JP4360459B2 - 二重エネルギ撮像又は多重エネルギ撮像の方法及びシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の背景】
本開示は一般的には、二重エネルギ撮像又は多重エネルギ撮像に関し、具体的には、アーティファクト、及び取得間での合計検査時間を最小にする二重エネルギ撮像又は多重エネルギ撮像用の検出器取得系列及びシステムに関する。
【０００２】
従来の放射線写真又は「Ｘ線」画像は、Ｘ線照射器と、写真フィルムで作製されているＸ線検出器との間に被撮像物体を配置することにより得られる。照射されたＸ線は物体を透過してフィルムを露光し、フィルム上の様々な点での露光度が、Ｘ線の経路に沿った物体の密度及び厚みによって決まる。
【０００３】
Ｘ線画像は多くの目的に用いることができる。例えば、目標物体の内部欠陥を検出することができる。加えて、内部構造又は整列関係の変化を決定することができる。さらに、画像が目標物の内部の物体の存在又は非存在を示すこともできる。Ｘ線撮像から得られた情報は、医療又は製造等の多くの分野で応用することができる。
【０００４】
現在、フィルム検出器の代わって固体ディジタルＸ線検出器（例えば、切り換え素子と、フォトダイオードのような感光性素子との配列）を用いることが一般的になっている。検出器の様々な点に入射したＸ線によって発生される電荷を読み取って、写真フィルム上のアナログ画像ではなく電子形態の物体のディジタル画像を形成するように処理する。ディジタル撮像は、画像を後に他の箇所へ電子的に伝送したり、被撮像物体の特性を決定する診断アルゴリズムで処理したり等することができるので有利である。
【０００５】
固体ディジタルＸ線検出器の一実施形態として、半導体電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及びフォトダイオードのパネルで構成されたものがある。パネルのＦＥＴ及びフォトダイオードは典型的には、行（走査線）及び列（データ線）を成して配列されている。ＦＥＴコントローラがＦＥＴをオン及びオフにする順序を制御する。ＦＥＴは典型的には、行単位でオンすなわち作動状態にされる。ＦＥＴをオンにすると、ＦＥＴチャネルを確立する電荷がトランジスタのソース及びドレインの両方からＦＥＴに引き込まれる。しかしながら、アモルファス・シリコンＦＥＴの性質が不完全であるため、ＦＥＴがオフになったときに電荷が一時的に保持され、この電荷が経時的に減衰しながら滲出することにより、所望の信号をオフセットの形態で損なう。各々のＦＥＴのソースはフォトダイオードに接続されている。各々のＦＥＴのドレインはデータ線を介して読み出し電子回路に接続されている。各々のフォトダイオードは光信号を積算して、検出器によって吸収されたＸ線に比例したエネルギを放出する。ＦＥＴのゲートはＦＥＴコントローラに接続されている。ＦＥＴコントローラは、フォトダイオードのパネルから放出された信号を順序付けた態様で読み取ることを可能にする。読み出し電子回路は、フォトダイオードから放出された信号を変換する。検出器内のフォトダイオードによって放出されて読み出し電子回路によって変換されたエネルギを取得システムが用いて、表示されるディジタル診断画像のピクセルを作動状態にする。ＦＥＴ及びフォトダイオードのパネルは典型的には、行単位で走査される。ディジタル診断画像の対応するピクセルは典型的には、行単位で作動状態になる。
【０００６】
Ｘ線検出器のＦＥＴは、フォトダイオードの充電及び放電を制御するスイッチとして動作する。ＦＥＴが開いているときに、関連するフォトダイオードは読み出し電子回路から切り離されてＸ線照射中に放電する。ＦＥＴが閉じると、フォトダイオードは読み出し電子回路によって初期電荷まで再充電される。線源からの吸収されたＸ線に応じた光がシンチレータによって放出される。フォトダイオードは放出された光を感知して部分的に放電する。このように、ＦＥＴが開いている間は、フォトダイオードはＸ線量を表わす電荷を保持する。また、ＦＥＴが閉じると、フォトダイオードに跨がる所望の電圧が復元される。所望の電圧を再び確立するための電荷測定量が、Ｘ線の照射時間にわたってフォトダイオードによって積算されたＸ線量の測定値となる。
【０００７】
ディジタルＸ線システムによる問題点の一因は、ディジタルＸ線検出器に用いられている半導体素子の光導電性である。光導電性は、物質の電子伝導性が物質内の電子の光学的（光）励起によって増大することである。固体Ｘ線検出器のスイッチとして用いられているＦＥＴは光導電性を呈する。理想的には、ＦＥＴスイッチは、フォトダイオードに復元される電荷を測定する電子回路からフォトダイオードを切り離す。光導電性を呈するＦＥＴは、ＦＥＴが開いたときでもフォトダイオードをシステムから完全には切り離さない。結果として、ＦＥＴは読み出し電子回路に過剰な電荷を伝達する。ＦＥＴが読み出し電子回路に過剰な電荷を伝達すると、ディジタル画像のピクセルを作動状態にするためにフォトダイオードから後に放出されるエネルギが影響を受ける可能性がある。ＦＥＴを介した意図しない電荷漏出によって、アーティファクトが発生する場合もあるし、或いはディジタルＸ線画像のピクセルの各々に非一様なオフセット値が加わって、画像に線アーティファクトを生ずる場合もある。
【０００８】
また、ＦＥＴ、及びアモルファス・シリコン製のその他の材料は、電荷保持と呼ばれている特徴を呈する。電荷保持は、構造化された現象であるので或る程度までは制御することができる。電荷保持は、ＦＥＴがオフになったときに、導電性チャネルを確立するためにＦＥＴに引き込まれている電荷のすべてが押し出されるとは限らないことによる現象に対応する。保持された電荷はＦＥＴがオフになった後も経時的にＦＥＴから漏出し、ＦＥＴから漏出した電荷は、Ｘ線制御システムがフォトダイオードから読み出した信号にオフセットを加える。
【０００９】
Ｘ線検出器のＦＥＴは、Ｘ線検出器の行を読み取るためにＦＥＴのゲートに電圧が印加されるときに電荷保持の特徴を呈する。検出器の各行は一般的には、所定の態様、系列及び時間間隔で読み出される。時間間隔は、Ｘ線画像の完全なフレームの読み出し動作間で区々である場合がある。電荷測定ユニットによって関連するフォトダイオードの電荷が読み取られた後にＦＥＴが開いたときに、ＦＥＴが電荷の一部を保持している。読み取り動作の間で、ＦＥＴによって保持されている電荷はＦＥＴから電荷測定ユニットへ漏出する。ＦＥＴから漏出する電荷量は、時間につれて指数的に減衰する。ＦＥＴから保持電荷のすべてが漏出する前に、次回の読み取り動作が生ずる。結果として、電荷測定ユニットは各回の読み取り動作時に、現在の走査線の読み取り動作中にＦＥＴによって保持されている電荷量を測定する。電荷測定ユニットはまた、今回の（検出器）読み取り動作及び前回の（検出器）読み取り動作の両方において、現在の走査線に（時間的に）先行する走査線で作動状態にされていたＦＥＴによって蓄積されていた電荷量も読み取る。
【００１０】
新たな読み取り動作が開始したときにＦＥＴから漏出する電荷を初期電荷保持と呼ぶ。単一のデータ線の各ＦＥＴ等のように多数のＦＥＴに蓄積されている初期電荷保持は結合して、当該列についての電荷保持オフセットを形成する。電荷保持オフセットは、Ｘ線検出器パネルの各行が読み取られる速度に基づいて変動する。読み取り動作間の間隔が長くなると電荷の減衰が増大する。パネルの各行が読み取られるにつれて、電荷保持オフセットは定常状態値になるまで蓄積する。電荷保持速度の定常状態値は、ＦＥＴの電荷の指数的減衰速度に等しい速度でパネルの各行が読み取られている点を表わす。
【００１１】
Ｘ線照射時にも、ＦＥＴ光導電性の結果としてＦＥＴに電荷が発生することによる類似の現象が起こる。照射の終了時にＦＥＴがオフになったときにも、付加的な電荷がやはり漏出して、電荷保持と類似の態様で読み取り信号に加わる。しかしながら、ＦＥＴ光導電性によるこの付加的な電荷はＸ線検出器に入射するＸ線に関連しているので除去することができない。光導電を行なうＦＥＴの数及びＦＥＴによって伝導される電荷量は、Ｘ線照射量及び被撮像物体に依存しているばかりでなく、各々のＦＥＴの個別の特性にも依存している。固体Ｘ線検出器は行（走査線）及び列（データ線）に沿って構造化されているので、ＦＥＴ内の過剰電荷は構造化された画像アーティファクト（例えば、ピクセル、線、形状）又はオフセットを生ずる可能性がある。
【００１２】
ディジタル撮像過程では、画像は一般的には、検出器の読み取り値から直接形成される訳ではない。寧ろ、ディジタルの読み取り値は、より明瞭な画像を形成するように処理される。具体的には、画像は通常、照射が行なわれる時刻の前に検出器の光導電性によって生ずる「オフセット」を除去するように処理される。オフセットの性質は、検出器の電流漏出、温度、背景放射線、及び他の様々な要因によって決まる。オフセットは望ましくは、よりよい画質を与えるように検出器読み取り値から除去される。
【００１３】
二重エネルギ撮像では、異なるＸ線スペクトルを用いて連続して二回のＸ線取得を行なって、骨のみの画像及び軟組織のみの画像を形成することにより、小結節及び石灰化の見易さを高める。Ｘ線スペクトルは、Ｘ線発生器のエネルギ及び／又は用いられているスペクトル・フィルタによって修正される。二回の取得間での患者の運動を最小限にするために、これらの取得は時間的に可能な限り近接して取得される。二回の取得間での患者の運動は二重エネルギ画像にアーティファクトを生ずることになる。
【００１４】
ディジタル放射線撮影（ＤＲ）システムが二重エネルギ・モードで動作している場合には、検出器は二回の照射の間に読み取られなければならない。「通常の」放射線取得系列は、第一のＸ線量照射（Ｘｒａｙ₁）、第一のＸ線量照射の後の第一の遅延（Ｄｅｌａｙ₁）、第一の遅延の後の第一の読み取り（Ｒｅａｄ₁）、第一の読み取りの後の第二のＸ線量照射（Ｘｒａｙ₂）、第二のＸ線量照射の後の第二の遅延（Ｄｅｌａｙ₂）、及び第二の遅延の後の第二の読み取り（Ｒｅａｄ₂）を含んでいる。典型的には、一定回数の検出器「スクラブ（scrub）」を照射Ｘｒａｙ₁と照射Ｘｒａｙ₂との間で行なう。これらのスクラブはＸ線照射を行なわない検出器読み取りであって、アモルファス・シリコンＦＥＴの電気的安定性を保持すると共に画像遅延を減少させる役割を果たす。
【００１５】
患者の運動に起因するアーティファクトが存在しないようにして可能な限り高速に検出器を確実に読み取るためには、Ｘ線取得は可能な限り近接していなければならない。Ｘ線取得を可能な限り確実に近接させるためには、最短化のための限界時間は、Ｘｒａｙ₁の持続時間、Ｄｅｌａｙ₁の持続時間、Ｒｅａｄ₁の持続時間、及びＸｒａｙ₂の持続時間の合計に等しくなる。これらのパラメータの典型的な値は、Ｘｒａｙ₁が５０ミリ秒、Ｄｅｌａｙ₁が５０ミリ秒、Ｒｅａｄ₁が１８０ミリ秒、及びＸｒａｙ₂が５０ミリ秒である。従って、この限界時間の推定値は５０＋５０＋１８０＋５０＝３３０ミリ秒となる。臨床研究及び調査研究の示唆によると、患者の運動によるアーティファクトを完全に除去するためには、二重エネルギ胸部検査時に心臓の運動及び肺を伝導する圧力波を凍結するのに限界時間を５０ミリ秒にする必要がある。
【００１６】
この限界時間が重要となるその他の医用撮像分野には、骨塩密度測定（ＢＭＤ）及びトモシンセシスがある。ＢＭＤは二重エネルギ応用を用いるが、最新式のシステムは１ｍｍ²のピクセル・ピッチを用いているので空間分解能は重大ではない。トモシンセシスは、多数の画像、すなわち任意の高さでの断層画像を再構成するのに用いられる一連の低線量画像をディジタル検出器によって取得することにより行なわれる。トモシンセシスは、線形、円形、楕円形、内サイクロイド等を含めた多くの異なる管運動を実行することができる。トモシンセシスでは画像系列が取得され、典型的な画像数は５〜５０である。
【００１７】
高速取得手法は一般的には、固体検出器にアーティファクトを生ずる傾向を有する。如何なる画像取得であれ、アーティファクトを最小限にし且つ／又は除去して、画像の診断値の劣化を防がなければならない。これらのアーティファクトにはピクセル・アーティファクト、線アーティファクト及び形状アーティファクトがあるがこれらに限定されない。これらのアーティファクトの原因の例には、遅延、ゲイン・ヒステリシス、及びタイミング・モード変更がある。これらのアーティファクトは、Ｘ線画像又はオフセット画像のいずれにも現われる可能性がある。このようなものとして、高速撮像読み取りシナリオは、如何なる画像アーティファクトも混入させずに限界時間を最適化するものでなければならない。
【特許文献１】
米国特許第６４１８１８９号
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上述の短所及び欠陥並びにその他の短所及び欠陥は、二重エネルギ画像又は多重エネルギ画像のアーティファクトを最小にする方法によって克服乃至緩和される。この方法は、第一の照射区間にエネルギ源からの第一回の照射で検出器を照射する工程と、第一の照射区間の後に、第一の読み取り時間に第一の画像データ集合を取得する工程と、第一の読み取り時間の後に、第二の照射区間にエネルギ源からの第二回の照射で検出器を照射する工程と、第二の照射区間の後に、第二の読み取り時間に第二の画像データ集合を取得する工程と、第二の読み取り時間の後に、検出器をスクラブする工程と、スクラブの後に、検出器から第一のオフセット画像を取得する工程と、第一のオフセット画像の取得の後に、検出器から第二のオフセット画像を取得する工程と、第一の画像データ集合における電荷保持効果を補償するために第一のオフセット画像を適用する工程と、第二の画像データ集合における電荷保持効果を補償するために第二のオフセット画像を適用する工程とを含んでいる。
【００１９】
本発明の一実施形態では、この方法は、上述の各工程を複数のフレームについて繰り返す工程を含んでいる。他の実施形態は、照射の線量を変化させる工程と、検出器のゲインを変化させる工程と、検出器のピクセル取得分解能を変化させる工程と、第一の読み取り時間と第二の読み取り時間との間では検出器をスクラブしないでおく工程とを含んでいる。
【００２０】
本発明の上述の特徴及び利点並びにその他の利点及び特徴は、当業者であれば以下の詳細な説明及び図面から認識且つ理解されよう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
例示的図面において、類似した要素は各図面で同様の番号を付されている。
【００２２】
図１は、本発明の好適実施形態に従って用いられるイメージング・システム１００を示している。イメージング・システム１００は複数のサブシステムを含んでいる。説明のみの目的のために、イメージング・システム１００を二重モードＸ線システムとして説明する。本発明は、例えばγ線のような他のモダリティにも同様に適用され得ることが理解されよう。加えて、本発明は、例えばトモシンセシス・システムのような多重画像システムにも適用され得ることが理解されよう。トモシンセシスは、ディジタル検出器で多数の画像（典型的には５〜５０の画像）を取得して断層画像を再構成することにより行なわれる。トモシンセシスは、線形、円形、楕円形、内サイクロイド等を含めた多くの異なる管運動を用いて実行することができる。
【００２３】
イメージング・システム１００は、Ｘ線検出器１１０、Ｘ線検出器走査域１１５、Ｘ線源１２０、シンチレータ１２５のようなサブシステムを含んでいる。イメージング・システム１００はまた、読み出し電子回路１４５を備えた画像取得ユニット１４０を含んでいる。
【００２４】
患者１３０又は目標物体がイメージング・システム１００に配置される。Ｘ線源１２０は患者１３０の上方に配置される。Ｘ線検出器１１０は患者１３０の下方に配置される。シンチレータ１２５は患者１３０とＸ線検出器１１０との間に配置される。Ｘ線は、Ｘ線源１２０から患者１３０を介してシンチレータ１２５へ透過する。シンチレータ１２５は、Ｘ線源１２０から患者１３０を透過したＸ線に応じた光を放出する。放出された光はＸ線検出器１１０及びＸ線検出器走査域１１５へ伝達される。
【００２５】
図２は、Ｘ線検出器１１０内の固体Ｘ線検出器走査域１１５の一例を示している。Ｘ線検出器走査域１１５は、Ｘ線画像のピクセルに対応するセル２１０で構成されている。セル２１０は列２２０及び行２３０を成して配列されていてよい。セル２１０は、行２３０に沿って走査線によって制御されており、列２２０に沿ってデータ線によって読み出される。１以上のセル２１０がＸ線画像の１以上のピクセルに一意にマッピングされる。ピクセルは、患者１３０の所望のディジタルＸ線画像を形成するように作動状態にされる。
【００２６】
図３は、Ｘ線検出器１１０内の固体Ｘ線検出器走査域１１５のさらに低レベルの図の一例である。各々のセル２１０がフォトダイオード３２０と電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）３３０とを含んでいる。データ線３４０がセル２１０を画像取得モジュール１４０の読み出し電子回路１４５に接続している。読み出し電子回路１４５を通じて、画像取得ユニット１４０はＸ線検出器走査域１１５からＸ線画像を取得する。
【００２７】
画像取得モジュール１４０は、Ｘ線検出器走査域１１５のセル２１０からデータ線３４０を介して信号を受け取ることによりＸ線検出器走査域１１５からＸ線画像を取得することができる。データ線３４０からの信号は、フォトダイオード３２０に蓄積されている電荷によって発生され得る。フォトダイオード３２０に蓄積されている電荷は、フォトダイオード３２０による光吸収によって生じ得る。光は、シンチレータ１２５によるＸ線エネルギの吸収に応じて、フォトダイオード３２０の直上に位置するシンチレータ１２５によって放出される。ＦＥＴ３３０は、フォトダイオード３２０に蓄積されている電荷がデータ線３４０を介して信号として伝達されることを可能にする。ＦＥＴ３３０は、画像取得モジュール１４０に設けられているＦＥＴコントローラ（図示されていない）によって作動状態にされることができる。画像取得モジュール１４０によって受信された信号は、ＦＥＴ３３０の電荷保持特性及び光導電効果によって生ずるオフセットを含んでいる可能性がある。
【００２８】
システム１００の動作は、図４の流れ図及び図５の取得系列時間線を参照して全体的に記述することができる。先ず図５を参照すると、線５１０は、照射の系列及びタイミングを制御する照射制御信号を表わしており、照射信号５１０が高になるとＸ線源１２０がオンになり、信号５１０が低になるとＸ線源１２０はオフになる。線５１５は、検出器１１０からデータを読み出す系列及びタイミングを制御する取得制御信号を表わす。以下に記載する図４の様々な工程は、図５のそれぞれの時間工程として示される。
【００２９】
図４のステップ４０２では、検出器１１０を１回以上「スクラブ」する。すなわち、照射を行なわず且つ画像データを送信せずに検出器読み取りを行なう。図４のステップ４０４では、検出器１１０をエネルギ源１２０からの第一回の照射で照射する。好適実施形態では、第一回の照射は低線量照射であって、相対的に暗い画像を形成する。相対的に暗い画像は、相対的に明るい画像よりも小さい光導電効果を有し得る。ステップ４０６では、第一回の照射から第一の画像データ集合を取得する。第一の画像データ集合は、第一の遅延の後に取得される。好ましくは、第一の遅延は相対的に暗い画像の光導電効果を減少させる上で最短の遅延とする。典型的には、光導電効果は、相対的に明るい画像よりも相対的に暗い画像の方が小さい。従って、相対的に暗い画像のための遅延時間は、相対的に明るい画像のための遅延時間よりも短くなる。第一の画像データ集合は、第一の読み取り時間に検出器１１０から取得されてよい。好ましくは、第一の読み取り時間は第二の読み取り時間よりも短く、その理由は、第一の画像データ集合は、第二回の相対的に高線量の照射による画像よりもダイナミック・レンジが小さい相対的に暗い画像データ集合を含んでいるからである。ダイナミック・レンジが相対的に小さい相対的に暗い画像は、検出器１１０の各々の線３４０のデータを変換するのに相対的に少ない変換レベルを用いればよい。
【００３０】
ステップ４０８では、検出器１１０のゲインを小さくする。例えば、個別のＦＥＴ３３０のゲインを大きくしてよい。検出器１１０のゲインを小さくすることにより、第二回の（相対的に高線量の）照射に応じて発生されるピクセルと第一回の（相対的に低線量の）照射に応じて発生されるピクセルとが正規化される。
【００３１】
ステップ４０８ではまた、ピクセル取得分解能を、第一の画像データ集合を取得するステップ４０６で用いたものよりも高くする。第一の画像データ集合を取得するのに用いられる低いピクセル取得分解能は、例えばピクセル・ビニング（binning）によって達成され得る。すなわち、検出器１１０のセル２１０のすべてよりも少ないセルからデータを取得することにより達成される。例えば、検出器１１０が２０４８×２０４８のピクセル素子の検出器（２０４８×２０４８のセル）である場合には、低いピクセル取得の画像はセルのうち１０２４×１０２４からの出力のみを用いて読み取ればよい。このことは、読み取り過程でピクセルをビニングすることにより達成することができる。例えば、２×２ビニングは、四つのピクセル（列方向に二つ、行方向に二つ）から成る各々の群を単一のピクセルとして結合するものである。これにより、画像寸法が１０２４×１０２４セルに減少する。利点は、１０２４×１０２４のピクセルは相対的に高速に（２×２の場合で５０％）読み出して転送することができることであり、これにより任意の二つのＸ線パルスの間の時間量が減少する。代償は画像分解能である。全体の過程を最適化するために、分解能に背反して時間区間に加重する。ステップ４０８では、ステップ４１０の第二回の（相対的に高線量の）照射では相対的に高い分解能の画像（例えば２０４８×２０４８セルの画像）が用いられるように、分解能を増大させる。
【００３２】
ステップ４１０では、検出器１１０をエネルギ源１２０からの第二回の照射で照射する。好ましくは、第二回の照射は相対的に高線量の照射とする。典型的には、相対的に高線量の照射は相対的に明るい画像を形成する。ステップ４１２では、第二回の照射から第二の画像データ集合を取得する。第二の画像データ集合は、第二の遅延の後に取得される。第二の画像データ集合は、第二の読み取り時間に検出器１１０から取得される。第二の読み取り時間は、第一の読み取り時間よりも長くてよい。相対的に高線量の（第二回の）照射によって生ずる相対的に明るい画像は、相対的に低線量の（第一回の）照射によって生ずる相対的に暗い画像よりも広いダイナミック・レンジを有する。相対的に広いダイナミック・レンジは、相対的に暗い画像よりも多くの変換レベルを用いてよい。
【００３３】
ステップ４１４では、検出器１１０を再び１回以上スクラブする。注目すべきことは、ステップ４０４での照射とステップ４１０での照射との間にはスクラブが行なわれないことである。典型的な放射線撮影系列では、Ｘ線照射間に多数回のスクラブ（典型的には４回以上）が行なわれる。このことは、アモルファス・シリコン基材の電気的安定性を保持すると共に画像遅延を減少させる役割を果たす。本発明では、オフセット及び遅延の管理によって、第二の画像データ集合が取得された後にスクラブを行なうことを可能にしており、これにより、照射間の限界時間を短縮している。
【００３４】
ステップ４１６では、検出器１１０は第一のオフセット画像を取得する。オフセット画像は「暗」走査であって、検出器１１０のＦＥＴを作動状態にしてデータを記録する。ステップ４１６の第一のオフセット画像とステップ４０６の第一の画像データ集合の両方のフレーム同士の間での時間を一貫したものとして、ＦＥＴの電荷保持の効果を決定することを可能にする。すなわち、４０２の終点から４０６の始点までの時間と４１４の終点から４１６の始点までの時間とを等しくする。所望の物体の実際の「照射された」走査から「暗」走査を減算することにより、ステップ４０６の第一の画像データ集合に対する電荷保持効果を除去することができる。
【００３５】
ステップ４１８では、検出器１１０は第二のオフセット画像を取得する。第一のオフセット画像と同様に、ステップ４１８の第二のオフセット画像とステップ４１０の第二の画像データ集合の両方のフレーム同士の間での時間を一貫したものとして、ＦＥＴの電荷保持の効果を決定することを可能にする。所望の物体の実際の「照射された」走査から「暗」走査を減算することにより、ステップ４１２の第二の画像データ集合に対する電荷保持効果を除去することができる。
【００３６】
図４に示す実施形態は好ましくは、自動照射制御（ＡＥＣ）を採用しているシステム１００に用いられる。ＡＥＣを備えたシステムは、集積電子回路に結合されているＸ線感受性電離箱とフィードバック制御信号とを利用してＸ線源１２０を制御する。ＡＥＣの設定は、所望のＸ線レベルを設定する（典型的には操作者によって）ことを含んでおり、この設定は較正済みの伝達関数を介して積算電圧閾値へ変換される。動作時には、積算回路をリセットし、Ｘ線を作用状態にし、閾値に達するまでＸ線レベルを積算して、閾値に達した時刻に制御信号によってＸ線を停止させる。この動作時には、実際の照射時間は先験的には既知でない。ディジタル検出器及びそのオフセットはフレーム間で時間感応性である。このため、図４の実施形態では、Ｘ線取得とオフセット取得との間でのタイミングの一貫性が保持されている。
【００３７】
システムがＡＥＣの制御下ではなく手動制御下にある場合には、検出器タイミングは既知であり、画像系列内のすべてのＸ線画像について同じになるように設定される。すべてのＸ線フレームについてタイミングが同じであるので、単一のオフセットしか必要でなく、この単一のオフセットをＸ線と同じタイミングで取得する。従って、システム１００が手動制御を採用している場合の実施形態では、オフセット取得は一回しか必要でなく、このオフセット取得は好ましくは、第一回の照射の前に行われる。従って、図４を参照してシステム１００が手動制御を採用している場合の実施形態では、ステップ４１６及び４１８は省かれて、オフセット画像を取得する工程がステップ４０４の前に（例えばステップ４０２とステップ４０４との間に）実行される。
【００３８】
ステップ４２０では、検出器を再びスクラブする。ステップ４２２では、フレームをさらに取得すべきか否かを判定する。取得されるべきフレームがこれ以上存在しない場合には、本方法は終了する。取得すべきフレームがさらに存在する場合には、本方法はステップ４２４へ進んで、検出器１１０のゲインを大きくする。検出器１１０のゲインを大きくすることにより、第二回の（相対的に高線量の）照射に応じて発生されるピクセルと第一回の（相対的に低線量の）照射に応じて発生されるピクセルとが正規化される。
【００３９】
ステップ４２０ではまた、ピクセル取得分解能を、第二の画像データ集合を取得するステップ４１２で用いたものよりも低下させる。前述のように、ピクセル取得分解能を低下させることは、例えばピクセル・ビニングによって達成され得る。すなわち、検出器１１０のセル２１０のすべてよりも少ないセルからデータを取得することにより達成される。ステップ４２４では、ステップ４１０の第一回の（相対的に低線量の）照射では相対的に低い分解能の画像（例えば１０２４×１０２４セルの画像）が用いられるように、分解能を低下させる。
【００４０】
図４の方法は、すべてのフレームが取得されるまで続行する。
【００４１】
ステップ４０６及びステップ４１２は、読み出しのダイナミック・レンジを小さくすることにより検出器読み取り時間を短縮するように作用する。ステップ４０６では、フレーム当たりの線量はステップ４１２で用いられるものよりも少なくなる。前述のように、フレーム当たりの線量を減少させると、ＦＥＴに対する光導電効果が小さくなり、これにより、限界時間を短縮することが可能になる。トモシンセシスの場合のように高速で多数のフレームを取得すべき場合には、ダイナミック・レンジを系列全体について小さくしてよい。すなわち、高速での多数のフレームの場合には、Ｘ線源１２０は、フレーム当たりの線量が、汎用目的の放射線撮影照射に比べて２分の１〜１０分の１まで減少するように構成することができる。すなわち、フレーム当たりの線量は、汎用目的の放射線撮影照射の１．０マイクロレントゲンから、約０．１マイクロレントゲン〜０．５マイクロレントゲンの範囲まで減少させることができる。このようなダイナミック・レンジの縮小は、変換レベルの数の減少につながる。各々の変換レベルは、線当たり固定した時間量を「代償」とする。従って、このように変換レベルの数を減少させると、変換時間が線当たり数マイクロ秒（２マイクロ秒〜１０マイクロ秒）短縮し得る。２０４８本の線を備えた検出器を用いる場合に、この減少を合計すると１０ミリ秒〜２０ミリ秒となる。
【００４２】
ステップ４０８及びステップ４２４は、ピクセル取得分解能を低下させることにより検出器読み取り時間を短縮するように作用する。トモシンセシスの場合のように高速で多数のフレームを取得すべき場合には、ピクセル取得分解能を系列全体について低下させてよい。すなわち、高速での多数のフレームの場合には、検出器１１０は、系列全体について低いピクセル取得分解能（例えば１０２４×１０２４）を与えるように構成することができる。代替的には、第二の画像データ集合を取得するステップ４１２で「低い」ピクセル取得分解能（例えば１０２４×１０２４）を用いて、第一の画像データ集合を取得するステップ４０２ではさらに低いピクセル取得分解能を用いることもできる。
【００４３】
電荷積算時間（すなわちＦＥＴの「オン」時間）を長くして動作させることにより限界時間をさらに短縮することもできる。これにより第一フレーム遅延の量が減少する。というのは、本発明ではさらに多くの電荷を変換するために時間定数を大きくすることができるからである。一般的には、これにより、走査線読み取り当たりに必要な時間が長くなるため、検出器読み取り時間が長くなる。遅延を減少させる一般的な方法では、検出器をスクラブしている。スクラブは、完了するのに検出器読み取りの一区間全体を必要とする。従って、ＦＥＴのオン時間を長く（走査線当たり数マイクロ秒）しても、付加的な検出器読み取りよりも遥かに短時間となる（数ミリ秒）。
【００４４】
以上、Ｘ線取得時間の間での時間を短縮して、患者の運動を最小限にすると共に検出器アーティファクトの可能性を最小限にする方法を記載した。また、この方法は、合計検査時間を最短にすると共に、画質の問題を犠牲にせずに検出器の高速な読み取りを可能にする。本方法を組み入れたシステムについても記載した。
【００４５】
好適実施形態を参照して本発明を記載したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変形を施しまた本発明の諸要素を均等構成で置換し得ることが理解されよう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱せずに本発明の教示に合わせて具体的な状況又は材料を調節する多くの改変を施してもよい。従って、本発明は、本発明を実施するのに想到される最良の態様として開示された特定の実施形態に限定される訳ではなく、本発明は、特許請求の範囲に含まれるすべての実施形態を包含しているものとする。さらに、第一、第二等の用語の使用は如何なる順序又は重要性をも表わすものではなく、第一、第二等の用語は一方の要素を他方の要素と区別するために用いられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】イメージング・システムの概略図である。
【図２】固体Ｘ線検出器の平面図である。
【図３】固体Ｘ線検出器の概略図である。
【図４】図１の診断イメージング・システムの全体的な動作を示す流れ図である。
【図５】図１の診断イメージング・システムの撮像系列の一例を示すプロット図である。
【符号の説明】
１００ イメージング・システム
１１５ Ｘ線検出器走査域
２１０ セル
２２０ セルの列
２３０ セルの行
３２０ フォトダイオード
３３０ 電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
３４０ データ線
５１０ 照射制御信号
５１５ 取得制御信号

Claims (13)

1. 二重エネルギ撮像又は多重エネルギ撮像のためのシステム（１００）においてアーティファクト及び取得間の合計検査時間を最小にするために前記システム（１００）が作動する方法であって、
   （ａ）エネルギ源（１２０）からの第一回の照射で検出器（１１０）を照射する、第一の照射区間（４０４）の後、第一の遅延の後に、第一の読み取り時間（４０６）に第一の画像データ集合を前記システム（１００）が取得する工程と、
   （ｂ）前記第一の読み取り時間（４０６）の後、前記エネルギ源（１２０）からの第二回の照射で前記検出器（１１０）を照射する、第二の照射区間の後に、第二の読み取り時間（４１２）に第二の画像データ集合を前記システム（１００）が取得する工程と、
   （ｃ）前記第二の読み取り時間（４１２）の後に、前記検出器（１１０）を前記システム（１００）がスクラブする工程（４１４）と、
   （ｄ）前記スクラブする工程（４１４）の後に、前記検出器（１１０）から第一のオフセット画像を前記システム（１００）が取得する工程（４１６）と、
   （ｅ）前記第一のオフセット画像を前記システム（１００）が取得する前記工程（４１６）の後に、前記検出器（１１０）から第二のオフセット画像を前記システム（１００）が取得する工程（４１８）と、
   （ｆ）前記第一の画像データ集合における電荷保持効果を補償するために前記第一のオフセット画像を前記システム（１００）が適用する工程と、
   （ｇ）前記第二の画像データ集合における電荷保持効果を補償するために前記第二のオフセット画像を前記システム（１００）が適用する工程とを備えた方法。
2. 複数のフレームについて前記工程（ａ）〜（ｇ）を前記システム（１００）が繰り返す工程をさらに含んでいる請求項１に記載の方法。
3. 前記第一の読み取り時間（４０６）の後に且つ前記第二の照射区間（４１０）の前に、前記検出器（１１０）のゲイン又はピクセル取得分解能を前記システム（１００）が変化させる工程（４０８）をさらに含んでいる請求項１に記載の方法。
4. 前記第一回の照射（４０４）は前記第二回の照射（４１０）よりも低線量であり、前記第一回の照射（４０４）は前記第二回の照射（４１０）よりも短い請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. 前記検出器（１１０）は多数のセル（２１０）を含んでおり、前記方法は、前記検出器（１１０）のピクセル取得分解能を低下させる（４０８）ために前記検出器（１１０）のセル（２１０）に対応するピクセルを前記システム（１００）がビニングする工程をさらに含んでいる請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 前記検出器（１１０）は、前記第一の読み取り時間（４０６）と前記第二の読み取り時間（４１２）との間ではスクラブされない請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. 二重エネルギ撮像又は多重エネルギ撮像のためのシステム（１００）であって、第一の照射区間（４０４）及び該第一の照射区間（４０４）の後の第二の照射区間（４１０）においてエネルギを放出するように構成されているエネルギ源（１２０）と、複数のセル（２１０）を含んでいる検出器（１１０）であって、
   前記第一の照射区間（４０４）において放出された前記エネルギを前記第一の照射区間（４０４）の後、第一の遅延の後に受け取ると共に、前記第一の照射区間（４０４）において放出された前記エネルギを示す第一の画像データ集合（４０６）を形成し、
   前記第二の照射区間（４１０）において放出された前記エネルギを受け取ると共に、前記第二の照射区間（４１０）において放出された前記エネルギを示す第二の画像データ集合（４１２）を形成し、
   前記第二の照射区間（４１０）から第１の所定の時間量の後の前記複数のセル（２１０）における保持電荷を示す第一のオフセット画像データ集合（４１６）を形成して、該第一のオフセット画像データ集合（４１６）が形成されてから前記第１の所定の時間量とは異なる第２の所定の時間量の後の前記複数のセル（２１０）における保持電荷を示す第二のオフセット画像データ集合（４１８）を形成するように構成されている検出器（１１０）と、前記第二の照射区間（４１０）から前記第１の所定の時間量の後の前記複数のセル（２１０）における前記保持電荷を補償するために前記第一のオフセット画像（４１６）を適用すると共に、前記第一のオフセット画像データ集合（４１６）が形成されてから前記第２の所定の時間量の後の前記複数のセル（２１０）における前記保持電荷を補償するために前記第二のオフセット画像（４１６）を適用するように構成されている画像取得モジュール（１４０）とを備えたシステム（１００）。
8. 前記第一の照射区間（４０４）に放出される前記エネルギは、前記第二の照射区間（４１０）に放出される前記エネルギよりも低線量であり、前記第一回の照射（４０４）は前記第二回の照射（４１０）よりも短い請求項７に記載のシステム（１００）。
9. 前記第一の照射区間（４０４）及び前記第二の照射区間（４１０）に放出される前記エネルギは約０．１ミリレントゲン〜約０．５ミリレントゲンの線量にある請求項７に記載のシステム（１００）。
10. 前記第一の照射区間（４０４）に放出される前記エネルギを受け取った後に且つ前記第二の照射区間（４１０）に放出される前記エネルギを受け取る前に、前記検出器（１１０）のゲインを変化させる（４０８）請求項７に記載のシステム（１００）。
11. 前記第一の画像データ集合（４０６）の分解能は前記第二の画像データ集合（４１２）の分解能と異なっている請求項７に記載のシステム（１００）。
12. 前記第一の画像データ集合（４０６）及び前記第二の画像データ集合（４１２）は、前記セル（２１０）に対応するピクセルをビニングすることにより取得される請求項７に記載のシステム（１００）。
13. 前記検出器（１１０）は前記第一の照射区間（４０４）と前記第二の照射区間（４１０）との間ではスクラブされない請求項７に記載のシステム（１００）。

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