JP4533010B2 - 放射線撮像装置、放射線撮像方法及び放射線撮像システム - Google Patents
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Description
ガラス基板20上にアモルファスシリコンを用いた光電変換素子21及びスイッチング用TFT22を形成する。これら素子の保護として、窒化シリコン等の保護層27で全体を覆い、光電変換素子21からの電気信号を外部(基板外)に取り出すための読み出し回路28及びTFTを駆動させるためのシフトレジスタ(不図示)をガラス基板外周部に接続する。これらをまとめて光検出器アレー8とする。光検出器アレー8の上部にX線から可視光に波長を変換する蛍光板142を接着等の手法により形成し、ディジタルX線撮像装置となる。
図9は、病院にディジタルX線撮像装置を設置するところから、実際に患者を撮影するまでの流れを示したフローチャートである。
図10は、X線発生装置におけるX線の発生源であるX線管の概略断面図である。
このX線管は、その管内はほぼ真空に保たれており、陰極と陽極間にある電圧(数十kV)を掛けることにより、電子が陰極から陽極に向かい加速され、ターゲットに衝突し、X線が発生する。X線発生装置でX線を発生させる際は、主に管電圧と管電流を調整する。この管電圧とは、陰極と陽極にかける電圧のことであり、この管電圧を大きくすることにより、電子の加速度が大きくなり、電子の持つ『エネルギー』が高くなる。また、管電流とは、フィラメントに流れる電流のことであり、この管電流を大きくするとフィラメントから出る電子の『数』が増し、X線の強度が強くなる。そのため、管電流を変えてもX線の強度(数/量)は大きくなるが、『エネルギー』は大きくはならない。
現在、主に使用されている蛍光体としては、Gd2O2S:Tb3+、CsI:Tl等が挙げられる。このGd2O2S:Tb3+は、PET(ポリエチレンテレフタレート)シート等に蛍光体及びバインダー樹脂を塗工/乾燥して作られる。そのため、一度に大量生産できるために安価であるが、粒子状蛍光体のために光の散乱が多く、解像度特性が良くない。一方、CsI:Tlは、柱状蛍光体であるためにGd2O2S:Tb3+に比べて光の散乱が少なく高解像度であり、また、厚く形成することにより、高輝度特性も得られる。そのため、現在、ディジタルX線撮像装置用の蛍光体としては、このCsI:Tiが広く用いられている。ここで、CsIは、不活剤としてTlとNaが現在主に使用されているが、ここでは特に限定しないので、以後CsIと記述する。
図11は、CsI蛍光板の概略断面図である。基材81側から入射したX線は、基材81を通って蛍光体82に吸収されてX線から可視光へ波長変換される。そして、波長変換された可視光は、保護層83を通過して当該保護層83に密着した光検出アレーで検出される。そのため、各材料には、以下の特性が求められる。
[1]基材81 :X線吸収が小さいこと。
[2]蛍光体82:X線の吸収が大きく、高輝度、高解像であること。
[3]保護層83:可視光透過率が高いこと。
図15(a)に示すCsI82は、通常柱状結晶であるため、蒸着面から垂直方向に成長するのだが、蒸着面に異物91があると、この異物91を核にして斜め方向に成長し、核の大きさに対して何倍もの大きさの凹凸へと変化する。この凹凸部(異常成長部)は、正常部に対してCsI82の厚さが変わるため、X線の吸収も変化する。また、CsIの厚さにより管電圧特性も変化するため、正常部と異常成長部とでは発光量の比が変わる。
以下、本発明の第1の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、第1の実施形態におけるX線撮像方法のフローチャートである。
まず、患者の情報や撮影部位、撮影モード等を設定し、撮影条件(管電圧、mAs値等)を入力する。続いて、X線を曝射して被写体の撮影を行なう。そして、撮影後、撮影画像は画像処理部10へ転送され、オフセット補正、白補正が行なわれる。この白補正を行なう際、記憶装置53や白補正画像保管用メモリを参照して、撮影条件における管電圧(X線エネルギー)情報に最も近い条件の白補正画像を選択して当該白補正画像を画像処理部10に転送し、撮影画像に対して当該白補正画像を用いて白補正を掛ける。
以下、本発明の第2の実施形態を図面に基づいて説明する。
図4は、第2の実施形態におけるX線撮像方法のフローチャートである。
まず、患者の情報や撮影部位、撮影モード等を設定し、撮影条件(管電圧、mAs値等)を入力する。続いて、X線を曝射して被写体の撮影を行なう。そして、撮影後、撮影画像は画像処理部10へ転送され、オフセット補正、白補正が行なわれる。この白補正を行なう際、撮影条件における管電圧に対して、当該撮影管電圧より大きく且つ最も当該撮影管電圧に近い白画像と、撮影管電圧より小さく且つ最も当該撮影管電圧に近い白画像の2枚を記憶装置53や白補正画像保管用メモリから選択する。
85kV=α×70kV+(1−α)×110kV ⇒ α=0.625
であるため、
70kV白画像×0.625+110kV白画像×0.375=85kV用白画像
を作る。
以下、本発明の第3の実施形態を図面に基づいて説明する。
図17は、第3の実施形態におけるX線撮像方法のフローチャートである。また、図16は、第3の実施形態におけるキャリブレーション撮影図である。
工場から出荷されたディジタルX線撮像装置は、病院に設置され、画像出し等の諸調整を行なった後、キャリブレーションを行なう。キャリブレーションは、第1の実施形態では被写体のない状態で行なっていたが、第3の実施形態では、水ファントムを用いる。図16の121はX線管球、140はX線検出器、222は水ファントムである。
次に、上述した第1、第2及び第3の実施形態におけるX線撮像方法を実現するためのX線撮像装置及びX線撮像システムについて説明する。
このX線撮像システムは、X線室101と、X線制御室102と、診断室103とを有して構成されている。X線撮像システムの全体的な動作の制御は、X線制御室102内にあるシステム制御部110によって行なわれる。また、本発明に係るX線撮像装置は、後述するX線検出器140と、撮像制御部214と、画像処理部10を主として構成されている。
X線室101のX線発生装置120は、X線管球121と、X線絞り123と、高圧発生電源124とを含み構成されている。X線管球121は、撮像制御部214に制御された高圧発生電源124によって駆動され、X線ビーム125を放射する。X線絞り123は、撮像制御部214により駆動され、撮像領域の変更に伴って不必要なX線照射を行なわないようにX線ビーム125を整形する。
以下、この光検出アレーとして2次元アモルファスシリコン光電変換素子について説明を加えていくが、検出素子は特に限定する必要はなく、例えばその他の固体撮像素子(電荷結合素子など)あるいは光電子倍増管のような素子であってもA/D変換部の機能、構成については同様である。
10 画像処理部
20 ガラス基板
21 光電変換素子
22 TFT
23 キャパシタ(容量素子)
25 リセット用スイッチ
26 電荷読み出し用増幅器
27 保護層
28 読み出し回路
29 X線
30 可視光
31 バイアス電源
32 ラインセレクタ部
33 撮像制御部
34 アドレスレコーダ
36 信号読み出し部
38 サンプルホールド回路
39 アナログマルチプレクサ
40 A/D変換器
42 ディジタル信号
51 設置作業
52 通常撮影作業
53 記憶装置
80 アナログ信号
81 基材
82 CsI(波長変換体)
83 保護層
85 ガラス
86 アルミニウム
87 アモルファスカーボン(α−C)
88 基板ホルダー
89 蒸着ボート
90 スプラッシュ
91 異物
101 X線室
102 X線制御室
103 診断室
105 操作者
106 医師
110 システム制御部
111 操作者インターフェース
120 X線発生装置
121 X線管球
123 X線絞り
124 高圧発生電源
125 X線ビーム
126 被検体
130 撮像用寝台
140 X線検出器
141 グリッド
142 蛍光板
144 X線露光量モニタ
145 駆動回路
151 ディスプレイアダプタ
160 ディスプレイ
161 外部記憶装置
162 光磁気ディスク
163 LANボード
170 ファイルサーバ
172 イメージプリンタ
173 画像処理用端末
174 モニタ
214 撮像制御部
222 水ファントム
Claims (11)
- 放射線から画像信号を取得するための放射線検出部と、
前記放射線検出部から転送された前記画像信号を処理して画像を取得するための画像処理部と、
を含む放射線撮像装置であって、
前記放射線検出部は、前記放射線から可視光に波長変換を行なう波長変換体と前記可視光を電気信号に変換するための光電変換素子を含む画素が2次元アレー状に配設された光検出器アレーとを有し、又は、前記放射線を直接電気信号に変換する直接型放射線変換素子を含む画素が2次元アレー状に配設された変換基板を有し、
前記波長変換体又は前記変換基板は、形成時に発生した厚み分布を有しており、
前記画像処理部は、放射線を放射する放射線発生装置と前記厚み分布を有する前記波長変換体又は前記変換基板を有する前記放射線検出部との間に被写体がある状態で取得される被写体画像を、前記放射線発生装置と前記厚み分布を有する前記波長変換体又は前記変換基板を有する前記放射線検出部との間に前記被写体がない状態又は標準物質がある状態で、前記放射線発生装置から放射された放射線の複数の放射線エネルギー毎に取得された複数のゲイン補正用画像のうち、前記被写体画像を取得する際の放射線の放射線エネルギーと最も近い放射線エネルギーで取得されたゲイン補正用画像を少なくとも用いて除算して、前記被写体画像のゲイン補正処理を行なうことを特徴とする放射線撮像装置。 - 前記画像処理部は、前記被写体画像を取得する際の放射線の放射線エネルギーと最も近い放射線エネルギーで取得された第1のゲイン補正用画像と、2番目に近い放射線エネルギーで取得された第2のゲイン補正用画像とを用いて新規ゲイン補正用画像を算出し、当該新規ゲイン補正用画像を用いて前記被写体画像を除算して前記被写体画像のゲイン補正処理を行なうことを特徴とする請求項1に記載の放射線撮像装置。
- 前記新規ゲイン補正用画像は、前記第1のゲイン補正用画像と前記第2のゲイン補正用画像との平均処理により算出されることを特徴とする請求項2に記載の放射線撮像装置。
- 前記放射線検出部は、前記画素を駆動して前記画像信号を転送する駆動回路を更に含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
- 前記波長変換体は、CaWO4、CdWO4、CsI、及びZnSのうち、少なくともいずれかを母体材料とするものであることを特徴とする請求項4に記載の放射線撮像装置。
- 前記光電変換素子は、アモルファスシリコンを主たる材料とするものであることを特徴とする請求項4又は5に記載の放射線撮像装置。
- 前記放射線検出部、及び前記画像処理部を制御するための制御部を更に有し、当該制御部は、前記複数の放射線エネルギー毎に取得された複数のゲイン補正用画像を記憶するための記憶部と、前記放射線発生装置を更に制御し得ることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
- 前記標準物質は、水の入ったファントムであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置からの画像を記録する記録手段と、
前記放射線撮像装置からの画像を表示するための表示手段と、
前記放射線撮像装置からの画像を伝送する伝送処理手段と、
前記放射線発生装置と、
を具備することを特徴とする放射線撮像システム。 - 放射線から画像信号を取得するための放射線検出部と、前記放射線検出部から転送された前記画像信号を処理して画像を取得するための画像処理部と、を含む放射線撮像装置を用いた放射線撮像方法であって、
前記放射線検出部は、前記放射線から可視光に波長変換を行なう波長変換体と前記可視光を電気信号に変換するための光電変換素子を含む画素が2次元アレー状に配設された光検出器アレーとを有し、又は、前記放射線を直接電気信号に変換する直接型放射線変換素子を含む画素が2次元アレー状に配設された変換基板を有し、
前記波長変換体又は前記変換基板は、形成時に発生した厚み分布を有しており、
前記画像処理部が、放射線を放射する放射線発生装置と前記厚み分布を有する前記波長変換体又は前記変換基板を有する前記放射線検出部との間に被写体がある状態で取得される被写体画像を、前記放射線発生装置と前記厚み分布を有する前記波長変換体又は前記変換基板を有する前記放射線検出部との間に前記被写体がない状態又は標準物質がある状態で、前記放射線発生装置から放射された放射線の複数の放射線エネルギー毎に取得された複数のゲイン補正用画像のうち、前記被写体画像を取得する際の放射線の放射線エネルギーと最も近い放射線エネルギーで取得されたゲイン補正用画像を少なくとも用いて除算して、前記被写体画像のゲイン補正処理を行なうことを特徴とする放射線撮像方法。 - 前記画像処理部が、前記被写体画像を取得する際の放射線の放射線エネルギーと最も近い放射線エネルギーで取得された第1のゲイン補正用画像と、2番目に近い放射線エネルギーで取得された第2のゲイン補正用画像とを用いて新規ゲイン補正用画像を算出し、当該新規ゲイン補正用画像を用いて前記被写体画像を除算して前記被写体画像のゲイン補正処理を行なうことを特徴とする請求項10に記載の放射線撮像方法。
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