JP4304437B2 - 放射線撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、放射線照射手段による放射線の照射に伴ってフラットパネル型放射線検出器から放射線検出信号が所定のサンプリング時間間隔で信号サンプリング手段によって取り出されるとともに、取り出された放射線検出信号に基づいて放射線画像が得られるように構成されている医用もしくは工業用の放射線撮像装置に係り、特に、フラットパネル型放射線検出器から取り出された放射線検出信号からフラットパネル型放射線検出器に起因する放射線検出信号の時間遅れを十分に除去するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線撮像装置の代表的な装置のひとつであるで医用Ｘ線透視撮影装置において、最近、Ｘ線管によるＸ線照射に伴って生じる被検体のＸ線透過像を検出するＸ線検出器として、半導体等を利用した極めて多数個のＸ線検出素子をＸ線検出面に縦横に配列したフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」という）が用いられている。
【０００３】
すなわち、Ｘ線透視撮影装置では、Ｘ線管による被検体への放射線照射に伴ってＦＰＤからサンプリング時間間隔で取り出されるＸ線画像１枚分のＸ線検出信号に基づいて、サンプリング時間間隔毎の被検体のＸ線透過像に対応するＸ線画像が得られる構成がとられている。ＦＰＤを用いた場合、従来から用いられているイメージインテンシファイアなどに比べて、軽量で、かつ、複雑な検出歪みが発生しないので、装置構造面や画像処理面で有利となる。
【０００４】
しかしながら、ＦＰＤを用いた場合、ＦＰＤに起因する時間遅れによる悪影響がＸ線画像に現れるという問題がある。具体的には、ＦＰＤからＸ線検出信号を取り出すサンプリング時間間隔が短い場合、取り出し切れない信号の残りが時間遅れ分として次のＸ線検出信号に加わる。そのため、ＦＰＤから１秒間に３０回のサンプリング時間間隔で画像１枚分のＸ線検出信号を取り出してＸ線画像を作成して動画表示する場合、時間遅れ分が前の画面に残像として現れ、画像のダブリを生じる、結果、動画像がボヤける等の不都合が生じる。
【０００６】
このＦＰＤの時間遅れ問題に対し、米国特許明細書第５２４９１２３号では、コンピュータ断層画像（ＣＴ画像）の取得の場合において、サンプリング時間間隔で取り出される各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を時間遅れ分が幾つかの指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして、放射線検出信号ｙk から時間遅れ分を除去した遅れ除去放射線検出信号ｘk とする演算処理を次式によって行っている。
【０００７】
ｘk =[ｙk-Σn=1 N[αn ・[1-exp(Ｔn )]・exp(Ｔn )・Ｓnk ]]／Σn=1 Nβn
ここで、Ｔn ＝−Δｔ／τn ，Ｓnk＝ｘk-1 ＋exp(Ｔn ）・Ｓn(k-1)，
βn ＝αn ・[1−exp(Ｔn )]
但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｎ：インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字
αn ：指数関数ｎの強度
τn ：指数関数ｎの減衰時定数
【０００８】
しかしながら、発明者らが上記米国特許明細書が提案する演算処理技術を適用実施してみたところでは、時間遅れに起因するアーティファクトが回避されず、かつ、まともなＸ線画像も得られないという結果しか得られず、ＦＰＤの時間遅れは解消されないことが確認された。（特許文献１）
【００１０】
【特許文献１】
米国特許第５２４９１２３号（明細書中の数式および図面）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、フラットパネル型放射線検出器から取り出された放射線検出信号からフラットパネル型放射線検出器に起因する放射線検出信号の時間遅れを十分に除去することができる放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、発明者らは特願２００３−０３３３８９号を出願している。この出願によれば、このＦＰＤの時間遅れに対して、次の再帰式Ａ〜Ｃにより、ＦＰＤのインパルス応答に起因する時間遅れを除去している。
Ｘk ＝Ｙk −Σn=1 N ［αn ・〔１−exp(Ｔn ) 〕・exp(Ｔn )・Ｓnk］…Ａ
Ｔn ＝−Δｔ／τn …Ｂ
Ｓnk＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔn ）・Ｓn(k-1)…Ｃ
但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｙk ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出された放射線検出信号
Ｘk ：Ｙk から時間遅れ分を除去した遅れ除去放射線検出信号
Ｘk-1 ：一時点前のＸk
Ｓn(k-1)：一時点前のＳn
exp ：指数関数
Ｎ：インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字
αn ：指数関数ｎの強度
τn ：指数関数ｎの減衰時定数
【００１４】
この再帰式的演算では、ＦＰＤのインパルス応答係数である、Ｎ，αn，τn を事前に求めておき、それを固定した状態で放射線検出信号Ｙk を式Ａ〜Ｃに適用し、その結果、時間遅れ分を除去したＸk を算出することになる。
【００１５】
しかしながら、実際にはＦＰＤのインパルス応答は一定でない。発明者らは、この一定でない原因について、様々な条件の下で実験を行った結果、下記のような知見を得た。すなわち、ＦＰＤのセンサ温度を変化させるとインパルス応答が変化するという実験を得た。図１０は、その実験を模式的に表した図であって、横軸がセンサ温度、縦軸が指数関数ｎの強度αn であって、他のインパルス応答係数Ｎ，τn を一定にしたときである。
【００１６】
この図１０にも示すように、センサ温度が変化すると、αn も変化するのがわかる。なお、αn ，Ｎを一定にして、センサ温度が変化すると、τn も変化し、αn ，τn を一定にして、センサ温度が変化すると、Ｎも変化する。このセンサ温度は、ＦＰＤのセンサが配置されている部屋の温度などによっても変化するので、同じＦＰＤであっても、インパルス応答係数であるＮ，αn，τn が時々刻々変動している。従って、インパルス応答はセンサ温度によって変化するという知見を得た。
【００１７】
このように、検出した時点のセンサ温度でのインパルス応答係数と、事前に求めたそれとが異なった場合、前記再帰式Ａ〜Ｃでも放射線検出信号Ｙk から時間遅れ分を除去したＸk を正確に求めることができないという問題が生じる。言い換えれば、検出した時点のセンサ温度でのインパルス応答係数に基づいて時間遅れ分を除去すればＸk を正確に求めることができる。
【００１８】
このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、放射線が入射することによりキャリアが生成される放射線感応膜である半導体膜を有し、複数個の放射線検出素子を放射線検出面に縦横に配列し、被検体を透過した放射線を検出するフラットパネル型放射線検出器と、前記フラットパネル型放射線検出器から放射線検出信号を所定のサンプリング時間間隔で取り出す信号サンプリング手段とを備え、被検体への放射線照射に伴ってフラットパネル型放射線検出器からサンプリング時間間隔で出力される放射線検出信号に基づいて放射線画像が得られるように構成された放射線撮像装置であって、フラットパネル型放射線検出器の温度を計測する温度計測手段と、サンプリング時間間隔で取り出される各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を単数または減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により各放射線検出信号から除去する時間遅れ除去手段を備え、
前記時間遅れ除去手段は、放射線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式Ａ〜Ｃ、
Ｘk ＝Ｙk −Σn=1 N ［αn ・〔１−exp(Ｔn ) 〕・exp(Ｔn )・Ｓnk］…Ａ
Ｔn ＝−Δｔ／τn …Ｂ
Ｓnk＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔn )・Ｓn(k-1)…Ｃ
但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｙk ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出されたＸ線検出信号
Ｘk ：Ｙk から時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号
Ｘk-1 ：一時点前のＸk
Ｓn(k-1)：一時点前のＳn
exp ：指数関数
Ｎ：インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字
αn ：指数関数ｎの強度
τn ：指数関数ｎの減衰時定数
により行うように構成し、
さらに、前記時間遅れ除去手段は、前記温度計測手段の結果に基づいて前記インパルス応答を求め、その結果に対応したインパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めることを特徴とするものである。
【００１９】
（作用・効果）請求項１に記載の発明では、放射線照射手段による被検体への照射線に伴ってフラットパネル型放射線検出器から所定のサンプリング時間間隔で出力される放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を、単数または減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして、時間遅れ除去手段が除去する際、フラットパネル型放射線検出器の温度の変化に対応したインパルス応答を用いて除去し、得られた補正後放射線検出信号から放射線画像が取得される。
【００２０】
このように、請求項１に記載の発明によれば、時間遅れ除去手段による演算処理により放射線検出信号から時間遅れ分を除去して補正後放射線検出信号を算出する際、前記温度計測手段の結果に基づいて前記インパルス応答を求め、その結果に対応したインパルス応答に基づいて演算を行うので、算出された補正後放射線検出信号は、フラットパネル型放射線検出器の温度の変動によって誤差を生じることなく、時間遅れ分が十分に除去されたものとなる。
また、式Ａの第２項の『Σ n=1 N ［α n ・〔１−exp(Ｔ n ) 〕・exp(Ｔ n )・Ｓ nk ］』が時間遅れ分に該当するので、時間遅れ分を除去した補正後放射線信号が式Ａ〜Ｃという簡潔な漸化式によって速やかに求められる。
【００２１】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の放射線撮像装置において、前記温度計測手段は、予め決定された所定時間ごとに温度計測を自動的に行うものであることを特徴とするものである。
【００２２】
（作用・効果）請求項２に記載の発明によれば、予め決定された所定時間ごとにフラットパネル型放射線検出器の温度が自動的に計測されるので、操作者が温度計測を忘れたり誤操作を行う恐れがなく常に温度を正確に得ることができる。これによって、正確なインパルス応答から時間遅れを除去することができるので、算出された補正後放射線検出信号は時間遅れ分が高精度に除去されたものとなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
＜第１実施例＞
この放射線撮像装置の実施例について図面を参照しながら詳しく説明する。
図１は第１実施例に係るＸ線透視撮影装置の全体構成を示すブロック図である。
【００２４】
Ｘ線透視撮影装置は、図１に示すように、被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管（放射線照射手段）１と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＦＰＤ２（放射線検出手段）と、ＦＰＤ（フラットパネル型Ｘ線検出器）２からＸ線検出信号（放射線検出信号）を所定のサンプリング時間間隔Δｔでディジタル化して取り出すＡ／Ｄ変換器（信号サンプリング手段）３と、ＦＰＤ２のセンサ温度を計測するセンサ温度計測部（温度計測手段）４と、Ａ／Ｄ変換器３から出力されるＸ線検出信号およびセンサ温度計測部４での計測結果に基づいてＸ線画像を作成する検出信号処理部５と、検出信号処理部５で取得されたＸ線画像を表示する画像モニタ６とを備えている。つまり、被検体ＭへのＸ線照射に伴ってＡ／Ｄ変換器３でＦＰＤ２から取り出されるＸ線検出信号に基づきＸ線画像が取得されるとともに、取得されたＸ線画像が画像モニタ６の画面に映し出される構成となっている。以下、第１実施例装置の各部構成を具体的に説明する。
【００２５】
Ｘ線管１とＦＰＤ２は被検体Ｍを挟んで対向配置されていて、Ｘ線管１はＸ線撮影の際、Ｘ線照射制御部７の制御を受けながら被検体Ｍにコーンビーム状のＸ線を照射すると同時に、Ｘ線照射に伴って生じる被検体Ｍの透過Ｘ線像がＦＰＤ２のＸ線検出面に投影される配置関係となっている。
【００２６】
Ｘ線管１とＦＰＤ２のそれぞれはＸ線管移動機構８およびＸ線検出器移動機構９によって被検体Ｍに沿って往復移動可能に構成されている。また、Ｘ線管１とＦＰＤ２の移動に際しては、Ｘ線管移動機構８およびＸ線検出器移動機構９が照射検出系移動制御部１０の制御を受けてＸ線の照射中心がＦＰＤ２のＸ線検出面の中心に常に一致する状態が保たれるようにし、Ｘ線管１とＦＰＤ２の対向配置を維持したままで一緒に移動させる構成となっている。もちろんＸ線管１とＦＰＤ２が移動するにつれて被検体ＭへのＸ線照射位置が変化することにより撮影位置が移動することになる。
【００２７】
ＦＰＤ２は、図２に示すように、被検体Ｍからの透過Ｘ線像が投影されるＸ線検出面に多数のＸ線検出素子２ａが被検体Ｍの体軸方向Ｘと体側方向Ｙに沿って縦横に配列された構成となっている。例えば、縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ程の広さのＸ線検出面にＸ線検出素子２ａが縦１５３６×横１５３６のマトリックスで縦横に配列されている。ＦＰＤ２の各Ｘ線検出素子２ａが検出信号処理部５で作成されるＸ線画像の各画素と対応関係にあり、ＦＰＤ２から取り出されたＸ線検出信号に基づいて検出信号処理部５でＸ線検出面に投影された透過Ｘ線像に対応するＸ線画像が作成される。
【００２８】
ＦＰＤ２は、その横断面が図４のようになっている。すなわちＸ線が入射することによりキャリアが生成されるＸ線感応膜（例えばアモルファスＳｅ厚膜）である半導体膜２２と、その半導体膜２２のＸ線入射側の表面に設けられた電圧印加電極２１と、ＦＰＤ２の各Ｘ線検出素子２ａの一部であり、かつ半導体膜２２のＸ線非入射側に設けられたキャリア収集電極２３と、キャリア収集電極２３を蒸着したガラス２４とから構成される。ガラス２４は、後述するセンサ温度計測部４の一部であるサーミスタ２５が貼り付けられている。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器３は、Ｘ線画像１枚分ずつのＸ線検出信号をサンプリング時間間隔Δｔで連続的に取り出して、後段のメモリ部１１でＸ線画像作成用のＸ線検出信号を記憶するとともに、Ｘ線検出信号のサンプリング動作（取り出し）をＸ線照射の以前に開始するように構成されている。
【００３０】
すなわち、図３に示すように、サンプリング時間間隔Δｔで、その時点の透過Ｘ線像についての全Ｘ線検出信号が収集されてメモリ部１１に次々に格納されていく。Ｘ線を照射する以前のＡ／Ｄ変換器３によるＸ線検出信号の取り出し開始は、オペレータの手動操作によって行われる構成でもよいし、Ｘ線照射指示操作等と連動して自動的に行われる構成でもよい。
【００３１】
センサ温度計測部４は、オペレータの指示によって、あるいは予め決定された時間ごとにＦＰＤ２のセンサ温度を得て、検出信号処理部５にセンサ温度データを送るものであり、図４におけるサーミスタ２５とサーミスタ２５の抵抗値を読み取るコントローラ２６とから構成される。センサ温度が変化するとガラス２４の温度が変化し、それに伴ってガラス２４の表面に貼り付けられたサーミスタ２５の抵抗値が変化する。コントローラ２６はサーミスタ２５に印加された一定電圧の下で変化する電流地を読み取ることでサーミスタ２５の抵抗値の変化を得て、最終的にセンサ温度を得る。
【００３２】
また、第１実施例のＸ線透視撮影装置は、図１に示すように、ＦＰＤ２からサンプリング時間間隔で取り出される各Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分を、単数または減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により各Ｘ線検出信号から時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号を算出する時間遅れ除去部１２を備えている。
【００３３】
すなわち、ＦＰＤ２の場合、図５に示すように、各時刻でのＸ線検出信号には、過去のＸ線照射に対応する信号が時間遅れ分（斜線部分）として含まれる。この時間遅れ分を時間遅れ除去部１２で除去して時間遅れのない遅れ補正後Ｘ線検出信号にするとともに、補正後Ｘ線検出信号に基づいて検出信号処理部５でＸ線検出面に投影された透過Ｘ線像に対応するＸ線画像を作成する構成となっている。
【００３４】
具体的に時間遅れ除去部１２は、各Ｘ線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を、次式Ａ〜Ｃを利用して行う。
Ｘk ＝Ｙk −Σn=1 N ［αn ・〔１−exp(Ｔn ) 〕・exp(Ｔn )・Ｓnk］…Ａ
Ｔn ＝−Δｔ／τn …Ｂ
Ｓnk＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔn ）・Ｓn(k-1)…Ｃ
但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｙk ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出されたＸ線検出信号
Ｘk ：Ｙk から時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号
Ｘk-1 ：一時点前のＸk
Ｓn(k-1)：一時点前のＳn
exp ：指数関数
Ｎ：インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字
αn ：指数関数ｎの強度
τn ：指数関数ｎの減衰時定数
特に、Ｎ，αn ，τn は「インパルス応答係数」と呼ばれる。
【００３５】
つまり、式Ａの第２項の『Σn=1 N ［αn ・〔１−exp(Ｔn ) 〕・exp(Ｔn )・Ｓnk］』が時間遅れ分に該当するので、第１実施例装置では、時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号Ｘk が式Ａ〜Ｃという簡潔な漸化式によって速やかに求められる。
【００３６】
このＦＰＤ２のインパルス応答は、ＦＰＤのセンサ温度によっても変化する。すなわち、式Ａと式Ｂとで用いられているインパルス応答係数Ｎ，αn，τn が、センサ温度によっても変化することになる。検出信号処理部５は、ＦＰＤ２について事前に求められたセンサ温度とインパルス応答係数との関係（例えば図１０参照）を保持しており、センサ温度計測部４の計測結果を受け、その温度に対応するインパルス応答係数を用いて時間遅れ除去部１２で除去を行うように構成されている。
【００３７】
なお、第１実施例装置では、Ａ／Ｄ変換器３や、検出信号処理部５、Ｘ線照射制御部７や照射検出系移動制御部１０、時間遅れ除去部１２は、操作部１３から入力される指示やデータあるいはＸ線撮影の進行に従って主制御部１４から送出される各種命令にしたがって制御・処理を実行する構成となっている。
【００３８】
次に、上述の第１実施例装置を用いてＸ線撮影を実行する場合について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図６は第１実施例装置を用いたＸ線撮影の手順を示すフローチャートである。
【００３９】
〔ステップＳ１〕 オペレータの指示により、あるいは予め決定された時間ごとに、Ｘ線未照射の状態でセンサ温度計測部４がＦＰＤ２の温度を計測し、そのセンサ温度が検出信号処理部５に送られる。検出信号処理部５は、送られたセンサ温度に対応したＦＰＤ２のインパルス応答係数Ｎ，αn，τn を時間遅れ除去部１２に与える。
【００４０】
〔ステップＳ２〕 Ｘ線未照射の状態でＡ／Ｄ変換器３がサンプリング時間間隔Δｔ（＝１／３０秒）でＦＰＤ２からＸ線照射前のＸ線画像１枚分のＸ線検出信号Ｙk を取り出し始めるとともに、取り出されたＸ線検出信号がメモリ部１１に記憶されていく。
【００４１】
〔ステップＳ３〕 オペレータの設定によりＸ線が連続ないし断続的に被検体Ｍに照射されるのと並行して、サンプリング時間間隔ΔｔでＡ／Ｄ変換器３によるＸ線画像１枚分のＸ線検出信号Ｙk の取り出しとメモリ部１１への記憶とが続けられる。
【００４２】
〔ステップＳ４〕 Ｘ線照射が終了すれば次のステップＳ５に進み、Ｘ線照射が未了であればステップＳ３に戻る。
【００４３】
〔ステップＳ５〕 メモリ部１１から１回のサンプリングで収集したＸ線画像１枚分のＸ線検出信号Ｙk を読み出す。
【００４４】
〔ステップＳ６〕 時間遅れ除去部１２が、センサ温度計測部４から送られたセンサ温度に対応したインパルス応答係数Ｎ，αn，τn を用いて式Ａ〜Ｃによる再帰的演算処理を行い、各Ｘ線検出信号Ｙk から時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号Ｘk 、すなわち、画素値を求める。
【００４５】
〔ステップＳ７〕 検出信号処理部５が１回のサンプリング分（Ｘ線画像１枚分）の補正後Ｘ線検出信号Ｘk に基づいてＸ線画像を作成する。
【００４６】
〔ステップＳ８〕 作成したＸ線画像を画像モニタ６に表示する。
【００４７】
〔ステップＳ９〕 メモリ部１１に未処理のＸ線検出信号Ｙk が残っていれば、ステップＳ５に戻り、未処理のＸ線検出信号Ｙk が残っていなければ、Ｘ線撮影を終了する。
【００４８】
なお、第１実施例装置では、Ｘ線画像１枚分のＸ線検出信号Ｙk に対する時間遅れ除去部１２による補正後Ｘ線検出信号Ｘk の算出および検出信号処理部５によるＸ線画像の作成がサンプリング時間間隔Δｔ（＝１／３０秒）で行われる。すなわち、１秒間にＸ線画像を３０枚程度のスピードで次々と作成されるとともに、作成されたＸ線画像を連続表示することができるようにも構成されている。したがって、Ｘ線画像の動画表示が行える。
【００４９】
次に、上記ステップＳ１のセンサ温度計測部４および検出信号処理部５の動作を具体的に説明する。図８は、第１実施例装置によるセンサ温度計測とセンサ温度に応じたインパルス応答係数との設定の動作を示すフローチャートである。
【００５０】
〔ステップＲ１〕 オペレータから、操作部１３，主制御部１４を介して、センサ温度計測の指示があるまで待つ。
【００５１】
〔ステップＲ２〕 センサ温度計測の指示があれば、センサ温度計測部４のコントローラ２６がサーミスタ２５の抵抗値を計測し、温度データに換算して、検出信号処理部５に送る。
【００５２】
〔ステップＲ３〕 検出信号処理部５は、センサ温度計測部４から受けたセンサ温度に対応するＦＰＤ２のインパルス応答係数Ｎ，αn ，τn を時間遅れ除去部１２に渡し、ステップＲ１に戻って次回の指示を待つ。
【００５３】
以降、時間遅れ除去部１２では、センサ温度計測部４で計測された最新のセンサ温度に対応するインパルス応答係数を用いて、時間遅れ除去演算を行うことになる。
【００５４】
次に、図６におけるステップＳ６の時間遅れ除去部１２による再帰的演算処理のプロセスを、図７のフローチャートを用いて説明する。
図７は第１実施例装置による時間遅れ除去の為の再帰的演算処理プロセスを示すフローチャートである。
【００５５】
〔ステップＱ１〕 ｋ＝０とセットされて，式ＡのＸ0 ＝０，式ＣのＳn0＝０がＸ線照射前の初期値として全てセットされる。指数関数の数が３個（Ｎ＝３）の場合は、Ｓ10，Ｓ20，Ｓ30が全て０にセットされることになる。
【００５６】
〔ステップＱ２〕 式Ａ，Ｃでｋ＝１とセットされる。式Ｃ、つまりＳn1＝Ｘ0 ＋exp(Ｔn )・Ｓn0にしたがってＳ11，Ｓ21，Ｓ31が求められ、さらに求められたＳ11，Ｓ21，Ｓ31とＸ線検出信号Ｙ1 が式Ａに代入されることで補正後Ｘ線検出信号が算出される。
【００５７】
〔ステップＱ３〕 式Ａ，Ｃでｋを１だけ増加（ｋ＝ｋ＋１）した後、続いて式Ｃに１時点前のＸk-1 が代入されてＳ1k，Ｓ2k，Ｓ3kが求められ、さらに求められたＳ1k，Ｓ2k，Ｓ3kとＸ線検出信号Ｙk が式Ａに代入されることで補正後Ｘ線検出信号Ｘk が算出される。
【００５８】
〔ステップＱ４〕 未処理のＸ線検出信号Ｙk があれば、ステップＱ３に戻り、未処理のＸ線検出信号Ｙk がなければ、次のステップＱ５に進む。
【００５９】
〔ステップＱ５〕 １回のサンプリング分（Ｘ線画像１枚分）の補正後除去Ｘ線検出信号Ｘk が算出され、１回の撮影分についての再帰的演算処理が終了となる。
【００６０】
以上のように、第１実施例のＸ線透視撮影装置によれば、時間遅れ除去部１２による再帰的演算処理によりＸ線検出信号から時間遅れ分を除去して、補正後Ｘ線検出信号を算出する際に、センサ温度に応じたＦＰＤ２のインパルス応答係数を用いるので、高精度の補正後Ｘ線検出信号が得られることになる。
【００６１】
第１実施例では、センサ温度の計測をオペレータの指示によって行うようにしているが、この発明はこれに限定されず、オペレータによるＸ線照射指示を受けた時にＸ線を実際に照射する前に自動的にセンサ温度の計測を行うようにしてもよい。
【００６２】
＜第２実施例＞
第２実施例では、予め決定された時間ごとに自動的にセンサ温度計測が行われる。
【００６３】
センサ温度計測のタイミングが、オペレータの指示であるか、あるいは予め決定された時刻であるか以外は、第１実施例と同一の構成・作用のものであるので、第１実施例と共通する点の説明は省略し、第１実施例と相違する点のみ図９を用いて説明する。
図９は、第２実施例装置によるセンサ温度計測とセンサ温度に応じたインパルス応答係数との設定の動作を示すフローチャートである。
【００６４】
〔ステップＰ１〕 オペレータから、センサ温度計測部４，操作部１３，主制御部１４を介して、センサ温度計測を実行する時刻が入力される。
【００６５】
〔ステップＰ２〕 センサ温度計測部４のコントローラ２６は、予め決定された時刻になったかどうかを監視する。
【００６６】
〔ステップＰ３〕 予め与えられた時刻になったら、センサ温度計測部４のコントローラ２６がサーミスタ２５の抵抗値を計測し、温度データに換算して、検出信号処理部５に送る。
【００６７】
〔ステップＰ４〕 検出信号処理部５は、センサ温度計測部４から受けたセンサ温度に対応するＦＰＤ２のインパルス応答係数Ｎ，αn ，τn を時間遅れ除去部１２に渡す。その後、ステップＰ２に戻り、コントローラ２６は、予め決定された時刻になったかどうかを監視する。
【００６８】
以降、時間遅れ除去部１２では、次に決定された時刻までセンサ温度計測部４で計測された最新のセンサ温度に対応するインパルス応答係数を用いて、時間遅れ除去演算を行うことになる。
【００６９】
第２実施例では、センサ温度計測を行う時刻を入力するようにしているが、例えば３０分ごとといった時間間隔でもよいし、（９：００，１０：１５，１３：００、…）といったスケジュール情報でもよい。また、今から５分後といった入力でもよい。
【００７０】
以上のように、第２実施例装置によれば、予め決定された時間ごとにＦＰＤ２のセンサ温度が自動的に計測されるので、オペレータが温度計測を忘れたり誤操作を行う恐れがなく常に温度を正確に得ることができる。これによって、正確なインパルス応答から時間遅れを除去することができるので、算出された補正後放射線検出信号は時間遅れ分が高精度に除去されたものとなる。
【００７１】
この発明は、上記の実施例に限られるものではなく、以下のように変形実施することも可能である。
（１）上記第１，第２実施例装置では、放射線検出手段がＦＰＤであったが、この発明は、ＦＰＤ以外のＸ線検出信号の時間遅れを生ずる放射線検出手段を用いた構成の装置にも用いることができる。
【００７２】
（２）上記第１，第２実施例装置はＸ線透視撮影装置であったが、この発明はＸ線ＣＴ装置のようにＸ線透視撮影装置以外のものにも適用することができる。
【００７３】
（３）上記第１，第２実施例装置は、医用装置であったが、この発明は、医用に限らず、非破壊検査機器などの工業用装置にも適用することができる。
【００７４】
（４）上記第１，第２実施例装置は、放射線としてＸ線を用いる装置であったが、この発明は、Ｘ線に限らず、Ｘ線以外の放射線を用いる装置にも適用することができる。
【００７５】
（５）上記第１，第２実施例装置は、センサ温度を計測するのにサーミスタを用いたが、これに限定されない。また、ガラスに貼り付けるサーミスタの個数は特に限定されず、ガラスの中央部分にサーミスタを１つ貼り付けてもよいし、ガラスの数箇所にサーミスタを複数個貼り付けてもよい。また、ＦＰＤ２の各Ｘ線検出素子２ａ（図２参照）ごとに抵抗素子を設けて、その抵抗素子の抵抗値を読み取ることでＸ線検出素子２ａごとの温度を計測してもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明の放射線撮像装置によれば、フラットパネル型放射線検出器の温度に応じたインパルス応答を用いて、時間遅れ除去手段による再帰的演算処理により放射線検出信号から時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を算出する。したがって、フラットパネル型放射線検出器の温度が変化しても、常に正確なインパルス応答を用いて、フラットパネル型放射線検出器による時間遅れ分を十分に除去し、高精度な補正後放射線検出信号を得ることができる。
また、式Ａの第２項の『Σ n=1 N ［α n ・〔１−exp(Ｔ n ) 〕・exp(Ｔ n )・Ｓ nk ］』が時間遅れ分に該当するので、時間遅れ分を除去した補正後放射線信号が式Ａ〜Ｃという簡潔な漸化式によって速やかに求められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のＸ線透視撮影装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施例装置に用いられているＦＰＤの構成を示す平面図である。
【図３】第１実施例装置によるＸ線撮影の実行時のＸ線検出信号のサンプリング状況を示す模式図である。
【図４】第１実施例装置に用いられているＦＰＤの横断面とセンサ温度計測部との位置関係を示す図である。
【図５】放射線検出信号における時間遅れ状況を示す図である。
【図６】第１実施例装置によるＸ線撮影の手順を示すフローチャートである。
【図７】第１実施例装置における時間遅れ除去用の再帰的演算処理プロセスを示すフローチャートである。
【図８】第１実施例装置によるセンサ温度計測とセンサ温度に応じたインパルス応答係数との設定の動作を示すフローチャートである。
【図９】第２実施例装置によるセンサ温度計測とセンサ温度に応じたインパルス応答係数との設定の動作を示すフローチャートである。
【図１０】センサ温度とインパルス応答係数との関係を模式的に表した図である。
【符号の説明】
１ … Ｘ線管（放射線照射手段）
２ … ＦＰＤ（放射線検出手段）
３ … Ａ／Ｄ変換器（信号サンプリング手段）
４ … センサ温度計測部（温度計測手段）
１２ … 時間遅れ除去部（時間遅れ除去手段）
Ｍ … 被検体
【発明の属する技術分野】
この発明は、放射線照射手段による放射線の照射に伴ってフラットパネル型放射線検出器から放射線検出信号が所定のサンプリング時間間隔で信号サンプリング手段によって取り出されるとともに、取り出された放射線検出信号に基づいて放射線画像が得られるように構成されている医用もしくは工業用の放射線撮像装置に係り、特に、フラットパネル型放射線検出器から取り出された放射線検出信号からフラットパネル型放射線検出器に起因する放射線検出信号の時間遅れを十分に除去するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線撮像装置の代表的な装置のひとつであるで医用Ｘ線透視撮影装置において、最近、Ｘ線管によるＸ線照射に伴って生じる被検体のＸ線透過像を検出するＸ線検出器として、半導体等を利用した極めて多数個のＸ線検出素子をＸ線検出面に縦横に配列したフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」という）が用いられている。
【０００３】
すなわち、Ｘ線透視撮影装置では、Ｘ線管による被検体への放射線照射に伴ってＦＰＤからサンプリング時間間隔で取り出されるＸ線画像１枚分のＸ線検出信号に基づいて、サンプリング時間間隔毎の被検体のＸ線透過像に対応するＸ線画像が得られる構成がとられている。ＦＰＤを用いた場合、従来から用いられているイメージインテンシファイアなどに比べて、軽量で、かつ、複雑な検出歪みが発生しないので、装置構造面や画像処理面で有利となる。
【０００４】
しかしながら、ＦＰＤを用いた場合、ＦＰＤに起因する時間遅れによる悪影響がＸ線画像に現れるという問題がある。具体的には、ＦＰＤからＸ線検出信号を取り出すサンプリング時間間隔が短い場合、取り出し切れない信号の残りが時間遅れ分として次のＸ線検出信号に加わる。そのため、ＦＰＤから１秒間に３０回のサンプリング時間間隔で画像１枚分のＸ線検出信号を取り出してＸ線画像を作成して動画表示する場合、時間遅れ分が前の画面に残像として現れ、画像のダブリを生じる、結果、動画像がボヤける等の不都合が生じる。
【０００６】
このＦＰＤの時間遅れ問題に対し、米国特許明細書第５２４９１２３号では、コンピュータ断層画像（ＣＴ画像）の取得の場合において、サンプリング時間間隔で取り出される各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を時間遅れ分が幾つかの指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして、放射線検出信号ｙk から時間遅れ分を除去した遅れ除去放射線検出信号ｘk とする演算処理を次式によって行っている。
【０００７】
ｘk =[ｙk-Σn=1 N[αn ・[1-exp(Ｔn )]・exp(Ｔn )・Ｓnk ]]／Σn=1 Nβn
ここで、Ｔn ＝−Δｔ／τn ，Ｓnk＝ｘk-1 ＋exp(Ｔn ）・Ｓn(k-1)，
βn ＝αn ・[1−exp(Ｔn )]
但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｎ：インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字
αn ：指数関数ｎの強度
τn ：指数関数ｎの減衰時定数
【０００８】
しかしながら、発明者らが上記米国特許明細書が提案する演算処理技術を適用実施してみたところでは、時間遅れに起因するアーティファクトが回避されず、かつ、まともなＸ線画像も得られないという結果しか得られず、ＦＰＤの時間遅れは解消されないことが確認された。（特許文献１）
【００１０】
【特許文献１】
米国特許第５２４９１２３号（明細書中の数式および図面）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、フラットパネル型放射線検出器から取り出された放射線検出信号からフラットパネル型放射線検出器に起因する放射線検出信号の時間遅れを十分に除去することができる放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、発明者らは特願２００３−０３３３８９号を出願している。この出願によれば、このＦＰＤの時間遅れに対して、次の再帰式Ａ〜Ｃにより、ＦＰＤのインパルス応答に起因する時間遅れを除去している。
Ｘk ＝Ｙk −Σn=1 N ［αn ・〔１−exp(Ｔn ) 〕・exp(Ｔn )・Ｓnk］…Ａ
Ｔn ＝−Δｔ／τn …Ｂ
Ｓnk＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔn ）・Ｓn(k-1)…Ｃ
但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｙk ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出された放射線検出信号
Ｘk ：Ｙk から時間遅れ分を除去した遅れ除去放射線検出信号
Ｘk-1 ：一時点前のＸk
Ｓn(k-1)：一時点前のＳn
exp ：指数関数
Ｎ：インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字
αn ：指数関数ｎの強度
τn ：指数関数ｎの減衰時定数
【００１４】
この再帰式的演算では、ＦＰＤのインパルス応答係数である、Ｎ，αn，τn を事前に求めておき、それを固定した状態で放射線検出信号Ｙk を式Ａ〜Ｃに適用し、その結果、時間遅れ分を除去したＸk を算出することになる。
【００１５】
しかしながら、実際にはＦＰＤのインパルス応答は一定でない。発明者らは、この一定でない原因について、様々な条件の下で実験を行った結果、下記のような知見を得た。すなわち、ＦＰＤのセンサ温度を変化させるとインパルス応答が変化するという実験を得た。図１０は、その実験を模式的に表した図であって、横軸がセンサ温度、縦軸が指数関数ｎの強度αn であって、他のインパルス応答係数Ｎ，τn を一定にしたときである。
【００１６】
この図１０にも示すように、センサ温度が変化すると、αn も変化するのがわかる。なお、αn ，Ｎを一定にして、センサ温度が変化すると、τn も変化し、αn ，τn を一定にして、センサ温度が変化すると、Ｎも変化する。このセンサ温度は、ＦＰＤのセンサが配置されている部屋の温度などによっても変化するので、同じＦＰＤであっても、インパルス応答係数であるＮ，αn，τn が時々刻々変動している。従って、インパルス応答はセンサ温度によって変化するという知見を得た。
【００１７】
このように、検出した時点のセンサ温度でのインパルス応答係数と、事前に求めたそれとが異なった場合、前記再帰式Ａ〜Ｃでも放射線検出信号Ｙk から時間遅れ分を除去したＸk を正確に求めることができないという問題が生じる。言い換えれば、検出した時点のセンサ温度でのインパルス応答係数に基づいて時間遅れ分を除去すればＸk を正確に求めることができる。
【００１８】
このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、放射線が入射することによりキャリアが生成される放射線感応膜である半導体膜を有し、複数個の放射線検出素子を放射線検出面に縦横に配列し、被検体を透過した放射線を検出するフラットパネル型放射線検出器と、前記フラットパネル型放射線検出器から放射線検出信号を所定のサンプリング時間間隔で取り出す信号サンプリング手段とを備え、被検体への放射線照射に伴ってフラットパネル型放射線検出器からサンプリング時間間隔で出力される放射線検出信号に基づいて放射線画像が得られるように構成された放射線撮像装置であって、フラットパネル型放射線検出器の温度を計測する温度計測手段と、サンプリング時間間隔で取り出される各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を単数または減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により各放射線検出信号から除去する時間遅れ除去手段を備え、
前記時間遅れ除去手段は、放射線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式Ａ〜Ｃ、
Ｘk ＝Ｙk −Σn=1 N ［αn ・〔１−exp(Ｔn ) 〕・exp(Ｔn )・Ｓnk］…Ａ
Ｔn ＝−Δｔ／τn …Ｂ
Ｓnk＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔn )・Ｓn(k-1)…Ｃ
但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｙk ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出されたＸ線検出信号
Ｘk ：Ｙk から時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号
Ｘk-1 ：一時点前のＸk
Ｓn(k-1)：一時点前のＳn
exp ：指数関数
Ｎ：インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字
αn ：指数関数ｎの強度
τn ：指数関数ｎの減衰時定数
により行うように構成し、
さらに、前記時間遅れ除去手段は、前記温度計測手段の結果に基づいて前記インパルス応答を求め、その結果に対応したインパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めることを特徴とするものである。
【００１９】
（作用・効果）請求項１に記載の発明では、放射線照射手段による被検体への照射線に伴ってフラットパネル型放射線検出器から所定のサンプリング時間間隔で出力される放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を、単数または減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして、時間遅れ除去手段が除去する際、フラットパネル型放射線検出器の温度の変化に対応したインパルス応答を用いて除去し、得られた補正後放射線検出信号から放射線画像が取得される。
【００２０】
このように、請求項１に記載の発明によれば、時間遅れ除去手段による演算処理により放射線検出信号から時間遅れ分を除去して補正後放射線検出信号を算出する際、前記温度計測手段の結果に基づいて前記インパルス応答を求め、その結果に対応したインパルス応答に基づいて演算を行うので、算出された補正後放射線検出信号は、フラットパネル型放射線検出器の温度の変動によって誤差を生じることなく、時間遅れ分が十分に除去されたものとなる。
また、式Ａの第２項の『Σ n=1 N ［α n ・〔１−exp(Ｔ n ) 〕・exp(Ｔ n )・Ｓ nk ］』が時間遅れ分に該当するので、時間遅れ分を除去した補正後放射線信号が式Ａ〜Ｃという簡潔な漸化式によって速やかに求められる。
【００２１】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の放射線撮像装置において、前記温度計測手段は、予め決定された所定時間ごとに温度計測を自動的に行うものであることを特徴とするものである。
【００２２】
（作用・効果）請求項２に記載の発明によれば、予め決定された所定時間ごとにフラットパネル型放射線検出器の温度が自動的に計測されるので、操作者が温度計測を忘れたり誤操作を行う恐れがなく常に温度を正確に得ることができる。これによって、正確なインパルス応答から時間遅れを除去することができるので、算出された補正後放射線検出信号は時間遅れ分が高精度に除去されたものとなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
＜第１実施例＞
この放射線撮像装置の実施例について図面を参照しながら詳しく説明する。
図１は第１実施例に係るＸ線透視撮影装置の全体構成を示すブロック図である。
【００２４】
Ｘ線透視撮影装置は、図１に示すように、被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管（放射線照射手段）１と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＦＰＤ２（放射線検出手段）と、ＦＰＤ（フラットパネル型Ｘ線検出器）２からＸ線検出信号（放射線検出信号）を所定のサンプリング時間間隔Δｔでディジタル化して取り出すＡ／Ｄ変換器（信号サンプリング手段）３と、ＦＰＤ２のセンサ温度を計測するセンサ温度計測部（温度計測手段）４と、Ａ／Ｄ変換器３から出力されるＸ線検出信号およびセンサ温度計測部４での計測結果に基づいてＸ線画像を作成する検出信号処理部５と、検出信号処理部５で取得されたＸ線画像を表示する画像モニタ６とを備えている。つまり、被検体ＭへのＸ線照射に伴ってＡ／Ｄ変換器３でＦＰＤ２から取り出されるＸ線検出信号に基づきＸ線画像が取得されるとともに、取得されたＸ線画像が画像モニタ６の画面に映し出される構成となっている。以下、第１実施例装置の各部構成を具体的に説明する。
【００２５】
Ｘ線管１とＦＰＤ２は被検体Ｍを挟んで対向配置されていて、Ｘ線管１はＸ線撮影の際、Ｘ線照射制御部７の制御を受けながら被検体Ｍにコーンビーム状のＸ線を照射すると同時に、Ｘ線照射に伴って生じる被検体Ｍの透過Ｘ線像がＦＰＤ２のＸ線検出面に投影される配置関係となっている。
【００２６】
Ｘ線管１とＦＰＤ２のそれぞれはＸ線管移動機構８およびＸ線検出器移動機構９によって被検体Ｍに沿って往復移動可能に構成されている。また、Ｘ線管１とＦＰＤ２の移動に際しては、Ｘ線管移動機構８およびＸ線検出器移動機構９が照射検出系移動制御部１０の制御を受けてＸ線の照射中心がＦＰＤ２のＸ線検出面の中心に常に一致する状態が保たれるようにし、Ｘ線管１とＦＰＤ２の対向配置を維持したままで一緒に移動させる構成となっている。もちろんＸ線管１とＦＰＤ２が移動するにつれて被検体ＭへのＸ線照射位置が変化することにより撮影位置が移動することになる。
【００２７】
ＦＰＤ２は、図２に示すように、被検体Ｍからの透過Ｘ線像が投影されるＸ線検出面に多数のＸ線検出素子２ａが被検体Ｍの体軸方向Ｘと体側方向Ｙに沿って縦横に配列された構成となっている。例えば、縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ程の広さのＸ線検出面にＸ線検出素子２ａが縦１５３６×横１５３６のマトリックスで縦横に配列されている。ＦＰＤ２の各Ｘ線検出素子２ａが検出信号処理部５で作成されるＸ線画像の各画素と対応関係にあり、ＦＰＤ２から取り出されたＸ線検出信号に基づいて検出信号処理部５でＸ線検出面に投影された透過Ｘ線像に対応するＸ線画像が作成される。
【００２８】
ＦＰＤ２は、その横断面が図４のようになっている。すなわちＸ線が入射することによりキャリアが生成されるＸ線感応膜（例えばアモルファスＳｅ厚膜）である半導体膜２２と、その半導体膜２２のＸ線入射側の表面に設けられた電圧印加電極２１と、ＦＰＤ２の各Ｘ線検出素子２ａの一部であり、かつ半導体膜２２のＸ線非入射側に設けられたキャリア収集電極２３と、キャリア収集電極２３を蒸着したガラス２４とから構成される。ガラス２４は、後述するセンサ温度計測部４の一部であるサーミスタ２５が貼り付けられている。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器３は、Ｘ線画像１枚分ずつのＸ線検出信号をサンプリング時間間隔Δｔで連続的に取り出して、後段のメモリ部１１でＸ線画像作成用のＸ線検出信号を記憶するとともに、Ｘ線検出信号のサンプリング動作（取り出し）をＸ線照射の以前に開始するように構成されている。
【００３０】
すなわち、図３に示すように、サンプリング時間間隔Δｔで、その時点の透過Ｘ線像についての全Ｘ線検出信号が収集されてメモリ部１１に次々に格納されていく。Ｘ線を照射する以前のＡ／Ｄ変換器３によるＸ線検出信号の取り出し開始は、オペレータの手動操作によって行われる構成でもよいし、Ｘ線照射指示操作等と連動して自動的に行われる構成でもよい。
【００３１】
センサ温度計測部４は、オペレータの指示によって、あるいは予め決定された時間ごとにＦＰＤ２のセンサ温度を得て、検出信号処理部５にセンサ温度データを送るものであり、図４におけるサーミスタ２５とサーミスタ２５の抵抗値を読み取るコントローラ２６とから構成される。センサ温度が変化するとガラス２４の温度が変化し、それに伴ってガラス２４の表面に貼り付けられたサーミスタ２５の抵抗値が変化する。コントローラ２６はサーミスタ２５に印加された一定電圧の下で変化する電流地を読み取ることでサーミスタ２５の抵抗値の変化を得て、最終的にセンサ温度を得る。
【００３２】
また、第１実施例のＸ線透視撮影装置は、図１に示すように、ＦＰＤ２からサンプリング時間間隔で取り出される各Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分を、単数または減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により各Ｘ線検出信号から時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号を算出する時間遅れ除去部１２を備えている。
【００３３】
すなわち、ＦＰＤ２の場合、図５に示すように、各時刻でのＸ線検出信号には、過去のＸ線照射に対応する信号が時間遅れ分（斜線部分）として含まれる。この時間遅れ分を時間遅れ除去部１２で除去して時間遅れのない遅れ補正後Ｘ線検出信号にするとともに、補正後Ｘ線検出信号に基づいて検出信号処理部５でＸ線検出面に投影された透過Ｘ線像に対応するＸ線画像を作成する構成となっている。
【００３４】
具体的に時間遅れ除去部１２は、各Ｘ線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を、次式Ａ〜Ｃを利用して行う。
Ｘk ＝Ｙk −Σn=1 N ［αn ・〔１−exp(Ｔn ) 〕・exp(Ｔn )・Ｓnk］…Ａ
Ｔn ＝−Δｔ／τn …Ｂ
Ｓnk＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔn ）・Ｓn(k-1)…Ｃ
但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｙk ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出されたＸ線検出信号
Ｘk ：Ｙk から時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号
Ｘk-1 ：一時点前のＸk
Ｓn(k-1)：一時点前のＳn
exp ：指数関数
Ｎ：インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字
αn ：指数関数ｎの強度
τn ：指数関数ｎの減衰時定数
特に、Ｎ，αn ，τn は「インパルス応答係数」と呼ばれる。
【００３５】
つまり、式Ａの第２項の『Σn=1 N ［αn ・〔１−exp(Ｔn ) 〕・exp(Ｔn )・Ｓnk］』が時間遅れ分に該当するので、第１実施例装置では、時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号Ｘk が式Ａ〜Ｃという簡潔な漸化式によって速やかに求められる。
【００３６】
このＦＰＤ２のインパルス応答は、ＦＰＤのセンサ温度によっても変化する。すなわち、式Ａと式Ｂとで用いられているインパルス応答係数Ｎ，αn，τn が、センサ温度によっても変化することになる。検出信号処理部５は、ＦＰＤ２について事前に求められたセンサ温度とインパルス応答係数との関係（例えば図１０参照）を保持しており、センサ温度計測部４の計測結果を受け、その温度に対応するインパルス応答係数を用いて時間遅れ除去部１２で除去を行うように構成されている。
【００３７】
なお、第１実施例装置では、Ａ／Ｄ変換器３や、検出信号処理部５、Ｘ線照射制御部７や照射検出系移動制御部１０、時間遅れ除去部１２は、操作部１３から入力される指示やデータあるいはＸ線撮影の進行に従って主制御部１４から送出される各種命令にしたがって制御・処理を実行する構成となっている。
【００３８】
次に、上述の第１実施例装置を用いてＸ線撮影を実行する場合について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図６は第１実施例装置を用いたＸ線撮影の手順を示すフローチャートである。
【００３９】
〔ステップＳ１〕 オペレータの指示により、あるいは予め決定された時間ごとに、Ｘ線未照射の状態でセンサ温度計測部４がＦＰＤ２の温度を計測し、そのセンサ温度が検出信号処理部５に送られる。検出信号処理部５は、送られたセンサ温度に対応したＦＰＤ２のインパルス応答係数Ｎ，αn，τn を時間遅れ除去部１２に与える。
【００４０】
〔ステップＳ２〕 Ｘ線未照射の状態でＡ／Ｄ変換器３がサンプリング時間間隔Δｔ（＝１／３０秒）でＦＰＤ２からＸ線照射前のＸ線画像１枚分のＸ線検出信号Ｙk を取り出し始めるとともに、取り出されたＸ線検出信号がメモリ部１１に記憶されていく。
【００４１】
〔ステップＳ３〕 オペレータの設定によりＸ線が連続ないし断続的に被検体Ｍに照射されるのと並行して、サンプリング時間間隔ΔｔでＡ／Ｄ変換器３によるＸ線画像１枚分のＸ線検出信号Ｙk の取り出しとメモリ部１１への記憶とが続けられる。
【００４２】
〔ステップＳ４〕 Ｘ線照射が終了すれば次のステップＳ５に進み、Ｘ線照射が未了であればステップＳ３に戻る。
【００４３】
〔ステップＳ５〕 メモリ部１１から１回のサンプリングで収集したＸ線画像１枚分のＸ線検出信号Ｙk を読み出す。
【００４４】
〔ステップＳ６〕 時間遅れ除去部１２が、センサ温度計測部４から送られたセンサ温度に対応したインパルス応答係数Ｎ，αn，τn を用いて式Ａ〜Ｃによる再帰的演算処理を行い、各Ｘ線検出信号Ｙk から時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号Ｘk 、すなわち、画素値を求める。
【００４５】
〔ステップＳ７〕 検出信号処理部５が１回のサンプリング分（Ｘ線画像１枚分）の補正後Ｘ線検出信号Ｘk に基づいてＸ線画像を作成する。
【００４６】
〔ステップＳ８〕 作成したＸ線画像を画像モニタ６に表示する。
【００４７】
〔ステップＳ９〕 メモリ部１１に未処理のＸ線検出信号Ｙk が残っていれば、ステップＳ５に戻り、未処理のＸ線検出信号Ｙk が残っていなければ、Ｘ線撮影を終了する。
【００４８】
なお、第１実施例装置では、Ｘ線画像１枚分のＸ線検出信号Ｙk に対する時間遅れ除去部１２による補正後Ｘ線検出信号Ｘk の算出および検出信号処理部５によるＸ線画像の作成がサンプリング時間間隔Δｔ（＝１／３０秒）で行われる。すなわち、１秒間にＸ線画像を３０枚程度のスピードで次々と作成されるとともに、作成されたＸ線画像を連続表示することができるようにも構成されている。したがって、Ｘ線画像の動画表示が行える。
【００４９】
次に、上記ステップＳ１のセンサ温度計測部４および検出信号処理部５の動作を具体的に説明する。図８は、第１実施例装置によるセンサ温度計測とセンサ温度に応じたインパルス応答係数との設定の動作を示すフローチャートである。
【００５０】
〔ステップＲ１〕 オペレータから、操作部１３，主制御部１４を介して、センサ温度計測の指示があるまで待つ。
【００５１】
〔ステップＲ２〕 センサ温度計測の指示があれば、センサ温度計測部４のコントローラ２６がサーミスタ２５の抵抗値を計測し、温度データに換算して、検出信号処理部５に送る。
【００５２】
〔ステップＲ３〕 検出信号処理部５は、センサ温度計測部４から受けたセンサ温度に対応するＦＰＤ２のインパルス応答係数Ｎ，αn ，τn を時間遅れ除去部１２に渡し、ステップＲ１に戻って次回の指示を待つ。
【００５３】
以降、時間遅れ除去部１２では、センサ温度計測部４で計測された最新のセンサ温度に対応するインパルス応答係数を用いて、時間遅れ除去演算を行うことになる。
【００５４】
次に、図６におけるステップＳ６の時間遅れ除去部１２による再帰的演算処理のプロセスを、図７のフローチャートを用いて説明する。
図７は第１実施例装置による時間遅れ除去の為の再帰的演算処理プロセスを示すフローチャートである。
【００５５】
〔ステップＱ１〕 ｋ＝０とセットされて，式ＡのＸ0 ＝０，式ＣのＳn0＝０がＸ線照射前の初期値として全てセットされる。指数関数の数が３個（Ｎ＝３）の場合は、Ｓ10，Ｓ20，Ｓ30が全て０にセットされることになる。
【００５６】
〔ステップＱ２〕 式Ａ，Ｃでｋ＝１とセットされる。式Ｃ、つまりＳn1＝Ｘ0 ＋exp(Ｔn )・Ｓn0にしたがってＳ11，Ｓ21，Ｓ31が求められ、さらに求められたＳ11，Ｓ21，Ｓ31とＸ線検出信号Ｙ1 が式Ａに代入されることで補正後Ｘ線検出信号が算出される。
【００５７】
〔ステップＱ３〕 式Ａ，Ｃでｋを１だけ増加（ｋ＝ｋ＋１）した後、続いて式Ｃに１時点前のＸk-1 が代入されてＳ1k，Ｓ2k，Ｓ3kが求められ、さらに求められたＳ1k，Ｓ2k，Ｓ3kとＸ線検出信号Ｙk が式Ａに代入されることで補正後Ｘ線検出信号Ｘk が算出される。
【００５８】
〔ステップＱ４〕 未処理のＸ線検出信号Ｙk があれば、ステップＱ３に戻り、未処理のＸ線検出信号Ｙk がなければ、次のステップＱ５に進む。
【００５９】
〔ステップＱ５〕 １回のサンプリング分（Ｘ線画像１枚分）の補正後除去Ｘ線検出信号Ｘk が算出され、１回の撮影分についての再帰的演算処理が終了となる。
【００６０】
以上のように、第１実施例のＸ線透視撮影装置によれば、時間遅れ除去部１２による再帰的演算処理によりＸ線検出信号から時間遅れ分を除去して、補正後Ｘ線検出信号を算出する際に、センサ温度に応じたＦＰＤ２のインパルス応答係数を用いるので、高精度の補正後Ｘ線検出信号が得られることになる。
【００６１】
第１実施例では、センサ温度の計測をオペレータの指示によって行うようにしているが、この発明はこれに限定されず、オペレータによるＸ線照射指示を受けた時にＸ線を実際に照射する前に自動的にセンサ温度の計測を行うようにしてもよい。
【００６２】
＜第２実施例＞
第２実施例では、予め決定された時間ごとに自動的にセンサ温度計測が行われる。
【００６３】
センサ温度計測のタイミングが、オペレータの指示であるか、あるいは予め決定された時刻であるか以外は、第１実施例と同一の構成・作用のものであるので、第１実施例と共通する点の説明は省略し、第１実施例と相違する点のみ図９を用いて説明する。
図９は、第２実施例装置によるセンサ温度計測とセンサ温度に応じたインパルス応答係数との設定の動作を示すフローチャートである。
【００６４】
〔ステップＰ１〕 オペレータから、センサ温度計測部４，操作部１３，主制御部１４を介して、センサ温度計測を実行する時刻が入力される。
【００６５】
〔ステップＰ２〕 センサ温度計測部４のコントローラ２６は、予め決定された時刻になったかどうかを監視する。
【００６６】
〔ステップＰ３〕 予め与えられた時刻になったら、センサ温度計測部４のコントローラ２６がサーミスタ２５の抵抗値を計測し、温度データに換算して、検出信号処理部５に送る。
【００６７】
〔ステップＰ４〕 検出信号処理部５は、センサ温度計測部４から受けたセンサ温度に対応するＦＰＤ２のインパルス応答係数Ｎ，αn ，τn を時間遅れ除去部１２に渡す。その後、ステップＰ２に戻り、コントローラ２６は、予め決定された時刻になったかどうかを監視する。
【００６８】
以降、時間遅れ除去部１２では、次に決定された時刻までセンサ温度計測部４で計測された最新のセンサ温度に対応するインパルス応答係数を用いて、時間遅れ除去演算を行うことになる。
【００６９】
第２実施例では、センサ温度計測を行う時刻を入力するようにしているが、例えば３０分ごとといった時間間隔でもよいし、（９：００，１０：１５，１３：００、…）といったスケジュール情報でもよい。また、今から５分後といった入力でもよい。
【００７０】
以上のように、第２実施例装置によれば、予め決定された時間ごとにＦＰＤ２のセンサ温度が自動的に計測されるので、オペレータが温度計測を忘れたり誤操作を行う恐れがなく常に温度を正確に得ることができる。これによって、正確なインパルス応答から時間遅れを除去することができるので、算出された補正後放射線検出信号は時間遅れ分が高精度に除去されたものとなる。
【００７１】
この発明は、上記の実施例に限られるものではなく、以下のように変形実施することも可能である。
（１）上記第１，第２実施例装置では、放射線検出手段がＦＰＤであったが、この発明は、ＦＰＤ以外のＸ線検出信号の時間遅れを生ずる放射線検出手段を用いた構成の装置にも用いることができる。
【００７２】
（２）上記第１，第２実施例装置はＸ線透視撮影装置であったが、この発明はＸ線ＣＴ装置のようにＸ線透視撮影装置以外のものにも適用することができる。
【００７３】
（３）上記第１，第２実施例装置は、医用装置であったが、この発明は、医用に限らず、非破壊検査機器などの工業用装置にも適用することができる。
【００７４】
（４）上記第１，第２実施例装置は、放射線としてＸ線を用いる装置であったが、この発明は、Ｘ線に限らず、Ｘ線以外の放射線を用いる装置にも適用することができる。
【００７５】
（５）上記第１，第２実施例装置は、センサ温度を計測するのにサーミスタを用いたが、これに限定されない。また、ガラスに貼り付けるサーミスタの個数は特に限定されず、ガラスの中央部分にサーミスタを１つ貼り付けてもよいし、ガラスの数箇所にサーミスタを複数個貼り付けてもよい。また、ＦＰＤ２の各Ｘ線検出素子２ａ（図２参照）ごとに抵抗素子を設けて、その抵抗素子の抵抗値を読み取ることでＸ線検出素子２ａごとの温度を計測してもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明の放射線撮像装置によれば、フラットパネル型放射線検出器の温度に応じたインパルス応答を用いて、時間遅れ除去手段による再帰的演算処理により放射線検出信号から時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を算出する。したがって、フラットパネル型放射線検出器の温度が変化しても、常に正確なインパルス応答を用いて、フラットパネル型放射線検出器による時間遅れ分を十分に除去し、高精度な補正後放射線検出信号を得ることができる。
また、式Ａの第２項の『Σ n=1 N ［α n ・〔１−exp(Ｔ n ) 〕・exp(Ｔ n )・Ｓ nk ］』が時間遅れ分に該当するので、時間遅れ分を除去した補正後放射線信号が式Ａ〜Ｃという簡潔な漸化式によって速やかに求められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のＸ線透視撮影装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施例装置に用いられているＦＰＤの構成を示す平面図である。
【図３】第１実施例装置によるＸ線撮影の実行時のＸ線検出信号のサンプリング状況を示す模式図である。
【図４】第１実施例装置に用いられているＦＰＤの横断面とセンサ温度計測部との位置関係を示す図である。
【図５】放射線検出信号における時間遅れ状況を示す図である。
【図６】第１実施例装置によるＸ線撮影の手順を示すフローチャートである。
【図７】第１実施例装置における時間遅れ除去用の再帰的演算処理プロセスを示すフローチャートである。
【図８】第１実施例装置によるセンサ温度計測とセンサ温度に応じたインパルス応答係数との設定の動作を示すフローチャートである。
【図９】第２実施例装置によるセンサ温度計測とセンサ温度に応じたインパルス応答係数との設定の動作を示すフローチャートである。
【図１０】センサ温度とインパルス応答係数との関係を模式的に表した図である。
【符号の説明】
１ … Ｘ線管（放射線照射手段）
２ … ＦＰＤ（放射線検出手段）
３ … Ａ／Ｄ変換器（信号サンプリング手段）
４ … センサ温度計測部（温度計測手段）
１２ … 時間遅れ除去部（時間遅れ除去手段）
Ｍ … 被検体
Claims (2)
- 被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、放射線が入射することによりキャリアが生成される放射線感応膜である半導体膜を有し、複数個の放射線検出素子を放射線検出面に縦横に配列し、被検体を透過した放射線を検出するフラットパネル型放射線検出器と、前記フラットパネル型放射線検出器から放射線検出信号を所定のサンプリング時間間隔で取り出す信号サンプリング手段とを備え、被検体への放射線照射に伴ってフラットパネル型放射線検出器からサンプリング時間間隔で出力される放射線検出信号に基づいて放射線画像が得られるように構成された放射線撮像装置であって、フラットパネル型放射線検出器の温度を計測する温度計測手段と、サンプリング時間間隔で取り出される各放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を単数または減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により各放射線検出信号から除去する時間遅れ除去手段を備え、
前記時間遅れ除去手段は、放射線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式Ａ〜Ｃ、
Ｘk ＝Ｙk −Σn=1 N ［αn ・〔１−exp(Ｔn ) 〕・exp(Ｔn )・Ｓnk］…Ａ
Ｔn ＝−Δｔ／τn …Ｂ
Ｓnk＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔn )・Ｓn(k-1)…Ｃ
但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｙk ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出されたＸ線検出信号
Ｘk ：Ｙk から時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号
Ｘk-1 ：一時点前のＸk
Ｓn(k-1)：一時点前のＳn
exp ：指数関数
Ｎ：インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字
αn ：指数関数ｎの強度
τn ：指数関数ｎの減衰時定数
により行うように構成し、
さらに、前記時間遅れ除去手段は、前記温度計測手段の結果に基づいて前記インパルス応答を求め、その結果に対応したインパルス応答に基づいて時間遅れ分を除去して、補正後放射線検出信号を求めることを特徴とする放射線検出装置。 - 請求項１に記載の放射線検出装置において、前記温度計測手段は、予め決定された所定時間ごとに温度計測を自動的に行うものであることを特徴とする放射線検出装置。
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