JP4690106B2 - 放射線画像情報検出方法および放射線画像情報検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像情報を担持する放射線の照射を受けて前記画像情報を画素毎に記録し、記録した前記画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器から放射線画像情報を検出する放射線画像情報検出方法および放射線画像情報検出装置に関するものである。

今日、医療診断等を目的とするＸ線（放射線）撮影において、Ｘ線画像情報記録手段として固体検出器（半導体を主要部とするもの）を用いて、この固体検出器により被写体を透過したＸ線を検出して被写体に関するＸ線画像を表す画像信号を得るＸ線撮影装置が各種提案、実用化されている。

この装置に使用される固体検出器としても、種々の方式が提案されている。例えば、Ｘ線を電荷に変換する電荷生成プロセスの面からは、Ｘ線が照射されることにより蛍光体から発せられた蛍光を光導電層で検出して得た信号電荷を蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を画像信号（電気信号）に変換して出力する光変換方式の固体検出器、或いは、Ｘ線が照射されることにより光導電層内で発生した信号電荷を電荷収集電極で集めて蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を電気信号に変換して出力する直接変換方式の固体検出器等がある。この方式における固体検出器は、光導電層と電荷収集電極を主要部とするものである。

また、蓄積された電荷を外部に読み出す電荷読出プロセスの面からは、読取光（読取用の電磁波）を検出器に照射して読み出す光読出方式のものや、特許文献１に記載されているような、蓄電部と接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を走査駆動して読み出すＴＦＴ読出方式のもの等がある。

また本願出願人は、特許文献２等において改良型直接変換方式の固体検出器を提案している。改良型直接変換方式の固体検出器とは、直接変換方式、且つ光読出方式のものであり、記録光（Ｘ線またはＸ線の照射により発生した蛍光等）を受けることにより光導電性を呈する記録用光導電層、潜像電荷と同極性の電荷に対しては略絶縁体として作用し、かつ、該潜像電荷と逆極性の輸送電荷に対しては略導電体として作用する電荷輸送層、読取用の電磁波の照射を受けることにより光導電性を呈する読取用光導電層、をこの順に積層して成るものであり、記録用光導電層と電荷輸送層との界面（蓄電部）に、画像情報を担持する信号電荷（潜像電荷）を蓄積するものである。これら３層の両側には電極（第１の導電体層および第２の導電体層）が積層される。また、この方式における固体検出器は、記録用光導電層、電荷輸送層および読取用光導電層を主要部とするものである。
特開２０００−２４４８２４号公報 特開２０００−１０５２９７号公報 特開平１０−２０８０１６号公報 特開２００３−０４７６０５号公報

ところで、通常上記の放射線固体検出器から取得した画像信号中には各画素毎にオフセット成分が重畳しているため正確な画像情報を取得することができない。そのため、撮影直前にオフセット成分情報を取得し、このオフセット成分情報に基づいて画像信号からオフセット成分を除去するように補正することが考えられるが、放射線固体検出器の全画素からオフセット成分情報を取得しようとすると時間がかかってしまい、撮影者を待たせることになるためワークフロー上好ましくない。

また、特許文献３においては、撮影の直前および直後に放射線固体検出器のオフセット成分情報を取得し、このオフセット成分情報に基づいて画像信号からオフセット成分を除去するように補正する方法および装置が開示されているが、放射線固体検出器から画像信号を読み出した直後には信号電荷（潜像電荷）の読残しがあることがあり、正確にオフセット成分を取得することができない。また撮影後にはすぐに画像が見たいという要求があるが、上記の方法および装置では撮影後にもオフセット成分情報を取得する必要があるため画像の表示までに時間がかかってしまい、上記の要求を満たすことができない。

また、撮影後にはすぐに画像が見たいという要求を満たすため、特許文献４においては、経時的にオフセット特性が変動しやすい増幅素子と経時的にオフセット特性が変動しにくい放射線固体検出器とで補正テーブルを分け、オフセット成分情報の取得に時間がかかる放射線固体検出器については最初に予め取得しておき、オフセット成分情報を短時間で取得できる増幅素子についてのみオフセット成分情報を撮影直前に取得して、画像信号を補正する装置が開示されているが、放射線固体検出器のオフセット特性の経時変化は全く無いわけではないので、この装置だと正確に画像信号を補正することができない。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、画像情報を担持する放射線の照射を受けて前記画像情報を画素毎に記録し、記録した前記画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器から放射線画像情報を検出する放射線画像情報検出方法および装置において、高速かつ正確に画像信号中のオフセット成分を除去するように補正することが可能な放射線画像情報検出方法および装置を提供することを目的とするものである。

本発明による放射線画像情報検出方法は、画像情報を担持する放射線の照射を受けて画像情報を画素毎に記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器から画像信号を取得し、放射線固体検出器から予め取得されたオフセット情報に基づいて画像信号の補正を行う放射線画像情報検出方法であって、予め放射線固体検出器から高周波オフセット成分情報を取得し、放射線固体検出器による画像情報の記録に先立って、放射線固体検出器から低周波オフセット成分情報を取得し、高周波オフセット成分情報および低周波オフセット成分情報からなるオフセット情報に基づいて、放射線固体検出器から出力された画像信号の補正を行うことを特徴とするものである。

放射線固体検出器から低周波オフセット成分情報を取得する際には、複数画素毎にオフセット信号を加算しながら取得し、取得したオフセット信号に基づいて低周波オフセット成分情報を取得するようにしてもよい。

この場合、放射線固体検出器を、線状の読取光を照射する線状光源により走査されることにより信号を出力するものとし、放射線固体検出器から低周波オフセット成分情報を取得する際に、線状光源の線幅を画像信号を取得する際の線幅よりも広くして走査するようにしてもよい。

また、本発明による放射線画像情報検出装置は、画像情報を担持する放射線の照射を受けて画像情報を画素毎に記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器と、予め取得された高周波オフセット成分情報を記憶する記憶手段と、放射線固体検出器による画像情報の記録に先立って、放射線固体検出器から低周波オフセット成分情報を取得する取得手段と、取得手段により取得された低周波オフセット成分情報および記憶手段に記憶されている高周波オフセット成分情報からなるオフセット情報に基づいて放射線固体検出器から出力された画像信号の補正を行う補正手段とを備えてなることを特徴とするものである。

取得手段は、放射線固体検出器から低周波オフセット成分情報を取得する際に、複数画素毎にオフセット信号を加算しながら取得し、取得したオフセット信号に基づいて低周波オフセット成分情報を取得するものとしてもよい。

この場合、放射線固体検出器を、線状の読取光を照射する線状光源により走査されることにより信号を出力するものとし、取得手段を、放射線固体検出器から低周波オフセット成分情報を取得する際に、線状光源の線幅を画像信号を取得する際の線幅よりも広くして走査するように線状光源を制御するものとしてもよい。

上記放射線画像情報検出方法および装置において「放射線固体検出器」とは、被写体の画像情報を担持する放射線を検出して被写体に関する放射線画像を表す画像信号を出力する検出器であって、入射した放射線を直接または一旦光に変換した後に電荷に変換し、この電荷を一旦蓄電部に蓄積し、その後、この電荷を外部に出力させることにより、被写体に関する放射線画像を表す画像信号を得ることができるものである。

この放射線固体検出器には種々の方式のものがあり、例えば、放射線を電荷に変換する電荷生成プロセスの面からは、放射線が照射されることにより蛍光体から発せられた蛍光を光電変換素子で検出して得た信号電荷を光電変換素子の蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を画像信号（電気信号）に変換して出力する光変換方式の放射線固体検出器、あるいは、放射線が照射されることにより放射線導電体内で発生した信号電荷を電荷収集電極で集めて蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を電気信号に変換して出力する直接変換方式の放射線固体検出器等、あるいは、蓄積された電荷を外部に読み出す電荷読出プロセスの面からは、蓄電部と接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を走査駆動して読み出すＴＦＴ読出方式のものや、読取光（読取用の電磁波）を検出器に照射して読み出す光読出方式のもの等、さらには、前記直接変換方式と光読出方式を組み合わせた本願出願人による上記特許文献１や上記特許文献２において提案している改良型直接変換方式のもの等がある。本発明による放射線検出用カセッテは、検出器の方式を問わず、何れの方式のものをケース内に収容したものであってもよい。

本発明による放射線画像情報検出方法および装置によれば、画像情報を担持する放射線の照射を受けて画像情報を画素毎に記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器から画像信号を取得し、放射線固体検出器から予め取得されたオフセット情報に基づいて画像信号の補正を行う放射線画像情報検出方法および装置において、オフセット情報を経時的にオフセット特性が変動しやすいが比較的短時間で取得可能な低周波オフセット成分情報と経時的にオフセット特性が変動しにくいが短時間で取得することが困難な高周波オフセット成分情報に分け、比較的短時間で取得可能な低周波オフセット成分情報のみを放射線固体検出器による画像情報の記録毎に取得するようにし、この低周波オフセット成分情報と予め取得した高周波オフセット成分情報とからなるオフセット情報に基づいて画像信号を補正するようにしたことにより、短時間で正確に画像信号中のオフセット成分を除去することができるため、撮影の際に撮影者を待たせることがなくなり、撮影の際のワークフローを改善させることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明によるＸ線（放射線）画像情報検出装置の概略構成図、図２は上記Ｘ線画像情報検出装置の固体検出器の概略構成図、図３は上記Ｘ線画像情報検出装置の処理の流れを示すブロック図である。

図１に示すように、このＸ線画像情報検出装置１は、固体検出器２０を内蔵した本体部２と、この本体部２を保持する基台３とから構成されている。また、Ｘ線画像情報検出装置１にＸ線を照射するＸ線照射装置４は、内部にＸ線源５を収納するＸ線源収納部６と、このＸ線源収納部６を保持する基台７とから構成されている。このＸ線照射装置４とＸ線画像情報検出装置１の制御部１０とはケーブルにより接続されており、Ｘ線照射装置４における動作状況をＸ線照射装置４からＸ線画像情報検出装置１の制御部１０に通知可能なように構成されている。

放射線固体検出器２０とこの放射線固体検出器２０を走査するための面状光源３０は不図示のガラス基板上に積層された構造となっている。

放射線固体検出器２０は、放射線画像情報を静電潜像として記録し、読取用の電磁波（以下読取光という）で走査されることにより、前記静電潜像に応じた電流を発生するものであり、被写体を透過したＸ線等の記録用の放射線（以下記録光という）に対して透過性を有する第一導電層２１、記録光の照射を受けることにより電荷を発生して導電性を呈する記録用光導電層２２、第一導電層２１に帯電される潜像極性電荷（例えば負電荷）に対しては略絶縁体として作用し、かつ、該潜像極性電荷と逆極性の輸送極性電荷（前例においては正電荷）に対しては略導電体として作用する電荷輸送層２３、読取光の照射を受けることにより電荷を発生して導電性を呈する読取用光導電層２４、読取光に対して透過性を有する第二導電層２５をこの順に積層してなるものである。記録用光導電層２２と電荷輸送層２３との界面に蓄電部が形成される。

第一導電層２１および第二導電層２５はそれぞれ電極をなすものであり、第一導電層２１の電極は２次元状に平坦な平板電極とされ、第二導電層２５の電極は図中斜線で示すように多数のエレメント（線状電極）２５ａが画素ピッチでストライプ状に配されたストライプ電極とされている（例えば上記特許文献１記載の静電記録体を参照）。各エレメント２５ａは各々不図示の電流検出手段に接続されている。なお、エレメント２５ａの配列方向が主走査方向、エレメント２５ａの長さ方向が副走査方向に対応する。

読取用光導電層２４としては、近紫外から青の領域の波長（３００〜５５０ｎｍ）の電磁波に対して高い感度を有し、赤の領域の波長（７００ｎｍ以上）の電磁波に対して低い感度を有するもの、具体的には、ａ−Ｓｅ，ＰｂＩ２，Ｂｉ１２（Ｇｅ，Ｓｉ）Ｏ２０，ペリレンビスイミド（Ｒ＝ｎ−プロピル），ペリレンビスイミド（Ｒ＝ｎ−ネオペンチル）のうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が好適である。本実施の形態ではａ−Ｓｅを使用する。

また、面状光源３０はＥＬ発光体であって、導電層３１と、ＥＬ層３２と、導電層３３とからなる。放射線固体検出器２０の第二導電層２５と導電層３３との間には絶縁層３４が設けられる。導電層３１は、放射線画像検出部２０のエレメント２５ａと交差（本例では略直交）するように多数のエレメント（線状電極）３１ａが画素ピッチでストライプ状に配されたストライプ電極とされている。これにより、エレメント３１ａ（図中斜線部）によるライン状の光源が面状に多数配列するように構成される。各エレメント３１ａは光源制御手段５０に接続されている。また、各エレメント３１ａはＥＬ層３２からのＥＬ光に対して透明なもので形成されている。導電層３３は平板電極となっており、ＥＬ層３２から発せられるＥＬ光を全反射するもので形成されている。

上述のように、読取用光導電層２４としては近紫外から青の領域の波長（３００〜５５０ｎｍ）の電磁波に対して高い感度を有し、赤の領域の波長（７００ｎｍ以上）の電磁波に対して低い感度を有するものとしているため、面状光源３０（ＥＬ発光体）として５５０ｎｍ以下の近紫外から青の領域の波長の光を出力するものを利用する。

不図示の光源制御手段は、エレメント３１ａとそれに対向する導電層３３との間に、エレメント３１ａ個別に、或いは複数または全てのエレメント３１ａを同時に、所定の電圧を印加するものであり、エレメント３１ａを順次切り替えながら夫々のエレメント３１ａと導電層３３との間に所定の直流電圧を印加する。この直流電圧の印加によりエレメント３１ａと導電層３３とに挟まれたＥＬ層３２からＥＬ光が発せられる。エレメント３１ａはライン状になっているから、エレメント３１ａを透過したＥＬ光はライン状の読取光として利用される。すなわち面状光源３０としては、ライン状の微小光源を面状に配列したものと等価となり、エレメント３１ａを順次切り替えてＥＬ発光させることにより、読取光で放射線固体検出器２０を電気的に走査することになる。

光源制御手段による面状光源３０の駆動パターン（光源駆動モード）には、発光禁止モード（Ｍ０）、低周波オフセット成分検出モード（Ｍ１）、画像検出モード（Ｍ２）、残像消去モード（Ｍ３）の４つのモードがある。

発光禁止モード（Ｍ０）は、エレメント３１ａと導電層３３との間に電圧を印加せず面状光源３０の発光を禁止するモードである。

低周波オフセット成分検出モード（Ｍ１）は、エレメント３１ａとそれに対向する導電層３３との間に、複数のエレメント３１ａ毎に順次所定の電圧を印加して、画像検出モード（Ｍ２）時よりも幅の太い線状光源により放射線固体検出器２０の走査を行うモードである。

画像検出モード（Ｍ２）は、エレメント３１ａとそれに対向する導電層３３との間に、エレメント３１ａ個別に順次所定の電圧を印加して、エレメント３１ａに対応した線状光源により放射線固体検出器２０の走査を行うモードである。

残像消去モード（Ｍ３）は、全てのエレメント３１ａと導電層３３との間に同時または複数のエリアに分けて所定の電圧を印加し、面状光源３０の全面または複数のエリア毎に同時に発光させるモードである。

次いで、上記Ｘ線画像情報検出装置１の動作について説明する。なお、Ｘ線画像情報検出装置１の動作は全て制御部１０により制御されるものである。

装置起動後に初回の撮影を行う前に、面状光源３０を画像検出モード（Ｍ２）で駆動し、放射線固体検出器２０からオフセット信号を検出する。放射線固体検出器２０の各エレメント２５ａから出力されたオフセット信号は不図示の電流検出手段により検出され、電流検出手段により検出された信号はＡ／Ｄ変換器１１によりＡ／Ｄ変換される。Ａ／Ｄ変換後のオフセット信号から高周波成分と低周波成分とを分離して高周波オフセット成分情報を取得し、取得した高周波オフセット成分情報をオフセットデータテーブル１６に記憶させる。なお、高周波成分と低周波成分とを分離する場合には、オフセット信号を後述のビニングのマスクサイズのローパスフィルターを通せばよい。

Ｘ線画像情報検出装置１は、オフセットデータテーブル１６に高周波オフセット成分情報が記憶された時点で撮影待機状態となり、撮影者からの撮影要求を受付可能な状態となる。

この撮影待機状態からの処理のタイミングを示すタイミングチャートを図４に示す。

Ｘ線照射装置４の不図示の撮影ボタンは２段式の押ボタンとなっており、撮影者により一段目が押下されると、撮影要求信号がＸ線照射装置４からＸ線画像情報検出装置１の制御部１０に通知される。

Ｘ線画像情報検出装置１は、撮影要求信号を受信すると面状光源３０を低周波オフセット成分検出モード（Ｍ１）で駆動し、放射線固体検出器２０からオフセット信号を検出する。低周波オフセット成分検出モード（Ｍ１）では、複数のエレメント３１ａ毎に走査が行われるため、エレメント２５ａの長手方向において面状光源３０の走査幅に応じた画素数ｎのオフセット信号が重畳（加算）されて検出されることになる。さらに面状光源３０の走査幅に応じた画素数ｎと同数の互いに隣接するエレメント２５ａの出力信号を加算することにより、ｎ×ｎ画素のビニングを行うことができる。ここで得られた低周波オフセット成分情報は一次低周波オフセットデータテーブル１５に一旦記憶させる。このような処理により放射線固体検出器２０の全面を走査することにより、面状光源３０のエレメント３１ａを１ライン毎に切り替えて走査を行う場合に比べ、短時間で低周波オフセット成分情報を取得することができる。

Ｘ線画像情報検出装置１は、上記の低周波オフセット成分情報の取得が終了すると同時に放射線固体検出器２０に電圧の印加を開始し、放射線固体検出器２０に所定の電圧を印加した時点でＸ線照射装置４側に放射線固体検出器２０が撮影可能状態となったことを示すＲＥＡＤＹ信号を送信する。Ｘ線照射装置４は、このＲＥＡＤＹ信号を受信すると不図示のコンソール上において撮影者に対しＸ線画像情報検出装置１側の撮影準備が完了した旨を通知し、Ｘ線照射待機状態となる。

この状態で撮影者によりＸ線照射装置４の二段目の撮影ボタンが押下されると、Ｘ線源５からＸ線画像情報検出装置１に向けてＸ線が照射され、Ｘ線画像情報検出装置１によるＸ線画像の撮影が行われる。

なお、撮影者によりＸ線照射装置４の一段目の撮影ボタンが押下されてからＸ線照射装置４がＸ線照射待機状態となるまでの一連のシーケンスは短時間で行われるため、撮影者を待たせることなく撮影を行わせることが可能となる。

また、低周波オフセット成分情報の取得後は、一次低周波オフセットデータテーブル１５に記憶されている低周波オフセット成分情報に対してスムージング処理を施した後にオフセットデータテーブル１６に記憶させる処理が、上記の撮影処理と並行して行われる。

上記の撮影が終了すると、Ｘ線画像情報検出装置１は、面状光源３０を画像検出モード（Ｍ２）で駆動し、放射線固体検出器２０から画像信号を検出して一次画像メモリ１３に記憶させる。そして、一次画像メモリ１３に記憶されている画像信号に対して、オフセットデータテーブル１６に記憶されているオフセット情報（高周波オフセット成分情報および低周波オフセット成分情報）に基づいて補正を施し、補正後の画像信号を補正後画像メモリ１４に記憶させる。

その後、Ｘ線画像情報検出装置１は、面状光源３０を残像消去モード（Ｍ３）で駆動して放射線固体検出器２０内の残像を消去し、一連の処理を終了する。以後撮影を繰り返す場合には、図４に示す撮影待機状態からの処理が繰り返される。

なお、本実施の形態においては、放射線固体検出器２０として例えば上記特許文献１に記載されているような光読出方式のものを用いたが、ＴＦＴ読出方式のものを用いても同様の効果を得ることが出来る。この場合の、撮影待機状態からの処理のタイミングを示すタイミングチャートを図５に示す。

放射線固体検出器をＴＦＴ読出方式にしても基本的には上記で説明した光読出方式のタイミングと同じ処理の流れとなるが、放射線固体検出器をＴＦＴ読出方式にした場合には信号検出後の残像消去が不要となるため、放射線固体検出器から検出した画像信号に対してオフセット情報に基づいた補正処理が完了した時点で一連の処理が終了となる。

本発明の一実施の形態のＸ線（放射線）画像情報検出装置の概略構成図 上記Ｘ線画像情報検出装置の固体検出器の概略構成図 上記Ｘ線画像情報検出装置の処理の流れを示すブロック図 上記Ｘ線画像情報検出装置の撮影時の処理のタイミングを示すタイミングチャート 他の態様のＸ線画像情報検出装置の撮影時の処理のタイミングを示すタイミングチャート

符号の説明

１ Ｘ線画像情報検出装置
２ 本体部
３ 基台
４ Ｘ線照射装置
５ Ｘ線源
６ Ｘ線源収納部
７ 基台
１０ 制御部
２０ 放射線固体検出器
２１ 第一導電層
２２ 記録用光導電層
２３ 電荷輸送層
２４ 読取用光導電層
２５ 第二導電層
２５ａ エレメント
３０ 面状光源
３１ 導電層
３１ａ エレメント
３２ ＥＬ層
３３ 導電層
３４ 絶縁層

Claims (4)

1. 画像情報を担持する放射線の照射を受けて前記画像情報を画素毎に記録し、線状の読取光を照射する線状光源により走査されることにより記録した前記画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器から画像信号を取得し、前記放射線固体検出器から予め取得されたオフセット情報に基づいて前記画像信号の補正を行う放射線画像情報検出方法であって、
   前記放射線固体検出器の起動後であって初回の撮影を行う前に前記放射線固体検出器から高周波オフセット成分情報を取得し、
   前記放射線固体検出器の画像情報の記録毎に、前記線状の読取光の線幅を前記画像信号を取得する際の線幅よりも広くして走査することにより前記放射線固体検出器から低周波オフセット成分情報を取得し、
   前記高周波オフセット成分情報および前記低周波オフセット成分情報からなる前記オフセット情報に基づいて、前記放射線固体検出器から出力された前記画像信号の補正を行うことを特徴とする放射線画像情報検出方法。
2. 前記低周波オフセット成分情報の取得が終了すると同時に、前記放射線画像検出器が撮影可能状態となったことを示すＲＥＡＤＹ信号をＸ線照射装置に送信することを特徴とする請求項１記載の放射線画像情報検出方法。
3. 画像情報を担持する放射線の照射を受けて前記画像情報を画素毎に記録し、線状の読取光を照射する線状光源により走査されることにより記録した前記画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器と、
   前記放射線固体検出器の起動後であって初回の撮影を行う前に前記放射線固体検出器から取得された高周波オフセット成分情報を記憶する記憶手段と、
   前記放射線固体検出器の画像情報の記録毎に、前記線状の読取光の線幅を前記画像信号を取得する際の線幅よりも広くして走査することにより前記放射線固体検出器から低周波オフセット成分情報を取得する取得手段と、
   該取得手段により取得された前記低周波オフセット成分情報および前記記憶手段に記憶されている前記高周波オフセット成分情報からなるオフセット情報に基づいて前記放射線固体検出器から出力された前記画像信号の補正を行う補正手段とを備えてなることを特徴とする放射線画像情報検出装置。
4. 前記低周波オフセット成分情報の取得が終了すると同時に、前記放射線画像検出器が撮影可能状態となったことを示すＲＥＡＤＹ信号をＸ線照射装置に送信することを特徴とする請求項３記載の放射線画像情報検出装置。

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