JPH11501190A - 減算ユニットを含むｘ線検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 Ｘ線検査装置は、Ｘ線画像を形成するため、Ｘ線ビーム（３）によって対象（２）を照射するＸ線源（１）を含む。光学画像はＸ線検出器（４）によってＸ線画像から得られる。光学画像は撮像装置（５）によって撮像される。撮像装置（５）は光学画像から別々の電子副画像信号を得る複数の画像センサ（６，７）を含む。撮像装置はまた、互いに電子副画像信号を減算する減算ユニット（８）を含む。撮像装置（５）はまた、個々の画像センサ（７，８）の積分時間が待ち時間だけ離された瞬間に開始するように配置された制御回路（９）を含む。差信号はＸ線画像の中の変化、又はＸ線のエネルギーが待ち時間の間に変化された場合は、エネルギー依存性によるＸ線吸収の差を表わす。

Description

【発明の詳細な説明】 減算ユニットを含むＸ線検査装置 本発明は、Ｘ線画像から光学画像を得るＸ線検出器と、 光学画像を撮像する撮像装置とを含み、 撮像装置は、 光学画像から別々の電子副画像信号を得る複数の画像センサと、 電子副画像信号から差信号を得る減算ユニットとを含むＸ線検査装置に関す る。 この種類のＸ線検査装置は、ドイツ国特許第１１ ２３ ４１０号によって知 られている。 既知のＸ線検査装置は、光学画像を同時に撮像する２つのテレビジョンカメラ を含む。テレビジョンカメラのうちの１つは、光学画像の中の粗構造のみを撮像 するよう焦点がはずされている。他のテレビジョンカメラは、光学画像の中の細 かい詳細と同時に粗構造を正確に撮像するよう正確に合焦されている。各テレビ ジョンカメラはビデオ信号を発生し、１つのビデオ信号は粗構造及び細かい詳細 を表わし、一方で他のビデオ信号は粗構造のみを表わす。ビデオ信号は互いに減 算され、結果として生じる差信号はモニタに供給される。差信号はこのように、 主に細かい詳細を表わし、これらの詳細は高いコントラストでモニタに表示され る。従って、既知のＸ線検査装置は、Ｘ線画像の細かい部分に関する画像情報の 高コントラストの再生に適している。ビデオ信号は同時の画像情報の異なる成分 に関するため、既知のＸ線検査装置は光学画像の変化を表わす差画像の形成には 適していない。変化は、例えばコントラスト媒体が検査されるべき患者の中に注 入されたときに生ずる。 本発明は、Ｘ線画像の中の画像情報の変化を表わす差信号を供給するよう配置 された撮像装置を含むＸ線検査装置を提供することを 目的とする。 この目的は、撮像装置が、個々の画像センサの積分時間が待ち時間の後に順次 開始するように配置された制御回路を含むことを特徴とする本発明によるＸ線検 査装置によって達成される。 Ｘ線検査装置は、例えば放射線によって検査されるべき患者のＸ線画像を形成 するためにＸ線ビームを放射するＸ線源からなる。 画像センサの積分時間は、画像センサが入射光線に対して非常に感度が高い時 間である。積分時間の間、画像センサは光学画像を積分し；画像センサ上に入射 した光は次に電荷に変換される。個々の画像センサは、当該の電荷から電子副画 像信号を得る。Ｘ線画像から光学画像へ変換するときに、Ｘ線画像の変化は光学 画像に移される。待ち時間の間に光学画像の中で変化が生ずれば、個々の画像セ ンサは、主に光学画像の中の変化によって互いにずれている電子副画像信号を供 給する。積分時間は正確に調節され得るため、主に又は実質的に排他的に、待ち 時間の間に光学画像の中で生ずる差を表わす差信号が形成されうる。差信号は、 副画像の間の差を表わす差画像の輝度値を表わす。積分時間は部分的に一致する ようにされえ、それにより電子副画像信号を発生させるために比較的短い時間が 必要とされる。これは、１つの電子副画像信号の抽出は、他の電子副画像信号の 抽出が完了するまで延期される必要が無いためである。両方の画像センサが、光 学画像の実質的に同じ部分を撮像するとき、Ｘ線量子雑音による差信号の中の雑 音は、主に又は実質的に完全に除去される。 コントラスト媒体は、待ち時間の間に検査されるべき患者に投与されうる。そ の場合、差信号はコントラスト媒体で満たされた検査されるべき患者の部分を表 わし、光学画像の中に再生される。待ち時間の間に、Ｘ線ビームのエネルギー及 び／又は強度を変化させることも可能である。差信号は、Ｘ線エネルギー及び／ 又は強度に対するＸ線吸収の依存性によるＸ線吸収の差を表わす。Ｘ線ビームの エネルギーはまた待ち時間の間に変化されうる。Ｘ線吸収はエネルギーに依存す るため、差信号は検査されるべき患者の中でのＸ線吸収の差に関する情報を含む 。この情報は、例えば検査されるべき患者の局部的な構成に関する情報を得るた めに使用されうる。例えば、差信号は、そこから検査されるべき患者の骨密度を 得るために使用されうる。コントラスト媒体の投与の後にＸ線ビームのＸ線エネ ルギーが変化されれば、差画像の柔軟な組織の再生もまた妨げられうる。これは 個々の画像センサによる順次の副画像の撮像の間の柔軟な組織の動きによる差信 号の中の乱れの発生を緩和する。 本発明によるＸ線検査装置の望ましい実施例は、制御回路が個々の画像センサ の積分時間を実質的に同じ持続時間に調節するよう配置されていることを特徴と する。 制御回路は、２つの順次に開始する積分時間が実質的に同じ持続時間を有する ことを確実にするよう配置されている。このように、２つの画像センサが、光学 画像を順次に、しかし実質的により長い時間で積分することが達成される。この 実施例では差信号は、主にＸ線画像の動きによる差を表わす。積分時間の持続時 間における差による副画像信号の信号レベルの間の差は、このように可能な限り 妨げられる。差信号が所定の閾値以下の信号レベルを有するとき、またはむしろ 差信号の信号レベルが実質的にゼロのとき、待ち時間の間にＸ線画像によって再 生された場面の中には、ほとんど、又は全く動きが生じていない。この場合、個 々の副画像信号の信号対雑音比よりも良い信号対雑音比を有する電子画像信号を 形成するよう、電子副画像信号を合計することが有利である。 本発明によるＸ線検査装置の更なる望ましい実施例は、減算ユニットがアナロ グ電子回路を含むことを特徴とする。 差信号はアナログ電子副画像信号からアナログ形式で得られるため、比較的高 価なディジタル部品を使用する必要はない。更に、ディジタル化誤りが避けられ る。 本発明によるＸ線検査装置の更なる望ましい実施例は、少なくとも１つの画像 センサが、画像記憶部を含む電荷結合画像センサであることを特徴とする。 記憶部は、画像センサ上の光の入射によって画像センサの中で形成された電荷 を記憶する画像メモリとして使用される。画像センサの画像メモリは、他の画像 センサが画像の撮像を終了した後にのみ読み取られ、従って電子副画像信号が実 質的に同時に読み取られ、減算ユニットに供給されることを確実にする。このよ うに、差信号が正確にＸ線画像の変化を表わすことが達成される。電荷結合（Ｃ ＣＤ）センサは画像センサとして使用されることが望ましい。それらのうちの１ つ以上が画像記憶部を含む、そのようなＣＣＤセンサのうちの２つ以上が使用さ れうる。ＣＣＤセンサはまた、それらの積分時間が電子的に調節されうるという 利点を提供する。更に、ＣＣＤセンサはわずかな空間を必要とし、従って撮像装 置の小型の構成を可能にする。 本発明によるＸ線検査装置の更なる望ましい実施例は、制御回路が、外部信号 に基づいて積分時間の始まりを制御するよう配置されていることを特徴とする。 外部信号は差信号が関連する変化を正確に選択するために使用されうる。Ｘ線 検査装置が医療診断を行うために使用されるとき、外部信号は医療情報を含むこ とが望ましい。そのような外部信号は、例えば検査されるべき患者の心拍、又は コントラスト媒体の投与の瞬間に基づいて、電子副画像信号の撮像をトリガしう る。外部信号はまた、Ｘ線源の操作がパルス化モードであるとき、Ｘ線源の操作 に対応しうる。 撮像装置が２つの画像センサを含むとき、差信号は個々の画像センサからの電 子副画像信号の減算によって形成されうる。撮像装置にはまた、２つ以上の画像 センサが設けられてもよい。差信号は、電子副画像信号の複雑な結合によって形 成されうる。例えば、Ｘ線 画像の中の連続する差を表わす差信号が形成されうる。続いてそれ自体がそのよ うな連続する差の間の差を表わす差信号を形成することが可能である。 本発明の上記及び他の面は、以下に説明される実施例を参照して説明され、明 らかとなろう。 図中、 図１は、本発明が使用されるＸ線検査装置の実施例を系統的に示す図であり、 図２は、本発明が使用されるＸ線検査装置の更なる実施例を系統的に示す図で ある。 図１は、本発明が使用されるＸ線検査装置の実施例を系統的に示す。Ｘ線源１ は、Ｘ線ビーム３によって例えば検査されるべき患者である対象２を照射する。 患者の中のＸ線の局部的な吸収により、Ｘ線画像はＸ線検出器４のＸ線感応表面 １０の上に形成される。本実施例では、Ｘ線検出器４は、その入口スクリーン１ ０がＸ線感応表面として作用するＸ線画像増倍管からなる。入口スクリーン１０ は入射Ｘ線を電子ビームに変換する。電子ビームは、入口スクリーンの部分を形 成する光陰極によって放射される。電子ビームは出口ウィンドウ１１に設けられ た蛍光層１５の上に光学画像を発生する。Ｘ線画像増倍管は光陰極、中空の陽極 １３及び整列電極１４を含む電子−光学系からなる。電子光学系は出口ウィンド ウに設けられた蛍光層１５の上の光陰極を撮像する。出口ウィンドウ上の光学画 像は、撮像装置５によって撮像される。撮像装置の出力信号は、その上にＸ線画 像の中の画像情報が再生されるモニタ１６へ供給されうる。出力信号はアナログ ／ディジタル変換器１７によってディジタル化されえ、ディジタル化された信号 は更なる処理のため、又は画像情報のハードコピーをとるためのディジタル画像 処理ユニット１８に供給されうる。 出口ウィンドウから発せられる光は、レンズ２０によって２つの画像センサ６ 及び７の上に合焦される。レンズ２０によって形成された収斂する光ビームは、 ビーム分割器２１によって２つの収斂する副ビームに分割される。ビーム分割器 ２１は例えば、部分的に透明な反射面２２を有する分割プリズムであるが、ビー ム分割器として、部分的に透明な鏡を使用することも可能である。夫々の画像セ ンサの中の光の入射はその中の電荷担体を放出し、それにより、画像センサは入 射光を電荷画像に変換する。出口ウィンドウは例えば、可視光線を放射しうるが 、赤外線又は紫外線を放射する出口ウィンドウが使用されうる。画像センサの感 度は、出口ウィンドウから発せられる光の波長とできる限りよく対応するよう選 択されることが望ましい。電荷画像は１次電子信号として読み取られ、夫々の対 数変換器２３，２４によって電子画像信号に変換される。これは、電子副画像信 号の信号レベルが１次画像信号の信号レベルの対数となることを意味する。この ように、電子副画像信号の信号レベルのダイナミックレンジが制限されたままで あることが達成される。更に、電子副画像信号の中の信号レベルの比率は、検査 されるべき患者の中の局部Ｘ線吸収性の比率を表わす。電子副画像信号は微分増 幅器８の夫々の逆転入力及び非逆転入力に供給される。微分贈副器は、本実施例 では減算ユニットとして作用する。そのような減算ユニットはしかしながら、サ ンプルアンドホールド回路及び１８０°の位相シフト器の組合せによって形成さ れうる。電子副画像信号の間の差を表わす差信号減算ユニットの出力において、 電子副画像信号の間の差を表わす。 画像センサが出口ウィンドウからの光に対して高い感度を有する積分時間は、 制御回路９によって調節される。電荷結合（ＣＣＤ）センサが使用されることが 望ましい。そのようなＣＣＤセンサは、逆転のためにＭＯＳダイオードを切り替 えるため、ＭＯＳダイオードの形であるセンサ素子にゲート電圧を印加すること によって画像 撮像のために調節される。ＣＣＤセンサの詳細は、Albert J.P.Theuwissenによ る著書「Solid-State imaging with charge-coupled devices」（１９９５年、 オランダ国、Kluwer Academic Publishers）で説明されている。本発明によれば 、制御回路は短い待ち時間の後に個々の画像センサの積分時間を順次開始する。 減算ユニットの出力における差信号は、待ち時間の間に開始する光学画像の変化 を表わす。例えば、待ち時間の間にコントラスト媒体が患者に投与されうる。差 信号は主に、例えば血管又は消化管といった、コントラスト媒体で満たされた部 分に関する画像情報を含む。コントラスト媒体の投与の後、コントラスト媒体の 投与の前に既に画像撮像を開始していた画像センサの積分時間は続いてもよいが 、終了してもよい。夫々の積分時間の開始及び停止はＸ線源によるＸ線のパルス 化された放射と一致して制御されることが望ましい。このため、制御回路９はＸ 線源の高圧電源２５に結合されている。積分時間の開始及び停止を、患者の心拍 又は呼吸といった医療情報に基づいて制御することもまた可能である。医療情報 は記録ユニット２６によって記録される。記録ユニット２６は例えば、検査され るべき患者の心拍又は呼吸を記録する。制御ユニット９はまた、例えば積分時間 が常に心臓の収縮及び膨張の段階に対応して開始することを確実にするため、記 録ユニット２６に接続される。 電子副画像信号が適当に減算されることを確実にするため、電子画像のうちの １つは当該の画像センサの画像記憶部の中に、例えば他の画像センサの積分時間 の終わりまでといったある時間の間、記憶されうる。電子画像を一時的に記憶す る代わりに、電子副画像信号のうちの１つは遅延ユニット２７によって遅延され うる。遅延ユニット２７の遅延は、制御回路９によって調節される。画像が、積 分時間の間に第１の画像センサの画像記憶部の中に記憶された後、電荷画像は、 後の段階において１次画像信号として読み取られるよう、当該の画像センサの画 像記憶部に転送される。第１の画像セン サの積分時間の始まりの後の待ち時間の後、制御回路９は、本例では第２の画像 センサである他の他の画像センサの積分時間を開始する。第２の画像センサの積 分時間は、電荷画像が第１の画像センサの画像記憶部に転送された後に開始され うる；しかしながら、第２の画像センサの積分時間を、電荷画像がまだ第１の画 像センサの中の画像記憶部に転送されている間、または第１のセンサの画像撮像 が進行している間に開始させることも可能である。 図２は、本発明が使用されるＸ線検査装置の更なる実施例を系統的に示す。本 実施例では、差信号は光学画像の動きを検出するために使用される。個々のセン サの積分時間は、正確に同じ持続時間に調節されていることが望ましい。この正 確さは、光学画像の変化に関連しない副画像信号の信号レベルの間の差が、副画 像信号の雑音レベルを超えないことを確実にするよう、充分高いことが望ましい 。差信号は比較ユニット３０に供給される。差信号の信号レベルの絶対値が所定 の低い閾値以下に維持されていれば、比較ユニットはスイッチ３１を閉じるスイ ッチ信号を供給する。例えば、電子副画像信号の平均雑音レベルは、閾値として 選択される。対数変換器２３の電子副画像信号は加算器ユニット３２に供給され る。スイッチ３１が閉じられたとき、対数変換器２４の電子副画像信号もまた加 算器ユニット３２に供給される。加算器ユニットの出力は、電子副画像信号の信 号レベルの合計となる信号レベルを有する合計信号を搬送する。合計信号は電子 副画像信号と同様であるが、よりよい信号対雑音比を有する光学画像の画像情報 を含む。合計信号は、この画像情報を再生するため、モニタ１６に供給される。 合計信号はまた、アナログ／ディジタル変換器１７によってディジタル化されう る。ディジタル化された合計信号は、更なるディジタル化処理又はハードコピー の形式の印刷のために画像処理ユニットへ供給される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． Ｘ線画像から光学画像を得るＸ線検出器（４）と、 光学画像を撮像する撮像装置（５）とを含み、 撮像装置（５）は、 光学画像から別々の電子副画像信号を得る複数の画像センサ（６，７）と、 電子副画像信号から差信号を得る減算ユニット（８）とを含むＸ線検査装置 であって、 上記撮像装置は、個々の画像センサの積分時間が待ち時間の後に順次開始する ように配置された制御回路（９）を含むことを特徴とするＸ線検査装置。 ２． 上記制御回路（９）は個々の画像センサ（６，７）の積分時間を実質的に 同じ持続時間に調節するよう配置されていることを特徴とする請求項１記載のＸ 線検査装置。 ３． 減算ユニット（８）はアナログ電子回路を含むことを特徴とする請求項１ 又は２記載のＸ線検査装置。 ４． 少なくとも１つの画像センサは、画像記憶部を含む電荷結合画像センサで あることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載のＸ線検査装置。 ５． 制御回路は、外部信号に基づいて積分時間の始まりを制御するよう配置さ れていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項記載のＸ線検査装 置。