JP4472407B2 - 多数のｘ線画像を使用して連続画像を作る方法 - Google Patents

Description

本発明は、直接デジタル放射線写真画像化を使用して画像を得る方法に関する。

より特別には、本発明は、多数のセンサーを使用する直接デジタル放射線写真に関する。

例えば医学用のアナログ放射線写真画像化は、伝統的に、Ｘ線を光に変換する蛍光層、及び胸部Ｘ線に使用されるような比較的大きい視野に対する例えば３５×４５ｃｍの写真フィルムの組合せを使用して実行される。蛍光体から出た光はフィルムにより獲得され、これがフィルム上の画像を得るために現像される、
蛍光層がなくフィルムだけを使う直接法があるが、これは低効率であることが特徴であり、かつフィルムの露光に要求される高い放射線量のため医療用に使用することはできない。

両方法は、放射線写真フィルムを化学的に処理しなければならず、これが薬品廃棄物と時間の損失とを導く欠点を持つ。

コンピューター放射線写真（CP,computed radiography）として知られる第１のデジタルＸ線システムは、Ｘ線暴露中、放射線画像に暴露される記憶エネルギー解放用蛍光シートを使用する。刺激可能な蛍光体が暴露の際に放射線画像を記憶し、その後、蛍光板を走査する刺激用放射線を使用し、画像状に記憶されたエネルギーを光として解放し、記憶されたエネルギー画像が読み出される。光は検出され、そして光検知器及び処理用電子回路により電子画像が作られ、その後、これがデジタル化される。

Ｘ線暴露と画像の読出しとの間に常に時間の損失がある。逐次暴露のための蛍光板の充電もまた煩雑であり、画像化装置のオペレーターによる介入を必要とする。

電子的センサーを使用してリアルタイムで放射線画像を読み出すデジタル直接Ｘ線システム（ＤＲ）がある。このシステムは、２個の主要なクラスに分割することができる。
１．Ｘ線から電子への直接変換を使用するシステム。入射放射線は、放射線を例えばＸ線 の強度に応じた電子空孔の対に転換する光導電性材料に達する。作られた電荷は光導電 体を支持しているシリコンベースのチップに集められる。

典型的に使用される変換材料は、アモルファスセレニウム、Ｍｏ、ヨウ化鉛、ヨウ化 水銀、ＣｄＴｅ ＣｄＺｎＴｅなどである。
２．現在の大多数のシステムは間接変換センサーを使用する。このセンサーは、Ｘ線を可 視光に変換する変換層としてシンチレーター又は蛍光層を有し、次いで、光を電子に変 換する電子式光センサーアレイによりこの光が検出される。変換層に使用される材料は 、例えばガドリニウムオキシサルファイド又はヨウ化セシウムとすることができる。

本質的に、変換層は、効果的な検出を行いそして患者の最低可能な被爆量を達成する ためにＸ線の多くの部分を吸収する。うまく設計された電子回路システムは、典型的に フィルムによるＸ線検出の２倍の効率を達成するであろう。

現存のデジタルシステム及び短所の詳細な説明は以下の通りである。

現在のシステムの大部分は、アモルファスシリコン技術で作られた平パネルである。タイプ１の場合の光導電性材料で覆われたａ−Ｓｉアドレス用トランジスターのマトリックスアレイがある。事例２においては、蛍光体で覆われたａ−Ｓｉフォトダイオード及びａ−Ｓｉアドレストランジスターのマトリックスがある。４３×４３ｃｍまでの寸法は、これらパネルによる問題がない。
−しかし、第１の欠点は、画素解像度が現在では限られることである。これは、アモルファスシリコンは、その物理的特性のため約１００μｍの正方形より小さい画素を作ることが困難であるためである。
−第２の欠点は、これらパネルが、現在では受動形のものであること、即ち画素内の増幅能力を持たないことである。このため、高速画像化（即ち毎秒１画像以上を連続して作ること）が極めて煩雑でかつ大きな費用がかかる。

原理的に、結晶Ｓｉ又はその他の高品質半導体材料を使用する検知器は、より小さい画素寸法に作ることができ、かつより高い画像化速度を大きく支援する増幅器のような画素内回路の可能性の点で非常に優れている。大きな問題は、かかる検知器を作るために使用される（シリコン）ウエハーが大きさの点で限定されることである。大きいウエハーは非常に高価でありかつ生産工程の生産量を低くする可能性がある。即ち、生産量に対する良好なセンサーの百分率は、寸法の増加とともに急速に低下する。
−間接検知用のＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサーのような結晶検知器を実際に使用するこの問題に対する実在の解は、変換層により作られた光画像を光学システムにより縮小し小さい画像センサーに画像化することである。この光学システムは、レンズシステム又は光ファイバーシステムとすることができる。

この方法の最も重要な欠点は次の通りである。

−画像の縮小のため、大きい画像に対して読み出される画素の数が比較的少なく、低い 解像度による劣った画質が生ずる。

−光のかなりの部分が失われ、低い検出効率及び／又は患者の大きな被爆量を導く。こ れは、技術の現状のため、及び５倍ないし１０倍より大きい縮小率のために生ずる。費 用の高い冷却機構を使用しない限り、検出システムからの電子雑音が、電子信号と比較 したＸ線信号の固有の信号対雑音比を非常に悪化させるほど大きくなるであろう。

−かさ張った光学系のため、読み出しシステムを、例えば通常のＸ線カセットの内部に 収容することができない。しかし、これは、通常のＸ線カセットの形状係数を有するカ セット内に収容できるシステムを通常のＸ線装置内にプラグインし得るので好ましい。

これにより、画像化の作業の流れをアナログ方式か容易にデジタル方式に改良でき、現 存のＸ線装置を全体的に置換する必要はない。

標準カセットは、種々の用途のために種々の寸法で提供され、そしてカセットの寸法 及び仕様はＡＮＳＩ Ｐｈ １．４９のような国際推奨標準により規制される。

上述の画素の望ましくない数の少ないことを避けるために、システムは、大きい視野を各が個別のイメージャーにより覆われた小さい部分に分割することが要求される。しかし、これを行うには次のようでなければならない。

−いかなる可視グレースケール応答又は個別の画像センサー間の差も示さないこと。こ れは、通常、適正な校正技術により解決することができる。

−画像センサー間においていかなる画像情報も失われないこと。これを行うことはそれ ほど容易ではなく、そしてこの問題を回避しようとする幾つかの試みがある。これにつ いて説明されるであろう。

多数の画像センサーを使用して１個の大きい画像を作るための幾つかの従来技術のシステムがある。

個別イメージャーの境界画素を互いに近づけて（衝合させ）これらの間の空間を最小にし或いは無くそうとする技術が試みられた。

センサーの線形衝合は幾つかの文書に見いだすことができる。

特許文献１においては、受像面は、各がそれ自体の画像処理回路を有する複数の放射線検出器の２次元アレイで作られる。しかし、センサー間に不感の間隙が存在する。

特許文献２は、異なったセンサーの衝合を提供するために縁の画素が大きいセンサーを説明する。しかし、大きい縁の画素を設けるために、衝合線の位置において画像に歪みが生ずる。

同様に、特許文献３においては、導電性のトラックが、選択された検出器位置からずれた読出し回路位置に至り、幾つかの画素が他のものより大きいことを許す。

特許文献４においては、数個の画像化装置のタイルが支持構造上に極めて正確に取り付けられる。

特に、非常に正確な取付けは、構成の際の問題を提起し、かかる画像化用タイルの組合せの費用を高くする。シリコンを極めて正確に切断するためには高精度の機械加工技術を必要とする。これは高費用でありかつ複雑である。

特許文献５においては、センサーは、感知区域以外に取り付けられる。チップは、一つの方向においては互いに重なるが、他の方向においてはチップは衝合させられる。問題は、典型的に、チップの縁を互いに５０−１００μｍより近くにすることができず、これらの間に光を感ぜず従って極めて重大な（換言すれば、恐らくは致命的な、例えば小さいガンの痕跡）情報を見失う可能性のある間隙を残すことである。

その他のシステムも、画素を互いに接近させて情報を失わないようにするために。一つの方向におけるセンサーの重なりを使用する。かかるシステムも特許文献６に見いだすことができる。チップの極めて正確な重なりが感知区域の衝合を提供する。

特許文献７においては、放射線エネルギー検出用ＣＣＤチップは、重なった合わせ目に実質的な位相差の生ずることのない重なった合わせ目を持つ。主な難点は、センサーを正確に揃えることである。ＣＣＤセンサーは放射線画像の感知に対して低い効率を示す。

別の方法は、例えばシンチレータースクリーンの重なった画像を提供する多数のカメラの使用である。

特許文献８、特許文献９、及び特許文献１０においては、光学系の使用により１個のＸ線に結合される複数のテレビジョンピックアップ装置の組合せが使用される。種々の検出区域が重なる。このシステムは、レンズを使用するため装置が大きくかつ現存の機械及びＸ線カセットに組み込むことができない欠点を持つ。これらシステムは、分離した画像の間で情報が失われないという長所を持つ。しかし、これらは、光効率が低く、多数のシステムの費用が嵩み、更に厚さのため通常は普通のフィルムベースのＸ線システムに適合しない。

特許文献１１は、数個のカメラシステムに向き画像を分割するミラーを使用する。このシステムは、多数のカメラを使用するため、ほぼ同様な欠点を持つ。しかし、高さは幾らか低い。だが、ミラーの縁において重なった合わせ目の問題が生ずる。

特許文献１２は、画像化用センサーとしてのセル間に大きい空間を有するＤＲＡＭチップを使用したときのシリコンの透過の使用を説明する。しかし、セル間の大きい空間は医療用としては受け入れることができない。

その他のシステムは、センサーを逐次異なった位置に位置づける機械式段階及び繰返しシステムを使用する。しかし、機械式システムは低速であり、費用がかかり、更に長期の信頼性の諸問題が見られる。これらシステムは、例えば生体の診断には使用できない。

総括すれば、現在の技術状態は次の通りである。即ち、イメージャーがどちらも衝合され、そしてこの場合、合わせ目における画像の詳細の妥協が常にあり、更に位置決めが煩雑でありかつ費用が高い。或いはカメラ様の方法が使用されるがこの場合は検知器組立体が、通常のアナログ式のＸ線装置内への挿入を許すにためには急速に厚すぎとなる。

これまで次の関連文書が知られている。

特許文献１３；画像の獲得又は再生のための大尺度マトリックス装置
特許文献１４；部分的な放射線画像から身体の放射線画像を再構築する方法
特許文献１５；走査用ミラー装置を用いたデジタル画像化
特許文献１６；モジュール式画像化装置
欧州特許第２６２ ２６７号 明細書 米国特許第６ ２０７ ９４４号 明細書 米国特許第６ ３２３ ４７５号 明細書 ＷＯ第９９／３３ １１７号 明細書 ＥＰＡ第１ １６２ ８３３号 明細書 欧州特許第４２１ ８６９号 明細書 米国特許第４ ４６７ ３４２号 明細書 米国特許第４ ５０３ ４６０号 明細書 ドイツ特許第２００００６０３号 明細書 欧州特許第６１８ ７１９号 明細書 米国特許第６ ０３８ ２８６号 明細書 ＷＯ第９１／１０９２１号 明細書 欧州特許第４２１ ８６９号 明細書 欧州特許第９１９ ８５８号 明細書 米国特許第５ ５７２ ０３７号 明細書 米国特許第６ ４０３ ９６４号 明細書 欧州特許第８６６ ３４２号 明細書

このため、次の幾つかの望ましい特性を組み合わせ得るデジタルＸ線検出システムに対する要望がある。

−十分な画素密度を持った比較的大きい感知区域を有すること、
−毎秒１個以上の画像を作るに十分に雑音が低いこと、
−通常のＸ線ユニット内に挿入できるに十分に平らであること、
−異なった画像の不完全な衝合、検出面の不合成により、画像の部分を失わないこと又 は大きな妥協をしないこと、
−異なるイメージャーを位置付けるための低費用の製造技術を同時に許すこと。

望ましい特徴及び上述の欠点の回避は、請求項１に説明された特別な特徴を有する方法により解決することができる。

本発明の好ましい実施例についての特別な特徴は従属請求項において説明される。

本発明の更なる利点及び実施例は以下の説明及び図面より明らかとされるであろう。

以下、本発明はその好ましい実施例に関して説明されるが、本発明をこれら実施例に限定することは意図されないことが理解されるであろう。

現状技術の画像化方法の欠点は本発明による方法で回避される。

原理
大多数のＸ線診断エネルギーについて、電子機器に使用される結晶状又はアモルファス状のＳｉ及びＧｅ、ＧａＡｓ、Ｓｅ、ＣｄＳｅ…のような使用半導体材料は、その小さい分子量のため、電子機器に使用されるウエハー厚においては放射線に不完全に透明である事実が使用される。これらは、その頂部表面において、この放射線を殆ど散乱させず、ボケを回避する。

シリコンセンサーの透過率に関する例として、例えば乳房Ｘ線写真に使用される２０ｋｅＶにおいて、３５０μｍのウエハーはビームを約５０％減衰させる。放射線エネルギーの半分がウエハーの後方で利用可能である。

１００ｋｅＶ以下では、シリコンと放射線との相互作用は、主として光電効果による吸収によるものであり、ボケのような画質低下に導く可能性のある散乱は殆どない。

ウエハーの背面に特別な処理段階を適用してウエハーを薄くすることにより、一様で良好な特性を得ることができる。これは、下側のウエハーへのＸ線のより良い透過率を提供し、低エネルギーのために特に望ましい。

これにより、重なった領域における信号対雑音の僅かな妥協で、異なる画像化用センサーを重なった構成に位置決めすることを可能とし、そして数個の副画像から出発して大面積の連続画像を獲得することを可能とする。シンチレーター内で変換される前に放射線の例えば４０％がシリコン内で失われるとすると、ＳＮＲの劣化は僅か２５％又は３ｄＢであろうことが物理学から計算することができる。

入射放射線を使用しないセンサーの部分は、下に置かれた次のセンサーに向けて放射線を通過させるためにできるだけ低吸収性であることが必要であり、一方、放射線変換層（シンチレーター又は光伝導体形式のいずれか）は、最上部のセンサーのためにできるだけ多くの放射線を吸収し光又は電子に変換して高効率を達成しようとする。

センサーチップのための基底として、例えばＣＭＯＳ技術を使用する利点は、この技術が良く知られた成熟した技術でありかつ製造工程が極めて管理可能であることである。各画素は、典型的に、「能動的」であるように、即ちそれ自体に増幅回路を持つように構成することができる。

センサーは、最小の画素間無感域を有して作ることができる。

また、ＣＭＯＳセンサーは、ＣＣＤとは対照的に、耐放射線に、即ちその性能がＸ線ホトンによる暴露のため全く劣化しないか又は僅かしか劣化しないであろうように工夫することができる。

これに代わって、ＣＣＤ、アモルファスシリコンセンサー、…のようなその他の形式のセンサーもなお使用することができる。

本発明による方法は、２次元シリコンセンサーが、暴露のための入射放射線方向に関して互いに重なるように作られることを特徴とする。

本発明による方法は、放射線源の方向に関して重なっている少なくも上下の２次元放射線センサーを使用して少なくも２個の放射線写真の副画像を獲得することにより放射線写真画像を得る。

副画像を得るために、放射線源からの１回の放射線写真用の暴露が使用される。各センサーは、画素からなる放射線感知領域を持つ。下方センサーの放射線感知領域は、上方センサーと重ねられる。副画像の獲得後、これらは組合せ放射線写真画像を得るために組み合わせられる。

重なりの構成
上方センサーの放射線感知区域が下方センサーの光感知区域に重ならないように上方センサーを上方に置くことができる。

組合せ画像を得るためにセンサーの画素格子を正確に揃えることができる。これは、それ自体において、注意深い位置決めにより、複数のイメージャーであって、それぞれの領域が完全に衝合し、即ち（点状の）Ｘ線源に対して、転換層の縁の投影が互いに正確に接触し、或いは少なくも例えば画素寸法の１／４より小さい許容差内にあるイメージャーを作ることを許すであろう。獲得された副画像は、互いに正確に揃えられるであろう。

センサー自体の方向に沿った物理的な重なりは、貫通する放射線がセンサーの合わせ目に達する角度に依存して変えることが必要であろう。

これは本発明の可能な実施例であるが、構成要素をこの厳しい許容差で位置決めするために比較的高価な装置を必要とする。

従って、本発明の好ましい実施例は、点状のＸ線源から離れて下向きに投影されたとき、放射線感知区域の重なりを有するセンサーを使用する。放射線感知区域は、変換層により覆われたセンサー画素からなると考えられ、ここで画素検知が行われる。このことは、この区域において、放射線変換及び変換された放射線のセンサーによる検出の両方が行われることを意味する。

この方法を使用して、物理的な整列の問題なしに、Ｘ線画像を真に表す副画像を重ねるセンサーから連続画像を構成することができる。

更に、検知器の直視する如何なる幾何学的詳細も見落とさないことが保証される全体画像が得られる。

好ましくは、センサーの放射線感知区域間の画素列の重なりは少なくも２列であるが、より多数の列の重なりを提供することができる。

組み合わされた画像の構成は、処理セクションにおいて行われる。

図１は、画像化用組立体３において使用し得る２個の重なっている画像センサー１、２を示し、感知された画像５ａ、５ｂは図２Ａ及び図２Ｂに示される。センサー１、２は、無感の縁７、及び上に変換層９が重ねられた中央の放射線に感ずる画素格子８よりなるＣＭＯＳチップ上に作られる。変換層９は、直接タイプ又は間接タイプのものとすることができる。上述のように、センサーチップ１、２は、少なくも１画素列１０の重なりを有するが、好ましくは２画素列１０の重なりが設けられる。

１回暴露
センサー１、２の両者は、１回の放射線暴露中に、副画像５ａ、５ｂを獲得する。このことは、センサーが、副画像５ａ、５ｂを同時に獲得することを意味する。

１回暴露は或る暴露時間中の連続強度暴露とすることができ、或いは放射線源（例えば、Ｘ線管）を、別の方法、例えば、放射線源の強度を変え、又はＸ線管をパルス状に駆動する方法で使用することができる。これらのモードは、通常は、既に受けた放射線量を検出するため、及び検査すべき対象物の密度を考慮して暴露をリアルタイムで調節するためにセンサーと組み合わせられる。

副画像の組合せ
重なっているセンサーチップ１、２の副画像５ａ、５ｂを処理用組立体において組み合わせるとき、幾つかの問題点を処理しなければならない。

センサーウエハー１、２の製作及び変換層９の適用における変動のため、全ての画素要素１１が同じ変換効率を持つことは不可能である。

−受けた放射線自体の強度差及びセンサー画素１１の利得の差及びずれを補正するため に校正アルゴリズムも使用しなければならないであろう。

これが、センサー１、２間、及び同じセンサーウエハーのセンサー画素１１間の変換 効率の差の補正を許す。

副画像５ａ、５ｂの自動校正の後、画像の各位置についての正しい画像情報を再生す ることができる。最終目標は、検査対象物の信号レベル又は光学的濃度が使用された放 射線の対象物の物理的密度に相当する画像を得ることである。

−別の問題は、イメージャー１、２の位置に関する問題である。図１の２個の重なって いるセンサーウエハー１、２により暴露中に獲得された副画像５ａ、５ｂが図２Ａ及び ２Ｂに示される。

センサー１、２の画素格子８は、理想的な位置及び角度から常に僅かに異なっている ことを理解することができる。これが、全検査区域について合成画像５を構成する際の 問題を提起する。

センサー１、２の費用の嵩む冗長な整列を避けるために、副画像５ａ、５ｂは、電子 的に及び／又はソフトウエアを介して組み合わせられる。特許文献１７及び特許文献１
４において、刺激可能な蛍光板の読出しにより得られた２個以上の画像が同様に組み合 わせられる。この場合もアルゴリズムの校正が必要である。

これは、格子又はパターンを画像化し、各センサーチップの相互の正確な（相対）位 置を再生することによりなされる。内挿アルゴリズム及び２次元ワーピング（ｗａｒｐ ｉｎｇ）変換のようなその他の画像処理技術により、副画像２ａ、２ｂを１個の画像に 組み合わせることができる。

センサー１、２は互いに固定された位置に一緒に取り付けられるので、アルゴリズムの校正は、ただ１回実行する必要があるだけである。

Ｘ線ファントムに設けることのできる校正格子が、傾斜した線からなる格子を使用することが好ましい。これにより、１個の画素格子８の他の格子に関する移動及び回転の検出ができる。

２個の副画像５ａ、５ｂの組合せの得られた画像例が図３に示される。

説明されたように、副画像５ａ、５ｂの組合せは、画像化用組立体６の部分である放射線センサー１、２に近い処理セクションにおいてなされる。校正の実行及び画像５ａ、５ｂの合体のための処理セクションは、通常はセンサー１、２のごく近くに置かれるが、例えば空間を考慮して、必要である場合は処理セクションを大距離に置くことができる。

本発明による方法の長所は多い。

−高解像度の組み合わせられたイメージャー１、２、…を使用して、画素間の放射線無 感域なしに大きな区域を画像化することができる。しかし、検知器が２×２個以上であ る場合は、接続線などが画像と干渉せず又は最小の干渉であるようにこれらを取り付け るべきであろうことが明らかである。

−センサー１、２、…の許容重なりによるセンサー１、２、…の容易でかつ安価な取付 け。

−光学系なしの重なっているセンサー１、２の使用により、センサー組立体６を、現在 技術のＸ線カセットに相当するもの中に収容することができ、これにより、直接Ｘ線画 像を獲得するためのモジュールを有する現存のＸ線装置を改装する可能性が与えられる
。また、蓄積エネルギーを解放する蛍光カセットを使用する放射線写真装置を改装する ことも可能である。放射線写真画像化用組立体６の少なくもセンサー１、２、…は、放 射線写真フィルムのカセットの内側に取り付けられる。また、処理セクションもカセッ ト内部に置かれることが好ましい。

図４は、重なっている４個のセンサー１、２、３、及び４の組立体６の例である。

各センサーウエハー１−４は約１０ｃｍ×１０ｃｍの寸法を有し、従って組み合わせられた区域は約２０ｃｍ×２０ｃｍの寸法を持つ。

ウエハー１−４は、ＣＭＯＳ技術を使用して結晶シリコンを使って作られる。通常、これらは約７５０μｍの厚さを持つ。しかし、チップ１−４は、上述の技術により錫メッキすることができる。ウエハー１−４の厚さは、３５０μｍの寸法に減すことができる。

この例に使用される放射線は、約１８ｋｅＶのエネルギーを有するが１００ｋｅＶまでのエネルギーレベルを使用することができる。ウエハー１の厚さは、貫通する放射線と組み合って、変換層９により覆われていない場所でウエハーを通る放射線の約５０％を透過する。

ウエハー１−８の感光性画素格子８の上にある変換層９は、厚さ約５０μｍのガドリニウムオキシサルファイド蛍光体の層である。この層は、使用される放射線に対して８０％の吸収係数を有し、従って高い変換効率を提供する。

好ましくは、センサー１−４は、ＣＭＯＳ ＡＰＳ（能動画素センサー（activepixel sensor））型のものである。これらセンサーは、光信号を緩衝するために各画素１１における能動トランジスターを使用する。以下の諸特性を達成することができる。

−Ｘ−Ｙアドレス可能度 − 小、画素寸法（１０μｍ）
−低雑音（＜３０ｅ−r.m.s.、１回読取り）、要すれば冷却する
−高ダナミックレンジ（８０ｄＢ）
−良好な量子効率（約２５％ピークフォトゲートモード；５０％ピークフォトダイオー ドモード）
−大きいフォーマット（１ｋ×１ｋまでデモンストレーションする）
−１回の＋５Ｖ（又は＋３Ｖ）電力供給作業
−高速電子シャッター（＜１００ｕｓｅｃ．暴露）
−大きい非焦点ボケ（飽和１００×以上）
−イメージラグ（image lug）なし（＞８０ｄＢ抑制）
−ワンチップ・タイミング、制御、信号チェーン電子回路
−低電力
−特殊測定がなされた場合ＣＣＤと比較される耐放射線性
能動トランジスターを使用してチップ１−４から電圧が読み出され、個々のセンサーにより獲得されたデジタル副画像を得るために信号がデジタル化される。或いは、センサーチップ１−４が、画像処理手段にデジタル画像信号を直接出力するためのデジタル化手段を備える。センサーから副画像を読み出すための導線１３が、組み合わせられた画像化領域外でセンサー１−４の縁に設けられる。

画像処理セクションにおいて、内挿アルゴニズム及び２次元ワーピング転換のようなその他の画像処理技術を使って、副画像が組み合わせられる。

４個のセンサー組立体６の可能な応用は、例えば、乳房放射線写真の画像化、移動式放射線装置の画像化、非破壊材料試験、及び獣医放射線学における小乳房の放射線写真の画像化において見いだすことができる。

更なる可能な実例
最上部のウエハーの蛍光変換層６の縁は、下にあるセンサー２−４により獲得される画像における鮮鋭な投影を与える。図５に示された別の可能な実施例においては、重なっている蛍光層９は、両者とも傾斜した縁１４を有して構成することができる。これにより、上にあるセンサー１の画像から下にあるセンサー２の画像への滑らかな転換を提供する。共通区域８における画像情報の計算は、可視の線が何もない画像を与える両センサー１、２の測定値に基づくことができる。

上の説明及び実施例はＸ線装置に限定されないことを理解することができる。応用分野及び画像化すべき対象物に応じて、適宜の種類の浸透する放射線を使用することができる。

従って、用語Ｘ線センサーは、いわゆるＸ線放射用のセンサーには限定されず、最も広い意味において、任意の形式の浸透する電磁放射線を検出するために使用し得るセンサーとして理解すべきである。

信号対雑音の考察
全ての画像化システムと同様に、センサーは或る信号対雑音比を示す。システムもまたいわゆる光子ショット雑音で限定されたシステムである。

重なっている各センサーチップは或る吸収性を有し、下方にあるセンサー２−４への到着信号を弱める。

３個のセンサーの下方にある最下方のセンサーの区域については、到着信号は弱くされ、信号対雑音比が低下する。Ａを１個のＣＭＯＳセンサーチップの非画像化区域の吸収の百分率とする。いわゆるポアソンの限界の場合においては、これは、４番目のセンサー４に対して、浸透放射線が対象物により減衰されない区域についてＳＮＲは係数ｓｑｒｔ［（１−Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）＊＊３］で低下するであろうことを意味する。

デジタル化が行われるより前に、電子回路からの雑音、例えば熱雑音により更なる雑音が加えられる可能性がある。センサーチップ１−４を冷却することにより、この方法の可能かつ好ましい改良を得ることができる。冷却により熱雑音が減らされ、その影響を無視することができる。これにより、Ｘ線照射中における低強度の放射線の使用が可能となり、患者の受ける放射線量を減し、このことは医療分野において重要である。より特別には、例えば、外科処置を案内する画像のビデオ状連鎖が得られる動的画像化処理において有用であろう。かかる場合は、毎秒１個以上３０個までの画像を獲得することができる。

諸要素の冷却は、ペルテイユ素子又はその他の利用可能な手段によりこれを行うことができる。

通常、温度を約８℃下げることにより雑音を５０％減すことができる。

２次元放射線センサー１−４の大部分は、放射線を光に変換する変換層９を備えた間接型のものである。

この方法の変更例は、電磁放射線を、直接電子に変換する直接変換層９を有するセンサーを使用する。

かかる層は、光導電性材料で作ることができる。

光導電体が感知用画素に密に結合されたとき高変換効率が得られる。

しかし、高感度を得るためには、使用される放射線に関する、電子又は光導電体層へのＸ線の理想的な構成の選択が非常に重要である。

可能な直接変換層９は、厚さ５００μｍまでのアモルファスセレニウムである。このセンサーを作動させるためには、この層に電荷を与えることが必要である。光導電体層は、幾つかの応用に対して、５０００Ｖまでの電圧で充電される。

変換層９を使用しないで代わりにシリコン自体を使用する直接放射線センサーも存在する。しかし、これらセンサーは、大きな放射線量を要求し、非破壊試験の分野における応用に限定される。

本発明の好ましい実施例を詳細に説明したが、特許請求の範囲に定められた本発明の精神から離れることなくこれに多くの変更をなし得ることが、本技術熟練者に明らかであろう。

２個の重なっている画像センサーの取付けを示す。 暴露中に２個の重なっているセンサーウエハーにより獲得された画像を示す。 ２個の副画像の組合せから得られる画像を示す。 ４個の重なっているセンサーの図を示す。 傾斜した縁を持った変換層を有する２個の重なっているセンサーを示す。

符号の説明

１−４ 画像センサー、センサーチップ
５ 合成画像
５ａ 第１の副画像
５ｂ 第２の副画像
６ 画像化用組立体
７ 放射線を感知しない縁
８ 放射線感知格子
９ 変換層
１０ 重なっている画素列
１１ 個々の画素
１２ 読出し導線
１３ 変換層の斜めにされた縁

Claims (3)

1. 放射線源からの１回の放射線暴露中に、放射線源の方向に関して少なくも上方及び下方の２次元放射線センサー（１、２、３、４）を使用して少なくも２個の放射線副画像（５ａ、５ｂ）を獲得する過程であって、各センサー（１、２、３、４）が、画素（１１）とセンサー間に配設された変換層（９）とを有する感知区域（８）を備える過程と、
   組み合わせられた放射線写真画像（５）を得るために、獲得された放射線写真の副画像（５ａ、５ｂ）を組み合わせる過程であって、２個の２次元放射線センサー（１、２、３、４）が互いに重なり、これにより下方センサーの放射線感知部分（８）が放射線源の方向で上方放射線センサーの下方に重ねて置かれ、該センサーの変換層（９）が、重なる領域内の縁部に向かって傾斜している変換層を有している過程と、備えることを特徴とする放射線写真画像を得る方法。
2. 画素（１１）が列に配列され、そして放射線感知区域（８）の重なりが少なくとも２列（１０）であり、放射線センサー（１、２、３、４）がＣＭＯＳ技術に基づくことを特徴とする請求項１による方法。
3. １回の放射線写真暴露中に少なくも２個の放射線写真の副画像（５ａ、５ｂ）を獲得するために、入射放射線の方向で重なっている放射線感知区域（８）を有すると共に、センサー及び放射線源間に配設された放射線変換層（９）を有する少なくも上方及び下方の２次元放射線センサー（１、２）と、
   １個の組み合わせられた放射線写真画像（５）を得るために、獲得された画像（５ａ、５ｂ）を組み合わせる組合せ手段と、を備え、
   該放射線変換層（９）が、重なり区域内の縁部に向かって傾斜していることを特徴とする放射線写真画像化用組立体。

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