JP4346687B2 - Ｘ線画像センサマトリックス及び補正ユニットを有するｘ線検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線画像から初期画像信号を得るＸ線画像センサマトリックスと、初期画像信号から補正された画像信号を得る補正ユニットとを有するＸ線検査装置に関する。
そのようなＸ線検査装置は欧州特許出願ＥＰ０６４２２６４号から知られている。
知られているＸ線検査装置の補正ユニットはＸ線画像センサマトリックスからの電荷の遅延された放出により引き起こされる初期画像信号の妨害を対策する。入射Ｘ線は特にＸ線画像センサマトリックスの光電子である電荷担体を放出し、これらの電荷は検出される。初期画像信号の信号レベルは検出された電荷を表す。電荷担体の一部はトラップ状態でトラップされ、そのようなトラップ状態に維持され、後の段階でトラップ状態から逃れ、遅延を有する電荷として検出される。妨害を有する初期画像信号が画像情報を表示するモニタに印加される場合には瞬間的な画像の画像情報が再生されるのみならず、同時に前にピックアップされた画像の画像情報もまた再生される。結果として残像が瞬間の画像と共に表示される。
知られているＸ線検査装置の補正ユニットは遅延して放出された電荷担体による妨害を補正するために電荷担体のトラップ及びそれに続く放出に対する物理学的考察に基づく複雑な数学的モデルを用いる。知られているＸ線検査装置の補正ユニットの欠点は補正された画像信号を得るために必要な計算がかなり複雑であり、それにより強力な計算ユニットが必要とされ、さもなければかなり長い計算時間を必要とする。故にＸ線画像を形成するのと画像情報を表示することの間の時間はかなり長くなり、それにより知られているＸ線検査装置は要求される計算時間に匹敵する時間間隔で発生する変化の迅速なダイナミックな過程を画像化することに適切ではない。更にまた計算ユニットの要求されるプログラミングは複雑であり、それにより高度に熟練したスタッフが補正ユニットを設定するために必要であった。
本発明の目的は知られているＸ線検査装置に比べて初期画像信号から補正された画像信号を得る時間がより短いＸ線検査装置を提供することにある。
この目的は、補正ユニットは補正値を記憶するメモリと、初期画像信号の信号レベルと該補正値の少なくとも幾つかから補正された画像信号の信号レベルを計算する計算ユニットとを含むことを特徴とする本発明によるＸ線装置により達成される。
補正値はＸ線検査装置の別の較正から得られる。この較正（キャリブレーション）は所定の較正Ｘ線露出で画像センサマトリックスを照射することを含む。特にこの所定の較正Ｘ線露出は予め選択されたパルス幅、パルスレート、パルス当たりのＸ線線量を有する所定の数のＸ線パルスを印加することにより実施される。較正Ｘ線露出の次にＸ線画像センサは較正画像信号を得るために読み出される。即ち所定の較正Ｘ線露出後にＸ線センサマトリックスのそれぞれのセンサ素子での電荷担体が検出される。較正されたＸ線露出と較正された画像信号の発生との間の時間クラプシング（ｃｌａｐｓｉｎｇ）の間隔は制御又は記録される。較正された画像信号は所定の較正Ｘ線露出からの該時間間隔の後の読み出し中に放出された電荷を表す。
Ｘ線画像センサの電荷のトラップと放出の物理学的過程は少数のモデルパラメータを含む数学的モデルにより表される。より詳細なこの数学的モデルはＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｎ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｏｌｉｄｓ Ｖｏｌ．１６４−１６６（１９９３）７８１−７８４の論文、”Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｎ α−Ｓｉ：Ｈ ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｏｒｓ”に記載されている。モデルパラメータに対する値は特に数学的なモデルに最も適合した較正画像信号から得られる。モデルパラメータの値に基づいて別のＸ線露出環境と最も新しいＸ線露出からの時間経過の任意の間隔に対して遅延された電荷を表す計算された補正値が存在する。補正された値のこの計算はＸ線検査装置とは別になされるが、Ｘ線検査装置の計算ユニットはそれ自体また用いられる。補正値の組は種々のＸ線露出環境に関係して記憶される。特に補正値の組はそれより前のＸ線パルスの数、Ｘ線パルスレート、それより前のＸ線パルスのそれぞれの強度の別の値に対して記憶される。それぞれの組は最新のＸ線パルスから経過した時間の幾つかの値に対する補正値を含む。
数学的モデルにより最新のＸ線パルスから経過した時間の幾つかの値に対する補正値を計算する代わりにそのような補正値は較正信号シーケンスから得られる。較正信号シーケンスは最新のＸ線露出の後の幾つかの時点でのＸ線画像センサマトリックスを読み出すことにより形成される。較正信号シーケンスの信号レベルは時間が進むにつれてトラップされた電荷の減衰を表す。故に最新のＸ線露出から経過した時間の幾つかの値に対する補正値は数学的なモデルに基づく計算なしに較正信号シーケンスから得られる。
計算ユニットは初期信号の信号レベル及び補正値から補正された信号値の信号レベルを計算する。初期画像信号の信号レベルから補正値を引くような比較的簡単な計算が必要とされるのみである。電荷のトラップと放出の数学的なモデルを含む計算が較正画像信号に対して一回のみなされることが必要とされる故に初期信号を補正するために簡単な計算のみが必要なだけである。必要とされる計算の簡単さは少数のモデルパラメータより実質的に大きな個数の補正値を記憶することを代償として達成される。
メモリから補正値を取り出すことは非常に早くできる故に、また簡単な計算のみが求められるだけなので、初期画像信号が読み出された後に補正された画像信号を得るために短時間しかかからない。更にまた大きな容量を有する電子メモリは市販されており、比較的安価である。本発明によるＸ線検査装置は一秒間に２５から３０又は６０もの画像レートでの実時間Ｘ線画像化に特に適している。故に本発明によるＸ線検査装置は介入過程のような実時間Ｘ線画像化に特に適している。特に高線量での一以上の短いＸ線露出がなされた後にフルオロスコピーが低Ｘ線線量での連続照射によりなされるときに、残像が抑制される。
本発明によるＸ線検査装置の好ましい実施例は補正ユニットは露出パラメータに基づきメモリから補正値を選択する選択ユニットを含むことを特徴とする。
選択ユニットはＸ線画像の形成の前のＸ線露出にかかわる補正値を選択する。前のＸ線露出は初期画像信号で妨害を引き起こすトラップされた電荷を発生する。メモリから適切な補正値を選択するために選択ユニットはＸ線検査装置から前のＸ線露出情報を受ける。そのような情報は例えばＸ線検査装置の中央制御ユニットから容易に利用可能である。
本発明によるＸ線検査装置の好ましい実施例は補正ユニットはＸ線センサマトリックスから基準画像信号を発生するよう配置され、選択ユニットは基準画像信号に基づき補正値を選択するよう配置されることを特徴とする。
基準画像信号はＸ線がＸ線センサマトリックス上に入射しないときに発生される。前のＸ線露出以降それぞれのセンサ素子に残っている電荷の量は検出され、基準画像信号の信号レベルはこれらの電荷を表す。実際に基準画像信号はそれが発生された瞬間にＸ線センサマトリックスになお表れている残像（ａｆｔｅｒ ｉｍａｇｅ）を表す。基準画像信号はそれぞれのセンサ素子にトラップされている電荷の量が異なることを表す。そのような差は特にそれぞれのセンサ要素が前のＸ線露出による異なるＸ線線量を受けることが可能であるという事実による。正確な補正値は基準画像信号及び前のＸ線露出に関するＸ線パルスレート、Ｘ線パルス数のような少数の露出パラメータから選択される。これらの選択された補正値は初期画像信号の発生の瞬間にセンサ素子でなおトラップされた電荷に対応する。前のＸ線露出と初期画像信号の発生との間の時間間隔はその時間間隔の間にトラップされた電荷の減衰を考慮に入れた補正値を選択するために記録され、又は制御される。その時間的減衰は数学的なモデル又は較正信号シーケンスに正確に含まれ、それにより較正はトラップされた電荷の時間による減衰を正確に考慮に入れた補正値を提供する。
本発明によるＸ線検査装置の好ましい実施例は計算ユニットは記憶された補正値から正確な補正値を計算するよう配置されることを特徴とする。
露出パラメータに対して限定された数の値のみに対する補正値の組がメモリに記憶される必要がある。別の組がそれぞれの露出パラメータの量及び前のＸ線パルスから経過した時間の幾つかの値に対する補正値を含む。１０より少ない異なるＸ線パルスレートと、Ｘ線パルスの数に対して１０より少ない異なる値と、パルス当たりのＸ線線量に対する数ダースの異なる値とに関係する補正値の別の組を記憶することは利点であることがわかる。メモリに記憶される補正値の組のこの量は数百にのぼる。
本発明によるＸ線検査装置の好ましい実施例は計算ユニットは記憶された補正値の間の該計算された補正値を補間するよう配置されることを特徴とする。
補間は記憶された補正値から補正値を得るための簡単で迅速で正確な方法である。斯くしてモデルパラメータの比較的少数の値に対する補正値のみが記憶される必要がある。補正値が記憶されていないモデルパラメータの値に関する補正値は問題の値に近いモデルパラメータの値に関する補正値から補間される。更に最新のＸ線露出から経過した任意の時間に対する補正値は該経過時間に対する特定の値に対する記憶された補正値から計算されうる。好ましくは二分（ｂｉｓｅｃｔｉｏｎ）法が補間に用いられる補正値を迅速に見つけるために用いられる。
本発明のこれらの及び他の特徴は以下に図を参照して実施例により詳細に説明される。
図は本発明によるＸ線検査装置の概略を示す。
図は本発明によるＸ線検査装置の概略を示す。Ｘ線源１０は特に放射線医学的に検査される患者である対象１１を照射するよう配置される。患者のＸ線吸収の局部変動によりＸ線画像はＸ線画像センサマトリックス１に形成される。Ｘ線画像センサマトリックスはＸ線放射を電荷に変換する多数の、例えば５１２ｘ５１２、１ｋ²、２ｋ²又は３ｋ²センサ素子からなる。これらの電荷はマルチプレックス回路により検出され、これらの読み出し電荷から初期画像信号が得られる。ピックアップされた画像情報を読み取るために画像センサマトリックスの電荷の検出用の方法は例えば欧州特許出願ＥＰ０４４０２８２、ＥＰ０４４４７２０から知られている。特に初期画像信号はＸ線画像センサマトリックスの補正ユニット２に結合するバス１３に供給される電子的ビデオ信号である。トラップされた電荷により初期画像信号はそれがまた残像に表れるように妨害される。補正ユニット２は初期画像信号からそのような妨害を除去し、モニタ１４及び／又はバッファ１５に補正された画像信号を供給する。モニタ１４ではＸ線画像の画像情報は残像なしに表示される。斯くして表示された画像はほとんどコントラストのない詳細が良好に可視化されるような高診断品質を有する。バッファ１５に記憶された画像は更に処理され及び／又は例えばハードコピーユニットが透明シート上に画像をプリントするように画像のハードコピーを形成するハードコピーユニットに供給される。
初期画像信号を補正するために適切な補正係数（ＣＶ）が選択ユニット５によりメモリ３から選択される。選択された補正値（ＣＶ）は初期画像信号（ＩＳ）と共に計算ユニット４に供給される。計算ユニットは初期画像信号（ＩＳ）の信号レベルと補正値（ＣＶ）から補正された画像信号（ＣＳ）の信号レベルを計算する。メモリ３が露出パラメータの問題の値に対して補正値を含まない場合には正確な補正値が記憶された補正値の間の補間により得られる。選択ユニット５は問題の補正値を含むメモリ３の適切なアドレスを示すために選択信号（ＳＳ）をメモリ３に供給する。選択信号はセンサ素子にトラップされた電荷を生じさせた前のＸ線露出の露出パラメータ（ＥＰ）を表す。特に制御ユニット６は前のＸ線パルスのピーク放射強度、前のパルスの持続時間、前のパルス数、及び／又はパルスレート及び最新のＸ線パルスから経過した時間のような露出パラメータを供給する。制御ユニット６は露出パラメータの問題の値を受けるようにＸ線源１０の高電圧発生器１６に結合される。
制御ユニットは更にＸ線がＸ線センサマトリックスに入射しないときに基準画像（ＲＩ）を形成するよう配置される。基準画像を形成するために制御ユニットはＸ線画像センサマトリックス１内の残りの電荷を検出するよう制御信号（ＣｔＳ）を供給する。好ましくは初期画像信号と前の照射との間の遅延及び較正画像信号の発生と較正Ｘ線露出との間の遅延は等しくなるように配置される。それで基準画像の信号レベルはそれぞれのセンサ素子に受容されたＸ線線量で較正画像信号の信号レベルに対応する。斯くしてそれぞれのセンサ素子に対して問題の補正値の組は基準画像の信号レベルにより容易に選択される。選択された補正値の組は問題のセンサ素子のトラップされた電荷の時間に関する減衰を表す。
更に制御ユニット６はＸ線画像センサマトリックス１を補正ユニットの画像モードと較正モードとの間で切り換えるよう配置される。較正モードでは所定の一連の較正Ｘ線露出がモデルパラメータの問題の値が計算ユニット４により得られるよう実施される。計算ユニット４は実質的に数学モデルに基づき補正値を得る。
計算ユニット４は好ましくは補正値により初期画像信号の実時間補正に特に適している高速プロセッサを含む。加えて計算ユニット４は較正信号及び計算モデルパラメータを記録するよう制御する別の適切にプログラムされた汎用処理ユニットを有する。汎用処理ユニットは露出パラメータを受けるよう制御ユニット６に結合される。汎用処理ユニットはまた較正信号を受けるようにバス１３と結合される。汎用処理ユニットはメモリ３に補正値を供給する。特に汎用処理ユニットは数学的モデルによる計算をなすのに適切なプログラム可能なハードウエアを含む。

Claims (2)

1. − Ｘ線画像から初期画像信号を得るＸ線画像センサマトリックス、及び
   − 前記初期画像信号から補正された画像信号を得る補正ユニット、
   を有するＸ線検査装置であって、
   前記補正ユニットは、
   − 較正モードにおいて前記Ｘ線画像センサマトリックスを所定の較正Ｘ線露出で照射し、該照射から制御された期間の後に前記Ｘ線画像センサマトリックスを読み出すことによって決定された第１の補正値を格納するメモリ、
   − 前記Ｘ線画像センサマトリックスの先行Ｘ線露出の露出パラメータに基づき、前記メモリに格納された前記第１の補正値から第２の補正値を選択する選択ユニット、及び
   − （ｉ）撮像モードにおいて取得された前記初期画像信号の信号レベルと、（ｉｉ）前記第１の補正値から前記選択ユニットによって選択され、前記メモリから読み出された前記第２の補正値とから、前記補正された画像信号の信号レベルを計算する計算ユニット、
   を含む、ことを特徴とするＸ線検査装置。
2. 前記計算ユニットは、前記第１の補正値の補間を実行することにより、前記第１の補正値から第３の補正値を生成するよう構成され、且つ
   前記計算ユニットは、前記初期画像信号の信号レベル及び前記第３の補正値から、前記補正された画像信号の信号レベルを計算するよう構成される
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線検査装置。

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