電流を発生する。この暗電流は、デバイスの信号処理能力を使用して、その能力の全てを占有して信号情報に対する余地を残さないことさえある。このため、Ｘ線の発生が開始された場合でも、デバイスは、画像取得の開始を可能ならしめるためにノイズによって該デバイスが保持する電荷を空にしなければならない。
【０００４】
暗電流はシリコンデバイスや歯科における使用で７°Ｃ毎にほぼ２倍となり、ＣＣＤは、４０°Ｃまでの動作温度で使用され得る。このため、信号出力が基準レベルと比較される従来の構成では、この基準を比較的高いレベルに設定し、４０°Ｃ以上に上昇する信号や、暗電流や、他のノイズ特性を許容できるようにする必要がある。この結果、暗電流は温度に関して指数関数的に上昇することになる。基準をあまりに低く設定すると、誤ったトリガ信号によって誤った画像が引き起こされ、患者は繰り返し露光を受けるよう要求されることもある。
本発明を利用することにより、周囲条件における変化に適応するよう連続的に変更することができるスレショルド試験が使用される。故に、このスレショルド試験は、もし周囲条件がそれを要求しないのなら、当初から高いレベルに設定される必要はない。ある特定のＸ線露光の直前に、ＣＣＤは、たったの２０°Ｃの温度とされ得る、つまり、４０°Ｃではない。４０°Ｃという温度は、理論的には達成可能であるが、幾らかの時間経過後にそのようになるかもしれないような、或いは、そのようになることが全くないような、温度である。前記レベルを、特別の条件を満足するのに必要とされるようなレベルにまで最小化することができるため、従来の既知のシステムよりもＸ線放射の発生をより高速且つ確実に決定することができる。故に、患者が受けるＸ線放射の照射量も最小とされる。なぜなら、Ｘ線パルスの開始時点により近い時機に画像取得が開始されるためである。検出素子から引き出された信号における急速な変化が、画像形成すべき放射線の発生を表示し、画像取得を開始させる。この信号は、検出素子から直接引き出されてもよいし、最初になんらかの点で処理されてもよい。
【０００５】
本発明は、歯科およびマンモグラフィーのような他の医療使用における患者のＸ線照射のために特に有用である。なぜなら、本発明によって、Ｘ線量が必要とされる最小レベルにまで減少されるからである。これは、画像生成に使用されないＸ線放射に対する不要な露光を防止することにより、手続を反復する必要に伴う画像故障のリスクを増大させることなしに健康や安全性の要求を満足する。
本発明は温度制限故に歯科の分野で特に有用であるが、他の医療分野でそれを使用するのにも有益である。本発明は、また、光学的放射線を監視すべきであるような非Ｘ線画像形成装置で、若しくは、他のタイプの高エネルギー放射に対して、使用され得る。
スレショルド条件における変化は、最も多くは、周囲温度の変化によって生ずるだろう。しかしながら、幾つかの分野では、周囲バックグランド・イルミネーションが監視されてもよく、スレショルドはそれに従って変更される。本発明の他の利点は、Ｘ線のような電離放射線に露光されたときに、ソリッドステート画像デバイスで発生する暗電流における増加も考慮して、スレショルドが変更される点である。
【０００６】
本発明が特に有用とされる一実施例では、周囲条件における変化に伴ってスレショルド条件を変更する手段が、検出素子から引き出された信号をスレショルドレベルと比較すること、及び、検出された信号における変化に従ってスレショルドレベルを変更すること、を備える。他の構成では、検出素子から引き出された信号が従前に引き出された信号と比較されて既知の短時間間隔で差を与え、この差がセット・スレショルド・レベルと比較される。この場合には、スレショルドレベルは一定値に設定されるが、従前の信号と現在の信号における差を決定するための比較が、温度における変化を補償するために使用されるため、スレショルド条件は変化する。
【０００７】
【発明の実施の形態及び実施例】
図１を参照すれば明らかなように、Ｘ線源１が、画像形成すべき歯若しくは他の対象物２を照射するために配列されており、対象物２の後ろにはＣＣＤセンサデバイス３が位置づけられる。ＣＣＤデバイス３は、その上に入射する放射線強度に依存する電荷を累積する放射線過敏検出素子のアレイを備える。制御ユニット４から制御信号を与えることにより、所定時間にセンサ素子から累積電荷がクロックされて、検出器３に落ちつく放射パターンを表示できるような信号Ｓを出力ライン５上に生成できる。放射線が存在しない場合、信号Ｓは実質的に暗電流やその他のノイズによるものとなる。
信号Ｓは、信号処理回路６と比較器７に与えられる。比較器７は、比較試験を実行することにより、信号の大きさにＸ線源のスイッチが入っていることを表示する急速な変化が存在するかどうかを判断する。これが発生している場合には、開始信号が出力ライン８に沿って制御ユニット４へ伝送され、デバイス３によって画像取得を開始する。Ｘ線源を用いて照射を行う前に、制御ユニット４は、ＣＣＤ電極に電位を印加し、ライン５上のセンサ素子において累積している電荷を連続的にクロック・アウトする。比較器７は、信号を与えるために信号プロセッサ６にも接続されており、Ｘ線源が対象物２に照射していることが試験によって示された場合に、画像処理に関する信号情報をそれが受け取ることができようにする。
【０００８】
図２は、信号プロセッサ６の一部をより詳細に示す。ライン５上の信号Ｓは、先ず、長時間一定の状態で、ロー・パス・フィルタ９に付与される。これは、Ｘ線パルスの影響を含むどのような短期変動をも信号から除去し、信号Ｓの長期平均に周囲条件の変化に伴って追従するような信号を与える。
その後、オフセット回路１０により、正のオフセット（Ｖ₀ ）がロー・パス・フィルタされた信号に付与され、後に比較器７へ伝送されるような基準信号を発生する。
通常の状態下での比較器７の出力は、オフセット電圧Ｖ₀ によって低くされている。しかしながら、Ｘ線パルスが付与された場合には、信号Ｓは急速に上昇する。ロー・パス・フィルタ９の動作は、基準信号が急激に上昇するのを防止するため、比較器の出力は、画像取得を開始すべきことを表示する高状態を切り換える。
比較器７は、画像取得の間中、ライン５上の信号を受信し続け、また、Ｘ線源が、照射期間の終了時にオフ状態に切り換えられるときを検出する。
図３は、図１の装置の動作を示す図である。フィルタ９のタイム・コンセントは、送信されるＸ線パルスの継続時間Ｔ_x よりも非常に大きくなるよう選択される。
【０００９】
図４は、連続的に可変であるスレショルドレベルを提供するために使用される代替装置を示すものであって、この装置は、図１の比較器７と置き換えて使用することもできる。この装置では、ＣＣＤ出力から引き出されたライン５上の信号が、２つの部分１２ａと１２ｂを有する記憶手段１２に付与される。電流信号の大きさは記憶装置の部分１２ａに記憶され、従前の値は部分１２ｂにシフトされる。２つの信号の大きさが１３で引算されて、２つのサンプル時間における信号の大きさの変化を表示するような差を与える。これは比較器１４で一定のスレショルド値Ｔと比較される。レベルＴは、もっぱら熱的な影響や周囲条件における他の変化に起因するような２つの信号値間の変化に対して予想される値よりは大きいが、Ｘ線を用いた照射の発生時に発生する変化よりは非常に小さい値に、設定される。比較器１４の出力は、Ｘ線照射が検出されたときに画像取得を開始するべく、制御ユニット４に与えられる。故に、この場合、スレショルド値Ｔは一定であるが、このスレショルド値と比較される信号は、熱的な影響と他のノイズ条件による変化に従って連続的に変更されるため、スレショルド試験の条件は周囲条件における変化に伴って変動し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】口内歯科に使用されるＸ線画像形成装置を示す図。
【図２】図１に示された構成の一部をより詳細に示す図。
【図３】図１の構成の動作に関連する図表。
【図４】本発明による構成の代替例の一部を示す図。
【符号の説明】
１ Ｘ線源
２ 対象物
３ ＣＣＤセンサデバイス

Claims (6)

1. 放射線検出素子を有した、口内において使用されるソリッドステート画像形成デバイスと、前記放射線検出素子から引き出された信号を前記放射線検出素子から従前に得られた信号と比較してこれら２つの信号間の差を求め、この差とスレショルドレベルとを比較してＸ線源のスイッチが入っているかどうかを判断する手段と、前記Ｘ線源のスイッチが入っていると判断したときに前記ソリッドステート画像形成デバイスによる画像取得を開始する手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記ソリッドステート画像形成デバイスはＣＣＤデバイス（３）である装置。
3. 請求項１又は２に記載の装置において、前記画像形成デバイスは、Ｘ線放射を検出するために使用される装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の装置において、該装置は、対象物を照射するＸ線源（１）を含んでおり、使用中、前記対象物の後ろには前記ソリッドステート画像形成デバイス（３）が位置づけられている装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の装置において、該装置は、画像取得を開始する前に、前記放射線検出素子から電荷を連続的にクロック・アウトする手段を含む装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の装置において、前記画像形成装置は、Ｘ線源を備える歯科用Ｘ線画像形成装置であって、前記ソリッドステート画像形成デバイスは、前記Ｘ線源からのＸ線放射をそれが対象物を通過した後に受け取る装置。

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