JP4645480B2 - 放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法 - Google Patents
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ただし、IDESはエネルギー差分画像、I1は第1照射で取得されたX線検出信号(の強度)、I2は第2照射で取得されたX線検出信号(の強度)、W1はI1の重み、W2はI2の重みである。なお、上記(1)式に限定されずに、上述した特許文献3〜6のように、それぞれの対数同士でサブトラクションを行ってもよい。
ただし∫はt1〜tNまでの時間での積分である。その第1照射によるラグを0にするように関数Fを決定すれば、第1X線検出信号の関数Fによって第2補正データBに変換して、第2補正データBを求めることができる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る放射線撮像装置であって、被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、(1)放射線検出手段から検出された複数の放射線検出信号を撮像における放射線の照射時に取得する照射信号取得手段と、(2) 非照射を挟んで2回の照射を行う際に、先の照射を第1照射とするとともに、後の照射を第2照射とし、前記第1照射において前記照射信号取得手段で取得された放射線検出信号を第1放射線検出信号とするとともに、前記第2照射において照射信号取得手段で取得された放射線検出信号を第2放射線検出信号としたときに、前記2回の照射よりも事前に、複数の第1照射の照射条件あるいは収集条件で前記第1放射線検出信号の値をそれぞれ変えて、第1放射線検出信号に基づく補正データと各々の第1放射線検出信号の値とを対応させて前記第1照射の照射条件あるいは収集条件と同数の第1放射線検出信号の関数を決定する第1関数決定手段と、(3)その第1関数決定手段で決定された複数の第1放射線検出信号の関数に基づいて、新たなる第1照射の照射条件あるいは収集条件での第1放射線検出信号の関数を決定する第2関数決定手段と、(4)第1関数決定手段または第2関数決定手段で決定された第1放射線検出信号の関数によって第1放射線検出信号から前記第1放射線検出信号に基づく補正データに変換する補正データ変換手段と、(5) 照射信号取得手段で取得された前記第2放射線検出信号には照射信号取得手段で取得された第1放射線検出信号によるラグ成分が含まれているとして、前記補正データ変換手段で変換された第1放射線検出信号に基づく補正データを用いて第2放射線検出信号からラグ除去して、第2放射線検出信号に対するラグ補正を行うラグ補正手段と、(6) 第1放射線検出信号およびそのラグ補正手段によってラグ補正された第2放射線検出信号を用いてサブトラクションを行うことで放射線画像を取得する放射線画像取得手段とを備えていることを特徴とするものである。
図1は、実施例1に係るX線透視撮影装置のブロック図であり、図2は、X線透視撮影装置に用いられている側面視したフラットパネル型X線検出器の等価回路であり、図3は、平面視したフラットパネル型X線検出器の等価回路である。後述する実施例2,3も含めて、本実施例1では放射線検出手段としてフラットパネル型X線検出器(以下、適宜「FPD」という)を例に採るとともに、放射線撮像装置としてX線透視撮影装置を例に採って説明する。
前回の撮像におけるX線の第2照射の終了から、図5(a)に示すように所定の待ち時間TWが経過したか否かを判断する。照射の終了直後には時間遅れ分のうちの短時定数成分あるいは中時定数成分が多く含まれる。これら短/中時定数成分は短時間で減衰し、減衰後は長時定数成分が支配的になり、ほぼ同じ強さで残留し続ける。そこで、前回の撮像における第2X線の照射から所定時間経過後の非照射時にX線検出信号を取得するように待ち時間TWを設け、その待ち時間TWが経過してから、次のステップS2に進むようにする。なお、待ち時間TWが経過したか否かの判断を、タイマ(図示省略)によって行えばよい。すなわち、前回の撮像におけるX線の第2照射の終了と同時にタイマをリセットして『0』にして、タイマのカウントを開始して、待ち時間TWに相当するカウントに達したら、待ち時間TWが経過したと判断すればよい。
非照射信号取得部9aは、待ち時間TW経過後の非照射時に各X線検出信号をサンプリング時間間隔ΔT(例えば1/30秒)毎に逐次に取得する。今回の撮像におけるX線の第1照射の開始までのサンプリング回数を(N+1)(ただし、K=0,1,2,…,N−1,Nとする)とし、待ち時間TW経過直後に最初に取得する添え字をK=0とする。そして、(K+1)番目に取得するX線検出信号をIKとすると、待ち時間TW経過直後に最初に取得されるX線検出信号はI0となり、今回の撮像におけるX線の第1照射の開始直前に取得されるX線検出信号はINとなる。なお、サンプリング時間間隔ΔT毎にステップS2〜S5を続けて行うとする。
ステップS2でのX線検出信号の取得の時点、すなわちサンプリング時点が、今回の撮像におけるX線の第1照射の開始に達したか(ここではK=N+1になったか)否かを判断する。もし、達した場合には、ステップS6に跳ぶ。もし、達していない場合には、次のステップS4に進む。
添え字Kの値を1ずつ繰り上げて、次のサンプリングのために準備する。
ステップS2で非照射信号取得部9aによって取得されたX線検出信号IKを非照射信号用メモリ部11aに書き込んで記憶する。このとき、X線検出信号IKよりも前の時点で取得されたX線検出信号IK-1は不要となるので棄却する。したがって、最新のX線検出信号のみが非照射信号用メモリ部11aに記憶されることになる。なお、ステップS4でK=0からK=1に繰り上げてステップS5に進んだ場合には、X線検出信号I0よりも前の時点ではX線検出信号は存在しないので棄却する必要がない。そして、次のサンプリングのためにステップS2に戻って、サンプリング時間間隔ΔT毎にステップS2〜S5を繰り返して行う。本実施例1では前のX線検出信号を棄却して最新のX線検出信号のみを残したが、もちろん、必ずしも棄却する必要はない。
ステップS3でサンプリング時点が今回の撮像におけるX線の第1照射に達したら、ステップS2で取得された(N+1)番目のX線検出信号INを第1補正データAとして採用する。すなわち、ラグ補正部9cは、今回の撮像におけるX線の第1照射の開始直前に取得されたX線検出信号INを非照射信号用メモリ部11aから読み出して、そのX線検出信号INを第1補正データAとして取得する。第1補正データAはA=INとなる。そして、ラグ補正部9cによって取得された第1補正データAを後述するステップS8において第1X線検出信号および第2X線検出信号に作用させる。この第1補正データAの取得と並行して第1照射では120kV,10msのX線照射を行う。今回の撮像におけるX線の第1照射を終了すると、その照射によって得られた第1照射時の第1X線検出信号を第1X線検出信号用メモリ部11bに書き込んで記憶する。このステップS6は、この発明における第1放射線検出信号取得工程に相当する。
ステップS6の第1照射が終了すると直ちに第2照射を行う。実際には、装置の機能の限界により、第1照射と第2照射との間には200ms程の空き時間が生じる。第2照射では60kV,50〜100msのX線照射を行う。今回の撮像におけるX線の第2照射を終了すると、その照射によって得られた第2照射時の第2X線検出信号を第2X線検出信号用メモリ部11cに書き込んで記憶する。このステップS7は、この発明における第2放射線検出信号取得工程に相当する。
ラグ補正部cは、ステップS6で取得された第1補正データAを、第1X線検出信号用メモリ部11bから読み出された第1X線検出信号、および第2X線検出信号用メモリ部11cから読み出された第2X線検出信号にともに作用させて、第1・第2X線検出信号に対するラグ補正を行う。各実施例では、各画素ごとに第1・第2X線検出信号から第1補正データAをそれぞれ減算することでラグ補正を行う。第1X線検出信号をIFIRSTとし、第2X線検出信号をISECONDとし、ラグ補正後の第1X線検出信号をI´FIRSTとし、ラグ補正後の第2X線検出信号をI´SECONDとすると、ラグ補正後の第1X線検出信号I´FIRSTはI´FIRST=IFIRST−Aとなり、ラグ補正後の第2X線検出信号I´SECONDはI´SECOND=ISECOND−Aとなる。ラグ補正後の第1X線検出信号I´FIRSTも第1X線検出信号用メモリ部11bに再度書き込んで記憶するとともに、ラグ補正後の第2X線検出信号I´SECONDも第2X線検出信号用メモリ部11cに再度書き込んで記憶する。
上述したように、第1照射が終了すると直ちに第2照射を行っている。したがって、第1照射(ステップS6)と第2照射(ステップS7)との間ではラグ補正のための非照射時のX線検出信号を取得しない。ここで、図5(b)に示すように、今回の撮像におけるX線の第1照射より以前のラグ成分については上述した第1補正データAとして重畳され、今回の撮像におけるX線の第2照射より以前のラグ成分については第1補正データAの他に第1照射に起因したラグ成分が第2補正データBとして重畳されるとみなせる。つまり、ステップS7で取得された第2X線検出信号にはステップS6で取得された第1X線検出信号によるラグ成分(ここでは第2補正データB)が含まれているとみなせる。そこで、第1X線検出信号に基づく補正データである第2補正データBを用いて第2X線検出信号からラグ除去して、第2X線検出信号に対する新たなラグ補正を行っている。各実施例では、ステップS8でラグ補正されたラグ補正後の第1X線検出信号I´FIRSTの関数で第1X線検出信号に基づく補正データである第2補正データBを表して、ステップS8でラグ補正されたラグ補正後の第2X線検出信号I´SECONDからその第2補正データBを減算することで、第2補正データBを用いた第2X線検出信号に対する新たなラグ補正を行う。具体的には、関数をFとし、さらなる2回目のラグ補正後の第2X線検出信号をI´´SECONDとすると、下記(2)式のように第2補正データBを求め、下記(3)式のように第2X線検出信号I´´SECONDを求める。
I´´SECOND=I´SECOND−B …(3)
上記(2)式で関数変換することで、上述した第1関数決定部14aや第2関数決定部14bで決定された第1/第2関数によって第1X線検出信号から第2補正データBに補正データ変換部9Aは変換する。第1/第2関数関数の具体的な決定方法については、実施例3の後にまとめて述べる。さらなる2回目のラグ補正後の第2X線検出信号I´´SECONDも第2X線検出信号用メモリ部11cに再度書き込んで記憶する。このステップS9は、この発明におけるラグ補正工程に相当する。
ステップS6でラグ補正されたラグ補正後の第1X線検出信号I´FIRSTおよびステップS9で新たなラグ補正されたさらなる2回目のラグ補正後の第2X線検出信号I´´SECONDを用いてサブトラクションを行うことでX線画像取得部9dはX線画像を取得する。X線画像取得部9dによって取得されたX線画像をX線画像用メモリ部11dに書き込んで記憶する。サブトラクションについては、上記(1)式中のI1をI´FIRSTに置き換え、I2をI´´SECONDに置き換えて、エネルギー差分画像IDESを求め、そのエネルギー差分画像IDESをX線画像とすればよい。また、サブトラクションについては、上記(1)式に限定されずに、上述した特許文献3〜6のように、それぞれの対数同士でサブトラクションを行ってもよい。このステップS10は、この発明における放射線画像取得工程に相当する。また、X線画像は、この発明における撮像の対象となる放射線画像に相当する。
上述した実施例1と同じように、前回の撮像におけるX線の第2照射の終了から待ち時間TWが経過したか否かを判断する。待ち時間TWが経過してから、次のステップS12に進む。
上述した実施例1と同じように、待ち時間TW経過後の非照射時に各X線検出信号をサンプリング時間間隔ΔT(例えば1/30秒)毎に逐次に取得する。ただし、本実施例2では、後述する説明から明らかなように、8番目のX線検出信号I7(すなわちK=7)を取得するまでは、待ち時間TW経過直後に最初に取得されたX線検出信号I0から7番目に取得されたX線検出信号I6までは棄却されずに、非照射信号用メモリ部11aに記憶された状態である。なお、サンプリング時間間隔ΔT毎にステップS12〜S14を続けて行うとする。
添え字Kが7になったか、すなわちサンプリング時点が8番目に達したか(ここではK=7になったか)否かを判断する。もし、達した場合には、ステップS2に跳ぶ。もし、達していない場合には、次のステップS14に進む。
上述した実施例1と同じように、添え字Kの値を1ずつ繰り上げて、次のサンプリングのために準備する。そして、8番目のX線検出信号I7(すなわちK=7)を取得するまでは、ステップS12で非照射信号取得部9aによって取得された各X線検出信号IKを順に非照射信号用メモリ部11aに書き込んで記憶する。このとき、X線検出信号IKよりも前の時点で取得されたX線検出信号IK-1については棄却せずに、非照射信号用メモリ部11aに記憶した状態として、X線検出信号が8個分になるまで蓄積する。そして、次のサンプリングのためにステップS12に戻って、サンプリング時間間隔ΔT毎にステップS12〜S14を繰り返して行う。
ステップS13でサンプリング時点が今回の撮像におけるX線の第1照射の開始に達したら、上述した実施例1と同様のステップS2〜S8を行う。ただし、非照射信号用メモリ部11aには8個分のX線検出信号が常に記憶されるようにしており、ステップS5で新たに最新のX線検出信号が非照射信号用メモリ部11aに記憶されると、最古のX線検出信号のみが棄却されるようになっている。そして、ステップS3でサンプリング時点が今回の撮像におけるX線の第1照射の開始に達したら、ステップS2で取得された(N−6)番目のX線検出信号IN-7から(N+1)番目のX線検出信号INまでの8個分の信号に基づいて第1補正データAを求める。具体的には、これらの信号の平均を第1補正データAとして求める(A=ΣIi/8、ただしΣはi=N−7〜Nの総和)。第1補正データAの取得と並行した第1照射時の第1X線検出信号の取得以降からサブトラクション・X線画像の取得については実施例1と同様なので、その説明を省略する。
上述した実施例1,2と同じように、前回の撮像におけるX線の第2照射の終了から待ち時間TWが経過したか否かを判断する。待ち時間TWが経過してから、次のステップS22に進む。
上述した実施例1,2と同じように、待ち時間TW経過後の非照射時に各X線検出信号をサンプリング時間間隔ΔT(例えば1/30秒)毎に逐次に取得する。先ず、待ち時間TW経過直後のX線検出信号I0を取得する。この待ち時間TW経過直後に最初に取得されたX線検出信号I0を非照射信号用メモリ部11aに書き込んで記憶する。
そして、ラグ補正部9cは、このX線検出信号I0を非照射信号用メモリ部11aから読み出して、そのX線検出信号I0を第1補正データAの初期値である第1補正データA0として取得する。
ステップS23で初期値の第1補正データA0を取得したら、上述した実施例1と同様のステップS3、S4を行う。
上述した実施例1,2と同じように、待ち時間TW経過後の非照射時に各X線検出信号をサンプリング時間間隔ΔT(例えば1/30秒)毎に逐次に取得する。ただし、本実施例3におけるステップS52での非照射時のX線検出信号の取得は、2番目のX線検出信号I1以降である。
2番目以降の新たな第1補正データを取得する際には、(N+1)番目の第1補正データANを、非照射時のX線検出信号IN、および前回の第1補正データAN-1に基づく再帰的演算処理で求める。本実施例3では、再帰的な加重平均(以下、適宜「リカーシブ処理」という)によって、下記(4)式のように第1補正データANを取得する。
ただし、上述したようにI0=A0である。また、Pは加重比率であって、0〜1の値をとる。
ステップS6での第1照射時の第1X線検出信号の取得以降からステップS10でのサブトラクション・X線画像の取得については実施例1と同様なので、その説明を省略する。
次に、各実施例の第2補正データBで用いた第1/第2関数Fの具体的な決定方法について説明する。図10は、各実施例での第2補正データBを表す第1X線検出信号の関数Fを事前に決定するための第1照射のラグについて模式的に示した説明図である。なお、この関数の決定が、上述した国際特許出願PCT/JP2005/020837の技術に対する改良となる。
以上をまとめると、出荷前に第1照射を行い、かつ第2照射を行わない状態で、t1〜tNまでの時間で第1照射によるラグLを上記(5)式により求め、その第1照射によるラグLと出荷前の第1照射で取得された第1X線検出信号とが互いに等しくなる(上記(6)式を参照)ように関数Fを決定する。
3 … フラットパネル型X線検出器(FPD)
9a … 非照射信号取得部
9b … 照射信号取得部
9c … ラグ補正部
9d … X線画像取得部
9A … 補正データ変換部
14a … 第1関数決定部
14b … 第2関数決定部
I … X線検出信号
B … 第2補正データ
M … 被検体
Claims (6)
- 放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る放射線撮像装置であって、被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、(1)放射線検出手段から検出された複数の放射線検出信号を撮像における放射線の照射時に取得する照射信号取得手段と、(2) 非照射を挟んで2回の照射を行う際に、先の照射を第1照射とするとともに、後の照射を第2照射とし、前記第1照射において前記照射信号取得手段で取得された放射線検出信号を第1放射線検出信号とするとともに、前記第2照射において照射信号取得手段で取得された放射線検出信号を第2放射線検出信号としたときに、前記2回の照射よりも事前に、複数の第1照射の照射条件あるいは収集条件で前記第1放射線検出信号の値をそれぞれ変えて、第1放射線検出信号に基づく補正データと各々の第1放射線検出信号の値とを対応させて前記第1照射の照射条件あるいは収集条件と同数の第1放射線検出信号の関数を決定する第1関数決定手段と、(3)その第1関数決定手段で決定された複数の第1放射線検出信号の関数に基づいて、新たなる第1照射の照射条件あるいは収集条件での第1放射線検出信号の関数を決定する第2関数決定手段と、(4)第1関数決定手段または第2関数決定手段で決定された第1放射線検出信号の関数によって第1放射線検出信号から前記第1放射線検出信号に基づく補正データに変換する補正データ変換手段と、(5) 照射信号取得手段で取得された前記第2放射線検出信号には照射信号取得手段で取得された第1放射線検出信号によるラグ成分が含まれているとして、前記補正データ変換手段で変換された第1放射線検出信号に基づく補正データを用いて第2放射線検出信号からラグ除去して、第2放射線検出信号に対するラグ補正を行うラグ補正手段と、(6) 第1放射線検出信号およびそのラグ補正手段によってラグ補正された第2放射線検出信号を用いてサブトラクションを行うことで放射線画像を取得する放射線画像取得手段とを備えていることを特徴とする放射線撮像装置。
- 被検体を照射して検出された放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る信号処理を行う放射線検出信号処理方法であって、前記信号処理は、(a) 非照射を挟んで2回の照射を行う際に、先の照射を第1照射とするとともに、後の照射を第2照射とし、前記第1照射において取得された放射線検出信号を第1放射線検出信号とするとともに、前記第2照射において取得された放射線検出信号を第2放射線検出信号としたときに、前記2回の照射よりも事前に、複数の第1照射の照射条件あるいは収集条件で前記第1放射線検出信号の値をそれぞれ変えて、第1放射線検出信号に基づく補正データと各々の第1放射線検出信号の値とを対応させて前記第1照射の照射条件あるいは収集条件と同数の第1放射線検出信号の関数を決定する第1関数決定工程と、(b) その第1関数決定工程で決定された複数の第1放射線検出信号の関数に基づいて、新たなる第1照射の照射条件あるいは収集条件での第1放射線検出信号の関数を決定する第2関数決定工程と、(c) 第1関数決定工程または第2関数決定工程で決定された第1放射線検出信号の関数によって第1放射線検出信号から前記第1放射線検出信号に基づく補正データに変換する補正データ変換工程と、(d)第1放射線検出信号を撮像における第1照射時に取得する第1照射信号取得工程と、(e)第2放射線検出信号を撮像における第2照射時に取得する第2照射信号取得工程と、(f)その第2照射信号取得工程で取得された前記第2放射線検出信号には、前記第1照射信号取得工程で取得された第1放射線検出信号によるラグ成分が含まれているとして、前記補正データ変換工程で変換された第1放射線検出信号に基づく補正データを用いて第2放射線検出信号からラグ除去して、第2放射線検出信号に対するラグ補正を行うラグ補正工程と、(g) 第1放射線検出信号およびそのラグ補正工程でラグ補正された第2放射線検出信号を用いてサブトラクションを行うことで放射線画像を取得する放射線画像取得工程とを備えていることを特徴とする放射線検出信号処理方法。
- 請求項2に記載の放射線検出信号処理方法において、前記第2関数決定工程では、前記第1関数決定工程で決定された第1放射線検出信号の関数での複数の条件のうち、前記新たなる条件に近い条件での第1放射線検出信号の関数を選択して、その選択された条件での第1放射線検出信号の関数に基づいて、その新たなる条件での第1放射線検出信号の関数を決定することを特徴とする放射線検出信号処理方法。
- 請求項2に記載の放射線検出信号処理方法において、前記照射条件は前記第1照射のパルス幅であって、前記第2関数決定工程では、新たなる第1照射のパルス幅での第1放射線検出信号の関数を決定することを特徴とする放射線検出信号処理方法。
- 請求項2に記載の放射線検出信号処理方法において、前記照射条件は前記第1照射のパルス強度であって、前記第2関数決定工程では、新たなる第1照射のパルス強度での第1放射線検出信号の関数を決定することを特徴とする放射線検出信号処理方法。
- 請求項2に記載の放射線検出信号処理方法において、前記収集条件は前記第1照射の終了から前記第2照射の開始までの放射線検出信号の蓄積時間であって、前記第2関数決定工程では、新たなる蓄積時間での第1放射線検出信号の関数を決定することを特徴とする放射線検出信号処理方法。
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