JP4155921B2 - Ｘ線画像診断装置 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線平面検出器を用いたＸ線画像診断装置に係り、特にＸ線平面検出器がＸ線照射を受けたＸ線エネルギー量に対する感度を補正する機能を備えたＸ線画像診断装置に関する。
【従来の技術】
【０００２】
従来、Ｘ線画像診断装置は、被写体へのＸ線照射に伴ってＸ線平面検出器から出力されるＸ線画像をTVモニタなどに表示する構成となっている。
Ｘ線平面検出器は、通常、被検体を透過したＸ線を光に変換するシンチレータと、このシンチレータから出力される光を電荷に変換するフォトダイオードによって構成されている。これらシンチレータ及びフォトダイオードからなる検出素子は、Ｘ線画像の各画素に対応してマトリックス状に配置され、各検出素子毎にフォトダイオードで光から変換した電荷を、例えば薄膜トランジスタ(TFT)などのスイッチング素子を経由して読み込むことによりＸ線画像を得ることができる。
【０００３】
その際、検出素子を構成するシンチレータやフォトダイオードなどの特性のばらつきにより、検出器ごとに感度が互いに異なる。このため、予め検出器ごとに感度情報を求めておき、撮像の際にその感度情報を用いて検出信号を補正する必要がある。
【０００４】
従来、このような感度補正は、まず被検体が存在しない状態で、ある特定の強度のＸ線をＸ線平面検出器に照射し、その際にＸ線平面検出器から得られる出力画像より、その検出器の感度情報を求めている。
そして、前記特定強度のＸ線とは異なるＸ線強度を有したＸ線を被検体へ照射して撮影するときにも、前記特定強度のＸ線で求めたＸ線平面検出器の感度情報によって感度補正を行っている。しかし、この場合、正確な感度補正が行えなくなるという問題がある。
【０００５】
上記問題を回避するために、種々のＸ線強度における感度を求めようとすると、多数回のＸ線照射を行う必要があり、感度情報の収集を行う操作者の労力が増えるという問題が生じる。また収集した感度情報を格納しておく記憶媒体の容量が増加するという問題がある。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、1枚の出力画像から種々のＸ線強度における感度情報を得ることができ、これにより正確な感度補正を行うことが可能なＸ線画像診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のＸ線画像診断装置は、被写体にＸ線を照射するＸ線源と、このＸ線源と対向配置され前記被写体の透過Ｘ線をＸ線画像データとして出力するＸ線平面検出器と、このＸ線平面検出器より出力されたＸ線画像データをディジタルデータとして記憶する画像記憶手段と、この画像記憶手段に記憶されているＸ線画像データに感度補正を施す感度補正手段とを備えたＸ線画像診断装置において、前記感度補正手段が、前記Ｘ線源からのＸ線の照射とＸ線平面検出器からのＸ線画像データの読み出しとが同時進行するように指令する感度情報取得制御手段と、Ｘ線の照射と同時進行して読み出されたＸ線画像データから前記Ｘ線平面検出器の複数の読み出しチャンネルの感度情報を算出する感度情報算出手段と、前記算出手段で算出された感度情報を記憶する感度情報記憶手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
このように、前記Ｘ線源からのＸ線の照射とＸ線平面検出器からのＸ線画像データの読み出しとを同時進行させて、読み出されたＸ線画像データを基に各読み出しチャンネルごとの感度情報を算出することで、読み出し時間内にＸ線平面検出器に照射されるＸ線照射量の変化に対応した感度情報を求めることができ、1枚の出力画像から正確な感度補正を行うための感度情報を得ることができる。
【０００９】
なお、ここで感度情報取得制御手段が行うＸ線の照射とＸ線画像データの読み出しのタイミングの制御は、Ｘ線の照射とＸ線画像データの読み出しとを同時に開始する場合に限らず、Ｘ線画像データの読み出しをＸ線の照射と同時進行するような所望のタイミングで行う場合を含むものである。
【発明を実施する最良の形態】
【００１０】
以下、本発明のＸ線画像診断装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
図1は、本発明のＸ線画像診断装置の概略構成を示す模式図である。
【００１１】
図1において、本発明のＸ線画像診断装置は、Ｘ線発生器1に制御され被写体2にＸ線を照射するＸ線源3と、このＸ線源3と対向配置され、被写体2の透過Ｘ線をＸ線画像データとして出力するＸ線平面検出器4とを備えている。またこのＸ線画像診断装置は、Ｘ線平面検出器4から出力されたＸ線画像データを画像として表示させるための手段（5〜8）、Ｘ線照射やＸ線平面検出器4からの画像信号読み出しを制御する制御手段（10、11、12）、装置の動作に必要な指令や条件を入力するための操作卓9等を備えている。
【００１２】
Ｘ線発生器1は、Ｘ線制御手段11に接続され、Ｘ線制御手段11からの制御信号によりＸ線源3を制御し、所望のタイミングで所望のＸ線強度のＸ線を照射させる。
【００１３】
Ｘ線平面検出器4は、被検体を透過したＸ線を光に変換するシンチレータと、シンチレータの発光を電気信号に変換するセンサセルからなる。センサセルは、図２に示すように、二次元マトリクス状に多数のセンサセルが配置されたもので、一つのセンサセルが一画素を構成する。各センサセルは、シンチレータから出力される光を電荷に変換するフォトダイオード41と、電荷を貯えるキャパシタ42と、蓄えられた電荷を読み出すスイッチング素子43（薄型トランジスタ：TFT）とを備えている。尚、シンチレータとフォトダイオードの組み合わせの代わりに、Ｘ線を直接電荷に変換する直接変換方式のセンサセルを用いても良い。
【００１４】
さらにスイッチング素子43のゲート端子は、ライン共通に接続され、ゲートドライバ45の各ライン出力端子に接続されている。ゲートドライバ45は、Ｘ線平面検出器4からの信号の読み出しを制御する読み出し制御手段12（図１）に接続されている。また、スイッチング素子43のドレイン端子は、列毎に共通に接続され、積分回路を介して、マルチプレクサ46の各入力端子に接続されている。
【００１５】
Ｘ線平面検出器4にＸ線が照射されると、各フォトダイオード41は放射線量に比例した電荷を一時的にキャパシタ42に蓄積する。この蓄電信号をTFT43を駆動して読み取りを行う。この際、マルチプレクサ46は、ゲートドライバ45の各行出力端子から出力される１パルスの間に各入力端子に入力される信号をそれぞれ時間系列的に順番に１つずつ取込んでその出力端子から出力するようになっており、これにより、１ラインの１画素毎に蓄積された電荷が画像信号として読み出される。１ラインの読取りが終了すると、次のラインの読取りが開始され、順次各ラインごとに電荷が読み出される。
【００１６】
Ｘ線平面検出器4から出力されたＸ線画像データを画像として表示させるための手段（5〜8）は、画像記憶手段5、感度補正手段6、感度情報記憶手段7、表示手段8からなる。画像記憶手段5は、上述のようにしてＸ線平面検出器4より出力されたＸ線画像データをディジタルデータとして記憶するとともに、表示装置8に出力する。感度補正手段6は、画像記憶手段5に記憶されたＸ線画像データを、予め取得され、感度情報記憶手段7に記憶されている感度情報に基づき感度補正する。感度情報の取得方法については後述する。感度補正後のＸ線画像データも再び画像記憶手段5に記憶される。前記画像記憶手段5にて記憶されているＸ線画像データは感度補正前後のいずれのものも表示手段8に画像表示される。
【００１７】
本実施形態のＸ線画像診断装置は、さらに、感度補正手段6で使用する感度情報を取得するために、Ｘ線制御手段11及び読み出し制御手段12が同期して動作するように動作タイミングを制御する感度情報取得制御手段10と、感度情報取得制御手段10の制御によってＸ線平面検出器4で得られた画像データをもとに感度情報を算出する感度情報算出手段13とを備えている。感度情報算出手段13で算出した感度情報は、感度補正手段6による補正処理において使用するために感度情報記憶手段7に記憶される。
【００１８】
感度情報取得制御手段10は、操作卓9からの操作者の命令に従い動作し、感度情報の取得をするために、Ｘ線制御手段11及び読み出し制御手段12を駆動する。読み出し制御手段12は、感度情報取得制御手段10からの指令によって動作し、Ｘ線照射と同期する所望のタイミングで、Ｘ線平面検出器4からＸ線画像データを読み出すようにＸ線平面検出器4を制御する。この読み出し制御手段12の制御により読み出されたＸ線画像データは一旦画像記憶手段5に記憶される。感度情報算出手段13は、画像記憶手段5に記憶された感度情報のためのＸ線画像データを読み出し、Ｘ線平面検出器4の各読み出しチャンネルの感度情報を算出して、前記感度情報記憶手段7に記憶する。
【００１９】
次に、本実施形態におけるＸ線画像診断装置の動作について説明する。
まず感度情報の取得の手順を説明する。感度情報の収集は、被写体2が存在しない状態で操作卓9より感度情報の収集を開始する信号を感度情報取得制御手段10に送ることにより開始される。
【００２０】
開始信号の入力があると、感度情報取得制御手段10は、読み出し制御手段12へＸ線画像データの読み出し開始信号を送ると同時にＸ線制御手段11へＸ線照射開始信号を送る。このＸ線照射開始信号を受けたＸ線発生器1は、所望の強度でＸ線平面検出器4にＸ線が照射されるようにＸ線源3を制御する。ここで、Ｘ線平面検出器4へ照射されるＸ線の所望の強度とは、感度補正手段6にて感度補正を行うために充分な感度情報を得る強さであり、予め所定の値に設定しておいても良いし、操作者が操作卓9より直接Ｘ線発生器1に指令を送って変化させることも可能である。
【００２１】
図３は、Ｘ線源3によるＸ線平面検出器4へのＸ線の照射とＸ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しとの様子を模式的に示すタイミングチャートである。
【００２２】
図示するように、Ｘ線平面検出器4へのＸ線の照射と同じタイミングで、Ｘ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しが開始される。読み出し制御手段12によってＸ線平面検出器4より読み出されたＸ線画像データは、画像記憶手段5に記憶される。この画像記憶手段5に記憶されているＸ線画像データ及びその輝度分布をそれぞれ図４、図５に模式的に示す。図示するように、Ｘ線平面検出器4の一つのラインにある任意の読み出しチャンネルa、bの間で輝度分布が変化している。
【００２３】
図３に示したように、Ｘ線源3よりＸ線平面検出器4にＸ線を照射すると同時に、Ｘ線平面検出器4よりＸ線画像データの読み出しが開始されるので、a点に相当する画素は、Ｘ線照射開始直後のため、a点に充分なＸ線が照射されていない。それに比べb点に相当する画素は、Ｘ線画像データの読み出し開始、すなわちＸ線の照射開始からb点に相当する画素を読み出すまでの間、Ｘ線がb点に照射されており、結果としてa−b間のＸ線画像データの輝度分布は図５に示す形状となる。
【００２４】
ここで、図５の横軸は、各画素に入力するＸ線量に相当しており、様々な入射Ｘ線強度に対する読み出しチャンネルa−b間の感度特性が得られる。すなわち、Ｘ線画像データのa−b間の輝度分布形状を求めることにより、Ｘ線平面検出器4のa−b間の画像データを読み出す読み出しチャンネルの感度情報を得ることができる。同様に、画像記憶手段5に記憶されているＸ線画像データの全ての読み出しチャンネル方向の輝度分布形状を求めることによって、様々な入射Ｘ線強度に対するＸ線平面検出器4の各読み出しチャンネルの感度情報を求めることができる。
【００２５】
なお、図４及び図５では、１ラインにある任意の２点間の感度情報を読み込む場合を示したが、既に図２を参照して説明したように、Ｘ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しは、ラインごとに順次行なわれるので、感度情報を取り込み始める点aと取り込み終わる点bは必ずしも１ライン上にある必要はなく、Ｘ線平面検出器4上の任意の点とすることができる。そして、これら２点の検出素子間のＸ線感応時間の変化に対応したＸ線強度の範囲について、感度情報を得ることができる。
【００２６】
感度情報算出手段13によって算出されたＸ線平面検出器4の各読み出しチャンネルごとの感度情報は、S(i,k)=Q/ I(i,k)で表すことができる。ここで、SはＸ線感度[C/J]、Qはフォトダイオードの単位面積に発生した電荷密度[C/m2]、Iは入射Ｘ線強度[J/m2]であり、iは１ラインにあるチャンネル番号に対応し、ｋは列番号に対応する。即ち、Ｘ線読み出し間に変化する種々の入射Ｘ線強度I(1,1)〜I(x,y)（x,yはマトリックスサイズ）に対する感度が算出される。
【００２７】
このようにして感度情報算出手段13にて算出されたＸ線平面検出器4の各読み出しチャンネルの感度情報は、感度情報記憶手段7に記憶され、感度補正手段6において行われるＸ線画像データの感度補正に使われる。
即ち、実際に被写体2が存在する状態で所定のＸ線強度でＸ線照射を行い得られたＸ線画像データを感度補正する場合、その照射強度における感度Sを用いて、検出Ｘ線強度D'を次式により補正する。
D”=D’×S
D’：フォトダイオードの単位面積に発生した電荷密度[C/m2]
D”：入射Ｘ線強度（J/m2）
S ：Ｘ線感度（C/J）
【００２８】
なお、実際の照射Ｘ線強度に対応する感度情報がない場合には、そのＸ線強度より大きいＸ線強度についての感度情報とそれより小さいＸ線強度についての感度情報の２点から補間した値を用いることができる。
またこの実施形態では、Ｘ線画像データの読み出し開始から終了までの全チャンネルについて感度情報を補正する場合を説明したが、例えば複数のチャンネルについて感度情報を算出し、それらの間の感度情報を補間してもよい。
【００２９】
このように本実施形態によれば、Ｘ線平面検出器4へのＸ線照射とＸ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しとを同じタイミングで開始して、画素ごとに検出されたＸ線強度から感度情報を求めることにより、種々のＸ線強度に対する感度情報を得ることができる。
【００３０】
尚、上記実施形態では、Ｘ線平面検出器4へのＸ線照射とＸ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しが同じタイミングで開始されるものとして述べてきたが、実際には、Ｘ線の照射開始から所望のＸ線強度となるまでには、一定時間要することが知られており、これらＸ線の立ち上がり特性を考慮した制御が必要となる。以下では、立ち上がり特性を考慮したＸ線平面検出器4の各読み出しチャンネルの感度情報収集方法について、Ｘ線平面検出器4からの画像読み出し枚数が毎秒30画像の場合を例に説明する。
【００３１】
図６は、Ｘ線の立ち上がり特性がある場合のＸ線平面検出器4へのＸ線の照射とＸ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しとの様子を模式的に示すタイミングチャートである。
【００３２】
Ｘ線平面検出器4へのＸ線の照射が開始されると、感度情報算出手段13は、Ｘ線発生器1よりＸ線の波形情報を入手し、この波形情報よりＸ線の立ち上がり時間（図６中のTS）を算出する。さらに、感度情報算出手段13は、Ｘ線平面検出器4より読み出されて画像記憶手段5に記憶されているＸ線画像データよりＸ線の立ち上がり時間（TS）内にＸ線平面検出器4より読み出された画像データを特定する。具体的には、Ｘ線平面検出器4からの画像読み出し枚数が毎秒30画像の場合、l画像の読み出しに要する時間は33.3msである。そのうち、Ｘ線の照射を行うため通常Ｘ線画像データの読み出しを行わない、いわゆるブランキング時間をTbとすると、Ｘ線画像データの読み出しだけに要する時間Trは、
Tr＝33.3−Tb (1)
となる。
【００３３】
いま、Ｘ線平面検出器4より読み出されるＸ線画像データの画素数を（x×y）画素とすると、1画素の読み出しに要する時間Tpは、
Tp＝（33.3−Tb）/（x×y） (2)
となる。すなわち、Ｘ線画像データの読み出し開始より、以下の条件式を満たす時間内に読み出された画素は、Ｘ線の立ち上がり時間（TS）内に読み出された画素ということになる。
TS≧Tp×ｎ(ｎ＝0，1，2…) (3)
【００３４】
感度情報算出手段13は、上記条件式以降の時間にＸ線平面検出器4より読み出されたＸ線画像データよりＸ線平面検出器4の各読み出しチャンネルの感度情報を算出し、感度情報記憶手段7に記憶する。その際、本来Ｘ線の立ち上がり時間内に得られるべき画像データ、すなわち前記時間内の感度情報については、感度情報記憶手段7に記憶されているＸ線の立ち上がり時間以降の画像データより求めた感度情報より、例えば多項式近似手法などで外挿することによって求めることが可能である。
【００３５】
なお、図６に示す実施形態では、Ｘ線波形に立ち上がり特性がある場合を説明したが、一般的にＸ線発生器1より得られるＸ線波形には、立ち上がり特性と同様に、Ｘ線を遮断する際の立ち下がり特性も存在することが知られている。これら立ち下がり特性の取り扱いについても、立ち上がり特性と同様の処理を行うことにより、その影響を回避しながらＸ線平面検出器4の各読み出しチャンネルの感度情報を求めることが可能である。
【００３６】
また上記実施形態では、立ち上がり或いは立ち下がり時に検出したＸ線画像データについて感度情報の算出に使用しないこととしたが、感度情報取得制御手段10でＸ線制御手段11及び読み出し制御手段12を同期制御する際に、立ち上がり時間に対応する時間のディレイを設けて読み出し制御手段12を制御してもよい。
【００３７】
このような実施形態を図７に示す。図７は、Ｘ線源3によるＸ線平面検出器4へのＸ線の照射とＸ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しとの様子を模式的に示すタイミングチャートである。
【００３８】
本実施形態では、図示するように、Ｘ線の照射に対し所定時間遅れてＸ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しを開始し、Ｘ線の照射の終了よりも所定時間前にＸ線画像データの読み出しを終了する。この場合、Ｘ線波形の立ち上がり及び立ち下がり時のＸ線画像データを取り込まないようにすることができる。ここでＸ線波形の立ち上がり及び立ち下がりに相当する時間については、図６に示す実施形態と同様に、Ｘ線発生器1よりＸ線波形を入手し、設定することができる。
【００３９】
また、Ｘ線の照射に同期したＸ線画像データの読み出しのタイミングは、図３や図６に示す実施形態に限定されることなく、例えばＸ線の照射からＸ線画像データの読み出しまでのディレイ時間及び読み出し時間を任意に設定することも可能であり、これにより、任意のＸ線強度範囲における輝度分布（感度情報）を得ることができる。
以上説明したごとく、本発明のＸ線画像診断装置によれば、1枚の出力画像から正確な感度補正を行うための感度情報を得ることができ、感度情報の収集に伴う操作者の労力を低減すると共に、感度情報を記憶する記憶媒体の容量の増加を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＸ線画像診断装置の概略を示す機能ブロック図である。
【図２】 Ｘ線平面検出器の構成を示す図である。
【図３】 Ｘ線平面検出器へのＸ線の照射とＸ線平面検出器からのＸ線画像データの読み出しとタイミングの一実施例を示すタイミングチャートである。
【図４】 図３のタイミングチャートに従ってＸ線画像データをＸ線平面検出器より読み出した際に、画像記憶手段5に記憶されているＸ線画像データを示す模式的に示す図である。
【図５】 Ｘ線画像データの１ライン上にある任意の読み出しチャンネルa−b間の輝度分布を示すグラフである。
【図６】 Ｘ線の立ち上がり特性がある場合のＸ線平面検出器4へのＸ線の照射とＸ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しとの様子を模式的に示すタイミングチャートである。
【図７】 Ｘ線平面検出器へのＸ線の照射とＸ線平面検出器からのＸ線画像データの読み出しとタイミングの他の実施例を示すタイミングチャートである。
【０００１】
本発明は、Ｘ線平面検出器を用いたＸ線画像診断装置に係り、特にＸ線平面検出器がＸ線照射を受けたＸ線エネルギー量に対する感度を補正する機能を備えたＸ線画像診断装置に関する。
【従来の技術】
【０００２】
従来、Ｘ線画像診断装置は、被写体へのＸ線照射に伴ってＸ線平面検出器から出力されるＸ線画像をTVモニタなどに表示する構成となっている。
Ｘ線平面検出器は、通常、被検体を透過したＸ線を光に変換するシンチレータと、このシンチレータから出力される光を電荷に変換するフォトダイオードによって構成されている。これらシンチレータ及びフォトダイオードからなる検出素子は、Ｘ線画像の各画素に対応してマトリックス状に配置され、各検出素子毎にフォトダイオードで光から変換した電荷を、例えば薄膜トランジスタ(TFT)などのスイッチング素子を経由して読み込むことによりＸ線画像を得ることができる。
【０００３】
その際、検出素子を構成するシンチレータやフォトダイオードなどの特性のばらつきにより、検出器ごとに感度が互いに異なる。このため、予め検出器ごとに感度情報を求めておき、撮像の際にその感度情報を用いて検出信号を補正する必要がある。
【０００４】
従来、このような感度補正は、まず被検体が存在しない状態で、ある特定の強度のＸ線をＸ線平面検出器に照射し、その際にＸ線平面検出器から得られる出力画像より、その検出器の感度情報を求めている。
そして、前記特定強度のＸ線とは異なるＸ線強度を有したＸ線を被検体へ照射して撮影するときにも、前記特定強度のＸ線で求めたＸ線平面検出器の感度情報によって感度補正を行っている。しかし、この場合、正確な感度補正が行えなくなるという問題がある。
【０００５】
上記問題を回避するために、種々のＸ線強度における感度を求めようとすると、多数回のＸ線照射を行う必要があり、感度情報の収集を行う操作者の労力が増えるという問題が生じる。また収集した感度情報を格納しておく記憶媒体の容量が増加するという問題がある。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、1枚の出力画像から種々のＸ線強度における感度情報を得ることができ、これにより正確な感度補正を行うことが可能なＸ線画像診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のＸ線画像診断装置は、被写体にＸ線を照射するＸ線源と、このＸ線源と対向配置され前記被写体の透過Ｘ線をＸ線画像データとして出力するＸ線平面検出器と、このＸ線平面検出器より出力されたＸ線画像データをディジタルデータとして記憶する画像記憶手段と、この画像記憶手段に記憶されているＸ線画像データに感度補正を施す感度補正手段とを備えたＸ線画像診断装置において、前記感度補正手段が、前記Ｘ線源からのＸ線の照射とＸ線平面検出器からのＸ線画像データの読み出しとが同時進行するように指令する感度情報取得制御手段と、Ｘ線の照射と同時進行して読み出されたＸ線画像データから前記Ｘ線平面検出器の複数の読み出しチャンネルの感度情報を算出する感度情報算出手段と、前記算出手段で算出された感度情報を記憶する感度情報記憶手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
このように、前記Ｘ線源からのＸ線の照射とＸ線平面検出器からのＸ線画像データの読み出しとを同時進行させて、読み出されたＸ線画像データを基に各読み出しチャンネルごとの感度情報を算出することで、読み出し時間内にＸ線平面検出器に照射されるＸ線照射量の変化に対応した感度情報を求めることができ、1枚の出力画像から正確な感度補正を行うための感度情報を得ることができる。
【０００９】
なお、ここで感度情報取得制御手段が行うＸ線の照射とＸ線画像データの読み出しのタイミングの制御は、Ｘ線の照射とＸ線画像データの読み出しとを同時に開始する場合に限らず、Ｘ線画像データの読み出しをＸ線の照射と同時進行するような所望のタイミングで行う場合を含むものである。
【発明を実施する最良の形態】
【００１０】
以下、本発明のＸ線画像診断装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
図1は、本発明のＸ線画像診断装置の概略構成を示す模式図である。
【００１１】
図1において、本発明のＸ線画像診断装置は、Ｘ線発生器1に制御され被写体2にＸ線を照射するＸ線源3と、このＸ線源3と対向配置され、被写体2の透過Ｘ線をＸ線画像データとして出力するＸ線平面検出器4とを備えている。またこのＸ線画像診断装置は、Ｘ線平面検出器4から出力されたＸ線画像データを画像として表示させるための手段（5〜8）、Ｘ線照射やＸ線平面検出器4からの画像信号読み出しを制御する制御手段（10、11、12）、装置の動作に必要な指令や条件を入力するための操作卓9等を備えている。
【００１２】
Ｘ線発生器1は、Ｘ線制御手段11に接続され、Ｘ線制御手段11からの制御信号によりＸ線源3を制御し、所望のタイミングで所望のＸ線強度のＸ線を照射させる。
【００１３】
Ｘ線平面検出器4は、被検体を透過したＸ線を光に変換するシンチレータと、シンチレータの発光を電気信号に変換するセンサセルからなる。センサセルは、図２に示すように、二次元マトリクス状に多数のセンサセルが配置されたもので、一つのセンサセルが一画素を構成する。各センサセルは、シンチレータから出力される光を電荷に変換するフォトダイオード41と、電荷を貯えるキャパシタ42と、蓄えられた電荷を読み出すスイッチング素子43（薄型トランジスタ：TFT）とを備えている。尚、シンチレータとフォトダイオードの組み合わせの代わりに、Ｘ線を直接電荷に変換する直接変換方式のセンサセルを用いても良い。
【００１４】
さらにスイッチング素子43のゲート端子は、ライン共通に接続され、ゲートドライバ45の各ライン出力端子に接続されている。ゲートドライバ45は、Ｘ線平面検出器4からの信号の読み出しを制御する読み出し制御手段12（図１）に接続されている。また、スイッチング素子43のドレイン端子は、列毎に共通に接続され、積分回路を介して、マルチプレクサ46の各入力端子に接続されている。
【００１５】
Ｘ線平面検出器4にＸ線が照射されると、各フォトダイオード41は放射線量に比例した電荷を一時的にキャパシタ42に蓄積する。この蓄電信号をTFT43を駆動して読み取りを行う。この際、マルチプレクサ46は、ゲートドライバ45の各行出力端子から出力される１パルスの間に各入力端子に入力される信号をそれぞれ時間系列的に順番に１つずつ取込んでその出力端子から出力するようになっており、これにより、１ラインの１画素毎に蓄積された電荷が画像信号として読み出される。１ラインの読取りが終了すると、次のラインの読取りが開始され、順次各ラインごとに電荷が読み出される。
【００１６】
Ｘ線平面検出器4から出力されたＸ線画像データを画像として表示させるための手段（5〜8）は、画像記憶手段5、感度補正手段6、感度情報記憶手段7、表示手段8からなる。画像記憶手段5は、上述のようにしてＸ線平面検出器4より出力されたＸ線画像データをディジタルデータとして記憶するとともに、表示装置8に出力する。感度補正手段6は、画像記憶手段5に記憶されたＸ線画像データを、予め取得され、感度情報記憶手段7に記憶されている感度情報に基づき感度補正する。感度情報の取得方法については後述する。感度補正後のＸ線画像データも再び画像記憶手段5に記憶される。前記画像記憶手段5にて記憶されているＸ線画像データは感度補正前後のいずれのものも表示手段8に画像表示される。
【００１７】
本実施形態のＸ線画像診断装置は、さらに、感度補正手段6で使用する感度情報を取得するために、Ｘ線制御手段11及び読み出し制御手段12が同期して動作するように動作タイミングを制御する感度情報取得制御手段10と、感度情報取得制御手段10の制御によってＸ線平面検出器4で得られた画像データをもとに感度情報を算出する感度情報算出手段13とを備えている。感度情報算出手段13で算出した感度情報は、感度補正手段6による補正処理において使用するために感度情報記憶手段7に記憶される。
【００１８】
感度情報取得制御手段10は、操作卓9からの操作者の命令に従い動作し、感度情報の取得をするために、Ｘ線制御手段11及び読み出し制御手段12を駆動する。読み出し制御手段12は、感度情報取得制御手段10からの指令によって動作し、Ｘ線照射と同期する所望のタイミングで、Ｘ線平面検出器4からＸ線画像データを読み出すようにＸ線平面検出器4を制御する。この読み出し制御手段12の制御により読み出されたＸ線画像データは一旦画像記憶手段5に記憶される。感度情報算出手段13は、画像記憶手段5に記憶された感度情報のためのＸ線画像データを読み出し、Ｘ線平面検出器4の各読み出しチャンネルの感度情報を算出して、前記感度情報記憶手段7に記憶する。
【００１９】
次に、本実施形態におけるＸ線画像診断装置の動作について説明する。
まず感度情報の取得の手順を説明する。感度情報の収集は、被写体2が存在しない状態で操作卓9より感度情報の収集を開始する信号を感度情報取得制御手段10に送ることにより開始される。
【００２０】
開始信号の入力があると、感度情報取得制御手段10は、読み出し制御手段12へＸ線画像データの読み出し開始信号を送ると同時にＸ線制御手段11へＸ線照射開始信号を送る。このＸ線照射開始信号を受けたＸ線発生器1は、所望の強度でＸ線平面検出器4にＸ線が照射されるようにＸ線源3を制御する。ここで、Ｘ線平面検出器4へ照射されるＸ線の所望の強度とは、感度補正手段6にて感度補正を行うために充分な感度情報を得る強さであり、予め所定の値に設定しておいても良いし、操作者が操作卓9より直接Ｘ線発生器1に指令を送って変化させることも可能である。
【００２１】
図３は、Ｘ線源3によるＸ線平面検出器4へのＸ線の照射とＸ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しとの様子を模式的に示すタイミングチャートである。
【００２２】
図示するように、Ｘ線平面検出器4へのＸ線の照射と同じタイミングで、Ｘ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しが開始される。読み出し制御手段12によってＸ線平面検出器4より読み出されたＸ線画像データは、画像記憶手段5に記憶される。この画像記憶手段5に記憶されているＸ線画像データ及びその輝度分布をそれぞれ図４、図５に模式的に示す。図示するように、Ｘ線平面検出器4の一つのラインにある任意の読み出しチャンネルa、bの間で輝度分布が変化している。
【００２３】
図３に示したように、Ｘ線源3よりＸ線平面検出器4にＸ線を照射すると同時に、Ｘ線平面検出器4よりＸ線画像データの読み出しが開始されるので、a点に相当する画素は、Ｘ線照射開始直後のため、a点に充分なＸ線が照射されていない。それに比べb点に相当する画素は、Ｘ線画像データの読み出し開始、すなわちＸ線の照射開始からb点に相当する画素を読み出すまでの間、Ｘ線がb点に照射されており、結果としてa−b間のＸ線画像データの輝度分布は図５に示す形状となる。
【００２４】
ここで、図５の横軸は、各画素に入力するＸ線量に相当しており、様々な入射Ｘ線強度に対する読み出しチャンネルa−b間の感度特性が得られる。すなわち、Ｘ線画像データのa−b間の輝度分布形状を求めることにより、Ｘ線平面検出器4のa−b間の画像データを読み出す読み出しチャンネルの感度情報を得ることができる。同様に、画像記憶手段5に記憶されているＸ線画像データの全ての読み出しチャンネル方向の輝度分布形状を求めることによって、様々な入射Ｘ線強度に対するＸ線平面検出器4の各読み出しチャンネルの感度情報を求めることができる。
【００２５】
なお、図４及び図５では、１ラインにある任意の２点間の感度情報を読み込む場合を示したが、既に図２を参照して説明したように、Ｘ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しは、ラインごとに順次行なわれるので、感度情報を取り込み始める点aと取り込み終わる点bは必ずしも１ライン上にある必要はなく、Ｘ線平面検出器4上の任意の点とすることができる。そして、これら２点の検出素子間のＸ線感応時間の変化に対応したＸ線強度の範囲について、感度情報を得ることができる。
【００２６】
感度情報算出手段13によって算出されたＸ線平面検出器4の各読み出しチャンネルごとの感度情報は、S(i,k)=Q/ I(i,k)で表すことができる。ここで、SはＸ線感度[C/J]、Qはフォトダイオードの単位面積に発生した電荷密度[C/m2]、Iは入射Ｘ線強度[J/m2]であり、iは１ラインにあるチャンネル番号に対応し、ｋは列番号に対応する。即ち、Ｘ線読み出し間に変化する種々の入射Ｘ線強度I(1,1)〜I(x,y)（x,yはマトリックスサイズ）に対する感度が算出される。
【００２７】
このようにして感度情報算出手段13にて算出されたＸ線平面検出器4の各読み出しチャンネルの感度情報は、感度情報記憶手段7に記憶され、感度補正手段6において行われるＸ線画像データの感度補正に使われる。
即ち、実際に被写体2が存在する状態で所定のＸ線強度でＸ線照射を行い得られたＸ線画像データを感度補正する場合、その照射強度における感度Sを用いて、検出Ｘ線強度D'を次式により補正する。
D”=D’×S
D’：フォトダイオードの単位面積に発生した電荷密度[C/m2]
D”：入射Ｘ線強度（J/m2）
S ：Ｘ線感度（C/J）
【００２８】
なお、実際の照射Ｘ線強度に対応する感度情報がない場合には、そのＸ線強度より大きいＸ線強度についての感度情報とそれより小さいＸ線強度についての感度情報の２点から補間した値を用いることができる。
またこの実施形態では、Ｘ線画像データの読み出し開始から終了までの全チャンネルについて感度情報を補正する場合を説明したが、例えば複数のチャンネルについて感度情報を算出し、それらの間の感度情報を補間してもよい。
【００２９】
このように本実施形態によれば、Ｘ線平面検出器4へのＸ線照射とＸ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しとを同じタイミングで開始して、画素ごとに検出されたＸ線強度から感度情報を求めることにより、種々のＸ線強度に対する感度情報を得ることができる。
【００３０】
尚、上記実施形態では、Ｘ線平面検出器4へのＸ線照射とＸ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しが同じタイミングで開始されるものとして述べてきたが、実際には、Ｘ線の照射開始から所望のＸ線強度となるまでには、一定時間要することが知られており、これらＸ線の立ち上がり特性を考慮した制御が必要となる。以下では、立ち上がり特性を考慮したＸ線平面検出器4の各読み出しチャンネルの感度情報収集方法について、Ｘ線平面検出器4からの画像読み出し枚数が毎秒30画像の場合を例に説明する。
【００３１】
図６は、Ｘ線の立ち上がり特性がある場合のＸ線平面検出器4へのＸ線の照射とＸ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しとの様子を模式的に示すタイミングチャートである。
【００３２】
Ｘ線平面検出器4へのＸ線の照射が開始されると、感度情報算出手段13は、Ｘ線発生器1よりＸ線の波形情報を入手し、この波形情報よりＸ線の立ち上がり時間（図６中のTS）を算出する。さらに、感度情報算出手段13は、Ｘ線平面検出器4より読み出されて画像記憶手段5に記憶されているＸ線画像データよりＸ線の立ち上がり時間（TS）内にＸ線平面検出器4より読み出された画像データを特定する。具体的には、Ｘ線平面検出器4からの画像読み出し枚数が毎秒30画像の場合、l画像の読み出しに要する時間は33.3msである。そのうち、Ｘ線の照射を行うため通常Ｘ線画像データの読み出しを行わない、いわゆるブランキング時間をTbとすると、Ｘ線画像データの読み出しだけに要する時間Trは、
Tr＝33.3−Tb (1)
となる。
【００３３】
いま、Ｘ線平面検出器4より読み出されるＸ線画像データの画素数を（x×y）画素とすると、1画素の読み出しに要する時間Tpは、
Tp＝（33.3−Tb）/（x×y） (2)
となる。すなわち、Ｘ線画像データの読み出し開始より、以下の条件式を満たす時間内に読み出された画素は、Ｘ線の立ち上がり時間（TS）内に読み出された画素ということになる。
TS≧Tp×ｎ(ｎ＝0，1，2…) (3)
【００３４】
感度情報算出手段13は、上記条件式以降の時間にＸ線平面検出器4より読み出されたＸ線画像データよりＸ線平面検出器4の各読み出しチャンネルの感度情報を算出し、感度情報記憶手段7に記憶する。その際、本来Ｘ線の立ち上がり時間内に得られるべき画像データ、すなわち前記時間内の感度情報については、感度情報記憶手段7に記憶されているＸ線の立ち上がり時間以降の画像データより求めた感度情報より、例えば多項式近似手法などで外挿することによって求めることが可能である。
【００３５】
なお、図６に示す実施形態では、Ｘ線波形に立ち上がり特性がある場合を説明したが、一般的にＸ線発生器1より得られるＸ線波形には、立ち上がり特性と同様に、Ｘ線を遮断する際の立ち下がり特性も存在することが知られている。これら立ち下がり特性の取り扱いについても、立ち上がり特性と同様の処理を行うことにより、その影響を回避しながらＸ線平面検出器4の各読み出しチャンネルの感度情報を求めることが可能である。
【００３６】
また上記実施形態では、立ち上がり或いは立ち下がり時に検出したＸ線画像データについて感度情報の算出に使用しないこととしたが、感度情報取得制御手段10でＸ線制御手段11及び読み出し制御手段12を同期制御する際に、立ち上がり時間に対応する時間のディレイを設けて読み出し制御手段12を制御してもよい。
【００３７】
このような実施形態を図７に示す。図７は、Ｘ線源3によるＸ線平面検出器4へのＸ線の照射とＸ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しとの様子を模式的に示すタイミングチャートである。
【００３８】
本実施形態では、図示するように、Ｘ線の照射に対し所定時間遅れてＸ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しを開始し、Ｘ線の照射の終了よりも所定時間前にＸ線画像データの読み出しを終了する。この場合、Ｘ線波形の立ち上がり及び立ち下がり時のＸ線画像データを取り込まないようにすることができる。ここでＸ線波形の立ち上がり及び立ち下がりに相当する時間については、図６に示す実施形態と同様に、Ｘ線発生器1よりＸ線波形を入手し、設定することができる。
【００３９】
また、Ｘ線の照射に同期したＸ線画像データの読み出しのタイミングは、図３や図６に示す実施形態に限定されることなく、例えばＸ線の照射からＸ線画像データの読み出しまでのディレイ時間及び読み出し時間を任意に設定することも可能であり、これにより、任意のＸ線強度範囲における輝度分布（感度情報）を得ることができる。
以上説明したごとく、本発明のＸ線画像診断装置によれば、1枚の出力画像から正確な感度補正を行うための感度情報を得ることができ、感度情報の収集に伴う操作者の労力を低減すると共に、感度情報を記憶する記憶媒体の容量の増加を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＸ線画像診断装置の概略を示す機能ブロック図である。
【図２】 Ｘ線平面検出器の構成を示す図である。
【図３】 Ｘ線平面検出器へのＸ線の照射とＸ線平面検出器からのＸ線画像データの読み出しとタイミングの一実施例を示すタイミングチャートである。
【図４】 図３のタイミングチャートに従ってＸ線画像データをＸ線平面検出器より読み出した際に、画像記憶手段5に記憶されているＸ線画像データを示す模式的に示す図である。
【図５】 Ｘ線画像データの１ライン上にある任意の読み出しチャンネルa−b間の輝度分布を示すグラフである。
【図６】 Ｘ線の立ち上がり特性がある場合のＸ線平面検出器4へのＸ線の照射とＸ線平面検出器4からのＸ線画像データの読み出しとの様子を模式的に示すタイミングチャートである。
【図７】 Ｘ線平面検出器へのＸ線の照射とＸ線平面検出器からのＸ線画像データの読み出しとタイミングの他の実施例を示すタイミングチャートである。
Claims (7)
- 被写体にＸ線を照射するＸ線源と、このＸ線源と対向配置され前記被写体の透過Ｘ線をＸ線画像データとして出力するＸ線平面検出器と、このＸ線平面検出器より出力されたＸ線画像データをディジタルデータとして記憶する画像記憶手段と、この画像記憶手段に記憶されているＸ線画像データに感度補正を施す感度補正手段とを備えたＸ線画像診断装置において、
前記感度補正手段は、前記Ｘ線源からのＸ線の照射とＸ線平面検出器からのＸ線画像データの読み出しとが同時進行するように指令する感度情報取得制御手段と、Ｘ線の照射と同時進行して読み出された、Ｘ線照射量の異なるＸ線画像データから前記Ｘ線平面検出器の複数の読み出しチャンネルの感度情報を算出する感度情報算出手段と、前記算出手段で算出された感度情報を記憶する感度情報記憶手段とを備えたことを特徴とするＸ線画像診断装置。 - 被写体にＸ線を照射するＸ線源と、このＸ線源と対向配置され前記被写体の透過Ｘ線をＸ線画像データとして出力するＸ線平面検出器と、このＸ線平面検出器より出力されたＸ線画像データをディジタルデータとして記憶する画像記憶手段と、この画像記憶手段に記憶されているＸ線画像データに感度補正を施す感度補正手段とを備えたＸ線画像診断装置において、
前記感度補正手段は、前記Ｘ線平面検出器より任意の少なくとも２点のＸ線照射時間が異なるＸ線画像データを読み出し、その少なくとも２点間におけるＸ線画像データの輝度分布に基づいて感度情報を算出する感度情報算出手段と、この感度情報算出手段で算出された感度情報を記憶する感度情報記憶手段とを備えたことを特徴とするＸ線画像診断装置。 - 被写体にＸ線を照射するＸ線源と、このＸ線源と対向配置され前記被写体の透過Ｘ線をＸ線画像データとして出力するＸ線平面検出器と、このＸ線平面検出器より出力されたＸ線画像データをディジタルデータとして記憶する画像記憶手段と、この画像記憶手段に記憶されているＸ線画像データに感度補正を施すとともに、感度補正後のＸ線画像データを再び画像記憶手段に記憶させる感度補正手段と、前記Ｘ線平面検出器より任意の少なくとも２点のＸ線照射時間が異なるＸ線画像データを読み出し、その少なくとも２点間におけるＸ線画像データの輝度分布に基づいて感度情報を算出する感度情報算出手段と、前記感度補正手段にてＸ線画像データの感度補正を行なうために、前記感度情報算出手段で算出された感度情報を記憶する感度情報記憶手段とを備えたことを特徴とするＸ線画像診断装置。
- 前記感度情報算出手段で用いられる輝度分布は、Ｘ線照射開始直後から相当時間経過までに読み出されたＸ線画像データの輝度の時間変化を表す波形の形状情報であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のＸ線画像診断装置。
- Ｘ線平面検出器に照射されたＸ線強度と、前記Ｘ線平面検出器が検出したＸ線強度とを用いて前記Ｘ線平面検出器の読み出しチャンネルの感度情報を算出し、この感度情報を用いて、被検者を透過しＸ線平面検出器で検出したＸ線画像データを補正する方法であって、
前記Ｘ線平面検出器の読み出しをＸ線照射と同時進行するように行い、読み出し時間内にＸ線平面検出器に照射されるＸ線照射量の変化に対応した感度情報を求めることを特徴とするＸ線画像データの補正方法。 - Ｘ線平面検出器に照射されたＸ線強度と、前記Ｘ線平面検出器が検出したＸ線強度とを用いて前記Ｘ線平面検出器の読み出しチャンネルの感度情報を算出し、この感度情報を用いて、被検者を透過しＸ線平面検出器で検出したＸ線画像データを補正する方法であって、
前記Ｘ線平面検出器より任意の少なくとも２点のＸ線照射時間が異なるＸ線画像データを読み出し、その少なくとも２点間におけるＸ線画像データの輝度分布に基づいて感度情報を算出することを特徴とするＸ線画像データの補正方法。 - 前記輝度分布は、Ｘ線照射開始直後から相当時間経過までに読み出されたＸ線画像データの輝度の時間変化を表す波形の形状情報であることを特徴とする請求項６記載のＸ線画像データの補正方法。
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